JP2005320371A

JP2005320371A - 重荷重用空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2005320371A
Application number: JP2004137497A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Inoue; 芳久井上; Takeshi Unetaka; 武畝高; Hiroyuki Saito; 宏之斎藤; Yasuo Nomura; 泰生野村; Susumu Takahashi; 進高橋
Original assignee: Dow Corning Toray Co Ltd; Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd; DuPont Toray Specialty Materials KK
Priority date: 2004-05-06
Filing date: 2004-05-06
Publication date: 2005-11-17

Abstract

【課題】低燃費性と耐摩耗性などとをバランスさせた重荷重用タイヤの提供。
【解決手段】（ｉ）ＮＲ及びＢＲをＮＲ／ＢＲ（重量比）＝６０〜９５／４０〜５で含むＮＲ及びＢＲのブレンドを主体とした加硫可能なゴム１００重量部、（ｉｉ）式（Ｉ）：Ｙ₃ＳｉＣ₃Ｈ₆ＳＣ（＝Ｏ）Ｒ（Ｉ）（式中、Ｙはメトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ又はアセトキシ基を示し、Ｒは環式もしくは分岐アルキル基、アルケニル基、アリール基及びアラルキル基から選ばれるＣ₁〜Ｃ₁₈の炭化水素基を示す）で表される少なくとも１種のシランカップリング剤Ｘで表面処理されたシリカ５〜３０重量部並びに（ｉｉｉ）Ｎ₂ＳＡが１１０ｍ²／ｇ以上のカーボンブラック３０〜４５重量部を含み、前記表面処理シリカとカーボンブラックとの合計４０〜６０重量部を含んでなるゴム組成物を溝深さ１６．５ｍｍ以下のキャップトレッドに使用した重荷重用空気入りタイヤ。
【選択図】なし

Description

本発明はトラックやバスなどの重荷重用空気入りタイヤに関し、更に詳しくは低燃費性と耐摩耗性とを高次元でバランスさせた重荷重用空気入りタイヤに関する。

近年、長引く不況の影響下にトラックやバス等の重荷重用タイヤにおいて低燃費化や省メンテナンス性が求められている。かかる背景下にトラック・バス等の重荷重用空気入りタイヤにおいて低燃費化や省メンテナンス性を目的とし、キャップトレッドゴムにて、（１）カーボンブラック配合量の減量や低グレード化、（２）シリカ配合、（３）タイヤトレッドの浅溝化などが検討されている。確かに、これらの手法により低燃費性能は向上するが、カーボンブラックを減量させると耐摩耗性やウェット性能が低下し、シリカを配合した場合には分散の問題から耐摩耗性が悪化し、また、タイヤトレッドの浅溝化では耐摩耗性が悪化してしまうという問題が生じ、いずれの方法を用いてもタイヤとして低燃費性／耐摩耗性／ウェット性能を高次元でバランス化させることは困難であった。

従来技術では、シリカの分散を向上させるために、ゴム組成物にシランカップリング剤を添加するのではなく、シリカをシランカップリング剤で前処理することが提案されている（特許文献１〜４）。しかしながら、このような前処理シリカには、前処理に用いる処理量を増やすとシランカップリング剤同士の反応が起こり、シリカが凝集してしまうという問題がある。

特開昭５９−２０６４６９号公報特開平５−１７７０５号公報特開平９−３２８６３１号公報特開２００２−３６５２号公報

従って、本発明は、前述の従来技術の問題点を排除して、低燃費性、耐摩耗性、ウェット性能などに優れた重荷重用空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明に従えば、（ｉ）天然ゴム（ＮＲ）及びポリブタジエンゴム（ＢＲ）をＮＲ／ＢＲ（重量比）＝６０〜９５／４０〜５で含むＮＲ及びＢＲのブレンドを主体とした加硫可能なゴム１００重量部、（ｉｉ）式（Ｉ）：
Ｙ₃ＳｉＣ₃Ｈ₆ＳＣ（＝Ｏ）Ｒ（Ｉ）
（式中、Ｙはメトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ又はアセトキシ基を示し、Ｒは環式もしくは分岐アルキル基、アルケニル基、アリール基及びアラルキル基から選ばれるＣ₁〜Ｃ₁₈の炭化水素基を示す）で表される少なくとも１種のシランカップリング剤Ｘで表面処理されたシリカ５〜３０重量部並びに（ｉｉｉ）窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１１０ｍ²／ｇ以上のカーボンブラック３０〜４５重量部を含み、前記表面処理シリカとカーボンブラックとの合計４０〜６０重量部を含んでなるゴム組成物を溝深さ１６．５ｍｍ以下のキャップトレッドに使用した重荷重用空気入りタイヤが提供される。

本発明に従えば、天然ゴム及び／又はポリブタジエンゴムからなるゴムに、３−オクタノイルチオ−プロピルトリエトキシシランで前処理したシリカ、Ｎ₂ＳＡが１１０ｍ²／ｇ以上のカーボンブラック３０〜４５phr（ゴム１００重量部当りの重量部）を含み、前記表面処理シリカとカーボンブラックとの合計４０〜６０phrを配合したゴムを溝深さ１６．５ｍｍ以下のキャップトレッドに使用して、低燃費性、耐摩耗性、ウェット性能を高次元でバランスさせたトラックやバスなどの重荷重用空気入りタイヤを得ることができる。

本発明においては、式（Ｉ）のシランカップリング剤Ｘで表面処理したシリカの嵩密度保持率を好ましくは５０〜１５０％、更に好ましくは６０〜１１０％とするのがよい。ここでかさ密度保持率（％）とは下記式（ＩＩ）から導かれる数値をいう。また、シランカップリング剤処理率（％）とは、シリカ表面を処理するのに使用したシランカップリング剤の比率のことであり、（シランカップリング剤の重量／処理前のシリカの重量）×１００の式から導かれる数値を意味する。

このかさ密度保持率が少な過ぎると充分な表面処理量が得られないため所望の効果が得にくく、逆に多過ぎると表面処理が均一に行なわれず、ゴム中への分散性や加工性が十分でなくなるおそれがあるので好ましくない。なお、上記嵩密度の測定はＪＩＳＫ５１０１で準拠して行ない、表面処理シリカから無作為にサンプリングした３点の試験サンプルで評価した。

本発明者らは３−オクタノイルチオ−プロピルトリエトキシシラン等の式（Ｉ）のシランカップリング剤Ｘを、好ましくはシランカップリング剤処理率で１〜２５％、更に好ましくは４〜２５％で、表面処理したシリカを配合することによりシリカの分散性が向上し、特に補強性を損なうこと無く、シリカの分散性を向上させることができるため、これをタイヤのキャップトレッドに使用することによって、低燃費及び耐摩耗性を高次元でバランスさせた空気入りタイヤを提供できることを見出した。

本発明に従ったゴム組成物に成分（ｉ）として配合されるゴム分はＮＲ及びＢＲをＮＲ／ＢＲ＝６０〜９５／４０〜５（重量％）で含むブレンドを主体としたもので、ＮＲ及びＢＲの合計量は低燃費性、耐摩耗性の観点から全ゴム分の６０重量％以上であるのが好ましく、８０重量％以上であるのが、更に好ましい。なお、天然ゴムとしてはタイヤ用に使用することができる任意の天然ゴムを用いることができ、ポリブタジエンゴムとしてはタイヤ用として使用できる任意の各種ポリブタジエンゴムを用いることができる。

本発明のゴム組成物に配合することができるその他のゴム成分としてはタイヤ用として使用できる任意のゴムとすることができ、具体的には各種スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴムなどのジエン系ゴムやブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、エチルン−プロピレン−ジエン共重合体ゴムなどをあげることができ、これらは単独又は任意のブレンドとして使用することができる。

本発明のゴム組成物には成分（ｉｉ）としてシリカの表面を式（Ｉ）のシランカップリング剤Ｘで処理した表面処理シリカをゴム成分（ｉ）１００重量部当り５〜３０重量部、好ましくは７〜２０重量部配合する。この配合量が少な過ぎると低燃費性が不足するので好ましくなく、逆に多過ぎると耐摩耗性が不足するので好ましくない。式（Ｉ）のシランカップリング剤Ｘは公知の化合物であり、特に日本ユニカー（株）製ＮＸＴシランなどとして市販されている。本発明において使用するシリカとしてはタイヤ用などに使用することができる任意のシリカ、例えば天然シリカ、合成シリカ、より具体的には乾式シリカ、湿式シリカとすることができる。

本発明のゴム組成物には成分（ｉｉｉ）として、ゴム（ｉ）１００重量部当り、窒素吸着比表面積Ｎ₂ＳＡ（ＪＩＳＫ６２１７に準拠して測定）が１１０ｍ²／ｇ以上、好ましくは１１５ｍ²／ｇ以上のカーボンブラック３０〜４５重量部、好ましくは３５〜４３重量部を含み、前記反応生成物とカーボンブラックとの合計４０〜６０重量部、好ましくは４２〜５５重量部を配合する。Ｎ₂ＳＡが１１０ｍ²／ｇ以上のカーボンブラックの配合量が少な過ぎると耐摩耗性が不足するので好ましくなく、逆に多過ぎると低燃費性が悪化するので好ましくない。またこのＮ₂ＳＡの値が１１０ｍ²／ｇ未満では耐摩耗性が不十分ので好ましくない。なお、他のカーボンブラックとしてはタイヤ用ゴム補強剤として使用できる任意のカーボンブラックとすることができる。

本発明に従って前記ゴム組成物は少なくとも２ピースからなる空気入りタイヤのキャップ部側に使用し、かつ、キャップ側ゴムをＡ、キャップ側ゴムＡ以外の内側ゴムをＢとした時に、６０℃のｔａｎδの値が、
ｔａｎδ（Ａ）≦ｔａｎδ（Ｂ）×１．２
の関係を満足した溝深さ１６．５ｍｍ以下の重荷重用空気入りタイヤに用いるのが好ましい。上記ｔａｎδの値を満足しない場合には低燃費性が不足するので好ましくない。

本発明に係る空気入りタイヤは前記ゴム組成物を用いてキャップトレッド、特に溝深さ１６．５ｍｍ以下のキャップトレッドとして用いることができ、その製造方法は従来公知の任意の方法によることができる。

本発明に係るゴム組成物には、前記した必須成分に加えて、カーボンブラックやシリカなどのその他の補強剤（フィラー）、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ用、その他一般ゴム用に一般的に配合されている各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練、加硫して組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量は本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。

以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことはいうまでもない。

実施例１〜６及び比較例１〜７
サンプルの調製
表Ｉに示す配合において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１．８リットルの密閉型ミキサーで３〜５分間混練し、１６５±５℃に達したときに放出してマスターバッチを得た。このマスターバッチに加硫促進剤と硫黄をオープンロールで混練し、ゴム組成物を得た。

次に得られたゴム組成物を１５×１５×０．２cmの金型中で１５０℃で３０分間加硫して加硫ゴムシートを調製し、以下に示す試験法で加硫ゴムの物性を測定した。結果は表Ｉに示す。

ゴム物性評価試験法
ｔａｎδ（６０℃）：東洋精機製作所製粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚの条件で観測した。この値が小さいほど低燃費性に優れることを示す。

実車耐摩耗性試験：表Ｉに示すタイヤトレッド構造で、タイヤサイズ１１Ｒ２２．５及び溝深さ１５．８ｍｍのタイヤを作製し、積載重量２０トンの車に装着して約６ヶ月間のうちに舗装路を約１００，０００ｋｍ走行して耐摩耗性試験を行った。結果は比較例１の値を１００として指数表示した。この値が大きいほど耐摩耗性に優れることを示す。

ＴＢＲＲ（タイヤ転がり抵抗）：表面が平滑な直径１７０７ｍｍの鋼製ドラムを備えたドラム試験機を用い、各試験タイヤをリムサイズ２２．５×７．５０のホイールに組付けて空気圧７００ｋＰａ、荷重２６．７ＫＮ、速度８０ｋｍ／ｈの条件で走行させ、その際の転がり抵抗を測定した。結果は比較例１の値を１００として指数表示した。この値が大きいほど低燃費性に優れることを示す。

表Ｉ脚注
ＮＲ：天然ゴムＳＴＲ−２０
ＢＲ：日本ゼオン（株）製ニッポールＢＲ１２２０
カーボンブラック：昭和キャボット（株）製ショウブラックＮ２３４（Ｎ₂ＳＡ＝１２３ｍ²／ｇ）
シリカ：東ソーシリカ（株）製ニップシールＡＱ
Ａ−１２８９：日本ユニカー（株）製Ａ−１２８９（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルファン
Ａ−１５８９：日本ユニカー（株）製Ａ−１５８９（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルファン
ＮＸＴ：日本ユニカー（株）製ＮＸＴシラン（３−オクタノイルチオ−プロピルトリアルコキシシラン）

Ａ−１２８９表面処理シリカ及びＡ−１５８９表面処理シリカ：日本ユニカー製ＮＵＣＡ−１２８９シラン又はＮＵＣＡ−１５８９をヘンシェルミキサーにて撹拌中のＮｉｐｓｉｌＡＱ（日本シリカ工業）中にゆっくり添加し、乾式反応シリカ粒子を調整した。このシランカップリング剤反応シリカ粒子を１５０℃にセットした防爆炉中で１時間乾燥して得た。

ＮＸＴ処理シリカ：上記ＮＸＴをヘンシェルミキサーにて撹拌中のＮｉｐｓｉｌＡＱ（日本シリカ工業）中にゆっくり添加し、乾式反応シリカ粒子を調整した。このシランカップリング剤反応シリカ粒子を１５０℃にセットした防爆炉中で１時間乾燥して得た。なお、嵩密度保持率は前述のようにして求め、結果は表Ｉに示した。

６Ｃ：フレキシス（社）製ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ６ＰＰＤ
ＲＤ：フレキシス（社）製ＦＬＥＣＴＯＬＴＭＱ
亜鉛華：正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種
ステアリン酸：日本油脂（株）製ビーズステアリン酸
ＴＢＢＳ：フレキシス（社）製ＳＡＮＴＯＣＵＲＥＴＢＢＳ
硫黄：鶴見化学工業（株）製金華印油入微粉硫黄

表Ｉに示す通り、実施例１〜５及び比較例１〜６はベーストレッド別コンパウンド（即ちトレッドがキャップ部とベース部の合計２ピースからなる）についての試験で、実施例１〜５は、良好な耐摩耗性が得られることを示し、比較例２，３及び４はＡ−１２８９，Ａ−１５８９及び３−オクタノイルチオプロピルトリエトキシシランを液体投入した場合で、耐摩耗性に劣ることを示す。比較例５及び６は、Ａ−１２８９及びＡ−１５８９で前処理したシリカを配合した場合で、耐摩耗性は向上するが、本発明のＮＸＴ処理シリカには及ばない。

実施例６及び比較例７は上記ベーストレッド別コンパウンドに対しシングルトレッドの例で、比較例８はタイヤトレッド構造をキャップのみのシングルトレッドにした場合で、比較例１に対し、ＴＢＲＲは改善されるが、摩耗が悪化する。実施例６はタイヤトレッドの構造をキャップのみのシングルトレッドにした場合で、比較例１に対し、耐摩耗性／及びＴＢＲＲが共に向上する。

以上の通り、本発明によれば低燃費性と耐摩耗性とに優れたゴム組成物が得られるので、トラックやバスなどの重荷重用空気入りタイヤの、特にキャップトレッドとして使用するのに好適である。

Claims

（ｉ）天然ゴム（ＮＲ）及びポリブタジエンゴム（ＢＲ）をＮＲ／ＢＲ（重量比）＝６０〜９５／４０〜５で含むＮＲ及びＢＲのブレンドを主体とした加硫可能なゴム１００重量部、（ｉｉ）式（Ｉ）：
Ｙ₃ＳｉＣ₃Ｈ₆ＳＣ（＝Ｏ）Ｒ（Ｉ）
（式中、Ｙはメトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ又はアセトキシ基を示し、Ｒは環式もしくは分岐アルキル基、アルケニル基、アリール基及びアラルキル基から選ばれるＣ₁〜Ｃ₁₈の炭化水素基を示す）で表される少なくとも１種のシランカップリング剤Ｘで表面処理されたシリカ５〜３０重量部並びに（ｉｉｉ）窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１１０ｍ²／ｇ以上のカーボンブラック３０〜４５重量部を含み、前記表面処理シリカとカーボンブラックとの合計４０〜６０重量部を含んでなるゴム組成物を溝深さ１６．５ｍｍ以下のキャップトレッドに使用した重荷重用空気入りタイヤ。
請求項１に記載のゴム組成物を少なくとも２ピースからなる空気入りタイヤのキャップ部側に使用し、かつ、キャップ側ゴムをＡ、キャップ側ゴムＡ以外の内側ゴムをＢとした時に、６０℃のｔａｎδの値が
ｔａｎδ（Ａ）≦ｔａｎδ（Ｂ）×１．２
の関係を満足した溝深さ１６．５ｍｍ以下の重荷重用空気入りタイヤ。
前記シランカップリング剤Ｘで表面処理したシリカの嵩密度保持率が５０〜１５０％である請求項１又は２に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
前記シリカの前記シランカップリング剤Ｘによる表面処理量が１≦（シランカップリング剤Ｘの重量／処理前のシリカの重量）×１００≦２５の関係を満たす請求項１〜３に記載の重荷重用空気入りタイヤ。