JP3617567B2

JP3617567B2 - タイヤトレッド用ゴム組成物

Info

Publication number: JP3617567B2
Application number: JP08306096A
Authority: JP
Inventors: 俊行石黒
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1996-03-13
Filing date: 1996-03-13
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2016-03-13
Also published as: JPH09241426A

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、特には破壊特性および耐摩耗性を低下させることなく、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、耐破壊特性および耐摩耗特性を低下させることなく、耐ウェットスキッド特性の向上と転がり抵抗の低減を両立した、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、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を２０〜８０重量％含むゴム成分１００重量部に対して、ジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）が１５０ｍｌ／１００ｇ〜３００ｍｌ／１００ｇであるカーボンブラックを１５〜４５重量部配合してなることを特徴とするものである。
【０００９】
前記ゴム成分が、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は、ゴム成分のうち、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を２０〜８０重量％使用する。かかるイソモノオレフィンとしては、炭素原子数が４〜７のものが好ましく、イソブチレンがより好ましい。また、ｐ−アルキルスチレンとしては、アルキル基の炭素原子数が１〜３の直鎖または分岐鎖のものが好ましく、ｐ−メチルスチレンがより好ましい。更に、共重合体の変性に使用するハロゲン原子としては、臭素あるいは塩素が好ましい。本発明における好ましいｐ−アルキルスチレンの量は変性共重合体中１〜２０重量％であり、ハロゲン化量は１〜１０重量％である。
【００１１】
本発明に用いる上述の変性共重合体は、例えば、欧州特許明細書第８９３０５９５．９号に開示されている方法により重合することができる。
【００１２】
即ち、イソモノオレフィンとｐ−アルキルスチレンをルイス酸触媒の存在下、メチルクロリド等の溶媒中で共重合させる。ここで、好ましいルイス酸としては、エチルアルミニウムジクロリド等であり、モノマー全量対比０．００１〜０．２重量％で使用する。重合終了後は、ラジアル開始剤を使用して、ラジカルハロゲン化により、所望の変性共重合体を得ることができる。
【００１３】
本発明においては、ゴム成分のうち、上記変性共重合体が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（６０℃）が高く低転がり抵抗性が低下する。
【００１４】
本発明のゴム組成物に用いられるカーボンブラックは、ジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）が１５０ｍｌ／１００ｇ〜３００ｍｌ／１００ｇ、好ましくは１６０〜２００ｍｌ／１００ｇである。１５０ｍｌ／１００ｇ未満では、耐摩耗性の点で不利になり、一方３００ｍｌ／１００ｇ超過では、生産性が困難になる。このようなハイストラクチャーカーボンブラックを用いた場合、その配合量はゴム成分１００重量部に対して１５〜４５重量部、好ましくは２０〜４０重量部である。１５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、４５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カーボンブラックａ〜ｃのジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）値および窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）値を下記の表１に示す。
【００１７】
【表１】

表中、ＤＢＰはＡＳＴＭＤ２４１４−９３に、またＮ_２ＳＡはＡＳＴＭＤ４８２０に夫々準拠して測定した値である。
【００１８】
次に、実施例および比較例で用いた、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２に示す。
【００１９】
【表２】

【００２０】
さらに、実施例および比較例で共通して用いた、ゴム成分および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３に示す。
【００２１】
【表３】

＊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
＊３：ジベンゾチアジルジサルファイド
【００２２】
上記表３並びに下記の表４および表５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。
【００２３】
（イ）低ヒステリシスロス特性（ｔａｎδ（６０℃））
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、６０℃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５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５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
ＪＩＳＫ−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５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４および表５に併記する。
【００２４】
【表４】

【００２５】
【表５】

＊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。
【００２６】
各実施例ではいずれも、破壊特性、摩耗特性を損なうことなく、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。
【００２７】
これに対し、比較例１のように、変性共重合体を所定量より多く用いた場合、破壊特性、摩耗特性及び低ヒステリシスロス特性が大きく低下し、好ましくない。
【００２８】
また、比較例３、４のように、変性共重合体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。
【００２９】
さらに、比較例２のように、ＤＢＰが所定量を下まわるカーボンブラックを用いた場合、ヒステリシスロスが大きくなり、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、破壊特性、耐摩耗性を損なうことなく、低ヒステリシスロス特性、すなわち転がり抵抗の低減と、高い耐ウェットスキッド特性の両立を可能にする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

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６０〜８０重量％と、ポリイソプレンゴムおよび／または天然ゴム２０〜４０重量％と、その他のジエン系ゴム２０重量％以下とからなるゴム成分１００重量部に対して、ジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）が１５０ｍｌ／１００ｇ〜３００ｍｌ／１００ｇであるカーボンブラックを１５〜４５重量部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。