JPS6296546A - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、走行時のタイヤトレッド部の発熱が少なく、
低燃費性に優れ、しかも湿潤路面での制動性および積雪
・氷結路面での制動性を共に著しく改善した空気入りタ
イヤに関する。

〔従来技術〕

近年、省資源、省エネルギーを目差す社会的要請のもと
に、自動車における低燃費性の要求が非常に高まってき
ている。このために、ガソリン消費の少ないエンジンの
開発など自動車本体の開発はもちろんのこと、エネルギ
ー損失の少ない低燃費タイヤの検討が急速に行われてき
た。

従来、低燃費タイヤのタイヤ材料用のゴムとしてヒステ
リシスロスの少ないゴム材料が求められ、なかでもタイ
ヤのヒステリシスロスの５０％以上を占めるといわれる
トレッド部には、ゴム成分としてヒステリシスロスの少
ない天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジェンゴ
ム、ガラス転移点（Ｔｇ）の低いスチレン−ブタジエン
共重合体ゴム、およびこれらのブレンド物などが使用さ
れてきた。さらに、ゴム組成物としては、比較的粒子径
の大きいカーボンブランクを比較的少ない配合量で配合
し、かつ、アロマティックオイル等の軟化剤の配合量も
できるだけ少なくしたゴム組成物がこれまでは使用され
てきた。

ところで、最近、タイヤに対してより多くの機能がいっ
そう高いレベルで求められるようになった。例えば、上
述のようにして開発された低燃費タイヤにおいて、その
低燃費性能を低下させることがなく、かつ、安全性の面
からは湿潤路面および積雪・氷結路面などの各種路面に
対応できる高い制動性能が強く望まれている。

しかし、上述したようにヒステリシスロスの少ない天然
ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジェンゴム、Ｔｇ
の低いスチレン−ブタジエン共重合体ゴムを使用した場
合には、特に湿潤路面での制動性（ウェットスキッド抵
抗性）が劣り、走行安定性が極端に低下してしまうとい
う欠点があった。また、粒子径の大きなカーボンブラッ
クを使用した場合には、低燃費性能は優れるものの、湿
潤路面での制動性および耐摩耗性といった特性の低下が
避けられなかった。

さらに、これまでの低燃費タイヤのトレッド部ゴムは、
軟化剤の配合量を少なくしているため低温になると硬く
なり易く、このため積雪や氷結した路面での制動性（ア
イスキッド抵抗性）も十分に満足できるレベルには達し
ていなかった。

一方、タイヤの低燃費性能とウェットスキッド抵抗性の
両特性を満足させる材料として、最近では１．２−ビニ
ル結合を５０％以上含有するいわゆる高ビニルポリブタ
ジェンゴムや高ビニルスチレン−ブタジエン共重合体ゴ
ムが提案されている。しかし、これらのゴムは、いずれ
も高いガラス転移点（Ｔｇ）を有するため、耐摩耗性に
劣り、しかも低温で硬化し易く、積雪・氷結路面での制
動性能に著しく劣り、したがって上述したような全ての
特性を満たすにはやはり不十分である。

このように、現在では、低燃費性能、湿潤路面での高い
制動性、積雪・氷結路面での高い制動性といった特性を
全て満足するタイヤは提案されていない。特に、これま
では、路面が積雪や氷結のために滑り易くなる冬期にお
いては、低燃費タイヤを含む一般タイヤでは、これらの
路面における制動性が非常に小さく、スノータイヤの使
用を余儀なくされていた。しかし、使用者のタイヤ交換
にかける時間と手間はかなりのものであり、一般夏タイ
ヤで上記の３つの特性を満足するオールシーズン用のタ
イヤの出ｉが非常に切望されている。

〔発明の目的〕

本発明は、このような要求に応じるためになされたもの
であって、走行時のタイヤトレンド部の発熱が少なく、
低燃費性に優れ、しかも湿潤路面での制動性および積雪
・氷結路面での制動性を共に著しく改善した空気入りタ
イヤを提供することを目的とする。このタイヤは、夏冬
を問わず通期に亘って使用可能ないわゆるオールシーズ
ン用の空気入り安全タイヤである。

〔発明の構成〕

この目的を達成するために、本発明者らは、鋭意研究し
た結果、トレッド部に新規なスチレン−ブタジエン共重
合体ゴムを含有するゴム組成物を用いることにより低燃
費性で湿潤路面および積雪・氷結路面での制動性に優れ
た空気入りタイヤが得られることを見い出し、本発明を
なすにいたった。

したがって、本発明は、トレンド部が外表面側ゴム層と
内面側ゴム層の少な（とも２層からなる空気入りタイヤ
において、前記外表面側ゴム層は、（１）天然ゴムおよ
び／又はポリイソプレンゴム２０〜９０重量部、結合ス
チレン量が５〜３０重量％であってブタジェン部の１．
２−ビニル結合量が１０〜８５％であるスチレン−ブタ
ジエン共重合体ゴム１０〜８０重量部含有し、ゴム分合
計１００重量部であって、前記スチレン−ブタジエン共
重合体ゴムには、分子鎖末端或いは分子鎖中に下記式、 Ｃ− −Ｃ−Ｎ：″ ＯＨ（又はＳＨ） で示される原子団が導入されており、（２）補強剤とし
て、比表面積（Ｎ２ＳＡ）が６０〜ｂｇ、ジブチルフタ
レート吸油量（ＤＢＰ吸油量）が１００〜１５０ｍ１／
１００ｇであるカーボンブラックを原料ゴム１００重量
部に対し３０〜８０重量部含有していることを特徴とす
る空気入りタイヤを要旨とするものである。

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牛半断面説明図で
ある。第１図において、Ｔはトレッド部であり、このト
レッド部Ｔはキャップ層（外表面側ゴム層）１およびア
ンダ一層（内面側ゴムＪり　　２から構成される。３は
左右一対のビード部４．４間に装架されたカーカス層で
あり、トレッド部Ｔにおいてはこのカーカス層３の外周
を取り囲むようにベルト層５が配置されている。６はト
レッド溝、７はサイド部である。

（１）本発明においては、外表面側ゴム層１は、天然ゴ
ムおよび／又はポリイソプレンゴム２０〜９０重量部と
特定のスチレン−ブタジエン共重合体ゴム１０〜８０重
量部含有するのである（ゴム分合計１００重量部）。こ
の範囲外の配合割合では、低燃費性、湿潤路面での制動
性、積雪・氷結路面での制動性のいずれかの特性が悪く
なるので好ましくないからである。ただし、他のジエン
系ゴム、例えば、ポリブタジェンゴム、アクリコニ１−
リルーブタジエン共重合体ゴム、非変性スチレン−ブタ
ジエン共重合体ゴムなどを３０重量部以下含んでいても
よい。

ここで用いるスチレン−ブタジエン共重合体ゴムには、
分子鎖末端或いは分子鎖中に下記式で示される原子団が
導入されている。

Ｃ− −ｃ　−Ｎ７　　　・−・−−−一−−・・（Ｉ）ＯＨ
（又はＳＨ） 上記式（１）で示される原子団の導入は、下記式の結合 −Ｃ−Ｎて （式中Ｍは、０原子又はＳ原子を表わす）を有する化合
物（以下、化合物Ａと称する）をスチレン−ブタジエン
共重合体と反応させることによって行われる。

化合物Ａとしては、Ｎ、Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ
、Ｎ−ジエチルホルムアミド；Ｎ。

Ｎ−ジエチルアセトアミド；アミノアセトアミド、Ｎ、
Ｎ−ジメチル−Ｎ”　Ｎ　ｌ　−ジメチルアミノアセト
アミド、Ｎ−フェニルジアセトアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチ
ルアクリルアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチルメタアクリルアミ
ド；プロピオンアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチルプロピオンア
ミド：４−ピリジルアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチル−４−ピ
リジルアミドｉＮ、Ｎ−ジメチルベンズアミド、ｐ−ア
ミノベンズアミド、Ｎ　’　、Ｎ’　　−（ｐ−ジメチ
ルアミノ）ベンズアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチル−Ｎ“−（
ｐ−エチルアミノ）ベンズアミド、Ｎ−アセチル−Ｎ−
２−ナフチルベンズアミド；ニコチンアミド、Ｎ、Ｎ−
ジエチルニコチンアミド；コハク酸アミド、マレイン酸
アミド、Ｎ。

Ｎ　、Ｎ’　、Ｎ’　　−テトラメチルマレイン酸アミ
ド；コハクイミド、マレイミド、Ｎ−メチルマレイミド
、Ｎ−メチルフタルイミド、１．２−シクロヘキサンジ
カルボキシミド、Ｎ−メチル−１，２−シクロヘキサン
ジ力ルポキシミド；オキサミド、２−フラミド、Ｎ　、
　Ｒ、Ｎ″　Ｎｌ　　−テトラメチルオキサミド、Ｎ、
Ｎ−ジメチル−２−フラミド；Ｎ、Ｎ−ジメチルー８−
キノリンカルボキシアミドＨＮ、Ｎ−ジメチル−ｐ−ア
ミノ−ベンザルアセトアミド、Ｎ、Ｎ−ジメチル−Ｎ゛
、Ｎ’　　−（ｐ”−ジメチルアミノ）シンナミリデン
アセトアミド；Ｎ、Ｎ−ジメチル−Ｎ’、Ｉｌｌ”−（
２−ジメチルアミノ）ビニルアミド、Ｎ″−（２−メチ
ルアミノ）ビニルアミド；尿素、Ｎ。

Ｎ“　−ジメチル尿素、Ｎ　、　Ｎ　、Ｎ“　Ｎｌ　−
テトラメチル尿素；カルバミン酸メチル、Ｎ、Ｎ−ジエ
チルカルバミン酸メチル；ε−カプロラクタム、Ｎ−メ
チル−ε−カプロラクタム、Ｎ−アセチル−ε−カプロ
ラクタム、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリド
ン、Ｎ−アセチル−２−ピロリドン、２−ピペリドン、
Ｎ−メチル−２−ピペリドン、２−キノロン、Ｎ−メチ
ル−２−キノロン、２−インドリノン、Ｎ−メチル−２
−インドリノン；イソシアヌル酸、Ｎ。

Ｎ’、Ｎ”−トリメチルイソシアヌル酸等およびこれら
の対応の含硫黄化合物が例示できる。なかでも特に好ま
しい化合物は、窒素にアルキル基が結合した化合物であ
る。

前記式（Ｉ）で示される原子団が導入されたスチレン−
ブタジエン共重合体ゴムの製造方法としては、例えば、
（ａｌアルカリ金属基材触媒および／又はアルカリ土類
金属基材触媒を用いてスチレンとブタジェンとを重合さ
せ、重合反応が完了した溶液中に化合物Ａを添加する方
法、（ｂｌスチレン−ブタジエン共重合体を適当な溶剤
に溶解させた溶液中で、該共重合体にアルカリ金属およ
び／又はアルカリ土類金属を付加させ、引き続き化合物
Ａを添加して反応させる方法等が例示できる。

この場合の重合反応および付加反応に使用されるアルカ
リ金属基材触媒は、リチウム、ルビジウム、セシウム等
の金属そのもの、或いはこれらの炭化水素化合物もしく
は極性化合物との錯体（例えば、ｎ−ブチルリチウム、
２−ナフチルリチウム、カリウム−テトラヒドロフラン
錯体、カリウム−ジェトキシエタン錯体等）である。ま
た、アルカリ土類金属基材触媒は、特開昭５１−１１５
５９０号、特開昭５２−９０９０号、特開昭５７−１０
０１４６号などに記載されているバリウム、ストロンチ
ウム、カルシウム等の化合物を主成分とする触媒系等が
例示できる。いずれの金属基材触媒も通常の溶液重合の
触媒として使用されるものでよく、特に制限されるもの
でない。

反応終了後、化合物Ａの導入された不飽和ゴム状重合体
は、メタノール等の凝固剤の添加、水蒸気によるストリ
ッピングなどの通常の分離方法を用いて反応溶液中から
回収される。得られた不飽和ゴム状重合体には、分子鎖
末端或いは分子鎖中に、 重合体分子鎖−〇− −Ｃ−Ｎご ０１１（又は５１１） なる原子団として化合物Ａが導入されている。

化合物Ａが導入される部位は、分子鎖の末端或いはそれ
以外の部位であってもよいが、好ましくは分子鎖の末端
である。分子鎖の末端がジェニル構造の共重合体と化合
物Ａとの反応で得られた重合体を使用することにより、
低燃費性の改善がさらに大となるからである。

スチレン−ブタジエン共重合体ゴムが前記式（Ｉ）で示
される原子団を分子鎖内に有していることが本発明の必
須の構成要件である。このスチレン−ブタジエン共重合
体ゴムを含有するゴム組成物は、前記式（１）で示され
る原子団ををさない通常のスチレン−ブタジエン［ｉ合
体ゴムからなるゴム組成物に比べると著しく改善された
反発弾性を示す。したがって、このゴム組成物をトレン
ドに用いた空気入りタイヤは、他の特性を高いレベルに
維持しながら低燃費性を非常に改善することが可能とな
る。

また、本発明で用いるスチレン−ブタジエン共重合体ゴ
ムは、結合スチレン量が５〜３０重量％、好ましくは１
０〜３０重量％であり、また、ブタジェン部のＬ２−ビ
ニル結合量が１０〜８５％、好ましくは３０〜７５％で
ある。

結合スチレン量が５重量％未満では、ゴム組成物のウェ
ットスキッド抵抗が低下し、湿潤路面におけるタイヤの
制動性能を悪化させるので好ましくない。一方、３０重
量％を越えると、湿潤路面での制動性が大きくなる反面
、積雪・氷結路面での制動性および耐摩耗性が悪化する
ので好ましくない。

■、２−ビニル結合量が１０％未満では製造が困難な上
に湿潤路面での制動性の改善効果が小さく、一方、８５
％を越えると発熱性が大きくなると共に氷結路面での制
動性、耐摩耗性が大幅に低下するため好ましくない。

また、本発明で用いるスチレン−ブタジエン共重合体ゴ
ムは、タイヤ製造時に良好な加工性を得るために、スズ
−ブタジェニル結合で結合された分岐状重合体を含んで
いてもよい。ただし、スズ−ブタジェニル結合の形成の
ためにスチレン−ブタジエン共重合体ゴムの分子鎖末端
が利用されすぎると前記式（１）で示される原子団を導
入するための有効分子鎖末端が減少するので、タイヤ製
造時に良好な加工性を保ちながら本発明の目的であるタ
イヤ性能を得ようとするには、スズ−ブタジェニル結合
で結合された分岐状重合体（Ａ）と分子鎖内に前記式（
１）で示される原子団が少なくとも１個導入された重合
体（Ｂ）との割合Ａ／Ｂが０．１以上４．０未満の範囲
にあることが好ましい。

（２）また、本発明においては、外表面側ゴム層１が、
補強剤として、カーボンブラックを原料ゴム１００重量
部に対して３０〜８０重量部含有しているのである。

カーボンブラックの配合量が３０重量部未満では、タイ
ヤとして十分な湿潤路面での制動性、耐摩耗性が得られ
ない。一方、８０重量部を越えるとタイヤの低燃費性が
悪化し、加えて、トレンド部の硬度が低温で高くなるた
め氷結路面で滑り易くなり、好ましくないからである。

ここで用いるカーボンブラックの特性としては、窒素吸
着法による比表面積（Ｎ２ＳＡ）が６０〜１４０ｍ２／
ｇ　、好ましくは７５〜１２０ｍ２／ｇで、ジブチルフ
タレート吸油量（ＤＢＰ吸油量）が１００〜１５０ｍ　
１２　／　１００ｇ−好ましくは１１０〜１４０ｍ　ｌ
／１００ｇの範囲にあることが必要である。

Ｎ２５Ａが６０　ｍ２／ｇ未満では、タイヤの低燃費性
に優れるものの、湿潤路面での制動性、耐摩耗性が著し
く悪化する。一方、Ｎ２５Ａが１４０ｍ２／ｇを越える
とタイヤの低燃費性が劣ることになるので好ましくない
。

ＤＢＰ吸油量が１００ｍ　ｌ　／　１００ｇ未満では、
タイヤの耐摩耗性が低下し、さらに操縦安定性が悪くな
るので好ましくない。１５０ｍ　ｌ　／　１００ｇを越
えると、低温でトレッド部が硬化し易く、積雪・氷結路
面での制動性が低下するので好ましくない。

さらに、このカーボンブラックとしては、遠心沈降法に
より測定される凝集体分布の半値幅（ΔＤｓｔ）が８５
〜１３０ｍμのものが、低燃費性の改善にはよりいっそ
うの効果があるので好ましい。

本発明では、トレッド部が少なくとも２層からなる空気
入リタイヤの外表面側ゴム層に上述したようなゴム成分
、カーボンブラックからなるゴム組成物を使用したこと
を特徴とするが、このゴム組成物は、通常のゴム工業で
用いられる配合剤である加硫剤、加硫促進剤、加硫助剤
、老化防止剤、軟化剤等を含んでいてもよい。また、本
発明のタイヤは、乗用車用タイヤをはじめ、トラック・
バス用タイヤなど全てのタイヤに通用できるものであり
、タイヤの種類には特に限定されるものではない。

以下に実施例、比較例を示す。

実施例、比較例 ここで用いたスチレン−ブタジエン共重合体ゴム（Ｓ　
Ｂ　Ｒ）の特性を第１表に、カーボンブラックの特性を
第■表に示した。

第■表に示す配合のゴムを第１図に示す２層トレッド構
造を有するタイヤのキャップ層に用い、１６５　ＳＲ１
３のタイヤを１８種作製した。各タイヤについて、湿潤
路制動試験、氷結路制動試験、転がり抵抗試験を実車試
験により下記の方法で行い評価した。この結果を第■表
に併記した。

（１）　　湿潤路制動試験ニ アスフアルド舗装路面に散水し、４０ｋｎ＋／ｈｒから
の制動距離を測定し、比較例１のタイヤを１００とした
ときの指数で評価した。指数が大きいほど制動性能は良
好である。

（２）　　氷結路制動試験： 気温−５〜−１０℃の雰囲気下、完全に凍結した路面に
おいて速度４０ｋｍ／ｈｒで走行中にブレーキをかけ、
完全に停止するまでの距離を測定し、比較例１のタイヤ
を１００としたときの指数で評価した。指数が大きいほ
ど制動性能は良好である。

（３）転がり抵抗試験： 径７０７ｍ５の室内試験用ドラム上にて、タイヤ内圧１
．９ｋｇ　／ｃｒｌ、荷重４２０ｋｇを負荷し、１００
ｋＩＩＩ／ｈｒの速度で予備走行を３０分行った後、６
０ｋｍ　／ｈｒの速度で転がり抵抗を測定し、比較例１
のタイヤを１００としたときの指数で評価した。指数が
小さいほど転がり抵抗が低く、低燃費性に優れる。

（本頁以下余白） 注）： ＊ｌ　　　Ｎ１ｐｏｌ　１５０２　　（日本ゼオン）＊
２　ツルプレン１２０４　　（旭化成）＊　３　　　Ｃ
ａｒｉｆ　ｌｅｘ　　１２１５　　（シェルケミカル）
＊４　赤外分光分析法により測定 ＊５　分岐状重合体の量は、ＧＰＣを使用して求めた。

また、（１）式の導入さ れた重合体の量は、１３　Ｃ−ＮＭＲを使用して求めた
。

（本頁以下余白） 第■表 注）： ＊１　ジーストＫＭ　　（東海カーボン）＊２　ダイア
ブラックＡ（三菱化成） ＊３　　）ＩＴＣ＃１００　　（中部カーボン）＊４　
　ＡＳＴＭ　０３０３７の方法にて測定＊５　　ＪＩＳ
　Ｋ　６２２１の方法にて測定＊６　ΔＤｓｔの測定は
、ディスクセントリフエージ（英国Ｊｏｙｃｅ　Ｌｏｅ
ｂ１社製）を用いて次の方法により測定。すな わち、カーボンブラックを精秤し、 ２０容量エタノール水溶液と界面活性 剤とを加え、カーボンブラック濃度 を５ｍｇ／１００　ｃｃになるように超音波で分散させ
て試料溶液を作製する。

次に、ディスクセントリフエージの 回転速度８０００ｒｐｍにおいて試料溶液０．５ｎｌを
蒸溜水からなるスピン液１０ｍ１に注入し、−斉に遠心
沈降を開 始させ、光沈降法によりストークス 径で換算された凝集体分布曲線を作 成し、そのヒストグラムにおける最 多頻度（最大吸光度）の１／２のと きの凝集体の分布幅を半値幅（ΔＤ ｓｔ）とする。

（本頁以下余白） 注）： ＊Ｉ　　ＴＴＲ−２０ ＊２　Ｎ−イソプロピル−Ｎｏ−フェニル−ｐ−フェニ
レンジアミン ＊３　Ｎ−シクロへキシル−２−ベンゾチアジル−スル
フェンアミド 第■表から、実施例１〜５のタイヤは、比較例１のタイ
ヤに比べて転がり抵抗が小さく、低燃費性が大幅に優れ
ており、しかも湿潤路および氷結路での制動性も改善さ
れていることが明らかである。一方、比較例１〜５のタ
イヤのように単味のポリマーをトレッド部に使用したタ
イヤでは、湿潤路での制動性、氷結路での制動性、転が
り抵抗性の全てを満足するタイヤは得られていない。ま
た、天然ゴムとのブレンド系においても前記式（１）が
分子鎖中に導入されていないスチレン−ブタジエン共重
合体ゴム（比較例６．７．９）、結合スチレン量が３０
ｉ量％以上のスチレン−ブタジエン共重合体ゴム（比較
例８）を使用した場合には改善が不十分である。

カーボンブラックについては、Ｎ２５Ａが１４０ｒａ２
／ｇ以上のＳＡＦカーボンを使用すると転がり抵抗性が
劣り（比較例１０）　、Ｎ２　ＳＡが６０１１１２／ｇ
以下のＦＥＦ級のカーボンでは、十分な湿潤路制動性が
得られない（比較例１１）。これに対し、Ｎ３３９カー
ボンおよび実施例６．７に示されるカーボンブラックで
は、全ての特性が同時に著しく改善されたタイヤが得ら
れている。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、トレッド部に新規
なスチレン−ブタジエン共重合体ゴムを含有したゴム組
成物を用いたので、低燃費性に優れ、しかも湿潤路面お
よび積雪・氷結路面での制動性を同時に満足するオール
シーズン用の空気入りタイヤを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のタイヤの一例の子午半断面説明図であ
る。 １・・・外表面側ゴム層、２・・・内面側ゴム層、３・
・・カーカス層、４・・・ビード部、５・・・ベルト層
、６・・・トレッド溝、７・・　・サイド部、Ｔ・　・
　・　トレッド部。

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、前記外表面側
   ゴム層は、 （１）天然ゴムおよび／又はポリイソプレンゴム２０〜
   ９０重量部、結合スチレン量が５〜３０重量％であって
   ブタジエン部の１，２−ビニル結合量が１０〜８５％で
   あるスチレン−ブタジエン共重合体ゴム１０〜８０重量
   部含有し、ゴム分合計１００重量部であって、前記スチ
   レン−ブタジエン共重合体ゴムには、分子鎖末端或いは
   分子鎖中に下記式、 ▲数式、化学式、表等があります▼ で示される原子団が導入されており、 （２）補強剤として、比表面積（Ｎ＿２ＳＡ）が６０〜
   １４０ｍ＾２／ｇ、ジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ
   吸油量）が１００〜１５０ｍｌ／１００ｇであるカーボ
   ンブラックを原料ゴム１００重量部に対し３０〜８０重
   量部含有している、 ことを特徴とする空気入りタイヤ。