JPS62129327A - 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、運動性能に優れたタイヤのトレッド用ゴム組
成物に関し、詳しくは、耐摩耗性とグリップ性能（路面
把握力）を兼ね備えたうえに低温性能も向上したタイヤ
のトレッド用ゴム組成物に関する。

〔従来技術〕

一般に、自動車用タイヤに要求される性能としては、安
全性・経済性・乗心地性等がある。

近年、特に高速道路網の発達に伴い、車両の高速走行時
における操縦性やコーナリング特性・ブレーキ性能等の
安全性をより向上させたタイヤの出現が強く望まれてい
る。

タイヤの運動性能、特にグリップ性能を高める方策とし
て、トレッドゴムの高ヒステリシスロス化を図ることに
より路面との摩擦力を高めることが重要である。すなわ
ち、路面と摩擦しているトレッド表面は、路面の微細な
凹凸によって高速度の変形を受けており、この周期的変
形過程において生じるヒステリシスロスによるエネルギ
ー散逸が大きい程、摩擦力が大きくなる。しかも、摩擦
面での変形はきわめて高速であるため、ウィリアムス−
ランデルーフエリ−の温度時間換算側によれば、タイヤ
が使用される温度よりも低い温度で測定されたヒステリ
シスロスに依存することが知られている。実際、ヒステ
リシスロスの尺度であるｔａｎδ　（損失係数）、特に
０℃付近で測定したｔａｎδとタイヤの摩擦係数とは良
い相関を示す。

従来、ゴム組成物のヒステリシスロスを太き（する手法
としては、ガラス転移温度（Ｔｇ）の高い高スチレン含
有スチレン−ブタジエン共重合体ゴムに頼っていた。し
かし、一般にスチレン−ブタジエン共重合体ゴムは、ス
チレン含有率が上がるに従って耐摩耗性が低下し、また
、Ｔｇが高くなるために低温特性が劣るという欠点があ
る。

すなわち、低温になるに従い弾性率が急激に上昇してし
まうため、ゴムが路面の凹凸に追従できなくなり、ｔａ
ｎδは大きいにもかかわらず、ゴムとしてのエネルギー
散逸はむしろ小さくなり、結果として制動性能が低下し
てしまう。或いはより温度が下がると脆性破壊してしま
うという危険がある。

〔発明の目的〕

本発明は、グリップ性能と１Ｉｉｉｔ摩耗性とを向上さ
せ、さらに低温特性をも改良した、高運動性能タイヤの
トレッド用として好適な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、ガラス転移温度が一３０゛Ｃ〜−
５０℃のスチレン−ブタジエン共重合体ゴムと、ガラス
転移温度が一７０℃以下のポリブタジェンゴムとの混合
物から成る原料ゴム１００重量部に対し、窒素吸着法に
よる比表面積が１２０ｍ２／ｇ以上のカーボンブラック
を８０〜１３０重量部、粘度比重恒数が０．９０〜０．
９８の石油系軟化剤を２０〜９０重量部配合してなり、
−３０℃における貯蔵剪断弾性率が５００ＭＰａ以下で
あ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。

（１）本発明で用いるスチレン−ブタジエン共重合体ゴ
ム（ＳＢＲ）は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が−３０°Ｃ
〜−５０℃のものである。’ｒｇが一３０℃より高いも
のではポリブタジェン（ＢＲ）との相溶性が悪くなり、
相分離をおこしてしまうためブレンドの意義が失われる
。また、−５０℃より低いものでは、従来使用されてい
るＳＢＲと何等変わりはなくなってしまう。このＳＢＲ
は溶液重合法、乳化重合法のいずれによって製造しても
良いが、有機過酸化物を開始剤とする通常の乳化重合法
による場合はスチレン含有量が３０〜４０重量％である
ことが好ましい。

本発明で用いるポリブタジェンゴム（Ｂ　Ｒ）は、Ｔｇ
が一７０℃以下であることが必要である。

Ｔｇが一７０℃より高いものでは、耐摩耗性・低温特性
を改良することができない。このようなりＲとしては、
チーグラー型あるいは゛リチウム系触媒を用いた溶液重
合型や乳化重合型などがあるが、中でもｃｉｓｌ−４結
合が９０％以上のものが好ましい。

また、本発明において補強剤として用いるカーボンブラ
ックは、窒素吸着法による比表面積（Ｎ、ＳＡ）が１２
０ｍ２／ｇ以上のものである。ＮＺＳＡが１２０ｍ２／
ｇ未満では、グリップ性能・耐摩耗性が劣り好ましない
。

さらに、本発明で用いる軟化剤は、粘度比重恒Ｂ（ＶＧ
Ｃ）が０．９０〜０．９８の石油系軟化剤、好ましくは
芳香族系プロセス油である。軟化剤のＶＧＣ値は、配合
ゴムのＴｇに大きく影響し、ｖｃｃ（ＩＩＩが０．９０
未満のものではグリップ性能が低下してしまうため好ま
しくない。

本発明においては、上記５ＢＲ９０〜４０重量部、上記
ＢＲＩＯ〜６０重量部配合して置部ゴムとする。

ＳＢＲが９０重量部超、あるいはＢＲが１０重量部未満
の場合には、耐摩耗性・低温特性の向上が望めな（、逆
に、ＳＢＲが４０重量部未満、あるいはＢＲが６０重量
部超の場合には、グリップ性能が低下してしまい好まし
くない。

この原料ゴム１００重量部に対し、上記カーボンブラッ
クを８０〜１３０重量部配合す置部８０重量部に未満で
は、グリップ性能・耐摩耗性が充分でなく、１３０重量
部を超える場合には配合ゴムの強度低下・カーボンブラ
ック分散性の低下等が生じ、好ましくない。さらに、こ
の原料ゴム１００重量部に対し、上記軟化剤を２０〜９
０重量部配合置部。この配合量はカーボンブラックの配
合量に合わせて適宜、変量してよいが、２０重量部未満
では配合ゴムの伸びがです、耐チソピノチング性におい
て好ましくなく、９０重量部を超える場合には強度が低
下してしまい、やはり好ましくない。

（２）　　このようにしてなるゴム組成物は一３０℃に
おける貯蔵剪断弾性率（Ｇ”）が５００ＭＰａ以下でな
ければならない。

一般に、ゴム状物質は低温になるに従って弾性率が急激
に上昇する。これは、ゴム分子の熱運動が凍結されてし
まい、ガラス状態になる現象（ガラス転移現象）として
知られている。このようにガラス状になってしまうと、
ゴムはその柔軟性を失い、もろくなってしまい、わずか
の歪で破壊するようになる。この時の温度を低温脆化温
度といい、弾性率と密接な関係がある。

第１図は、種々のゴム組成物について低温脆化温度とそ
の温度における貯蔵剪断弾性率（Ｇ゛）をプロットした
ものである。これより、どの試料も脆化温度におけるＧ
゛値が５００ＭＰａを越えていることが判る。

したがって、５００ＭＰａ以下であれば脆化温度を越え
ないことになるので、本発明では、５００ＭＰａ以下と
したのである。また、−３０℃における貯蔵剪断弾性率
としたのは、−３０℃よりも低温でタイヤが使用される
ことは、通常ないからである。

このように、ゴム組成物の一３０℃における貯蔵剪断弾
性率を５００ＭＰａ以下とするには、ゴム組成物の配合
に際し、ＳＢＲ，ＢＲ，カーボンブラック、軟化剤の量
を適宜勘案すればよい。

なお、この剪断弾性率は、動的ねじり試験機を用いて、
歪０．５％、周波数２０Ｈｚで測定されるものである。

（３）　　さらに、本発明のゴム組成物は、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、あるいは加工助剤を配合することができる
。

以下、実施例および比較例により本発明の効果を具体的
に説明する。

実施例、比較例 下記の第１表、および第２表に示す配合内容（重量部）
による各種ゴム組成物を調製し、加硫後、粘弾性特性値
を評価し、かつ摩耗試験を行った。この結果を第１表お
よび第２表に示す。

なお、第１表および第２表に記載以外の配合剤は下記の
通りである。

配合剤 酸化亜鉛　　　　　３．０重量部 ステアリン酸　　　２．０重量部 老化防止剤（１１）　　　２．０重量部イオウ　　　　
　　１，８重量部 加硫促進剤（１２）　　　１．５重量部（ｔａｎ　　δ
〉 若木製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用い、周波
数２０　Ｈｚ、初期歪１０％、動歪±２％で測定した。

く摩耗試験〉 グツドリッチ弐ピコ摩耗試験機により摩耗減量を測定し
た。実験Ｎ１１１の測定値を基準とし、指数で示した。

値が大なる程、良好であることを示す。

〈Ｇ′〉 ＲＨＥＯＭＥＴＲＩＣＳ社製の動的粘弾性測定装置を用
い、周波数２０Ｈｚ、剪断歪０．５′％で測定した。単
位はＭＰａ　。

＜Ｔｇ　　） Ｄｕ　Ｐｏｎｔ社製のＴＨＥＲＭＡＬ　ＡＮＡＬＹＺＥ
Ｒを用い、昇温速度１０°／分で測定し、ガラス転移の
変曲点の接線とベースラインの外挿との交点（外挿開始
温度）をＴｇとした。

＜Ｖ、　　Ｃ，Ｃ，＞ 八ＳＴＭ　　０２１４０−８１　　に準１処。

第　　　１　　　表 第　　　２　　　表 註： （１）乳化重合ＳＢＲ、スチレン含有量２３．５％、Ｔ
ｇ　−５４°Ｃ１日本ゼオン製ＮＩＰＯＬ　１７１２゜
（２）乳化重合ＳＢＲ、スチレン含有量３５％、Ｔｇ　
−４３℃、日本ゼオン製ＮＩＰＯＬ　９５２０゜（３）
乳化重合ＳＢＲ、スチレン含有量４５％、Ｔｇ　−３３
°Ｃ１日本ゼオン製旧ＰＯＬ　９５２５゜（４）溶液重
合ＳＢＲ、スチレン含有量３１％、Ｔｇ　−４６℃、脂
化成製。

（５）高Ｃ１５ＢＲ、Ｃ１５ｌ−４含有量９８％、Ｔｇ
−１０５°０１日本ゼオン製ＮＩＰＯＬ　１４４１゜以
上のゴムは、いずれもアロマ系オイ ル３７．５重量部を含む油展ゴムである。

ただし、第１表および第２表に示した 数値は、オイル分を除いである。

（６）ＩＩＡＦカーボンブラックＮ３３９、Ｎ２５４　
　８０ｍ２／ｇ− （７）ＳＡＦカーボンブラックＮ１１０、Ｎ２Ｓ＾１６
０ｍ２／ｇ。

（８）超ＳＡＦカーボンブラック、 Ｎ２５Ａ　２００ｍ”／ｇ。

（９）７０７系オイル、ＶＧＣＯ，９５、富士興産製。

（１０）ハラフィン系オイル、ＶＧＣＯ，８４、富士興
産製。

（１１）　Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ”＝フ
ェニル−ｐ−フェニレンジアミン。

（１２）　Ｎ−シクロへキシル−ベンゾチアジルスルフ
ェンアミド。

実験階１〜３は、スチレン含有量の効果を示すものであ
り、スチレン含有量が多くなる程、グリップ性能の指標
であるｔａｎδは大きくなるが、耐摩耗性、低温特性は
悪くなることがわかる。一方、実験階４，５は本発明例
であるが、これらはいずれも従来配合である実験Ｍ、１
あるいは階２と比べ、ｔａｎδ・耐摩耗性に優れ、しか
もＧ′の値が示すように低温特性にも優れる。

第２図は、これら５種類の組成物について剪断弾性率Ｇ
°の温度依存性を示したものである。

この第２図から、本発明例である実験歯４，５は弾性率
の温度変化が滑らかであることがわかる。

実験歯７，８はカーボンブラ、りの効果を示したもので
あり、比表面積（Ｎ２Ｓ八）が１２０ｍ２／ｇ以下であ
るＮ３３９では、ｔａｎδが充分ではない。

実験＋ｔｈ９は、軟化剤の効果を示したものであり、ｖ
ＧＣ値が０．９０以下であるパラフィン系オイルでは低
温特性は向上するものの、ｔａｎδが不足してしまうこ
とがわかる。

実験Ｎａ１０．１１は、カーボンブラック・オイルの配
合量の効果を示したものである。カーボンブラックおよ
び軟化剤の配合量が本発明にて規定する範囲を超えてい
るＮｏ、１０は、耐摩耗性が低下してしまうことがわか
る。

実験ＩＶｋ１．１２は、原料ゴムのブレンド比の効果を
示したものであり、ポリブタジェンゴムが多すぎると、
耐摩耗性は大幅に向上するものの、ｔａｎδも大きく低
下してしまうことがわかる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のゴム組成物は、グリ・７
プ性能、耐摩耗性共に優れていることから、空気入りタ
イヤのトレンド部に使用することができる。また、低温
特性にも優れていることから、寒冷地で使用されるタイ
ヤにも利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はゴム組成物の貯蔵剪断弾性率と脆化温度との関
係図、第２図はゴム組成物について貯蔵剪断弾性率の温
度依存性を示した説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガラス転移温度が−３０℃〜−５０℃のスチレン−ブタ
   ジエン共重合体ゴムと、ガラス転移温度が−７０℃以下
   のポリブタジエンゴムとの混合物から成る原料ゴム１０
   ０重量部に対し、窒素吸着法による比表面積が１２０ｍ
   ＾２／ｇ以上のカーボンブラックを８０〜１３０重量部
   、粘度比重恒数が０．９０〜０．９８の石油系軟化剤を
   ２０〜９０重量部配合してなり、−３０℃における貯蔵
   剪断弾性率が５００ＭＰａ以下であることを特徴とする
   タイヤトレッド用ゴム組成物。