JPS645059B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はアモルフアス部分のガラス転移温度が
30％より低いかまたは120℃より高いミクロ有機
短繊維を含有するゴム組成物をサイドウオール部
に用いた、耐カツト性と耐亀裂成長性といつた耐
久性に優れかつ転がり抵抗の小さい空気入りタイ
ヤに関する。 一般に岩石等が露出している様な悪路を走行す
ることが多いタイヤでは、トレツド部やサイドウ
オール部は岩石等によつて傷を受け易いので、耐
カツト性の良好なゴム組成物が用いられている。
ここで耐カツト性を向上させる方法としては補強
用充填剤であるカーボンブラツクの量を多くした
り、加硫剤である硫黄を多く配合するという方法
が一般的であるが、この方法では耐カツト性はあ
る程度改善されるが、逆に耐屈曲性が低下してし
まうという欠点がある。すなわちトレツド部にお
ける応力または歪を、屈曲することによつて緩和
させることを最も重要な役割としているサイドウ
オール部の特性を著しく低下させることになる。 また、ナイロン、ビニロン、ポリエステル等の
短繊維をゴムに配合することによつて耐カツト性
を向上させることも試みられているが、このよう
なものは加硫後のゴムと短繊維の接着が充分でな
いため、大きなクリープを生じ繰返し伸長を与え
た場合、ゴムが破壊に至るまでの寿命が極めて短
いといつた欠点を有していた。 このような欠点を解決する方法として特開昭54
−132907号公報や特開昭55−23150号公報に記載
されているようにシンジオタクチツク−１，２−
ポリブタジエンのミクロ短繊維を含有したゴム組
成物を用いる方法が提案された。 一方、最近のように省資源省エネルギーを目指
す社会的要請のもと、ガソリン消費の少ない自動
車の開発研究はエンジンの改良以外にもタイヤに
由来した動力損失の軽減の面でいわゆる低燃費タ
イヤの検討が急がれている。 ところで、タイヤの転がり抵抗を小さくすれば
自動車のガソリン消費の節約に寄与し得ること
は、一般に知られており、タイヤの転がり抵抗を
左右する大きな要因としてゴムの質、すなわち、
種類、物性がある。すなわちガラス転移温度の低
い材料やヒステリシス・ロスの低い材料を使用す
れば転がり抵抗を軽減することが可能である。 しかしながら前述した特開昭55−23150号公報
等に記載されているミクロ短繊維はシンジオタク
チツク−１，２−ポリブタジエンからなる有機高
分子の短繊維であるので、そのアモルフアス部分
のガラス転移温度（30〜40℃）に伴うヒステリシ
ス・ロスの極大が、通常の使用条件下で走行した
場合のタイヤの発熱温度である30℃〜120℃の範
囲内にあるためヒステリシス・ロスを軽減するこ
とが困難で、前述のように耐亀裂成長性を改良す
ることによつてクリープは改善できたとしても低
燃費タイヤにとつては、むしろマイナス面が大き
かつた。 すなわち耐カツト性、耐亀裂成長性に優れかつ
転がり抵抗の小さい空気入りタイヤは存在してい
ないのが現状である。 かかる現況に鑑み本発明者らは耐カツト性、耐
亀裂成長性といつた耐久性に優れかつ転がり抵抗
の小さい空気入りタイヤを提供するため鋭意研究
した結果、本発明者らが昭和55年６月25目付（特
公昭61−42936号）で出願した「ミクロ有機短繊
維補強ゴム組成物」をタイヤのサイドウオール部
に用いれば目的とする空気入りタイヤが得られる
ことを見出し本発明を達成するに至つた。 すなわち、本発明はトレツド部、サイドウオー
ル部およびビード部を備えた空気入りタイヤにお
いて、該サイドウオール部が天然ゴム、合成ポリ
イソプレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチル
ゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエ
ン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン
３元共重合体ゴムおよびアクリロニトリル−ブタ
ジエン共重合体ゴムから選ばれた少なくとも１種
のゴム100重量部に対し、カーボンブラツク10〜
100重量部およびミクロ有機短繊維３〜30重量部
を配合した組成物であつて、該ミクロ有機短繊維
が、そのアモルフアス部分のガラス転移温度が30
℃よりも低いかまたは120℃より高く、そのクリ
スタル部分の融点が160℃以上であり平均短繊維
長0.8〜30μｍ、平均短繊維径0.02〜0.8μｍでかつ
平均短繊維長と平均短繊維径との比が８〜400で
あるミクロ有機短繊維であるゴム組成物にて構成
された空気入りタイヤに関するものである。 本発明において、ミクロ有機短繊維とは、アモ
ルフアス部分のガラス転移温度が30℃よりも低い
かまたは120℃より高く、平均短繊維長が0.8〜
30μｍ、平均短繊維径が0.02〜0.8μｍでかつ平均
短繊維長と平均短繊維径との比が８〜400で、か
つそのクリスタル部分の融点が160℃以上であつ
て、例えばポリ−塩化ビニリデン、ポリ−弗化ビ
ニデン、ポリ−ｐ−tert−ブチルスチレン、ｐ−
クロロスチレン、ジクロロスチレン、ポリ−α−
メチルスチレン、ポリ−２−メチルスチレン、ポ
リ−２，５−ジメチルスチレン、ポリ−トリメチ
ルスチレン、ポリ−ｐ−フエニルスチレン、ポリ
−ｏ−ビニルベンジルアルコール、ポリ−ｐ−ビ
ニルベンジルアルコール、アイソタクチツク−ポ
リプロピレン、ポリ−４−メチル−１−ペンテ
ン、ポリ−ビニルナフタレン、ポリ−オキシメチ
レン、ポリ−ビスフエノールＡカーボネート、
１，４−ポリ−２，３−ジメチルブタジエン等か
ら成る短繊維である。ここで、アモルフアス部分
のガラス転移温度が30℃よりも低いかまたは120
℃より高くする理由は、通常の使用条件下で走行
した場合のタイヤの発熱温度は30℃〜120℃位の
範囲内にあるため、この範囲内にアモルフアス部
分のガラス転移温度を持つ短繊維では、通常の場
合、ヒステリシス・ロスが大きくなつてしまうか
らである。またゴムのガラス転移温度は約−50℃
前後であるため、ゴムとの親和性を考慮するなら
ば、ガラス転移温度が30℃よりも低いミクロ有機
短繊維がより好ましい。 また上記ミクロ有機短繊維の平均短繊維長を
0.8〜30μｍ、平均短繊維径を0.02〜0.8μｍ、平均
短繊維長と平均短繊維径との比を８〜400とする
理由は次の通りである。平均短繊維長が0.8μｍ未
満では得られるゴム組成物の耐亀裂成長性が充分
改善されず、30μｍを越えるとバンバリーミキサ
ーによる混練り等の作業性が著しく低下するので
は好ましくない。平均短繊維径が0.02μｍ未満で
は混練りあるいはロールによるシーテイングなど
の作業工程で、ミクロ短繊維が切断され短くなり
すぎてしまい、0.8μｍを越えると短繊維の表面積
当りの応力が大きくなり、ゴムとの接着面が破壊
される危険が生じ、その結果得られるゴム組成物
が大きくクリープしたり、耐屈曲性が低下してし
まうので好ましくない。そして平均短繊維長と平
均短繊維径との比が８未満では、短繊維補強本来
の特徴である高補強性、耐カツト性、耐亀裂成長
性が著しく低下し、400を越えると短繊維の強度
に対して作業時にかかる応力の方が大きくなつて
しまうため短繊維が切断されてしまうため好まし
くない。また、ミクロ有機短繊維のクリスタル部
分の融点が160℃以上であることが必要で、これ
はタイヤ走行中は勿論のこと、タイヤ製造時の温
度は百数十度に達することがあり、この時にミク
ロ短繊維が溶解して再び硬化するとその形態が変
化して所望する補強効果が期待できなくなる危険
があるからである。 ミクロ有機短繊維はゴム100重量部に対して３
〜30重量部配合されるが、この際には、前述のミ
クロ有機短繊維を２種以上配合してもかまわな
い。配合量が３重量部未満では効果がほとんど期
待できず好ましくなく、30重量部を越えると作業
性が著しく低下するので好ましくない。 またミクロ有機短繊維は例えば次のようにして
作ることができる。アイソタクチツク−ポリプロ
ピレンを例にとると、重合した粉末状のアイソタ
クチツク−ポリプロピレンを60℃のｎ−ヘキサン
で膨潤させクラツシユしスラリ−状にした後、90
〜110Kg／cm²の圧力でノズルから噴出させミクロ
短繊維とする。これを再度、ｎ−ヘキサン中に分
散させポリマーセメントにまぜて撹拌後、通常の
ゴムの乾燥プロセスを通してマスターバツチとす
る。この際に、膨潤に用いる溶剤、その時の温
度、ノズルから噴出させる時の圧力等をコントロ
ールすることによつて得られるミクロ有機短繊維
の長さ、径、長さ／径の比を変化させることが可
能である。またミクロ有機短繊維をマスターバツ
チにするのは、短繊維をゴム中に均一分散させる
のが比較的容易であるためであるが、カーボンブ
ラツク等の通常用いられる配合剤と共に短繊維を
ゴムに直接混合することも可能である。ここでは
アイソタクチツク−ポリプロピレンの場合につい
て述べたが、その他のミクロ有機短繊維も同様に
比較的にプアーな溶剤で膨潤させて破砕しスラリ
ー状にして同様な方法で得ることが可能で、溶剤
としては良溶剤（good solvent）と貧溶剤
（poor solvent）を混合して適当な組成に調節し
て使用することももちろん可能である。 本発明においては、ゴム100重量部に対してカ
ーボンブラツクを10〜100重量部配合することが
必要である。配合量が10重量部未満では得られる
ゴム組成物の破断時強度が低下してしまい好まし
くなく、100重量部を越えると作業性が著しく低
下するため好ましくない。またカーボンブラツク
として沃素吸着量（IA）が30〜100mg／ｇで、か
つジブチルフタレート吸油量（DBP）が130ml／
100ｇ以下のカーボンブラツクがより好適である。
この理由はIAが30mg／ｇより小ではカーボンブ
ラツクが異物効果を与え著しく耐屈曲性を低下さ
せ、100mg／ｇより大では、耐疲労性が低下する
ので好ましくない。またDBPが130ml／100ｇよ
り大では補強性は高くなるが、耐疲労性が低下す
るので好ましくない。 本発明においては、サイドウオール部の耐候性
を向上させるため、サイドウオール部を構成する
ゴム組成物にパラフイン系ワツクスとアミン系老
化防止剤を併用して使用することが好ましい。パ
ラフイン系ワツクスはゴム表面にブルームし、薄
い膜を作つて空気中のオゾンからゴムを保護する
ことが知られているが、タイヤの様に走行中の動
的歪を受けると、この薄い膜にひび割れが生じる
ため、オゾンによるクラツクが発生することもし
ばしばであつた。しかしアミン系老化防止剤を併
用すると、パラフイン系ワツクスがブルームする
際にアミン系老化防止剤のブルームも同時に促進
され、アミン系老化防止剤による保護作用によつ
てオゾンクラツクが防止できることを見出した。
アミン系老化防止剤およびパラフイン系ワツクス
の配合量は、それぞれゴム100重量部に対して0.2
〜５重量部である。配合量が0.2重量部より少い
と添加した効果がほとんどなく、５重量部より多
くなると耐カツト性及び耐屈曲性に悪影響を与え
るので好ましくない。本発明では、パラフインワ
ツクスは例えばサンドタイトＳ（精工化学社製、
商品名）、アンチチエツク（サンオイル社製、商
品名）、オゾガードＳ（川口化学社製、商品名）、
アローワツクス（安原油脂社製、商品名）、サン
ノツクＢ（大内新興化学社製、商品名）及びヘリ
オゾーン（デユポン社製、商品名）等が好適であ
る。アミン系老化防止剤としては、例えばＮ，
N′−ジフエニル−ｐ−フエニレンジアミン、Ｎ
−１，３−ジメチル−ブチル−N′フエニル−ｐ
−フエニレンジアミン、Ｎ，N′−ジ−２−ナフ
チル−ｐ−フエニレンジアミン、Ｎ−フエニル−
１−ナフチルアミン、Ｎ−フエニル−ｎ−ナフチ
ルアミン、ｐ−イソプロポキシジフエニルアミ
ン、ｐ−（ｐ−トルエン−スルフオニルアミド）−
ジフエニルアミン等であり、好ましくは、Ｎ，
N′−ジフエニル−ｐ−フエニレンジアミン、Ｎ
−１，３−ジメチルブチル−N′−フエニル−ｐ
−フエニレンジアミン、Ｎ，N′−ジ−２−ナフ
チル−ｐ−フエニレンジアミンである。 本発明においては、サイドウオール部を構成す
るゴム組成物に配合されるものとしては、前述の
ミクロ有機短繊維、カーボンブラツク、パラフイ
ンワツクスおよびアミン系老化防止剤以外に、加
硫剤、促進剤、促進助剤、シリカ等の充填剤、軟
化剤等の配合剤を通常の範囲内であれば配合する
ことができる。 本発明において対象となる空気入りタイヤは、
バイアス、ベルテツドバイアス、ラジアルタイヤ
のいずれでも良いが好ましくはラジアルタイヤで
あつて、補強用コードとしては天然または合成の
有機繊維コード、ガラスコード、金属コード等の
いずれであつてもよい。 以上の構成からなる本発明の空気入りタイヤ
は、耐カツト性、耐亀裂成長性に優れかつ転がり
抵抗が小さくなることが明らかである。 以下本発明を実施例及び比較例により詳細に説
明する。 実施例１〜９、比較例１〜28 合成ポリイソプレンゴム50重量部とポリブタジ
エンゴム50重量部とのブレンドゴム100重量部に
対し、40重量部のFEFカーボンブラツク、10重
量部のアロマオイル、1.5重量部のパラフイン系
ワツクス、2.5重量部のＮ−フエニル−N′−イソ
プロピル−ｐ−フエニレンジアミン、２重量部の
ステアリン酸および第１表に示す37種のミクロ有
機短繊維を各々10重量部の割合で配合したゴム組
成物をゴム温度155℃でバンバリーミキサー
（50rpm）で５分間混練りした後、更に４重量部
の亜鉛華、0.5重量部のＮ−オキシジエチレン−
２−ベンゾチアゾールスルフエンアミドおよび２
重量部の硫黄を配合して37種のゴム組成物を作製
した。これらのゴム組成物について平均反撥弾性
と短繊維の作業履歴、更にこれらゴム組成物をサ
イドウオールに使用したタイヤの転がり抵抗につ
いて評価し、結果を第１表に示した。評価方法は
次の通りである。 （平均反撥弾性） BS903パート19に従つて30℃、60℃、90℃およ
び120℃における反撥弾性を評価し、これらを平
均した値である。ただしミクロ短繊維の材質が異
なれば配合量が同様であつても弾性率が一致する
とは限らないので、単に各々のゴム組成物間にお
ける比較では本発明の効果を明確に表現すること
は困難である。従つて合成ポリイソプレンゴム50
重量部とポリブタジエンゴム50重量部とのブレン
ドゴム100重量部に対し、10重量部のアロマオイ
ル、1.5重量部のパラフインワツクス、2.5重量部
のＮ−フエニル−N′−イソプロピル−ｐ−フエ
ニレンジアミン、２重量部のステアリン酸、４重
量部の亜鉛華、0.6重量部のＮ−オキシジエチレ
ン−２−ベンゾチアゾールスルフエンアミド、
1.5重量部の硫黄にFEFカーボンブラツクを変量
して配合した数種のゴム組成物を準備し、30℃、
60℃、90℃および120℃における弾性率と反撥弾
性を測定し、各々の温度において、横軸に弾性
率、縦軸に反撥弾性をとり、マスターカーブを作
成した。これらのマスターカーブから、評価すべ
きミクロ短繊維補強ゴム組成物の弾性率に相当す
るカーボンブラツクのみで補強したゴム組成物の
反撥弾性を読み取り、この反撥弾性を100として、
ある温度における評価すべきミクロ短繊維補強ゴ
ム組成物の反撥弾性とした。値が大なる程良好。 （短繊維の作業履歴） 素ゴム中のミクロ有機短繊維の平均長と平均径
を予め測定しておき、次に前述の如くゴム組成物
を作成した後、ミクロ有機短繊維の平均長と平均
径を求め、これらの値が素ゴムの平均長および平
均径の85％以上であれば〇、85％に達しない場合
は×として示した。 （転り抵抗） 直径３ｍのドラム上にて、タイヤサイズ
1000R20、14PRのタイヤにて内圧7.25Kg／cm²、荷
重2425Kgの条件で速度50Km／hrにて一定時間走行
させた後、ドラム駆動のクラツチをフリーにして
一定時間経過後の回転数を、タイヤセツトせずに
ドラムのみの回転数との比較から、タイヤの転が
り抵抗として力の単位で表わした。この際ミクロ
有機短繊維を含有せずにカーボンブラツクのみを
変量した弾性率の異なる何種類かのゴム組成物を
1000R20のタイヤのサイドウオールに使用して検
討し、弾性率を横軸に、転がり抵抗を縦軸にとつ
てマスターカーブを作成した。このマスターカー
ブから評価すべきタイヤのサイドウオールに使用
したミクロ有機短繊維で補強したゴム組成物の弾
性率に相当するカーボンブラツクのみで補強した
ゴム組成物を用いたタイヤの転がり抵抗値を読み
とり次のようにして指数で示した。値が大なる程
良好。 カーボンブラツクのみで補強したタイヤの転が
り抵抗／ミクロ有機短繊維で補強したタイヤの転がり抵
抗×100 尚、ミクロ有機短繊維の平均径、平均長は次の
ようにして求めた。ミクロ有機短繊維を含有する
素ゴム（又はゴム組成物）をキヤピラリーレオメ
ーターにてＬ／Ｄ＝４、100℃、20sec^-1の条件で
押出した後、加硫罐にて４Kg／cm²、150℃で１時
間加硫する。この加硫物を押出方向に対して直角
方向と平均方向に超薄切片を切り出し、電子顕微
鏡でミクロ短繊維の径、長さを測定した。平均径
及び平均長は次式により求めた ＝Σniri／Σni ＝Σnili／Σni ただし ：平均径 ：平均長 ri：短繊維の径 li：短繊維の長 ni：riの径又はliの長を有する短繊維の数 Σni：300

【表】

【表】

【表】 第１表から明らかなように、ガラス転移温度が
30℃より低いかあるいは120℃より高くかつ融点
が160℃以上のミクロ有機短繊維が配合されたゴ
ム組成物はミクロ有機短繊維が作業履歴を受ける
ことなく、反撥弾性が著しく改善されるから、こ
れらのゴム組成物をサイドウオールに使用したタ
イヤは、転がり抵抗が小さくなることは明らかで
ある。 実施例10〜12、比較例29〜34 ミクロ有機短繊維として第２表に示すような
種々形態の異なるアイソタクチツク−ポリプロピ
レンを合成ポ率リイソプレンゴム100重量部に対
し10重量部配合し、その他の配合剤は実施例１と
同様の配合剤を配合してなる９種類のゴム組成物
を作成した。これらの組成物についてロール作業
性、耐カツト性および実施例１と同様に短繊維の
作業履歴、更にこれらのゴム組成物をサイドウオ
ールに使用したタイヤについて耐亀裂成長性を評
価した結果を第２表に示す。 尚、評価法は次の通りである。 （ロール作業性） 10インチロールにて混練りする際のロールバギ
の有無を評価した。 （耐カツト性） 角度45゜の刃を120ジユールのエネルギーで
0.894ｍ／秒の速度で厚さ８cmの加硫したゴム組
成物に衝突させ、その時の傷の深さを求めた。評
価は前記耐亀裂成長性の場合と同様にカーボンブ
ラツクのみで補強したゴム組成物対比で評価し
た。値が大なる程良好。 （耐亀裂成長性） タイヤサイズ175SR14のタイヤにて、サイドウ
オールにラジアル方向に対して＋45゜と−45゜に交
互に幅２cm、深さ1.5mmの傷を各々20個づつ入れ、
内圧1.0Kg／cm²、JIS100％荷重、60Km／hrの速度
でドラム速行させ、7000Km走行後、傷の長さを測
定し、平均して傷長さとした。この際、ミクロ有
機短繊維を含有せずにカーボンブラツクのみを変
量し弾性率の異なる何種類かのゴム組成物を同様
に175SR14のタイヤのサイドウオールに使用して
検討し、弾性率を横軸に、平均傷長さを縦軸にと
つてマスターカーブを作成した。このマスターカ
ーブから評価すべきタイヤのサイドウオールに使
用したミクロ有機短繊維で補強したゴム組成物の
弾性率に相当する、カーボンブラツクのみで補強
したゴム組成物を使用したタイヤの平均傷長さを
読みとり、次のようにして指数で示した。値が大
なる程良好。 カーボンブラツクのみで補強したタイヤの平均
傷長さ／ミクロ有機短繊維で補強したトレツド部の平均
傷長さ×100

【表】

【表】 第２表から明らかなように本発明のタイヤは作
業性が良好で耐亀裂成長性および耐カツト性が著
しく改善されていることが明らかである。 実施例13〜15、比較例35〜37 第３表に示す配合内容のゴム組成物を作成し、
ロール作業性、耐亀裂成長性、および耐カツト性
を実施例10と同様に評価した。結果を第３表に示
す。

【表】 第３表から明らかなように、本発明のタイヤは
作業性が良好でかつ耐亀裂成長性、耐カツト性が
著しく改善されていることがわかる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ トレツド部、サイドウオール部およびビード
   部を備えた空気入りタイヤにおいて、該サイドウ
   オール部が天然ゴム、合成ポリイソプレンゴム、
   ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、ポリブタジ
   エンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、
   エチレン−プロピレン−ジエン３元共重合体ゴム
   およびアクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴ
   ムから選ばれた少なくとも１種のゴム100重量部
   に対し、カーボンブラツク10〜100重量部および
   ミクロ有機短繊維３〜30重量部を配合した組成物
   であつて、該ミクロ有機短繊維が、そのアモルフ
   アス部分のガラス転移温度が30℃よりも低いかま
   たは120℃より高く、そのクリスタル部分の融点
   が160℃以上であり平均短繊維長0.8〜30μｍ、平
   均短繊維径0.02〜0.8μｍでかつ平均短繊維長と平
   均短繊維径との比が８〜400であるミクロ有機短
   繊維であるゴム組成物にて構成されたことを特徴
   とする耐久性および転がり抵抗の改善された空気
   入りタイヤ。 ２ ミクロ有機短繊維がポリ−塩化ビニリデン、
   ポリ−弗化ビニリデン、ポリ−ｐ−tert−ブチル
   スチレン、ｐ−クロロスチレン、ジクロロスチレ
   ン、ポリ−α−メチルスチレン、ポリ−２−メチ
   ルスチレン、ポリ−２，５−ジメチルスチレン、
   ポリトリメチルスチレン、ポリ−ｐ−フエニルス
   チレン、ポリ−ｏ−ビニルベンジルアルコール、
   ポリ−ｐ−ビニルベンジルアルコール、アイソタ
   クチツク−ポリプロピレン、ポリ−４−メチル−
   １−ペンテン、ポリ−ビニルナフタレン、ポリ−
   オキシメチレン、ポリ−ビスフエノールＡカーボ
   ネート、１，４−ポリ−２，３−ジメチルブタジ
   エンである特許請求の範囲第１項記載の空気入り
   タイヤ。 ３ ゴム100重量部に対し0.2〜５重量部のパラフ
   イン系ワツクスを配合した特許請求の範囲第１項
   または第２項記載の空気入りタイヤ。 ４ ゴム100重量部に対し0.2〜５重量部のアミン
   系老化防止剤を配合した特許請求の範囲第１項、
   第２項または第３項記載の空気入りタイヤ。 ５ カーボンブラツクが沃素吸着量（IA）が30
   〜100mg／ｇでかつジブチルフタレート吸油量
   （DBP）が130ml／100ｇ以下のカーボンブラツク
   である特許請求の範囲第１項、第２項、第３項ま
   たは第４項記載の空気入りタイヤ。