JP3054238B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

空気入りタイヤ

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芳之 森本
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、空気入りタイヤ、特
に夏季における操縦性能、耐久性能及び耐摩耗性を損な
うことなく、氷雪路面上における駆動性、制動性及び操
縦性を著しく改良した空気入りタイヤに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の空気入りタイヤにおいては、氷雪
路面を走行する際の駆動性、制動性及び操縦性を確保す
る為にスパイクピンをトレッド表部に打ち込んだスパイ
クタイヤを多用してきた。しかしながら、このようなタ
イヤは、スパイクピン自体の摩耗や道路の摩耗損傷によ
り粉塵を発生させ、大きな社会問題となっている。これ
に対処する為にスパイクピンの突出量及び打ち込み数の
規制並びにスパイクピンの材質等の検討がなされている
が、前記社会問題の根本的解決策とはなっていない。
【0003】一方、近年スパイクやチェーン等を使用せ
ずに氷雪路面上における駆動性、制動性及び操縦性を有
するスタッドレスタイヤが検討され、急速に普及しつつ
あるが、いまだスパイクタイヤ対比充分な氷雪上性能が
発揮されているとはいい難い。従来よりスタッドレスタ
イヤのトレッドゴム質については、低温時のゴム弾性を
確保するためにガラス転移点の低い重合体を用いた配合
が使われている。しかしながら、このような重合体のヒ
ステリシス特性によっては、氷雪温度領域ではある程度
の性能が発揮されても、湿潤路面や乾燥路面での制動
性、操縦性が充分でないという問題点がある。
【0004】また、特開昭55-135149 号、特開昭58-199
203 号、特開昭60-137945 号公報などに開示されている
ようにトレッドゴムに軟化剤や可塑剤を多量配合したゴ
ム組成物を用いることにより、同様に低温特性を改良す
る方法も知られているが、これらの手法は氷雪上性能の
改良の程度の割には、一般路を走行した際の耐摩耗性の
低下やトレッドゴムのセパレーション発生などの問題点
が大きい。
【0005】更に、近年、トレッドゴムを適当な方法で
発泡させ、独立気泡を生成させる方法がある(特開昭63
-89547号公報) 。即ち、このようにして得られるトレッ
ドゴムの氷面は、多数の気孔で覆われているため、氷面
に対する除水効果及び気孔部のミクロな運動に伴う氷を
削り取るエッジ効果の発現によって、氷上高摩擦性を発
現する。また、各種の高硬度材料をトレッドゴム中に混
入し、この高硬度材料中の氷面に対するひっかき効果を
利用してトレッドゴムの氷上高摩擦化を実現しようとし
たものもある (特公昭46-31732号, 特開昭51-147803
号, 特公昭56-52057号公報) 。しかしながら、発泡ゴム
をトレッドに用いた場合、必ずしも耐摩耗性等のタイヤ
耐久面において満足なレベルにあるとはいえなかった。
また、トレッドのマトリックスゴムにひっかき効果の高
い高硬度材料を混入する場合には、水分の多い0℃付近
での氷上性能改良効果が小さく、また高硬度材料がゴム
に親和性のない異物として存在するため、耐摩擦性や破
壊特性の低下が著しかった。
【0006】上述のように、従来のいずれの技術を用い
た場合でも、−5℃以下の比較的低温領域(いわゆるド
ライ・オン・アイス)での氷雪上性能と0℃付近の湿潤
状態(いわゆるウエット・オン・アイス)にある氷雪上
性能との両立を図りつつ、充分な摩擦係数を得、かつ駆
動性、制動性及び操縦性を全般的に改良することは極め
て困難なことであった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、上
記困難を克服し、夏季における操縦性能及び耐久性能を
損なうことなく、氷雪路面上における駆動性、制動性及
び操縦性を改良した空気入りタイヤを提供することであ
り、特に耐摩耗性を低下させることなく、前記のような
湿潤状態にある氷雪路面上での駆動性、制動性及び操縦
性を向上させたタイヤを提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ビニル芳
香族炭化水素共役ジエン系ブロック型熱可塑性エラスト
マーにあらかじめ内部架橋構造を施すことによってこれ
を所定の発泡ゴムのトレッドゴム中に充填した際に、こ
れが溶融流動することなくドメインを形成し、トレッド
部発泡ゴムの氷雪上における摩擦係数を向上させるこ
と、並びに該熱可塑性エラストマーがマトリックス部発
泡ゴムと共架橋反応を起こすため、この熱可塑性エラス
トマーの充填の有無にかかわらず、トレッドゴム組成物
として同等の耐摩耗性を維持することを確かめ、この発
明を完成するに至った。
【0009】すなわち、この発明は、100 %伸張時にお
ける引張応力の増加率が10〜1000%の範囲内となるまで
内部架橋させた、平均粒径1〜500 μmのビニル芳香族
炭化水素共役ジエンブロック型熱可塑性エラストマーを
ゴム分100 重量部に対し3〜100 重量部含有し、かつ3
〜35%の発泡率の独立気泡を有する発泡ゴムをトレッド
に配設した空気入りタイヤである。
【0010】
【作 用】この発明に使用される内部架橋させた芳香族
炭化水素共役ジエン系ブロック型熱可塑性エラストマー
は、芳香族炭化水素共役ジエン系ブロック型熱可塑性エ
ラストマーに従来行われる硫黄架橋系、過酸化物架橋
系、放射線架橋系などの種々の架橋系のいずれを適用し
てもよく、架橋の方法とか架橋構造は特に限定されな
い。
【0011】架橋反応の対象である芳香族炭化水素共役
ジエン系ブロック型熱可塑性エラストマーは、芳香族炭
化水素共役ジエンを主体とする非ゴム重合体ブロックセ
グメント(以下ポリ芳香族炭化水素共役ジエンブロック
という。)を少なくとも1個、好ましくは1〜2個、ゴ
ム状重合体ブロックセグメント(以下ゴムブロックとい
う。)を少なくとも1個含有するものである。このよう
な芳香族炭化水素共役ジエン系ブロック型熱可塑性エラ
ストマーは、例えばポリスチレンブロックを両端部に有
し、中間にゴムブロックを有する分子構造、ポリスチレ
ンブロックが一方だけで他方がゴムブロックからなる構
造、ポリスチレン端部が3個以上あって、これらをゴム
ブロックで結ぶ構造、更に、上記構造においてポリスチ
レンブロックとゴムブロックが交互に更に導入された構
造などである。ゴムブロックとしては、ポリブタジエン
ブロックやポリイソプレンブロックなどのポリオレフィ
ン系のエラストマーブロックであればよく、特に限定さ
れるものではないが、これらの中で有機リチウム化合物
触媒によるスチレン−ブタジエン−スチレン(S−B−
S)型ブロック共重合体エラストマー又はスチレン−ブ
タジエン(S−B)型ブロック共重合体エラストマーが
好ましい。
【0012】これらの芳香族炭化水素共役ジエン系ブロ
ック型熱可塑性エラストマーの製造法は、よく知られて
おり、例えば特開昭60−243109号公報及び特公昭48−24
23号公報には、有機Li化合物触媒によるS−B−S型ブ
ロック共重合体エラストマーが、特公昭36−19286 号公
報には同様な触媒によるS−B型及びS−B−S型ブロ
ック共重合体エラストマーの製造が記載されている。
【0013】芳香族炭化水素共役ジエン系ブロック型熱
可塑性エラストマーの内部架橋の必要な程度は、ASTM D
638により測定した100 %伸び時における引張応力の増
加率が10〜1000%の範囲内となることにより知ることが
できる。この程度以上の内部架橋を施すことにより、こ
の内部架橋スチレン系熱可塑性エラストマーは、トレッ
ド部ゴムに充填された場合、マトリックス中で1μm 以
上の平均ドメイン径を有する粒子として分散することが
できる。この粒子の平均ドメイン径が1μm 未満である
と、タイヤの前記氷雪上性能が充分でない。しかし、内
部架橋反応を過剰に行うと、この平均ドメイン径が500
μm を超えるに至り、その場合は、発泡ゴムを用いたト
レッドの耐摩耗性が低下するのでよくない。
【0014】この内部架橋させた芳香族炭化水素共役ジ
エン系ブロック型熱可塑性エラストマーは、発泡ゴム成
分100 重量部に対して3〜100 重量部配合するのが好ま
しく、5〜40重量部の配合が更に好ましい。3重量部未
満の配合では、氷雪路面上での駆動性、制動性及び操縦
性の向上効果が小さく、100 重量部を超える配合はゴム
組成物の混練作業性を低下させる。
【0015】ゴム成分としては、天然ゴム、ポリイソプ
レンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン
共重合体ゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエン三元
共重合体ゴム、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、イ
ソプレン−ブタジエン共重合体ゴム等を挙げることがで
きるが、特に制限されるべきものではない。またトレッ
ドに配設される組成物には、前記ジエン系ゴム及び内部
架橋芳香族炭化水素共役ジエン系ブロック型熱可塑性エ
ラストマーのほかに通常トレッドゴムに用いられる他の
ゴムや配合剤、例えば、充填剤、老化防止剤、加硫剤、
加硫促進剤を含んでよく、これらの種類、量については
通常トレッドゴムに用いられる範囲であって特に限定さ
れるものでない。
【0016】本発明において、トレッドゴムが3〜35%
の発泡率の独立気泡を有することとしたのは、0℃付近
の氷表面に溶融した水分が多い状態において気孔による
ミクロな吸排水効果を大きくし、優れた氷雪性能を発揮
させるためにはかかる独立気泡が不可欠だからである。
発泡は発泡剤によるもの、ガスの高圧ミキシングによる
もののいずれの方法を用いてもよいが、発泡率が3%未
満では発泡の効果が十分でなく、一方35%を超えるとト
レッド剛性が不十分のため、耐摩耗性の低下や溝底クラ
ックの発生が大となる。
【0017】ここで、発泡ゴムの発泡率Vs は、次式 Vs ={(ρo −ρg )/(ρ1 −ρg )−1}×100
(%) ・・・(1) で表され、ρ1 は発泡ゴムの密度(g/cm3 )、ρo
発泡ゴムの固相部の密度(g/cm3 )、ρg は発泡ゴム
の気泡内のガス部の密度(g/cm3 )である。発泡ゴム
は固相部と、固相部によって形成される空洞(独立気
泡)すなわち気泡内のガス部とから構成されている。ガ
ス部の密度ρg は極めて小さく、ほぼ零に近く、かつ固
相部の密度ρ1 に対して極めて小さいので、式(1) は、
次式 Vs ={(ρo −ρ1 )−1}×100 (%)
・・・・(2) とほぼ同等となる。
【0018】尚、本発明の空気入りタイヤにおいては、
上述の芳香族炭化水素共役ジエン系ブロック型熱可塑性
エラストマーを配合した発泡ゴムを、キャップ−ベース
構造を有するトレッド部のキャップ部のみに配設しても
よい。
【0019】
【実施例】以下、実施例及び比較例によってこの発明を
更に詳細に説明する。以下に示すトレッドゴムの性質及
び試験タイヤによるタイヤ性能の試験は、下記の方法で
行った。(1) トレッド部ゴム中における内部架橋芳香族
炭化水素共役ジエン系ブロック型 熱可塑性エラストマーの平均ドメイン径 サンプルから10ロットの試料を選び、光学顕微鏡の視野
内の内部架橋芳香族炭化水素共役ジエン系ブロック型熱
可塑性エラストマーのドメイン20個の直径((最長直径
+最短直径)/2により算出する)を測定し、各ロット
毎に平均ドメイン径を算出し、更に10ロットの平均ドメ
イン径の平均を算出した。 (2) 氷上摩擦係数 ゴムの氷上摩擦係数、特に0℃付近の湿潤状態における
氷上摩擦係数は、表面温度が−0.5 ℃の氷上に、試料
(試料寸法:長さ10mm、幅10mm、厚さ5mm)の表面と氷
を接触させ、協和界面科学株式会社製の動・静摩擦係数
計を用いて測定した。測定条件として荷重2kg/cm2
滑り速度10mm/sec 、雰囲気温度−2℃、表面状態は鏡
面に近似して行った。 (3) 氷上制動性能 試験タイヤ、乗用車用ラジアルタイヤPSR(165 SR 13)を
つくり、ならし走行として50 Km 通常走行を行った後、
テストに供した。(次の摩耗試験も同様である。)各試
験タイヤ4本を排気量1500 cc の乗用車に装着し、外気
温−5℃の氷上で制動距離を測定した。比較例1のタイ
ヤを100 として指数表示した。数値が大きい程、制動性
が良好であることを示す。 (4) 摩耗試験 各試験タイヤ2本を排気量1500 cc の乗用車のドライブ
軸に取り付け、テストコースのコンクリート路面上を所
定の速度で走行させた。溝深さの変化量を測定し、比較
例1のタイヤを100 として指数表示した。数値が大きい
程、耐摩耗性能が良好であることを示す。
【0020】実施例1〜5比較例1〜4 S−B型芳香族炭化水素共役ジエン系ブロック型熱可塑
性エラストマーを表1に示す配合内容又は放射線照射量
で内部架橋反応を行わせ、硫黄架橋又は放射線架橋構造
を形成した。尚、AおよびBについては145 ℃加圧下で
30分間予備架橋を行なわしめた。
【0021】
【表1】
【0022】サンプルA〜Dの調製は、表1に示す配合
にて混練後、145 ℃×40分加圧加硫して硫黄架橋を導入
することにより行った。上記内部架橋芳香族炭化水素共
役ジエン系ブロック型熱可塑性エラストマーを配合した
ゴム組成物及び比較のためこれを含まない発泡ゴム組成
物を表2に示す配合内容で調製し、加硫物の氷上摩擦係
数及び平均ドメイン径、発泡倍率を測定した。また、こ
れらのゴム組成物を発泡ゴムのトレッドに配設したタイ
ヤの氷上制動性能及び耐摩耗性能を測定した。結果を表
2に示す。
【0023】
【表2】
【0024】表2から明らかなように内部架橋を施すこ
とによって、芳香族炭化水素共役ジエン系ブロック型熱
可塑性エラストマーのゴム組成物中の平均ドメイン径を
1〜500 μm の範囲内とし、かつ発泡率を3〜35%とし
た実施例1〜2の組成物は、比較例1に示す通常の発泡
ゴムトレッドに比べて耐摩耗性能が向上し、しかもいず
れも氷上制動性能が顕著に向上している。
【0025】これに対して、比較例2〜6に見られるよ
うに、芳香族炭化水素共役ジエン系ブロック型熱可塑性
エラストマーまたは発泡倍率が本発明の要件を満たして
いない場合は、タイヤの氷上制動性能と耐摩耗性の双方
を同時に改善することができないことが分かる。
【0026】
【発明の効果】実施例及び比較例から明らかなように、
3〜35%の発泡率の独立気泡を有する発泡ゴムを主体と
するマトリックスゴム100 重量部に対し、100 %伸張時
における引張応力の増加率が10%〜1000となるまで内部
架橋させた、平均粒径1〜500μm のビニル芳香族炭化
水素共役ジエン系ブロック型熱可塑性エラストマーを3
〜100 重量部配合してなるゴム組成物をトレッドに配設
した空気入りタイヤは、耐摩耗性を低下させることなく
湿潤状態及び乾燥状態にある氷雪路面上での駆動性、制
動性及び操縦性を顕著に向上させることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−89547(JP,A) 特開 平1−297303(JP,A) 特開 平1−118542(JP,A) 特開 昭59−4634(JP,A) 特開 平2−24334(JP,A) 特開 平3−103454(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60C 11/00 B60C 1/00 B60C 11/14

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】100 %伸張時における引張応力の増加率が
    10〜1000%の範囲内となるまで内部架橋させた、平均粒
    径1〜500 μmのビニル芳香族炭化水素共役ジエンブロ
    ック型熱可塑性エラストマーをゴム分100 重量部に対し
    3〜100 重量部含有し、かつ3〜35%の発泡率の独立気
    泡を有する発泡ゴムをトレッドに配設したことを特徴と
    する空気入りタイヤ。
  2. 【請求項2】請求項1記載のゴム組成物をキャップ−ベ
    ース構造を有するトレッド部のキャップ部に配設したこ
    とを特徴とする空気入りタイヤ。
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