JPS6219781B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はタイヤトレツド用ゴム組成物の製造方
法に関し、詳しくは塩素または臭素含有イソブチ
レン・イソプレン共重合体ゴム（以下、ハロゲン
化ブチルゴムと称す）とジエン系合成ゴムおよ
び／または天然ゴムとを配合したゴム組成物を加
硫前に高温雰囲気で熱処理することにより、加硫
製品の耐摩耗性、ウエツト制動性能、引張り強さ
および未加硫時の加工性を害することなく、転動
抵抗および発熱を低減するタイヤトレツド用ゴム
組成物の製造方法に関する。 最近、自動車の低燃費性、特に自動車タイヤの
転動抵抗低減が強く望まれている。しかし、この
タイヤの転動抵抗を低減しようとするとウエツト
制動性能が低下し、ウエツト制動性能を改善しよ
うとすると転動抵抗が増したり、耐摩耗性が低下
するといわれている。一般にこれらのタイヤ性能
はタイヤトレツドゴム材料のエネルギー損失特性
に依存するところが大きいと考えられるので、転
動抵抗低減とウエツト制動性能と耐摩耗性の向上
とは従来経験的に互いに相矛盾するゴム材料特性
と考えられている。 タイヤの転動抵抗を低減するためにはタイヤト
レツドゴム材料として車の走行時にタイヤが路面
との接触部に受ける荷重とタイヤの回転に伴う繰
り返し変形作用によつて生じるエネルギー損失の
少いことが必要であり、ゴム材料試験としては一
般に反発弾性のような動的損失特性で転動抵抗の
目安とすることができる。さらにこの反発弾性も
車の走行状態を考慮すると70℃付近の温度で評価
する必要があり、この温度における反発弾性率が
高い程、転動抵抗は低くなる。 一方、車の安全性の点で重要な性能であるトレ
ツドゴム材料のウエツト制動性能を向上させるた
めには、トレツドゴム材料としてタイヤに制動を
かけ路面をすべらせた場合に路面の凹凸に追従し
てゴム材料が変形することによつて生じる摩擦抵
抗としてのエネルギー損失が大きいことが必要で
ある。このウエツト制動性能のゴム材料試験はブ
リテイシユ ポータブル スキツドテスターによ
るウエツトスキツド抵抗の値によりなされる。 さらに前記２特性に加えて、タイヤの経済性の
観点からの耐摩耗性も重要な特性であり、高い水
準の転動抵抗低減とウエツト制動性のバランスを
保ちつつ耐摩耗性を大幅には害さないトレツド材
料の開発と製造方法の開発が省エネルギー、省資
源を達成するために大きな課題となつている。 本発明の目的はかかる要求に応じて、加硫製品
のウエツト制動性能、耐摩耗性、引張強さおよび
未加硫時の加工性を害さずに動的変形によるエネ
ルギー損失を少なくすることにより転動抵抗およ
び発熱を低減したタイヤトレツド用ゴム組成物の
製造方法を提供することにある。 本発明者らはこの要望を満足するタイヤトレツ
ド用ゴム組成物を得る目的の下に種々の検討を重
ねてきた。その中でアール シー ケラー（R.
C.Keller）の文献〔インプルーブメント オブ
タイヤ トラクシヨン ウイズ クロロブチルラ
バー（Improvement of Tire Traction wich
Chlorobutyl Rubber）タイヤ サイエンス ア
ンド テクノロジー（Tire Science and
Technology）１(2)May（1973）第190〜201ペー
ジ〕およびすでに本発明者らの一部が先に発明し
た特開昭55−135148号等にみられるように原料ゴ
ムとしてハロゲン化ブチルゴムと天然ゴムまたは
ポリイソプレンゴムとポリブタジエンゴムとを一
定の割合で配合してなるゴム組成物は加硫製品の
前記２特性（転動抵抗とウエツト制動性能）およ
び耐摩耗性のバランスが良好な水準にある。 本発明者らは前記ゴム組成物の混合ブレンド系
について更に詳細に検討した結果、混合時のゴム
組成物の最高温度または放出時の温度を180〜220
℃の高温にすることにより反発弾性が著しく向上
することを見出した。 ゴム組成物の混練作業において、混合温度は、
作業効率及び混合物の物理的性質に影響を与える
重要な因子の一つである。一般に温度が高い程、
ゴム混合物の粘性は小さくなり、混合に要する機
械的エネルギーも少なくてすむが、同様に原料ゴ
ムに作用する剪断力が小さくなるため原料ゴム中
にカーボンブラツク及び他の配合剤を分散させる
効率が悪くなる。また混合時の温度が高いと、原
料ゴム分子鎖の分解が多くなり分子量が低下する
ため、加硫物の強度物性が低下してしまう。した
がつて、通常の密閉式混合機における混合におい
ては、混合温度が高くなりすぎないように充填
率、混合順序、ローター、ケーシングの冷却等に
充分注意しなければならない。本発明の製造方法
においては、混練時の混合温度を180℃以上とし
ても引張強度、ウエツトスキツド抵抗等の加硫特
性を損うことなく加硫物の反発弾性を向上せし
め、また加工性を害することもない。ただし、混
合温度が220℃を超えるとゴムの熱劣化がおこり
ゴム物性が低下するので好ましくない。 本発明は、塩素または臭素含有イソブチレン・
イソプレン共重合体ゴム（ハロゲン化ブチルゴ
ム）を少くとも５〜30重量％含有する原料ゴム
と、加硫促進剤およびイオウを除く他の配合剤と
からなるゴム混合物（加硫促進剤およびイオウ配
合前のゴム組成物をいう）を180〜220℃の温度で
熱処理を行つた後、加硫促進剤およびイオウを配
合することを特徴とするタイヤトレツド用ゴム組
成物の製造方法である。 本発明において使用される原料ゴムは、ハロゲ
ン化ブチルゴムを５〜30重量％含むことが必要
で、原料ゴム中のハロゲン化ブチルゴムの含有率
が５重量％未満では180℃以上の熱処理による反
発弾性向上の効果は達成できない。また30重量％
を超えるとゴムの発熱性があがり耐摩耗性が低下
するので好ましくない。ハロゲン化ブチルゴム以
外の原料ゴムとしてはジエン系合成ゴムおよび／
または天然ゴムが使用される。好ましい原料ゴム
の配合割合は前記特開昭55−135148号に開示され
ているような、ハロゲン化ブチルゴムを５〜30重
量％、天然ゴムおよび／またはポリイソプレンゴ
ムを40〜95重量％、ポリブタジエンゴムを50重量
％未満の範囲で含有する原料ゴムであり、原料ゴ
ムをこのような範囲で含有するゴム組成物を本発
明に用いると、加硫物の反発弾性がさらに高くな
るため、転動抵抗を一層低減することができ、そ
の他の特性を損なうこともない。 本発明における180〜220℃の温度の熱処理は以
下の方法等により達成される。すなわち、 (1)加硫促進剤およびイオウを混合する以前の混
合段階（第１段混合）において混合時間を延長し
たり、側壁チヤンバー温度を上昇させたりしてゴ
ム混合物の最高温度、または放出時の温度を180
〜220℃にする、(2)第１段混合を従来どおりに混
合してその後ゴム混合物を混練操作により180〜
220℃にする、(3)従来の混合方法でゴム混合物を
混合後、混練操作をせずに温度が180〜220℃であ
る雰囲気に置き、該ゴム混合物全体の温度を180
〜220℃にする等であり、いずれの場合も加硫促
進剤およびイオウを含まない状態で180〜220℃と
される。 ハロゲン化ブチルゴム、天然ゴムおよび／また
はポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴムをそ
れぞれ特定の割合で含有する前記特開昭55−
135148号開示のようなゴム組成物は、一般に金属
ロール等に粘着する傾向があり、特に本発明のよ
うな熱処理をすると、一層粘着性が増し、ロール
混練作業が行いにくくなることがある。この加工
作業の問題点はパラフイン成分を40重量％以上含
有するプロセス油を前記ゴム組成物に添加するこ
とによつて解決される。すなわち、パラフイン成
分が40重量％以上のプロセス油の添加は金属との
粘着を減らし、加工作業を容易にすることができ
るばかりでなく、加硫物性、耐摩耗性等を害さず
に更に反発弾性を高め、発熱を抑えることができ
るので、本発明においては好ましく使用される。
このプロセス油はパラフイン成分が40重量％以上
のものを単独で使用してもよいし、パラフイン成
分の多いものと少ないものとをブレンドして全体
のパラフイン成分が40重量％以上になるようにし
てもよい。また、このようなプロセス油の添加は
原料ゴム総量100重量部に対し５重量部以上用い
ると顕著である。 本発明のゴム組成物には前記プロセス油を初め
とし、通常ゴム業界で汎用される配合剤、例えば
イオウ、加硫促進剤、酸化亜鉛、加硫助剤、老化
防止剤等を適宜添加することができる。 以下、実施例および比較例により本発明を具体
的に説明する。なお、表中の配合はすべて重量部
である。 実施例１〜３および比較例１〜９ 第１表に示す配合のゴム組成物の混合は以下の
方法で行つた。小型の密閉式混合機（容積1.7
）を用いて、最初の側壁温度を50〜60℃、ロー
ター回転数40rpmとし、原料ゴム成分を始めに投
入し、30秒混合後に加硫促進剤、イオウを除く配
合剤を投入した。混合時間は４分30秒とし、この
間に第１表記載の所定の温度になるよう冷却水あ
るいは加熱用蒸気を制御した。この原料ゴムと配
合剤とからなるゴム混合物に加硫促進剤およびイ
オウを配合し、60℃に調整した８インチロールで
４分間かけて混練した。このゴム組成物を160℃
でプレス加硫し、加硫物の特性を評価した。結果
を第１表に示す。なお、加硫物の特性評価は下記
の方法によつて行つた。 引張強さ、伸び、300％引張応力および反発弾
性はJIS K6301に準拠して行い、反発弾性はリユ
プケ反発弾性を用いた。なお、反発弾性は値が大
きいほど加硫製品の転動抵抗が小さいことを示す
指標となる。また、発熱試験はグツドリツチフレ
クソメータ試験による温度上昇で評価した。 摩耗抵抗はグツドリツチ式ピコ摩耗試験機、ウ
エツトスキツド抵抗はブリテイシユポータブルス
キツドテスター（スタンレー社製、使用路面3M
社製屋外用タイプＢセーフテイウオーク、温度25
℃、ASTM E303−74）でそれぞれ測定したもの
を各グループ別に指数表示、すなわちグループ
は比較例１、グループは比較例４、グループ
は比較例６およびグループは比較例９をそれぞ
れ100としたグループ別の指数で評価した。ピコ
摩耗試験による摩耗抵抗は加硫製品、特にタイヤ
などの耐摩耗性の指標となるもので、摩耗抵抗の
指数が高いほど耐摩耗性にすぐれていることを示
す。またウエツトスキツド抵抗は加硫製品のウエ
ツト制動性能の指標となるもので、ウエツトスキ
ツド抵抗の指数が高いほどウエツト制動性能にす
ぐれていることを示す。

【表】 第グループ（比較例１〜３）はスチレンブタ
ジエン共重合体ゴム（SBR）のみを原料ゴムとし
て用い、混合放出直後のゴム温度（以下混合放出
ゴム温度と略す）のみを変えたものであるが、温
度が上昇しても反発弾性は高くならず、引張強さ
および伸びが低下する。 第グループ（比較例４〜５）は天然ゴム
（NR）のみを原料ゴムとして用い、混合放出ゴム
温度のみを変えたものであるが、温度上昇によつ
て反発弾性は向上し発熱も低下するが、引張強
さ、伸びおよび摩耗性が著しく低下してしまう。 第グループ（比較例６〜８および実施例１〜
２）は塩素化ブチルゴム（Cl−IIR）、天然ゴムお
よびポリブタジエンゴム（BR）を原料ゴムとし
て用いたものであるが、混合放出ゴム温度が高い
程、反発弾性は高く発熱は低下する。特にこの傾
向は放出ゴム温度を180℃とした実施例１および
200℃にした実施例２において顕著である。また
その際、引張強度、耐摩耗性はほとんど低下しな
い。 第グループ（比較例９、実施例３）はスチレ
ンブタジエン共重合体ゴム、ポリブタジエンゴム
および塩素化ブチルゴムを原料として用い、混合
放出温度を変えたものであるが、この場合も混合
放出温度を180℃とした実施例３は比較例９（混
合放出温度140℃）に比べて、引張強さ、耐摩耗
性を害することなく、反発弾性および発熱性を改
善している。 このことからハロゲン化ブチルゴムを原料ゴム
として含有するゴム組成物において、混合放出温
度を高くすると、反発弾性および発熱性が向上
し、しかも他の諸特性も損わないことがわかる。 実施例４〜７および比較例10〜11 第２表に示す配合のゴム組成物の熱処理は以下
の方法で行つた。実施例４は第１段混合を従来ど
おりに混合し（混合温度140℃）、その後混練操作
によりゴム温度を180℃としたもので、実施例５
は第１段混合を従来どおりに混合し（混合温度
160℃）、その後オーブン中180℃、30分の雰囲気
下においたものである。また、実施例６〜７、比
較例10〜11は実施例１と同様な方法で所定の温度
に熱処理した。これらの加硫促進剤およびイオウ
を除くゴム混合物に加硫促進剤およびイオウを配
合し混練してゴム組成物を得た。このゴム組成物
をプレス加硫して加硫物の特性を評価した。結果
を第２表に示す。なお、混練条件、加硫条件およ
び特性評価方法は比較例１と同様に行つた。ま
た、摩耗抵抗およびウエツトスキツド抵抗は比較
例６を100とした指数表示とした。

【表】

【表】 実施例４および５は実施例１と同様の配合であ
るが、実施例１と異なる方法で加硫促進剤および
イオウの配合前にゴム混合物を180℃で熱処理を
したものである。実施例４および５は実施例１と
同様の加硫特性を示し、比較例６および７に比べ
反発弾性が向上し、発熱も低下する。 比較例10および実施例６はグループ、すなわ
ちNR／BR／Cl−IIR系のゴム組成物の原料ゴム
の配合割合を変えたものであるが、180℃で熱処
理した実施例６が140℃で熱処理した比較例10に
比べて反発弾性が高く、低発熱である。このこと
はNR／BR／Cl−IIRの配合割合が40／35／25で
ある比較例11および実施例７においても同様に立
証された。 以上のことからNR／BR／Cl−IIR系のゴム組
成物は加硫促進剤およびイオウの配合前に180℃
以上で熱処理すれば、その熱処理方法のいかんを
問わず、加硫物の反発弾性および発熱性が著しく
向上し、しかも他の加硫特性を損わないことがわ
かつた。 実施例 １、８〜９ 第１表に示す加硫促進剤およびイオウを除いた
配合剤と原料ゴムを混合し180℃で熱処理した
後、加硫促進剤およびイオウを配合して混練しゴ
ム組成物を得た。このゴム組成物をプレス加硫
し、加硫物の特性を評価した。結果を第３表に示
す。なお、混練条件、加硫条件および加硫特性評
価方法は比較例１と同様に行つた。未加硫時加工
性は60℃に調整した８インチロールにゴムを巻き
付けロール表面に対する粘着の程度を５段階で評
価し、数字が小さい程、粘着が強く作業性が悪い
ことを示す。プロセス油中のパラフイン成分の重
量率は粘度比重恒数（V.G.C）、屈折切片を求め
てATSM Ｄ 2140の三角図示にあてはめて読み
とつた。さらに、摩耗抵抗およびウエツトスキツ
ド抵抗は比較例６を100とした指数表示である。

【表】

【表】 ％、昭和石油社製）
実施例１は前述したごとく混合放出ゴム温度を
180℃としたため、他の加硫特性を損わずに反発
弾性を向上させ、発熱を低下させるが、未加硫時
の加工性に幾分難点があつた。実施例８はプロセ
ス油中のパラフイン成分を38重量％としたもので
あるが、幾分未加硫時の加工性が改善される。さ
らにパラフイン成分を48重量％とした実施例９は
実施例１に比べ大巾に未加硫時の加工性を改善す
るばかりか、反発弾性がさらに向上し、発熱もさ
らに抑えられる。また、他の加硫特性も害されて
いない。 このことからNR／BR／Cl−IIRを原料ゴムと
するゴム組成物においては、プロセス油中にパラ
フイン成分を多量に、特に40重量％以上含有する
プロセス油を添加すると未加硫時の加工性を改善
するばかりか、他の加硫特性を損わずに反発弾性
を向上させ、発熱を抑えることがわかる。 以上説明したように、ハロゲン化ブチルゴムを
含むジエン系合成ゴムおよび／または天然ゴムを
原料ゴムとしたゴム組成物においては、予め180
〜220℃の高温で熱処理する本発明の製造方法よ
りなる加硫物は引張強さあるいは耐摩耗性等の諸
特性を害することなく、反発弾性が向上し、発熱
も抑えることができる。特にNR／BR／Hal−IIR
系のゴム組成物においては、パラフイン成分を多
量に含有するプロセス油を添加することにより、
前記効果は一層顕著となり、しかも未加硫時の加
工性も大巾に改善する。 このような効果を有する本発明の方法により得
られた加硫物をタイヤのトレツド部に使用する
と、従来のタイヤに比べ、転動抵抗を低減し、し
かも耐摩耗性、ぬれた路面での制動性能を害する
こともないので好ましく利用される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 塩素または臭素含有イソブチレン・イソプレ
   ン共重合体ゴムを５〜30重量％含有する原料ゴム
   と、加硫促進剤およびイオウを除く他の配合剤と
   からなるゴム混合物を180〜220℃の温度で熱処理
   を行つた後、加硫促進剤およびイオウを配合する
   ことを特徴とするタイヤトレツド用ゴム組成物の
   製造方法。 ２ 前記原料ゴムが塩素または臭素含有イソブチ
   レン・イソプレン共重合体ゴム５〜30重量％、天
   然ゴムまたはポリイソプレンゴム40〜95重量％お
   よびポリブタジエンゴム50重量％以下である前記
   特許請求の範囲第１項記載のタイヤトレツド用ゴ
   ム組成物の製造方法。 ３ 前記他の配合剤中、プロセス油が原料ゴム
   100重量部に対して５重量部以上配合され、かつ
   該プロセス油中のパラフイン成分が40重量％以上
   である前記特許請求の範囲第１項または第２項記
   載のタイヤトレツド用ゴム組成物の製造方法。