JP2906621B2 - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

タイヤトレッド用ゴム組成物

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直樹 乾
幸 老川
英雄 長崎
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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はタイヤトレッド用ゴム組成物に関するもので
あり、その目的とするところは、スチレン・ブタジエン
共重合ゴムの損失係数(tanδ)を向上させ、もって高
グリップ性能を有するタイヤトレッド材料を提供しよう
とするものである。
〈従来の技術〉 近年、自動車の高性能化、道路の舗装化および高速道
路網の発進に伴い、自動車の加速性能やブレーキ性能と
密接な関連をもつタイヤのグリップ性能に対する向上要
請が増加している。高グリップ性能を得るためには、タ
イヤトレッド部のゴムの変形によるエネルギーロスを増
加させればよいことが知られており、これに対応して、
変形時の損失係数(tanδ)の大きいトレッドゴム材料
が求められている。
従来、変形時のtanδを大きくする技術としては、ス
チレン含有量の高いスチレン・ブタジエン共重合ゴムを
ベースとして使用する方法、プロセス油を多量に添加す
る方法、高補強性のカーボンブラックを大量に充填する
方法などが提案されている。また特開昭64−70539号公
報には、N−メタクリロイル−N′−フェニル−p−フ
ェニレンジアミン等のp−フェニレンジアミン誘導体を
ゴムに配合することによって、グリップ性の改良をはか
ることが記載されている。
〈発明が解決しようとする課題〉 スチレン含有量の高いスチレン・ブタジエン共重合ゴ
ムを用いる場合、ある程度のグリップ性能の向上はみら
れるものの、それだけでは必ずしも十分でなかった。ま
た、プロセス油や高補強性のカーボンブラックを多量に
充填する方法では、グリップ性能の向上はみられるもの
の、高充填によりゴムの発熱性が増大し、それに伴っ
て、強度特性や耐摩擦性が著しく低下するという問題点
があった。一方、特開昭64−70539号公報に記載される
p−フェニレンジアミン誘導体を配合する方法は、ゴム
のtanδを上昇させるものの、かかる配合によって強度
特性が低下するという問題が明らかになってきた。
このような背景から本発明者らは、tanδを十分に上
昇させ、もってグリップ性能、特にタイヤが高温になっ
た際のグリップ性能を向上させることができ、かつ機械
強度を損なわないですむ配合系を開発すべく鋭意研究を
重ねた結果、本発明に至った。
〈課題を解決するための手段〉 すなわち本発明は、スチレン含有量20〜50重量%のス
チレン・ブタジエン共重合ゴムを主体とするベースゴム
100重量部に対し、カーボンブラック40〜200重量部およ
び一般式(I−1) [式中、R2およびR3はそれぞれ独立に炭素数1〜8のア
ルキル、シクロヘキシルまたは無置換のもしくは置換さ
れたフェニルを表す。Xは酸素または式 で示される基を表し、Xが酸素原子の場合、R1は水素ま
たは炭素数1〜4のアルキルを表し、Xが の場合、R1およびR4はそれぞれ独立に炭素数1〜4のア
ルキルを表す。] で示される化合物0.1〜20重量部を配合してなるタイヤ
トレッド用ゴム組成物を提供する。
また、本発明は、スチレン含有量20〜50重量%のスチ
レン・ブタジエン共重合ゴムを主体とするベースゴム
に、カーボンブラックおよび下記一般式(I−2) [式中、R2およびR3はそれぞれ独立に炭素数1〜8のア
ルキル、シクロヘキシルまたは無置換のもしくは置換さ
れたフェニルを表す。Yは酸素または式 で示される基を表し、R5およびR6はそれぞれ独立に水素
または炭素数1〜4のアルキルを表す。] で示される化合物を配合することにより、スチレン・ブ
タジエン共重合ゴムの高温における損失係数を向上させ
る方法を提供する。
ここで高温における損失係数とは、具体的には60℃以
上の高温領域における損失係数(tanδ)をいい、タイ
ヤが高温になった際にグリップ性能に対応するものであ
る。
前記一般式(I−1)において、R2およびR3はそれぞ
れ独立に炭素数1〜8のアルキル、シクロヘキシルまた
は無置換のもしくは置換されたフェニルを表す。これら
のうち炭素数3以上のアルキルの場合には、直鎖状でも
分枝状でもよく、フェニルの場合には、置換基として例
えば炭素数1〜4のアルキルが挙げられる。また、Xは
酸素または式 で示される基を表す。ここでXが酸素原子の場合、R1
水素または炭素数1〜4のアルキルを表し、Xが の場合、R1およびR4はそれぞれ独立に炭素数1〜4のア
ルキルを表す。R1およびR4が炭素数3または4のアルキ
ルの場合には、直鎖状でも分枝状でもよい。
また、前記一般式(I−2)において、R3およびR3
前記一般式(I−1)のR2およびR3と同じ意味を表す。
Yは酸素または式 で示される基を表し、R5とR6はそれぞれ独立に水素また
は炭素数1〜4のアルキルを表す。R5およびR6が炭素数
3または4のアルキルの場合には、直鎖状でも分枝状で
もよい。
本発明においては、前記一般式(I−1)で示される
化合物においては、尿素骨格のもの、すなわち次の一般
式(II−1) [式中、R1,R2,R3およびR4は前記の意味を有する] で示される化合物が好ましい。なかでも、R1,R2,R3およ
びR4がメチルまたはエチルであるものがより好ましい。
前記一般式(I−1)および(I−2)で示される化
合物は、いくつかが市販されており、また次のように製
造することができる。両化合物を代表し、一般式(I−
2)で示される化合物の製造例を示す。
一般式(I−2)において、Yが式 で示される基である化合物、すなわち下記一般式(II−
2) [式中、R2、R3、R5およびR6は前記の意味を有する] で示される化合物の製造方法の一例を挙げると、次のと
おりである。
まず一般式(III) [式中、R2およびR5は前記の意味を有する] で示される1級または2級アミンを酸(例えば塩酸や酢
酸)の存在下で尿素と反応させて、脱アンモニウム塩を
行い、一般式(IV) [式中、R2およびR5は前記の意味を有する] で示される化合物を得る。この化合物(IV)と一般式
(V) [式中、R3およびR6は前記の意味を有する] で示される1級または2級アミンとを、酸(例えば塩酸
や酢酸)の存在下で脱アンモニウム塩反応させることに
より、前記一般式(II−2)で示される化合物を得るこ
とができる。
また、一般式(I−2)においてYが酸素である化合
物、すなわち次の一般式(VI) [式中、R2、R3およびR5は前記の意味を有する] で示される化合物の製造方法の一例を挙げると、次のと
おりである。まず一般式(VII) [式中、R3は前記の意味を有する] で示されるカルバミン酸エステルと、一般式(VIII) [式中、R2は前記の意味を有し、Zはハロゲン、例えば
ヨウ素または臭素を表す] で示されるハロゲン化物とを、脱酸剤、例えばピリジン
やトリエチルアミンなどの存在下で反応させることによ
り、一般式(VI)におけるR5が水素である化合物、すな
わち次の一般式(IX) [式中、R2およびR3は前記の意味を有する] で示される化合物が得られる。さらに一般式(VI)にお
けるR5が水素以外である化合物を得るには、一般式(I
X)の化合物を常法によりアルキル化すればよい。
本発明で用いることができる前記一般式(I−1)の
化合物として以下の(4)、(8)、(9)および(1
2)〜(20)のようなものが例示され、前記一般式(I
−2)の化合物としては以下の(1)〜(20)のような
ものが例示される。これらは例示であって、なんら限定
的なものではない。
一般式(I−1)または(I−2)の化合物をゴムに
添加する場合の形態としては、それぞれの化合物単体で
あってもよいし、複数化合物の混合物であってもよい
し、あるいはゴム物性に影響を与えないクレーなどの担
体と混合したものであってもよい。本発明による一般式
(I−1)または(I−2)の化合物は、配合ゴムを製
造する任意の段階で添加することができる。
ゴムの配合にあたって、前記一般式(I−1)または
(I−2)で示される化合物は、あまり少ないとtanδ
を向上させる効果が十分でなく、また多すぎても効果が
飽和して不経済となることから、ベースゴム100重量部
あたり0.1〜20重量部の範囲で使用される。好ましく
は、ベースゴム100重量部あたり1〜10重量部程度の範
囲で使用される。
また本発明では、充填剤としてカーボンブラックを使
用する。カーボンブラックの種類は特に限定されるもの
でなく、従来よりゴム工業で使用されている各種のカー
ボンブラックを用いることができる。なお、タイヤのグ
リップ性能を向上させるために従来から、SAFブラッ
ク、ISAFブラック、HAFブラックなど、窒素吸着比表面
積80〜250m2/gの高補強性カーボンブラックが用いられ
ており、本発明においてもこのような高補強性カーボン
ブラックを用いるのが好ましい。カーボンブラックの配
合量は、ゴム100重量部あたり40〜200重量部である。
本発明で使用するゴムは、スチレン含有量20〜50重量
%のスチレン・ブタジエン共重合ゴム(SBR)を主体と
するものである。すなわち、かかるSBRを50重量%以上
含有するものがベースゴムとして用いられる。タイヤの
グリップ性能向上のために、最近では特にスチレン含有
量の高いSBRが用いられており、本発明においてもこの
ようなスチレン含有量の高いSBRが好ましく用いられ
る。本発明で用いられるベースゴムの例としては、SBR
単独、SBRと天然ゴムとのブレンド、SBRと他の合成ゴ
ム、例えばイソプレンゴムやブタジエンゴムとのブレン
ドを挙げることができる。SBRは、溶液重合型であって
も乳化重合型であっても差し支えない。
タイヤレッドゴム材料の配合にあたり、従来からタイ
ヤのグリップ性能を高めるためにプロセス油を配合する
手法がよく用いられている。本発明においてもプロセス
油を併用することができ、かつ好ましい。プロセス油の
配合量は特に限定しないが、一般にはゴム100重量部あ
たり200重量部以下であり、好ましくは5〜200重量部の
範囲から選択される。プロセス油の種類も、本発明にお
いて特定されるものでなく、従来よりゴム工業で使用さ
れている各種のプロセス油を用いることができる。
また本発明においては、ゴム工業で通常使用されてい
る老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤、リターダー、しゃ
っ解剤、軟化剤等の各種ゴム薬品を従来と同様に併用し
てもよいことはいうまでもない。
〈実施例〉 次に、前記一般式(I−1)または(I−2)で示さ
れる化合物をゴムに配合して物性を評価した実施例によ
り、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれ
らによって限定されるものではない。以下の例中、%お
よび部は、特にことわりがない限り、それぞれ重量%お
よび重量部を意味する。
また、実施例および比較例で添加剤として用いた化合
物は次のとおりであり、以下それぞれの記号で表示す
る。
実施例1 〔配合処方〕 スチレン・ブタジエン共重合ゴム (スチレン含有量35%、ゴム100 部あたり芳香族油37.5部含有) 表−1記載 ブタジエンゴム(BR−01) 表−1記載 天然ゴム 表−1記載 ISAFカーボンブラック 80部 ステアリン酸 3部 亜鉛華 5部 芳香族系プロセス油 表−1記載 加硫促進剤 (N−シクロヘキシル−2−ベンゾ チアゾールスルフェンアミド) 1部 イオウ 2部 化合物 表−1記載 バンバリーミキサーとして東洋精機製250mlラボプラ
ストミル を用い、オイルバス温度170℃で、上記配合
処方に基づき、ゴムに、本発明で対象とする化合物また
は比較化合物、カーボンブラック、ステアリン酸、プロ
セス油および亜鉛華を投入し、50rpmのミキサー回転数
で5分間混練した。この時のゴム温度は、160〜170℃で
あった。次にこのゴム配合物をオープンミルに移し、40
〜50℃の温度で、上記配合処方に示した加硫促進剤およ
びイオウを添加し、混練した。
さらに加硫プレスにより加硫し、所定の形状にした
後、tanδの測定に供した。tanδの測定は、岩本製作所
製の粘弾性スペクトロメーターを用い、周波数10Hzの条
件下、−50℃から100℃までの温度で行った。
また機械強度の試験として、前記ゴム組成物から作成
した加硫ゴム試験片(JIS K 6301によるダンベル3号)
を用い、室温でM100およびM300を測定した。
得られた結果のうち、80℃におけるtanδ、室温にお
けるM100およびM300を表−1に示した。
〈発明の効果〉 本発明によれば、スチレン・ブタジエン共重合ゴムを
主体とするベースゴムにカーボンブラックおよび特定の
化合物を配合することにより、タイヤが高温になった際
のグリップ力に対応する60℃以上の高温領域におけるta
nδを効果的に向上させることができ、しかも強度特性
の低下をほとんどきたすことがない。したがって、本発
明のゴム組成物をタイヤのトレッド部に適用すれば、自
動車の加速性能やブレーキ性能と密接な関係をもつグリ
ップ性能に優れたタイヤとすることができる。
フロントページの続き (72)発明者 長崎 英雄 大阪府大阪市此花区春日出中3丁目1番 98号 住友化学工業株式会社内 (72)発明者 八児 真一 大阪府大阪市此花区春日出中3丁目1番 98号 住友化学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−65750(JP,A) 欧州公開364428(EP,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08L 7/00 - 21/02 C08K 3/04,5/21 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スチレン含有量20〜50重量%のスチレン・
    ブタジエン共重合ゴムを主体とするベースゴム100重量
    部に対し、カーボンブラック40〜200重量部および一般
    [式中、R2およびR3はそれぞれ独立に炭素数1〜8のア
    ルキル、シクロヘキシルまたは無置換のもしくは置換さ
    れたフェニルを表す。Xは酸素または式 で示される基を表し、Xが酸素原子の場合、R1は水素ま
    たは炭素数1〜4のアルキルを表し、Xが の場合、R1およびR4はそれぞれ独立に炭素数1〜4のア
    ルキルを表す。] で示される化合物0.1〜20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】Xが であり、R1、R2、R3およびR4がそれぞれ独立にメチルま
    たはエチルである化合物が配合された請求項1記載のゴ
    ム組成物。
  3. 【請求項3】スチレン含有量20〜50重量%のスチレン・
    ブタジエン共重合ゴムを主体とするベースゴム100重量
    部に対し、カーボンブラック40〜200重量部および一般
    [式中、R2およびR3はそれぞれ独立に炭素数1〜8のア
    ルキル、シクロヘキシルまたは無置換のもしくは置換さ
    れたフェニルを表す。Yは酸素または式 で示される基を表し、R5およびR6はそれぞれ独立に水素
    または炭素数1〜4のアルキルを表す。] で示される化合物0.1〜20重量部を配合することを特徴
    とするスチレン・ブタジエン共重合ゴムの高温における
    損失係数を向上させる方法。
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