JPH08333484A - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低温から高温まで、また湿潤路面から乾燥路
面に至るまでの広範囲な使用条件下で安定した操縦安定
性を発揮し得る。 【構成】 乳化重合スチレン−ブタジエンゴムと溶液重
合スチレン−ブタジエンゴムとを各々少なくとも１種含
み、乳化重合体／溶液重合体が70/30〜30/70の範囲内で
あって、全重合体分の総スチレン含量が30〜40重量%、
総ビニル量が15〜25重量%であるジエン系ゴム100重量部
に対して、カーボンブラック＋シリカ70〜120重量部
と、エステル系可塑剤が10重量部以下である軟化剤35〜
70重量部とを含み、シリカ／（カーボンブラック＋シリ
カ）が20〜80重量%であり、かつシランカップリング剤
をシリカ量の5〜20重量%とカーボンブラック量の1〜5重
量%とを合わせた量含み、加硫後における100℃のE'と30
℃のE'との比が0.43以上、150%歪時のヒステリシスロス
が0.3以上であるタイヤトレッド用ゴム組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はタイヤトレッド用ゴム組
成物に関し、特には、低温から高温まで、また湿潤路面
および乾燥路面において安定した操縦安定性を発揮する
乗用車用ラジアルタイヤのトレッドに好適なゴム組成物
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、タイヤのゴム組成物にシリカ
を配合してタイヤ性能を改善する試みは種々行われてい
る。

【０００３】例えば、特開昭６１−２１８４０４号公報
においては、補強剤としてシリカを用いることにより、
タイヤの耐摩耗性の向上を図っている。

【０００４】また、特開昭６３−２７０７５１号および
特開昭６４−９２４８号の各公報においては、高運動性
能のタイヤを得るために、夫々所定量のシリカを配合し
たゴム組成物が開示されている。

【０００５】さらに、特開平３−２３９７３７号、特開
平３−２５２４３３号および特開平３−２５２４３１号
の各公報においては、ウエットスキッド抵抗性、転がり
抵抗性および耐摩耗性を改善するために、特定の重合体
とともにシリカおよびシランカップリング剤を配合した
ゴム組成物をトレッドに用いた空気入りタイヤが開示さ
れている。

【０００６】その他にも、タイヤの性能改善のためにシ
リカを配合したトレッド用ゴム組成物は幾つか提案され
ている（例えば、特開平４−２２４８４０号、特開平５
−２７１４７７号、特開平５−５１４８４号、特開平７
−４７４７６号公報等）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、空気入
りタイヤのトレッド用ゴム組成物へのシリカの配合は、
いずれも低燃費性（転がり抵抗性）、ウエットスキッド
抵抗性および耐摩耗性を同時にある程度満足するためで
あり、高性能車用タイヤトレッドに用いるものではなか
った。

【０００８】また、ウエット用レースタイヤのトレッド
ゴムに使用可能なシリカ配合ゴム組成物が特開平５−３
３１３１６号公報に開示されているが、このゴム組成物
はあくまで限られたウエットという条件下で主に短距離
を走行するレースのためのものであり、一般の高性能乗
用車で用いられるような種々の使用条件、長い使用距
離、長期間に亘る使用環境下では全く不十分なものであ
った。

【０００９】すなわち、従来のシリカ配合ゴム組成物に
おいては、低温から高温まで、また湿潤路面から乾燥路
面に至るまでといった広範囲な使用条件下で安定した操
縦安定性を発揮し得るタイヤトレッド用ゴム組成物、特
には安全に係る低温時の湿潤路面でのブレーキ性（ウエ
ットスキッド抵抗性）および高速走行時の安定性（熱ダ
レ防止性）に優れたタイヤトレッド用ゴム組成物を得る
ことが困難であった。

【００１０】そこで本発明の目的は、低温から高温ま
で、また湿潤路面から乾燥路面に至るまでの広範囲な使
用条件下で安定した操縦安定性を発揮し得るタイヤトレ
ッド用ゴム組成物を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、ゴム組成物を下記
の構成とすることにより上記目的を達成し得ることを見
出し、本発明を完成するに至った。

【００１２】すなわち、本発明のタイヤトレッド用ゴム
組成物は、乳化重合によるスチレン−ブタジエンゴムと
溶液重合によるスチレン−ブタジエンゴムとを各々少な
くとも１種含み、乳化重合体と溶液重合体との比率（乳
化重合体／溶液重合体）が７０／３０〜３０／７０の範
囲内であって、重合体分の総スチレン含量が３０〜４０
重量％、総ビニル量が１５〜２５重量％であるジエン系
ゴム１００重量部に対して、カーボンブラックとシリカ
とを合わせて７０〜１２０重量部と、エステル系可塑剤
が１０重量部以下である軟化剤３５〜７０重量部とを含
み、カーボンブラックとシリカの総量に対するシリカの
占める割合が２０〜８０重量％であり、かつシランカッ
プリング剤をシリカ量の５〜２０重量％とカーボンブラ
ック量の１〜５重量％とを合わせた量含み、加硫後にお
ける１００℃の貯蔵弾性率（Ｅ’）と３０℃の貯蔵弾性
率（Ｅ’）との比が０．４３以上であり、かつ１５０％
歪時のヒステリシスロスが０．３以上であることを特徴
とするものである。

【００１３】使用するカーボンブラックの臭化セチルト
リメチルアンモニウム吸着量（ＣＴＡＢ）が１１５〜１
６０ｍ² ／ｇ、ジブチルフタル吸油量（ＤＢＰ）が１１
５〜１５０ｃｃ／１００ｇおよびティント値（ＴＩＮ
Ｔ）が１２５以上であることが好ましい。

【００１４】また、使用するシリカの一次粒子径が１０
ｎｍ以下であることが好ましい。

【００１５】本発明のゴム組成物には、老化防止剤、ワ
ックス、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤等、通常ゴ
ム工業で使用される配合剤を適宜配合することができる
のは勿論のことである。

【００１６】

【作用】本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物において
は、乳化重合によるスチレン−ブタジエンゴムと溶液重
合によるスチレン−ブタジエンゴムとの比率（乳化重合
体／溶液重合体）が７０／３０〜３０／７０、好ましく
は７０／３０〜４０／６０、さらに好ましくは６０／４
０〜４０／６０の範囲内である。乳化重合体の比率が７
０を超えると耐熱性が低下し、一方溶液重合体の比率が
７０を超えると耐摩耗性、破壊特性が悪化する。

【００１７】次に、上記重合体分の総スチレン含量は３
０〜４０重量％、好ましくは３５〜４０重量％の範囲内
である。総スチレン含量が３０重量％未満では路面に対
して十分なグリップ力が得られず、一方４０重量％を超
えると低温時のグリップ力が低下してしまう。また総ビ
ニル量は１５〜２５重量％、好ましくは１６〜２１重量
％の範囲内である。１５重量％未満では高速、高温時に
熱ダレが発生し、安定した操縦安定性が得られず、一方
２５重量％を超えると低温時のグリップ力が低下してし
まう。

【００１８】本発明のゴム組成物においては、上記ジエ
ン系ゴム１００重量部に対して、カーボンブラックとシ
リカとを合わせて７０〜１２０重量部、好ましくは８０
〜１１０重量部の範囲内で配合する。かかる配合量が７
０重量部未満では路面に対して十分なグリップ力が得ら
れず、一方１２０重量部を超えると耐摩耗性、耐熱性の
低下が著しい。また、このときカーボンブラックとシリ
カの総量に対するシリカの占める割合が２０〜８０重量
％の範囲内である。２０重量％未満では低温において十
分なウエットスキッド抵抗性が得られず、一方８０重量
％を超えると乾燥路面に対するグリップ力が十分に得れ
ない。

【００１９】また、シランカップリング剤は、シリカ量
の５〜２０重量％とカーボンブラック量の１〜５重量％
とを合わせた量必要である。シランカップリング剤量が
上記範囲未満であると十分な補強効果が得られず、一方
上記範囲を超えると弾性率が上がり過ぎて好ましくな
い。元々シランカップリング剤はシリカの補強剤である
が、本発明のゴム組成物はシリカとカーボンブラックと
のブレンド系であるため、シリカの比率が少ない場合に
はカーボンブラックの表面にシランカップリング剤が吸
着されるというロスが発生する。このため、カーボンブ
ラック量の１〜５重量％分加える必要がある。

【００２０】なお、シランカップリング剤は一般式、Ｙ
₃ −Ｓｉ−Ｃ_n Ｈ_2nＡ（式中、Ｙは炭素数１〜４のアル
キル基、アルコキシル基または塩素原子であって３個の
Ｙは同一でも異なっていてもよく、ｎは１〜６の整数を
示し、Ａは−Ｓ_m Ｃ_n Ｈ_2nＳｉ−Ｙ₃ 基、−Ｘ基および
−ＳｎＺ基からなる群から選ばれた基であり、ここでＸ
はニトロソ基、メルカプト基、アミノ基、エポキシ基、
ビニル基、塩素原子またはイミド基、Ｚは次式、

【式１】 であり、ｍおよびｎは夫々１〜６の整数を示し、Ｙは前
述の通りである。）で表わされるものを用いる。

【００２１】かかるシランカップリング剤の具体例とし
ては、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラ
スルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）テ
トラスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピ
ル）テトラスルフィド、ビス（２−トリメトキシシリル
エチル）テトラスルフィド、３−メルカプトプロピルト
リメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキ
シシラン、２−メルカプトエチルトリメトキシシラン、
２−メルカプトエチルトリエトキシシラン、３−ニトロ
プロピルトリメトキシシラン、３−ニトロプロピルトリ
エトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラ
ン、３−クロロプロピルトリエトキシシラン、２−クロ
ロエチルトリメトキシシラン、２−クロロエチルトリエ
トキシシラン、３−トリメトキシシリルプロピル−Ｎ，
Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、３−
トリエトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカ
ルバモイルテトラスルフィド、２−トリエトキシシリル
エチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスル
フィド、３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾ
ールテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピ
ルベンゾチアゾールテトラスルフィド、３−トリエトキ
シシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、３−
トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフ
ィド等が挙げられる。

【００２２】また、本発明のゴム組成物においては、エ
ステル系可塑剤が１０重量部以下である軟化剤を３５〜
７０重量部、好ましくは４５〜６０重量部の範囲内で配
合する。軟化剤の配合量が３５重量部未満では路面に対
して十分なグリップ力が得られず、一方７０重量部を超
えるか、若しくはエステル系可塑剤の配合量が１０重量
部を超えると発熱耐久性、耐摩耗性が低下してしまう。
なお、ここでいうエステル系可塑剤には、トリオクチル
ホスフェイト（ＴＯＰ）、ジオクチルフタレート（ＤＯ
Ｐ）、ジオクチルアジペート（ＤＯＡ）、オクチルオレ
ート等がある。

【００２３】さらに本発明のゴム組成物においては、加
硫後における１００℃の貯蔵弾性率（Ｅ’）と３０℃の
貯蔵弾性率（Ｅ’）との比が０．４３以上、好ましくは
０．４５以上である。この比が０．４３未満であると高
温、高速時の熱ダレが激しく、操縦安定性が低下する。

【００２４】また、１５０％歪時のヒステリシスロスが
０．３以上、好ましくは０．３２以上である。この値が
０．３未満では低温において十分なウエットスキッド抵
抗性が得られない。

【００２５】さらに本発明のゴム組成物においては、使
用するカーボンブラックが以下の特性を有することが好
ましい。まず、臭化セチルトリメチルアンモニウム吸着
量（ＣＴＡＢ）が１１５〜１６０ｍ² ／ｇ、さらに好ま
しくは１３５〜１５０ｍ² ／ｇの範囲内である。この量
が１１５ｍ² ／ｇ未満では十分なグリップ力が発生せ
ず、一方１６０ｍ² ／ｇを超えると発熱が大きくなると
ともに、良好な分散が得られず、破壊特性も悪化する。

【００２６】次に、ジブチルフタレート吸油量（ＤＢ
Ｐ）が１１５〜１５０ｃｃ／１００ｇ、さらに好ましく
は１２５〜１４０ｃｃ／１００ｇの範囲内である。１１
５ｃｃ／１００ｇ未満では十分な耐摩耗性が得られず、
一方１５０ｃｃ／１００ｇを超えると作業性が低下し、
しかも弾性率が上昇し過ぎてタイヤトレッド用として不
適当なものとなってしまう。

【００２７】また、ティント値（ＴＩＮＴ）が１２５以
上、さらに好ましくは１３７以上である。この値が１２
５未満であると十分なグリップ力が得られず、また耐摩
耗性も不十分である。

【００２８】さらにまた本発明のゴム組成物において
は、使用するシリカの一次粒子径が１０ｎｍ以下である
ことが好ましい。通常のＶＮ３クラスは１２ｎｍ近傍で
あるが、これよりも大粒径のものでは操縦安定性が悪化
してしまう。しかし、逆に１０ｎｍ以下となると操縦安
定性が良好となる。

【００２９】

【実施例】次に本発明を実施例および比較例により具体
的に説明する。下記の表３および表４に示す配合処方
（重量部）にて各種ゴム組成物を調製した。なお、表３
および表４に示すＳＢＲ Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅとは、下
記の表１に示す重合法により合成し、また同表に示すス
チレン含量（重量％）およびビニル量（重量％）を有す
るスチレン−ブタジエンゴムであり、ＢＲ０１とは、同
じく同表に示す特性を有する日本合成ゴム（株）製のブ
タジエンゴム（ＢＲ）である。

【００３０】

【表１】 表中、ブタジエン部のミクロ構造は、赤外吸収スペクト
ル法（モレロ法）によって求めた。また、スチレン含量
は、赤外吸収スペクトル法による６９９ｃｍ^-1のフェニ
ル基の吸収により求めておいた検量線を用いて測定し
た。そしてモレロ法はＳＢＲ中のブタジエン部を１００
としてビニル結合の重量％が得られるので、表１に示す
ビニル量（重量％）は次の様にして算出した。 ビニル量（重量％）＝｛（１００−スチレン（重量
％））／１００｝×（モレロ法で得られたブタジエン部
のビニル結合の重量％）

【００３１】また、表３および表４中のカーボンブラッ
クＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは、下記の表２に示すコロイダル
特性を有する。

【００３２】

【表２】 なお、表中のＣＴＡＢはＡＳＴＭ Ｄ３７６５−８９
に、ＤＢＰはＪＩＳ Ｋ６２２１−１９８２Ａに、また
ＴＩＮＴはＪＩＳ Ｋ ６２２１−１９８２に夫々準拠
して求めた。

【００３３】さらに、表３および表４中のシリカＡおよ
びＢは夫々以下に示す電子顕微鏡による一次粒子径を有
する。 シリカＡ：１２ｎｍ シリカＢ：９ｎｍ

【００３４】次に、下記の表３および表４に示す各ゴム
組成物からなるトレッドを備えたタイヤサイズ２２５／
５０Ｒ１６のタイヤを試作し、８Ｊ−１６のリムを用い
て試験した。以下に評価方法を示す。

【００３５】（イ）貯蔵弾性率（Ｅ’） 東洋精機製スペクトロメーターを用いて幅５ｍｍ、厚さ
２ｍｍ、長さ２０ｍｍの試験片を初期荷重１５０ｇ、振
動数５０Ｈｚ、動歪１％にて３０℃、１００℃で各々測
定した。

【００３６】（ロ）ヒステリシスロス 試験片：外径２９ｍｍ、内径２５ｍｍ、圧さ２ｍｍのリ
ング状 試験片つかみ部移動速度：３００ｍｍ／ｍｉｎ 試験温度：２５°±１℃ 試験法：伸び１５０％までの往きと帰りの応力−歪曲線
を図１のように描かせ、同一試料を６往復させた所で６
回目のデータをもってヒステリシスロスを下記の式から
求めた。値は試料数３個の平均値とした。 ヒステリシスロス＝（図１の面積ＯＡＣＯ）／（図１の
面積ＯＡＢＯ）

【００３７】（ハ）乾燥路面に対するグリップ評価 サーキットで実車走行を行い、ラップタイム、高速走行
時のフィーリング（駆動制動性、ハンドル応答性、操舵
時の路面グリップ特性およびスリップ限界を超えてから
のコントロール性）を総合的に評価した。初期は１〜３
ラップ目の平均評価で判定し、高温時は８〜１０ラップ
目の平均評価で判定した。

【００３８】（ニ）湿潤路面に対するグリップ評価 テストコースに水を撒いて湿潤路面を作り出し、乾燥路
面と同様のフィーリング評価を行った。また、速度８０
ｋｍ／時からブレーキをかけ停止するまでの距離を測定
し、総合的に判定した。常温は気温２５℃の時の結果で
あり、低温は冬場の気温０℃の時の結果である。 上記（ハ）および（ニ）はともに比較例１のタイヤを１
００として指数にて表示した。数値が大きい程結果が良
好である。得られた結果を下記の表３および表４に示
す。

【００３９】

【表３】

【００４０】

【表４】 １）Ｎ−（１，３−ジメチル−ブチル）−Ｎ’−フェニ
ル−ｐ−フェニレンジアミン ２）ジベンゾチアジルスルフィド ３）ジフェニルグアニジン ４）Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスル
フェンアミド ５）ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラス
ルフィド ６）シリカの５〜２０重量％とカーボンブラックの１〜
５重量％とを合わせたときのシランカップリング剤の必
要量範囲

【００４１】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明のタイ
ヤトレッド用ゴム組成物においては、特定のジエン系ゴ
ムを重合体成分とするゴム組成物に特定量のカーボンブ
ラックおよびシリカ、シランカップリング剤、軟化剤を
加え、さらにＥ’（１００℃）／Ｅ’（３０℃）を０．
４３以上とし、さらに１５０％歪時のヒステリシスロス
を０．３以上としたことにより、低温から高温まで、ま
た湿潤路面から乾燥路面に至るまでの広範囲な使用条件
下で安定した操縦安定性を発揮し得るタイヤ、特には安
全に係る低温時の湿潤路面でのブレーキ性（ウエットス
キッド抵抗性）および高速走行時の安定性（熱ダレ防止
性）に優れたタイヤが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ヒステリシスロスを説明するための歪みと応力
との関係を示すグラフである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乳化重合によるスチレン−ブタジエンゴ
   ムと溶液重合によるスチレン−ブタジエンゴムとを各々
   少なくとも１種含み、乳化重合体と溶液重合体との比率
   （乳化重合体／溶液重合体）が７０／３０〜３０／７０
   の範囲内であって、重合体分の総スチレン含量が３０〜
   ４０重量％、総ビニル量が１５〜２５重量％であるジエ
   ン系ゴム１００重量部に対して、カーボンブラックとシ
   リカとを合わせて７０〜１２０重量部と、エステル系可
   塑剤が１０重量部以下である軟化剤３５〜７０重量部と
   を含み、 カーボンブラックとシリカの総量に対するシリカの占め
   る割合が２０〜８０重量％であり、かつシランカップリ
   ング剤をシリカ量の５〜２０重量％とカーボンブラック
   量の１〜５重量％とを合わせた量含み、 加硫後における１００℃の貯蔵弾性率（Ｅ’）と３０℃
   の貯蔵弾性率（Ｅ’）との比が０．４３以上であり、か
   つ１５０％歪時のヒステリシスロスが０．３以上である
   ことを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。
2. 【請求項２】 使用するカーボンブラックの臭化セチル
   トリメチルアンモニウム吸着量（ＣＴＡＢ）が１１５〜
   １６０ｍ² ／ｇ、ジブチルフタル吸油量（ＤＢＰ）が１
   １５〜１５０ｃｃ／１００ｇおよびティント値（ＴＩＮ
   Ｔ）が１２５以上である請求項１記載のタイヤトレッド
   用ゴム組成物。
3. 【請求項３】 使用するシリカの一次粒子径が１０ｎｍ
   以下である請求項１または２記載のタイヤトレッド用ゴ
   ム組成物。