JPH0377222B2

JPH0377222B2 -

Info

Publication number: JPH0377222B2
Application number: JP28426585A
Authority: JP
Inventors: Makoto Misawa; Shinji Kawakami; Hiroshi Hirakawa; Yasuhiro Ishikawa
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1985-12-19
Filing date: 1985-12-19
Publication date: 1991-12-09
Also published as: JPS62143945A

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の技術分野〕本発明は、運動性能に優れたタイヤのトレツド
用ゴム組成物に関し、詳しくは、発熱特性とウエ
ツトグリツプ性能（湿潤路面把握力）を兼ね備え
たうえに低温性能も向上したタイヤのトレツド用
ゴム組成物に関する。〔従来技術〕一般に、自動車用タイヤに要求される性能とし
ては、安全性・経済性・乗心地性等がある。近
年、特に高速道路網の発達に伴い、車両の高速走
行時における操縦性やコーナリング特性・ブレー
キ性能等の安全性をより向上させたタイヤの出現
が強く望まれている。タイヤの運動性能、特にグリツプ性能を高める
方策として、トレツドゴムの高ヒステリシスロス
化を図ることにより路面との摩擦力を高めること
が重要である。すなわち、路面と摩擦しているト
レツド表面は、路面の微細な凹凸によつて高速度
の変形を受けており、この周期的変形過程におい
て生じるヒステリシスロスによるエネルギー散逸
が大きい程、摩擦力が大きくなる。しかも、摩擦
面での変形はきわめて高速であるため、ウイリア
ムス−ランデル−フエリーの温度時間換算則によ
れば、タイヤが使用される温度よりも低い温度で
測定されたヒステリシスロスに依存することが知
られている。実際、ヒステリシスロスの尺度であ
るtanδ（損失係数）、特に０℃付近で測定したtanδ
とタイヤの摩擦係数とは良い相関を示す。しかし、ヒステリシスロスを大きくすることは
同時に発熱性、転動抵抗を悪化させることにつな
がり、従つて高グリツプ性能と低発熱性を両立さ
せることは困難と考えられてきた。しかしなが
ら、上述の如く、摩擦時の周期的変形過程はきわ
めて高速であり、それ故、比較的低温における
tanδに依存するが、通常の転動状態ではその変形
周波数は小さく、従つてこの場合のエネルギー散
逸は、比較的高温におけるtanδ、特に40〜60℃付
近で測定したtanδと相関することが知られてい
る。よつて、高グリツプ性と低発熱性を両立させ
るためには、低温（０℃付近のtanδを大きくし、
高温（40〜60℃付近）のtanδを小さくする、即ち
tanδの温度依存性を大きくすれば良いことが判
る。従来、ゴム組成物のヒステリシスロスを大きく
する手法としては、ガラス転移温度（Tg）の高
い高スチレン含有スチレン−ブタジエン共重合体
ゴムに頼つていた。すなわち、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム
（SBR）のスチレン含有率を上げると、０℃付近
のtanδが大きくなるため、グリツプ性能は向上す
る。しかし、発熱性、及び低温性能の悪化、更に
耐摩耗性の低下も、同時にもたらす。これは、ス
チレン含有率を上げることが粘弾性温度分散曲線
を単に高温側へシフトさせるにすぎないためであ
る。第１図Ａおよび第１図Ｂは、スチレン含有率
の異なるスチレン−ブタジエン共重合体ゴムの粘
弾性温度分散を示したものである。スチレン含有
率が多くなると、tanδピーク温度（ガラス転移温
度Tgに対応する）が高温側にシフトし、tanδピ
ークの裾野にあたる０℃付近ではtanδ値が大きく
なる。しかし、同時に、40〜60℃付近のtanδ値も
大きくなつてしまう。また、tanδピークに対応す
る貯蔵剪断弾性率（G′）の急激な変化も、高温
側へ移動するので低温特性が劣るという欠点があ
る。すなわち、低温になるに従い弾性率（G′）
が急激に上昇してしまうため、ゴムが路面の凹凸
に追従できなくなり、tanδは大きいにもかかわら
ずゴムとしてのエネルギー散逸はむしろ小さくな
り、結果として制動性能が低下してしまう。ある
いはより温度が下がると、脆性破壊してしまうと
いう危険がある。なお、第１図Ａおよび第１図Ｂ
においては、ａはスチレン含有量45％の場合を、
ｂはスチレン含有量35％の場合を、およびｃはス
チレン含有量23.5％の場合をそれぞれ表わす。〔発明の目的〕本発明は、グリツプ性能と発熱性とを向上さ
せ、さらに低温特性をも改良した、高運動性能タ
イヤのトレツド用として好適なゴム組成物を提供
することを目的とする。このゴム組成物は、特
に、乗用車、二輪車等のタイヤに利用される。〔発明の構成〕このため、本発明は、ガラス転移温度が−30℃
〜−50℃のスチレン−ブタジエン共重合体ゴム
と、ガラス転移温度が−70℃以下のポリブタジエ
ンゴムと、およびポリノルボーネンとの混合物か
ら成る原料ゴム100重量部に対し、窒素吸着法に
よる比表面積が120m²／ｇ以上のカーボンブラツ
クを70〜130重量部、粘度比重恒数が0.90〜0.98
の石油系軟化剤を20〜120重量部配合してなり、−
30℃における貯蔵剪断弾性率が500MPa以下であ
ることを特徴とするタイヤトレツド用ゴム組成物
を要旨とするものである。以下、本発明の構成について詳しく説明する。本発明は、上述したように発熱特性・グリツプ
性能・低温特性を高度にバランスさせることを目
的とするが、そのためには、０℃付近のtanδを大
きく、40〜60℃付近のtanδを小さくし、かつ、−
10℃以下の弾性率の急上昇を抑えることが必要で
ある。そこで本発明者らは、粘弾性の温度分散を
制御する配合技術について詳細な研究を重ねた結
果、次のような結論に到達した。即ち、高スチレ
ン含有スチレン−ブタジエン共重合体ゴムとポリ
ブタジエンゴム（BR）をブレンドすることによ
り、tanδのピーク温度をあまり移動させずに、低
温における弾性率の急激な上昇を緩和することが
できる。第２図Ａおよび第２図Ｂは、ポリブタジ
エンゴムのブレンド比を変えたときに、粘弾性温
度分散がどのように変化するかを示したものであ
る。35％スチレン含有のスチレン−ブタジエン共
重合体ゴムにポリブタジエンをブレンドしていく
と、tanδのピーク温度はあまり移動せずに、貯蔵
剪断弾性率（G′）の変化がゆるやかになること
がわかる。なお、第２図Ａおよび第２図Ｂにおい
て、１は35％スチレン含量SBR／BR＝100／−
の場合を、２は35％スチレン含量SBR／BR＝
85／15の場合を、３は35％スチレン含量SBR／
BR＝70／30の場合を、４は35％スチレン含量
SBR／BR＝55／45の場合をそれぞれ表わす。さ
らに、ポリノルボーネン（NSX）は、スチレン
−ブタジエン共重合体ゴム／ポリブタジエンゴム
のTgに対応するtanδピーク（−30〜−20℃付近
にあらわれる）には、あまり影響を与えずに、０
〜20℃付近のtanδのみ大きすることができ、か
つ、40℃以上ではtanδがむしろ小さくなる。第３
図Ａおよび第３図Ｂは、ポリノルボーネンを加え
たときの粘弾性温度分散の変化を示したものであ
り、０〜20℃付近のtanδが大きくなることが判
る。したがつて、これら３種類のポリマーをブレ
ンドすることにより、粘弾性温度分散曲線を望ま
しい形状に制御することに成功し、本発明をなす
に到つた。なお、第３図Ａおよび第３図Ｂにおい
て、５は35％スチレン含量SBR／BR／NSX＝
70／30／−の場合を、６は35％スチレン含量
SBR／BR／NSX＝60／20／20の場合をそれぞれ
表わす。 (1) 本発明で用いるスチレン−ブタジエン共重合
体ゴム（SBR）は、ガラス転移温度（Tg）が
−30℃〜−50℃のものである。Tgが−30℃よ
り高いものではポリブタジエン（BR）との相
溶性が悪くなり、相分離をおこしてしまうため
ブレンドの意義が失われる。また、−50℃より
低いものでは、従来使用されているSBRと何
等変わりはなくなつてしまう。このSBRは溶
液重合法、乳化重合法のいずれによつて製造し
ても良いが、有機過酸化物を開始剤とする通常
の乳化重合法による場合はスチレン含有量が30
〜40重量％であることが好ましい。本発明で用いるポリブタジエンゴム（BR）
は、Tgが−70℃以下であることが必要である。
Tgが−70℃より高いものでは、耐摩耗性・低
温特性を改良することができない。このような
BRとしては、チーグラー型あるいはリチウム
系触媒を用いた溶液重合型や乳化重合型などが
あるが、中でもcis1−４結合が90％以上のもの
が好ましい。本発明で用いるポリノルボーネン（NSX）
は、ノルボーネンモノマーを開環重合して得ら
れるものである。また、本発明において補強剤として用いるカ
ーボンブラツクは、窒素吸着法による比表面積
（N₂SA）が120m²／ｇ以上のものである。
N₂SAが120m²／ｇ未満では、グリツプ性能・
耐摩耗性が劣り好ましない。さらに、本発明で用いる軟化剤は、粘度比重
恒数（VGC）が0.90〜0.98の石油系軟化剤、好
ましくは芳香族系プロセス油である。軟化剤の
VGC値は、配合ゴムのTgに大きく影響し、
VGC値が0.90未満のものではグリツプ性能が
低下してしまうため好ましくない。本発明においては、上記SBR80〜30重量部、
上記BR10〜60重量部、上記NSX10〜30重量部
配合して原料ゴムとする。SBRが80重量部超、
あるいはBRが10重量部未満の場合には、耐摩
耗性・低温特性の向上が望めなく、逆に、
SBRが30重量部未満、あるいはBRが60重量部
超の場合には、グリツプ性能が低下してしまい
好ましくない。NSXについては、10重量部未
満ではグリツプ性能の改良効果が少く、30重量
部を超える場合には破断物性が低下してしまう
ため、好ましくない。この原料ゴム100重量部に対し、上記カーボ
ンブラツクを70〜130重量部配合する。70重量
部に未満では、グリツプ性能・耐摩耗性が充分
でなく、130重量部を超える場合には配合ゴム
の強度低下・カーボンブラツク分散性の低下等
が生じ、好ましくない。さらに、この原料ゴム
100重量部に対し、上記軟化剤を20〜120重量部
配合する。この配合量はカーボンブラツクおよ
びNSXの配合量に合わせて適宜、変量してよ
いが、20重量部未満では配合ゴムの伸びがで
ず、耐チツピング性において好ましくなく、
120重量部を超える場合には強度が低下してし
まい、やはり好ましくない。 (2) このようにしてなるゴム組成物は−30℃にお
ける貯蔵剪断弾性率（G′）が500MPa以下でな
ければならない。一般に、ゴム状物質は低温になるに従つて弾
性率が急激に上昇する。これは、ゴム分子の熱
運動が凍結されてしまい、ガラス状態になる現
象（ガラス転移現象）として知られている。こ
のようにガラス状になつてしまうと、ゴムはそ
の柔軟性を失い、もろくなつてしまい、わずか
の歪で破壊するようになる。この時の温度を低
温脆化温度といい、弾性率と密接な関係があ
る。第４図は、種々のゴム組成物について低温
脆化温度とその温度における貯蔵剪断弾性率
（G′）をプロツトしたものである。これより、
どの試料も脆化温度におけるG′値が500MPaを
越えていることが判る。したがつて、500MPa以下であれば脆化温度
を越えないことになるので、本発明では、
500MPa以下としたのである。また、−30℃に
おける貯蔵剪断弾性率としたのは、−30℃より
も低温でタイヤが使用されることは、通常ない
からである。このように、ゴム組成物の−30℃における貯
蔵剪断弾性率を500MPa以下とするには、ゴム
組成物の配合に際し、SBR、BR、NSX、カー
ボンブラツク、軟化剤の量を適宜勘案すればよ
い。なお、この剪断弾性率は、動的ねじり試験機
を用いて、歪0.5％、周波数20Hzで測定される
ものである。 (3) さらに、本発明のゴム組成物は、ゴム工業分
野で通常用いられる配合剤である加硫剤、加硫
促進剤、老化防止剤、あるいは加工助剤を配合
することができる。以下、実施例および比較例により本発明の効果
を具体的に説明する。実施例、比較例下記の第１表、および第２表に示す配合内容
（重量部）による各種ゴム組成物を調製し、加硫
後、粘弾性特性値を評価し、かつ摩耗試験を行つ
た。この結果を第１表および第２表に示す。な
お、第１表および第２表に記載以外の配合剤は下
記の通りである。配合剤酸化亜鉛 3.0重量部ステアリン酸 2.0重量部老化防止剤(12) 2.0重量部イオウ 1.8重量部加硫促進剤（13） 1.5重量部〈tanδ〉岩本製作所の粘弾性スペクトロメーターを用
い、周波数20Hz、初期歪10％、動歪±２％で測定
した。〈摩耗試験〉グツドリツチ式ピコ摩耗試験機により摩耗減量
を測定した。実験No.１の測定値を基準とし、指数
で示した。値が大なる程、良好であることを示
す。〈G′〉 RHEOMETRICS社製の動的粘弾性測定装置
を用い、周波数20Hz、剪断歪0.5％で測定した。
単位はMPa。〈Tg〉 Du Pont社製のTHERMAL ANALYZERを
用い、昇温速度10゜／分で測定し、ガラス転移の
変曲点の接線とベースラインの外挿との交点（外
挿開始温度）をTgとした。〈V.G.C〉 ASTM D2140−81に準拠。

【表】

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のゴム組成物は、
グリツプ性能、発熱性共に優れていることから、
空気入りタイヤのトレツド部に使用することがで
きる。また、低温特性にも優れていることから、
寒冷地で使用されるタイヤにも利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ，Ｂはスチレン含有率を変えたスチレ
ン−ブタジエン共重合体ゴムの粘弾性温度分散曲
線を示す説明図、第２図Ａ，Ｂは高スチレン含有
スチレン−ブタジエン共重合体ゴムとポリブタジ
エンのブレント比を変えたときの粘弾性温度分散
曲線を示す説明図、第３図Ａ，Ｂはポリノルボー
ネンを配合したときの粘弾性温度分散の変化を示
した説明図、第４図はゴム組成物の低温脆化温度
とその温度における剪断貯蔵弾性率との関係図で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

１ガラス転移温度が−30℃〜−50℃のスチレン
−ブタジエン共重合体ゴムと、ガラス転移温度が
−70℃以下のポリブタジエンゴムと、およびポリ
ノルボーネンとの混合物から成る原料ゴム100重
量部に対し、窒素吸着法による比表面積が120
m²／ｇ以上のカーボンブラツクを70〜130重量部、
粘度比重恒数が0.90〜0.98の石油系軟化剤を20〜
120重量部配合してなり、−30℃における貯蔵剪断
性率が500MPa以下であることを特徴とするタイ
ヤトレツド用ゴム組成物。