JPS63301243A - タイヤ用ゴム組成物 - 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、スキッド特性及び耐摩耗性にすぐれ、かつ耐
ブローアウト性も損なわないタイヤ用ゴム組成物に関す
る。

〔従来技術〕

従来、ゴム組成物のスキッド特性（路面把握力）を向上
させるために、原料ゴムにブチルゴム（ＩＩＲ）　、ハ
イスチレンのスチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢ
Ｒ）を使用し、これにカーボンブラックとして比較的比
表面積及びＤＢＰ吸油量の高いＳＡＦカーボンを配合し
たゴム組成物を用いるか或いはこのゴム組成物にさらに
各種の樹脂を添加したり、アロマ系オイルを増量して添
加する等が行なわれている。しかし、カーボンブラック
として比表面積の大きいＳＡＦを使用しても、十分満足
できるスキッド特性を得るには多量のオイルを配合しな
ければならないので、これにより耐摩耗性が著しく低下
してしまうことが避けられない。

ところで、最近の乗用車の高出力化は目覚ましく、その
高出力化に相応してタイヤについても乾燥路面及び湿潤
路面でのグリップ力が太きく、かつ操縦安定性の良いい
わゆる高性能タイヤが要求されている。この高性能タイ
ヤのトレッド用ゴム組成物では、グリップ力を最大限ま
で向上させるために、耐摩耗性、耐ブローアウト性がど
うしても悪化してしまい、これが従来技術の限界であっ
た。また、競技用タイヤの場合には、上記のスキッド特
性と耐摩耗性および耐ブローアウト性がさらに重要度を
増す。すなわち、グリップ力を極限まで上げ、耐摩耗性
、耐ブローアウト性を犠牲にした場合、トレッドゲージ
を厚くせねばならず厚くすると高速走行中の発熱により
ブローアウトし易くなるという欠点があった。このブロ
ーアウトを恐れてゲージを通常のレベルに押えると、競
技後半においてキャンプトレッド部の体積が著しく減少
してしまうのでキャップトレッド部全体のトータルのヒ
ステリシスロスが著しく減少してしまい、結果として折
角ゴム組成物自身のスキッド特性を向上させてもタイヤ
自体のスキッド特性が減少してしまうという結果になる
。また、摩耗が著しい場合には、競技途中で全摩耗して
しまい、タイヤ交換を余儀な（される場合もある。この
ように、高性能タイヤ用さらには苛酷な走行条件下で使
用されるレース、ラリ−等の競技用タイヤ用のトレッド
用ゴム組成物で、非常に高いグリップ力と優れた耐摩耗
性、耐ブローアウト性を持つことは著しく困難であり、
従来技術ではこのようなトレンド用ゴム組成物は得られ
ない。ただ、特開昭６１−１４３４５４号公報には、高
スチレン含有スチレン−ブタジエン共重合体ゴムまたは
ブタジェンゴム、合成イソプレンゴム、天然ゴム等の通
常のジエン系ゴムの単独あるいはブレンド物よりなる原
料ゴムに対し、窒素比表面積が２００〜５００Ｍ／ｇ、
ＤＢＰ吸油量が９０／／１００　ｇ以上、比着色力（Ｔ
ｉｎｔ値）が１２０〜１５０、揮発分が６．０％以下の
顔料用カーボンブランクを配合した場合のスキッド特性
の改良効果が開示されているが、これとても未だ満足で
きるレベルには達していない。

〔発明の目的〕

本発明は、従来のキャップトレンド用ゴム組成物に比し
スキッド特性及び耐摩耗性に優れ、かつ、耐ブローアウ
ト性も損なわないタイヤ用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、高性能タイヤ及
び苛酷な走行条件が要求されるレース、ラリ−等の競技
用タイヤのキャップトレッドに好適に利用される。

〔発明の構成〕

このため、本発明は、スチレン含量３０％以上のスチレ
ン−ブタジエン共重合体ゴム、ブタジェンゴム、合成イ
ソプレンゴム、天然ゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチ
ルゴムの単独あるいは２種以上の混合物からなる原料ゴ
ム１００部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１
９０　ｒｄ　／ｇｇ以下ジブチルフタレート吸油量（Ｄ
ＢＰ吸油量）１１５ｍｌ／１００ｇ以上のカーボンブラ
ックと窒素吸着比表面積が３５０　ｒｄ　／ｇｇ以下ジ
ブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ吸油量）１００ｍ（／
１００　ｇ以下のカーボンブラックとを重量比で９０〜
２０　：　１０〜８０重量部の割合で合計４０〜３００
重量部配合してなることを特徴とするタイヤ用ゴム組成
物を要旨とするものである。

以下、本発明の構成につき詳しく説明する。

（１）原料ゴム。

本発明で使用する原料ゴムは、スチレン含量が３０重量
％以上の高スチレン含有スチレン−ブタジエン共重合体
ゴム、ブタジェンゴム、合成イソプレンゴム、天然ゴム
、ブチルゴム、ハロゲンブチルゴムの何れか１種または
これら２種以上のブレンド物である。好ましくは、上記
高スチレン含有スチレン−ブタジエン共重合体ゴムまた
はこの共重合体ゴムと他のゴムとのブレンド物がよい。

（２）カーボンブラック。

本発明においては、窒素吸着比表面積（ＮｚＳＡ）１９
０　ｒｄ／ｇ以上、ジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ
吸油量）１１５ｍ／／１００ｇ以上のカーボンブラック
　（以下、高ストラクチヤーカーボンブランクという）
と、Ｎｚ５Ａ　３５０ｒｒｒ／ｇ以上、ＤＢＰ吸油量１
００　ｍｌ／１００ｇ以下のカーボンブランク　（以下
、低ストラクチヤーカーボンブラックという）とを、重
量比で９０〜２０　：　１０〜８０の割合で用いる。

ここで、窒素吸着比表面積とは、ＡＳＴＭ　０３０３７
−８４の規定に基づき、カーボンブラック１ｇに対する
窒素の吸着面積ｄを測定したものであり、この値はカー
ボンブラックを構成する粒子径と逆の相関関係がある。

すなわち、窒素吸着比表面積が大きくなると粒子径は小
さくなる。窒素吸着比表面積の大きいカーボンブラック
を使用するとヒステリシス損失が高くなり、グリップ性
が良くなるが、逆に、引張応力が低下するので応力負荷
時の歪が増加して、発熱が増加する。

したがって、耐ブローアウト性の大幅な低下が起こって
しまう。

ＤＢＰ吸油量は、ＪＩＳ　Ｋ６２２１の規定に基づき、
カーボンブラック１００ｇに対するジブチルフタレー、
トの吸油Ｉ−を測定したもので、その値はカーボン凝集
体（一般にストラフチャーとも呼ぶ）と相関関係がある
。すなわち、ＤＢＰ吸油量が大きくなるにつれてカーボ
ン凝集体が大きく発達していることになる。カーボンブ
ランクを１種類のみ使う場合には、一般にＤＢＰ吸油量
が大きくなるにつれ、耐摩耗性に有利であるが、ヒステ
リシス損失は小さくなる傾向を示し、ＤＢＰ吸油量が小
さくなると耐摩耗性には不利であるが、ヒステリシス損
失は高くなる。ところが、高ストラクチヤーカーボンブ
ランクに、低ストラクチヤーカーボンブランクを比較的
少量ブレンドすることによってもヒステリシス損失は著
しく増加する。このように２種類のＤＢＰ吸油量の異な
るカーボンブラックをブレンドする場合に特殊な効果が
得られ、わずかな発熱性の増加にもかかわらず大幅な動
的ヒステリシス損失の増加が得られるという驚くべき結
果が得られる。この点から判断すると、低ストラクチヤ
ーカーボンブラックは必要最低限が望ましく、全体のカ
ーボンブラック使用量の１０−８０重量％の範囲で配合
することが必要である。

本発明者らは、トレンド部の加硫ゴムに要求されるスキ
ッド抵抗、摩耗性能、耐ブローアウト性能に関し、三特
性を高いレベルで兼ね備えたゴム配合物を得るべく研究
を進め、特に競技用タイヤのように補強性の強いカーボ
ンブラックを含有する加硫ゴムにつき摩耗性能を高レベ
ルに維持しつつ耐ブローアウト性を低下させないでスキ
ッド抵抗を上げるために、路面とタイヤとの摩擦力成分
の分析の面から検討した。

ところで、従来、路面との摩擦力発生機構としては、真
の接触面積に依存する粘着摩擦力と加硫ゴムを構成して
いる原料ゴム、カーボンブラックに起因するヒステリシ
ス摩擦力とが大きな部分を占めていると種々の文献など
に示されている。

本発明者らがさらに詳細にこの発現する機構について検
討した結果、次に示す機構が実用的なトレッド部の加硫
ゴムの耐ブローアウト性、グリップ特性に影響する主要
な要因であることがわかった。すなわち、補強性の強い
カーボンブラックを含む加硫ゴムの動的歪条件１〜１０
％、周波数条件１〜４０Ｈｚ付近の動的変形を与えた場
合の動的ヒステリシス損失については、主としてカーボ
ンブラック粒子が集合して形成されているカーボン凝集
体間の固体摩擦によりエネルギー消費が起こり、これが
原因でヒステリシス損失が生じることが明らかになった
。このカーボン凝集体間の固体摩擦を起こし易い隣接状
態を多くすることによって動的ヒステリシス損失を増大
させ、ヒステリシス摩擦力を増加させることができる。

また、この際、引張応力を高く維持することで、一定応
力下で付与される加硫ゴム中の歪を少なくすることがで
き、結果的に加硫ゴム中で発生するくり返し変形による
発熱量を抑えることができる。したがって、カーボン凝
集体間の固体摩擦を起こし易い隣接状態を多くし、かつ
加硫ゴムの引張応力を高くする配合上の検討を加えたと
ころ、カーボンブラック比表面積、カーボンブラック凝
集体の大きさ、両特性が大幅に異なる２種以上のカーボ
ンブラックをブレンドすることにより、予想以上に動的
ヒステリシス損失の増加、引張応力の増加が得られると
の結果を得、本発明に到達した。なお、固体摩擦は、動
的な粘弾性の動的な歪依存性を測定することにより評価
できる（ラバーケミストリーアンドテクノロジー、５１
　（３）、第４３７〜５２３頁（１９７８））。

（３）本発明では、前記原料ゴム１００重量部に対し、
前記カーボンブラック　（高ストラクチヤーカーボンブ
ラックと低ストラクチヤーカーボンブラック、重量比９
０〜２０　：　１０〜８０）を４０〜３００重量部配合
す置部 ４０重量部未満では、カーボン凝集体間の固体摩擦が不
十分で動的ヒステリシス損失が低くヒステリシス摩擦力
の低下を招くためにスキッド特性が不十分となる。さら
に耐摩耗性も低下する。また、上限は設けないが、あま
り多量すぎると原料ゴムとの混練が不可能になるので、
ゴムとの混線可能な限度が上限となる０本発明者らが確
認したところでは、この上限は原料ゴム１００重量部あ
たり３００重量部である。この範囲内では、ゴム用カー
ボンブラックで通常用いられる配合量に準じて使用すれ
ば、例えば一般道路を走行する高性能タイヤのトレンド
用ゴム組成物の場合では、原料ゴム１００重量部に対し
て４０〜９０重量部が好んで使用される。また、競技用
タイヤのトレンド用ゴム組成物の場合には、９０重量部
以上が好んで使用される。

なお、本発明で用いるカーボンブラックは、ゴム用カー
ボンブラックに限定されるものではなく、顔料カーボン
、導電性カーボンでも同じ効果が表われる。

また、本発明では、ゴム業界で通常配合される酸化亜鉛
、ステアリン酸、老化防止剤、伸展油、加硫促進剤、及
び硫黄等が適宜適量配合される。

以下に実施例および比較例を示す。なお、ここで使用し
たカーボンブラックの基本特性の測定結果を下記表１の
注に示す。また、測定方法は以下の通りである。

く窒素比表面積＞　　：　ＡＳＴＭ　０３０３７−８４
に従って測定。

＜ＤＢＰ吸油量＞　　：　ＪＩＳ　Ｘ６２２１（ゴム用
カーボンブランク試験法）のＡ法に従って測定。

実施例、比較例 表１に示す配合（重量部）で加硫促進剤及び硫黄以外の
配合剤と原料ゴムとを容易１．７１バンバリ一タイプ混
合機に投入してカーボンブラックの分散が均一になるま
で混合した。さらに、ロールにてこれらの混合物に加硫
促進剤及び硫黄を添加、混練混合し、加硫可能なゴム組
成物を調製した。このゴム組成物を１６０℃、２０分プ
レス加硫して物性測定用サンプルを調製し、加硫物性を
測定した。この結果を表１に示す。なお、加硫物性の測
定方法は以下の通りである。

＜３００％引張応力）　　：　ＪＩＳ　Ｘ６３０１に従
って測定。

く運動性能〉　２１周４．４１からなるサーキットを５
周し、最速周回タイムを測定、運動性能は次式で求める
。

運動性能−（Ｓ／Ｔ）Ｘ１００（％） ここで、Ｓ：比較例１の最速周回タイム。

Ｔ：供試配合での最速周回タイム。

（トレッド摩耗外観〉　：５点方式をとり、コントロー
ルタイヤのトレンド摩耗外観を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。

く耐ブローアウト性〉　：グッドリンチフレクソメータ
ーを用い、荷重１５ｋｇ、ストローク５．７１ｍ、振動
数１８０ＯＲＰＭにて、１００を雰囲気の中でブローア
ウトが発生するまでの時間を測定し、比較例１のブロー
アウトするまでの時間を１００として指数表示したもの
である。１ｏｏより大である程、ブローアウト時間が長
いことを意味し、耐ブローアウト性が良い。

（本頁以下余白） 表１に示されるように、高ストラクチヤーカーボンブラ
ックと低ストラクチヤーカーボンブランクを併用した実
施例１、実施例２、実施例３は、高ストラクチヤーカー
ボンのみを使用した比較例１、比較例３に比べてモジュ
ラス等の加硫物性はわずかに変化する傾向を示すが、許
容される範囲にある。一方、運動性能、耐ブローアウト
性は、低ストラクチヤーカーボンを配合することによっ
て向上する。特に、運動性能の向上は大きい。

比較例２、比較例４から明らかなように、低ストラクチ
ヤーカーボンのみを使用したものは、耐ブローアウト性
が著しく低下するので好ましくない。

さらに、実施例３で用いた高ストラクチヤーカーボン、
低ストラクチヤーカーボンの半々ブレンドにほぼ相当す
る窒素比表面積、ＤＢＰ吸油量を有するカーボンブラッ
クを配合した比較例５でも耐ブローアウト性が低下する
ので、本発明によって得られる効果は、高ストラクチャ
ーカーボンブラックと低ストラクチヤーカーボンブラッ
クのブレンドによって初めて得られるものであることが
わかる・ 〔発明の効果〕 以上説明したごとく、高ストラクチヤーカーボンブラッ
クと低ストラクチャーカーボンブラックをブレンドして
特定量配合する本発明のゴム組成物は、運動性能を大幅
に向上させ、かつ、耐ブローアウト性をも改善させる。

しかも、モジュラスも大幅に損なわないことから、特に
高性能タイヤ及び苛酷な走行条件が要求されるレース、
ラリ−等の競技用タイヤのキャップトレッド用ゴム組成
物として広（利用され得る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スチレン含量３０％以上のスチレン−ブタジエン共重合
   体ゴム、ブタジエンゴム、合成イソプレンゴム、天然ゴ
   ム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴムの単独あるいは
   ２種以上の混合物からなる原料ゴム１００部に対し、窒
   素吸着比表面積（Ｎ＿２ＳＡ）が１９０ｍ＾２／ｇ以上
   、ジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ吸油量）１１５ｍ
   ｌ／１００ｇ以上のカーボンブラックと窒素吸着比表面
   積が３５０ｍ＾２／ｇ以上、ジブチルフタレート吸油量
   （ＤＢＰ吸油量）１００ｍｌ／１００ｇ以下のカーボン
   ブラックとを重量比で９０〜２０：１０〜８０重量部の
   割合で合計４０〜３００重量部配合してなることを特徴
   とするタイヤ用ゴム組成物。