JPH03119041A - タイヤトレッド用ゴム組成物 - 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、運動性能が幅広い温度範囲に渡って安定であ
り、更に雪氷路面の把握力にも優れたタイヤトレンド用
のゴム組成物に関する。

〔従来の技術〕

従来、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、乗り心地性等があり、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コーナリング特性、
ブレーキ性能等の操縦性・安全性がより向上したタイヤ
が望まれているが、近年、更に、操縦者の意志に対し正
確に追随する、いわば応答性に優れたタイヤが求められ
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
ては、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−の温度時間換算則によれば、タイヤ
が使用される温度よりも伺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）と、タ
イヤの摩擦係数とは良い相関を示すが、その際、タイヤ
が使用される温度よりも３０〜４０℃低い温度で測定さ
れたｔａｎδが関与している。従来、ゴム組成物のヒス
テリシスロスを大きくするためには、高スチレン含有ス
チレン−ブタジェン共重合体ゴム（Ｓ　Ｂ　Ｒ）のよう
なガラス転移温度（Ｔｇ）の高いゴムを配合する方法に
依っていた。これは、ゴムのｔａｎδがＴ８付近でピー
クを持つことから、摩擦性能に関与している温度域（タ
イヤの走行温度を３０℃とすれば、０℃に相当する）に
ｔａｎδビークを近づけることで高いｔａｎδを利用し
ようとするものである。

第１図は、スチレン含有量の異なる乳化重合スチレン−
ブタジェン共重合体ゴムのｊａｎδ温度依存性を示した
ものである。スチレン含有量が多くなると、ｔａｎδピ
ーク温度が高温側に移動し、ｔａｎδピークの裾野にあ
たる０℃付近ではｔａｎδ値が大きくなる。しかし同時
に、０℃付近でのｔａｎδの温度依存性もまた大きくな
り、従ってタイヤのグリップ性能もまた、環境温度に因
って大きく変化してしまう、さらに、ｔａｎδピークに
対応して弾性率も急激に変化する。

即ち、低温になるに従い、弾性率が急激に大きくなるた
め、ゴムが路面の凹凸に追従できない、あるいは、水路
面等の場合にはゴムが全く変形できなくなってしまい、
操縦性・制動性が低下してしまうという問題があった。

反対に高シスブタジェンゴム（Ｂ　Ｒ）に代表されるよ
うにＴｇの低いポリマーを用いると、低温でのグリップ
性能は良くなるが、一方、０℃付近のｔａｎδは低下し
てしまい、高温ではグリップ能力が不足してしまうとい
う矛盾を生じる。そこでＳ　Ｂ　Ｒ／Ｂ　Ｒという異種
ポリマー同士をブレンドすることによって、あるいは小
粒径カーボンを多量配合して、上記した二律背反を調和
させることが試みられている（Ｄ、Ｆ、Ｍｏｏｒｅ”Ｔ
ｈｅ　Ｆｒ１ｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｎｅｕｍａｔｉｃ　
Ｔｙｒｅｓ″、　ＥｌａｓｅｖｉｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆ
ｉｃ　Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ　Ｃｏｍｐａｎｙ　１９７
５＋　Ｕ、Ｓ。

Ｐａｔｅｎｔ　Ｎｏ、４，７４８，１６８＋特開昭６２
−１２９３２など）。

さらに、特開昭６２−２６０８４３号公報、特開昭６２
−１９０２３８号公報ではこれらブレンドポリマーの相
溶性とＴｇの微妙な制御を利用して、高温から低温まで
の全天候性を発揮させることに成功している。

しかしながら、このようなゴムはブレンドしたポリマー
の中間的性質を示すため、構成ポリマーの固有の長所を
生かしきれず、高温でのグリップも低温でのグリップも
完全に満足できるものではないという欠点があり、また
小粒径カーボンの多量配合は加工性に難点があり、発熱
性が大きくなってしまう点が問題であった。

このような二律背反にたいする方策として、特開昭６１
−６６７３３号公報、特開昭６２−６２８４０号公報で
は、これらのブレンドポリマーに低温可塑剤を加える技
術が開示されているが、確かに低温グリップの向上は認
められるものの、高温ではゴム弾性率の低下が著しく、
高温での操縦安定性は必ずしも満足のできるものではな
い。

これらの技術はタイヤの全天候性能を上げるのが目標で
あり、限界性能を追求する全天候性高性能タイヤ向はト
レッドゴムである。しかるに近年タイヤに要求される性
能としては操縦性能としての高グリップだけではなく、
操縦者の意図に対し正確に応答するタイヤが求められて
いる。すなわち、自動車タイヤの要求は自動車に対する
社会的要求と一敗したものでなければならないが、近年
の人間工学あるいはエレクトロニクス工学の進展によっ
て自動車としても単に加速性能、コーナリング性能に優
れているのみでなく、人の感性に不快感をあたえない、
いわば良くできた靴のように、そこにタイヤがあるとい
うことを感じさせない自動車が要求されている。このた
めには自動車の操縦者の意図に位相の遅れなく応答する
タイヤが必要である。

これらのタイヤを仮に高応答性タイヤと名づければ、高
応答性タイヤは自動車の操縦者がハンドルを切った時に
、時間の遅れなく横力を発生する、すなわち微舵応答性
に優れていることが必要である。

すなわち、高応答性タイヤは従来の全天候性能に加えて
微少舵角時の応答性に優れたものである必要がある。こ
のような観点から微少舵角時の応答性を遅らす要因を検
討したところ、タイヤ構造に加えてトレンドゴム及びト
レッドブロック部の位相遅れが影響することがわかった
。

位相遅れの指標としては、６０℃における硬度と一１０
℃における硬度の差で表現することができる。すなわち
硬度差の大きいゴム程、応力緩和が早く、その結果トレ
ッド部分の微小変形に対し、容易に応力の減衰が起こっ
てしまって所定の応力を維持できないために、微舵応答
性が劣るという結論が得られたのである。

６０℃における硬度と一１０℃における硬度の差（以下
、係数Ｍという）は、第１図に示したように、Ｔｇがよ
り高い、高スチレン含有量の乳化重合スチレン−ブタジ
ェン共重合体ゴム程大きい。すなわちグリップ性能を向
上させるために高Ｔｇのスチレン−ブタジェン共重合体
ゴムを使用すると、係数Ｍも上昇してしまい応答性が悪
くなる。

このような矛盾を解決するために鋭意検討したところ、
本発明のトレッドゴム組成物に到達した。このように、
タイヤの応答性という面からトレンドゴム組成物を検討
した公知例は存在せず、従って本発明による技術は全く
新規なものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、運動性能が幅広い温度範囲に渡って安定であ
り、更に雪氷路面の把握力にも優れたオールシーズンタ
イプの高応答性（係数Ｍが小さい）のタイヤトレッド用
ゴム組成物を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、ポリブタジェンゴムにおいて、摩擦に関
与する温度域でのｔａｎδの絶対値を高めミかつ係数Ｍ
を低めるゴム組成物について鋭意検討した結果、特定範
囲に限定されたビニル含有量を有するポリブタジェンゴ
ムに対し、特定範囲の天然ゴム量、高シスポリブタジエ
ンゴム量を配合した系において、上記目的を達成し得る
ことを見出し本発明に到達した。

したがって、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、
１，２−ビニル含有量が７０重量％以上のポリブタジェ
ンゴム（Ａ）を３０〜８０重量部、天然ゴムを１０〜５
０重量部、およびシス１．４−結合を９５重量％以上含
有するポリブタジェンゴム（Ｂ）を１０〜４０重量部か
ら合計ゴム量が１００重量部の原料ゴムを構成し、この
原料ゴム１００重量部に対し、窒素比表面積ｘ００ｆｆ
ｌ／ｇ以上であるカーボンブラックを８０〜１３０重量
部、および粘度比重恒数０．９０〜０．９８である石油
系軟化剤を２０〜９０重量部配合してなり、−３０℃に
おける剪断貯蔵弾性率が５００ＭＰａ以下であってかつ
６０℃における硬度と一１０℃における硬度の差が１５
以下であることを特徴とする。

以下、この手段につき詳しく説明する。

ｆｉｌ　　原料ゴム。

ポリブタジェンゴム（Ａ）の３０〜８０重量部と、天然
ゴムの１０〜５０重量部と、ポリブタジェンゴム（Ｂ）
の１０〜４０重量部とからなり、合計ゴム量が１００重
量部のものである。

（ａｌ　　ポリブタジェンゴム（Ａ）。

１．２−ビニル含有量が７０重量％以上の高ビニルＢＲ
である。

１．２−ビニル含有量が、７０％未満であるとポリブタ
ジェンゴムのＴｇＭ低すぎて０℃のｔａｎδが下がって
しまい、グリップが不良となるからである。１．２−ビ
ニル含有量は高い方が望ましいが、製造上の理由から９
５重量％ぐらいが上限である。このポリブタジェンゴム
（Ａ）の配合量は、３０〜８０重量部が適当である。３
０重量部未満ではポリブタジェンゴムの性質が発揮され
ず、８０重量部超ではゴム強度が十分でなく、タイヤト
レッド用ゴムとして使用するには不適当だからである。

（ｂｌ　　天然ゴム。

ポリブタジェンゴムに対し、天然ゴムをブレンドするこ
とは、実用的見地から重要である。

というのは、自動車タイヤは舗装路のみならず、悪路、
不整路を走行する機会がす（なからずあり、そのような
時には、天然ゴムをブレンドすることによってチッピン
グ、カットなどの急激な外力によるトレッド損傷を軽減
することができるからである。このためには、１０重量
部以上の配合量を必要とする。反対に天然ゴムの配合量
が多すぎては、ポリブタジェンゴムの本質的な性質が薄
められてしまい、グリップ性能が低下してしまうため、
５０重量部以下の配合量に抑える必要がある。

（Ｃ）　　ポリブタジェンゴム（Ｂ）。

シス１，４−結合を９５重量％以上に含存する高シスＢ
Ｒである。低温性能と耐摩耗性の向上のために配合する
。配合量としては、１０〜４０重量部が必要で、１０重
量部未満では低温性能と摩耗性の向上が見込めず、４０
重量部超ではグリップ性能が劣る。

（２）　　カーボンブラック。

さらに自動車タイヤ用トレッドとして実用化されるため
には耐摩耗性、操縦安定性などにも充分な性能を有して
いなければならない。操縦安定性を高性能タイヤにふさ
れしい程度に高めるためには、窒素比表面積が１００ｒ
ｒｆ／ｇ以上の小粒径カーボンブランクを上記原料ゴム
１００重量部に対し８０重量部以上配合する必要がある
。しかしながら、１３０重量部超であっては、耐摩耗性
と発熱性が著しく劣るため、１３０重量部以下にしなけ
ればならない。

（３）石油系軟化剤（伸展油）。

タイヤの他の特性としては、乗心地、騒音、制動性能な
どがあるが、これらの性能を向上するために、さらには
タイヤ製造時の加工性のためにも伸展油を配合する必要
がある。伸展油の粘度比重恒数は０．９０未満では制動
性能の向上が認められず、０．９８を超えると軟化作用
が働かす加工性が改良されない。このため、０．９０〜
０．９８の範囲とする。なお、０．９８程度の芳香族系
伸展油を用いるのが望ましい。伸展油の配合量はカーボ
ンブラックの配合量に応じて適宜増減して、トレンドゴ
ム弾性率を調節することが必要である。但し、上記原料
ゴム１００重量部に対し２０重量部未満では配合ゴムの
伸びが出ないためチッピング、カット性に劣り、また、
加工性も困難であるため好ましくない。反対に９０重量
部を越えては強度が低下してしまい、さらに耐摩耗性が
著しく不良となるため実用することは困難である。

（４）　　このように原料ゴムにカーボンブランクおよ
び石油系軟化剤を配合してなるゴム組成物は、３０℃に
おける剪断貯蔵弾性率が５００ＭＰａ以下であることを
必要とする。一般に、ゴム状物質はＴｇ以下の温度では
ガラス状態であり、弾性率は常温下の１００倍以上にも
なり、もろく、わずかの歪み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、ゴム材料の低温性
能の指標として知られている。しかし、本発明によるゴ
ム組成物のように、弾性率の温度変化が緩やかな場合に
は、単純にＴｇから脆化温度を推定することはできない
、第２図は、種々のゴム組成物について、低温脆化温度
と、その温度における剪断貯蔵弾性率（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
ていないといえる。また、−３０℃での剪断貯蔵弾性率
としたのは、−３０℃よりも低温でタイヤが使用される
ことは、通常無いからである。

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２０Ｈｚで測定されるものである
。

更に、微少舵角時の応答性の向上のためには、６０℃に
おける硬度と一１０℃における硬度の差（係数Ｍ）が小
さい方が良い。この差が１６以上であると、たとえばグ
リップ性能が良いトレッドゴムを持ったタイヤであって
も、応答性に関する評価は悪くなり、結果としてタイヤ
全体の操縦安定性評価は良くないものとなってしまう。

１５以下であれば高応答性タイヤとて十分な性能を有す
るが、更に１３以下であると、より好ましい。このとき
の硬度は、ＪＩＳ　Ｋ　６３０１により測定する。

なお、参考までに、このような高ビニル含を量のゴムに
天然ゴム、ポリブタジェンゴムなどのジエン系ゴムをブ
レンドしたゴム組成物としては、特開昭５６−１１０７
５３号公報で公知であるが、この技術は低乾がり抵抗と
ウェットグリップ性の両立に重点がおかれているため硬
度の温度による変化は考慮されておらず、また、カーボ
ンブラック配合量も少ないので高応答性高性能タイヤと
しては適していない。

以下、実施例により本発明の詳細な説明するが、本発明
はその要旨を越えない限り、これらの実施例に制限され
るものではない。

実施例１ 第１表に示す成分を持つポリブタジェンゴムを作製した
。更にこれらのゴムと対比用乳化重合ＳＢＲとを第２表
に示す配合で加硫した０表中の数字は、断らない限り重
量部である。加硫の条件は１６０　ｘ　２０分であり、
２龍厚のゴムシートを得た。このシートの物性を測定し
た。なお、実施例中の測定は下記の方法で行なった。

ビニル結合量はモレロ法により求めた。

−３０℃における剪断弾性率σ（−３０℃）および０℃
におけるｔａｎδは、それぞれＲＨＥＯ？ｆＥＴＩｉＩ
Ｃ５社製動的粘弾性測定装置を用い、周波数２０）１ｚ
、剪断歪０．５％で測定した。ＨｓはＪＩＳに６３０１
による硬度である。

（本頁以下余白） 亀」Ｌ鷹 Ｄ 表中のポリマー配合量は油屏分を除いたものである。

−１乳化（（Ｈ合スチレン−ブタジェン共重合体ゴム：
日本ゼオンｉｌ　Ｎ１ｐｏｌ　１７２１゜１　乳化ｉｒ
１合スチレンーブタジェン共重合体ゴム：日本ゼオン＠
　Ｎ１ｐｏｌ　９５２０゜”３　　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
。

”　　Ｓｔ”３Ｒ（１１，（２）の油展分（３７，５ｊ
ｆｌｌ（ト）を合計した。

”　　Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスル
フェンアミド。

第２表から判るように、比較例４．５は乳化重合ＳＢＲ
の例である。比較例５の配合物では低温性能は良好であ
るが、ｔａｎδ　（０℃）が低く、グリップ性能は劣る
。逆に比較例４ではｔａｎδ　（０℃）は高いが低温性
能は不可である。比較例１は１．２−ビニル含有量が本
発明の範囲からはずれるポリブタジェンゴムを使用し、
天然ゴム、および高シス１．４−ポリブタジェンゴムを
ブレンドした例であるが、係数Ｍは小さくて良好なもの
の、０℃のｔａｎδが低く、グリップ性能に劣る。比較
例２は、結合スチレン量が３５重量％の乳化重合ＳＢＲ
のブレンド例であるが、０℃のｔａｎδが低く、また、
係数Ｍも大きいので、応答性に劣ることが予想される。

比較例６は、シス１，４−結合含有量９８重量％のポリ
ブタジェンゴムを５０重量部配合した例であるが、０℃
のｔａｎδが低く、グリップ性能が不良である。

これらに比べ、本発明の範囲を満足する実施例１〜２は
、各性能のバランスの取れたものとなっている。

実施例２ 第２表の実施例１及び比較例４の配合でトレッドゴムを
作り、タイヤを作製して操縦安定性試験を行った。評価
は微舵応答性と限界性能に分けて、各々についてテスタ
ーがフィーリング評価した。結果を第３表に示す。第３
表から判るように、実施例１のゴム組成物をトレッドに
持つタイヤは、限界性能は比較例４に劣るものの微舵応
答性は優れており、総合評価も優秀であることが証明さ
れた。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明のゴム組成物は、従来技術
に比べ、グリップ性能と徽舵応答性が幅広い温度範囲に
渡って安定であり、更に雪氷路面の把握力にも優れてい
ることから、空気入りタイヤトレッド部、特にオールシ
ーズンタイプの高応答性タイヤトレッド部に好適に使用
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はスチレン含量のみ異なる乳化重合ＳＢＲのｔａ
ｎδ−温度曲線であって、スチレン含量の高いものがピ
ーク温度は高温であることを示す説明図、第２図はゴム
配合物の低温脆化温度と剪断弾性率の関係を示す説明図
である。 注） （国産５座セダン、タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５）
評価点は１０点満点で高い程良い。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、２−ビニル含有量が７０重量％以上のポリブタジエ
   ンゴム（Ａ）を３０〜８０重量部、天然ゴムを１０〜５
   ０重量部、およびシス１，４−結合を９５重量％以上含
   有するポリブタジエンゴム（Ｂ）を１０〜４０重量部か
   ら合計ゴム量が１００重量部の原料ゴムを構成し、この
   原料ゴム１００重量部に対し、窒素比表面積１００ｍ＾
   ２／ｇ以上であるカーボンブラックを８０〜１３０重量
   部、および粘度比重恒数０．９０〜０．９８である石油
   系軟化剤を２０〜９０重量部配合してなり、−３０℃に
   おける剪断貯蔵弾性率が５００ＭＰａ以下であってかつ
   ６０℃における硬度と−１０℃における硬度の差が１５
   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。