JP2992101B2

JP2992101B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2992101B2
Application number: JP3038596A
Authority: JP
Inventors: 達郎濱田; 英司山中
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1991-03-05
Filing date: 1991-03-05
Publication date: 1999-12-20
Anticipated expiration: 2014-12-20
Also published as: JPH04277539A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、安定した高運動性能
（高グリップ性能）を有しかつ耐摩耗性に優れる空気入
りタイヤに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、空気入りタイヤに対して高運動性
能が要求されるようになった。特にグリップ性能は重要
な要求特性であり、加速およびブレーキ性能が高いタイ
ヤほどより高速で、より安定した走行が可能となる。従
来、高運動性能、特に高グリップ性能を得るためには、
高ロスの一特性であるトレッド部分の路面把握力（グリ
ップ性）が高いことが必要であり、このためにはトレッ
ド部材の改良検討が行われていることはいうまでもな
い。その一つの方法として、トレッドパターンの改良に
よるアプローチが行われている。すなわちこの方法にお
いては、トレッドに刻まれたパターンのグルーブ（溝）
を深くすることによって、路面に直接触れるトレッド部
分を踏面から受ける圧力に対して変形しやすくすること
により、路面からの圧力をトレッド内部で熱エネルギー
に変えてしまう能力、すなわち路面からの圧力をある程
度吸収してしまう能力を増加させ、このことによりトレ
ッドの路面把握性を向上させるわけである。

【０００３】しかしながら、この方法においては、反面
ではゴムの変形を容易にすることからトレッド部分の摩
耗量が増大し、充分な耐摩耗性を得ることができないと
いう問題が生じる。又従来高運動性能、特に高グリップ
性能を得るためには、ゴム分即ちポリマーとして、高ス
チレン含有率スチレン−ブタジエン共重合ゴムを選択す
るか、軟化剤、カーボンブラックを高充填した配合系を
選択するか、粒子径の小さい（窒素比表面積Ｎ₂ＳＡの
大きい）カーボンブラックを選択するか、またはそれら
の組み合わせにより高運動性能（高グリップ性能）を得
ていた。しかしながら一般的に、高スチレン含有率スチ
レンブタジエン共重合ゴムを含む、ゴム組成物は、高グ
リップ性が得られる反面、ガラス転移温度（Ｔｇ）が高
いため損失係数（tan δ）の温度依存性が激しく、気温
および路面温度が高い場合には、高運動性能が劣り、ま
た、耐摩耗性が劣る。一方軟化剤、カーボンブラックの
高充填配合系においては配合ゴムの強力が低下すること
によりトレッドの摩耗外観が悪化し高運動性能が著しく
低下するという問題点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、タイヤト
レッドの路面把握性と耐摩耗性はこれまでに知られてい
るゴム素材を用いても、一方が改良されれば他方が損な
われるといういわゆる二律背反の関係にあり、両者をと
もに改良することは極めて困難と考えられていた。本発
明は前記従来技術の問題点を背景になされたもので、そ
の加硫物において適度な硬度、モジュラスなどの物性値
を保有した状態で優れた耐摩耗性を有し、特に路面把握
性と耐摩耗性という二律背反的な特性の要求されるタイ
ヤトレッドを有する空気入りタイヤを提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、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、有機リチウム多官能開始剤または有機モ
ノリチウム開始剤と多官能性モノマーを少なくとも用い
て得られるスチレン−ブタジエン共重合体で、ａ）スチレン結合含有量が１０〜５５重量％ｂ）ブタジエン部の平均ビニル結合含有量が２０〜８０
重量％ｃ）ポリスチレン換算重量平均分子量が１，０００，０
００以上である共重合体を単独又は１０重量部以上配合したブレ
ンドゴム１００重量部に対して窒素吸着比表面積（Ｎ₂
ＳＡ）が９０〜２５０ｍ²／ｇのカーボンブラックを６
０〜２５０重量部配合し、加硫して得られたゴム組成物
をトレッドに適用して構成したことを特徴とする高運動
性能の空気入りタイヤによって達成することができる。

【０００６】本発明において特に特徴となる点は、特定
の開始剤を用いて重合される超高分子量の共重合体
（Ａ）と特定の窒素比表面積を持つカーボンブラック
（Ｂ）と組み合わせて用いることにより、例えば通常の
共重合体ゴムとカーボンブラックを用いたゴム組成物を
トレッドに使用した空気入りタイヤと比較して路面把握
を向上し、かつ耐摩耗性において著しい改善を達成する
ことができることにある。

【０００７】本発明に用いられるスチレン−ブタジエン
共重合体は、有機リチウム多官能開始剤を用いて共重合
するか、あるいは有機モノリチウム開始剤と多官能性モ
ノマーを少なくとも用いて重合することに特徴をもつ。
有機リチウムを開始剤とするアニオン重合では、重合終
了後、活性末端に対して２原子以上のハロゲン原子を有
する化合物を反応させることで分子量がジャンプする。
さらに、本発明のように有機リチウム多官能開始剤、あ
るいは有機モノリチウム開始剤と多官能モノマーを用い
た場合は重合終了後の高分子一本鎖当りの活性末端数は
増加し、カップリング反応により、その分子量のジャン
プはさらに増大し、高分子量化が進む。一方カップリン
グ剤未使用の場合は、重合終了時と同じ分子量のポリマ
ーしか得られない。

【０００８】スチレン−ブタジエンの共重合は、ｎ−ヘ
キサン、ｎ−ヘプタンなどの脂肪族炭化水素、トルエ
ン、ベンゼンなど芳香族炭化水素あるいは、シクロヘキ
サンなどを溶剤として特定の有機リチウム開始剤のもと
で行う。有機リチウム開始剤としてはテトラメチレン−
１，４−ジリチウム、ヘキサメチレン−１，６−ジリチ
ウム、１，３−ジリチオベンゼン、１，４−ジリチオベ
ンゼン、オクタメチレン−１，８−ジリチウム、１，４
−ジリチオシクロヘキサンなどの有機リチウム多官能開
始剤あるいはこれらと有機モノリチウム開始剤を併用し
て用いることができる。またｎ−ブチルリチウム、 sec
−ブチルリチウムなどの有機モノリチウム開始剤を用い
重合前または重合時にジビニルベンゼン、ジイソプロペ
ニルベンゼンなどの多官能性モノマーを添加する方法に
よっても得られる。スチレン−ブタジエン共重合体にお
いてスチレンのランダム化剤として重合時に三級アミン
化合物、エーテル化合物などの極性化合物が好適に用い
られる。

【０００９】重合が終了した後、下記一般式で表わされ
る化合物、ＳｉＲ_pＸ_q （たゞし、Ｘは塩素原子、臭素原子または沃素原子であ
るハロゲン原子、Ｒはアルキル基、アルケニル基、シク
ロアルキル基、アリール基から成る群から選ばれた置換
基でｐは０〜２の整数、ｑは２〜４の整数でｐ＋ｑ＝４
の関係にある。）を用いてカップリングしてもよく、そ
の場合には、より高分子量成分が得られる。上記一般式
で表わされるシラン化合物としては、テトラクロロシラ
ン、テトラブロモシラン、メチルトリクロロシラン、ブ
チルトリクロロシラン、オクチルトリクロロシラン、ジ
メチルジクロロシラン、ジメチルジブロモシラン、ジエ
チルジクロロシラン、ジブチルジクロロシラン、ジブチ
ルジブロモシラン、ジオクチルジクロロシラン、ジフェ
ニルジクロロシラン、ジアリルジクロロシラン、フェニ
ルトリクロロシラン、フェニルトリブロモシランなどが
用いられる。

【００１０】本発明の空気入りタイヤのトレッドに用い
るスチレン−ブタジエン共重合体のスチレン結合含有量
は１０〜５５重量％、好ましくは２５〜４５重量％であ
る。スチレン結合含量が１０重量％未満ではヒステリシ
スロスが小さくグリップ性に劣り、又５５重量％を超え
ると、スチレンのブロック的連鎖が増加して使用温度領
域における弾性率の温度依存性が大きく、安定した運動
性能が得られず、又、耐摩耗性も劣る。本発明のブタジ
エン部の平均ビニル結合含有量は２０〜８０重量％、好
ましくは３５〜７０重量％である。ビニル結合含有量が
２０％未満では耐熱性に劣り、長期使用によりグリップ
低下をまねき、又８０重量％を超えると破壊特性が劣り
耐摩耗性の低下をまねく。本発明の共重合体のポリスチ
レン換算重量平均分子量は１，０００，０００以上が必
要で、好ましくは１，２００，０００以上である。ポリ
スチレン換算重量均分子量が１，０００，０００未満で
は所望の耐摩耗性が得られない。また本発明の共重合体
の分子量は製造可能な範囲内であれば高ければ高い程よ
く、特に上限は定めるべきではないが共重合体製造時の
作業性及び生産性を考慮するとポリスチレン換算重量平
均分子量は５，０００，０００以下が好ましい。本発明
では上記共重合体単独又は１０重量部以上配合したブレ
ンドゴム１００重量部に対して窒素吸着比表面積（Ｎ₂
ＳＡ）が９０〜２５０ｍ²／ｇのカーボンブラックを６
０〜２５０重量部配合する。カーボンブラックの窒素吸
着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が９０ｍ²／ｇ未満ではグリッ
プ性に劣り、２５０ｍ²／ｇを越すと耐熱性が好ましく
ない。又、配合部数が６０重量部未満では補強性が十分
でなく耐摩耗性が劣るばかりでなく tanδも大きくなら
ずグリップ性がとれない。又、２５０重量部を超えると
混練り作業性が著しく劣りかつ耐摩耗性や引張り強度な
ども著しく低下してしまう。

【００１１】本発明のタイヤトレッドのゴム組成物を得
るための共重合体１００重量部に対して３０〜１５０重
量部の伸展油をあらかじめ油展しておいてもよく、いっ
そうの耐摩耗性向上が計れる。１５０重量部以上では共
重合体製造時の加工性が得られず３０重量部以下では耐
摩耗性の効果が小さい。代表的な伸展油としてはアロマ
ティックオイルがあり、この外ナフテニックオイル、パ
ラフィニックオイルも用いられる。

【００１２】本発明のタイヤは、上記共重合体、カーボ
ンブラック及び伸展油を所定量配合したゴム組成物をト
レッドゴムに用いたことを特徴とするものであり、該ゴ
ム組成物には、上記共重合体、カーボンブラック及び伸
展油の外にゴム工業において通常用いられている配合
剤、例えば老化防止剤、加硫促進剤、加硫剤等を適宜配
合することができる。

【００１３】

【実施例】以下本発明を実施例および比較例により説明
するが、この発明はその主旨を越えない限りこれらの実
施例によって制限されるものではない。実施例及び比較
例に用いた重合体は下記の方法により得られた物であ
り、その分析結果を表１に示す。

【００１４】試料Ａ４０リットルオートクレーブにシクロヘキサン１６リッ
トル、ブタジエン２．７kg、スチレン１．３kgを仕込み
テトラヒドロフラン２００ｇを添加後、所定のビニル結
合含有量、結合スチレン含有量になるように重合温度を
７０℃に調節し、ｎ−ブチルリチウムを４８ミリモル添
加して重合を行った。重合終了後ジメチルジクロルシラ
ン２４ミリモルでカップリングしてポリマーを得た。次
いでジ−tert−ブチル−ｐ−クレゾールをポリマー１０
０重量部に対して０．５重量部アロマティックオイルを
６０重量部加え常法により脱溶媒・乾燥を行った。試料Ｂｎ−ブチルリチウム４８ミリモルの代わりにテトラメチ
レン−１，４−ジリチウム４８ミリモルを添加する以外
は試料Ａと同様にして調製した。試料Ｃｎ−ブチルリチウム４８ミリモルの代わりにテトラメチ
レン−１，４−ジリチウム２４ミリモルを添加した以外
は試料Ａと同様にして調製した。試料Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ仕込みスチレン量、テトラヒドロフラン量を変えた以外
は試料Ｃと同じ。試料Ｈ重合終了後、アロマティックオイル２５重量部加える以
外は試料Ｃと同じ。試料Ｉ重合終了後、ジメチルジクロロスズでカップリングする
以外は試料Ｃと同じ。

【００１５】得られた重合体のミクロ構造及び分子量を
表−１に示した。表−２に示すカーボンブラックを使用
し、表−３に示す配合組成（配合量は重量部）でゴム組
成物をつくった。さらに表−３に示す各ゴム組成物を用
いてつくったトレッドを備えるタイヤサイズ、フロント
２０５／５１５−１３、リアー２２５／５１５−１３の
タイヤをつくり、各々装着し、運動性能と摩耗外観を次
に示す方法で測定し、得た結果を表−３に併記する。

【００１６】運動性能１周４．４１kmからなるサーキットを２０周し、最初の
周回タイムと２０回目の周回タイムとのタイム差をコン
トロールタイヤ（比較例１のゴム組成物を用いたもの）
のタイム差を１００として指数表示したもの。１００よ
り大きいとタイム差が無く高運動性能を有し１００より
小さいとタイム差が大きく運動性能が劣ることを意味す
る。

【００１７】トレッド摩耗外観５点方式をとり、コントロールタイヤのトレッド摩耗外
観を３とし、数値の大なる方がよく、５を最良とし、数
値の大なる方がよく、５を最良とし、数値の小なる方が
劣り、１を不良とした。

【００１８】なお、本発明において各種の測定は下記に
拠った。ブタジエン部分のシクロ構造（ビニル含量）は
赤外法（モレロ法）によって求めた。スチレン含量は、
６９９cm^-1のフェニル基の吸収に基づいた赤外法による
検量線より測定。分子量はＧＰＣ分析法によって東ソー
株式会社製、ＨＬＣ８０２０（商品名）でＧＭＨＸカラ
ムを２本連絡して測定し、ポリスチレン換算の重量平均
分子量を求めた。カーボンブラックの窒素吸着比表面積
（Ｎ₂ＳＡ）はＡＳＴＭＤ３０３７に準拠して測定し
た。

【表１】

【表２】

【表３】

【００１９】

【発明の効果】以上、実施例及び比較例で示した様に本
発明の高運動性能を有する空気入りタイヤは、特定の開
始剤によって重合された、特定のミクロ構造と分子量を
有する共重合体を特定の窒素吸着比表面積をもつカーボ
ンブラックからなるゴム組成物をトレッドゴムとして用
いることにより、表−３から明らかな通り摩耗外観が著
しく改善され、安定した高運動性能を有するという優れ
た効果が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C08L 7/00 - 21/02 C08K 3/04 C08L 25/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】トレッド部を備える空気入りタイヤにお
いて、有機リチウム多官能開始剤または有機モノリチウ
ム開始剤と多官能モノマーを少なくとも用いて得られる
スチレン−ブタジエン共重合体で、ａ）スチレン結合含有量が１０〜５５重量％ｂ）ブタジエン部の平均ビニル結合含有量が２０〜８０
重量％ｃ）ポリスチレン換算重量平均分子量が１，０００，０
００以上である共重合体を単独又は１０重量部以上配合したブレ
ンドゴム１００重量部に対して窒素吸着比表面積（Ｎ₂
ＳＡ）が９０〜２５０ｍ²／ｇのカーボンブラックを６
０〜２５０重量部配合してなるゴム組成物をトレッドゴ
ムに適用したことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】該共重合体のスチレン結合含有量が２５
〜４５重量％、ブタジエン部の平均ビニル含有量が３５
〜７０重量％である上記共重合体１００重量部に対して
３０〜１５０重量部の伸展油で油展した油展スチレンブ
タジエン共重合体である請求項１記載の空気入りタイ
ヤ。
【請求項３】該共重合体が、下記の一般式の化合物：ＳｉＲ_pＸ_q （たゞし、Ｘはハロゲン原子、Ｒはアルキル基、アルケ
ニル基、シクロアルキル基およびアリール基からなる群
から選ばれる置換基でｐは０〜２の整数、ｑは２〜４の
整数でｐ＋ｑ＝４の関係にある）によりその共重合体ア
ニオンがカップリングされたものである請求項１記載の
空気入りタイヤ。