JPS6361036A

JPS6361036A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JPS6361036A
Application number: JP61205034A
Authority: JP
Inventors: Masaki Ogawa; 雅樹小川; Shunji Araki; 俊二荒木
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1986-09-02
Filing date: 1986-09-02
Publication date: 1988-03-17

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）本発明は、耐カット性を大幅改良したゴム組成物をタイ
ヤトレッドに使用することにより、悪路走行条件で耐摩
耗性を大幅に改良した空気入りタイヤ、およびイソプレ
ン鎖をベースにしたゴムを主成分とし、耐偏摩耗性を大
幅に改良した空気入りタイヤに関するものである。

（従来の技術）トレッドに優れた耐カット性を要求されるタイヤは、ダ
ンプトラックのように比較的悪路を走行する機会の多い
車種に装着される大型のラグパターンタイヤ、および建
設車両用タイヤであるが、これらのタイヤのトレッド用
ゴム組成物はいくつかの工夫がされている０例えば、耐
カット性を向上させる為にＳＢＨのブレンド、ロジン等
の樹脂の添加、シリカ等のポリマーゲルを多量に形成す
る無機充填材の添加等が行なわれる。

耐偏摩耗性を要求されるのは、天然ゴムを主成分とする
トレッドを有し、良路な長時間走行するタイヤであり、
一般的なトラック・バス用の大型タイヤがこの範噛であ
る。天然ゴムは偏摩耗を起し易いので、これを改良する
為にＳＢＲをブレンドする方法が取られている。しかし
ながら、未だにオールＳＢＲ）−レッドに移行しないの
は、天然ゴムが耐発熱性に優れ、しかもゴムの温度が高
くなっても物性の低下が比較的少ない点にあり、大型タ
イヤの様に各部材のゲージが厚く蓄熱されやすいタイヤ
では使い易いゴムであるからである。

（発明が解決しようとする問題点）耐カット性を改良する為に使用される手法の内、　ＳＢ
Ｈのブレンド、ロジン等の樹脂の添加に関しては、ゴム
の発熱特性を悪く５１発熱耐久性が大幅に低下するので
好ましくない、具体的には、長時間比較的高速で走行さ
せるとトレッドとベルトあるいは、ブレーカ−の間でセ
パレーションが発生する問題を起こし易くなる。

シリカを添加する方法では、ゴム組成物の混練り作業性
を低下させ、分散不良を起こし易くし、所定の物性を得
られないことがある。

耐摩耗性の改良の為にＳＢＲをブレンドする方法がある
か、　ＳＢＲをブレンドして行くと、発熱性が悪化する
ので発熱耐久性が大幅に低下すると共に、高温時の物性
（破断時の伸び、破断時強度）も低下するのでリブテエ
アー等のトラブルを発生し易くするので好ましくない。

（発明か解決しようとする問題点）本発明者等は、上記欠点を改良する為、鋭意研究を重ね
た結果、プロピレンを主成分とする樹脂とイソプレン釦
な主成分とするゴム（天然ゴム。

ポリイソプレンゴム）は高温時に反応し、ゲル層を形成
するが、この現象を利用したゴム組成物を作成すると、
耐摩耗性、高温時の加硫ゴム物性を悪くさせることなく
耐カット性−発熱特性の両立、３よび耐偏摩耗性を大幅
に改良することを見出した。

（作　用）本発明の効果を出している木質的作用機構は。

次の様なものである。

（１）ゴム組Ｉｆｔ、物の中にブレンドされる少量の樹
脂の回りにｒゴムの弾性率１とｒ樹脂の弾性＊１の中間
の弾性率を有する中間層の存在によって、疲労寿命が急
激に低下することが抑えられる。

（２）上記中間層の弾性率としては、ゴムの弾性率の２
倍以上で、樹脂の弾性率ｔ／２以下である場合、逆に元
のゴム組成物よりも疲労寿命を向上させることが出来る
。

（３）ポリプロピレンとイソプレン鎖は、温度１６０℃
以上、好ましくは、１７０〜１９０℃程度て積極的に反
応し、ゲル層を形成する。

（４）上記ゲル層を効率良く生成する系て疲労寿命が向
上する。

（５）プロピレンを８０〜ｇ５重量％含有し、　Ｏ５Ｃ
Ｍ定によるポリプロピレン部分の融点が１５５℃以上て
プロピレン、エチレンを主成分とする樹脂が、さらに耐
カット性、耐摩耗性を向上させる。また疲労寿命をも向
上させる。

少量の１ｓｏ−ポリプロピレン及びポリイソプレン（含
天然ゴム）を主成分とするゴム組成物に於いて、耐電ｆ
ｆｉ成長性、耐カット性、が改良されると言う特許出願
（Ｉ８開昭５７−１０６３２）があるが、この特許に開
示されているのは、短繊維補強ゴム組成物を！２造する
に当り、短繊維材料として、そのアモルファス部分のガ
ラス転移温度が、通常の使用温度領域（３０〜１２０℃
）からはずれている樹脂を使用すると言う内容であった
。ところが本発明者等は、上記条件を満たす数多くの樹
脂の中で１ｓｏ−ポリプロピレンだけが、特異的に優れ
た物性を示すことに気が付き鋭意検討を重ねた結果１！
＜べきことにポリプロピレンとポリイソプレンが同時に
存在する系に１６０℃以上、好ましくは、１７０℃以上
の温度履歴をかけると反応し両者の界面に於いて一次結
合（化学結合）が生成することを発見した。この現象は
、ポリプロピレン以外のポリオレフィン例えば、特開昭
５７−１０６３２に開示しである他の樹脂では、全く起
こらず、またポリイソプレン以外のゴムに於いても起こ
らないことも分かった。

この現象に関し、鋭意研究を重ねた結果、ポリプロピレ
ンの三級炭素に付いている水素は、活性が高く、２００
℃以上の温度で容易に酸素ラジカルによって引き抜かれ
、ポリプロピレンのラジカルが生成されること、および
イソプレン鎖も二重結合の横、メチル基に近い側のメチ
レン基は同様に活性が高く、最終的にこのポリプロピレ
ンのラジカルとイソプレン鎖が反応することが分かった
。

さらにこの現象をゴム工業に応用する研究を行なった結
果、純粋なポリプロピレンではなく、上記プロピレンを
８ト４５重量％含有するプロピレン、エチレンを主成分
とする樹脂を少量、イソプレン鎖と混練りすると耐カッ
ト性、耐偏摩耗性が飛μ的に向上したゴム組成物を得る
ことが出来ることを見出し、本発明にいたった。

エチレン成分の添加のされ方には、多くの種類がある０
例えば、エチレン分子がランダムに分布しているケース
、エチレン分子がブロック的、あるいは、グラフト的に
局在化して分布するケース、局在化しているエチレン分
子がランダムに分布しているケース、その場合、局在化
の程度が異なるケース、例えば、ポリプロピレンのブロ
ックからポリエチレンのブロックに変化する場合、急激
に変化する場合と序々にエチレン分子が増えていくケー
ス、及びその程度、ポリプロピレンの結晶の大きさ、ポ
リエチレンの結晶の大きさ等、組み合わせを考慮すると
数え切れない程のケースが市り得る。

本発明者らは、精力的に研究を続けた結果。

ｒエチレンの入り方としては、ブロック的が好ましく、
エチレンの量としては、７％が好ましい。

またプロピレンブロックからエチレンブロックへの変化
は、ｍやかな方がよく、その結果として生成されるゴム
状の成分（プロピレン分子とエチレン分子がランダムに
分布してゴム弾性を発現する部分）が樹脂全体の５％以
上、好ましくは１０２以上である。１と言うことを見出
した。

本発明中の樹脂中の主成分であるポリプロピレンの結晶
は、ゴム組成物の通常使用温度領域に於いて、融解する
のは、好ましくなく、だからといって未加硫ゴムの混練
り時にでも融解しないと、ゴム組成物中に於ける樹脂の
分散およポリイソプレンと効率良く化学結合を生成する
のが困難となる為、好ましくない、工業的に好ましいポ
リプロピレン結晶の融点は、１５５〜１７０℃である。

一方ポリエチレン部分の結晶の融点に関しては、ポリプ
ロピレンの結晶の融点よりも５℃以上低い方が好ましい
が理由は明確ではない、しかし、このような条件の樹脂
を使用する方がポリイソプレンゴムとの化学結合の結果
、生じるゲル層の駿か多くなる。

本発明中、プロピレン、エチレンを主成分とする樹脂は
、ＤＳＣ″ｔ１０℃／分の昇温速度で測定した時にポリ
プロピレンの結晶の融点よりさらに高い温度の領域（１
６５〜２４０℃）に発熱ピークを有していることが望ま
しく、その熱量としては、プロピレン、エチレンを主成
分とする樹脂ｌ■ｇ当り１５．０ｍｃａｌ以上であるこ
とが好ましいがこれは、プロピレン、エチレンを主成分
とする樹脂とイソプレン鎖が反応することによって生じ
るポリマーゲル（詳細は後述）の量が、この値と強い相
関を有しているからである。つまり、熱量が大きいと結
果として、イソプレン鎖と反応する量がおおきく、熱量
か少ないと反応する量が小さくなり、プロピレン、エチ
レンを主成分とする樹脂とイソプレン鎖の組み合わせに
よる特異挙９ｊＪ（相乗効果）が小さくなることを意味
している。

本発明中、イソプレンを３０重量％以上有するゴムに限
定したのは、上述したように本発明の効果は、本質的に
ポリイソプレンとポリプロピレンか反応することによっ
て生じる為であり、これ以下では、効果が期待出来ない
からである。

本発明中、イソプレンを３０重量％以上有するゴムを３
０重量部以上に限定したのは、これ以上でないと十分な
効果が期待出来ないからである。

本発明中、カーボンブラックの量を樹脂の２．５倍以上
含有することに限定したのは、２．５倍よりも少ないカ
ーボンブラックの皺では、樹脂がゴム組成物中に充分に
分散されないからである。これは、混練り時、充分に剪
断応力を発生することが出来ず、また温度もさ程高くな
らないからである。

本発明中、カーボンブラックをヨウ素吸着量として７０
〜コ００■ｇ　／ｇ　、　ＤＢＰ吸油量として１００〜
２２０ｍＪｌ　／　１００ｇ以上に限定したのは、これ
以外のカーボンブラックでは、樹脂をゴム組成物中に充
分に分散させることが難しいか、あるいは、本発明のポ
イントのひとつである耐摩耗性も充分には取れないから
である。

（実施例）実施例１ χ施例１では１本発明の空気入りタイヤが従来の空気入
りタイヤゴム組成対比、優れた性質（耐カット性）を有
していることを示す。

下記内容のゴム組成物をトレッドに使用したトラック・
バス用タイヤ（１０ＧＯＲ２Ｑ：ラグパターン）を作成
し、評価を行なった。（値が大きい程、良い、：コント
ロールー３）〈評価法〉（１）耐カット性悪路走行が全体の６０ｚ程度である使用条件下で１．５
万に一実事走行させ、その際のトレッド表面の状態を５
段階のランク付けによって評価した。

（２）耐摩耗性２．０万に璽走行後の溝深さから評価した。

コントローＪしの溝深さくｍ−）（コ）発熱耐久性ＪＩＳ規格（Ｄ−４２３０：耐久性ドラムテスト）にし
たがって評価し、その際の走行距離で評価した。

コントロールの走行距離（４）タフネス→ゴム組成物が破断するまでに蓄えられ
るエネルギー →ｒ縦軸：応力、横軸：歪１に取り引っ張り試験結果をプロットした時の面積（１）（２）（３）と同様に指数で表示した。→値が大
きい程、良い。

ＤＳＣの測定：　Ｄｕ　Ｐａｎｔ製［９１Ｇ　ＤＳＣＩ
を使用。

昇温温度　　１０℃／分ポリマーゲル二次のようにして測定した。

〈ポリマーゲルを測定する為に使用した配合〉ポリプロ
ピレンのポリマーゲル量の求め方は次の様にして求めた
。

（１）前提＊ポリプロピレン系樹脂はｔｏｌｕｅｎｅには、不溶で
あるが。

ｂｏｉｌｉｎｇ　Ｌｏｌｕｅｎ　　には、可溶である。

→実際に溶ける着は、グレードによって異なる。・〈記
号の説明〉・抽出後もゴム組成物内に残る部数（Ｃ／Ｂ　、Ｚｎ０
）　　　　−Ｔ。

・ゴム組成物（コントロール、　ｏｒｉｇ、）の重量　
　　　−・・Ａ；。

・ゴム組成物（コントロール、抽出後）の重ｉ　　　　
−Ｒ。

・ゴム組成物（サンプルＮｏ、ｉ、　ｏｒｉｇ、）の重
量　　　　・・・Ａ。

・ゴム組Ｊ＆物（サンプＪいｏ、ｉ、抽出後）の重量　
　　・・・Ｂ。

・Ｃ／Ｂｇｅｌ　　　（コントロール）の量（重量）　
　　　　−Ｇ。

−Ｃ／Ｒｇｅｌ　　　（サンプルＮｏ、ｉ）の量（Ｎ　
量）　　　　　−ｃ。

（２）コントロールゴム組成物中のＣ／Ｂｇｅｌの計算
Ｇ、−８，−Ａｎ（ＴｒｏパＬ（１）ｇｅｌ！−Ｇ、　／（＾。Ｘ　（１００／Ｔｔｏ））　
Ｘ　１００＝（ＢｏＴｔｏ−＾。τ、。）／Ａ（１（３
）　ＰＰを含有するゴム組成物に於いて、ＰＰとイソプ
レン鎖の間に何ら化学反応がないものと仮定する。

＊抽出後、残るべきＰＰの量（ｇＬ量）・・・ＱＡＱ＋
−Ａｉ（Ｔ、ｔ／Ｔｔｔ　）（Ｐ、＋／１００）＊抽出
後、残るＣ／Ｂ、　ＺｎＯの量（重り−Ｒ４Ｒ３−＾ｉ
（Ｔ、ｉ／ＴＬ、）本生成するＣ／Ｂｇｅｌの量（重ｉｔ）　　　　−Ｇｉ
→ＰＰの存在によって、Ｃ／ｆ１ｇｅｌの生成は、何隻
影響を受ないと仮定する。

Ｇ！＝Ａ、（（ＢｅＴｔｏ−Ａ６Ｔｒｏ）／（１００Ａ
０））　Ｘ　（１００／Ｔｔ、）＝（Ａ３／Ａ、Ｔｔｔ
）　×（！１ｏＴｔｏ−＾。Ｔ７゜）→（３）条件では
、Ｂｉ、ｅａｌｃ　＝　Ｑｉ　”　Ｒｉ◆Ｇ、　　であ
る。

（４）　ＰＰを含有するゴム組成物に於いて、　ＰＰと
イソプレン鎖の間に化学反応が起こると仮定する。

→ｒ反応により増加したＰＰＪとｒＰＰと反応したイソ
プレン鎖Ｊを足したものを　　　　　　　　・・・Ｓ、
Ｓｉ　”　Ｂｉ　−Ｂｉ、６ｍｌ。−Ｂ、　−（Ｑ＝　
＋　Ｒｔ　＋　Ｇｔ）富Ｂ、−（＾、／１００＾、Ｔｔ
、）（Ｔ、、Ｐ、、Ａ、＋１０ＯＡ、Ｔ、１Ｔｔｔ／Ｔ
ｔ。

◆　ＩＱＯＢ、Ｔｃ。−１０ＯＡ、Ｔ、。）（５）抽出
後、ゴム組成物中にあるＰＰの濃度（％）−ｐ。

（実測される。：ＧＣ） →反応によって残ったＰＰの量（重量）　　　・・・Ｖ
、Ｖｉ　−（Ｂｉｆ）＋　／　１００）　−Ｑ。

（６）反応で残ったイソプレン鎖の諺（重り　　　・・
・貰。

１、−３Ｌ−Ｖｉ、　［８ｌ−（Ｑｌ”Ｊ＋Ｇｔ）］−［（Ｒｔｐｌ／１
０Ｇ）　−Ｑ、】−８，−Ｒ＋　−Ｇ、−（Ｂｔｐｔ／
１００）−８，−［Ａｉ（ｉ’ｒｔ／Ｔｔ０）］−［Ａ
ｉ（Ｂ、Ｔｔ、−Ａ、Ｔ、、）／（Ａ０丁３．）ｌ−（
ＢＩｐＩ／１００） →反応によって残った単位ＰＰ当りのポリイソプレンの
ｇｅｌｉ・・・×３Ｘ、　−Ｗ、　／　Ｖ。

→配合するＰＰの単位重量当りのポリイソプレンのｇｅ
ｌ　ｆｙ−Ｙ。

Ｙ、＝　！ｌ、　／　（Ａ、・１．＋パ１．）実施例１
では、本発明のゴム組成物が従来のゴム組成物対比、優
れた性質を有していることを示す。

以上の結果から本発明のゴム組成物が非常に優れている
ことが分かる。

実施例２〜４実施例２〜４では、イソプレンを７０＠量部以上含有す
るゴムが５０＠量部以上必要なことを示す。

タイヤは、実施例１に準じて作成した。

＊ＢＩＲ−１：イソブレンとブタジェンを３対２（重量
比）の割合で共重合させたゴムであり、日本合成ゴム（
株）にて試作した。（イソプレンを６０％含有するゴム
）＊　ＢＩＲ−２：イソプレンとブタジェンを４対１（ｆ
ｆｉ量比）の割合で共重合させたゴムであり、日本合成
ゴム（株）にて試作した。（イソプレンを８０％含有す
るゴム）本比較例６、実施例２、実施例３のコントロールは実施
例３である。

本比較例８のコントロールは比較例７である。

中実施例４のコントロールは比較例９である。

イソプレンを含有するゴムとブレンドする相手のゴムは
、ＳＢＨに限定されるものではなく、ＥＰＤＩＩＩ、　
ＮＯＲ等の一般的に使用されるゴムは、そのまま使用出
来る。

実施例５〜７実施例５〜７は、プロピレン、エチレンを主成分とする
樹脂かｌ〜１５重屋部に限定されることな示す、タイヤ
は、実施例１に準じて作成した。

実施例８〜９実施例８へ９は、カーボンブラックがプロピレン、エチ
レンを主成分とする樹脂の２．５倍以上のＩＩ必要であ
ることを示す、試験用のタイヤは。

実施例１に準じたが、トレッドを周方向に３分割し、３
種類のゴム組成物を同時に評価した。

実施例１Ｏ実施例１Ｏでは、カーボンブラックがヨウ素吸Ｒａ　７
０〜３００ｍｇ／ｇ、　ＤＢＰ　吸油量１００　Ｎ２２
０　　ｓｊＬ／１００ｇに限定されることを示す。

下記ないようのゴム組成物をトレッドに使用したトラッ
ク・バス用タイヤ（１０００８２０：ラグパターン）を
作成し、評価を行った。

（５）耐偏摩耗性良路な実車走行させ、偏摩耗（リバーウェアー）が発生
するまての走行距離数で評価した。

本リバーウェアー：リブラインに沿って、河岸段丘のよ
うな摩耗をする偏摩耗の一種。

実施例Ｉｔ〜１２実施例１１〜１２では、プロピレン、エチレンを主成分
とする樹脂がプロピレンを８０〜９５重量％、かつＤＳ
Ｃ測定によるポリプロピレン部分の結晶の融点が１５５
℃以上の樹脂に限定されることを示す。

実施例１３〜１８実施例Ｉ３〜１８ては、プロピレン、エチレンを主成分
とする樹脂として、Ａ、メルトフローレート（２３０℃、２．１６ｋｇ　：
ＪＩＳに７２１０に従って測定）が５．０〜４０ｇ／１
０分である。

Ｂ、［）ＳＣて１０℃／分の昇温速度て測定した時にポ
リプロピレンの結晶の融点よりさらに高い温度の領域（
１６５〜２４０℃）に発熱ピークを有している。

Ｃ，プロピレンブロックとエチレンブロックから戒って
おり、ＤＳＣで測定した時のガラス転移温度が一３０℃
以下の成分を有している。

Ｄ、その中にプロピレンとエチレンがランダムに並んだ
ゴム状成分を５ｚ以上、好ましくは、ＩＨ以上含有する
。

また、加硫後の物性として、引っ張り方向を９０度変化
させた時の１００％伸長時の弾性率の比（高い値を低い
値で割った値）の最大値が２．０以下が好ましいことも
示す。

（効　果）本発明は、実施例に示すように、特許請求の範囲、に示
す条件で、耐摩耗・耐偏摩耗性を大巾に改良した。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）トレッド部、サイドウォール部及びビード部を備
える空気入りタイヤにおいて、前記トレッド部を構成す
るゴム組成物として、イソプレンを７０重量％以上含有
するゴムを５０重量部以上、プロピレンを８０〜９５重
量％含有し、ＤＳＣ測定によるポリプロピレン部分の結
晶の融点が１５５℃以上で、プロピレン、エチレンを主
成分とする樹脂を１〜１５重量部、ヨウ素吸着量７０〜
３００ｍｇ／ｇ、ＤＢＰ吸油量１００〜２２０ｍｌ／１
００ｇのカーボンブラックをプロピレン、エチレンを主
成分とする樹脂の２．５倍以上の重量を含有して成るこ
とを特徴とする空気入りタイヤ。
（２）プロピレン、エチレンを主成分とする樹脂のメル
トフローレート（２３０℃、２．１６ｋｇ：ＪＩＳ　Ｋ
７２１０に従って測定）が５．０〜４０ｇ／１０分であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の空気入
りタイヤ。
（３）プロピレン、エチレンを主成分とする樹脂に於い
て、ＤＳＣで１０℃／分の昇温速度で測定した時にポリ
プロピレンの結晶の融点よりさらに高い温度の領域（１
６５〜２４０℃）に発熱ピークを有していることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の空気入りタイヤ。
（４）発熱ピークの熱量がプロピレン、エチレンを主成
分とする樹脂１ｍｇ当り１５．０ｍｃａｌ以上であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の空気入りタ
イヤ。
（５）プロピレン、エチレンを主成分とする樹脂が、プ
ロピレンブロックとエチレンブロックから成っており、
ＤＳＣで測定した時のガラス転移温度が−３０℃以下の
成分を有していることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の空気入りタイヤ。
（６）プロピレン、エチレンを主成分とする樹脂が、そ
の中にプロピレンとエチレンがランダムに並んだゴム状
成分を５％以上、好ましくは、１０％以上含有すること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の空気入りタイ
ヤ。
（７）加硫後の物性として、引張り方向を９０度変化さ
せた時の１００％伸長時の弾性率の比（高い値を低い値
で割った値）の最大値が２．０以下であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の空気入りタイヤ。
（８）プロピレン、エチレンを主成分とする樹脂が、下
記条件を総て満たしていることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の空気入りタイヤ。Ａ、メルトフローレート（２３０℃、２．１６ｋｇ：Ｊ
ＩＳ　Ｋ７２１０に従って測定）が５．０〜４０ｇ／１
０分である。Ｂ、ＤＳＣで１０℃／分の昇温速度で測定した時にポリ
プロピレンの結晶の融点よりさらに高い温度の領域（１６５〜２４０℃）に発熱ピークを有し
ている。Ｃ、プロピレンブロックとエチレンブロックから成って
おり、ＤＳＣで測定した時のガラス転移温度が−３０℃
以下の成分を有している。Ｄ、その中にプロピレンとエチレンがランダムに並んだ
ゴム状成分を５％以上、好ましくは、１０％以上含有する。