JPH11209518A - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

タイヤトレッド用ゴム組成物

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JPH11209518A
JPH11209518A JP10014087A JP1408798A JPH11209518A JP H11209518 A JPH11209518 A JP H11209518A JP 10014087 A JP10014087 A JP 10014087A JP 1408798 A JP1408798 A JP 1408798A JP H11209518 A JPH11209518 A JP H11209518A
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JP
Japan
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weight
rubber
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tire tread
rubber composition
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JP10014087A
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Naoya Amino
直也 網野
Sadafumi Aibe
貞文 相部
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Yokohama Rubber Co Ltd
Original Assignee
Yokohama Rubber Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/86Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction 

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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェットスキッド性能、転がり抵抗及び耐摩
耗性に優れたタイヤトレッド用ゴム組成物の提供。 【解決手段】 基−CX−N=(式中、Xは酸素又は硫
黄原子を示す)を有する化合物、ベンゾフェノン、チオ
ベンゾフェノン、イソシアナート化合物及び/又はハロ
ゲン化スズ化合物の変性剤で変性された変性ポリブタジ
エンゴム(BR)40〜10重量部及び未変性溶液重合スチ
レンブタジエン共重合体ゴム(SBR)50〜90重量部を
含んでなるゴム100 重量部に対し、窒素比表面積70〜35
0 m2 /g及びDBP吸油量105 〜200ml /100 g以上
のカーボン30〜80重量部と湿式シリカ5 〜60重量部とを
カーボン及びシリカの合計量が40〜100 重量部となるよ
うに配合して成り、変性BRと未変性溶液重合SBRと
が0.0002≦χeff −χs ≦0.012 の関係を満たす非相溶
性であるタイヤトレッド用ゴム組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はタイヤトレッド用ゴ
ム組成物に関し、更に詳しくはウェットグリップ性能、
転がり抵抗及び耐摩耗性に優れたタイヤトレッド用ゴム
組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車用タイヤとして、自動車の
燃費の観点からタイヤの転がり抵抗の低減及び安全性の
観点から湿潤路面での優れた制動性、即ちウェットグリ
ップ性能に優れ、かつ耐摩耗性に優れたタイヤの開発が
進められている。このような見地から種々の配合が提案
されているが、未だ実用上十分耐え得るものが開発され
ていないのが実情である。更に、ゴムポリマーを適当な
官能基で変性したゴムを配合して上記特性を備えたタイ
ヤトレッド用ゴム組成物を開発しようとする試みもある
が、これも未だ実用化の域には至っていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、前
述の従来技術の問題を解決して、ウェットグリップ性
能、転がり抵抗及び耐摩耗性に優れたタイヤトレッド用
ゴム組成物を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、基−C
X−N=(式中、Xは酸素又は硫黄原子を示す)を有す
る化合物、ベンゾフェノン、チオベンゾフェノン、イソ
シアナート化合物及びハロゲン化スズ化合物からなる群
から選ばれた少なくとも1種の変性剤で変性された変性
ポリブタジエンゴム(BR)40〜10重量部及び未変
性溶液重合スチレンブタジエン共重合体ゴム(SBR)
50〜90重量部を含んでなるゴム100重量部に対
し、窒素比表面積(N2 SA)70〜350m2 /g及
びDBP吸油量105〜200ml/100g以上のカー
ボンブラック30〜80重量部と湿式シリカ5〜60重
量部とをカーボンブラック及びシリカの合計量が40〜
100重量部となるように配合して成り、変性BRと未
変性溶液重合SBRとが0.0002≦χeff −χs
0.012の関係を満たす非相溶性であるタイヤトレッ
ド用ゴム組成物が提供される。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明者らは基−CX−N=(式
中、XはO又はSを示す)を有する化合物、ベンゾフェ
ノン、チオベンゾフェノン、イソシアナート化合物又は
ハロゲン化スズで変性した変性BRをこれと非相溶性の
未変性溶液重合SBRとブレンドし、これに特定のカー
ボンブラック/シリカを配合することによって上記目的
を達成し得ることを見出した。即ち、ポリブタジエンゴ
ム(BR)を前記した適当な変性剤で変性して得られる
変性BRはカーボンと強固に結合して堅固なゲルを作る
ことが知られており、そのためにシリカがガラス転移温
度(Tg)の高いBRにより多く取り込まれ、ウェット
スキッド性能及び耐摩耗性を向上させかつ転がり抵抗を
少なくすることができることが見出された。用いるBR
は乳化重合BRでも溶液重合SBRでもよく、シス含量
にも限定はない。また、本発明の第二のゴム成分である
未変性SBRは乳化重合SBRではシリカとの親和性が
十分でなく、取得された効果が出ないので、溶液重合S
BRでなければならず、またビニル量が高いほどシリカ
との親和性が高く、効果が大きい。従って、好ましい非
変性溶液重合SBRはビニル含量が25〜75重量%及
びスチレン含量5〜40重量%である。また、変性BR
及び非変性SBRに更に天然ゴムを配合することにより
破断強度、モジュラス等の特性を改良することができ
る。このように、本発明に従えば、前記したようにアミ
ノ基、イソシアナート基などで変性された変性BR、非
変性BR及び必要により天然ゴム、並びに特定のカーボ
ン及びシリカを含むタイヤトレッド用ゴム組成物が提供
される。なお、ここで変性BRと非変性溶液重合BRと
は非相溶である。
【0006】本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に第
一のゴム成分として配合される変性BRは一般的な方法
で溶液重合によって重合されたポリブタジエンゴムであ
り、単独又は任意の混合物で用いることができる。
【0007】BRの変性自身は公知であり、変性剤とし
ては、−CX−N=基(式中、X=O又はS)を有する
化合物、ベンゾフェノン、チオベンゾフェノン、イソシ
アナート化合物及びハロゲン化スズ化合物などから適宜
選択して使用することができる。このような共役ジエン
の変性方法は、例えば特開昭60−137913号公報
及び特開平61−42552号公報(−CX−N=基変
性)、特開昭59−117514号公報(ベンゾフェノ
ン)、特開昭61−103903号公報及び同61−1
03904号公報(スズ変性、ベンゾフェノン変性、−
CX−N=基変性)、特開昭63−245405号公報
(イソシアナート変性)などに記載されており、当業者
であれば適宜なし得ることである。ゴム分子との反応
(結合)の容易さから言えば、(チオ)アミノベンゾフ
ェノン類、−CX−N=含有化合物の使用が好ましい。
【0008】変性剤によって変性されるBRの位置は分
子末端、主鎖及び側鎖のいずれであってもよく、その変
性量には特に限定はないが、Sn原子又はアミノ基など
を含む化合物が分子鎖1モル当り0.1〜100モル結
合したBRであるのが好ましい。
【0009】本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に配
合される変性BRの配合量は全ゴム量100重量部当り
40〜10重量部(phr)、好ましくは15〜35phr で
ある。この配合量が多過ぎるとウェットグリップが低下
するので好ましくなく、逆に少な過ぎると耐摩耗性、転
がり抵抗が悪化するので好ましくない。
【0010】本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に第
二の成分として配合される非変性溶液重合SBR、一般
的な方法で溶液重合により重合された任意のSBRとす
ることもできる。好ましくはSBRのビニル含量が25
〜75重量%、好ましくは30〜70重量%でスチレン
含量が5〜40重量%、好ましくは10〜40重量%で
ある。
【0011】本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に配
合される非変性溶液重合SBRの配合量は全ゴム100
重量部当り50〜90重量部(phr) 、好ましくは55〜
80phr である。この量が多過ぎると耐摩耗性、転がり
抵抗が悪化するので好ましくなく、逆に多過ぎるとウェ
ットグリップが低下するので好ましくない。
【0012】本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には
任意のゴム成分としてゴム全重量100重量部当り40
重量部(phr)以下、好ましくは10〜35phr の天然ゴ
ムを配合する。この配合量が多過ぎるとウェットグリッ
プが低下するので好ましくない。なお、本発明のタイヤ
トレッド用ゴム組成物に天然ゴムを配合することにより
破断強度、モジュラス等の強度を向上させることができ
る。
【0013】本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には
補強剤としてカーボンブラック及びシリカを配合する。
本発明において使用されるカーボンブラックは、窒素比
表面積(N2 SA)が70〜350m2 /g、好ましく
は85〜200m2 /gで、DBP吸油量が105〜2
00ml/100g以上、好ましくは110〜150gで
あり、カーボンブラックの配合量はゴム100重量部当
り30〜80重量部(phr)、好ましくは30〜70phr
である。かかるカーボンブラックは上記要件を満たす限
り、従来からタイヤ用ゴム組成物に一般的に配合されて
いる任意のカーボンブラックとすることができる。
【0014】カーボンブラックの配合量が少な過ぎると
耐摩耗性が悪化するので好ましくなく、逆に多過ぎると
転がり抵抗が大きくなるので好ましくない。また、カー
ボンブラックのN2 SAが小さ過ぎると耐摩耗性が悪化
するので好ましくなく、逆に大き過ぎると混合加工性が
悪化するので好ましくない。更に、カーボンブラックの
DBP吸油量が小さ過ぎると耐摩耗性が不十分となるの
で好ましくなく、逆に大き過ぎると混合加工性が悪化す
るので好ましくない。
【0015】なお、カーボンブラックのN2 SA及びD
BP吸油量の測定方法は以下の通りである。 1)窒素吸着比表面積(N2 SA)(m2 /g):AS
TM D 3037(30733)方法Cに準拠して測
定。 2)DBP(ジブチルフタレート)吸油量(ml/100
g):JIS K6221「ゴム用カーボンブラック試
験方法」6.1.2(1)A法に準拠して測定。
【0016】本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には
更に5〜60重量部、好ましくは10〜50重量部の湿
式シリカを配合する。かかるシリカとしては従来からタ
イヤ用ゴム組成物に一般的に配合されている任意の湿式
シリカとすることができる。この湿式シリカの配合量が
少な過ぎると転がり抵抗性が悪化するので好ましくな
く、逆に多過ぎると混合加工性が悪化するので好ましく
ない。
【0017】本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に配
合されるカーボンブラック及びシリカの配合量は前記配
合量に加えて、シリカ及びカーボンブラックの合計量が
ゴム100重量部当り40〜100重量部(phr)、好ま
しくは50〜95phr でなければならない。カーボンブ
ラック及びシリカの配合補強剤の合計量が少な過ぎると
耐摩耗性が不十分となるので好ましくなく、逆に多過ぎ
ると混合加工性が悪化するので好ましくない。
【0018】本発明において用いる変性BR及び非変性
溶液重合SBRは、前述の如く、配合したゴム同士の相
互作用パラメータ(χeff )とそのゴムブレンド系のス
ピノーダル点の相互作用パラメータ(χs )との差(χ
eff −χs )が0.0002〜0.012の範囲内にあ
ることが必要である。このように相互作用パラメータ
(χeff )、すなわちカイパラメータとスピノーダル点
の相互作用パラメータ(χs )との差(χeff −χs
を特定範囲に定めることにより配合されたゴム同士を非
相溶にすることが可能となり、ウェットグリップと耐摩
耗性、低温脆化性を高度にバランスさせることができ
る。ここで、χeff は、Macromolecules, 24, 4844 (19
91) に示される下記式によって計算される。
【0019】 χeff =χ1 −χ2 ・・・・・・・・・・・・ また、χs は下記の熱力学の一般式により計算され
る。 2χs =1/N1 φ1 +1/N2 φ2 ・・・・・ N1 :1成分の重合度、N2 :2成分の重合度、φ1
1成分のモル分率 φ2 :2成分のモル分率 χeff <χs :相溶、χeff >χs :非相溶 χ1 =aeχSV+afχSB+bdχSV+bfχVB+cd χSB+ceχVB χ2 =abχSV+acχSB+bcχVB+deχSV+df χSB+efχVB χSV=56.5×10-3+5.62/T χSB=8.43×10-3+10.2/T χVB=2.69×10-3+1.87/T
【0020】 スチレン量 ビニル量 ブタジエン量 変性SBR a b c 非変性SBR d e f
【0021】χSV:スチレンユニットと1,2−結合ブ
タジエンユニットの相互作用パラメータ χSB:スチレンユニットと1,4−結合ブタジエンユニ
ットの相互作用パラメータ χVB:1,2−結合ブタジエンユニットと1,4−結合
ブタジエンユニットの相互作用パラメータ χeff :ポリマー間の相互作用パラメータ χ1 :ポリマー分子間の相互作用パラメータ χ2 :ポリマー分子内の相互作用パラメータ χs :ポリマーブレンド系のスピノーダル点の相互作用
パラメータ
【0022】本発明に係るタイヤトレッド用ゴム組成物
には、更に、硫黄、加硫促進剤、老化防止剤、充填剤、
軟化剤、可塑剤などのタイヤトレッド用ゴム組成物に一
般的に配合されている各種添加剤を配合することができ
る。本発明のゴム組成物は一般的な方法で加硫し、タイ
ヤトレッドとすることができる。
【0023】
【実施例】以下、実施例に従って本発明を更に具体的に
説明するが、本発明の技術的範囲をこれらの実施例に限
定するものでないことはいうまでもない。
【0024】標準例、実施例1〜3及び比較例1〜4 表Iに示す配合(重量部)の各成分を以下の通りにして
配合してゴム組成物を製造した。
【0025】
【表1】
【0026】表Iのポリマーの物性は表IIに示す通りで
ある。
【0027】
【表2】
【0028】硫黄及び加硫促進剤を除く他の成分を1.
7リットルの密閉型ミキサーで3〜5分間混練し、16
5±5℃に達した時に放出したマスターバッチに加硫促
進剤と硫黄を8インチのオープンロールで混練し、ゴム
組成物を得た。この組成物を15×15×0.2cmの金
型中で160℃で20分間プレス加硫して目的とする試
験片(ゴムシート)を調製し、tanδ(0℃及び60
℃)、ランボーン摩耗、300%モジュラス及び破断強
度を測定した。結果を表III で示す。
【0029】
【表3】
【0030】物性の評価試験方法は以下の通りである。 1)tanδの測定:粘弾性スペクトロメーター(東洋
精機(株)製)を用いて、初期歪み10%、動的歪み±
2%、周波数20Hzの条件で温度0℃及び60℃で測
定。標準例の値を100とし、指数で示した。数字が大
きいほど、tanδの値が大きいことを示す。0℃のt
anδはタイヤのウェットグリップに相関し、値が大き
い程ウェットグリップ力が高いことを示す。60℃は、
タイヤの転がり抵抗と相関し、値が小さい程、転がり抵
抗が小さいことを示す。 2)ランボーン摩耗:JIS K6301に従って測定
した。標準例の値を100とした指数で示した。値が大
きい程耐摩耗性に優れることを示す。 3)300%モジュラス:JIS K6300に従っ
て、JIS3号ダンベルにて、23℃の恒温室で500
mm/分の引張速度で試験した。標準例の値を100とし
た指数で示した。値が大きい程高モジュラス。 4)破断強度:JIS K6300に従って、JIS3
号ダンベルにて、23℃の恒温室で500mm/分の引張
速度で試験した。標準例を100とした指数。値が大き
い程破断強度が高い。
【0031】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明に従えば、特
定の変性BRと非変性溶液重合SBRと、任意的な天然
ゴムとのゴム成分に、特定のカーボンブラックおよびシ
リカを配合することにより、ウェットスキッド性能、転
がり抵抗が著しく低く、更に耐摩耗性に優れたタイヤト
レッド用ゴム組成物を得ることができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基−CX−N=(式中、Xは酸素又は硫
    黄原子を示す)を有する化合物、ベンゾフェノン、チオ
    ベンゾフェノン、イソシアナート化合物及びハロゲン化
    スズ化合物からなる群から選ばれた少なくとも1種の変
    性剤で変性された変性ポリブタジエンゴム(BR)40
    〜10重量部及び未変性溶液重合スチレンブタジエン共
    重合体ゴム(SBR)50〜90重量部を含んでなるゴ
    ム100重量部に対し、窒素比表面積(N2 SA)70
    〜350m2 /g及びDBP吸油量105〜200ml/
    100g以上のカーボンブラック30〜80重量部と湿
    式シリカ5〜60重量部とをカーボンブラック及びシリ
    カの合計量が40〜100重量部となるように配合して
    成り、変性BRと未変性溶液重合SBRとが0.000
    2≦χeff −χs ≦0.012の関係を満たす非相溶性
    であるタイヤトレッド用ゴム組成物。
  2. 【請求項2】 前記ゴムが更にゴム100重量部当り4
    0重量部以下の天然ゴムを含む請求項1に記載のタイヤ
    トレッド用ゴム組成物。
  3. 【請求項3】 未変性溶液重合SBRが、ビニル含量2
    5〜75重量%でスチレン含量5〜40重量%である請
    求項1又は2に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
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