JPS5943286B2 - タイヤトレッド用ゴム組成物の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、湿潤路面における制動性能（ウェットスキッ
ド性）を低下させることなしに転動抵抗の大幅な低減が
可能な低転動抵抗タイヤトレツド用ゴム組成物の製造方
法に関する。

昨今、省エネルギー省資源の目的で燃料消費量が少ない
自動車の開発が積極的に進められている。

その様な背景の中で自動車の重要な部品の１つであるタ
イヤについても転動抵抗低減の試みがなされてきている
。しかしながら従来の転動抵抗低減の試みは、タイヤ１
本当たりで量も占有体積が大きくかつ潜在的にヒステリ
シスロスの大きなゴムが使用されているキヤツプトレツ
ド部のヒステリシスロス低減が主であつた。その為に従
来かかるキヤツプトレツド部用ゴム組成物にはポリイソ
プレンゴム（含む天然）、ポリブタジエンゴムなど損失
弾性率の小さなポリマーが使用されてきた。しかしなが
らこれらのポリマーを用いたゴム組成物は湿潤路面での
制動性能を低下させてしまい、また、湿潤路面での制動
性能を考慮してカーボンブラック等の補強剤、オイル等
の可塑剤の配合量を増しても、加硫後期待した程、転動
抵抗を低減できないなど余り好ましい結果は得られなか
つた。さらに、その後の時代の流れの中で例え低転動抵
抗タイヤといえども制動性能は無視できなくなつてきた
（例：米国におけるユニフオーミテイタイヤクオリテイ
グレイデイング（ ＵｎｉｆｏｒｍｉｔｙＴｉｒｅＱｕ
ａｌｉｔｙＧｒａｄｉｎｇ）の施行）ため、制動性能を
低下させずに転動抵抗を下げる試みとして、タイヤ重量
の低減、キヤツプトレツド部以外のゴム材料のヒステリ
シスロスの低減がなされてきている。しかしながらその
様な試みでは転動抵抗の低減率としては小であり、やは
りキヤツプトレツド部のゴム材料のヒステリシスロスを
制動性能を低下させない方法で低減する事が望まれてい
る。本発明者は、スチレン・ブタジエン共重合体ゴム（
ＳＢＲ）に注目し、鋭意研究の結果（例えば後述の実施
例１〜４参照のこと）、スチレン含有量が２０重量％以
上で、かつブタジエン部分の結合様式が１，２結合２０
％以下であるＳＢＲを伸展油で伸展してなる、１００℃
におけるムー[メ[粘度 之（Ｍｌ，ｌ＋４，１００℃）
が５３以上である油展ＳＢＲ（以下、特定ＳＢＲと称す
る）を使用することにより、湿潤路面での制動性能すな
わちウエツトスキツド性を損うことなしに転動抵抗を低
減することが可能なことを見出し、さらに該特定 １Ｓ
ＢＲのムー[メ[粘度が高く実用化が困難であるとの欠点
も、該特定ＳＢＲをゴム分として２０〜８０重量部に少
くとも一種の他のジエン系ゴム、例えば汎用のＳＢＲ（
含む油展ＳＢＲ、以下、汎用ＳＢＲと称する）または該
汎用ＳＢＲ＜１５０〜 １２０重量部のポリイソプレ
ンゴム（含む天然ゴム）、をゴム分として８０〜２０重
量部ブレンドすることによつて解決し、特許出願した（
特願昭５６−１８９０４）。

本発明者は、さらにヒステリシスロスを大幅に２低減さ
せるべく製造方法を含めて検討した結果、前記ゴム組成
物を特殊な２段混練方法によつて製造することにより、
驚くべきことに通常の混練法によつて得られたゴム組成
物に比較してウエツトスキツド性は同等に保つたままヒ
ステリシスロス２が著しく低減する事を見出し、本発明
に到達した。

上記の特殊な２段混練法による諸物性の向上効果につい
ては、特開昭５０−１１２４４５号やエイ・ケイ・サー
カ一，テイ・ジ一・レイモンドアンドピ一・イ一・ピン
タ一（Ａ．Ｋ．Ｓｉｒｃａｒ，Ｔ．Ｇ．３ＬａｍＯｎｄ
ａｎｄＰ．Ｅ．Ｐｉｎｔｅｒ）： ラバーケミストリー
アンドテクノロジ一（ＲｕｂｂｅｒＣｈｅｍｉｓｔｒｙ
ａｎｄＴｅｃｈｎＯｌＯｇ，）第４０巻４８（１９７４
年）等に知られているが、本発明においては特に限定さ
れたスチレンブタジエン共重合体ゴムと汎用 ５ＳＢＲ
或はポリイソプレンゴム（含む天然ゴム）を主体とした
原料ゴム成分とカーボンブラツクから主として成るゴム
組成物を前記の２段混練方法で調製する事によつて従来
の結果からは予想できない著しいヒステリシスロスの低
減とウエツトス４キット性のバランスの優れたゴム組成
物を得る事ができた。斯くして、本発明によれば車の低
燃費性を向上させる従来にない水準での低ヒステリシス
ロスとウエツトスキツド性のバランスを保つたタイアト
レット用ゴム組成物を提供する事ができる。本発明は、
従来の低転動抵抗タイアトレット用ゴム組成物をキヤツ
プトレツドに用いて製造されたタイヤが余儀なくされて
いた湿潤路面での運動性能低下という問題を解消し、湿
潤路面での運動性能を低下する事なく転動抵抗の低減が
可能なタイアトレット用ゴム組成物の製造方法であり、
このゴム組成物をキヤツプトレツドとして用いることに
より安全性を確保された低転動抵抗タイヤを提供し、省
エネルギーに広く貢献することを目的とする。

すなわち、本発明は、スチレン含有量が２０重量％以上
で、かつブタジエン部分の結合被式が１，２結合２０％
以下であるスチレン・ブタジエン共重合体ゴムを伸展油
で伸展してなる、１００℃におけるムー[メ[粘度（ＭＬ
ｌ＋．，１００℃）５３以上であるゴムすなわち特定Ｓ
ＢＲおよび少なくとも一種の他のジエン系ゴムからなる
原料ゴム成分をゴム分として１００重量部とカーボンブ
ラツクを４０〜７０重量部とを含有するゴム組成物を製
造するに際し、予め混練工程の第１段目において前記原
料ゴム成分をゴム分として４０超〜９０重量部に前記カ
ーボンブラツクの全量を添加して機械的に混練混合した
後、第２段目において前記原料ゴム成分の残部を追加し
て機械的に混練混合することを特徴とする低転動抵抗タ
イアトレット用ゴム組成物の製造方法である。

本発明において、原料ゴム成分（ゴム分として１００重
量部）は、好ましくは、特定ＳＢＲがゴム分として２０
〜８０重量部（例えばゴム１００重量部に対し伸展油３
７，５重量部を含む特定ＳＢＲの場合、特定ＳＢＲとし
て２７．５〜１１０重量部）であり、他のジエン系ゴム
分が、ゴム分として８０〜２０重量部の汎用ＳＢＲであ
る。

また、該汎用ＳＢＲの一部をＯ〜２０重量部のポリイソ
プレンゴム（含む天然ゴム）で置換してもよい。本発明
で使用するカーボンブラツクの使用量は原料ゴム成分１
００重量部当り４０〜７０重量部である。

４０重量部より少ないとゴム組成物の破断物性が悪くな
り、７０重量部を越えると本発明における２段混練の効
果はあるものの、カーボンブラツクを減量した場合の通
常混練並みの反発弾性率しか期待できない。

また、該カーボンブラツクは低転動抵抗タイヤ用キヤツ
プトレツドゴムとして使用する為に１２吸着量６０〜１
３０Ｔ１９／ｆ！、ＤＢＰ吸油量１３０ＴＩＬＩ／１０
０９以下のカーボンブラツクであることがより好ましい
。本発明により製造したゴム組成物をキヤツプトレツド
ゴム用に使用する事により、タイヤの湿潤路面での運動
性能を低下させる事なしに転動抵抗の著しい低減を可能
とする。

以下、実験９曵実施例および比較例により本発明を具体
的に説明する。

なお、表中、配合はすべて重量部とする。実験例 １〜
４ スチレン含有量、ブタジエン部の１，２結合の割合およ
びムー[メ[粘度（Ｍｌ，ｌ＋，，１００℃）について下
表の性状を有する、伸展油で伸展した４種類のＳＢＲ（
ゴム分１００重量部に対して伸展油３７．５重量部）を
用意した。

次いで、第１表に示すように、前記ＳＢＲ以外のカーボ
ンブラツク、イオウ等の配合剤を一定としてＳＢＲの種
類のみが異なるゴム組成物（未加：硫ゴム）を調製し、
ムー[メ[粘度（ＭＬｌ＋４，１０００℃）を測定した。

これらの組成物を１６０℃、２０分間加硫を行なつたの
ち、各加硫ゴムの反発弾性率（リユプケ，５０のＣ）お
よびウエツトスキ゛ンド抵抗を測定した。結果を第１表
に示す。ユプケ反発弾性率は転動抵抗測定時のタイアト
レット部の温度を考慮し５０℃の雰囲気下で測定した値
である。又湿潤路面での運動性能を知る尺度としてのウ
エツトスキツド抵抗は、ブリテイツシユポータブルスキ
ツドテスタ一を用い路面には３Ｍ社製セーフテイウオー
ク（屋外用タイプＢ・黒）を用い蒸留水にて湿潤路面を
作り測定した値をＳＢＲＤ（実験例４）を１００とした
指数で表わしてある。第１表から判る様に、スチレン含
有量が２０重量％未満の場合には、反発弾性率が高いの
で転動抵抗低減は期待できるが、ウエツトスキツド抵抗
が大幅に低下してしまい好ましくない（実験例３：又ブ
タジエン部の結合様式が１，２結合２０％以上ではウエ
ツトスキツド抵抗の向上は期待できるが、反発弾性率が
低くなるので、低転動抵抗タイヤのキヤツプトレツド用
ポリマーとしては好ましくない（実験例２）。

又、ムー[メ[粘度が５３未満の場合にもやはり反発弾性
率が低くなるので好ましくない（実験例１〜３）。以上
のように、スチレン含有量が２０重量％以上、ブタジエ
ン部の結合様式が１，２結合２０％未満で、且つムー[
メ[粘度（ＭＬｌ＋４，１００℃）が５３以上の油展ス
チレンブタジエン共重合体ゴム（伸展油３７．５重量部
）を使用することにより、湿潤路面の運動性能を低下さ
せず、転動抵抗の低減を可能とするゴム組成物を得る事
が期待できる。

この特定ＳＢＲ（ＳＢＲＤ）は、ムー[メ[粘度が高く、
特定ＳＢＲのみを原料ゴム成分とした場合実用化は困難
である。この点、発明者は該特定ＳＢＲを他のジエン系
ゴムとブレンドすることにより解決したことは前述の通
りである。実施例１〜１３および比較例１〜９ 第２表に示す配合のゴム組成物をＢ型バンバリーミキサ
一および８インチロールで混練して調整した。

なお、バンバリーミキサ一による混練は、最初の側壁温
度５０℃、ローター回転数８０ｒｐｍとし、第１段目分
の原料ゴム成分を投入してから１０秒経過後にカーボン
ブラツクその他の配合剤を投入して比較例１〜５は４分
間、他の比較例および実施例は２分間混練し、比較例１
〜５を除きさらに第２段目分の原料ゴム成分を添加して
２分間混練した。なお、硫黄および加硫促進剤は、約５
０℃に制御された８インチロールで添加し混練した。こ
のゴム組成物をプレス加硫したものの加硫特性を第２表
に示す。加硫条件は比較例５および実施例１２が１６０
℃、１５分間、他は１６０℃、２０分間であつた。反発
弾性率およびウエツトスキツド抵抗は前記実験例に掲げ
た方法で行なつた。

ウエツトスキツド抵抗値は比較例４の値を１００とした
指数表示である。ピコ摩耗量はグツドリツチ式ピコ摩耗
試験機でＡＳＴＭＤ−２２２８に準じて行ない、引張試
験はＪＩＳＫ−６３０１に準拠して行なつた。また、第
１図は、ゴム分として５０重量部の特定ＳＢＲと汎用Ｓ
ＢＲ５Ｏ重量部とを原料ゴム成分とするゴム組成物につ
いて、第１段目および第２段目で加える原料ゴム成分を
相対的に変化させた場合のリユプケ反発弾性率（５００
Ｃ）およびウニツトスキツド抵抗の変化を示すグラフで
ある。△印は第２段目で特定ＳＢＲのみを加える場合Ｏ
印は第２段目で汎用ＳＢＲのみを加える場合を表わす。
但し、第１段混練ゴム分４０重量％（第２段混練ゴム分
６０重量０１））の点については、Δ印は汎用ＳＢＲ／
特定ＳＢＲの比が４０／６０、Ｏ印は汎用ＳＢＲ／特定
ＳＢＲの比が６０／４０のゴム組成物についての値を示
す。第１表の比較例（１〜５）と実施例（１〜１３〕及
び第１図からもわかるように第１段目と第２段目に原料
ゴムを分割して混練する２段混練法を採用した場合には
、通常の１段混練法に比べ、すべて明らかにリユプケ反
発弾性率は向上していることがわかる。

一方、ウエツトスキツド抵抗に関しては１段混練法、２
段混練法の両者において同等であり、耐摩耗性について
も変化はない。また、同じ２段混練法を行なう場合でも
、第１図から明らかなように第２段目の混練で加える原
料ゴムに特定ＳＢＲのみを用いた場合（第１図の△印）
には、汎用のスチレン・ブタジエン共重合体ゴムのみを
同様に用いた場合（第１図の○印）よりも、驚くべきこ
とに、リユプケ反発弾性率の著しい向上が得られること
がわかる。

上記の場合にも、ウエツトスキツド抵抗、耐摩耗性にお
ける変化はない。２段混練法において、第２段目の混練
に供されるゴム量は第１段目の混練及び第２段目の混練
の双方において、用いられたゴム分の合計量（１００重
量部）中１０〜６０未満重量部、好ましくは２０〜５０
重量部とすることが必要である。

上記のように限定されるのは、第２段目の混練に用いら
れるゴム成分が６０重量部以上では、第１段目のゴム成
分が４０重量部以下となり、これに４０〜７０重量部の
割合のカーボンブラツクを一度に添加して混練混合する
ことが通常使用されるバンバリ一、ロール等の混合機で
は困難であると共に、混練時の発熱が大きくなつてゴム
配合物の焼けを生じたり、ポリマーの分散不良を生じ、
反発弾性率を始めとするゴム物性の低下をきたし（比較
例７，８および第・１図）、また、１０重量部未満（第
１段目のゴム成分９０重量部超）では、本発明の混練効
果は期待できないからである。（比較例６および第１図
）。本発明の製造方法により製造されたゴム組成物をキ
ヤツプトレツドゴムに使用する事により、タイヤの湿潤
路面での運転性能を低下させる事なしに転動抵抗の大幅
な低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１段目および第２段目で加える原料ゴム成
分を相対的に変化させた場合のリユプケ反発弾性率（５
『Ｃ）およびウエツトスキツド抵抗の変化を示すグラフ
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ スチレン含有量が２０重量％以上で、かつブタジエ
   ン部分の結合様式が１，２結合２０％以下であるスチレ
   ン・ブタジエン共重合体ゴムを伸展油で伸展してなる、
   １００℃におけるムーニー粘度（ＭＬ＿１＋＿４、１０
   ０℃）が５３以上であるゴムをゴム分として２０〜８０
   重量部および少なくとも一種の他のジエン系ゴムをゴム
   分として８０〜２０重量部からなる原料ゴム成分をゴム
   分として１００重量部とカーボンブラックを４０〜７０
   重量部とを含有するゴム組成物を製造するに際し、予め
   混練工程の第１段目において前記原料ゴム成分をゴム分
   として４０超〜９０重量部に前記カーボンブラックの全
   量を添加して機械的に混練混合した後、第２段目におい
   て前記原料ゴム成分の残部を追加して機械的に混練混合
   することを特徴とする低転動抵抗タイヤレッド用ゴム組
   成物の製造方法。 ２ 前記第２段目において追加混練される前記原料ゴム
   は、前記スチレン・ブタジエン共重合体ゴムを伸展油で
   伸展してなるゴムがゴム分として１０重量部〜６０重量
   部未満である、前記特許請求の範囲第１項記載の製造方
   法。