JPH03239737A - 空気入りタイヤ - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は空気入りタイヤに関し、特に詳しくは耐ウエツ
トスキツド性、転がり抵抗性及び耐摩耗性を同時に満足
し得る空気入りタイヤに関する。

（従来技術） 近年、省エネルギー、省資源の社会的要請のもと自動車
の燃料消費を節約するためには、タイヤの転がり抵抗を
低減する研究が重要となってきている。

即ち、タイヤの転がり抵抗を小さくすれば自動車の消費
量が軽減され、いわゆる低燃費タイヤとなることは一般
によく知られており、タイヤの転がり抵抗を小さくする
にはトレッドゴムにヒステリシスロスの小さい材料を用
いる事が一般的である。

また、走行安全性の要求から湿潤路面での摩擦抵抗（ウ
ェットスキッド抵抗）の大きいゴム材料も強く望まれる
様になってきた。

しかしながら、これら低転がり抵抗と湿潤路面での摩擦
抵抗は二律背反の関係があり、両特性を共に満足させる
事は非常に困難であった。

最近になりタイヤのウェットスキッド抵抗や転がり抵抗
とゴム組成物の粘弾性特性の対応付けが理論的に示され
、タイヤ走行時の転がり抵抗を小さくするにはトレッド
ゴムのヒステリシスロスを小さくする、即ち粘弾性的に
はタイヤが走行使用される５０〜７０℃の温度における
損失係数（ｔａｎδ）を低くする事が低燃費製に有効で
ある事が示されている。

一方、ウェットスキッド抵抗性は、１０〜２０Ｈ２の周
波数下におけるＯ″′Ｃ′Ｃ付近係数（ｔａｎδ）とよ
く相関する事が知られており、このためタイヤのグリッ
プ性能を改良するにはＯ″ＣＣ付近失係数を大きくする
事が必要である。

このヒステリシスロスを減らす方法として、高シスボリ
ビタジエンゴム等のガラス転移温度の低い材料や天然ゴ
ムのように反発弾性の高い材料を用いる事が一般的であ
る。

しかしながら、これらのゴムはウェットスキッド抵抗を
極端に低下させる事となってしまい、走行安定性と転が
り抵抗とを両立させる事は著しく困難であった。

また、近年アニオン重合の進歩により前記の背反特性を
満足させる発明が数多く出されている。

例えば、特開昭５５−１２１３３号公報、特開昭５６−
１２７６５０号公報では、高ビニルポリブタジェンゴム
が、特開昭５７−５５２０４号公報、特開昭５７−７３
０３０号公報では高ビニルスチレンブタジェン共重合体
ゴムが提案されている。

また、特開昭５９−１１７５１４号公報、特開昭６１−
１０３９０２号公報、特開昭６１−１４２１４号公報、
特開昭６１−１４１７４１号公報ではポリマーの分子鎖
中にベンゾフェノン、イソシアナート等の官能基を導入
した変性ポリマーを用いる事によって発熱性を低減する
事を示している。

しかしながら、いずれに方法も最近の低乾がり抵抗を十
分に満足されるものはない。

本発明者等はタイヤのウェットスキッド抵抗、転がり抵
抗及び耐摩耗の一層の向上を目的として鋭意検討した結
果、リチウム系開始剤を用いて重合した特定のミクロ構
造とＴｇを持つ（Ｓ）ＢＲにシリカ充填剤を含むゴム組
成物をトレッドに用いたタイヤが上記諸性性に優れてい
る事を見出し本発明に到達したものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は以上のような目的を持って発明されたものであ
って、その要旨は、有機リチウム化合物によりスチレン
とブタジェンとを共重合して得られ、■）結合スチレン
が２０〜５０重量％、ＩＩ）スチレン単位が１個の単連
鎖が全結合スチレンの４０重量％未満であり、かつスチ
レン単位が８個以上連なったスチレン長連鎖が全結合ス
チレンの１０重量％以下で、かつガラス転移温度が一５
０″Ｃ以上であるスチレン−ブタジエン共重合体を単独
モしくは該ゴム３０重量部以上と他のジエン系ゴム７０
重量部以下のブレンドゴム１００重量部に対し、シリカ
充填剤を１０〜１５０重量部、カーボンブラックを０〜
１００重量部からなるゴム組成物をタイヤのトレッドに
用いた事を特徴とする空気入りタイヤに関する。

本発明に使用されるスチレン−ブタジエン共重合体は、
リチウム系重合開始剤を用いてスチレンとブタジェンを
共重合して得られるが、より好ましい態様としては有機
リチウム化合物及び特定の有機金属からなる共触媒を使
用するものである。

この共触媒を使用することによって、本発明方法は最適
の性質を有する共重合体を製造するための重合反応の制
御が可能となる。

本発明に使用されるスチレン−ブタジエン共重合体中の
結合スチレン含量は、２０〜５０重量％好ましくは２５
〜４５重量％である。結合スチレンが２０％以下では耐
摩耗性が劣り、目的とする空気入りタイヤを得ることが
できない。結合スチレンが５０重量％を越えると転がり
抵抗性が劣り好ましくない。

本発明の優れた耐摩耗性を有する空気入りタイヤを得る
ために；よ、スチレン−ブタジエン共重合体中の結合ス
チレンの連鎖を一定の範囲にすることが重要である。

上記スチレン−ブタジエン中のスチレンの連鎖分布は資
料をオゾンによって分解した後、ゲルパーミェーション
クロマトグラムによって分析される（出生等・高分子学
会、予稿集（９）２０５５頁）。

かかるスチレン−ブタジエン共重合体のスチレン単位が
１個の短連鎖は４０％未満好ましくは３５％以下であり
、かつスチレン単位が８個以上連なったスチレン長連鎖
が全結合スチレンの１０重量％以下好ましくは５重量％
以下である。スチレン短連鎖が４０％以上では耐摩耗性
、引裂き強度が劣り、またスチレン長連鎖が１０％を越
えると転がり抵抗が劣り、目的とする空気入りタイヤを
得ることは困難となる。

そして、かかるスチレンーブクジェン共重合体における
ガラス転移温度は−５０°Ｃ以上好ましくは一４０℃以
上である。ガラス転移温度か−５０℃未満ではウェット
スキッド抵抗に劣り好ましくない。

本発明に使用されるスチレン−ブタジエン共重合体は、
単独でトレッドに用いることも可能であるが必要に応じ
てゴム１００重量部中７０重量部以下好ましくは５０重
量部以下の天然ゴム、ポリブタジェンゴム、合成ポリイ
ソプレンゴム、ブタジェン−アクリロニトリル共重合体
ゴム、前記共重合体ゴム以外のスチレン−ブタジエン共
重合体ゴム等のジエン系ゴムがブレンドされても構わな
い。

本発明のスチレン−ブタジエン共重合体の製造に使用さ
れる有機リチウム重合開始剤のうち、代表的なものを挙
げると次の通りである。即ち、エチルリチウム、プロピ
ルリチウム、ｎ−ブチルリチウム、５ｅｃ−リチウム、
ｔｅｒｔ−ブチルリチウム等に代表されるのアルキルリ
チウム、フェニルリチウム、トリルリチウム等のアリル
リチウム、ビニルリチウム、プロペニルリチウム等のア
ルケニルリチウム；テトラメチレンジリチウム、ペンタ
メチレンジリチウム、ヘキサメチレンジリチウム、デカ
メチレンジリチウム等のアルキレンジリチウムである。

また、この有機リチウムと共触媒として使用する有機金
属カリウムとしては、ドデシルベンゼンスルホン酸カリ
ウム、テトラデシルベンゼンスルホン酸カリウム、ヘキ
サデシルベンゼンスルホン酸カリウム、オクタデシルス
ルホン酸カリウム等例えば特公昭５４−４４３１５号公
報に記載の化合物がある。

また、これらの化合物にアルコール、第２級アミンを少
量添加しても良い。

この有機金属カリウムはリチウム１グラム原子当量当た
り０．０１〜０．５モル用いることができる。

重合溶媒にはｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン
、ベンゼン等を用いることができる。

本発明のポリマーを得るための重合反応はバッチ重合方
式、連続重合方式のいずれの方式によっても行うことが
できる。

重合温度はＯ＠Ｃ−１３０°Ｃの範囲が用いられる。

また、等温重合、昇温重合、或は断熱重合のいずれの重
合形式によっても行うことができる。

更にまた、重合時に反応容器内にゲルが生成するのを防
止するため、１．２−ブタジェン等のアレン化合物を添
加することも出来る。

本発明のスチレン−ブタジエン共重合体は、必要に応じ
てナフテンオイル５高芳香族オイル或は軟化剤、または
液状ポリマーを添加し、直接乾燥法やスチームストリッ
ピング法によってゴムと溶剤を離して洗浄し、乾燥する
ことができる。

なお、前記共重合体ゴムは例えば次のようにして製造さ
れる。５０リツトルの反応容器にシクロヘキサン２５Ｋ
ｇ、スチレン１．８Ｋｇ、１．３−ブタジェン４．４Ｋ
ｇ、テトラヒドロフラン１２５ｇ、ドデシルベンゼンス
ルホン酸カリウム０．４ｍ１．ｎ−ブチルリチウム４ｍ
ｌを加え、５０〜１００℃の上昇温度下で重合を行った
後桟触媒を除き、生成物を乾燥することによって得られ
る。

共重合体中の結合スチレン量については、スチレン単量
体を変化させ、またスチレン連鎖の導入についてはドデ
シルベンゼンスルホン酸カリウム使用量を変え、また、
１，２結合金量については重合温度及びテトラヒドロフ
ランの量を変化させることによって各々所望の割合にコ
ントロールすることができる。

本発明において配合されるシリカ充填剤は、ゴム成分２
００重量部当り１０〜１５０重量部、好ましくは１５〜
１００重量部である。これが１０重量部未満であると充
填補強効果が小さいため耐摩耗性に劣り、一方１５０重
量部を越えると加工性、破壊特性が劣る。

なお、本発明で使用される前記ゴム組成物は、充填剤と
して、０〜１００重量部のカーボンブラックを併用して
もよく、シリカ単独便用に比べ、加工性、耐摩耗性、耐
カット性を改良することができる。この場合カーボンと
シリカの重量比は、約９５１５〜１０／９０の範囲がウ
ェットスキツド性、転がり抵抗、耐摩耗性のバランスで
好ましい。

シリカとしては、乾式法シリカ又は湿式法シリカが用い
られるが、特にニップシールＶＮ３　（日本シリカ製）
、トクシールＵ、ＵＲ（ｍ山曹達製）、ウルトラジルＶ
Ｎ３　（西独デグッサ社製）等の湿式法シリカが好まし
い。

カーボンブラックとしては、通常のトレッドゴム組成物
用カーボン・ブラック、例えばＨＡＦ　（Ｎ３３０．Ｎ
３３２等）　、ＨＡＦ−Ｎ３　（Ｎ３３９等）、■・ｌ
５ＡＦ、ｌ５ＡＦ％ＳＡＦ等が用いられる。

なお、本発明に使用されるゴム組成物には、更に必要に
応じて炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、クレー等の
粉末状充填剤、ガラス繊維、ウィスカー等の繊維状充填
剤の他、亜鉛華、老化防止剤、加硫促進剤、加硫剤等の
通常の加硫ゴム配合剤を加えることができる。

（実施例） 実施例１ 以下本発明を実施例を挙げて更に具体的に説明するが、
本発明は、その要旨を超えないかぎり、以下の実施例に
何等制約されるものではない。

また実施例中の各種の測定は、下記の方法によった。

ブタジェン部のミクロ構造は、赤外吸収スペクトル法（
モレロ法）によって求めた。スチレン含量は、赤外吸収
スペクトル法による６９９ｃｍ−’のフェニル基の吸収
により、予め求めておいた検量線を用いて測定した。

また加硫物性はＪＴＳＫ６３０１に従って測定した。

耐摩耗性試験であるランボーン摩擦指数は、ランボーン
摩擦法により測定した。測定条件としては、荷重が４．
５Ｋｇ、砥石の表面速度が１００ｍ／秒、試験速度が１
３０ｍ／秒、スリップ率が３０％、落砂量が２０ｇ／分
、また測定温度は室温とした。

内部損失（ｔａｎδ）はレオメトリクス社製、メカニカ
ルスペクトロメーターを用いて動的剪断歪が振幅１．０
％、振動１５Ｈ２及び各測定温度で測定した。

転がり抵抗指数は、外径１．７ｍのドラム上にタイヤを
接触させて、ドラムを回転させ、一定速度まで上昇後、
ドラムを惰行させて所定速度での慣性モーメントから算
出した値から下式によって評価した。

湿潤路面の耐スキツド性（ウェットスキツド性）は、水
深３ｍｍの湿潤コンクリート路面において８０Ｋｍ／ｈ
の速度から急制動し、車輪がロックされてから停止する
までの距離を測定、下式によって試験タイヤの耐スキツ
ド性を評価した。

耐摩耗性指数は、タイヤを４万Ｋｍ実車走行させ、残っ
た溝の深さを１０ケ所測定し、その平均値から下式によ
って評価した。

第１表に示す各種ポリマーを第２表に示す基本配合割合
（重量部）でゴム組成物を作成した。なお、第２表では
共重合体、充填剤以外の薬品については実施例、比較例
についてすべて同一で第２表に示す通りである。

これらのゴム組成物について、破壊強度（Ｔｂ）、ラン
ボーン摩耗ｔａｎδを評価した。

次いでこれらのゴム組成物をタイヤサイズ１６５ＳＲ１
３のトレッドに用いてタイヤを作成し、耐ウエツトスキ
ツド性、転がり抵抗性及び耐摩耗性を評価した。結果を
第３表に示す。

即ち、ここで製造した第１表に示す各種ポリマーのうち
、本発明の使用に適合する構造を有しているのは、共重
合体Ｎｏ、１及び２であって、Ｎ０１３及び７は１個の
スチレン短連鎖が規定量を大きく越えており、Ｎ０１４
は８個以上のスチレン長連鎖が規定量をオーバーしてい
る。

更にＮｏ、５は結合スチレン含有量が規定量を割り、Ｎ
ｏ、６はガラス転移温度が規定値以下の温度となってい
るものである。

さて、第３表のうち、共重合体Ｎｏ、７を用いた比較例
１をｔ！準として考察することにするが、本発明で使用
に供せられる共重合体Ｎ０１１及び２を用いた実施例１
及び２においては、物性試験及びタイヤ性能テスト共に
標準を大きく上回っており、本発明の二律背反的な目的
をいずれもクリアーする好結果をもたらしていることが
分かる。

一方、前記した通りの共重合体としての構造上の規定を
外れたＮ０１３〜６を用いた比較例２〜５においては、
−射的に物性試験及びタイヤとしての性能テストは全て
の項目を完全に満足するというものは得られていない。

このことから、共重合体の構造上の特徴が本発明の目的
を達成するために如何に重要であるかが証明される。

更に、実施例Ｎ０１３及び４においては共重合体Ｎ０１
１及び２を用い、配合組成を変化させた例であるが、こ
れちまた各結果は前記した標準値を大きく上回っている
好結果となっている。

一方、共重合体としては規定に合致するＮｏ、１を使用
したが、シリカ充填剤を所定量以下の配合とした比較例
６においては、物性及びタイヤ性能テストは共に全て標
準値以下であって、本発明の目的を達成するには、単に
共重合体の構造の規定のみではなく配合組成的な面でも
考慮されなくてはならないことが分かる。

以上、第３表から明らかな通り本発明の空気入りタイヤ
は耐ウエツトスキツド性、転がり抵抗性及び耐摩耗性が
同時に優れていることが分がる。

実施例２ 次ぎに第４表に示した配合内容のゴム組成物を作成し、
実施例１と同様に検討した。

なお、共重合体、充填剤以外の配合薬品は実施例１と同
じものを使用した。

この第４表に示すものは比較例１は第３表に示した比較
例１と同様であるが、比較例７は本発明の規定に合致す
る共重合体Ｎ０１１を用いるが、ゴムとしての配合量が
規定を外れた例（ＮＲ対比２０重量部）である。

さて、実施例５及び６ゴムとしての配合量を変化させた
ものであって、ＮＲ対比でこれら実施例はその所定量の
限界である３０〜７０重量部を用いた例である。

これらの結果を比較例１と比べると、いずれの結果も優
れていることが分かる。

更に、比較例７との対比においては、はとんどのテスト
項目で本実施例の方が優れており、これから見ても特定
構造の共重合体を使用するだけでなく、ゴムの配合的な
面からも目的達成のために考察されなければならないこ
とが分かる。

第２表 基準配合表（重量部） 第４表

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機リチウム化合物によりスチレンとブタジエン
   とを共重合して得られ、 I ）結合スチレンが２０〜５０重量％、 II）スチレン単位が１個の単連鎖が全結合スチレンの４
   ０重量％未満であり、かつスチレン単位が８個以上連な
   ったスチレン長連鎖が全結合スチレンの１０重量％以下
   で、 かつガラス転移温度が−５０℃以上、 であるスチレン−ブタジエン共重合体を、単独もしくは
   該ゴム３０重量部以上と他のジエン系ゴム７０重量部以
   下のブレンドゴム１００重量部に対し、シリカ充填剤を
   １０〜１５０重量部、カーボンブラックを０〜１００重
   量部からなるゴム組成物をタイヤのトレッドに用いた事
   を特徴とする空気入りタイヤ。