JP2002309038A

JP2002309038A - スタッドレス配合ゴム組成物及び空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2002309038A
Application number: JP2001110517A
Authority: JP
Inventors: Norio Minouchi; 則夫箕内; Motoki Takahashi; 元樹高橋
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2001-04-09
Filing date: 2001-04-09
Publication date: 2002-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】氷上性能と耐摩耗性などの他性能を両立して
向上するスタッドレス配合ゴム組成物及び空気入りタイ
ヤを提供する。【解決手段】シス−１，４結合含有量が９０％以上、
分子量分布が２．３以下で、かつビニル基含有量が１．
８％以下であるブタジエンゴムを３０〜８０重量部と、
他のジエン系ゴムを７０〜２０重量部をゴム成分として
含むスタッドレス配合ゴム組成物及びそれを用いた空気
入りタイヤ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スタッドレス配合
ゴム組成物及び空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは
特定のブタジエンゴムを含む低温特性に優れるスタッド
レス配合ゴム組成物とそれを用いた氷雪路走行に適した
空気入りタイヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】氷雪路走行に使用される空気入りタイヤ
は、従来のスパイクタイヤに代わりスタッドレスタイヤ
が多く使用されるようになり、優れた氷上性能と耐摩耗
性などのタイヤ一般特性との両立が要求されている。

【０００３】氷上性能の向上には、トレッドのブロック
やサイプの形状、配置の工夫に加えて、トレッド部に使
用するゴム組成物の改良が多く検討されている。

【０００４】トレッドゴム組成物の氷上性能について
は、低温におけるトレッドゴムの柔軟性や弾性率を維持
して、凍結路面との摩擦係数を高め、また路面の微少な
凹凸に対するトレッドゴムの追従性を向上するため接地
面積を増大する、いわゆる「密着性」の向上が重要とな
り、例えば、ゴム組成物にガラス転移温度の低いポリマ
ーの使用や軟化剤の多量配合により低温でも硬度を維持
するゴム配合の改良が行われ、一般路におけるタイヤ特
性との両立が図られている。

【０００５】上記の検討としては、従来より公知のガラ
ス転移温度の低い高シスブタジエンゴムや天然ゴムの配
合に加え、例えば、（Ａ）トルエン中３０℃で測定した
固有粘度［η］が３．０〜７．０で且つシス−１，４−
構造含有率が８０％以上のポリブタジエンを主成分とす
る高分子量ポリブタジエン３０重量％以上７０重量％未
満と、（Ｂ）トルエン中３０℃で測定した固有粘度
［η］が０．１〜０．５で且つシス−１，４−構造含有
率が８０％以上のポリブタジエンを主成分とする低分子
量ポリブタジエン３０重量％より大きく７０重量％以下
とからなり、それぞれの重量平均分子量（Ｍｗ）を特定
した、耐摩耗性、ウェットスキッド性能及びアイススキ
ッド性能に優れたタイヤ用ポリブタジエンゴム組成物が
開示されている（特開平１１−６０８１２号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ブタジエン
ゴムのミクロ構造とポリマーの結晶化に着目したもので
あって、シス−１，４結合含有量、分子量分布及びビニ
ル基含有量を特定したブタジエンゴムを含むスタッドレ
ス配合ゴム組成物であり、耐摩耗性や操縦安定性などの
タイヤ一般特性を改良しながら、氷雪路走行において実
用的に必要な低温領域、特に−１０〜０℃におけるゴム
弾性率の上昇を抑えて、ゴムの硬度や柔軟性を維持し、
氷上性能を大きく向上することができるスタッドレス配
合ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、シス
−１，４結合含有量が９０％以上、分子量分布が２．３
以下で、かつビニル基含有量が１．８％以下であるブタ
ジエンゴムを３０〜８０重量部と、他のジエン系ゴムの
７０〜２０重量部をゴム成分として含むことを特徴とす
るスタッドレス配合ゴム組成物であり、前記ブタジエン
ゴムがネオジム系触媒を用いて重合するスタッドレス配
合ゴム組成物である。

【０００８】本発明のスタッドレス配合ゴム組成物によ
れば、上記ミクロ構造を有するブタジエンゴムを含むの
で、氷雪路走行の際に実用的に必要とする−２０〜０℃
付近の特定の低温領域でゴム弾性率の上昇を抑えること
ができ、所望のゴム硬度、柔軟性を得ることができる。

【０００９】また、ネオジム系触媒を用いるポリマーの
重合によれば、上記所望のミクロ構造を有するブタジエ
ンゴムが容易に得られる。

【００１０】さらに本発明は、前記スタッドレス配合ゴ
ム組成物を用いた空気入りタイヤである。

【００１１】本発明の空気入りタイヤによれば、低温領
域におけるトレッドゴム弾性率を維持することができ、
凍結路面における接地性に優れた、良好な路面へのトレ
ッド追従性、摩擦性能を有し氷上性能を向上することが
できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明によるスタッドレス配合ゴ
ム組成物及び空気入りタイヤを、以下の実施形態により
説明する。

【００１３】本発明のスタッドレス配合ゴム組成物に使
用するブタジエンゴムは、ミクロ構造がシス−１，４結
合含有率が９０％以上であり、分子量分布が２．３以
下、かつビニル基含有量が１．８％以下である高シス−
ブタジエンゴムである。

【００１４】前記ブタジエンゴムでは、特定の低温領域
においてポリマーが結晶化しゴム弾性率の上昇を抑える
ことができる。このシス−１，４結合含有率が９０％未
満では前記シス分が少なく、−２０〜０℃付近の温度領
域での弾性率の上昇を抑える効果が充分発現できない。

【００１５】従って、シス−１，４結合含有率のより好
ましい含有率は９５％以上であり、さらに９７％以上が
より好ましい含有率であり、特定低温領域のゴム弾性率
の上昇を抑える効果がより発揮され、スタッドレス配合
ゴム組成物の特定低温領域での硬度、柔軟性を向上する
ことができる。

【００１６】また、ブタジエンゴムの分子量分布は２．
３以下であれば、スタッドレス配合ゴム組成物の耐摩耗
性が良好となる。分子量分布が２．３を越え広くなると
耐摩耗性が低下していき、氷上性能に悪影響を与えるだ
けでなく一般路における摩耗寿命の低下や偏摩耗が発生
しやすくなり好ましくない。

【００１７】分子量分布は、ゲルパーミエーションクロ
マトグラフ（ＧＰＣ）を用いて測定される重量平均分子
量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）の比から求められる
Ｍｗ／Ｍｎであり、Ｍｗ／Ｍｎの値が１に近づく程分布
は狭くなり好ましい。

【００１８】このブタジエンゴムの重量平均分子量（Ｍ
ｗ）及び数平均分子量（Ｍｎ）は特に限定されないが、
重量平均分子量（Ｍｗ）が５０万〜１００万が好ましい
範囲であり、７０万未満であるとゴム硬度が上昇し、耐
摩耗性が低下する。

【００１９】また、前記ブタジエンゴムのシス分の結晶
化はビニル基の存在により阻害されることから、ブタジ
エンゴムのビニル基含有量が１．８％以下である必要が
ある。

【００２０】このビニル基含有量はわずかの差でシス分
の結晶化に大きく影響するものであり、０．数％の増量
で低温領域のゴム弾性率を大きく上昇させるので、ブタ
ジエンゴムのミクロ構造選択には慎重を要する。

【００２１】ブタジエンゴムの特長であるガラス転移温
度及び結晶化温度が低く、低温特性に優れる長所に加
え、上記ミクロ構造を有する特定のブタジエンゴムで
は、特定の低温領域、すなわち氷雪路走行で必要とする
０℃以下、具体的には実用範囲である−２０〜０℃にお
けるポリマーの結晶化によりゴム弾性率の上昇を抑え、
ゴム硬度や柔軟性を確保し、氷上性能に優れるスタッド
レス配合ゴム組成物を得ることができる。

【００２２】このブタジエンゴムのは配合量はゴム成分
１００重量部中の３０〜８０重量部であり、３０重量部
未満では上記の氷上性能の効果が得られず、８０重量部
を越えるとスタッドレス配合ゴム組成物の加工性（例え
ば、混練性や押し出し加工性など）が劣り、さらに耐カ
ット性、耐チッピング性が低下し好ましくない。低温性
能の観点からは単独で使用してもよいが、実用的には前
記の欠点を補う他のゴム２０〜７０重量部とブレンドし
て使用される。

【００２３】ブレンド使用される他のゴムとしては、氷
上性能と耐摩耗性、ゴム強度や弾性率などに優れた諸特
性を得るために、ジエン系ゴムが使用される。

【００２４】前記ジエン系ゴムとしては、天然ゴム、イ
ソプレンゴム、溶液重合または乳化重合の各種スチレン
ブタジエンゴム、各種ブタジエンゴムなどが挙げられ、
その単独あるいは２種類以上とのブレンドゴムを使用す
ることができる。

【００２５】また、前記ブタジエンゴムはネオジム系触
媒を用いる重合によれば、ポリマーのミクロ構造の設
計、調整が容易となり、上記ミクロ構造を有するブタジ
エンゴムが得やすくなる。

【００２６】ネオジム系触媒としては、ネオジム単体、
あるいはネオジムと他の金属類との化合物、有機化合物
であり、例えば、ＮｄＣｌ_３，Ｅｔ−ＮｄＣｌ_２など
が挙げられる。

【００２７】ネオジム系触媒以外の従来のブタジエンゴ
ム重合触媒、たとえばニッケル系触媒やコバルト系触媒
を用いて重合したブタジエンゴムでは、シス−１，４結
合含有率が９０％以上のものが得られても、所望の分子
量分布及びビニル基含有量が得られず、ブタジエンゴム
ポリマーの所望の結晶化が得られず、氷上性能の向上が
期待できない。

【００２８】なお、ブタジエンゴムの重合方法は特に限
定されず、溶液重合法、乳化重合法などにより重合され
たブタジエンゴムが使用できる。

【００２９】前記スタッドレス配合ゴム組成物には、通
常のゴム工業で使用されているカーボンブラックやシリ
カなどの補強剤や充填剤、軟化剤、可塑剤、加硫剤、加
硫促進剤、老化防止剤などの配合薬品類を配合すること
ができる。特に、使用されるカーボンブラックはタイヤ
トレッドに使用される場合は、ゴムの低温性能、耐摩耗
性やゴムの補強性などの観点から、Ｎ_２ＳＡ（窒素吸
着比表面積）が７０ｍ ^２／ｇ以上、ＤＢＰ吸油量が１
００ｍｌ／１００ｇ以上であるものが好ましく、さらに
はＮ_２ＳＡが７０〜１５０ｍ^２／ｇ、ＤＢＰ吸油量が
１００〜１５０ｍｌ／１００ｇであるものが一層好まし
く、配合量としてはゴム成分１００重量部に対して２０
〜１００重量部の範囲で使用される。

【００３０】上記スタッドレス配合ゴム組成物は通常の
バンバリーミキサーやニーダーなどの混合機によって混
練され、ゴム押し出し機などのゴム用加工機を用い所定
の形状、例えばタイヤトレッドなどに成形される。

【００３１】本発明の空気入りタイヤは、上記のスタッ
ドレス配合ゴム組成物を用いた空気入りタイヤであり、
特にタイヤトレッド部に好適に用いられ、凍結路面との
摩擦係数、密着性に富む接地性能を備え優れた氷上性能
を発揮し、かつ耐摩耗性や操縦安定性などの一般タイヤ
性能と両立できるものである。

【００３２】この空気入りタイヤは、未加硫のタイヤト
レッド部が形成し、通常のタイヤ成型工程により未加硫
タイヤが作製され、常法に従い加硫され製品タイヤが製
造される。

【００３３】本発明のスタッドレス配合ゴム組成物は、
前記の空気入りタイヤ、特に氷雪路面の走行に適した、
例えばスタッドレスタイヤ、オールシーズンタイヤ、ス
ノータイヤなど乗用車用、ライトトラック用、トラック
・バス用、産業車両用などに使用される。また、タイヤ
用途だけでなく、靴類、マット類、工業用品などの産業
用などにも広く使用することができる。

【００３４】（実施例）以下に本発明を実施例に基づい
て説明する。

【００３５】実施例に用いたブタジエンゴム（ＢＲ−１
〜ＢＲ−５）のシス−１，４結合含有率（シス含有率と
略記）、重量平均分子量（Ｍｗ）『又は、数平均分子量
（Ｍｎ）』、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）、ビニル基含有
量（ビニル含量と略記）及びポリマー重合に用いた重合
触媒を表１に示した。

【００３６】ブタジエンゴムのシス−１，４結合含有率
及びビニル基含有量は核磁気共鳴装置（ＮＭＲ）を用い
て測定したものである。

【００３７】ＢＲ−１及びＢＲ−２は本発明に係わるネ
オジム系触媒を用いて重合した試作品のブタジエンゴム
であり、ＢＲ−３は従来のニッケル系触媒、またＢＲ−
４，ＢＲ−５はコバルト系触媒を用いて重合したブタジ
エンゴムである。

【００３８】

【表１】

【００３９】ネオジム系触媒を用いて重合し得られたＢ
Ｒ−１，ＢＲ−２は請求範囲のミクロ構造を有している
が、従来のＢＲ−３〜５はシス−１，４結合含有率は９
０％以上であるものの、分子量分布及び／またはビニル
基含有量が満足できない。

【００４０】表１に示す各ＢＲを用いて天然ゴム（ＲＳ
Ｓ＃３）との配合系において、表２の各実施例及び比較
例のスタッドレス配合ゴム組成物を表２に示す各配合量
で作成した。

【００４１】なお、表２のスタッドレス配合ゴム組成物
に共通に使用した各配合剤および配合量は下記の通りで
あり、各配合を２０リットル密閉式バンバリーミキサー
を用いて常法に従い混合し、各スタッドレス配合ゴム組
成物を作成した。

【００４２】各スタッドレス配合ゴム組成物の−１０℃
における引っ張り弾性率を、ＪＩＳＫ６３９４に準
じ測定し、比較例１を１００とし指数で表２に示した。
数値が大きいほど良好。

【００４３】配合剤及び配合量（重量部）カーボンブラック（三菱化学（株）ダイアブラックＮ３３９）：４０重量部ナフテン系プロセスオイル：１５重量部３号亜鉛華（三井金属鉱業（株））：３重量部工業用ステアリン酸：１重量部老化防止剤６Ｃ（フレキシス（株）サントフレックス１３）：２重量部老化防止剤ＲＤ（住友化学工業（株）アンチゲンＲＤ）：１重量部ワックス：２重量部硫黄：１．４重量部加硫促進剤ＣＺ（大内新興化学工業（株）ノクセラーＣＺ）：１重量部上記各スタッドレス配合ゴム組成物を通常のゴム用押し
出し機を用いて未加硫タイヤトレッドを作成し、キャッ
プ／ベーストレッド構造を有する一般的空気入りタイヤ
のキャップトレッドに適用し、サイズが１８５／６５Ｒ
１４の試験用空気入りラジアルタイヤを製造した。氷上
性能および耐摩耗性を下記の方法により評価した。結果
を表２に示した。

【００４４】氷上制動性：各試験タイヤ４本を排気量１
８００ｃｃの前輪駆動国産乗用車に装着し、外気温−５
℃における凍結路面にて、速度４０Ｋｍ／ｈでブレーキ
を踏み、その制動距離を測定し、比較例１を１００とし
た指数で示した。数値が大きいほど良好。

【００４５】耐摩耗性：各試験タイヤ４本を排気量１８
００ｃｃの前輪駆動国産乗用車に装着し、一般乾燥路を
２万Ｋｍ走行し、走行後のトレッド残溝深さから摩耗量
を求め、比較例１を１００とした指数で示した。数値が
大きいほど良好。

【００４６】

【表２】

【００４７】表２に示すように、本発明の各実施例では
氷上性能と耐摩耗性が両立し、向上している。実施例１
〜３では、ＢＲ−１の配合量に依存し氷上性能が向上す
ることが明らかである、が、配合量が８０重量部を越え
るとゴムの加工性が低下し実用が困難となる。また、実
施例４よりミクロ構造のわずかの差が、上記性能に影響
することが分かる。

【００４８】従来のミクロ構造を有するブタジエンゴム
を用いた比較例１〜３では、いずれも氷上性能、耐摩耗
性の改良が得られない。また、ＢＲ−１の配合量が少な
い比較例４では、ブタジエンゴムの長所である低温特性
さえも発現することができず、逆に氷上性能、耐摩耗性
が低下している。

【００４９】なお、本発明のスタッドレス配合ゴム組成
物は、他の氷上性能を向上する手段、例えば発泡ゴム、
有機物や無機物からなる微小粒状体の添加、軟化剤やシ
リカ系充填剤の配合などと併用することができる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるスタ
ッドレス配合ゴム組成物では、シス−１，４結合含有量
が９０％以上、分子量分布が２．３以下で、かつビニル
基含有量が１．８％以下であるブタジエンゴムを３０〜
８０重量部を配合してなるスタッドレス配合ゴム組成物
であるので、特定の低温領域においてゴム組成物の硬
度、柔軟性を向上することができる。

【００５１】本発明のスタッドレス配合ゴム組成物を用
いた空気入りタイヤは、凍結路面との摩擦係数、接地性
に優れて氷上性能を向上し、かつ耐摩耗性や操縦安定性
などの一般タイヤ性能と両立できる効果を有するもので
ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4J002 AC01X AC05W AC06X AC08X FD010 GN01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シス−１，４結合含有量が９０％以上、
分子量分布が２．３以下で、かつビニル基含有量が１．
８％以下であるブタジエンゴムを３０〜８０重量部と、
他のジエン系ゴムを７０〜２０重量部をゴム成分として
含むことを特徴とするスタッドレス配合ゴム組成物。
【請求項２】前記ブタジエンゴムがネオジム系触媒を
用いて重合することを特徴とする請求項１に記載のスタ
ッドレス配合ゴム組成物。
【請求項３】請求項１又は２に記載のスタッドレス配
合ゴム組成物を用いたことを特徴とする空気入りタイ
ヤ。