JPS6061313A - 高速用大型空気入りタイヤ - 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】 下せしめると共に耐久性を改良した高速用大型空気入り
タイヤに関する。

近年、自動車専用道路の拡充，発展ならびに一般道路舗
装率の向上により、トランク・バス用などに代表される
大型タイヤにも高速化の要求が高まってきている。

タイヤの高速化で問題となるのは、走行時のタイヤゴム
の変形による発熱である。タイヤの走行速度が高まれば
、ゴムの変形による発熱量も高くなり、熱がタイヤ内部
に蓄積される。これによるタイヤ内部の温度上昇がひど
い場合には、トレッド部とカーカスあるいはベルト部と
の境界面でセパレーションが起り、タイヤが破壊される
。このため、耐セパレーションを含めた耐久性の向上の
要求が高まってきており、したがって、耐摩耗性その他
の特性を損なうことなく耐久性を向上させることが極め
て重要である。

このような耐久性の向上要求は、キャップ層（外表面側
ゴム層）ゴムの耐摩耗性の向上や耐カット性、チッピン
グ性の向上によるタイヤの長寿命化と平行して生じてき
た。すなわち、高速化によりタイヤの耐摩耗性が若干者
る方向に移るので、耐摩耗性を改良するためキャップ層
ゴムに耐摩耗性の高いゴムを配置する。ところが、一般
に耐摩耗性の高いゴムは、発熱レベルが高くなる傾向に
あるので、アンダ一層（内面側ゴム層）ゴムの発熱性や
耐久性を著しく改善する必要に迫られる。

ところで、アンダ一層ゴムとして要求される特性として
は、（１）エネルギー損失が小さいこと（発熱量が低い
こと）、（２）過加硫による物性低下を防止するための
耐リバージヨン性に優れること、（３）高速時に安定し
た操縦を行うための強度（高温下での引張強度）が高い
こと、である。

一般に天然ゴム（ＮＲ）およびポリイソプレンゴム（Ｉ
Ｒ）は、エネルギー損失が小さく、高温下での強度が高
いため、アンダ一層として使用される。しかし、これら
ゴムを単味で使用すると、製造条件のばらつきにより、
過加硫となった際に大きなりバージョンが生じ、ゴム物
性が極端に低下する欠点がある。そこで、この欠点を解
消して耐発熱性を向上させるには、（ａ）エネルギー損
失が小さくてリバージョンの小さい合成ゴム、例えばス
チレン・ブタジェン共重合体ゴム（ＳＢＲ）およびポリ
ブタジェンゴム（ＢＲ）　のブレンドを用いること、（
ｂ）補強剤として発熱量のより低い（粒子径の大きい）
カーボンブランクを用いてその配合量を低く押えること
、等が考えられる。

そこで、従来、配合面でポリマーとしてＢＲを特定量ブ
レンドしたり、カーボンブランクヲハじめとする各種配
合剤を用いて最適化を図ってきた。しかし、■ＢＲ成分
の比率を高めると、ゴムの強度が低下するので十分な効
果が得られない、■カーボンブランクとしてよりソフト
なグレードのものを用いたり、配合量を減じたりすると
、ゴムの強度が低下してしまう、などの問題が生じた。

また、タイヤ構造面から、トレンドゴム中に占めるアン
ダ一層ゴムの比率を高メたり、プロファイルの変更を行
ったりすると、グループクランクやりブチイア−の発生
、あるいは摩耗末期におけるベースゴムの露呈などの新
たな問題が引き起こされた。このため、空気入りタイヤ
のトレッド部の耐久性を向上させるため、ＢＲのミクロ
構造、特に１，２−ビニル含量が注目されるようになっ
てきており、例えば特開昭５４−１２２５０６号公報で
は１，２−ビニル構造が３０〜５５係のメディウムビニ
ルＢＲを使用しており、また、特開昭５５−１５２６１
２号公報ではＳｙｎ　−１，２−構造を６〜２０係有す
るＢＲを用いて航空機タイヤあるいは大型空気入りタイ
ヤの耐久性を改善している。しかしながら、現在の厳し
い使用条件に十分に適応させるにはさらに一層の耐久性
の向上が要求されるのである。

本発明は、このような事情にかんがみてなされたもので
あって、タイヤのトレッド部の内面側ゴム層、すなわち
アンダ一層ゴムに限定された性能を有するゴムを用いる
ことにより５耐摩耗性、走行安定性等を低下せしめるこ
となく、高速耐久性を向上せしめた低発熱性の高速用大
型空気入りタイヤを提供することを目的とするものであ
る。

このため１本発明は、トレッド部が外表面側ゴム層と内
面側ゴム層の少なくとも２層がらなる空気入りタイヤに
おいて、前記内面側ゴム層は、（１）天然ゴムおよび／
又は合成ポリイソプレンゴム３０〜９５重量部、スチレ
ン・ブタジェン共重合体ゴムおよび／又はポリブタジェ
ンゴム５〜７０重量部からなり、ポリブタジェンゴムは
５０重量部を越えない量であり、ゴム分合討１００重量
部であって、前記スチレン・ブタジェン共重合体ゴムお
よび／又はポリブタジェンゴムのうち少なくとも２５重
量部以上が、下記式（式中、Ｒ１およびＲ２は水素又は
置換基を表し、ｍおよびｎは整数を表わす）で示される
原子団の少なくとも１個を炭素−炭素結合で分子鎖に結
合させたスチレン・ブタジェン共ｍ　合体ゴムおよび／
又はポリブタジェンゴムであり、（２）補強剤としてヨ
ウ素吸着量が５０７／に９以上のカーボンブラックを原
料ゴム１００重Ｊ、Ｘｆ部に対して２５〜６０重量部含
有しており、（３）内面側ゴム層の加硫後のゴムの１０
０℃における貯蔵弾性率（ヒ）が３ＭＰａ　（メガパス
カル）以上で、損失正接が０１５未満であり、さらに外
表面側コ゛ム層の加硫後の１００°Ｇにおける貯蔵弾性
率が３ＭＰａ（Ｅ’（８ＭＰａで損失弾性率が０２５未
満であり、外表面側ゴム層の比率がトレッド部全体の０
６〜０９である高速用大型空気入りタイヤを要旨とする
。

以下、本発明の構成について詳しく説明する。

第１図は、本発明のタイヤの一例の子午半断面説明図で
ある。第１図において、Ｔはトレ゛ノド部であり、キャ
ップ層（外表面側ゴム層）１およびアンダ一層（内面側
ゴム層）２から構成される。６は左右一対のビード部４
，４間に装架されたカーカスである。また、５はサイド
ウオール部である。

本発明においては、アンダ一層２に下記式で示される原
子団の少なくとも１個を炭素−炭素結合で分子鎖に結合
させたスチレン・ブタジェン共重合体ゴム（以下、改質
５ＢＩＩと称す）および／又はポリブタジェンゴム（以
下、改質ＢＲと称す）を含有させると共に、補強剤とし
てヨウ素吸着量が５Ｏｆ／Ｋｇ以上のカーボンブラック
を含有させるのである。これは、下記の理由からである
。すなわち、元来、低燃費タイヤのトレッド部アンダ一
層に要求される性能は、（１）エネルギー損失が小さい
こと、（２）過加硫におけるリバージョンが小さいこと
、（３）強度が大きいこと、等である。これらを考慮に
入れて、現在ＮＲ／　Ｓｌ　／　ＢＲ、ＮＲ／　ＢＲ又
はＮＲ／　ＳＢＲなどの混合ゴムがアンダ一層に用いら
れている。しかし、未だにこの要求性能を十分に満たす
ものではない。そこで、（イ）エネルギー損失のより小
さいポリマーを使用すること、（ロ）補強性のより低い
カーボンブランクを用いて、かつ、その配合量を低く抑
えることなどが考えられる。ところが、（ｏ）の方法で
はゴムの強度が低下することになり、また、（イ）の方
法では例えば単純にエネルギー損失の小さいＢＲの配合
割合を高めたので６１強度、特に高湿での強度が極端に
低下してしまうので好ましいことではない。このような
観点から、鋭意検討を行った結果、上記の改質ＢＲ。

改質ＳＢＲ、ヨウ素吸着量５０Ｆ／Ｋｇのカーボンブラ
ンクの使用に到達したのである。すなオつち、エネルギ
ー損失が従来のポリマーに比べてさらに低い改質ＳＢＲ
および改質ＢＲと、補強性のより大きいカーボンブラッ
クを用いることによって、タイヤの低燃費性と旋回耐久
性の向上をは力）つたのである。

前記式（１）で示される原子団において、Ｒ１＋　Ｒ２
は、それぞれ水素又は置換基である。この置換基として
は特定されるものではなし）が、例え＋ｉアミ７基、ア
ルキルアミノ基、ジアルキルアミノこのような原子団の
少なくとも１個を炭素−炭素結合で分子鎖に結合させた
スチレン・フ゛クジエン共重合体ゴム、すなわち改質Ｓ
ＢＲ　Ｄま、例えば、アルカリ金属基材触媒を用しＡて
スチレンとブタジェンとを反応させ、重合反応完了後に
得られるスチレン、ブタジェン共重合体ゴム溶液中にベ
ンゾフェノン類を添加することによって製造される。ま
た、上記の原子団の少なくとも１個を炭素−炭素結合で
分子鎖に結合させたポリブタンエンゴム、すなわち改質
ＢＲも同様に製造することができる。この場合、使用す
るアルカリ金属基材触媒は、リチウム、ナトリウム、ル
ビジウム、セシウムの各金属元素を暴利とするものであ
る。また、スチレン、ブタジェン共重合体ゴム中に導入
されるベンゾフェノン類は、平均してゴム分子鎖１本当
り１個以上である（すなわち、ゴム１００重量部当り０
．０５〜１０重量部である）。このベンゾフェノン類と
しては、前記式（１）において一方あるいは両方のベン
ゼン環に少なくとも１つのアミノ基、アルキルアミ７基
、あるいはジアルキルアミ７基を有するベンゾフェノン
が特に好ましい。このベンゾフェノンとしては、例えば
、４．４′−ビス（ジメチルアミノ）−ベンゾフェノン
、４．４’−ビス（ジエチルアミノ）−ベンゾフェノン
、４．４’−ビス（ジブチルアミノ）−ベンゾフェノン
、４．４’−ジアミノベンゾフェノン、４−ジメチルア
ミノベンゾフェノンが挙げられる。

このようにして得られる改質ＳＢＲは、結合スチレン量
が１０〜３０重量％で、ブタジェン部分の１，２ビニル
結合が５〜８０％であることが好ましい。結合スチレン
量が３０重量％以上および又はブタジェン部分の１，２
ビニル結合が８０重量％以上では、エネルギー損失が極
端に増加するので不適当であり、一方、結合スチレン量
が１０重量％未満ではＢＲと殆んど同等の性能を示すこ
とになるので不都合である。また、改質ＢＲは、１．２
−ビニル結合量が５〜８０重量％のものでよい。

これら改質ＳＢＲ，改質ＢＲは、ベンゾフェノン処理を
しない通常のゴムに比べ、カーボンブランクとの相互作
用が大きい。というのは、これらを配合したゴムの未加
硫物でバウンドラバー量を測定すると、それが通常のゴ
ムに比較して約２倍となるからである。このことは、ベ
ンゾフェノン処理によりバウンドラバー量が増加したた
めであり、したがって、改質ＳＢＲ、改質ＢＲの方が通
常のゴムに比して、カーボンブランクと強固に結びつく
ものと考えられる。また、改質ＳＢＲ、改質ＢＲを配合
した加硫ゴムは、通常のゴムを配合した加硫ゴムに比し
、鋤δが低く発熱量が低い。

本発明においては、アンダ一層２は、天然ゴムおよび／
又は合成ポリイソプレンゴム３０〜９５重量部、スチレ
ン、ブタジェン共重合体ゴムおよび／又はポリブタジェ
ンゴム５〜７０重量部からなり、ポリブタジェンゴムは
５０重量部を越えない量であり、ゴム分合計１００重量
部であって、前記スチレン、ブタジェン共重合体ゴムお
よび／又はポリブタジェンゴムのうち少なくとも２５重
量部を改質ＳＢＲおよび／又は改質ＢＲで置き替えるの
である。天然ゴムおよび／又は合成ポリイソプレンゴム
の配合量が９５重景部を越えるとりバージョンが問題と
なり、２０重量部未満では高温時の破断強度が低下して
しまう。

また、本発明においては、補強剤としてヨウ素吸着量５
０ｆ／Ｋｐ以上のカーボンブランクを原料ゴム１００重
量部に対して２５〜６０重量部の割合でアンダ一層２に
含有させるのである。カーボンブラックのヨウ素吸着量
は、粒子径の尺度であるが、その値が５０　を未満では
、補強性が著しく低下し、好ましくない。また、カーボ
ンブランクの配合量が２５重量部未満では、補強性が著
しく低下し、６０重量部を超えるとエネルギー損失が増
大することになる。

このようにしてなるアンダ一層２の加硫ゴムは、１００
℃における貯蔵弾性率（ビ）が３ＭＰａ（メガパスカル
）以上で、損失正接（−δ）が０．１５未満である。−
δ（１００℃）が０．１５を越えるとアンダ一層ゴムと
して発熱レベルが高過ぎるので好ましくない。また、Ｅ
′が３未満では、剛性レベルが低すぎ、タイヤの強度が
不足し、操縦安定性が低下してしまう。

また、本発明においては、キャンプ層１の加硫ゴムは、
１００℃における貯蔵弾性率（Ｅ’）が３　ＭＰａ　＜
　Ｅ’　＜　８　ＭＰａで損失弾性率（ｔａＩＩδ）が
０２５未満であり、キャンプ層の比率がトレッド部全体
の０．６〜０，９である。キャップ層ゴムの一δ（１０
０℃）が０．２５を越えるとキャップ層の発熱量が高く
なり、好ましくない。また、キャンプ層の比率が０．６
を下回ると、アンダ一層の比率が高まり、トレンド部の
剛性が低下し、高速下の操縦安定性が不足してしまう。

本発明の空気入りタイヤにおいては、トレッド部以外で
は目的に応じて適した加硫ゴム物性を有するものを使用
することができる。また、トレンド部を含むすべての部
分にゴム工業で汎用される各種の配合剤を適宜選択して
使用することができる。

以下に実施例を示して本発明の効果を具体的に説明する
。

実施例 表１に本発明で用いるポリマー（ＳＢＲ，ＢＲ）のミク
ロ構造を示す。また、これらのポリマーを用いたアンダ
一層ゴムの配合内容とコ°ム物性とを表２にしめす。こ
こで、（ＩＢＩ張強さ、イ申び、引張応力についてはＪ
ＩＳ　Ｋ６３０１に従った。（２）損失正接、貯蔵弾性
率につｌ／１では、粘弾性スペクトロメーター（老木製
作所製）により公知の方法でめた。すなわち、供試コ゛
ムを長さ１０ｍ１幅９醒、厚さ２咽の短冊状試料として
装置に取付け、温度１００℃、周波数２０　Ｈｚ　、動
歪５％の条件でせん断振動せしめ、−δ、Ｅ′を測定し
た。

表　１ 註）結合スチレン量；赤外線分光光度側を用いてノ・ン
ブトンの方法によって計算。

ブタジェン部の１，２ビニル量；　ｊＨ−ＮＭＲ法によ
り測定。

−ここで導入したベンゾフェノン類は、いずれモ４．４
’−ヒス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノンである。

（不貞以下余白） 註）： 玉Ｉ　Ｎ−フェニル−Ｎ’−１，３−ジメチルブチル−
ｐ−７エニレンジアミン＋２　２．２．４−）ツメチル
−１，２−ジヒドロキノリン重合体＋３Ｎ−オキシンエ
チレン−２−ペンゾチアゾールスルフェンアミドつぎに
、表２より比較例１、実施例２，５を選択し、トランク
用バイアスタイヤ１０００−２０．１４　ＰＨのトレン
ド部アンダ一層ゴムとして配置し、タイヤとしての耐発
熱性および耐疲労性を室内ドラム耐久試験により評価確
認した。

本テストに供したタイヤのベースゴムの厚さく第２図の
ａ）は、トラックバス用バイアスタイヤにおいて代表的
とされているａ：ｂ＝１：１のプロファイルを有するも
のである（第２図参照）。また、表２に示されるキャッ
プ層（Ａ）とアンダ一層（Ｂ）との体積比はＡ／（Ａ＋
Ｂ　）−〇、７０である。

この室内ドラム耐久試験は、５７　ｋｍ／ｈｒ　の一定
速度で走行させ、下記表３に示す時間ステップで荷重を
増加させて行く、いわゆるＦＭＩ−８ＳＡ１１９条件に
従って走行させ、故障に至るまで・つ走行距離で評価し
た。この結果を下記表４に示す。また、発熱性について
は、走行前に予め第２図のｍ部分（タイヤ走行時に最も
発熱レベルの高くなる部分）に直径４．０−のドリル穴
をあけておき、各ステップ毎に熱電対による温度測定を
行い、その温度レベルで耐発熱性を評価した０ （不買以下余白） 表２において、実施例２，３と比較例１を比べると実施
例２，３の方が−δが小さく、耐発熱性が良好であるこ
とがわかる。これにより、改質ＳＢＲと改質ＢＲの効果
がわか−る。実施例６により、カーボンブラックの量を
５０重量部に増ＤＩしても改質ＳＢＲ，改質ＢＲを用い
ることで−δの上昇がおさえられ、十分なレベルにある
こと力くわかる。また、ＦＥＦを用いた比較例７では、
ビが低く、高温時の剛性が劣ってしまう。このように、
改質ＳＢＲ、改質ＢＲを適するカーボンブランクおよび
配合量にて使用して始めて満足できる物性を有するアン
ダ一層コ゛ムが得られることかわかる。

表４から、実施例のタイヤは比較例のタイヤに比し、室
内ドラム耐久試験において、走行距離が長く、耐久性に
優れることが明らかである。

したがって、改質ＳＢＲおよび／又は改質ＢＲを特定量
配合した、制限された範囲のゴム物性を有するゴムをア
ンダ一層コ°ムとして配置したタイヤは耐久性を著しく
改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のタイヤの一例の子牛半断面説明図、第
２図はそのショルダ一部拡大断面説明図である。 Ｔ・・・トレッド部　１・・・キャップ層　２・・・ア
ンダ一層　６・・・カーカス　４・・・ビード部　５・
・・サイドウオール部。 代理人　弁理士　小　川　信　− 弁理士　野　口　賢　照 弁理士　斎　下　和　彦 第１図 ■ 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 トレッド部が外表面側ゴム層と内面側ゴム層の少なくと
   も２層からなる空気入りタイヤにおいて、前記内面側ゴ
   ム層は、（１）天然ゴムおよび／又は合成ポリイソプレ
   ンゴム３０〜９５重量部、スチレン・ブタジェン共重合
   体ゴムおよび／又はポリブタジェンゴム５〜７０重世部
   からなり、ポリブタジェンゴムは５０重量部を越えない
   量であり、ゴム分合計１００重量部であって、前記スチ
   レン・ブタジェン共重合体ゴムおよび／又はポリブタジ
   ェンゴムのうち少なくとも２．５重量部（Ｒ＋）ｍ　Ｏ
   Ｈ （式中、Ｒ１およびＲ２は水素又は置換基を表わし２ｍ
   およびｎは整数を表わす〕で示される原子団の少なくと
   も１個を炭素−炭素結合で分子鎖ニ結合させたスチレン
   ・ブタジェン共重合体ゴムおよび／又はポリブタジェン
   ゴムであり、（２）補強剤としてヨウ素吸着量が５Ｑｒ
   ／Ｋｙ以上のカーボンブラックを原料ゴム１００重量部
   に対して２５〜６０重量部含有しており、（３）内面側
   ゴム層の加硫後のゴムの１００°Ｃにおける貯蔵弾性率
   （Ｅ’）　カ３ＭＰａ　（メガパスカル９以上で、損失
   正接が０．１５未満であり、さらに、外表面側ゴム層の
   加硫後の１００℃における貯蔵弾性率が３Ｍ、Ｐａ＜Ｅ
   ’＜ｓＭｐａで損失弾性率が０．２５未満であり、外表
   面側ゴム層の比率がトレンド部全体の０６〜０９である
   高速用大型空気入りタイヤ。