JPH0520466B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は、空気タイヤのトレツドキヤツプに関
する。 ［従来の技術および問題点］ トレツドキヤツプは、ころがり抵抗に寄与する
主要なものと考えられる。そのためトレツドキヤ
ツプ配合物の低ヒステリシス及び低エネルギー損
失の性質はタイヤの燃料費を改善する最も重要な
単一因子の一つと考えられる。 配合物のヒステリシスを改良することは比較的
容易であるが、牽引力の性質を損失すること無く
この性質を改良することはかなり困難である。こ
れは硬度（コーナーリングに関係する）と共に熱
間引裂き抵抗（金型の抜取りに関係する）を保持
しつつ摩擦抵抗を維持しなければならない場合に
はますます困難である。そのためにヒステリシス
を改良しつつ諸性質のバランスを改良したりまた
は維持する配合の考えは非常にまれであり空気タ
イヤ用の改良されたトレツドキヤツプを製造する
ことが大いに探求されている。 ［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は上で述べた困難を回避して改良
したトレツドキヤツプを有する空気タイヤを提供
することである。 本発明の他の目的は改良した空気タイヤ用トレ
ツドキヤツプの製造方法を提供することである。 本発明のこれらの及び他の目的及び効果は、以
下における詳しい記述、実施例及びトレツドゴム
DT１（乾燥牽引力インジケーター）と乾燥道路
タイヤ牽引データとの関係を図式した添付図面か
ら当業者にとつて更に明らかとなるだろう。 ［問題を解決する手段］ 本発明によれば、空気タイヤ用ゴムトレツドキ
ヤツプ配合物中に少量の細分割された高密度、高
分子量ポリエチレンを好ましくは追加のプロセス
オイルと共に用いることにより良好なtanδ値（低
ころがり抵抗を示す比較的低いヒステリシス）及
び良好なウエツトμ（比較的高い湿り摩擦係数）
を示し、一方良好なタイヤのハンドリング、磨耗
及びタイヤ−金型取り出し性等に必要な剛性、磨
耗、及び引裂き性を保持するキヤツプを提供す
る。このようにして、通常のタイプと量のカーボ
ンブラツクと共に補強の一部としてトレツド配合
物中に高分子量（HMW）ポリエチレンの小粒子
を使用すること、及びプロセスオイルの増加によ
つて、タイヤころがり抵抗、牽引、摩耗、ハンド
リング及び熱間型−取り出し引裂き抵抗のバラン
スが改良する。又、本発明の硬化可能な配合物
は、もしも高分子量（HMW）ポリエチレンが密
閉式ミキサー中で通常の２−パス混合の最後のパ
スで、ポリエチレンの軟化温度以下の混合温度で
硬化剤等と共に混合されると、押出された時に裂
けた角を有する粗い押し出し物を与えない。高分
子量（HMW）ポリエチレンは記載したタイヤ配
合物の混合操作において、ポリエチレンの特性が
約360〓（182.2℃）に達する高温硬化後において
も変化しないものである。 本発明のトレツドキヤツプ配合物に用いられる
ポリエチレンは、結晶質の線状ポリエチレンで、
重量平均分子量が約100万−600万であり、好まし
くは約150万である。密度（ｇ／c.c.）は約0.93〜
0.95を有し、軟化点は約275〓（135℃）よりも上
であり、粒径は粒子の約70％が合衆国標準目盛No.
100篩を通過し、粒子の99％が目盛No.80篩を通過
する粒径を有する。ポリエチレンは約２〜20、好
ましくは５〜15PHRの量（ゴム重量で100部当た
りの重量部）を使用する。 密閉式ミキサーに加えられるプロセスオイル、
例えば、パラフイン系、ナフテン系、芳香族又は
これらの混合物は約４〜65、好ましくは６〜
40PHR量用いられる。オイルの量は一部分はオ
イルの粘度及び特定の配合工程の必要により決る
が、望ましい場合には、該プロセスオイルの追加
の量が高分子量（HMW）ポリエチレンの添加に
よつて生じた増大した剛性を補うために用いられ
る。 ゴムトレツド配合物は天然ゴム、ポリイソプレ
ン、低、中又は高ビニルのSBRエマルジヨン又
は溶液、シスポリブタジエン、ビニルポリブタジ
エン等の１ないしそれ以上のゴムタイヤトレツド
に用いられる通常のゴムを含有する。SBR又は
ポリブタジエンポリマーは油展される。他の配合
成分は、遅延剤（リターダー）、ワツクス、酸化
防止剤、酸化亜鉛及びステアリン酸のような活性
剤、強化カーボンブラツク、イオウ及び促進剤を
含む。 本発明のトレツドキヤツプ配合物は、バイア
ス、ベルト付バイアス及びラジアルの乗用、軽ト
ラツク、トラツク、バス、オフロード、トレー
ラ、農場用及び飛行機用タイヤの製造においてト
レツドキヤツプとして用いられる。 以下の実施例は当業者に本発明を更に詳細に説
明するものである。 実施例 １ 「Ａ」と表示したトレツドキヤツプ配合物の調
製において、天然ゴム、93％シスーポリブタジエ
ン、中密度ビニルポリブタジエン、カーボンブラ
ツク、ワツクス、アミン酸化防止剤、活性剤（ス
テアリン酸及び酸化亜鉛）及びプロセスオイルを
バンバリー中で約320〓（160℃）（範囲約290°〜
350〓（143.3〜176.7℃））で混合した。この最初
のパスミツクス、又はマスターバツチは通常実施
されるように冷却しそしてハンドリングができる
ようにシートに剥がすために二個のロールミル上
に排出する。冷却されたマスターバツチ原料は密
閉ミキサー（バンバリー）に再び充填し、硬化剤
（スルフエンアミド促進剤及び不溶解性イオウ）
を添加し、約220〓（104.4℃）の吐出温度に混合
した。もつとも温度は約240〓（115.6℃）の高
さ、又は200〓（93.3℃）の低さでもかまわない。
トレツドキヤツプ配合物を調製し、以下のように
表示した。 「Ａ＋5PHR 1.5MMW PE」 「Ａ＋10PHR 1.5MMW PE」 「Ａ＋10PHR 1.5MMW PE＋6PHRナフテン系
オイル」 「Ａ＋10PHR 1.5MMW PE＋12PHRナフテン
系オイル」 （MMW＝百万分子量。即ち、1.5MMW PEは
その分子量の150万倍の量のポリエチレンを意味
する） これらのうちで1.5MMW PEは常に第二のパ
スミツクスで加えた以外、上で述べたような方法
で硬化剤と共に混合した。もし使用するならば、
別に６部又は12部のナフテン系プロセスオイルを
通常良好に実施しているように、ブラツク混合の
後の最初のパスミツクスのおよそ中頃で添加す
る。 試料を最後の材料から切取り、金型に詰めて
320〓（160℃）で硬化した。十分に硬化し、冷却
した試料を次いで試験した。得られた結果を以下
の表−１に示す。

【表】

【表】 実験室牽引試験又はピコ磨耗試験の磨耗表面に
は肉眼で見えるようなポリエチレンの粒子は存在
しない。 上で述べた実験において、10PHRポリエチレ
ンと12PHRオイルを用いる最後の実験は、「Ａ」
対照配合と比べころがり抵抗と牽引力を改良し、
一方それ以外の、ハンドリング、熱間型取り出し
引裂き抵抗の性質は少なくとも対照と同等に保持
されることが望まれる場合に於けるトレツドの性
質の最も優れたバランスを達成するのに最善であ
ることを示している。 その代りに、タイヤハンドリング応答を増大す
るための堅さを有意義に増大させ、磨耗抵抗を改
良させるがころがり抵抗とウエツト牽引に悪影響
を生じることなく、かつ乾燥牽引及び熱間型引裂
き抵抗への悪影響は最小にとどめることが望まれ
る場合に於てはキヤツプ配合Ａ＋10PHR
1.5MMW PEは、上で述べた実験のなかから選
ばれる最善のものを示している。 表−１の注釈 損失正接又はtanδ： 計測イエーズリー オシログラフを用いて、室
温で約５ヘルツで、又はMTSダイナミツク ス
ペクトロメータ モデル830で室温で12ヘルツで
測定したエネルギー損失の用語である。これはこ
ろがり抵抗と比例関係がある。tanδが低い程ころ
がり抵抗が低くなる。 シヨアー「Ａ」ジユロメーター（押込み硬度）： ASTM D2240の記載に準じて実施した。大き
い数字は高い硬度を意味する。トレツド硬度は、
要求されたタイヤのハンドリング性に効果を与え
るために用いられる幾つかのパラメーターの一つ
である。トレツド硬度が高いとコーナーリング係
数が多少高くなる。 動的弾性率： MTS モデル830ダイナミツク スペクトロメ
ーターを用いて、室温で12ヘルツで操作して測定
した。動的モードの相対的強化の指針。大きな弾
性率は大きな強化を示す。 熱間型引裂き抵抗： 350〓（176.7℃）で硬化した試料を一般的なラ
ジアル乗用自動車タイヤトレツドの典型的なトレ
ツツドパターンを模擬した型から抜出して測定し
た。引裂きの全長は直接工場引裂き経験と関係す
る。低い数字が望ましい。 ピコ磨耗指数： ASTM D2228の記載に準じて実施した。高い
数字はこの試験において良好な摩耗抵抗を示し、
そして路面上でのより長時間の摩擦ポテンシヤル
を指示する。この試験は一般にラジアルプライタ
イヤの通常の磨耗において観測されるよりも更に
厳しいものである。 ウエツトスキツド摩擦係数（μ ウエツト）： ブリテツシユ ポータブル スキツドテスター
（IPST）機器で湿つた道路を模擬するために湿つ
た平滑なコンクリート表面を用いて測定した。ウ
エツト−スキツド値は65／35ESBR／BR対照ト
レツド処方の標準μ−ウエツト値の0.600に対す
るものである。それはウエツトタイヤ牽引力デー
タと比例関係がある。μ−ウエツトが高い程、湿
つた道路上の牽引力性能が良い。 ESBR： ブタジエン−１，３とスチレン（約23.5％スチ
レン）の乳化重合共重合体。 BR： ポリブタジエン、約93％シス。 低ころがり抵抗タイヤのトレツド配合物用乾燥牽
引インジケーターDT１： DT１は縦軸としてタンジエントδ対各配合物
のlog−周波数−平方の線型プロツトの勾配であ
る。ここでタンジエントδはMTSモデル830ダイ
ナミツク スペクトロメータにより周波数約１−
30ヘルツの範囲で室温73〓（22.8℃）で測定し
た。機器を装備した牽引トレーラで測定したよう
に、DT１が大きい程、ラジアル乗用自動車タイ
ヤ上のあるトレツド配合物の乾燥牽引力のピーク
が大きくなる。 タイヤ乾燥牽引力が上記インジケーターで予想
されることはノルドシークによつて提案された理
想的トレツドゴムプロツト「理想的トレツドゴム
の開発に関するモデル研究」、A.C.Sラバー部門
報告、1984年春季年会）及びその他で証明され
る。即ち、乾燥牽引力及び低ころがり抵抗の改良
された均合を有する新規トレツドゴムのtanδにお
ける望ましい変化（すなわち、同じ又は低いころ
がり抵抗での大きな乾燥牽引力）は、 乾燥牽引力の周波数範囲における増加したtanδ
及び／又は； タイヤころがり抵抗測定の周波数範囲における
tanδの減少［これは関係する周波数の間のtanδ対
周波数（又はWLF（ウイリアムス−ランデル−フ
エリイ）周波数温度変化当りの温度）の線型関数
の絶対勾配の増加と同等である］ によつて得られる。 １−30ヘルツの容易に測定できる範囲における
tanδの線型関数からの勾配決定は、問題の周波数
間（67”自動車用車輪上での乾燥牽引力及びころ
がり抵抗測定でのもの）の勾配を予知するのに実
際の配合物に対し十分である。 タイヤ乾燥牽引の予知をするものとして上記の
DT１の有用性は、乾燥μ値が0.93−1.00（正規化
した乾燥摩擦係数ピーク）にわたつている５つの
トレツド配合物の添付図面で示した相関試験によ
つて証明された。 実施例 ２ ころがり抵抗を維持又は減少しつつ、乾燥牽引
力を少し改良することが望まれる場合のタイヤ試
験で、一方が上で述べたと同様のHMWポリエチ
レン及び別のプロセスオイルを含有すること以外
同じ成分と量を含む二つのトレツドキヤツプ配合
物を用いて、寸法LT245／75R16の軽トラツクタ
イヤをつくつた。「Ｃ」と表示したHMWポリエ
チレン無しの配合物は、密閉ミキサー中で通常の
二パス混合で天然ゴム、カーボンブラツク、芳香
族プロセスオイル、アミン酸化防止剤、活性剤
（ステアリン酸及び酸化亜鉛）及び硬化剤（スル
フエンアミド促進剤及びイオウ）からなる。「Ｄ」
と表示した配合物は、HMWポリエチレン４部
（PHR）と、最後のパス混合（すでに「Ｃ」配合
で使われた量以上を越えて）に添加された追加の
芳香族プロセスオイル５部を含む。以下の表−２
は乾燥−路面牽引力と、ころがり抵抗データを含
む。 表−２ Ｃ Ｄ 相対40MPH乾燥牽引力、 ピーク／スライド 平均 100 105 67インチ路面車輪 ころがり抵抗、ニユートン 44.9 43.7 表−２の注釈 40MPH乾燥牽引力試験： オウトモチブ プルーブイング グランド、ペ
コス、テキサスの表面「Ｓ」の牽引トレーラ試
験。（時速40マイルで乾燥路面を走る車両に装着
したタイヤに対し実施される。ピーク牽引力とは
ホイールがロツクし滑る直前のタイヤと路面の最
大牽引力である。スライド牽引力とはタイヤが滑
つている状態でのタイヤと路面の間の牽引力であ
る。ピーク／スライド平均とは測定されたピーク
牽引力とスライド牽引力の平均である。相対と
は、比較の為にＣタイヤのピーク／スライド平均
を100としたので、Ｄタイヤのピーク／スライド
平均がＣタイヤに対して105となつたことを意味
する。） 報告した値は２タイヤの平均である。夫々のタ
イヤは数回の走行について試験をした。牽引のピ
ークとスライド値の両方を測定し、平均してピー
ク／スライド複合とした。試験タイヤの値は制御
出来ない変数による牽引力変化をモニターするた
めに内部対照タイヤを用いて正規化した。内部対
照タイヤとは、試験の間に定期的に対照タイヤを
走行させ、その牽引力値を路面状態が変化してい
るかどうかチエツクし、そして、タイヤの各試験
の牽引力値を、最も最近の以前及び最も最近の以
後に行なつた試験の対照タイヤに対する牽引力測
定値、及びこれらの測定値と試験の間の対照タイ
ヤの全ての牽引力測定値との関係に基づいて調節
した、という意味である。 試験タイヤ荷重及びタイヤ圧＝1250ポンド及び
50psi。 ころがり抵抗試験： 67インチ路面車輪試験；路面の感触を模擬する
ために「3M セイフテイ ウオーク」を表面に
付けた。定常状態の平衡値（タイヤが運転温度に
あたたまりころがり抵抗が減少をしなくなつた状
態の値）を報告した。タイヤがブレークインウオ
ームアツプ後。 試験室温度＝75〓（23.9℃）。 試験タイヤ荷重及びタイヤ圧＝1300ポンド及び
55psi。

【図面の簡単な説明】

第１図は、トレツドゴムDT１と乾燥道路タイ
ヤ牽引力データとの関係を示すための説明図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 290°〜350〓（143.3°〜176.7℃）の温度
   で、ゴム；カーボンブラツク；芳香族、ナフテ
   ン系及びパラフイン系オイル及びそれらの配合
   物からなる群から選ばれたプロセスオイル；酸
   化防止剤；ワツクス；及び活性剤；を混合して
   マスターバツチを形成し、該マスターバツチを
   冷却し、そして (b) 該マスターバツチと、重量平均分子量が100
   万〜600万であり、密度（ｇ／c.c.）が0.93〜
   0.95であり、軟化点が275〓（135℃）以上であ
   りそして粒径が粒子の70％が合衆国標準目盛No.
   100篩を通過し、粒子の99％が目盛No.80篩を通
   過する２〜20PHRの結晶質及び線状ポリエチ
   レン、及び加硫性ゴム配合物を形成するための
   硬化剤、を混合することからなるが、 但し、使用する該プロセスオイルの全量が４〜
   65PHRであり、そして(b)の混合中の温度は、
   200°〜240〓（93.3℃−115.6℃）の範囲にありか
   つポリエチレンの寸法と形態を有意に変えてしま
   うのに不十分で、ゴムとポリエチレンとが化学反
   応等の相互作用で非軟化粒状態のポリエチレンの
   物理的な状態を変えてしまうのに不十分であるこ
   とを条件とすることを特徴とする、 空気タイヤ用トレツドキヤツプの製造において
   有益な加硫性ゴム配合物を調製する方法。 ２ 該ポリエチレンが５〜15PHRの量用いられ、
   そして該ポリエチレンの重量平均分子量が150万
   であり、該プロセスオイルが該配合物中で全量で
   ６〜40PHR用いられ、そして(a)の混合温度が320
   〓（160℃）であり、(b)の混合温度が220〓
   （104.4℃）である特許請求の範囲第１項に記載の
   方法。 ３ 追加の量の該プロセスオイルを段階(b)の混合
   中に加える特許請求の範囲第１項に記載の方法。