JPH1160816A - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents
タイヤトレッド用ゴム組成物Info
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Abstract
潤路面における制動性に優れたタイヤトレッド用ゴム組
成物を提供する。 【解決手段】 ガラス転移温度が−40℃〜−20℃で
あるとともに、ラテックスムーニー粘度(ML1+4、
100℃)が120以上であり、かつ溶液重合によるス
チレンブタジエンゴムであるAゴム成分、ガラス転移温
度が前記Aゴム成分より低いスチレンブタジエンゴムで
あるBゴム成分、カーボンブラック及びシリカを含むゴ
ム組成物であって、(1)Aゴム成分をムーニー粘度
(ML1+4、100℃)が45〜75になるように油
展してなる油展Aゴム成分と、(2)Bゴム成分にヨウ
素吸着量が120〜180g/kgのカーボンブラック
をムーニー粘度(ML1+4、100℃)が前記油展A
ゴム成分の1.8倍以上になるように混入してなるカー
ボンマスターバッチと、(3)シリカとをブレンドして
なるゴム組成物を得る。
Description
更に詳細には、耐摩耗性、低燃費性及び湿潤路面におけ
る制動性に優れたタイヤトレッド用ゴム組成物に関す
る。
自動車が望まれている。そこで自動車部品の一つである
タイヤにおいても燃費効率の高いものが求められる様に
なってきた。
に、タイヤの転がり抵抗を低減させるタイヤトレッド用
ゴム組成物が種々提案されている。例えば、タイヤトレ
ッド用ゴム組成物にヒステリシスロスの少ないポリマー
を使用する技術がある。また、大粒径のカーボンブラッ
クを使用する方法も提案されている。また、カーボンブ
ラックとオイルを低充填化したり、またカーボンブラッ
クに変えてシリカを利用すること等も提案されている。
ド用ゴム組成物中にヒステリシスロスの少ないポリマー
を使用すると、タイヤの転がり抵抗は改善されるもの
の、湿潤路面における制動性が低下する問題がある。ま
た、タイヤトレッド用ゴム組成物中に大粒径のカーボン
ブラックを使用する場合も、タイヤの転がり抵抗は改善
されるが、耐摩耗性が低下する問題がある。また、タイ
ヤトレッド用ゴム組成物中でカーボンブラックとオイル
とを低充填化した場合は、耐摩耗性、特に耐偏摩耗性が
低下する。タイヤトレッド用ゴム組成物中にシリカを使
用した場合は、カーボンブラックと比べると、低燃費性
及び湿潤路面における制動性は向上するが、耐摩耗性及
び加工性が低下する。
つ、低燃費性及び湿潤路面における制動性に優れたタイ
ヤトレッド用ゴム組成物を提供する点にある。
め、本発明は、ガラス転移温度が−40℃〜−20℃で
あるとともに、ラテックスムーニー粘度(ML1+4、
100℃)が120以上であり、かつ溶液重合によるス
チレンブタジエンゴムであるAゴム成分、ガラス転移温
度が前記Aゴム成分より低いスチレンブタジエンゴムで
あるBゴム成分、カーボンブラック及びシリカを含むゴ
ム組成物であって、(1)Aゴム成分をムーニー粘度
(ML1+4、100℃)が45〜75になるように油
展してなる油展Aゴム成分と、(2)Bゴム成分にヨウ
素吸着量が120〜180g/kgのカーボンブラック
をムーニー粘度(ML1+4、100℃)が前記油展A
ゴム成分の1.8倍以上になるように混入してなるカー
ボンマスターバッチと、(3)シリカとをブレンドして
なることを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物を採
用した。
ターバッチは油展Aゴム成分に比べて粘度が極めて高い
ため、カーボンマスターバッチと油展Aゴム成分とは相
溶性が低く、カーボンマスターバッチは油展Aゴム成分
中に偏分散している。すなわち、油展Aゴム成分と、カ
ーボンマスターバッチとは、いわゆる海島構造を形成し
ている。なお、この海島構造において、油展Aゴム成分
とカーボンマスターバッチとは、いずれが、海島構造の
海部であってもよいが、本発明では、油展Aゴム成分が
海部である。また、カーボンマスターバッチは油展Aゴ
ム成分より粘度が高いので、シリカは油展Aゴム成分中
に分散し易い。
含有している油展Aゴム成分と、カーボンブラックを含
有しているBゴム成分との各ゴム成分がゴム組成物中に
それぞれ適度な相溶性を有しながら適度な不均一状態に
て偏在していることから、油展Aゴム成分とBゴム成分
の各ゴム成分が適度な不均一領域において独自の作用効
果を過不足なく発揮することになる。よって、油展Aゴ
ム成分の領域では、耐摩耗性は低下する傾向にあるが、
Bゴム成分に対して相対的に高いガラス転移点を有する
Aゴム成分特有の作用効果である湿潤路面における制動
性が向上する。また、加えて同高ガラス転移点を有する
油展Aゴム成分中にはシリカが配合されていることか
ら、このシリカ成分との相乗効果によって更に一層湿潤
路面における制動性が向上し、また低燃費性も向上す
る。一方、Bゴム成分の領域では、相対的に低いガラス
転移点を有するBゴム成分特有の作用効果である耐摩耗
性が発揮されると共に、タイヤの転がり抵抗は減少して
低燃費性が向上する。さらに、同低ガラス転移点を有す
るBゴム成分中にはカーボンブラックが配合されている
ことから、このカーボンブラック成分との相乗効果によ
って更に一層耐摩耗性が発揮される。従って、シリカ配
合の油展Aゴム成分とカーボンブラック配合のBゴム成
分との両ゴム成分によって、高い耐摩耗性を維持して、
低燃費性と湿潤路面における制動性を改善することがで
きる。
いて、油展Aゴム成分中のゴム成分Aとカーボンマスタ
ーバッチ中のゴム成分Bとの重量比は、Aゴム成分/B
ゴム成分=0.3〜1であり、ゴム組成物中のカーボン
ブラックとシリカとの総量(全フィラー総量)に対して
シリカの割合は、25〜70重量%で、かつ全フィラー
総量は、ゴム成分100重量部に対して60〜100重
量部である。
量は20重量%以上である。
レンブタジエンゴムにおいて、ガラス転移温度は−40
℃〜−20℃、好ましくは−35℃〜−25℃である。
Aゴム成分のガラス転移温度が−40℃未満の場合は、
湿潤路面における制動性が低下する。一方、ガラス転移
温度が−20℃を越える場合は低温特性が低下し、耐摩
耗性が低下するとともに、タイヤの低燃費性が低下す
る。
L1+4、100℃)は、120以上(例えば、120
〜170)であるのが好ましい。ラテックスムーニー粘
度が低すぎると、耐磨耗性が低下する。なお、ムーニー
粘度はゴム分子の分子量と関係があり、ムーニー粘度が
高くなると、分子量が高くなる。ムーニー粘度は、JI
S K6300により測定できる。なお、ムーニー粘度
の表示として、(ML1+4、100℃)は、100
℃、大ローターを使用して予熱1分後更に4分後のムー
ニー粘度を表している。
ンゴムは、溶液重合により得られるものを好適に使用で
きる。溶液重合では、ブロック共重合体のスチレンブタ
ジエンゴムを得ることができるため、熱可塑性の度合い
が大きく、成形性が高いゴムが得られる。また、分子量
分布が狭く、耐摩耗性に優れている。
合としては、特に制限されないが、Aゴム成分全体に対
して、好ましくは15重量%以上(例えば、15〜50
重量%)、さらに好ましくは20重量%以上(例えば、
20〜40重量%)である。また、1,2ビニル結合量
は、特に制限はなく、Aゴム全体に対して、好ましくは
15重量%以上(例えば、15〜50重量%)、さらに
好ましくは20重量%以上(例えば、20〜40重量
%)である。これらの割合が低すぎると、路面把握性、
すなわち、湿潤路面における制動性が低下する。なお、
1,2ビニル結合量とは、1,2ビニル結合をしている
ブタジエンの割合のことをいう。また、スチレンの割合
や1,2ビニル結合量におけるAゴム成分全体とは、ス
チレンの量と、1,2ビニル結合しているブタジエンの
量と、トランス結合しているブタジエンの量と、シス結
合しているブタジエンの量との総量をいう。
ては、前記Aゴム成分より低いガラス転移温度を有する
ものが使用できる。ゴム成分(Aゴム成分、Bゴム成
分)としては、異なるガラス転移温度を有するゴム成分
を用い、これらの成分を偏分散させているため、前述の
ように、湿潤路面における制動性と、耐摩耗性、および
タイヤの転がり抵抗の減少による低燃費性とを高いレベ
ルで両立できるゴム組成物が得られる。
は、ヨウ素吸着量(IA)が120g/kg以上(例え
ば、120〜180g/kg)のものが使用できる。カ
ーボンブラックのIAが過小であると、耐摩耗性が低下
する。一方、IAが過多であると、低燃費性が低下し、
タイヤの転がり抵抗が高くなる。なお、カーボンブラッ
クにおけるヨウ素吸着量は、ASTM D1510によ
り測定できる。
SMコードが、N110、N220、N234などのカ
ーボンブラックが例示できる。
成分中に、ムーニー粘度が前記油展Aゴム成分に対して
1.8倍以上になるように配合させて、カーボンマスタ
ーバッチを調製する。なお、カーボンマスターバッチの
調製に際しては、オイルを用いることができる。カーボ
ンマスターバッチのムーニー粘度が、油展Aゴム成分の
ムーニー粘度の1.8倍より小さいと、油展Aゴム成分
と、Bゴム成分と、カーボンブラックとが混合して、そ
れぞれの均質分散性が高くなり、したがって、ゴム組成
物の不均一分散性が低下する。すなわち、本発明では、
油展Aゴム成分と、この油展Aゴム成分の粘度より高い
粘度を有するカーボンマスターバッチとを混合している
ため、ゴム組成物中では、Aゴム成分の作用と、Bゴム
成分の作用とを有効に発現できる。
ムは、乳化重合により得られたものであってもよく、溶
液重合により得られるものであってもよい。
日本合成ゴム(株)社から市販されている商品名:SB
R0120などが使用できる。なお、この商品は乳化重
合により得られたスチレンブタジエンゴムであり、ラテ
ックスムーニー粘度(ML1+4、100℃)は110
である。
慣用的に用いられているシリカ(例えば、沈降シリカな
ど)を用いることができる。シリカの比表面積、例え
ば、窒素ガスの吸着量(N2 SA)は、特に制限されな
いが、100〜250m2 /gであるのが好ましい。ま
た、ジブチルフタレート吸油量(DBP吸油量)は、特
に限定されないが、好ましくは150〜250ml/1
00gである。なお、N2 SAは、ASTM D303
7に準じて測定でき、DBP吸油量は、JISK622
1に準じて測定できる。このようなシリカには、商品
名:ニップシールAQ(日本シリカ社製)、商品名:ニ
ップシールVN3(日本シリカ社製)、商品名:トクシ
ールUR(徳山曹達社製)などが含まれる。
グ剤と組み合わせて使用できる。シランカップリング剤
をシリカとともに、油展Aゴム成分に配合させると、A
ゴム成分とシリカとの相互作用を大きく促進することが
できる。シランカップリング剤としては、加水分解性シ
リル基を有する有機珪素化合物、特に加水分解性シリル
基及び硫黄を有する有機珪素化合物を好適に使用でき
る。シランカップリング剤には、例えば、ビス−(3−
トリエトキシシリルプロピル)−テトラスルフィドなど
のビス−(トリC1-4 アルコキシシリル−C2-3 アルキ
ル)−S1-4 スルフィド(S1-4 において、Sは硫黄原
子を示し、数字は硫黄原子の数を示す。例えば、S2 ス
ルフィドはジスルフィドのことを表し、S4 スルフィド
はテトラスルフィドのことを表す)などが含まれる。シ
ランカップリング剤としては、例えば、商品名Si69
(デグッサ社製)などとして入手できる。なお、シラン
カップリング剤の使用量は、例えば、シリカの重量に対
して5〜15重量%であり、通常、10重量%程度であ
る。
成分中のゴム成分Aとカーボンマスターバッチ中のゴム
成分Bとの割合は、Aゴム成分/Bゴム成分=0.3〜
1(重量比)、好ましくは0.5〜0.8(重量比)で
ある。この範囲が過小であると、湿潤路面における制動
性が低下する。一方、過多であると、耐摩耗性が低下す
る。
ブラックとシリカとの総量(全フィラー総量)に対して
25〜70重量%、好ましくは30〜60重量%であ
る。また、全フィラー総量は、ゴム成分100重量部に
対して60〜100重量部、好ましくは70〜100重
量部である
れる各種添加剤、例えば、ステアリン酸などの脂肪酸、
酸化亜鉛、充填剤(無機質充填剤、有機質充填剤な
ど)、可塑剤、粘着付与剤、ワックス、老化防止剤、オ
ゾン亀裂防止剤、しゃく解剤等を配合してもよい。な
お、本発明のゴム組成物は、タイヤトレッド用であり、
加硫剤(例えば、硫黄など)、加硫促進剤を含有してい
る。
クを含んでいてもよい。このカーボンブラックのヨウ素
吸着量は、特に限定されない。このようなカーボンブラ
ックとしては、例えば、前記カーボンマスターバッチで
用いられるカーボンブラックの他、N339などが挙げ
られる。
と、カーボンマスターバッチと、シリカとを混合して調
製できる。調製に際しては、(1)油展Aゴム成分中に
カーボンマスターバッチが不均一分散するように、慣用
の方法、例えば、バンバリーミキサーを用いて混合し、
この混合物にシリカや添加剤などを配合して調製する方
法、(2)油展Aゴム成分とシリカとを混合し、この混
合物にカーボンマスターバッチを不均一分散するように
配合して調製する方法などを採用できる。特に、本発明
では、前記調製方法(1)であっても、主として油展A
ゴム成分中に、シリカを分散させることができる。これ
は、油展Aゴム成分のムーニー粘度が、カーボンマスタ
ーバッチのムーニー粘度より、顕著に小さいからであ
る。
ンブタジエンゴムと、カーボンブラックと、必要に応じ
てオイル(プロセスオイルなど)とを混合して調製でき
る。混合に際しては、慣用の方法を採用でき、例えば、
混合機(バンバリーミキサーなど)による混合方法など
を利用できる。
潤路面における制動性と、耐摩耗性、およびタイヤの転
がり抵抗の減少による低燃費性とを高いレベルで両立で
きるため、タイヤトレッド用ゴム組成物として有用であ
る。
より詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定
されるものではない。 (油展ゴム成分の調製例)表1に示す組成、ガラス転移
温度及びラテックスムーニー粘度(ML1+4、100
℃)を有するスチレンブタジエンゴム(以下、「SB
R」と称する場合がある)を油展し、表1に示すムーニ
ー粘度(ML1+4、100℃)を有する油展ゴム成分
(油展SBR−A〜油展SBR−F)を調製した。な
お、SBRとしては、油展SBR−Aでは、乳化重合に
より得られたSBR(日本合成ゴム社製、商品名:SB
R0120)を用い、その他の油展SBR(油展SBR
−B〜油展SBR−F)では、溶液重合により調製され
たSBRを用いた。以下の実施例及び比較例では、これ
らの油展ゴム成分を用いた。
に示すSBR(重合方法:乳化重合)及びカーボンブラ
ック(以下、「CB」と称する場合がある)を用いて、
表2に示すムーニー粘度を有するカーボンマスターバッ
チ(CMB−1〜CMB−4)を調製した。より詳細に
は、SBRと、CBと、オイル(プロセスオイル)と
を、バンバリーミキサーにて混合してカーボンマスター
バッチを調製した。以下の実施例及び比較例では、これ
らのカーボンマスターバッチを用いた。
3、表4に示す重量割合(表中、括弧内の数値はゴム成
分量を示す)で、混合機(バンバリミキサー)に油展ゴ
ム成分、カーボンマスターバッチの順に投入し、さらに
全ゴム成分100重量部に対してシリカ、シランカップ
リング剤、カーボンブラック(ATSM表示:N33
9、表3および表4中では「CB(N339)」と称す
る)、オイルと、亜鉛華3重量部、ステアリン酸2重量
部、老化防止剤(N−イソプロピル−N´−フェニル−
p−フェニレンジアミン)1重量部、ワックス2重量部
とを投入して混合し、排出する。排出された混合ゴムを
シート状に成型して冷却した後、硫黄2重量部、加硫促
進剤(N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾールスル
フィンアミド)2重量部を添加して再度混合し、ゴム組
成物を得た。
較例1〜9で得られたゴム組成物をタイヤトレッドゴム
として用いてタイヤサイズ185/70R14のタイヤ
を定法により試作し、湿潤路面での制動性、低燃費性及
び耐摩耗性について、それぞれ、以下に示した評価方法
により評価した。その結果を表3、表4に併記する。
の制動性は、上記実施例及び比較例に係るタイヤをトレ
ーラーに装着し、水深2〜3mmで水をまいた路面にお
いて、速度60Km/hにてロックさせたときの摩擦係数を
測定し、比較例1を100として指数表示する。 数値
が大きいほど、湿潤路面での制動性は良好である。
例及び比較例に係るタイヤを一軸ドラム試験機で速度8
0Km/h 、空気圧2Kg/cm2 、荷重400Kgの条件にて
転がり抵抗(RR)を測定し、比較例1を100として
指数表示する。数値が小さいほど、低燃費性は良好であ
る。
実施例及び比較例に係るタイヤをタクシーに装着して約
2500Kmごとにローテーションし、10000Km走行
後の溝深さ(溝の深さ1mmあたりの走行距離)を測定
し、比較例1を100として指数表示する。数値が大き
いほど、耐摩耗性は良好である。
あるにもかかわらず、比較例1に係るタイヤに対して実
施例1に係るタイヤは、高い耐摩耗性を維持しつつ、低
燃費性に優れ、かつ湿潤路面での制動性に優れているこ
とが認められる。これは、油展ゴム成分中のSBRと、
カーボンマスターバッチ中のSBRとの各ゴム成分がゴ
ム組成物中にそれぞれ適度な相溶性を有しながら適度な
不均一状態にて偏在していることから、高ガラス転移温
度のSBR成分および低ガラス転移温度のSBR成分の
各ゴム成分が適度な不均一領域において独自の作用効果
を高いレベルで両立して、過不足なく発揮したためと考
えられる。
例1と同様に、耐摩耗性、低燃費性および潤路面での制
動性を高いレベルで両立している。
移温度が−40℃未満である比較例2に係るタイヤで
は、湿潤路面における制動性が低下している。これは、
油展ゴム成分のSBRのガラス転移温度が低すぎるた
め、シリカを主として油展ゴム成分中に分散できないた
めである。油展ゴム成分中のSBRのガラス転移温度が
−20℃を越える比較例3に係るタイヤでは耐摩耗性が
低下するとともに、低燃費性も低下している。これは、
油展ゴム成分中のSBRのガラス転移温度が高すぎるた
めである。
移温度が、カーボンマスターバッチ中のSBRのガラス
転移温度より低い比較例4に係るタイヤでは、湿潤路面
における制動性が低下している。これは、ガラス転移温
度が高いゴム成分中に、シリカを分散させることができ
ず、シリカ配合の効果が減殺されているためである。
すなわち、低燃費性が低下している。これは、カーボン
マスターバッチのムーニー粘度が、油展ゴム成分のムー
ニー粘度の1.8倍より小さいため、油展ゴム成分とカ
ーボンマスターバッチとの相溶性が高く、両者が適度な
不均一状態にて偏在していないためである。
下している。これは、カーボンマスターバッチ中のカー
ボンブラックのヨウ素吸着量(IA)が120g/kg
未満であるためである。また、比較例7に係るタイヤで
は、転がり抵抗、すなわち、低燃費性が低下している。
これは、カーボンマスターバッチ中のカーボンブラック
のIAが180g/kgを越えているためである。
カーボンマスターバッチ中のSBR(ゴム成分B)との
割合(Aゴム成分/Bゴム成分(重量比))が1を越え
る比較例8に係るタイヤでは、転がり抵抗、すなわち、
低燃費性が低下するとともに、耐摩耗性が低下してい
る。これは、Bゴム成分の割合が少なすぎ、Bゴム成分
特有の作用を有効に発現できないためである。また、ゴ
ム成分Aとゴム成分Bとの割合(Aゴム成分/Bゴム成
分(重量比))が0.3未満である比較例9に係るタイ
ヤでは、湿潤路面における制動性が低下している。これ
は、Aゴム成分の割合が少なすぎ、Aゴム成分特有の作
用を有効に発現できないためである。
ム成分と、Bゴム成分及びカーボンブラックを含むカー
ボンマスターバッチと、シリカとをブレンドしているた
め、各ゴム成分がゴム組成物中にそれぞれ適度な相溶性
を有しながら適度な不均一状態にて偏在するとともに、
カーボンブラックはゴム成分B中に、シリカはゴム成分
A中に、それぞれ、分散しているため、各成分特有の作
用効果を有効に発現できる。すなわち、本発明のゴム組
成物をタイヤトレッド用ゴムとして用いると、耐摩耗
性、低燃費性および湿潤路面における制動性を高いレベ
ルで両立されたタイヤを提供することができる。
Claims (3)
- 【請求項1】 ガラス転移温度が−40℃〜−20℃で
あるとともに、ラテックスムーニー粘度(ML1+4、
100℃)が120以上であり、かつ溶液重合によるス
チレンブタジエンゴムであるAゴム成分、ガラス転移温
度が前記Aゴム成分より低いスチレンブタジエンゴムで
あるBゴム成分、カーボンブラック及びシリカを含むゴ
ム組成物であって、(1)Aゴム成分をムーニー粘度
(ML1+4、100℃)が45〜75になるように油
展してなる油展Aゴム成分と、(2)Bゴム成分にヨウ
素吸着量が120〜180g/kgのカーボンブラック
をムーニー粘度(ML1+4、100℃)が前記油展A
ゴム成分の1.8倍以上になるように混入してなるカー
ボンマスターバッチと、(3)シリカとをブレンドして
なることを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。 - 【請求項2】 油展Aゴム成分中のゴム成分Aとカーボ
ンマスターバッチ中のゴム成分Bとの重量比がAゴム成
分/Bゴム成分=0.3〜1であり、ゴム組成物中のカ
ーボンブラックとシリカとの総量(全フィラー総量)に
対してシリカの割合が25〜70重量%で、かつ全フィ
ラー総量がゴム成分100重量部に対して60〜100
重量部である請求項1記載のタイヤトレッド用ゴム組成
物。 - 【請求項3】 Aゴム成分において、スチレン含有量が
20重量%以上である請求項1又は2記載のタイヤトレ
ッド用ゴム組成物。
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