JP3594154B2 - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents
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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
Description
【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、特には耐摩耗性を低下させることなく、破壊特性および湿潤路面における操縦安定性や制動性（耐ウェットスキッド特性）が著しく向上するとともに転がり抵抗が低減する、空気入りタイヤのトレッドに好適に使用することのできるゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、省資源、省エネルギーの社会的要請により、自動車の燃料消費を節約するためにタイヤの転がり抵抗を低減する研究が重要となってきている。タイヤの転がり抵抗を小さくすれば、自動車の燃料消費量が軽減され、いわゆる低燃費タイヤとなることは一般に知られている。また、タイヤの転がり抵抗を小さくするには、一般に、タイヤのトレッドゴムにヒステリシスロスの小さい材料を用いればよいことも知られている。
【０００３】
一方、走行安定性の要求からは、湿潤路面での摩擦抵抗（ウェットスキッド抵抗）の大きいゴム材料が強く望まれるようになってきた。
しかしながら、ウェットスキッド抵抗と上述のタイヤの低転がり抵抗とは二律背反の関係にあり、両特性を共に満足させることは非常に困難であった。
【０００４】
ところで、最近、タイヤの転がり抵抗およびウェットスキッド抵抗とゴム組成物の粘弾性特性との対応付けが理論的に示された。これによると、タイヤ走行時の転がり抵抗を小さくするためにトレッドゴムのヒステリシスロスを小さくするには、粘弾性的にはタイヤ走行時の温度５０〜７０℃における損失正接（ｔａｎδ）を低くすることが有効であることが示されている。この５０〜７０℃の温度におけるｔａｎδを低くする方法としては、高シスポリブタジエンゴムなどのガラス転移温度の低い材料や、天然ゴムのように反発弾性の高い材料を用いることが一般的である。
【０００５】
一方、ウェットスキッド抵抗は、１０〜２０Ｈｚの周波数下における０℃付近の損失正接と良好に相関することが知られており、これによると、タイヤのグリップ性能を改良するには０℃付近の損失正接を大きくすることが必要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、５０〜７０℃の温度におけるｔａｎδを低くするのに有効なガラス転移温度の低い材料や反発弾性の高い材料のゴムではウェットスキッド抵抗が極端に低下することになり、よって、従来技術では走行安定性と低転がり抵抗とを両立させることが著しく困難であることが理論的にも裏付けられていた。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、従来理論的にも困難とされていた問題を克服し、耐摩耗特性を低下させることなく、破壊特性および耐ウェットスキッド特性を著しく向上させるとともに、転がり抵抗を低減させることのできる空気入りタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することにある。
【０００８】
【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、ハロゲン化ブチルゴムを２０〜８０重量％と、ポリイソプレンゴムおよび／または天然ゴム２０〜８０重量％と、その他のジエン系ゴム５０重量％以下とからなるゴム成分１００重量部に対して、カーボンブラック２０〜６０重量部と、アルキルフェノールジサルファイド０．５〜２．０重量部とを配合してなることを特徴とするものである。
【０００９】
前記ハロゲン化ブチルゴムは、イソモノオレフィンとｐ−アルキルスチレンとからなる共重合体をハロゲン化してなる変性共重合体であることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のゴム組成物のゴム成分として使用するハロゲン化ブチルゴムは、ブロモブチルゴム、分岐ブロモブチルゴム、イソモノオレフィンとｐ−アルキルスチレンとからなる共重合体をハロゲン化してなる変性共重合体等が挙げられ、好ましくは上述のようにイソモノオレフィンとｐ−アルキルスチレンとからなる共重合体をハロゲン化、特には臭素化または塩素化してなる変性共重合体である。具体的には、イソモノオレフィンがイソブチレン、ｐ−アルキルスチレンがｐ−メチルスチレンで、共重合体の変性に使用するハロゲン原子が臭素あるいは塩素である変性共重合体を挙げることができる。
【００１１】
また、本発明のゴム組成物に使用するその他のジエン系ゴムとしては、ブタジエンゴム、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、エチレンプロピレン共重合体ゴム（ＥＰＭ）およびＥＰＭにジエンモノマーを加えて三元共重合体としたゴム（ＥＰＤＭ）等を挙げることができる。
【００１２】
本発明においては、ゴム成分のうち、上記ハロゲン化ブチルゴムが２０〜８０重量％占めることを要する。２０重量％未満ではｔａｎδ（０℃）が低く、ウェットスキッド性能に劣り、一方、８０重量％超過では破壊強度および耐摩耗性能に劣り、またｔａｎδ（５０℃）が高く低転がり抵抗性が低下する。
【００１３】
また、本発明のゴム組成物には、架橋剤の一部として、ゴム成分１００重量部に対して０．５〜２．０重量部のアルキルフェノールジサルファイドを用いることを特徴の一つとする。この配合量が０．５重量部未満では破壊特性、耐摩耗性に対する改良効果が小さく、一方２．０重量部を超えると加工性が悪くなる。
【００１４】
さらに、本発明のゴム組成物にはゴム成分１００重量部に対して２０〜６０重量部のカーボンブラックを用いる。この配合量が２０重量部未満では、加硫物の耐摩耗性、破壊特性が十分でなく、一方、６０重量部を超えると、低ヒステリシスロス特性が低下する。
【００１５】
本発明のゴム組成物は、上述のアルキルフェノールジサルファイドやカーボンブラック以外に、酸化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、加硫促進剤、加硫剤などを適宜配合して使用される。
【００１６】
【実施例】
次に、本発明を実施例および比較例により具体的に説明する。
実施例および比較例で用いたハロゲン化ブチルゴムである臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）、イソモノオレフィンとｐ−メチルスチレン（ＰＭＳ）とからなる共重合体を臭素化してなる変性共重合体（商品名：Ｅｘｘｐｒｏ９０−１０およびＥｘｘｐｒｏ９３−５）のＰＭＳ濃度および臭素濃度を下記の表１に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】
さらに、実施例および比較例で共通して用いた、ゴム成分とカーボンブラック以外の配合剤のゴム成分１００重量部に対する配合量を下記の表２に示す。
【００１９】
【表２】
＊１：Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン
＊２：ジフェニルグアニジン
【００２０】
上記表２並びに下記の表３および表４に示す配合処方に従いゴム組成物を調製した。また、得られたゴム組成物について１４５℃×３３分の条件下で加硫を行い、加硫物のｔａｎδ値、破壊特性および耐摩耗性を評価をした。評価方法は下記の通りである。
【００２１】
（イ）低ヒステリシスロス特性（ｔａｎδ（５０℃））
米国レオメトリックス社製の動的スペクトロメータを使用し、５０℃にて動的剪断歪み（振幅１．０％、周波数１５Ｈｚ）を与えてｔａｎδ値を測定し、これの逆数を比較例８における値を１００として指数表示した。従って、数値が大きい程ヒステリシスロスが小さく良好であることを示す。
（ロ）耐ウエットスキッド特性（ｔａｎδ（０℃））
０℃にて上記と同様にｔａｎδ値を測定し、比較例８における値を１００として指数表示した。従って、数値が大きい程耐ウエットスキッド特性に優れていることを示す。
（ハ）破壊特性
ＪＩＳ Ｋ−６３０１に準拠して測定した。
（ニ）耐摩耗性
ランボーン摩耗法により測定した。負荷荷重が２．０ｋｇ、室温におけるスリップ率２５％における摩耗量を測定し、それらの逆数を用いて、比較例８における値を１００として指数表示した。従って、数値が大きい程耐摩耗性が良好であることを示す。
得られた結果を下記の表３および表４に併記する。
【００２２】
【表３】
【００２３】
【表４】
＊Ｓ−ＳＢＲは結合スチレン含量＝２０重量％、ビニル結合含量＝７０重量％（ブタジエン中）の溶液重合スチレンブタジエンゴムである。
【００２４】
各実施例ではいずれも、摩耗特性を損なうことなく、破壊特性および耐ウェットスキッド特性が大きく向上し、また低ヒステリシスロス特性を実現することができた。
【００２５】
これに対し、比較例１のように、ハロゲン化ブチルゴムを所定量より多く用いた場合、破壊特性が大きく低下し、また摩耗特性及び低ヒステリシスロス特性も低下し、好ましくない。
【００２６】
また、比較例３〜５のように、ハロゲン化ブチルゴムを極端に少なくした場合、耐ウェットスキッド特性が低下してしまい、好ましくない。
【００２７】
さらに、比較例２のように、加硫剤としてのアルキルフェノールジサルファイドが所定量を下まわる場合、破壊特性および耐摩耗性が低下し、好ましくない。
【００２８】
さらにまた、比較例６のようにカーボンブラックを極端に少なくした場合、破壊特性および耐摩耗性が大幅に低下し、好ましくない。
【００２９】
さらにまた、比較例７のようにカーボンブラックを極端に多くした場合、低ヒステリシスロス特性が低下し、好ましくない。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、耐摩耗特性を低下させることなく、破壊特性および耐ウェットスキッド特性を著しく向上させるとともに、転がり抵抗を低減させることのできる空気入りタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することができる。
【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、特には耐摩耗性を低下させることなく、破壊特性および湿潤路面における操縦安定性や制動性（耐ウェットスキッド特性）が著しく向上するとともに転がり抵抗が低減する、空気入りタイヤのトレッドに好適に使用することのできるゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、省資源、省エネルギーの社会的要請により、自動車の燃料消費を節約するためにタイヤの転がり抵抗を低減する研究が重要となってきている。タイヤの転がり抵抗を小さくすれば、自動車の燃料消費量が軽減され、いわゆる低燃費タイヤとなることは一般に知られている。また、タイヤの転がり抵抗を小さくするには、一般に、タイヤのトレッドゴムにヒステリシスロスの小さい材料を用いればよいことも知られている。
【０００３】
一方、走行安定性の要求からは、湿潤路面での摩擦抵抗（ウェットスキッド抵抗）の大きいゴム材料が強く望まれるようになってきた。
しかしながら、ウェットスキッド抵抗と上述のタイヤの低転がり抵抗とは二律背反の関係にあり、両特性を共に満足させることは非常に困難であった。
【０００４】
ところで、最近、タイヤの転がり抵抗およびウェットスキッド抵抗とゴム組成物の粘弾性特性との対応付けが理論的に示された。これによると、タイヤ走行時の転がり抵抗を小さくするためにトレッドゴムのヒステリシスロスを小さくするには、粘弾性的にはタイヤ走行時の温度５０〜７０℃における損失正接（ｔａｎδ）を低くすることが有効であることが示されている。この５０〜７０℃の温度におけるｔａｎδを低くする方法としては、高シスポリブタジエンゴムなどのガラス転移温度の低い材料や、天然ゴムのように反発弾性の高い材料を用いることが一般的である。
【０００５】
一方、ウェットスキッド抵抗は、１０〜２０Ｈｚの周波数下における０℃付近の損失正接と良好に相関することが知られており、これによると、タイヤのグリップ性能を改良するには０℃付近の損失正接を大きくすることが必要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、５０〜７０℃の温度におけるｔａｎδを低くするのに有効なガラス転移温度の低い材料や反発弾性の高い材料のゴムではウェットスキッド抵抗が極端に低下することになり、よって、従来技術では走行安定性と低転がり抵抗とを両立させることが著しく困難であることが理論的にも裏付けられていた。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、従来理論的にも困難とされていた問題を克服し、耐摩耗特性を低下させることなく、破壊特性および耐ウェットスキッド特性を著しく向上させるとともに、転がり抵抗を低減させることのできる空気入りタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することにある。
【０００８】
【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、ハロゲン化ブチルゴムを２０〜８０重量％と、ポリイソプレンゴムおよび／または天然ゴム２０〜８０重量％と、その他のジエン系ゴム５０重量％以下とからなるゴム成分１００重量部に対して、カーボンブラック２０〜６０重量部と、アルキルフェノールジサルファイド０．５〜２．０重量部とを配合してなることを特徴とするものである。
【０００９】
前記ハロゲン化ブチルゴムは、イソモノオレフィンとｐ−アルキルスチレンとからなる共重合体をハロゲン化してなる変性共重合体であることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のゴム組成物のゴム成分として使用するハロゲン化ブチルゴムは、ブロモブチルゴム、分岐ブロモブチルゴム、イソモノオレフィンとｐ−アルキルスチレンとからなる共重合体をハロゲン化してなる変性共重合体等が挙げられ、好ましくは上述のようにイソモノオレフィンとｐ−アルキルスチレンとからなる共重合体をハロゲン化、特には臭素化または塩素化してなる変性共重合体である。具体的には、イソモノオレフィンがイソブチレン、ｐ−アルキルスチレンがｐ−メチルスチレンで、共重合体の変性に使用するハロゲン原子が臭素あるいは塩素である変性共重合体を挙げることができる。
【００１１】
また、本発明のゴム組成物に使用するその他のジエン系ゴムとしては、ブタジエンゴム、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、エチレンプロピレン共重合体ゴム（ＥＰＭ）およびＥＰＭにジエンモノマーを加えて三元共重合体としたゴム（ＥＰＤＭ）等を挙げることができる。
【００１２】
本発明においては、ゴム成分のうち、上記ハロゲン化ブチルゴムが２０〜８０重量％占めることを要する。２０重量％未満ではｔａｎδ（０℃）が低く、ウェットスキッド性能に劣り、一方、８０重量％超過では破壊強度および耐摩耗性能に劣り、またｔａｎδ（５０℃）が高く低転がり抵抗性が低下する。
【００１３】
また、本発明のゴム組成物には、架橋剤の一部として、ゴム成分１００重量部に対して０．５〜２．０重量部のアルキルフェノールジサルファイドを用いることを特徴の一つとする。この配合量が０．５重量部未満では破壊特性、耐摩耗性に対する改良効果が小さく、一方２．０重量部を超えると加工性が悪くなる。
【００１４】
さらに、本発明のゴム組成物にはゴム成分１００重量部に対して２０〜６０重量部のカーボンブラックを用いる。この配合量が２０重量部未満では、加硫物の耐摩耗性、破壊特性が十分でなく、一方、６０重量部を超えると、低ヒステリシスロス特性が低下する。
【００１５】
本発明のゴム組成物は、上述のアルキルフェノールジサルファイドやカーボンブラック以外に、酸化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、加硫促進剤、加硫剤などを適宜配合して使用される。
【００１６】
【実施例】
次に、本発明を実施例および比較例により具体的に説明する。
実施例および比較例で用いたハロゲン化ブチルゴムである臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）、イソモノオレフィンとｐ−メチルスチレン（ＰＭＳ）とからなる共重合体を臭素化してなる変性共重合体（商品名：Ｅｘｘｐｒｏ９０−１０およびＥｘｘｐｒｏ９３−５）のＰＭＳ濃度および臭素濃度を下記の表１に示す。
【００１７】
【表１】
さらに、実施例および比較例で共通して用いた、ゴム成分とカーボンブラック以外の配合剤のゴム成分１００重量部に対する配合量を下記の表２に示す。
【００１９】
【表２】
＊２：ジフェニルグアニジン
【００２０】
上記表２並びに下記の表３および表４に示す配合処方に従いゴム組成物を調製した。また、得られたゴム組成物について１４５℃×３３分の条件下で加硫を行い、加硫物のｔａｎδ値、破壊特性および耐摩耗性を評価をした。評価方法は下記の通りである。
【００２１】
（イ）低ヒステリシスロス特性（ｔａｎδ（５０℃））
米国レオメトリックス社製の動的スペクトロメータを使用し、５０℃にて動的剪断歪み（振幅１．０％、周波数１５Ｈｚ）を与えてｔａｎδ値を測定し、これの逆数を比較例８における値を１００として指数表示した。従って、数値が大きい程ヒステリシスロスが小さく良好であることを示す。
（ロ）耐ウエットスキッド特性（ｔａｎδ（０℃））
０℃にて上記と同様にｔａｎδ値を測定し、比較例８における値を１００として指数表示した。従って、数値が大きい程耐ウエットスキッド特性に優れていることを示す。
（ハ）破壊特性
ＪＩＳ Ｋ−６３０１に準拠して測定した。
（ニ）耐摩耗性
ランボーン摩耗法により測定した。負荷荷重が２．０ｋｇ、室温におけるスリップ率２５％における摩耗量を測定し、それらの逆数を用いて、比較例８における値を１００として指数表示した。従って、数値が大きい程耐摩耗性が良好であることを示す。
得られた結果を下記の表３および表４に併記する。
【００２２】
【表３】
【表４】
【００２４】
各実施例ではいずれも、摩耗特性を損なうことなく、破壊特性および耐ウェットスキッド特性が大きく向上し、また低ヒステリシスロス特性を実現することができた。
【００２５】
これに対し、比較例１のように、ハロゲン化ブチルゴムを所定量より多く用いた場合、破壊特性が大きく低下し、また摩耗特性及び低ヒステリシスロス特性も低下し、好ましくない。
【００２６】
また、比較例３〜５のように、ハロゲン化ブチルゴムを極端に少なくした場合、耐ウェットスキッド特性が低下してしまい、好ましくない。
【００２７】
さらに、比較例２のように、加硫剤としてのアルキルフェノールジサルファイドが所定量を下まわる場合、破壊特性および耐摩耗性が低下し、好ましくない。
【００２８】
さらにまた、比較例６のようにカーボンブラックを極端に少なくした場合、破壊特性および耐摩耗性が大幅に低下し、好ましくない。
【００２９】
さらにまた、比較例７のようにカーボンブラックを極端に多くした場合、低ヒステリシスロス特性が低下し、好ましくない。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、耐摩耗特性を低下させることなく、破壊特性および耐ウェットスキッド特性を著しく向上させるとともに、転がり抵抗を低減させることのできる空気入りタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することができる。
Claims (1)
- イソモノオレフィンとｐ−アルキルスチレンとからなる共重合体をハロゲン化してなる変性共重合体であるハロゲン化ブチルゴムを２０〜８０重量％と、ポリイソプレンゴムおよび／または天然ゴム２０〜８０重量％と、その他のジエン系ゴム５０重量％以下とからなるゴム成分１００重量部に対して、カーボンブラック２０〜６０重量部と、アルキルフェノールジサルファイド０．５〜２．０重量部とを配合してなることを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08306196A JP3594154B2 (ja) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | タイヤトレッド用ゴム組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09241430A JPH09241430A (ja) | 1997-09-16 |
| JP3594154B2 true JP3594154B2 (ja) | 2004-11-24 |
Family
ID=13791682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08306196A Expired - Fee Related JP3594154B2 (ja) | 1996-03-13 | 1996-03-13 | タイヤトレッド用ゴム組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| KR20010111538A (ko) * | 2000-06-12 | 2001-12-19 | 김선태 | 레일패드 조성물 |
| US6672350B2 (en) | 2001-09-06 | 2004-01-06 | The Goodyear Tire & Rubber Company | Tire with shock absorbing configured rubber tread |
| JP4922886B2 (ja) * | 2007-09-28 | 2012-04-25 | 東海ゴム工業株式会社 | 防振ゴム組成物およびそれを用いた防振ゴム |
| JP5134592B2 (ja) * | 2008-08-08 | 2013-01-30 | 住友ゴム工業株式会社 | キャップトレッド用ゴム組成物およびそれからなるキャップトレッドを有するタイヤ |
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1996
- 1996-03-13 JP JP08306196A patent/JP3594154B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09241430A (ja) | 1997-09-16 |
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Legal Events
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