JPH0790122A - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

タイヤトレッド用ゴム組成物

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JPH0790122A
JPH0790122A JP5233754A JP23375493A JPH0790122A JP H0790122 A JPH0790122 A JP H0790122A JP 5233754 A JP5233754 A JP 5233754A JP 23375493 A JP23375493 A JP 23375493A JP H0790122 A JPH0790122 A JP H0790122A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウェットスキッド抵抗、転がり抵抗及び耐摩
耗性の各特性に優れた空気入りタイヤの製造に適したタ
イヤトレッド用ゴム組成物を提供する。 【構成】 天然ゴムと、ブタジエン部分のビニル含量が
35〜80重量%でスチレン含量が10〜40重量%の
スチレンブタジエン共重合体とを、それらの合計量が全
ゴム成分の80重量%以上となるように含み、かつ前記
スチレンブタジエン共重合体の量が全ゴム成分の20〜
60重量%であるゴム成分100重量部に対し、シリカ
20〜70重量部及びカーボンブラック20〜70重量
部を配合して成るタイヤトレッド用ゴム組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は空気入りタイヤのトレッ
ド用ゴム組成物に関し、更に詳しくは耐ウェットスキッ
ド性、転がり抵抗性及び耐摩耗性を同時に満足し得る空
気入りタイヤのトレッド用ゴム組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車に対する省エネルギーや省
資源の社会的要請に伴ってタイヤ業界においても自動車
の燃費を向上させるためにタイヤの転がり抵抗を小さく
する研究が重要になって来た。タイヤの転がり抵抗を小
さくすれば低燃費化させることはよく知られている。
【0003】タイヤの転がり抵抗を小さくするにはトレ
ッドゴムにヒステリシスロスの小さいゴムを用いること
が有効である。しかしながら、ヒステリシスロスの小さ
いゴムを用いることは湿潤路面での摩耗抵抗、即ちウェ
ットスキッド抵抗が低下する傾向にあり、両者は二律背
反の関係にある。このためタイヤの転がり抵抗とウェッ
トスキッド抵抗の二つの特性を同時に満足させることは
従来困難であった。
【0004】最近になり、タイヤの転がり抵抗やウェッ
トスキッド抵抗とゴム組成物の粘弾性的対応づけが理論
的に示され、タイヤ走行時の転がり抵抗を小さくするに
は、トレッドゴムのヒステリシスロスを小さくする、即
ち50〜70℃(走行温度)の温度における動的損失
(tanδ)を低くすることが低燃費性に有効であるこ
とが示されている。これに対して、ウェットスキッド抵
抗性は路面の凹凸をフォローするために変形の周波数が
大きく、このため粘弾性的には低温、実際には0℃付近
の動的損失とよく相関する。従って、タイヤのグリップ
性能を改良するには、0℃付近のtanδを大きくする
必要がある。
【0005】ヒステリシスロスを減らす方法としてガラ
ス転移温度の低いゴム、たとえば高シスポリブタジエン
や天然ゴムを用いることが有効であることは知られてい
るが、これらは0℃のtanδを低下させるため、ウェ
ットスキッド抵抗が低下し、低ウェットスキッド抵抗と
低転がり抵抗とを両立させることは従来困難であった。
【0006】近年、溶液重合の進歩により上記の二律背
反特性を満足させる発明が数多く提案されている。例え
ば特開昭55−212133号公報、特開昭56−12
7650号公報には高ビニルポリブタジエンゴムが、特
開昭57−5520号公報、特開昭57−73030号
公報には高ビニルスチレンブタジエン共重合体ゴムが提
案されている。
【0007】また特開昭59−117514号公報、特
開昭61−103902号公報、特開昭61−1421
4号公報、特開昭61−141741号公報などにはポ
リマーの分子鎖中にベンゾフェノン、イソシアナートな
どの官能基を導入した変性ポリマーを用いることによっ
て発熱性を低減することが提案されている。また特開平
3−239737号公報には特定のスチレン連鎖を持つ
スチレンブタジエン共重合体ゴム(SBR)を使用する
ことによって低ウェットスキッド抵抗、低転がり抵抗、
高耐摩耗性を並立させることが可能であることが示され
ている。
【0008】更に、特開平3−252431号公報には
特定のスチレン連鎖を持つSBRとシリカ及びシランカ
ップリング剤との組合せが、また特開平3−25243
3号公報には末端変性したSBRとシリカを反応させる
ことによってウェットスキッド抵抗、転がり抵抗及び耐
摩耗性の前記三特性を達成させることが提案されてい
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たいずれの提案も未だ性能的に前記三特性を必ずしも満
足させるには至っていない。従って、本発明はウェット
スキッド抵抗、転がり抵抗及び耐摩耗性の各特性が更に
改良された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。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、天然ゴ
ムと、ブタジエン部分のビニル含量が35〜80重量%
でスチレン含量が10〜40重量%のスチレンブタジエ
ン共重合体とを、それらの合計量が全ゴム成分の80重
量%以上となるように含み、かつ前記スチレンブタジエ
ン共重合体の量が全ゴム成分の20〜60重量%である
ゴム成分100重量部に対し、シリカ20〜70重量部
及びカーボンブラック20〜70重量部を配合して成る
タイヤトレッド用ゴム組成物が提供される。
【0011】本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意
研究を重ねた結果、天然ゴム及びSBRを含むブレンド
ゴム系にカーボンブラック及びシリカ充填剤を配合した
系において、特定のミクロ構造を持つスチレンブタジエ
ン共重合体ゴム(SBR)を用いることによって上記の
三つの特性を同時に改良したタイヤトレッド用ゴム組成
物を得ることに成功した。
【0012】
【作用】本発明は、前記目的を達成するためになされた
ものであり、天然ゴムとSBRとのブレンド系にゴム工
業で通常用いられているカーボンブラックとシリカ充填
剤を併用する場合に、両充填剤の分散をよくする方法を
調べ興味ある事実を見出した。
【0013】即ち、シリカ充填剤を含むゴム組成物にお
いては、シリカの分散の程度がタイヤ物性に大きく影響
する。即ち、分散の程度が良くなるほどバウンドラバー
量が多くなり、0℃と50℃のtanδカーブも急傾斜
になる。一方、カーボンブラックの分散を良くし、バウ
ンドラバー量を多くしても同じ効果が認められることも
わかっている。そこで、本発明者らはこの両者の分散を
良くするために種々検討し、以下の構成が好ましいこと
を見出した。
【0014】先ず、天然ゴムとSBRとのブレンド系に
おいて、シリカは天然ゴムと反応するため天然ゴム相に
入りやすいので、天然ゴムとSBRが相溶すれば系内に
シリカ充填剤を均一に分散させることができる。
【0015】次に、SBRは、N,N−ジメチルニコチ
ンアミド、N,N,N',N' −テトラメチル尿素、N,
N,N',N' −テトラメチルアミノアセトアミド、N−
メチル−2−ピロリドン、N−メチル−ε−カプロラク
タム、4,4’−ビス(ジエチルアミノベンゾフェノ
ン)、ジフェニルメタンジイソシアナート等で末端変性
すれば、カーボンブラックとの親和性を増すので、SB
R中でのカーボンブラックの分散を良くすることができ
る。従って、この場合もSBRと天然ゴムとが相溶すれ
ば系内にカーボンブラックを均一に分散させることがで
きる。
【0016】従って、天然ゴムに良分配されたシリカ及
びSBR中に良分散されたカーボンブラックを天然ゴム
とSBRとのブレンド系内に均一に分散させるには、天
然ゴムとSBRが相溶すればよい。天然ゴムとSBRは
SBRのブタジエン部分のビニル含有量が高くなるほど
天然ゴムに良好に相溶するから、天然ゴム中に良分散さ
れたシリカ及びSBRと親和したカーボンブラックを、
天然ゴムとSBRとを相溶させることによって、天然ゴ
ムとSBRとのブレンド系内に均一に分散させることが
できるのである。
【0017】そこでSBRのブタジエン部分のビニル量
と天然ゴムとの相溶性を検討したところ、文献などで言
われているビニル含有量より低い量でも天然ゴムはSB
Rと相溶することを見出した。これはゴム工業で使用さ
れるゴム材料は一般的にはミキサーやロールで混練され
るので強い剪断力でポリマー同士を機械的に分散させる
効果が加わるために溶液同士を混合するより低いビニル
量でも相溶させることができるのである。このビニル量
の下限値を調べたところ35重量%、好ましくは40重
量%にあることがわかった。ここで使用する高ビニルS
BRは低ビニルSBRに比較して0℃と50℃のtan
δを急傾斜にできるのでシリカの分散効果による急傾斜
効果と相乗的に効果を大きくすることができるので好都
合である。また天然ゴムを使用すれば強度、脆化温度、
アイススキッド等の低温性能に有効である、SBRの末
端変性については、特開平3−252433号公報にお
いてSBRの重合末端にアルコキシシランのような末端
変性をすることによってSBRとシリカとの親和性を向
上させる発明も提案されている。しかしながら、この変
性SBR末端とシリカとの親和性を高めることはできる
が、カーボンブラックとSBRとの親和性を高めること
はできず、SBR中のカーボンブラックの分散が不充分
になる。そこで、これらの問題点を回避するために、本
発明では、シリカは天然ゴムと、カーボンブラックはS
BRと、それぞれ親和性を高めておき、更に天然ゴムと
SBRとを相溶させるという方法がより分散に有利であ
ることがわかった。
【0018】即ち、本発明に従えば、天然ゴム及びSB
Rを含む原料ゴム成分100重量部のうち、天然ゴムと
SBRとの合計量が80重量%以上で、かつSBRを2
0〜60重量%含み、このSBRのスチレン含有量が1
0〜40重量%、ブタジエン部分のビニル含有量が35
〜80重量%である。更にこのSBRの末端は、重合時
にN,N−ジメチルニコチンアミド、N,N,N',N'
−テトラメチル尿素、N,N,N',N' −テトラメチル
アミノアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、N
−メチル−ε−カプロラクタム、4,4’−ビス(ジエ
チルアミノベンゾフェノン)、ジフェニルメタンジイソ
シアナート等で末端変性されているのが好ましい。
【0019】本発明の組成物に用いられるスチレンブタ
ジエン共重合体中のビニル含有量は、35〜80重量
%、好ましくは40〜70重量%である。SBR中のビ
ニル含量が35重量%より少ない場合には、天然ゴムと
の相溶性が不十分で、分散が好ましいレベルまで達しな
い。逆にビニル含量が80重量%を超えると耐摩耗性の
低下が著しいので好ましくない。
【0020】本発明に使用されるスチレンブタジエン共
重合体(SBR)は、リチウム系触媒を用いてスチレン
とブタジエンとを共重合し、更にN,N−ジメチルニコ
チンアミド、N,N,N',N' −テトラメチル尿素、
N,N,N',N' −テトラメチルアミノアセトアミド、
N−メチル−2−ピロリドン、N−メチル−ε−カプロ
ラクタム、4,4’−ビス(ジエチルアミノベンゾフェ
ノン)、ジフェニルメタンジイソシアナート等で末端変
性して得られる。本発明に用いられるスチレンブタジエ
ン共重合体中の結合スチレン含量は10〜40重量%、
好ましくは20〜30重量%である。結合スチレン含量
が10重量%より少ないとウェットスキッド抵抗が低く
なり、40重量%を超えると転がり抵抗が高くなるので
好ましくない。
【0021】本発明で用いられる天然ゴムとSBRとの
配合比(重量比)は、70/30〜30/70が好まし
い。天然ゴムが70重量%を超えるとウェットスキッド
抵抗の低下が著しく、また30重量%より低いと破断強
度が著しく低下するので好ましくない。
【0022】本発明の組成物に使用されるシリカ充填剤
は、ゴム用配合剤として使用されている任意のシリカ
(ホワイトカーボン)とすることができ、その配合量
は、ゴム成分100重量部当たり、20〜70重量部、
好ましくは25〜60重量部である。シリカ充填剤の配
合量が20重量部より少ないと、シリカの充填剤効果が
小さく耐摩耗性に劣るようになり、一方70重量部を超
えると破断特性が劣るので好ましくない。本発明に用い
られるシリカ充填剤は、ニップシールVN3(日本シリ
カ製)、トクシールU,UR(徳山曹達製)、ウルトラ
ジルVN3(デグッサ社製)等の湿式法シリカが好まし
い。
【0023】本発明に係るタイヤトレッド用ゴム組成物
は、充填剤として、シリカに加えて、通常用いられてい
るカーボンブラックを併用することが良好な耐摩耗性を
得るためには必要である。ここで用いられるカーボンブ
ラックは、耐摩耗性を考慮して、HAF以上の補強性を
持ったものが好ましい。即ち窒素吸着量(N2 SA)
(ASTM D3037−86法に準拠して測定)80
〜130m2/g及びDBP吸油量(ASTM D349
3法に準拠して測定)80〜130cm3 /100gのカ
ーボンブラックを20〜70重量部、好ましくは25〜
60重量部を含む。カーボンブラックの配合量が20重
量部より少ないと耐摩耗性が劣り、逆に70重量部を超
えると低転がり性が劣るので好ましくない。
【0024】本発明に係るゴム組成物の混合方法につい
て鋭意検討したところ、通常の混合より高速、高温混合
の方が天然ゴムの分子切断が起こりやすくなるので、切
断末端のラジカルの発生が多くなり、シリカとの反応も
進むので分散もよくなることを見出した。
【0025】なお、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成
物には、前記原料ゴム、シリカ及びカーボンブラックに
加えて、シランカップリング剤、更にはゴム工業で通常
使用される配合剤、例えば硫黄、軟化剤、老化防止剤、
加硫促進剤、充填剤、可塑剤等を必要に応じて、通常の
配合量の範囲で適宜配合し、一般的な方法で加硫してタ
イヤトレッドを製造することができる。例えば、硫黄の
配合量は100重量部当り好ましくは1.2重量部以
上、更に好ましくは1.5〜3.0重量部である。
【0026】
【実施例】以下、実施例によって本発明を更に説明する
が、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでな
いことは言うまでもない。
【0027】以下の実施例において、ブタジエン部のミ
クロ構造は、赤外吸収スペクトル法のハンプトン−モレ
ノ法によって求めた。結合スチレン含量は、赤外吸収ス
ペクトル法による699cm-1フェニル基の吸収により、
予め求めておいた検量線を用いて測定した。
【0028】加硫物物性(100%モジュラス、TB、
EB)はJIS K6301に従って測定した(引張速
度500±25mm/分、試験温度23±2℃)。耐摩耗
試験であるランボーン摩耗試験は測定条件として荷重が
3.0Kg、砥石の表面速度が40m/min 、スリップ率が
25%又は35%で、測定時間はスリップ率25%で5
分間、35%で2分間、落砂量が20g/min で、また測
定温度は室温で、体積減量(cc) を調べ、比較例2の2
5℃のデータを100としたときの指数で示した。指数
の高い方が良好である。
【0029】tanδは(株)東洋精機製作所製 スペ
クトロメーターを用いて、振幅±2%、振動20Hz、靜
歪10%で行った。ウェットスキッド摩擦抵抗の測定は
ASTM E−303法に準拠して、British
Portable Pendrum Testerによ
って室温及び0℃で測定した。
【0030】実施例1〜4及び比較例1〜7 第1表に示す配合内容(重量部)にて11種類のゴム組
成物を常法に従ってバンバリーミキサー及び練りロール
機で混合混練して調製した(比較例1〜7及び実施例1
〜4)。これらのゴム組成物を160℃で20分間プレ
ス加硫して目的とする試験片を調製し、各種試験を行
い、その物性を測定した。その結果を第1表に示す。
【0031】
【表1】
【0032】
【表2】
【0033】〔表1脚注〕 *1:結合スチレン含量23.5%、ビニル含量14.
9% *2:結合スチレン含量13.8%、ビニル含量78.
4%、4,4’−ビス(ジエチルアミノベンゾフェノ
ン)で末端変性 *3:結合スチレン含量20.6%、ビニル含量66.
5%、4,4’−ビス(ジエチルアミノベンゾフェノ
ン)で末端変性 *4:結合スチレン含量23.2%、ビニル含量37.
3%、N−メチル−2−ピロリドンで末端変性 *5:結合スチレン含量5.0%、ビニル含量10.0
%、末端変性 *6:ニップシールVN3 *7:HAF(N2 SA:88m2/g、DBP吸油量:1
10cm2/100g ) *8:ビス−(3−トリエトキシシリルプロピル)テト
ラサルファイド *9:N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾールスル
フェンアミド
【0034】第1表の結果から明らかなように、比較例
1〜2は天然ゴム系もしくは天然ゴム/SBR系にカー
ボンブラックを添加した系であるが、いずれもウェット
スキッド抵抗が充分でない。比較例1は天然ゴム/カー
ボンブラック系であり、Tgが低いためウェットスキッ
ド抵抗が充分でない。比較例2は汎用SBR/天然ゴム
系であるが、これもウェットスキッド抵抗が充分でな
い。また比較例1及び2ともに60℃ tanδが高
く、転がり抵抗も好ましくない。
【0035】比較例3はシリカ/カーボンブラック配合
系であるが、ゴム成分が天然ゴム/汎用SBR系のため
ウェットスキッド抵抗が充分でない。比較例4は天然ゴ
ム/ハイビニルSBRであるが、シリカの配合量が少な
いため耐摩耗性が充分でない。また破断強度も充分でな
い。
【0036】比較例5は天然ゴム/ハイビニルSBR/
シリカの組み合わせ系であるが、SBRの配合量が多い
ため、耐摩耗性が充分でなく、破断強度も充分でない。
比較例6は天然ゴムの配合量が多いためウェットスキッ
ド抵抗が充分でない。比較例7は天然ゴム/SBR系で
あるが、使用SBRが低スチレン含量及び低ビニル含量
のためウェットスキッド抵抗が充分でない。
【0037】これらの比較例に対して実施例1,2,3
及び4は、本発明に従った天然ゴム/ハイビニルSBR
/シリカ/カーボンブラックの組み合わせ系で、ウェッ
トスキッド抵抗、tanδ(60℃)及び耐摩耗性のバ
ランスがとれている。
【0038】
【発明の効果】以上示したように、本発明に従った天然
ゴム/ハイビニルSBR/シリカ/カーボンブラックの
組み合わせから成るタイヤトレッド用ゴム組成物は、高
ウェットスキッド抵抗、低転がり抵抗及び高耐摩耗性の
性能を同時に達成せしめたタイヤの製造に好適である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年10月12日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0032
【補正方法】変更
【補正内容】
【0032】
【表2】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 天然ゴムと、ブタジエン部分のビニル含
    量が35〜80重量%でスチレン含量が10〜40重量
    %のスチレンブタジエン共重合体とを、それらの合計量
    が全ゴム成分の80重量%以上となるように含み、かつ
    前記スチレンブタジエン共重合体の量が全ゴム成分の2
    0〜60重量%であるゴム成分100重量部に対し、シ
    リカ20〜70重量部及びカーボンブラック20〜70
    重量部を配合して成るタイヤトレッド用ゴム組成物。
JP23375493A 1993-09-20 1993-09-20 タイヤトレッド用ゴム組成物 Expired - Lifetime JP3442113B2 (ja)

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