JP2863584B2

JP2863584B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2863584B2
Application number: JP2035790A
Authority: JP
Inventors: 達郎濱田; 岩和服部
Original assignee: Bridgestone Corp; JSR Corp
Current assignee: Bridgestone Corp; JSR Corp
Priority date: 1990-02-16
Filing date: 1990-02-16
Publication date: 1999-03-03
Anticipated expiration: 2014-03-03
Also published as: JPH03239737A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は空気入りタイヤに関し、特に詳しくは耐ウエ
ットスキッド性、転がり抵抗性及び耐摩耗性を同時に満
足し得る空気入りタイヤに関する。

（従来技術）近年、省エネルギー、省資源の社会的要請のもと自動
車の燃料消費を節約するためには、タイヤの転がり抵抗
を低減する研究が重要となってきている。

即ち、タイヤの転がり抵抗を小さくすれば自動車の消
費量が軽減され、いわゆる低燃費タイヤとなることは一
般によく知られており、タイヤの転がり抵抗を小さくす
るにはトレッドゴムにヒステリシスロスの小さい材料を
用いる事が一般的である。

また、走行安全性の要求から湿潤路面での摩擦抵抗
（ウエットスキッド抵抗）の大きいゴム材料を強く望ま
れる様になってきた。

しかしながら、これら低転がり抵抗と湿潤路面での摩
擦抵抗は二律背反の関係があり、両特性を共に満足させ
る事は非常に困難であった。

最近になりタイヤのウエットスキッド抵抗や転がり抵
抗とゴム組成物の粘弾性特性の対応付けが理論的に示さ
れ、タイヤ走行時の転がり抵抗を小さくするにはトレッ
ドゴムのヒステリシスロスを小さくする、即ち粘弾性的
にはタイヤが走行使用される50〜70℃の温度における損
失係数（tan δ）の低くする事が低燃費製に有効である
事が示されている。

一方、ウエットスキッド抵抗性は、10〜20HZの周波数
下における０℃付近の損失係数（tan δ）とよく相関す
る事が知られており、このためタイヤのグリップ性能を
改良するには０℃付近の損失係数を大きくする事が必要
である。

このヒステリシスロスを減らす方法として、高シスポ
リビタジエンゴム等のガラス転移温度の低い材料や天然
ゴムのように反発弾性の高い材料を用いる事が一般的で
ある。

しかしながら、これらのゴムはウエットスキッド抵抗
を極端に低下させる事となってしまい、走行安定性と転
がり抵抗とを両立させる事は著しく困難であった。

また、近年アニオン重合の進歩により前記の背反特性
を満足させる発明が数多く出されている。

例えば、特開昭55−12133号公報、特開昭56−127650
号公報では、高ビニルポリブタジエンゴムが、特開昭57
−55204号公報、特開昭57−73030号公報では高ビニルス
チレンブタジエン共重合体ゴムが提案されている。

また、特開昭59−117514号公報、特開昭61−103902号
公報、特開昭61−14214号公報、特開昭61−141741号公
報ではポリマーの分子鎖中にベンゾフェノン、イソシア
ナート等の官能基を導入した変性ポリマーを用いること
によって発熱性を低減する事を示している。

しかしながら、いずれに方法も最近の低転がり抵抗を
十分に満足させるものはない。

本発明者等はタイヤのウエットスキッド抵抗、転がり
抵抗及び耐摩耗の一層の向上を目的として鋭意検討した
結果、リチウム系開始剤を用いて重合した特定のミクロ
構造とTgを持つ（Ｓ）BRにシリカ充填剤を含むゴム組成
物をトレッドに用いたタイヤが上記諸特性に優れている
事を見出し本発明に到達したものである。

（問題点を解決するための手段）本発明は以上のような目的を持って発明されたもので
あって、その要旨は、有機リチウム化合物によりスチレ
ンとブタジエンとを共重合して得られ、Ｉ）結合スチレ
ンが20〜50重量％、II）スチレン単位が１個の単連鎖が
全結合スチレンの40重量％未満であり、かつスチレン単
位が８個以上連なったスチレン長連鎖が全結合スチレン
の10重量％以下で、かつガラス転移温度が−50℃以上で
あるスチレン−ブタジエン共重合体を単独もしくは該ゴ
ム30重量部以上と他のジエン系ゴム70重量部以下のブレ
ンドゴム100重量部に対し、シリカ充填剤を10〜150重量
部、カーボンブラックを０〜100重量部からなるゴム組
成物をタイヤのトレッドに用いた事を特徴とする空気入
りのタイヤに関する。

本発明に使用されるスチレン−ブタジエン共重合体
は、リチウム系重合開始剤を用いてスチレンとブタジエ
ンを共重合して得られるが、より好ましい態様としては
有機リチウム化合物及び特定の有機金属からなる共触媒
を使用するものである。この共触媒を使用することによ
って、本発明方法は最適の性質を有する共重合体を製造
するための重合反応の制御が可能となる。

本発明に使用されるスチレン−ブタジエン共重合体中
の結合スチレン含量は、20〜50重量％好ましくは25〜45
重量％である。結合スチレンが20％以下では耐摩耗性が
劣り、目的とする空気入りタイヤを得ることができな
い。結合スチレンが50重量％を越えると転がり抵抗性が
劣り好ましくない。

本発明の優れた耐摩耗性を有する空気入りタイヤを得
るためには、スチレン−ブタジエン共重合体中の結合ス
チレンの連鎖を一定の範囲にすることが重要である。

上記スチレン−ブタジエン中のスチレンの連鎖分布は
資料をオゾンによって分解した後、ゲルパーミエーショ
ンクロマトグラムによって分析される（田中等・高分子
学会、予稿集（９）2055頁）。

かかるスチレン−ブタジエン共重合体のスチレン単位
が１個の短連鎖は40％未満好ましくは35％以下であり、
かつスチレン単位が８個以上連なったスチレン長連鎖が
全結合スチレンの10重量％以下好ましくは５重量％以下
である。スチレン短連鎖が40％以上では耐摩耗性、引裂
き強度が劣り、またスチレン長連鎖が10％を越えると転
がり抵抗が劣り、目的とする空気入りタイヤを得ること
は困難となる。

そして、かかるスチレン−ブタジエン共重合体におけ
るガラス転移温度は−50℃以上好ましくは−40℃以上で
ある。ガラス転移温度が−50℃未満ではウエットスキッ
ド抵抗に劣り好ましくない。

本発明に使用されるスチレン−ブタジエン共重合体
は、単独でトレッドに用いることも可能であるが必要に
応じてゴム100重量部中70重量部以下好ましくは50重量
部以下の天然ゴム、ポリブタジエンゴム、合成ポリイソ
プレンゴム、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体ゴ
ム、前記共重合体ゴム以外のスチレン−ブタジエン共重
合体ゴム等のジエン系ゴムがブレンドされても構わな
い。

本発明のスチレン−ブタジエン共重合体の製造に使用
される有機リチウム重合開始剤のうち、代表的なものを
挙げると次の通りである。即ち、エチルリチウム、プロ
ピルリチウム、ｎ−ブチルリチウム、sec−リチウム、t
ert−ブチルリチウム等に代表されるのアルキルリチウ
ム；フェニルリチウム、トリルリチウム等のアリルリチ
ウム、ビニルリチウム、プロペニルリチウム等のアルケ
ニルリチウム；テトラメチレンジリチウム、ペンタメチ
レンジリチウム、ヘキサメチレンジリチウム、デカメチ
レンジリチウム等のアルキレンジリチウムである。

また、この有機リチウムと共触媒として使用する有機
金属カリウムとしては、ドデシルベンゼンスルホン酸カ
リウム、テトラデシルベンゼンスルホン酸カリウム、ヘ
キサデシルベンセンスルホン酸カリウム、オクタデシル
スルホン酸カリウム等例えば特公昭54−44315号公報に
記載の化合物がある。

また、これらの化合物にアルコール、第２級アミンを
少量添加しても良い。

この有機金属カリウムはリチウム１グラム原子当量当
たり0,01〜0,5モル用いることができる。

重合溶媒にはｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタ
ン、ベンゼン等を用いることができる。

本発明のポリマーを得るための重合反応はバッチ重合
方式、連続重合方式のいずれの方式によっても行うこと
ができる。

重合温度は０℃〜130℃の範囲が用いられる。

また、等温重合、昇温重合、或は断熱重合のいずれの
重合形式によっても行うことができる。

更にまた、重合時に反応容器内にゲルが生成するのを
防止するため、1,2−ブタジエン等のアレン化合物を添
加することも出来る。

本発明のスチレン−ブタジエン共重合体は、必要に応
じてナフテンオイル、高芳香族オイル或は軟化剤、また
は液状ポリマーを添加し、直接乾燥法やスチームストリ
ッピング法によってゴムと溶剤を離して洗浄し、乾燥す
ることができる。

なお、前記共重合体ゴムは例えば次のようにして製造
される。50リットルの反応容器にシクロヘキサン25Kg、
スチレン1.8Kg、1.3−ブタジンエン4.4Kg、テトラヒド
ロフラン1.25g、ドデシルベンゼンスルホン酸カリウム
0.4ml、ｎ−ブチルリチウム4mlを加え、50〜100℃の上
昇温度下で重合を行った後残触媒を除き、生成物を乾燥
することによって得られる。

共重合体中の結合スチレン量については、スチレン単
量体を変化させ、またスチレン連鎖の導入についてはド
デシルベンゼンスルホン酸カリウム使用量を変え、ま
た、1,2結合含量については重合温度及びテトラヒドロ
フランの量を変化させることによって各々所望の割合に
コントロールすることができる。

本発明において配合されるシリカ充填剤は、ゴム成分
200重量部当り10〜150重量部、好ましくは15〜100重量
部である。これが10重量部未満であると充填補強効果が
小さいため耐摩耗性に劣り、一方150重量部を越えると
加工性、破壊特性が劣る。

なお、本発明で使用される前記ゴム組成物は、充填剤
として、０〜100重量部のカーボンブラックを併用して
もよく、シリカ単独使用に比べ、加工性、耐摩耗性、耐
カット性を改良することができる。この場合カーボンと
シリカの重量比は、約95/5〜10/90の範囲がウエットス
キッド性、転がり抵抗、耐摩耗性のバランスで好まし
い。

シリカとしては、乾式法シリカ又は湿式法シリカが用
いられるが、特にニップシールVN3（日本シリカ製）、
トクシールＵ、UR（徳山曹達製）、ウルトラジルVN3
（***デグッサ社製）等の湿式法シリカが好ましい。

カーボンブラックとしては、通常のトレッドゴム組成
物用カーボン・ブラック、例えばHAF（N330、N332
等）、HAF−HS（N339等）、Ｉ・ISAF、ISAF、SAF等が用
いられる。

なお、本発明に使用されるゴム組成物には、更に必要
に応じて炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、クレー等
の粉末状充填剤、ガラス繊維、ウイスカー等の繊維状充
填剤の他、亜鉛華、老化防止剤、加硫促進剤、加硫剤等
の通常の加硫ゴム配合剤を加えることができる。

（実施例）実施例１以下本発明を実施例を挙げて更に具体的に説明する
が、本発明は、その要旨を超えないかぎり、以下の実施
例に何等制約されるものではない。

また実施例中の各種の測定は、下記の方法によった。

ブタジエン部のミクロ構造は、赤外吸収スペクトル法
（モレロ法）によって求めた。スチレン含量は、赤外吸
収スペクトル法による699cm^-1のフェニル基の吸収によ
り、予め求めておいた検量線を用いて測定した。

また加硫物性はJISK6301に従って測定した。

耐摩耗性試験であるランボーン摩擦指数は、ランボー
ン摩擦法により測定した。測定条件としては、荷重が
４、5Kg、砥石の表面速度が100m/秒、試験速度が130m/
秒、スリップ率が30％、落砂量が20g/分、また測定温度
は室温とした。

内部損失（tan δ）はレオメトリクス社製、メカニカ
ルスペクトロメーターを用いて動的剪断歪が振幅１、０
％、振動15HZ及び各測定温度で測定した。

転がり抵抗指数は、外径１、7mのドラム上にタイヤを
接触させて、ドラムを回転させ、一定速度まで上昇後、
ドラムを惰行させて所定速度での慣性モーメントから算
出した値から下式によって評価した。

湿潤路面の耐スキッド性（ウエットスキッド性）は、
水深3mmの湿潤コンクリート路面において80Km/hの速度
から急制動し、車輪がロックされてから停止するまでの
距離を測定、下式によって試験タイヤの耐スキッド性を
評価した。

耐摩耗性指数は、タイヤを４万Km実車走行させ、残っ
た溝の深さを10ケ所測定し、その平均値から下式によっ
て評価した。

第１表に示す各種ポリマーを第２表に示す基本配合割
合（重量部）でゴム組成物を作成した。なお、第２表で
は共重合体、充填剤以外の薬品については実施例、比較
例についてすべて同一で第２表に示す通りである。

これらのゴム組成物について、破壊強度（Tb）、ラン
ボーン摩耗tanδを評価した。

次いでこれらのゴム組成物をタイヤサイズ165SR13の
トレッドに用いてタイヤを作成し、耐ウエットスキッド
性、転がり抵抗性及び耐摩耗性を評価した。結果を第３
表に示す。

即ち、ここで製造した第１表に示す各種ポリマーのう
ち、本発明の使用に適合する構造を有しているのは、共
重合体NO、１及び２であって、NO、３及び７は１個のス
チレン短連鎖が規定量を大きく越えており、NO、４は８
個以上のスチレン長連鎖が規定量をオーバーしている。

更にNO、５は結合スチレン含有量が規定量を割り、N
O、６はガラス転移温度が規定値以下の温度となってい
るものである。

さて、第３表のうち、共重合体NO、７を用いた比較例
１を標準として考察することにするが、本発明で使用に
供せられる共重合体NO、１及び２を用いた実施１及び２
においては、物性試験及びタイヤ性能テスト共に標準を
大きく上回っており、本発明の二律背反的な目的をいず
れもクリアーする好結果をもたらしていることが分か
る。

一方、前記した通りの共重合体としての構造上の規定
を外れたNO、３〜６を用いた比較例２〜５においては、
一般的に物性試験及びタイヤとしての性能テストは全て
の項目を完全に満足するというものは得られていない。

このことから、共重合体の構造上の特徴が本発明の目
的を達成するために如何に重要であるかが証明される。

更に、実施例NO、３及び４においては共重合体NO、１
及び２を用い、配合組成を変化させた例であるが、これ
もまた各結果は前記した標準値を大きく上回っている好
結果となっている。

一方、共重合体としては規定に合致するNO、１を使用
したが、シリカ充填剤を所定量以下の配合とした比較例
６においては、物性及びタイヤ性能テストは共に全て標
準値以下であって、本発明の目的を達成するには、単に
共重合体の構造の規定のみではなく配合組成的な面でも
考慮されなくてはならないことが分かる。

以上、第３表から明らかな通り本発明の空気入りタイ
ヤは耐ウエットスキッド性、転がり抵抗性及び耐摩耗性
が同時に優れていることが分かる。

実施例２次ぎに第４表に示した配合内容のゴム組成物を作成
し、実施例１と同様に検討した。

なお、共重合体、充填剤以外の配合薬品は実施例１と
同じものを使用した。

この第４表に示すものは比較例１は第３表に示した比
較例１と同様であるが、比較例７は本発明の規定に合致
する共重合体NO、１を用いるが、ゴムとしての配合量が
規定を外れた例（NR対比20重量部）である。

さて、実施例５及び６ゴムとしての配合量を変化させ
たものであって、NR対比でこれら実施例はその所定量の
限界である30〜70重量部を用いた例である。

これらの結果を比較例１と比べると、いずれの結果も
優れていることが分かる。

更に、比較例７との対比においては、ほとんどのテス
ト項目で本実施例の方が優れており、これから見ても特
定構造の共重合体を使用するだけでなく、ゴムの配合的
な面からも目的達成のために考察されなければならない
ことが分かる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ //(Ｃ０８Ｋ 3/00 3:04 3:36） (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C08L 7/00 - 21/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】有機リチウム化合物によりスチレンとブタ
ジエンとを共重合して得られ、Ｉ）結合スチレンが20〜50重量％、 II）スチレン単位が１個の単連鎖が全結合スチレンの40
重量％未満であり、かつスチレン単位が８個以上連なっ
たスチレン長連鎖が全結合スチレンの10重量％以下で、
かつガラス転移温度が−50℃以上、であるスチレン−ブタジエン共重合体を、単独もしくは
該ゴム30重量部以上と他のジエン系ゴム70重量部以下の
ブレンドゴム100重量部に対し、シリカ充填剤を10〜150
重量部、カーボンブラックを０〜100重量部からなるゴ
ム組成物をタイヤのトレッドに用いた事を特徴とする空
気入りタイヤ。