JPH03252433A - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
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。
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。
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。
ウ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。
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°Cの温度に
おける損失係数(tandδ)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 H2の周波数下における
0°C付近の損失係数(tandδ)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°C近辺の損失係数を大きくすることが
必要である。
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。
決すべく多くの発明がなされている。例えば、特開昭5
5−12133号、特開昭56−127650号の各公
報では高ビニルポリブタジェンダムが、特開昭57−5
5204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。
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。
服して耐ウエツトスキツド性、転がり抵抗性及び耐摩耗
性を同時に満足しろる空気入りタイヤを提供することで
ある。
、有機アルカリ金属触媒重合体を経て得られた、特定の
Tgを有するシラン化合物変性ゴム重合体にシリカ及び
シランカップリング剤を配合したゴム組成物をトレッド
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。
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リビングポリマーの活性
末端に次の一般式(1)%式%(1) (式中、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である
ハロゲン原子、R及びR′は炭素数1〜20のアルキル
基、アリール基、ビニル基又はハロゲン化アルキル基を
示し、jは1〜4の整数、iは0〜2の整数であり、i
とjの和は2〜4である。)で表されるシラン化合物を
反応させて得られる、ガラス転移温度が一50°C以上
であるシラン化合物変性重合体をゴム成分として10重
量%以上含み、か重合体を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(2)%
式%(2) (式中のYは炭素数1〜4のアルキル基、アルコキシル
基又は塩素原子であって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は一516CI、H
2FISI Y3基、X基及び−8いZ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、 れぞれl〜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重量部重量部子成るゴム組成物をトレッドに
用いた空気入りタイヤである。
に例示するような方法で製造することができる。
使用される不活性有機溶媒としては、例えばペンタン、
ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、キシ
レン、トルエン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテ
ルなどが用いられる。
ジエンとスチレンの共重合を行う。重合に使用される有
機アルカリ金属触媒としては、nブチルリチウム、5e
c−ブチルリチウム、nブチルリチウム、■、4−ジリ
チウムブタン、ブチルリチウムとジビニルベンゼンとの
反応物などのアルキルリチウム、アルキレンジリチウム
、フェニルリチウム、スチルベンジリチウム、ジイソプ
ロペニルベンゼンジリチウム、ナトリウムナフタレン、
リチウムナフタレンなどを挙げることができる。共重合
する場合には、ランダム化剤であり、同時に重合体にお
けるブタジェン単位のミクロ構造の調節剤として、必要
に応じてルイス塩基を用いることができ、このものとし
ては例えばジビニルベンゼン、テトラヒドロフラン、ジ
メキシエタン、ジエチレングリコールジブチルエーテル
、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチル
アミン、ピリジン、N−メチルモルホリン、N、 N、
N’ N’−テトラメチルエチレンジアミン、■、2
−ジビベリジノエタンなどのエーテル類及び第3級アミ
ン類などを挙げることができる。
素置換した反応器内に前記不活性有機溶媒、単量体、す
なわち1.3−ブタジエン又は1゜3−ブタジエンとス
チレン及び有機アルカリ金属触媒、更に必要に応じてル
イス塩基を一括仕込み、断続的添加又は連続的添加して
重合を行う。
は一80〜+120°C1重合時間は、通常、5分間〜
24時間、好ましくは10分間〜IO時間である。
、また昇温もしくは断熱下で重合してもよい。また、重
合反応は、パッチ弐でもあるいは連続式でもよい。
好ましくは10〜35重量%である。
リ金属触媒及びリビングポリマーを失活させないために
、重合系内にハロゲン化合物、酸素、水あるいは炭酸ガ
スなどの失活作用のある化合物の混入を極力なくすよう
な配慮が必要である。
ようにして重合系内で得られるリビングポリマーの活性
末端に、前記特定のシラン化合物を反応させて得られる
、5i−0−R結合(ここで、Rは前記に同じ。)を有
する変性ゴム状重合体である。
子中にアルコキシ基を少なくとも1個有するシラン化合
物であって、下記一般式(1)%式%(1) (式中のx、 R,R’ 、it j は前記の通りで
ある。)で表される。
すなわち、ORが炭素数4〜20の非加水分解性のアル
コキシ基、アリールオキシ基又はシクロアルコキシ基が
好ましく、特に、Rとしてはα位の炭素に炭素原子が3
個結合した炭化水素基やβ位の炭素に炭素数が1個以上
の炭化水素基の結合した炭化水素基又はフェニル基若し
くはトルイル基で示される芳香族炭化水素基を有するO
R基が好ましい。
のロール間隔0.5 m111で成形したゴムシート6
0gを102のステンレス製容器に31の温水を入れ、
さらにスチームを吹き込んで温水を沸騰させながら30
分間放置し、乾燥後の重合体のムーニ粘度(ML+、4
.100”C)の上昇が未処理の重合体に比較して10
ポイント以下、好ましくは5ポイント以下である。実質
的に非加水分解性である場合をいう。
ル基、n−プロピル基、t−ブチル基などを、アリール
基としてはフェニル基、トルイル基、ナフチル基などを
、ハロゲン化アルキル基としてはクロロメチル基、ブロ
モメチル基、ヨードメチル基、クロロエチル基を挙げる
ことができる。
例としてジアルキルジアルコキシシラン、iがOでjが
3の場合の一例としてモノアルキルトリアルコキシシラ
ン、iが0でjが4の場合の一例としてテトラアルコキ
シシラン、iが1でJが1の場合の一例としてモノハロ
ゲン化ジアルキルモノアルコキシシラン、iが1でjが
2の場合の一例としてモノハロゲン化モノアルキルジア
ルコキシシラン、iが1でjが3の場合の一例としてモ
ノハロゲン化トリアルコキシシラン、iが2でjが1の
場合の一例としてジハロゲン化モノアルキルモノアルコ
キシシラン、iが2でjが2の場合の一例としてジハロ
ゲン化ジアルコキシシランがあり、いずれもリビングポ
リマーの活性末端と反応性を有する化合物である。
オキシシラン、iがOでjが4であるテトラアリールオ
キシシランは、リビングポリマーをカップリングさせる
ことにより加工性を改良し、しかもシリカなどと親和性
の高い官能基を重合体に付与する観点から好ましい。
ン化合物の具体例としては、ハロゲンなしでアルコキシ
タイプのものとしてテトラキス(2−エチルへキシルオ
キシ)シラン、テトラフェノキシシラン、メチルトリス
(2−エチルへキシルオキシ)シラン、エチルトリス(
2−エチルへキシルオキシ)シラン、エチルトリスフェ
ノキシシラン、ビニルトリス(2−エチルへキシルオキ
シ)シラン、エチルトリフエノキシシラン、ビニルトリ
ス(2−エチルへキシルオキシ)シラン、ビニルトリフ
エノキシシラン、メチルビニルビス(2エチルへキシル
オキシ)シラン、エチルビニルビフェノキシシラン、モ
ノメチルトリフエノキシシラン、ジメチルジフェノキシ
シラン、モノエチルトリフエノキシシラン、ジエチルジ
フェノキシシラン、フェニルトリフエノキシシラン及び
ジフェニルジフェノキシシラン等があり、ハロゲンなし
でアリールオキシタイプのものとしてテトラフェノキシ
シラン、エチルトリフエノキシシラン、ビニルトリフエ
ノキシシラン、ジメチルジフェノキシシラン、モノエチ
ルトリフエノキシシラン、ジエチルジフェノキシシラン
、フェニルトリフエノキシシラン及びジフェニルジフェ
ノキシシラン等があり、ハロゲンありで前記式中のOR
の炭素数が4の非加水分解性のものとしてトリーt−ブ
トキシモノクロロシラン、ジクロロ−ジーし一ブトキシ
シラン、ジーも一ブトキシジョードシラン等があり、ハ
ロゲンありで前記式中のORの炭素数が5以上の非加水
分解性のものとしてトリフエノキシモノクロロシラン、
モノクロロメチルジフェノキシシラン、モノクロロメチ
ルビス(2−エチルへキシルオキシ)シラン、モノフロ
モエチルジフェノキシシラン、モノブロモビニルジフエ
ノキシシラン、モノブロモイソプロペニルビス(2エチ
ルへキシルオキシ)シラン、ジトリルオキシジクロロシ
ラン、ジフエノキシジョードシラン、メチルトリス(2
−メチルブトキシ)シラン、ビニルトリス(2−メチル
ブトキシ)シラン、モノクロロメチルビス(2−メチル
ブトキシ)シラン、ビニルトリス(3−メチルブトキシ
)シラン、テトラキス(2−エチルへキシルオキシ)シ
ラン、テトラフェノキシシラン、メチルトリス(2−エ
チルへキシルオキシ)シラン、エチルトリス(2エチル
へキシルオキシ)シラン、エチルトリフエノキシシラン
、ビニルトリス(2−エチルへキシルオキシ)シラン、
ビニルトリフエノキシシラン、メチルビニルビス(2−
エチルへキシルオキシ)シラン及びエチルビニルジフェ
ノキシシラン等があり、ハロゲンありでアリールオキシ
タイプのものとしてトリフエノキシモノクロロシラン、
モノクロロメチルジフェノキシシラン、モノブロモエチ
ルジフェノキシシラン、モノブロモビニルジフェノキシ
シラン、ジトリルジクロロシラン及びジフエノキシジョ
ードシラン等がある。
化合物、この中でも、特にテトラフェノキシシラン、モ
ノメチルトリフエノキシシランが好ましい。これらのシ
ラン化合物は、1種単独で使用することも、あるいは2
種以上を併用することもできる。
リマーの活性末端に一般式(1)で表されるシラン化合
物を反応させて得られるが、この際のシラン化合物の使
用量は、好ましくはりピングポリマーの活性末端1個当
たり、0.7分子以上が好ましく、更に好ましくは0.
7〜5.Olまた更に好ましくは0.7〜2.0分子反
応させて得られるものであり、0.7分子未満では分岐
ポリマーの生成が多く、分子量分布の変動が大きく、分
子量及び分子量分布のコントロールが難しくなり、5.
0分子を超える場合、耐摩耗性、破壊特性の改良効果が
飽和しており経済上好ましくない。
ラン化合物を添加し、分岐構造を有する重合体を形成さ
せ、次いで残りの活性末端を更に別のシラン化合物で変
性するなどのシラン化合物の二段添加も可能である。
合物との反応は、リビングポリマーの重合系の溶液中に
該化合物を添加するか、あるいは該シラン化合物を含む
有機溶液中にリビングポリマーの溶液を添加することに
より実施される。
〜+120°Cであり、反応時間は1分間〜5時間、好
ましくは5分間〜2時間である。
媒を除去するか、あるいはメタノールなどの貧溶媒を加
えてシラン化合物変性重合体を凝固した後、熱ロールも
しくは減圧下で乾燥してシラン化合物変性重合体を得る
ことができる。
ン化合物変性重合体を得ることもできる。
広い範囲にわたって変化させることができるが、そのム
ーニー粘度(ML+。、 、100”C)は、10〜1
50の範囲にあることが好ましく、10末端では耐摩耗
性に劣り、一方150を超えると加工性の点で劣り好ま
しくない。
、例えば赤外吸収スペクトルにより、S】〇−C結合に
起因するl100ct11−’付近の吸収、5iO−φ
結合に起因する1250cm−’付近の吸収、あるいは
Si−〇結合に起因する1160c「1付近の吸収など
により、その構造を確認することができる。
転移温度は、−50″C以上であることが必要である。
ド抵抗に劣る。
シラン化合物変性重合体を単独で、又は天然ゴム、シス
−1,4ポリイソプレンをはじめ、乳化重合スチレン−
ブタジエン共重合体、溶液重合スチレン−ブタジエン共
重合体、低シス−1,4ポリブタジェン、高シス−1,
4ポリブタジエン、エチレンプロピレンジエン共重合体
、クロロプレン、ハロゲン化ブチルゴム、ブタジェンア
クリロニトリル共重合ゴムの1種以上とブレンドして使
用するが、シラン化合物変性重合体の使用割合(ゴム重
量分率)はゴム成分全体に対し10重量%以上、好まし
くは20重量%以上含むことが必要である。このゴム重
量分率が10重量%未満では、シリカ補強に対して改良
効果が認められない。
、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。
0/90の範囲が耐つェノトスキンド性、転がり抵抗性
及び耐摩耗性のバランス上好ましい。
カップリング剤を例示すると次の通りである。
ィド、ビス(2−ト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プロピル
)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。
、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。
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。
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、加硫側などの加硫ゴム配合剤を加え
ることができる。
説明する。
った。
で測定した。
モレロ法)によって求めた。
m−’のフェニル基の吸収によりあらかじめ求めておい
た検量線を用いて測定した。
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10抛/秒、試験速度が130m
/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。
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15Hz、及び各測定温度で測定した
。
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。)湿潤路面の耐スキツド性(耐ウエツトス
キツド性)は、水深3■の湿潤コンクリート路面におい
て80km/hの速度から急制動し、車輪がロックされ
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ツド性を評価した。
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。) 操縦性は、米国規格ASTM F−516−77に準拠
して試験し評価した。
合体の製造方法を説明する。
を乾燥し、窒素置換した。このオートクレーブに、あら
かじめ精製、乾燥したシクロヘキサン2500 g 、
スチレン100g、1,3−ブタジエン400g及びテ
トラヒドロフラン25gを導入した。
毎分2回転で撹拌しながら冷却水を止めてn−ブチルリ
チウム0.300 gを添加して30分間重合した。こ
のポリマー溶液を一部取り出してムーニ粘度(ML+−
4,100″C)を測定したところ14以下であった。
シランのシクロヘキサン溶液9.3hj!(fA度0.
50モル/2、n−ブチルリチウムに対するモノメチル
トリフエノキシシランのモル比は、1.00に相当する
)を加えたところ、リビングアニオンの黄赤色が消失し
、溶液粘度が高くなった。
T)を重合体100g当たり0.7g加え、スチーム脱
溶剤後、100°Cの熱ロールで乾燥した。重合体の収
量は、はぼ定量的に得られた。
ンの代わりに第1表の各種変性剤を用いたほかは共重合
体No、 lと同じ仕方で製造した。共重合体No、
7は、変性剤を使用しなかったほかは共重合体トα1と
同じ仕方で製造した。
ニル含量、ムーニー粘度及びガラス転移温度を合わせて
示す。
示す。
プリング剤を用いて第3表に示す配合割合(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、充填側、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1〜9、比較例1〜7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)、ランボーン摩擦指数及
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。
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°C以上であるシラン化合物変性重合体、シリカ
充填側、シランカップリング剤を特定の範囲の割合で配
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)
- 【特許請求の範囲】 1、有機アルカリ金属触媒を用いる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
より得られるリビングポリマーの活性末端に次の一般式
(1) X_iSi(OR)_jR′_4_−_i_−_j(1
)(式中、Xは塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子であ
るハロゲン原子、R及びR′は炭素数1〜20のアルキ
ル基、アリール基、ビニル基又はハロゲン化アルキル基
を示し、jは1〜4の整数、iは0〜2の整数であり、
iとjの和は2〜4である。)で表されるシラン化合物
を反応させて得られる、ガラス転移温度が−50℃以上
であるシラン化合物変性重合体をゴム成分として10重
量%以上含み、かつシリカ充填剤を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
(2) Y_3−Si−C_nH_2_nA(2) (式中のYは炭素数1〜4のアルキル基、アルコキシル
基又は塩素原子であって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−S_mZ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。
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