●エコタイヤ用新規石油樹脂の開発
高分子材料研究所

1．はじめに石油樹脂グループ

由里 貴史
内田 良樹

2．タイヤ用石油樹脂の特徴

石油樹脂は、様々な溶剤や高分子に溶解・相溶し、〔１〕石油樹脂についてゴム配合剤、粘接着剤、インキ、塗料、紙用撥水剤、石油樹脂はナフサの分解留分（C5 留分、C9 留分）

アスファルト改質剤等の用途で広く利用されている。

を原料としてカチオン重合により製造されるオリゴ

近年では、タイヤや衛生用品（主に紙おむつ）市場のマー（重量分子量 Mw：5,000 以下）である。代表的成長に伴い、石油樹脂の需要が拡大している。

な構造を図１に示す。
®

当社の石油樹脂は、芳香族（C9）系の「ペトコール 」と脂肪族 / 芳香族（C5/C9）共重合系の「ペトロタッ〔２〕タイヤにおける石油樹脂の役割®

ク 」（以下、® を省略）から構成される。ペトロタッ

エコタイヤには、低燃費性を向上するため、路面

クは自動車タイヤ用途において、雨天時のブレーキ制と接するトレッド部に、溶液重合スチレン−ブタジエ１）ンゴム（S − SBR）やシリカが用いられている。 ２） エ

昨今、CO2 排出削減の流れが加速する中、自動車業

コタイヤの要求性能として、低燃費性と、安全面から界では、より一層の低燃費化（電気自動車では省電費ウェットグリップ性が重要となる。また、ハイブリッ化）が求められており、タイヤ業界においても、低燃ド車（HV、PHV）や電気自動車（EV）においては、バッ費タイヤ（エコタイヤ）の普及が進んでいる。本稿では、テリー搭載による車両重量の増加に伴い、耐摩耗性の当社が新たに開発したエコタイヤ用石油樹脂（以降は要求が高まっている。

動性（ウェットグリップ性）の向上に貢献している。

開発品と記載）について紹介する。本開発の目的は、低燃費性とウェットグリップ性の指標として、一般タイヤの「低燃費性」と「ウェットグリップ性」を両的に粘弾性測定における tanδ（エネルギーロスの指立し、CO2 排出量削減に大きく貢献することを目指す。

標）が用いられる。図２に tanδの周波数、温度依存性とタイヤ性能の関係を示す。低燃費性は、低周波数

CH2 CH

CH2 CH

CH3CH2 C

CH2 CHCHCHCH

CH2インデンl

図１スチレン

CH3 noビニルトルエン イソプレン

m

CH3 p
ピペリレン

ペトロタック（C5 ／ C9 系石油樹脂）の構造

転がり抵抗

石油樹脂なし石油樹脂ありtanδ

ウェットグリップ
良好

良好
0～106

図２60
温度［℃］／ 10Hz
～10 周波数［Hz］／ 25℃

ゴムのエネルギーロス（tanδ）の周波数（温度）依存性

109

TOSOH Research & Technology Review Vol.65（2021）

側（高温側）の tanδを低く、ウェットグリップ性は、SAXS は、高エネルギー加速器研究機構物質構造科

高周波数側（低温側）の tanδを高くすることで、性学研究所の放射光科学研究施設（Photon Factory）に能の向上が可能となる。

ある BL10 C を利用して評価した。3）4） 図３に SAXS

一般的に低燃費性とウェットグリップ性は相反関係および TEM の結果を示す。にあるため、ゴム配合物の粘弾性挙動を制御すること

SBR 単体と比較し、石油樹脂を配合することで散乱が、重要となる。石油樹脂は SBR と相溶し、ゴム配ベクトルｑ≧ 0.1nm − 1 にて散乱強度 I（ｑ）の増加が合物の 0℃（106Hz）付近の tanδを高めることで、ウェッ確認された。ここで、石油樹脂のゴムに対する相溶性トグリップ性を向上する効果を持つ。

が高い程、石油樹脂が均一に分散し、X 線散乱が生じにくいため、SBR 単体の散乱強度に近づくと考えられる。

〔３〕開発品のコンセプト
相反するタイヤのウェットグリップ性と低燃費性をC9 系石油樹脂は、ｑ＝ 0.13nm − 1 付近にミクロ相分両立することを目的とした。石油樹脂のゴムに対する離構造に由来するピークを持ち、TEM により約 40nmナノレベルでの相溶性に着目し、ゴム分子中に均一分のミクロドメインが観測された。これは、石油樹脂中散するよう、石油樹脂の構造（モノマーの種類、分子の芳香族成分がπ−π相互作用により凝集していると量）を設計した。

推測される。
同 様 に、C5 ／ C9 系 石 油 樹 脂 も、 ｑ ＝ 0.13nm − 1 付
近にショルダーを持つが、C9 系石油樹脂と比較する3．ゴムとの相溶性評価と、散乱強度は低い。TEM 像より、C5 ／ C9 系石油樹

石油樹脂のゴムに対するナノレベルでの相溶性を、脂のミクロドメインサイズは、C9 系石油樹脂より小小角 X 線散乱法（SAXS）及び透過型電子顕微鏡（TEM）さく、SBR との相溶性に優れることが分かる。また、観察により評価した。試料は SBR（スチレン含有量

C9 系石油樹脂と C5 ／ C9 系石油樹脂は、ともにｑ＝20wt％）100 重量部に対し、石油樹脂 30 重量部をラ0.13 nm − 1 付近にピーク（ショルダー）を持つことから、ボプラストミルで混合し、プレス機でシート状（厚み：SBR のスチレン部周辺に凝集し、ドメインを形成して1mm）にした未加硫ゴムシートを使用した。表１にいる可能性が考えられる。一方、開発品は、散乱強度評価に用いた石油樹脂を示す。のピークやショルダーが観測されず、TEM 像よりミクロドメインが観測されなかったことから、SBR との表１

評価試料相溶性が最も優れることが示唆された。
以上の結果より、SBR と石油樹脂の相溶性モデル

石油樹脂種
分子量（Mw）
軟化点（℃）
C9 系
1,40098
C5/C9 系＊
1,7801022,300100
開発品＊タイヤ用石油樹脂（当社製品）を図４に示す。開発品は SBR 中のスチレン部および、ブタジエン部に均一に分散しているものと推測される。

TEM 像（倍率：30,000 倍）

SAXS
10－1

C9 系
0.129nm－1（約 48nm）

I(q)

10－2

C5/C9 系
開発品
SBR 単体－31010－4
石油樹脂の相溶性が高い程、散乱強度は低下
10－50.05

図３1100.5q(nm－1)

SBR ／石油樹脂の SAXS および TEM 像東ソー研究・技術報告第 65 巻（2021）

石油樹脂のドメイン

9系

C
5/、C系
脂C9 油樹石

スチレン部

石油樹脂が SBR のスチレン部周辺に凝集しドメインを形成

開発品

ブタジエン部

石油樹脂（開発品）

スチレン－ブタジエン共重合体（SBR）

石油樹脂が SBR 中で均一に分散

SBR と石油樹脂の相溶性モデル

図４

ウェットグリップ性（0℃の tanδ）を向上することが4．タイヤ配合評価出来た。

当社の開発品と既存 C5 ／ C9 系石油樹脂（タイヤ用）

図６にタイヤトレッドの 3 大性能である低燃費性、をタイヤ配合にて評価した。図５に加硫ゴムの粘弾性

ウェットグリップ性、耐摩耗性の結果を示す。C5 ／ C9の結果を示す。

系石油樹脂を 100 とした指数で表示し、値が大きい程開発品は既存 C5 ／ C9 系石油樹脂と比較し、ゴムと良好であることを示す。開発品は、C5 ／ C9 系石油樹の相溶性改良により、tanδ（ピーク値）の上昇および、脂と比較し、耐摩耗性を維持しつつ、低燃費性とウェッ

1tanδ

0.8／ IR（30）／シリカ（60）／シランカップリング剤（4.8）／
配合：SBR（70）プロセスオイル（5.15）／石油樹脂（0.15）／老化防止剤（1）／ステアリン酸（2）／酸化亜鉛（3）／硫黄（1.5）／促進剤（2.8）／

開発品
C5/C9 系オイル

0.6

プラストミル混合時間 1st：5min、2nd：1min
排出温度 1st：140～150℃、2nd：80～90℃
プレス加硫：150℃×30min

0.4

動的粘弾性／周波数 10Hz、初期歪 2％、動的歪 0.1％

0.20－40

転がり抵抗ウェットグリップ性－200－40204060

Temp（℃）

図５

加硫ゴムの粘弾性挙動

ウェットグリップ性tanδ（0℃）
111
開発品
C5/C9 系

99
耐摩耗性（ランボーン摩耗）

図６

C5/C9 系を 100 とした
指数表示

112
低燃費性
tanδ（60℃）

タイヤトレッドの 3 大性能比較

111

TOSOH Research & Technology Review Vol.65（2021）

表２

タイヤ配合評価結果

樹脂種
ML1＋4（100℃）
ML（dNm）
MH（dNm）
t10（min）
t50（min）
t90（min）

開発品
73
8.3
49.6
6.4
10.3
26.3

C5/C9 系
69
7.4
50.9
7.4
12.0
28.2

Shore A
M100（MPa）
M300（MPa）
TS（MPa）
EB（％）

60
2.0
7.9
28.174461
2.1
8.1
27.9734Peak Temp.（℃）
Peak tanδ
－20℃ E’（MPa）
0℃ E’（MPa）
30℃ E’（MPa）
60℃ E’（MPa）
0℃ tanδ
30℃ tanδ
60℃ tanδ－80.865
736
29.5
8.3
6.3
0.689
0.173
0.106

－80.781
823
41.0
11.5
8.3
0.621
0.178
0.118

ランボーン摩耗（Load：20N、Temp：23℃）
0.0083
Slip ratio Wear rate（cc ／ min）
10％

0.0082

ムーニー粘度

未加硫特性

硬度
引張応力
強度
伸び
動的粘弾性
温度分散
初期歪 2％
動的歪 0.1％
周波数 10Hz

トグリップ性をともに 10％以上改良することが出来た。

参考文献
１）内田良樹・遠藤徹・服部晃幸、東ソー研究・技術

5．おわりに本稿で紹介した開発品は、エコタイヤ用途において、報告、58、39 − 42（2014）２） 原 祐 一・ 桐 野 美 昭、 日 本 ゴ ム 協 会 誌、85（6）、187（2012）

低燃費性およびウェットグリップ性を両立し、CO2 排

３）山本勝宏、日本ゴム協会誌、94（4）、136（2021）

出量の削減に貢献できるものである。

４）松葉豪・藤山雄士・七五三木智子・石井瑞歩・南また、本開発品はエコタイヤの他に、冬用タイヤや欧米を中心に需要が拡大しているオールシーズンタイヤ（全天候型タイヤ）においても、低燃費性とウェットグリップ性の向上が期待できる。今後も ユーザーのニーズに対応し、用途に適した石油樹脂の開発を進めていく所存である。

6．謝辞
本研究を進めるに当たり御協力して頂いた名古屋工業大学 山本勝宏准教授、東ソー・分析センター様に厚く感謝致します。

112

地実・加藤卓・河原伸一郎、材料、68（１）、20（2019）