JPS61268502A - 高性能タイヤ - 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） この発明は、高性能タイヤ、特に耐摩耗性及びグリップ
性能を改良した高性能タイヤに関する。

〈従来の技術） 従来、高性能タイヤは路面とのグリップ性能を極限まで
要求されるので、これらのタイヤのトレッド用ゴム組成
物としては、弾性率が低く、エネルギーロスの大きいゴ
ム組成物が使用されて来た。

具体的には、スチレン含量の高いスチレン−ブタジエン
共重合体ゴムを使用しているが、ある一定値以上にスチ
レン含量を増加させて行くと、スチレンがブロック的に
ポリマー主鎖の中に入るようになり、グリップ性能がか
えって低下してしまうことになる。したがってこの方法
では、グリップ性能の改良はすでに限界に来ている。こ
の他、多くの改良手法が提案されているが、十分なもの
はないのが現状である。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、耐摩耗性及びグリップ性能の向上を、前記の
ようなスチレン含量の増加を主とする方法により達成す
ることなく、イソブチレン系高重合体を利用して解決せ
んとするものである。この場合、従来のブチルゴムを利
用するタイヤにおいては、耐摩耗性と引張強さが劣り、
ジエン系ゴムとの接着が不十分であり、また加硫速度が
遅いなどの欠点があり、これらによって、耐摩耗性及び
グリップ性能の向上に対し効果を発揮することができな
かった。本発明は、上記問題点を、特殊のイソブチレン
系高重合体を利用することにより解決せんとするもので
ある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者は、上記欠点を改良すべく鋭意研究を重ねた結
果、分子量が７５万以上で主鎖に二重結合をほとんど有
しないか、全く有しないブチルゴムをブレンドすると、
従来のブチルゴムとは全く異なり、耐摩耗性が著しく改
良されると共に路面との摩擦係数が大幅に改良されるこ
とを確め、本発明を達成するに至った。

すなわち、この発明は、トレッド部と、このトレッド部
の両肩でトレッド部に連なる一対のサイドウオール部と
サイドウオール部の内周にそれぞれ形成した一対のビー
ド部とを備えた空気入りタイヤにおいて、トレッド部ゴ
ム組成物がジエン単位対イソブチレン単位のモル比が０
〜０．０１であり、かつ粘度平均分子量が７５万以上で
あるイソブチレン系高重合体３０〜１０重量部、ジエン
系ゴム７０〜９０重量部、無機充填剤９０〜１８０重量
部及びプロセスオイル４０〜１２０重量部を配合してな
り、かつプロセスオイル対無機充填剤の重量比率が０．
３〜１．０であるゴム組成物であることを特徴とする高
性能タイヤである。

従来、ブチルゴムは、路面との摩擦係数（特にウェット
時の路面との摩擦係数）が高いので、タイヤのトレッド
用ゴム組成物として数多くの研究がなされているが、次
のような欠点があるため、実際に使用されている例は、
非常に少い。

（１）耐摩耗性に著しく劣る。ジエン系ゴムにブチルゴ
ムをブレンドしていくと、急速に耐摩耗性が低下する。

（２）引張り強さが低下する。ブチルゴムをブレンドし
ていくと、急速に引張り強さが低下する。

（３）他のジエン系ゴムとの接着が不十分。（ゴム・・
・ゴム接着） （４）加硫速度が遅い。（硫黄による架橋反応）これら
の欠点の大きな原因の一つは、加硫速度が遅いことにあ
る。他のジエン系ゴム対比、加硫速度が遅いので、ジエ
ン系ゴムとブチルゴムの界面接着が十分でなく、耐摩耗
性や引っ張り強さを低下させている。これを改良する為
クロロブチルゴムやブロモブチルゴム等のハロゲン化ブ
チルゴムが開発されたが、まだ十分とは言えない。

本発明者は、ブチルゴムの路面との摩擦係数（特にウェ
ット時の摩擦係数）がジエン系ゴム対比、非常に高いと
いう性質をタイヤトレッドに適用する為、鋭意研究を重
ねた結果、／”％ロゲン化ブチルゴム程度のブチルゴム
では、従来の欠点を克服することができないが、ブチル
ゴムの分子量を通常のブチルゴムよりも高くして、ジエ
ン系ゴム組成物中にミクロに分散させることにより、意
外にもこの欠点を初めて克服しうろことを確めた。

本発明のイソブチレン系高重合体が、従来のブチルゴム
の使い方と大きく異なる点は、ブチルゴムの分子量を大
きくす乙ことによって、あえて架橋させなくても良くし
たという点と、高分子量化することによって、ジエン系
ゴムとの界面の形状が複雑になり、界面の面積が増え、
さらにアンカー効果が加わる為、接着力が増大し、結果
として、耐摩耗性や引っ張り強さの低下が非常に少くな
ったこと、及び積極的に全体の系をコントロールされた
不均一系にしたことである。

以上によって、路面との摩擦係数（特にウェット時の摩
擦係数）が大きく、耐摩耗性にすぐれ、しかもブチルゴ
ムのガラス転移温度が、天然ゴム並に低いという特徴を
利用して本発明の空気入りタイヤを提供しろるようにな
った。

前記イソブチレン系高重合体としては、例えばオパノー
ルＢ８０、オパノールＢ１００、オパノールＢ１２０、
オパノールＢ１５０、オパノールロ２００（いずれもＢ
ＡＳＦ株式会社製イソブチレン系高重合体の商品名）な
どがあり、各グレードの粘度平均分子量は表１に示すと
おりである。

表１ 表１には、他にＢＡＳＦ株式会社製オバノールＢ　５０
も示されるが、これは本発明のイソブチレン系高重合体
には含まれないイソブチレン系高重合体である。なお、
表１のオバノール８シリーズの重合体の粘度平均分子量
Ｍｖは式 ％式％（） によって計算される。Ｊｏはイソオクタン中２０℃で測
定した極限粘度である。

ジエン単位対イソブチレン単位のモル比を０〜０．０１
に限定したのは、本発明にイソプレン単量体を共重合す
る必要がないからである。つまり、通常使用されるブチ
ルゴムがイソブチレンの外にイソプレンを共重合するの
は、主鎖に二重結合を導入することによって、ジエン系
ゴムと同じように硫黄などで容易に架橋しうるようにす
る為である。

しかるに本発明では、イソブチレン系高重合体の分子量
を著しく大きくすることによって架橋させる必要を無く
したので、ゴム主鎖に二重結合を入れる必要そのものが
ない。逆にイソプレン等のジエンを共重合すると、高い
分子量のゴムが得難くなる。これらの理由により、ジエ
ン単位対イソブチレン単位のモル比を０〜０．０１に限
定した。

本発明中、粘度平均分子量を７５万以上に限定したのは
、この分子量が７５万未満では、通常のゴムと同じよう
に架橋して使用しないとフローを起し、永久歪みが大き
くなり、使用することができないからである。更に、ジ
エン系ゴムとの界面を複雑にし、接着強度を増し、接着
疲労を起し難（する効果は、７５万程度では、まだ不足
気味であり、１４０万以上とするのが好ましい。

本発明のイソブチレン系高重合体の量を１０〜３０重量
部に限定したのは、１０重量部未満では、効果がなく、
３０重量部を超えると、このイソブチレン系高重合体の
分散不良が発生する為である。

本発明において、無機充填剤の量を９０〜１８０重量部
に限定したのは、トレッド部のグリップを満足させる為
、プロセスオイルを大量に使用するので、無機充填剤の
量が９０重量部未満では加工時の作業性が著しく低下す
るし、十分な耐摩耗性を確保することもできず、１８０
重量部を超えると、加工時の作業性を十分にすることが
できないので、工業的に価値がないからである。

本発明において、プロセスオイルの量を４０〜１２０重
量部に限定したのは、酸量が４０重量部未満では、トレ
ッド部のグリップ性能の改良効果が十分でなく、１２０
重量部を超えると前記改良効果は、も早顕著に増加せず
、反対に加工時の作業性などへの悪影響が顕著になって
くるからである。

また、本発明において、プロセスオイル対無機充填剤の
重量比率を０．３〜１．０に限定したのは、０．３未満
では、プロセスオイルの量が少な過ぎて加工時の作業性
が悪＜、１．０を超えると逆にベタベタし過ぎて、やは
り加工時の作業性が悪い為である。

本発明のジエン系ゴムとしては、例えば、天然ゴム、ポ
リイソプレンゴム、ポリブタジェンゴム、スチレン−ブ
タジエン共重合体ゴム、α−メチルスチレン−ブタジエ
ン共重合体ゴム、及びブタジエン−イソプレン共重合体
ゴムよりなる群の中から選ばれた少くとも１種のジエン
系ゴムが挙げられる。

ジエン系ゴムとしては、スチレン単位及び／又はα−メ
チルスチレン単位を３０重量％以上含有するビニル芳香
族−ブタジエン共重合体ゴムが好ましく、また、前記単
位の含有量の上限としては５０重量％以下が好ましいが
、これは、前記範囲内の場合、プロセスオイル、カーボ
ンブラックが多いゴム組成物において大きなグリップを
得やすいからである。ビニル芳香族−ブタジエン共重合
体ゴムのブタジェン部分のビニル構造含有量がブタジェ
ン部分の４０重量％以上であり、かつ該共重合体ゴムの
ガラス転移温度が一４５℃以上であることが耐熱性にす
ぐれる点で好ましい。また、ジエン系ゴムが、イソプレ
ン部分の３．４ビニル構造含有景が４０％以上でガラス
転移温度が一４５℃以上であるポリイソプレンゴム、イ
ソプレン−スチレン共重合体ゴム又はイソプレン−α−
メチルスチレン共重合体ゴムであることも好ましい。

本発明のイソブチレン系高重合体は、ジエン系ゴムと相
溶せず、ジエン系ゴム（海相）中に独立層（島相）を形
成することが好ましいが、これは、このような非相溶系
でないとポリイソブチレンゴムの特性（路面との摩擦係
数、特にウェット時の路面との摩擦係数が高い。）がじ
ゅうぶんに発揮できないからである。

本発明では、イソブチレン系高重合体の独立層の平均径
は、１０μｍ以下が好ましいが、これは１０μｍを超え
ると引っ張り強さがかなり低下するからである。イソブ
チレン系高重合体の特性をじゅうぶんに発揮させ、かつ
引っ張り強さを保つ為には、独立層の平均径は、０．３
〜３．０μｍが最も好ましい。

本発明において、平均径は、サンプルから超薄切片を作
製し、電子顕微鏡にて１万倍に拡大し、独立層の一番長
い径とそれに直角な方向の径を測定し、両方を加え、２
で割った値を３００個の任意抽出した独立層に関して単
純平均して求めた。

この発明に従う、前記のゴム組成物において、前記配合
剤の外に、老化防止剤、加硫促進剤、ステアリン酸、亜
鉛華などの加硫促進助剤、加硫剤などのゴム用配合剤を
通常の範囲内でゴムに配合することができる。

本発明において、重合体のガラス転移温度は、示差走査
熱量計、パーキンエルマー社のＤＳＣ−２を用いて昇温
速度１０℃／ｍｉｎで測定した。

（実施例） 以下、実施例及び比較例により、この発明を更に詳細に
説明する。

なお、タイヤの試験として、耐摩耗性、グリップ性能（
制動距離で示す。）及び転がり抵抗は次に示す方法に従
って行った。

耐摩耗性：テストタイヤをコントロールタイヤと共に乗
用車にて１．５万ｋｍ走行させ、桟構ゲージを測定し、
コントロール対比 の指数で表示した。指数が大きい程、 すぐれている。

制動距離：テストタイヤ４本を乗用車に装着し、乾燥路
面を５０ｋｍ／ｈｒで走行させ、急制動をかけ、完全に
停止するまでの制動 距離で評価した。コントロール対比の 指数で表示し、指数が大きい程、すぐ れている。

なお、測定時のタイヤ温度が一８℃の場合、制動距離（
低温時）で示し、このように特 °に断らない限り評価を常温で行ったことを示す。

なお、ゴム組成物の加硫後の引っ張り強さは、ＪＩＳ、
　Ｋ　６３旧に従い、ＪＩＳ　３号ダンベル型サンプル
にて測定した。

コントロール対比の指数で表示しており、値が大きい方
が引っ張り強さが大きいことを示している。

実施例１　比較例１〜２ 実施例１は、本発明の高性能タイヤが従来の高性能タイ
ヤ対比、グリップ性能及び耐摩耗性が大幅に向上してい
ることを示す。

表２に示す配合内容に従って、ゴム組成物３種を作製し
、これらをそれぞれトレッドゴムとして使用したサイズ
１７５ＳＲ１４のラジアルタイヤを作製し、制動距離（
路面との摩擦係数）及び耐摩耗性を評価した。結果を表
３に示す。

表　　　２ 峠　スチレン含量３５％、ビニル含量４５％、ガラス転
移温度　−４３℃ ０２　　日本合成ゴム株式会社製　ブチルゴム商品名：
粘度平均分子量５４万、イソプレン／イソブチレン（モ
ル比）　　０．０１５２＄３　老化防止剤 表　　　３ 実施例２〜６　比較例３〜４ 実施例２〜６では、本発明のイソブチレン系高重合体の
ジエン単位対イソブチレン単位のモル比が０〜０．０１
である場合、粘度平均分子量が７５万以上に限定され、
更に好ましくは１４０万以上であることの根拠を示す。

試験ゴム組成物及びこれをトレッドゴムとして用いるサ
イズ１７５ＳＲ１４のラジアルタイヤの作製は実施例１
に準じて行った。ゴム組成物の配合内容、独立層の状態
などを表４にタイヤ試験結果を表５に示す。

実施例７〜８　比較例５〜７ 実施例７〜８では、イソブチレン系高重合体の配合量が
ゴム１００重量部中１０〜３０重量部に限定されること
を示す。表６に示す配合のゴム組成物をトレッド部に用
いて実施例１に準じてサイズ１７５ＳＲ１４のラジアル
タイヤを作製し、試験した。

結果を表７に示す。

表　　７ 実施例９〜１４では、イソブチレン系高重合体の独立層
が平均系１０μｍ以下で存在しているが好ましく、該平
均径が０．３〜３．０μｍで存在していることが更に好
ましいことを示す。

この実施例においては、実施例１で使用したゴム組成物
と同じ配合内容で混練り条件のみを変化させて、独立層
の分散形態のみを変化させた。混練り時、練り機のロー
ターと壁面とのクリアランスを小さくし、練り温度を上
げる程、独立層の平均径は小さくなった。これらのゴム
組成物をトレッド部に用いてサイズ１７５　ＳＲ１４の
ラジアルタイヤを作製し、試験した。結果を表８に示す
。

実施例１５〜１６、比較例８〜１１ 実施例１５〜１６では、無機充填材が９０〜１８０重量
部、プロセスオイルが４０〜１２０重量部であり、かつ
無機充填材対プロセスオイルの重量比が０．３〜１．０
の範囲内に限定されることを示す。表９の配合のゴム組
成物をトレッド部に用いてサイズ１７５ＳＲ１４のラジ
アルタイヤを作製し、試験した。試験結果を表１０に示
す。なお、コントロールは比較例１である。

（発明の効果） 本発明は、トレッド部ゴム組成物がジエン単位対イソブ
チレン単位のモル比が０〜０．０１であり、かつ粘度平
均分子量が７５万以上であるイソブチレン系高重合体、
ジエン系ゴム、無機充填剤及びプロセスオイルを特定量
配合してなるゴム組成物である高性能タイヤであり、こ
れによって、従来のブチルゴムとジエン系ゴムとのブレ
ンド系によるゴム組成物では不可能であった耐摩耗性及
びグリップ性能を共に改良することができた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、トレッド部と、このトレッド部の両肩でトレッド部
   に連なる一対のサイドウォール部とサイドウォール部の
   内周にそれぞれ形成した一対のビード部とを備えた空気
   入りタイヤにおいて、トレッド部ゴム組成物がジエン単
   位対イソブチレン単位のモル比が０〜０．０１であり、
   かつ粘度平均分子量が７５万以上であるイソブチレン系
   高重合体３０〜１０重量部、ジエン系ゴム７０〜９０重
   量部、無機充填剤９０〜１８０重量部及びプロセスオイ
   ル４０〜１２０重量部を配合してなり、かつプロセスオ
   イル対無機充填剤の重量比率が０．３〜１．０であるゴ
   ム組成物であることを特徴とする高性能タイヤ。 ２、ジエン系ゴムが天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポ
   リブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム
   、α−メチルスチレン−ブタジエン共重合体ゴム及びブ
   タジエン−イソプレン共重合体ゴムよりなる群の中から
   選ばれた少くとも１種のジエン系ゴムである特許請求の
   範囲第１項記載のタイヤ。 ３、ジエン系ゴムがスチレン単位及び／又はα−メチル
   スチレン単位を３０重量％以上含有するビニル芳香族−
   ブタジエン共重合体ゴムである特許請求の範囲第１項記
   載のタイヤ。 ４、ビニル芳香族−ブタジエン共重合体ゴムのブタジエ
   ン部分のビニル構造含有量がブタジエン部分の４０重量
   ％以上であり、かつ該共重合体ゴムのガラス転移温度が
   −４５℃以上である特許請求の範囲第３項記載のタイヤ
   。 ５、ジエン系ゴムが、イソプレン部分の３，４ビニル構
   造含有量が４０％以上でガラス転移温度が−４５℃以上
   であるポリイソプレンゴム、イソプレン−スチレン共重
   合体ゴム又はイソプレン−α−メチルスチレン共重合体
   ゴムである特許請求の範囲第１項記載のタイヤ。 ６、イソブチレン系高重合体がその分子主鎖に二重結合
   を含有せず、かつ７５万以上、好ましくは１４０万以上
   の粘度平均分子量を有する特許請求の範囲第１項記載の
   タイヤ。 ７、イソブチレン系共重合体が７５万以上、好ましくは
   １４０万以上の粘度平均分子量を有し、かつジエン系ゴ
   ムとは相溶せず独立層を形成する特許請求の範囲第１項
   記載のタイヤ。 ８、独立層の平均径が１０μｍ以下である特許請求の範
   囲第７項記載のタイヤ。 ９、独立層の平均径が０．３〜３．０μｍである特許請
   求の範囲第７項又は第８項記載のタイヤ。