JPH0598077A

JPH0598077A - タイヤトレツド用ゴム組成物

Info

Publication number: JPH0598077A
Application number: JP3257848A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Nakakita; 一誠中北; Shinji Kawakami; 伸二河上; Yasuhiro Ishikawa; 泰弘石川
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1991-10-04
Filing date: 1991-10-04
Publication date: 1993-04-20

Abstract

(57)【要約】【目的】グリップ性能と耐摩耗性とを向上させたタイ
ヤトレッド用ゴム組成物を提供すること。【構成】本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、ス
チレン含有量が40％〜50％でブタジエン部のビニル含有
量が15％以下のスチレン−ブタジエン共重合体ゴム (Ｓ
ＢＲ) とガラス転移温度−70℃以下のハイシスポリブタ
ジエンゴム (ＢＲ) からなるＳＢＲ／ＢＲ比が95／５〜
50／50の原料ゴム１00重量部に対し、カーボンブラック
70〜１00重量部およびプロセス油40〜１00重量部を配合
してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、運動性能に優れたタイ
ヤトレッド用ゴム組成物に関し、詳しくは耐摩耗性とグ
リップ性能 (路面把握力) を兼ね備えたタイヤトレッド
用ゴム組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用タイヤに要求される性能は多岐
にわたっているが、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等の安
全性をより向上させたタイヤが望まれている。タイヤの
運動性能、特にグリップ性能を高める対策としてトレッ
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。路面と摩擦してい
るトレッドの表面は路面の凹凸によって高速度の変形を
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ほど摩擦力は
大きくなる。この場合、一般には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。特に０℃付近の tanδ (損失
正接) とは良い相関を示すことがわかっている。

【０００３】従来、タイヤトレッド用ゴム組成物のヒス
テリシスロスを大きくするために、ガラス転移温度 (T
g) の高いスチレン−ブタジエン共重合体ゴム (ＳＢＲ)
を使用していた。Tgを高くするためにはスチレン含有
量を増大させるか、ブタジエン部のビニル含有量を増大
させるという方法がとられる。しかし、この場合、いず
れの方法をとっても耐摩耗性が低下するという欠点があ
った。特開昭56-110753号公報や特開昭62-129327号公報
には耐摩耗性とグリップ性能を向上させることが開示さ
れているが、この場合でも耐摩耗性は十分ではない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高運動性タ
イヤのトレッド用として好適な、グリップ性能と耐摩耗
性とを向上させたゴム組成物を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【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、スチレン含有量が40％〜50％でブタジ
エン部のビニル含有量が15％以下のスチレン−ブタジエ
ン共重合体ゴム (ＳＢＲ) とガラス転移温度−70℃以下
のハイシスポリブタジエンゴム (ＢＲ) からなるＳＢＲ
／ＢＲ比が95／５〜50／50の原料ゴム１00重量部に対
し、カーボンブラック70〜１00重量部およびプロセス油
40〜１00重量部を配合してなることを特徴とする。

【０００６】以下、本発明の構成につき詳しく説明す
る。 (１) 原料ゴム。スチレン−ブタジエン共重合体ゴム (ＳＢＲ) とハイシ
スポリブタジエンゴム(ＢＲ) からなる。ＳＢＲはスチ
レン含有量が40％〜50％でブタジエン部のビニル含有量
が15％以下である。スチレン含有量が40％未満ではＢＲ
と相溶してしまう。一方、50重量％を超えるとTgが高く
なりすぎ加工性がわるくなる。また、ビニル含有量が15
％を超えるとＢＲと相溶してしまう。

【０００７】ＢＲは、シス分の多いポリブタジエンゴム
である (シス分95％以上) 。このＢＲはTgが−70℃以下
である。ＳＢＲとＢＲとの比 (重量) 、すなわちＳＢＲ
／ＢＲ比は95／５〜50／50である。ＢＲが５未満では少
なすぎてＢＲを用いた効果が生じなくなり、一方、ＢＲ
が50超ではＢＲの基本的な性質がでるために、得られる
ゴム組成物の破壊物性の低下が大きくなる。

【０００８】(２) 本発明のゴム組成物は、上記原料１0
0重量部に対し、カーボンブラック70〜１00重量部およ
びプロセス油40〜１00重量部を配合してなる。カーボン
ブラックが70重量部未満では配合物の硬さが低下して軟
らかくなり、タイヤとしてのグリップ性能が低下する。
１00重量部を超えると加工性が著しく低下する。カーボ
ンブラックとしては、一般にタイヤ用として使用される
ものでよく、例えば、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦ、ＧＰ
Ｆなどを用いればよい。

【０００９】プロセス油が40重量部未満では未加硫物の
粘度が高くなり、加工性が低下し、１00重量部を超える
と逆に未加硫物の粘度が低くなりすぎ加工性が低下す
る。また、カーボンブラックおよびプロセス油のほか
に、必要に応じて、硫黄、老化防止剤等の他の配合剤を
配合することができる。 (３) 本発明者らは、本発明を達成するために、高Tgの
ＳＢＲの耐摩耗性について研究したところ、次のような
興味ある事実を見い出した。

【００１０】ＳＢＲを高Tg化する場合、スチレン量もビ
ニル量もその含有量の増大とともに耐摩耗性を低下させ
るが、Tgの上昇効果に対する耐摩耗性の変化を調べたと
ころ両者でその効果に差があることがわかった。例え
ば、ピコ摩耗試験で調べたＳＢＲのスチレン量とビニル
量に対する耐摩耗性の等高線グラフを図１に示す。この
場合の測定条件は下記の通りである。

【００１１】重相関係数＝ 0.975 目的変数名 Abras Indx 回帰変数名回帰係数 Styrene -1.44820 Vinyl -0.849930 定数 148.73 図１から、スチレン量よりもビニル量の方が同じ量
(％) の場合に耐摩耗性が劣ることがわかる。しかし、
ビニル含有量はスチレン含有量に対して同じ量 (％) で
はTg上昇効果は約半分である。したがって、このことを
考慮にいれればスチレン量を上げる方が耐摩耗性には有
利である。

【００１２】しかし、スチレンといえども含有量を上げ
れば耐摩耗性は低下する。そこで、ハイスチレンでしか
もビニル含有量の低いＳＢＲでの耐摩耗性向上を達成す
るため、耐摩耗量の優れたポリブタジエンゴム (ＢＲ)
の添加効果を調べた。しかし、ＢＲは耐摩耗性は向上さ
せるが一般にウェットスキッド抵抗 (湿潤時耐すべり、
すなわち湿潤路面におけるグリップ性能) が悪化する。
そこで本発明者らは、ＳＢＲにＢＲを添加して耐摩耗性
は向上させつつウェットスキッド抵抗が良好なＢＲ配合
量の範囲を探索し、次のようなことを見い出した。ビニ
ル量の比較的低いＳＢＲ、例えば乳化重合ＳＢＲであっ
てスチレン含有量の異なる種々のＳＢＲにＢＲ (ハイシ
スポリブタジエンゴム) を添加してその性能を調べたと
ころ、あるスチレン含有量以上ではＢＲの耐摩耗性効果
と高TgＳＢＲのウェットスキッド抵抗性能が両立するこ
とを見い出した。

【００１３】このことをさらに詳細に調べたところ、こ
のような現象はＳＢＲが40％以上のスチレン含有量でお
こることを見い出した。40％以上のスチレンを含有する
ＳＢＲとＢＲとは非相溶系になり、いわゆるミクロ的に
相分離する (ゴム組成物からカーボンブラックを除去し
た系を電子顕微鏡で観察するとわかる) 。このミクロ的
に相分離するということが重要であり、相分離している
系ではこのポリマーの運動性を阻害しないので粘弾性カ
ーブにおいてＳＢＲの tanδピークとＢＲのtanδピー
クとは相互に影響し合わない。40％未満のスチレンを含
有するＳＢＲではミクロ相分離しないのでＳＢＲの tan
δピークはＢＲを添加するとＢＲに引っぱられて低温側
にシフトする。このため湿潤路面の耐摩耗性に関係して
いる０℃の tanδが低下し、この耐摩耗性は低下する。
これに対して40％以上のスチレン量のＳＢＲとＢＲでは
ミクロ相分離するため、ＳＢＲの tanδピークはうごか
ず、しかもＢＲ添加によって耐摩耗性が向上するという
特性が発揮される。しかし、50％を超えたスチレン量の
場合には、 tanδピークが高すぎる上に硬さが上昇する
ため、かえって効果はなくなる。このことは、一般的に
トレッドコンパウンド (ゴム組成物) よりも高性能タイ
ヤといわれるカーボンブラック／オイル多量配合系で特
に有効である。

【００１４】以上のことから本発明では、スチレン含有
量が40以上、50％以下、ＢＲ部のビニル含有量15％以下
のＳＢＲとTgが−70℃以下のＢＲからなるＳＢＲ／ＢＲ
比が95／５〜50／50、好ましくは90／10〜60／40の原料
ゴム１00重量部に対し、カーボンブラック70〜１00重量
部とプロセス油40〜１00重量部を配合したのである。

【００１５】

【実施例】表１に示す配合内容 (重量部) で各種ゴム組
成物を調製し、加硫後、ウェットスキッド抵抗性、耐摩
耗性、および粘弾性(tanδ、log(G'))の試験を行った。
この結果を図２〜図９に示す。なお、図６〜図７におけ
るlog(G') は、貯蔵弾性率を表わす。ウェットスキッド抵抗性の測定方法：ウェットスキッド
抵抗性の指標としてＢＰＴ (ブリティッシュポータブル
テスター) によるウェットスキッド抵抗ナンバーを測定
した。数値の大きい方がよい。耐摩耗性の測定方法：グッドリッチ式ピコ摩耗試験機に
より摩耗減量を測定した。数値の小さい方がよい。tanδおよびlog(G') の測定方法：レオメトリックス社
製のＤＭＡ (ダイナミックメカニカルアナライザー) に
て周波数10Hz、ねじり歪０.5％で測定した。

【００１６】

【００１７】図２は23.5％スチレン含有ＳＢＲとＢＲ、
図３は35％スチレン含有ＳＢＲとＢＲ、図４は45％スチ
レン含有ＳＢＲとＢＲ、図５は53％スチレン含有ＳＢＲ
とＢＲについてのウェットスキッド抵抗ナンバーとピコ
摩耗量との関係図である。これらの図からわかるよう
に、23.5％と35％スチレン含有ＳＢＲとＢＲの組合せに
おいては、ＢＲ量の増加とともに耐摩耗性は向上する
(摩耗減量が小さくなる)がそれと同時にウェットスキッ
ド抵抗ナンバーも低下する (図２、図３) 。これに対し
て45％スチレン含有ＳＢＲとＢＲの組合せにおいては、
ＢＲ添加によって耐摩耗性は向上し、しかもＢＲを添加
してもウェットスキッド抵抗ナンバーは低下しない (図
４) 。しかし、53％スチレン含有ＳＢＲとＢＲの組合せ
では、ウェットスキッド抵抗ナンバーと共に耐摩耗性が
低下してしまう (図５) 。

【００１８】図６〜図９には粘弾性(tanδ、log(G'))の
データを示す。これらのデータからわかるように、23.5
％スチレン、35％スチレン含有ＳＢＲにおいてはＢＲ添
加によって tanδのピークは低温側に動くが、45％、53
％スチレン含有ＳＢＲとＢＲの場合には tanδピークは
動かない。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ゴ
ム組成物が高スチレン低ビニルＳＢＲとTgが−70℃と以
下のＢＲからなるために、耐摩耗性とグリップ性能とを
共に向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＳＢＲのスチレン量とビニル量との耐摩耗性に
対する関係図である。

【図２】ＳＢＲとＢＲとの配合系のピコ摩耗量とウェッ
トスキッド抵抗ナンバーとの関係図である。

【図３】ＳＢＲとＢＲとの配合系のピコ摩耗量とウェッ
トスキッド抵抗ナンバーとの関係図である。

【図４】ＳＢＲとＢＲとの配合系のピコ摩耗量とウェッ
トスキッド抵抗ナンバーとの関係図である。

【図５】ＳＢＲとＢＲとの配合系のピコ摩耗量とウェッ
トスキッド抵抗ナンバーとの関係図である。

【図６】ＳＢＲとＢＲとの配合系の温度と tanδおよび
log(G') との関係図である。

【図７】ＳＢＲとＢＲとの配合系の温度と tanδおよび
log(G') との関係図である。

【図８】ＳＢＲとＢＲとの配合系の温度と tanδおよび
log(G') との関係図である。

【図９】ＳＢＲとＢＲとの配合系の温度と tanδおよび
log(G') との関係図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スチレン含有量が40％〜50％でブタジエ
ン部のビニル含有量が15％以下のスチレン−ブタジエン
共重合体ゴム (ＳＢＲ) とガラス転移温度−70℃以下の
ハイシスポリブタジエンゴム (ＢＲ) からなるＳＢＲ／
ＢＲ比が95／５〜50／50の原料ゴム１00重量部に対し、
カーボンブラック70〜１00重量部およびプロセス油40〜
１00重量部を配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成
物。