JP3352546B2 - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はタイヤトレッド用ゴム組
成物に関し、更に詳しくは（ｉ）天然ゴム（ＮＲ）及び
／又はポリイソプレンゴム（ＩＲ）、（ii）ポリブタジ
エンゴム（ＢＲ）及び（iii)ブタジエン又はブタジエン
及びスチレンから成るＡ−Ｂ型ブロック共重合体とから
成るゴム配合に（iv）軟化剤を配合して成る、氷上摩擦
性能（アイススキッド性能）を低下させることなく、引
裂き強さなどのゴムの強度などを向上させることができ
るタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より積雪寒冷地において冬期時に自
動車が走行する場合には、タイヤにスパイクを打ち込ん
だスパイクタイヤを用いるか又はタイヤの外周にタイヤ
チェーンを装着して、雪上路や凍結路での安全性を確保
している。しかしながら、スパイクタイヤやタイヤチェ
ーンを装着したタイヤでは、道路の摩耗や損傷が発生し
易く、それが粉塵となって公害を引き起こし、これが大
きな環境問題となっている。このような安全問題と環境
問題とを解決するために、スパイクやチェーンを使用せ
ず、雪上及び氷上における制動性及び駆動性能を有した
スタッドレスタイヤが現在急速に普及しつつある。

【０００３】かかるスタッドレスタイヤの氷上における
制動性、駆動性能を改良するために従来から種々の提案
が試みられている。例えば特開昭６０−１３７９４５号
公報には、トレッドゴムに特定の軟化剤を配合したゴム
組成物を用いることにより低温時の硬さを下げて湿潤路
面での摩擦抵抗を著しく低下させることなく氷結路面で
の摩擦抵抗を著しく高くすることが開示されている。更
に特開昭５３−１３３２４８号公報、同５９−１４２２
３６号公報及び同６０−４４５３８号公報にも、ゴム配
合物中に、氷上で硬化し、それより高い温度で軟化する
粉末ゴム、無機質粒子又は繊維状、棒状もしくは針状の
有機もしくは無機物質を配合して氷結路面での摩擦抵抗
を高くすることが開示されている。

【０００４】特開昭６３−８９５４７号公報には、発泡
ゴム組成物の独立気泡の周辺に平均長さ１０〜５０００
μｍで平均直径の１０〜１０００倍の繊維状物質をラン
ダムに配置することによって、耐摩耗性を維持しなが
ら、タイヤの氷上の滑り抵抗性を改良することが開示さ
れている。また特開平１−１６７３４７号公報にはタイ
ヤトレッド用ゴム組成物に予め加硫した平均粒径２mm以
下の加硫ゴム組成物を配合することによって氷上摩擦性
能（アイススキッド性能）を改良することが開示されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
いずれの提案も氷結路面での摩擦抵抗は向上するが、い
ずれも引裂き強さなどのゴムの強度に悪影響を与えるも
ので、スタッドレスタイヤのブロックのモギレや欠けを
生じるという問題があった。

【０００６】従って、本発明は、前記した従来技術の問
題点を排除して氷上摩擦性に悪影響を及ぼすことなく、
引裂き強さなどのゴム強度の改良さ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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に従えば、（ｉ）
天然ゴム及びポリイソプレンゴムの少なくとも一種、
（ii）１，２−ビニル結合含量が３０％以下のポリブタ
ジエンゴム、（iii)スチレン含量０〜３０重量％及びブ
タジエン含量１００〜７０重量％で１，２−ビニル結合
含量５〜４０％のブロック（Ａ）と、スチレン含量０〜
３０重量％及びブタジエン含量１００〜７０重量％で
１，２−ビニル結合含量が７０％以上のブロック（Ｂ）
とからなり、重量比で（Ａ）／（Ｂ）が２０〜８０／８
０〜２０のＡ−Ｂ型ブロック共重合体並びに（iv）アロ
マティック系オイル、パラフィン系オイル及びエステル
系可塑剤から選ばれた少なくとも一種の軟化剤を含んで
成り、前記成分（ｉ）及び（ii）の比率が７０〜３０／
３０〜７０（重量比）であり、前記成分（iii)のＡ−Ｂ
型ブロック共重合体の配合量が成分（ｉ),（ii）及び
（iii)の合計量１００重量部当り２〜２０重量部であ
り、軟化剤の含量が成分（ｉ),（ii）及び（iii)の合計
量１００重量部当り５〜５０重量部であるタイヤトレッ
ド用ゴム組成物が提供される。

【０００８】

【作用】本発明によれば、（ｉ）ＮＲ及び／又はＩＲ並
びに（ii）ＢＲブレンド系に（iii)特定のブロック共重
合体（Ａ−Ｂ）を配合し、更に特定の軟化剤を配合する
ことによって、氷上摩擦性能を低下させることなく、引
裂き強さなどのゴムの強度を向上させることができる。

【０００９】本発明に係るゴム組成物に配合されるＮ
Ｒ、ＩＲ及びＢＲは従来から各種ゴム用途にゴム成分と
して一般に使用されている任意のポリマーとすることが
でき、ＮＲ／ＩＲのブレンド比並びに（ｉ）ＮＲ及び／
又はＩＲ／（ii）ＢＲのブレンド比はゴム組成物の用途
に従って選定することができる。ＮＲ（及び／又はＩ
Ｒ）／ＢＲブレンド比の選定は当業者であれば適宜なし
得るところであるが、例えばＮＲ（及び／又はＩＲ）／
ＢＲ（重量比）＝７０〜３０／３０〜７０、好ましくは
６５〜３５／３５〜６５である。このＮＲ（及び／又は
ＩＲ）／ＢＲ比においてＮＲが７０を超えると系全体の
Ｔｇが高くなるため低温での柔軟性が乏しくなりアイス
スキッド性能が低下してしまうので好ましくなく、一
方、ＢＲが７０を超えるとコンパウンドの破壊強度が極
端に低下してしまい実用性がなくなるので好ましくな
く、更には、混練、押出、成型などの加工性も低下して
しまう。

【００１０】次に本発明によれば、上記ブレンド系に、
特定のＡ−Ｂ型ブロック共重合体を配合することによっ
て前記本発明の目的を達成することができ、このＡ−Ｂ
型ブロック共重合体の配合量が少な過ぎると、所望の改
良効果が得られず、逆に多過ぎると本来のゴム物性であ
る低発熱性やグリップ性能などが失われるので好ましく
ない。かかる観点から本発明で用いるＡ−Ｂ型ブロック
共重合体は全ポリマー成分（Ａ−Ｂ型ブロック共重合体
も含む）１００重量部に対して、Ａ−Ｂ型ブロック共重
合体を２〜２０重量部、好ましくは５〜１８重量部配合
する。

【００１１】本発明で用いるＡ−Ｂ型ブロック共重合体
はブタジエン単独又はスチレン（ＳＴ）及びブタジエン
から成り、ブロック成分Ａ及びＢのスチレン含量（Ｓ
Ｔ）及び１，２−ビニル結合（ＶＮ）並びにＡ成分及び
Ｂ成分の重量比率（Ａ）／（Ｂ）は下記の通りである。 （Ａ）スチレン含量＝０〜３０重量％、好ましくは５〜
３０重量％ ビニル含量＝５〜４０％、好ましくは５〜３０％ （Ｂ）スチレン含量＝０〜３０重量％、好ましくは５〜
３０重量％ ビニル含量＝７０％以上、好ましくは７３〜８０％ （Ａ）／（Ｂ）＝２０〜８０／８０〜２０、好ましくは
２５〜６５／６５〜２５

【００１２】ブロック成分（Ａ）のスチレン含量が多過
ぎるとＢＲとの相溶性が小さくなり、引裂き強さの改良
効果がなくなるので好ましくない。またブロック成分
（Ａ）中の１，２−ビニル結合含量が少な過ぎるものは
製造がむずかしく、多過ぎるとやはりＢＲとの相溶性が
小さくなり、所望の効果がなくなってしまうので好まし
くない。

【００１３】一方、ブロック成分（Ｂ）のスチレン含量
が多過ぎるとＮＲとの相溶性が悪くなり、ひいては引裂
強さ等の改良効果が低下するので好ましくない。またブ
ロック成分（Ｂ）中の１，２−ビニル結合含量が少な過
ぎると同様の理由で引裂強さ等の改良効果が低下する。
また多いものは製造が困難である。

【００１４】本発明において使用するＡ−Ｂ型ブロック
共重合体は公知のポリマーであり、一般的にはブチルリ
チウムなどの有機アルカリ金属化合物触媒を用いてヘキ
サンなどの有機溶媒中で例えばブタジエン又はスチレン
及びブタジエンを重合させてブロック（Ａ）を製造し、
末端リビング状態のこのブロックに更に例えばブタジエ
ン又はスチレン及びブタジエンを添加してブロック
（Ｂ）を製造するもので、この際に所望によりモノマー
配合量比、ビニル化剤の添加、重合条件などを適宜選定
して目的のブロック共重合体を得ることができる。な
お、かかるＡ−Ｂ型ブロック共重合体は例えば環状アミ
ン、

【００１５】

【化１】

【００１６】結合を有する化合物、例えばアミド化合
物、イミド化合物、ラクタム化合物、尿素化合物などの
変性剤で末端変性されていてもよく、かかる末端変性ブ
ロックはＡ−Ｂ型ブロック共重合体の共重合完了後、リ
ビング状態で適当な変性剤を添加することによって製造
することができる。また、Ｓｉ原子、Ｓｎ原子を介した
Ａ−Ｂブロックポリマーどうしのカップリングを行って
もよい。

【００１７】本発明に従えば、更に、アロマティック系
オイル、パラフィン系オイル及びエステル系可塑剤から
選ばれた軟化剤の少なくとも一種をゴム組成物に配合す
る。軟化剤は前記成分（ｉ),（ii）及び（iii)を含む全
ゴム成分１００重量部に対し５〜５０重量部、好ましく
は５〜３０重量部配合する。この軟化剤の配合量が５重
量部未満ではコンパウンドの硬度が高く、また柔軟性が
低いのでアイススキッド性能が充分でない。また、５０
重量部を超えるとコンパウンドの破壊特性が低下するの
で好ましくない。

【００１８】本発明において使用する軟化剤には通常ゴ
ム組成物中に使用されている任意のアロマティック系オ
イル、パラフィン系オイル、エステル系可塑剤を用いる
ことができる。アロマティック系オイルやパラフィン系
オイルはゴム配合に一般的に使用されているオイルとす
ることができ、エステル系可塑剤の好ましい具体例とし
ては、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、高
級アルコールフタレート、ジイソデシルフタレート、ジ
ブチルアジペート、ジオクチルアジペート、ジイソデシ
ルアジペート、ジオクチルセバケート、トリメチロール
プロパンの脂肪酸エステルなどを挙げることができる。

【００１９】本発明の好ましい態様に従えば、また、ゴ
ム組成物中に、発泡剤及び尿素系発泡助剤を更に配合し
てトレッド表面の平均気泡面積占有率が１〜４％、好ま
しくは１．５〜３．５％になるようにしたゴム組成物が
提供される。発泡剤及び尿素系発泡助剤を配合してゴム
配合物を発泡させることにより氷上の水膜を除去しアイ
ススキッド抵抗を向上させることは知られているが、こ
の場合にはゴムの強度が低下してしまう。然るに、本発
明によれば、発泡コンパウンド中に前記した特定のブロ
ックポリマーが存在するためにかかる現象はみられず、
ゴムの引裂強度などの強度を維持したまま、氷上摩擦性
能を更に向上させることができる。このような発泡剤と
しては例えば重炭酸アンモニウム、重炭酸ナトリウム、
Ｎ，Ｎ′−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、Ｎ，
Ｎ′−ジメチル−Ｎ，Ｎ′−ジニトロソテレフタルアミ
ド、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリ
ル、ベンゼンスルホニルヒドラジド、ｐ，ｐ′−オキシ
ビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）などを用いるこ
とができる。

【００２０】本発明の好ましい態様に従えば、更に、ゴ
ム組成物中に、平均長さ１〜５０００μｍ、好ましくは
１〜１０００μｍ及び平均アスペクト比１０〜１００
０、好ましくは５０〜５００の短繊維を前記ゴム成分
（ｉ),（ii）及び（iii)の合計量１００重量部当り０．
５〜１５重量部、好ましくは１〜１０重量部配合して成
るゴム組成物が提供される。かかる短繊維の配合はゴム
配合物表面を粗くし水膜の排除及びブロック剛性を高め
る効果があり、やはりアイススキッド抵抗を向上させる
が、ゴム配合物の引裂強さを低下させる。然るに本発明
に従えば、ゴム配合物中に存在する前記した特定のブロ
ックポリマーのために、かかる引裂強さの低下は起こら
ず、短繊維の配合効果が加味された所望のタイヤトレッ
ド用ゴム組成物を得ることができる。かかる短繊維とし
ては、例えばセルロース繊維、タンパク繊維、ポリアミ
ド繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、ポリオレフ
ィン繊維、ガラス繊維、炭素繊維、無機ウィスカー、Ｐ
ＢＯ繊維などを用いることができる。

【００２１】本発明の好ましい態様に従えば、更に、ゴ
ム組成物中に、平均粒径２mm以下、好ましくは０．１〜
１０mmの加硫ゴム組成物を前記ゴム成分（ｉ),（ii）及
び（iii)の合計量１００重量部当り１〜２０重量部、好
ましくは２〜１５重量部配合して成るゴム組成物が提供
される。この加硫ゴム粉末は、例えばマトリックスゴム
よりも低硬度であることが好ましく、かかる低硬度加硫
ゴム粉末を配合することによって氷表面との凝着摩擦の
向上がはかれ、その結果アイススキッド抵抗が向上する
ので好ましい。しかし、単にかかる加硫ゴム粉末を配合
したのみではゴム配合物の破壊強度を低下させるので好
ましくないが、本発明によれば、前記した特定のブロッ
クポリマーの添加により引裂強度の低下が顕著に抑えら
れるので、前述のような引裂強さの低下は起こらず、加
硫ゴム組成物の配合効果が加味された所望のタイヤトレ
ッド用ゴム組成物を得ることができる。かかる加硫ゴム
組成物としては、例えば天然ゴム、合成イソプレンゴ
ム、スチレンブタジエン共重合ゴム、ポリブタジエンゴ
ムなどのゴムのカーボンブラックを含まない加硫物を用
いることができる。

【００２２】本発明のゴム組成物には、更に必要に応
じ、ゴム成分１００重量部に対し、カーボンブラック１
０〜１００重量部、好ましくは２０〜９０重量部を配合
することができる。ここに使用するカーボンブラック
は、従来、ゴム組成物に一般的に配合されている任意の
カーボンブラックを用いることができる。

【００２３】本発明のゴム組成物には前記必須成分及び
任意成分に加えて、硫黄、加硫促進剤、老化防止剤、充
填剤、軟化剤、可塑剤などの自動車タイヤ用その他のゴ
ム組成物に一般に配合されている各種添加剤を配合する
ことができ、かかる配合物は一般的な方法で加硫するこ
とができる。これらの添加剤の配合量も一般的な量とす
ることができる。例えば、硫黄の配合量はゴム成分１０
０重量部当り１．２重量部以上、更に好ましくは１．５
〜３．０重量部とするのが好ましい。加硫条件も一般的
な範囲である。

【００２４】

【実施例】以下、実施例によって本発明を更に説明する
が、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでな
いことは言うまでもない。なお、以下の例における物性
測定は下記方法で行った。

【００２５】１）引裂強度の測定はＪＩＳ Ｋ６３０１
に準拠して実施した。 ２）アイススキッド抵抗の測定はブリティシュスキッド
テスターを使用して、路面として水道水で作った氷盤
（−２℃）を使用して行った。

【００２６】実施例１〜１１及び比較例１〜１１ 表Ｉ及び表IIに示す配合（重量部）の各成分を配合し、
加硫促進剤と硫黄を除く原料ゴム及び配合剤を１．７リ
ットルのバンバリミキサーで５分間混合した後、この混
合物に加硫促進剤と硫黄とを８インチの試験用練りロー
ル機で４分間混練し、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、各種試験を行い、その物性を測定し
た。得られた加硫物の物性は表Ｉ及び表IIに示す通りで
あった。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【表２】

【００２９】表Ｉの結果から明らかなように、比較例１
〜６はＮＲ／ＢＲ比率を変化させた時の物性である。Ｎ
Ｒ比率が増加するとアイススキッド抵抗が低下、ＢＲ比
率が増加すると引裂強度が低下してしまいスタッドレス
タイヤとしては不十分である。これに対し、実施例１〜
６はＮＲ／ＢＲ＝６０／４０の配合を基本にブロックポ
リマーを添加した系である。比較例３と比べて、アイス
スキッド抵抗は同じであるのに、引裂強度が向上してい
る。

【００３０】

【表３】

【００３１】表IIの結果から明らかなように、比較例７
〜１１は短繊維配合、加硫ゴム粉末配合、発泡剤配合及
びそれらの併用系にブロックポリマーを添加して引裂強
度の向上効果を見たものである。表Ｉの場合と同様に実
施例７〜１１に示したブロックポリマー添加コンパウン
ドはアイススキッド抵抗が維持されたまま引裂強度が向
上していることがわかる。

【００３２】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明に従え
ば、引裂き強さを低下させることなく、アイススキッド
抵抗を著しく向上させたゴム組成物を得ることができ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｌ 9:00 Ｃ０８Ｌ 53:00 53:00） (56)参考文献 特開 平６−116438（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−301734（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−240347（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−146938（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−45137（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−70134（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−38207（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−362403（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−60803（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08L 7/00 - 21/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ｉ）天然ゴム及びポリイソプレンゴム
   の少なくとも一種、（ii）１，２−ビニル結合含量が３
   ０％以下のポリブタジエンゴム、（iii)スチレン含量０
   〜３０重量％及びブタジエン含量１００〜７０重量％で
   １，２−ビニル結合含量５〜４０％のブロック（Ａ）
   と、スチレン含量０〜３０重量％及びブタジエン含量１
   ００〜７０重量％で１，２−ビニル結合含量が７０％以
   上のブロック（Ｂ）とからなり、重量比で（Ａ）／
   （Ｂ）が２０〜８０／８０〜２０のＡ−Ｂ型ブロック共
   重合体並びに（iv）アロマティック系オイル、パラフィ
   ン系オイル及びエステル系可塑剤から選ばれた少なくと
   も一種の軟化剤を含んで成り、前記成分（ｉ）及び（i
   i）の比率が７０〜３０／３０〜７０（重量比）であ
   り、前記成分（iii)のＡ−Ｂ型ブロック共重合体の配合
   量が成分（ｉ),（ii）及び（iii)の合計量１００重量部
   当り２〜２０重量部であり、軟化剤の含量が成分（ｉ),
   （ii）及び（iii)の合計量１００重量部当り５〜５０重
   量部であるタイヤトレッド用ゴム組成物。
2. 【請求項２】 発泡剤及び尿素系発泡助剤を更に配合し
   てトレッド表面の平均気泡面積占有率が１〜４％になる
   ようにした請求項１に記載のゴム組成物。
3. 【請求項３】 平均長さ１〜５０００μｍ及び平均アス
   ペクト比１０〜１０００の短繊維を前記ゴム成分（ｉ),
   （ii）及び（iii)の合計量１００重量部当り０．５〜１
   ５重量部配合して成る請求項１又は請求項２に記載のゴ
   ム組成物。
4. 【請求項４】 平均粒径２mm以下の加硫ゴム組成物を前
   記ゴム成分（ｉ),（ii）及び（iii)の合計量１００重量
   部当り１〜２０重量部配合して成る請求項１〜３のいず
   れか１項に記載のゴム組成物。