JPS62143947A - 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、耐摩耗性とウェットグリップ性
能（湿潤路面把握力）を兼ね備えたうえに低温性能も向
上したタイヤのトレン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、ウィリアムスー
ランデルーフェリー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ｖＪ、）、
特にＱ　’Ｃ付近で測定したｔａｎδとタイヤの常温に
おける摩擦係数、−４０℃〜−６０℃付近で測定したｔ
ａｎδとタイヤの低温の摩耗係数は良い相関を示す。一
方、タイヤが使われる温度環境は幅が広く、特に低温（
０℃〜−３０℃）　ｗｉ域では、室温にて良好な摩擦係
数を示すゴム組成物を用いるとすべり易くなる。この原
因は、低温におけるＧ’　　（貯蔵剪断弾性率）が高（
なりすぎ、路面の凹凸に追従できないこと、および、た
とえ追従できても、−４０℃〜−６０℃におけるｔａｎ
δが低くなってしまうために、摩擦力が充分に発揮でき
ないことが主因である。従って、常温における高グリッ
プ性と低温における高グリップ性を両立させるためには
、０℃付近のｔａｎδを大きくし、同時に低温（−４０
℃〜−６０℃付近）のｔａｎδを大きくする、即ち、ｊ
ａｎδの温度依存性を小さくすれば良いことが判る。

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、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。

即ち、スチレン−ブタジエン共重合体ゴムのスチレン含
有率を上げると、０℃付近のｔａｎδが大きくなるため
、グリップ性能は向上する。

しかし、低温性能の悪化、更に耐摩耗性の低下も同時に
もたらす。これは、スチレン含有率を上げることが粘弾
性温度分散曲線を単に高温側ヘシフトさせるにすぎない
ためである。また、ｔａｎδピークに対応する弾性率の
急激な変化も高温側へ移動するので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、ｔａｎδ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。ある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、常温および低温のグリップ性能と耐摩耗性と
を向上させ、さらに低温脆化特性をも改良した、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。このゴム組成物は、特に、乗用
車および二輪車のタイヤ等に利用される。

〔発明の構成〕

このため、本発明は、ガラス転移温度が一２０℃〜−４
０℃のスチレン−ブタジエン共重合体ゴムとガラス転移
温度が一４０℃〜−７０℃のスチレン−ブタジエン共重
合体ゴムをそれぞれ１種以上と、ガラス転移温度が一７
０℃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
１２０ｍｚ／ｇ以上のカーボンブラックを７０〜１３０
重量部、粘度比重恒数が０．９０〜０．９８の石油系軟
化剤を２０〜１２０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。

本発明は、発熱特性、グリップ性能、低温特性を高度に
バランスさせることを目的とするが、そのためには０℃
付近のｔａｎδを大きく、また−４０〜−６０℃付近の
ｔａｎδを大きくし、かつ、−１０℃以下の弾性率の急
上昇を抑えること、が必要である。そこで本発明者らは
、粘弾性の温度分散を制御する配合技術について詳細な
研究を重ねた結果、次のような結論に到達した。即ち、
スチレン−ブタジエン共重合体ゴムとポリブタジェンゴ
ムとをブレンドする。ことにより、ｔａｎδのピーク温
度をあまり移動させずに低温における弾性率の急激な上
昇を緩和することができる。

さらに、ガラス転移温度の高いスチレン−ブタジエン共
重合体ゴムをブレンドすることにより、０℃近辺のｔａ
ｎδも上昇させることができる。従って、これら３種類
のポリマーをブレンドすることにより、粘弾性温度分散
曲線を望ましい形状に制御することに成功し、本発明を
なすに到った。

（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−２０℃〜
−７０℃のものである。Ｔｇが一２０℃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、−７０℃より低いものでは、従来使用されているＳ
ＢＲと何等変わりはなくなってしまう。このＴｇが一２
０℃〜−７０℃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１５〜４８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（ＢＲ）は、Ｔｇが
一７０℃以下であることが必要である。

Ｔｇが一７０″Ｃ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
０ｍ”／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くな
い。

さらに、本発明で用いる軟化剤は、粘度比重恒数（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、ＶＧＣ値が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ＳＢＲのうちでＴｇが一２０℃
〜−４０℃である高スチレン含有５ＢＲ（以下、ゴムＡ
という）の１種以上を１０〜５０重量部、”ｒｇが一４
０℃〜−７０℃のＳＢＲ（以下、ゴムＢという）の１種
以上を２０〜６０重量部、上記ＢＲを１０〜５０重量部
配合して原料ゴムとする。

ゴムＡは主に常温のグリップ能力を向上させ、ゴムＢは
低温のグリップ性能を向上させ、ＢＲは低温脆化性と耐
摩耗性を向上させる。

ゴムＡが５０重量部超では、低温で脆化してしまい使用
にたえない。また、１０重量部未満では、常温のグリッ
プが期待できない。

また、ゴムＢが２０重量部未満では低温のグリップ性が
不良となり、６０重量部超では他のブレンドゴムの特性
を殺してしまい、ブレンドの意義が失われる。

ＢＲが１０重量部以下では、耐摩耗性と低温脆化性能を
改良することはできず、また、５０重量部以上では常温
のグリップ性能がたえがたい程低下してしまう。

この原料ゴム１００重量部に対し、上記カーボンブラッ
クを７０−１３０重量部配合する。７０重量部未満では
、グリップ性能・耐摩耗性が充分でな（，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２０〜１２
０重量部配合する。この配合量はカーボンブランクの配
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、耐チッピング性において好
ましくな（，１２０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）　　このように己でなるゴム組成物は二３０℃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、Ｔｇ以下の温度では弾性率が常
温下の１００倍以上にもなるガラス状態になり、その柔
軟性を失い、もろく、わずかの歪で破壊するようになる
。このとき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。一般に、Ｇ゛が５００ＭＰａを越えると
脆性破壊する傾向にある。従って、Ｇ゛が５００ＭＰａ
を越える場合には、脆性破壊の危険があり好ましくない
。

したがって、５００Ｍ１’ａ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、第２表および第３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、第２表および第３表に示す。なお、これらの表に
記載以外の配合剤は下記の通りである。

星−丘一徂 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（１２）　　　２．０重量部イオウ　　　　
　　１．８重量部 加硫促進剤（１３）　　　１．５重量部く摩耗試験〉 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。実験階１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’＋　　ｔａｎδ〉 ＲＨＥＯＭＥＴＲＩＣ５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　６ ＜Ｔｇ　） Ｄｕ　Ｐｏｎｔ社製のＴＩＩＥＲＭＡＬ　ＡＮＡＬＹＺ
ＥＲ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’ｒｇとした。

＜Ｖ、Ｇ、Ｃ，＞ ＡＳＴＭ　０２１４０−８１に準拠。

（本頁以下余白） 註： （１）乳化重合ＳＢＲ、スチレン含有量２３．５％、’
ｒｇ　−５４℃１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℃
、日本ゼオン製ＮＩＰＯＬ　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％、Ｔ
ｇ−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、配合表に示した数値は、オイ ル分を除いである。

（６）ＨＡＦカーボンフ゛ラックＮ３３９、ＮＺＳＡ　
８０ｎ＋”／ｇ　６ （７）ＳＡＦカーボンフ゛ラックＮ１１０、Ｎ２５Ａ　
１６０ｍ”／ｇ０ （８）超ＳＡＦカーボンフ゛ランク、 Ｎｚ５Ａ　２００ｍ２／ｇ− （９）７０７系オイル、ＶＧＣＯ，９５、富士興産型。

（１０）パラフィン系オイル、ＶＧＣＯ，８４、富士興
産型。

（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−シクロヘキシル−ベンゾチア”ジルスル
フェンアミド。

比較例５．６は、スチレン−ブタジエン共重合体ゴムと
ブタジェンゴムのブレンド例である。

比較例５では、低温のｔａｎδ、耐摩耗性、Ｇ゛は、バ
ランスが取れているが、０℃のｔａｎδは低く、常温で
のグリップ性能は不良である。

実施例６〜１０は、比較例５にスチレン含有量の高いス
チレン−ブタジエン共重合体ゴムを低いものと１０重量
部ずつ置換していったものであるが、１０重量以上の配
合で０℃のｔａｎδを大きく上昇することが可能であり
、同時に低温のｔａｎδ、耐摩耗性、Ｇ゛　のバランス
を取ることができる。

比１校例６は、全量置換したものであるが、低温のｔａ
ｎδが低くなってしまい、不味である。

第１表は、４者ブレンドの例である。

ポリブタジェンゴムを含まない比較例１では、−３０℃
のＧ’が１１００ＭＰａであり、低温脆化をおこしてし
まうが、ブタジェンゴムを１０重量部加えた実施例では
、Ｇ“は、５００ＭＰａであり、要求性能を満足するこ
とが分かる。同時に、低温のｔａｎδも上昇し、低温に
おけるタイヤのグリップ性能も向上する。但し、ブタジ
ェンゴムが６０重量部以上配合された比較例２，３．４
では、０℃のｔａｎδの低下が大きく、常温におけるグ
リップ性能は期待できない。

比較例７は、ガラス転移温度が一４０℃〜−７０℃のス
チレン−ブタジエンゴム２種類と、ブタジェンゴム４０
重量部よりなるブレンドゴムである。常温におけるグリ
ップが不足していることが分かる。

比較例７のブタジェンゴム分をガラス転移温度が一３３
℃のスチレン−ブタジエンゴムで１０重量部ずつ置換し
た実施例１１．１２．１３では、常温のグリップも上昇
し、バランスの取れたものとなっている。但し、全量置
換した比較例８では、Ｇ′が５００ＭＰａを越えてしま
い、使用にたえない。

カーボン−１を使用した比較例５，６は、０℃のｔａｎ
δが低く、また、耐摩耗性も低いので実用性はなく、Ｎ
ｚＳ八が１２０ｍｚ／　８以上であるカーボン２．３を
使用した実施例６〜１０に劣ることは明らかである。ま
た、オイル−２を使用した比較例６では耐摩耗性の低下
が大きく、不味である。

以上の実施例で明らかなように、ガラス転移温度が一４
０℃以上のゴム、−４０℃〜−７０℃のゴム、−７０℃
以下のゴムを１種以上ブレンドすることが、バランスの
良いトレンドゴムを作るのに必須である。

第１囲繞および第１図■は、比較例１、実施例４、実施
例５についての温度とＧ゛、ｊａｎδとの関係を示した
ものである。なお、図中、ａは比較例１を、ｂば実施例
４を、Ｃは実施例５をそれぞれ表わす。第１囲繞および
第１図０かられかるように、実施例４，５は、比較例１
に比し温度依存性が低い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のゴム組成物は、グリップ
性能、耐摩耗性共に優れていることから、空気入りタイ
ヤのトレッ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、ｔａｎδと測
定温度との関係図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガラス転移温度が−２０℃〜−４０℃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−４０℃〜−７
   ０℃のスチレン−ブタジエン共重合体ゴムをそれぞれ１
   種以上と、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１００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７０〜１３０重量部、粘度比重恒
   数が０．９０〜０．９８の石油系軟化剤を２０〜１２０
   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。