JPS587662B2 - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は雪上、氷上路面における運動性能ばかりでな《
湿潤路面における運動性能にもすぐれたタイヤトレッド
用ゴム組成物に関する。

従来より、ゴムの低温特性を改善する方法として、天然
ゴム（又は合成ポリイソブレンゴム）、ジエン系ゴム、
イソブチレン・イソプレン共重合体ゴム、シリコンゴム
を使用し、ＤＯＰ （ジオクチルフタレート）ＤＢＰ（
ジブチルフタレート）等のフタル酸エステル系の可塑剤
を添加する事は広く知られた技術であり、苛酷な繰り返
し荷重、歪を受ける状況下で使用されるゴム製品を製造
するためのゴム組成物については、動的特性のすぐれた
天然ゴム（又は合成ポリイソプレンゴム）、ジエン系ゴ
ム又はこれらのブレンド系を用いる事が通常である。

しかしこれらのゴムは単独では常温における湿潤路制動
性、操縦性などの湿潤路面における運動性能が不充分な
為、乗用車タイヤ用トレッドゴム組成物としては適正を
欠くものであり、特殊な用途を除いて常温下で使用され
る乗用車タイヤトレッド用ゴム組成物としてはジエン系
共重合体ゴムが主・とじて使用され、ジエン系共重合体
ゴムの耐摩耗性の改善、発熱の低下等の目的でジエン系
ゴム、天然ゴム（又は合成ポリインプレンゴム）が半量
以下の範囲において使用される事が常であった。

すなわち従来技術においては、スノータイヤ等低温で使
用される用途のタイヤ用のトレッドゴム組成物と、常温
で使用される一般タイヤ用のトレッドゴム組成物は、そ
の異なった要求性能のために異なったゴムを使用するの
が常であり、必然的に使用者はスノータイヤと一般タイ
ヤの２種類のタイヤを必要に応じ使い分ける不便さを甘
受しなければならなかった。

しかしながら近年の高速道路網の発達などにより２種の
タイヤを随時使い分けるという事は、物理的に不可能と
なり必然的に雪上氷上路面用タイヤを装着し、高速道路
を走行する事を余儀なくされてしまった。

しかしながら雪上氷上路面用タイヤを装着し、高速道路
を走行する事はスパイクピンつきの場合はいがなる場合
でも、又スパイクピンのないものでも湿潤路面では特に
、制動性、操縦安定性の面で不適当であり、車を運転す
る人に危険をもたらした。

又スパイクピン付きの雪上、氷上路面用タイヤで一般路
面を走行する事は舗装路面の損傷をもたらし、ハイドロ
プレーニング現象の原因となっているばかりでなく、騒
音の問題をも発生している。

又一般路面用タイヤで雪上氷上路面を走行する目的でチ
ェーンを取りつける事は、上記の欠点が更に助長される
ばかりでなく、公道上で脱着を行う事は安全性の面で大
変危険を伴う事である。

一方タイヤの氷、雪路面上での運動性能を高める為の方
法としては（１）タイヤへのスパイクの使用（例えば、
特公昭５０−７１００３号）（２）ガラス、砂などの硬
質粉末ゴムの使用（例えば特公昭４６−３１７３２号）
（３）鋼線などの挿入（例えば特公昭５０−５２７０５
号）及び（４）氷上摩擦、抵抗の大きいポリマーの使用
等が知られている。

しかしながら前述のごと＜（ｌ）〜（３）の方法は氷又
は雪のない路面ではタイヤが接触する路面を著し《傷つ
け、ハイドロプレーニング現象の発生速度を低下させる
原因となり、又操縦安定性、制動性、耐摩耗性・の面等
で著しく一般路面用タイヤに劣るものとなでいる。

又（４）についても従来のゴム組成物から得られたトレ
ッドを有するタイヤは湿潤路における運動性能が著しく
低下し一般路面用タイヤとじては不適当であった。

本発明の目的は、かかる要求に応じて雪上、氷上路面に
おける運動性能及び湿潤路面における運動性能の２つの
従来は相当すると思われていた性能を満足させる事によ
り、１つのタイヤでいかなる路面をも走行でき、しかも
安全性の確保の他路面の損傷、騒音及び省資源の問題に
も大きく貢献するタイヤトレッド用ゴム組成物を提供す
ることである。

そこで本発明者は、雪上、氷上路面での運動性能を満足
し且つ湿潤路面での運動性能をも満足するタイヤトレッ
ド用ゴム組成物を開発すべく検討を重ねた結果、低温で
も粘弾性体としての性質を有し、且つ高温では適度に弾
性を有し、且つ低温から高温にかけての物理的性質の変
化が小さい事が良いという知見にもとづき後述の様な内
容で所期の目的が達成される事を見い出し本発明に到達
した。

すなわち天然ゴム（又は合成ポリインプレンゴム）、ポ
リブタジエンゴムは一般的に低温特性はすぐれている為
雪上、氷上における運動性能が良い事が知られている。

又スチレンーブタジエン共重合体ゴムは湿潤路面におけ
る運動性能が良い事が知られている。

そこで上記３種のゴムの混合体からなるゴム組成物を用
いる事により、雪上、氷上路面および湿潤路面の両方の
今迄は相反すると思われていた運動性能を満足させる事
が可能となるのではないかという推定にもとづき種々の
テストを実施した。

しかしながら、単に上記３種のゴムの混合体からなるゴ
ム組成物は、低温特性が著しく低下し、ただ単純にブレ
ンドしたものでは雪上、氷上性能としては不充分なもの
となる。

そこで本発明者は、伸展油の特性に．着目し、低温にな
っても、流動性のある伸展油を適宜に用いる事により、
ゴム組成物の加硫後の粘弾性体としての性質が維持でき
る事が判明し、本発明に至った。

すなわち、本発明は、天然ゴム（又は合成ポリイソプレ
ンゴム）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）およびスチレン
ーブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）の３種よりなる加
硫可能なゴム成分と、カーボンブラック、伸展油、硫黄
、有機促進剤およびその他の通常のゴム配合剤を有する
ゴム組成物においてあらかじめゴム中に含まれるものも
含めた伸展油全量に対し、少なくとも３０重量％以上、
好ましくは４０重量％以上かつ８０重量％以下の伸展油
は粘度比重恒数（Ｖ．Ｇ．Ｃ，）が０．８０以上０．９
０以下の範囲にあり、且つ流動点が−５℃以下好ましく
は−１０℃以下である石油系ゴム用軟化剤等の炭化水素
油を用いることが好ましく、又全伸展油（あらかじめゴ
ムに含まれる伸展油を含む、以下同じ）の式（１）によ
って計算されるＶ．Ｇ，Ｃ，が０．８０以上０．９３以
下好まシクハ０．９２以下である事を特徴とするゴム組
成物であり、該ゴム組成物の加硫硬化後の（］）Ｊ Ｉ
Ｓスプリング硬さが−２０℃において７０未満且つ−
２０℃におげるＪＩＳスプリング硬さと＋５０℃におけ
るＪＩＳスプリング硬さの差が１０以内であり、且つ（
２）０℃におけるＪＩＳ反発弾性の値が２６％以上３２
％以下であり且つ７０℃におけるＪＩＳ反発弾性の値が
５０％以下であリ（３）脆化温度が一６５℃以下好まし
くは−７０℃以下であることが望ましい。

式（１） Ｖ．Ｇ．Ｃ＝０．００７４３ＣＰ＋〇．００９２５ＣＮ
＋０．０１１ｏｃＡＣＰ：パラフィン炭素百分率 ＣＮ：ナフテン炭素百分率 ＣＡ：芳香族炭素百分率 尚上記ゴム組成物を得るには前記ゴム原料１００重量部
のうち天然ゴム（又は合成ポリイソプレンゴム）は１０
〜６０重量部好まし《は２０〜４０重量部、ポリブタジ
エンゴムは５０重量部以下好ましくは２０〜５０重量部
、又スチレンーブタジエン共重合体ゴムは６０重量部以
下好ましくは１０〜４０重量部であり、又カーボンブラ
ックはゴム１００重量部に対し７０〜１１０重量部好ま
しくは８０〜１００重量部、又全伸展油はゴム１００重
量部に対し３０〜８０重量部好ましくは４５〜６５重量
部である。

さらに加硫条件は特に限定されないが、ゴム原料、加硫
促進剤等の種類や添加量等により異なるが、一般に１３
５℃〜２００℃の温度および−５分〜１００分の時間を
使用することが好ましい。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。

尚実施例中の部はすべて重量基準である。実施例 １ 第１表は、本発明に供したゴム組成物の配合割合および
加硫後の物性を示したものであり、試料４１０〜Ｎｏ．
１５が本発明の目的を満足するものである。

尚、加硫は１６０℃で１５分間行った。第１図は第２表
に示すゴム配合列のうち伸展油の種類のみを種々の前記
式（１）で得られるＶ， Ｇ． Ｃ，が得られる様に変
化させ、横軸にＶ．Ｇ．Ｃ．の値を、縦軸にはそれぞれ
後述の様にして求めたウエットスキツドレジスタンスの
値及びアイススキツドレジスタンスの値をとり、ウエッ
トスキツドレジスタンスは○、アイススキッドレジスタ
ンスは●でプロットしたものである。

尚伸展油としては次に示す伸展油を単独もしくは混合し
たものを用いた。

Ｆ．Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｉｌ Ｐ −４ ０ ０ （Ｖ
．Ｇ． Ｃ， ０．８ ２ ）富士興産、昭石ｌ５０
スピンドル油（Ｖ．Ｇ．Ｃ．０．８５）昭和石油、フッ
コールフレックス１１５０Ｎ（ｖ．Ｇ．Ｃ．０．９０）
富士興産、７ ｏ −ｑ ックス＃３（ｖ．Ｇ．Ｃ．０
．９７）富士興産、尚ウエットスキッドレジスタンスは
２５℃の槽内にてブリティッシュポータブルスキッドテ
スターを用い、路面にはセーフティーウオーク（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ツド抵抗は太きい。

又アイススキッドレジスタンスについても−２０℃の槽
内にて同様の装置を用い行ったもので路面としてはガラ
ス板上に蒸留水を用い厚さ２ｍｍ厚の氷結路面を作り測
定したものである。

第１図からわかる様にＶ． Ｇ， Ｃ．が０．９３以下
の所でウエットスキツドレジスタンス、アイススキツド
レジスタンスともに良いスキツド抵抗を示しており、更
に実車走行の場合をも考慮すると雪上・氷上路面の方が
危険性が犬の為好ましくはＶ． Ｇ．Ｃ，の値は０．９
２以下である。

そして第２図は横軸に−２０℃の時のＪＩＳスプリング
硬さをとり、縦軸には第１図と同様それぞれウエットス
キツドレジスタンス、アイススキツドレジスタンスをと
り第１表に示した試料の各各の値を第１図と同様にプロ
ットしたものである。

第２図からわかる様に−２０℃のＪＩＳスプリング硬さ
が７０以上の場合、そのアイススキッドレジスタンスは
大変劣り６９付近に変曲点がある。

尚ウエットスキツドレジスタンスについては一２０℃で
のＪＩＳスプリング硬さが小なる程良い傾向はあるが、
アイススキツドレジスタンスに比し相関が非常に低い。

次に第３図は−２０℃でのＪＩＳスプリング硬さから５
０℃でのＪＩＳスプリング硬さを減じた値を横軸に縦軸
には第２図と同様ウエットスキツドレジスタンス、アイ
ススキッドレジスタンスをとり同様にプロットしたもの
である。

第３図からその差が１０ポイント以下の時にアイススキ
ッドは良くなっている。

これはゴム組成物の或る温度におげるＪＩＳスプリング
硬さは、低温側でゴム組成物間の差が大きく、又変化の
大きいゴム組成物程程常温時に比し低温時のＪＩＳスプ
リング硬さが犬になっている事がわかる。

これはとりもなおさず低温時のフレキシビリテイーの悪
さを表している為にアイススキッドが悪くなっている事
を示しており、雪上氷上路面用タイヤトレッド用ゴム組
成物としてはふさわしくないものである。

又雰囲気の変化に依りゴム組成物のフレキシビリテイー
が大きく変化する事は、種々の路面を走行する為のタイ
ヤトレッド用ゴム組成物としてもふさわし《ない。

次に第４図は７０℃でのＪＩＳ反発弾性を横軸にとった
ものでその他は第２図、第３図と同様である。

一般にＪＩＳ反発弾性はヒステリシスロスと相関がある
と言われスキツド特性の目安としては大いに有効である
。

尚本発明者は車輌が一般道路を走行している時のタイヤ
温度を５０〜８０℃と推定し７０℃におけるＪＩＳ反発
弾性を測定した。

第４図より７０℃におけるＪＩＳ反発弾性の値が５０％
以下のゴム組成物はウエットスキツドがすぐれており、
これはゴム組成物のヒステリシスロスが犬なる為に他な
らない。

第５図は０℃でのＪＩＳ反発弾性の値を横軸にとったも
のであり、他については第２図〜第４図と同様である。

第５図からＪＩＳ反発弾性の値が２６％〜３２％のゴム
組成物がスキツド特性がほど良くバランスしている事が
わかる。

これはＪＩＳ反発弾性が２６％未満なるものは低温時に
弾性体としての性質が小となり、ゴム組成物としての機
能を失ってしまう為と思われる。

又０℃におけるＪＩＳ反発弾性が３２％超のものはゴム
組成物としての弾性体としての性質があまりにも犬なる
為、低温用すなわち雪上氷上路面用タイヤトレッド用ゴ
ム組成物として用いる場合はともかく，一般路面用タイ
ヤトレッド用ゴム組成物として用いる場合は不適当であ
る。

次に第６図は横軸に脆化温度をとり、その他については
第２図〜第５図と同様にしたものである，第６図から脆
化温度はアイススキツドの良い尺度となってい事がわか
る。

そして−６５℃以下になった時アイススキッドは高いレ
ベルに到達し好ましくは−７０℃以下が良いことが分か
る。

以上の事から雪上・氷上路面及び湿潤路面等の一般路面
の両方の路面における今迄は相反すると思われていた運
動性能をバランス良く満足させるタイヤトレッド用ゴム
組成物は下記に示す様な性質を必要とする。

天然ゴム（又は合成ポリイソプレン）、ポリブタシエン
ゴムとスチレンーブタジエン共重合体コムからなるゴム
成分と、一般に広く用いられているゴム用配合剤からな
る加硫可能なるゴムに伸展油としてｖ．Ｇ．Ｃ．が０．
８０以上０．９０以下、流動点が−５℃以下好ましくは
−１０℃以下である伸展油が全伸展油中の３０重量％以
上好ましくは４０重量％以上８０重量％以下を占め、更
に全伸展油の前記式（１）によって得られるｖ．Ｇ．Ｃ
の値が、０．８０以上０．９３以下好ましくは０．８０
以上０．９２以下であるゴム組成物において （１） −２０゜ＣでのＪＩＳスプリング硬さ ７０
未満 （２）−２０℃から５０℃に至るＪＩＳスプリング硬さ
の変化量 １０ポイント以内 （３）７０℃におけるＪＩＳ反発弾性 ５０％以下（４
）θ℃に於けるＪＩＳ反発弾性 ２６％以上３２％以下 （５）脆化温度 −６５℃以下好ましくは−７０℃以下
である。

次に前記組成物を得る為には、伸展油以外の配合剤はど
の様に使用すれば良いかという事を検討したのが第Ｔ図
から第１１図であり、横軸以外はすべて第２図から第６
図までと同様である。

第７図、第８図、第９図、第１０図はポリマー以外はす
べて一定とし、ポリマーの性質を知る為に実施したもの
で、第１０図は天然ゴム（又は合成ポリイソプレンゴム
）：ポリブタジエンゴムー１：１にブレンドしたゴムに
スチレンーブタジエン共重合体ゴムをブレンドしたもの
である。

上記第７図から第１０図迄で下記の様な知見を得る事が
出来た。

（１）天然ゴム（又は合成ポリイソプレンゴム）はウエ
ットスキソド特性とアイススキツド特性が他のポリマー
に比しバランスが良く、使用量としてはポリマー分のう
ちのｌＯ〜６０％好ましくは２０〜４０％である。

（２）ポリブタジエンゴムはウエットスキツド特性が単
独では著しく低下するが、アイススキツド特性はすぐれ
ており、使用量としてはポリマー分のうちの５０％以下
好ましくは２０〜５０％である。

（３）スチレンーブタジエン共重合体ゴムは、ウエット
スキツド特性は良いがアイススキツド特性が著しく低下
する為使用量としては、ポリマー分のうちの６０％以下
好ましくはｌＯ〜４０％である。

又第１１図はカーボンブラックと伸展油の量についてポ
リマーは天然ゴム（又は合成ポリイソプレンゴム）３０
重量部、ポリブタジエンゴム３０重量部、スチレンーブ
タジエン共重合体ゴム４０重量部として検討したもので
ある。

カーボンブラックの量としては勿論伸展油とのバランス
が大切であるが第１１図から次の様な事が言える。

（１）カーボンブラックはゴム１００重量部に対して７
０重量部以上１１０重量部以下好ましくは８０重量部以
上１００重量部以下である。

（２）伸展油についてはカーボンブラックとのバランス
も考え前記物性を得る為にはゴム １００重量部に対して３０重量部以上８０重量部以下好
ましくは４５重量部以上６５重量部以下である。

第１２図は伸展油の種類について検討したものであり、
各伸展油は次の様な性質を有するものである。

伸展油Ａ・・・流動点 ７．５℃ Ｖ．Ｇ．Ｃ， ０
．９６伸展油Ｂ・・・流動点 −１０℃ Ｖ．Ｇ．Ｃ，
０．８５第１２図から伸展油としては伸展油Ｂが全
伸展油中の３０％以上好ましくは４０％以上８０％以下
を占めている事がウエットスキツドレジスタンスとアイ
ススキツドレジスタンスのバランスの点からすぐれてい
ると判断できる。

なお有機促進剤及びカーボンブラックの種類は単独又は
混合によって使用されうるものとして、次に主なるもの
を列挙する。

有機促進剤を下記に例示する。

○スルフエンアミド系、チアゾール系加流促進剤（１）
Ｎ−シクロヘキシル−２−ペンゾチアソールスルフ
エンアミド （２） Ｎ−オキシジエチレン−２−ペンゾチアソー
ルスルフエンアミド （３） Ｎ−Ｎ−ジシクロへキシル−２−ペンゾチア
ゾールスルフエンアミド （４）ジベンゾチアジルジスルフイド （５）２−メルカプトベンゾチアゾール （６）Ｎ−ｔ−ｉｆル−２−ペンゾチアゾールスルフエ
ンアミド （７）Ｎ−Ｎ−ジイソプロピル−２−ペンゾチアゾール
スルフエンアミド Ｏグアニジン系加硫促進剤 （１） ジフエニルグアニジン （２）ジオルソトリルグアニジン ０チウラム系加硫促進剤 （１）テトラメチルチウラムジスルフイト（２）テトラ
メチルチウラムモノスルフイドカーボンブラックを下記
に例示する。

（１）スーパーアブレージョンファーネスブラック（略
号ＳＡＦ） （２）インターミデイエートスーパーアブレージョンフ
ァーネスブラック（略号ＩＳＡＦ） （３）インターミデイエート・インターミデイエートス
ーパーアブレージョンファーネスブラック（略号ＩＩＳ
ＡＦ） （４）インターミデイエートスーパーアブレージョンフ
ァーネスフ゛ラツクハイス斗ラクチャ−（略号ＩＳＡＦ
−ＨＳ） （５）インターミデイエート・インターミデイエートス
ーパーアブレージョンファーネスブラックハイストラク
チャ（略号ＩＩＳＡＦ−ＨＳ）（６）ハイアブレージョ
ンファーネスブラック（略号ＨＡＦ） （７）ハイアブレージョンファーネスブラツクハイスト
ラクチャ＝（略号ＨＡＦ−ＨＳ） 実施例 ２ 次に、本発明のゴム組成物を用いたタイヤを用いて下記
の試験を行った。

１８５／７０ ＳＲ１３ タイ“１イ′ 空気圧１． ７ ｋｍ／ｃｎｉＡ
配合例 （１） Ｂ 配合例 （３） Ｃ 配合例 （８） Ｄ 配合例 圓 Ｅ 市販タイヤ ◎雪上氷上試験一・・札幌市郊外にてθ〜５℃凍結路面
約２００ｍを初速２ ０ ｋｍ／ ｈｒ− で登坂した
時のタイム Ａを１００とした指数 数字大なる程 良い ◎湿潤路制動試験・・・日本自動車研究所総合試験路に
散水し６ ０ ｋｍ／ ｈｒ からの制動距離で評価Ａ
を１００とした指数 数字大なる程 良い 上記タイヤにおける実施例に示した如く、該組成ｖＡロ
を用いたタイヤは湿潤路面における性能をおとす事なく
、雪上氷上路面における運動性能が向上しており、あら
ゆる路面状態でより高いレベルで走行可能なタイヤであ
る。

以上の結果から本発明タイヤトレッド用ゴム組成物を用
いる事により、従来のトレッド用ゴム組成物を用いた場
合に比し、雪上氷上路面での運動性能及び湿潤路面等の
一般路面での運動性能という従来は相反すると思われて
いた性能を満足する事が可能となる。

更に本タイヤトレッド用ゴム組成物を用いる事により、
従来の雪上氷上路面用タイヤが持っていた、タイヤによ
る路面の損傷又、スパイクピン等による騒音の問題等が
解消されるばかりでなく、一般路面用タイヤを用い、雪
上氷上路面を走行する為に使用されるチェーンの脱着に
伴う危険をも回避できる。

又本ゴム組成物は耐摩耗性についてもそこなう事なく又
乗心地性能も優れている事を付記する。

【図面の簡単な説明】

第１図は各伸展油のＶ，Ｇ．Ｃ，とウエットスキッドレ
ジスタンスおよびアイススキツドレジスタンスの関係を
示したグラフ、第２図から第６図まではＪＩＳ硬度、Ｊ
ＩＳ反発弾性値および脆化温度とウエットスキツドレジ
スタンスおよびアイススキツドレジスタンスの関係を示
したグラフ、第７図から第１０図まではゴム原料の混合
比率とウェットスキツドレジスタンスおよびアイススキ
ンド冫レジスタンスの関係を示したグラフ、第１１図お
よび第１２図は伸展油とカーボンブラックの混合比率お
よび異った伸展油の混合率とウエットスキツドレジスタ
ンスおよびアイススキッドレジスタンスの関係を示した
グラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原料ゴム、カーボンブラック、伸展油、硫黄、加硫
   促進剤、その他の通常のゴム配合剤を配合したゴム組成
   物において、前記原料ゴムが、主として、天然ゴムまた
   は合成インプレンゴム１０〜６０重量部、ポリブタジエ
   ンゴム５０重量部以下、およびスチレンーブタジエン共
   重合体ゴム６０重量部以下よりなり、かつこれら３種の
   ゴムの合計量が１００重量部であり、また前記伸展油（
   原料ゴム中に最初から含まれる伸展油も含む）が原料ゴ
   ム１００重量部に対し３０〜８０重量部配合されかつ該
   伸展油が次式（１） Ｖ．Ｇ．Ｃ．＝０．００７４３ＣＰ＋０．００９２５Ｃ
   Ｎ＋０．０１ １０ＣＡ ・・・・・・・・・（
   １）（上式中ＣＰ，ＣＮおよびＣＡは、それぞれ、パラ
   フィン炭素百分率、ナフテン炭素百分率、芳香族炭素百
   分率を表わす。 ）で求められる粘度比重恒数ｆｆ． Ｇ． Ｃ．） ０
   ． ８ ０〜０．９３を有することを特徴とするタイヤ
   トレッド用ゴム組成物。