JP2000190704A - 空気入りタイヤ - Google Patents

空気入りタイヤ

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JP2000190704A
JP2000190704A JP10372080A JP37208098A JP2000190704A JP 2000190704 A JP2000190704 A JP 2000190704A JP 10372080 A JP10372080 A JP 10372080A JP 37208098 A JP37208098 A JP 37208098A JP 2000190704 A JP2000190704 A JP 2000190704A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐摩耗性、耐破壊性を低下させることなく、
低発熱性となるゴム組成物をタイヤトレッド部に使用す
ることにより低燃費となる空気入りタイヤを提供する。 【解決手段】 天然ゴム及びポリブタジエンの割合が重
量比で65/35〜 40/60となるゴム成分100
重量部に対し、下記一般式(I)又は(II)で表わされ
る化合物質から選択される少なくとも1種を0.05〜
5重量部配合してなるゴム組成物を分割された表層部の
トレッド部に用いたことを特徴とする空気入りタイヤ。 【化1】 【化2】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐摩耗性、耐破壊
性を低下させることなく、低発熱性となるゴム組成物を
タイヤトレッド部に使用することにより低燃費となる空
気入りタイヤに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、空気入りタイヤ、特に、トラッ
ク・バス用等の重荷重用空気入りタイヤは、走行するこ
とにより、特にトレッド部へ配置されたゴム組成物に大
きな歪振幅が繰り返し加えられ、タイヤ温度が上昇する
と共に、路面からの入力が大きく、タイヤ寿命を著しく
低下させていた。すなわち、走行することによる発熱、
摩耗、破壊特性(ティアー性)がシビアであるといった
特徴がある。これに対して、低発熱性と耐摩耗性の両
立、低発熱性と耐ティアー性の両立といったことが検
討されており、例えば、トレッド部へ配置するゴム組成
物に配合するカーボンブラック等の量、種類を変更した
りしていたが、実際には全体の要求特性のバランスを考
えて性能の妥協点でゴム組成物の配合を設定せざるを得
なかった。
【0003】例えば、特開昭60−23409号公報で
は、特に乗用車用タイヤを目的として、分子末端を特殊
な化合物で変性したスチレン・ブタジエンゴム(SB
R)を使用して、低発熱性とする方法が開示されてい
る。しかしながら、この方法は、溶液重合SBRには適
用できるが、これ以外のゴム、特に重車両用タイヤに最
も広く使用されている天然ゴムや、一般的に溶液重合S
BRよりも高温破壊特性に優れている乳化重合SBRに
は全く応用できなかった。
【0004】本願出願人は、天然ゴムに対して、特定の
ヒドラジド化合物を配合して低発熱性を維持しながらム
ーニー粘度増加を抑制して作業性を向上することができ
るゴム組成物及びこれをタイヤトレッド部に用いた空気
入りタイヤを出願している(WO98/44040公
報)。
【0005】しかしながら、この公報に開示されるゴム
組成物は、老化防止特性に優れると共に、低発熱性を維
持しながらムーニー粘度増加を抑制して作業性を向上す
るものあるが、更なる低発熱性と耐摩耗性、耐ティア性
とを両立したゴム組成物をタイヤトレッド部に使用して
なる空気入りタイヤが望まれている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の課題等を解消しようとするものであり、耐摩
耗性、耐破壊性と、低発熱性とを両立したゴム組成物を
タイヤトレッド部に使用することにより低燃費となる空
気入りタイヤを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記ゴム
発熱改良剤等として優れる特定のヒドラジド化合物群に
ついて種々検討すると共に、更に重荷重用に必要な各種
要件を解明することにより、上記目的のゴム組成物をタ
イヤトレッド部に使用した空気入りタイヤを得ることに
成功し、本発明を完成させるに至ったのである。すなわ
ち、本発明の空気入りタイヤは、次の(1)〜(5)に存す
る。 (1) 天然ゴム及びポリブタジエンの割合が重量比で65
/35〜40/60となるゴム成分100重量部に対
し、下記一般式(I)又は(II)で表わされる化合物質
から選択される少なくとも1種を0.05〜5重量部配
合してなるゴム組成物をトレッド部に用いたことを特徴
とする空気入りタイヤ。
【化3】
【化4】 (2) 前記ゴム成分100重量部中には、末端変性ポリブ
タジエンが1〜60重量部配合される上記(1)記載の空
気入りタイヤ。 (3) 前記ゴム成分100重量部に対し、窒素吸着比表面
積(N2SA)が70〜150m2/gであり、かつジブ
チルフタレート吸油量(DBP)が80〜140ml/1
00gであるカーボンブラックが30〜60重量部配合
される上記(1)又は(2)記載の空気入りタイヤ。 (4) 前記ゴム成分100重量部に対し、シランカップリ
ング剤が0.05〜5重量部配合される上記(1)〜(3)の
何れか一つに記載の空気入りタイヤ。 (5) 前記一般式(I)又は(II)で表わされる化合物質
が3−ヒドロキシ−N´−(1,3−ジメチルブチリデ
ン)−2−ナフトエ酸ヒドラジド、3−ヒドロキシ−N
´−(1,3−ジフェニルエチリデン)−2−ナフトエ
酸ヒドラジド及び3−ヒドロキシ−N´−(1−メチル
エチリデン)−2−ナフトエ酸ヒドラジドヒドラジドか
ら選択される少なくとも1種である上記(1)〜(4)の何れ
か一つに記載の空気入りタイヤ。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を詳
しく説明する。本発明の空気入りタイヤは、天然ゴム及
びポリブタジエンの割合が重量比で65/35〜40/
60となるゴム成分100重量部に対し、下記一般式
(I)又は(II)で表わされる化合物質から選択される
少なくとも1種を0.05〜5重量部配合してなるゴム
組成物をトレッド部に用いたことを特徴とするものであ
る。
【化5】
【化6】
【0009】本発明で用いる上記一般式(I)又は(I
I)で表わされる化学物質は、ゴム組成物の低発熱性化
を維持しながら耐摩耗性、耐ティア性を有するものであ
り、その作用機構は化学物質の配合によりゴムポリマー
との反応性を低下させ、かつ、カーボンブラックとの反
応性を維持向上させる機能を有するものである。前記一
般式(I)で表わされる化学物質の内で、好ましくは、
一般式(I)中のAが芳香族環、Xが下記式
【化7】 ヒドロキシ基、アミノ基より選んだ少なくとも1種であ
り、R1〜R4は、水素及び炭素数1〜18からなる直鎖
状又は分岐状のアルキル基、シクロアルキル基、芳香族
環(それぞれ同じでも、異なっていてもよい)より選択
された化学物質の少なくとも1種であることが望まし
い。
【0010】上記一般式(I)で表わされる具体的な化
学物質としては、例えば、N2,N4−ジ(1−メチルエ
チリデン)イソフタル酸ジヒドラジド、N2,N4−ジ
(1−メチルプロピリデン)イソフタル酸ジヒドラジ
ド、N2,N4−ジ(1,3−ジメチルブチリデン)イソ
フタル酸ジヒドラジド、N′−(1−メチルエチリデ
ン)サリチル酸ヒドラジド、N′−(1−メチルプロピ
リデン)サリチル酸ヒドラジド、N′−(1−メチルブ
チリデン)サリチル酸ヒドラジド、N′−(1,3−ジ
メチルブチリデン)サリチル酸ヒドラジド、N′−(2
−フリルメチレン)サリチル酸ヒドラジド等が挙げら
れ、また、一般式(II)で表わされる具体的な化学物質
としては、例えば、1−ヒドロキシ−N′−(1−メチ
ルエチリデン)−2−ナフトエ酸ヒドラジド、1−ヒド
ロキシ−N′−(1−メチルプロピリデン)−2−ナフ
トエ酸ヒドラジド、1−ヒドロキシ−N′−(1−メチ
ルブチリデン)−2−ナフトエ酸ヒドラジド、1−ヒド
ロキシ−N′−(1,3−ジメチルブチリデン)−2−
ナフトエ酸ヒドラジド、1−ヒドロキシ−N′−(2−
フリルメチレン)−2−ナフトエ酸ヒドラジド、3−ヒ
ドロキシ−N′−(1−メチルエチリデン)−2−ナフ
トエ酸ヒドラジド、3−ヒドロキシ−N′−(1−メチ
ルプロピリデン)−2−ナフトエ酸ヒドラジド、3−ヒ
ドロキシ−N′−(1−メチルブチリデン)−2−ナフ
トエ酸ヒドラジド、3−ヒドロキシ−N′−(1,3−
ジメチルブチリデン)−2−ナフトエ酸ヒドラジド、3
−ヒドロキシ−N′−(2−フリルメチレン)−2−ナ
フトエ酸ヒドラジド、3−ヒドロキシ−N′−(1,2
−ジフェニルエチリデン)−2−ナフトエ酸ヒドラジド
等が挙げられる。これらの一般式(I)又は(II)で
表される化学物質は、原料となる3−ヒドロキシ−2−
ナフトエ酸ヒドラジド等と、アセトン、メチルイソブチ
ルケトン等とを加温して反応させることにより容易に合
成することができる。
【0011】好ましい前記一般式(I)及び(II)で
表される化学物質は、合成の容易性及びコスト面と得ら
れる低発熱化効果から、3−ヒドロキシ−N´−(1,
3−ジメチルブチリデン)−2−ナフトエ酸ヒドラジ
ド、3−ヒドロキシ−N´−(1,3−ジフェニルエチ
リデン)−2−ナフトエ酸ヒドラジド及び3−ヒドロキ
シ−N´−(1−メチルエチリデン)−2−ナフトエ酸
ヒドラジドヒドラジドであり、更に好ましくは、3−ヒ
ドロキシ−N´−(1,3−ジメチルブチリデン)−2
−ナフトエ酸ヒドラジドが望ましい。
【0012】上記一般式(I)又は(II)で表わされ
る化学物質は、単独又は2種以上を併用することがで
き、これらはゴム成分100重量部に対し、0.05〜
5重量部の範囲で用いられ、好ましくは、0.1〜3.
0重量部である。上記0.05〜5重量部の配合量範囲
とすることにより、発熱特性(tanδ)、耐摩耗性を
変えずに初期の伸び(Original Eb)及び老化後の伸
び(Aged Eb)を改良することができ、例えば、
Eb、耐摩耗性を同等にし、発熱性(tanδ)を大幅
に改良することや、Eb、tanδを同等で耐摩耗性を
大幅に改良するといったことが可能とすることができ
る。上記化合物質が0.05重量部未満では、ほとんど
伸び改良が見られず、5重量部を越えると、未加硫ゴム
の粘度上昇を生じ、加工性が悪化し、好ましくない。
【0013】本発明で用いるゴム成分は、天然ゴム(N
R)及びポリブタジエン(BR)の割合が重量比で65
/35〜40/60からなるものであり、好ましくは、
60/40〜50/50となるものが望ましい。上記配
合範囲のゴム成分を使用することにより、例えば、E
b、耐摩耗性を同等にしてtanδを大幅に改良するこ
とができる。上記NR/BRの割合が重量比で65/3
5未満であると、耐摩耗性が低下となり、また、40/
60を越えると、加工性悪化、Aged Ebの劣化と
なり、好ましくない。
【0014】本発明で用いるポリブタジエン(BR)
は、特に限定されるものでないが、例えば、低シス−
1,4−ポリブタジエン、高シス−1,4−ポリブタジ
エンなどが挙げられるが、好ましくは、末端変性ポリブ
タジエンが望ましい。使用できる末端変性ポリブタジエ
ンは、例えば、tributyl-tin Li initiator使用のtin c
ompound terminatorの両末端変性されたものや、HMI
−Snを開始剤として調製される両末端変性されたもの
が挙げられる。この末端変性ポリブタジエンをゴム成分
に用いることにより、より低ロス(低発熱性)効果を発
揮せしめることができる。この末端変性ポリブタジエン
は、ゴム成分100重量部中には、1〜60重量部、好
ましくは、35〜50重量部配合されることが望まし
い。末端変性ポリブタジエンの配合量が1重量部未満で
あると、効果が少なく、更に耐摩耗性を向上させること
ができず、また、60重量部を越えると、加工性悪化、
並びにAged Ebが低下しすぎることとなり、好ま
しくない。
【0015】また、本発明で用いるカーボンブラックと
しては、窒素吸着比表面積(N2SA)が70〜150
2 /gで、かつジブチルフタレート吸油量(DBP)
が80〜150ml/100gの特性を有するものが使
用でき、好ましくは、窒素吸着比表面積が90〜130
2 /gで、かつDBPが90〜140ml/100g
であるものが望ましい。カーボンブラックのN2 SAが
80未満、DBPが80未満では発熱性の改良効果が少
ない。また、N2 SA>150、DBP>140では未
加硫ゴム粘度が上昇し作業性が悪くなる。上記特性のカ
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、30〜60重量部であり、好ましくは、40
〜55重量部である。カーボンブラックの配合量が30
重量部未満であると、耐摩耗、カット等の要求性能を満
足せず、また、60重量部超過では、発熱性が悪化し、
前記化学物質による改良効果も小さくなり、好ましくな
い。
【0016】本発明には、上記補強充填材となるカーボ
ンブラックの他、シリカ、タルクなどの充填材を更に配
合することができる。上記シリカなどの充填材の配合量
は、前記ゴム成分100重量部に対して、1〜30重量
部であり、好ましくは、3〜10重量部である。配合量
が1重量部未満であると、更に抗破壊性を向上すること
ができず、また、30重量部超過では、耐摩耗性低下と
なり、好ましくない。
【0017】上記シリカを使用した場合は、シランカッ
プリング剤の併用が好ましい。シランカップリング剤と
しては、例えば、ビス(3−トリエトキシシリルプロピ
ル)ポリスルフィド、γ−メルカプトプロピルトリメト
キシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラ
ン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミ
ノプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシ
ラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプ
ロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピル
メチルジエトキシシラン、3−トリメトキシシリルプロ
ピル−N,N−ジメチルカルバモイルテトラスルフィ
ド、3−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリル
テトラスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルメ
タクリレートモノスルフィド等が挙げられる。上記シラ
ンカップリング剤の配合量は、前記ゴム成分100重量
部に対して、0.05〜5重量部であり、好ましくは、
0.5〜3重量部である。配合量が0.05重量部未満
であると、低ロス効果があまりなく、また、5重量部超
過では、コストが大幅にアップ及び抗破壊性低下とな
り、好ましくない。
【0018】本発明では、これら以外にもゴム工業で通
常使用されている加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、亜
鉛華(ZnO)、ステアリン酸、ワックス類、酸化防止
剤等の添加剤を配合することもできる。
【0019】本発明では、上記配合割合となるゴム成
分、カーボンブラック、上記式(I)又は(II)で表
わされる化学物質等をロール、インターナルミキサー等
の混練り機を用いて混練りすることによって空気入りタ
イヤのレッドゴム組成物として好適に使用され、常法に
より該ゴム組成物をトレッド部、好ましくは、図1に示
す分割された表層部のトレッド部に用いることにより空
気入りタイヤを作製することができる。
【0020】このように構成される本発明では、天然ゴ
ム及びポリブタジエン、好ましくは末端変性ポリブタジ
エンの割合が上記重量比の範囲となるゴム成分に対し、
上記一般式(I)又は(II)で表わされる化合物質から
選択される少なくとも1種を特定量配合することによ
り、耐摩耗性、耐破壊性と、低発熱性とを両立したゴム
組成物となるので、該ゴム組成物をタイヤトレッド部に
使用することにより低燃費となる空気入りタイヤが提供
されることとなる。特に、末端変性ポリブタジエンを用
いる場合は、低ロス効果が大きいが、老化後の伸び(A
ged Eb)が悪化するものである。本発明では、こ
の欠点を初期の伸び(Original Eb)をやや改良し、
かつ、老化後の伸び(Aged Eb)を大幅に改良す
る上記一般式(I)又は(II)で表わされる化合物質を
配合(併用)することにより、老化後の伸び(Aged
Eb)等を同等にして低燃費となる空気入りタイヤが
提供されることとなる。
【0021】
【実施例】次に、本発明を実施例、比較例に基づいて更
に詳しく説明するが、下記実施例のみに限定されるもの
ではない。
【0022】〔実施例1〜5、比較例1〜6〕下記表1
に示す配合処方(重量部)にてゴム組成物を調製した。
タイヤサイズ11R225のタイヤを作製し、表1の各
々のゴム組成物を図1に示す分割された表層部のトレッ
ド部(トレッド部材)に適用した。なお、下層のトレッ
ド部(トレッド部材)は、実施例1〜5及び比較例1〜
6とも同一のゴム組成物を使用した。得られた夫々のゴ
ム組成物について、Original Eb、Aged
Eb、耐摩耗性、tanδ、作業性(ML1+4)を、
タイヤについては耐摩耗性について下記評価方法にて評
価した。これらの結果を下記表1に示す。
【0023】〔Original Eb(初期の伸び)
の評価〕JIS K 6301に従って、3号の試験片
にて引張試験を行い、伸びを測定し、コントロール(比
較例1 化学物質無添加)の値を100とし、指数で表
示した。指数の値が大きいほど、耐破壊特性の効果が大
きいことになる。〔Aged Eb(老化後の伸び)の
評価〕ギアーオーブンで100℃、24Hhrsの条件
で老化させた後の伸びを上記Original Ebと
同様にして測定し、コントロール(比較例1 化学物質
無添加)の値を100とし、指数で表示した。指数の値
が大きいほど、老化後の耐破壊特性の効果が大きいこと
になる。
【0024】(耐摩耗性の評価)耐摩耗性は、2000
時間走行後のタイヤにおけるトレッドゴムを下記式 走行距離/(走行前溝深さ−走行前溝深さ) により算出し、コントロール(比較例1 化学物質無添
加)の値を100とし、指数で表示した。指数の値が大
きいほど、耐摩耗性の改良効果が大きいことになる。
【0025】(tanδの評価)周波数50Hz、25
℃の条件により、2%歪み振幅のtanδを求め、コン
トロール(比較例1 化学物質無添加)の値を100と
し、指数で表示した。指数の値が低いほど、低発熱性の
改良効果が大きいことになる。
【0026】(作業性の評価、ムーニー粘度ML1 +
4 )JIS K 6300−1974に準拠して、ムー
ニー粘度ML1 + 4 (130℃)を測定し、コントロー
ル(比較例1 化学物質無添加)の値を100とし、指
数で表示した。指数の値が小さいほど、作業性の改良効
果が大きいことになる。
【0027】
【表1】
【0028】上記表1中の使用した*1〜*8のBR、
末端変性BR、カーボンブラックの特性などは下記のと
おりである。 *1:ハイ−シス1,4−ポリブタジエン(JSR B
R01) *2:両末端変性ポリブタジエン(Tributyl-tin Li in
itiator開始剤使用) *3:カーボンブラック,N121(N2SA=12
5,DBP=132) *4:カーボンブラック,HS−HAF(N2SA=9
0,DBP=140) *5:KBE−846(信越化学) *6:日石エオレジン B−100(日石化学) *7:3−ヒドロキシーN´−(1,3−ジメチルブチ
リデン)−2−ナフトエ酸ヒドラジド *8:N-Cyclonexyl-2-Bennzothiazyl-l-sulfe-Namide
Accel CZ−R(川口化学工業)
【0029】(表1の考察)上記表1の結果から明らか
なように、本発明範囲となる実施例1〜5は、本発明範
囲外となる比較例1〜6に較べ、摩耗特性及びEbが同
等で大幅な低発熱を有する配合が設定できるようにな
り、また、Eb、発熱性が同等で耐摩耗を向上する配合
設定も同様に可能となった。更に、タイヤの発熱低減に
より大幅に燃費向上できることが判明した。個別的にみ
ると、比較例1(コントロール)は、発熱改良剤を何等
添加しないものである。比較例2及び3は本発明の化学
物質〔3−ヒドロキシ−N´−(1,3−ジメチルブチ
リデン)−2−ナフトエ酸ヒドラジド〕を使用したもの
であるが、比較例2では配合量が少ないため、Eb、t
anδが悪化することが判り、比較例3では、配合量が
多いため、tanδが大幅に悪化することが判る。比較
例4〜6は、本発明の化学物質〔3−ヒドロキシ−N´
−(1,3−ジメチルブチリデン)−2−ナフトエ酸ヒ
ドラジド〕を使用しないものであり、他の成分である末
端変性BR、カ−ボンブラックを変えても、目的の空気
入りタイヤが得られないことが判る。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、耐摩耗性及び破壊特性
が同等で大幅な低発熱性を有する配合が設定でき、ま
た、破壊特性、低発熱性が同等で耐摩耗性を向上する配
合設定も同様に可能となる空気入りタイヤとすることが
できるので、タイヤの発熱低減により大幅に燃費向上し
た空気入りタイヤが提供される。また今までの低燃費タ
イヤは、トレッドゴムの耐ティアー性が悪かったため、
サイプなどの量、形状に制限があったが、本発明により
構造設計の自由度が更に向上できる空気入りタイヤが提
供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】空気入りタイヤの一例を示す部分縦断面図を示
し、(A)は本発明の特徴である分割された表層部を有
するトレッド部を示す。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 天然ゴム及びポリブタジエンの割合が重
    量比で65/35〜40/60となるゴム成分100重
    量部に対し、下記一般式(I)又は(II)で表わされる
    化合物質から選択される少なくとも1種を0.05〜5
    重量部配合してなるゴム組成物をトレッド部に用いたこ
    とを特徴とする空気入りタイヤ。 【化1】 【化2】
  2. 【請求項2】 前記ゴム成分100重量部中には、末端
    変性ポリブタジエンが1〜60重量部配合される請求項
    1記載の空気入りタイヤ。
  3. 【請求項3】 前記ゴム成分100重量部に対し、窒素
    吸着比表面積(N2SA)が70〜150m2/gであ
    り、かつジブチルフタレート吸油量(DBP)が80〜
    140ml/100gであるカーボンブラックが30〜6
    0重量部配合される請求項1又は2記載の空気入りタイ
    ヤ。
  4. 【請求項4】 前記ゴム成分100重量部に対し、シラ
    ンカップリング剤が0.05〜5重量部配合される請求
    項1〜3の何れか一つに記載の空気入りタイヤ。
  5. 【請求項5】 前記一般式(I)又は(II)で表わされ
    る化合物質が3−ヒドロキシ−N´−(1,3−ジメチ
    ルブチリデン)−2−ナフトエ酸ヒドラジド、3−ヒド
    ロキシ−N´−(1,3−ジフェニルエチリデン)−2
    −ナフトエ酸ヒドラジド及び3−ヒドロキシ−N´−
    (1−メチルエチリデン)−2−ナフトエ酸ヒドラジド
    から選択される少なくとも1種である請求項1〜4の何
    れか一つに記載の空気入りタイヤ。
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