JPS63270751A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明はタイヤトレッド用ゴム組成物に関するものであ
り、更に詳しくは競技用タイヤ等の高性能タイヤのトレ
ッドゴムへの適用が有効であるゴム組成物に関するもの
である。

（従来の技術） 近年、空気入りタイヤに対して高運動性能が要求される
ようになってきており、性能面からもトレッドゴムのグ
リップ特性（路面把握力）の向上が重要となってきてい
る。

従来、ｌ・レッドゴムのグリップ特性を改良する方法と
して、−ａ的にゴム分、すなわちゴムポリマーとして高
いスチレン含有率のスチレン−ブタジェン共重合体ゴム
を選択するか、軟化剤やカーボンブラックを高充填した
配合系を選択するか、粒径の小さいカーボンブラックを
選択するか、あるいはこれらを組み合わせることにより
高運動性能（高グリップ特性）を得てきた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、一般的に高スチレン含有率のスチレン−
ブタジェン共重合体ゴムを含むゴム組成物は高グリップ
性能が得られる反面、ガラス転移点（Ｔｇ）が高いため
に損失係数ｔａｎ　δの温度依存性が激しく、気温や路
面温度が高い場合には高運動性能が劣り、また摩耗外観
も悪いという問題点がある。

一方、軟化剤やカーボンブラックの高充填配合系におい
ては、配合ゴムの強力が低下することによりトレッドの
摩耗外観が悪化し、また高運動性能が著しく低下すると
いう問題点があった。

そこで本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解消し
、発熱によるブローアウト性を損なうことなくグリップ
特性に優れ、しかも摩耗外観性も良好な競技用タイヤ等
の高性能タイヤトレッド用のゴム組成物を提供すること
にある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者等は前記問題点を解消すべく充填補強材に注目
して鋭意検討した結果、表面に所定量のフェノール性水
酸基が導入され所定のｐＨ値を示す変性カーボンブラッ
クと、所定量のシランカップリング剤とを併用・混合し
て成るゴム組成物にあっては、カーボンブラック表面と
ゴムポリマーがシランカップリング剤により強固な結合
を生じ、これらの相乗効果により発熱性および高温での
補強性の面で優れた改良効果が得られることを見い出し
、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、スチレン含有率２５〜６０％のスチ
レン−ブタジエンゴム単独、もしくは少なくとも２０％
の該ゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴムおよびブ
タジエン−アクリロニトリル共重合体ゴムから成る群か
ら選ばれた少なくとも１種のゴムとのブレンドゴムの原
料ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ、Ｓ
Ａ）が２００〜５００　ｍ”／ｇ、圧縮ジブチルフタレ
ート吸油１（２４Ｍ４．　ＤＩＩＰ）が９０〜１２５　
ｍｌ／１００ｇ　、および着力色（ティント値）が１０
０−１５０のカーボンブラックであって、該カーボンブ
ラック表面に導入されたフェノール性水酸基の濃度が３
．５×１０１２　〜８．１×１０１４個／　ｍ　２でｐ
Ｈ値が３〜５の範囲内の補強性カーボンブラック５０〜
２５０重量部と、シリカ０〜８０重量部と、次の一般式
（１）および（２）： Ｙ、、−３ｔ−ＣｊｌｚｎＳｓＣｎＨｚｎＳｌ−Ｙ＊ま
たはＹ３−ＳｔＣｎｌｌｚｎＸ　　　　　　　　’−’
−’　　（１）（式中のＸはニトロソ基、メルカプト基
、アミノ基、エポキシ基、ビニル基、塩素原子、イミド
基、Ｙは炭素数１〜４個のアルキル基またはアルコキシ
ル基、あるいは塩素原子、ｎおよびｍは１〜６の整数を
示す） Ｙ３ＳｔＣ，ｌＩＩ□ｌｌＳ、Ｘ　’　　　　　　−・
・−（２）は−Ｃ−Ｃ＝Ｃ）１２　、Ｙ、　ｍおよびｎ
は夫々前記のものと同じものを示す） で表わされる化合物から成る群から選択されたシランカ
ップリング剤の少なくともＬ種を４．６５Ｘ１０−’ｍ
　−ｓ　〜４．６５Ｘ１０−″ｍ−ｓ　（ｍはカーボン
ブラシりの添加重量部数、ＳはカーボンブラックのＮＺ
ＳＡ値を示す）の範囲内で添加・混合したことを特（衣
とするタイヤトレッド用ゴム組成物に関するものである
。

本発明において使用する、表面に一〇Ｈ基の導入された
カーボンブラックは、例えば特開昭６２−１８４４６３
号公報において本出願人が提示した真空低温プラズマ処
理法等で変性処理することにより得られる。

かかるカーボンブラックと併用するシランカップリング
剤の添加量は、前述の如くカーボンブラックの添加量と
の関係で特定されるが、本発明のゴム組成物にシリカを
添加する場合には、シランカップリング剤の添加量は同
時にシリカの添加量によっても規制され、０．０５ｍ’
〜０．２　ｍ’　　（ｍ’はシリカの添加重量部数を示
す）の関係を満足することも必要となる。

尚、カーボンブラックをシランカップリング剤と併用す
る際に、−０）１基を導入すべく表面処理されたカーボ
ンブラックをシランカンプリング剤で予め変性処理して
もよい。この場合のシランカップリング剤による変性処
理方法としては、ヘンシエルミキキーを用い室温乃至８
０°Ｃの温度雰囲気中でカーボンブラックとシランカッ
プリング剤とを５〜２０分間混合撹拌する方法がある。

本発明のゴム組成物には加硫剤の硫黄、加硫促進剤、老
化防止剤、軟化剤あるいは充填剤等を適宜配合すること
ができるのは勿論のことである。

本発明におけるＮｚ５Ａの測定は１５７Ｍ　Ｄ　３０３
７に、また２４Ｍ４．　ＤＩＩＰの測定は八ＳＴ？Ｉ　
Ｄ３４９３に、更にティント値はＡＳＴＭ　Ｄ３２６５
に準拠して行った。

（作　用） 本発明においては原料ゴムとして、スチレン含有率２５
〜６０％のスチレン−ブタジェン共重合体ゴムを少なく
とも２０％使用することが要求されるが、これは、当該
ゴムが２０％未満ではグリップ性が十分にとれないから
である。

次に本発明で使用する補強性カーボンブラックは、その
Ｎ、Ｓへ値、２４Ｍ４．　ＤＢＰ値、ティント値並びに
その表面に導入された一０１１基の濃度およびｐＨ値が
夫々前記本発明の範囲内であることが要求されるが、こ
れは夫々次に示す理由によるためである。

先ずＮｔＳＡ値については、この値が２００　ｒａ２／
ｇに満たないと通常のゴム用カーボンブラックに比較し
て大幅な摩耗外観性の向上が望めず、一方５００．２７
ｇを超すとゴムとの分散性が悪くなり、加工性のみなら
ず耐摩耗性も悪化してくる。

次に２４Ｍ４．　ＤＢＰ値については、この値が９０未
満ではカーボンブラックの分散性が悪化し、摩耗外観も
悪くなり、一方１２５を超えるとゴムのムーニー粘度が
上昇して加工面および発熱面で好ましくない。

またティント値についても、この値が１００未満である
と耐摩耗性が低下し、一方１５０を超えると分散性や発
生性が悪くなる。

従って、以上の３種のものについてはカーボンブラック
の一次特性として夫々本発明の範囲内にあることが必要
となる。

次にカーボンブランク表面官能基の一〇Ｈ基の濃度とｐ
Ｈ値については、これらの値が前記本発明の範囲から逸
脱すると、本発明の目的である発熱性を損なうことなく
グリップ特性と摩耗外観性を同時に改善することができ
なくなる。

以上述べた如く、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物
が所定の目的を達成し得るようにするためにはカーボン
ブラックの特性および表面処理状態を前述の如く特定化
する必要がある。

本発明ではかかるカーボンブラックの添加量をゴム成分
１００重量部に対して５０〜２５０重量％の範囲内と規
定するが、これは５０重量部未満では補強性が十分でな
く損失係数ｔａｎｄ値も大きくならず、耐スキツド性が
低下し、一方２５０重量部を超えると混練作業性が著し
く劣り、かつ耐摩耗性や引張強度等も著しく低下するか
らである。同様にシリカ併用の場合にはシリカの添加量
は８０重量部が限度であり、これを超えてシリカを添加
するとゴムへの分散性が低下し、摩耗外観性も悪化し好
ましくない。

表面に一０１１基導入処理が施されたカーボンブラック
とシランカップリング剤とを混合・添加する上記配合処
理法は従来全く知られておらず、本発明において初めて
行われたものである。本発明の構成とすることで補強性
と発熱性の大幅な改良効果がみられるのは、−０８ｉ導
入処理が施されて分散性が改良された活性カーボンブラ
ックとシランカップリング剤との間に化学的に強固な一
次結合が形成され、更にこのシランカップリング剤がゴ
ムポリマーとの間で相互作用してカーボンブラック−シ
ランカップリング剤−ゴムポリマー間が全体的に高温に
も強い結合を形成するからである。

かかる効果は、−０１１１導入処理が施された、カーボ
ンブラックの表面を予めシランカップリング剤で変性処
理しておいても同等以上に得られることが６′在認され
ている。また、本発明に係る所定の活性カーボンブラッ
クと一般ゴム用カーボンブラックとをブレンドしたタイ
プでも本発明に適用することができる。

（実施例） 次に本発明を実施例により説明する。

穴氏星プラズマ几 ５００　ｍｌのパイレックス製フラスコ型プラズマチャ
ンバー内にカーボンブラック５０ｇを入れ、処理を均一
にして沃化を抑制するために少なくとも５ｒｐｍ以上で
スラスコを回転させながら真空低温プラズマ処理を行っ
た。

この真空低温プラズマ処理は、高周波出力（１３，５６
ＭＨｚ）２５Ｗ、真空度０．３　Ｔｏｒｒおよび処理ガ
ス流１５０　ｍｌ／ｍｉｎの条件下、次の第１表に示す
処理ガスおよび処理時間にて行った。

かかる処理により各カーボンブラックの表面に導入され
た一〇ｉ１基の濃度およびｐＨ値は以下のようにして測
定した。

二飢基Ａ皮皿定 カーボンブラック表面の一０１１基の濃度はＩｌ、Ｐ。

Ｂｏｅｈｍの方法（Ａｎｇｅｗ、　ｆＪｅｍ、　１ｎｔ
ｅｒｎａｔ、　１Ｅｄｉ　ｔ、。

５、５３３　（１９６６）および同、３．６６９　（１
９６４）　）に従い、表面−０１ｌ基を炭酸水素ナトリ
ウム、水酸化ナトリウムにより中和することにより求め
た。

１１四す触定 試料１ｇをイオン交換水１００　ｍｌ中に添加して１５
分間煮沸し、４８時間放置した後、スターテでかき混ぜ
乍ら懸濁液ＯｐＨ値をｐＨメーターで測定した。

表面−０１１基の濃度およびｐＨ値の測定結果を第１表
に併記する。

上述の如く処理した第１表に示す各種カーボンブラック
を、下記の第２表に示すシランカップリング剤と共に以
下の第３表に示す配合割合（重量部）でゴム成分等と配
合して、各種ゴム組成物を作成した。尚、第３表の比較
例３は従来配合のゴム組成物である。

次いで、これらゴム組成物を用いて、供試タイヤとして
タイヤサイズニフロント２０５１５１５−１３．１１３
−２２５１５１５−１３の各種タイヤを試作し、各々実
車装着して運動性能とトレッド摩耗外観性を以下に示す
方法で測定した。得られた結果を第３表に併記する。

１軌件血 １周４．４１ｋｍからなるサーキットを２０周し、最初
の周回タイムと２０周口の周回タイムとのタイム差をコ
ントロールタイヤ（比較例３のゴム組成物を用いたもの
）のタイム差を１００として指数表示したもの。１００
より大きいとタイム差が小く高運動性能を有し、１００
より小さいとタイム差が大きく運動性能が劣ることを意
味する。

上」−ム丘摩１じ１匝 ５点方式をとり、コントロールタイヤ（比較例３のゴム
組成物を用いたもの）のトレッド摩耗外観を３とし、数
値の大なる方がよく５を最良とし、数値の小なる方が劣
り、１を不良とした。

（発明の効果） 上記第３表に示す測定結果からも分かるように、本発明
の要求を満足するように一〇■基導入処理が施されかつ
所定の一次特性を有するカーボンブラックとシランカッ
プリング剤とを併用・混合した本発明のゴム組成物では
、比較例のゴム組成物に比し運動性能およびトレッド摩
耗外観が共に良好に改良されている。従って、本発明の
ゴム組成物は競技用タイヤ等の高性能タイヤのトレッド
ゴムに有効に適用することが可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スチレン含有率２５〜６０％のスチレン−ブタジエ
   ンゴム単独、もしくは少なくとも２０％の該ゴムと、ブ
   チルゴム、ハロゲン化ブチルゴムおよびブタジエン−ア
   クリロニトリル共重合体ゴムから成る群から選ばれた少
   なくとも１種のゴムとのブレンドゴムの原料ゴム１００
   重量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ＿２ＳＡ）が２０
   ０〜５００ｍ＾２／ｇ、圧縮ジブチルフタレート吸油量
   （２４Ｍ４、ＤＢＰ）が９０〜１２５ｍｌ／１００ｇ、
   および着力色（ティント値）が１００〜１５０のカーボ
   ンブラックであって、該カーボンブラック表面に導入さ
   れたフェノール性水酸基の濃度が３．５×１０＾１＾２
   〜８．１×１０＾１＾４個／ｍ＾２でｐＨ値が３〜５の
   範囲内の補強性カーボンブラック５０〜２５０重量部と
   、シリカ０〜８０重量部と、次の一般式（１）および（
   ２）： Ｙ＿３−Ｓｉ−Ｃ＿ｎＨ＿２＿ｎＳ＿ｍＣ＿ｎＨ＿２＿
   ｎＳｉ−Ｙ＿３またはＹ＿３−ＳｉＣ＿ｎＨ＿２＿ｎＸ
   ・・・（１）（式中のＸはニトロソ基、メルカプト基、
   アミノ基、エポキシ基、ビニル基、塩素原子、イミド基
   、Ｙは炭素数１〜４個のアルキル基またはアルコキシル
   基、あるいは塩素原子、ｎおよびｍは１〜６の整数を示
   す） Ｙ＿３ＳｉＣ＿ｎＨ＿２＿ｎＳ＿ｍＸ′・・・（２）（
   式中のＸ′は▲数式、化学式、表等があります▼、▲数
   式、化学式、表等があります▼ま たは▲数式、化学式、表等があります▼、Ｙ、ｍおよび
   ｎは夫々前記 のものと同じものを示す） で表わされる化合物から成る群から選択されたシランカ
   ップリング剤の少なくとも１種を４．６５×１０＾−＾
   ５ｍ・ｓ〜４．６５×１０＾−＾３ｍ・ｓ（ｍはカーボ
   ンブラックの添加重量部数、ｓはカーボンブラックのＮ
   ＿２ＳＡ値を示す）の範囲内で添加・混合したことを特
   徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。