JPS602201B2 - スチ−ルラジアルタイヤ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はウェット制動性能にすぐれ、かつ転勤抵抗の低
いラジアルタイヤに関する。

省資源のために自動車の燃料消費を低減することが社会
的に強く要求されており、これには自動車タイヤの転勤
抵抗を低減させることが有効であることが知られている
。

またタイヤ転勤抵抗のうちトレッド部が寄与するものが
約５０％にも達するため、タイヤの転動抵抗を低減する
にはトレッド部を改善することが効果的であるといわれ
ている。自動車タイヤの転勤抵抗はタイヤの走行時に受
ける繰り返し変形に伴うタイヤの材料のエネルギー損失
によって生ずるものとされている。

一方、自動車の安全性の上からぬれた路面での制動性能
（以下ウェット制動性能と略称する）が高いことが必要
である。

ウェット制動性能はタイヤ材料としてはタイヤに制動を
かけて路面上をすべらせる際に路面の微小な凹凸に追従
したトレツドゴム材料の変形に伴う摩擦抵抗としてのエ
ネルギー損失により決まる。上記の如く、転勤抵抗とウ
ェット制動性能はいずれもトレッドゴム材料のエネルギ
ー損失に起因するところが大きく、タイヤのトレッド部
に起因する転動抵抗を低減させることとウェット制動性
能を向上させることは一般には背反関係にあり両性館を
高い水準でバランスさせるには従来用いられていた原料
ゴムを使用する範囲では非常に困難であった。

この困難を克服すべく、新しいキャップトレッド用ゴム
素材として種々のポリマーが提案されてきた。

そのなかで英国特許１１６磯３２号や英国特許１２６１
３７１号に示されたような１・２一結合単位含有量の多
い本質的に無定形なポリブタジェンゴム（以下Ｖ・ＢＲ
と略称する）と天然ゴム、ポリィソプレンゴム、スチレ
ン、ブタジェン共重合ゴムおよび１・２一結合単位含有
量の少し、ポリブタジェンゴムのなかの一種またはそれ
らのブレンドとからなるゴム組成物をキャップトレッド
に用いたタィャがウェット制動性能が優れており、特に
袴顔昭５４一１１３８８に示されるように１・２一結合
単位が６５〜９０モル％のＶ・ＢＲ２５〜７５重量％と
天然ゴムおよび／またはポリィソプレンゴム７５〜２５
重量％とからなるゴム組成物をトレツドに用いた場合に
は低転勤抵抗性とウェット制動性能が背反関係より脱し
高い水準でバランスしていることが知られている。

しかるに上記原料ゴム成分からなるゴム組成物をキャッ
プトレッドに用いる場合、タイヤの製造時および走行耐
久性の点で汎用キャップトレッド材料に比較して劣るた
め改良が求められていた。

すらわち該原料ゴムからなるゴム組成物をキャップトレ
ッドに用いたタイヤを製造する際に加硫工程で通常の二
つ割りモールドを用いるとタイヤをモールドから取り出
す時にキャップトレツドのゴムのブロックの一部が欠け
たり（以下“ゴムプロック欠け”と略称する）ペントホ
ールに流れ込んだゴムが切れたりして加硫故障を起し易
かった。また高苛酷度条件での旋回や悪路を走行する際
にキャップトレッド部がチッピングにより損傷を受け耐
久性の点で汎用キャップトレッドに比較し劣つていた。
本発明は上述の欠点を解消するもので、その構成はキャ
ップトレッドとブレーカー層の間にアンダートレッド層
を有するスチールラジアルタイヤにおいて、１・２−結
合単位が６５〜９０モル％のポリブタジェンゴム２５〜
７５重量部と天然ゴムおよび／またはポリィソプレンゴ
ム７５〜２５重量部とからなる原料ゴム成分１０の重量
部に対し、ィオウを０．５重量部以上、１．６重量部以
下の範囲で配合し、１００℃における破断までの伸びが
３３０％以上であるゴム組成物をキャップトレッドに使
用し、かつコム成分１０の重量部に対し、ィオウを１．
館重量部を超えて１匹重量部以下の範囲で配合し、０．
５〜３側の厚さにしたゴム組成物をアンダートレッド層
に使用したことを特徴とするスチールラジアルタイヤで
ある。

以下、本発明者等が本発明をするに至った経過および本
発明を具体的に説明する。

本発明者等は自動車用タイヤのキャップトレッドに用い
られる原料ゴムの種類やゴム組成物の物理的性質とタイ
ヤの製造時において、加硫済タイヤをモールドから取り
出す際の“ゴムブロック欠け”および走行時のチッピン
グ現象の関係について検討を重ねた。

その結果“ゴムブロック欠け”およびチッピングのよう
なタイヤの製造および走行時の故障は高温でのキャップ
トレツドゴムの破断迄の伸びと密接な関係があることを
見出した。つまり上記の如き不具合を回避するには１０
０ｑｏ〜１５０℃の温度範囲での破断迄の伸びが、ある
限界値以上であることが必要であることを見出した。表
１に１１種類のゴム組成物の物性と、それらのゴム組成
物を１６＄Ｒ１３サイズのスチールラジアルタイヤのキ
ャップトレッド‘こ用いた場合のキャップトレツドの“
ブロック欠け”およびアスファルト路面上で旋回を行っ
た場合のキャップトレツドのチツピングの発生状況を示
した。船 イ○★ ｈ【Ｌ ン日ぞ Ｈ盤「 １ン鰻へ へＱミ ト股ト ご漣へ 毛３爪 Ｑ股三 球展ー 旨ふ安 る笹Ｑ ４０ ￥ ｘ 堰【Ｔ 土旨泰 」旨毒 Ｇｉ町 ＱＳ 。

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発生状況とゴムの破断物性、特に高温時の破断までの伸
びの間には明らかな対応があることが判る。

高温時の伸びが限界値以上であるゴム組成物を用いたキ
ャップトレツドについては“ブロック欠け”もチツピン
グも発生しない。つまり“ブロック欠け”も旋回走行時
のチッピングもキャップトレッド用ゴム組成物の伸びが
１００午０で３３０％以上、１５０こ０で２６０％以上
あれば発生しない。このことから製造時にも走行時にも
上記のような故障を起こさないようにするにはキャップ
トレッド用ゴム組成物としては伸びが１００ｏｏで３３
０％以上、１５０ｑＣで２６０％以上あることが必要で
ある。評価の尺度としては１００℃の伸びも、１５０午
０の伸びも同様に使用可能と考えられるが、測定時の試
料の熱劣化に対する安定度を考慮すると１００ｑｏでの
測定が好ましい。本発明者等は上記の発見をもとに特厩
昭５４一１１３８８に示されるようなキャップトレッド
用材料として低転動抵抗性とウェット制動性能が高い水
準でバランスしている１・２一結合単位含有量が６５〜
９０モル％のＶ・ＢＲ２５〜７５重量％と天然ゴムおよ
び／またはポリイソプレンゴム７５〜２５重量％とのブ
レンド系ゴム組成物について１００ｏｏでの破断までの
伸びが３３０％以上となりタイヤのキャップトレツドと
して用いた場合に“ゴムプロツク欠け”やチッピングの
ような故障を起さないような配合物を得べ〈詳細な検討
を加えた。

その結果加硫剤としてのィオウ配合量が該原料ゴムから
なるゴム組成物の破断までの伸びに大きな影響をおよぼ
すことを見出した。該原料ゴムからなるゴム組成物にお
いてはィオウ量は少ない方がどの測定温度においても破
断までの伸びが大きくなる。したがって、ィオウの配合
量は少ない方が良いわけであるが、原料ゴム１０の重量
部に対して０．５重量部以下になるとタイヤの転勤抵抗
が高くなるため、本発明ではィオウ量を０．５以上、１
．亀重量部以下と定めた。そして好ましくは０．槌〆上
、１．亀重量部以下である。また、破断までの伸びを大
きくするには加稀促進剤の配合量も少ない方がよいが伸
びにおよぼす影響はィオウほど大きくはない。

加硫促進剤としてはスルフェンアミド系、チアゾール系
の化合物を単独または併用で０．６〜２．５重量部配合
することが好ましい。１・２一結合単位含有量が６５〜
９０モル％のＶ・ＢＲとブレンドする相手のゴムとして
は、本発明の主たる目的であるタイヤの転動抵抗性とウ
ェット制動性能を高い水準でバランスさせるためにも、
また１００午０での破断までの伸びを粉０％以上とする
ためにも、天然ゴムおよび／またはポリイソプレンゴム
である必要がある。

スチレン・ブタジェン共重合ゴムや１・２−結合単位含
有量が２０モル％以下のポリブタジェンゴムのみをブレ
ンドの相手のゴムとした場合は両タイヤ性能を高い水準
でバランスさせることができないし、また破断までの伸
びを必要水準以上とすることができない。しかし天然ゴ
ムおよび／またはポリイソプレンゴムの４の重量％以下
の量をスチレン・ブタジェン共重合ゴムおよび／または
１・２−結合単位が２０モル％以下のポリブタジェンゴ
ムのような共役ジェ‐ン系ゴムで置換することができる
。本発明でキャップトレッド用として使用されるＶ・Ｂ
Ｒは例えば米国特許第３３０１８４０号に記載されてい
る方法、すなわち１・３ーブタジェンを炭化水素溶媒中
で有機リチウム化合物を触媒として１・２一結合単位調
節剤としてのエーテルやアミン類等の極性化合物の共存
下に−８０ｏｏ〜十１００ｑｏの温度範囲で重合して得
られる高１・２一結合単位含有量の本質的に無定形なポ
リブタジェンである。この重合体中の１・２−結合単位
の含有量は構造同定で通常用いられる赤外分光分析法に
よって決定することができる。本発明で用いられるキャ
ップトレッド用ゴム組成物は上記の原料ゴム成分１０の
重量部に対して通常タイヤトレッド‘こ用いられる力−
ポンプラックを４０〜７の重量部、プロセスオイルを０
〜４の重量部を配合する。

その他一般に用いられる加硫助剤、老化防止剤、加工助
剤、リターダー等の配合剤を適宜用いることができる。
本発明で用いられるキャップトレツド用ゴム組成物は低
ィオウの配合であり、従来用いられてきたスチールラジ
アルタイヤのキャップトレツド用ゴム組成物のィオゥの
配合量の範囲の外にあるものである。

一方タイヤのブレーカー層の補強材としてスチールコー
ドが用いられる場合、スチールコードの被覆用ゴム組成
物はスチールコードとの接着を良くする為に高ィオウ配
合となっている。

したがって、本発明で用いるキャップトレツドを直接ブ
レーカー層に接触させるとグリーンタイヤを放置したり
、加硫する際にイオウがブレーカーの被覆ゴム層から、
キャップトレツド‘こ移行し、ブレーカーの被覆ゴム層
のィオウ量が設計した量から減少して、ゴムとスチール
コードとの接着が低下してしまいタイヤの走行時の安全
性に問題が生ずる。

この問題を解決するために、本発明のタイヤはキャップ
トレツドとスチールコードを補強材としたブレーカー層
の間に厚さが０．５側〜３脚の原料ゴム１０の重量部に
対しイオウを１．亀重量部を超えた範囲で、好ましくは
１．８〜１の重量部配合したアンダートレッド層を介在
させた構造を持つものである。アンダートレツド層中の
イオウの量が１．亀重量部以下ではブレーカー層に配合
されたィオウの、該アンダートレッド層への移行を十分
に緩和することができないため、ゴム組成物とスチール
コードとの接着性が低下し、タイヤの連行安全性を損な
う。また１の重量部を超えて配合するとアンダートレッ
ド層が硬くなって、耐クラック性が低くなったり、破断
物性が低下してしまい、トレッドセパレーション等の故
障の原因となり、タイヤの連行安全性を損なう。

このアンダートレツド層の存在により、ィオウの配合量
の違いによるブレーカー層からキャップトレツドへのイ
オウの移行を緩和し、これによりブレーカー層における
スチールコードとゴム組成物との間の接着を高いレベル
に保つことができる。このように、本発明によれば、【
ａｉｌ・２−結合単位が６５〜９０モル％のポリブタジ
ヱンゴム２５〜７５重量部と天然ゴムおよび／又はポリ
ィソプレンゴム７５〜２５重量部とからなる原料ゴム成
分１０の重量部に対しィオウ０．５〜１．亀重量部を配
合してなる、１００３０における破断までの伸びが少な
くとも３３０％以上であるゴム組成物でキャップトレッ
ドを構成したことにより、タイヤの加硫終了時にタイヤ
をモールドから取り出すときのブロック欠けや走行中に
チツピング等が生ずることがなく、さらに、‘ｂ）ゴム
成分１０の重量部に対しィオゥ１．６〜１の重量部を配
合してなる０．５〜３側の厚さのゴム組成物でアンダー
トレッド層を構成したことにより、ブレーカー層におけ
るスチールコードとゴム組成物との間の接着を高いレベ
ルに保つことができる。

このため、本発明によれば、ウェット制動性能にすぐれ
、かつ転勤抵抗の低いラジアルタイヤを提供することが
可能となる。図は本発明のスチールラジアルタイヤを示
す断面図であり、キャップトレツド１、アンダートレツ
ド層２、ブレーカー層３およびインナーライナー層４か
ら基本的になり、カーカスプラィ５およびビードワイャ
ー６が配設されている。

アンダートレツド層２はブレーカー層３のキャップトレ
ツド側の面を完全に覆う形状であればいかなるものでも
よいが、この層の最も薄い部分でも０．５側以上の厚み
が必要である。アンダートレッド層の材料としては、ィ
オウの配合量以外は特に限定されるものはなく、ブレー
カー層の被覆ゴムと同一の材料であっても良いが、タイ
ヤの転動抵抗を低減させるためには７０ｑｏにおけるリ
ュプケ反発弾性率が６５％以上のものが好ましい。以下
、実施例を挙げて本発明の効果について具体的に説明す
る。

実施例 １ 本発明で用いるウェット制動性能のすぐれた低転勤抵抗
タイヤ用キャップトレッド用ゴムの製造故障および走行
時の耐チツピング性に対する有効性を表２の発明例１〜
６と比較例１〜８を用い具体的に説明する。

キャップトレッド用ゴム組成物の評価は、ィオウおよび
加硫促進剤を除く配合剤と各原料ゴムとを容量１．８そ
のＢ型のバンバリータィプミキサーにて渡練し、６イン
チロールにてィオウおよび加硫促進剤を添加し、その後
１６０ｑｏｘ１５分でプレスカロ硫して物性試験に供し
た。

ゴム物性試験は温度条件以外はＪＩＳＫ６３０１に従っ
て行った。引張り試験は所定の温度に土１℃の範囲内で
制御された恒温槽内で１５分間子熱した後行った。リュ
プケ反発弾性率は所定の温度に土１℃の範囲内で制御さ
れた陣温槽内で５０分予熱した後２５ｏｏ±１℃に制御
された恒温室内で５秒以内で測定した。また一部の実施
例については容量２３０そのバンバリーミキサーで混練
混合したキャップトレツド用ゴム組成物を用い、通常タ
イヤ製造業界で用いられている方法でキャップトレッド
ゴム以外はすべて同一仕様の１６＄Ｒ１３サイズのスチ
ールラジアルタイヤを製造し試験に供した。

試験に供したスチールラジアルタイヤはキヤツプトレツ
ドとブレーカー層の間に７０午０でのＩＪュプケ反発弾
性率が７０％アンダートレッド層をブレーカー層のキャ
ップトレッド側の面を完全に覆うように介在されたもの
で、このアンダートレツド層は天然ゴムとシス１・４−
結合含有量擬％以上のポリブタジェンゴム（日本ゼオン
社製ニポールＢＲ１２２０）とからなる原料ゴム１０の
重量部に対し、ィオウ２．５重量部、加硫促進剤として
Ｎ−オキシジェチレンー２ーベンゾチアゾールスルフェ
ンアミド０．鶴重量部を配合した厚さ１側のゴム層であ
る。タイヤ特性は二つ割りモールドでタイヤを加碗した
時のキャップトレツドのゴムブロツク欠け、およびアス
ファルト路面上を旋回した時のキャップトレツドのチッ
ピソグの有無および故障の程度、更に室内ドラム上での
転動抵抗およびアスファルト路面上で、四輪制動をかけ
た時の停止距離を測定した。

表２の転勤抵抗は４０物／ｈｒ、６０物／ｈｒ、８０物
／ｈｒおよび１００紬／ｈｒでの転動抵抗値を単純平均
した値を比較例１の値を１００とした時の指数として表
示した。

また、ウェット制動性能としては初速度が６０ね／ｈｒ
の時の制動停止距離を比較例１を１００とした時の指数
で示した。縦 ；ミ塵 ・ン ．ゴ ンく＆ Ｙ川愚 ＩＤ達 キト亭 入ミャ・ ）ふふ トＸゆ 汁川＼ ふ」鰹 ふ １ト壁 ヤ・・ゴ 七こ姓 Ｚ電霊 ”翼Ｑ 【造【 遠目辱 劉工総 導き ＳトＳ ふう旨 トミＸ 滝 干与雲 ミｑ玉 １Ｉ Ｎ＼ 日・・時 トＮ曲 ｌ扇橋 Ｚ製凶 ！ｇｓ ミ塩ャ ふ旨「 トヱへ ミ ′′ｊ ぬ 亭；き ト上 【三「 ーＫト Ｚ三い。

（，三Ｓ トンわ× 世 発明例１〜３に示すようにＶ・ＢＲおよび天然ゴムのブ
レンド物１０の重量部に対しイオワ配合量が１．亀重量
部以下の場合には１００ｏｏでの破断迄の伸びが３３０
％以上でありタイヤの加硫時の“ブロック欠け”も旋回
時のチッピングも発生しない。

一方、通常キャップトレッドに用いられている１．亀重
量部より多いィオウ配合量のもの、即ち比較例３および
４は１００ｑｏでの被断迄の伸びが３３０％以下となり
“ブロック欠け”やチッピングが発生することを示して
いる。発明例３および５を比べるとＶ・ＢＲのブレンド
の相手ゴムとしては天然ゴム、ポリィソプレンゴムのい
ずれを用いても同等の性能を得ることができることを示
している。一方比較例５〜８からＶ・ＢＲブレンド相手
ゴムとしてはスチレン・ブタジェン共重合ゴムや１・２
一結合単位含有量が２０モル％以下のブタジェンゴムで
はィオゥ配合量を少なくしても１００℃での破断迄の伸
びを３３０％以上とすることができないことが判る。と
ころが本発明例６から天然ゴムおよび／またはポリィソ
プレンゴムの４の重量％以下の量を共役ジェン系ゴムで
置換した場合は１００００での被断迄の伸びを３３０％
以上とすることができることが判る。発明例３および４
は、加硫促進剤としてスルフェンアミドやチアゾール系
のものが破断迄の伸びと転勤抵抗の尺度である反発弾性
率とを高いレベルでバランスさせていることを示してい
る。

一方発明例１と比較例２を比べるとチウラム系の加硫促
進剤では反発弾性率は高くなるが破断迄の伸びを必要レ
ベル以上にすることができないことが判る。発明例１〜
６より本発明のタイヤは比較例１に示す従来技術による
キャップトレッドを用いたタイヤと比べ低転勤抵抗性と
ウェット制動性能がより高いレベルでバランスしている
ことは明らかである。

尚各実験例のタイヤのキャップトレッド層をブレーカー
層に沿って剥離した場合、ブレーカー層のスチールコー
ド被覆ゴムのコード側への残存率は１００％でありスチ
ールコードとゴムの接着は高いレベルに保持されていた
。

実施例 ２ 表２の発明例１および３のキャップトレッド用ゴムにつ
いて、キャップトレツドとスチールコードを接着用ゴム
組成物で被覆したブレーカー層の中間に天然ゴムおよび
シス１・４−結合含有量９８％以上のポＩＪブタジェン
ゴム（日本ゼオン社製ニポールＢＲ１２２０）からなる
原料ゴム１０の重量部に対し、亜鉛蓮華３重量部、ステ
アリン酸２重量部、カーボンブラック（ＡＳＴＭ表示Ｎ
３３０）５０重量部、アロマティツクオィル５重量部、
Ｎーオキシ・ジエチレンベンゾチアゾールー２−スルフ
エンアミド０．鑓重量部、およびィオウ１．２、１．８
または２．５重量部を配合したアンダートレッド層を介
在させた場合のスチールコードとゴムの間の接着に及ぼ
す影響を表３に示す。

ここで用いたブレーカー用材料のスチールコードを被覆
する接着用ゴム組成物の厚さは０．２肋である。アンダ
ートレッド層の厚さは０．５柳と１柵を用いた。タイヤ
サイズは実施例１で用いたものと同じ１６＄Ｒ１３であ
る。加硫したタイヤのキャップトレッド部をブレーカー
層に沿って剥離し、１０本のスチールコード‘こついて
それぞれの被覆ゴム組成物の残存率を求めその平均値を
用い接着を評価した。表３ 表３の比較例９および１２から明らかなように本発明で
用いるキャップトレッドを直接ブレーカー層に接触させ
るとスチールコードとゴム組成物の接着がかなり低下す
る。

また比較例１０および１１からアンダートレツド層のィ
オウ層が１．２重量部では接着に対してアンダートレッ
ド層を介在させる効果が見られない。一方、アンダート
レッド層のィオウ量が１．箱重量部と２．５重量部の場
合は厚さを０．５側以上とすれば接着は充分高いレベル
で保持されていることが発明例１、３、７〜１０から判
る。かくして本発明のスチールラジアルタイヤにおいて
原料ゴム１０の重量部に対してィオウ１．亀重量部を超
えて配合した厚さ０．５肋以上アンダートレツド層をキ
ャップトレツドとブレーカー層の間に介在させた構造が
スチールコードとゴム組成物の間の接着を保持しタイヤ
の走行時の安全性を高めるのに有効であることが示され
た。

【図面の簡単な説明】

図は本発明のタイヤ断面図である。 １……キヤツプトレツド、２……アンダートレツド層、
３……ブレーカー層、４……インナー層、５……カーカ
スプライ、６……ビードワイヤー−。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ キヤツプトレツドとブレーカー層との間にアンダー
   トレツド層を有するスチールラジアルタイヤにおいて、
   （ａ） １・２−結合単位が６５〜９０モル％のポリブ
   タジエンゴム２５〜７５重量部と天然ゴムおよび／又は
   ポリイソプレンゴム７５〜２５重量部とからなる原料ゴ
   ム成分１００重量部に対しイオウ０．５〜１．６重量部
   を配合してなる、１００℃における破断までの伸びが少
   なくとも３３０％以上であるゴム組成物で前記キヤツプ
   トレツドを構成すること；および（ｂ） ゴム成分１０
   ０重量部に対しイオウ１．６〜１０重量部を配合してな
   る、０．５〜３ｍｍの厚さのゴム組成物で前記アンダー
   トレツド層を構成すること；を特徴とするラジアルタイ
   ヤ。