JP2003292676A - タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気入りタイヤの氷上性能及び耐摩耗性を両
立して向上するタイヤ用ゴム組成物、及びそれを用いた
空気入りタイヤを提供する。 【解決手段】 ブタジエンゴムをゴム成分として含有す
るタイヤ用ゴム組成物であって、前記タイヤ用ゴム組成
物の加硫後の状態において、前記ブタジエンゴム中に含
まれるシス−１，４−結合ポリブタジエン含有率が６０
〜９５％であり、前記ブタジエンゴムが前記ゴム成分１
００重量部中に２０〜８０重量部を含み、さらに前記ゴ
ム成分が前記ブタジエンゴムと他のジエン系ゴムとから
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブタジエンゴムを
ゴム成分として含有する空気入りタイヤのトレッドに好
適なタイヤ用ゴム組成物であり、トレッド部に用いた場
合に空気入りタイヤの氷上性能及び耐摩耗性を両立して
向上するタイヤ用ゴム組成物、及びそれを用いた空気入
りタイヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、氷雪路面を走行する自動車に装着
される空気入りタイヤとして、スタッドレスタイヤが一
般的に使用されている。このスタッドレスタイヤのトレ
ッド部には、氷上路面での制動性能（アイススキッド性
能）を高めるため、粘着摩擦や掘り起こし摩擦力に優れ
るゴム組成物が用いられている。

【０００３】粘着摩擦の向上には、例えば一般の夏用タ
イヤのトレッドに比較して天然ゴムやブタジエンゴムな
どのガラス転移温度（Ｔｇ）の低いポリマーを多く使用
したり、またプロセスオイルなどの軟化剤を多量配合
し、低温下でのゴム弾性率を維持しゴム硬度の硬化を防
ぐことが行われている。すなわち、低温下（−３０℃付
近）でのゴム組成物の結晶化を防ぐことで動的貯蔵弾性
率（Ｅ’）を低下させてゴム弾性率の低下を図り、実車
走行の低温域（０〜−１０℃付近）でのゴム硬度を維持
して氷上路面とトレッドゴムとの接触面積を増大し粘着
摩擦力を得て、路面の微細な凹凸に追従し摩擦係数を高
めるものである。

【０００４】また、発泡剤による微細な発泡ゴムをトレ
ッド表層部に使用し、氷上路面とゴムとの間の水膜を除
去して摩擦力を向上させる技術が従来より行われてい
る。

【０００５】しかしながら、上記従来のＴｇの低いポリ
マーを用いた場合、例えばブタジエンゴムでは、通常の
高シス−ブタジエンゴムを用いると、シス−１，４−結
合ポリブタジエンの含有率が多くなり低温下でのゴム組
成物に結晶化を起こし動的貯蔵弾性率（Ｅ’）を上昇さ
せ十分な氷上性能が得られず、また低シス−ブタジエン
ゴムを用いた場合には、低温下での動的貯蔵弾性率
（Ｅ’）の上昇を抑えることができるものの耐摩耗性が
悪化し、ゴム組成物の氷上性能と耐摩耗性の両立が十分
満足できるものではなかった。

【０００６】また、軟化剤の多量配合や発泡ゴムの使用
では氷上性能はある程度改良されるものの、トレッドの
ブロック剛性低下からタイヤの操縦安定性の低下や一般
路面及び湿潤路面での制動性能の低下という問題、ま
た、低硬度ゴム、発泡ゴム或いは硬質充填剤や短繊維な
どのフィラーを多量添加したゴム組成物は耐摩耗性を悪
化させ、特に乾燥路面での使用において早期摩耗や偏摩
耗によりタイヤ寿命を大幅に低下させるという問題があ
り、氷上性能と耐摩耗性とを十分に満足できるタイヤ用
ゴム組成物が求められている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、加硫後のゴ
ム組成物のブタジエンゴム中のシス−１，４−結合ポリ
ブタジエン含有率に着目したものであり、ブタジエンゴ
ムの配合量とその加硫後のシス−１，４−結合ポリブタ
ジエン含有率とを適正範囲とすることにより低温下にお
けるゴム組成物の動的貯蔵弾性率（Ｅ’）を低下させ、
氷上路面とゴム組成物との粘着摩擦を改善して氷上性能
を向上し、かつ耐摩耗性を高レベルに維持するタイヤ用
ゴム組成物、及びそれをトレッド部に用いた空気入りタ
イヤを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、ブ
タジエンゴムをゴム成分として含有するタイヤ用ゴム組
成物であって、前記タイヤ用ゴム組成物の加硫後の状態
において、前記ブタジエンゴム中に含まれるシス−１，
４−結合ポリブタジエン含有率が６０〜９５％であるこ
とを特徴とするタイヤ用ゴム組成物である。

【０００９】また、本発明は、前記ブタジエンゴムが前
記ゴム成分１００重量部中に２０〜８０重量部を含み、
さらに前記ゴム成分が前記ブタジエンゴムと他のジエン
系ゴムとからなるタイヤ用ゴム組成物である。

【００１０】本発明のタイヤ用ゴム組成物によれば、前
記タイヤ用ゴム組成物の加硫後の状態でブタジエンゴム
中に含まれるシス−１，４−結合ポリブタジエン含有率
を６０〜９５％とすることで、低温下（−３０℃付近）
におけるゴム組成物の結晶化を抑制し動的貯蔵弾性率
（Ｅ’）を低下させることで、タイヤ用ゴム組成物の実
使用低温域（０〜−１０℃付近）での低弾性率化を図
り、氷面との摩擦係数を高めて氷上性能を向上すること
ができる。

【００１１】また、このブタジエンゴムがゴム成分１０
０重量部中に２０〜８０重量部含有することにより耐摩
耗性を改善し、タイヤ用ゴム組成物の氷上性能との両立
を可能とすることができる。

【００１２】また、本発明は上記タイヤ用ゴム組成物を
トレッドの接地部の少なくとも一部分に使用した空気入
りタイヤであり、この発明の空気入りタイヤによれば、
氷雪路面での氷上性能と耐摩耗性とをバランスよく両立
し、また乾燥路面においても耐摩耗性、操縦安定性等の
タイヤ性能を維持することのできる空気入りタイヤを得
ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明のタイヤ用ゴム組成
物について実施形態に基づいて説明する。

【００１４】本発明のタイヤ用ゴム組成物に用いられる
ゴム成分は、天然ゴム及びブタジエンをゴム主成分とす
るものである。

【００１５】天然ゴム（ＮＲ）はガラス転移温度が−７
０〜−８０℃付近にあり低温特性が良好であり、またブ
タジエンゴムはガラス転移温度がやはり−７０℃以下に
あり低温特性や耐摩耗性に優れるためタイヤ用ゴム組成
物のゴム成分として適している。

【００１６】ブタジエンゴムの内でも本発明に用いられ
るブタジエンゴム（以下、ＢＲという）は、加硫後のタ
イヤ用ゴム組成物におけるＢＲ中のミクロ構造が、シス
−１，４−結合ポリブタジエンを６０〜９５％含有する
ことを特徴とするものである。

【００１７】加硫後ＢＲ中のシス−１，４−結合ポリブ
タジエン含有率が９５％を超えると低温下（−３０℃付
近）でのゴム組成物に結晶化を起こしＥ’の十分な低下
が得られずゴム弾性率を低下させて氷上性能の改良効果
が十分でなく、また６０％未満であると耐摩耗性の低下
を伴い好ましくない。

【００１８】本発明のタイヤ用ゴム組成物では、加硫後
のＢＲ中のシス−１，４−結合ポリブタジエン含有率を
適正範囲とすることで、低温下におけるゴム組成物の結
晶化を抑制しゴム組成物の低弾性率化を図るものであ
り、シス−１，４−結合ポリブタジエン含有率が９５％
を超えると低温下（−３０℃付近）におけるＥ’が急上
昇してゴム弾性が損なわれるもので、タイヤの実車走行
における低温領域（０〜−１０℃付近）での氷上性能と
の間に高い相関関係を有するものである。

【００１９】本発明に用いるＢＲは、加硫後ゴム組成物
のＢＲ中のミクロ構造により特定されるもので、未加硫
時ポリマーのミクロ構造を構成するシス−１，４−結合
ポリブタジエン、１，２−ビニル結合、及びトランス−
１，４−結合ポリブタジエンの各含有率は加硫により変
化するものであり、加硫ゴムと未加硫時でのミクロ構造
とを明確に区別する必要がある。

【００２０】この加硫ゴムのミクロ構造は、例えば核磁
気共鳴スペクトル装置（ＮＭＲ）により未加硫ポリマー
時と区別して測定することができる。

【００２１】なお、前記ＢＲポリマーは、溶液重合また
はエマルジョン重合により得られるが、例えば溶液重合
におけるコバルト系、ニッケル系、ネオジム系等の重合
触媒の違いによりミクロ構造を制御し、重合度を調整し
て合成することができる。

【００２２】本発明に用いられるＢＲの分子量は、特に
限定されるものではないが、ゲルパーミエーションクロ
マトグラフ（ＧＰＣ）で測定した重量平均分子量（Ｍ
ｗ）が１０万〜３００万、好ましくは１０万〜１００万
である。Ｍｗがこの範囲より大きいと氷上性能の向上が
得難く、小さくなると耐摩耗性の維持が困難となる。

【００２３】本発明では、前記ＢＲをゴム成分１００重
量部中に２０〜８０重量部含有することが好ましく、Ｂ
Ｒ含有量が２０重量部未満であると耐摩耗性が悪化し、
８０重量部を超えるとゴム組成物のＥ’を上昇させ氷上
性能の向上が満足できない。

【００２４】また、本発明のタイヤ用ゴム組成物には、
上記ＢＲ以外にその他のゴムとしてジエン系ゴムを含
み、氷上性能や耐摩耗性の向上、さらに転がり抵抗や低
発熱性などの他のタイヤ性能の向上を期すことができ
る。ジエン系ゴムとしては、例えば天然ゴム（ＮＲ）、
及びイソプレンゴム（ＩＲ）、上記ＢＲ以外のポリブタ
ジエンゴム（例えば、通常の高シス−ＢＲ、低シス−Ｂ
Ｒ）、各種スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチル
ゴム（ＩＩＲ）等のジエン系合成ゴムを挙げることがで
きる。中でも、天然ゴム（ＮＲ）を主として配合するも
のが、氷上性能と耐摩耗性の両立とゴム強度や加工性等
の観点から特に好ましい。

【００２５】本発明に係わるタイヤ用ゴム組成物には、
補強充填剤として通常に用いられるカーボンブラックが
配合され、またはカーボンブラックにシリカを併用して
もよい。

【００２６】カーボンブラックとしては、特に限定され
ないが、ゴム強度、耐摩耗性、発熱性などの観点から、
例えばＨＡＦ、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＦＥＦ級のカーボン
ブラックが好ましいく、その配合量はゴム成分１００重
量部に対して、３０〜１００重量部であり、カーボンブ
ラックが少なすぎると耐摩耗性が悪化し、多すぎると工
程作業性や発熱性が悪化し好ましくない。

【００２７】また、本発明のタイヤ用ゴム組成物には、
上記のゴム成分、カーボンブラックと共に、通常のゴム
配合に使用される加硫剤としての硫黄やＮ−シクロヘキ
シル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（Ｃ
Ｚ）、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルス
ルフェンアミド（ＮＳ）、ジベンゾチアジルジスルフィ
ド（ＤＭ）、２−メルカプトベンゾチアゾール（Ｍ）、
Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスル
フェンアミド（ＤＺ）などの加硫促進剤、加硫促進助
剤、シリカ、シランカップリング剤、各種プロセスオイ
ル、亜鉛華、ステアリン酸、各種軟化剤、ワックス、Ｎ
−フェニル−Ｎ’−（１，３−ジメチルブチル）−ｐ−
フェニレンジアミン（６Ｃ）やＮ−フェニル−Ｎ’−イ
ソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン（３Ｃ）、２，
２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン重合物
（ＲＤ）などの老化防止剤、クレーや炭酸カルシウムな
どの各種充填剤、その他のゴム組成物用に一般的に配合
される各種配合剤を適宜配合することができ、その配合
量も本発明の効果を損なわない範囲で用いることができ
る。

【００２８】本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ゴム工業
で一般的に使用されるバンバリーミキサー、ニーダー、
ロールなどの混合機を用いて混合して得られるもので、
その配合剤の配合順序や混合ステップ数は限定されな
い。

【００２９】本発明に係わるタイヤ用ゴム組成物は、通
常のゴム工業で一般的に用いられているゴム用押し出し
機などの成形加工機を用いて未加硫タイヤトレッドを作
製し、通常の内部構造を有する乗用車用、ライトトラッ
ク用及びトラック・バス用のスタッドレスタイヤ、スノ
ータイヤ及びオールシーズンタイヤ等のトレッド部に適
用して、通常のタイヤ用加硫機による加硫工程を経て空
気入りタイヤが製造される。

【００３０】また、本発明のタイヤ用ゴム組成物は、そ
の改良された氷上性能（低温摩擦性能）及び耐摩耗性を
活かして、上記スタッドレスタイヤ等のタイヤ用途以外
にも自動車部品、工業用品、靴底やマット類等の各種ゴ
ム製品にも使用できる。

【００３１】（実施例）本発明を以下の実施例に基づい
て説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。

【００３２】表１に記載の各実施例、比較例のタイヤ用
ゴム組成物を、表１記載の天然ゴム（ＲＳＳ＃３）とミ
クロ構造を調整した各試作ブタジエンゴム（ＢＲ）をゴ
ム成分としてそれぞれ配合（重量部）し、カーボンブラ
ック、オイル、亜鉛華、ステアリン酸、老化防止剤、ワ
ックス、硫黄及び加硫促進剤の各適正量を配合成分とし
て用いて各タイヤ用ゴム組成物を調整した。但し、比較
例１で用いたＢＲは、通常の高シス−ＢＲ（シス−１，
４−結合含有率９８％）である。これらを常法に従い容
量２０リットルの密閉式バンバリーミキサーを用いて混
合し、各実施例及び比較例のタイヤ用ゴム組成物を作製
した。

【００３３】得られた各タイヤ用ゴム組成物の加硫後の
ブタジエンゴム（ＢＲ）中のミクロ構造を下記測定方法
に従い測定した。結果を表１に記載した。

【００３４】さらに、上記各タイヤ用ゴム組成物を通常
のゴム用押し出し機を用いて未加硫キャップトレッドを
作製し、一般的なキャップ／ベース構造のトレッド部を
有する、サイズが１８５／６５Ｒ１４の乗用車用スタッ
ドレスタイヤのキャップトレッドに適用し、常法に従い
未加硫タイヤを成型、加硫して試験用スタッドレスタイ
ヤを製造し、下記の試験方法により氷上性能及び耐摩耗
性を評価した。結果を表１に記載した。

【００３５】［ＢＲのミクロ構造］ 加硫ゴム及び試料の調整：各タイヤ用ゴム組成物を試験
用金型内で、１５０℃における適正加硫により加硫ゴム
を得て、この加硫ゴムを粉砕してサンプルを調整した。 ミクロ構造：核磁気共鳴スペクトル装置（ブルカーバイ
オスピン（株）製 ＤＰＸ−４００）を用いて、パルス
条件ＧＨＰＤ−ＭＡＳに従い、積算回数４０９６回に
て、シス−１，４−結合ポリブタジエン含有率を測定し
た。

【００３６】［氷上性能］各試験用スタッドレスタイヤ
４本を、規定リムに組み付け空気圧を１８０ＫＰａに調
整して排気量２０００ｃｃの国産乗用車に装着し、試験
路外気温−５℃にある氷上路面にて速度４０Ｋｍ／ｈで
ブレーキングし、その氷上制動距離から氷上性能を評価
した。比較例１の制動距離を１００とした指数で示し、
数値の大きいもの程優れる。

【００３７】［耐摩耗性］比較例１の試験用スタッドレ
スタイヤ２本と他の各試験用スタッドレスタイヤ２本
を、規定リムに組み付け空気圧を１８０ＫＰａに調整し
て排気量２０００ｃｃの国産乗用車に装着し、乾燥一般
路面を５，０００Ｋｍ毎にローテーションし２０，００
０Ｋｍ走行した後のトレッド残溝深さからトレッド摩耗
量を求め、耐摩耗性を評価した。比較例１を１００とし
た指数で示し、数値の大きいもの程優れる。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１の評価結果に示すように、実施例１〜
３の本発明では、ＢＲ配合量とシス−１，４−結合ポリ
ブタジエン含有率に従い、通常のＢＲを用いた比較例１
に比べて氷上性能と耐摩耗性が両立して向上することが
分かる。一方、シス−１，４−結合ポリブタジエン含有
率が多い比較例２は低温下のＥ’が上昇し氷上性能が改
善されず、また少なすぎる比較例４では耐摩耗性との両
立が得られない。またＢＲ配合量が少ない比較例３は耐
摩耗性が悪化し氷上性能も低下し、またＢＲ配合量の多
すぎる比較例５では氷上性能の向上が得られない。

【００４０】

【発明の効果】本発明のタイヤ用ゴム組成物によれば、
ブタジエンゴムの配合量とその加硫後のシス−１，４−
結合ポリブタジエン含有率とを適正範囲とすることによ
り低温下におけるゴム組成物の結晶化を抑えて動的貯蔵
弾性率（Ｅ’）を低下させゴム弾性率を維持し、氷上路
面とゴム組成物との摩擦性能を改善して氷上性能を向上
し、かつ耐摩耗性を高レベルに維持するタイヤ用ゴム組
成物、及びそれをトレッド部に用いた氷上性能と耐摩耗
性の両立する空気入りタイヤを提供することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J002 AC01X AC03X AC05W AC06X AC08X BB18X FD010 FD020 FD070 FD140 FD150 GN01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ブタジエンゴムをゴム成分として含有する
   タイヤ用ゴム組成物であって、 前記タイヤ用ゴム組成物の加硫後の状態において、前記
   ブタジエンゴム中に含まれるシス−１，４−結合ポリブ
   タジエン含有率が６０〜９５％であることを特徴とする
   タイヤ用ゴム組成物。
2. 【請求項２】前記ブタジエンゴムが前記ゴム成分１００
   重量部中に２０〜８０重量部を含むことを特徴とする請
   求項１に記載のタイヤ用ゴム組成物。
3. 【請求項３】前記ゴム成分が、前記ブタジエンゴムと他
   のジエン系ゴムとからなることを特徴とする請求項１又
   は２に記載のタイヤ用ゴム組成物。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイ
   ヤ用ゴム組成物を、トレッドの接地部の少なくとも一部
   分に使用したことを特徴とする空気入りタイヤ。