JPS61176643A - タイヤトレツド用ゴム組成物 - Google Patents

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物に関し、特に詳
しくは、転勤抵抗の低減とウェット制動性の向上とを同
時に満足するタイヤを提供できるタイヤトレッド用ゴム
組成物に関する。

〔従来技術〕

近年のように省資源、省エネルギー化を目指す社会的要
請のもと、燃料消費の少ない自動車の開発研究がなされ
ている。このため、エンジンの改良以外にもタイヤに由
来する動力損失を軽減するために、いわゆる低燃費タイ
ヤすなわち転勤抵抗の少ないタイヤの開発が急がれてい
る。

ところで、タイヤの転勤抵抗を小さくすれば自動車の燃
料消費が節約されることは、一般に知られている。この
タイヤの転勤抵抗を左右する大きな要因として、トレッ
ドゴムの質、すなわち種類、物性がある。すなわち、ガ
ラス転移点Ｔｇの低い材料やヒステリシス・ロスの低い
材料を使用すれば転勤抵抗を軽減することは可能である
。例えば、トレッドゴムとして一般に広（使用されてい
るスチレン−ブタジエン共重合体ゴム（Ｓ　Ｂ　Ｒ）の
代替として、ＳＢＲに天然ゴムやポリイソプレンゴム又
はポリブタジェンゴムをブレンドしたり、スチレン含有
量を減じたスチレン−ブタジエン共重合体ゴムを使用す
ることが知られている。しかしながら、このようなもの
は、ウェットスキツド性やウェット制動性といった湿潤
路面における走行安定性を極端に低下させるので、転勤
抵抗性と走行安定性の両者を改善することは著しく困難
であった。

従来、湿潤路面での摩擦係数を向上させるために、ゴム
の変形エネルギーを逸散させるヒステリシス・ロスが大
きい材料をトレッドゴムとして用いればよいことが、例
えばＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆ　Ｔｈｅ　Ｒｏｙａｌ
　Ａ　　２７４．２１　（１９６３）によって知られて
い、る。これは、路面と接触しているタイヤトレッド表
面が走行中に路面の微細な凹凸によって高速度の変形を
うけ、そのためにメカニカル・ロスによるエネルギーの
逸散が大きいほど摩擦力が大となるからである。しかし
、このようなヒステリシス・ロスが大きい材料は、タイ
ヤの転勤時にも発熱が大きいため、転勤抵抗性が劣るこ
とになってしまう。

しかし、摩擦面での変形は極めて高速であり、高速変形
時のヒステリシス・ロスが摩擦力、すなわちタイヤのウ
ェット制動性に対して支配的であり、ウィリアムス−ラ
ンデルーフエリ−の換算則によれば、タイヤが使用され
る温度よりも低温で測定されたヒステリシス・ロス、特
に０℃付近で測定したヒステリシス・ロスと良い相関を
示し、他方、タイヤの転勤抵抗を支配するトレッドの接
地による変形は、タイヤの回転速度に対応することから
、たかだか１００Ｈｚ以下の変形時のヒステリシス・ロ
スが支配的であり、転勤抵抗については、５０℃〜７０
℃で測定されたヒステリシス・ロスと良い相関を示す。

すなわち、０°Ｃ付近におけるヒステリシス・ロスを太
きく　ｌ、、５０℃〜７０℃のヒステリシス・ロスを小
さくすれば、ウェット制動性を向上させかつ転勤抵抗を
低減させることができる。

〔発明の目的〕

本発明者らは、従来において二律背反すると考えられて
いたウェット制動性の向上と転勤抵抗の低減との両方を
はかるべ（鋭意研究の結果、１．２結合単位の比較的多
いポリブタジェンゴム（ＶＢＲ）の分子鎖中に特定の官
能基を導入し、これと結合スチレン量が３０〜５０重量
％の乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（高ス
チレン５ＢＲ）とさらに天然ゴムおよび／又はポリイソ
プレンゴムとをタイヤトレッドに使用することにより、
ウェット制動性の向上および転勤抵抗の低減をなし得る
ことを見い出した。

したがって、本発明の目的は、転勤抵抗の低減とウェッ
ト制動性の向上とを同時に満足するタイヤを提供できる
タイヤトレッド用ゴム組成物を提供することである。

〔発明の構成〕

このため、本発明は、ゴム分としてポリブタジェンゴム
（１）とスチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＩＩ）と
天然ゴムおよび／又はポリイソプレンゴム（Ｉｌｌ）と
を含有し、前記ポリブタジェンゴム（Ｉ）は、１．２結
合含有量が４０〜９０モル％で、分子鎖内において下記 式（式中、Ｒ１およびＲ２は水素又は置換基を表わし、
ｍおよびｎは整数を表わす）で示される原子団の少なく
とも１個を炭素−炭素結合で分子鎖に結合しており、前
記スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＩＩ）は結合ス
チレン量が３０〜５０重量％の乳化重合体であり、さら
に、ゴム分合計１００重量部に対するポリブタジェンゴ
ム（■）の配合量をＸ重量部、スチレン−ブタジエン共
重合体ゴム（ＩＩ）の配合量を１重量部、天然ゴムおよ
び／又はポリイソプレンゴム（ＤＩ）の配合量を２重量
部としたとき、２０ｓｘ＜５０．４≦ｙ＋Ｑ、２ｘ≦２
４、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００の関係を満足することを特徴と
するタイヤトレッド用ゴム組成物を要旨とするものであ
る。

以下、本発明の構成について詳しく説明する。

本発明において用いるポリブタジェンゴム（Ｉ）は、１
，２結合金を量が４０〜９０モル％で、分子鎖内におい
て下記式（１） ％式％） で示される原子団の少なくとも１個を炭素−炭素結合で
分子鎖に結合させたものである（以下、改質ＶＢＲと称
する）。

上記式で示される原子団において、Ｒ１，Ｒ２は、それ
ぞれ水素又は置換基である。この置換基としては、特定
されるものではないが、例えばアミノ基、アルキルアミ
ノ基、ジアルキルアミノ基である。また、ｍ、ｎは整数
である。

このような原子団の少なくとも１個を炭素−炭素結合で
分子鎖に結合させたポリブタジェン、すなわち改質ＶＢ
Ｒは、例えば、アルカリ金属基材触媒を用いてブタジェ
ンを重合させ、重合反応完了後に得られるポリブタジェ
ンゴム溶液中にベンゾフェノン類を添加することによっ
て製造される。この場合、使用するアルカリ金属基材触
媒は、リチウム、ナトリウム、ルビジウム、セシウムの
各金属元素を基材とするものである。また、ポリブタジ
ェン中に導入されるベンゾフェノン類は、平均してゴム
分子鎖１本当り１個以上である（すなわち、ゴム１００
重量部当り０．０５〜１．０重量部である）。このベン
シフ　　゛エノン類としては、前記式（１）において一
方あるいは両方のベンゼン環に少なくとも１つのアミノ
基、アルキルアミノ基、あるいはジアルキルアミノ基を
有するベンゾフェノンが特に好ましい。このベンゾフェ
ノンとしては、例えば、４゜４゛−ビス（ジメチルアミ
ノ）−ベンゾフェノン、４．４′−ビス（ジエチルアミ
ノ）−ベンゾフェノン、４，４”−ビス（ジブチルアミ
ノ）−ベンゾフェノン、４．４′−ジアミノベンゾフェ
ノン、４−ジメチルアミノベンゾフェノンが挙げられる
。

また、本発明で用いるスチレン−ブタジエン共重合体ゴ
ム（ＩＩ）は、結合スチレン量が３０〜５０重量％の乳
化重合体である（以下、高スチレンＳＢＲと称する）。

結合スチレン量が３０重量％未満ではウェット制動性の
向上効果が少なく、５０重量％を越える場合には転勤抵
抗および耐摩耗性が悪化し好ましくないからである。

本発明のゴム組成物は、ゴム分としてこれらの改質ＶＢ
Ｒおよび高スチレンＳＢＲの他に天然ゴムおよび／又は
ポリイソプレンゴム（以下、天然ゴムと総称する）（■
）を用いてなるものである。改質ＶＢＲおよび高スチレ
ンＳＢＲはいずれも単独では天然ゴムよりも５０〜７０
℃の反発弾性が小さいが、これらを第１図に示すＡ。

Ｂ、Ｃの線に囲まれた範囲内の量（重量部）で天然ゴム
とブレンドすることにより、得られるブレンド物は天然
ゴムと同等以上の反発弾性を有し、しかも０℃付近の反
発弾性は天然ゴムよりもはるかに低く、さらに従来使用
されている結合スチレン量が２３．５％のスチレン−ブ
タジエン共重合体ゴムすらしのぐほどのウェット制動性
を有するようになるからである。

第１図は、ゴム組成物中における改質ＶＢＲの量と高ス
チレンＳＢＲの量との関係図である。

第１図中、Ａは改質ＶＢＨの配合効果が発揮されるため
の限界線、Ｂはｙ　＋０．２　Ｘ　＝２４の線で６０℃
の反発弾性が従来の配合例の値以上であるための限界線
、Ｃは耐摩耗性が従来の配合例よりも著しく低下する組
成を示す線である。第１図におけるＡ、Ｂ、Ｃの線に囲
まれた範囲内において、転勤抵抗の低減とウェット制動
性の向上とをはかることができる。

本発明のゴム組成物は、上述したように、ゴム分として
改質ＶＢＲと高スチレンＳＢＲと天然ゴムとを含有する
ものであるが、これらの配合割合はゴム分合計１００重
量部に対する改質■ＢＲの配合量をＸ重量部、高スチレ
ンＳＢＨの配合量をＸ重量部、天然ゴムの配合量を２重
量部としたとき、２０≦ｘ〈５０．４≦ｙ＋ｏ、２ｘ≦
２４、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００の関係を満足するものでなけ
ればならない。

２０≦ｘ〈５０とした理由は第１図から明らかであるが
、さらに付言すると、２０重量部以下では改質ＶＢＲの
配合効果が少なく、５０重量部を越えると５０〜７０℃
の反発弾性が低くなり（すなわち、ヒステリシス・ロス
が大きくなり）、また耐摩耗性が低下するので好ましく
ないからである。

４≦ｙ＋０．２Ｘ≦２４としたのは、）ｙ＋０．２Ｘが
２４を越えると５０〜７０℃の反発弾性が低くなるので
好ましくないからである。

さらに本発明においては、ブレンドゴム１００重量部に
対して１〜４０重量部の軟化剤、５〜７０重量部のカー
ボンブラックを配合することが望ましく、軟化剤が４０
重量部を越えたり、カーボンブラックが７０重量部を越
えるとゴム組成物の発熱性が悪化し、転勤抵抗が大きく
なるのでき好ましくない。

さらにまた、本発明のゴム組成物は、ゴム工業分野で通
常用いられる配合剤である加硫剤、加硫促進剤、老化防
止剤、あるいはしや解削、粘着付与剤等の加工助剤など
を含んでいてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明のゴム組成物は、ゴム分とし
て改質ＶＢＲと高スチレンＳＢＲと天然ゴムとを特定の
配合割合で配合してなるものであるため、ウェット制動
性の向上のみならず転勤抵抗をも改良することが可能と
なる。したがって、本発明は、乗用車用タイヤ、二輪車
用タイヤ、トラック・バス用タイヤ、特に低転勤抵抗タ
イヤ、あるいはオールシーズンタイヤのトレッドゴムと
して好適である。

以下に実施例および比較例を示して本発明の効果を具体
的に説明する。

実施例、比較例 第１表に示す配合内容による各種ゴム組成物を調製し、
加硫後、反発弾性を測定した。つぎに、この組成物をタ
イヤサイズ１６５　ＳＲ１３のタイヤトレンドに用い、
転勤抵抗、ウェット制動性について評価した。これらの
結果を第３表に示す。第３表中、配合量の数値は重量部
である。

なお、キャップトレッドゴムに用いた改質■ＢＲは、ｎ
−ブチルリチウムを触媒として溶液重合法により重合を
完了させた分子鎖端に活性リチウムを付加させたＶＢＨ
の溶液に、４；Ｃ−ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェ
ノンを触媒量の１．５倍モル加え、攪拌、反応後、凝固
、乾燥させて調製した。改質ＶＢＲの対比用として、同
様な方法で重合後、４，４”−ビス（ジメチルアミノ）
ベンゾフェノンを添加せずに凝固、乾燥して調製したＶ
ＥＲを用いた。用いたポリマーの特性を第２表に示す。

（本頁以下余白） 第１表 ポリマー　　　　（１１１００重量部 亜鉛華　　　　　　　　　　３　重量部ステアリン酸　
　　　　　　２　重量部老化防止剤　　　（２）２　　
重量部 カーボンブランク（３１５０重量部 軟化剤　　　　　（４１１０重量部 加硫促進剤　　　（５）　　　　　０．８５重量部イオ
ウ　　　　　　　　　　２　重量部注）： （１）ポリマー構成は第３表参照のこと。

（２１Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ“−フェニ
ル−ｐ−フェニレンジアミン。

（３）　Ａ　Ｓ　Ｔ　Ｍ表示Ｎ３３９゜（４）フンコー
ルフレックス１１５０　Ｎ　　ｔ−ｆ［産。

（５）Ｎ−オキシジエチレン−２−ベンゾチアゾールス
ルフェンアミド。

第２表　　ブタジェン　ミクロ構造 改質ＶＢＲ １，２−結合含有量＊７１ ムーニー粘度＊＊５３ （Ｍ　Ｌ　Ｉ＋４１００°Ｃ） 注）： ＊赤外分光分析法による測定。

＊　＊ＪＩＳ　Ｋ　６３００に準拠。

測定法は以下の通りである。

く反発弾性〉 ＪＩＳ　Ｋ　６３０１に準Ｉ処。

く転動抵抗〉 ドラム径１７０７ｍｍ、タイヤ内圧１．９ｋｇ　／ｄ、
荷重４２０ｋｇを負荷速度８０Ｋｍ／ｈｒで測定した。

実験隘２のタイヤの測定値を基準とし、値が小さくなる
ほど良好であることを示す。

くウェット制動テスト〉 水深２〜３ｍｍの湿潤アスファルト路面において、８０
Ｋｍ／ｈｒの速度にて急制動し、車輪がロックされてか
ら停止するまでの距離を測定した。

指数の基準は転勤抵抗と同様である。値が小なるほど良
好であることを示す。

（本頁以下余白） 第２図は、改質ＶＢＲと高スチレンＳＢＲと天然ゴムの
３種のゴムの配合比を変化させた実験１１ｈ３〜１０に
ついて６０℃の反発弾性値をプロットしたものである（
縦軸：高スチレンＳＢＲ配合量、横軸：改質ＶＢＲ配合
量）。第２図において、線すは天然ゴムのみを用いた配
合である実験光２の反発弾性値６４を示す等高線である
。

第２図から、高スチレンＳＢＲの多い領域（すなわち線
すの上側）では反発弾性が低下してしまい、転勤抵抗が
悪化してしまうことが判る。

一方、ウェット制動性の指標である０℃の反発弾性につ
いては、第３表から、実験光３〜１０の全てが比較例で
ある実験光２よりはるかに低くなっており、さらに従来
乗用車用タイヤのトレッドゴムとして使用されることが
多い５ＢＲ１５０２（結合スチレン量２３．５％）の配
合例である実験嵐１に比べても低くなっていることが判
る。

したがって、本発明における配合比率で改質ＶＢＲと高
スチレンＳＢＲと天然ゴムの３種のゴムを用いることに
より、転勤抵抗とウェット制動性とを共に改良すること
が可能となるのである。

すなわち、本発明は、従来より知られている転勤抵抗の
低減とウェット制動性向上との間の背反関係を打破する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はゴム組成物中における改質ＶＢＲの量と高スチ
レンＳＢＲの量との関係図、第２図はゴム組成物の反発
弾性値の変化と改質ＶＢＲＯ量および高スチレン５ＢＲ
Ｏ量との関係図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ゴム分としてポリブタジエンゴム（ I ）とスチレン−
   ブタジエン共重合体ゴム（II）と天然ゴムおよび／又は
   ポリイソプレンゴム（III）とを含有し、前記ポリブタ
   ジエンゴム（ I ）は、１、２結合含有量が４０〜９０
   モル％で、分子鎖内において下記式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中、Ｒ＿１およびＲ＿２は水素又は置換基を表わし
   、ｍおよびｎは整数を表わす）で示される原子団の少な
   くとも１個を炭素−炭素結合で分子鎖に結合しており、
   前記スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（II）は結合ス
   チレン量が３０〜５０重量％の乳化重合体であり、さら
   に、ゴム分合計１００重量部に対するポリブタジエンゴ
   ム（ I ）の配合量をｘ重量部、スチレン−ブタジエン
   共重合体ゴム（II）の配合量をｙ重量部、天然ゴムおよ
   び／又はポリイソプレンゴム（III）の配合量をｚ重量
   部としたとき、２０≦ｘ＜５０、４≦ｙ＋０．２ｘ≦２
   ４、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００の関係を満足することを特徴と
   するタイヤトレッド用ゴム組成物。