JPH03252431A - 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、特に詳しくは耐ウエツト
スキツド性、転がり抵抗性及び耐摩耗性を同時に満足し
うる空気入りタイヤに関する。

（従来の技術） 近年、省エネルギー、省資源の社会的要請のもと自動車
の燃料消費を節約するためにタイヤの転がり抵抗を低減
する研究が重要となってきている。

タイヤの転がり抵抗を小さくすれば、自動車の燃料消費
量が軽減され、いわゆる低燃費タイヤとなることは一般
に知られておりタイヤの転がり抵抗を小さくするにはト
レッドゴムとしてヒステリシスロスの小さい材料を用い
ることが一般的である。

また、走行安全性の要求から、湿潤路面でのＦ＋！擦抵
抗抵抗ェットスキッド抵抗）の大きいゴム材料も強く望
まれるようになってきた。しかしながら、これら低転が
り抵抗と湿潤路面での摩擦抵抗は、二律背反の関係があ
り、両特性をともに満足させることは非常に困難であっ
た。

最近、タイヤのウェットスキッド抵抗や転がり抵抗とゴ
ム組成物の粘弾性特性の対応付けが理論的に示され、タ
イヤ走行時の転がり抵抗を小さくするにはトレッドゴム
のヒステリシスロスを小さくする、すなわち、粘弾性的
にはタイヤが走行時使用される５０〜７０℃の温度にお
ける損失係数（ｔａｎδ）を低くすることが低燃費性に
有効であることが示されている。一方、ウェットスキッ
ド抵抗性は、１０〜２０　Ｈｚの周波数下における０℃
付近の損失係数（ｔａｎδ）と良く相関することが知ら
れており、このため、タイヤのグリップ性能を改良する
には０℃近辺の損失係数を大きくすることが必要である
。

ヒステリシスロスを減らす方法として高シスポリブタジ
エンゴムなどのガラス転移温度の低い材料や天然ゴムの
ように反発弾性の高い材料を用いることが一般的である
。しかしながら、これらのゴムではウェットスキッド抵
抗が極端に低下することになり、走行安定性と低転がり
抵抗とを両立させることが著しく困難であった。

しかし、近年アニオン重合を利用して前記の背反問題を
解決すべ（多くの発明がなされている。

例えば、特開昭５５−１２１３３号、特開昭５６−１２
７６５０号の各公報では高ビニルポリブタジェンゴムが
、特開昭５７−５５２０４号、特開昭５７−７３０３０
号公報では高ビニルスチレンブタジェン共重合体ゴムが
前記背反問題の改善に有効であると提案されている。

また、特開昭５９−１１７５１４号、特開昭６１−１０
３９０２号、特開昭６１−１４２１４号、特開昭６１−
１４１７４１号各公報では重合体の分子鎖中にベンゾフ
ェノン、イソシアナート等の官能基を導入した変性重合
体を用いることにより発熱性を低減することを提示して
いる。しかしながら、上記のいずれの方法も、最近の低
転がり抵抗の要求値を十分に満足するものでない。

（発明が解決しようとする諜ａ） この発明の目的は、前記のような従来の技術の欠点を克
服して耐ウエツトスキツド性、転がり抵抗性及び耐摩耗
性を同時に満足しうる空気入りタイヤを捷供することで
ある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果
、リチウム系開始剤を用いて重合した、特定のＴｇを有
するポリブタジェン又はスチレンブタジェンゴムにシリ
カ及びシランカップリング剤を配合したゴム組成物をト
レンドに用いたタイヤが上記緒特性にすぐれるという新
たな事実に到達し、この発明を完成するに至った。

すなわち、この発明は、有機リチウム化合物を開始剤と
する１、３−ブタジエンの重合又は１゜３−ブタジエン
とスチレンとの共重合により得られる重合体であってガ
ラス転移温度が一５０゛ｃ以上である重合体単独の、又
は該重合体３０重量部以上と他のジエン系ゴム７０重量
部以下とのブレンドゴムの１００重量部に対しシリカ充
填剤を１０〜１５０重量部、カーボンブラックを０〜１
００重量部及び次の一般式 ％式％（） （式中のＹは炭素数１〜４のアルキル基、アルコキシル
基又は塩素原子で３個のＹは同一でも異なってもよく、
ｎは１〜６の整数を示し、ＡはＳ、Ｃ１１Ｏ２□５　ｉ
　−Ｙ　３基、Ｘ基及び−５ｍＺ基よりなる群から選ば
れた基であり、ここでＸはニトロソ基、メルカプト基、
アミノ基、エポキシ基、ビニル基、塩素原子又はイミド
基、Ｚは ６の整数を示し、Ｙは前述の通りである。）で表される
シランカップリング剤の少なくとも１種を０．２〜１０
重量部配合して成るゴム組成物をトレンドに用いた空気
入りタイヤである。

（作　用） この発明に用いられ有機リチウム化合物を開始剤とする
重合体は、既知の製造方法により製造することができる
。製造は一般に不活性有機溶媒、例えばペンタン、シク
ロヘキサン中、アルキルリチウム、フェニルリチウムの
ような有機リチウムを開始剤として１，３−ブタジエン
を単独重合させ、又は１．３−ブタジエンとスチレンと
を共重合させることにより行われる。共重合体中の結合
スチレン含量は単量体中のスチレン単量体の割合を変化
させることにより、また得られる共重合体分子中の結合
スチレン単位が連なることなく１個ずつ配列する連鎖、
すなわちスチレン単連鎖の導入はドデシルベンゼンスル
ホン酸カリウム等の有機金属カリウムの使用などにより
制御することができる。更に、重合体分子のブタジェン
部の１゜２結合金量については、重合温度を変化させる
とか適当な有機ルイス塩基、例えばテトラヒドロフラン
等の添加量を変化することにより制御することができる
。

この発明で使用される重合体のガラス転移温度は、−５
０℃以上であることが必要であり、−４０℃以上である
ことが好ましい、ガラス転移温度が−５０℃より低いと
ウェットスキッド抵抗に劣る。更に１，３−ブタジエン
とスチレンとの共重合により得られる重合体の結合スチ
レン含量が１５〜５０重量％であることが好ましい。更
に１．３−ブタジエンとスチレンとの共重合により得ら
れる重合体の分子中の結合スチレン単位の配列がスチレ
ン単位１個のスチレン単連鎖が全結合スチレンの４０重
量％未満であり、スチレン単位が８個以上連なったスチ
レン長連鎖が全結合スチレンの１０重量％以下であるこ
とが好ましい。なお、この発明において前記スチレン連
鎖分布は、試料重合体をオゾンによって分解した後、ゲ
ルパーミェーションクロマトグラムによって分析する（
田中ら、高分子学会予稿集２９　　（９）　２０５５頁
）。

有機リチウム化合物を開始剤として得られる重合体は、
ゴム成分として単独で使用することができるが、必要に
応じてゴム１００重量部中７０重量部以下、好ましくは
５０重量部以下の他のジエン系ゴム、例えば天然ゴム、
他のポリブタジェンゴム、合成ポリイソプレンゴム、ブ
タジェン−アクリロニトリル共重合体ゴム、他のスチレ
ンブタジェン共重合体ゴム等をブレンドして使用するこ
とができる。

この発明においてゴム成分に配合されるシリカ充填剤は
、ゴム成分１００重量部当り１０〜１５０重量部、好ま
しくは１５〜１００重量部である。１０重量部未満であ
ると充填補強効果が小さいため耐摩耗性が劣り、一方１
５０重量部を超えると加工性、破壊特性が劣る。なお、
充填剤として０〜１００重量部のカーボンブランクをシ
リカ充填剤と併用してもよく、これによりシリカ単独使
用に比べて加工性、耐摩耗性、耐カット性を改良するこ
とができる。この場合、カーボンブラック／シリカの重
量比は、９５１５〜１０／９０の範囲が耐ウエツトスキ
ツド性、転がり抵抗性及び耐摩耗性のバランス上好まし
い。

次に、この発明においてゴム組成物に配合されるシラン
カンブリング剤を例示すると次の通りである。

ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフ
ィド、ビス（２−）リエトキシシリルエチル）テトラス
ルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）テ
トラスルフィド、ビス（２−トリメトキシシリルエチル
）テトラスルフィド、３−メルカプトプロピルトリメト
キシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラ
ン、２メルカプトエチルトリメトキシシラン、２−メル
カプトエチルトリエトキシシラン、３−ニトロプロピル
トリメトキシシラン、３−ニトロプロピルトリエトキシ
シラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−
クロロプロピルトリエトキシシラン、２−クロロエチル
トリメトキシシラン、２−クロロエチルトリエトキシシ
ラン、３−トリメトキシシリルプロピル−Ｎ、Ｎ−ジメ
チルチオカルバモイルテトラスルフィド、３−トリエト
キシシリルプロピル−Ｎ、Ｎ−ジメチルチオカルバモイ
ルテトラスルフィド、２−トリエトキシシリルエチル−
Ｎ、Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、
３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテト
ラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロビルヘンジ
チアゾールテトラスルフィド、３−トリエトキシシリル
プロピルメタクリレートモノスルフィド、３−トリメト
キシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド等が
あげられ、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テ
トラスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピルベン
ゾチアゾールテトラスルフィドなどが好ましい。また、
式（２）において３個のＹが同一でなくてもよく、例え
ばその例としてビス（３ジエトキシメチルシリルブロビ
ル）テトラスルフィド、３−メルカプトプロピルジメト
キシメチルシラン、３−ニトロプロピルジメトキシメチ
ルシラン、３−クロロプロピルジメトキシメチルシラン
、ジメトキシメチルシリルプロピル−Ｎ、Ｎジメチルチ
オカルバモイルテトラスルフィド、ジメトキシメチルシ
リルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィドがあげ
られる。

ゴム組成物に配合するシランカップリング剤の添加量は
、シリカの配合量によって変わるが、０．２〜１０重量
部、好ましくは０．５〜５重量部である。

シランカップリング剤の添加量が０．２重量部未満では
カップリング効果が極めて小さいため、転がり抵抗及び
耐摩耗性の改良効果が見られず、１０重量部を超えると
補強性が低下し、耐摩耗性、耐カット性が悪化する。

なお、この発明に使用されるゴム組成物には、更に必要
に応じて炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、クレーな
どの粉末状充填剤、ガラス繊維、ウィスカーなどの繊維
状充填剤を配合することができ、もち論亜鉛華、老化防
止剤、加硫促進剤、加硫剤などの加硫ゴム配合剤を加え
ることができる。

（実施例） この発明を以下実施例及び比較例によって更に詳細に説
明する。

この発明において各種の測定は、下記の方法によって行
った。

ムーニー粘度は、予熱１分、測定４分、温度１００℃で
測定した。

ブタジェン部のミクロｌＩ遣は、赤外吸収スペクトル法
（モレロ法）によって求めた。

スチレン含量は、赤外吸収スペクトル法による６９９ｃ
ｍ−’のフェニル基の吸収によりあらかしめ求めておい
た検量線を用いて測定した。

加硫物性ば、ＪＩＳ　Ｋ　６３０１に従って測定した。

耐摩耗試験であるランボーン摩耗指数は、ランポーン摩
耗法により測定した。測定条件は、負荷荷重が４．５ｋ
ｇ、砥石の表面速度が１００　ｍ／秒、試験速度が１．
３０　ｍ　７秒、スリップ率が３０％、落砂量が２０ｇ
／分、測定温度が室温であった。

内部損失（ｔａｎδ）は、レオメトリクス社製、メカニ
カルスペクトロメーターを用いて動的せん断ひずみが振
幅１．０％、振動１．５Ｈｚ及び各測定温度で測定した
。

転がり抵抗指数は、外径１．７　ｍのドラム上にタイヤ
を接触させてドラムを回転させ、一定速度まで上昇後、
ドラムを惰行させて所定速度での慣性モーメントから算
出した値から下式によって評価した。（値が大きいほど
転がり抵抗が小。）テストタイヤの慣性モーメント 湿潤路面の耐スキツド性（耐ウエツトスキツド性）は、
水深３ＩｌｌｌＩ＋の湿潤コンクリート路面において８
０　ｋｍ／ｈの速度から急制動し、車輪が口・ツクされ
てから停止するまでの距離を測定し、下式によって試験
タイヤの耐ウエツトスキ・ノド性を評価した。（値が大
きいほど良い。） 耐摩耗性指数は、タイヤを４万ｋｍ＋実車走行させ、残
った溝の深さを１０箇所測定し、その平均値から下式に
よって評価した。（値が大きいほど耐摩耗性が大。） ン１．４　ｋｇ、１，３−ブタジエン４．５　ｋｇ　、
　ｎ−ブチルリチウム２．６　ｇ　、　　ドデシルベン
ゼンスルホン酸ナトリウム０．５ｇ及びエチレングリコ
ールジメチルエーテル１．８ｇを加え、窒素雰囲気中、
重合温度４５℃で１．５時間重合を行った後、残存触媒
を除き、生成重合体を乾燥することによりスチレンブタ
ジェン共重合体を得た（第１表共重合体Ｎｏ、４）。

スチレン仕込割合、重合温度、ドデシルベンゼンスルホ
ン酸カリウム等を変化させることにより第１表に示す各
種共重合体を準備した。

操縦性は、米国規格ＡＳＴＭ　Ｆ　５１６−７７に準拠
して試験し評価した。

次に、試験空気入りタイヤのトレッドに用いた共重合体
の製造例を説明する。

共重合体の製造例 ５０１反応容器にシクロヘキサン２５　ｋｇ　、スチレ
第１表に各種共重合体の構造特性、ガラス転移温度及び
ムーニー粘度を示す。

裏旌±上二刊　　此（ｊに二重 これらの例に使用したシランカップリング剤を第２表に
示す。

第１表に示す各種共重合体及び第２表に示すシランカッ
プリング剤を用いて第３表に示す配合側合（重量部）で
ゴム組成物を作成した。なお、これらのゴム組成物にお
いて、共重合体、充填剤、シランカップリング剤以外の
配合薬品については実施例１〜１０、比較例１〜６は、
すべて同一であり、第３表脚注に示す通りである。（表
中の天然ゴム（ＮＲ）も同一である。）これらのゴム組
成物について、破壊強度（Ｔｂ）、ランポーン摩耗指数
及びｔａｎδを評価した。次いで、これらのゴム組成物
をタイヤサイズ１６５　ＳＲ１３のトレッドに用いてタ
イヤを作成し、耐ウエツトスキツド性、転がり抵抗性及
び耐摩耗性を評価した。結果を第３表に示す。

第３表から明らかなようにこの発明の空気入りタイヤは
、耐ウエツトスキツド性、転がり抵抗性及び耐摩耗性が
同時にすくれている。

１隻別且二■、　五較Ｍ７〜９ 第４表に示した配合内容のゴム組成物を作成し、実施例
１〜１０と同様にしてゴム組成物及びこれをトレッドに
用いた空気入りタイヤを試験した。

結果を第４表に示す。

（発明の効果） 実施例及び比較例からも明らかなように、この発明の空
気入りタイヤは、トレンドゴムとしてガラス転移温度が
一５０℃以上である、有機リチウム化合物を開始剤とし
て製造されたポリブタジェン又はブタジェンスチレン共
重合体、シリカ充填剤、シランカップリング剤を特定の
範囲で配合したゴム組成物を用いることにより、耐ウエ
ツトスキツド性、転がり抵抗性及び耐摩耗性を同時に満
足するタイヤである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、有機リチウム化合物を開始剤とする１，３−ブタジ
   エンの重合又は１，３−ブタジエンとスチレンとの共重
   合により得られる重合体であってガラス転移温度が−５
   ０℃以上である重合体単独の、又は該重合体３０重量部
   以上と他のジエン系ゴム７０重量部以下とのブレンドゴ
   ムの１００重量部に対しシリカ充填剤を１０〜１５０重
   量部、カーボンブラックを０〜１００重量部及び次の一
   般式 Ｙ＿３−Ｓｉ−Ｃ＿ｎＨ＿２＿ｎＡ（ I ） （式中のＹは炭素数１〜４のアルキル基、アルコキシル
   基又は塩素原子で３個のＹは同一でも異なってもよく、
   ｎは１〜６の整数を示し、Ａは−Ｓ＿ｍＣ＿ｎＨ＿２＿
   ｎＳｉ−Ｙ＿３基、Ｘ基及び−ＳｍＺ基よりなる群から
   選ばれた基であり、ここでＸはニトロソ基、メルカプト
   基、アミノ基、エポキシ基、ビニル基、塩素原子又は イミド基、Ｚは▲数式、化学式、表等があります▼、▲
   数式、化学式、表等があります▼又は▲数式、化学式、
   表等があります▼基であり、ｍ及びｎはそ れぞれ１〜６の整数を示し、Ｙは前述の通りである。）
   で表されるシランカップリング剤の少なくとも１種を０
   ．２〜１０重量部配合して成るゴム組成物をトレッドに
   用いたことを特徴とする空気入りタイヤ。 ２、１，３−ブタジエンとスチレンとの共重合により得
   られる重合体の結合スチレン含量が１５〜５０重量％で
   ある請求項１記載の空気入りタイヤ。 ３、１，３−ブタジエンとスチレンとの共重合により得
   られる重合体の分子中の結合スチレン単位の配列がスチ
   レン単位１個のスチレン単連鎖が全結合スチレンの４０
   重量％未満であり、スチレン単位が８個以上連なったス
   チレン長連鎖が全結合スチレンの１０重量％以下である
   請求項１又は請求項２記載の空気入りタイヤ。