JPS6061311A - 重荷重車両用空気入りタイヤ - 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】 本発明は、耐カット性および耐摩耗性を損なうことなし
に高速耐久性を向上させた重荷重車両用空気入りタイヤ
に関する。

一般に、走行路面に岩場や砕石現場を含むような用途に
使われるオフザロードタイヤ、産業車両タイヤあるいは
砕石の多い非舗装道路を走行する大型タイヤなどでは走
行中にタイヤ・トレッド部にカット傷を受けることがあ
る。捷だ、これらのタイヤは、通常予想されるよりも高
速度走行で使用されているのが現実である。タイヤの外
傷であるカット傷は、ときには厚いトレッド部を貫通し
てカーカスにまで達する場合がある。また、このように
大きなカット傷でなくても、その後の走行により傷が成
長したり、トレッド部ゴムが一部取り去られてし捷うな
どが生じ、タイヤの寿命を低下させてし捷う。

従来、このようなカット傷を防止するために重車両用タ
イヤではトレンド部にスチレン・ブタジェン共重合体ゴ
ム（以下、ＳＢＲと略す）を主体とするゴム組成物を使
用している。この理由としては、ＳＢＲは、ガラス転位
温度が天然ゴム（以下、ＮＲと略す）およびシス−１，
４−ポリブタジェンゴムに比べて高いので、外傷のよう
な突然短時間で起る現象にはＳＢＲの分子運動が追従で
きず、このためすぐれた馴カット性を示す。すなわち、
耐カット性を高いレベルに保ち、外傷による寿命を長く
するにはＳＢＲを主体としたゴムをトレッド部分に用い
ることが望捷しいのである。

ところで、重車両用タイヤ（ラジアル構造、バイアス構
造）は、トレッド表面の単位面積に加わる荷重、すなわ
ち面圧力が高いために摩耗速度が大きくなるので、耐摩
耗性も同時に要求される。耐摩耗性を向上させるには補
強性の強いカーボンブラックを使わざるを得ない。しか
し、ＳＢＲを主体としたゴムに補強性の強いカーボンブ
ラックを組合せて使用すると走行時の繰り返し変形によ
りヒステリシス損失が大きくなり、発熱が高くなってし
まう。重車両用タイヤのように面圧力が高く、トレッド
部分の体積が大きいタイヤでは、発熱した熱がタイヤの
外部に放出されずに蓄熱され、トレッド部分の温度が上
昇し、最も温度が高くなるカーカス部又はベルト部とト
レッド部とが接着している近傍よりセパレーションが生
じ、タイヤの破損の原因に結びついてしまう。一定の形
状のタイヤが走行中に繰り返し変形により起る発熱とそ
の結果として起る温度上昇は、タイヤに加わっている荷
重と走行速度によりきまり、前記のセパレーションによ
るタイヤ破損を起させないためには荷重を低めるか又は
走行速度を低くする以外には手段がないことになる。タ
イヤに加わる荷重はタイヤの補強材強度によりきまるも
のであるから、結局、走行速度を下げねばならなくなる
。

したがって、重車両の走行速度に対する性能は、そこに
使われるタイヤによシ制限を受けることになり、このた
め、この限界走行速度性能を、外傷による耐カツト性能
を損なわずに向上させることが強く要請されているのが
現状である。

本発明は、上述した事情にかんがみてなされたものであ
って、トレッド部分の耐カツト性能および耐摩耗性能を
損なわずに、タイヤ走行中の温度上昇にょシ生ずるセパ
レーションなどの破損を起す限界走行速度を向上させた
重荷重車両用空気入りタイヤを提供することを目的とす
る。

このため、本発明は、キャンプ・トレッドにスチレン・
ブタジェン共重合体ゴムを７０重量部以上と補強剤とを
含有させてなシ、前記スチレン・ブタジェン共重合体ゴ
ムのうち２０重量部以上が、下記式 （式中、Ｒ１およびＲ２は水素又は置換基を表し、ｍお
よびｎは整数を表す）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させたスチレン・フ
リジエン共重合体ゴムであり、前記補強剤として■、吸
着量７０〜１３０　ｒｎ々′２のカーボンブラックを原
料ゴム１００重量部に対して４５〜７０重量部含有させ
たことを特徴とする重荷重車両用空気入りタイヤを要旨
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。

図は、本発明のタイヤの一例の子午断面説明図である。

図において、１はトレンド、２は左右一対のビード部４
，４間に装架されたカーカスで６Ｄ、トレッド１におい
てはこのカーカス２の外周を取り囲むようにベルト補強
層３が配置されている。５，５は左右一対のビード部４
゜４に連結する左右一対のサイドウオール部である。ト
レッド１は、外側のキャンプ・トレンドＡと内側のベー
ス・トレッドＢの２層構造となっている。

本発明においては、キャンプ・トレンドＡに下記式 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スチレン・ブタジェン共重合体ゴム
（以下、改質ＳＢＲと称する）と補強剤として１２吸着
量７０〜１３０ｍ９／？のカーボンブランクを使用する
。これは、下記の理由からである。すなわち、重車両用
大型タイヤの走行ニよるセパレーンヨン破損を起させる
限界走行速度を向上させるには、トレッド部分に用いら
れる加硫ゴムの繰り返し変形によるヒステリシス損失を
低減することが重要であるが、その手段として（＋）Ｓ
ＢＲよりガラス転位温度の低い原料ゴムを用いるか、又
は（１１）カーボンブラックの使用面から、（ａ＋補強
性の低いカーボンブラックを配合量を少なくして用いる
かもしくは（ｂｌ補強性の強いカーボンブラックをゴム
中に均一に分散させてカーボンブラック粒子間の摩擦に
よるエネルギー損失を低減させる等の方法が考えられる
。ところが、ｍの方法では酬カット性を低下させてしま
い、輸＋　）　−（ａ）では耐摩耗性を害するので不適
当である。そこで、＜　ｒｒ　）　−（ｂ＋の考え方に
検討を加え、トレッド部に使われる原料ゴムの主鎖とし
てはＳＢＲであるがその分子鎖に特定の官能基を有せし
め、この官能基により補強性の大きなカーボンブランク
を用いてもカーボンブラックのミクロな粒子間に接触摩
擦を起させないようにしてヒステリシス損失を低減させ
、外傷などの突然短時間に起る破損現象に抵抗せしめ、
耐カット性を高いレベルに保たしめんとしたためである
。

前記式（１）で示される原子団において、Ｒ，、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、例えばアミン基、アルキル
アミノ基、ジアルキルアミノ基でちる。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スチレン・ブタジェン共重合体ゴム
、すなわち改質ＳＢＲは９例えば、アルカリ金属基材触
媒を用いてスチレンとブタジェンとを反応させ、゛重合
反応完了後に得られるスチレン・ブタジェン共重合体ゴ
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
属元素をハエとするものである。まだ、スチレン・ブタ
ジェン共重合体ゴム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本当シ１個以上である（すなわ
ち、ゴム１００重量部当、９０．０５〜１．０重量部で
ある）。このベンゾフェノン類としては、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／　）　−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。

このようにして得られる改質ＳＢＲは、スチレン含有量
が１０〜３０重量％で、ブタジェン部分の１，２ビニル
結合が５〜４０チであることが好捷しい。スチレン含有
量が３０重量％以上および／又は゛ブタジェン部分の１
，２ビニル結合が４００重量部上では、重合体分子の運
動性が低下し、ヒステリシス損失が高くなるので不適当
であり、一方、スチレン含有量が１０重量％以下および
／又はブタジェン部分の１，２ビニル結合が５重量係以
下では、耐カット性に対する抵抗が十分に得られないか
らである。

本発明においては、キャップ・トレッドＡにＳＢＲを７
０重量部以上含有させ、かつ、その７０重量部以上のう
ち２０重量部以上を前述した改質ＳＢＲで置き替えるの
である。ＳＢＲが７０重量部未満では外傷による耐カッ
ト性が不十分であり、また、改質ＳＢＲが２０重量部未
満ではヒステリシス損失を有効に低下させることができ
ないからである。

また、本発明においては、補強剤として■２吸着量７０
〜１３０　”９／ｙのカーボンブラックをキャップ・ト
レッドＡに含有させるのである。この場合、■２吸着量
が７０〜今未満では配摩耗性が不十分となり、１３０勢
を越えるとカーボンブラックを混合する際に十分な粒子
分散状態が得られないからである。カーボンブラックの
含有量は、原料ゴム１００重量部に対して４５〜７０重
量部でちる。４５重量部未満では耐摩耗性が不足し、７
０重量部を越えるとヒステリシス損失が大きくなり、高
速耐久性を十分に得ることができないからである。

このようにしてなるキャップ・トレッドＡの加硫ゴムの
動的蓄積弾性率（Ｅ′）は、１００°Ｃにおいて３　Ｍ
Ｐａ　（Ｅ’　＜　７　ＭＰａである。　Ｅ′が７ＭＰ
ａより犬きくなると硬すぎてクラック成長やチッピング
が起り易くなり、３　ＭＰａ未満では変形が大きくなっ
て路面との運動が増し、耐摩耗性が低下する。また、動
的損失率（ｔａｎδ）は、−δ（０，２０でおる。ｔａ
ｎδが０，２０を越えるとヒステリシス損失が大きすぎ
高速耐久性を向上させることができない。

マタ、ベース・トレッドＢの加硫ゴムの動的蓄積弾性率
（Ｅ′）は、１００°Ｃにおいて２．５ＭＰａ＜　Ｅ’
＜　５．５　ＭＰａであり、キャップ・トレッドＡより
も１５〜２０％低い範囲である。２．５ＭＰａより低い
とトレッド部全体の変形をベース・トレッドＢで分担す
ることになり、この部分からの発熱が期待している方向
とは逆に高くなってしまう。一方、５．５ＭＰａより高
いと硬くなりすぎて変形しにくくなってしまうからであ
る。動的損失率（Ｉａｎδ）は、帥δ（０，１５である
。ベース、トレッドＢの個所では耐摩耗性が要求されな
いために、ｔａｎδを０．１５以下と低くして内部から
の発熱を低くすることにより、高速走行時の耐久性を向
上させることができる。

本発明の重荷重車両用空気入シタイヤにおいては、トレ
ッド部以外では目的に応じて適した加硫ゴム物性を有す
るものを使用することができる。捷だ、トレッド部を含
むすべての部分にゴム工業で汎用される各種の配合剤を
適宜選択して使用することができる。

以下に実施例を示して本発明の効果を具体的に説明する
。

実施例 ステンレス製重合反応器に、乾燥窒素で置換後、１．３
−ブタジェン１１．６重ｔ％、スチレン３９重量％、ヘ
ンセフ８４４重量％、およびテ］・ラヒドロフラン０，
０８重量多の混合溶液にｎ−ヘキサン溶液となったｎ−
ブチルリチウム０．２１ミリモル／全重合溶液１００ｆ
を入れ、攪拌しなから４５°Ｃで２時間重合をおこなっ
た。重合反応後に４，４′−ビス（ジメチルアミノ）ベ
ンゾフェノン（以下、ＭＡＲと称する）を０．３１ミリ
モル／全重合溶液１００２を添加し、５分間攪拌し、重
合体１００重量部当り１重量部となるように２゜６−ジ
ーｔ−ブチル−ｐ−クレゾール（以下、Ｂ　ＨＴと称す
る）を添加したメタノール溶液中に反応器中の内容物を
取り出し、生成重合体を凝固後、２日間減圧乾燥するこ
とにより、改質ＳＢＲを調製した。

また、上記と同様に重合を行い、ＭＡＢを添加せずにＢ
Ｈ’Ｔを含む溶液で凝固させてＳＢＲを調製した。

このようにして得られる重合体の組成、ミクロ構造、ム
ーニー粘度を下記の表−１に示す。

表−１ 表−１に示した５ＢＲ１改質ＳＢＲを用いてキャップ・
トレッドＡを配合した。この配合内容を下記の表−２に
示す。なお、供試タイヤサイズは、１０００　Ｒ２０１
４ＰＲラグパターンであり、そのカーカス部およびベル
ト部にはそれぞれ３＋９　＋　１５　（０，１７５）　
Ｗ、３　（０，２０）＋６．（０，３５）構造のスチー
ルコードを用いている。この供試タイヤは、トレッド部
が２層構造となっており、キャップ・トレッドＡに対し
ベース・トレッドＢの断面積は２０％である。ベース・
トレッドＢのゴム配合を下記の表−３に示す。

（本頁以下余白） 表−２ （注ｔ）Ｉ２吸着量１２１ｍ９／ｙ 米１，３−ジメチルブチル−ｐ−フェニレンジアミン 光来Ｎ０ＢＳ：Ｎ−オキゾジメチレ／−２−べ／ノ゛チ
アゾリルースルフェンアミド゛ 表−３ （注２）　■２吸着量７０ｍ９／グ 米米米　Ｅ′および師δは巻本製作所製粘弾性スペクト
ロメーターを用い、周波数２０Ｈ２、動歪１０±２％、
引張伸長条件にて測定を行なった。

表−４にタイヤのキャップ・トレノｌ−Ａに使われた加
硫ゴムの動的粘弾性測定値、室内ドラムテストにての高
速耐久性能、耐摩耗性、耐カット性を示す。耐摩耗性と
耐カット性については、平均走行速度４０Ｋｍ／ｈにて
非舗装道路において２ケ月間走行して、その際の摩耗状
況をＳＢＲのタイヤを１００として指数表示を行い（指
数が大きい方が耐摩耗性がよい）、耐カット性は表面に
生じたカット数をＳＢＲのタイヤを１００として指数表
示した（指数は大きい方がよい）。

表−４ までの走行距離をめた。

表４に示しだ結果より明らかなように、本発明のベンゾ
フェノン類を有するＳＢＲを配合した、本発明の特定な
動的性能を有するギャップ・ｌ・レッド部と特定の動的
性能を有するベース・トレッド部とが組合わさった重車
両用大型タイヤは、耐カット性および耐摩耗性をそこな
わずに高速耐久性が著しく改善されている。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明のタイヤの一例の子午断面説明図である。 １・・トレッド、２・・・カーカス、３・・・ベルト補
強層。 代理人　弁理士　小　川　信　− 弁理士　野　口　賢　照 弁理士　斎　下　和　彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. キャップ・トレツドにスチレ／・ブタジェン共重合体ゴ
   ムを７０重量部以上と補強剤とを含有サセてなり、前記
   スチレン・ブタジェン共重合体ゴムのうち２０重量部以
   上が、下記式Ｃ式中、Ｒ１およびＲ２は水素又は置換基
   を表し、ｍおよびｎは整数を表す）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させた
   スチレ／・ブタジェン共重合体ゴムであり、前記補強剤
   として■２吸着量７０〜１３０ｍ＆／７のカーボンブラ
   ンクを原料ゴム１００重量部に対して４５〜７０重量部
   含有させたことを特徴とする重荷重車両用空気入りタイ
   ヤ。