JP2529858B2

JP2529858B2 - タイヤトレツド用ゴム組成物

Info

Publication number: JP2529858B2
Application number: JP62171249A
Authority: JP
Inventors: 也寸志菊地; 和義加山; 孝夫村木
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1987-07-10
Filing date: 1987-07-10
Publication date: 1996-09-04
Anticipated expiration: 2011-09-04
Also published as: DE3823662A1; JPS6416844A; US4906697A; KR970005482B1; KR890001770A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物に関し、より
詳細には、発熱が少なく、低燃費性に優れ、しかも、乾
燥路面及び湿潤路面での制動性が著しく改善されたタイ
ヤトレッド用ゴム組成物に関する。

〔従来技術〕

近年、高速道路網の普及、あるいは自動車の高出力化
等に伴い、自動車タイヤに対する安全性の要求が非常に
高まっている。つまり、タイヤ性能の中で乾燥路面及び
湿潤路面でのグリップ性能が非常に重要となっている。
この乾燥路面及び湿潤路面でのグリップ性能は、トレッ
ド用のゴム組成物の特性に大きく影響され、タイヤトレ
ッド表面と路面の間の摩擦抵抗の大きいことが必要とさ
れている。さらに、このときの摩擦抵抗はゴム表面が路
面の凹凸により繰り返し変形を受けるときのヒステリシ
スロスによって生じるものであり、粘弾性的には、10〜
20Hzの周波数下における０℃付近の損失係数（tanδ）
とよく相関することが知られている。従って、タイヤト
レッドのグリップ性能を向上させるには０℃付近の損失
係数を大きくすることが重要である。

一方、安全性に加えて、省資源、省エネルギーの観点
から、自動車タイヤに対する強い要求として、走行燃費
の低減がある。タイヤの燃費性能を改善するには走行時
の転動抵抗を小さくすることが必要であり、この場合も
またトレッドゴム組成物の特性が非常に大きく影響す
る。すなわち、トレッドゴムとしてヒステリシスロスの
小さいことが重要であり、粘弾性的には、タイヤ走行使
用される50〜70℃の温度において損失係数（tanδ）の
小さいことが燃費低減に有用であることが知られてい
る。

このように、グリップ性能と低燃費性能の両特性を改
善するために、タイヤトレッド用ゴム組成物として粘弾
性の特性は、周波数10〜30Hzに於ける０℃付近のtanδ
が大きく、50〜70℃付近のtanδが小さいゴム材料が強
く望まれている。

このため、1,2−結合量を40％以上含有する、いわゆ
る高ビニルポリブタジエンゴム（以下、Ｖ−BRという）
が例えば特開昭55−12133号公報、特開昭56−127650号
公報等で提案され、確かに、湿潤路面でのグリップ性能
（ウェットスキッド抵抗性）と低転動抵抗性はある程度
改善されるが、最近の厳しい要求に対応するにはこれで
も十分とは言えない。また、Ｖ−BRの場合、耐摩耗性、
耐破壊特性が著しく劣るという欠点がある。

また、特開昭57−55204号公報では、1,2−結合量が42
〜70％、結合スチレン量が10〜30％、さらに特開昭57−
73030号公報では、1,2−結合量が60〜95％、結合スチレ
ン量が３〜30％のいわゆる高ビニルスチレン−ブタジエ
ン共重合体ゴム（以下、Ｖ−SBRという）が提案されて
いる。しかし、これらはＶ−BRに比べ耐摩耗性、強度の
点で改善がみられるものの、グリップ性能と低転動抵抗
の点では、いまだに十分とはいえない。特に、Ｖ−SBR
を天然ゴムあるいはポリイソプレンゴムとのブレンドで
使用する場合、1,2−結合量が多すぎるとポリマー同士
が相溶するため、グリップ性能に有利な高ガラス転移点
（高Tg）のＶ−SBRを使用するにもかかわらず期待され
るグリップ性能が得られない。

〔発明の目的〕

本発明は、このようにグリップ性能と低燃費性とが非
常に厳しく要求されるタイヤに対して好適な、60℃での
損失係数（tanδ）が小さくて低燃費性に優れ、しかも
０℃での損失係数（tanδ）が大きくて乾燥路面及び湿
潤路面での制動性に優れた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。

〔発明の構成〕

この目的を達成するために、本発明者らは、高ビニル
スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（Ｖ−SBR）の1,2−
結合量に着目し、1,2−結合量を種々変えたＶ−SBRと他
ゴムとのブレンドにおける相溶、非相溶の関係を詳細に
検討した。その結果、従来、低燃費性能とグリップ性能
とが優れているといわれている高い1,2−結合量の範囲
のＶ−SBRの中である特定の範囲の1,2−結合量をもつＶ
−SBRが、天然ゴム及び／又はポリイソプレンゴムとの
ブレンド系において興味ある粘弾性特性を示すことを見
出し、本発明をなすにいたった。

したがって、本発明は、（１）天然ゴムおよび／又は
シス含有量80％以上のポリイソプレンゴム35〜50重量部
と、（２）有機リチウム化合物触媒を用いた溶液重合法
により製造される結合スチレン量が５〜50重量％、ブタ
ジエン部の1,2−結合量が60〜73％の範囲にあるスチレ
ン−ブタジエン共重合体ゴム65〜50重量部とからなり、
動的粘弾性測定における損失係数（tanδ）の温度分散
曲線がバイモーダルであることを特徴とするタイヤトレ
ッド用ゴム組成物を要旨とするものである。

以下、本発明の構成につき詳しく説明する。

本発明において使用されるスチレン−ブタジエン共重
合体ゴム（SBR）のブタジエン部の1,2−結合量は、赤外
分光器を使用したハンプトン法により求められ、その値
は60〜73％の範囲にあることが必要である。1,2−結合
量が73％を越えるSBRは単独では高いグリップ性能を示
すが、天然ゴム及び／又はポリイソプレンゴムとのブレ
ンド系では1,2−結合量が60〜73％の範囲にあるSBRより
も低いグリップ性能しか示さない。このことは、従来の
知見（1,2−結合量が高いほど０℃のtanδが大きく、グ
リップ性能が良いことが知られている）と矛盾する結果
のようであるが、本発明者らは、力学分散から見たゴム
同士の相溶、非相溶を詳しく調べることにより、1,2−
結合量が73％をこえるSBRと天然ゴム及び／又はシス含
有量が80％以上のポリイソプレンゴムとのブレンドから
なるゴム組成物は動的粘弾性の温度分散曲線がモノモー
ダル（一山）となり、相溶型を示すことを発見した。つ
まり、1,2−結合量が73％をこえるSBRは単独ポリマーで
は高い温度にtanδのピーク温度をもつため０℃のtanδ
が高く、良好なグリップを示すが、このように相溶型の
ブレンドの場合にはSBRの高いtanδピーク温度が低温側
にシフトし、０℃のtanδが低下することが避けられな
い。

一方、1,2−結合量が73％以下のSBRと天然ゴム及び／
又はポリイソプレンゴムとのブレンドからなるゴム組成
物は、動的粘弾性の温度分散曲線がバイモーダル（二
山）となり、非相溶性を示し、SBRが単独で有するtanδ
のピーク温度をブレンド系でもそのまま保持することが
できる。従って、1,2−結合量が73％以下でかつtanδの
ピーク温度をあるレベル以上に高くできる60〜73％の範
囲の1,2−結合量を有するSBRは、天然ゴム及び／又はシ
ス含有量が80％以上のポリイソプレンゴムとのブレンド
においても高いtanδピーク温度をもち、高い０℃のtan
δ値を得ることができる。さらに、低燃費性能の目安と
なる。50〜70℃のtanδについては、1,2−結合量が60〜
73％の範囲のSBRが1,2結合量が73％をこえるSBRよりも
単独あるいはブレンドのいずれで使用されても低くな
る。

1,2−結合量が60％未満のSBRと天然ゴム及び／又はポ
リイソプレンゴムとのブレンドの場合は、非相溶性の低
弾性温度分散曲線を示すもののSBRの示すtanδのピーク
温度が低すぎるため、高いグリップ性能を得ることがむ
ずかしい。

後記の第１図には、以上で説明してきた３種類の1,2
−結合量の範囲のSBRを天然ゴムとブレンドしたときの
代表的なtanδ温度分散曲線を示す。この第１図から、
本発明の特長がより明白であることが判る。

従って、本発明で使用されるSBRは、1,2−結合量が60
〜73％の範囲にあることが必須の条件である。

また、本発明で使用されるSBRの結合スチレン量は、
５〜50重量％の範囲である。５重量％未満ではグリップ
性能が低く、好ましくない。50重量％を越えると低燃費
性能、耐摩耗性が劣る。また、硬度が高くなり、低温性
能も低下する。

上記SBRとブレンドされるゴムは、天然ゴム及び／又
はシス含有量が80％以上のポリイソプレンゴムである。
ポリイソプレンゴムを使用する場合、シス含有量が80％
未満だと低燃費性、耐摩耗性が低下し好ましくない。

ブレンドの比率は、天然ゴムおよび／又はシス含有量
80％以上のポリイソプレンゴム35〜50重量部に対し、有
機リチウム化合物触媒を用いた溶液重合法により製造さ
れる結合スチレン量が５〜50重量％、ブタジエン部の1,
2−結合量が60〜73％の範囲にあるSBR65〜50重量部とす
る。この比率は、動的粘弾性測定におけるtanδの温度
分散曲線がバイモーダル（二山）を示す範囲だからであ
る。

なお、本発明で使用されるSBRのムーニー粘度は、特
に限定されないが、ML₁₊₄100℃で15〜150の範囲であ
り、好ましくは30〜80である。また、本発明の主旨を越
えない限り、ランダム性、分岐（カップリング）の有
無、ポリマー鎖中への官能基の導入等は特に制限されな
い。

本発明のゴム組成物には、以上のポリマー成分以外
に、ゴム工業で通常使用されるカーボンブラック、加硫
剤、加硫促進剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤、充填剤
等を配合しても構わない。

以下に実施例および比較例を示す。

実施例、比較例下記の表１に示すポリマー（スチレン−ブタジエン共
重合体ゴム（SBR））Ａ〜Ｇを表２に示す配合内容（重
量部）で配合し、加硫促進剤と硫黄を除く原料ゴム及び
配合剤を1.7.のバンバリーミキサーで５分間混合した
後、この混合物に加硫促進剤と硫黄を加えて８インチの
試験用練りロール機で４分間混練りし、ゴム組成物を得
た。これらのゴム組成物を160℃で20分間プレス加硫し
て目的とする試験片を調製し、各種試験を行ない、その
物性を測定した。この結果を表２及び第１図に示す。試
験方法は下記の通りである。

＜引張特性＞:JIS K 6301に準拠。

＜ウェットスキッド抵抗＞：英国スタンレー社製ポータブルスキッドテスターを用
いて、濡れたスリーエム社製セーフティウォーク路面で
測定し、比較例１を100として指数表示した。従って数
値の大きいほど良好。

＜耐摩耗性＞：ピコ摩耗試験機を用いてASTM D2228に準拠して測定。
（比較例１の摩耗量）×100/（試料の摩耗量）で表示し
た。従って、値が大きいほど耐摩耗性は良好である。

＜tanδ＞：岩本製作所の粘弾性スペクトロメーターを用い、伸長
変形で、歪率10±２％、周波数20Hzの条件下において、
０℃と60℃について測定。

＜tanδの温度分散＞： RHEOMETRICS社製の動的粘弾性装置を用い、周波数10H
z、剪断歪0.5％の条件下において、−100℃〜＋60℃の
温度範囲について測定。

＜SBRのスチレン量及び1,2−結合量＞：赤外分光分析法でL.H.Hampton,Analytical,Chem,21 9
23頁（1949）の方法で計算。

＜ムーニー粘度（ML₁₊₄100℃）＞： JIS K 6300に準拠して測定。

表２の加硫物性から明らかなように、実施例１〜５は
比較例に比しいずれも０℃のtanδが大幅に高く、ウェ
ットスキッド抵抗が良く、また、60℃のtanδも比較例
１〜３と同じかむしろ小さい値を示している。比較例4,
5は、60℃のtanδは小さいものの、０℃のtanδもかな
り小さく、ウェットスキット抵抗も悪い。

この結果は、先に説明したように第１図のようなtan
δの温度分散曲線に基づくものであり、例えば、実施例
１のようなバイモーダルな曲線が０℃のtanδを大きく
し、60℃のtanδを小さくしていることは明白である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、ある限定された1,2−結合量を
もつSBRを使用し、特定の損失係数（tanδ）温度分散曲
線を示す本発明のゴム組成物は、低燃費性に優れ、しか
も乾燥路面及び湿潤路面での制動性を著しく改善するこ
とができ、タイヤトレッドに好適に利用できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は温度と損失係数との関係図である。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（１）天然ゴムおよび／又はシス含有量80
％以上のポリイソプレンゴム35〜50重量部と、（２）有
機リチウム化合物触媒を用いた溶液重合法により製造さ
れる結合スチレン量が５〜50重量％、ブタジエン部の1,
2−結合量が60〜73％の範囲にあるスチレン−ブタジエ
ン共重合体ゴム65〜50重量部とからなり、動的粘弾性測
定における損失係数（tanδ）の温度分散曲線がバイモ
ーダルであることを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組
成物。