JP3494575B2 - 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Info
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- Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
- Y02T10/86—Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Tires In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はタイヤトレッド用ゴ
ム組成物に関し、更に詳しくはタイヤの耐摩耗性、ウェ
ットグリップ特性及び低燃費性を高度にバランスさせた
タイヤトレッド用ゴム組成物に関する。 【０００２】 【従来の技術】ガラス転移温度（Ｔｇ）の低いゴムは耐
摩耗性及び低温脆化性に優れるがウェットスキッド抵抗
性に劣り、一方、Ｔｇの高いゴムはウェットスキッド抵
抗性に優れるが耐摩耗性及び低温脆化性に劣る傾向にあ
る。そこで、従来、異なるＴｇをもった２種以上のゴム
をブレンドすることにより、これら特性をバランスさせ
る技術が提案されている。しかしながら、ゴムをブレン
ドするに際し、ブレンドしたゴム同士が相溶してしまっ
た場合、各々のゴムが持っていた特性が相殺され、各特
性を高度にバランスさせることができなかった。 【０００３】そこで、本発明者らは先きに異なるガラス
転移温度を有する２種以上のジエン系ゴム、充てん剤及
びゴム用伸展油を配合したゴム組成物において、ゴム同
士の相互作用パラメータ並びにカーボン及び油の配合量
とゴムの比重及びカーボンの２４Ｍ４ＤＢＰとに関連し
たφ値を特定の値としたタイヤトレッド用ゴム組成物を
提案した（特開平９−３１６２４１号公報参照）。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は耐摩耗
性、ウェットグリップ特性、転がり抵抗及び加工性を高
度にバランスさせたタイヤトレッド用ゴム組成物を提供
することにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明に従えば、乳化重
合スチレンブタジエン共重合体（Ｅ−ＳＢＲ）４０重量
部以上を含むジエン系ゴムであって、ジエン系ゴムがガ
ラス転移温度（ＴｇＡ）が−５０℃以下のジエン系ゴム
Ａ８０〜２０重量部及びガラス転移温度（ＴｇＢ）が−
４０℃〜０℃であってＴｇＡとＴｇＢとの差が２０℃以
上のジエン系ゴムＢ２０〜８０重量部からなるジエン系
ゴムの合計量１００重量部に対し、窒素比表面積（Ｎ2
ＳＡ）が７０〜１００ｍ2 ／ｇで２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量
が７５〜１３５ml／１００ｇのカーボンブラック（いわ
ゆるＨＡＦカーボンブラック）６０〜１０重量部及び窒
素比表面積（Ｎ2 ＳＡ）が１２０〜２００ｍ2 ／ｇで２
４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が９０〜１５０ml／１００ｇのカー
ボンブラック（いわゆるＳＡＦカーボンブラック）１０
〜６０重量部であって、カーボンブラックの合計量が７
０〜９５重量部のカーボンブラック混合物、並びにプロ
セス油３０〜５０重量部、を配合して成り、配合したゴ
ム同士の相互作用パラメータ（χeff ）とそのゴムブレ
ンド系のスピノーダル点の相互作用パラメータ（χs ）
との差（χeff −χs ）が０．０００２〜０．０１２で
あり、下記式（Ｉ）： 【数２】 で定義されるφが０．４８〜０．７０であるタイヤトレ
ッド用ゴム組成物が提供される。 【０００６】 【発明の実施の形態】ゴム組成物に、最も補強性に優れ
たＳＡＦカーボンを配合すれば、ウェットグリップ及び
耐摩耗性は十分であるが、転がり抵抗に劣るという難点
がある。一方、作業性にすぐれ、補強性も良好なＨＡＦ
カーボンを配合すると、転がり抵抗は下げることができ
るが、ウェットグリップ特性や耐摩耗性に劣るという難
点がある。そこでＳＡＦカーボンにＨＡＦカーボンをブ
レンドしていくと、転がり抵抗は下がる反面、ウェット
グリップ特性も低下していく。一方、耐摩耗性に関して
は、両者の配合量を耐摩耗性に対して最適な量とするこ
とによって、耐摩耗性の低下を抑えることができる。更
に、ウェットグリップ特性の低下を防止するためには、
ウェットグリップ特性に優れる高Ｔｇポリマーを配合す
ればよいが、非相溶となるポリマー（χパラメータ≧
０．０００２）を配合しないとその効果は十分に発現し
ない。また、相溶性が極度に悪いポリマー（χパラメー
タ≧０．０１２）を配合すると、耐摩耗性や破断物性が
悪化する。そこで、本発明ではχパラメータが０．００
０２〜０．０１２の範囲にあるブレンドポリマーにＳＡ
ＦカーボンとＨＡＦカーボンを耐摩耗性に対する最適配
合とすることにより、ウエットグリップ特性、転がり抵
抗及び耐摩耗性を高度にバランスさせることに成功した
ものである。 【０００７】ところでＳＡＦカーボンとＨＡＦカーボン
とのブレンドは粒径の大きいカーボンと小さいカーボン
とのブレンドであり、窒素比表面積（Ｎ2 ＳＡ）や２４
Ｍ４ＤＢＰ吸油量の測定を行えば、ブレンドしたカーボ
ンの平均値となるためＳＡＦとＨＡＦとの中間の性質を
もち、耐摩耗性及び屈曲抵抗に優れるＩＳＡＦクラスに
入るはずであるが、実際のゴム中での分散状態、ゴムに
対する補強構造はＩＳＡＦとは異なり、従って、得られ
るゴム組成物の物性も異なり、ｔａｎδバランスや耐摩
耗性はブレンドコンパウンドの方が良好である。遠心沈
降法により粒径分布の測定を行えば、このブレンドカー
ボンは、２つの粒径分布のピークを持ち、ＩＳＡＦとは
明らかに異なる。 【０００８】このように、本発明では、高Ｔｇゴムと低
Ｔｇゴムの非相溶ブレンドに最適量のカーボンブラック
を配合することにより、耐摩耗性とウェットグリップ、
低燃費性とを高度にバランスさせたタイヤトレッド用ゴ
ム組成物を得ることに成功し、しかも小粒径のカーボン
ブラックの最適配合量が、一般的なカーボン配合量に対
して少ないため、得られる配合物の加工を困難にするた
めに、大粒径のカーボンをブレンドし、最適配合量を調
整する必要がある。このように、特定のχパラメータ値
を有する高Ｔｇゴムと低Ｔｇゴムのブレンドゴムに、Ｓ
ＡＦカーボンとＨＡＦカーボンを耐摩耗性に対し最適な
量でブレンドして配合することにより、驚くべきこと
に、耐摩耗性とウェットグリップ特性、転がり抵抗、加
工性を高度にバランスさせたタイヤトレッド用ゴム組成
物を得ることに成功したものである。 【０００９】本発明において使用されるジエン系ゴムの
うち、ガラス転移温度（ＴｇＡ）が−５０℃以下、好ま
しくは−５５〜−１１０℃のジエン系ゴムＡとしては、
例えば、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタ
ジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ポリイソプレンゴム
（ＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、又はこれらの混合物を挙
げることができる。また、ガラス転移温度（ＴｇＢ）が
−４０℃〜０℃、好ましくは−３５〜−１０℃のジエン
系ゴムＢとしては、同様に例えば、ポリブタジエンゴム
（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢ
Ｒ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、又はこれらの混合
物をあげることができる。ここでＴｇＡとＴｇＢとの差
は２０℃以上、好ましくは２５〜９０℃である。この温
度差が２０℃未満の場合には配合したゴムの各々の特性
が近すぎて、それぞれの特性が明確に発現されず、耐摩
耗性、ウェットグリップ、転がり抵抗を高度にバランス
させることができないので好ましくない。即ち、なるべ
く、特性の違うゴム同士をブレンドした方が本発明で目
的とする効果がすぐれる。即ち、効果が明確に現れるに
は最低２０℃のＴｇ差が必要である。 【００１０】ガラス転移温度が−５０℃以下のジエン系
ゴムは、耐摩耗性及び低温性能に優れる。また、ガラス
転移温度が−４０℃〜０℃の範囲内にあるジエン系ゴム
は、０℃付近にｔａｎδのピークを持ち、ウェットスキ
ッド抵抗性に優れる。この両者が、互いに相溶しなけれ
ば両者の特性が発現され十分な効果が期待できる。 【００１１】本発明においては、ジエン系ゴムＡ及びＢ
の合計量１００重量部を、上記ジエン系ゴムＡ８０〜２
０重量部、好ましくは７５〜２５重量部とジエン系ゴム
Ｂ２０〜８０重量部、好ましくは２５〜７５重量部との
ブレンドから構成する。高ガラス転移温度のゴム（Ｔｇ
が−４０℃〜０℃のジエン系ゴム）を８０重量部超配合
すると耐摩耗性の悪化が大きく好ましくない。また、２
０重量部未満でも高ガラス転移温度のゴムを配合した効
果はみられるが、カーボンブラックを減少あるいはＨＡ
Ｆカーボンをブレンドしたことにより減少したウェット
スキッド抵抗性を補うには不十分である。 【００１２】本発明においては上記ジエン系ゴムＡ及び
Ｂのブレンド１００重量部に対し乳化重合ＳＢＲ（Ｅ−
ＳＢＲ）を４０重量部以上、好ましくは８０〜４０重量
部を配合する。Ｅ−ＳＢＲの配合量が４０重量部未満で
は引張特性が低下し、タイヤの操縦安定性が悪化するの
で好ましくない。 【００１３】本発明の組成物に配合されるカーボンブラ
ックは、前述の通り、ジエン系ゴムＡ及びＢの合計量１
００重量部当り、窒素比表面積（Ｎ2 ＳＡ）が７０〜１
００ｍ2 ／ｇ、好ましくは７０〜９０ｍ2 ／ｇで２４Ｍ
４ＤＢＰ吸油量が７５〜１３５ml／１００ｇ、好ましく
は７５〜１２０ml／１００ｇのカーボンブラック６０〜
１０重量部、好ましくは６０〜２０重量部及び窒素比表
面積（Ｎ2 ＳＡ）が１２０〜２００ｍ2 ／ｇ、好ましく
は１２５〜１８０ｍ2 ／ｇで２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が９
０〜１５０ml／１００ｇ、好ましくは９２〜１４０ml／
１００ｇのカーボンブラック１０〜６０重量部、好まし
くは２０〜６０重量部であって、カーボンブラックの合
計量が７０〜９５重量部、好ましくは７５〜９０重量部
のカーボンブラック混合物である。カーボンブラックの
特性値及び配合量が上記範囲を外れると、耐摩耗性、ウ
ェットグリップ、転がり抵抗、加工性が高度にバランス
されない。 【００１４】本発明のゴム組成物には、更に、ゴムに一
般的に配合されるプロセス油３０〜５０重量部、好まし
くは３２〜４８重量部を配合する。プロセス油配合量が
前記本発明の範囲外になると耐摩耗性と他の物性とのバ
ランスがとれなくなり好ましくない。 【００１５】本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に配
合したゴム同士の相互作用パラメータ（χeff ）とその
ゴムブレンド系のスピノーダル点の相互作用パラメータ
（χ s ）との差（χeff −χs ）が０．０００２〜０．
０１２でなければならず、好ましくは０．０００５〜
０．００５でなければならない。 【００１６】ここで、χeff は、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃ
ｕｌｅｓ，２４，４８４４（１９９１）に示される下記
式によって計算される。 χeff ＝χ1 −χ2 … また、χ3 は下記の熱力学の一般式により計算され
る。 ２χ3 ＝１／Ｎ1 φ1 ＋１／Ｎ2 φ2 … Ｎ1 ：１成分の重合度、Ｎ2 ：２成分の重合度、φ1 ：
１成分のモル分率、φ 2 ：２成分のモル分率 【００１７】 χeff ＜χ3 ：相溶、χeff ＞χ3 ：非相溶 χ1 ＝ａｅχSV＋ａｆχSB＋ｂｄχSV＋ｂｆχVB＋ｃｄ
χSB＋ｃｅχVB χ2 ＝ａｂχSV＋ａｃχSB＋ｂｃχVB＋ｄｅχSV＋ｄｆ
χSB＋ｅｆχVB χSV＝５６．５×１０-3＋５．６２／Ｔ χSB＝８．４３×１０-3＋１０．２／Ｔ χVB＝２．６９×１０-3＋１．８７／Ｔ 【００１８】スチレン量 ビニル量 ブタジエン量 ジエン系ゴムＡ ａ ｂ ｃ ジエン系ゴムＢ ｄ ｅ ｆ 【００１９】χSV：スチレンユニットと１，２−結合ブ
タジエンユニットの相互作用パラメータ χSB：スチレンユニットと１，４−結合ブタジエンユニ
ットの相互作用パラメータ χVB：１，２−結合ブタジエンユニットと１，４−結合
ブタジエンユニットの相互作用パラメータ χeff ：ポリマー間の相互作用パラメータ χ1 ：ポリマー分子間の相互作用パラメータ χ2 ：ポリマー分子内の相互作用パラメータ χs ：ポリマーブレンド系のスピノーダル点の相互作用
パラメータ Ｔ：ゴム加硫時の絶対温度（°Ｋ） 【００２０】上記χeff −χs の値が０．０００２未満
のゴムブレンドは相溶に近く、高ガラス転移温度ゴムを
配合した効果が十分に発現しない。一方、χeff −χs
の値が０．０１２超では、分散相のドメインサイズが大
きくなりすぎ、引張強度や耐摩耗性が悪化し好ましくな
い。 【００２１】本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は前
記式（Ｉ）で定義されるφが０．４８〜０．７０、好ま
しくは０．５〜０．６８である。φの値が０．４〜０．
７の間であれば、耐摩耗性の改良効果があるが、φが
０．４８未満では、ウェットスキッド抵抗性の低下が大
きく、ウェットスキッド抵抗性と耐摩耗性を高度にバラ
ンスさせることができない。φの値が０．７０を超える
と、耐摩耗性の最適値からのずれが大きくなって、耐摩
耗性が悪化するので好ましくない。 【００２２】本発明に係るタイヤトレッド用ゴム組成物
には、上記必須成分に加えて、更に、通常の加硫または
架橋剤、加硫または架橋促進剤、老化防止剤、充填剤、
可塑化剤、その他一般ゴム用に一般的に配合されている
各種添加剤を配合することができ、かかる配合物は、一
般的な方法で混練、加硫して組成物とし、加硫または架
橋することができる。これらの添加剤の配合量も、本発
明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とする
ことができる。 【００２３】 【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。 【００２４】標準例、実施例１〜５及び比較例１〜１１ サンプルの調製 表Ｉに示す配合（重量部）のうち、加硫促進剤と硫黄を
除く成分を１．８リットルの密封型ミキサーで３〜５分
間混練し、１６０±５℃に達したときに放出したマスタ
ーバッチに加硫促進剤と硫黄を８インチのオープンロー
ル混練し、ゴム組成物を得た。次に、この組成物を１５
×１５×０．２cmの金型中で１６０℃で２０分間プレス
加硫して目的とする試験片（ゴムシート）を調製し、加
硫物性としてｔａｎδ、３００％モジュラス及び耐摩耗
性を以下の方法で評価した。結果は表IIに示す。 【００２５】ｔａｎδ（０℃）：周波数２０Hz、初期歪
１０％、振幅±２％の条件で測定した。このときのｔａ
ｎδ（０℃）の値はウェットスキッド抵抗性に相関す
る。数値の大きい方がウェットスキッド抵抗に優れる。 ｔａｎδ（６０℃）：周波数２０Hz、初期歪１０％、振
幅±２％の条件で測定した。ｔａｎδ（６０℃）はタイ
ヤの転がり抵抗に相関し、小さい程、転がり抵抗が小さ
くなるので好ましい。 ３００％モジュラス（MPa ）：ＪＩＳ Ｋ６３０１に準
拠して測定。この値が低いほど、操縦安定性が悪化して
好ましくない。 耐摩耗性：ランボーン摩耗試験機を用い、ＪＩＳ Ｋ６
３０１に規定の試験方法に準拠し、測定を行った。標準
例の値を１００とする指数で示す。数値の大きい方が耐
摩耗性に優れる。 【００２６】 【表１】【００２７】 【表２】【００２８】 【表３】【００２９】表Ｉの脚注： *1 サントフレックス（ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ）６ＰＰ
Ｄ：ＦＬＥＸＳＩＳ製老化防止剤*2 酸化亜鉛３種：正同化学工業株式会社（株）製*3 ステアリン酸：日本油脂（株）製*4 プロセスオイル：富士興産（株）製*5 サントキュア（ＳＡＮＴＯＣＵＲＥ）ＮＳ：ＦＬＥ
ＸＳＩＳ製加硫促進剤*6 硫黄：（株）軽井沢精錬所製 【００３０】 【表４】 【００３１】 【表５】【００３２】 【表６】 【００３３】 【表７】 【００３４】 【表８】【００３５】表IIの結果から明らかな通り、標準的なタ
イヤトレッドの配合である標準例に比較して、本発明に
従った実施例１〜５ではｔａｎδ、３００％モジュラス
及び耐摩耗性が高度にバランスしたゴム組成物が得られ
た。これに対し、ポリマーが単独の比較例１はｔａｎδ
（０℃）が小さく、ウェットスキッド抵抗に問題があ
る。比較例２はカーボンの配合量が多い例で、ｔａｎδ
（６０℃）が大きく転がり抵抗に問題が出ると共に耐摩
耗性に劣る。比較例３はカーボンの配合量が少ない例
で、ｔａｎδ（０℃）が小さくウェットスキッド抵抗に
問題があると共に３００％モジュラスも低い。比較例４
はカーボンブラックをＳＡＦ／ＩＳＡＦブレンド系とし
た例で、ｔａｎδ（６０℃）が大きく転がり抵抗に問題
がある。比較例５はカーボンブラックをＩＳＡＦ／ＨＡ
Ｆブレンドとした例で耐摩耗性に劣る。比較例６はカー
ボンブラックをＩＳＡＦ単独とした例で耐摩耗性が不十
分で転がり抵抗にも問題がある。比較例７はカーボンブ
ラックをＳＡＦ単独とした例で、ｔａｎδ（６０℃）が
大きく転がり抵抗に問題がある。比較例８はカーボンブ
ラックをすべてＨＡＦとした例で、耐摩耗性に劣る。比
較例９はすべて溶液重合ＳＢＲを用いた例で、３００％
モジュラス及び耐摩耗性に問題がある。比較例１０は相
溶性ポリマー同士のブレンドの例でｔａｎδバランスが
改良されず、また耐摩耗性も不十分である。Ｔｇ差が２
０℃以上でないポリマーをブレンドした例で、ｔａｎδ
バランスの改良が不十分で、また耐摩耗性も十分でな
い。 【００３６】 【発明の効果】本発明によれば、特定の非相溶性の関係
にある高Ｔｇジエン系ゴムと低Ｔｇジエン系ゴムをブレ
ンドすることにより、ウェットグリップ特性の良好な高
Ｔｇゴムと耐摩耗性及び低燃費性の良好な低Ｔｇゴムの
それぞれの特性が発現し、これらの特性をバランスさせ
ることができ、またカーボン量を最適配合量とすること
により耐摩耗性を著しく向上させ、更に大粒径のカーボ
ンをブレンドすることにより加工性も良好となり、更に
強度特性に優れた乳化重合ＳＢＲを配合することによ
り、ゴム組成物の強度及び耐摩耗性を向上させることが
できる。
ム組成物に関し、更に詳しくはタイヤの耐摩耗性、ウェ
ットグリップ特性及び低燃費性を高度にバランスさせた
タイヤトレッド用ゴム組成物に関する。 【０００２】 【従来の技術】ガラス転移温度（Ｔｇ）の低いゴムは耐
摩耗性及び低温脆化性に優れるがウェットスキッド抵抗
性に劣り、一方、Ｔｇの高いゴムはウェットスキッド抵
抗性に優れるが耐摩耗性及び低温脆化性に劣る傾向にあ
る。そこで、従来、異なるＴｇをもった２種以上のゴム
をブレンドすることにより、これら特性をバランスさせ
る技術が提案されている。しかしながら、ゴムをブレン
ドするに際し、ブレンドしたゴム同士が相溶してしまっ
た場合、各々のゴムが持っていた特性が相殺され、各特
性を高度にバランスさせることができなかった。 【０００３】そこで、本発明者らは先きに異なるガラス
転移温度を有する２種以上のジエン系ゴム、充てん剤及
びゴム用伸展油を配合したゴム組成物において、ゴム同
士の相互作用パラメータ並びにカーボン及び油の配合量
とゴムの比重及びカーボンの２４Ｍ４ＤＢＰとに関連し
たφ値を特定の値としたタイヤトレッド用ゴム組成物を
提案した（特開平９−３１６２４１号公報参照）。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は耐摩耗
性、ウェットグリップ特性、転がり抵抗及び加工性を高
度にバランスさせたタイヤトレッド用ゴム組成物を提供
することにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明に従えば、乳化重
合スチレンブタジエン共重合体（Ｅ−ＳＢＲ）４０重量
部以上を含むジエン系ゴムであって、ジエン系ゴムがガ
ラス転移温度（ＴｇＡ）が−５０℃以下のジエン系ゴム
Ａ８０〜２０重量部及びガラス転移温度（ＴｇＢ）が−
４０℃〜０℃であってＴｇＡとＴｇＢとの差が２０℃以
上のジエン系ゴムＢ２０〜８０重量部からなるジエン系
ゴムの合計量１００重量部に対し、窒素比表面積（Ｎ2
ＳＡ）が７０〜１００ｍ2 ／ｇで２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量
が７５〜１３５ml／１００ｇのカーボンブラック（いわ
ゆるＨＡＦカーボンブラック）６０〜１０重量部及び窒
素比表面積（Ｎ2 ＳＡ）が１２０〜２００ｍ2 ／ｇで２
４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が９０〜１５０ml／１００ｇのカー
ボンブラック（いわゆるＳＡＦカーボンブラック）１０
〜６０重量部であって、カーボンブラックの合計量が７
０〜９５重量部のカーボンブラック混合物、並びにプロ
セス油３０〜５０重量部、を配合して成り、配合したゴ
ム同士の相互作用パラメータ（χeff ）とそのゴムブレ
ンド系のスピノーダル点の相互作用パラメータ（χs ）
との差（χeff −χs ）が０．０００２〜０．０１２で
あり、下記式（Ｉ）： 【数２】 で定義されるφが０．４８〜０．７０であるタイヤトレ
ッド用ゴム組成物が提供される。 【０００６】 【発明の実施の形態】ゴム組成物に、最も補強性に優れ
たＳＡＦカーボンを配合すれば、ウェットグリップ及び
耐摩耗性は十分であるが、転がり抵抗に劣るという難点
がある。一方、作業性にすぐれ、補強性も良好なＨＡＦ
カーボンを配合すると、転がり抵抗は下げることができ
るが、ウェットグリップ特性や耐摩耗性に劣るという難
点がある。そこでＳＡＦカーボンにＨＡＦカーボンをブ
レンドしていくと、転がり抵抗は下がる反面、ウェット
グリップ特性も低下していく。一方、耐摩耗性に関して
は、両者の配合量を耐摩耗性に対して最適な量とするこ
とによって、耐摩耗性の低下を抑えることができる。更
に、ウェットグリップ特性の低下を防止するためには、
ウェットグリップ特性に優れる高Ｔｇポリマーを配合す
ればよいが、非相溶となるポリマー（χパラメータ≧
０．０００２）を配合しないとその効果は十分に発現し
ない。また、相溶性が極度に悪いポリマー（χパラメー
タ≧０．０１２）を配合すると、耐摩耗性や破断物性が
悪化する。そこで、本発明ではχパラメータが０．００
０２〜０．０１２の範囲にあるブレンドポリマーにＳＡ
ＦカーボンとＨＡＦカーボンを耐摩耗性に対する最適配
合とすることにより、ウエットグリップ特性、転がり抵
抗及び耐摩耗性を高度にバランスさせることに成功した
ものである。 【０００７】ところでＳＡＦカーボンとＨＡＦカーボン
とのブレンドは粒径の大きいカーボンと小さいカーボン
とのブレンドであり、窒素比表面積（Ｎ2 ＳＡ）や２４
Ｍ４ＤＢＰ吸油量の測定を行えば、ブレンドしたカーボ
ンの平均値となるためＳＡＦとＨＡＦとの中間の性質を
もち、耐摩耗性及び屈曲抵抗に優れるＩＳＡＦクラスに
入るはずであるが、実際のゴム中での分散状態、ゴムに
対する補強構造はＩＳＡＦとは異なり、従って、得られ
るゴム組成物の物性も異なり、ｔａｎδバランスや耐摩
耗性はブレンドコンパウンドの方が良好である。遠心沈
降法により粒径分布の測定を行えば、このブレンドカー
ボンは、２つの粒径分布のピークを持ち、ＩＳＡＦとは
明らかに異なる。 【０００８】このように、本発明では、高Ｔｇゴムと低
Ｔｇゴムの非相溶ブレンドに最適量のカーボンブラック
を配合することにより、耐摩耗性とウェットグリップ、
低燃費性とを高度にバランスさせたタイヤトレッド用ゴ
ム組成物を得ることに成功し、しかも小粒径のカーボン
ブラックの最適配合量が、一般的なカーボン配合量に対
して少ないため、得られる配合物の加工を困難にするた
めに、大粒径のカーボンをブレンドし、最適配合量を調
整する必要がある。このように、特定のχパラメータ値
を有する高Ｔｇゴムと低Ｔｇゴムのブレンドゴムに、Ｓ
ＡＦカーボンとＨＡＦカーボンを耐摩耗性に対し最適な
量でブレンドして配合することにより、驚くべきこと
に、耐摩耗性とウェットグリップ特性、転がり抵抗、加
工性を高度にバランスさせたタイヤトレッド用ゴム組成
物を得ることに成功したものである。 【０００９】本発明において使用されるジエン系ゴムの
うち、ガラス転移温度（ＴｇＡ）が−５０℃以下、好ま
しくは−５５〜−１１０℃のジエン系ゴムＡとしては、
例えば、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタ
ジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ポリイソプレンゴム
（ＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、又はこれらの混合物を挙
げることができる。また、ガラス転移温度（ＴｇＢ）が
−４０℃〜０℃、好ましくは−３５〜−１０℃のジエン
系ゴムＢとしては、同様に例えば、ポリブタジエンゴム
（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢ
Ｒ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、又はこれらの混合
物をあげることができる。ここでＴｇＡとＴｇＢとの差
は２０℃以上、好ましくは２５〜９０℃である。この温
度差が２０℃未満の場合には配合したゴムの各々の特性
が近すぎて、それぞれの特性が明確に発現されず、耐摩
耗性、ウェットグリップ、転がり抵抗を高度にバランス
させることができないので好ましくない。即ち、なるべ
く、特性の違うゴム同士をブレンドした方が本発明で目
的とする効果がすぐれる。即ち、効果が明確に現れるに
は最低２０℃のＴｇ差が必要である。 【００１０】ガラス転移温度が−５０℃以下のジエン系
ゴムは、耐摩耗性及び低温性能に優れる。また、ガラス
転移温度が−４０℃〜０℃の範囲内にあるジエン系ゴム
は、０℃付近にｔａｎδのピークを持ち、ウェットスキ
ッド抵抗性に優れる。この両者が、互いに相溶しなけれ
ば両者の特性が発現され十分な効果が期待できる。 【００１１】本発明においては、ジエン系ゴムＡ及びＢ
の合計量１００重量部を、上記ジエン系ゴムＡ８０〜２
０重量部、好ましくは７５〜２５重量部とジエン系ゴム
Ｂ２０〜８０重量部、好ましくは２５〜７５重量部との
ブレンドから構成する。高ガラス転移温度のゴム（Ｔｇ
が−４０℃〜０℃のジエン系ゴム）を８０重量部超配合
すると耐摩耗性の悪化が大きく好ましくない。また、２
０重量部未満でも高ガラス転移温度のゴムを配合した効
果はみられるが、カーボンブラックを減少あるいはＨＡ
Ｆカーボンをブレンドしたことにより減少したウェット
スキッド抵抗性を補うには不十分である。 【００１２】本発明においては上記ジエン系ゴムＡ及び
Ｂのブレンド１００重量部に対し乳化重合ＳＢＲ（Ｅ−
ＳＢＲ）を４０重量部以上、好ましくは８０〜４０重量
部を配合する。Ｅ−ＳＢＲの配合量が４０重量部未満で
は引張特性が低下し、タイヤの操縦安定性が悪化するの
で好ましくない。 【００１３】本発明の組成物に配合されるカーボンブラ
ックは、前述の通り、ジエン系ゴムＡ及びＢの合計量１
００重量部当り、窒素比表面積（Ｎ2 ＳＡ）が７０〜１
００ｍ2 ／ｇ、好ましくは７０〜９０ｍ2 ／ｇで２４Ｍ
４ＤＢＰ吸油量が７５〜１３５ml／１００ｇ、好ましく
は７５〜１２０ml／１００ｇのカーボンブラック６０〜
１０重量部、好ましくは６０〜２０重量部及び窒素比表
面積（Ｎ2 ＳＡ）が１２０〜２００ｍ2 ／ｇ、好ましく
は１２５〜１８０ｍ2 ／ｇで２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が９
０〜１５０ml／１００ｇ、好ましくは９２〜１４０ml／
１００ｇのカーボンブラック１０〜６０重量部、好まし
くは２０〜６０重量部であって、カーボンブラックの合
計量が７０〜９５重量部、好ましくは７５〜９０重量部
のカーボンブラック混合物である。カーボンブラックの
特性値及び配合量が上記範囲を外れると、耐摩耗性、ウ
ェットグリップ、転がり抵抗、加工性が高度にバランス
されない。 【００１４】本発明のゴム組成物には、更に、ゴムに一
般的に配合されるプロセス油３０〜５０重量部、好まし
くは３２〜４８重量部を配合する。プロセス油配合量が
前記本発明の範囲外になると耐摩耗性と他の物性とのバ
ランスがとれなくなり好ましくない。 【００１５】本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に配
合したゴム同士の相互作用パラメータ（χeff ）とその
ゴムブレンド系のスピノーダル点の相互作用パラメータ
（χ s ）との差（χeff −χs ）が０．０００２〜０．
０１２でなければならず、好ましくは０．０００５〜
０．００５でなければならない。 【００１６】ここで、χeff は、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃ
ｕｌｅｓ，２４，４８４４（１９９１）に示される下記
式によって計算される。 χeff ＝χ1 −χ2 … また、χ3 は下記の熱力学の一般式により計算され
る。 ２χ3 ＝１／Ｎ1 φ1 ＋１／Ｎ2 φ2 … Ｎ1 ：１成分の重合度、Ｎ2 ：２成分の重合度、φ1 ：
１成分のモル分率、φ 2 ：２成分のモル分率 【００１７】 χeff ＜χ3 ：相溶、χeff ＞χ3 ：非相溶 χ1 ＝ａｅχSV＋ａｆχSB＋ｂｄχSV＋ｂｆχVB＋ｃｄ
χSB＋ｃｅχVB χ2 ＝ａｂχSV＋ａｃχSB＋ｂｃχVB＋ｄｅχSV＋ｄｆ
χSB＋ｅｆχVB χSV＝５６．５×１０-3＋５．６２／Ｔ χSB＝８．４３×１０-3＋１０．２／Ｔ χVB＝２．６９×１０-3＋１．８７／Ｔ 【００１８】スチレン量 ビニル量 ブタジエン量 ジエン系ゴムＡ ａ ｂ ｃ ジエン系ゴムＢ ｄ ｅ ｆ 【００１９】χSV：スチレンユニットと１，２−結合ブ
タジエンユニットの相互作用パラメータ χSB：スチレンユニットと１，４−結合ブタジエンユニ
ットの相互作用パラメータ χVB：１，２−結合ブタジエンユニットと１，４−結合
ブタジエンユニットの相互作用パラメータ χeff ：ポリマー間の相互作用パラメータ χ1 ：ポリマー分子間の相互作用パラメータ χ2 ：ポリマー分子内の相互作用パラメータ χs ：ポリマーブレンド系のスピノーダル点の相互作用
パラメータ Ｔ：ゴム加硫時の絶対温度（°Ｋ） 【００２０】上記χeff −χs の値が０．０００２未満
のゴムブレンドは相溶に近く、高ガラス転移温度ゴムを
配合した効果が十分に発現しない。一方、χeff −χs
の値が０．０１２超では、分散相のドメインサイズが大
きくなりすぎ、引張強度や耐摩耗性が悪化し好ましくな
い。 【００２１】本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は前
記式（Ｉ）で定義されるφが０．４８〜０．７０、好ま
しくは０．５〜０．６８である。φの値が０．４〜０．
７の間であれば、耐摩耗性の改良効果があるが、φが
０．４８未満では、ウェットスキッド抵抗性の低下が大
きく、ウェットスキッド抵抗性と耐摩耗性を高度にバラ
ンスさせることができない。φの値が０．７０を超える
と、耐摩耗性の最適値からのずれが大きくなって、耐摩
耗性が悪化するので好ましくない。 【００２２】本発明に係るタイヤトレッド用ゴム組成物
には、上記必須成分に加えて、更に、通常の加硫または
架橋剤、加硫または架橋促進剤、老化防止剤、充填剤、
可塑化剤、その他一般ゴム用に一般的に配合されている
各種添加剤を配合することができ、かかる配合物は、一
般的な方法で混練、加硫して組成物とし、加硫または架
橋することができる。これらの添加剤の配合量も、本発
明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とする
ことができる。 【００２３】 【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。 【００２４】標準例、実施例１〜５及び比較例１〜１１ サンプルの調製 表Ｉに示す配合（重量部）のうち、加硫促進剤と硫黄を
除く成分を１．８リットルの密封型ミキサーで３〜５分
間混練し、１６０±５℃に達したときに放出したマスタ
ーバッチに加硫促進剤と硫黄を８インチのオープンロー
ル混練し、ゴム組成物を得た。次に、この組成物を１５
×１５×０．２cmの金型中で１６０℃で２０分間プレス
加硫して目的とする試験片（ゴムシート）を調製し、加
硫物性としてｔａｎδ、３００％モジュラス及び耐摩耗
性を以下の方法で評価した。結果は表IIに示す。 【００２５】ｔａｎδ（０℃）：周波数２０Hz、初期歪
１０％、振幅±２％の条件で測定した。このときのｔａ
ｎδ（０℃）の値はウェットスキッド抵抗性に相関す
る。数値の大きい方がウェットスキッド抵抗に優れる。 ｔａｎδ（６０℃）：周波数２０Hz、初期歪１０％、振
幅±２％の条件で測定した。ｔａｎδ（６０℃）はタイ
ヤの転がり抵抗に相関し、小さい程、転がり抵抗が小さ
くなるので好ましい。 ３００％モジュラス（MPa ）：ＪＩＳ Ｋ６３０１に準
拠して測定。この値が低いほど、操縦安定性が悪化して
好ましくない。 耐摩耗性：ランボーン摩耗試験機を用い、ＪＩＳ Ｋ６
３０１に規定の試験方法に準拠し、測定を行った。標準
例の値を１００とする指数で示す。数値の大きい方が耐
摩耗性に優れる。 【００２６】 【表１】【００２７】 【表２】【００２８】 【表３】【００２９】表Ｉの脚注： *1 サントフレックス（ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ）６ＰＰ
Ｄ：ＦＬＥＸＳＩＳ製老化防止剤*2 酸化亜鉛３種：正同化学工業株式会社（株）製*3 ステアリン酸：日本油脂（株）製*4 プロセスオイル：富士興産（株）製*5 サントキュア（ＳＡＮＴＯＣＵＲＥ）ＮＳ：ＦＬＥ
ＸＳＩＳ製加硫促進剤*6 硫黄：（株）軽井沢精錬所製 【００３０】 【表４】 【００３１】 【表５】【００３２】 【表６】 【００３３】 【表７】 【００３４】 【表８】【００３５】表IIの結果から明らかな通り、標準的なタ
イヤトレッドの配合である標準例に比較して、本発明に
従った実施例１〜５ではｔａｎδ、３００％モジュラス
及び耐摩耗性が高度にバランスしたゴム組成物が得られ
た。これに対し、ポリマーが単独の比較例１はｔａｎδ
（０℃）が小さく、ウェットスキッド抵抗に問題があ
る。比較例２はカーボンの配合量が多い例で、ｔａｎδ
（６０℃）が大きく転がり抵抗に問題が出ると共に耐摩
耗性に劣る。比較例３はカーボンの配合量が少ない例
で、ｔａｎδ（０℃）が小さくウェットスキッド抵抗に
問題があると共に３００％モジュラスも低い。比較例４
はカーボンブラックをＳＡＦ／ＩＳＡＦブレンド系とし
た例で、ｔａｎδ（６０℃）が大きく転がり抵抗に問題
がある。比較例５はカーボンブラックをＩＳＡＦ／ＨＡ
Ｆブレンドとした例で耐摩耗性に劣る。比較例６はカー
ボンブラックをＩＳＡＦ単独とした例で耐摩耗性が不十
分で転がり抵抗にも問題がある。比較例７はカーボンブ
ラックをＳＡＦ単独とした例で、ｔａｎδ（６０℃）が
大きく転がり抵抗に問題がある。比較例８はカーボンブ
ラックをすべてＨＡＦとした例で、耐摩耗性に劣る。比
較例９はすべて溶液重合ＳＢＲを用いた例で、３００％
モジュラス及び耐摩耗性に問題がある。比較例１０は相
溶性ポリマー同士のブレンドの例でｔａｎδバランスが
改良されず、また耐摩耗性も不十分である。Ｔｇ差が２
０℃以上でないポリマーをブレンドした例で、ｔａｎδ
バランスの改良が不十分で、また耐摩耗性も十分でな
い。 【００３６】 【発明の効果】本発明によれば、特定の非相溶性の関係
にある高Ｔｇジエン系ゴムと低Ｔｇジエン系ゴムをブレ
ンドすることにより、ウェットグリップ特性の良好な高
Ｔｇゴムと耐摩耗性及び低燃費性の良好な低Ｔｇゴムの
それぞれの特性が発現し、これらの特性をバランスさせ
ることができ、またカーボン量を最適配合量とすること
により耐摩耗性を著しく向上させ、更に大粒径のカーボ
ンをブレンドすることにより加工性も良好となり、更に
強度特性に優れた乳化重合ＳＢＲを配合することによ
り、ゴム組成物の強度及び耐摩耗性を向上させることが
できる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C08L 9/00 - 9/10
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 乳化重合スチレンブタジエン共重合体
（Ｅ−ＳＢＲ）４０重量部以上を含むジエン系ゴムであ
って、ジエン系ゴムがガラス転移温度（ＴｇＡ）が−５
０℃以下のジエン系ゴムＡ８０〜２０重量部及びガラス
転移温度（ＴｇＢ）が−４０℃〜０℃であってＴｇＡと
ＴｇＢとの差が２０℃以上のジエン系ゴムＢ２０〜８０
重量部からなるジエン系ゴムの合計量１００重量部に対
し、 窒素比表面積（Ｎ2 ＳＡ）が７０〜１００ｍ2 ／ｇで２
４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が７５〜１３５ml／１００ｇのカー
ボンブラック６０〜１０重量部及び窒素比表面積（Ｎ2
ＳＡ）が１２０〜２００ｍ2 ／ｇで２４Ｍ４ＤＢＰ吸油
量が９０〜１５０ml／１００ｇのカーボンブラック１０
〜６０重量部であって、カーボンブラックの合計量が７
０〜９５重量部のカーボンブラック混合物、並びにプロ
セス油３０〜５０重量部、を配合して成り、 配合したゴム同士の相互作用パラメータ（χeff ）とそ
のゴムブレンド系のスピノーダル点の相互作用パラメー
タ（χs ）との差（χeff −χs ）が０．０００２〜
０．０１２であり、下記式（Ｉ）： 【数１】 で定義されるφが０．４８〜０．７０であるタイヤトレ
ッド用ゴム組成物。
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|---|---|---|---|
| JP13524498A JP3494575B2 (ja) | 1998-05-18 | 1998-05-18 | タイヤトレッド用ゴム組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13524498A JP3494575B2 (ja) | 1998-05-18 | 1998-05-18 | タイヤトレッド用ゴム組成物 |
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Family Applications (1)
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| JP13524498A Expired - Fee Related JP3494575B2 (ja) | 1998-05-18 | 1998-05-18 | タイヤトレッド用ゴム組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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1998
- 1998-05-18 JP JP13524498A patent/JP3494575B2/ja not_active Expired - Fee Related
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