JPH01313545A - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、空気入りタイヤ、特に全天候型の高運動性
能を有し、しかも耐摩耗性にすぐれた空気入りタイヤ、
すなわち、晴天時の乾燥路面、雨天時の湿潤路面並びに
氷及び／又は雪に覆われたいわゆる氷雪路面等をすべて
十分な路面把握力を持って走行しうる性能と、これに加
えてすぐれた耐摩耗性能とを合わせ持つ乗用車用ラジア
ルタイヤ、乗用車用バイアスタイヤ及び二輪車用タイヤ
に適用可能な空気入りタイヤに関するものである。

（従来の技術） 従来、高運動性能タイヤに関する技術は、種々知られて
おり、例えば、特開昭５５−６０５３９号、同５５−８
６８２７号各公報には、高い路面把握力を確保する為に
、室温付近における大きなロスを与えるべく、高いガラ
ス転移温度を有する重合体、例えば冑結合スチレン量を
有するスチレンブタジェンゴムを配合したり、又はカー
ボンブラックとオイルを多量に配合したりして、湿潤路
面における路面把握力を改善したトレッドゴム組成物が
開示されている。

また、氷雪路を走行する為のタイヤ、いわゆるスノータ
イヤとかスタッドレスタイヤも知られており、例えば特
開昭５９−２０６２０９号公報には、低温でも柔らかい
、ガラス転移温度の低い重合体、すなわち、ポリブタジ
ェンゴム、ポリイソプレンゴム及び天然ゴムより選ばれ
たゴムを主体としたトレッドゴム組成物でトレッドを構
成することにより氷雪路面での踏面把握力を高めた空気
入りタイヤが開示されている。

また、本発明者による特開昭６２−６’２８４０号明細
書には、エステル系低温軟化剤を配合したトレッドゴム
組成物を用いた全天候性能を有する高運動性能タイヤが
開示されている。

（発明が解決しようとする課題） 特開昭５５−６０５３９号及び同５５−８６８２７号公
報に記載されるトレッドゴムは、低温になると硬化する
ので、氷雪路面上を走行した場合、タイヤ踏面と路面と
の間で十分な摩擦力をタイヤに与えることができず、走
行が容易でないという欠点があり、更に耐摩耗性も十分
でない。

一方、特開昭５９−２０６２０９号公報に記載されるタ
イヤは、氷雪路面では満足すべき性能を示すものの、室
温付近でのトレッドゴムの硬度が低すぎるとか、トレッ
ドゴム自体の摩擦係数が低いとかが原因となって、十分
な高運動性能を示さないなどの不利益点があり、そのほ
か耐摩耗性も不十分であるという欠点を有する。

また、本発明者による特開昭６２−６２８４０号明細書
記載のタイヤは、全天候性能の高運動性能タイヤヲ与え
るが、耐摩耗性においてなお十分でない問題がある。

この発明の課題は、上記の従来技術の問題点を解消シ、
全天候型の高い運動性能を持たせながら、しかも耐摩耗
性を改良した空気入りタイヤを提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結
果、高結合スチレン量の乳化重合スチレンフタジエン共
重合体より成る高スチレンゴム成分と、それ以外の共役
ジエン系重合体の１種以上から成る低スチレンゴム成分
とより成るゴム成分に特定の補強用カーボンブラックを
配合することによりこの目的を達成しうろことを見いだ
し、この発明を完成するに至った。

すなわち、この発明は、トレッド部と、サイドウオール
部とビード部とを備える空気入りタイヤにおいて、結合
スチレン量が３０〜５０重量％の範囲内である乳化重合
スチレンブタジェン共重合体より成る高スチレンゴム成
分１５〜５０重量部と、残りの重量部を構成し、前記乳
化重合スチレンブタジェン共重合体以外の共役ジエン系
重合体の１種以上より成り、しかも前記共役ジエン系重
合体の少なくとも１種がスチレンブタジェン共重合体で
あることにより、前記残りの重量部を構成する全重合体
中の結合スチレンの平均含量が１５重量％以上３０重量
％未満の範囲内である低スチレンゴム成分より成るゴム
分１００重量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）
が１４６〜１５９　ｍ２／ｇの範囲内であり、かつ電子
顕微鏡測定により求めたｍμ単位の算術平均粒子径（Ｄ
７）及びｍμ単位の粒子径分布幅（Ｓ）が式 ％式％（１） の関係を満足するカーボンブラックを補強剤として４０
〜８０重量部配合して成り、しかも加硫ゴムとして一２
０°Ｃにおける１００％伸長時の弾性率が４０ｋｇ／Ｃ
ｌ１１２以下で、３０°Ｃにおける損失係数ｔａｎδが
０．３以上である特性を有するゴム組成物より成るトレ
ッド部を備える空気入りタイヤである。

（作　用） 結合スチレン量が３０〜５０重量％の範囲内である乳化
重合スチレンブタジェン共重合体（高スチレンＳＢ乳化
共重合体という。）より成る高スチレンゴム成分は、１
５〜５０重量部配合される。結合スチレン量が上記範囲
内にある前記高スチレンＳＢ乳化共重合体は、適当に高
いガラス転移温度を有し、室温付近におけるトレッドゴ
ムのロスを大きくし、踏面に高い路面把握力を与えるが
、５０重量部を超えて配合すると十分な耐摩耗性が得ら
れないし、該ＳＢ乳化共重合体が低温になると硬化する
ので氷雪性能も不十分となる。また、この乳化共重合体
の配合量が１５重量部未満では、所望の乾燥及び湿潤路
面上の運動性能が得られない。

ゴム分の残りを構成する低スチレンゴム成分は、前記高
スチレンＳＢ乳化共重合体以外の共役ジエン系重合体の
１種以上より成る。低スチレンゴム成分を構成する共役
ジエン系重合体は、乳化重合法による重合体でも、溶液
重合法による重合体でもよいが、その少なくとも１種と
して結合スチレンを有する重合体、すなわちスチレンブ
タジェン共重合体を含み、低スチレンゴム成分全体とし
て平均した結合スチレン含量が１５重量％以上３０重量
％未満でなければならない。低スチレンゴム成分のこの
スチレンブタジェン共重合体には、もち論均−共重合体
が含まれるが、結合スチレンが重合体分子中に偏在して
結合スチレン含量の分布幅が３０％以上であるスチレン
ブタジェン共重合体までも含まれる。なお、このスチレ
ン含量の分布幅は、シンヤ・テラマチの方法（Ｊ、Ｍａ
ｃｒｏｍｏｌ　Ｓｃｉ）Ｃｈｅｍ。

Ａ４　（８）　１７８５ページ、　１９７０年）に従っ
て、シクロヘキサン／イソオクタン混合溶媒及びベンゼ
ン／メチルエチルケトンを用いてクロス分別し測定され
る。低スチレンゴム成分の全スチレンブタジェン共重合
体は、ゴム分１００重量部当り３０〜８５重量部である
ことが好ましい。低スチレンゴム成分を構成する共役ジ
エン系重合体が２種以上の場合は、これらの中に天然ゴ
ム（ＮＲ）、合成ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブ
タジェンゴム（ＢＲ）のような共役ジエンの単独重合体
である共役ジエン系重合体の１種以上を合計で２０重量
部以下含むことができる。

低スチレンゴム成分の結合スチレンの平均含量が１５重
量％未満では所望の高運動性能が得られない。また、こ
の平均含量が３０重量％以上では耐摩耗性及び氷雪性能
が大きく低下してしまう。

低スチレンゴム成分は、平均結合スチレン含量が低いの
で、より低いガラス転移温度を有し、ゴム組成物全体の
低温における耐硬化性、ひいては氷雪性能を改良し、更
に他の特性とのバランスの向上を図ることができる。

したがって、高スチレンゴム成分と低スチレンゴム成分
の配合割合は、全天候型の高運動性能、すなわち、路面
把握力、硬度、耐発熱性などをバランスよ（保持するた
めに必要な範囲であり、これらの範囲外では前記性能の
バランスが崩れ、この発明の目的が達成されない。

この発明において使用するカーボンブラックについて窒
素吸着比表面積（Ｎ、ＳＡ）が１４６〜１５９　ｍ２／
ｇの範囲内であることが要求されるのは、１４６　ｍ２
／ｇ未満では所望の耐摩耗性を得ることが困難であり、
１５９　ｍ”／　ｇを超えると配合物中でのカーボン分
散不良を来して耐摩耗性の改良にとってかえって不利で
あるからである。

また、電子顕微鏡により求めた、カーボンブラックの粒
子径分布幅（Ｓ）を式 ％式％（１） の関係を満足する範囲内に限定したのは、このようにし
て粒子径分布中の大粒子径の部分をカットすることによ
り低補強部をなくし、カーボンブラックとして高補強性
とし、すなわち耐摩耗性を向上させ、更に室温付近の損
失係数ｔａｎδを大きくして運動性能をも高めるためで
ある。

この発明において、前記特性を有する補強用カーボンブ
ラックの配合割合をゴム１００重量部に対して４０〜８
０重量部の範囲内にしたのは、４０重量部未満では室温
付近の損失係数ｔａｎδが小さくなり過ぎ、所望の高運
動性能を得ることが困難であり、一方８０重量部を超え
ると弾性率が高くなり過ぎ、低温において所望の弾性率
を得ることが困難となるからである。

この発明のカーボンブラックは、前記特性のほかに、遠
心沈降法によるカーボンブラックの凝集体のモード径（
Ｄｓｔ）　、ｍμ、とその半値幅（ΔＤ、。）、ｍμ、
との関係が次式 ％式％ で示される関係を満足する場合、更に雪上性能及び加工
性をも改善することができるので好ましい。

その自由は、上記範囲内にもたらすことにより、弾性率
を高めて雪上性能を低下させたり、未加硫ゴムの粘度を
上げて加工性を低下させたりする原因となる凝集体径の
大きい部分をカットすることになるからである。

更にまた、使用するカーボンブラックの着色力（ティン
ト値）が１２４〜１４１の範囲内にあることが好ましい
。これは、該ティント値が１２４未満では耐摩耗性及び
運動性能のいっそうの改良効果が得られず、１４１を超
えるとゴムへの分散性が不十分となり、加工性及び耐摩
耗性が低下する傾向があるからである。

この発明のゴム組成物は、加硫ゴムとして一２０°Ｃに
おける１００％伸長時の弾性率が４０ｋｇ／ｃｍ２以下
で、３０°Ｃにおける損失係数ｔａｎδが０．３以上で
あることが必要である。その理由は、−２０°Ｃにおけ
る１００％伸長時の弾性率が４０　ｋｇ／ｃｍ２を超え
るとか酷な氷雪路上で所望の性能を得ることが困難とな
るからであり、３５ｋｇ／ｃｍ２以下の弾性率が好まし
い。また、３０°Ｃにおけるｔａｎδが０．３未満では
所望の高運動性能を得ることが困難であり、ｔａｎδは
０．３５以上であることが好ましい。

この発明のゴム組成物は、−船釣には、高スチレンゴム
成分と低スチレンゴム成分とを組み合わせたゴム分に全
天候型の高運動性能を分担させ、特定のカーボンブラッ
クに高耐摩耗性を分担させるともいえるが、これらは、
互いに密接な関係があるので、これらの種類及び量を適
当に選択することにより初めてこれらの性能のいずれを
も損ななうことなく、バランスよく両立させることがで
きたものである。

この発明のゴム組成物には、通常のゴム組成物と同様に
必要に応じて加硫剤の硫黄、加硫促進剤、加硫促進助剤
、老化防止剤、軟化剤、充填剤等を適当量配合すること
ができる。

（実施例） 次に、この発明を実施例及び比較例により説明する。

丈夫Ｌ［Ｌ二ｉ、此ｔＪ［ＬΣ士 これらの例中で使用したカーボンブラックＳは、実験的
に試作したカーボンブラックであって、通常のゴム用フ
ァーネス法のハード系カーボン専用炉にて製造すること
ができたものであるが、主な製造条件の変更点は次のと
おりである。

イ）原料油を均等に噴霧し、均一な油滴に分散させる。

口）燃焼生成物中に、懸濁したカーボン凝集体が再循環
しないようにするため過度の高温に長時間さらされない
ようにする。これにより凝集体の分布サイズを狭くし、
大きな凝集体部分を除く。

ハ）反応ゾーンでの線速度（流速度）を上げ、水による
急冷の位置を変えて急冷を効かず。

ニ）反応炉は、ハードカーボン用の炉を使用する。

カーボンブラックの特性の測定方法は、次のとおりであ
る。

イ）窒素吸着比表面積（ＮｚＳＡ） ＡＳＴＭ　Ｄ−３０３７に準拠して行った。

口）電子顕微鏡による算術平均粒子径（Ｄｎ）及び粒子
径分布幅Ｓ（標準偏差） ここで「電子顕微鏡による算術平均粒子径（Ｄｎ）　」
とは、カーボンブラック試料を超音波洗浄法によりクロ
ロホルムに分散させた後（分散条件としては例えば周波
数２８ｋＨｚで３０分間超音波洗浄すればよい。）、分
散試料をカーボンブラック支持膜に固定し、この試料を
電子顕微鏡で直接倍率２００００倍、総合倍率８０００
０〜１０００００倍で撮影し、得られた電子顕微鏡写真
から１０００個のカーボンブラック粒子について直径を
測定し、３ｍμ区分のヒストグラムから相加平均により
算術平均粒子径（Ｄｎ）、ｍμを求めた。

ハ）凝集体のモード径（０，１）及び半値幅（ΔＤ、。

）遠心沈降法によるカーボンブラックの凝集体分布は、
ジョイス・レーブル社製ディスク・セントリフユージを
使用し、次の方法により測定を行った。すなわち、カー
ボンブラックを精秤し、これをエタノール２０％水溶液
に加え、カーボンブラック濃度を０．０１重量％にした
後、超音波で分散（例えば、１０分間）させ、これを試
料溶液とした。ディスク・セントリフユージの回転速度
を６００ＯＲＰＭに設定し、試料溶液（０，２５成〜１
．００　ｍｌ＞　　を注射器でスピン液（２％グリセリ
ン水溶液）３Ｍに注入して一斉に遠心沈降を開始させ、
光電沈降法により凝集体分布曲線を作成した。半値幅Δ
Ｄ５゜（Ｄよｔ）と最頻値Ｄｓｔ（モード）は、第１図
より求めた。なお、図面中破線の部分は同じ長さで、半
値幅は図示する実線部分の長さである。

二）カーボンブラックの着色力（ティント値）ＪＩＳ　
Ｋ−６２２１に準拠して行った。

実施例及び比較例に用いたカーボンブラックの特性値を
表１に示す。

実施例及び比較例において、表２に示す配合割合（重量
部）から成るゴム組成物（加硫後）の−２０°Ｃにおけ
る１００％伸長時の弾性率及び３０°Ｃにお　　１ける
損失係数ｔａｎδを測定した。その後、これらのゴム組
成物をそれぞれトレッドゴムとして構成したタイヤサイ
ズ１８５／７０　ＳＲ１４の９種のタイヤをつくり、各
タイヤにつき湿潤路面制動性、乾燥路面操縦安定性、雪
上制動性及び耐摩耗性を評価した。得られた結果を表２
に示す。表中、比較例■は、従来の高運動性能タイヤに
相当するもので、サマータイヤ用高運動性能トレッドゴ
ムを用いたタイヤであり、コントロールタイヤとして表
中の他のタイヤの性能をコントロール対比の指数で示す
ものである。比較例２は、従来のスノータイヤに相当す
るものである。

なお、前記物性の測定方法及び前記性能の評価　　、方
法は、次のとおりである。

イ）−２０’Ｃにおける１００％伸長時の弾性率ＪＩＳ
　Ｋ６３０１引張り試験法に基づき、−２０°Ｃの恒温
槽（予冷１０分間とした）内で測定した。なお、試料の
加硫条件は、レオメータ−止でトルクが最大値をとる時
間の１．２倍の時間で加硫した。

口）損失係数ｔａｎδ 若水製作所製粘弾性スペクトロメーターを使用して周波
数５０ｃｐｓ、静歪率５％の伸長下にて動歪率１％の条
件で測定した。なお、試料は、チャック間長さ２０ｍｍ
、幅５ｍｍ、厚さ２ｍｍの短冊状とした。加硫条件は、
前記（イ）項と同じにした。

２八）湿潤路面制動性 濡れたアスファルト路面において速度４０　ｋｍＺ時、
７０ｋｍ／時及び１１００ｋ　７時の各速度から急。

制動を与え、完全に停止するまでの走行距離を求め、そ
の値を比較例１を１００として指数表示した。数値の大
きい程良好である。

二）乾燥路面操縦安定性 晴れた日に直線路、カーブ、バンク等より成る周回路走
行ラップタイムを測定し、比較例１のタイヤのタイムを
１００として指数表示した。

数値の大きい程良好である。

ホ）雪上制動性 雪上でのブレーキ性能につき、速度２０ｋｍ／時、３０
ｋｍ／時及び４０ｋｍ　７時で走行中にブレーキをかけ
、停止距離を測定し、比較例１のタイヤの値を１００と
して指数表示した。数値の大きい程良好である。

へ）耐摩耗性 実車にて一般道路４万ｋｍ走行後の残溝より、摩耗１ｍ
ｍ当りの非コントロールタイヤの走行距離りを算出し、
比較例工のタイヤ（コントロールタイヤ）の値をり。と
じて次式により指数表示した。

耐摩耗指数＝　（Ｄ／Ｄｏ　）　ｘｌｏｏこの値が大き
い程耐摩耗性が良好である。

本１　日本合成ゴム社製、商品名ＪＳＲＢＲＯＩ車２　
結合スチレン量２３．５％ ＊４　旭化成社製、商品名ツルプレン１２０４結合スチ
レン量　２５　％ ＊６　結合スチレン量３５％ ＊８　ジフェニルグアニジン ＊９　ジベンゾチアジルジスルフィド 表２のゴム分において、乳化重合５ＢＲＡ、乳化重合Ｓ
ＢＲＢ及び溶液重合ＳＢＲは、この発明における低スチ
レンゴム成分又はその一部を構成しうるスチレンブタジ
ェン共重合体であり、ＮＲＸＢＲは低スチレンゴム成分
の一部を構成しうる共役ジエン系重合体であり、乳化重
合ＳＢＩ？　　Ｃは、高スチレンゴム成分を構成しうる
高スチレンＳＢ乳化共重合体である。この発明のゴム分
の条件である、高スチレンゴム成分と低スチレンゴム成
分との構成割合の範囲内に入るのは、比較例３．４及び
実施例１〜５であり、比較例１は範囲外であり、比較例
２は高スチレンゴム成分を欠く。

表２の例において、配合カーボンブラックで、この発明
の条件である窒素吸着比表面積と式（１）の関係との両
条件を満足するのは、実施例１〜５のカーボンＳだけで
ある。

更に、表２の例において、ゴム物性として一２０°Ｃに
おける１００％伸長時の弾性率と３０°Ｃのｔａｎδの
両条件を満足するのは、実施例１〜５だけである。

実施例１〜５のタイヤは、従来の高運動性能タイヤであ
る比較例１のタイヤに比べて、湿潤路面制動性及び乾燥
路面操縦安定性の点で同等ないしそれ以上に良く、雪上
制動性及び耐摩耗性の点ではるかにすぐれていることが
分かる。

（発明の効果） 実施例及び比較例で示すごとく、この発明の空気入りタ
イヤは、特定の組合せのゴム分及び特定の特性を有する
カーボンブラックより成り、特定のゴム物性を有するゴ
ム組成物より成るトレッド部を備えるものであって、従
来の高運動性能タイヤに比べていっそうすぐれた全天候
型の高運動性能を有し、しかもはるかにすぐれた耐摩耗
性を合わせ持つものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、カーボンブランクの凝集体径と相対頻度との
関係を示すグラフである。 特許出願人　株式会社ブリヂストン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、トレッド部と、サイドウォール部とビード部とを備
   える空気入りタイヤにおいて、 結合スチレン量が３０〜５０重量％の範囲内である乳化
   重合スチレンブタジエン共重合体より成る高スチレンゴ
   ム成分１５〜５０重量部と、残りの重量部を構成し、前
   記乳化重合スチレンブタジエン共重合体以外の共役ジエ
   ン系重合体の１種以上より成り、しかも前記共役ジエン
   系重合体の少なくとも１種がスチレンブタジエン共重合
   体であることにより、前記残りの重量部を構成する全重
   合体中の結合スチレンの平均含量が１５重量％以上３０
   重量％未満の範囲内である低スチレンゴム成分より成る
   ゴム分１００重量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ＿２
   ＳＡ）が１４６〜１５９ｍ＾２／ｇの範囲内であり、か
   つ電子顕微鏡測定により求めたｍμ単位の算術平均粒子
   径（Ｄ＿ｎ）及びｍμ単位の粒子径分布幅（Ｓ）が式 Ｓ≦０．３７５Ｄ＿ｎ＋０．６９ の関係を満足するカーボンブラックを補強剤として４０
   〜８０重量部配合して成り、しかも加硫ゴムとして−２
   ０℃における１００％伸長時の弾性率が４０ｋｇ／ｃｍ
   ＾２以下で、３０℃における損失係数ｔａｎδが０．３
   以上である特性を有するゴム組成物より成るトレッド部
   を備える空気入りタイヤ。