JPH11106566A - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐摩耗性及び転がり抵抗を実質的に低下させ
ることなく、タイヤのグリップ性能を改善する。 【解決手段】 スチレン−ブタジエン共重合ゴム９５〜
６０重量部、シリカ表面のシラノール基と反応可能な官
能基を有する変性ポリイソブチレン系ゴム５〜３０重量
部及びその他のジエン系ゴム０〜２０重量部を含有する
原料ゴム１００重量部並びに沈降性シリカ５〜１００重
量部を含んでなり、加硫後のｔａｎδ（６０℃）が０．
２以上であるタイヤトレッド用ゴム組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はタイヤトレッド用ゴ
ム組成物に関し、更に詳しくはタイヤトレッドの耐摩耗
性と転がり抵抗を実質的に低下させることなく、路面と
の摩擦力を高めてグリップ性能が改良されたタイヤトレ
ッド用ゴム組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリイソブチレン系ゴムであるブチルゴ
ムはｔａｎδ（０℃）が高いために、タイヤトレッドと
して使用した場合に、グリップ性能が向上することが期
待されるが、カーボンブラックによる補強性に乏しいの
で、耐摩耗性が低下し、またｔａｎδ（６０℃）が増大
するので転がり抵抗が悪化するため、タイヤトレッド用
としてはほとんど使用されていない。

【０００３】特開昭６３−２７０７５１号公報には、２
０％以上のスチレン−ブタジエンゴムとハロゲン化ブチ
ルゴム等から選ばれたブレンドゴムに特定のカーボンブ
ラックを添加することによりタイヤトレッドを高グリッ
プ化しようとする技術が開示されており、シリカを添加
しても良いと記載されている。しかし、スチレン−ブタ
ジエンゴムとハロゲン化ブチルゴムとシリカとの３者の
組み合わせによる相剰効果については何も教えられてお
らず、またそのような実施例も全く記載されていない。
また、特開平４−２２７７４１号公報、特開平６−５５
０４０号公報等にはシリカを補強したハロゲン化ブチル
ゴムが記載されているが、ブレンドするゴムが天然ゴム
系であってｔａｎδ（６０℃）の低減効果は教えられて
いない。更に、特開平７−３０４９０３号公報には、シ
リカを配合したイソプレン−ブタジエン共重合ゴムに特
定のハロゲン化イソブチレンゴムを添加することによ
り、タイヤの摩擦と転がり抵抗及び摩耗とを改善しよう
とする技術が開示されているが、この公報には、ｔａｎ
δ（６０℃）が０．２以上という条件は教えられておら
ず、そのためハロゲン化イソブチレンを添加した実施例
では対照配合よりｔａｎδ（６０℃）が増大し、転がり
抵抗は悪化している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の如く、ハロゲン
化ブチルゴムに代表されるポリイソブチレン系ゴムは、
天然ゴムやスチレン−ブタジエン共重合ゴムのようなジ
エン系ゴムと比較すると、摩擦力と相関するｔａｎδ
（０℃）が高いことからタイヤトレッドとして使用し
て、グリップ性能を向上させるのに有効である。しかし
ながら、ポリイソブチレン系ゴムは、カーボンブラック
との接合性に乏しく耐摩耗性の低下が起きることや、ｔ
ａｎδ（６０℃）が高くなるため転がり抵抗が悪化する
という欠点があり、実際のタイヤトレッドにはほとんど
使われていなかった。従って、本発明の目的は、ポリイ
ソブチレン系ゴムの長所を保持したまま、その欠点であ
る耐摩耗性と転がり抵抗を改良することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に従えば、スチレ
ン−ブタジエン共重合ゴム９５〜６０重量部、シリカ表
面のシラノール基と反応可能な官能基を有する変性ポリ
イソブチレン系ゴム５〜３０重量部及びその他のジエン
系ゴム０〜２０重量部を含有する原料ゴム１００重量部
並びに沈降性シリカ５〜１００重量部を含んでなり、加
硫後のｔａｎδ（６０℃）が０．２以上であるタイヤト
レッド用ゴム組成物が提供される。

【０００６】

【発明の実施の形態】ゴムの補強には通常カーボンブラ
ックが用いられるが、前述の如く、ポリイソブチレン系
ゴムの補強には不適である。沈降性シリカは表面に多数
のシラノール基を持ち、ゴムにこれと反応する置換基を
導入すれば補強可能となる。しかし、この補強を実際の
ゴム組成物で実現するには、いくつかの工夫が必要であ
る。そこで、本発明者らは、まずポリイソブチレン系ゴ
ム単独では強度が低く、タイヤトレッドとして使うには
強度の高いジエン系ゴムとのブレンドが必要であると考
えた。しかし、原料ゴムとシリカのような粉体とを混合
するミキサー中で、ジエン系ゴムはフィラーゲルと呼ば
れる結合物を生成するため、添加したシリカはポリイソ
ブチレン系ゴム相よりジエン系ゴム相に取り込まれる傾
向となる。そのため、ポリイソブチレン系ゴムのシリカ
が少なくなり、耐摩耗性向上効果が損なわれる場合があ
る。

【０００７】かかる観点から、混合中のシリカがジエン
系ゴムとポリイソブチレン系ゴムとの間でどのように分
配するかを研究した結果、この分配の状態がゴム種によ
って異なることを見出した。すなわち、スチレン−ブタ
ジエン共重合ゴムが最もシリカを取り込みにくく、天然
ゴムが最もシリカを取り込み、ポリブタジエンゴム等の
残りのジエン系ゴムがこの中間に位置した。またスチレ
ン−ブタジエン共重合ゴムの中では、乳化重合で製造さ
れたものが溶液重合で製造されたものより、またスチレ
ン量が多いほうが少ないものより、シリカを取り込みに
くかった。したがって、ポリイソブチレン系ゴムとブレ
ンドするジエン系ゴムとして乳化重合のスチレン−ブタ
ジエン共重合ゴムを選んだ場合にもっともポリイソブチ
レン系ゴムにシリカが分配され、耐摩耗性が向上し、逆
に天然ゴムとブレンドした場合、ポリイソブチレン系ゴ
ムには少量のシリカしか分配されないため耐摩耗性が低
下することが判明した。

【０００８】一方、ポリイソブチレン系ゴムは通常のジ
エン系ゴムよりｔａｎδが高いため、このゴムのブレン
ド量が多くなるとｔａｎδ（６０℃）が大きくなりタイ
ヤの転がり抵抗が低下するが、この現象を詳細に調べる
と、ポリイソブチレン系ゴムをブレンドする配合（基準
配合）のｔａｎδと密接な関係があることが分かった。
基準配合のｔａｎδが低いとポリイソブチレン系ゴムの
添加によりｔａｎδ（６０℃）は増加するが、ある一定
値より高いと逆に低下する。また基準配合のｔａｎδが
０．２ではポリイソブチレン系ゴムを添加してもｔａｎ
δ（６０℃）はほとんど一定である。すなわち、ｔａｎ
δ（６０℃）が０．２を境に、ポリイソブチレン系ゴム
によるタイヤ転がり抵抗の改善が認められた。

【０００９】このようにして、本発明者らは、タイヤト
レッドは、グリップ性能、転がり抵抗及び耐摩耗性の３
つの性能を具備することが必須であり、これを鼎立させ
るためには、以下の５条件を満たすことが必要であるこ
とを見出し、本発明をするに至った。 シリカがポリイソブチレン系ゴムに分配されるよう
に、スチレン−ブタジエン共重合ゴムをブレンドし、他
のジエン系ゴムは極力減らす。 ポリイソブチレン系ゴムと結合するように、沈降性
シリカを用いる。 シリカと結合するように、シラノール基と反応可能
な官能基を導入したポリイソブチレン系ゴムを用いる。 ポリイソブチレン系ゴムは、混合中にシリカと反応
し未加硫ゴムの粘度を上昇させ、また加硫ゴムの強度を
低下させるので添加量は３０重量部以下とする。 タイヤ転がり抵抗が低下するよう、加硫ゴムのｔａ
ｎδ（６０℃）が０．２以上のゴム組成物とする。

【００１０】本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に配
合されるスチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）
は、従来ゴム用として一般的に使用されている任意のス
チレン−ブタジエン共重合ゴムとすることができ、これ
らは単独又は任意の混合物として使用することができ
る。本発明の目的達成のためには乳化重合ＳＢＲの方が
溶液重合ＳＢＲより好ましく、両者を併用する場合には
全ＳＢＲ中に乳化重合ＳＢＲが半分以上、好ましくは７
０重量％以上存在するのが好ましい。また使用するＳＢ
Ｒ中の結合スチレン含量にも特に制限はないが、本発明
の目的達成のためには結合スチレン含量が３０重量％以
上であるのが好ましい。なお、ＳＢＲの全原料ゴム１０
０重量部中に占める割合は９５〜６０重量部であり、好
ましくは８５〜７０重量部である。また、ＳＢＲのガラ
ス転移温度は−５５℃〜−１０℃であるのが好ましい。

【００１１】本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に配
合される変性ポリイソブチレン系ゴムはシリカ表面のシ
ラノール基と反応可能な官能基（例えば、ハロゲン基、
アルコキシシリル基、アシルオキシ基、アミノ基など）
を導入したものでなければならず、かかる反応基の導入
は、例えばゴム工業便覧（第四版）（日本ゴム協会平成
６年発行）の第２５５頁に記載された方法などによって
行なうことができる。

【００１２】本発明において使用される変性ポリイソブ
チレン系ゴムは原料ゴム１００重量部当り５〜３０重量
部、好ましくは１０〜２０重量部配合される。この配合
量が３０重量部を超えると加硫ゴムの強度の低下や未加
硫ゴムの粘度の上昇が起きるので好ましくなく、逆に５
重量部未満では摩擦力の改良効果が薄れるので好ましく
ない。

【００１３】本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物の原
料ゴムには更にその他のジエン系ゴム（例えば、天然ゴ
ム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレ
ン−イソプレン共重合ゴム、ブタジエン−スチレン−イ
ソプレン共重合ゴムを配合することができるが、かかる
ジエン系ゴムを配合する場合にはその最大配合量は原料
ゴム１００重量部中に２０重量部以下である。この配合
量が２０重量部を超えると、変性ポリイソブチレン系ゴ
ムに対するシリカの分配がうまくいかない場合があるの
で好ましくない。

【００１４】本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に補
強剤として配合されるシリカは、従前からタイヤ用ゴム
組成物に配合されている任意の沈降性シリカである。か
かる沈降性シリカとしては市販品（例えば日本シリカ社
のニプシールＡＱやその有機シラン処理品など）を用い
ることができ、その配合量は原料ゴム１００重量部当り
５〜１００重量部、好ましくは１０〜４０重量部であ
る。この配合量が少なければ本発明の目的を達成するこ
とができず、逆に１００重量部を超えるとタイヤトレッ
ドとして硬度が高くなりすぎるので好ましくない。

【００１５】本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に
は、上記必須成分に加えて、更に通常のカーボンブラッ
クを配合することができ、カーボンブラックを配合する
場合の配合量は原料ゴム１００重量部当り５〜８０重量
部であるのが好ましい。

【００１６】本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には
更に任意的にシランカップリング剤を配合することがで
きる。シランカップリング剤としては、従前からゴム組
成物に使用されている任意のシランカップリング剤とす
ることができ、例えば以下のものを例示することができ
る。

【００１７】本発明に係るシリカ含有のタイヤトレッド
用ゴム組成物に使用するシランカップリング剤として
は、従来からシリカ充填剤として併用される任意のシラ
ンカップリング剤とすることができ、典型例としては、
以下のようなものを挙げることができる。このうち、ビ
ス−〔３−（トリエトキシシリル）−プロピル〕テトラ
スルフィドが加工性の面から最も好ましい。

【００１８】

【表１】

【００１９】本発明において任意的に配合されるシラン
カップリング剤の配合量は好ましくはシリカ配合量の３
０重量％以下、更に好ましくは２〜２０重量％である。
かかるシランカップリング剤の配合によって加硫ゴムの
耐摩耗性が向上すると共に未加硫ゴムの粘度が低下す
る。なお、シランカップリング剤の配合量が多過ぎると
未加硫ゴムのスコーチタイムが短縮し焼けを生じ易くな
るので好ましくない。

【００２０】本発明に係るゴム組成物には、前記した必
須成分に加えて、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進
剤、各種オイル、老化防止剤、可塑性剤などのタイヤ
用、その他一般ゴム用に一般的に配合されている各種添
加剤を配合することができ、かかる配合物は一般的な方
法で混練、加硫して組成物とし、加硫又は架橋するのに
使用することができる。これらの添加剤の配合量も本発
明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とする
ことができる。

【００２１】

【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。

【００２２】標準例１〜４、実施例１〜３及び比較例１
〜４ 表II〜Ｖに示す配合において、酸化亜鉛、加硫促進剤と
硫黄を除く成分を１．８リットルの密閉型ミキサーで３
〜５分間混練し、１６５±５℃に達したときに放出した
マスターバッチに残りの配合剤を８インチのオープンロ
ール混練し、ゴム組成物を得た。次に、この組成物を１
５×１５×０．２cmの金型中で１６０℃で２０分間プレ
ス加硫して目的とする試験片（ゴムシート）を調製し、
加硫物性を評価した。

【００２３】

【表２】

【００２４】

【表３】

【００２５】

【表４】

【００２６】

【表５】

【００２７】加硫物性の評価方法は以下の通りである。ｔａｎδ（６０℃） 岩本製作所製粘弾性スペクトロメータを用いて伸長変形
で歪率１０±２％、周波数２０Hzの条件下において６０
℃で測定した。耐摩耗性 ランボーン摩耗試験機（岩本製作所（株）製）を用い
て、温度２０℃、スリップ率５０％野条件で摩耗減量を
測定し、標準例を１００として指数表示した。数値は大
程、耐摩耗性が良好であることを示す。湿潤路摩擦係数（ウェットμ） ブリティッシュポータブルスキッドテスターを用い、室
温で湿潤させたセーフティウォーク上で測定し、得られ
た値（ＢＰＮ）を以下の式で摩擦係数（ウェットμ）に
換算した。高い方が良好であることを示す。 ウェットμ＝（３×ＢＰＮ）／（３３０−ＢＰＮ）

【００２８】表Ｉの結果から明らかなように、標準例１
及び比較例１の配合はイソブチレン系ゴムに臭素化ブチ
ルゴムを用いて、天然ゴム／カーボンブラック配合に添
加した例である。標準例１と比べて比較例１は、グリッ
プ力の指標であるウェットμは向上しているが、転がり
抵抗の指標であるｔａｎδ（６０℃）と耐摩耗性が悪化
していて実用的でない。

【００２９】表III の結果から明らかなように、標準例
２と比較例２の配合は表IIの配合にシリカを加えたもの
であるが、この配合でもｔａｎδ（６０℃）と耐摩耗性
が悪化している。

【００３０】表IVの結果から明らかなように、標準例
３、実施例１〜２及び比較例３〜４の配合は標準例３に
対し実施例１〜２では臭素化ブチルゴムを添加した実施
例であり、共に、ウェットμとｔａｎδ（６０℃）の改
良が認められ、耐摩耗性も同等である。一方シリカと反
応性の置換基を持たないポリイソブチレンを添加した比
較例３及び４は、ｔａｎδ（６０℃）と耐摩耗性の低下
を起こして実用的でない。

【００３１】表Ｖに示す標準例４〜６及び実施例３の配
合は実施例１〜２の配合よりｔａｎδ（６０℃）の高い
系での効果を確認したものである。標準例４の配合に比
べ実施例３は、ウェットμ、ｔａｎδ（６０℃）及び耐
摩耗性においていずれも改良されている。一方、シリカ
量を増してこの系のｔａｎδ（６０℃）を低下させた標
準例５の配合にポリイソブチレン系ゴムを添加しても、
標準例６の配合ではｔａｎδ（６０℃）は改良されな
い。

【００３２】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明に従えば、ス
チレン−ブタジエン共重合ゴムとシリカ表面のシラノー
ル基と反応可能な官能基を有する変性ポリイソブチレン
系ゴムとを含む原料ゴムに沈降性シリカを配合して加硫
後のｔａｎδ（６０℃）を０．２以上とすることによっ
て、タイヤトレッドの耐摩耗性と転がり抵抗を実質的に
低下させることなく湿潤路面との摩擦力を高めてグリッ
プ性能を改良することができる。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スチレン−ブタジエン共重合ゴム９５〜
   ６０重量部、シリカ表面のシラノール基と反応可能な官
   能基を有する変性ポリイソブチレン系ゴム５〜３０重量
   部及びその他のジエン系ゴム０〜２０重量部を含有する
   原料ゴム１００重量部並びに沈降性シリカ５〜１００重
   量部を含んでなり、加硫後のｔａｎδ（６０℃）が０．
   ２以上であるタイヤトレッド用ゴム組成物。
2. 【請求項２】 シラノール基と反応可能な官能基を有す
   る変性ポリイソブチレン系ゴムの官能基がハロゲン基も
   しくはアルコキシシリル基である請求項１に記載のタイ
   ヤトレッド用ゴム組成物。
3. 【請求項３】 変性ポリイソブチレン系ゴムがイソブチ
   レンとイソプレンまたはｐ−メチルスチレンとの共重合
   ゴムの変性体である請求項１又は２に記載のタイヤトレ
   ッド用ゴム組成物。
4. 【請求項４】 原料ゴムとして用いるスチレン−ブタジ
   エン共重合ゴムの少なくとも半分以上が乳化重合スチレ
   ン−ブタジエン共重合ゴムである請求項１〜３のいずれ
   か１項に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
5. 【請求項５】 原料ゴムとして用いるスチレン−ブタジ
   エン共重合ゴムの少なくとも半分以上が結合スチレン量
   ３０％以上のものである請求項１〜３のいずれか１項に
   記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
6. 【請求項６】 原料ゴム１００重量部当りシランカップ
   リング剤０．１〜１０重量部をさらに含む請求項１〜４
   のいずれか１項に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
7. 【請求項７】 原料ゴムがスチレン−ブタジエン共重合
   ゴムと変性ポリイソブチレン系ゴムとからなる請求項１
   〜５のいずれか１項に記載のタイヤトレッド用ゴム組成
   物。