JP2716626B2 - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はゴム組成物、さらに詳し
くはタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年乗用車が高性能化され、エンジン出
力の向上、車体重量の軽減により、発進加速、旋回性等
についてめざましい進歩が成し遂げられている。

【０００３】このような車の運動性能の向上に伴い、車
の出力を路面に伝えるタイヤにおいても高い操縦安定性
が要求されている。さらに、最近の環境保護や省エネル
ギー化に伴い、タイヤの転がり抵抗の低減(低発熱化)、
高い耐摩耗性についても要求されている。

【０００４】操縦安定性を確保するため、高いエネルギ
ーロス特性を示すトレッド部分のグリップ力を高めるこ
とが必要であり、これまで種々の改良検討が行なわれて
いる。

【０００５】トレッド素材としてのゴムのグリップ力を
高めるため、従来から行なわれている方法としては、高
補強性カーボンブラック等を高充填し、可塑剤によって
硬度、モジュラス調整する方法が挙げられるが、自己発
熱性が高くなって転がり抵抗や走行中の硬度変化によっ
て剛性が低下し、また、過度の可塑剤の添加は耐摩耗性
を極端に低下させる。

【０００６】発熱性および耐摩耗性の改良のため、トレ
ッド素材としてのゴムの分子量を大きくする方法がある
が、加工性が悪化するという問題を生じ、自ずから限界
がある。

【０００７】このように、タイヤトレッド素材のグリッ
プ力と発熱性および耐摩耗性は、これまでに知られてい
るゴム素材を用いても、一方が改良されれば他方が損な
われるという二律背反の関係にあり、両者を共に改良す
ることは困難と考えられていた。

【０００８】

【本発明が解決しようとする課題】本発明者らは、これ
らの問題点を解消するために、鋭意研究を重ねた。その
結果、スチレンブタジエン共重合体ゴム(Ａ)およびポリ
ブタジエンゴム(Ｂ)を特定の割合で配合し、かつアセト
ン抽出量を限定することにより、その目的が達成できる
ことを見い出し、本発明を完成するに至った。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、(i)スチレン
量２０〜４０重量％およびブタジエン部分のビニル量３
０〜６０重量％を有する溶液重合により得られたスチレ
ンブタジエン共重合体ゴム(Ａ)７０〜９０重量％および
ポリブタジエンゴム(Ｂ)１０〜３０重量％からなるゴム
成分および (ii)該ゴム成分１００重量部に対し０.７５〜１.７５重
量部の加硫剤 を含有した加硫ゴムをアセトン溶媒下ソックスレー抽出
器によって２４時間抽出した場合のアセトン抽出量が、
全ゴム組成物の２０〜２６重量％であり、該アセトン抽
出分のうち８０％以上が可塑剤であるタイヤトレッド用
ゴム組成物を提供するものである。

【００１０】本発明によれば、前記成分を組み合わせる
ことにより、適度な硬度、モジュラス等の物性値を保持
すると共に、高いグリップ力、低発熱性および耐摩耗性
を有するゴム組成物が得られる。

【００１１】本発明に用いる共重合体ゴム(Ａ)は、スチ
レンとブタジエンを溶液重合することによって製造さ
れ、結合スチレン量が１５〜４０重量％、好ましくは２
５〜４０重量％、ブタジエンのビニル量が３０〜６０重
量％、好ましくは４０〜６０重量％であるような組成を
有するスチレンブタジエン共重合体である。

【００１２】結合スチレン量が１５重量％未満では、高
ヒステリシスロス性(グリップ力)および実用的な強度が
不十分となり、４０重量％を超えると、ガラス転移点が
上がりすぎて温度依存性が強くなり、また、発熱性およ
び転がり抵抗が増加するため好ましくない。

【００１３】ブタジエン部分のビニル量が３０重量％未
満では、高ヒステリシスロス性が不十分である。また、
結合スチレン量に比べてブタジエン部分のビニル量は多
い方が発熱性においては有利であるが、６０重量％を超
えると、強度的に不十分であり、耐摩耗性や耐トレッド
グルーブクラッキング性に劣る。

【００１４】本発明においては、耐摩耗性および低温時
の特性改善のため、前記スチレンブタジエン共重合体ゴ
ム(Ａ)７０〜９０重量％に対して、ポリブタジエンゴム
(Ｂ)を１０〜３０重量％混合してゴム成分とする。

【００１５】成分(Ｂ)の混合比率が１０重量％未満で
は、耐摩耗性および低温特性の改善が不十分であり、３
０重量％を越えると高ヒステリシスロス性が不十分とな
り、特に塗れた路面でのグリップ力が低下し、好ましく
ない。

【００１６】本発明のゴム組成物には、加工性および加
硫ゴムの硬度を適性化するために可塑剤を配合する。

【００１７】可塑剤は、アセトンの溶媒下でゴム組成物
をソクスレー抽出器で２４時間抽出したアセトン抽出量
が全ゴム組成物の２０〜２６重量％となるように配合す
る。可塑剤は従来、ポリマー用の可塑剤として公知のも
のが使用できる。可塑剤のほかにアセトン抽出される配
合剤としてはステアリン酸、ワックス、加硫促進剤など
があるが、本発明においてはアセトン抽出量の８０％以
上が可塑剤である。

【００１８】前記アセトン抽出量が２０重量％未満で
は、適性な硬度を得るためには充填材料の量を少なくす
る必要があり、その結果、高ヒステリシスロス性が不十
分となる。一方、アセトン抽出量が２６重量％を超える
と、充填剤の配合に伴う高ヒステリシスロス性の増加に
比べて耐摩耗性が急激に低下し、実用性に劣る。

【００１９】本発明のゴム組成物には、さらに硫黄等の
加硫剤および必要に応じて加硫促進剤を配合する。加硫
剤の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して、０.７
５重量部〜１.７５重量部であり、この範囲で高ヒステ
リシスロス性および耐摩耗性のバランスが最も良いこと
が判明した。

【００２０】加硫剤の配合量が０.７５重量部未満では
十分な硬度が得られず、また、高ビニルのＳＢＲを主成
分とするため主鎖の二重結合が少なく、加硫速度が極端
に遅くなるため実用性に劣る。配合量が１.７５重量部
を超えると、耐摩耗性および耐機械的疲労性が低下す
る。

【００２１】加硫促進剤の例としては、促進剤Ｍ等チア
ゾール系、促進剤ＣＺ、促進剤ＮＳ等のスルフェンアミ
ド系の促進剤が例示される。加硫促進剤はゴム成分１０
０重量部に対し、１.００〜４.００重量部、好ましくは
１.００〜３.００重量部配合される。１.００重量部よ
り少ないと、加硫速度が遅く、十分な硬度が得られず実
用的でない欠点を有し、４.００重量部を超えると架橋
密度が高くなり、屈折疲労性が劣り、耐摩耗性も悪くな
る欠点を有する。

【００２２】本発明のゴム組成物には、通常充填剤とし
てカーボンブラックや亜鉛華、ステアリン酸を配合し更
に添加剤としてオイル、老化防止剤、ワックス等を配合
してもよい。

【００２３】カーボンブラックは、例えば昭和キャボッ
ト社、三菱化成社、東海カーボン社から市販のＨＡＦ、
ＩＳＡＦ、ＳＡＦなどヨウ素吸着量で８０mg／g以上の
ものが使用できる。ヨウ素吸着量が８０mg／gより小さ
いカーボンでは補強性不足で耐摩耗性がなく、また実用
上十分なグリップ性能が得られない。このカーボンの添
加量としては５０〜１５０重量部(ゴム１００重量部に
対する重量部)である。５０重量部より少ないと補強性
不足となり、耐摩耗性、グリップ性能が不十分であり、
１５０重量部を超えるとゴムの発熱が大となり、転がり
抵抗も大きくなるため好ましくは、７０〜１２０重量部
である。

【００２４】オイルはアロマチックオイルが好適であ
り、ゴム成分１００重量部に対し２０〜１００重量部、
好ましくは４０〜７０重量部である。２０重量部より少
ない場合は加硫ゴムの硬度が高くなりすぎ、トレッドと
して実用的でなくなり、１００重量部を超えると加硫前
のゴムの粘度が低くなりすぎるため加工上の問題が生じ
る。

【００２５】得られたゴム組成物を押出機等により混練
した後、所定形状にし、タイヤの他の構成ゴム成分と共
に型内で加硫成形することによりタイヤが得られる。加
硫条件は公知である。

【００２６】つぎに、実施例および比較例を挙げて本発
明をさらに詳しく説明する。 実施例１〜３および比較例１〜８ 表１に示すスチレンブタジエン共重合体ゴムを用い、表
２に示す処方に従って、常法によりゴム組成物を調製
し、これを押出、成形してタイヤ(タイヤサイズ:２２５
／５０Ｒ１６)を得た。これらを用いてつぎの項目につ
いて評価した。すべてのテストは内圧２.５Ｋgf／cm²で
行った。結果を表３に示す。

【００２７】(評価方法)試験サンプルの評価はつぎの方
法で行った。 (１)旋回性能テスト:半径５０メートルのアスファルト
路面を３０００cc級乗用車で旋回走行した時のフーリン
グを５段階で表した。なお、数字は大きいほど良好であ
る。 (２)ブレーキ制動性能テスト:アスファルト路面を３０
００cc級乗用車で時速４０Ｋm／hから２０Ｋm／hに減速
する際の時間から減速度を算出し、実施例２のタイヤを
１００とした時の指数に換算した。指数は大きい方が良
好である。なお、旋回性能テストおよびブレーキ制動性
能テストに使用した路面はスキッドＮo.が約５０のアス
ファルト路面(湿潤状態)を用いた。 (３)転がり抵抗テスト:転がり抵抗試験機を用い、時速
８０Ｋm／h、荷重３５０Ｋgfで転がり抵抗を測定し、実
施例２のタイヤを１００とした時の指数で換算した。指
数は小さい方が良好である。 (４)摩耗テスト:３０００cc級乗用車を用い、摩耗試験
コースにおいて、１００００Ｋm走行後の摩耗量を測定
し、実施例２のタイヤを１００とした時の指数に換算し
た。指数は大きい方が良好である。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】

【表３】

【００３１】表３から明らかなように、実施例１〜３は
比較例１〜８に比べてグリップ性、転がり抵抗、耐摩耗
性についてバランスが優れている。

【００３２】結合スチレン量が多く、ブタジエン部のビ
ニル量の少ない乳化重合ＳＢＲを用いた比較例１のタイ
ヤは転がり抵抗に劣っている。また、結合スチレン量の
多い比較例２は転がり抵抗と耐摩耗性に劣り、ビニル量
の多い比較例３は耐摩耗性に劣る。

【００３３】結合スチレン量の少ない比較例４やビニル
量の少ない比較例５はグリップ性に劣る。ポリブタジエ
ンゴム(ＰＢＲ)の配合量の少ない比較例６および７は、
耐摩耗性が実施例２より劣っており、ＰＢＲの配合量を
多くした比較例８は耐摩耗性が良好であるが湿潤路での
グリップが極端に低下している。

【００３４】実施例４〜６および比較例９および１０ 表１スチレンブタジエン共重合体ゴム(g)を用い、表４
に示す処方に従って表５のサンプルを調製し、アセトン
抽出量を変更した場合のタイヤ性能をテストした。表５
に示したアセトン抽出量は、アセトンの溶媒下でゴム組
成物をソックスレー抽出器で２４時間抽出した抽出量の
全ゴム組成物に占める割合である。得られたゴム組成物
を用いて前記実施例と同様のタイヤを製作し、前記テス
ト(１)〜(４)に加えて以下のテストを行った。 限界Ｇテスト:３０００cc級乗用車を用い、半径５０メ
ートルの乾燥アスファルト路面を旋回走行した時の最大
旋回横Ｇを計測した。

【００３５】

【表４】

【００３６】

【表５】

【００３７】表５から明らかなように、アセトン抽出量
が２０重量％より少ない比較例９は旋回性能および制動
性能共に劣っており、絶対的なグリップが不足してい
る。実施例４〜６では、アセトン抽出量が増加するにつ
れてグリップ性能が増加し、転がり抵抗および耐摩耗性
が低下する傾向にあるが、比較例１０のようにアセトン
抽出量が２６％を越える量を配合してもグリップの大幅
な向上は見られず、逆に耐摩耗性の低下が大きく、好ま
しくない。

【００３８】実施例７および８並びに比較例１１〜１３ 表１のスチレンブタジエン共重合体ゴム(g)を用い、表
６に示す処方に従って表７のサンプルを調製し、配合硫
黄量を変更した場合のタイヤ性能をテストした。表７に
示した硬度Ｈsは、ＪＩＳ-Ａの硬度計を用いて室温で測
定した加硫ゴム硬度である。得られたゴム組成物を用い
て前記実施例と同様のタイヤを製作し、前記テスト(１)
〜(４)を行った。

【００３９】

【表６】

【００４０】

【表７】

【００４１】配合硫黄量が０.７５phrより少ない比較例
１１は適性な硬度が得られず、結果としてグリップ性能
および耐摩耗性共に劣っている。硫黄配合量を１.７５p
hrより多くした比較例１２および１３は耐摩耗性が悪化
しており、さらに、比較例１３はグリップ性能も悪化し
ている。実施例７および８は、グリップ性、転がり抵
抗、耐摩耗性についてバランスが優れていた。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、適
度な硬度、モジュラス等の物性値を保持すると共に、高
いグリップ力、低発熱性および耐摩耗性を有するゴム組
成物が得られる。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 (i)スチレン量２０〜４０重量％および
   ブタジエン部分のビニル量３０〜６０重量％を有する溶
   液重合により得られたスチレンブタジエン共重合体ゴム
   (Ａ)７０〜９０重量％およびポリブタジエンゴム(Ｂ)１
   ０〜３０重量％からなるゴム成分および (ii)該ゴム成分１００重量部に対し０.７５〜１.７５重
   量部の加硫剤 を含有した加硫ゴムをアセトン溶媒下ソックスレー抽出
   器によって２４時間抽出した場合のアセトン抽出量が、
   全ゴム組成物の２０〜２６重量％であり、該アセトン抽
   出分のうち８０％以上が可塑剤であるタイヤトレッド用
   ゴム組成物。
2. 【請求項２】 ヨウ素吸着量８０mg／g以上のカーボン
   ブラック５０〜１５０重量部を含有する請求項１のタイ
   ヤトレッド用ゴム組成物。