JPS5846257B2 - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はタイヤトレッド用ゴム組成物に関し、詳しくは
積雪路面における制動性能、湿潤路面における制動性能
が良好で、しかも耐摩耗性にも優れた、特にトラック、
バス等比較的大型車両に使用すれるタイヤのトレッド用
ゴム組成物に関する。

従来、トラック、バス等比較的大型車両に使用されるタ
イヤ（以下、トラック・バス用タイヤという）は積雪路
面における制動性能（以下、アイススキツド性という）
にすぐれた冬用タイヤ（いわゆるスノータイヤ）と、耐
摩耗性、湿潤路面における制動性能（以下、ウェットス
キツド性という）にすぐれた夏用タイヤとが、季節によ
り使い分けられてきた。

しかし、この種のタイヤは乗用車用タイヤ等の小型タイ
ヤにくらべて高価格であり、夏用、冬用の双方を使い分
けるのは負担が大となり、冬用タイヤをそのまま年間を
通して使用する例が少なくない。

一般に冬用タイヤは、アイススキツド性にはすぐれてい
るがウェットスキツド性、耐摩耗性に劣るので、氷結路
面以外で使用するには安全性、経済性の面で問題があり
、それ故、アイススキツド性、ウェットスキツド性、耐
摩耗性を兼備したトラック・バス用タイヤの開発が待望
されている。

特開昭５５−１３５１４９号には乗用車タイヤにおいて
このような問題を解決すべく、天然ゴムまたはポリイソ
プレンゴム１０〜６０重量部、ジエン系ゴム５０重量部
以下、およびジエン系共重合体ゴム６０重量部以下を、
全量が１００重量部となるよう組合せ、これに粘度・比
重恒数（Ｖ、Ｇ、Ｃ）がＯ，ＳＯ〜０．９３である伸展
油を配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物が示され
ている。

しかしながらこの発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は
、乗用車タイヤ用としては効果があるか、より高荷重下
に走行し、制動力、コーナリング力を受けるトラック・
バス用のタイヤに用いるにはまだ不足である。

そして、トラック・バス用に用いられる、アイススキツ
ド性、ウェットスキツド性、耐摩耗性のすべてにすぐれ
たタイヤトレッドゴムは、いまだ満足すべきものが開発
されていないのが現状である。

本発明はかかる要求に沿ってなされたもので、アイスス
キツド性、ウェットスキツド性および耐摩耗性のすべて
にすぐれたタイヤのトレッド用ゴム組成物を提供するこ
とを目的とし、特に苛酷な条件を要求されるトラック・
バス用タイヤのトレッド用として利用される。

本発明者らは上記目的に沿って鋭意研究の結果、本発明
に到達した。

すなわち本発明は、天然ゴム（ＮＲ）および／またはポ
リイソプレンゴム（ＩＲ）５０ないし９０重量部、スチ
レン含有率２０重置型以下のスチレン−ブタジェン共重
合体ゴム（ＳＢＲ）５ないし３０重量部、ならびにシス
１，４結合が９６重重量以上のポリブタジェンゴム（Ｂ
Ｒ）５ないし４５重量部を含有するゴム分１００重量部
に対し、ヨウ素吸着量が８０叩／ｆ以上で、ジブチルフ
タレート吸油量（ＤＢＰ）が７０ｒａｌｌ １００１以
上のカーボンブラックを４５ないし６０重量部と、伸展
油を５ないし１５重量部とを含有し、該伸展油は、全含
有量のうち少なくとも２０重重重風上が流動点−１０℃
以下であることを特徴とするゴム組成物であり、該ゴム
組成物が上記目的を満足するのである。

本発明に使用するゴム分は上記のごとく天然ゴムとスチ
レン−ブタジェン共重合体ゴムおよびポリブタジェンゴ
ムよりなるブレンド物である。

ここで、全ゴム分に対する天然ゴムの割合をＸ１スチレ
ンブタジ工ン共重合体ゴムの割合をＹｌおよびポリブタ
ジェンゴムの割合をＺとすると、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１で０．
９≧Ｘ≧０．５．０．３≧Ｙ≧０．０５．０．４５≧Ｚ
＞０．０５のすべてを満足゛しなければならない。

天然ゴムはトラック・バス等では高強度、例えば引張り
強さ、引裂強さが要求され、耐摩耗性、耐チップ、カッ
ト性を満たすためにもゴム分生５０重量多以上含まれな
ければならない。

また、後記するＳＢＲ，ＢＲの配合量との関係で上限は
９０重重量となる。

勿論、天然ゴムの一部をポリイソプレンゴムに置き換え
ることも可能である。

また、スチレン−ブタジェン共重合体ゴムはウェットス
キツド性を確保するためにも必要不可欠であり、その量
はゴム分生５〜３０重量多であり、好ましくは５〜２５
重量係重量中。

５重量幅より少ないとウェットスキツド性が維持出来ず
、また３０重重量上超えるとウェットスキツド性は増加
する傾向にあるが、それ程顕著ではなく、むしろ、トラ
ック・バスなどの高荷重下の走行、制動、コーナリング
など苛酷な使用条件では、引裂強さの低下、カットピッ
チング現象或いは高荷重下で走行による発熱に関与し不
利となる。

ＳＢＨの量としては上記範囲中、特に１５重量Ｓｉｍ後
がアイススキツド性とウェットスキツド性のバランス上
段も好ましい範囲である。

また、ここに使用するＳＢＲはスチレン含有量が２０重
重量幅下、好ましくは１８重重量幅下のものであること
が必要で、その製法はエマルジョン重合法によるもので
も溶液重合法によるものでも良い。

このことはＳＢＲの中でも比較的ガラス転移点（以下、
Ｔとする）の低いものが良い。

又、ゴム分の第三の成分であるポリブタジェンゴムはゴ
ム分中５〜４５重量饅の範囲であることが必要で、好ま
しくは１０〜４０重量饅である。

ＢＲの効果は特にガラス転位点を下げる効果があり、特
に従来のトレッド用ゴム組成物に比して、より低い所に
Ｔ２点が存在することが判った。

単にＴｇ点を下げるためにはＢＲを出来るだけ多くブレ
ンドすれば良いが、ＢＲを多くすることによって耐摩耗
性は増し、かつ反撥弾性も向上するので発熱に対して有
利であるが、強度物性を向上させることはなく、その量
としては、ゴム分中で４５重重量が限度である。

勿論、下限値としても５重量幅未満では低温スキッド（
Ｔｇに関連して）の改善に効果がなく、ウェットスキツ
ド性、アイススキツド性、耐摩耗性なども考慮して２５
重重量前後が最適である。

又、ＢＲの種類としてはシス１，４結合の含有量は高い
ことが必要で、少なくとも９６重重量以上、好ましくは
９８重重量以上のものが必要である。

本発明に使用するカーボンブラックは上記ゴム分１００
重量部に対し４５重量部から６０重量部であることが必
要で、更に好ましくは５０重量部から５５重量部である
。

ウェットスキツド性、耐摩耗性については６０重量部超
が好ましいが、カーボンブラックを６０重量部を超えて
配合すると一方ではアイススキッドは著しく低下し、本
発明の目的には合致しない、又４５重量部未満では耐摩
耗性および加硫ゴムの引張り強度やモジュラスの低下が
避けられない。

カーボンブラックの種類としては、ヨウ素吸着量が８０
■／ｉ以上ジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）が７０
ｒｒｔｌ／１００９以上のものであることが必要で、単
独又はそれ以上を混合して使用出来る。

その混合比は、主としてヨウ素吸着量の異ったものを体
積比でヨウ素吸着量の小さな順から１：３成るいはに３
：９の割合で混合すると、補強効果が著しく耐摩耗性が
向上する。

又ジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）が７０ｍ１／１
００ｙ以上のものが要求物性に対して満足するものであ
る。

本発明の重要なポイントの一つとして配合する伸展油の
性質が挙げられる。

ウェットスキツド性を向上するために伸展油を多量に配
合することは公知である。

しかし多量に伸展油をゴム中に配合するのは必ずしも好
ましくない。

それは伸展油がある量以上多量に配合されると、トレッ
ド部からタイヤの他の部位に伸展油成分の移行があり、
他の補強剤とゴムとの接着力の低下やゴム自体のモジュ
ラスの低下をもたらす。

更に伸展油の移行によって、初期にはウェットスキツド
性は良くとも、経時による特性値の変化（特性値の低下
、硬度変化、ウェットスキツド性の低下、低温特性の変
化）などトラック、バスなど長期間使用するタイヤには
不向きである。

このため、加えるべき伸展油量にはおのずと制限がある
。

本発明では、加えるべき伸展油の量としてはゴム分１０
０重量部に対して５〜１５重量部と従来の乗用車タイヤ
用のウェットスキッド用のゴム組成物に使用される配合
量（通常３０〜８０重量部）に比べ、著しく少ない。

１５重量部を超えると加硫ゴムの物性としての強度低下
をもたらし、トラック・バスなどの比較的大きい荷重を
受けるタイヤにおいてはカット、チッピングなどの加硫
ゴムの物性が低下し、さらにスマツシング現象（ゴムの
永久歪により、タイヤの溝が小さくなる）を起し、耐摩
耗性、ウェットスキツド性およびアイススキツド性が低
下する。

又、５重量部未満では加硫ゴムの物性は良くなっても、
アイススキツド性、ウェットスキツド性の低下を招くと
共にゴムの加工性が悪くなる。

又伸展油の種類としては、アロマ系の多いオイルよりも
パラフィン系の多いものが有効である。

流動点が一１０℃以下の伸展油が最終的なゴム組成物の
Ｔｇを低下させるので、流動点の低いパラフィン系オイ
ルは本発明において好適に用いられる。

アロマ系オイルはパラフィン系オイルに比してゴムに対
する相溶性が良く加工上のメリットもあるが、パラフィ
ン系オイルに比して流動点が高いものが多く、流動点が
１０℃を超えるものは加硫ゴムのアイススキツド性にマ
イナス効果として作用するので、本発明に使用するには
流動点が１０℃以下の伸展油でなければならないので、
アロマ系オイルは単独で使用することはなく、パラフィ
ン系オイルと併用すると、ある量迄はパラフィン系オイ
ル単独に近い特性値が見出された。

その量的関係は加えるべき伸展油量の中で、流動点が一
１０℃以下のパラフィン系オイルが２００重量部上含有
されることが必要で、更に５００重量部上が良い。

また残余の伸展油も、流動点が１０℃以下であることが
必要である。

以上のごとく、本発明においてゴム分、カーボンブラッ
クおよび伸展油の種類および量を上記のごとく選択した
ゴム組成物の加硫製品はウェットスキツド性、アイスス
キツド性が向上し、耐摩耗性を低下させることなく、低
温カット性にもすぐれている。

本発明においては通常ゴム組成物に配合されるイオウ、
加硫促進剤、加硫促進助剤および老化防止剤などが適量
配合される。

以下、実施例および比較例により本発明を具体的に説明
する。

尚、表中の配合量は重量部である。実施例１〜１０およ
び比較例１〜４ 天然ゴム、５ＢＲ（スチレン含有量１８重最多）、ＢＲ
（シス１，４結合金有量９８重量饅）の各ゴム成分を第
１表に示すように配合し、酸化亜鉛５重量部、ステアリ
ン酸２重量部、カーボンブラックＮ２２０（ヨウ素吸着
量１２１ｍ？／？、 ＤＢＰ吸油量１１４ｒｒＬｌ／Ｓ
’）５０重量部、伸展油としてパラフィン系オイル（昭
和マシン油２２、流動点１２．５℃）９重量部、老化防
止剤Ｓ−１３（Ｎ−１，３ジメチルフチルーＮ′−フェ
ニル−ｐ−フェニレンジアミン）２．５重量部、および
ワックス１．０重量部を小型のバンバリーミキサ−（１
，７を容量）で混練した混合物にイオウ１．９重量部と
加硫促進剤０ＢＳ（Ｎ−オキシ−ジエチレン−ベンゾチ
アジル−２−スルフェンアミド） ０．７ 重量部、お
よび加硫促進剤ＭＢＴＳ（２，２−ジベンゾチアジルジ
スルフィド）０．３重量部をロールで混練した後、１４
８℃で３０分間プレス加硫して加硫物を調製した。

この加硫物の特性を測定した結果を併せて第１表に示す
と共に第１〜４図に図示した。

なお、特性の評価は以下の方法で行った。

引張り強さ、３００％モジュラス、破断時伸び、引裂り
強さおよびＪＩＳ硬度はＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠して
行った。

アクロン摩耗指数（２２，５ＸＩ ２ポンド）はアクロ
ン摩耗試験機を用い円盤型試験片を一定速度で回転させ
つつ一定傾斜角で研摩盤におしつけ摩耗減量を測定した
。

２２，５はその傾斜角（スリップ角）で、１２ポンドは
研摩盤にかけた荷重、即ちサンプルへの荷重となる。

ランボーン摩耗指数は円盤型試験片と研摩盤とが異った
表面速度で回転してスリップを生じさせて摩耗減量を測
定した。

これらの指数はそれぞれ実施例４を１００とした指数で
表示した。

ガラス転移点は示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用い２次転
移点での相変化がおこる点を測定して求めた。

なお表中、温度の高い方がＮＲおよび／またはＳＢＲの
転移点をあられし、温度の低い方が、ＢＲの転移点であ
る。

ウェットスキッド抵抗は２５℃の槽内にてプリティシュ
ポータプルスキッドテスターを用い、路面にはセーフテ
ィウオーク（住友スリーエム社製）を用い蒸留水にて湿
潤路面を作り、測定した値であり、数値が犬なる程スキ
ッド抵抗は大きい。

又、アイススキッドレジスタンスについても一２０℃の
槽内にて同様の装置を用いて行ったもので路面としては
ガラス板上に蒸留水を用いて２朋厚の氷結路面を作り測
定したものである。

第１表から明らかなように、ＮＲ，ＳＢＲおよびＢＲの
各ゴム成分からなるゴム分においては、ＮＲを５００重
量部上、ＳＢＲを５〜３０重量饅重量圧ＢＲを５〜４５
重量係重量率のゴム分を用いたゴム組成物が引張り強さ
、３００％モジュラス、破断時伸び、引裂抵抗等の物性
にすぐれ、しかも耐摩耗性、ウェットスキツド性、アイ
ススキツド性のバランスがとれていることがわかる。

第１〜４図は第１表のゴム分の配合比の相違によるアイ
ススキッド抵抗およびウェットスキッド抵抗の値を図示
したものである。

尚図中、実は実施例、比は比較例を意味する。

第１図はＢＲを５重量部と少量配合した実施例１〜２お
よび５の場合であるが、ＳＢＲの効果によりウェットス
キツド性は高いレベルにあるが、アイススキツド性が低
い。

このことから本発明においてはＢＲの配合はゴム分生５
重量饅が下限である。

第２図はＮＲを６０重量部に固定した実施例６〜８の場
合であるが、ＳＢＨに対してＢＲＯ量を増すとアイスス
キツド性は増加するが、ウェットスキツド性が低下する
。

しかしＳ Ｂ Ｒ／Ｂ Ｒ比が２０／２０〜１０／３０
の間ではアイススキツド性、ウェットスキツド性とも高
いレベルにあるのみでなく、ＳＢＲ／ＢＲ量比の変化に
よるウェット、アイス両スキッド性の変化が少なく安定
している。

第３図はＳＢＲを１５重量部に固定し、ＮＲ／ＢＲ比を
変化させた例（実施例３〜４，７および比較例２）であ
るが、ＮＲ／、ＢＲの比が７０／１５〜６０／２５およ
びその前後がアイス、ウェット両スキッド性が共に安定
し、高いレベルにあることがわかる。

ＮＲの配合が少なく、ＮＲ／ＢＲの比が４５／４０前後
ではウェットスキツド性が著しく低下してしまう。

第４図はＮＲを５０重量部に固定した場合のＳ Ｂ Ｒ
／Ｂ Ｒ比を変化させた例（実施例９，１０および比較
例１）であるが、ＮＲが少なくなるとＳ Ｂ Ｒ／Ｂ
Ｒ比の変化により、ウェット、アイス両スキッド性のバ
ランスをとることが困難になってくる。

従って本発明においてＮＲの配合の下限はゴム分生５０
重量率である。

実施例４，１１〜１９および比較例５〜１０第２表に示
す配合でＳＢＲ，ＢＲ１カーボンブラックの種類および
配合量を変えて実施例１と同様に加硫物の特性を評価し
た結果を第２表に併せて示すと共に第５〜９図に図示す
る。

第２表の実施例４，１１および比較例５，６、並びに第
５図から明らかなようにＳＢＨのスチレン含有量が増加
するに従いアイススキツド性および耐摩耗性が低下する
。

この点でスチレン含有量は２０重重量量子下なければな
らないことがわかる。

また実施例４，１２比較例７，８並びに第６図から、Ｂ
Ｒのシス１，４結合金有量が低下するにつれて、アイス
スキツド性が低下する。

このことからＢＲのシス１，４結合金量は少くとも９６
重量俤必要であることがわかる。

比較例９および実施例１３〜１４、並びに第１図はカー
ボンブラックの配合量、並びに伸展油量を変えたもので
あるが、４０重量部を配合した比較例９は引張り強さ、
３００％モジュラス、引裂抵抗、硬さ等の物性、および
耐摩耗性、ウェットスキツド性を満足せず、４０重量部
を超える量を配合することが必要である。

また、特に第７図からカーボンブラックの配合量は６０
重量部を超えると伸展油の増量にもかかわらずアイスス
キツド性が著しく低下するので、カーボンブラックの配
合量の上限は６０重量部である。

実施例１５〜１９および比較例１０並びに第８〜９図は
ＤＢＰ吸油量またはヨウ素吸着量の異なるカーボンブラ
ックをそれぞれ配合したもの或いはその物性を示したも
のであるが、ヨウ素吸着量もＤＢＰ吸油量も低いカーボ
ンブラックＮ７７０（ヨウ素吸着量２７ ｍ９／？、Ｄ
ＢＰ吸油量７０ｍ４Ａ００１）を配合した比較例９は耐
摩耗性、耐クラツク性を満足しない。

また特に第８〜９図から耐摩耗性（ランボーン摩耗指数
）はヨウ素吸着量８０ｍｇ／Ｓ’以上、ＤＢＰ吸油量７
ｃ）ｄ／１０ ｏ ｆｆ以上でそれぞれよい結果を示
すことがわかる。

実施例２０〜２４および比較例１１ 第３表に示す配合で伸展油の種類および配合量を変えて
実施例１と同様な方法で加硫物の特性を評価した。

結果を第３表に配合と併せて示すと共に各伸展油の性状
を第４表に示す。

第４表から伸展油としてパラフィン系オイルを配合した
実施例２０〜２２はアイススキツド性に良好であるが、
アロマ系オイルを配合した比較例１１は他の物性は満足
しても良好なアイススキツド性は得られない。

しかし実施例２３〜２４に示されるようにアロマ系オイ
ルとパラフィン系オイルを併用すればアイススキツド性
も満足できる値となる。

以上説明したようにＮＲ，スチレン含有量の少ないＳＢ
Ｒおよびシス１，４結合が９６重量量率上のＢＲを上記
範囲内で配合したゴム分１００重量部とヨウ素吸着量お
よびＤＢＰ吸油量を特定したカーボンブラック並びに流
動点が一１０℃以下の伸展油、或いは該伸展油と流動点
が１０℃以下の伸展油とを２種以上混合した伸展油で最
終的に流動点が一１０℃以下のものが該伸展油中に２０
重量量率上含有する伸展油５〜１５重量部を含むゴム組
成物の加硫製品は耐摩耗性、引裂強さを保持しウェット
スキツド性、アイススキツド性も満足すべきレベルにあ
るためタイヤのトレッド部、特に苛酷な条件を強いられ
るトラック・バス用タイヤのトレッド部として、好まし
く利用される。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図はゴム成分の配合割合とスキッド抵抗（アイ
ススキッドおよびウェットスキッド）との関係をそれぞ
れ示す図、第５図はＳＢＨのスチレン含有量とスキッド
抵抗の関係を示す図、第６図はＢＲのシス１，４結合金
量とスキッド抵抗の関係を示す図、第７図はカーボンブ
ラック／伸展油の配合量とスキッド抵抗の関係を示す図
、および第８〜９図はそれぞれカーボンブラックのＤＢ
Ｐ吸油量およびヨウ素吸着量とランボーン摩耗指数の関
係を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 天然ゴムおよび／またはポリイソプレンゴム５０な
   いし９０重量部、スチレン含有率２０重置型以下のスチ
   レン−ブタジェン共重合体ゴム５ないし３０重量部、な
   らびにシス１，４結合が９６重量ダ以上のポリブタジェ
   ンゴム５ないし４５重量部を含有するゴム分１００重量
   部に対し、ヨウ素吸着量が８０ｍ９／？以上で、ジブチ
   ルフタレート吸油量が７０１ｎｌ／１００ｆ以上のカー
   ボンブラックを４５ないし６０重量部と、伸展油を５な
   いし１５重量部とを含有し、該伸展油は、全含有量のう
   ち少なくとも２０重量置型上が流動点−１０℃以下であ
   ることを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。