JPS62184038A - 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ンド用ゴム組
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
における慢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万策とし
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。

しかし、ヒステリシスロスを大きくすることは同時に発
熱性、転勤抵抗を悪化させることにつながり、従って高
グリップ性能と低発熱性を両立させることは困難と考え
られてきた。しかしながら、上述の如く、摩擦時の周期
的変形過程はきわめて高速であり、それ故、比較的低温
におけるｔａｎδに依存するが、通常の転勤状態ではそ
の変形周波数は小さく、従ってこの場合のエネルギー散
逸は、比較的高温におけるｔａｎδ、特に４０〜６０℃
付近で測定したｔａｎδと相関することが知られている
。よって、高グリップ性と低発熱性を両立させるために
は、低温（０℃付近）のｔａｎδを大きくし、高温（４
０〜６０℃付近）のｔａｎδを小さくする、即ちｔａｎ
δの温度依存性を大き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くする手法
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頬っていた。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い耐摩耗性が低下し、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、ｔ
ａｎδ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、グリップ性能と耐摩耗性能とを向上させ、さ
らに低温特性をも改良した、高運動性能タイヤのトレン
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、二輪車等のタイ
ヤに利用される。

〔発明の構成〕

このため、本発明は、ガラス転移温度が一３０℃〜−５
０℃のスチレン−ブタジエン共重合体ゴム９０〜４０重
量部と天然ゴムもしくはポリイソプレンゴム１０〜６０
重量部からなる原料ゴム１００重量部に対し、窒素吸着
法による比表面積が１２０＋ｎ！７ｇ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ンド用ゴム組成
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
体ゴムは、Ｔｇが一３０℃〜−５０℃のものである。Ｔ
ｇが一３０℃を超えるものでは低温脆化温度が救い難い
程高くなってしまい実用化できない。また、−５０℃よ
り低いものでは、従来使用されているスチレン−ブタジ
エン共重合体ゴムと何等変わりはなくなってしまう。

スチレン−ブタジエン共重合体ゴムは溶液重合法、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３０〜５０重量％であることが好ましい。

本発明においては上記スチレン−ブタジエン共重合体ゴ
ム９０〜４０重量部、天然ゴムもしくはポリイソプレン
ゴム１０〜６０重量部配合して原料ゴムとする。スチレ
ン−ブタジエン共重合体ゴムが９０重量部超、あるいは
天然ゴムもしくはポリイソプレンゴムが１０１１量部未
満の場合には、耐摩耗性、低温特性の向上が望めなく、
逆に、スチレン−ブタジエン共重合体ゴムが４０重量部
未満あるいは天然ゴムもしくはポリイソプレンゴムが６
０重量部紹の場合には、グリップ性能が低下してしまい
好ましくない。

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（ＮＡＳＡ）が１２
０＋ｎｔ／ｇ以上のものである。ＮＡＳＡが１２０ｍ”
／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、ｖｃｃ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重量部配合する。

８０重量部未満では、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２０〜９０重量部配合する。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、耐チッピ
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（Ｇｏ）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（Ｇｏ）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
ｏ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、５００ＭＩ’ａ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。

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２０１１ｚ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重足部（ｔａｎ　δ〉 岩木製作所製の粘弾性スペグトロメーターを用い、周波
数２０Ｈｚ、初期歪ｌＯ％、動歪±２％で測定した。

（摩耗試験〉 グッドリンチ弐ピコ摩耗試験機により摩耗減量を測定し
た。実験ｍｌ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。

〈Ｇｏ〉 Ｒ１１ｌ！ＯＭＥＴＲＩＣ５社製の動的粘弾性測定装置
を用い、周波数２０１１ｚ、剪断歪０．５％で測定した
。単位はＭＰａ　ｍ ＜Ｔｇ　　） Ｄｕ　Ｐｏｎｔ社製のＴＩＩＥＲＭ＾Ｌ　ＡＮＡＬＹＺ
ＥＲを用い、昇温速度ｌＯ℃／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、Ｇ、Ｃ，＞ 八ＳＴＭ　０２１４０−８１に準拠。

（本頁以下余白） 第　　　１　　　表 （本貫以下余白） 第　　　２　　　表 （本頁以下余白） 註： （１）乳化重合ＳＢＲ、スチレン含有量２３．５％、Ｔ
ｇ　−５４℃、日本ゼオン類ＮＩＩ’ＯＬ　１７１２゜
（２）乳化重合ＳＢＲ、スチレン含有ｆｔ３５％、Ｔｇ
　−４３℃、日本ゼオン類ＮＩＰＯＬ　９５２０゜（３
）乳化重合ＳＢＲ、スチレン含有量４５％、Ｔｇ　−３
３℃、日本ゼオン類ＮＩＰＯＬ　９５２５゜（４）溶液
重合ＳＢＲ、スチレン含有量３１％、Ｔｇ　−４６℃、
脂化成製。

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７、配合表に示した数値は、オイル分を除いであ
る。

（５）天然ゴムＲＳＳ　１３゜ （６）ＩＩＡＦカーボンブラックＮ３３９、ＮｔＳ＾８
０１Ｉ”／ｇ　。

（７）ＳＡＦカーボンブラックＮｌｌ０゜Ｎｚ５Ａ　１
６０Ｉ１１”／ｇ− （８）超ＳＡＦカーボンブラック、 Ｎｚ５Ａ　２００ｍ”／ｇ。

（９）アロマ系オイル、ＶＧＣＯ，９５、富士興産型。

（ｌＯ）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。

実験１１＆１１〜３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は太き（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Ｎ１４．５は
本発明であるが、これらはいずれも従来配合である実験
１１ｋＬ２あるいはＮａ３と比べ、ｔａｎδ、耐摩耗性
に優れ、しかもＧｏの値が示すように低温特性にも優れ
る。

実験隘７．８は、カーボンブラックの効果を示したもの
であり、比表面積（Ｎ、Ｓ＾）が１２０ｍ”／ｇ以下で
あるＮ３３９では、ｔａｎδが充分ではない。

実験１１ｈ９は、軟化剤の効果を示したものであり、Ｖ
ＧＣ値が、０．０９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１１ｍ１０．１１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ｌｌ＆ｌｉｌは、耐摩耗性が低下してしまうことが
わかる。

実験Ｎ１１Ｌ１２は、原料ゴムのブレンド比の効果を示
したものであり、天然ゴムが多すぎると耐摩耗性は向上
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図はゴム組成物の低温脆化温度とその温度における
剪断貯蔵弾性率との関係図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガラス転移温度が−３０℃〜−５０℃のスチレン−ブタ
   ジエン共重合体ゴム９０〜４０重量部と天然ゴムもしく
   はポリイソプレンゴム１０〜６０重量部からなる原料ゴ
   ム１００重量部に対し、窒素吸着法による比表面積が１
   ２０ｍ＾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。