JP3569062B2 - タイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタイヤに関し、特に、マトリクスゴム中に発泡性気泡を有し、低分子量スチレン・ブタジエン共重合体を含有するゴム組成物をトレッド部に用いたタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、冬期においてもタイヤ交換することなく、夏期と同様に使用できるいわゆるオールシーズンタイヤの需要が高まっている。この種のタイヤは、冬期においても夏期と同様のドライグリップ性、ウェットグリップ性、操縦安定性、耐久性、低燃費性を有し、さらに氷上や雪上においても十分な駆動性や制動性を有することが要求される。
【０００３】
また、従来よりタイヤのトレッド部に汎用されるブタジエンゴム、あるいは、低スチレン、低ビニル含量のスチレン−ブタジエン共重合体ゴムは、他の合成ゴムに比較して、ガラス転移温度（Ｔｇ）が低いため、低温での柔軟性に優れていることが知られている。このため、スタッドレスタイヤやオールシーズン用タイヤのトレッドに広く用いられている。
【０００４】
しかしながら、ブタジエンゴム、あるいは、低スチレン、低ビニル含量のスチレン−ブタジエン共重合体ゴムをトレッドに用いると、これらのゴム組成物のｔａｎδが低いため、十分なグリップ性能を得難いという問題がある。
低温での柔軟性を達成するためには、ゴム組成物に用いる重合体のガラス転移温度（Ｔｇ）を低くしなければならず、一方、グリップ性能を向上させるためには、Ｔｇを高くしてｔａｎδを大きくすることが要求されるため、これら２つの性能を同時に満足することは困難であった。
【０００５】
また、いずれの技術を用いた場合でも、確かに−５℃以下の比較的低温領域における、いわゆるドライ・オン・アイスでの氷雪性能においては、良好な性能を示すものの、０℃付近の湿潤状態、いわゆるウェット・オン・アイスでの氷雪上性能においては、十分な摩擦係数を得られず、駆動性、制動性および操縦安定性が十分に改良されているとは言い難い。
【０００６】
これに対して、近年、トレッドゴム自体に、摩擦力向上のための工夫を加える技術が採用されている。その方法として、トレッドゴムを適当な方法で発泡させ、独立気泡を生成させる方法がある（特開昭６３−８９５４７号公報参照）。すなわち、このようにして得られるトレッドゴムの表面は、多数の気孔で覆われているため、氷面に対する除水効果および気孔部のミクロな運動に伴う氷を削り取るエッジ効果の発現によって、氷上高摩擦性を発現する。この手法は実際のタイヤトレッドに取り入れられ、スタッドレスタイヤとして市販されている。また、トレッドゴムに各種の異物（砂、もみがらのような天然物等）を混入し、タイヤ走行時に、これらの異物が抜け落ちることによって気孔を発生させる方法も検討されている。この方法は、氷上高摩擦化のメカニズムとしては発泡と同一のものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、氷上摩擦係数が向上し、低温での柔軟性並びにウェットグリップ性および氷上グリップ性に優れたタイヤトレッド用ゴム組成物をトレッド部に適用したタイヤを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は以下の構成とする。
すなわち、本発明のタイヤは、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、およびイソブチレン・イソプレン共重合体よりなる群から選択される少なくとも１種のジエン系ポリマーをゴム成分とするゴム組成物であって、
前記ゴム組成物がゴムマトリクス中に発泡性気泡を含有し、該ゴムマトリクス中の発泡率が５〜３５％であって、
前記ゴム成分１００重量部に対して、
（ａ）ポリスチレン換算重量平均分子量が０．２×１０⁴〜８×１０⁴であり、
（ｂ）結合スチレン量が３０重量％以下であり、
（ｃ）結合スチレン量をＳ、ビニル結合量をＶとしたときに、Ｓ＋（Ｖ／２）＜２５の関係を満たす低分子量スチレン・ブタジエン共重合体及び／又は低分子量ブタジエン重合体を２〜５０重量部含有し、
更にカーボンブラックを含むゴム組成物をトレッド部に適用したことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。低分子量スチレン・ブタジエン共重合体及び／又は低分子量ブタジエン重合体のポリスチレン換算重量平均分子量が０．２×１０⁴〜８×１０⁴の範囲外では、ウェットグリップ力が向上しない。
【００１０】
また、低分子量スチレン・ブタジエン共重合体及び／又は低分子量ブタジエン重合体の添加量が、ゴム成分１００重量部に対して２重量部未満であると、ウェットグリップ力および氷上グリップ力の向上が得られず、５０重量部を超えると、破壊物性、耐摩耗性が低下する。
【００１１】
また、低分子量スチレン・ブタジエン共重合体及び／又は低分子量ブタジエン重合体のミクロ構造に着目すれば、結合スチレン量およびビニル結合量の前記関係式の値が２５以上の場合は、低温における柔軟性が低下する。
【００１２】
ゴムマトリクス中の発泡率は５〜３５％であり、５％未満であると、氷上性能が低下し、３５％を超えると、破壊物性、耐摩耗性が低下する傾向にある。
【００１３】
【実施例】
以下に本発明を実施例および比較例に基づいて説明する。表１記載の組成の配合物と、表２記載の発泡剤および低分子量スチレン・ブタジエン共重合体及び／又は低分子量ブタジエン重合体とからなるゴム組成物を作製し、以下の測定方法により、物性を評価し、その結果を同じく表２に記載する。
【００１４】
低分子量スチレン・ブタジエン共重合体及び／又は低分子量ブタジエン重合体の合成法
乾燥し窒素置換された５リットルのリアクターを、乾燥、脱気済みのシクロヘキサンおよびｎ−ブチルリチウム溶液で十分洗浄した後、これに１５．５％の１，３−ブタジエンの混合ヘキサン溶液２９１０ｇを窒素圧により注入し、攪拌しながら、容器内温度を５０℃に調整した。その後、１．６Ｎのｎ−ブチルリチウム溶液２５ｍｌを添加し、重合を行い、重合完了後、老化防止剤として２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール（ＢＨＴ）１重量部を含むイソプロピルアルコール約３０ｍｌを添加し、重合を完全に停止させた。得られた重合体の重量平均分子量は２．０×１０⁴ 、ビニル含有量は１０％であった。これを低分子量ブタジエン重合体とする。
【００１５】
また、ポリスチレン換算重量平均分子量および結合スチレン量を変化させるには、ｎ−ブチルリチウム配合量、スチレン／ブタジエンモノマー量を調節し、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、３級アミン等のランダマイザーの種類や添加量を調整する。
【００１６】
（１）発泡率の測定
ここで、発泡の発泡率Ｖ_ｓ は、次式
Ｖ_ｓ ＝｛（ρ_０ −ρ_ｇ ）／（ρ_１ −ρ_ｇ ）−１｝×１００（％） −−−（１）
で表わされ、ρ_１ は発泡ゴムの密度（ｇ／ｃｍ^３）、ρ_０ は発泡ゴムの固相部の密度（ｇ／ｃｍ^３）、ρ_ｇ は発泡ゴムの気泡内のガス部の密度（ｇ／ｃｍ^３）である。発泡ゴムは固相部と、固相部によって形成される空洞（独立気泡）すなわち気泡内のガス部とから構成されている。ガス部の密度ρ_ｇ は極めて小さく、ほぼ零に近く、かつ固相部の密度ρ_１ に対して極めて小さいので、式（１）は、次式
Ｖ_ｓ ＝｛（ρ_０ ／ρ_１ ）−１｝×１００（％） −−−（２）
とほぼ同等となる。
【００１７】
（２）−２０℃Ｅ′（貯蔵弾性率）の測定（低温における柔軟性の評価）
粘弾性測定装置（レオメトリックス社製）を使用し、−２０℃において、歪み０．１％、周波数１０Ｈｚで測定した。
【００１８】
（３）０℃ｔａｎδの測定（ウェットグリップ力の評価）
同じく、粘弾性測定装置（レオメトリックス社製）を使用し、０℃において、歪み０．１％、周波数１０Ｈｚで測定した。
【００１９】
（４）氷上摩擦係数（μ）の測定（氷上グリップ力の評価）
タイヤサイズ１６５ＳＲ１３のタイヤを作製し、直進２００ｋｍの慣らし走行を行った後、氷温度−２℃にて時速２０ｋｍ／ｈから制動したときの制動距離を、指数で表示した。数値は大きい程良好である。
【００２０】
（５）引張強度の測定（破壊物性、耐摩耗性の評価）
ＪＩＳ Ｋ ５３０１に従って測定した。
【００２１】
【表１】

＊１：Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ′−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン
＊２：ジベンゾチアジルスルフィド
＊３：Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド
【００２２】
【表２】

＊４：ジニトロソペンタメチレンテトラミン：尿素＝１：１（重量比）
【００２３】
結果の考察は以下の通りである。
（１）比較例２、実施例１、比較例３
低分子量ブタジエン重合体のポリスチレン換算重量平均分子量が０．２×１０⁴〜８×１０⁴の範囲外であるとウェットグリップ力の向上が見られない。
【００２４】
（２）比較例４、実施例２、比較例５
低分子量ブタジエン重合体の添加量が、ゴム成分１００重量部に対して２重量部未満であると、ウェットグリップ力および氷上グリップ力の向上が見られず、５０重量部を超えると、破壊物性、耐摩耗性が低下する。
【００２５】
（３）実施例３、実施例４、比較例６
低分子量スチレン・ブタジエン共重合体及び／又は低分子量ブタジエン重合体のミクロ構造に着目すれば、結合スチレン量およびビニル結合量の前記関係式の値が２５以上の場合は、低温における柔軟性が低下する。
【００２６】
（４）比較例７、実施例５、比較例８
ゴムマトリクス中の発泡率が５％未満であると、氷上グリップ力が低下し、３５％を超えると、破壊物性、耐摩耗性が低下する。
【００２７】
【発明の効果】
本発明のゴム組成物は上記構成としたので、低温での柔軟性に優れ、氷上、雪上におけるグリップ性が良好であり、且つ０℃ｔａｎδが高いために、ウェットグリップ性が向上するという優れた効果を有している。

Claims (2)

1. 天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、およびイソブチレン・イソプレン共重合体よりなる群から選択される少なくとも１種のジエン系ポリマーをゴム成分とするゴム組成物であって、
   前記ゴム組成物がゴムマトリクス中に発泡性気泡を含有し、該ゴムマトリクス中の発泡率が５〜３５％であって、
   前記ゴム成分１００重量部に対して、
   （ａ）ポリスチレン換算重量平均分子量が０．２×１０⁴〜８×１０⁴であり、
   （ｂ）結合スチレン量が３０重量％以下であり、
   （ｃ）結合スチレン量をＳ、ビニル結合量をＶとしたときに、Ｓ＋（Ｖ／２）＜２５の関係を満たす低分子量スチレン・ブタジエン共重合体及び／又は低分子量ブタジエン重合体を２〜５０重量部含有し、
   更にカーボンブラックを含むゴム組成物をトレッド部に適用したことを特徴とするタイヤ。
2. スタッドレスタイヤ又はオールシーズン用タイヤであることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ。