JPH01101344A - タイヤ - Google Patents

タイヤ

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JPH01101344A
JPH01101344A JP62257378A JP25737887A JPH01101344A JP H01101344 A JPH01101344 A JP H01101344A JP 62257378 A JP62257378 A JP 62257378A JP 25737887 A JP25737887 A JP 25737887A JP H01101344 A JPH01101344 A JP H01101344A
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tire
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silica
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達郎 濱田
Hiromi Fukuoka
福岡 宏美
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藤巻 達雄
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は空気入シタイヤ、ソリッドタイヤなどのタイヤ
に関し、さらに詳しくは、耐摩耗性、耐カット性、発熱
性などのタイヤ性能並びに加工性、経済性に優れたタイ
ヤに関する。
〔従来の技術〕
従来、シリカ、炭酸iグネシウムなどの白色充填剤は、
プム補強用カーゴンブラックに較べてその配合加硫物の
引張強度、モジュラス、反撥弾性に難点があるため、タ
イヤ用ゴム組成物に配合されることは稀である。
これに対し・、特公昭40−20262号公報によれば
、ブタジェンゴム、オイル、およびカーがンを含むゴム
組成物にシリカを配合したトレッドを有する。タイヤは
、耐すペシ性が改良されることを開示してはいるが、モ
ジユラスが低いことによシ耐摩耗性に劣るものと予想さ
れる。
また、特公昭38−26765号公報には、ゴムラテッ
クスにシリカゾルを混合し、次いで噴霧乾燥することに
よシ、通常の混練方法よシもモジ、ラスの高いゴムを得
る方法・が提案されている。
しかしながら、この方法でも、カーがンブラックの補強
効果には及ばないのが現状である。
さらに、特開昭50−88150号公報には、シリカと
硫黄原子を含むシラン化合物によ〕、耐すベシ性に優れ
た冬季タイヤ用トレッドプムが提案されているが、好ま
しいトレッド物性を得るためには、多量のシラン化合物
を必要としている。
さらにまた、特公昭49−36957号公報には、加工
性改良を目的として有機リチツム化合物を触媒に用いて
得られるリチクム末端重合体に、シリコンテトラハライ
ド、トリクロロメチルシランなどを反応させることによ
シ、該シラン化合物を中心にし\た枝分かれ重合体を生
成する方法が提案されているが、得られる重合体はシリ
カと反応性を有する官能基が残存しないため、シリカを
充填剤に用いた加硫物の引張強度は不充分なものである
また、この重合体にシリカを配合したがムは、未加硫状
態では粘度やグリーン強度高めるので、圧遥、押し出し
性を改良することができるが、永久伸びや動的発熱が大
きいという欠点を有している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、前記従来の技術的線層を背景罠なされたもの
であシ、本発明の目的は従来のシランカップリング剤な
どの補強助剤を多量に用いずK、シリカなどの白色充填
剤を用いる加硫物においても、充分に高い引張強度およ
び耐摩耗性を有するゴム組成物をタイヤに用いることK
よ)、従来技術では困難とされていた耐摩耗性、耐カッ
ト性、発熱性などのタイヤ性能の並立改良、加工性の改
良を経済的に達成することに゛ある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の目的は、共役ジオレフィンまたは共役ジオレフ
ィンとビニル置換芳香族炭化水素を重合して得られるl
リマーでありて、4リマー鎖中に第三級アミノ基を有す
る化合物を1〜20重量%導入してな石ジエン系重合体
がムをがム成分中に10重量慢以上含有し、かつシリカ
をfム成分100重置部fi!り5〜200重量部含有
するゴム組成物によシ、タイヤを構成する少なくとも1
部のゴム部材を形成するタイヤによシ達成される。
本発明において、共役ジオレフィンまたは共役ジオレフ
ィンとビニル置換芳香族炭化水素との重含形態は、特に
制限されず既知の方法で通常の条件によればよく、例え
ば、ラジカル発生剤を用い九懸濁重合、塊状重合、乳化
重合、有機アルカリ金属を用いたアニオン重合ガとがあ
るが、特開昭58−154742号公報に記載されてい
る様なレドックス触媒を用いた乳化重合あるいは有機リ
チワ。
ム開始剤を用いたアニオン重合が好ましい。
本発明に用いられる共役ジオレフィンとしてはツタジエ
ン、イソグレン、インタジエンなどが挙げられ、またビ
ニル置換芳香族炭化水素としてはスチレン、α−メチル
スチレンなどが挙げられる。
本発明において、共役ジオレフィンまたは共役ジオレフ
ィンとビニル置換芳香族炭化水素とを重合して得られる
?リマーのIリマー鎖中には、第三級アミノ基を有する
化合物が導入されている。
導入の方法は特に制限されず、例えば共役ジオレフィン
または共役ジオレフィンとビニル置換芳香族炭化水素お
よび第三級アミノ基を有する化合物の共重合によシ導入
する。
本発明に用いられる第三級アミノ基を有する化合物とし
ては、例えば式、 または R3 (式中、R1およびR2は炭素数1〜18のアルキ ”
ル基、アラルキル基またはアリール基、R3は水素原子
または炭素数1〜5のアルキル基、nは1〜10の整数
である) で表わされるアクリレート誘導体またはアクリルアミド
誘導体、具体的に例えば、ジメチルアミノエチルアクリ
レート、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジオクチ
ルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノプロピル
アクリルアミド、ジエチルアミノプロビルアクリルアミ
ド、ジオクチルアミノプロビルアクリルアミド、ジエチ
ルアミノプロピルメタクリルアミド、ジエチルアミノプ
ロピルメタクリルアミド、ジオクチルアミノプロビルメ
タクリルアミドなどが用いられる。これらの他に1例え
ばジメチルアミノエチルスチレン、ジエチルアミノエチ
ルスチレン、ジブチルアミノエチA/ スf L/ン、
−、yオクチルアミノエチルスチレン、ジ2−エチルへ
キシルアミノエチルスチレン、ジオクタデシルアミノエ
チルスチレンなどが用いられる。また、本発明において
は、ビニルピリジンのような窒素含有複素環も第三級ア
ミン基を有する化合物として用いられる。これらの第三
級アミノ基を有する化合物のうち特にアクリレート誘導
体あるいはアクリルアミド誘導体が好ましい。
こうして得られたジエン系重合体ゴム(以下、第三級ア
ミノ基含有共重合体という)中の第三級アミノ基を有す
る化合物の含有量は、1〜20重量%であることが必要
で、好ましくは2〜10重量%である。1重量%未満で
は、シリカ補強に対して改良の効果が認められずまた2
0重量%を越えると物性上の改良効果は飽和しておシ経
済上好ましくない。
第三級アミノ基含有共重合体の分子量は特に制御00℃ 限されないが、ムーニー粘度凪  が10〜1+4 150であることが好ましい。ムーニー粘度が10未満
であると破壊特性が劣る傾向にあシ、−方、150を超
えると加工性が劣る傾向にある。
第三級アミノ基含有共重合体は、単独または天然ゴム、
シス−1,4/リイソグレン、乳化重合スチレン−ブタ
ジェン共重合体、溶液重合スチレン−ブタジェン共重合
体、低シス−1,4テリプタジx ン、 高シx −1
,44! リプタジエン、エチレンプロピレンジエン共
重合体、クロログレン重合体、ハロダン化ブチルゴム、
アクリロニトリルブタジェンがムなどとブレンドし、ゴ
ム組成物として使用されるが、その配合割合(=”ム重
量分率)は、ゴム成分中に10重量−以上含むことが必
要で、好ましくは20重量−以上である。このゴム重量
分率が10*量チ未満ではシリカ補強に対して改良効果
が認められない。
本発明に用いるゴム組成物中に第三級アミノ基含有共重
合体と共に配合されるシリカは、好ましくはシリカ単体
であるが、この他にシリカを主成分とする白色充填剤も
用いることができる。
シリカの配合量は、ゴム成分100重量部当シ5〜20
0重量部、好ましくは20〜100重量部である。5重
量部未満であると充填補強効果が小さく、一方、200
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、タイヤト
レッドコ9ムとして用いる場合は充填剤としてカーダン
ブラックとシリカとを併用してもよく、シリカ単独使用
に比べ、加工性、耐摩耗性、耐カット性、耐スキツド性
を改良することができる。この場合、カーがン/シリカ
の重■比は9515〜10/90の範囲が耐摩耗性を維
持または向上させる点で好ましい。しかし、カラートレ
ッドとする場合または、湿潤氷上でのスキツド性を重視
し、若干の耐摩耗性の低下は問題としない場合はシリカ
単独でもよい。
また、本発明に使用されるがム組成物を製造するには、
第三級アミノ基含有共重合体にシリカを配合し、他のゴ
ムにカー?ンブラックを配合し、次いで両者のゴム成分
を他の配合剤とともに混練シすることが好ましく、この
ようになすことKよシ充填剤をゴムに選択的に分散させ
望ましいタイヤ性能を得ることができる。例えば、■タ
イヤトレッドとして、第三級アミノ基含有スチレン−ブ
タジェンゴムにシリカを配合したものと、ツタジエンコ
9ムにカーがンブラックを配合したものとを他のゴム配
合剤と混練ルしてなるゴム組成物を用いたタイヤは、ス
キツド性と耐摩耗性に優れておシ■第三級アミノ基金有
ツタジエンプムにシリカを配合したものと、天然ゴムに
カーーンブラックを配合したものとを混練シしたコ9ム
組成物を用いたタイヤは、発熱性と耐摩耗性に優れてい
るので。
トラックタイ′ヤなどの大型パス用タイヤなどの大型タ
イヤに適しておシ■第三級ア之ノ基含有スチレン−ブタ
ジェンf−ムにシリカを配合したものと、天然ゴムにカ
ーゲングラーツクを配合したものとを混紳シしてなるゴ
ム組成物を用いたタイヤは耐カット性と発熱性に優れて
いるので、建設用タイヤ、ソリッドタイヤとして好適で
ある。
また、タイヤのサイドウオールとして第三級アミノ基含
有共重合体単独、もしくは他のゴムとのブレンド物にシ
リカとカーゲンブラックを併用すると、シリカ単独使用
に比べ縁石こすれによる損傷が改良され、一方力−ボン
ブラック単独使用に比べて転がシ摩擦抵抗が改良される
さらに白色サイトコ9ムとして第三級アミノ基含有共重
合体にシリカ、必要に応じてさらにチタンホワイトなど
の白色充填剤を配合してなるゴム組成物を用いたタイヤ
は、第三級アミノ基を含有していないゴムを白色サイド
ゴムとして使用したタイヤに比べ外傷に対する抵抗性が
増大する。
さらにまた、本発明のゴム組成物は、微小変形時の応力
が高いのでタイヤにおいて微小変形の剛性が要求される
部分、例えばビードフィラーに使用すると、コーナーリ
ングツ臂ワーを高めることができる。又、トレッド部を
キャッf/ペース構造としたタイヤのペースゴムに本発
明のゴム組成物を使用すると、硬さが高いことと、発熱
性が低いことによシ、操縦性が優れ、転が1抵抗が小さ
いタイヤを得ることができる。さらに、タイヤコードの
埋設ゴムとして本発明のがム組成物を使用すると、その
発熱性の低いことから、タイヤコードとその埋設ゴムの
受ける動的繰シ返し変形によるヒステリシス損失を低減
させることができ、その結果、転がシ抵抗が小さく耐久
性の高いタイヤを得ることができる。
なお、本発明に使用されるゴム組成物には、さらに必要
に応じて炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、クレーな
どの粉末状充填剤□、ガラス繊維、クィスカーなとの繊
維状充填剤のほか亜鉛華、老化防止剤、加硫促進剤、加
硫剤などの通常の加硫ゴム配合剤を加えることができる
以上のように本発明に使用されるゴム組成物は、タイヤ
を構成するあらゆる部分、例えばトレッド、アンダート
レッド、サイドウオール、ベルト、カーカス、ビード部
分などく使用でき、タイヤ性能を飛躍的に向上させるこ
とができる。又タイヤのゴムチエ−ファーゴム、シリル
ターフエッチコム、間シートゴム、クッシランゴムに用
いてもタイヤの性能を向上させることができる。
〔実−例〕
以下゛、本発明を実施例を挙げてさらに具体的に説明す
るが、本発明はその要旨を越えない限シ、以下め実施例
に何ら制約されるものではない。
また、実施例中の各種の測定は、下記の方法に拠った。
重合体中の第三級アミノ基を有する化合物の結合量は、
ポリマーを一旦溶解し、メタノールで再沈精製したサン
プルのNMR測定で求めた。
ムーニー粘度は、予熱1分、測定4分、温度100℃で
測定した。
ブタジェン部分のミクロ構造は、赤外吸収スペクトル法
(モレロ法)K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6 99 cm−’のフェニル基
の吸収よシ、予め求めておいた検量線を用いて測定した
加硫物性は、JISK6301に従って測定した。
耐摩耗試験であるランゾーン摩耗指数は、ランゲーン摩
耗法によシ測定した。測定条件は、負荷荷重が4.5 
kg、砥石の表面速度が100m/秒、試験片速度が1
30m/秒、スリップ率が30%、落砂量が20?/分
、また測定温度は室温とした。
ランゾーン摩耗指数は、SBR#1500 (日本合成
ゴム(株)社製#15oo )を100として示した。
数値の大きいほど、耐摩耗性が良好である。
内部損失(tanδ)は、岩本製作所(株)製の粘弾性
スペクトロメーターを使用し、引り張シの動歪1チ、周
波数10 Hz、50℃の条件で測定した。
なお、試験片は、厚さ約211+、幅5鴎のス2プシ一
トを用い、試料挾み間距離2crILとして初期過室を
100?とした。
転がシ抵抗指数は、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。
湿潤路面の耐スキツド性(ウェットスキツド性)は、水
深3 msの湿潤コンクリート路面において、80 J
am/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し、下式によって試験タイヤの
耐スキツド性を評価した。
氷上の耐スリップ性は、水面温度−2,0℃における水
面において、801aa/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し、前記
耐スキツド性と同様の式によシ指数を算出した。
耐摩耗性指数は、タイヤを4万す実車走行させ、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。
ドラム発熱温度は、試験タイヤに正規内圧を充填した後
、外径1.7m、速度60km/hのドラム試験機に正
規過量で押しつけて3時間短行し、トレッドの中央部の
表面温度を測定した。
耐カツト指数は、車を採石場などの突出岩石の多い悪路
を3.OOOIIm走0行させた後、トレッド表面10
0i6たυの大カット(深さ5sm以上の傷)数、小カ
ット(深さ1以上5fi未満の傷)数を評価して指数表
示した。数値の大きいほど良好なことを示す。
操縦性は、米国規格ASTM F 516−77に準拠
して試験し、評価した。
サイドウオールの耐摩耗性指数は、テストコースにて一
定距離旋回走行した後の摩耗量を評価し、指数で評価し
た。指数の大きなほど良好であることを示す。
サイド外傷性は、振子式−外カット試験機にて一定の高
さから鋼鉄製の刃をタイヤサイド部にfムブロックに打
ちつけて傷をつけ、そのカットの深さを測定し、指数で
表示した。値が大となるほど、サイド外傷性が良好なこ
とを示す。
ドラムによるビード耐久性指数は、試験タイヤの正規内
圧を充填した後、外径1.8 m、速度70kIl/h
のドラム試験機に正規荷重で押しつけて1万り走行後の
ビード部の亀裂長さを測定し、下式によシ指数化した。
ドラムによるベルト部発熱温度は、試験タイヤK、正規
内圧を充填した後、外径1.7m、速度601a*/h
のドラム試験機K、正規荷重で押しつけて3時間短行し
、走行後のベルト部の温度を測定した。
参考例1〜5、比較参考例1〜4 第1表に示すモノマー組成(重量%で示す)で乳化剤と
してロジン酸のカリウム塩、触媒として有機過酸化物と
還元剤とからなるレド、ツクス系触媒を用い乳化重合を
行りた。重合温度は7℃とし、約60%のコンパニジ田
ンで反応を停止し、フェノール系老化防止剤を加え、モ
ノマーを除去後、ポリマーを凝固、乾燥した。第1表に
得られたポリマーの分析結果を示す。
次に、第2表に示す配合処方に基づき、145℃の熱ロ
ールでポリマー、シリカ、ステアリン酸および酸化亜鉛
を予備混線シし、その後50℃のロールで残シの配合剤
を加え混線シした。
この配合物を成形し、145℃でプレス加硫し、物性を
評価した。結果を第3表に示す。
第  2  表 ポリマー            100ステアリン酸
            2酸化亜鉛        
      3老化防止剤: 81ONA”     
   1#    TP”          0.8
加硫促進剤、D            O,6#  
  DM*4        1.2硫黄      
          1.5合計      150.
1 *1)N−7エニルーy−イソプロ♂ルーp−7エニレ
ンジアミン *2)ソジウムジプチルジチオカーパメート*3)ジフ
ェニルグアニジン *4)ジベンゾチアジルジスルフィド 試験例1〜7、比較試験例1〜6 参考例Exp−1及びExp−7で得られたポリマーを
用いて第4表の配合処方(重量部で示す)で参考例1と
同様にして加硫し、物性を評価した。結果を第4表に示
す。
実施例1 比較試験例1,4.7ならびに試験例1,4のゴム組成
物をトレッドがムに適用しタイヤサイズ165 SR1
3のタイヤを裂遺し、転がシ抵抗指数、湿潤路面での耐
スキツド性、氷上での耐スリップ性および耐摩耗性指数
を評価した。結果を第5表に示す。
第5表から明らかなように、第三級アミノ基を含有して
いない重合体(SBR# tsoo )を用い充填剤と
してカーがンブラックを配合したゴム組成物を適用した
タイヤBは、転がシ抵抗、湿潤路面でのスキツド性、氷
上での耐スリップ性が充分でない。SBR# 1500
を用い、充填剤としてシリカを配合したゴム組成物を適
用したタイヤAは、転がシ抵抗、湿潤路面でのスキツド
性、氷上での耐スリップ性は改良されるものの、耐摩耗
性が著しく劣如実用に供し得ない。
これに対し、本発明の第三級アミノ基含有共重合体にシ
リカを配合したゴム組成物を適用したタイヤCは、タイ
ヤAに比べ上記特性の全てに改良効果が昭められ、耐摩
耗性も充填剤としてカーボンブラックを使用したタイヤ
Bに比べ劣るものの充分に実用性があシ、第三級アミノ
基含有重合体をゴム成分に使用した効果が認められる。
さらに、第三級アミノ基含有重合体に充填剤としてシリ
カおよびカーがンブラックを併用したゴム組成物を適用
したタイヤDは転がシ抵抗、湿潤路面でのスキツド性、
氷上での耐スリップ性が改良され、耐摩耗性もタイヤB
とほぼ同等のレベルとなジオールシーズンタイヤとして
好適である。
一方、第三級アミノ基含有共重合体に無根系充填剤とし
てカーボンブラックだけを配合したゴム組成物を適用し
たタイヤEではSBRllk 1500を適用した場合
と同等であシ第三級アミノ基含有の効果を奏し得ないこ
とが分かる。
実施例2 トレッド部をキャップ/ペース構造に2分割して、比較
試験例1,4.7と試験例4のfム組成物ヲトレッドキ
ャッププムに適用し、10.00−20トラツクパス用
タイヤを作製し、ドラム発熱温度および耐カツト指数を
評価し′た。結果を第6表に示す。
第  6  表 第6表から明らかなように、第3級アミノ基含有重合体
にシリカとカーがンブラックを配合したゴム組成物をト
レッドキャッfllc適用したタイヤGは、耐カット性
、発熱性が改良されておシ悪路を走行する重荷重タイヤ
に適していることが分かる。
これに対し、第3級アミノ基含有重合体に無機系充填剤
としてカーボンブラックだけを配合したゴム組成物を適
用したタイヤ!では、8BR# 1500を適用した場
合と耐カット性、発熱性が同等であシ第3級アミノ基含
有の効果を奏し得ないことが分かる。
実施例3 トレッド部がキャラ7”/ペース構造を有する乗用車タ
イヤ165SR13のペーストレッドゴムとして、試験
例6、比較試験例5のコ0ム組成物を適用してタイヤを
作製し、評価した。結果を第7表に示す。
第  7  表 第7表から明らかなように、本発明のゴム組成物を適用
したタイヤには、従来のタイヤJK較べ、転がシ抵抗、
操縦性、耐摩耗性が改良されていることが分かる。なお
、本実施例のタイヤは、トレッド部が二層構造となって
いるため、トレッドペースゴムの厚さを適当に選択すれ
ば、明瞭に判別できるスリップサインとなる。また、本
実施例は、乗用車用タイヤの例であるが、トラックパス
用、建設機用の大型トラックのトレッドペースゴムに使
用すると、発熱性、耐カット性が改良できる。
実施例4 試験例1および比較試験例1、ならびに試験例4および
比較試験例4のゴム組成物を、サイドウォールコ9ムと
して使用し、乗用車タイヤ165SR13を作製し、評
価した。結果を併せ第8表および第9表に示す。
第  8  表 第  9  表 第8表および第9表から明らかなように、本発明のゴム
組成物を適用したタイヤN、Oは、転がシ抵抗、耐摩耗
性指数、サイド外傷性ともに改良されていることが分か
る。
実施例5 試験例1および比較試験例4のゴム組成物をビードフィ
ラーに使用して乗用車用タイヤ165SR13を作製し
た。その評価結果を第10表に示す。
第  10  表 第10表から明らかなように、本発明のゴム組成物を適
用したタイヤQは、転がシ抵抗、操縦性、耐久性ともに
改良されていることが分かる。
実施例6 比較試験例6および試験例7のゴム組成物を、スチール
コードの埋設用ゴムとして用い、スチールコードベルト
層を2枚有する乗用車用ラジアルタイヤ1658R13
を作製し、評価した。結果を第11表に示す。
第  11  表 第11表から明らかなように、本発明のゴム組成物を適
用したタイヤSは、転がシ抵抗、発熱性ともに改良され
ているととが分かる。
〔発明の効果〕
本発明は、従来のシランカッブリング剤などの補強助剤
を多量に用いずK、シリカなどの白色充填剤を用いる加
硫物においても、充分に高い引張強度および耐摩耗性を
有するゴム組成物をタイヤに用いることによシ、従来技
術では困難とされていた耐摩耗性、耐カット性、発熱性
などのタイヤ性能の並立改良、加工性の改良を経済的に
達成することができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)共役ジオレフィンまたは共役ジオレフィンとビニ
    ル置換芳香族炭化水素を重合して得られるポリマーであ
    って、ポリマー鎖中に第三級アミノ基を有する化合物を
    1〜20重量%導入してなるジエン系重合体ゴムをゴム
    成分中に10重量%以上含有し、かつシリカをゴム成分
    100重量部当り5〜200重量部含有ゴム組成物によ
    り、タイヤを構成する少なくとも1部のゴム部材を形成
    することを特徴とするタイヤ。
  2. (2)第三級アミノ基を有する化合物が式、▲数式、化
    学式、表等があります▼ または ▲数式、化学式、表等があります▼ (式中、R_1およびR_2は炭素数1〜18のアルキ
    ル基、アラルキル基またはアリール基、R_3は水素原
    子または炭素数1〜5のアルキル基、nは1〜10の整
    数である) で表わされるアクリレート誘導体またはアクリルアミド
    誘導体である特許請求の範囲第1項記載のタイヤ。
JP62257378A 1987-10-14 1987-10-14 タイヤ Expired - Lifetime JP2604999B2 (ja)

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