JPH0328244A - 高速タイヤ用トレッドゴム組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、高速タイヤ用トレッドゴム組或物、特に破
壊特性及び耐摩耗性にすぐれるグリップ特性の改良され
た高速タイヤ用トレッドゴム組底物に関する。

（従来の技術） 高速道路等を時速１００Ｋｒｎ以上で走行する一般乗用
車用タイヤ、スポーツカータイヤ、モータースポーツ用
タイヤ、レース用タイヤ等の高速タイヤは、そのトレッ
ドゴムを介して路面にドライバーの意志を確実に伝達す
る安定した操縦性をそなえる必要がある。この要求特性
を満たすためには、路面とトレッドゴムの間のすべり摩
擦抵抗を大きくし、ブレーキ作動時の車の運動慣性力、
コーナリング時の遠心力及び発進時の駆動タイヤの駆動
力に十分打ち勝つことが必要である。前記すべり摩擦抵
抗を大きくする方法として一般的に知られているのは、
粘弾性特性としてのｔａｎδを大きくし、かつ路面とト
レッドゴムの間の接地面積を向上させるようにトレッド
ゴムの硬さを小さくする方法である。

従来ｔａｎδを大きくする方法としては、天然ゴム（Ｎ
Ｒ）に比べてｔａｎδが大きくなるスチレンブタジエン
ゴム（ＳＢＲ）を使用し、カーボンブラックの充てん量
を大きくする方法が用いられ、ゴムを軟らかくする方法
としては、軟化剤としてのオイルを多量に添加する方法
が用いられてきた。すなわち、路面との摩擦抵抗μを大
きくするトレッドゴムの配合設計手法として、ＳＢＲ系
ゴムに対しカーボンブラックの充てん量を多くし、かつ
オイルを多量に添加する方法が採用されている。

しかしながら、高速タイヤでは、トレッドゴムが高回転
速度で路面と接触し、路面との接触圧力（こよって圧縮
され、高周波の高い動歪を受け、その結果、トレッドゴ
ム自体が大きな発熱を生ずる。

特に走行中、歪が集中するブロックパターン及び路面と
の接地圧が特に大きい部分では、トレッドゴムの温度が
２００℃を超え、ゴムの耐熱性の限界を超えてブローア
ウトすることがある。

現在、高摩擦抵抗トレンドゴムでは、カーボンブラック
充てん量が原料ゴム１００重量部に対して通常８０〜１
４０重量部に達している。カーボンブラックの補強性は
、カーボンの種類にもよるが、充てん量が４０〜５０重
量部に達すると増加が飽和に達し、それ以上ではかえっ
て低下する。前記配合設計手法に従って、現在の水準よ
り更にｔａｎδを大きくする試みは、ゴムの発熱性の増
大と破壊特性の低下が顕著となるので、ブローアウト対
策上難点があり、耐摩耗性上でも不利である。

また、原料ゴムを希釈するオイルの添加は、コムの硬度
を下げる効果はあるものの、ゴムの破壊特性及び摩耗特
性に及ぼすマイナス効果から、現在以上の添加量の増加
は望めない。

したがって、カーボン高充てん及びアロマティックオイ
ルのようなオイルの多量添加によりｔａｎδを大きくし
、摩擦係数μを上げる配合技術は、限界に達している。

（発明が解決しようとする課題） この発明の目的は、路面との摩擦係数μを大きくするゴ
ムのロス特性としてのｔａｎδを大きくすることができ
る共に、破壊特性及び耐摩耗性にすぐれる高速タイヤ用
ハイグリップトレッドゴム組戊物を提供することである
。

（課題を解決するための手段） 前記のように、従来の配合設計技術では、前記課題を解
決し得ないので、発明者らは新たな解決法を種々検討し
た結果、低分子量ポリブテンが重合体的特性と軟化剤的
特性とを示す点に着目して、これをアロマティックオイ
ルに一部置換することを試みた結果、この発明を完或す
るに至った。すなわち、この発明は、スチレンブタジエ
ンゴム７０〜１００重量部と、その他の共役ジェン重合
体ゴム３０〜０重量部とから或る原料ゴム１００重量部
に対して、 （イ）窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）　１２０　ｍ’／
　ｇ以上のＩｓＡＦ級カーボンブラック７０〜１６０重
量部、（ロ）インブチレンの重合度９〜２９００　　の
ポリブテン２〜８０重量部及び （ハ〉任意にアロマティックオイルを配合し、かつカー
ボンブラック量対ポリブテンとアロマティックオイルと
の合計量の重量比を０．５〜１．２の範囲としたことを
特徴とする高速タイヤ用トレッドゴム組底物であって、
このゴム組底物によって前記課題を有利に解決しうる。

（作　用） この発明のゴム組底物で用いられるポリブテンは、イソ
ブチレンを既知重合方法により重合して得られ、次の一
般式で示される構造を有する。

ここで、ｎ＋２は、インブチレンの重合度であって、こ
の値は重合条件により任意に制御しうる。

この発明の組或物で用いられるポリブテンは、イソブチ
レンの重合度が９〜２９００　、すなわら分子量にして
約５００〜・１６２７００のものである。インブチレン
の重合度が９より小さくなると従来のアロマティックオ
イル単独添加対比でゴムの耐熱性、破壊特性及び摩耗特
性上のメリットがほとんどなくなる。一方、この重合度
が２９００を超えると、未加硫ゴムのムーニー粘度がア
ロマテイツクオイル単独添加対比で大幅に増加腰押出工
程での作業性を悪くすると共にゴム軟化剤としての機能
も失われてくるため路面との摩擦係数を大きくする効果
がない。

ポリブテンの添加量としては、原料ゴム１００重量部に
対して２重量部未満では、アロマテイツクオイル単独添
加対比で耐摩耗性及び耐熱性の改良が認められず、８０
重量部を超えると、元来ポリブテン重合体は硫黄その他
の加硫剤で加硫されないため、加硫組或物の加硫綱目濃
度が大幅に低下し、加硫トレッドゴムの機械的特性その
他の特性が不十分になる。

この発明のゴム組或物に用いられるカーボンブラックは
、ロス特性としてのｔａｎδを大きくして路面との摩擦
係数を大きくするためＩＳＡＰ級のカーボンブラックと
同等以上の粒子径を有する、すなわち窒素吸着比表面積
（Ｎ２ＳＡ）が１２０ｍ”／ｇ以上のカーボンブラック
であり、好ましくはＮ，ＳＡが１５０ｍ’／ｇ以上のカ
ーボンブラックである。カーボンブラックの充てん量は
、７０〜１６０重量部であり、７０重量部未満では路面
との摩擦係数が十分大きくならず、１６０重量部を超え
るとゴムの混練作業が著しく悪化すると共に十分なカー
ボン分散を得ることが困難になり、ゴムの耐熱性も著し
く低下する。

ＩｓＡＦ級の補強性の高いカーボンブラックを前記範囲
で添加した場合、ゴムの硬さが大きくなりグリップ性が
低下するので、カーボンブラック充てん量に見合った軟
化剤を添加する。軟化剤は、前記ポリブテン単独でもよ
いが、アロマテイソクオイルとポリブテンの併用がしば
しば行われる。カーボンブラック量対ポリブテンとアロ
マティックオイルとの合計量の重量比は、０．５〜１．
２の範囲にすることが必要であって、この比が０．５未
満ではゴムの軟化が大き過ぎ、耐摩耗性の低下も許容で
きない。この比が１．２を超えるとトレッドゴムの十分
な軟化が得られず、高速タイヤ用トレッドゴムとして機
能しない。

この発明の組或物に使用されるアロマティックオイルは
、通常の高速タイヤに使用される芳香族分８０％、樹脂
分１２％程度が含まれるので、４０℃での動粘度４５０
０〜４８００センチポイズ程度のものが好ましい。

この発明のゴム組或物に使用されるポリブテン又はポリ
ブテンーアロマティックオイル併用軟化剤（以下、両者
を総称して「ポリブテン系軟化剤」という。）と従来の
アロマティックオイル軟化剤（以下、「アロマ系軟化剤
」という。）との作用の違いは、次のように考えられる
。

これを説明する前に、この発明のゴム組底物に要求され
る特性をまとめて述べれば、この発明の高速タイヤ用ゴ
ム組底物においてはゴムを軟化し走行時の路面の凹凸の
包み込みを改善し、トレッドと路面との接地面積を広く
し、かつ摩擦係数μを大きくしてグリップ性を改善する
こと、またこの際ゴムの耐摩耗性及び破壊強度を低下さ
せブローアウトに不利な影響を及ぼさないことである。

従来のアロマ系オイルは、原料ゴムに添加された場合、
ゴム中に相溶してゴムを希釈し、ゴムの硬度を下げ、摩
擦係数μを大きくするのに大きな役割を果たすが、ゴム
の耐摩耗性及び破壊特性を大幅に低下させる欠点がある
。その結果、タイヤ寿命が短くなると共に、高速走行中
のトレッドゴムの温度上昇も加わってトレッドゴムのチ
ッピング及びトレッドセパレーションが起こりやすくな
り、更にトレッド表面の肌が荒れることによる接地面積
の減少によって大幅に路面との摩擦係数が小さくなりグ
リップ特性が低下するに至る。

この発明で用いられるポリブテン系軟化剤は、原料ゴム
であるＳＢＲ又はＳＢＲと他の共役ジエン重合体ゴムと
のブレンドに対して相溶性を有し、ゴムの硬度低下の十
分な効果があると共に、注目される点としてアロマティ
ックオイル対比で破壊強度及び耐摩耗性が改善され、更
にｔａｎδも大きくなり、すなわち摩擦係数μをあげる
効果がいっそう大きくなることがあげられ、これにより
この発明のゴム組戊物に対してあげた要求特性をすベて
満たず。

上記のようなポリブテン系とアロマ系の両軟化剤の作用
の違いは、次に示すような軟化剤の分子的挙動の違いに
基づくと考えられる。アロマ系軟化剤の場合は、軟化剤
分子がゴム分子鎖間に入り込み相溶するが軟化剤分子の
分子鎖がゴム分子の分子鎖とからみ合いを起こすことは
ないので、破壊強度及び耐摩耗性の低下が著しいと考え
られる。

これに対して、ポリブテン系軟化剤は、アロマ系軟化剤
と同様にゴム分子に対する相溶性を有するので、軟化剤
分子がゴム分子の分子鎮間に入り込むだけでなく、アロ
マ系軟化剤と異なり高分子分子鎖的性格も有しているの
で、ゴム分子鎖とのからみ合いを起こし、これにより強
度低下を防ぎ、耐摩耗性の低下もアロマ系軟化剤よりか
なり小さいと考えられる。

この発明の原料ゴムとしては、普通高速タイヤ用トレッ
ドゴムとして用いられるＳＢＲが使用されるが、ゴムの
破壊特性、摩擦特性等の改良の目的で天然ゴム（ＮＲ）
、ポリブタジエン（ＢＲ）等を３０重量部まで添加する
場合もある。これらブレンドゴムに対してもポリブテン
系軟化剤の相溶性は良く、前記のようなポリブテン系軟
化剤の特徴が認められる。

また、この発明のゴム組底物では、通常用いられる硫黄
等の架橋剤、加硫促進剤及び加硫促進助剤、老化防止剤
等との併用も可能である。

（実施例） 次に実施例及び比較例によって、この発明を更に詳細に
説明する。

これらの例においてゴム組戊物を１４５℃、４５分間加
硫して、その特性を次の試験法によって評価した。

ｔａｎδ：岩本製作所製スペクトロメーターを用いて測
定した。測定条件は、試料を３０　Ｈｚで勤歪３％、５
０℃で測定する条件である。

硬さ：島津製作所製ゴム硬度計ＪＩＳ　Ａ　　を使用し
て測定した。

破壊強度：ＪＩＳ３号ゴム試験片を用い、インストロン
型引張試験機で引張り速度５０　ａｍ／ｍｉｎて測定し
た。

摩耗量二ピコ摩耗試験機を用いて測定した。

測定データは、比較例１．４及び７をそれぞれの試験群
の対照として数値１００で表し、これに対する大きさで
指数表示した。なお、摩耗量は、小さいほど耐摩耗性が
すぐれることを示す。

実施例１〜７　比較例１〜３ 表１〜３に示す配合内容〈重量部表示〉のゴム組底物を
バンバリーミキサーで混練し、ｌｏ種類のゴムについて
加硫物の特性を評価した。結果を表１〜３に示す。

これらの例で使用したポリブテンＡは式１のｎがｌＯの
ものであり、ポリブテンＢは式１のｎが２０００のもの
である。

表　　１ 表 ２ （発明の効果） 表１〜３の試験結果より明らかなように、この発明の高
速タイヤ用トレッドゴム組或物は、軟化剤として特定の
インブチレンの重合度のポリブテンを単独で又はアロマ
ティックオイルと共に、またカーボンブラックとして特
定の範囲の微粒子カーボンブラックをスチレンブタジエ
ンゴム又はこれと共役ジエン重合体ゴムとのブレンドゴ
ムに配合することにより、軟化剤としてアロマティック
オイル単独配合のゴム組成物に比べてほぼ同等の軟化を
可能にすることができ、しかも破壊強度及び耐摩耗性に
顕著な改良効果が認められ、更に摩擦抵抗μの増大に関
係するｔａｎδの増加も顕著に認められるので、高速タ
イヤ用ゴム組或物に必要な特性が総合的に改良された。

表３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スチレンブタジエンゴム７０〜１００重量部と、そ
   の他の共役ジエン重合体ゴム３０〜０重量部とから成る
   原料ゴム１００重量部に対して、 （イ）窒素吸着比表面積（Ｎ＿２ＳＡ）１２０ｍ＾３／
   ｇ以上のＩＳＡＦ級カーボンブラック７０〜１６０重量
   部、 （ロ）イソブチレンの重合度９〜２９００のポリブテン
   ２〜８０重量部及び （ハ）任意にアロマティックオイルを配合し、かつカー
   ボンブラック量対ポリブテンとアロマティックオイルと
   の合計量の重量比を ０．５〜１．２の範囲としたことを特徴とする高速タイ
   ヤ用トレッドゴム組成物。