JP7271961B2

JP7271961B2 - 空気入りタイヤ

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Publication number: JP7271961B2
Application number: JP2019006272A
Authority: JP
Inventors: 健太山村; 克典清水; 侑利野口
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2019-01-17
Filing date: 2019-01-17
Publication date: 2023-05-12
Anticipated expiration: 2039-01-17
Also published as: JP2020114707A

Description

本発明は、ビードフィラーが上側ビードフィラーと下側ビードフィラーからなる２層構造を有する空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤにおいては、環境負荷を低減するために走行時の燃費性能を向上することが求められている。そのため、空気入りタイヤの各部を構成するゴム組成物の発熱を抑制することが行われている。近年、燃費性能の更なる改善のために、例えば、空気入りタイヤのビード部に配置されるビードフィラーを構成するゴム組成物についても発熱を抑制することが求められている。

ゴム組成物の発熱性の指標としては、一般に動的粘弾性測定による６０℃におけるｔａｎδ（以下、「ｔａｎδ（６０℃）」という。）が用いられ、ゴム組成物のｔａｎδ（６０℃）が小さいほど発熱性が小さくなる。そして、ゴム組成物のｔａｎδ（６０℃）を小さくする方法として、例えばカーボンブラック等の充填材の配合量を少なくしたり、カーボンブラックの粒径を大きくすることが挙げられる。或いは、シリカを配合することも提案されている（例えば特許文献１を参照）。しかしながら、これらの方法では、必ずしもゴム硬度や耐疲労性が十分に得られず、タイヤに利用したとき（特に、ビードフィラーに用いたとき）に、耐久性への影響が懸念される。そのため、ビードフィラーとして用いることを意図したタイヤ用ゴム組成物において、タイヤにした時の荷重耐久性を良好に維持しながら、低転がり性を向上する更なる対策が求められている。

特開２０１５‐０５９１８１号公報

本発明の目的は、ビードフィラーが上側ビードフィラーと下側ビードフィラーからなる２層構造を有する空気入りタイヤであって、転がり抵抗が低く、且つ、ビード部の耐久性に優れる空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成する本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、前記一対のビード部のそれぞれに設けられたビードコアと、前記ビードコアよりもタイヤ径方向外側に配置されたビードフィラーとを有する空気入りタイヤにおいて、前記ビードフィラーが、前記ビードコアに隣接する下側ビードフィラーと、前記ビードフィラーのタイヤ径方向外側端部側に位置する上側ビードフィラーとからなる２層構造を有し、前記上側ビードフィラーが、天然ゴム５０質量％以上と末端変性ブタジエンゴム１５質量％以上とを含むゴム成分１００質量部に対して、窒素吸着比表面積Ｎ₂ＳＡが７０ｍ²／ｇ～１００ｍ²／ｇであるカーボンブラックが１５質量部～６０質量部配合されたゴム組成物で構成され、前記上側ビードフィラーを構成するゴム組成物の硬度が６５以下であり、且つ、前記下側ビードフィラーを構成するゴム組成物よりも低硬度であって、前記上側ビードフィラーを構成するゴム組成物の６０℃におけるｔａｎδが０．０６～０．０８であることを特徴とする。

本発明の空気入りタイヤは、下側ビードフィラーよりも低硬度に設定される上側ビードフィラーを構成するゴム組成物として上述の特定のゴム組成物を用いているので、転がり抵抗を低減しながら、ビード部の耐久性を向上することができる。特に、上側ビードフィラーを構成するゴム組成物が、特定の粒径のカーボンブラックと末端変性ブタジエンゴムとを組み合わせて用いているので、発熱性を悪化させずに、ゴム硬度を適度に高めることが可能になり、前述の性能をバランスよく改善することができる。

尚、本発明において、「硬度」とは、ＪＩＳＫ６２５３に準拠して、デュロメータのタイプＡにより温度２０℃で測定したゴム組成物の硬度である。また、「カーボンブラックの窒素吸着比表面積Ｎ₂ＳＡ」は、ＪＩＳ６２１７‐２に準拠して測定するものとする。

本発明においては、上側ビードフィラーを構成するゴム組成物に配合される末端変性ブタジエンゴムの重量平均分子量（Ｍｗ）および数平均分子量（Ｍｎ）から求められる分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．０以下であることが好ましい。このように分子量分布を狭くすることで、ゴム物性がより良好になり、転がり抵抗を低減しながら耐久性を向上するには有利になる。尚、「重量平均分子量Ｍｗ」と「数平均分子量Ｍｎ」とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により標準ポリスチレン換算により測定するものとする。

本発明においては、上側ビードフィラーを構成するゴム組成物に配合される末端変性ブタジエンゴムの末端の官能基が水酸基、アミノ基、アミド基、アルコキシル基、エポキシ基、シロキサン結合基からなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。これによりカーボンブラックとの親和性が高まり、カーボンブラックの分散性がより改善されるので、より効果的に、発熱性を低く維持しながらゴム硬度や荷重耐久性を高めることができ、これら性能をバランスよく両立するには有利になる。

本発明においては、上側ビードフィラーを構成するゴム組成物の硬度と下側ビードフィラーを構成するゴム組成物の硬度との硬度差ΔＨｓが２０～３０の範囲であることが好ましい。これにより、ビードフィラー全体としてビードコア側からタイヤ径方向外側に向かって段階的に硬度が小さくなっていく構造になるため、ビード部の歪みを分散して、ビード部の耐久性を高めることができる。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤの子午線半断面図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の空気入りタイヤは、トレッド部１と、このトレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２と、サイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３とを備えている。図１において、符号ＣＬはタイヤ赤道を示す。尚、図１は子午線断面図であるため描写されないが、トレッド部１、サイドウォール部２、ビード部３は、それぞれタイヤ周方向に延在して環状を成しており、これにより空気入りタイヤのトロイダル状の基本構造が構成される。以下、図１を用いた説明は基本的に図示の子午線断面形状に基づくが、各タイヤ構成部材はいずれもタイヤ周方向に延在して環状を成すものである。

左右一対のビード部３間にはカーカス層４が装架されている。このカーカス層４は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りにタイヤ幅方向内側からタイヤ幅方向外側に折り返されている。ビードコア５の外周上にはビードフィラー６が配置され、このビードフィラー６がカーカス層４の本体部と折り返し部とにより包み込まれている。

本発明のビードフィラー６は、上側ビードフィラー６Ａと下側ビードフィラー６Ｂの２層構造を有する。下側ビードフィラー６Ｂは、ビードコア５のタイヤ径方向外側に隣接する位置に配置される。上側ビードフィラー６Ａは、下側ビードフィラー６Ｂに隣接し、ビードフィラー６の径方向外側端部側に配置される。特に、図示の例では、上側ビードフィラー６Ａは、下側ビードフィラー６Ｂのタイヤ幅方向外側かつタイヤ径方向外側に配置されており、カーカス層４の折り返し部の端部は上側ビードフィラー６Ａのタイヤ幅方向外側に接している。上側ビードフィラー６Ａは、下側ビードフィラー６Ｂよりも低硬度に構成されており、それにより、ビードフィラー６全体としてビードコア５側からタイヤ径方向外側に向かって段階的に硬度が小さくなっていく構造になるため、ビード部３の歪みを分散して、ビード部３の耐久性を高めることができる。

トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層（図示の例では４層）のベルト層７が埋設されている。各ベルト層７は、タイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含む。この補強コードは層間で補強コードどうしが互いに交差するように配列されている。これらベルト層７において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°～６０°の範囲に設定されている。尚、図示の例では、ベルト層７のみが設けられているが、更に、ベルト層７の外周側にベルト補強層（不図示）を設けることもできる。

トレッド部１におけるカーカス層４の外周側にはトレッドゴム層１１が配され、サイドウォール部２におけるカーカス層４の外周側（タイヤ幅方向外側）にはサイドゴム層１２が配され、ビード部３におけるカーカス層４の外周側（タイヤ幅方向外側）にはリムクッションゴム層１３が配されている。図示の例のトレッドゴム層１１は、トレッド部１の表面に露出するキャップトレッド１１Ａと、このキャップトレッド１１Ａの径方向内側に埋設されるアンダートレッド１１Ｂとからなる２層構造を有する。

本発明は、基本的に、上側ビードフィラー６Ａを後述の特定のゴム組成物で構成するものであるため、ビードフィラー６が上側ビードフィラー６Ａおよび下側ビードフィラー６Ｂからなる２層構造を有する空気入りタイヤであれば、その断面構造は図示の例に限定されない。尚、２層構造を有する空気入りタイヤとしては、トラック・バス用タイヤなど重荷重用タイヤを例示することができる。

上側ビードフィラー６Ａを構成するタイヤ用ゴム組成物（以下、「本発明のタイヤ用ゴム組成部」と言う場合がある）において、ゴム成分はジエン系ゴムであり、天然ゴムと末端変性ブタジエンゴムとを必ず含む。

天然ゴムとしては、タイヤ用ゴム組成物に通常用いられるゴムを使用することができる。天然ゴムを配合することで、タイヤ用ゴム組成物として充分なゴム強度を得ることができる。ゴム成分（ジエン系ゴム）全体を１００質量％としたとき、天然ゴムの配合量は５０質量％以上、好ましくは５０質量％～８０質量％、より好ましくは６５質量％～８０質量％である。天然ゴムの配合量が５０質量％未満であるとゴム強度が低下する。

末端変性ブタジエンゴムは、分子鎖の片末端または両末端が官能基を有する有機化合物で変性されたブタジエンゴムである。このような末端変性ブタジエンゴムを配合することにより、後述のカーボンブラックとの親和性を高くし分散性を改善するため、発熱性を低く維持しながら、カーボンブラックの作用効果を一層向上して、ゴム硬度を高めることができる。分子鎖の末端を変性する官能基としては、例えばアルコキシシリル基、ヒドロキシル基（水酸基）、アルデヒド基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基、イミノ基、アルコキシル基、エポキシ基、アミド基、チオール基、エーテル基、シロキサン結合基を挙げることができる。なかでもヒドロキシル基（水酸基）、アミノ基、アミド基、アルコキシル基、エポキシ基、シロキサン結合基から選ばれる少なくとも一つであるとよい。ここで、シロキサン結合基は、－Ｏ－Ｓｉ－Ｏ－構造を有する官能基とする。

ゴム成分（ジエン系ゴム）全体を１００質量％としたとき、末端変性ブタジエンゴムの配合量は、１５質量％以上、好ましくは１５質量％～５０質量％、好ましくは２０質量％～３５質量％である。末端変性ブタジエンゴムの配合量が１５質量％未満であると低燃費性が悪化する。末端変性ブタジエンゴムの配合量が５０質量％を超えるとゴム強度が低下する。

本発明で使用する末端変性ブタジエンゴムは、ビニル含有量が好ましくは０．１質量％～２０質量％、より好ましくは０．１質量％～１５質量％である。末端変性ブタジエンゴムのビニル含有量が０．１質量％未満であると、カーボンブラックとの親和性が不足し発熱を充分に低減することが難しくなる。末端変性ブタジエンゴムのビニル含有量が２０質量％を超えると、ゴム組成物のガラス転移温度Ｔｇが上昇し、転がり抵抗および耐摩耗性を十分に改良することができない。尚、末端変性ブタジエンゴムのビニル単位含有量は赤外分光分析（ハンプトン法）により測定するものとする。末端変性ブタジエンゴムにおけるビニル単位含有量の増減は、触媒等、通常の方法で適宜調製することができる。

本発明で使用する末端変性ブタジエンゴムのガラス転移温度Ｔｇは好ましくは－８５℃以下、より好ましくは－９０℃～－１００℃であるとよい。このようにガラス転移温度Ｔｇを設定することで、発熱性を効果的に低減することができる。ガラス転移温度Ｔｇが－８５℃を超えると発熱性を低減する効果が充分に得られなくなる。尚、天然ゴムのガラス転移温度Ｔｇは特に限定されないが、例えば－７０℃～－８０℃に設定することができる。

末端変性ブタジエンゴムの重量平均分子量（Ｍｗ）および数平均分子量（Ｍｎ）から求められる分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、好ましくは２．０以下、より好ましくは１．１～１．６である。このように、末端変性ブタジエンゴムとして分子量分布が狭いものを用いることで、ゴム物性がより良好になり、転がり抵抗を低減しながら、タイヤにした時の耐久性を効果的に向上することができる。末端変性ブタジエンゴムの分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．０を超えるとヒステリシスロスが大きくなってゴムの発熱性が大きくなると共に、耐コンプレッションセット性が低下する。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、天然ゴム、末端変性ブタジエンゴム以外の他のジエン系ゴムを含有してもよい。他のジエン系ゴムとしては、例えば、末端変性していないブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、アクリロニトリル‐ブタジエンゴム等が挙げられる。これらジエン系ゴムは、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、充填剤としてカーボンブラックが必ず配合される。カーボンブラックを配合することでゴム組成物の強度を高めることができる。特に、本発明で使用するカーボンブラックは、窒素吸着比表面積Ｎ₂ＳＡが７０ｍ²／ｇ～１００ｍ²／ｇである。このように特定の粒径のカーボンブラックを上述の末端変性ブタジエンゴムと組み合わせて配合することで、発熱性を低く維持しながら、ゴム硬度を効果的に高めることができる。カーボンブラックの窒素吸着比表面積Ｎ₂ＳＡが７０ｍ²／ｇ未満であるとタイヤにしたときの耐久性が悪化する。カーボンブラックの窒素吸着比表面積Ｎ₂ＳＡが１００ｍ²／ｇを超えると発熱性が悪化する。

カーボンブラックの配合量は、上述のゴム成分１００質量部に対して、１５質量部～６０質量部、好ましくは３０質量部～６０質量部、より好ましくは４０質量部～５０質量部である。カーボンブラックの配合量が１５質量部未満であると硬度が低下し、タイヤにしたときの耐久性が低下する。カーボンブラックの配合量が６０質量部を超えると発熱性が悪化する。

本発明のゴム組成物は、カーボンブラック以外の他の無機充填剤を配合することができる。他の無機充填剤としては、例えばシリカ、クレー、タルク、炭酸カルシウム、マイカ、水酸化アルミニウム等を例示することができる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物には、上記以外の他の配合剤を添加することができる。他の配合剤としては、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、液状ポリマー、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂など、一般的に空気入りタイヤに使用される各種配合剤を例示することができる。これら配合剤の配合量は本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量にすることができる。また混練機としは、通常のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用することができる。

このような配合からなる本発明のタイヤ用ゴム組成物の硬度は６５以下、好ましくは４５～６５、より好ましくは５５～６５である。また、本発明のタイヤ用ゴム組成物の６０℃におけるｔａｎδは好ましくは０．０６～０．１０、より好ましくは０．０６～０．０８である。本発明のゴム組成物はこのような物性を有するため、転がり抵抗を低減しながら、タイヤにした時の耐久性を向上することができる。特に硬度が６５以下であり、２層構造のビードフィラー６における上側ビードフィラー６Ａとして適度な硬度を有するため、ビード部３の耐久性を高めるには有利になる。硬度が６５を超えると、上側ビードフィラー６Ａとしては硬度が高すぎるため、ビード部３の耐久性を向上することができない。また、転がり抵抗を充分に低減することが難しくなる。６０℃におけるｔａｎδが０．１０を超えると、発熱が悪化し転がり抵抗を低減することができない。尚、これら硬度やｔａｎδは上述の配合のみで決定されるものではなく、例えば混練条件や混練方法によっても調整可能な物性である。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、上述の配合や物性により、転がり抵抗を低減しながら、タイヤにした時の耐久性を向上することができる。特に、特定の粒径のカーボンブラックと末端変性ブタジエンゴムとを組み合わせて用いているので、発熱を悪化させずに、ゴム硬度を適度に高めることが可能になり、前述の性能をバランスよく改善することができる。そのため、本発明のタイヤ用ゴム組成物は、上述の２層構造を有するビードフィラー６の上側ビードフィラー６Ａに用いることが好ましく、このタイヤ用ゴム組成物を上側ビードフィラー６Ａに用いた空気入りタイヤは、低燃費性能とビード部の耐久性を向上することができる。

上述のように、２層構造を有するビードフィラー６においては、本発明のタイヤ用ゴム組成物が適用される上側ビードフィラー６Ａが下側ビードフィラー６Ｂよりも低硬度に構成される。その際、上側ビードフィラー６Ａを構成するゴム組成物（本発明のタイヤ用ゴム組成部）の硬度と下側ビードフィラー６Ｂを構成するゴム組成物の硬度との硬度差ΔＨｓを好ましくは２０～３０、より好ましくは２２～２７の範囲に設定するとよい。このように硬度差ΔＨｓを設定することで、ビードフィラー６全体としてビードコア５側からタイヤ径方向外側に向かって段階的に硬度が小さくなっていく構造になるため、ビード部３の歪みを分散して、ビード部３の耐久性を高めることができる。硬度差ΔＨｓが２０未満であると、単一のゴム組成物で構成されたビードフィラー６と実質的な違いが無くなり、ビードフィラー６を２層構造にする効果が充分に得られなくなる。硬度差ΔＨｓが３０を超えると、上側ビードフィラー６Ａが相対的に柔軟になりすぎるため、ビード部３の耐久性を充分に確保することが難しくなる。尚、下側ビードフィラー６Ｂを構成するゴム組成物の硬度は特に限定されないが、好ましくは７５～９５、より好ましくは８０～９０の範囲に設定するとよい。下側ビードフィラー６Ｂを構成するゴム組成物の硬度が７５未満であると、上側ビードフィラー６Ａとの硬度差が小さくなり、ビードフィラー６を２層構造にする効果が充分に得られなくなる。下側ビードフィラー６Ｂを構成するゴム組成物の硬度が９５を超えると、ビード部３における硬度が過剰になり、ビードフィラー間での亀裂が生じる。

以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

表１～２に示す配合からなる１７種類のゴム組成物（標準例１、比較例１～４、実施例１～１０）を、それぞれ加硫促進剤および硫黄を除く配合成分を秤量し、１．８Ｌの密閉式バンバリーミキサーで５分間混練し、温度１５０℃でマスターバッチを放出し室温冷却した。その後、このマスターバッチを１．８Ｌの密閉式バンバリーミキサーに供し、加硫促進剤及び硫黄を加え２分間混合してゴム組成物を調製した（尚、後述の６０℃におけるｔａｎδの値が本発明の範囲から外れる実施例１，８はそれぞれ参考例である）。

得られたゴム組成物を所定の金型中で２０分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を作製し、ゴム硬度と６０℃におけるｔａｎδを測定し、表１～２に示した。尚、表１～２において、ゴム組成物の硬度は、ＪＩＳＫ６２５３に準拠して、デュロメータのタイプＡにより温度２０℃で測定した。また、６０℃におけるｔａｎδは、ＪＩＳＫ６３９４に準拠して、製粘弾性スペクトロメータを用いて、伸張変形歪率１０％±２％、振動数２０Ｈｚ、温度６０℃の条件で測定した。

また、得られたゴム組成物を上側ビードフィラーに用いた空気入りタイヤ（タイヤサイズ１１Ｒ２２．５）を作製した。各空気入りタイヤは、図１に示す基本構造を有し、表１～２に示す各項目が異なっている。尚、これら空気入りタイヤは、下側ビードフィラーを構成するゴム組成物として、表３に示す下側ビードフィラーＡ，Ｂ，Ｃのいずれかを用いている。

得られた空気入りタイヤについて、下記に示す方法により、低燃費性能およびビード部耐久性の評価を行った。

低燃費性能
各空気入りタイヤを標準リム（リムサイズ２２．５×７．５０）に組み付けて、室内ドラム試験機（ドラム径：１７０７．６ｍｍ）を用いて、ＩＳＯ２８５８０に準拠して、空気圧２１０ｋＰａ、荷重４．８２ｋＮ、速度８０ｋｍ／ｈの条件で転がり抵抗を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、標準例１の値を１００とする指数で示した。この指数値が小さいほど転がり抵抗が低く、低燃費性能に優れることを意味する。

ビード部耐久性
各空気入りタイヤを標準リム（リムサイズ２２．５×７．５０）に組み付けて、室内ドラム試験機（ドラム径：１７０７ｍｍ）を用いて、ＪＩＳＤ‐４２３０に準拠して、ＪＡＴＭＡ２０１８年版規定荷重耐久性試験終了後に、５時間ごとに荷重を２０％ずつ増加して、ビード部に故障が生じるまでの走行距離を測定した。評価結果は、標準例１の測定値を１００とする指数で示した。この指数値が大きいほどビード部耐久性に優れることを意味する。

表１～２において使用した原材料の種類を下記に示す。
・ＮＲ：天然ゴム、ＴＳＲ２０（ガラス転移温度Ｔｇ＝－６５℃）
・ＳＢＲ：スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ１５０２（ガラス転移温度Ｔｇ＝－６０℃）
・変性Ｓ‐ＳＢＲ：末端変性溶液重合スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製ＮｉｐｏｌＮＳ６１２（非油展品、ガラス転移温度Ｔｇ＝－６０℃）
・ＢＲ：ブタジエンゴム、日本ゼオン社製ＮｉｐｏｌＢＲ１２２０（ガラス転移温度Ｔｇ＝－１０５℃）
・変性ＢＲ１：末端変性ブタジエンゴム、ＪＳＲ社製ＢＲ５４（ガラス転移温度Ｔｇ：－１０７℃、官能基：シラノール基、分子量分布Ｍｗ／Ｍｎ＝２．５）
・変性ＢＲ２：下記の方法で合成した末端変性ブタジエンゴム（ガラス転移温度Ｔｇ：－９３℃、官能基：ポリオルガノシロキサン基、分子量分布は下記を参照）
・変性ＢＲ３：末端変性ブタジエンゴム、日本ゼオン社製ＮｉｐｏｌＢＲ１２５０Ｈ（ガラス転移温度Ｔｇ：－９６℃、官能基：Ｎ－メチルピロリドン基、分子量分布Ｍｗ／Ｍｎ＝１．１）
・ＣＢ１：カーボンブラック、東海カーボン社製シーストＮ（窒素吸着比表面積Ｎ₂ＳＡ：７０ｍ²／ｇ）
・ＣＢ２：カーボンブラック、東海カーボン社製シーストＦ（窒素吸着比表面積Ｎ₂ＳＡ：４５ｍ²／ｇ）
・酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
・老化防止剤：フレキシス社製サントフレックス６ＰＰＤ
・ステアリン酸：新日理化社製ステアリン酸５０Ｓ
・硫黄：四国化成工業社製ミュークロンＯＴ‐２０（硫黄含有量：８０質量％）
・加硫促進剤：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ

変性ＢＲ２の合成方法
攪拌機付きオートクレーブに、窒素雰囲気下、シクロヘキサン５６７０ｇ、１，３‐ブタジエン７００ｇおよび、テトラメチルエチレンジアミン０．１７ｍｍｏｌを仕込んだ後、シクロヘキサンと１，３‐ブタジエンとに含まれる重合を阻害する不純物の中和に必要な量のｎ‐ブチルリチウムを添加し、更に、重合反応に用いる分のｎ－ブチルリチウムを８．３３ｍｍｏｌ加えて、５０℃で重合を開始した。重合を開始してから２０分経過後に、１，３‐ブタジエン３００ｇを３０分間かけて連続的に添加した。重合反応中の最高温度は８０℃であった。連続添加終了後、更に１５分間重合反応を継続し、重合転化率が９５％から１００％の範囲になったことを確認してから、少量の重合溶液をサンプリングした。サンプリングした少量の重合溶液は、過剰のメタノールを添加して反応停止した後、風乾して、重合体を取得し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）分析の試料とした。その試料を用いて、重合体（活性末端を有する共役ジエン系重合体鎖に該当）のピークトップ分子量および分子量分布を測定したところ、それぞれ、「２３万」および「１．０４」であった。

前述の少量の重合溶液をサンプリングした直後、重合溶液に、１，６‐ビス（トリクロロシリル）ヘキサン０．２８８ｍｍｏｌ（重合に使用したｎ‐ブチルリチウムの０．０３４５倍モルに相当）を４０重量％シクロヘキサン溶液の状態で添加し、３０分間反応させた。更に、その後、ポリオルガノシロキサンＡ０．０３８２ｍｍｏｌ（重合に使用したｎ‐ブチルリチウムの０．００４５９倍モルに相当）を２０重量％キシレン溶液の状態で添加し、３０分間反応させた。その後、重合停止剤として、使用したｎ‐ブチルリチウムの２倍モルに相当する量のメタノールを添加した。これにより、変性ブタジエンゴムを含有する溶液を得た。この溶液に、ゴム成分１００部あたり、老化防止剤として２，４‐ビス（ｎ‐オクチルチオメチル）‐６‐メチルフェノール０．２部を添加した後、スチームストリッピングにより溶媒を除去し、６０℃で２４時間真空乾燥して、固形状の変性ブタジエンゴム（変性ＢＲ２）を得た。この変性ブタジエンゴム（変性ＢＲ２）について、重量平均分子量、分子量分布、カップリング率、ビニル結合含有量、および、ムーニー粘度を測定したところ、それぞれ、「５１万」、「１．４６」、「２８％」、「１１質量％」および「４６」であった。

表３において使用した原材料の種類を下記に示す。
・ＮＲ：天然ゴム、ＴＳＲ２０（ガラス転移温度Ｔｇ＝－６５℃）
・ＳＢＲ：スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ１５０２（ガラス転移温度Ｔｇ＝－６０℃）
・ＣＢ：カーボンブラック、東海カーボン社製シーストＮ（窒素吸着比表面積Ｎ₂ＳＡ：７０ｍ²／ｇ）
・酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
・老化防止剤：フレキシス社製サントフレックス６ＰＰＤ
・ステアリン酸：新日理化社製ステアリン酸５０Ｓ
・硫黄：四国化成工業社製ミュークロンＯＴ‐２０（硫黄含有量：８０質量％）
・加硫促進剤：大内新興化学工業社製ノクセラーＮＳ‐Ｐ

表１～２から明らかなように、実施例１～１０の空気入りタイヤは、標準例１に対して低燃費性能および荷重耐久性をバランスよく向上した。

一方、比較例１の空気入りタイヤは、上側ビードフィラーを構成するゴム組成物が末端変性ブタジエンゴムの代わりにスチレンブタジエンゴムを含むため、低燃費性能およびビード部耐久性が悪化した。比較例２の空気入りタイヤは、上側ビードフィラーを構成するゴム組成物が末端変性ブタジエンゴムの代わりに末端変性溶液重合スチレンブタジエンゴムを含むため、低燃費性能およびビード部耐久性が悪化した。比較例３の空気入りタイヤは、上側ビードフィラーを構成するゴム組成物における末端変性ブタジエンゴムの配合量が少ないため、低燃費性能およびビード部耐久性を向上する効果が得られなかった。比較例４の空気入りタイヤは、上側ビードフィラーを構成するゴム組成物に配合されるカーボンブラックの窒素吸着比表面積が小さすぎるため、低燃費性能およびビード部耐久性が悪化した。

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４カーカス層
５ビードコア
６ビードフィラー
６Ａ上側ビードフィラー
６Ｂ下側ビードフィラー
７ベルト層
１１トレッドゴム層
１２サイドゴム層
１３リムクッションゴム層
ＣＬタイヤ赤道

Claims

タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、前記一対のビード部のそれぞれに設けられたビードコアと、前記ビードコアよりもタイヤ径方向外側に配置されたビードフィラーとを有する空気入りタイヤにおいて、
前記ビードフィラーが、前記ビードコアに隣接する下側ビードフィラーと、前記ビードフィラーのタイヤ径方向外側端部側に位置する上側ビードフィラーとからなる２層構造を有し、
前記上側ビードフィラーが、天然ゴム５０質量％以上と末端変性ブタジエンゴム１５質量％以上とを含むゴム成分１００質量部に対して、窒素吸着比表面積Ｎ₂ＳＡが７０ｍ²／ｇ～１００ｍ²／ｇであるカーボンブラックが１５質量部～６０質量部配合されたゴム組成物で構成され、前記上側ビードフィラーを構成するゴム組成物の硬度が６５以下であり、且つ、前記下側ビードフィラーを構成するゴム組成物よりも低硬度であって、前記上側ビードフィラーを構成するゴム組成物の６０℃におけるｔａｎδが０．０６～０．０８であることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記上側ビードフィラーを構成するゴム組成物に配合される前記末端変性ブタジエンゴムの重量平均分子量（Ｍｗ）および数平均分子量（Ｍｎ）から求められる分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．０以下であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記上側ビードフィラーを構成するゴム組成物に配合される前記末端変性ブタジエンゴムの末端の官能基が水酸基、アミノ基、アミド基、アルコキシル基、エポキシ基、シロキサン結合基からなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
前記上側ビードフィラーを構成するゴム組成物の硬度と前記下側ビードフィラーを構成するゴム組成物の硬度との硬度差ΔＨｓが２０～３０の範囲であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。