JPS61157543A - 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、タイヤのトレッド用ゴム組成物に関する。

〔従来技術〕

一般に、タイヤのトレッドゴムとしては、天然ゴム（Ｎ
Ｒ）のほかスチレン−ブタジェンゴム（Ｓ　Ｂ　Ｒ）や
ブチルゴム（ＢＲ）などの合成ゴムコンパウンドが多く
用いられている。特に、路面把握力を重視したい場合に
は、ウェットスキツド性に優れるＳＢＲを主体に用いる
ことが多い。また、トレッドに用いられるゴムコンパウ
ンドには、ＳＡＦ、ｌ５ＡＦ、ＨＡＦ級などのハードタ
イプのカーボンブラックを配合することが一般的である
。しかし、これらのカーボンブラックをポリマー中に練
り込むことは難しく、バンバリーミキサ−などの密閉型
混合機ではカーボンブラックやオイルの投入のタイミン
グや混練時間、バンバリーミキサ−のローター回転数の
工夫が必要である。

一方、最近の乗用車用タイヤには、使用用途に応じた様
々な特性が要求され、特にスポーツ指向の路面把握力に
優れたタイヤの要求が活発となってきている。このため
、トレッドゴムのポリマーとしては、ＳＢＲのスチレン
含有量の高いものを用いたり、溶液重合ＳＢＲとしてビ
ニル含量を増やす等の工夫がなされている。しかし、こ
れらの方法は、ウェットスキツド性能の向上効果には優
れるが、ＳＢＨのスチレン含量を上げるとゴムコンパウ
ンドのｔａｎ　δが増大し、その結果、タイヤの転勤抵
抗が大きくなるという欠点がある。また、ビニル含量の
高い溶液重合ＳＢＲは、まだ開発段階といってもよく、
すぐに実用化されるには至っていない。何れの方法でも
、耐摩耗性の点では多少不足なところもある。

そこで、タイヤのウェットスキツド性と耐摩耗性とを両
立させるために、カーボンブラックの配合量を増やす方
法とカーボンブラックの銘柄をより微粒子でストラフチ
ャーの高い、例えばＮ　１１０などのＳＡＦ級のものに
する方法がある。現在、トレッドゴムに最も多く使われ
ているグレードは、ＨＡＦやＩ　ＳＡＦ級であり、配合
量もゴム１００重量部に対して６０〜１００重量部程度
のものが多くなってきている。しかし、カーボンブラッ
クの練り込みは、ＨＡＦよりｌ５ＡＦ、さらにＳＡＦと
なるに従い練りにくく、また、配合量が増えるに従いや
はり練りにくくなる。結果的には、カーボンブラックの
分散が悪くなり、期待したほどのウェットスキツド性、
耐摩耗性がなかなか得られないという欠点がある。

この問題を解決する手段として、カーボンブラックのマ
スターバッチの使用がある。現在、最も使われているの
はＳＢＲのウェットマスターバッチであるが、この他、
最近、凝集しにくくかつ物性が安定した実用性の高い粉
末状（パウダー）のＳＢＲカーボンマスターバッチが使
用されている。このようにカーボンマスターバッチを使
ってカーボンブラック多量配合の場合のカーボンブラッ
ク分散の改善をはかるという方法は、一般的で容易に類
推できる技術である。

しかし、タイヤのトレッドゴムは、オイルなどの可塑剤
がゴム１００重量部に対して１５〜６０重量部程度配合
されることが一般的であるが、このような場合、単に粉
末のＳＢＲカーボンマスターバンチを使うとバンバリー
ミキサ−等の密閉混合機で練るときにオイルをフリーで
数１０パーツ入れるのは非常に困難となる。例えば、オ
イルのためにポリマーとローターがスリップし、剪断力
がかからなくなるので、オイル投入のタイミングをいつ
にするか等の混合上の工夫を強いられており、したがっ
て、練ったゴムコンパウンドの物性の安定を欠くなどの
欠点があるため、なかなか粉末状ＳＢＲのカーボンマス
ターバッチを単独で使うには至っていない。

また、乗用車用タイヤのトレッドゴムには、ＳＢＲ単独
でなく、耐摩耗性を上げるためにＢＲポリマーとブレン
ドして使うものも多い。しかし、ＢＲは、本来（ウェッ
トスキツド性が悪く、したがってそれを補う目的でカー
ボンブランクを多量配合しなければならない。

しかしながら、このような５−ＢＲとＢＲとのブレンド
の場合には、混練中にカーボンブラックは主にＢＲ相に
取り込まれ、相対的にＳＢＲ相内では少なくなる。した
がって、ゴムコンパウンドとしての物性が双方のポリマ
ー中のカーボンブランクの補強効果のアンバランスのた
め優れないという致命的な欠点がある。この対策として
、予めＳＢＲとカーボンブラックとを練り、その後、Ｂ
Ｒを練込むこと、すなわち分割混合という優れた方法が
とられている。しかし、このような方法では、ＢＲを練
込むタイミングが難しく、かつ混合サイクルが長くなる
という欠点があり、このため配合上での解決策が望まれ
ていた。

〔発明の目的〕

本発明は、トレッドゴムにおけるカーボンブラックの分
散性を良好にして加工性を高めると共に、該トレッドゴ
ムの耐摩耗性およびウェットスキツド性を向上させたタ
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
。

〔発明の構成〕

このため、本発明は、ポリマーからなるゴム組成物にお
いて、前記ポリマーの一部を粉末状ＳＢＲカーボンマス
ターバッチで置き換えた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。

本発明において用いる粉末状ＳＢＲカーボンマスターバ
ッチとは、微粒子状のポリマーの廻りにカーボンブラッ
クが付着した形態にあるもので、公知のものである。こ
の場合のカーボンブラックは、ＨＡ　Ｆ以上のＩ　ＳＡ
Ｆなどの上級カーボンブランクである。

本発明においては、５ＢＲＸＢＲ等のポリマーからなる
ゴム組成物において、該ポリマーの一部を粉末状ＳＢＲ
カーボンマスターバッチで置き換えるのである。置き換
える場合の割合は、ポリマー１００部のうち５〜９５部
である。５部未満では置き換える効果が発現しないから
であり、また、９５部を越えると伸展油を多く添加する
ことが必要となり、加工性が悪くなるからである。

本発明において、このように置き換えることにしたのは
下記の理由からである。

タイヤのトレッドゴムは、一般に、ゴム１００重量部に
対しカーボンブランク６０〜１００重量部、オイル１５
〜６０重量部程度配合されているものが多い。本発明は
、通常困難とされているハイローディングタイプのゴム
コンパウンドの練すヲポリマーの一部を粉末状ＳＢＲカ
ーボンマスターバッチで置き換えることにより改善しよ
うとするものである。すなわち、多量配合のカーボンブ
ランクを練り込み易くするためにカーボンブラックマス
ターバッチを用い、る際、粉末状ＳＢＲのカーボンマス
ターバッチは、従来多く使われているウェットマスター
バッチよりも混合時にポリマーがパウダー状のためブレ
ークダウンの必要がなく、容易に練ることができるとい
う特長がある一方、粉末状態を維持するのにドライであ
る必要からオイルを含んでいない。したがって、混合時
にオイルをフリーで多量投入する必要があり、この混合
方法が非常に困難であることは従来技術の説明として前
述したとおりである。

そこで、他の油展ポリマーとブレンドで使うことにより
、これらを問題とすることなく、本来もっているカーボ
ンマスターバッチの特長であるカーボンブラックの分散
が良好なゴムコンパウンドが得られることが判った。

勿論、他の油展ポリマーとの組合せは、ポリマーがＳＢ
Ｒ１００であるトレッドには、例えばＳＢＲ１７１２や
１７１４．１７２１．１７７８．１７７９等の他、ブレ
ンドの相手がＢＲの場合にはＮ１ｐｏｌ　１４４１　（
商品名）やＤｉｅｎｅ　５３１　　（商品名）等、また
天然ゴムの場合にはタイヤラバーなどのようなものがあ
り、目的によって何れの組合せでもよい。この場合、粉
末状ＳＢＲカーボンマスターバッ号の比率を少なくする
に従い、フリーで配合するカーボンブラックの量を増や
す必要があるし、逆に粉末状ＳＢＲカーボンマスターバ
ッチを増やせばフリーで配合するオイルの量を増やさな
（ではならなくなる。カーボンブラックおよびオイルは
フリーで配合する量が多いと練りにくくなるが、混合加
工性には両者の量の相対的なバランスが必要となってく
る。つまり、フリーでカーボンブランクを８０重量部配
合するのは、カーボンブランクがゴム中に入らずうまく
練ることができないが、オイルを１０重量部でも入れる
とよく練れることになる。

逆に、オイルをフリーで４０重量部入れるときカーボン
ブランクを６０重量部程度入れるとよくなる。しかし、
オイルの量が６０重量部を越えると、いくらカーボンブ
ラックを多く配合しても限界があり、しかもＳＡＦ等の
ような最も練りに（いカーボンブラックの場合には、さ
らに混合加工性は劣ることになる。このような例は、ト
ータルのカーボンブランク量が１００重量部で、かつオ
イルが８０重量部となるような、むしろレース車両用タ
イヤ等の特種仕様に近い場合、油展ＳＢＲと粉末ドライ
マスターの比率を工夫しても、フリーで投入するオイル
が６０重量部を越え、かつフリー投入カーボンブラック
も３０重量部以上となり、バンバリーローグーのスリッ
プ現象やドロップドア密着現象が起り、良好なゴムコン
パウンドにならない。すなわち、油展ＳＢＲとの組合せ
でもカーボンブラックとオイルの配合量の多少により粉
末状ＳＢＲカーボンマスターバッチの量にも限度となる
適量が存在する。しかし、一般に用いられる乗用車用タ
イヤのトレッドは、この粉末ＳＢＲカーボンマスターバ
ッチを使うことによってフリーで投入するカーボンブラ
ックとオイルの量比が自由に組合せられるので、混合上
の特別の工夫を施すことなく容易に混合できるようにな
る。

また、ポリマーが油展ＳＢＲとカーボンブラックとオイ
ルとが予め配合されたウェットマスターバッチの組合せ
の例でも、粉末状ＳＢＲカーボンマスターバッチを用い
ることによりフリーで配合するカーボンブラックとオイ
ルの量を自由に調節することができるので、やはり混合
加工性が改良される。このように混合状態が改良される
ことにより、カーボンブラックの分散等が向上して物性
が優れるようになることはいうまでもない。

つぎに、ポリマーがＳＢＲとＢＲとのブレンドの場合で
あるが、カーボンブラックの分配相の問題に対し、粉末
状ＳＢＲカーボンマスターバ・７チを使うことにより改
良されることが判った。すなわち、本発明で使用する粉
末状ＳＢＲカーボンマスターバッチは、微粒子状のポリ
マーの廻りにカーボンブランクが付着した形態であるの
で、わずかな剪断力、つまりバンバリーミキサ−等で少
し練るだけでＳＢＲポリマー中にカーボンブランクが練
り込まれることが判った。この現象は、練りにくいＳＡ
Ｆ級のカーボンブラックでも容易に行われる。したがっ
て、ＢＲのように本来カーボンブラックを相中に取込み
易いポリマーと同時に混合しても分配は均等に行われ、
結果として物性上非常に優れたゴムコンパウンドが得ら
れることが判ったのである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、タイヤのＳＢＲ系
のトレッドゴム組成物において、ポリマーの一部に粉末
状ＳＢＲカーボンマスターバッチを使うことにより、カ
ーボンブランク、オイル多量配合（ハイローディング）
−であっても容易にバンバリーミキサ−等で混練するこ
とができ、また、ＢＲとのブレンドであってもカーボン
ブラックのＢＲ相への分配作用を起すことなく良好なゴ
ムコンパウンドを得ることができる。この結果、カーボ
ンブラック分散性が向上し、耐摩耗性、ウェットスキツ
ド性等の特性に優れたトレッドゴムが得られる。

以下に実施例および比較例を挙げて本発明の効果を具体
的に説明する。

実施例、比較例 （１）　　油展Ｓ　Ｂ　Ｒ１７１２（日本ゼオン社製Ｎ
１ｐｏ１１７１２）とＢＴ７３７０（ヒュールス社製の
粉末状ＳＢＲカーボンマスターバッチ、非油展５ＢＲ１
７１２：　１００重量部とカーボンＮ３３９ニア５重量
部との配合物）との配合例を下記表−１に示す。なお、
表−１において、ＳＢＲポリマーが合計１００重量部に
対し、換算して合計したカーボンＮ３３９とオイルが各
々８０重量部と５０重量部とでなる配合の場合である。

勿論、これらには、老化防止剤、酸化亜鉛、ステアリン
酸、加硫促進剤、硫黄等を配合しており、バンバリーミ
キサ−は０−ＯＣ型を使い、混合状態を観察した。表−
１の混合加工性の欄において、×は不良を、○は良好を
示す。また、数値は全て重量部を表わす。

表−１ 表−１において、比較例１は粉末ＳＢＲをゴム分が１０
０重量部となる量、すなわちマスターバッチとして１７
５重量部の場合で、この場合、フリーのオイルが５０重
量部となり、バンバリーミキサ−で混練中、オイルを１
度に注入したときローター面上でゴムがスリップし、最
終的にその分だけ混合サイクルが約３０秒延びてしまっ
た。また、さらにオイルがゴム中に入らなかったため、
ゴム表面がベトつき、バンバリーミキサ−から放出時に
下部取出口（ドロップドア）にゴムが密着するという不
具合を生じた。しかし、実施例１〜３にみられるように
、油展ＳＢＲとブレンドすることにより、フリーで投入
するオイル量が減り、かつフリーで投入するカーボンブ
ラックも適量であるため、ローターのスリップもなく、
非常に良好な状態で混合が行われた。

（２）油展Ｓ　Ｂ　Ｒ１７１２（日本ゼオン社製Ｎ１ｐ
ｏ１１７１２）とＢＴ５１５０（ヒュールス社製の粉末
状ＳＢＲカーボンマスターバッチ、Ｓ　Ｂ　Ｒ１５０２
：　１００重量部とカーボンＮｌｌ０：５０重量部との
配合物）との配合例を下記表−２に示す。この配合例は
、表−１に比してさらにハイローディングタイプのゴム
コンパウンドで、レース用途に近いタイヤのトレッドゴ
ムの配合であり、ＳＢＲポリマー１００重量部に対しカ
ーボンＮ１１０を１００重量部、オイル７５重量部であ
る。表−２の混合加工性の欄において、×は不良を、Δ
はやや不良を、○は良好を示す。また、数値は全て重量
部を表わす。

（本頁以下余白） 表−２ 表−２において、比較例２は全て粉末状ＳＢＲカーボン
マスターの場合で、フリーオイルが７５重量部となり、
表−１の比較例１より条件は悪く、ローターでのスリッ
プが大きいため、混合サイクルが５０％延長され、かつ
混練物の状態も表面にオイルが不均一に付着しており、
良好な状態ではなかった。また、比較例３のようにゴム
換算で３０％分だけ油展ＳＢＨに置換してもフリーオイ
ルは６３．７５重量部配合しなければならず、やはりロ
ーターのスリップが発生した。

しかし、実施例４のように、ゴム分の５０％を油展に置
換すると、殆どスリップはみられなく、実施例５では全
くみられず、非常に良好な混合物となり、しかも超微粒
子のカーボンブラックで、本来、混合が困難であったに
も拘わらず、粉末状ＳＢＲがＮ１１０のカーボンマスタ
ーバッチであったため、通常の方法で混合できるように
なった。

（３）ＳＢＲとＢＲを各々５０１５０の比率でブレンド
したゴムコンパウンドの例を下記表−３に示す。この例
は、ゴム１００に対しカーボンブラックＮ３３９を７０
重量部、オイルを４０重量部配合し、老化防止剤、亜鉛
華、加硫促進剤、硫黄を適量加えたものである。なお、
カーボンゲルのポリマー比率は、トルエンにゴム組成物
を４８時間浸漬し、取り出したカーボンゲルをガスクロ
マトグラフ法により測定することによった。表−３にお
いて、カーボンゲルのポリマー比率の欄以外の数値は、
全て重量部を表わす。

（重置以下余白） 表−３ 表−３において、比較例４は通常の５ＢＲ１７１２とＢ
Ｒ１２２０（日本ゼオン社製Ｎ１ｐｏｌ　１２２０）と
を同時にバンバリーミキサ−で混練し、カーボンブラン
ク等の配合剤を１分後に投入して得られたゴムコンパウ
ンドの場合で、ゴムをトルエンで溶かして残ったカーボ
ンゲルの成分を定量した。その結果、ＳＢＲ分は約４０
％で、ＢＲが６０％となり、５０％対５０％で配合した
量と差違が認められる。これは、ＢＲ相中に多くのカー
ボンブラックが取り込まれてゲルを生成し、ＳＢＲ相中
は比較的少なかったことを意味している。

これに対し、実施例６では、粉末状ＳＢＲカーボンマス
ターバッチとＢＲ１２２０を同時に混合したにも拘わら
ず、カーボンゲル中のＳＢＲとＢＲとの比は、配合にほ
ぼ近い値を示していることから、ＳＢＲ中にもＢＲと等
量のカーボン分配効果が発揮されたことが判る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ポリマーからなるゴム組成物において、前記ポリマーの
   一部を粉末状ＳＢＲカーボンマスターバッチで置き換え
   たことを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。