JP3182528B2 - 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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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、破壊強度、伸び等の物
性を実質的に損なうことなしに、路面グリップ力 (乾燥
路、湿潤路) と耐摩耗性という二律背反的な特性を向上
させたタイヤトレッド用ゴム組成物、特に高速走行用タ
イヤのトレッドに用いられるゴム組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、路面グリップ力を向上させるため
にアロマティックオイルなどの軟化剤を多量に配合した
ゴム組成物が使用されてきた。しかし、このように軟化
剤を多量に配合するのは損失コンプライアンスを大きく
する一方、破壊強度、耐摩耗性等の物性を著しく損なう
ため好ましいことではない。したがって、路面グリップ
力と破壊強度、耐摩耗性等の物性とを両立させることは
著しく困難であった。
【0003】そこで、近年、種々の重合技術を駆使して
このような背反問題を解決すべく多くの発明がなされて
いる。例えば、特開昭61‐203145号では低分子量のジエ
ン系共重合体を、特開昭64-14258号では低分子量の高ス
チレン乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(E
・SBR)を、他の重合体とブレンドすることにより前
記の背反問題の改善に取りくんでいる。また、特開昭63
-101440 号、特開昭63-33436号、特開昭64-16845号、特
開平1-197541 号、特開平3-28244号等では、低分子量
重合体を軟化剤として使用することにより前記の背反問
題を解決しようとしている。しかしながら、路面グリッ
プ力と共に耐摩耗性を十分に満足的に向上せしめていな
いのが現状である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記のよう
な従来の技術の欠点を克服すべくなされたものであっ
て、ヒステリシスロス、損失コンプライアンスが大で路
面グリップ力が大きく、かつ破壊強度、耐摩耗性等の物
性がいっそう良好なタイヤトレッド用ゴム組成物、特に
高速走行に用いる高性能タイヤのトレッド用ゴム組成物
を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のタイヤトレッド
用ゴム組成物は、ゴム分 100重量部が、重量平均分子量
(Mw) が2,000〜50,000のA−B−A構造(式中Aはビ
ニル芳香族化合物の重合体ブロック、Bはジエン系重合
体ブロックを表わす)を有する低分子量ブロックポリマ
ー5〜40重量部と他のジエン系ゴム95〜60重量部からな
ることを特徴とする。
【0006】このように本発明では、低分子量ブロック
ポリマーと他のジエン系ゴムとからゴム分を構成してい
るために、破壊強度等の物性を実質的に損なうことなし
に、路面グリップ力と耐摩耗性という二律背反的な特性
を向上させることが可能となる。以下、本発明の構成に
つき詳しく説明する。
【0007】 重量平均分子量 (Mw) が2,000〜50,0
00のA−B−A構造を有する低分子量ブロックポリマ
ー。ここでブロックポリマー (ブロック共重合体) は、
単量体であるビニル芳香族化合物と単量体であるジエン
化合物とを例えばアニオン重合触媒を用いてA−B−A
ブロック構造を持つように重合させたものである。Aは
ビニル芳香族化合物の重合体ブロックである。また、B
はジエン系重合体ブロックであり、共役ジエンのホモポ
リマーあるいは共役ジエンとビニル芳香族化合物との共
重合体のブロックである。例えば、SBR (スチレン−
ブタジエン共重合体ゴム) 、BR (ブタジエンゴム) 、
IR (イソプレンゴム) 、SIR (スチレン−イソプレ
ン共重合体ゴム) 、BIR (ブタジエン−イソプレン共
重合体ゴム) 、二元ブロックSBR(結合スチレンおよ
びビニル量が異なる2種のSBRからなる)等が挙げら
れる。これらの例示の(共)重合体のビニル(1,2)結合
量あるいは1,2 結合と3,4 結合の合計量は、通常、10〜
70%、結合スチレン量は5〜50%である。
【0008】ビニル芳香族化合物は、例えば、スチレ
ン、p−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−te
rt−ブチルスチレン、α−メチルスチレン、クロロメチ
ルスチレン、ビニルトルエンである。スチレン、p−メ
チルスチレン、α−メチルスチレンが好ましい。共役ジ
エンは、例えば、ブタジエン、イソプレン、ペンタジエ
ン、2, 3−ジメチルブタジエンである。ブタジエン、
イソプレンが好ましい。
【0009】このビニル芳香族化合物と共役ジエンとの
ブロックポリマーを製造するには、例えば、モノマーの
逐次添加法、すなわちA (スチレン) 成分を重合せしめ
た後、B成分モノマーを添加し完全に重合させ、さらに
再びA成分を添加し重合を行なってブロックポリマーを
得ても良いし、カップリング法、すなわち、初期のA成
分を重合せしめた後、B成分の所定量のうち半量を添加
し重合させた後、通常用いられるカップリング剤により
カップリングさせA−B−Aタイプのブロックポリマー
を得ても良い。ここで用いられるカップリング剤は、具
体的には、例えば、酢酸フェニル、安息香酸エチル、ジ
クロロシラン、ジメチルジクロロシラン、ジブチルジブ
ロムスズ、メチルトリクロロシラン、メチルトリブロム
シラン、フェニルトリクロロシラン、テトラクロロシラ
ン、テトラメトキシシラン、四塩化スズ、 (ジクロルメ
チル) トリクロロシラン、 (ジクロルフェニル) トリク
ロロシラン、ヘキサクロロジシラン、等を挙げることが
できる。
【0010】このブロックポリマーは、2A:Bの比率
(重量比) が10〜70:90〜30であり、2A+B=100 で
ある。Aの比率が10以下では 100℃以上で融解する成分
が少なく、必要とするグリップ力が得られない。また、
70以上では硬くなりすぎてしまい好ましくない。また、
このブロックポリマーは、重量平均分子量 (Mw) が2,0
00〜50,000である。2,000未満では路面グリップ力の改
良効果は大きいが破壊強度の低下も大きくなり、タイヤ
に用いることは不味である。また、50,000を超えると分
子量が大きくなり過ぎて60〜100 ℃における損失正接及
び損失コンプライアンスを高めるのが困難となる。
【0011】このブロックポリマーが逐次添加法で製造
されたブロックポリマーである場合には、その分子鎖末
端には、ある特定の化合物と反応させた、いわゆる化学
変性を実施しても良い。この特定の化合物としては、下
記式で表わされる原子団を有する反応物質であるのが好
ましい。
【0012】
【0013】上記式でMは酸素又は硫黄である。上記式
の原子団を有する化合物としては、例えば、N−メチル
−β−プロピオラクタム、N−t−ブチル−β−プロピ
オラクタム、N−メトキシフェニル−β−プロピオラク
タム、N−フェニル−β−プロピオラクタム、N−ナフ
チル−β−プロピオラクタム、N−メチル−2−ピロリ
ドン、N−t−ブチル−2−ピロリドン、N−フェニル
−2−ピロリドン、N−メトキシフェニル−2−ピロリ
ドン、N−ビニル−2−ピロリドン、N−ベンジル−2
−ピロリドン、N−ナフチル−2−プロリドン、N−メ
チル−5−メチル−2−ピロリドン、N−t−ブチル−
5−メチル−2−ピロリドン、N−フェニル−5−メチ
ル−2−ピロリドン、N−メチル−3,3−ジメチル−
2−ピロリドン、N−t−ブチル−3,3−ジメチル−
2−ピロリドン、N−フェニル−3,3−ジメチル−2
−ピロリドン、N−メチル−2−ピペリドン、N−t−
ブチル−2−ピペリドン、N−フェニル−2−ピペリド
ン、N−メトキシフェニル−2−ピペリドン、N−ビニ
ル−2−ピペリドン、N−ベンジル−2−ピペリドン、
N−ナフチル−2−ピペリドン、N−メチル−3,3−
ジメチル−2−ピペリドン、N−t−ブチル−3,3−
ジメチル−2−ピペリドン、N−メチル−ε−カプロラ
クタム、N−フェニル−ε−カプロラクタム、N−メト
キシフェニル−ε−カプロラクタム、N−ビニル−ε−
カプロラクタム、N−ベンジル−ε−カプロラクタム、
N−ナフチル−ε−カプロラクタム、N−メチル−ω−
ラウリロラクタム、N−フェニル−ω−ラウリロラクタ
ム、N−t−ブチル−ω−ラウリロラクタム、N−ビニ
ル−ω−ラウリロラクタム、N−ベンジル−ω−ラウリ
ロラクタム等のN−置換−ラクタム類およびこれらの対
応のチオラクタム類;1,3−ジメチルエチレン尿素、
1,3−ジフェニルエチレン尿素、1,3−ジ−t−ブ
チルエチレン尿素、1,3−ジビニルエチレン尿素等の
N−置換−エチレン尿素類および対応のN−置換−チオ
エチレン尿素類;4−ジメチルアミノベンゾフェノン、
4−ジエチルアミノベンゾフェノン、4−ジ−t−ブチ
ルアミノベンゾフェノン、4−ジフェニルアミノベンゾ
フェノン、4,4'−ビス (ジメチルアミノ) ベンゾフェ
ノン、4, 4'−ビス (ジエチルアミノ) ベンゾフェノ
ン、4, 4'−ビス (ジ−t−ブチルアミノ) ベンゾフェ
ノン、4, 4'−ビス (ジフェニルアミノ) ベンゾフェノ
ン、4, 4'−ビス (ジビニルアミノ) ベンゾフェノン、
4−ジメチルアミノアセトフェノン、1, 3−ビス (ジ
フェニルアミノ) −2−プロパノン、1, 7−ビス (メ
チルエチルアミノ) −4−ヘプタノン等のN−置換アミ
ノケトン類及び対応のN−置換アミノチオケトン類;3
−ジメチルアミノプロピオンアルデヒド、3−ジエチル
アミノプロピオンアルデヒド、4−ジメチルアミノベン
ズアルデヒド、3−ジシクロヘキシルアミノプロピオン
アルデヒド、3, 5−ビス (ジシクロヘキシルアミノ)
ベンズアルデヒド、4−ジフェニルアミノベンズアルデ
ヒド、4−ジビニルアミノベンズアルデヒド等のN−置
換−アミノアルデヒド類および対応のN−置換−アミノ
チオアルデヒド類等が挙げられる。
【0014】 他のジエン系ゴム。各種ジエン系ゴム
が用いられる。例えば、天然ゴム、ブタジエンゴム、高
スチレン含量の乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体
ゴム、高スチレン含量の溶液重合スチレン−ブタジエン
共重合体ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体
ゴム、クロロプレンゴムなどである。特に、スチレン含
有量が30重量%以上の高スチレン含量の乳化重合又は溶
液重合スチレン−ブタジエン共重合体ゴムが好ましい。
【0015】 本発明のゴム組成物は、ゴム分 100重
量部が前記ブロックポリマー5〜40重量部と上記他のジ
エン系ゴムの残部 (95〜60重量部) とからなる。このゴ
ム組成物は、通常行なわれているバンバリー、ロール等
の混練等に混合されても良いし、重合後の溶液状態のま
まで予め混合/乾燥させたものを使用しても良い。
【0016】前記ブロックポリマーが5重量%未満では
路面グリップ力の向上を期すことができず、一方、40重
量部を超えると路面グリップ力は向上するが耐摩耗性、
耐熱性等の他の性能が損なわれてしまう。なお、本発明
のゴム組成物には、必要に応じて、カーボンブラック、
硫黄、老化防止剤等の配合剤を適宜配合することができ
る。
【0017】
【実施例】表3に示す配合内容 (重量部) でゴム組成物
を作製し、これを加硫した後、その抗張力、伸び、JIS
硬度、耐摩耗性 (ピコ摩耗)、ヒステリシスロス (tan
δ)、損失コンプライアンス (E"/E*)、およびリュプ
ケ反発弾性を評価した (E":損失弾性率、E* :複素
弾性率) 。この結果を同様に表3に示した。
【0018】また使用したSBRおよび低分子量ブロッ
クポリマー (P−1〜P−8) のそれぞれの重合法、ミ
クロ構造、分子量を表1に示す。この場合、ミクロ構造
はIR (ハンプトン法) で、分子量はGPC (ゲルパー
ミネーションクロマトグラフィ) より求めた。なお、分
子量は標準ポリスチレン換算の重量平均分子量である。低分子量ブロックポリマー (P−1〜P−8) の製造
内容積10Lのステンレス製オートクレーブ型重合反応器
を洗浄、乾燥し、内部の空気を乾燥窒素で置換した後
に、シクロヘキサンを4500g仕込み、さらにN,N,
N', N'−テトラメチルエチレンジアミン及び触媒とし
てn−ブチルリチウムを表2に示す量だけ加える。反応
器の温度を50℃に保った後、表2に示す量のスチレンを
3.0g/分の速度で連続的に添加し重合を開始する。転化
率が 100%に到達したことを確認した後、次に1,3−ブ
タジエン及びスチレンを表2に示す量だけ混合したモノ
マーブレンドを2.0g/分の速度で連続的に添加する。こ
のブレンドモノマーの転化率が 100%に到達したことを
確認した後、さらに表2に示す量のスチレンを3.0g/分
の速度で連続的に添加し重合を行なう。このスチレンモ
ノマーの転化率が 100%に到達したことを確認した後
に、重合反応器中にメタノールを添加して反応を停止さ
せた。反応器から取り出した重合体溶液に老化防止剤を
8g 加え、濃縮・凍結乾燥により溶媒を除去した。生成
重合体は20℃で24時間減圧乾燥した。
【0019】また、低分子量ブロックポリマーとSBR
(1)/(2) とは、溶液状態で予めブレンドされていても良
いが、この場合は老化防止剤を加えられた重合体溶液同
士をブレンドし、スチームストリッピングにより溶媒を
除去した。当該ブレンドゴムは60℃で24時間減圧乾燥し
た。抗張力 (kg/cm2) の評価方法 :JIS K 6301に準拠。伸び (%) の評価方法 :JIS K 6301に準拠。JIS硬度の評価方 法:JIS K 6301に準拠。tanδ、損失コンプライアンス (E"/E*)2) 評価方
:東洋精機製作所製の粘弾性スペクトロメータを用
い、歪10±2%、周波数200Hzの条件で測定。リュプケ反発弾性の評価方法 :60℃、100℃の温度でJIS
K 6301に準拠して測定。耐摩耗性の評価方法 :ピコ摩耗試験機を用いてASTM D22
28に準拠して測定。 tanδ、損失コンプライアンス、リュプケ反発弾性、耐摩
耗性、乳化重合SBRを使用した場合は比較例1を、溶
液重合SBRを使用した場合は比較例4を100として指
数表示した。
【0020】従って tanδ、損失コンプライアンスにお
いては値が大きいほど、反発弾性においては値が小さい
ほど路面グリップ力が優れている。また、耐摩耗性につ
いては値が大きいほど良好である。
【0021】
【0022】
【0023】
【0024】表3から明らかなように、本発明ゴム組成
物 (実施例1) は、従来ゴム組成物(比較例1) に比べ
tanδと損失コンプライアンスが大きく、また、リュプ
ケ反発弾性が小さくなっている。このことから、本発明
ゴム組成物は路面グリップ力に優れていることが判る。
また、破壊強度 (抗張力) 、伸び等の物性は実質的に損
なうこともない。本発明ゴム組成物と同等の損失コンプ
ライアンスを従来技術にて得ようとした場合、軟化剤等
を配合していくが (比較例2〜3) 、この場合、耐摩
性、硬度等が低下してしまい、好ましくない。
【0025】実施例2、実施例3もまた比較例4〜6に
対して同様である。低分子量ブロックポリマーの重量平
均分子量が本発明範囲外になると、重量平均分子量が小
さい場合 (比較例7) は、抗張力、耐摩性に劣ってしま
い、重量平均分子量が大きい場合 (比較例8) は、 tan
δ及び損失コンプライアンスのアップ度が小さくなって
しまい、いずれの場合も好ましくない。
【0026】実施例2、4と比較例9を、比較例4と比
較した場合からも明らかなように、低分子量ブロックポ
リマーのスチレンブロックがない場合でも好ましい物性
を示すが、スチレンブロックが存在する方がさらに良い
物性を示すことがわかる。また、実施例2、4と比較例
10の比較から、スチレンブロック量が本発明範囲外とな
ると、硬度が飛躍的にアップしてしまい好ましくないこ
とが判る。
【0027】さらに、実施例2、5、6と比較例11、12
の比較から、重量平均分子量が、2,000〜50,000の低分
子量ブロックポリマーの配合量が本発明範囲外となると
tanδ、損失コンプライアンス、抗張力、硬度、耐摩性
のいずれかが悪化してしまい好ましくない。実施例7
は、A−B−A構造のBの部分をSBRからSIRに変
更した例であるが、比較例4と比較して実施例2と同様
の効果が出ていることが判る。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、特
定の低分子量ブロックポリマーと他のジエン系ゴムとか
らゴム分を構成しているために、破壊強度 (抗張力) 、
伸び等の物性も実質的に損なうことなしに、路面グリッ
プ力を耐摩耗性という二律背反的な特性を向上させるこ
とが可能となる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B29K 9:00 (72)発明者 鈴木 文敏 神奈川県横浜市磯子区磯子2−15−33 (72)発明者 秋田 修一 神奈川県横浜市戸塚区品濃町553−1 パークヒルズN−204 (56)参考文献 特開 平4−45137(JP,A) 特開 平4−277537(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 9/00 - C09L 9/08 C08L 53/00 - 53/02 B60C 1/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゴム分 100重量部が、重量平均分子量
    (Mw) が2,000〜50,000のA−B−A構造(式中Aはビ
    ニル芳香族化合物の重合体ブロック、Bはジエン系重合
    体ブロックを表わす)を有する低分子量ブロックポリマ
    ー5〜40重量部と他のジエン系ゴム95〜60重量部からな
    ることを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。
  2. 【請求項2】 低分子量ブロックポリマーにおける2
    A:Bの比率 (重量比) が10〜70:90〜30であり、2A
    +B=100 である請求項1のタイヤトレッド用ゴム組成
    物。
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FR3022912B1 (fr) * 2014-06-30 2016-06-24 Michelin & Cie Pneumatique pourvu d'une bande de roulement comprenant un elastomere thermoplastique et un elastomere dienique

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