JPH0373581B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、ダイヤトレツドゴム組成物詳しく
は、発熱特性およびグリツプ操縦性能の改善され
た乗用車ラジアルタイヤ用トレツドゴム組成物に
関する。 さらに詳しくは溶液重合法によつて得られたス
チレン−ブタジエンゴムであつて、30℃トルエン
溶液中における極限粘度が1.7以上3.0以下であ
り、かつ、結合スチレン量が30％以上40％以下
で、ブタジエン部分のビニル結合量が37％以上45
％以下でかつ３乃至４官能性の結合剤で変性され
た高分子鎖の割合が50重量％以上65重量％以下で
あるスチレン−ブタジエンゴムを主たるゴム成分
として用い、平均粒子径が30ｍμ以下であるカー
ボンブラツクを含有しかつ温度70℃、周波数10Hz
振巾２％で測定した複素弾性率が、80Kgｆ／cm²以
上150Kgｆ／cm²以下であり、かつ損失係数が0.250
以上0.400以下である乗用車用ラジアルタイヤ用
ゴム組成物に関する。 近年、高速道路網の発達と自動車の走行性能向
上に伴い、タイヤに対して高速走行時における低
発熱性と、より安全に走行する為に、自動車の走
行性能を充分引き出しうる操縦特性を有するタイ
ヤの要求がでてきている。 従来、乗用車用タイヤとしての変遷をみると、
バイアスタイヤから扁平率82％のラジアルタイ
ヤ、扁平率70％のラジアルタイヤに移り変わりさ
らに近年では60％、50％といつたラジアルタイヤ
も出現し、ラジアル化扁平化による有効接地面積
及び接地圧分布の向上によつて、グリツプ操縦性
能の向上をはかる試みがなされてきている。 またトレツドゴム配合面からは、ゴム成分とし
て、乳化重合スチレン−ブタジエンゴムを主体と
して、カーボンブラツクを多量に配合したものが
使用されてきている。即ち、前者はグリツプ特性
が従来の各種ゴム、例えば天然ゴム、ブタジエン
ゴム等に比べて優れている点からの選択であり、
特にスチレン結合量の多い所謂ハイスチレン
SBRはウエツトグリツプ特性、操縦性能の点で
優れていた。また後者は補強性の向上によつて、
ゴム変形時のねばりを増して操縦性を向上させる
と共に耐摩耗性の向上をはかつている。 しかしがら、これらの従来配合は、上記特性、
性能面では良好であるものの、発熱特性、及び転
動抵抗性能の面においては劣つており、前者につ
いては高速耐久性能の低下のみならず、操縦性に
おいても悪影響を与えている。即ち、トレツドゴ
ムが発熱することによつて、剛性が低下しコーナ
リング時にいわゆる腰くだけの状態となり、挙動
が不安定で好ましくない。後者については、ポリ
マー種カーボン量ともにエネルギーロスの大きい
ものを使用する為に、転動抵抗性能の悪化をきた
す。 そこで、発明者らは詳細に研究を重ねた結果、
次のような結論に到達した。即ち、下記のように
調整されたスチレン−ブタジエンゴムをトレツド
ゴム組成物として適用することによつて、グリツ
プ、操縦性が飛躍的に向上するばかりでなく、従
来のゴム配分では致命的な欠点とされていた発熱
特性、転動抵抗性能の低下をも克服し、きわめて
高度にバランスのとれたタイヤを生み出せるに至
つた。ここでいう、SBRとは、溶液重合法によ
つて得られたスチレン−ブタジエンゴムであつ
て、30℃トルエン溶液中における極限粘度が1.7
以上、3.0以下であり、かつ結合スチレン量が30
％以上40％以下で、ブタジエン部分のビニル結合
量が37％以上45％以下でかつ、３乃至４官能性の
結合剤で変性された高分子鎖の割合が、50重量％
以上65重量％以下であるスチレン−ブタジエンゴ
ムを主たるゴム成分として用いたものであつて平
均粒子径が30ｍμ以下であるカーボンブラツクを
含有し、かつ温度70℃、周波数10Hz、振巾２％で
測定した複素弾性率が80Kgｆ／cm²以上150Kgｆ／
cm²以下であり、かつ損失係数が0.250以上、0.400
以下であるトレツドゴムを調整することによつて
得られるトレツドゴム組成物ある。 ここでスチレン−ブタジエンゴムの30℃のトル
エン中で測定した極限粘度は、発熱特性、転動抵
抗性能に深く関係し、1.7未満であれば、これら
の性能が大きく低下するために好ましくない。ま
た、極限粘土が大きければ、ゴム混練、押出等加
工時の作業性が著しく低下する為、3.0以下であ
ることが必要であるが、ポリマー重合終了后に、
プロセスオイルを必要量添加すること、即ち油展
ポリマーとすることにより、作業性は格段に改良
される。 また、結合スチレン量及びブタジエン部のビニ
ル結合量は、ウエツトグリツプ性能、操縦性能及
び耐摩耗性能に深く関係づけられており、結合ス
チレンが30％未満、またビニル結合量が37％未満
であれば、前二者の性能の低下を招き好ましくな
い。また結合スチレンが40％、またビニル結合量
が45％をこえると、後者の物性低下が大きく、さ
らに特にビニル結合量の大きいものは、タイヤ加
硫終了時のトレツド部損傷、いわゆるデモールド
スプリツテイングが生じる為に好ましくない。こ
れらの値が特に好ましいのは、結合スチレンが30
％以上35％以下の範囲である。 又、本発明においては加工性の優れたゴム組成
物を得るために、スチレン−ブタジエンゴムにお
いて、３官能性或いは４官能性の結合剤で変性さ
れた高分子鎖は、該スチレン−ブタジエンゴムの
高分子鎖の内、少なくとも50重量％となるように
制御される。この場合３官能性あるいは４官能性
の結合剤で変性された高分子鎖とは、その高分子
鎖中の原子又は原子団から３方向或いは４方向に
化学結合により結合された高分子鎖が存在する如
き形状を有する高分子鎖を意味する。 このような変性された分岐高分子鎖を含有する
重合体を製造する方法としては、アルカリ金属化
合物を重合開始剤として用いる公知のリビングア
ニオン重合法が有効であり、リビング活性重合体
溶液に末端結合剤を作用させて活性重合体末端同
士を結合する方法が採用し得る。 この場合に結合された分岐を有する高分子鎖の
重合体中に占める重量比率はゲル・パーミエーシ
ヨン・クロマトグラフ（GPC）によつて測定さ
れた分子量分布から、読みとることができる。即
ち結合された分岐を有する高分子鎖の平均分子量
に相当するピークの高さと分岐を有しない高分子
鎖の平均分子量に相当するピークの高さとの相対
比をもつて、それぞれの高分子鎖の重量比率と定
義する。 スチレン−ブタジエンゴムにおいて、結合され
た高分子鎖は３官能性、４官能性の結合剤のいず
れか、或いはそれらの混合された結合剤によつて
変性された形状を有することができる。 この変性された高分子鎖の割合は高い程ロール
加工性が良好であり、少なくとも40重量％、好ま
しくは50重量％以上となるように制御される。 変性された高分子鎖の割合が40重量％以上であ
れば、ロール加工時のゴムシートの巻付安定性が
良好で加工操作が容易である。一方変性された高
分子鎖の割合が65重量％をこえると、ゴムシート
の粘着性が乏しくなり、タイヤの成型加工時にシ
ートの貼り合せが困難となるなど、実用成型性が
低下する。 このような好ましい変性高分子鎖の割合を得る
ためにはスチレン−ブタジエンゴムの製造時にお
いて、使用する結合剤の活性重合体末端に対する
モル比を制御すべきであり、例えば４官能性の結
合剤を使用する場合にはその量を活性重合体末端
１モルに対して0.175乃至0.250モルとすべきであ
る。 本発明のスチレン−ブタジエンゴムは以下のよ
うに、公知のリビングアニオン重合処法により重
合される。 即ち、炭化水素溶媒中で、有機アルカリ金属化
合物を開始剤として、スチレンおよびブタジエン
を共重合するに際し、エーテル類もしくは第３級
アミン類の如き、ルイス塩基性化合物を共存せし
めて共重合を実施し、該共重合体溶液中の、いわ
ゆる「リビング活性末端」に対して、３官能また
は４官能性の結合剤を反応せしめることにより合
成することができる。有機アリカリ金属化合物と
しては、重合反応の安定性からアルキルリチウム
類が特に好ましく使用され、また、３官能または
４官能性の結合剤としては、メチル・トリクロ
ロ・ケイ素、四塩化ケイ素、四塩化スズ等のハロ
ゲン含有化合物が結合反応の制御性の点から好ま
しく使用される。 次に本発明では、操縦性能及び耐摩耗性の改良
のため、組成物に配合されるカーボンブラツクは
平均粒子径が30ｍμ以下のものであることが必要
である。例えばASTM呼称N110、N220、N234、
N330、N339等のカーボンブラツクが使用され
る。平均粒子径が30ｍμを越えると、補強性が低
下し、耐摩耗性が劣り、また操縦性能が低下する
ため好ましくない。 以上のように調整されたゴム組成部物には、通
常のトレツドゴム配合に使用されるプロセスオイ
ル、ワツクス、老化防止剤、加硫剤、加硫助剤、
加硫促進剤等が配合されるのは勿論の事である。 さらに、上記ゴム組成物は、温度70℃、周波数
10Hz、振巾２％で測定した複素弾性率が80Kgｆ／
cm²以上150Kgｆ／cm²以下であることが必要である。
トレツドゴムの複素弾性率は、ゴムの剛性を表わ
すものと考えられ、複素弾性率の高い程、操縦性
能、特にコーナリング性能或いは高速走行時の走
行安定性等良好である。 複素弾性率が80Kgｆ／cm²以下であれば、上記性
能が著しく劣るため好ましくなく、逆に150Kg
ｆ／cm²以上では弾性即ち硬度の著しい上昇の為、
路面の凹凸に沿うことができず、グリツプ性能が
極端に低下し好ましくない。より好ましい範囲は
100〜130Kgｆ／cm²である。 また、損失係数が0.250以上0.400以下であるこ
とが必要である。トレツドゴムの損失係数は、ゴ
ムのヒステリシスロスを表わすものと考えられ、
ヒステリシスロスの小さい程、発熱特性、転動抵
抗性能にすぐれている。しかし、損失係数が
0.250未満では、逆に、グリツプ性能に影響が出
る為に好ましくない。0.400以上では、発熱特性
が悪化する為に好ましくない。より好ましくは、
0.260以上0.350以下の範囲である。 また、本発明の組成物には上述の如きスチレン
−ブタジエンゴム100乃至50重量部に対して天然
ゴム及び／又は、合成イソプレンゴム、ビニル結
合量の少ないスチレン−ブタジエンゴムを０乃至
50重量部を混合することが好ましい。ここで、天
然ゴム及び／又は合成イソプレンゴムの配合量が
50重量部を越すと、ウエツト・ブレーキ性能が低
下する為に好ましくなく、より優れた加工性、転
動抵抗性能、ウエツト・ブレーキ性能をバランス
よく維持する為には、５乃至40重量部含有する事
がより好ましい。 次に本発明をより明確にする為、実施例をあげ
て説明するが、本発明はこれにより何ら限定され
るものでない。 なお実施例、比較例における各種物性の測定は
以下の条件で実施した。 極限粘度〔η〕 オストワルド型溶液粘度測定器を用い、トルエ
ン溶媒で30℃において測定した。 スチレン−ブタジエンゴムにおける変性された高
分子鎖の割合の測定 東洋曹達製HLC−802URを使用、分配カラム
として10³、10⁴、10⁶、10⁷のカラムを選択し、屈
折計を検出器として用いた。展開溶媒としてテト
ラヒドロフラン（THF）を用いて40℃で重合体
の分子量分布を測定した。変性された高分子鎖と
変性されていない高分子鎖のそれぞれの平均分子
量に相当するピークの高さの相対比を以つて、そ
れぞれの高分子鎖の重量比率とした。 第１表に示す配合処方の組成物を用いて、タイ
ヤサイズ185／75HR／13のスチールタイヤを試
作し、転動抵抗、ウエツトグリツプ、操縦安定性
の評価を行なつた。これらの評価方法は下記の通
りである。 ゴム組成物の内容と、それを用いたタイヤの性
能評価結果をそれぞれ第２表、第３表に示す。第
３表から本発明の実施例は諸性能が優れているこ
とが認められる。

【表】

【表】 転動抵抗指数 上記タイヤを５ 1/2Ｊ×13のリムに嵌合し、60
インチドラム上にて速度80Km／ｈ、内圧2.10Kg
ｆ／cm²、荷重300Kgの条件下で走行させ、転動抵
抗を測定した。表には、比較例１を基準として相
対値で示す。数値の小さい程転動抵抗性能はすぐ
れている。 ウエツドグリツプ指数 上記タイヤをそれぞれ５ 1/2Ｊ×13のリムに嵌
合し、これを排気量1500c.c.の乗用車に装着し、コ
ンクリート製の滑りやすい路面に散水した状態に
おいて１名乗車時の速度60Km／ｈからの停止距離
から摩擦係数μを算出し、比較例１を基準として
相対値で示す。 操縦安定性能 上記タイヤを排気量1500c.c.の乗用車に装着し、
JARI総合試験路において空気圧1.8Kgｆ／cm²、１
名乗車時の走行時における操縦安定性能を、比較
例１を基準値3.0として相対値で示す。操縦安定
性能は、直進安定性、ハンドル応答性、接地性、
吸斂性から評価し、各評価の総合評価を示し、数
値の大きい程すぐれている。表中数字右肩の＋は
若干優れること、−は若干劣ることを意味する。

【表】

【表】

【表】

【表】 く、△が普通である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶液重合法によつて得られたスチレン−ブタ
   ジエンゴムであつて、30℃トルエン溶液中におけ
   る極限粘度が1.7以上3.0以下であり、かつ、結合
   スチレン量が30％以上40％以下で、ブタジエン部
   分のビニル結合量が37％以上45％以下でかつ、３
   乃至４官能性の結合剤で変性された高分子鎖の割
   合が、50重量％以上65重量％以下であるスチレン
   −ブタジエンゴムを主たるゴム成分として用い、
   平均粒子径が30ｍμ以下であるカーボンブラツク
   を含有し、かつ、温度70℃、周波数10Hz、振幅２
   ％で測定した複素弾性率が80Kgｆ／cm²以上150Kg
   ｆ／cm²以下であり、かつ、損失係数が0.250以上、
   0.400以下であるタイヤトレツドゴム組成物。