JPS61197645A - タイヤトレツド用ゴム組成物 - Google Patents

タイヤトレツド用ゴム組成物

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JPS61197645A
JPS61197645A JP3761785A JP3761785A JPS61197645A JP S61197645 A JPS61197645 A JP S61197645A JP 3761785 A JP3761785 A JP 3761785A JP 3761785 A JP3761785 A JP 3761785A JP S61197645 A JPS61197645 A JP S61197645A
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JP
Japan
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styrene
molecular weight
weight
less
butadiene
Prior art date
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Pending
Application number
JP3761785A
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English (en)
Inventor
Yasushi Kikuchi
菊地 也寸志
Kazuyoshi Kayama
和義 加山
Akinori Tokieda
時枝 明記
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Yokohama Rubber Co Ltd
Original Assignee
Yokohama Rubber Co Ltd
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Publication date
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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、優れた加工性を有し、しかも高いグリップ性
を損なうことなく発熱性と耐摩耗性が改良された、特定
のスチレン−ブタジエン共重合体ゴムを含むタイヤトレ
ッド用ゴム組成物に関する。
〔従来技術〕
最近、車両の高性能化および高速道路網の普及に伴い、
自動車タイヤに対する走行安全性の要求が非常に強いも
のとなってきた。このために、市場では高いグリップ性
を有するいわゆるハイパーフォーマンス・タイヤ(高性
能タイヤ)が要求されるようになり、また、より過酷な
条件で使用されるレースやラリ−などの競技用タイヤで
も、各種路面におけるさらに高い極限のグリップ性能が
要求されるようになった。
ところで、ゴム組成物のグリップ性能を向上させる方法
としては、従来、原料ゴムに高いスチレン含有量のスチ
レン−ブタジエン共重合体ゴム(以下、高スチレンSB
Rと略す)、ブチルゴム、およびハロゲン化ブチルゴム
を使用し、カーボンブラックおよびアロマチインクオイ
ルを多量に配合することが通常行われてきた。
しかも、高スチレンSBRについては、炭化水素溶媒の
みを用いた溶液重合法で製造されたものはスチレン含有
量が多くなるとスチレンブロックができやすく、乳化重
合法で製造されたものに比して発熱性および耐摩耗性が
劣るので、一般には乳化重合法で製造されたものがほと
んど使用されてきた。
しかしながら、このように乳化重合法で製造された高ス
チレンSBRを有するゴム組成物は、たしかに高いグリ
ップ性を有するものの、カーボンブラックおよびアロマ
ティックオイルが多量に配合されているため、混合機(
例えば、バンバリーミキサ−)の壁、ローター、ドアー
あるいはロールなどへの密着がひどく、加工性が非常に
悪いという欠点を有しており、したがって実用に供し得
るゴム組成物を得るのが非常に困難であった。
加えて、性能面においても、最近の要求としては、単に
安全上のグリップ性のみが要求されることは少なく、経
済性の面からは耐摩耗性や低発熱性が、また特にレース
やラリ−の競技用タイヤでは耐久性の面で耐ブローアウ
ト性能なども要求されるようになってきている。しかし
、上述した従来のゴム組成物では、最近のこれらの高い
要求レベルを十分に満たすには至っていない。
このように、ハイパーフォーマンス・タイヤあるいは競
技用タイヤのキャップトレッド用として、加工が容易で
、しかもグリップ性能、耐摩耗性、および発熱性の特性
の全てを満足するゴム組成物は未だに得られていないの
が現状である。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、かかる問題に対応するため、高いグリ
ップ性能を損なうことなく、加工性に優れ、しかも耐摩
耗性と発熱性とを改善した、特にハイパーフォーマンス
・タイヤ(高性能タイヤ)およびレース、ラリ−等の競
技用タイヤのトレッドに好適に利用されるゴム組成物を
提供することにある。
〔発明の構成〕
このため、本発明者らは、種々検討した結果、従来、耐
摩耗性と発熱特性が劣り、しかも乳化重合法によるSB
Rに比べると分子量分布が狭いため加工性が悪いといわ
れてきた溶液重合法による高スチレンSBRについて、
ある特定の分子構造を有するものはカーボンブラックと
アロマティックオイルを多量に配合した場合でも加工性
を悪化させることなく高いグリップ性を有し、しかも耐
摩耗性と発熱特性を著しく改良できることを見出し、本
発明をなすに至った。
したがって、本発明は、有機リチウム化合物重合触媒を
用いて溶液重合法によりスチレンと1.3ブタジエンと
をランダムに共重合して得られ、しかも (a)  結合スチレン含有量が25〜45重量%(b
)  ブタジェン部分中の1,2結合量が15〜40% (c)8個以上の長鎖ブロックスチレンの割合が結合ス
チレンの5.0%以下 (d)  ムーニー粘度〔ML++4  (100℃)
〕が990以 上e)  重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(M
w)との比が2.4以下 (f)  ゲルパーミェーションクロマトグラフで測定
される分子量分布において、分子量15o、ooo未滴
の重合体の割合が20重量%以下、分子量100.00
0未満の重合体の割合が10重量%以下 の条件を満足するスチレン−ブタジエン共重合体ゴム単
独もしくは該共重合体ゴムを80重量部以上含有するブ
レンドゴム100重量部に対し、窒素吸着比表面積(N
2SA)が100〜220m2/g、ジブチルフタレー
ト吸油量(DBP吸油量)が100〜150m l /
 100gのカーボンブランクを75〜200重量部お
よびアロマチインクオイルを30〜250重量部配合し
てな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。
本発明において用いるスチレン−ブタジエン共重合体ゴ
ム(以下、SBRという)は、有機リチウム化合物を重
合開始剤として、例えば、炭化水素溶媒中で有機スルホ
ン酸のアルカリ塩を共存させる方法(特公昭45−22
338号公報)、同様にアルカリ金属アルコキシドを共
存させる方法(J 、Polym、Sci、 7449
  (1960) ) 、また、反応操作による方法(
例えば、英国特許第994726号)などで容易に製造
されるもので、前記ta+〜(f)の条件を満足するも
のである。予め油展されていてもよい。
結合スチレン含有量としては、高いグリップ性を得るた
めに25〜45重量%の範囲内にあることが必要である
。25重量%未満では十分なグリップ性能が得られない
。また、45重量%を越えるとブロックスチレンが生成
し易くなり、耐摩耗性および発熱特性を低下させるので
好ましくない。
ブタジェン部分中の1.2結合量は、多くなればなるほ
どグリップ性能には有利であるが、反面、破断強度と耐
摩耗性とを著しく低下させるので、15〜40%、好ま
しくは15〜30%である。
さらに、耐摩耗性と発熱特性の改善のためにはブロック
スチレンができるだけ少ない方が有利であるので、8個
以上の長鎖ブロックスチレンの割合は全結合スチレンの
5.0%以下であることが必要である。
さらに、加工性の改善のために、ムーニー粘度(M L
 ++4(100℃)〕が90以上で、重量平均分子量
(M w )と数平均分子量(Mπ)との比が2.4以
下で、しかも、ゲルパーミェーションクロマトグラフ(
GPC)で測定される分子量分布において、ポリスチレ
ン換算での分子量150,000未満の重合体の割合が
20重量%以下、分子量io0.000未満の重合体の
割合が10重量%以下でなければならない。
本発明のゴム組成物は、上記SBR単独もしくは該SB
Rを80重量部以上含有するブレンドゴム100重量部
に対し、カーボンブラックを75〜200重量部および
アロマティックオイルを30〜250重量部配合し置部
るものである。なお、この本発明のゴム組成物には、キ
ャップトレッドゴムに通常配合される配合剤、例えば、
酸化亜鉛、ステアリン酸、各種老化防止剤、ワックス、
加硫促進剤、硫黄等を適宜配合することができる。
ここで、該SBRを80重量部以上含有するブレンドゴ
ムとは、該SBRと例えば、天然ゴム、ポリイソプレン
ゴム、アクリロニトリル−ブタジェンゴム、ポリブタジ
ェンゴム、ブチルゴム、該SBR以外のスチレンーブ、
クジエンゴムなどから選ばれる、好ましくはムーニー粘
度〔ML++4(100℃)〕50以上のゴムを1種以
上配合したもので、該SBRを80重量部以上含有する
ものである。
また、カーボンブラックは、高いグリップ性能を保持す
るため、窒素吸着比表面積(N2SA)が100〜22
0 m2/ g 、ジブチルフタレート吸油量(DBP
吸油量)が100〜150m l! / 100gのも
のである。N25Aが100m2/g未満、DBP吸油
量が100 m Il /100g未満では、グリップ
性能のみならず耐摩耗性も低下するので好ましくない。
一般に、乳化重合法でラジカル重合により製造されるS
BRは、M w / Mπが2.4より大きく、分子量
分布が広くなるため、低分子量部分のゴム成分が適度の
粘着に寄与し、ロール巻付性などの加工性がよいといわ
れてきた。
一方、溶液重合法によるゴム、例えば有機リチウム化合
物を触媒としてアニオン重合法で製造されるSBRでは
、反応がリビング重合で、連鎖移動などによる停止反応
が起りにくいため、分子量分布が狭く、そのためロール
への密着が小さく、いわゆるバギング現象(ゴムがロー
ル面上でダブツク現象)を起こし、加工性がわるかった
このような理由のため、溶液重合法によるSBRは、加
工性の点で乳化重合法のものに比べて非常に不利であっ
たが、本発明の如くカーボンブラックおよびアロマティ
ックオイルが多量に配合された系においては必ずしもこ
の点があてはまらないのである。
すなわち、本発明の如く、カーボンブラックが75〜2
00重量部、アロマチインクオイルが30〜250重量
部も配合されたゴム組成物では、組成物自体が非常に粘
着し易い性質となる(ステイソキー)ため、さらに乳化
重合法のSBRのような低分子量成分の多いゴムを使用
すると組成物の粘着性を増大し、ロールとの密着を過度
に大きくすることになるので、従来の考え方と異なり、
むしろ加工性をわるくする方に作用することになる。
これに対し、溶液重合法で製造されたSBRでM w 
/ M五が2.4以下の分子量分布の狭いゴムで、しか
も、ゲルパーミェーションクロマトグラフ(GPC)で
測定される分子量分布において、分子量150,000
未満の重合体の割合が20重量%以下、分子量100.
000未満の重合体の割合が10重量%以下の条件を満
たす低分子量重合体を小量しか含まないゴムは、カーボ
ンブラックおよびアロマチインクオイルが多量に配合さ
れた粘着性の大きな組成物に対して、むしろ粘着性を低
下させることができ、このため結果として、本発明によ
れば良好な加工性を与えることが可能となる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明のゴム組成物は、特定のSB
Rと多量のカーボンブラックおよびアロマティックオイ
ルとからなるため、高いグリップ性能を損なうことなく
、加工性、耐摩耗性、発熱性とが改善されるので、特に
ハイパーフォーマンス・タイヤ(高性能タイヤ)および
レース、ラリ−等の競技用タイヤのトレッドに好適に利
用可能である。
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 下記第1表に示す配合内容において、加硫促進剤および
硫黄を除いたものを1.7 βのバンバリーミキサ−で
6分間混練した後、それに加硫促進剤および硫黄を配合
し、8インチロールで4分間混練することにより、各種
ゴム組成物を調製した。これらのゴム組成物を160℃
で25分間プレス加硫し、得られる加硫物の特性を評価
した。この結果を下記第2表に示す。
第1表におけるSBRの特性を第2表に示す。
このSBHの構造同定は、赤外分光法によった。
また、8個以上の長鎖ブロックスチレンの割合は、最近
開発された方法、すなわちブタジェン単位の二重結合を
全てオゾン開裂して得た分解物のゲルパーミェーション
クロマトグラフ(GPC)によって分析した(高分子学
会予稿集、29巻、9号、2055頁)。ムーニー粘度
〔MLl+4  (100℃)〕は、JIS K 63
83に従って測定した。また、本発明で分子量分布の指
標として用いたMW/Mπおよび低分子量重合体を求め
るのに使用したGPCは、ウォーターズ社製ALC/G
PC150−C型であり、検出器として示差屈折針を用
いた。カラムはウォーターズ社製ウルトラスタイジェル
を4本、移動相としてテトラヒドロフランを用い、40
℃で測定した。ウォーターズ社製単分散スチレン重合体
により予め求めた検量線を用い、各カウントに対応する
分子量をポリスチレン換算で求め、得られた分子量分布
曲線から各低分子量重合体の割合を面積比として求めた
第1表 成立            11皿 S B R100,0 5AFカーボンブラツク(1)   L20.0酸化亜
鉛           3・0ステアリン酸    
     2.070マチイツクオイル    117
゜5加硫促進剤OBS    (211,7硫黄   
          2.5注): (11三菱化成工業製、ダイアブラックA(2)N−オ
キシジエチレン−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド 第2表における加工性および加硫物の特性評価は、下記
の方法により行った。
加工性: ギア比1.08の8インチロールを使用し、ロール表面
温度を一定に保持し、作業性を評価した。
評価は、5点法で行い、密着が大きく、殆どロー゛ル表
面から剥がすことができないものを1点(最悪)とした
グリップ性能: ブリティッシュボータプルスキッドテスターによるスキ
・7ド値を測定した。路面はセーフティウオーク(3M
社製)を使用し、蒸溜水にて湿潤させた場合(ウェット
スキッド)と乾燥したそのままの場合(ドライスキッド
)の2条件で測定し、いずれも指数で比較した。
耐摩耗性: ASTM 02228によるピコ摩耗試験機により60
rpm、荷重4.5kgの条件で測定を行い、摩耗減量
の逆数によって指数表示した。値が大きいほど耐摩耗性
は良好である。
耐ブローアウト性: グツドリッチ式フレクツメーターを用い、荷重15kg
、ストローク4.44mm、振動数180Orpmにて
ΔT (’C)を測定した。
第2表から明らかなように、実施例は比較例に比して非
常に良好な加工性を示し、しかもグリップ性能を損なう
ことなく耐摩耗性と発熱特性を改善していることが判る
(本頁以下余白)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 有機リチウム化合物重合触媒を用いて溶液重合法により
    スチレンと1、3ブタジエンとをランダムに共重合して
    得られ、しかも (a)結合スチレン含有量が25〜45重量%(b)ブ
    タジエン部分中の1、2結合量が15〜40% (c)8個以上の長鎖ブロックスチレンの割合が結合ス
    チレンの5.0%以下 (d) ムーニー粘度〔ML_1_+_4(100℃)
    〕が90以上 (e)重量平均分子量(M@w@)と数平均分子量(M
    @n@)との比が2.4以下 (f)ゲルパーミェーションクロマトグラフで測定され
    る分子量分布において、分子量150,000未満の重
    合体の割合が20重量%以下、分子量100,000未
    満の重合体の割合が10重量%以下 の条件を満足するスチレン−ブタジエン共重合体ゴム単
    独もしくは該共重合体ゴムを80重量部以上含有するブ
    レンドゴム100重量部に対し、窒素吸着比表面積(N
    _2SA)が100〜220m^2/g、ジブチルフタ
    レート吸油量(DBP吸油量)が100〜150ml/
    100gのカーボンブラックを75〜200重量部およ
    びアロマテイックオイルを30〜250重量部配合して
    なることを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。
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