JPS624731A - 低転がり抵抗のタイヤ - 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、低温特性と耐摩耗性を改良した低転がり抵・
抗のタイヤに関する。

（従来の技術） 従来、低転がり抵抗タイヤのトレッドゴム組成物には、
ガラス転移温度が一５０℃以上のジエン系ゴムを主成分
として構成されている。従っ、て、−５〜１０℃程度以
下でトレッドゴム組成物が硬く挙動し、路面との摩擦係
数が急速に低下するので、低温では極めて危険なタイヤ
と言わざるを得ない。

これを改良するため、種々の方法が考えられている０例
えば、−５０℃以下のジエン系ゴムをブレンドする方法
があるが、これは、その分だｉナラエツト時の路面との
摩擦係数が低下するので好ましくなく、また系のガラス
転移温度を下げるような可塑剤の添加は、ウェット時の
路面との摩擦係数を下げる効果は勿論のこと、それより
も通常の走行条件に於いて耐摩耗性を低下させるので好
ましくなかった。

（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、鋭意検討を重ねた
結果、分子量７５万以上、好ましくは、１４０万以上で
分子主鎖に二重結合を殆ど含んでいないか、全く有して
いないブチルゴムをブレンドすると、従来のブチルゴム
（イソブチレン−イソプレン共重合体ゴム）とは、まっ
たく異なり、耐摩耗性が著しく改良されると共にウェッ
ト時の路面との摩擦係数が大巾に改良されることを確か
め１本発明を達成するに至った。

すなわち１本発明は、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ト
部とを備えた空気入りタイヤに於いて、トレッド部のゴ
ム組成物として、−５０℃以上のガラス転移温度を有し
かつブタジェン部分の１．２ビニル構造が４０〜９０％
であるスチレン−ブタジエン共重合体あるいは、ブタジ
ェンゴム５０〜９０重量部、ジエン系モノマーとイソブ
チレンモノマーの比が、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、および無機充填剤２０〜１２０重量
部を配合してなるゴム組成物であることを特徴とする低
転がり抵抗のタイヤである。

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１次
のような欠点があるがめ、実際に使用されている例は、
非常に少ない。

（１）耐摩耗性に著しく劣る。ジエン系ゴムにブチルゴ
ム（イソブチレン−イソプレン共重合体ゴム）をブレン
ドしていくと、急速に耐摩耗性が低下する。

（２）引張強さが低下する。ブチルゴム（イソプレン共
重合体ゴム）をブレンドしていくと、急速に引張強さが
低下する。

（３）他のジエン系ゴムとの接着が不充分、（ゴムとゴ
ムの接着） （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（イソブチレン−イソプレン共重
合体ゴム）の界面接着が充分でなく、耐摩耗性や引張強
さを低下させている。これを改良するためクロロブチル
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、まだ充分とは言えない。

本発明者はブチルゴム（イソブチレン−インプレン共重
合体ゴム）の路面との摩擦係数（特にウェット時の摩擦
係数）が他のジエン系ゴム対比、非常に高いという性質
をタイヤトレッドに適用するため、鋭意研究を重ねた結
果、ハロゲン化ブチルゴム程度のブチルゴム（イソブチ
レン−イソプレン共重合体ゴム）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
て克服しうることを確かめた。

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
くすることによって、あえて架橋させなく、ても良くし
たと言う点と、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ため、接着力が増大し、結
果として、耐摩耗性や引張強さの低下が非常に少なくな
ったこと、およ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ならびに低いと言う特徴
を利用して水上制動も改良された低乾がり抵抗の本発明
空気入りタイヤを提供できるようになった。

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Ｂ２００　（いずれも
ＢＡＳ　Ｆ株式会社製イソブチレン系高重合体の商品名
）等があり、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。

なお、これらオパノールＢシリーズのイソブチレン系高
重合体の粘度平均分子量Ｍマは次式％式％ によって計算される。Ｊｏは２０℃でイソオクタン溶液
中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θ〜０．０１
に限定したのは１本発明にイソプレンモノマーを共重合
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他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殖菌等で容易に架橋できるようにす
るためである。しかるに本発明では、ポリイソブチレン
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
橋させる必要が無くしたので、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を得難くなる。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ノ比を０
〜０．０１に限定した。

本発明中、粘度平均分子量ガフ５万以上に限定したのは
、この分子量が８０万未満では、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、永久歪が大きく
なり、使用することができないからである。さらにジエ
ン系ゴムとの界面を複雑にし、接着強度を増し、接着疲
労を起し難くする効果は、７５万程度では、まだ不足気
味であり、好ましくは、１４０万以上とすることが好ま
しい。

本発明中、イソブチレンを高重合体の量を１０〜３０重
量部に限定したのは１０重量部未満では効果が無く、３
０重量部を超えるとゴム組成物の破壊強度が大巾に低下
するためである。

本発明に於いてイソブチレン系重合体とブレンドされる
ジエン系ゴムは一５０℃以上のガラス転移温度を有し、
かつブタジェン部分の１．２構造が４０〜９０％である
スチレン−ブタジエン共重合体あるいはブタジェンゴム
に限定され、そノ配合量はイソブチレン系高重合体３０
〜１０重量部に対して５０〜９０重量部好ましくはイソ
ブチレン系高重合体１００重量部当たり１３〜３０重量
部である。

本発明中のイソブチレン−イソプレン共重合体ゴムのみ
では、主鎖に二重結合がほとんどないので、架橋された
ゴム組成物を得ることができず、又、一般のジエン系ゴ
ムを使用するのでは、十分な低い転がり抵抗のタイヤを
製造することができないので、本発明のように「−５０
℃以上のガラス転移温度を有し、かつブタジェン部分の
１．２構造が４０〜９０％であるスチレン−ブタジエン
共重合体あるいは、ブタジェンゴムｊをブレンドの相手
に選ぶ必要がある。

この際、ガラス転移温度を一５０℃以上に限定するのは
、ジエン系ゴムに於いて低エネルギーロスでウェット時
の路面との摩擦係数の高いゴム組成物を得るためには、
ガラス転移温度が高く、なおかつガラス転移温度をより
高い温度にして行くと急速にエネルギーロスが低下して
いく性質を有しているジエン系ゴムでなければならない
からであり、このようなジエン系ゴムとして適している
のが、ブタジェンから構成されているゴムであり、破壊
強度の点を加味すれば、スチレン−ブタジエン共重合体
ゴムが最も適している。

またさらに、ガラス転移温度をより高い温度にして行く
と急速にエネルギーロスが低下していく性質は、ブタジ
ェン部分の１．２構造を４０〜９０％に限定した時に最
も発揮される。ブタジェン部分の１．２構造が４０％以
下では、効果が無く、９０％以上では、破壊強度が著し
くなるのでタイヤトレッド用ゴム組成物としては、好ま
しくない。

本発明中、無機充填剤の量を２０〜１２０重量部に限定
したのは、２０重量部未満では、ゴム組成物の引張強さ
が不足であり、１２０重量部を超えると加工時の作業性
が著しく低下するからである。

本発明中のイソブチレン系高重合体は、他のジエン系ゴ
ムと相溶せず、独立層を形成しているのが好ましいが、
これは、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、特にウェー／　ト時の路面との摩
擦係数が高い）が充分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系
は、１０ｐｍ以下が好ましいが、これは１０ｐｍを超え
ると引張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充分に発揮させ、かつ引張強さを
保つためには、独立層の平均系は、０．３〜３　、０　
ｇｍが好ましく更に０．０５〜ｌルｍ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成
し、電子顕微鏡にて１万倍に拡大し、独立層の一番長い
径とそれに直角の方向の径を測定し１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
剤の他に、アロマオイル、スピンドルオイルなどの軟化
剤、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。

（実施例） 以下、実施例および比較例により、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、ウェットスキッド、耐摩擦
性、氷上制動および転がり抵抗は次に示す方法に従って
行った。

ウェットスキッド：テストタイヤ４本を乗用車に装着し
、水深３■の路面時速６０Ｋｍで急制動をかけ、完全に
車が停止するまでの制動距離をコントロール対比の指数
で表した。

値の大きい程、ウェット時の路面との摩擦係数が大きく
良好である。

ウェットスキッド（指数）＝ 耐摩耗性：テストタイヤのコントロールタイヤと共に乗
用車にて１．５Ｋｍ走行させ、残溝ゲージを測定し、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。

耐摩耗性（指数）＝ 氷上制動：テストタイヤ４木を乗用車に装着し。

氷上を２０にｍ／　ｈ　ｒ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
ル対比の指数で行事し、指数が大きい程、すぐれている
。

氷制動（指数）＝ 転がり抵抗：惰行法にて測定、測定条件は、タイヤ内圧
１．７Ｋｇ／Ｃｒｎ’、ＪＩＳ１００％荷重、惰行開始
速度１２０に腸／　Ｈｒ　、コントロール対比の指数で
表示し、指数が小さい程、転がり抵抗が小さい。

転がり抵抗（指数）＝ ゴム組成物の加硫後の引張強さは、ＪＩＳＫ６３０１に
従い、ＪＩＳ３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
引張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、本発明の空気入りタイヤが従来の空気入り
タイヤ対比、転がり抵抗を損なうことなく耐摩耗性、ウ
ェット時の路面との摩擦係数の点で著しく改良され、し
かも低温時の氷上制動に関しても、大幅に改良されるこ
とを示す。

すなわち、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
てサイズ１７５ＳＲ１４のラジアルタイヤを作り転がり
抵抗、氷上制動、ウェットスキッド、耐摩耗性、の性能
を評価した。結果を表３に示す。

表２ ＊ｌ　シェル化学銖製スチレンーブタジェン共重合体ゴ
ム 本２　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
）Ｏ，０Ｌ５２ 木３　老化防止剤 センサンド■製バラフェニレンミン系老化防止剤 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、０〜０．０
１である場合、粘度平均分子量が７５万以上に限定され
、さらに奸まいくは１４０万以上であることの根拠を示
す。

試験ゴム組成物およびこれをトレッドゴムとして用いる
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。

表５ 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重量部に限定されずこと
を示す０表６のゴム組成物を用いて実施例１に準じてタ
イヤを作製し、試験した。

結果を表７に示す。

表６ 表７ ［実施例９〜１４］ 実施例９〜１４では、イソブチレン系高重合体の独立層
が、平均径１０ＩＬｍ以下で存在しているのが、好まし
く、さらに好ましくは、独立層の平均径が０．３〜３．
ＯＩＬｍであることを示す。

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。

試験結果を表８に示す。

表８ （コントロールは、比較例１である。）以上の結果から
、粘度平均分子量が７５万以上、好ましくは、１４０万
以上である高分子の独立層が、平均径１０μｍ以下で存
在しているのが、好ましく、さらに好まいくは、独立層
の平均層の平均径が０．３〜３．０ｐｍであることが分
かる。

［実施例１５〜１６］ 実施例１５〜１６では、無機充填剤が２０〜１２０重量
部に限定されることを示す。

実施例１５〜１６、比較例８〜９ 実施例１５〜１６では、無機充填剤が２０〜１２０重量
部に限定されることを示す０表９に従ってゴム組成物を
つくり、加工作業性および加硫後の引張強さを評価した
。結果を表９に示す、なお、コートロールは比較例３で
ある。

表９ 老化防止剤 比較例１０−１３ 比較のために、イソブチレン系高重合体に一５０℃以下
のガラス転移温度のゴムをブレンドして試験を行った。

試験に用いたゴムのガラス転移温度は表１０に示すとお
りである。なお、これらのガラス転移温度は、示差走査
熱量計（Ｄ　Ｓ　Ｃ）パーキンエルマー社製ＤＳＣ−１
にて昇温速度ｉｏ℃／ｗｉｎで測定した。測定結果を表
１Ｏに示す。

表１０ 表１Ｏに示したガラス転移温度を有するゴムをブレンド
したゴム組成物を表１１に示し、これらのゴム組成物を
トレッド部に用い、実施例１に準じて作製したタイヤの
試験結果を表１２に示す。

なお、コントロールは実施例１である。

表１１ 表１２ （発明の効果）

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
   入りタイヤに於いて、トレッド部ゴム組成物が−５０℃
   以上のガラス転移温度を有し、かつブタジエン部分の１
   、２ビニル構造が４０〜９０％であるスチレン−ブタジ
   エン共重合体あるいはブタジエンゴム５０〜９０重量部
   、ジエン系モノマーとイソブチレンモノマーの比が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重量部および無機
   充填剤２０〜１２０重量部を配合してなるゴム組成物で
   あることを特徴とする低転がり抵抗のタイヤ。 ２、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８０万以上、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一項記載
   のタイヤ。 ３、イソブチレン系高重合体が８０万以上、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
   一項記載のタイヤ。 ４、独立層の平均径が１０μｍ以下である特許請求の範
   囲第三項記載のタイヤ。 ５、独立層の平均径が０．０５〜１μｍである特許請求
   の範囲第四項記載のタイヤ。