JPH06212021A - タイヤトレッドゴム組成物 - Google Patents

タイヤトレッドゴム組成物

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JPH06212021A JP5276423A JP27642393A JPH06212021A JP H06212021 A JPH06212021 A JP H06212021A JP 5276423 A JP5276423 A JP 5276423A JP 27642393 A JP27642393 A JP 27642393A JP H06212021 A JPH06212021 A JP H06212021A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高性能タイヤの操縦安定性を向上させ高速走
行時の安全性を確保することのできるタイヤトレッドゴ
ム組成物をうること。 【構成】 結合スチレン量が40重量%以上の乳化重合
SBRがゴム成分の10〜100重量%を占め、塩基性
の含ナトリウム無機化合物および/または有機酸のナト
リウム塩がゴム成分100重量部に対して0.5〜5.
0重量部配合されてなることを特徴とするタイヤトレッ
ドゴム組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、タイヤ用、特に乗用車
用、とりわけスポーツカー用の高性能タイヤの操縦安定
性を向上させ高速走行時の安全性を確保することのでき
るタイヤトレッドゴム組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、乗用車の高性能化に伴い、タイヤ
に高速で安全に走行できる性能が求められるようにな
り、その結果、タイヤトレッド部の性能向上に対する要
求が高まってきている。特に、高速走行に対応できるだ
けの路面把握力、すなわちグリップ性能および高度の耐
摩耗性能がトレッドに要求されている。
【0003】従来、これらの性能を満たすために、カー
ボンブラックの補強性を向上させる、たとえばカーボン
ブラックの比表面積を大きくする(粒子径を小さくす
る)とともにその凝集体(ストラクチャー)を大きくす
ることにより高度のグリップ性能と耐摩耗性の両立を図
っていた。また、高速走行時の安全性の確保のため、ト
レッド部に用いるゴム成分の原料ゴムとして結合スチレ
ン量の多いスチレンブタジエンゴム(以下、SBRとい
う)を使用して高速走行時の高グリップ性能を確保して
いた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、結合スチレン
量の多いSBRや補強性の高いカーボンブラックを使用
すれば高度のグリップ性能をうることはできたが、反
面、トレッド部分の発熱量が増加し、走行中、発熱によ
るトレッドゴムの軟化からトレッド部分の剛性が低下
し、剛性低下により操縦安定性が低下するという問題が
あった。
【0005】本発明はかかる問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的は、トレッドゴムの発熱によるトレッ
ド部分の剛性低下およびそれによる操縦安定性の低下を
防ぎ、高速走行時の安全性を確保することのできるタイ
ヤトレッドゴム組成物をうることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意研究を
重ねた結果、特定の含ナトリウム無機化合物および/ま
たは有機酸のナトリウム塩が、前述のようなタイヤの発
熱した状態、すなわち高温状態でのトレッドゴムの物性
低下を防ぐ効果があることを発見した。
【0007】すなわち、本発明は、結合スチレン量が4
0%(重量%。以下、特記しないばあいは重量%をい
う)以上の乳化重合SBRがゴム成分の10〜100%
を占め、塩基性の含ナトリウム無機化合物および/また
は有機酸のナトリウム塩がゴム成分100部(重量部。
以下、特記しないばあいは重量部をいう)に対して0.
5〜5.0部配合されてなることを特徴とするタイヤト
レッドゴム組成物に関する。
【0008】
【作用および実施例】本発明のタイヤトレッドゴム組成
物は、特定のゴム成分100部に対して0.5〜5.0
部の塩基性含ナトリウム無機化合物および/または有機
酸のナトリウム塩、カーボンブラック、ならびにゴム配
合物に通常配合される他の一般的成分が配合されてな
る。
【0009】ゴム成分には、結合スチレン量が40%以
上、好ましくは40〜50%の乳化重合SBRがその1
0〜100%含まれる。この量は好ましくは20〜10
0%、より好ましくは50〜100%である。結合スチ
レン量が40%以上の乳化重合SBRの量が少なすぎる
とグリップ性能が低下する傾向がある。
【0010】結合スチレン量が40%以上の乳化重合S
BR以外のゴム成分としては、合成ゴム、天然ゴムの1
種または2種以上のブレンドが用いられる。合成ゴムと
しては、たとえばケイ素またはスズ−ブタジエニル結合
を有し、炭化水素溶液中において有機リチウム化合物の
存在下に合成されたSBR(いわゆる溶液重合SB
R)、結合スチレン量が40%より少ない乳化重合SB
R、ブタジエンゴム(BR)、イソプレンゴム(I
R)、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴムな
どがあげられる。
【0011】結合スチレン量はつぎのようにして算出す
る。まず、イソプロピルアルコール約100mlを入れ
たビーカーにできるだけ細かく粉砕した試料約5mlを
入れ、その中から凝固物を取り出し、イソプロピルアル
コールで洗い、濾紙に挟んでアルコール分を除く。この
凝固物をトルエン90容量部とイソプロピルアルコール
10容量部とからなる混合液50ml中に入れ、80〜
100℃の加熱板上で5分間加熱する。溶解したゴム溶
液をイソプロピルアルコール中に入れ、沈殿物をイソプ
ロピルアルコールで数回洗浄したのち、温度100℃、
真空度24〜25mmHgの減圧乾燥器内で1時間乾燥
する。以下の操作はJIS K−6383(合成ゴムS
BR試験方法)に準拠して屈折率を測定し、結合スチレ
ン量を算出する。
【0012】含ナトリウム無機化合物および有機酸のナ
トリウム塩はいずれも、1規定のその水溶液がpH9〜
14程度の塩基性を呈する化合物である。具体的には、
含ナトリウム無機化合物としてはたとえば炭酸水素ナト
リウム、無水炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、ポリ
リン酸ナトリウム、メタリン酸ナトリウムの1種または
2種以上があげられ、ナトリウムを含む化合物でも塩基
性ではない硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、硝酸
ナトリウム、塩化ナトリウムなどは除かれる。特に炭酸
水素ナトリウムが塩基性があまり強くなくかつ有効であ
るため、作業者の人体に対する悪影響が少ない点から好
ましい。有機酸のナトリウム塩としては、たとえば、酢
酸ナトリウム、プロピオン酸ナトリウム、酪酸ナトリウ
ム、安息香酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、アル
ギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロースナトリ
ウムなどの1種または2種以上があげられ、特に安息香
酸ナトリウムがゴムに対する反応性がよい点から好まし
い。含ナトリウム無機化合物と有機酸のナトリウム塩を
併用してもよい。
【0013】含ナトリウム無機化合物および/または有
機酸のナトリウム塩(以下、合せて「含ナトリウム化合
物」というときもある)はゴム成分100部に対して
0.5〜5.0部、好ましくは0.5〜4.0部、より
好ましくは1.0〜4.0部含まれる。この量が0.5
部より少なくなると高温での物性低下を防ぐ効果がえら
れなくなり、5部より多くなると、含ナトリウム化合物
が分散不良を起こしやすくなり、耐摩耗性や耐亀裂性に
劣るようになる傾向がある。
【0014】カーボンブラックとしては、たとえば、ゴ
ム補強用として通常用いられるファーネスブラックが使
用される。
【0015】本発明のタイヤトレッドゴム組成物におい
て、カーボンブラックが平均粒子径25nm以下のもの
(いわゆるISAFおよびSAFまたはそれ以上のクラ
スのカーボンブラック)であって、該カーボンブラック
がゴム成分100部に対して70部以上配合されている
ことが好ましい。本発明において平均粒子径は数平均粒
子径であり、透過型電子顕微鏡により測定される。たと
えば、平均粒子径が25nmを超えるカーボンを超える
ブラック(いわゆるHAF以下のカーボンブラック)の
みを用いると、必要なグリップ力がえられない。平均粒
子径25nm以下のカーボンブラックとしては、たとえ
ば、ISAF(平均粒子径20〜25nm)およびSA
F(平均粒子径11〜19nm)、さらにそれ以上のハ
ード系領域に属する平均粒子径10nm以下の微粒子カ
ーボンブラックなどがあげられる。またカーボンブラッ
ク含有量は、より好ましくはゴム成分100部に対して
70〜110部、さらに好ましくは80〜110部であ
る。このようなカーボンブラックの含有量が70部より
少なくなると高いグリップ力がえられなくなる傾向があ
る。
【0016】他の通常成分としては、通常のタイヤトレ
ッド製造工程のゴム練りにおいて用いられる配合剤、す
なわち、加硫剤、加硫促進剤、加硫助剤、老化防止剤、
プロセスオイルなどが使用される。その配合量は特に規
定されないが本発明の目的を阻害しない範囲である。
【0017】本発明のタイヤトレッドゴム組成物は、通
常、まず、加硫剤および加硫促進剤以外の配合剤、ゴム
成分および含ナトリウム化合物を、バンバリーミキサー
などを用いてベース練りし、その後ロールやバンバリー
ミキサーで加硫剤および加硫促進剤を混合することによ
り調製される。
【0018】このようにして調製されたトレッドゴム組
成物を、所定の形状に押出し、成形後加硫することによ
りトレッドが作製され、通常のタイヤ製造工程を経るこ
とにより本発明のタイヤトレッド組成物に特徴を有する
タイヤがえられる。
【0019】以下、実施例により本発明をより詳細に説
明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0020】実施例1 結合スチレン量45%の乳化重合SBR(日本ゼオン
(株)製)(表中、SBR(A)と示す)137.5部
(アロマチックオイル37.5部が油展されている)、
カーボンブラックN110(平均粒子径18nm)8
0.0部、炭酸水素ナトリウム0.5部、サンノック・
ワックス(Sunnoc Wax)2.0部、老化防止
剤6c(N−フェニル−N´−(1,3−ジメチルブチ
ル)−p−フェニレンジアミン)2.0部、ステアリン
酸2.0部、亜鉛華3.0部を、神戸製鋼(株)製BR
型バンバリーミキサー(容量1.8リットル)を用いて
4分間まずベース練りし、その後大阪ロール(株)製8
インチロールにてイオウ2.0部、加硫促進剤CZ1.
0部を混合することによりタイヤトレッドゴム組成物を
えた。
【0021】このトレッドゴム組成物を、前記ロールに
て2〜3mm厚のゴムシートにし、このゴムシートを積
層することによりトレッドの押出型状の形に作製する。
このトレッドゴムを使用してスチールラジアルタイヤ
(サイズ225/50R16)を作製した。
【0022】このようなトレッドゴム組成物およびタイ
ヤを、つぎに示す項目について試験した結果を表1に示
す。
【0023】粘弾性(E) (株)岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターを使用
し、170℃、15分の条件で加硫したゴムを厚さ2m
m、幅4mmに作製し、これよりえられたテストサンプ
ルについて、初期伸張率10%、動歪0.5%、振動周
波数10Hzの条件にて、50℃および90℃での粘弾
性Eをそれぞれ測定し、かつそれらの比も求めた。
【0024】薬品分散性 LEITZ社製のマイクロトーム(機種名1400)に
より、170℃、15分の条件で加硫したゴムサンプル
から小片を取り、えられたテストサンプルのゴム片を薄
くスライスし、顕微鏡にて薬品の分散性を評価した。
【0025】実車テスト 前述のように作製したタイヤを排気量3000ccの国
産乗用車に装着し、住友ゴム工業(株)所有の岡山テス
トコースにて2名乗車の条件で、実車の操縦安定性と応
答性および実車グリップ限界高さについて試験した。結
果を、含ナトリウム化合物を配合していない比較例1を
ブランク(100)として感応評価を比較指数により表
わした。実車グリップ限界高さは、半径40mのアスフ
ァルト路面で車両を旋回させ、ハンドルを切り込んで円
を保つようにしても円をトレースできなくなる速度を測
定して評価した。
【0026】実施例2〜3および比較例1〜3 実施例1の配合において粉末または顆粒状の炭酸水素ナ
トリウムを表1に示す量で添加して、実施例1と同様の
方法によりタイヤトレッドゴム組成物をえた。このタイ
ヤトレッドゴム組成物から、実施例1と同様にしてスチ
ールラジアルタイヤを作製した。
【0027】えられたトレッドゴム組成物およびタイヤ
について、実施例1と同様の試験を行なった。結果を表
1に示す。
【0028】
【表1】
【0029】実施例4〜5および比較例4 ゴム成分を表1に示すように代えた以外は実施例2と同
じ配合で実施例1と同様にしてタイヤトレッドゴム組成
物をえた。表中、SBR(A)は結合スチレン量45%
の乳化重合SBR(日本ゼオン(株)製)、SBR
(B)は結合スチレン量40%の乳化重合SBR(日本
合成ゴム(株)製)、SBR(C)は結合スチレン量3
5%の乳化重合SBR(日本ゼオン(株)製)、SBR
(D)は結合スチレン量29%、ビニル含有量39モル
%の溶液重合SBR(日本合成ゴム(株)製)を表す。
このタイヤトレッドゴム組成物から、実施例1と同様に
してスチールラジアルタイヤを作製した。
【0030】えられたトレッドゴム組成物およびタイヤ
について、実施例1と同様の試験を行なった。結果を表
2に示す。
【0031】
【表2】
【0032】実施例6〜7および比較例5〜9 炭酸水素ナトリウムを表3に示す無機化合物に代えた以
外は実施例2と同じ配合で実施例1と同様にしてタイヤ
トレッドゴム組成物をえた。このタイヤトレッドゴム組
成物から、実施例1と同様にしてスチールラジアルタイ
ヤを作製した。
【0033】えられたトレッドゴム組成物およびタイヤ
について、実施例1と同様の試験を行なった。結果を表
3に示す。
【0034】
【表3】
【0035】実施例8〜12 ゴム成分、カーボンブラックおよびアロマチックオイル
を表4に示すように配合した以外は実施例2と同じ配合
で実施例1と同様にしてタイヤトレッドゴム組成物をえ
た。なお、カーボンブラックN110は平均粒子径が1
8nm、カーボンブラックN220は平均粒子径が22
nm、カーボンブラックN330は平均粒子径が28n
mのカーボンブラックである。このタイヤトレッドゴム
組成物から、実施例1と同様にしてスチールラジアルタ
イヤを作製した。
【0036】えられたトレッドゴム組成物およびタイヤ
について、実施例1と同様の試験を行なった。結果を表
4に示す。
【0037】
【表4】
【0038】実施例13〜23 炭酸水素ナトリウムを表5に示す含ナトリウム化合物に
代えた以外は実施例2と同じ配合で実施例1と同様にし
てタイヤトレッドゴム組成物をえた。このタイヤトレッ
ドゴム組成物から、実施例1と同様にしてスチールラジ
アルタイヤを作製した。
【0039】えられたトレッドゴム組成物およびタイヤ
について、実施例1と同様の試験を行なった。結果を表
5に示す。
【0040】
【表5】
【0041】表1に示す結果から、炭酸水素ナトリウム
が含まれていないまたは配合量が0.5部より少ないと
90℃における粘弾性が低く、配合量が5部より多いと
薬品分散性が不良になることがわかる。表2に示す結果
から、結合スチレン量が40%以上の乳化重合SBRが
含まれていないと実車グリップ限界高さが劣ることがわ
かる。表3に示す結果から、無機化合物がナトリウムを
含まないばあい、またはナトリウムを含んでいても適当
でない化合物のばあい、90℃における粘弾性が低いこ
とがわかる。表4に示す結果から、カーボンブラックの
平均粒子径が25nm以下のカーボンブラックの含有量
が70部以上含まれているばあい、実車グリップ限界高
さに劣ることなく操縦安定性や応答性に優れることがわ
かる。表5に示す結果から、塩基性の有機酸ナトリウム
塩を用いたばあい、50℃および90℃における粘弾性
が特に高く、また薬品分散性も良好であることがわか
る。
【0042】
【発明の効果】本発明のタイヤトレッドゴム組成物を用
いれば、トレッド部分の発熱による剛性の低下が小さ
く、優れた実車の操縦安定性と応答性がえられ、タイヤ
のグリップ限界高さも高いので、高速での安全走行が実
現される。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 結合スチレン量が40重量%以上の乳化
    重合スチレンブタジエンゴムがゴム成分の10〜100
    重量%を占め、塩基性の含ナトリウム無機化合物および
    /または有機酸のナトリウム塩がゴム成分100重量部
    に対して0.5〜5.0重量部配合されてなることを特
    徴とするタイヤトレッドゴム組成物。
  2. 【請求項2】 平均粒子径が25nm以下のカーボンブ
    ラックが、ゴム成分100重量部に対して70重量部以
    上配合されてなる請求項1記載のタイヤトレッドゴム組
    成物。
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