JP2001151940A - ゴム組成物 - Google Patents

ゴム組成物

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JP2001151940A JP2000266120A JP2000266120A JP2001151940A JP 2001151940 A JP2001151940 A JP 2001151940A JP 2000266120 A JP2000266120 A JP 2000266120A JP 2000266120 A JP2000266120 A JP 2000266120A JP 2001151940 A JP2001151940 A JP 2001151940A
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rubber
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sbr
styrene
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Chikashi Yatsuyanagi
史 八柳
Makoto Ashiura
誠 芦浦
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Yokohama Rubber Co Ltd
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Yokohama Rubber Co Ltd
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  • Tires In General (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温脆化性、湿潤路面グリップ性及び転がり
抵抗のバランスしたタイヤトレッド用ゴム組成物の提
供。 【解決手段】 スチレン含量が30〜50%、ブタジエ
ン部分中のビニル含量が5〜20%のSBR(A)又は
スチレン含有量が20%以下、ブタジエン部分中のビニ
ル含量が60〜80%のSBR又はビニルブタジエンゴ
ム(A′)10〜50部と、スチレン含量が5〜14
%、ブタジエン部分中のビニル含有量が30〜60%の
SBR(B)又はスチレン含量が15%以上、ブタジエ
ン部分中のビニル含量が10%以下のSBR(B′)5
0〜90部との原料ゴム合計100部、補強用充填剤4
0〜100部及び可塑剤10〜50部からなり原料ゴム
(A′)のTg(A′)と原料ゴム(B′)のTg
(B′)の関係がTg(A′)>Tg(B′)であるタ
イヤトレッド用ゴム組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は低温脆化性を悪化さ
せること無く、高い湿潤路面グリップ性と低転がり抵抗
性を有するタイヤトレッド用ゴム組成物及びその製造方
法に関する。湿潤路面のグリップ性に相関する、0℃に
おけるtan−δを向上させながら、高温(60℃付
近)におけるtan−δを低減し、かつ低温(−40℃
付近)における弾性率を維持したゴム組成物及びその製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】タイヤ、特に自動車用タイヤについては
氷雪上などの低温走行における耐性、濡れた路面走行に
おける安全性、操縦性、更には経済性のための低転がり
抵抗などに対する要望が強い。かかる観点から、例えば
特開平5−295174号公報には、高TgのSBRと
低TgのBR又はSBRとの加硫状態で非相溶でミクロ
相分離の形態を示すゴム状共重合体組成物が記載されて
いる。また特開平7−179669号公報には特定の溶
液重合SBRと、乳化重合SBR,BR,NR又はIR
と、特定のカーボンブラックとを配合したタイヤトレッ
ド用ゴム組成物が記載されている。しかしながら、これ
らに開示されたゴム組成物はタイヤトレッド用として用
いた場合に、未だ低温脆化性、湿潤路グリップ性及び転
がり抵抗性が十分にバランスしているとはいえず、更な
る改良が望まれている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は低温
脆化性を悪化させることなく、高い湿潤路面グリップ性
及び低転がり抵抗を有するタイヤトレッド用ゴム組成物
を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、スチレ
ン含有量が30〜50重量%、ブタジエン部分中のビニ
ル含有量が5〜20%のスチレンブタジエン共重合ゴム
(A)10〜50重量部と、スチレン含有量が5〜14
重量%、ブタジエン部分中のビニル含有量が30〜60
%のスチレンブタジエン共重合ゴム(B)50〜90重
量部との原料ゴム合計量100重量部に対して、補強用
充填剤40〜100重量部及び可塑剤10〜50重量部
を配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物が提供され
る。
【0005】本発明に従えば、また、スチレン含有量が
20重量%以下、ブタジエン部分中のビニル含有量が6
0〜80%のスチレンブタジエン共重合ゴム又はビニル
ブタジエンゴム(A′)10〜50重量部と、スチレン
含有量が15重量%以上、ブタジエン部分中のビニル含
有量が10%以下のスチレンブタジエン共重合ゴム
(B′)50〜90重量部との原料ゴム合計量100重
量部に対し、補強用充填剤40〜100重量部及び可塑
剤10〜50重量部を配合してなり、原料ゴム(A′)
のガラス転移温度Tg(A′)と原料ゴム(B′)のガ
ラス転移温度Tg(B′)の関係がTg(A′)>Tg
(B′)であるタイヤトレッド用ゴム組成物が提供され
る。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明に係るタイヤトレッド用ゴ
ム組成物の第一の態様では、前述の如く、比較的スチレ
ン含量が高く(30〜50重量%、好ましくは40〜5
0重量%)、ブタジエン中のビニル含量が比較的低い
(5〜20%)原料SBR(A)と、スチレン含量が比
較的低く(5〜14重量%)、ブタジエン中のビニル含
有量が比較的高い(30〜60%、好ましくは40〜6
0%)原料SBR(B)とをSBR(A)10〜50重
量部、好ましくは20〜40重量部と、SBR(B)5
0〜90重量部、好ましくは60〜80重量部(但し原
料ゴム(A)及び(B)の合計量100重量部)の割合
でブレンドする。なお原料ゴム(B)としてはムーニー
粘度(ML1+4 ,100℃)が40以下、好ましくは2
0〜40のものが好ましい。
【0007】本発明に係るタイヤトレッド用ゴム組成物
の第一の態様で使用する原料SBR(A)のスチレン含
量が低過ぎると所望の0℃のtanδ値を得ることがで
きないので好ましくなく、逆に高過ぎるとゴム組成物と
しての低温脆化性が悪化するので好ましくない。またS
BR(A)のビニル含量が高過ぎるとSBR(B)との
相溶性が高くなり、tanδ温度曲線が低温側にひきず
られることで0℃のtanδが低下するので好ましくな
い。一方、SBR(B)のスチレン含量が低過ぎるとカ
ーボンブラックとSBR(B)との相互作用が低下し、
SBR(B)側にカーボンブラックが充分に偏在しない
ので好ましくなく、逆に高過ぎるとSBR(A)との相
溶性が高くなりtanδ濃度曲線が低温側にひきずられ
ることで0℃のtanδが低下するので好ましくない。
原料SBR(A)と原料SBR(B)の配合比において
SBR(A)の割合が多過ぎるとゴム組成物としての低
温脆化性が悪化するので好ましくなく、逆に少な過ぎる
と所望の0℃のtanδ値を得ることができないので好
ましくない。
【0008】本発明に係るタイヤトレッド用ゴム組成物
の第二の態様では、前述の如く、比較的スチレン含量が
低く(20重量%以下)、ブタジエン中のビニル含量が
比較的高い(60〜80%)原料ゴム(即ちSBR又は
ビニルブタジエンゴム)(A′)と、スチレン含量が比
較的高く(15重量%以上、好ましくは20〜40重量
%)、ブタジエン中のビニル含有量が比較的低い(10
%以下、好ましくは5〜10%)原料SBR(B′)と
をSBR(A′)10〜50重量部、好ましくは20〜
40重量部と、原料ゴム(B′)50〜90重量部、好
ましくは60〜80重量部(但し原料ゴム(A′)及び
(B′)の合計量100重量部)の割合でブレンドす
る。なお原料ゴム(B′)としてはムーニー粘度(ML
1+4 ,100℃)が40以下、好ましくは20〜40の
ものが好ましい。
【0009】本発明に係るタイヤトレッド用ゴム組成物
の第二の態様で使用する原料ゴム(A′)のスチレン含
量が高過ぎると原料ゴム(B′)との相溶性が高まり、
tanδ温度曲線が低温側にひきずられることで0℃の
tanδが低下するので好ましくない。また原料ゴム
(A′)のビニル含量が低過ぎると原料ゴム(B′)と
の相溶性が高まり、tanδ温度曲線が低温側にひきず
られることで0℃のtanδが低下するので好ましくな
く、逆に高過ぎるとゴム組成物として低温脆化性が悪化
するので好ましくない。一方、原料ゴム(B′)のスチ
レン含量が低過ぎると原料ゴム(B′)とカーボンブラ
ックとの相互作用が低下し、原料ゴム(B′)にカーボ
ンブラックが偏在しにくくなるので好ましくなく、逆に
高過ぎるとゴム組成物として低温脆化性が悪化するので
好ましくない。原料ゴム(A′)と原料ゴム(B′)の
配合比において原料ゴム(A′)の割合が多過ぎるとゴ
ム組成物としての低温脆化性が悪化するので好ましくな
く、逆に少な過ぎると所望の0℃のtanδ値を得るこ
とができないので好ましくない。
【0010】本発明の第二の態様において、原料ゴム
(A′)及び(B′)のガラス転移温度Tg(A′)及
びTg(B′)はTg(A′)>Tg(B′)、好まし
くはTg(A′)>Tg(B′)+10℃の関係にある
必要がある。かかる関係にないときには所望のtanδ
値を得ることができないので好ましくない。
【0011】上記本発明の第一又は第二の態様で使用す
る原料SBRゴム(B)又は(B′)としては末端変性
及び/又はカップリングされている溶液重合スチレンブ
タジエン共重合ゴム(SBR)であるが、末端変性及び
/又はカップリングされていることによりカーボンブラ
ックとの相互作用があがるので好ましい。かかる末端変
性やカップリングは当業界で知られている任意の方法に
よって行なうことができる。
【0012】例えば本発明において使用される末端変性
SBRは、特開昭64−60604号公報に記載される
ような常法に従って、溶液重合SBR,BRなどのゴム
分子の合成末端のアルカリ金属(例えばLi)やアルカ
リ土類金属(例えばMg)を分子中に−CO−N<もし
くは−CS−N<結合を有する化合物(例えば、N,N
−ジエチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミ
ド、N,N−ジメチルベンズアミドなどのアミド類、
N,N′−ジメチル尿素、N,N′−ジメチルエチレン
尿素などの尿素類、ε−カプロラクタム、N−メチル−
ε−カプロラクタム、N−メチル−2−ピロリドン、N
−ビニル−2−ピロリドンなどのラクタム類など特開昭
61−103904号公報に記載の化合物、1,3−ジ
メチル−2−イミダゾリジノン、1,3−ジメチルエチ
レンチオウレアなど特開昭61−268702号公報に
記載の化合物等)と反応させて得ることができる。
【0013】本発明において使用されるカップリングさ
れたSBRは、常法に従って、例えば、溶液重合された
ジエン系ゴム(SBR,BR等)のゴム分子末端のアル
カリ金属もしくはアルカリ土類金属の20%以上、好ま
しくは30〜50%をハロゲン化錫もしくはハロゲン珪
素と常法に従って反応させて得ることができる。
【0014】本発明の第一及び第二の態様のいずれにお
いても、原料ゴムの合計量100重量部に対し、補強用
充填剤40〜100重量部、好ましくは45〜90重量
部、可塑剤10〜50重量部、好ましくは10〜40重
量部を配合する。補強用充填剤の量が少な過ぎるとゴム
組成物としての補強性が低下し、ゴム製品として用いる
ことができないので好ましくなく、逆に多過ぎるとゴム
加工性が著しく悪化するので好ましくない。また軟化剤
の配合量が少な過ぎるとゴム加工性が著しく悪化するの
で好ましくなく、逆に多過ぎるとゴム組成物としての補
強性が著しく低下するので好ましくない。
【0015】本発明において使用する補強用充填剤とし
ては従来からゴム用、特にタイヤトレッド用ゴムに一般
に配合されている任意の補強用充填剤を用いることがで
き、具体的にはカーボンブラック、特にオイルファーネ
スのハードチャンネルブラックが好ましく、更にはシリ
カ、シリカ表面処理カーボンブラックなどを用いること
ができる。
【0016】本発明において使用する軟化剤としては従
来からゴム用、特にタイヤトレッド用ゴムに配合されて
いる任意の軟化剤を用いることができ、具体的には芳香
族系プロセスオイル、パラフィン系オイルなどをあげる
ことができ、更に可塑剤としてエステル系可塑剤などを
あげることができる。
【0017】本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に
は、前記原料ゴム、補強用充填剤、可塑剤に加えて、ゴ
ム工業で通常使用される任意の配合剤、例えば硫黄、有
機過酸化物、軟化剤、老化防止剤、加硫促進剤、工業用
ワックス、樹脂等を、必要に応じて、本発明の目的を損
なわない限り、通常の配合量の範囲で適宜配合すること
ができる。
【0018】本発明の第一及び第二の態様に係るタイヤ
トレッド用ゴム組成物を製造する方法は一般的な混合方
法によることもできるが、本発明の目的を一層強く発現
するためには、原料ゴム(B)又は(B′)と補強用充
填剤総量の80重量%以上、好ましくは全量とを密閉式
ミキサー中で混合し、次いで原料ゴム(A)又は
(A′)と残りの補強用充填剤とを添加混合してタイヤ
トレッド用ゴム組成物を製造するのが好ましい。また、
このようにして製造したタイヤトレッド用ゴム組成物は
常法に従ってタイヤトレッドの製造に使用することがで
きる。
【0019】
【実施例】以下、実施例によって本発明を更に説明する
が、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでな
いことは言うまでもない。
【0020】実施例1〜3及び比較例1〜7 表Iに示す各種原料SBR(SBR−1〜SBR−1
1)を用い、表IIに示す配合(重量部)に従って比較例
1〜7及び実施例1〜3のゴム組成物を常法に従って硫
黄と加硫促進剤を除く成分を1.8リットルの密閉型ミ
キサー(バンバリーミキサー)で3〜5分間混練し、温
度が160±5℃に達したときに放出したマスターバッ
チに硫黄及び加硫促進剤を加えて8インチのオープンロ
ールで混練してゴム組成物を得た。この得られたゴム組
成物を160℃で20分間プレス加硫して目的とする試
験片を調製し、各種試験を行い、その物性を測定した。
結果を表IIに示す。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】表II脚注 SBR−1〜SBR−11:表I参照 カーボンブラックN339:シーストKH(東海カーボ
ン(株)) 酸化亜鉛:亜鉛華3号(正同化学(株)) ステアリン酸:Lunac YA(花王石鹸(株)) 老化防止剤:アンチゲン6C(N−フェニル−N′−
(1,3−ジメチル)−p−フェニレンジアミン)(住
友化学工業(株)) プロセスオイル:芳香族プロセスオイル、X−140
(共同石油) 粉末イオウ:5%油展粉末イオウ(軽井沢精錬所) 促進剤DPZ:ジフェニルグアニジン 促進剤CZ:N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジル
スルフェンアミド
【0024】表III に示した加硫試験結果の試験方法は
以下の通りである。 tanδ(0℃):周波数20Hz、初期歪10%、振幅
±2%の条件で測定した。なおtanδ(0℃)の値は
ウェットスキッド抵抗性に相関し、値の大きい方がウェ
ットスキッド抵抗に優れる。 tanδ(60℃):周波数20Hz、初期歪10%、振
幅±2%の条件で測定した。なお、tanδ(60℃)
はタイヤの転がり抵抗に相関し、値が小さい程、転がり
抵抗が小さくなるので好ましい。 反発弾性(40℃):JIS K 6301加硫ゴムの
物理試験方法中の反発弾性試験法に従って40℃での反
発弾性(%)を求めた。 ウェットスキッド(室温):ブリティシュ・ポ・ダブル
・スキッドテスターを用いて湿潤路面(温度:室温)の
条件下で測定した。数値が大きくなる程ウェットスキッ
ド抵抗性が優れていることを示す。 E′(動的貯蔵弾性率)(−40℃):周波数20Hz、初
期歪10%、振幅±0.5%の条件でマイナス40℃で
のE′を測定した。この値が低い程低温での柔軟性を示
し、低温脆化性が良いことになる。
【0025】実施例4及び比較例8〜10 表III に示す配合(重量部)のうち、SBR−11、粉
末イオウ並びに促進剤DPG及びCZを除く成分を前記
例と同様にして1.8リットルの密閉型ミキサー(バン
バリーミキサー)で3〜5分間混練し160±5℃に達
したときに放出したマスターバッチと、SBR−11を
再度密閉式ミキサー内で2分間混練し、160±5℃に
達したときに放出したマスターバッチに加硫促進剤と硫
黄を8インチのオープンロール混練し、ゴム組成物を得
た。次に、この組成物を金型中で160℃で20分間プ
レス加硫して目的とする試験片(ゴムシート)を調製
し、表IIと同様にして加硫物性を評価した。結果を表II
I に示す。
【0026】
【表3】
【0027】表III 脚注 表III で用いた配合成分及び試験法は表II参照
【0028】実施例5〜11及び比較例11〜13 表IVに示す各種原料SBR(SBR−12〜SBR−2
0)を用い、表Vに示す配合(重量部)に従って比較例
11〜13及び実施例5〜11のゴム組成物を常法に従
って硫黄と加硫促進剤を除く成分を1.8リットルの密
閉型ミキサー(バンバリーミキサー)で3〜5分間混練
し、温度が160±5℃に達したときに放出したマスタ
ーバッチに硫黄及び加硫促進剤を加えて8インチのオー
プンロールで混練してゴム組成物を得た。この得られた
ゴム組成物を160℃で20分間プレス加硫して目的と
する試験片を調製し、実施例1〜3と同様にして各種試
験を行い、その物性を測定した。結果を表Vに示す。
【0029】
【表4】
【0030】
【表5】
【0031】表VI脚注 SBR−12〜SBR−20:表IV参照 他の配合成分:表II脚注参照
【0032】実施例12〜15及び比較例14 表VIに示す配合(重量部)のうち、SBR−20、粉末
イオウ並びに促進剤DPG及びCZを除く成分を前記例
と同様にして1.8リットルの密閉型ミキサー(バンバ
リーミキサー)で3〜5分間混練し160±5℃に達し
たときに放出したマスターバッチと、次にSBR−20
を再度密閉式ミキサー内で2分間混練し、160±5℃
に達したときに放出したマスターバッチに加硫促進剤と
硫黄を8インチのオープンロール混練し、ゴム組成物を
得た。次に、この組成物を金型中で160℃で20分間
プレス加硫して目的とする試験片(ゴムシート)を調製
し、実施例4と同様にして加硫物性を評価した。結果を
表VIに示す。
【0033】
【表6】
【0034】
【発明の効果】本発明に従って、特定の原料ゴム(A)
又は(A′)と(B)又は(B′)とを組み合わせるこ
とによって、従来のものに比べて、非相溶性が顕著に現
れて、−40℃の弾性率を変えることなく、0℃のta
n−δを向上させながら、高温側(60℃付近)のta
n−δを低減することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) //(C08L 9/06 (C08L 9/06 91:00) 91:00)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スチレン含有量が30〜50重量%、ブ
    タジエン部分中のビニル含有量が5〜20%のスチレン
    ブタジエン共重合ゴム(A)10〜50重量部と、スチ
    レン含有量が5〜14重量%、ブタジエン部分中のビニ
    ル含有量が30〜60%のスチレンブタジエン共重合ゴ
    ム(B)50〜90重量部との原料ゴム合計量100重
    量部に対して、補強用充填剤40〜100重量部及び軟
    化剤10〜50重量部を配合してなるタイヤトレッド用
    ゴム組成物。
  2. 【請求項2】 スチレン含有量が20重量%以下、ブタ
    ジエン部分中のビニル含有量が60〜80%のスチレン
    ブタジエン共重合ゴム又はビニルブタジエンゴム
    (A′)10〜50重量部と、スチレン含有量が15重
    量%以上、ブタジエン部分中のビニル含有量が10%以
    下のスチレンブタジエン共重合ゴム(B′)50〜90
    重量部との原料ゴム合計量100重量部に対し、補強用
    充填剤40〜100重量部及び軟化剤10〜50重量部
    を配合してなり、原料ゴム(A′)のガラス転移温度T
    g(A′)と原料ゴム(B′)のガラス転移温度Tg
    (B′)の関係がTg(A′)>Tg(B′)であるタ
    イヤトレッド用ゴム組成物。
  3. 【請求項3】 原料ゴム(B)又は(B′)が末端変性
    及び/又はカップリングされている溶液重合スチレンブ
    タジエン共重合ゴムである請求項1又は2に記載のタイ
    ヤトレッド用ゴム組成物。
  4. 【請求項4】 原料ゴム(B)又は(B′)のムーニー
    粘度(ML1+4 ,100℃)が40以下である請求項1
    〜3の何れか1項に記載のタイヤトレッド用ゴム組成
    物。
  5. 【請求項5】 原料ゴム(B)又は(B′)と補強用充
    填剤総量の80重量%以上とを密閉式ミキサー中で混合
    し、次いで原料ゴム(A)又は(A′)と残りの補強用
    充填剤とを添加混合することを特徴とする請求項1〜4
    の何れか1項に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物の製
    造方法。
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