JPS645608B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はトレツドゴムにミクロ有機短繊維を配
合することにより操縦性能と転がり抵抗を改良し
た空気入りタイヤに関するものである。 最近、高速道路の発達あるいは自動車の高性能
化に伴い、タイヤの高速性能をさらに向上させる
要求が増大している。ここでタイヤの高速性能
は、高速耐久性と高速走行性の２つに大きくわか
れる。即ちこれらの要求性能を満足させるような
タイヤの開発は極めて重要なことである。このう
ち高速耐久性に関しては、バイアス構造からラジ
アル構造へ、テキスタイルコードからスチールコ
ードへとかなり技術革新が行われ充分な成果があ
がつている。 しかし高速走行時の操縦性能、即ち高速時操縦
性に関しては評価法もむずかしく、その要因もは
つきりしていなかつたので充分な改良がなされて
いないのが現状である。ところで高速時操縦性で
現在最も重要なのは、ステアリングプレシジヨン
である。これは高速走行時のハンドルの動きに伴
う車の応答の良し悪しの尺度である。一般にこの
応答性はタイヤに大きく依存しており、具体的に
は微小角（±1゜）のスリツプアングルを付けた場
合、サイドフオースがいかに短い時間で大きく発
生するかによつている。この時間が短かければ短
かい程、しかもこの値が大きい程高速時の操縦性
がよいことがわかつた。 更に、トレツドのゴム質でこれを改良する為に
は、比較的低い歪領域、特に歪３％以下の領域で
弾性率が高ければよいこともわかつた。この弾性
率を上げることは、一般的に、カーボンブラツ
ク、イオウを増加すればよい。しかしカーボンブ
ラツクを増加すると、エネルギーロスが増加する
のでタイヤの発熱が大きくなり、高速耐久性を低
下させるばかりでなく、最近の社会的要請である
タイヤの低燃費化に反するので好ましくなく、ま
たイオウを増加すると、耐疲労性が著しく低下す
るのでやはり好ましくない。 本発明者らはかかる現況に鑑み、高速時操縦性
と共に低熱費性を同時に満足する空気入りタイヤ
を開発すべく鋭意研究を行つた結果、特定のミク
ロ有機短繊維を含むゴム組成物によりトレツドを
形成することにより、操縦性能が改善されると共
に転がり抵抗のより小さい、いわゆる低燃費タイ
ヤが得られることを見出し本発明を達成するに至
つた。 従つて本発明の操縦性能及び転がり抵抗の改善
された空気入りタイヤは、天然ゴム、合成ゴム若
しくはこれらの任意の割合のブレンドゴムからな
る群から選ばれたゴム100重量部に対してミクロ
有機短繊維３〜30重量部を配合したゴム組成物で
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、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
繊維径の比が８〜400であるゴム組成物を、加硫
したゴムをタイヤのトレツドとして配置したこと
を特徴とする。 本発明における合成ゴムは、スチレン―ブタジ
エン共重合ゴム、ポリブタジエンゴム、ポリイソ
プレンゴム、EPDMゴムなど通常タイヤに用い
られるゴムの単独又はブレンドしたものをさす。 また本発明において、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
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
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
特長である高補強性、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
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ー状にした後、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
チにしたのは、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
としては通常タイヤのトレツドに使用される沃素
吸着量が75mg／ｇ以上であるフアーネスハードブ
ラツクを使用するのが好ましい。 本発明においては、前述のミクロ有機短繊維以
外に、加硫剤、促進剤、促進助剤、シリカ等の充
填剤、軟化剤、老化防止剤等の配合剤を通常の配
合量の範囲内であれば配合することができる。 本発明の空気入りタイヤには乗用車用、トラツ
クバス用タイヤだけではなく建設用オフザロード
タイヤ等広範囲のラジアルタイヤおよびバイアス
タイヤが含まれる。 以下実施例および比較例により本発明を詳細に
説明する。 実施例１〜９，比較例１〜28 スチレン―ブタジエン共重合体ゴム
（SBR1500）100重量部、ISAFカーボンブラツク
50重量部、アマロチツクオイル10重量部、老化防
止剤（810NA）１重量部、ステアリン酸１重量
部および第１表に示す37種のミクロ有機短繊維を
各々７重量部の割合で配合し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
間混練した後、更に亜鉛華４重量部、ジフエニル
グアニジン0.4重量部、促進剤（DM）1.5重量部、
イオウ1.5重量部を配合して37種のゴム組成物を
作成した。また比較のためミクロ有機短繊維を含
まないゴム組成物を作成した。これ等のゴム組成
物について平均反発弾性、更にこれ等のゴム組成
物をタイヤのトレツドゴムに使用し、高速時操縦
性（ステアリングプレシジヨン）について評価
し、得た結果を第１表に示した。評価方法は次の
通りである。 （平均反発弾性） BS903バート19に従つて30℃，60℃，90℃およ
び120℃における反発弾性を評価し、これ等を平
均した値である。ただしミクロ有機短繊維の材質
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。従つてスチレン―ブタジエン
共重合体ゴム100重量部に対し、10重量部のアロ
マチツクオイル、１重量部の810NA（Ｎ―フエニ
ル―N′―イソプロピル―ｐ―フエニレンジアミ
ン，大内新興化学株式会社製，商品名）、１重量
部のステアリン酸、４重量部の亜鉛華、0.4重量
部のジフエニルグアニジン、1.5重量部の促進剤
DM（ジベンゾチアジルジスルフイド，大内新興
化学株式会社製，商品名ノクセラーDM）、1.5重
量部のイオウにISAF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℃にお
ける弾性率（300％モジユラス）と反発弾性を測
定し、横軸に弾性率、縦軸に反発弾性をとり、マ
スターカーブを作成した。このマスターカーブか
ら評価すべきミクロ短繊維補強ゴム組成物の弾性
率（300％モジユラス）に相当する弾性率を有す
るカーボンブラツクのみで補強したミクロ有機短
繊維を含まないゴム組成物を選択した。以下この
ゴム組成物を比較ゴム組成物という。評価すべき
ミクロ有機短繊維補強ゴム組成物とその比較ゴム
組成物をそれぞれ、30℃，60℃，90℃および120
℃の４水準の温度にて反発弾性を読み取り、以下
の式により平均反発弾性を求めた。 平均反発弾性 ＝（A30／B30＋A60／B60＋A90／B90＋A120／B120
）×100／４ A30，A60，A90，A120はそれぞれ評価すべき
ミクロ有機短繊維補強ゴム組成物の30℃，60℃，
90℃，120℃での反発弾性値であり、B30，B60，
B90，B120はその比較ゴム組成物の30℃，60℃，
90℃，120℃での反発弾性値である。平均反発弾
性は値が大なる程良好である。 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。この加硫物を押出し方向に対して直
角方向と平行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 （高速時操縦性） タイヤサイズ175SR13のラジアルを、60Km／hr
で１時間走行させ、その後スリツプ角度−1゜〜＋
1゜までを0.5サイクル／secで周期的に変化させ、
その時発生するサイドフオースを積分した値で評
価した。評価すべきミクロ有機短繊維補強ゴム組
成物の比較組成物として平均反発弾性における
「比較ゴム組成物」を用い、これをトレツドに用
いたタイヤの値を100として指数表示にて表わし
た。値が大きい程高速時操縦性が良好。

【表】

【表】 第１表から明らかなように、ガラス転移温度が
30℃よりも低いかあるいは120℃より高くかつ融
点が160℃以上のミクロ有機短繊維を配分した本
発明に係るゴム組成物は反発弾性が優れるのみな
らず、該ゴム組成物をトレツドに用いた本発明の
空気入りタイヤは高速時操縦性が著しく改善され
ていることがわかる。 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
種形態の異なるアイソタクチツクポリプロピレン
を天然ゴム15重量とSBR85重量部に対して10重
量部、ISAFカーボンブラツク45重量部、
810NA1.0重量部、亜鉛華４重量部、ジフエニル
グアニジン0.2重量部、DM1.2重量部、イオウ1.5
重量部を配合して成る９種のゴム組成物を作成
し、これらの組成物についてロール作業性、反撥
弾性、高速時操縦性について評価した。 （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。

【表】 ＊ ロール作業性が悪くタイヤ作成不能。
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、反発弾性および高速時操縦性を評
価した。得た結果を第３表に示す。

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 天然ゴム、合成ゴム若しくはこれらの任意の
   割合のブレンドゴムからなる群から選ばれたゴム
   100重量部に対して、カーボンブラツク10〜100重
   量部、ミクロ有機短繊維３〜30重量部を配合した
   ゴム組成物であつて、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、かつそのクリス
   タル部分の融点が160℃以上で平均短繊維長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の比が８〜400であるゴム
   組成物を、加硫したゴムをタイヤのトレツドとし
   て配置したことを特徴とする操縦性能及び転がり
   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―カーボネートま
   たは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。