JPS60173026A - タイヤトレツド用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、湿潤路面における摩ｌ察抵抗（ウェット・ス
キッド抵抗）および加工性などを害することなく、動的
ヒステリシス損失を低減させ、転勤抵抗を低減させたタ
イヤを提供できるタイヤトレッド用ゴム組成物に関する
。

〔従来技術〕

最近、省エネルギー化を日差していわゆる低燃費タイヤ
が検討されており、このために低燃費化に寄与率の大き
いタイヤトレッド部分の動的ヒステリシス損失を低減さ
せる努力がなされている。

タイヤトレンド部分に動的ヒステリシス損失の少ないゴ
ム組成物を用いると転勤抵抗が低減するので、このゴム
組成物は低燃費タイヤに通ずることがよ（知られている
。しかし、このようなゴム組成物は、ウェット・スキッ
ド抵抗を低下させ、走行安定性を著しく低下させるので
。

動的ヒステリシス損失の低減とウェット・スキッド抵抗
の向上とを両立させることは困難であった。

従来、この困難を克服するために、湿潤路面での走行安
定性に加えて製造時の加工性などを著しく損なわずに転
勤抵抗を低減させる種々の方法が提案されている。例え
ば、特開昭５７−７３０３０号では、結合スチレン含有
量が３〜３０重量％でブタジェン部分の１．２−結合含
有量が６０〜９０重量％のスチレン・ブタジェン共重合
体であって、主鎖にケイ素、ゲルマニウム、錫および鉛
から考ばれた金属とブタジェニル基との結合を有する重
合体を少なくとも２０重量％含有するゴム組成物（以下
、改良ＳＢＲ−Ａと称する）をトレッドゴムに用いて転
勤抵抗の低減と走行安全性の確保を試みている。しかし
、この改良５ＢＲ−Ａを用いた場合、かなりの転勤抵抗
の低減は得られるが、低燃費の要求を十分に満足するま
でには至っていない。

また、最近、特開昭５８−１６２６０４号では、重合体
鎖の末端に炭素−炭素で結合した下記式 で示される原子団を有する重合体（以下、改良５ＢＲ−
８と称する）を用いると前記の２つの特性（転勤抵抗と
湿潤路面に麺ける摩擦抵抗）を改善できるとの提案がな
されている。たしかに、この改良５ＢＩＩ　−８を用い
ると湿潤路における走行安定性を犠牲にすることなく転
勤抵抗を大幅に低減できるという有利な点が見い出せる
が、この改良ＳＢＲ−８は使用時に粘度が著しく高くな
る°ので実際の製造工程において加工が著しく困難とな
るという問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は、このような問題点を伴うことのないタイヤト
レッド用ゴム組成物を提供することを目的とするもので
、これは本発明者らの前記の改良ＳＢＲ−Ａと改良ＳＢ
Ｒ−Ｂとの有する特性に注目し、どのような作用機構に
よって転勤抵抗と湿潤路面における摩擦抵抗（走行安全
性と対応とが生ずるかについての詳細な研究の結果なさ
れたものである。

〔発明の構成〕

このため、本発明は、スチレンとブタジェンとをランダ
ムに共重合させた、スチレン含有量５〜３０重量％でブ
タジェン部分のビニル結合金有量３０〜８０重量％のス
チレン・ブタジェン共重合体であって、主鎖にケイ素、
ゲルマニウム、錫および鉛から選ばれた少なくとも１種
の金属とブタジェニル基との結合を有するスチレン・ブ
タジェン共重合体（Ａ）を１０〜８０重量部と、スチレ
ンとブタジェンとをランダムに共重合させた、スチレン
含有量５〜３０重量％でブタジェン部分のビニル結合金
有量３０〜８０重量％のスチレン・ブタジェン共重合体
であって、主鎖に下記式 （式中、Ｒ１およびＲ２は水素又は置換基を表し、ｍお
よびｎは整数を表す）で示される原子団を有するスチレ
ン・ブタジェン共重合体（Ｂ）を２０〜８０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
を要旨とするものである。

以下、本発明の構成について詳しく説明する。

タイヤトレッド部分における転勤抵抗は、その加硫ゴム
（トレッドゴム）が繰返し変形（周波数１０Ｈｚ、動歪
２％、雰囲気温度７０℃）を受けたときの動的ヒステリ
シス損失（ｊａｎ　δ値として測定される）から生ずる
。この損失は、トレッドゴムのゴム組成物中に含有され
るカーボンブラック粒子間の相互運動による固体摩擦に
よって生ずるのである。

したがって、この固体摩擦をなるべ（低減させることが
必要であり、そのためには、重合体とカーボンブランク
とを混合してゴム組成物とするに際して高い剪断応力が
加わることが重要である。

この点からみて前記改良ＳＤＲ−Ａは、金属とブタジェ
ニル基とのカップリング結合により部分的に重合体分子
量が数倍に増加しており、このため混合に際して高い剪
断応力を与えることができる。しかし、ゴム組成物中に
含まれるステアリン酸などの有機酸によりこのカップリ
ング結合が切断される反応が生ずるために、この剪断応
力は混合の初期においてのみ有効であって中期から後期
になると低下してしまう。このため、改良５ＢＲ−八を
用いると、混合後のゴム組成物の粘度が低下し、後工程
における加工プロセスでは有利となるが、動的ヒステリ
シス損失を十分に低減させることはできない。

また、前記改良５ＢＲ−Ｂを用いると、粘度は混合の初
期において通常の加工できる範囲となるが、混合中にそ
の末端官能基とカーボンブランクとが反応してカーボン
ゲルを生成するために混合の後期では著しく高い剪断応
力を与えることになる。これにより、カーボンブランク
粒子間を離れさせ、動的ヒステリシス損失を低減させる
ことができるが、しかし、混合後においてもこのカーボ
ンゲルが存在するためにゴム組成物としては著しく高い
粘度となり、後工程における加工プロセスを害すること
になる。

本発明では、このような改良５ＢＲ−八と改良ＳＢＲ−
８との両者の特性を有するようにしたものであり、改良
５ＢＲ−八に相当するスチレン・ブタジェン共重合体（
Ａ）と改良ＳＢＲ−Ｂに相当するスチレン・ブタジェン
共重合体（Ｂ）とからゴム組成物を構成することにより
、混合の初期および後期の２つの範囲に亘って高い剪断
応力を与え、動的ヒステリシス損失を低減させ、加工性
を良好とし、ウェット・スキッド抵抗をも損なわないよ
うにしたのである。次にスチレン・ブタジェン共重合体
（Ａ）とスチレン・ブタジェン共重合体（Ｂ）とについ
て述べる。

（１）　スチレンとブタジェンとをランダムに共重合さ
せた、スチレン含有量が５〜３０重量％でブタジェン部
分のビニル結合金有量が３０〜８０重量％のスチレン・
ブタジェン共重合体であって、主鎖にケイ素、ゲルマニ
ウム、錫および鉛から選ばれた少なくとも１種の金属と
ブタジェニル基との結合を有するスチレン・ブタジェン
共重合体（Ａ）。

スチレン含有量を５〜３０重量％とじたのは、５重量％
未満では破断強度が低いために不適当であり、また、３
０重量％超ではウェット・スキッド抵抗性は改善される
が５０℃〜７０℃で共重合体主鎖により動的ヒステリシ
ス損失が増加し、転勤抵抗が高くなるので不適当だから
である。

また、ブタジェン部分のビニル結合金有量を３０〜８０
重量％とじたのは、３０重量％未満ではウェット・スキ
ッド抵抗性が改善されないばかりでなく、加硫中に切断
反応や再結晶反応が起り易くなり、これにより動的ヒス
テリシス損失の増加を抑制できないので不適当であり、
一方、８０重量％超の場合にはガラス転移温度が高くな
り、低温性能が悪化するので不適当だからである。

上記金属とブタジェニル基との結合は、１０重量％以上
存在することが好ましい。これにより、混合中において
剪断応力が高くなるためにカーボンブラック粒子間の固
体摩擦に起因する動的ヒステリシス損失の低減に役立つ
からである。

このスチレン・ブタジェン共重合体（Ａ）の使用量は、
１０〜８０重量部である。１０重量部未満では混合中に
粘度が十分に高くならないので動的ヒステリシス損失の
低減が十分でなく、また、８０重量部以上では第２成分
であるスチレン・ブタジェン共重合体（Ｂ）の含有量が
少なくなりすぎてしまって不適当だからである。

（２）　スチレンとブタジェンとをランダムに共重合さ
せた、スチレン含有量が５〜３０重量％でブタジェン部
分のビニル結合金有量が３０〜８０重量％のスチレン・
ブタジェン共重合体であって、主鎖に下記式 で示される原子団の少なくとも１個を炭素−炭素結合で
結合したスチレン・ブタジェン共重合体（Ｂ）。

スチレン含有量を５〜３０ｉ量％とじ、かつ、ブタジェ
ン部分のビニル結合金有量を３０〜８０重量％とじたの
は、上記スチレン・ブタジェン共重合体（Ａ）における
と同様な理由からである。

また、上記式で示される原子団において、Ｒ１、Ｒ２は
、それぞれ水素又は置換基である。この置換基としては
特定されるものではないが、例えばアミノ基、アルキル
アミノ基、ジアルキルアミノ基である。ｍ、ｎは整数で
ある。

この原子団としては、一方あるいは両方のベンゼン環に
少な（とも一つのアミノ基、アルキルアミノ基、又はジ
アルキルアミノ基を有するベンゾフェノンが好ましい。

このベンゾフェノンとしては、例えば、４．４°−ビス
（ジメチルアミノ）−ベンゾフェノン、４，４゛−ビス
（ジエチルアミノ）−ベンゾフェノン、４，４”−ビス
（ジプチルアミノ）−ベンゾフェノン、４，４”−ジア
ミノベンゾフェノン、４−ジメチルアミノベンゾフェノ
ンが挙げられる。

このスチレン・ブタジェン共重合体（Ｂ）の使用量は、
２０〜８０重量部である。２０重量部未満ではカーボン
ブランクと反応する機会が少なくなって動的ヒステリシ
ス損失を高能率で低減させることができなくなり、一方
、８０重量部超であると加工中における粘度が高くなり
すぎるからである。

゛上記スチレン・ブタジェン共重合体（Ａ）は、スチレ
ンとブタジェンとを炭化水素溶媒中でアルキルリチウム
触媒の存在下に重合させ、重合反応完了後に金属イオン
を添加することによって製造される。また、上記スチレ
ン−ブタジェン共重合体（Ｂ）は、スチレンとブタジェ
ンとを炭化水素溶媒中でアルキルリチウム触媒の存在下
に重合させ、重合反応完了後にベンゾフェノン類を添加
することによって製造される。

なお、スチレンとブタジェンとの重合反応完了後にまず
はじめに金属イオンを添加してカップリング反応を所定
量起させ、ついでベンゾフェノン類を添加することによ
って、スチレン・ブタジェン共重合体（Ａ）とスチレン
・ブタジェン共重合体（Ｂ）との混合体をつ（す、この
混合体を本発明のゴム組成物における構成成分として用
いてもよい。

本発明のゴム組成物において使用されるカーボンブラン
クは、よう素吸着量６０〜１３軸ｇ／ｇ、ＤＢＰ吸油量
８０〜１３０＋＋＋　１　／　１００ｇのものである。

よう素吸着量が６０〜１３０ｍｇ　／ｇ未満では動的ヒ
ステリシス損失を低減できるが耐摩耗性が著しく不足す
ることになり、また、吸油量が８０〜１３０ｍ１！／１
００ｇを超えると強度特性が改善されるために耐摩耗性
が向上するが動的ヒステリシス損失が高くなるので不適
当である。このカーボンブランクの配合量は、３０〜７
０重量部である。３０重量部未満では耐摩耗性が不足し
、７０重量部超では動的ヒステリシス損失が高くなるの
で不適当だからである。

また、本発明のゴム組成物においては、スチレン・ブタ
ジェン共重合体（Ａ）とスチレン・ブタジェン共重合体
（Ｂ）の全量の５０重量％以内を他の天然ゴムやジエン
系ゴム等で代替させることができる。さらに、ゴム工業
分野で通常用いられる配合剤である加硫剤、加硫促進剤
、老化防止剤等を配合してもよい。

〔発明の効果〕

上述したように本発明のタイヤトレンド用ゴム組成物は
、ブタジェニル−金属結合を主鎖中に有するスチレン・
ブタジェン共重合体（Ａ）とベンゾフェノン類の炭素−
炭素結合を主鎖中に有するスチレン・ブタジェン共重合
体（Ｂ）との所定量から構成されるため、タイヤの転勤
抵抗に直接関連する動的ヒステリシス損失を低減でき、
しかも湿潤路面における走行安定性（この性能は湿潤し
たセイフテーウオーク路面上でのブリテラシュ・ポータ
プル・スキッド・テスターにより相関性よく測定される
）およびタイヤ製造中における加工性を害することはな
い。

さらに、タイヤトレッド用ゴム組成物として要求される
その他の性能をも満足するものである。

以下に実施例を示して本発明の効果萎具体的に説明する
。

実施例１ 下記表−１に示す各種スチレン・ブタジェン共重合体１
〜５を調製した。

重合体１と重合体３とは、スチレンとブタジェンとを触
媒としてｎ−ブチルリチウムを用いて重合させ、重合後
につぎのステップとして４゜４′−ビス（ジメチルアミ
ノ）ベンゾフェノン（以下、）’ＩＡＢと称する）を１
分子の末端に１個付けたものである。

重合体２と重合体４とは、同様にスチレンとブタジェン
とを触媒としてｎ−ブチルリチウムを用いて重合させ、
重合後につぎのステップとしてＳ　ｎ　Ｃｌ！、を添加
し、カップリング反応を行わしめ、ブタジェニル−錫結
合を主鎖中に導入したものである。この場合のブタジェ
ニル−錫結合の割合は７０重量％である。

重合体５は、日本ゼオン社製のＮ１ｐｏｌ　１５０２　
（商品名）であり、乳化重合スチレン・ブタジェン共重
合体である。

（本頁以下余白） 表−１ スチレン　ブタジェン　重合体 含有量　部分のビニ　の処理 （重量％）　ル結合金有 ■１重豆量） 重合体１　２７　３６　ＭＡＢ処理 重合体２　２７　３６　ＳｎＣ，ｇ４ 重合体３　１８　５３　ＭへＢ処理 重合体４　１８　５３　Ｓ　ｎ　Ｃｌ＜重合体５　２３
．５　１９　− 上記重合体１〜５を用いて下記表−２に示す配合内容で
種々のゴム組成物１〜１１を調製した。

これらのゴム組成物を下記表−３に示す。なお、表−３
中の数値は重量部を表わす。

（本頁以下余白） 表−２ 重合体　１００重量部 カーボンブランク （Ｎ　３３９　）　５０　重量部 亜鉛華　３　重量部 ステアリン酸　１．５重量部 老化防止剤　＊１１゜０重量部 加硫促進剤（ＯＢＳ　）　＊２　１．０重量部硫黄　１
．７５重量部 〔注〕 ＊１：Ｎ−フェニル−Ｎ’イソプロピル−ｐ−フェニレ
ンジアミン。

＊２：Ｎ−オキシジエチレン−２−ベンゾチアゾイル−
スルフェンアミド。

（本頁以下余白） 上記表−３に示されるゴム組成物１〜１１をそれぞれ１
６０℃、２０分の加硫条件下に加硫し、各物性値（ｔａ
ｎδ、ウェット・スキッド抵抗、ムーニー粘度）を測定
した。これらの結果を下記表−４に示す。

（重置以下余白） 〔注〕 ＊３　：　ｔａｎδは、容重製作所製粘弾性スペクトロ
メータを用い、周波数２０Ｈｚ、動歪１０±２％、引張
伸張条件で測定。

＊４　：ウェット・スキッド抵抗は、湿潤路面としてス
リーエム社製屋外用タイプＢ のセイフテーウオーク路面を水で十分 に濡らし、その」二をフ゛リテソシュ・ポータプル・ス
キッド・テスターのゴム 片が滑ることによる抵抗で測定。

上記表−４から明らかなように、ゴム組成物１〜５の群
（スチレン含有（ｉｆ２７重量％、ブタジェン部分のビ
ニル結合金有量３６重量％のＳＢＲを使用）とゴム組成
物６〜ＩＯの群（スチレン含有量１８重量％、ブタジェ
ン部分のビニル結合金有量５３重量％のＳＢＲを使用）
のそれぞれにおいて、比較例１．３（Ｍ＾Ｂ処理したＳ
ＢＲのみの組成物）は、いずれもｔａｎδ、ウェット・
スキッド抵抗値ともに良好であるが、ムーニー粘度が１
１０を超え、加工困難である。

また、比較例２．５　（ＳｎＣ４処理したＳＢＲのみの
組成物）は、いずれもムーニー粘度が低くなるため、カ
ーボンブランクの分散が不十分となり、ｔａｎδを十分
下げることができない。

本発明例１，２．３および本発明例４，５゜６は、スチ
レン含有量２３．５重量％の汎用ＳＢＲを用いた比較例
５に比して、それぞれｔａｎδ、ウエソ１−・スキッド
抵抗値ともに良好であり、ムーニー粘度も実用上差支え
ない値を示している。

したがって、本発明のゴム組成物をタイヤトレンドゴム
として適用した場合には、タイヤのウェット・スキッド
抵抗および加工性などを害することなく、動的ヒステリ
シス損失を低減させ、転勤抵抗を低減させることができ
る。

代理人　弁理士　小　川　信　− 野口賢照 斎下和彦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 スチレンとブタジェンとをランダムに共重合させた、ス
   チレン含有量５〜３０重量％でブタジェン部分のビニル
   結合金有量３０〜８０重量％のスチレン・ブタジェン共
   重合体であって、主鎖にケイ素、ゲルマニウム、錫およ
   び鉛から選ばれた少なくとも１種の金属とプクジエニル
   基との結合を有するスチレン・ブタジェン共重合体（Ａ
   ）を１０〜８０ｉｉ量部と、スチレンとブタジェンとを
   ランダムに共重合させた、スチレン含有量５〜３０重量
   ％でブタジェン部分のビニル結合金有量３０〜８０重量
   ％のスチレン・ブタジェン共重合体であって、主鎖に下
   記式 （式中、Ｒ１およびＲ２は水素又は置換基を表し、ｍお
   よびｎは整数を表す）で示される原子団を有するスチレ
   ン・ブタジェン共重合体（Ｂ）を２０〜８０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
   。