JPH11209520A - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 優れた低燃費性を維持しつつ、加硫時の流動
性に優れたタイヤトレッド用ゴム組成物を提供する。 【解決手段】 数平均分子量１５０，０００〜２５０，
０００のスチレン−ブタジエンゴムを、珪素化合物以外
のカップリング剤によりカップリングして得られたスチ
レン−ブタジエンゴム９０〜６５重量部と、数平均分子
量が３３０，０００〜５５０，０００であり、かつ一峰
性の分子量分布を有するスチレン−ブタジエンゴム１０
〜３５重量部とからなるゴム成分１００重量部当たり、
カーボンブラック３０〜５０重量部と、プロセスオイル
５〜３０重量部とを含有することを特徴とするタイヤト
レッド用ゴム組成物を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はゴム組成物に関し、
更に詳細には、低燃費性が優れるとともに、加工性、加
硫時の流動性が改善さ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、環境問題の点から省エネルギーの
自動車が望まれている。そこで自動車部品の一つである
タイヤにおいても燃費効率の高いものが求められる様に
なってきた。

【０００３】従来、燃費効率の高いタイヤとするため
に、タイヤの転がり抵抗を低減させるタイヤトレッド用
ゴム組成物が種々提案されている。例えば、カーボンブ
ラックとして大粒径のカーボンブラックを使用すること
が提案されている。また、カーボンブラックとオイルと
を低充填化することなどが提案されている。このような
タイヤトレッド用ゴム組成物のゴム成分として、カップ
リング剤（例えば、有機スズ化合物など）によりカップ
リングされたスチレン−ブタジエンゴムを用いることが
開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、タイヤトレッ
ド用ゴム組成物中に大粒径のカーボンブラックを使用し
たり、カーボンブラック及びオイルの充填量を減少させ
たりすると、タイヤの転がり抵抗は改善されるが、タイ
ヤ製造の加硫時において、ゴムが流動しやすくなるた
め、モールドの空気抜き用の孔（エアー抜き用孔）にゴ
ムが流出しやすくなり、異常に長いゴム（ベント）がで
き、さらにこのベントが加硫後もエアー抜き用孔に残存
する場合がある。加硫後、タイヤをモールドから取り出
す際にベントが切断され、ベントがエアー抜き用孔に残
存した場合、ゴムを次に加硫する時、当該ゴムに、エア
ー抜き用孔に残存したベントが異物となって混入して、
不具合を生じる。

【０００５】なお、前記不具合を改良するためのポリマ
ー（ゴム成分）として珪素化合物によりカップリングさ
れ、二峰性の分子量分布を有するポリマーも提案されて
いるが、当該ポリマーを用いると加工性が低下するだけ
でなく、低燃費性も劣るなどの問題があり、実用的に使
用することは困難である。

【０００６】本発明の課題は、優れた低燃費性を維持し
つつ、加工性、加硫時の流動性に優れたタイヤトレッド
用ゴム組成物を提供する点にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、数平均分子量１５０，０００〜２５
０，０００のスチレン−ブタジエンゴム（以下、「二峰
性ＳＢＲ」と称する場合がある）を、珪素化合物以外の
カップリング剤によりカップリングして得られたスチレ
ン−ブタジエンゴム９０〜６５重量部と、数平均分子量
が３３０，０００〜５５０，０００であり、かつ一峰性
の分子量分布を有するスチレン−ブタジエンゴム（以
下、「一峰性ＳＢＲ」と称する場合がある）１０〜３５
重量部とからなるゴム成分１００重量部当たり、カーボ
ンブラック３０〜５０重量部と、プロセスオイル５〜３
０重量部とを含有することを特徴とするタイヤトレッド
用ゴム組成物を採用した。

【０００８】一般的には、低燃費性が付与されたタイヤ
トレッド用ゴム組成物としては、カーボンブラック及び
オイルの充填量を減少させており、例えば、数平均分子
量が１５０，０００〜２５０，０００のスチレン−ブタ
ジエンゴムを、カップリング剤によりカップリングさせ
たスチレン−ブタジエンゴムと、ゴム成分総量１００重
量部に対して３０〜５０重量部の割合で配合されている
カーボンブラックと、ゴム成分総量１００重量部に対し
て５〜３０重量部の割合で配合されているプロセスオイ
ルとで構成され、カーボンブラック及びオイルの充填量
を減少させている。前記スチレン−ブタジエンゴムに
は、カップリングされていない成分も含まれているた
め、当該スチレン−ブタジエンゴムのカップリング組成
物は、スチレン−ブタジエンゴムがカップリングされた
成分と、カップリングされていない成分との２つの成分
を含有し、二峰性の分子量分布を有している場合が多
い。しかし、スチレン−ブタジエンゴムのカップリング
に際して、カップリング剤として珪素化合物以外のカッ
プリング剤を用いてスチレン−ブタジエンゴムを調製す
ると、当該スチレン−ブタジエンゴムは、カーボンブラ
ックやオイル成分などとの混合時の混練り工程で、スチ
レン−ブタジエンゴムのカップリングされた結合が切断
される。このカップリングされた結合の切断には、オイ
ル成分（特に芳香族系のプロセスオイル成分）が関与し
ていると思われる。前記カップリングされた結合が切断
されることにより、スチレン−ブタジエンゴムのカップ
リング組成物において、カップリングされていないスチ
レン−ブタジエンゴムとしての低分子量成分が増えるた
め、粘度が低下して流動しやすくなる。すなわち、ベン
トの長さが長くなり、加硫後、タイヤをモールドから取
り出す際に悪影響を及ぼす。

【０００９】そこで本発明では、通常の低燃費性タイヤ
トレッド用ゴム組成物を用い、このゴム組成物中のカッ
プリングされたスチレン−ブタジエンゴム成分（二峰性
ＳＢＲ）における特定の割合を、特定の分子量のスチレ
ン−ブタジエンゴムで置換すると、優れた低燃費性、加
工性を維持しつつ、加硫時の流動性を改善できることが
見いだされた。すなわち、このようなゴム組成物では、
スチレン−ブタジエンゴムで構成されたゴム成分におい
て、種々の分子量を有する成分間の量的なバランスが適
度であるためか、低燃費性と、加工性と、加硫時の流動
性とを高いレベルで両立することができる。

【００１０】なお、スチレン−ブタジエンゴムを珪素化
合物によりカップリングしたゴム成分を用いたゴム組成
物では、当該カップリングされた結合は、混練り時の工
程では切断されず、高分子量成分が多くなり、加硫時の
ベントの長さが短く流動性は優れているが、このゴム組
成物は加工性が劣り、低燃費性も劣る。

【００１１】

【発明の実施の形態】（一峰性ＳＢＲ）本発明では、ゴ
ム成分として、前記スチレン−ブタジエンゴムのカップ
リング組成物（二峰性ＳＢＲ）と、数平均分子量が３３
０，０００〜５５０，０００（好ましくは３４０，００
０〜５００，０００）であり、かつ分子量分布が一峰性
であるスチレン−ブタジエンゴム（一峰性ＳＢＲ）とを
組み合わせて用いている。この一峰性ＳＢＲにおいて、
数平均分子量が３３０，０００より小さいと加硫時のゴ
ムの流動性が改善できず、一方、５５０，０００より大
きいと未加硫ゴムの粘度が高く加工性が劣るため好まし
くない。また、分子量分布は、一峰性であることが好ま
しく、分子量分布が複数の峰を有するもの（例えば、二
峰性など）では、低分子量成分及び／又は高分子量成分
の割合が多くなるため、加硫時におけるゴムの流動性や
加工性が劣り、好ましくない。一峰性ＳＢＲは単独でま
たは複数混合して用いることができる。

【００１２】一峰性ＳＢＲの割合は、ゴム成分総量（二
峰性ＳＢＲ及び一峰性ＳＢＲの総量）に対して１０〜３
５重量％、好ましくは１０〜３０重量％である。一峰性
ＳＢＲの割合がゴム成分総量に対して１０重量％より小
さいと加硫時のゴムの流動性が改善できず、一方、３５
重量％より大きいと低燃費性が劣り好ましくない。

【００１３】なお、一峰性ＳＢＲにおいて、スチレンの
割合や１，２ビニル結合量は特に制限されない。例え
ば、スチレンの割合としては、スチレン−ブタジエンゴ
ム全体に対して、好ましくは１０〜５０重量％、さらに
好ましくは１５〜４５重量％である。また、１，２ビニ
ル結合量は、スチレン−ブタジエンゴム全体に対して、
好ましくは１０〜６０重量％、さらに好ましくは１５〜
５０重量％である。なお、本明細書において、１，２ビ
ニル結合量とは、１，２ビニル結合をしているブタジエ
ンの割合のことをいう。また、スチレンの割合や１，２
ビニル結合量におけるスチレン−ブタジエンゴム全体と
は、スチレンの量と、１，２ビニル結合しているブタジ
エンの量と、トランス結合しているブタジエンの量と、
シス結合しているブタジエンの量との総量をいう。

【００１４】（二峰性ＳＢＲ）二峰性ＳＢＲを得るため
のスチレン−ブタジエンゴムにおいて、数平均分子量
は、例えば、１５０，０００〜２５０，０００、好まし
くは１７０，０００〜２３０，０００である。

【００１５】二峰性ＳＢＲは単独でまたは複数混合して
用いることができる。二峰性ＳＢＲにおいて、スチレン
の割合としては、特に制限されないが、スチレン−ブタ
ジエンゴム全体に対して、好ましくは５〜４５重量％、
さらに好ましくは１０〜４０重量％である。また、１，
２ビニル結合量は、特に制限はなく、スチレン−ブタジ
エンゴム全体に対して、好ましくは１０〜６０重量％、
さらに好ましくは１０〜５０重量％である。

【００１６】二峰性ＳＢＲを得るためのカップリング剤
としては、珪素化合物以外のカップリング剤が使用でき
る。従って、本発明では、珪素原子又は珪素原子を含む
化合物のカップリング剤は含まれない。このような珪素
化合物以外のカップリング剤には、無機系のカップリン
グ剤、有機系のカップリング剤が含まれる。カップリン
グ剤としては単独でまたは複数混合して用いることがで
きる。

【００１７】カップリング剤としては、二官能のカップ
リング剤でもよいが、三官能以上のカップリング剤が好
ましい。二官能のカップリング剤により得られるスチレ
ン−ブタジエンゴムのカップリング体は、コールドブロ
ーしやすく、また加工性が低い。なお、二官能のカップ
リング剤を使用する場合は、前記理由より、三官能以上
のカップリング剤と併用することが好ましい。

【００１８】無機系のカップリング剤としては、例え
ば、スズ原子含有化合物（例えば、テトラクロロスズ、
メチルトリクロロスズ、エチルトリクロロスズ、ブチル
トリクロロスズ、オクチルトリクロロスズなどの塩化物
や、テトラブロモスズなどの臭化物などのスズハロゲン
化物など）や、当該スズ原子含有化合物に対応するカッ
プリング可能な金属原子を含む化合物（例えば、ニッケ
ル原子含有化合物）などが挙げられる。

【００１９】有機系のカップリング剤としては、ポリエ
ポキシ化合物（例えば、テトラグリシジル−１，３−ビ
スアミノメチルシクロヘキサン、テトラグリシジル−
１，３−ビスアミノジフェニルメタン、エポキシ化大豆
油、液状エポキシ化ポリブタジエンなど）、ポリイソシ
アネート化合物（例えば、トリレンジイソシアネート、
ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソ
シアネートやこれらの２量体又は３量体など）、脂肪族
炭化水素のポリハロゲン化物（例えば、トリクロロエタ
ン、トリクロロプロパン、トリクロロブタン、トリクロ
ロペンタン、テトラクロロエタン、テトラクロロプロパ
ン、テトラクロロブタンなどの脂肪族炭化水素の塩化物
や、これに対応する臭化物など）、芳香族炭化水素のポ
リハロゲン化物（例えば、トリクロロベンゼン、テトラ
クロロベンゼン、トリブロモベンゼン、テトラブロモベ
ンゼンなど）、ポリビニルベンゼン（例えば、トリビニ
ルベンゼンなど）などが挙げられる。なお、カップリン
グ剤における有効基（例えば、ハロゲン原子、エポキシ
基、イソシアネート基、ビニル基など）の置換位置は特
に限定されない。

【００２０】好ましいカップリング剤には、無機系のカ
ップリング剤、特にスズ原子含有化合物が含まれる。カ
ップリング剤の使用量は、特に制限されず、目的の二峰
性ＳＢＲの数平均分子量に応じて選択でき、低燃費性タ
イヤトレッド用ゴムに対して慣用的に使用されている使
用量の範囲から選択できる。

【００２１】前記低燃費性タイヤトレッド用ゴムとして
慣用的に用いられている二峰性ＳＢＲにおいて、その製
造方法は特に制限されない。従って、二峰性ＳＢＲは、
慣用的に調製されている方法により調製することがで
き、例えば、慣用的な調製方法として、慣用の重合開始
剤（例えば、ｎ−ブチルリチウムなど）により重合され
た活性末端を有するスチレン−ブタジエンゴムに対し
て、前記カップリング剤を作用させて、スチレン−ブタ
ジエンゴムをカップリングさせることにより調製する方
法等が挙げられる。

【００２２】（カーボンブラック、プロセスオイル）一
般的な低燃費性タイヤトレッド用ゴム組成物は、二峰性
ＳＢＲと、低配合量のカーボンブラックと、低配合量の
プロセスオイルとで構成されている。本発明において、
カーボンブラックおよびプロセスオイルは、低燃費性タ
イヤトレッド用ゴム組成物として慣用的に用いられてい
る種類のものを使用でき、その配合割合も慣用的に使用
されている割合の範囲から選択できる。

【００２３】より具体的には、カーボンブラックとして
は、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦなどが挙げられ、例え
ば、ＡＴＳＭコードが、Ｎ１１０、Ｎ２２０、Ｎ２３
４、Ｎ３３９などのカーボンブラックが例示できる。

【００２４】カーボンブラックの使用量は、通常、ゴム
成分総量１００重量部に対して３０〜５０重量部であ
る。

【００２５】プロセスオイルは、慣用的にゴム組成物用
として用いられているプロセスオイルであれば特に制限
はなく、例えば、パラフィン系のプロセスオイル、ナフ
テン系のプロセスオイル、芳香族系のプロセスオイル
（好ましくは芳香族系のプロセスオイル）が使用でき
る。プロセスオイルの使用量は、通常、ゴム成分総量１
００重量部に対して５〜３０重量部である。

【００２６】本発明のゴム組成物には、慣用的に用いら
れる各種添加剤、例えば、ステアリン酸などの脂肪酸、
酸化亜鉛、充填剤（例えば、シリカ、炭酸カルシウムな
どの無機質充填剤、有機質充填剤など）、可塑剤、粘着
付与剤、ワックス、老化防止剤、オゾン亀裂防止剤、し
ゃく解剤等を配合してもよい。なお、本発明のゴム組成
物は、タイヤトレッド用であり、加硫剤（例えば、硫黄
など）と、必要に応じて加硫促進剤とを含有している。

【００２７】本発明のゴム組成物は、二峰性ＳＢＲと、
一峰性ＳＢＲと、カーボンブラックと、プロセスオイル
と、必要に応じて、各種添加剤とを混合して調製するこ
とができる。より詳細には、調製に際しては、二峰性Ｓ
ＢＲと、一峰性ＳＢＲと、プロセスオイルとを混合し、
この混合物にカーボンブラック、その他のゴム用薬品を
加えて混合して調製することができる。混合に際して
は、慣用の混合機、例えば、バンバリーミキサー、ニー
ダー押し出し機などを用いることができる。

【００２８】本発明のゴム組成物は、前述のように、加
硫時の流動性が低く、タイヤの転がり抵抗の減少による
低燃費性が優れているため、タイヤトレッド用ゴム組成
物として有用である。本発明のゴム組成物は、タイヤト
レッド部としての使用に際しては、目的の形状に調整し
て加硫操作を行い、目的の形状（タイヤトレッド部の形
状）に成形できる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて
より詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定
されるものではない。 （ゴム成分）以下の実施例、比較例では、表１に示す特
性のスチレン−ブタジエンゴム、ハイシスブタジエンゴ
ム（以下「ＢＲ」と称する）、および天然ゴム（以下
「ＮＲ」と称する）を用いた。

【００３０】

【表１】

【００３１】（実施例１〜３および比較例１〜６）混合
機（バンバリミキサー）に、表２に示す重量割合のゴム
成分と、このゴム成分１００重量部に対して、それぞ
れ、カーボンブラック（ＡＴＳＭ表示：Ｎ３３９） ４
５重量部、芳香族系プロセスオイル １０重量部、Ｎ−
フェニル−（１，３−ジメチルブチル）−ｐ−フェニレ
ンジアミン（老化防止剤） １重量部、パラフィンワッ
クス ２重量部、ステアリン酸（工業用ステアリン酸）
２重量部、酸化亜鉛（１号亜鉛華） ３重量部とを投
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、ジフェニルグアニジン（加硫
促進剤） ０．２５重量部、Ｎ−テトラブチル−２−ベ
ンゾチアゾールスルフィンアミド（加硫促進剤） １．
５重量部、硫黄 ２重量部を混合ゴムに添加して再度混
合し、ゴム組成物を得た。

【００３２】

【表２】

【００３３】（ゴム組成物の評価）実施例１〜３及び比
較例１〜６で得られたゴム組成物について、加工性、加
硫時の流動性、および低燃費性を以下に示した評価方法
により評価した。

【００３４】（加工性の評価）実施例１〜３及び比較例
１〜６で得られたゴム組成物について、ＪＩＳ Ｋ６３
００に準じてムーニー粘度を測定し、ゴム組成物の加工
性を、以下の基準により評価する。評価結果は、表２の
「加工性」の欄に併記する。 ○：押し出し工程で問題がないレベルの加工性である ×：押し出し工程で問題になるレベルの加工性である

【００３５】（加硫時の流動性の評価）実施例１〜３及
び比較例１〜６で得られたゴム組成物をタイヤトレッド
ゴムとして用いてタイヤサイズ１８５／７０Ｒ１４のタ
イヤを定法により作製する。このタイヤの作製におい
て、ゴム組成物の加硫時にモールドのエアー抜き孔によ
って生成したベントの長さを測定し、比較例１に係るベ
ントの長さを１００として指数表示し、流動性を評価す
る。その結果を表２の「流動性」の欄に併記する。な
お、数値が小さいほど、流動性は低く、良好である。

【００３６】（低燃費性の評価）実施例１〜３及び比較
例１〜６で得られたゴム組成物をタイヤトレッドゴムと
して用いてタイヤサイズ１８５／７０Ｒ１４のタイヤを
定法により試作する。この実施例、比較例に係るタイヤ
を一軸ドラム試験機で速度８０Km/h 、空気圧２Kg/cm
² 、荷重４００Kgの条件にて転がり抵抗（ＲＲ）を測定
し、比較例１に係る転がり抵抗値を１００として指数表
示し、低燃費性を評価する。その結果は表２の「低燃費
性」の欄に併記する。なお、低燃費性は、上記数値が小
さいほど良好である。

【００３７】（結果）表２より、実施例に係るゴム組成
物は加工性が優れ、加硫時に生成するベントの長さも短
く、当該ゴム組成物によるタイヤは低燃費性が優れてい
る。これは、二峰性の分子量分布を有するスチレン−ブ
タジエンゴム（ＳＢＲ−Ａ）において、混合時にカップ
リングされた結合が切れても、一峰性の分子量分布を有
し、かつ適度な数平均分子量を有するスチレン−ブタジ
エンゴム（ＳＢＲ−Ｂ、ＳＢＲ−Ｃ）が適度な割合で配
合されているため、優れた加工性とともに、優れた加硫
時の流動性と、良好な低燃費性とを備えている。

【００３８】一方、比較例１に係るゴム組成物は、一般
的な低燃費性用のゴム組成物であり、当該ゴム組成物を
用いるとベントの長さが長く、タイヤ作製に際して不具
合がある。比較例２に係るゴム組成物は、ゴム成分とし
ての特定の分子量を有するとともに、一峰性の分子量分
布を有するスチレン−ブタジエンゴムの割合が多いた
め、加工性が劣る。比較例３に係るゴム組成物は、ゴム
成分としての特定の分子量を有するとともに、一峰性の
分子量分布を有するスチレン−ブタジエンゴムの割合が
少ないため、ほとんどなにも改善されていない。従っ
て、比較例１に係るゴム組成物とほとんど同じ評価結果
が得られている。

【００３９】比較例４に係るゴム組成物では、一峰性の
分子量分布を有するスチレン−ブタジエンゴムの割合は
適当であるが、当該スチレン−ブタジエンゴムの数平均
分子量が低いため、ほとんどなにも改善されていない。
従って、比較例１に係るゴム組成物とほとんど同じ評価
結果が得られている。比較例５に係るゴム組成物では、
一峰性の分子量分布を有するスチレン−ブタジエンゴム
の割合は適当であるが、当該スチレン−ブタジエンゴム
の数平均分子量が高いため、流動性は改善されている
が、加工性が極めて悪く、また、低燃費性も劣ってい
る。

【００４０】比較例６に係るゴム組成物では、ゴム成分
として、二峰性を有するカップリングされたスチレン−
ブタジエンゴムにおいて、スチレン含有量、ビニル結合
量が異なるものを混ぜ合わせており、当該カップリング
されたスチレン−ブタジエンゴムは両者とも、スズ原子
によりカップリングされたスチレン−ブタジエンゴムで
ある。そのため、オイルなどとの混練り後は、カップリ
ングされたスチレン−ブタジエンゴムは、カップリング
された結合が切断され、ベントの長さが改善できていな
い。

【００４１】比較例７や比較例８に係るゴム組成物は、
二峰性を有するカップリングされたスチレン−ブタジエ
ンゴムと、スチレン−ブタジエンゴム以外のゴム（比較
例８ではＮＲ、比較例９ではＢＲ）とを組み合わせてい
るが、ベントの長さを改善できていない。

【００４２】

【発明の効果】本発明のゴム組成物は、ゴム成分とし
て、カップリングされたスチレン−ブタジエンゴムと、
特定の分子量を有するとともに、一峰性のスチレン−ブ
タジエンゴムとを、特定の割合で組み合わせて用いてい
るため、当該ゴム成分をプロセスオイルと混合しても、
タイヤ作製工程における加工性、加硫時の流動性、タイ
ヤトレッド部として使用した時の低燃費性が優れてい
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 数平均分子量１５０，０００〜２５０，
   ０００のスチレン−ブタジエンゴムを、珪素化合物以外
   のカップリング剤によりカップリングして得られたスチ
   レン−ブタジエンゴム９０〜６５重量部と、数平均分子
   量が３３０，０００〜５５０，０００であり、かつ一峰
   性の分子量分布を有するスチレン−ブタジエンゴム１０
   〜３５重量部とからなるゴム成分１００重量部当たり、
   カーボンブラック３０〜５０重量部と、プロセスオイル
   ５〜３０重量部とを含有することを特徴とするタイヤト
   レッド用ゴム組成物。