(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャップトレッド部およびベーストレッド部からなる２層構造のトレッドを有する空気入りタイヤであって、
（Ａ）前記ベーストレッド部が、ゴム成分のうち四塩化スズによるカップリング率が２５％以上であり、分子量分布Ｍｗ／Ｍｎが１．２〜３．０である溶液重合ブタジエンゴムを１０〜８０重量％配合し、７０℃における複素弾性率Ｅ*が５．０〜８．０ＭＰａ、７０℃におけるｔａｎδが０．１２以下であるゴム組成物からなり、（Ｂ）前記キャップトレッド部が、ゴム成分１００重量部に対してシリカ４０重量部以上を配合し、アロマオイル２０重量部を配合し、７０℃における複素弾性率Ｅ*が４．０〜６．０ＭＰａ、７０℃におけるｔａｎδが０．０８〜０．２０であるゴム組成物からなる空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気入りタイヤに関する。さらに詳しくは、低燃費性能を維持しながら、運動特性を向上し得る空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の低燃費化に対する社会的要請が高まり、タイヤの転がり抵抗を低減させる技術開発が盛んに行なわれてきた。
【０００３】
一方、車両の操縦安定性や乗り心地を改善するために、タイヤの運動特性を向上させる技術もまた、種種知られている。
【０００４】
タイヤの転がり抵抗を低減するために、トレッドゴムを２層構造にし、キャップトレッドより低燃費の配合をベーストレッドに使用したキャップ／ベース２層トレッドを用いる技術が一般的にある。しかしながら、ベースゴムを使用する目的は、主としてタイヤの転がり抵抗を低減することで、車両の操縦安定性、乗り心地性などの運動特性に与える影響については、余り考慮されていない。
【０００５】
たとえば、特開平７−１０９３８４号公報には、ベーストレッド部に特定のジエン系ゴムならびにカーボンブラックを使用することにより、低燃費性能と加工性を改善しているが、タイヤの運動特性については、考慮されていない。
【０００６】
また、タイヤの運動特性を向上させるために、特開平１０−２９７２１４号公報には、ベースゴムの硬度を検討することにより、車両の操縦安定性を良好にすることが検討されているが、転がり抵抗の低減については、具体的な手法が明確でなく、不充分である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、転がり抵抗を増大させることなく、運動特性（操縦安定性、乗り心地性）を向上し得る空気入りタイヤを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために検討した結果、低シス成分含量の溶液重合ブタジエンゴム（ＢＲ）を使用した硬いベースゴムと、シリカを充分に充填させた柔らかいキャップトレッドを用いたキャップ／ベース２層構造からなるトレッドを、タイヤに使用することによって、前記課題を解決し、本発明に至った。
【０００９】
すなわち本発明は、キャップトレッド部およびベーストレッド部からなる２層構造のトレッドを有する空気入りタイヤであって、
（Ａ）前記ベーストレッド部が、ゴム成分のうち四塩化スズによるカップリング率が２５％以上であり、分子量分布Ｍｗ／Ｍｎが１．２〜３．０である溶液重合ブタジエンゴムを１０〜８０重量％配合し、７０℃における複素弾性率Ｅ*が５．０〜８．０ＭＰａ、７０℃におけるｔａｎδが０．１２以下であるゴム組成物からなり、（Ｂ）前記キャップトレッド部が、ゴム成分１００重量部に対してシリカ４０重量部以上を配合し、アロマオイル２０重量部を配合し、７０℃における複素弾性率Ｅ*が４．０〜６．０ＭＰａ、７０℃におけるｔａｎδが０．０８〜０．２０であるゴム組成物からなる空気入りタイヤに関する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の空気入りタイヤは、（Ａ）ベーストレッド部および（Ｂ）キャップトレッド部の２層構造を有するトレッドからなる。
【００１１】
ベーストレッド部（Ａ）におけるベースゴムのゴム成分については、ゴム成分中に、溶液重合ブタジエンゴム（ＢＲ）を１０〜８０重量％含有する。１０重量％未満では、配合の低発熱化という効果が小さく、また８０重量％をこえると、未加硫ゴムのゴム生地が悪くなり、また加工性が低下する。該溶液重合ＢＲは、前記ゴム成分中に２０〜７０重量％含有することが好ましく、３０〜６０重量％含有することがより好ましい。
【００１２】
前記溶液重合ＢＲの四塩化スズによるカップリング率は２５％以上である。カップリング率とは、反応活性末端にスズ−ブタジエニル結合を有する重合体の全重合体に対する割合のことをいう。
【００１３】
また、前記溶液重合ＢＲの分子量分布Ｍｗ／Ｍｎは１．２〜３．０である。分子量分布のＭｗは、重量平均分子量を表し、Ｍｎは数平均分子量を表す。
【００１４】
かかる溶液重合ＢＲは、たとえば、ｎ−ヘキサン、シクロヘキサン、テトラヒドロフランなどの有機溶媒とブタジエンとを混合し、たとえばアルキルリチウムなどのリチウム系の重合開始剤などを用いて、所望の重合温度、時間で重合させ、得られた重合体をカップリング剤を用いてカップリングさせる通常の方法によって、得ることができる。
【００１５】
該溶液重合ＢＲ以外のゴム成分としては、一般にタイヤで使用されるジエン系のゴムであればとくに限定されないが、加工性が良いことと低転がり抵抗を発現するためには、天然ゴム（ＮＲ）やイソプレンゴム（ＩＲ）やスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、およびこれらのブレンド物が好ましい。とくには天然ゴムが好ましい。
【００１６】
ベーストレッド部（Ａ）のゴム組成物（ベースゴム組成物）に配合する補強剤については、とくに限定されないが、低燃費性能を発現するためには、ヨウ素吸着量が３０〜１００ｍｇＩ2のカーボンブラックを添加することができる。具体的にはＨＡＦ、またはＦＥＦクラスのカーボンブラックやシリカを配合することが好ましい。
【００１７】
ベースゴム組成物に前記カーボンブラックを配合する場合、カーボンブラックの配合量は、前記ゴム成分１００重量部に対して、３０〜７０重量部であることが好ましい。カーボンブラックの配合量が３０重量部未満ではカーボンブラックによる補強性が劣るゴムになる傾向があり、７０重量部をこえると、未加硫ゴムの粘度が高くなり、成形加工性が悪くなる傾向がある。
【００１８】
ベースゴム組成物には、そのほかに、一般にタイヤで使用される添加剤、たとえば、ワックス、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、アロマオイル、加硫剤、加硫促進剤などを適宜配合できる。
【００１９】
前記ベースゴム組成物の加硫後の粘弾性物性について、７０℃における複素弾性率Ｅ*は、５．０〜８．０ＭＰａである。Ｅ*が５．０以下では、タイヤの運動特性、とくにハンドリングの初期応答性が劣り、また８．０ＭＰａより大きいと、乗り心地性が低下する。より好ましくは５．２５〜７．７５ＭＰａ、さらに好ましくは５．５０〜７．５ＭＰａである。
【００２０】
また、前記ベースゴム組成物の加硫後の７０℃における損失係数ｔａｎδは、０．１２以下である。ｔａｎδは０．１２をこえると、タイヤの転がり抵抗低減の効果がなくなる。好ましくは０．１０以下、さらに好ましくは０．０８以下である。タイヤの耐久性やほかの性能に悪影響がない限り、ｔａｎδの値の下限はなく、小さい方が好ましい。
【００２１】
キャップトレッド部（Ｂ）におけるキャップゴム組成物のゴム成分については、乗用車用のトレッドとして転がり抵抗、グリップ性能、耐摩耗性の諸性能を維持できればとくに限定されない。たとえば、ＮＲ、ＩＲ、ＢＲ、ＳＢＲおよびこれらのブレンド物が好ましい。
【００２２】
前記キャップゴム組成物の補強剤として、キャップゴム組成物のゴム成分１００重量部に対してシリカを４０重量部以上充填することにより、転がり抵抗とグリップ性能が両立させられる。シリカの配合量が４０重量部未満では、とくにウェットグリップ性能が低下する。シリカは、５０重量部以上配合することが好ましい。シリカの充填量の上限はとくにないが、シリカおよびシリカ以外の補強剤の全量が１００重量部をこえると、未加硫ゴムの粘度が高くなり、ゴムの成形性、加工性が低下する。補強剤量の総和は、好ましくは９５重量部未満、より好ましくは９０重量部未満である。
【００２３】
前記キャップゴム組成物には、シリカと併用してシランカップリング剤を配合することができる。シランカップリング剤としては、タイヤに一般的に使用されるものであれば、とくに限定されず、たとえば、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、トリエトキシシリルプロピルイソシアネート、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−（ポリエチレンアミノ）−プロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ’−ビニルベンジル−Ｎ−トリメトキシシリルプロピルエチレンジアミン塩などがあげられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、カップリング剤添加効果とコストの両立の点から、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフイドなどが好ましい。
【００２４】
前記シランカップリング剤の配合量は、前記シリカの配合量の６〜１０重量％使用されることが好ましい。シランカップリング剤の配合量が６重量％未満では、シリカの分散が悪化したり、ゴムの耐摩耗性能が低下する傾向があり、１０重量％をこえると、カップリング剤を添加した割に効果が少なく、コスト高になる傾向がある。
【００２５】
シリカ以外の充填剤として、タイヤに一般的に使用されているカーボンブラック、クレー、炭酸カルシウムなどの無機充填剤を配合してもよい。
【００２６】
前記キャップゴム組成物にカーボンブラックを配合する場合、ヨウ素吸着量が８０〜２００ｍｇＩ2のカーボンブラックを配合することが好ましい。具体的には、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦクラスのカーボンブラックを配合することが好ましい。
【００２７】
キャップゴム組成物に前記カーボンブラックを配合する場合、カーボンブラックの配合量は、前記キャップゴム組成物のゴム成分１００重量部に対して、３〜５０重量部であることが好ましい。カーボンブラックの配合量が３重量部未満ではゴム組成物のカーボンブラックによる補強性が劣る傾向があり、５０重量部をこえると、ゴム組成物の発熱特性が悪化し、転がり抵抗が高くなる傾向がある。
【００２８】
また、前記キャップゴムには、アロマオイルを前記ゴム成分１００重量部に対して、５〜３０重量部、さらには１０〜２０重量部配合することが好ましい。アロマオイルの配合量が５重量部未満では配合粘度が高くなり加工性が悪化する傾向があり、３０重量部をこえると、耐摩耗性が悪化する傾向がある。
【００２９】
前記キャップゴム組成物には、そのほかに、一般にタイヤで使用される添加剤、たとえば、ワックス、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、加硫剤、加硫促進剤などを適宜配合できる。
【００３０】
前記キャップゴム組成物の加硫後の粘弾性について、複素弾性率Ｅ*は、４．０〜６．０ＭＰａである。Ｅ*が４．０未満では、タイヤの操縦安定性およびゴムの耐摩耗性能が悪化し、また６．０をこえると乗り心地性が低下する。Ｅ*は好ましくは４．２５〜５．７５、より好ましくは４．５０〜５．７０である。
【００３１】
また、前記キャップゴム組成物の加硫後の７０℃における損失係数ｔａｎδは、０．０８〜０．２０である。ｔａｎδが０．０８より小さいとグリップ性能が劣り、０．２０をこえると、転がり抵抗が高くなる。好ましくは０．０８〜０．１９、さらに好ましくは０．０９〜０．１８である。
【００３２】
本発明の空気入りタイヤは、通常の方法により製造される。すなわち、前記ベーストレッド部（Ａ）およびキャップトレッド部（Ｂ）のゴム組成物は、それぞれ通常のタイヤトレッドの加工方法、たとえば、ロール、バンバリーミキサー、ニーダーなどを用いて混練される。得られたゴム組成物を、ベーストレッド部およびキャップトレッド部からなる２層のトレッド部の形状に押し出し加工し、タイヤ成形機上で通常の方法により貼り合わせて未加硫タイヤを成形する。この未加硫タイヤを加硫機中で加硫してタイヤを得る。
【００３３】
本発明の空気入りタイヤのトレッドにおける、ベーストレッド部（Ａ）およびキャップトレッド部（Ｂ）の厚さの比は、１／９〜３／２であることが好ましい。厚さの比が１／９未満では、本発明のベーストレッドによる効果がみられない、すなわち操縦安定性が劣る傾向があり、３／２をこえると、タイヤトレッドが摩耗する際、早期にベーストレッドが露出し、タイヤのグリップ性能の低下が早くなる傾向がある。
【００３４】
また、本発明の空気入りタイヤのトレッドの厚さは、対象の車両およびタイヤの大きさにより異なるが、８〜１２ｍｍの厚さであることが好ましい。厚さが８ｍｍ未満では乗り心地性が悪化する傾向があり、１２ｍｍをこえると、タイヤトレッドの発熱が大きくなり、転がり抵抗が高くなる傾向がある。
【００３５】
本発明の空気入りタイヤは、前述の特性を有する、低シス成分含量の溶液重合ブタジエンゴム（ＢＲ）を使用した硬いベースゴムと、シリカを充分に充填させた柔らかいキャップトレッドを用いたキャップ／ベース２層構造からなるトレッドを使用することによって、転がり抵抗を増大させることなく、運動特性（操縦安定性、乗り心地性）を向上させたものである。
【００３６】
【実施例】
以下に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。なお、実施例および比較例で使用した原料を以下にまとめて示す。
【００３７】
ＮＲ：ＲＳＳ＃３グレード
ＳＢＲ１：住友化学（株）製のＳＢＲ１５０２（乳化重合ＳＢＲ）（スチレン量：２３．５重量％、ビニル量１８重量％、ガラス転移点：−５４℃）
ＳＢＲ２：日本ゼオン（株）製のＮＳ１１６Ｒ（溶液重合ＳＢＲ）（スチレン量：２０重量％、ビニル量６０重量％、ガラス転移点：−３３℃）
ＢＲ１：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ（溶液重合ＢＲ）（Ｍｗ／Ｍｎ：３．３、高シス成分含量タイプ（シス成分含量：９６モル％））
ＢＲ２：日本ゼオン（株）製のＢＲ１２５０（溶液重合ＢＲ）（四塩化スズによるカップリング率：３０〜４０％、Ｍｗ／Ｍｎ：１．６〜１．７、低シス成分含量タイプ（シス成分含量：４５モル％））
カーボンブラック：
Ｎ２２０  三菱化学（株）製（ヨウ素吸着量：１１８ｍｇＩ2／ｇ）
Ｎ３５１  三菱化学（株）製（ヨウ素吸着量：６８ｍｇＩ2／ｇ）
シリカ：デグッサ社製のウルトラシルＶＮ３
シランカップリング剤：デグッサ社製のＳｉ−６９
アロマオイル：出光興産（株）製のＡＨ４０
老化防止剤６Ｃ：精工化学（株）製のオゾノン６Ｃ
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックワックス
ステアリン酸：日本油脂（株）製の桐
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２種
硫黄：軽井沢硫黄（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤ＮＳ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ
加硫促進剤ＤＰＧ：住友化学（株）製のソクシノールＤ
【００３８】
実施例および比較例１〜５
製造方法
＜ベーストレッドの製造方法＞
表１記載の原材料（ベース)を、通常のバンバリーミキサーを用いて約１５０℃で５〜１０分間混練した。得られた混練物に表１記載の加硫剤を加えて再度バンバリーミキサーを用いて９０℃で５〜７分間練りこみ、ゴム組成物を得た。得られたゴム組成物を加硫したのち、粘弾性試験を実施した。結果を表１に示す。
【００３９】
＜キャップトレッドの製造方法＞
表２記載の原材料（ベース１)を通常のバンバリーミキサーを用いて約１３０℃で５〜８分間混練した。つぎに、得られた混合物と表２記載の原材料（ベース２）をバンバリーミキサーで約１５０℃で３〜５分間混練した。得られた混練物に表２記載の加硫剤を加えてさらに約９０℃で５〜７分間練りこみ、ゴム組成物を得た。得られたゴム組成物を加硫したのち、粘弾性試験を実施した。結果を表２に示す。
【００４０】
つぎに、上記方法で得られた表１および２記載のベーストレッド用とキャップトレッド用のゴム組成物を、表３記載の組み合わせで２層のトレッドに押し出し、１７５／６５Ｒ１４  ８２ＳサイズのダンロップＳＰ１０のタイヤを常法により成形、加硫しタイヤを製造した。得られたタイヤは、トレッドの厚さが１０ｍｍ、トレッドにおけるベーストレッド部とキャップトレッド部の厚さの比が１／４であった。得られた実施例および比較例１〜５の各タイヤを用いて、転がり抵抗および運動特性の試験をそれぞれ実施した。試験結果を表３に示す。
【００４１】
＜試験方法＞
・粘弾性試験
上記方法にて作製したタイヤから、幅４ｍｍ、長さ４０ｍｍ、厚さ２ｍｍの試験片を切り出し、岩本製作所（株）製の粘弾性測定機にて物性（複素弾性率Ｅ*および損失係数ｔａｎδ）を測定した。測定条件は、初期歪み１０％、動歪み２％、振動周波数１０Ｈｚ、および温度７０℃とした。
【００４２】
・転がり抵抗
（株）神戸製鋼所製の転がり抵抗試験機を用い、荷重３０Ｎ、タイヤの内圧２００ｋＰａ、速度８０ｋｍ／ｈの条件で走行させて、転がり抵抗を測定した。比較例１の測定値を１００（基準）として指数で示した。指数が大きいほど、転がり抵抗が小さく、低燃費性能が良好なことを示す。
【００４３】
・運動特性
作製した１７５／６５Ｒ１４サイズのタイヤを排気量１６００ｃｃの車両に取り付け住友ゴム工業（株）岡山テストコースにおいて、テストドライバーによる官能試験を実施した。とくに、ハンドリング応答性能と乗り心地性を比較例１の場合を６点（基準）として相対評価した。点数が高いほど性能が良好なことを示す。
【００４４】
複素弾性率が低いベーストレッド部を用いた比較例１では、ハンドリング応答性能が改善されなかった。
【００４５】
複素弾性率が高いベーストレッド部を用いた比較例２では、転がり抵抗が増大し、乗り心地性が低下した。
【００４６】
分子量分布Ｍｗ／Ｍｎが大きいＢＲをベーストレッド部に用いた比較例３では、転がり抵抗が増大した。
【００４７】
シリカの配合量が少ないキャップトレッド部を用いた比較例４では、ハンドリング応答性能が改善されなかった。
【００４８】
複素弾性率が高いキャップトレッド部を用いた比較例５では、乗り心地性が低下した。
【００４９】
特定の複素弾性率および分子量分布を示すベーストレッド部と、特定の複素弾性率を示し、充分にシリカを配合したキャップトレッド部とを組み合わせた実施例は、転がり抵抗を増大させることなく、ハンドリング応答性能を向上させた。
【００５０】
【表１】
0004011382.tif 000002
【００５１】
【表２】
0004011382.tif 000003
【００５２】
【表３】
0004011382.tif 000004
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、低シス成分含量の溶液重合ブタジエンゴム（ＢＲ）を使用した硬いベースゴムと、シリカを充分に充填させた柔らかいキャップトレッドを用いたキャップ／ベース２層構造からなるトレッドを使用することによって、転がり抵抗を増大させることなく、運動特性（操縦安定性、乗り心地性）を向上させた空気入りタイヤが得られる。