JPH07116322B2 - トレッド用ゴム組成物の製造方法 - Google Patents

トレッド用ゴム組成物の製造方法

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JPH07116322B2
JPH07116322B2 JP61267676A JP26767686A JPH07116322B2 JP H07116322 B2 JPH07116322 B2 JP H07116322B2 JP 61267676 A JP61267676 A JP 61267676A JP 26767686 A JP26767686 A JP 26767686A JP H07116322 B2 JPH07116322 B2 JP H07116322B2
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弘 平川
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、走行時のタイヤトレッド部の発熱が少なく、
低燃費性に優れ、しかも湿潤路面での制動性および積雪
・氷結路面での制動性を共に著しく改善した、耐久性と
共に特に転がり抵抗性能に優れたトレッド用ゴム組成物
の製造方法に関する。
〔従来技術〕
近年、省資源、省エネルギーを目指す社会的要請のもと
に、自動車における低燃費性の要求が非常に高まってき
ている。このために、ガソリン消費の少ないエンジンの
開発など自動車本体の開発はもちろんのこと、エネルギ
ー損失の少ない低燃費タイヤの検討が急速に行われてき
た。
従来、低燃費タイヤのタイヤ材料用のゴムとしてヒステ
リシスロスの少ないゴム材料が求められ、なかでもタイ
ヤのヒステリシスロスの50%以上を占めるといわれるト
レッド部には、ゴム成分としてヒステリシスロスの少な
い天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴ
ム、ガラス転移点(Tg)の低いスチレン−ブタジエン共
重合体ゴム、およびこれらのブレンド物などが使用され
てきた。さらに、ゴム組成物としては、比較的粒子径の
大きいカーボンブラックを比較的少ない配合量で配合
し、かつ、アロマティックオイル等の軟化剤の配合量も
できるだけ少なくしたゴム組成物がこれまでは使用され
てきた。
ところで、最近、タイヤに対してより多くの機能がいっ
そう高いレベルで求められるようになった。例えば、上
述のようにして開発された低燃費タイヤにおいて、その
低燃費性能を低下させることがなく、かつ、安全性の面
からは湿潤路面および積雪・氷結路面などの各種路面に
対応できる高い制動性能が強く望まれている。
しかし、上述したようにヒステリシスロスの少ない天然
ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、Tgの
低いスチレン−ブタジエン共重合体ゴムをトレッド部に
使用した場合には、特に湿潤路面での制動性(ウェット
スキッド抵抗性)が劣り、走行安定性が極端に低下して
しまうという欠点があった。また、粒子径の大きなカー
ボンブラックを使用した場合には、低燃費性能は優れる
ものの、湿潤路面での制動性および耐摩耗性といった特
性の低下が避けられなかった。さらに、これまでの低燃
費タイヤのトレッド部ゴムは、軟化剤の配合量を少なく
しているため低温になると硬くなり易く、このため積雪
や氷結した路面での制動性(アイススキッド抵抗性)も
十分に満足できるレベルには達していなかった。
一方、タイヤの低燃費性能とウェットスキッド抵抗性の
両特性を満足させる材料として、最近では1,2−ビニル
結合を50%以上含有するいわゆる高ビニルポリブタジエ
ンゴムや高ビニルスチレン−ブタジエン共重合体ゴムが
提案されている。しかし、これらのゴムは、いずれも高
いガラス転移点(Tg)を有するため、耐摩耗性に劣り、
しかも低温で硬化し易く、積雪・氷結路面での制動性能
に著しく劣り、したがって上述したような全ての特性を
満たすにはやはり不十分である。
このように、現在では、低燃費性能、湿潤路面での高い
制動性、積雪・氷結路面での高い制動性といった特性を
全て満足するタイヤは提案されていない。特に、これま
では、路面が積雪や氷結のために滑り易くなる冬期にお
いては、低燃費タイヤを含む一般タイヤでは、これらの
路面における制動性が非常に小さく、スノータイヤの使
用を余儀なくされていた。しかし、使用者のタイヤ交換
にかける時間と手間はかなりのものであり、一般夏タイ
ヤで上記の3つの特性を満足するオールシーズン用のタ
イヤの出現が非常に切望されている。
〔発明の目的〕
本発明は、このような要求に応じるためになされたもの
であって、走行時のタイヤトレッド部の発熱が少なく、
低燃費性に優れ、しかも湿潤路面での制動性および積雪
・氷結路面での制動性を共に著しく改善した、耐久性と
共に特に転がり抵抗性能に優れたトレッド用ゴム組成物
の製造方法を提供することを目的とする。この組成物
は、真冬を問わず通期に亘って使用可能ないわゆるオー
ルシーズン用の空気入りタイヤのトレッド用として有用
である。
〔発明の構成〕
このため、本発明は、結合スチレン量が10〜30重量%で
あってブタジエン部の1,2−ビニル結合量が30〜80%で
あり、分子鎖末端或いは分子鎖中に下記式、 で示される原子団が導入されたスチレン−ブタジエン共
重合体ゴム20〜80重量部、天然ゴムおよび/又はポリイ
ソプレンゴム80〜20重量部、合計100重量部から成る混
合ゴムを原料ゴムとし、該原料ゴムの一部と、窒素吸着
法による比表面積60〜140m2/g、ジブチルフタレート吸
油量100〜150ml/100gのカーボンブラックを主要成分と
する配合物の全量又は一部とを混練して混練物中の該原
料ゴム分を40〜85重量%となし、次いでこの混練物と該
原料ゴム及び該配合物の残りとを混練して最終ゴム配合
組成物としたことを特徴とするトレッド用ゴム組成物の
製造方法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。
(イ)本発明において用いる原料ゴムは、天然ゴムおよ
び/又はポリイソプレンゴム20〜80重量部と特定のスチ
レン−ブタジエン共重合体ゴム80〜20重量部(合計100
重量部)含有するものである。この範囲外の配合割合で
は、低燃費性、湿潤路面での制動性、積雪・氷結路面で
の制動性のいずれかの特性が悪くなるので好ましくない
からである。ただし、他のジエン系ゴム、例えば、ポリ
ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合
体ゴム、非変性スチレン−ブタジエン共重合体ゴムなど
を30重量部以下含んでいてもよい。
(1)ここで用いるスチレン−ブタジエン共重合体ゴム
には、分子鎖末端或いは分子鎖中に下記式で示される原
子団が導入されている。
上記式(I)で示される原子団の導入は、下記式の結合 (式中Mは、O原子又はS原子を表わす)を有する化合
物(以下、化合物Aと称する)をスチレン−ブタジエン
共重合体と反応させることによって行われる。
化合物Aとしては、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−
ジエチルホルムアミド;N,N−ジエチルアセトアミド;ア
ミノアセトアミド、N,N−ジメチル−N′,N′−ジメチ
ルアミノアセトアミド、N−フェニルジアセトアミド;
N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジメチルメタアク
リルアミド;プロピオンアミド、N,N−ジメチルプロピ
オンアミド;4−ピリジルアミド、N,N−ジメチル−4−
ピリジルアミド;N,N−ジメチルベンズアミド、p−アミ
ノベンズアミド、N′,N′−(p−ジメチルアミノ)ベ
ンズアミド、N,N−ジメチル−N′−(p−エチルアミ
ノ)ベンズアミド、N−アセチル−N−2−ナフチルベ
ンズアミド:ニコチンアミド、N,N−ジエチルニコチン
アミド;コハク酸アミド、マレイン酸アミド、N,N,N′,
N′−テトラメチルマレイン酸アミド;コハクイミド、
マレイミド、N−メチルマレイミド、N−メチルフタル
イミド、1,2−シクロヘキサンジカルボキシミド、N−
メチル−1,2−シクロヘキサンジカルボキシミド;オキ
サイド、2−フラミド、N,N,N′,N′−テトラメチルオ
キサイド、N,N−ジメチル−2−フラミド;N,N−ジメチ
ル−8−キノリンカルボキシアミド;N,N−ジメチル−p
−アミノ−ベンザルアセトアミド、N,N−ジメチル−
N′,N′−(p′−ジメチルアミノ)シンナミリデンア
セトアミド;N,N−ジメチル−N′,N′−(2−ジメチル
アミノ)ビニルアミド;N′−(2−メチルアミノ)ビニ
ルアミド;尿素、N,N′−ジメチル尿素、N,N,N′,N′−
テトラメチル尿素;カルバミン酸メチル、N,N−ジエチ
ルカルバミン酸メチル;ε−カプロラクタム、N−メチ
ル−ε−カプロラクタム、N−アセチル−ε−カプロラ
クタム、2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリド
ン、N−アセチル−2−ピロリドン、2−ピペリドン、
N−メチル−2−ピペリドン、2−キノロン、N−メチ
ル−2−キノロン、2−インドリノン、N−メチル−2
−インドリノン;イソシアヌル酸、N,N′,N″−トリメ
チルイソシアヌル酸等およびこれらの対応の含硫黄化合
物が例示できる。なかでも特に好ましい化合物は、窒素
にアルキル基が結合した化合物である。
前記式(I)で示される原子団が導入されたスチレン−
ブタジエン共重合体ゴムの製造方法としては、例えば、
(a)アルカリ金属基材触媒および/又はアルカリ土類
金属基材触媒を用いてスチレンとブタジエンとを重合さ
せ、重合反応が完了した溶液中に化合物Aを添加する方
法、(b)スチレン−ブタジエン共重合体を適当な溶剤
に溶解させた溶液中で、該共重合体にアルカリ金属およ
び/又はアルカリ土類金属を付加させ、引き続き化合物
Aを添加して反応させる方法等が例示できる。
この場合の重合反応および付加反応に使用されるアルカ
リ金属基材触媒は、リチウム、ルビジウム、セシウム等
の金属そのもの、或いはこれらの炭化水素化合物もしく
は極性化合物との錯体(例えば、n−ブチルリチウム、
2−ナフチルリチウム、カリウム−テトラヒドロフラン
錯体、カリウム−ジエトキシエタン錯体等)である。ま
た、アルカリ土類金属基材触媒は、特開昭51−115590
号、特開昭52−9090号、特開昭57−100146号などに記載
されているバリウム、ストロンチウム、カルシウム等の
化合物を主成分とする触媒系等が例示できる。いずれの
金属基材触媒も通常の溶液重合の触媒として使用される
ものでもよく、特に制限されるものでない。
反応終了後、化合物Aの導入された不飽和ゴム状重合体
は、メタノール等の凝固剤の添加、水蒸気によるストリ
ッピングなどの通常の分離方法を用いて反応溶液中から
回収される。得られた不飽和ゴム状重合体には、分子鎖
末端或いは分子鎖中に、 なる原子団として化合物Aが導入されている。
化合物Aが導入される部位は、分子鎖の末端或いはそれ
以外の部位であってもよいが、好ましくは分子鎖の末端
である。分子鎖の末端がジエニル構造の共重合体と化合
物Aとの反応で得られた重合体を使用することにより、
低燃費性の改善がさらに大となるからである。
スチレン−ブタジエン共重合体ゴムが前記式(I)で示
される原子団を分子鎖内に有していることが本発明の必
須の構成要件である。このスチレン−ブタジエン共重合
体ゴムを含有するゴム組成物は、前記式(I)で示され
る原子団を有さない通常のスチレン−ブタジエン共重合
体ゴムからなるゴム組成物に比べると著しく改善された
反発弾性を示す。したがって、このゴム組成物をトレッ
ドに用いた空気入りタイヤは、他の特性を高いレベルに
維持しながら低燃費性を非常に改善することが可能とな
る。
(2)また、本発明で用いるスチレン−ブタジエン共重
合体ゴムは、結合スチレン量が10〜30重量%であり、ま
た、ブタジエン部の1,2−ビニル結合量が30〜80%であ
る。
結合スチレン量が10重量%未満では、ゴム組成物のウェ
ットスキッド抵抗が低下し、湿潤路面におけるタイヤの
制動性能を悪化させるので好ましくない。一方、30重量
%を越えると、湿潤路面での制動性が大きくなる反面、
積雪・氷結路面での制動性および耐摩耗性が悪化するの
で好ましくない。
1,2−ビニル結合量が30%未満では湿潤路面での制動性
の改善効果が小さく、一方、80%を越えると発熱性が大
きくなると共に氷結路面での制動性、耐摩耗性が大幅に
低下するため好ましくない。
(3)さらに、本発明においては、配合物は補強剤とし
てのカーボンブラックを主要成分とするものであり、通
常のゴム工業で用いられる配合剤である加硫剤、加硫促
進剤、加硫助剤、老化防止剤、軟化剤等を含んでいても
よい。
カーボンブラックの配合量は通常原料ゴム100重量部当
り30〜80重量部である。
カーボンブラックの配合量が30重量部未満では、タイヤ
として十分な湿潤路面での制動性、耐摩耗性が得られな
い。一方、80重量部を越えるとタイヤの低燃費性が悪化
し、加えて、トレッド部の硬度が低温で高くなるため氷
結路面で滑り易くなり、好ましくないからである。
ここで用いるカーボンブラックの特性としては、窒素吸
着法による比表面積(N2SA)が60〜140m2/g、好ましく
は75〜120m2/gで、ジブチルフタレート吸油量(DBP吸油
量)が100〜150ml/100g、好ましくは110〜140ml/100gの
範囲にあることが必要である。このカーボンブラック
は、例えば、HAFカーボンブラックである。
N2SAが60m2/g未満では、タイヤの低燃費性に優れるもの
の、湿潤路面での制動性、耐摩耗性が著しく悪化する。
一方、N2SAが140m2/gを越えるとタイヤの低燃費性が劣
ることになるので好ましくない。
DBP吸油量が100ml/100g未満では、タイヤの耐摩耗性が
低下し、さらに操縦安定性が悪くなるので好ましくな
い。150ml/100gを越えると、低温でトレッド部が硬化し
易く、積雪・氷結路面での制動性が低下するので好まし
くない。
(ロ)本発明では、まず、前記原料ゴムの一部と最終配
合ゴム組成に必要な量の配合物の全量又は一部と混練
し、得られた混練物中の原料ゴム分が40〜85重量%の量
となるように混練する(第1段の混練)。なお、第一段
の混練におけるカーボンブラックの量は、全カーボンブ
ラックの量の90%以上、好ましくは全量である。ゴム分
40%未満では配合物の粘度が高くなり、加工性が非常に
悪い。また、85%を越えると、本発明の目的とする低燃
費性の改良が十分に得られない。
つぎに、このようにして得られる混練物に上記原料ゴム
および配合物の残りを添加して混練する(第2段の混
練)。この際に、通常のゴム工業で用いられる配合剤で
ある加硫剤、加硫促進剤、加硫助剤、老化防止剤、軟化
剤等をさらに添加してもよい。なお、ここでいう第1段
の混練、第2段の混練とは、通常の混練をいい、常法に
よって行えばよい。
以下に実施例、比較例を示す。
実施例、比較例 下記表1に比較例を1〜5、実施例を6〜12で示した
(配合は重量部)。本発明の混練方法は、小型のバンバ
リーミキサー(1.7l容積)を使用し、バンバリーケーシ
ング温度60℃、回転数40rpmでおこなった。第1段の混
練は、表1に示されているゴム及びファイナル用の配合
剤(加硫促進剤、硫黄)を除いた全量の配合剤を入れて
4分間混合した。次に、第2段の混練は、第1段目の混
練物に残りのゴムを加えて3分間バンバリーで混合し
た。このゴムを8インチロールに巻きつけ、加硫促進剤
OBS(N−オキシジエチレン−2−ベンゾチアゾールス
ルフェンアミド)0.85PHRおよび硫黄2.00PHRを加えて約
4分間混合し、約3mmの厚さのシートにした。このシー
トを160℃、15分の条件で加硫し、リュプケ弾性(JIS K
6301、−10℃の硬度(JIS K 6301)に準ずる)、ピコ
摩耗試験(ASTM D 2228)および引張り試験(JIS K630
1)を実施した。リュプケ弾性は0℃と60℃の二点で測
定しているが、0℃の反撥弾性が小さいほどウェットス
キッド性は良好であり、60℃の反撥弾性が大きいほど転
動抵抗の良好な(小さい)タイヤが得られることが知ら
れている。−10℃の硬度は値が小さいほど低温でやわら
かく、積雪・氷結路面での制動性が良いことを示す。ま
た、ピコ摩耗は、比較例2を100とした時の指数で表1
に示した。値が大きいほど耐摩耗性は良好である。
比較例1〜5は、いずれも1段練りコンパウンドである
が、比較例1,3の2段練り混合を実施例の6,7に示したが
0℃のリュプケ弾性はそれぞれ同じであるが60℃のリュ
プケ弾性は実施例6,7の方が、いずれも大きく、大幅に
転動抵抗が改良されていることを示している。ピコ摩耗
および引張り特性は、比較例1,3と実施例6,7の間ではほ
ぼ同等な値を示した。
実施例8は、実施例6が天然ゴムを2段混練りに投入し
たが、その代りにS−SBR(1)を使用した例であるが
実施例6,8はいずれの特性値もほぼ同じ値を示し、いず
れの場合にも転動抵抗が改良されることを示している。
実施例9,10は、比較例2の2段練り混合を示すがいずれ
も60℃のリュプケ弾性が大きくなり、第2段練りで天然
ゴムを50PHR入れた実施例9は実施例8に比較して60℃
のリュプケ弾性は大きく転動抵抗はさらに良くなってく
る。
比較例4,5に実施例11,12がそれぞれ対応するが、S−SB
R(1)からS−SBR(2)に変更しても同様な効果が認
められる。
以上のようにNR/S−SBRのブレンド系においてNR又はS
−SBRを第2段目に入れた混合をすることにより、ウェ
ット性能、低温性能、耐摩耗性をそこなうことなく転が
り抵抗性能のみいちじるしく改良することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、低燃費性に優れ、
しかも湿潤路面および積雪・氷結路面での制動性を同時
に満足するオールシーズン用の空気入りタイヤのトレッ
ド用として好適なゴム組成物を得ることができる。
フロントページの続き (72)発明者 秋田 修一 神奈川県横浜市戸塚区品濃町553番地1 パークヒルズN−204 (56)参考文献 特開 昭61−42552(JP,A) 特開 昭55−104343(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】結合スチレン量が10〜30重量%であってブ
    タジエン部の1,2-ビニル結合量が30〜80%であり、分子
    鎖末端或いは分子鎖中に下記式、 で示される原子団が導入されたスチレン−ブタジエン共
    重合体ゴム20〜80重量部、天然ゴムおよび/又はポリイ
    ソプレンゴム80〜20重量部、合計100重量部から成る混
    合ゴムを原料ゴムとし、該原料ゴムの一部と、窒素吸着
    法による比表面積60〜140m2/g、ジブチルフタレート吸
    油量100〜150ml/100gのカーボンブラックを主要成分と
    する配合物の全量又は一部とを混練して混練物中の該原
    料ゴム分を40〜85重量%となし、次いでこの混練物と該
    原料ゴム及び該配合物の残りとを混練して最終ゴム配合
    組成物としたトレッド用ゴム組成物の製造方法。
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