JPH07188466A

JPH07188466A - タイヤトレッド用ゴム組成物

Info

Publication number: JPH07188466A
Application number: JP5333473A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Hamada; 達郎濱田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-25
Anticipated expiration: 2017-09-17
Also published as: JP3325683B2

Abstract

(57)【要約】【構成】次式Ｖi ≧ ＳＴ（１）Ｖi ＋２ＳＴ ≧ ８０（２）Ｖi ≦ ７０（３）ＳＴ ≦ ５０（４）（ただし、ＳＴは共重合体中のスチレン％、Ｖiはの結
合ブタジエン中の１，２結合％を表す）で表されるミク
ロ構造を有する溶液重合で得られたスチレンーブタジエ
ン共重合ポリマーの２０〜８０重量部、シスー１，４構
造が９２％以上であるシスー１，４ポリブタジエンの８
０〜２０重量部からなるゴム成分１００重量部に対し
て、シリカ２０〜１００重量部を含有するタイヤトレッ
ド用ゴム組成物。【効果】低転がり抵抗性、耐ウエットスキッド性がオー
ルシーズンで満足しうる（以下オールシーズン性とい
う）空気入りタイヤに好適に使用できるタイヤトレッド
用ゴム組成物を提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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。さらに詳しくは、転がり抵抗性の低減、
耐ウエットスキッド性がオールシーズンで満足しうる空
気入りタイヤのトレッドに好適に使用できるゴム組成物
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、省エネルギー、省資源の社会的要
請のもと自動車の燃料消費を節約するためにタイヤの転
がり抵抗を低減する研究が重要となってきている。タイ
ヤの転がり抵抗を小さくすれば、自動車の燃料消費量が
軽減され、いわゆる低燃費タイヤとなることは一般に知
られておりタイヤの転がり抵抗を小さくするにはトレッ
ドゴムとしてヒステリシスロスの小さい材料を用いるこ
とが一般的である。また、走行安定性の要求から、湿潤
路面での摩擦抵抗（ウェットスキッド抵抗）の大きいゴ
ム材料も強く望まれるようになってきた。しかしなが
ら、これら低転がり抵抗と湿潤路面での摩擦抵抗は、二
律背反の関係があり、両特性をともに満足させることは
非常に困難であった。最近、タイヤのウェットスキッド
抵抗や転がり抵抗とゴム組成物の粘弾性特性の対応付け
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、すなわち、粘弾性的にはタイヤが走行時使用される
50〜70℃の温度における損失係数（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。一
方、ウェットスキッド抵抗性は、10〜20Hzの周波数下に
おける０℃付近の損失係数（ｔａｎδ）と良く相関する
ことが知られており、このため、タイヤのグリップ性能
を改良するには０℃近辺の損失係数を大きくすることが
必要である。ヒステリシスロスを減らす方法として、ポ
リプタジエンゴムなどのガラス転移温度の低い材料や天
然ゴムのように反発弾性の高い材料を用いることが一般
的である。しかしながら、これらのゴムでは耐ウェット
スキッド性が極端に低下することになり、走行安定性と
低転がり抵抗性とを両立させることが著しく困難であっ
た。

【０００３】しかし、近年、ポリブタジエンゴムに高ス
チレンのスチレン−ブタジエンゴムを混合することによ
り耐ウェットスキッド性が改良されるようになった。し
かしながら、低温時の性質に問題があり、低温時の弾性
率が悪く、ゴムが硬くなり、冬期の耐ウェットスキッド
性、低転がり抵抗性、耐摩耗性、耐破壊特性は低下し、
オールシーズンで満足しうる空気入りタイヤのトレッド
に使用するゴム組成物は得られなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
の技術的事情に鑑み、低転がり抵抗性、耐ウエットスキ
ッド性がオールシーズンで満足しうる（以下オールシー
ズン性という）空気入りタイヤに好適に使用できるタイ
ヤトレッド用ゴム組成物を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記の課題
を鋭意研究の結果、特定のミクロ構造を有する溶液重合
で得られたスチレンーブタジエン共重合ポリマーとシス
ー１，４ポリブタジエンとをブレンドし、特定量のシリ
カをに混入することによって、オールシーズン性を有す
るタイヤトレッド用ゴム組成物を得ることに成功し、本
発明を完成するに至った。すなわち、

【０００６】本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、
次式Ｖi ≧ ＳＴ（１）Ｖi ＋２ＳＴ ≧ ８０ (２）Ｖi ≦ ７０（３）ＳＴ ≦ ５０（４）（ただし、ＳＴは共重合体中のスチレン％、Ｖiはの結
合ブタジエン中の１，２結合％を表す）で表されるミク
ロ構造を有する溶液重合で得られたスチレンーブタジエ
ン共重合ポリマー（以下、ｓ−ＳＢＲという）の２０〜
８０重量部、シスー１，４構造が９２％以上であるシス
ー１，４ポリブタジエンの８０〜２０重量部からなるゴ
ム成分１００重量部に対して、シリカ２０〜１００重量
部を含有することを特徴とする。

【０００７】本発明のゴム組成物に用いるゴム成分のｓ
−ＳＢＲは、次式Ｖi ≧ ＳＴ（１）Ｖi ＋２ＳＴ ≧ ８０ (２）Ｖi ≦ ７０（３）ＳＴ ≦ ５０（４）（ただし、ＳＴは共重合体中のスチレン％、Ｖiはの結
合ブタジエン中の１，２結合％を表す）で表されるミク
ロ構造を有するのが特徴である。（１）式を満足しない
と、ＳＢＲ，ＢＲが非相溶となり、低温の貯蔵弾性率
（Ｇ’）が高く、低温時の耐ウェットスキッド性を得る
ことができない。（２）式を満足しないと、ｔａｎδ
（０℃）が低くなり過ぎて耐ウェットスキッド性を得る
ことができない。（３）式、（４）式を満足しないと、
耐破壊特性、耐摩耗性が低下する。また、ｓ−ＳＢＲの
含有量はゴム成分１００重量部中に２０〜８０重量部で
ある。２０重量部未満の場合はｔａｎδ（０℃）が低下
し、耐ウェットスキッド性を得ることができない。８０
重量部を超えると、低温時の貯蔵弾性率（Ｇ’）が高く
なり、冬期の耐ウェットスキッド性を得ることができな
い。

【０００８】このｓ−ＳＢＲは、ブチルリチウムなどの
有機アルカリ金属を開始剤として用いたスチレンとブタ
ジエンの溶液共重合によって得られる。重合方法は、重
合系を窒素置換した反応器内に前記不活性有機溶媒、単
量体、すなわち、１，３−ブタジエンとスチレンおよび
開始剤、更に必要に応じてランダム化剤、一括仕込み、
断続的添加または連続的添加して重合を行う。例えば、
ｎ−ペンタンやベンゼン中にモノマーとしてスチレン、
１，３ポリブタジエンをしこみ、ランダム化剤およびブ
タジエンの部分の１，２結合量調節剤としてテトラヒド
ロフランを用い、重合開始剤としてｎ−ブチルリチウム
を用いて重合を行う。重合温度は、通常、−120〜＋150
℃、好ましくは−80〜＋120℃、重合時間は、通常、５
分間〜24時間、好ましくは10分間〜10時間である。重合
温度は、前記温度範囲内で一定温度で重合してもよい。
また、重合反応は、パッチ式でもあるいは連続式でもよ
い。なお、溶媒中の単量体濃度は、通常、５〜50重量
％、好ましくは10〜35重量％である。開始剤の使用量は
モノマー100ｇ当り通常０．２〜２０ミリモルの範囲で
用いる。

【０００９】重合に使用される開始剤、溶剤を例示する
ならば以下のとおりである。アルカリ金属基材触媒はリ
チウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム
金属またはこれらの炭化水素化合物又は極性化合物との
錯体である。好ましくは、２〜20個の炭化原子を有する
リチウム化合物である。例えば、エチルリチウム、ｎ−
プロピルリチウム、ｉ−プロピルリチウム、ｎ−ブチル
リチウム、sec−ブチルリチウム、ｔ−オクチルリチウ
ム、ｎ−デシルリチウム、フエニルリチウム、２−ナフ
チルリチウム、２−ブチル−フエニルリチウム、４−フ
エニル−ブチルリチウム、シクロヘキシルリチウム、４
−シクロペンチルリチウムなどである。

【００１０】このｓ−ＳＢＲの調製は、炭化水素溶剤ま
たはテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキ
サンなどの有機アルカリ金属開始剤を破壊しない溶剤中
で行われる。適当な炭化水素溶剤としては、脂肪族炭化
水素、芳香族炭化水素、脂環族炭化水素から選ばれ、特
に炭素数２〜１２個を有するプロパン、ｎ−ブタン、ｉ
−ブタン、ｎ−ペンタン、ｉ−ペンタン、ｎ−ヘキサ
ン、シクロヘキサン、プロペン、１−ブテン、ｉ−ブテ
ン、トランス−２−ブテン、シス−２−ブテン、１−ペ
ンテン、２−ペンテン、１−ヘキセン、２−ヘキセン、
ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどが
好ましい。またこれらの溶剤は２種類以上を混合して使
用することもできる。

【００１１】ランダム化剤と同時に重合体におけるブタ
ジエン単位のミクロ構造の調節剤として、必要に応じて
ルイス塩基をもちいることができる。このものとしては
例えばジメトキシベンゼン、テトラヒドロフラン、ジメ
キシエタン、ジエチレングリコールジブチルエーテル、
ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチルア
ミン、ピリジン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ，Ｎ，Ｎ′
Ｎ′−テロラメチルエチレンジアミン、１，２−ジピペ
リジノエタンなどのエーテル類及び第３級アミン類など
を挙げることができる。

【００１２】本発明の組成物のゴム成分中のシス−１，
４ポリブタジエンの含有量は、８０〜２０重量部であ
る、２０未満の場合はｔａｎδ（０℃）が低下し、耐ウ
ェットスキッド性が低下する。８０を超えるとＧ’が高
くなり、冬期の耐ウェットスキッド性は得られない。

【００１３】本発明の組成物に用いるシリカとしては、
特に制限がなく、従来公知のものを広く使用でき、たと
えば乾式法による無水けい酸、湿式法によ含水けい酸、
合成けい酸塩などがあげられる。シランカップリング剤
で変成したシリカなどをあげることができる。

【００１４】本発明の組成物では、シリカと共にカーボ
ンブラックを用いることができる。使用するカーボンン
ブラックは、特に制限がなく、従来公知のものを広く使
用できる。本発明では、ＡＳＴＭＤ２４１４に準拠し
て求めたカーボンブラック１００グラム当たりのジブチ
ルフタレート吸油量（ｃｍ³）の数値ＤＢＰとＡＳＴＭ
Ｄ３７６５準拠してセチルトリメチルアンモニウムブ
ロマイドのより吸油量より求めたカーボンブラックを使
用するのが望ましく、具体的にはＩＳＡＦ，ＨＡＦ，Ｆ
ＥＦなどを例示できる。シリカ含有量はゴム成分１００
重量部に対して、２０〜１００重量部である。２０重量
部未満の場合は、良好な耐ウェットスキッド性は得られ
ず。１００重量部を超えると、耐破壊特性、耐摩耗性が
低下する。

【００１５】本発明のゴム組成物は、プロセス油、カー
ボンブラック、その他の充填剤、酸化防止剤、オゾン劣
化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、加硫促進剤、加硫剤
など配合して使用される。

【００１６】本発明のゴム組成物の加硫物は、低転がり
抵抗性、耐ウエットスキッド性がオールシーズンで満足
され、かつ低発熱性であるためトレッドゴムを始めとす
るタイヤ用途に好適に使用される。

【００１７】本発明の組成物は、特定のｓ−ＳＢＲによ
り、０℃のｔａｎδがあまり低下しないために耐ウエッ
トスキッド性は低下せず、また、ー２０℃のＧ’が低下
するので、低温時にゴムが固くならない、そのため、従
来得られなかったオールシーズン性が得られることが特
徴である。

【００１８】

【実施例】以下に実施例を挙げ本発明を説明するが本実
施例によって本発明の範囲が制限されるものでない。こ
の発明において各種の測定は、下記の方法によって行っ
た。ｓ−ＳＢＲの結合ブタジエン部のミクロ構造：赤外吸収
スペクトル法（モレロ）によって求めた。ｓ−ＳＢＲの結合スチレン含量：赤外吸収スペクトル法
による699ｃｍ^-1のフエニル基の吸収によりあらかじめ
求めておいた検量線を用いて測定した。内部損失（ｔａｎδ）：レオメトリクス社製、メカニカ
ルスペクトロメーターを用いて動的せん断ひずみが振幅
1.0％、振動15Ｈｚ、及び各測定温度で測定した。耐摩耗試験であるランボーン摩耗指数：ランボーン摩耗
法により測定した。測定条件は、負荷荷重が4.5ｋｇ、
砥石の表面速度が100ｍ／秒、試験速度が130ｍ／秒、ス
リップ率が30％、落砂量が20ｇ／分、測定温度が室温で
あった。表には比較例９の値を１００として指数表示し
た。転がり抵抗指数：外径1.7ｍのドラム上にタイヤを接触
させてドラムを回転させ、一定速度まで上昇後、ドラム
惰行させて所定速度での慣性モーメントから算出した値
から下式によって評価した（値が大きいほど転がり抵抗
が小）。表には比較例９の値を１００として指数表示し
た。

【数１】湿潤路面の耐スキッド性（耐ウエットスキッド性）指
数：水深３ｍｍの湿潤コンクリート路面において８０ｋ
ｍ／ｈの速度から急制動し、車輪がロックされてから停
止するまでの距離を測定し、下式によって試験タイヤの
耐ウエットスキッド性を評価した（値が大きいほど良
い。）。表には比較例９の値を１００として指数表示し
た。

【数２】

【００１９】ｓ−ＳＢＲ（Ａ）の製造撹拌機、ジャケット付きの内容積５０リットルのオート
クレーブを乾燥し、チッソ置換した。このオートクレー
ブに、あらかじめ精製、乾燥したシクロヘキサンの２５
キログラム、スチレンの１キログラム、１，３−ブタジ
エンの４キログラムおよびテトラヒドロフランの０．２
５キログラムを導入した。ついで、オートクレーブ内の
温度を１０℃にした後、毎分２回転で撹拌しながら冷却
水を止めて、ｎ−ブチルリチウムの３．０グラムを添加
して３０分間重合し、ＳＴが３５％、Ｖｉが６２％のｓ
−ＳＢＲを得た。

【００２０】ｓ−ＳＢＲ（Ｂ〜Ｅ）の製造ｓ−ＳＢＲ（Ａ）の製造と同様にして、テトラヒドロフ
ランの量と温度を変えて、表１に示すＳＴ％とＶｉ％を
有するｓ−ＳＢＲを得た。

【００２１】

【表１】

【００２２】実施例１ｓ−ＳＢＲ（Ａ）の６０重量部、シスー１、４構造が９
２％のシスー１、４ポリブタジエン［日本合成ゴム
（株）製、”ＢＲ０１”］を４０重量部、カーボンブラ
ック５重量部、シリカ［日本シリカ(株)製、”ニプシ
ルＶＮ₃”］４５重量部、アロマオイルの１０重量部、
ステアリン酸の２重量部、Ｎ−フェニルーＮ’−イソプ
ロピルーｐ−フェニレンジアミンの１重量部、亜鉛華の
３重量部、Ｎ−オキシジエチレンー２−ベンゾチアゾー
ルスルフェンアミド、の０．５重量部、ジー２−ベンゾ
チジルジスルフィドの０．８重量部、硫黄の１．５重量
部を混練しタイヤトレッド用ゴム組成物を得た。これを
用いて所定の物性試験を行った。このゴム組成物をトレ
ッドに用いる１６５ＳＲ１３のタイヤを試作しタイヤ試
験を行った。結果を表２に示す。

【００２３】実施例２〜４、比較例１表１に示すようにｓ−ＳＢＲを替える以外は、実施例１
と同様に行った。

【００２４】比較例２〜６ｓ−ＳＢＲおよびポリブタジエンを替える以外は、実施
例１と同様に行った。

【００２５】比較例７シスー１、４ポリブタジエンのシスー１、４構造９２％
を３６％とに変える以外は、実施例１と同様に行った。

【００２６】比較例８〜１０表４のように組成物配合をかえる以外は、実施例１と同
様に行った。

【００２７】

【表２】

【００２８】

【表３】

【００２９】

【表４】

【００３０】

【発明の効果】本発明によって、低転がり抵抗性、耐ウ
エットスキッド性がオールシーズンで満足しうる（以下
オールシーズン性という）空気入りタイヤに好適に使用
できるタイヤトレッド用ゴム組成物を提供された。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】次式Ｖi ≧ ＳＴ（１）Ｖi ＋２ＳＴ ≧ ８０ (２）Ｖi ≦ ７０（３）ＳＴ ≦ ５０（４）（ただし、ＳＴは共重合体中のスチレン％、Ｖiはの結
合ブタジエン中の１，２結合％を表す）で表されるミク
ロ構造を有する溶液重合で得られたスチレンーブタジエ
ン共重合ポリマーの２０〜８０重量部、シスー１，４構
造が９２％以上であるシスー１，４ポリブタジエンの８
０〜２０重量部からなるゴム成分１００重量部に対し
て、シリカ２０〜１００重量部を含有するタイヤトレッ
ド用ゴム組成物。