JPH08269243A - タイヤ用ゴム組成物とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 タイヤの路面グリップ性を向上させながら、
路面グリップ性の温度による変化を小さくし、併せて耐
摩耗性を改良する。 【構成】 高ガラス転移点スチレンブタジエンゴム（Ａ
ゴム成分）と、予め沃素吸着量が１１５ｇ／kg以上、着
色力が１０５以下のカーボンブラックが混入されてカー
ボンマスターバッチになっていてＡゴム成分よりガラス
転移点が１５℃以上低く、ムーニー粘度が１．８倍以上
である低ガラス転移点スチレンブタジエンゴム（Ｂゴム
成分）をブレンドしたものに他の配合剤を混合したタイ
ヤ用ゴム組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、路面グリップ性を向
上するとともに温度による変化が小さく、耐摩耗性も合
わせて改良したタイヤ用ゴム組成物とその製造方法に係
るものである。

【０００２】

【従来技術】通常、乗用車用タイヤのトレッドには、主
成分がスチレンブタジエンゴムであるゴム成分１００重
量部に対して沃素吸着量が９０〜１２０ｇ／kg、着色力
（tint）が１００〜１２０のカーボンブラックを６０〜
１５０重量部配合したゴム組成物が使用されている。タ
イヤが自動車に装着されて走行しているときトレッドは
接地毎に繰り返し変形し、変形の仕事にヒステレシスロ
スが生じ、ヒステレシスロスはトレッドに用いたゴム組
成物の損失正接が大きい程大きくなる。一方損失正接の
大きいゴム組成物を用いたタイヤは路面グリップ性が大
きくなることは公知であり、路面グリップ性を大きくす
るために、従来は粒子径の小さいカーボンブラックを配
合したり、カーボンブラックとオイルの配合量を多くし
たりして損失正接を大きくする手法、あるいはガラス転
移点が高いゴムを使用する手法が用いられていた。しか
し、損失正接が大きくなると発熱も大きくなってタイヤ
使用中の温度上昇が大きくなり、路面グリップ性が低下
し、また強度低下が生じてセパレーションしやすくなっ
て耐久性が低下する。さらにガラス転移点の高いゴムを
使用した場合には耐摩耗性が劣る。このように路面グリ
ップ性を大きくすれば耐久性、耐摩耗性などが低下する
傾向にあるので、損失正接を調整してこれらの性能のバ
ランスを計っていた。

【０００３】ゴム組成物の損失正接は温度によって変わ
り、温度分散曲線は図１に示す曲線２（破線）のように
ある温度Ｐで極大になり、極大値を示す温度の近くでは
高温側及び低温側のいずれにおいても急激に低下し、そ
れから先は漸減する。通常、損失正接は、使用されたゴ
ムのガラス転移点Ｇより１０〜２５℃高い温度で極大に
なり、ガラス転移点の異なるスチレンブタジエンゴム
（以後ＳＢＲと略称する）を通常の方法でブレンドした
場合にも、ブレンドされたＳＢＲは均一に相溶してあた
かも１種類のゴムを使用したかのようになって損失正接
の極大を示す温度（以後ピーク温度と称す）は１つにな
り、その温度はブレンドされたＳＢＲのそれぞれの概ね
ピーク温度の加重平均近くになる。そこで損失正接に関
係する性能の調整は、カーボンブラック、オイルなどの
配合剤の配合量の調整に加えて、異なったガラス転移点
を持つゴムをブレンドしてピーク温度を変えることによ
って行われていた。

【０００４】タイヤは使用中繰り返し変形に伴うヒステ
レシスロスによって温度が高くなるので、トレッドの温
度は走行開始初期では低いが、走行するに従い高くなっ
て飽和温度に達する。飽和温度は走行速度、外気温によ
って変わり、それに伴って損失正接と相関する路面グリ
ップ性も変化する。ガラス転移点の高いゴムを使用して
ピーク温度を高くし、高速走行条件で損失正接が大きく
なるようにして高速走行での路面グリップ性能を高くし
たゴム組成物でトレッドを形成したタイヤは、湿潤路面
走行時には温度上昇が小さいので路面グリップ性が劣
り、また耐摩耗性も低下する。これらの性能は１つを良
くすれば他が悪くなる関係にあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、タイヤの
トレッドに使用して路面グリップ性を高くしながら温度
による路面グリップ性の変化を小さくし、同時に耐摩耗
性が向上したゴム組成物およびその製造方法を提供する
ことを課題にする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】ゴムに沃素吸着量の大き
いカーボンブラックを混合して長時間放置すればゴムと
カーボンブラックが物理化学的に結合してバウンドラバ
ーを形成し、このバウンドラバーは崩壊しにくいという
知見に基づいて、この発明をなしたものである。

【０００７】すなわち、この発明は、高ガラス転移点ス
チレンブタジエンゴム（Ａゴム成分）と、予め沃素吸着
量（ＩＡ）が１１５ｇ／kg以上、着色力（tint）が１０
５以下のカーボンブラックが混入されてカーボンマスタ
ーバッチになっていて、Ａゴム成分よりガラス転移点が
１５℃以上低く、ムーニー粘度が１．８倍以上の低ガラ
ス転移点スチレンブタジエンゴム（Ｂゴム成分）とのブ
レンドをゴム成分にしたタイヤ用ゴム組成物と、混合機
に投入された高ガラス転移点スチレンブタジエンゴム
（Ａゴム成分）に、Ａゴム成分よりガラス転移点が１５
℃以上低く、ムーニー粘度が１．８倍以上の低ガラス転
移点スチレンブタジエンゴム（Ｂゴム成分）に沃素吸着
量（ＩＡ）が１１５ｇ／kg以上、着色力（tint）が１０
５以下のカーボンブラックを予め混合してなるカーボン
マスターバッチを添加し、さらにカーボンブラックを添
加混練することによってタイヤ用ゴム組成物を製造す
る。

【０００８】

【作用】トレッド用ゴム組成物に使用する市販のカーボ
ンブラックは粒径が１０〜５０nmの１次凝集体が更に凝
集して２次凝集体を形成した状態になっていて、ゴムに
混合されるとき２次凝集体が破壊してゴム中に分散し、
長時間例えば一昼夜放置されればその間にゴムと物理化
学的に結合してバウンドラバーになる。一旦できたバウ
ンドラバーは破壊されにくいので、別のゴムとカーボン
ブラックを合わせて添加して再度混合してもバウンドラ
バーは完全に破壊されず、その状態を維持したまま別の
ゴム中に分散して、バウンドラバーの小塊を別のゴムが
取り囲んだ状態、所謂海島相構造の分散形態になる。

【０００９】この発明では、ガラス転移点の低いＳＢＲ
（Ｂゴム成分）をカーボンマスターバッチにしてガラス
転移点の高いＳＢＲ（Ａゴム成分）とブレンドしている
ので、Ａゴム成分が海相に、Ｂゴム成分が島相になって
均一に相溶していないことにより、ガラス転移点が影響
する物性に対して、独立してそれぞれのＳＢＲのガラス
転移点が影響する要素が残っており、その結果図１の損
失正接の温度分散曲線の１に示すように、均一に分散し
た場合に現れる極大値がそれぞれのゴム成分のピーク温
度の方へ引っ張られ、極大値が小さくなって分散がブロ
ードになり、損失正接の低温と高温とにおける差、例え
ば２０℃における値と６０℃における値の差が単一成分
ゴムの場合の曲線２（破線）より小さくなって、路面グ
リップ性の温度依存性が小さくなるとともにタイヤ使用
温度におけるグリップ性が高くなる。Ａゴム成分とＢゴ
ム成分のガラス転移点の温度差が１５℃未満の場合に
は、海島相構造の不均一分散をしているが、両ゴム成分
のガラス転移点が近いために損失正接の温度分散曲線が
シヤープになって、低温と高温とでの損失正接の差異が
大きいことにより路面グリップ性の温度依存性が大にな
る。カーボンマスターバッチにされるＢゴム成分のムー
ニー粘度がＡゴム成分の１．８より小さい場合には、生
ゴムの強度が小さいのでＡゴム成分と混合している間に
バウンドラバーが中のゴムから破壊されて、Ａゴム成分
の海相にＢゴム成分の島相が分散するブレンド状態の形
成の割合が小さくなって相溶状態が強く表れ、路面グリ
ップ性の温度依存性が大になる。

【００１０】カーボンブラックの着色力が大きくなれば
発熱が上がり、沃素吸着量が大きくなれば耐摩耗性は良
くなるが、発熱も大きくなるので、通常タイヤ用ゴム組
成物に使用される範囲内で沃素吸着量を大きくして耐摩
耗性を良くし、沃素吸着量が大きいことによる発熱の増
加を着色力を小さくして防止できるカーボンブラックを
選択する。沃素吸着量が１１５ｇ／kg未満では耐摩耗性
の向上がなされず、着色力が１０５より大きくなれば発
熱が大きくなって高速走行時タイヤ温度が高くなり、路
面グリップ性が低下する。

【００１１】カーボンマスターバッチを製造する方法に
は、ラテックスまたは溶液状態のゴムと水にカーボンブ
ラックを懸濁したものを混合する方法所謂ウエットマス
ターバッチと乾燥状態のゴムとカーボンブラックを混合
する方法所謂ドライマスターバッチがある。この発明で
は両者を用いることはできるが、カーボンブラックの分
散がよいウエットマスターバッチの方が好ましい。ハン
バリーなどの混合機にゴムを投入する順序は特に限定し
ないが、まずＡゴム成分を投入して軟化させてからカー
ボンマスターバッチを投入して、Ｂゴム成分バウンドラ
バーがＡゴム成分によって破壊されにくいようにするの
が好ましい。

【００１２】

【実施例】表１に示すＡゴム成分の油展ゴムと表２に示
すＢゴム成分に同表に示すカーボンブラックを予め混合
してなるカーボンマスターバッチを、ゴム成分が表３に
示す重量部割合になるように秤量して、混合機にＡ成分
ゴム、カーボンマスターバッチの順に投入し、さらにゴ
ム成分合計１００重量部（以後重量部を単に部と略称す
る）に対して表３に示す量のカーボンブラックとオイ
ル、亜鉛華３部、ステアリン酸２部、老化防止剤２部を
投入して混合し、排出する。排出された混合ゴムをシー
ト状に成型して冷却した後硫黄２部、加硫促進剤ＣＢＳ
１．５部を添加して再度混合し、ゴム組成物を得た。

【００１３】

【表１】

【００１４】

【表２】

【００１５】

【表３】

【００１６】上記ゴム組成物をトレッドゴムにして、サ
イズ２０５／５５Ｒ１６のタイヤを形成して自動車に装
着し、路面グリップ性の温度依存性（ラップタイム
差）、湿潤路面グリップ性、耐摩耗性を評価して表３に
示した。

【００１７】路面グリップ性の温度依存性は、１周約６
kmのサーキットを全速力で１０周走行して、初めの５周
のラップタイムの平均と後のタイヤ温度が上昇している
５周のラップタイムの平均の差で評価した。差が小さい
ほど路面グリップ性の温度依存性が小さく好ましい。

【００１８】湿潤路面グリップ性は、米国の統一タイヤ
品質等級基準ＵＴＱＧのアスファルト路面の試験条件で
トラクション試験を行い、比較例ＣＥ１を１００にして
各タイヤのトラクション性を指数で示した。値が大きい
ほど優れている。

【００１９】耐摩耗性は、途中で３回位置交換して２万
km走行して溝深さから摩耗量を求め、比較例ＣＥ１を１
００にして各タイヤの耐摩耗性を指数で示した。値が大
きいほど優れている。

【００２０】実施例タイヤはいずれも、使用するゴム成
分の一部を予めカーボンマスターバッチにしてから残余
のゴムと混合する方法を採用せず、従来の混合法に従っ
た比較例ＣＥ１よりラップタイムの差が小さく、湿潤路
面グリップ性、耐摩耗性が優れている。比較例のＣＥ２
は両ゴム成分間のガラス転移点の温度差が小さい例で路
面グリップ性の温度依存性が大きく、ＣＥ３は両ゴム成
分間のムーニー粘度の相違が小さい例で路面グリップ性
の温度依存性が大きく、ＣＥ４はこの発明の要件を満た
すＢゴム成分に着色力が１０５より大きいカーボンブラ
ックを混合したカーボンマスターバッチを使用した例
で、高速走行時タイヤ温度が高くなって路面グリップの
温度依存性が大きくなっている。

【００２１】

【発明の効果】予めカーボンブラックが混入されてカー
ボンマスターバッチにされたゴムと、このゴムよりガラ
ス転移点が高く、ムーニー粘度の低いゴムをブレンドす
ることにより、両ゴムを島海相構造の分散状態にして、
両ゴムの個々が持つ特性を独立して発現できるように
し、路面グリップ性の温度依存性を小さくするととも
に、路面グリップ性、耐摩耗性を向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ゴム組成物の損失正接の温度分散曲線概念図

【符号の説明】

１ 本発明ゴム組成物の損失正接温度分散曲線 ２ ＳＢＲ組成物の損失正接温度分散曲線 Ｇ ＳＢＲ組成物のガラス転移点 Ｐ ＳＢＲ組成物の損失正接が極大を示す温度

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴム成分が、高ガラス転移点スチレンブ
   タジエンゴム（Ａゴム成分）と予め沃素吸着量（ＩＡ）
   が１１５ｇ／kg以上、着色力（tint）が１０５以下のカ
   ーボンブラックが混入されてカーボンマスターバッチに
   なっていて、Ａゴム成分よりガラス転移点が１５℃以上
   低く、ムーニー粘度が１．８倍以上の低ガラス転移点ス
   チレンブタジエンゴム（Ｂゴム成分）とのブレンドでな
   るタイヤ用ゴム組成物。
2. 【請求項２】 請求項１のＡゴム成分のガラス転移点が
   −４５℃以上、カーボンマスターバッチになっているＢ
   ゴム成分のガラス転移点が−６０℃以下であるタイヤ用
   ゴム組成物。
3. 【請求項３】 少なくとも２種類のゴムにカーボンブラ
   ックを混合する工程において、混合機に投入された高ガ
   ラス転移点スチレンブタジエンゴム（Ａゴム成分）に、
   Ａゴム成分よりガラス転移点が１５℃以上低く、ムーニ
   ー粘度が１．８倍以上の低ガラス転移点スチレンブタジ
   エンゴム（Ｂゴム成分）に沃素吸着量（ＩＡ）が１１５
   ｇ／kg以上、着色力（tint）が１０５以下のカーボンブ
   ラックを予め混合してなるカーボンマスターバッチを添
   加し、さらにカーボンブラックを添加混練することを特
   徴とするタイヤ用ゴム組成物の製造方法。