JPS5996143A

JPS5996143A - タイヤゴム組成物

Info

Publication number: JPS5996143A
Application number: JP20632882A
Authority: JP
Inventors: Takayoshi Osada; 長田　隆善; Masanori Suga; 菅　正憲
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 1982-11-24
Filing date: 1982-11-24
Publication date: 1984-06-02

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】本発明はタイヤトレッドの湿潤グリップ性能、低転動性
能に優れ且つ耐摩耗性を有するタイヤゴム組成物に関す
るものである。

自動車の燃料消費を低減するという社会的な要請に対し
てタイヤの転勤抵抗を低減することが有効であυ、また
タイヤの転勤抵抗のうちトレッド部の寄与は約５０チに
達することが知られている。

またこの自動車タイヤの転勤抵抗は、タイヤの走行時に
受ける繰り返し変形に伴うタイヤ材料のエネルギー損失
によって生ずるものとされている。

一方、自動車の安全性の上から、ぬれた路面での制動性
能（以下ウェット制動性能と略称する）が高いことが必
要である。

このウェット制動性能は、タイヤ材料としては、タイヤ
に制動をかけて路面上をすべらせる際に、路面の微小な
凹凸に追従したトレンドゴム材料の変形に伴う摩擦抵抗
としてのエネルギー損失により決まるものとされている
。

上記のとおり、転勤抵抗とウェット制動性能はいずれも
トレンドゴム材料のエネルギー損失に起因するところが
大きく、転勤抵抗を低減するためにはエネルギー損失を
少なくシ、ウェット制動性能を向上させるためには、エ
ネルギー損失を太きくしなければなシないという二律背
反関係にある。

転勤抵抗性については、高温時の反発弾性が高い方がよ
り低転動抵抗性であることが知られているので、６０°
ＣでのＬＵＰＫＥ式反発弾性（ＪＩＳＫ６３０１−１９
７’５の測定法）の値が高いほど低燃費性が良いと判断
されうるものである。

捷だ、湿潤グリップ性についても　ＲＵＢＢＥＲＣＩ（
ＥＭＩＳＴＲＹ　　ＡＮＤ　　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ。

（Ｒ，Ｃ，Ｔ　）３８．８４０（１９６５）の文献にて
開示されているとおり、英国のスタンレー社製のポータ
プルウェットスキッドテスターを用い、このテスト数値
が大きいほど実走においても、そのゴムを用いたトレン
ドを有するタイヤは、湿潤グリップ性が良いとされてい
るため、このテスト数値によって対比することにしたも
のである。

ウェットスキッド（ＷＥＴ　　５ＫＩＤ）と転動抵抗の
バランスについての考え方においては、転勤抵抗は１０
２Ｈ２、ウェイトスキッドは１０６Ｈ’ｚのオーダーの
ものであり、次元の異なった領域での現象であると言わ
れている。この周波数を温度的に考えてみると、はぼ１
オーダー〇Ｈｚが温度にして約ｌＯ°Ｃと考えられるの
で、上記の１０６Ｈｚ　と１０２Ｈｚの差は４０°Ｃの
温度差と考えられる。これケ、反発弾性での温度依存性
として考えると、転勤抵抗が約６０°Ｃであると仮定す
ると、ウェットスキッドは、これから４０°Ｃ低い２０
°Ｃ付近の反発弾性の値に相当するものと考えられる。

従って、これらの二つのバランスが良いと言うことは、
２０°Ｃ付近での反発弾性が低く、６０°Ｃでの反発弾
性の値が高いものが良いものと考えられる。換言すれば
、この範囲での温度依存性が大きいものほど良いと言う
ことになる。

上記のように温度依存性反発弾性値（６０°Ｃ反発弾性
値と２３°Ｃ反発弾性値の差）が大きい配合を得るため
に、新しいキャップトレッド用ゴム素材として種々のポ
リマーが提案されてきた。そのなかで、英国特許第１．
１６６、８３２号および第１．２６１．３７１号に示さ
れたような１，２−結合単位含有量の多い本質的に無定
形なポリブタジェンゴム〔以下ビニルブタジェンゴム（
略号Ｖ−ＢＲ）と略称する。〕と天然ゴム、ポリイソプ
レンゴム、スチレン・ブタジェン共重合ゴムおよび１，
２−結合単位含有量の少ないポリブタジェンゴム（略号
ＢＲ）のなかの一種またはそれらのブレンドからなるゴ
ム組成物をキャンプトレッドに用いたタイヤがウェット
制動性能がすぐれており、特に、特開昭５５−１０４３
４３号の明細書に示されているように、１．２−結合単
位が６５〜９０モル％（７）Ｖ　−Ｂ　Ｒが２５〜７５
重量裂と天然ゴムおよび／またはポリイソプレンゴム７
５〜２５等量ヂとからなるゴム組成物をトレッドに用い
た場合には低転動抵抗性とウェット制動性能が背反関係
より脱し、高い水準でバランスしていることが知られて
いる。

しかしながら、上記原料ゴムからなるゴム組成物をトレ
ッドキャップに用いた場合、耐摩耗性において、汎用の
キャップトレッドに比較して劣るという欠点を有してい
る。

耐摩耗性についてばＲ，Ｃ，、Ｔ、　３４．１（１９６
１）の文献にて開示されているように、ＰＩＣＯＩＣ状
験とタイヤ実走摩耗テストが相関性が高いと言われてい
るので、ｐｉｃｏ摩耗が良けれは実走摩耗も良好と言え
ることがらＰｉｃｏ摩耗テストヲ行なった。

上記の耐摩耗性を改良し、湿潤グリップ性（ウェット制
動性）、低転動抵抗性（低燃費性）、耐摩耗性の３つの
バランスから得られるタイヤ組成物を探究したものとし
て、特願昭５７−８６８６１号に示されているスチレン
−イソプレン共重合体（以下ＳｉＲと略す）を原料ポリ
マーとしたタイヤゴム組成物がある。

しかしながら、５ｉＲＯ中でもとりわけ溶液重合法によ
って得られたスチレン−イソプレ；／共重合体（以下Ｓ
−８ｉＲと略す）が上記３特性、ウェット制動性、低転
動抵抗性、耐摩耗性のバランスにおいてよシ優れている
ことがわかった。

以下、下記の標準配合に基づいて、各種のニジストマー
配合物よりゴム弾性体を作成し、それぞれの物性を対比
した結果を次の第１表に示す。

標準配合例エラストマー１００部、ＺｎＯ３部、ステアリン酸　２
部、老化防止剤〔Ｎ−フェニル−Ｎ′−（１，３−ジメ
チルブチル）−１）−フ二二しンジアミン〕２部、カー
ボン（Ｎ−３３９）４５部、高芳香族系油　５部、促進
剤Ｄ（ジフェニルグアニジン）０．２部、促進剤ＭＳＡ
（Ｎ−オキンジニチレンー２−ベンゾチアゾールスルフ
ェンアミド１．５部、硫黄　２．０部。

注）ｖ−ＢＲ・・・・・　ビニル　ブタジェンゴム（１
，２ｍ付加８３チのブタジェンゴム）Ｅ　−Ｓ　Ｂ　Ｒ、、、、、乳化重合　スチンンープタ
ジェンゴム（５ＢＲ−１５０２）Ｅ　−Ｓ　ｉ　Ｒ、、、、、乳化重合　スチンンーイン
プレンゴムＳ　−Ｓ　ｊ　Ｒ、、、、、溶液重合　スチレン−イン
グレンゴムＴＤＲ、、、、、温度依存性反発弾性（６０℃反発弾性（２＊）と２３°Ｃ反発弾性（１＊）の差）上記各物性は、下記の方法によって測定したものである
。

１）　発熱性じｃ）。

発熱性は、グツドリッチ　フレクツメーターにて、スト
ローク４．４馴、荷重１０．８８６Ｋｇ（２４ボンド）
、温度４０″Ｃ−？ｌ’、２５分間振動後のゴム表面部
の温度を測定。

２）　反発弾性（係）。

反発弾性は、ＪＩＳ　　Ｋ６３０１−１９７５の反発弾
性試験の方法にて行なった。

３）　酬摩粍性。

Ｐｉｃｏ摩耗試験機使用、ＡＳＴＭ−Ｄ２２２８法に準
じて行ない、指数値によって対比した。ピコ摩耗指数の
大きいものが良好である。

４）　湿潤グリップ性。

この測定は、イギリスのスタンレー社製ポータプルウェ
ットスキッドテスターを使用、アスファルト密粒度試験
面に１　ｍｍの水膜を張シ、ゴム片で面上を滑らした時
の値を測定したものである。このポータプルウェットス
キッド値の高いものほど湿潤グリップ性は良好である。

５）　ガラス転移点（’ｌ”ｇ、）。

この測定は、東洋理化製測定機にて、昇温速度２０°Ｃ
／ｍｉｎで測定。

上記第１表の物性を観察するに、発熱性はタイヤトレッ
ドゴムの転勤抵抗に関係があシ、発熱性が低い方が転動
抵抗も低いという関係にある。さらに、転勤抵抗とウェ
ットスキッドとのノくランスの面については、前記にお
いて説明したとお９、温度依存性が太きいものが良いこ
とになる。従って、第１表において、６０°Ｃの反発弾
性と２３°Ｃの反発弾性との差（６０’Ｃ反発弾性−２
３°Ｃ反発弾性）すなわち温度依存性反発弾性（略号Ｔ
ＤＲ）の値を表示した。

その結果は、エラストマーＥ−８ＢＲ（ＳＢＲ−１５０
２）を使用した試料ａはＴＤＲ二１２であるに比較して
、エラストマーＶ−ＢＲ（１，２型付加８３％）を使用
した試料すとエラストマー５ｉＲｋ使用した試料Ｃ％　
ｄｓ　　ｅｘ　　ｆｌ　ｇｓ　ｈはＴＤＲ＝２５以上で
あり、バランスは十分であると考えられるが、しかし、
６０°Ｃの時の反発弾性の値は、実際上の転勤抵抗の程
度を示すものであり、試料ａ〔エラスト７−Ｅ−８ＢＲ
（５ＢＲ−１５０２））ｋｌＯＯとして反発弾性指数を
示すと、試料ｂ（エラストマーＶ、−ＢＲ）は９６、試
料ｄ（エラストマーＳ−８ｉＲ，スチレン１６重量％、
′イソプレン８４重量係、以下１６７８４のように略す
）は９６となり、試料、ｂ、ｄとも転勤抵抗が低下、改
善されていることがわかる。一方、試料ｃ、（、：１１
ラストマー、Ｅ−８ｉＲＸ　１６／８４）は９８であり
Ｓ−８ｉＲに比べ転動抵抗性において劣る。またスチレ
ン量の多い試料ｅ（エラストマー、Ｓ−８ｉＲ，２５／
７５）では１０４となっておＩ）Ｅ−８ＢＲよシ悪くな
る。

同様に、試料　ｇ＋　　ｈのようにインプレン中の３．
４型付加の割合が少ないＳ−８ｉＲにおいては転勤抵抗
性はＥ−８ＢＲより優れているが、試料ｆのようにイン
プレン中の３，４型付加の割合が４５％を越えると、転
勤抵抗性においで劣る。

以上のことから、ニジストマーＳｉＲは溶液重合法によ
る方が乳化重合法によるＳｉＲよシ転動抵抗性に優れ、
またスチレン量は２０重量％以下、イソプレン中の３，
４型付加量は４５重量％以下のものが好捷しく、またＴ
ＤＲは２０以上が好ましく、特に２５以上が好ましい。

なおスチレン量が２０重量％以下、イノプレン中の３，
４型付加量が４５重量％以下のものは、ガラス転移点（
Ｔｇ　）が−５０°Ｃ以下である。

また、面］犀耗性については、Ｐｉｃｏ摩耗の指数が大
きいほど、実走摩耗も良好であると言えることから、第
１表の試料ｂ（エラストマーＶ　−Ｂ　Ｒ）は、ピコ摩
耗指数が６６となり最も悪い値を示しているが、エラス
トマーＳｉＲの配合ゴムについては、一般的に使用され
ているエラストマーＥ−８ＢＲ（ＳＢＲ−１５０２）と
ほぼ同等の値を示すもので、摩耗については悪くないも
のと判断されるものである。特に、スチレン量２０重量
％以下のＳｉＲが良好である。

またウェット制動性能の指標としては、２０°Ｃ伺近の
反発弾性（０２３°Ｃ）の値が低いこと、すなわちこの
温度域でのエネルキー損失が大きい方が良いと考えられ
る。

試料　ｄ、ｅ、ｆＸｇＸｈのエラストマー　Ｓ　−８ｉ
Ｒでは２３°Ｃての反発弾性値が各々２９．５．２５．
２８．２８．３０と低い値となっておシ、Ｅ−８ｉＲに
比べ優れたウェット制動性能を示す。

なおウェット制動性能のもう１つの指標としてポータプ
ルウェットスキッド値があげられる。これに関しても試
料　ｄＸ　ｅｌ　　ｆ）ｇｚ　ｈの　Ｓ−８ｉＲは５４
．５６．５６．５５．５４と高い値を示し、ＥＳ］Ｒよ
り優れている。

以上第１表の試験結果から、ニジストマーとしてはＳ−
８ｉＲのスチレン量が２０重量係以下、インプレン中の
３，４型付加が４５係以下のものが良好な結果が得られ
ると判明したので、次にスチレン量２０％以下、イソプ
レン中の３，４型付加が４５％以下のＳ−８ｉＲと他の
ニジストマーとのブレンドについて第１表と同様に標準
配合によって物性の変化全探究した結果を第２表に示す
。

第２表（注）Ｓ−３ｉＲ，、、スチレン１８重量％、インプレ
ン８２重量係、インプレン中の３．４型付加３２％ＮＲ、、、天然ゴムＩＲ、、、インプレンゴム第２表の結果を考察するに、試料Ｊ、には、Ｓ−８ｉＲ
とＮＲ（又・はＩＲ）とのブレンドニジストマー（ＩＲ
はＮＲと同程度の効果）を使用したもので、その反発弾
性（０６０°Ｃ）の値も、試料ａの汎用の５ＢＲ−１５
０２よシも高く、ＴＤＲ〔６０°Ｃ反発弾性（２＊）−
２３°Ｃ反発弾性（１＊）〕の値も２０以上アシ、転勤
抵抗とウェットスキッドとのバランスは十分とれている
ものと判断できる。また、摩耗についてのピコ摩耗指数
もＳＢ’Ｒ−１１５０２と同程度と見なされる。

しかし、ＮＲとのブレンドで、Ｓ−８ｉＲ２５重量部の
試料ｉは、ＴＤＲ（２＊−１＊）＝１４で、汎用のＳ　
Ｂ　Ｒ−１，５０２の試料ａと近似値を示しておシ、２
０以下の数値であって、転勤抵抗とウェットスキッドと
のバランスの面で有効であるとは考え難い。ゆえに、Ｓ
ｉＲのブレンド比率は３０重量部以上が必要であると考
えられる。

また、ＮＲ／５ＢＲ−１５０’２／Ｓ　ｉＲの三元フ゛
レンド系においても、’ｒＤＲ（２１−１末）＝２３で
あり、６０°Ｃ反発弾性が６０、ピコ摩耗指数が９３、
ポータプルウェットスキッド値が５６であって、ＴＤＲ
値も２０以上であり、湿潤グリップ性のポータプルウェ
ットスキッド値も５０以上であり、転勤抵抗とウェット
スキッドとのバランス及び湿潤グリップ性も良好と言え
るものであシ、また、耐摩耗性も、汎用のＳＢＲと同程
度であって低下（ｄ認められないものである。

以上第１表のＳ−８ｉＲ単独および第２表のＳ’−８ｉ
Ｒと他のジエン系ゴムとのブレンド組成において示すよ
うに、配合ゴム用ニジストマーとしてはスチレン量が２
０重量％以下、イソプレン中の３，４型付加４５重量係
以下のＳ−８ｉ　Ｒ単独またはこのＳ　−Ｓ　ｉ　Ｒの
３０重量部以上と天然ゴム又はジエン糸合成ゴムの一神
捷たベニ種以上とのブレンドしたエラストマーを使用す
ることによって、タイヤトレッドの湿潤グリップ性能と
低転勤性能に優れ、且つ耐摩耗性を有する優れたタイヤ
組成物を得ることが可能となった。

次に第３表にＳ−８ｉＲｋ製造する際のカップリング剤
について探究した結果を示す。

注）使用したＳ−８ｉＲは試料ｍ、ｎ、ｏともすべてスチレン　　　　　　　　　２０重量係イソプレン　　
　　　　　　８０重量裂イソグレン中の３，４型付加　
３０重量％であった。

カンプリング剤として、金属塩例えば第３表に示された
ように、四塩化ケイ素（ＳｉＣＡ！＋）、四塩化スズ（
ＳｎＣ１４）を用いた試料ｍ、ｎは、エステル系カップ
リング剤を用いた試料０に比べ発熱性、低転動抵抗性、
耐摩耗性、ウェット制動性能のすべてにおいで優れてい
る。

特に転勤抵抗の指標となる６　０　”ｃにおける反発弾
性値においては極めて大きな優位性を示している。

次に第４表にＳ−８ｉＲＯカツプリング効率について試
験した結果を示す。

第４表注）使用したエラストマーＳ−８ｉＲのミクロ構造はｐ
＋　　ｑ＋　　ｒともすべてスチレン　　　　　　　　　２０重量係イソプレン　　
　　　　　　８０重量饅イソプレン中の３，４型付加　
２５重量％であった。

第４表に示されたように、Ｓ−８ＩＲのカップリング効
率が３０％である試料ｐは、６０°Ｃにおける反発弾性
値が５５であり、汎用の５ＢＲ−１５０２の試料ａに比
べ劣っており、転勤抵抗性において利点がない。また耐
摩耗性も劣っている。

カップリング効率が４０％以上の試料ｑ＋　　ｒの場合
は発熱性、低転勤性、耐摩耗性、ウェット制動特性に優
れている。

第３表及び第４表に掲けた試験の結果から、原料ゴムと
しての溶液重合スチレン−イソプレン共重合体（Ｓ−８
ｉＲ）は、カンプリング剤として金属塩を用い、カンプ
リング効率を４０％以上にすることが望せしい。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）配合用エラストマーとして、溶液重合法によって
得られたスチレン−イソプレン共重合体の３０〜１００
重量部、天然ゴム、インプレンゴム及びジエン系合成ゴ
ムの一種または二種以上の０〜７０重量部の組成を有す
るエラストマーを用いたことを特徴とするタイヤゴム組
成物。
（２）溶液重合法によって得られたスチレンーイソプｖ
ン共重合体のミクロ構造が、スチレンが２０重量％以下
、イソプレン中の３，４型付加物の割合が４５重量％以
下である請求の範囲第１項に記載のタイヤゴム組成物。
（３）溶液重合法によって得られたスチレンーインプＶ
ン共重合体のガラス転移点が一５０°Ｃ以下である請求
の範囲第１項に記載のタイヤゴム組成物０
（４）　　タイヤゴムの温度依存性反発弾性値（６０″
Ｃ反発弾性値と２３°Ｃ反発弾性値の差）が２０以上で
ある請求の範囲第１項傾記載のタイヤゴム組成物。
（５）　　タイヤゴムの湿潤グリップ性値が５０以上で
ある請求の範囲第１項に記載のタイヤゴム組成物。
（６）　　金属塩系のカップリング剤を配合した請求の
範囲第１項に記載のタイヤゴム組成物。
（７）　　カンプリング効率が４０％以上である請求の
範囲第６項に記載のタイヤゴム組成物。