(57)【要約】【課題】トレッドゴムのグリップ能及び初期応答性を高度に両立させることのできるゴム組成物を用いた操縦安定性能を十分に発揮できるタイヤを提供。【解決手段】本発明のタイヤは使用するトレッドゴムのゴム組成物がゴム成分１００質量部に対して、短繊維を０．１〜２０質量部、及び２５〜７０質量％の芳香族ビニル化合物とジエン系化合物との共重合物からなる、ポリスチレン換算重量平均分子量が２０００〜５００００の範囲にあるリキッドポリマーを１０〜２００質量部を含むことを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム成分１００質量部に対して、短繊維を０．１〜２０質量部、及び２５〜７０質量％の範囲にある芳香族ビニル化合物とジエン系化合物との共重合物からなる、ポリスチレン換算重量平均分子量が２０００〜５００００の範囲にあるリキッドポリマーを１０〜２００質量部を含むゴム組成物を含むタイヤ。
【請求項２】
上記短繊維はそのアスペクト比が（Ｌ：繊維長さ）／（Ｄ：繊維径）＞２である請求項１記載のタイヤ。
【請求項３】
上記短繊維は、気相成長炭素繊維であり、その繊維径が２０〜１２０ｎｍであり、その繊維長が２，０００〜２０，０００ｎｍである請求項２記載のタイヤ。
【請求項４】
上記短繊維は、その引張弾性率が３ＧＰａ以上である請求項１〜３の何れかの項に記載のタイヤ。
【請求項５】
上記リキッドポリマーは、その水添率が３５％以上である請求項１記載のタイヤ。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかの項に記載のゴム組成物をトレッドゴムに使用したタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はゴム組成物及びそれを用いたタイヤに関するものであり、より詳細には、タイヤにおけるトレッドゴム部でのグリップ性と初期応答性とを両立させることのできるゴム組成物を用いた操縦安定性の高いタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にタイヤの運動性能、特にトレッドゴムのグリップ性及び初期応答性を両立させることはタイヤの高い操縦安定性能に繋がる。
従来、ヒステリシスロス及び耐熱性の向上や耐摩耗性を高めるために、低分子のリキッド性の芳香族ビニル化合物・ジエン系化合物の共重合体からなるリキッドポリマーがゴム組成物に使用されることが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
また、ゴム組成物に短繊維（又は繊維）などを配合することも従来から知られている。例えば、トレッドショルダー部に、幅方向モジュラスに対して周方向モジュラスの高い異方性を持たせたゴムを形成させるために、その異方性ゴムに短繊維を配合することが提案され、これにより、空気入りタイヤの制動性能を向上させることが提案されている（例えば、特許文献２を参照）。また、キャップトレッドゴムに短繊維を使用した異方性ゴムを用いたものも提案されている（例えば、特許文献３を参照）。
【０００３】
ところで、現在、高性能タイヤのトレッドゴムにグリップ性を確保するためにリキッドポリマーを配合することが行われている。しかしながら、リキッドポリマーを多量に使用したトレッドゴムでは軟質化が生じ、タイヤにおける初期応答性（剛性）が取れなくなってしまう。このため、タイヤの操縦安定性を十分に高めることができないのが現状である。
【特許文献１】特開昭６１−２０３１４５号公報
【特許文献２】特開２００７−３０２０６９号公報
【特許文献３】特開２００６−３２７２５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上のことから、トレッドゴムとして、リキッドポリマーを用いてロス特性を向上させ、限界に近いグリップ性能を確保しつつ、初期応答性をも両立させることのできるゴム組成物の改良が望まれている。
従って、本発明は、かかる課題に鑑み、トレッドゴムのグリップ性及び初期応答性を高度に両立させることのできるゴム組成物を用いた操縦安定性能を十分に発揮できるタイヤを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者等は、タイヤに使用するトレッドゴムのゴム組成物において、リキッドポリマーに加えて短繊維を配合すると、グリップ性及び初期応答性を極めて効率良く高度に両立させることのできることを見出し、本発明に至ってものである。
即ち、本発明のタイヤは以下の構成或いは構造を特徴とするものである。
【０００６】
（１）ゴム成分１００質量部に対して、短繊維を０．１〜２０質量部、及び２５〜７０質量％の範囲にある芳香族ビニル化合物とジエン系化合物との共重合物からなる、ポリスチレン換算重量平均分子量が２０００〜５００００の範囲にあるリキッドポリマーを１０〜２００質量部を含むゴム組成物を含むタイヤ。
（２）上記短繊維はそのアスペクト比が（Ｌ：繊維長さ）／（Ｄ：繊維径）＞２である上記（１）記載のタイヤ。
（３）上記繊維は、気相成長炭素繊維であり、その繊維径が２０〜１２０ｎｍであり、その繊維長が２，０００〜２０，０００ｎｍである上記（２）記載のタイヤ。
（４）上記短繊維は、その引張弾性率が３ＧＰａ以上である上記（１）〜（３）の何れかに記載のタイヤ。
（５）上記リキッドポリマーは、その水添率が３５％以上である上記（１）記載のタイヤ。
（６）上記（１）〜（５）の何れかに記載のゴム組成物をトレッドゴムに使用したタイヤ。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のタイヤによれば、高性能タイヤの要求特性であるドライ路面における限界グリップ及び初期応答性をトレッドゴムに与えることができ、タイヤは操縦安定性の面から優れたものとすることができる。限界グリップの確保は通常トレッド配合ゴムのロス特性を向上することによって得られる。それで、このような要求に対して、リキッドポリマーをゴム組成物に配合して、そのヒステリシスロスを高め限界グリップ性まで高まる。そして、このようなリキッドポリマーと短繊維を組み合わせたことにより、限界グリップと初期応答性能を両立することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態及び実施例を説明する。尚、本発明のタイヤは、上記した実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
本発明のタイヤのゴム組成物は、ゴム成分１００質量部に対して、短繊維を０．１〜２０質量部、及び２５〜７０質量％の芳香族ビニル化合物とジエン系化合物との共重合物からなる、ポリスチレン換算重量平均分子量が２０００〜５００００の範囲にあるリキッドポリマーを１０〜２００質量部を含む。
【０００９】
ゴム成分には、天然ゴム及び／又はジエン系合成ゴム等が用いられる。ここで、ジエン系合成ゴムとしては、例えばポリイソプレン合成ゴム（ＩＲ），ポリブタジエンゴム（ＢＲ），スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ），アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ），クロロプレンゴム（ＣＲ），ブチルゴム（ＩＩＲ）などが挙げられる。このゴム成分の天然ゴムやジエン系合成ゴムは単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００１０】
本発明においては短繊維（繊維）が配合される。ゴム組成物の短繊維は、その加硫後、トレッドゴム等の配向性に寄与することが望ましい。このため、短繊維のアスペクト比がＬ／ｄ＞２であることが好ましい。なお、本発明（実施例を含む）において、アスペクト比は、繊維長さＬ、繊維径ｄとしたときのＬ／ｄを意味する。短繊維のアスペクト比がＬ／ｄ≦２となるものでは、タイヤ周方向等に上手く配向しない場合がある。
【００１１】
また短繊維は、ゴムと配合した際、タイヤ周方向に剛性を持たせるという点から、引張弾性率が３ＧＰａ以上が好ましい。なお、本発明（実施例等を含む）において、引張弾性率は、ＪＩＳ Ｌ １０１７−２００２に準拠し、島津製作所社製オートグラフにより、室温２５±２℃、湿度５５％において得た荷重−伸長曲線の立上がりの接線の傾きとフィラメント繊度から算出したものである。
この引張弾性率が３ＧＰａ未満であると、周方向剛性を選択的に向上させることができない場合がある。
【００１２】
短繊維としては、上述の引張弾性率、アスペクト比を有するものが好ましく、具体的には、上記引張弾性率、アスペクト比を有するポリオレフィン繊維、芳香族ポリアミド（アラミド）繊維、脂肪族ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリイミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリオレフィンケトン（ＰＯＫ）繊維、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、スチール繊維；、綿、レーヨン、セルロースなどの天然高分子繊維等が挙げられ、これらの短繊維は、単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
【００１３】
短繊維は、その長さが、０．５〜１０ｍｍが好ましく、１〜５ｍｍが更に好ましい。この長さが０．５ｍｍ未満であると、繊維が配向しずらくなり周方向剛性を発現させにくくなり、一方、１０ｍｍを超えると、繊維同士の絡みにより所期の目的である短繊維をタイヤ周方向に配列させた補強ゴム層の形成が困難となりやすく好ましくない。
また、短繊維の断面形状は、円状のものでもよいし、円状と異なる断面形状のものでもよい。
【００１４】
短繊維は、その径がμｍオーダーでも良いが、ｎｍオーダーのものが好ましく、ｎｍオーダーの繊維は、上述したポリエチレン等のポリオレフィン繊維、ナイロン繊維でも良いが、特に好ましくは気相成長炭素繊維などの特殊な繊維である。
従来のμｍの径の繊維では、トレッドゴムの構造中で破壊核となりやすく、耐破壊特性及び耐摩耗性が低下する。ｎｍオーダーの繊維であれは、表面積が大きくなるため、ゴムと繊維との物理的吸着量が増え、繊維の配合量が少なくても高い効果を発揮する。
【００１５】
上記気相成長炭素繊維の場合、所望に応じ適切な繊維径、繊維長およびアスペクト比を有するものを用いることができる。例えば、繊維径２０〜１２０ｎｍ、繊維長さ２，０００〜２０，０００ｎｍものを用いることが好ましい。また、比表面積が５〜５０ｍ２／ｇ、特には８〜３０ｍ２／ｇの範囲内であるものが好ましい。具体的には例えば、市販品として、昭和電工（株）製の気相法炭素繊維ＶＧＣＦ（登録商標）を好適に用いることができる。従って、このような炭素繊維のアスペクト比は、好ましくは１０以上、より好ましく２０〜２００の範囲である。
【００１６】
短繊維の配合量としては、ゴム成分１００重量部に対し、０．１〜２０質量部、好ましくは２．１〜１１質量部である。この含有量が０．１質量部未満であると、均一性が維持できず補強ゴム層としての剛性が発現しにくくなり、一方、２０質量部を超えると、短繊維配合ゴの繊維比率が多くなり、補強ゴム層の耐久性が低下しやすくなり、タイヤとしての耐久性も低下しやすくなるため好ましくない。
なお、前記短繊維は、加硫後におけるマトリックスゴムとの接着が十分であれば、短繊維に予め接着処理を施さずともよいが、接着が不十分な時には短繊維に接着処理を施してもよい。
【００１７】
ゴム組成物には、リキッドポリマーが配合される。
リッキドポリマーは、ポリスチレン換算重量平均分子量が２０００〜５００００の範囲にある芳香族ビニル化合物とジエン系化合物との共重合体である。共重合体の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ：gel permeation chromatography)により得られたポリスチレン換算重量平均分子量を意味する。
上記平均分子量が２０００未満では操縦性を高めるためのグリップ性能が十分に得られない。また、上記平均重量が５００００を超えると、ウェットスキッド抵抗性、ドライグリップ性が劣る。
【００１８】
また、リキッドポリマーは、その結合スチレン量が２５〜７０質量％の範囲であり、特に２５〜６０質量％の範囲が好ましい。これは、２５質量％未満では、ウェットスキッド抵抗性、ドライグリップ性が不十分であり、７０質量％を越えると、樹脂状になってくるため組成物が固くなり、ウェットスキッド抵抗性、ドライグリップ性が低下するからである。
【００１９】
リッキドポリマーは、共重合体のジエン部の二重結合のうち３５％以上、特に６０％以上が水素添加されていることが好ましい。これは、水添率が３５％未満ではゴム成分との共架橋性が起こり、十分なグリップ性が得られないからである。水添率は高いほど共架橋性が下がるので、ヒステリシスロスが高くなり、優れたグリップ性を発揮する。この観点から、好ましい水添率の範囲は６０％以上である。
【００２０】
芳香族ビニル化合物は、スチレン、ｐ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、α−メチルスチレン、クロロメチルスチレン、ビニルトルエン等が挙げられる。ジエン系化合物は、ブタジエン、イソプレン、ペンジエン、２，３−ジメチルブタジエン等が挙げられる。
本発明のゴム組成物は、ゴム成分１００質量部に対して、リキッドポリマーを１０〜２００重量部の割合で配合する。これは、１０質量部未満では強度とドライグリップ性の改良が不十分であり、２００質量を超えるとムーニー粘度が低くなり過ぎて生産性が悪くなるからである。同様の観点から、好ましくは２０〜１００質量部である。
【００２１】
リキッドポリマーの製造には、芳香族ビニル化合物とジエン系化合物とを炭化水素溶媒中でエーテルまたは第三級アミンの存在下にリチウム系重合開始剤を用いて共重合させることにより得ることができる。
炭化水素溶媒としては、シクロヘキサン、メチルシクロペンタン、シクロオクタンなどの脂環式炭化水素；プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカンなどの脂肪族炭化水素；ベンゼン、トルエン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素を用いることができる。
リチウム系重合開始剤としては、エチルリチウム、プロピルリチウム、ｎ−ブチルリチウム、ｓｅｃ−ブチルリチウム、ｔｅｒｔ−ブチルリチウムなどのアルキルリチウム；フェニルリチウム、トリルリチウムなどのアリルリチウム；ビニルリチウム、プロペニルリチウムなど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などのアルキレンジリチウム；１，３−ジリチオベンゼン、１，４−ジリチオベンゼンなどのアリレンジリチウム；１，３，５−トリリチオシクロヘキサン、１，２，５−トリリチオナフタレン、１，３，５，８−テトラリチオデカン、１，２，３，５−テトラリチオ−４−ヘキシルーアントラセン等が挙げられる。有機リチウム化合物の使用量は、反応操作における重合速度および生成される重合体の分子量によって決定される。通常、単量体１００ｇ当たりリチウム原子として０．０２〜５ｍｇ原子程度である。
リッキドポリマーの水添方法としては、常法の水添方法により得ることができる。すなわち、有機カルボン酸ニッケル、有機カルボン酸コバルト、１〜３族の有機金属化合物からなる水素化触媒；カーボン、シリカ、けいそう土などで担持されたニッケル、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム金属触媒；コバルト、ニッケル、ロジウム、ルテニウム錯体等から選択される一種を触媒として１〜１００気圧の加圧水素下で水素化する。
【００２２】
本発明のゴム組成物は、上記ゴム成分、短繊維、及びリッキドポリマーの他に、ゴム工業で通常使用されている種々の成分を含むことができる。例えば、種々の成分として、カーボンブラック、充填剤（例えば、シリカ等の補強性充填剤；並びに炭酸カルシウムなどの無機充填剤）；加硫促進剤；老化防止剤；酸化亜鉛；ステアリン酸；軟化剤；及びオゾン劣化防止剤等の添加剤を挙げることができる。なお、加硫促進剤として、Ｍ（２−メルカプトベンゾチアゾール）、ＤＭ（ジベンゾチアジルジスルフィド）及びＣＺ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）等のチアゾール系加硫促進剤；ＴＴ（テトラメチルチウラムスルフィド）等のチウラム系加硫促進剤；並びにＤＰＧ（ジフェニルグアニジン）等のグアニジン系の加硫促進剤等を挙げることができる。
【００２３】
本発明のゴム組成物は、上述のゴム成分、短繊維、及びリッキド成分と共にカーボンブラックまたはシリカなどの補強剤や各種の配合剤を加えてロール、バンバリーミキサー、ニーダーなどによって混練りした後、硫黄、加硫促進剤などを添加して加硫し、短繊維を配向させてタイヤ用トレッドゴム等として用いることができる。本発明のタイヤは、トレッドゴムを通常の加硫条件に従って加硫成形することにより、製造することができる。本発明のタイヤに充填される気体には、空気、又は窒素などの不活性なガスが用いられる。
本発明のゴム組成物に上記リキッドポリマー及び短繊維をブレンドした場合には、特にタイヤとして好適であり、ドライグリップ性及び初期応答性（剛性）がアップし、操縦安定性が向上する。
（実施例）
【００２４】
以下の本発明のタイヤの実施例を説明する。
実施例１−３及び比較例１−４の下記表１に示す配合処方（質量部）に従って、バンバリーミキサーを用いて、各種タイヤトレッド用ゴム組成物を混練配合し、所定の方向に短繊維に配向性を持たせて押出した。次にゴム組成物を用いて乗用車タイヤ（サイズ：２２５／４０Ｒ１８）のトレッドを形成した試作を行なった。そして、以下の評価測定を行った。
【００２５】
＜ＤＲＹグリップ性＞
各タイヤのトレッドのＤＲＹグリップ性を以下のようにして評価した。その結果を表１に示した。
試作タイヤを最高時速３００ｋｍｈで走行可能な高性能車両に装備させて、サーキットで走行させ、走行初期（計測１周目）グリップと計測１２周目の走行末期グリップにおけるテストドライバーの特に駆動時、ブレーキ時のフィーリングを下記の基準にて評価した。
なお、比較例１の結果を「０」として、下記の基準にて相対評価した。数値が正の値で大きくなる程、ＤＲＹグリップ性に優れる。
＋３・・・運転頻度の低い一般ドライバーが明確に差を認誠できる程度
＋２・・・運転頻度の高い一般ドライバーが差を認識できる程度
＋１・・・プロドライバーが差を認識できる程度
０・・・コントロール
−１・・・プロのドライバーが差を認識できる程度
−２・・・運転頻度の高い一般ドライバーが差を認識できる程度
−３・・・運転頻度の低い一般ドライバーが明確に差を認識できる程度
【００２６】
＜初期応答性＞
各タイヤのトレッドの初期応答性を以下のようにして評価した。その結果を表１に示した。
試作タイヤを最高時速３００ｋｍｈで走行可能な高性能車両に装備させて、サーキットで走行させ、テストドライバーの走行初期のテストドライバーのフィーリング、走行末期のテストドライバーのフィーリングを下記の基準にて評価した。
なお、比較例１の結果を「０」として、下記の基準にて相対評価した。数値が正の値で大きくなる程、初期応答性に優れる。
＋３・・・運転頻度の低い一般ドライバーが明確に差を認誠できる程度
＋２・・・運転頻度の高い一般ドライバーが差を認識できる程度
＋１・・・プロドライバーが差を認識できる程度
０・・・コントロール
−１・・・プロのドライバーが差を認識できる程度
−２・・・運転頻度の高い一般ドライバーが差を認識できる程度
−３・・・運転頻度の低い一般ドライバーが明確に差を認識できる程度
【００２７】
【表１】
2009249502.tif 000002
【００２８】
【表２】
2009249502.tif 000003
【００２９】
＜表中の注釈＞
表中のＳＢＲ；スチレン−ブタジエン共重合体（ＪＳＲ社製）、Ｌ−ＳＢＲ；リキッドポリマー、Ｓｔ；結合スチレン量、Ｍｗ；ポリスチレン重量平均分子量を表す。
＊１；短繊維ケプラーは、径１０μｍ、長さ２ｍｍ、アスペクト比２００、引張弾性率５９ＧＰａのアラミド繊維である。
＊２；短繊維ＰＥＴは、径１０μｍ、長さ２ｍｍ、アスペクト比２００、引張弾性率１２ＧＰａのポリエチレンテレフタレート繊維である。
＊３；ＶＧＣＦ及びＶＧＣＦ−Ｓは上述した昭和電工社製の気相法炭素繊維である。
＊４；カーボンブラックは、東海カーボン株式会社製のシースト９Ｈ（Ｎ２ＳＡ１４２ｍ２／ｇ、ジブチルフタレート吸油量１３０ｍｌ／１００ｇ）である。
＊５；アロマオイルは、富士興産株式会社製のＦＵＫＫＯＬ  ＡＲＯＭＡＸ＃３である。
＊６；ＷＡＸは、精工化学株式会社製のマイクロクリスタリンワックスである。
＊７；６ＰＰＤは、大内新興化学工業株式会社製のＮ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミンからなる老化防止剤である。
＊８；ＤＰＧは、住友化学工業株式会社製の加硫促進剤ジフェニルグアニジンである。
＊９；ＤＭは、三新化学工業株式会社製の加硫促進剤ビス（４−メチルベンゾチアゾリル−２）−ジスルフィドである。
＊１０；ＣＺは、大内新興化学工業株式会社製の加硫促進剤Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジル−スルフェンアミドである。
【００３０】
表１に示す結果から明らかなように、各実施例のタイヤは、比較例１のタイヤに比べてドライグリップ性及び初期応答性のバランスに優れている。各実施例のタイヤは、いずれも、総合的に比較例１のタイヤに対して操縦安定性が良好であった。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明のタイヤは、トレッドゴムのグリップ性及び初期応答性を高度に両立させることのできる産業上利用可能なものである。