JP2006083210A

JP2006083210A - 重荷重用タイヤトレッドゴム組成物

Info

Publication number: JP2006083210A
Application number: JP2004266595A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Uno; 仁宇野; Seishi Hatano; 晴司破田野
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2004-09-14
Filing date: 2004-09-14
Publication date: 2006-03-30

Abstract

【課題】発熱性などの特性に悪影響を与えることなく、かつ、加工性を維持しつつ、耐摩耗性を高度に向上させることができる重荷重用タイヤトレッドゴム組成物を提供する。
【解決手段】ジエン系ゴム１００重量部に対して、ＣＴＡＢ吸着比表面積（ＣＴＡＢ）が１２５〜１４０ｍ^２／ｇであり、圧縮ＤＢＰ吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ）が９０〜１２０ｍｌ／１００ｇ以上であり、ヨウ素吸着量（ＩＡ）に対するＣＴＡＢの比ＣＴＡＢ（ｍ^２／ｇ）／ＩＡ（ｍｇ／ｇ）の値が０．９〜１．０であり、かつ、下記式（Ａ）の関係を満たすカーボンブラックを４０〜６０重量部配合したものとする。
（ＣＴＡＢ／ＩＡ≧−０．０１６４×（２４Ｍ４ＤＢＰ）＋２．７２２ …（Ａ）

Description

本発明は、トラックやバスなどの大型車に用いられる重荷重用タイヤにおいて、そのト
レッド部を形成するゴム組成物として用いられる耐摩耗性に優れるゴム組成物に関するも
のである。

トラックやバスなどに使用される重荷重用タイヤにおいては、トレッド部の耐摩耗性が
極めて重要である。従来、かかる耐摩耗性の向上のため、ゴム成分として用いるブタジエ
ンゴムについてシス−１，４含有量の高いハイシスタイプのものを使用したり、あるいは
また、充填剤としてのカーボンブラックについて、小粒子径のものを使用したり、ストラクチャーの高いものを使用したり、表面活性を向上させたり、添加量を増量したりなどといった方策が提案されている。

下記特許文献１には、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１２５〜１７０ｍ^２／ｇ、Ｎ２ＳＡに対するＤＢＰ吸油量（ＤＢＰ）の比であるＤＢＰ／Ｎ２ＳＡが０．７５〜１．２、ヨウ素吸着量（ＩＡ）に対するＮ２ＳＡの比Ｎ２ＳＡ／ＩＡが１．０５〜１．３５であり、更に、比着色量（ＴＩＮＴ）とストークス相当径（Ｄｓｔ）との関係を規定したカーボンブラックを配合することで、低発熱性と耐摩耗性及び加工性に優れたトレッド用ゴム組成物が提案されている。

また、下記特許文献２には、粒子径が小さく、比表面積の大きいカーボンブラックを用いて高耐摩耗性と低発熱性を同時に付与する目的として、Ｎ２ＳＡが１００〜１６０ｍ^２／ｇであり、かつ、真比重及びアグリゲート粒間ポアのモード径の関係を規定したカーボンブラックを配合することが提案されている。

また、下記文献３には、ＣＴＡＢ吸着比表面積（ＣＴＡＢ）が１４５〜１５１ｍ^２／ｇ、圧縮ＤＢＰ吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ）が１０４〜１１０ｍｌ／１００ｇ、ＣＴＡＢ／ＩＡが０．９５〜１．０４ｍ^２／ｇ、かつ、Ｎ２ＳＡが１６４〜１７０ｍ^２／ｇであるカーボンブラックを配合することで、低燃費性及び耐疲労特性を良好に保ちながら耐摩耗性を大幅に向上させるトレッド用ゴム組成物が提案されている。

また、下記文献４には、ＣＴＡＢが７０〜２５０、ＤＢＰが１３０以上、２４Ｍ４ＤＢＰが１１５以上、ＤＢＰ−２４Ｍ４ＤＢＰが４０以下、ΔＤｓｔ／Ｄｓｔが０．８以下であり、更に特定の相関因子を規定したハード系ハイストラクチャーカーボンブラックを用いることにより、配合ゴムに高位のモジュラス、耐摩耗性、グリップ性能をバランス良く付与し、モジュラスに対する耐摩耗性が高いゴム組成物が提案されている。
特開２００１−２８３５号公報特開平４−１７０４４８号公報特開２００４−５９８０３号公報特開２０００−８０３０２号公報

上記した従来の方策を用いると確かに耐摩耗性の向上は見込めるものの、加工性の悪化やモジュラスの上昇によるカーボンブラックの分散不良を引き起こし、また、重荷重用タイヤトレッドゴムとして必要な低発熱性や耐カット／チップ性などの特性に悪影響を及ぼすという欠点もあった。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、発熱性などの特性に悪影響を与える
ことなく、かつ、加工性を維持しつつ、耐摩耗性を高度に向上させることができる重荷重用タイヤトレッドゴム組成物を提供することを目的とする。

本発明者は、特定の粒子径、ストラクチャー指数、及び表面活性度を有するカーボンブラックを使用することで、加工性を維持しつつ、発熱性などの特性に悪影響を及ぼすことなく、耐摩耗性を高度に向上させ得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明に係る重荷重用タイヤトレッドゴム組成物は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、ＣＴＡＢ吸着比表面積（以下、単に「ＣＴＡＢ」と略称することがある。）が１２５〜１４０ｍ^２／ｇであり、圧縮ＤＢＰ吸油量（以下、単に「２４Ｍ４ＤＢＰ」と略称することがある。）が９０〜１２０ｍｌ／１００ｇ以上であり、ヨウ素吸着量（以下、単に「ＩＡ」と略称することがある。）に対するＣＴＡＢの比ＣＴＡＢ（ｍ^２／ｇ）／ＩＡ（ｍｇ／ｇ）の値が０．９〜１．０であり、かつ、下記式（Ａ）の関係を満たすカーボンブラックを４０〜６０重量部配合したものとする。
（ＣＴＡＢ／ＩＡ≧−０．０１６４×（２４Ｍ４ＤＢＰ）＋２．７２２ …（Ａ）

本発明のゴム組成物において、前記ジエン系ゴムは、天然ゴム及び／又はイソプレンゴム１００〜５０重量％と、ブタジエンゴム０〜５０重量％からなるものであってもよい。

上記ブタジエンゴムは、シス−１，４結合含有量が９５％以上であるハイシスタイプで
あることが好ましい。

本発明によれば、粒子径とストラクチャーと表面活性とのバランスを考慮した上記の特定のカーボンブラックを用いることにより、良好な耐摩耗性を維持しながら発熱性及び加工性の悪化を抑制することができる。

以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。

本発明のゴム組成物において、ゴム成分として用いられるジエン系ゴムとしては、天然
ゴムの他、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴムなどのジエン系
合成ゴムが挙げられ、これらはいずれか一種を単独で用いても、２種以上ブレンドして用
いてもよい。

好ましくは、ジエン系ゴムは、天然ゴム及び／又はイソプレンゴム１００〜５０重量％
と、ブタジエンゴム０〜５０重量％からなるものとする。すなわち、天然ゴム及び／又は
イソプレンゴムの単独、あるいは、これとブタジエンゴムとのブレンドであることが好ま
しい。ブレンドする場合、天然ゴム及び／又はイソプレンゴムが５０重量％以上で、ブタ
ジエンゴムが５０重量％以下であることが好ましく、より好ましくは、天然ゴム及び／又
はイソプレンゴムが５０〜９０重量％で、ブタジエンゴムが１０〜５０重量％である。

上記ブタジエンゴムとしては、シス−１，４結合含有量が９５％以上であるハイシスタ
イプのものが、耐摩耗性を向上させる上で好ましい。ここで、シス−１，４結合含有量は
、赤外吸収スペクトル法（モレロ法）により測定される値である。

本発明のゴム組成物に使用されるカーボンブラックは、下記（１）〜（４）の要件を全
て満足するものである。

（１）ＣＴＡＢ吸着比表面積（ＣＴＡＢ）が１２５〜１４０ｍ^２／ｇ、
（２）圧縮ＤＢＰ吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ）が９０〜１２０ｍｌ／１００ｇ、
（３）ＣＴＡＢ吸着比表面積（ＣＴＡＢ）／ヨウ素吸着量（ＩＡ）＝０．９〜１．０、
（４）（ＣＴＡＢ／ＩＡ）≧−０．０１６４×（２４Ｍ４ＤＢＰ）＋２．７２２…（Ａ）

これらを全て満足するカーボンブラックを用いることにより、良好な耐摩耗性を維持しながら、発熱性及び加工性の悪化を抑制することのできるゴム組成物を得ることができる。

上記（１）のＣＴＡＢ（セチルトリメチルアンモニウムブロミド）吸着比表面積は、Ａ
ＳＴＭＤ３７６５に準じて測定される値であり、カーボンブラックの粒子径の指標とな
るものである。本発明ではＣＴＡＢが１２５〜１４０ｍ^２／ｇであるＳＡＦクラス（ＡＳ
ＴＭグレード）のものを用いる。ＣＴＡＢが１２５ｍ^２／ｇ未満では、重荷重用タイヤの
トレッドゴムとして良好な耐摩耗性を得ることができず、１４０ｍ^２／ｇを超えると耐摩
耗性は向上するが、分散困難となり、カーボンブラックの性能を充分に発揮できなくなる
。

上記（２）の圧縮ＤＢＰ（ジブチルフタレート）吸油量は、２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量のこ
とであり、ＡＳＴＭＤ３４９３に準じて測定され、カーボンブラックのストラクチャーの指標となるものである。本発明では２４Ｍ４ＤＢＰが９０〜１２０ｍｌ／１００ｇであるハイストラクチャー品を用いるものであり、９０ｍｌ／１００ｇ未満では、重荷重用タイヤのトレッドゴムとして良好な耐摩耗性を得ることができなず、１２０ｍｌ／１００ｇを越えると発熱性が悪化する。より好ましくは１００〜１１５ｍｌ／１００ｇ以下である。

上記（３）のヨウ素吸着量（ＩＡ）は粒子径や表面活性度の指標となるものであり、ＡＳＴＭＤ１５１０に準じて測定される値であり、ＣＴＡＢ／ＩＡが０．９未満であると、耐摩耗性の改良において充分な効果は得られず、１．０を越えると加工性が悪化する。好ましくは０．９３〜１．０であり、より好ましくは０．９５から１．０である。

また、本発明で用いるカーボンブラックは、ＣＴＡＢ（ｍ^２／ｇ）、ＩＡ（ｍｇ／ｇ）
、２４Ｍ４ＤＢＰ（ｍｌ／１００ｇ）が上記（４）の式（Ａ）で表される関係を満たすことが必要であり、これを満たさない場合は、発熱性及び加工性が悪化する。

すなわち、カーボンブラックの表面活性度とストラクチャーとの間には一定の関係が存在し、高ストラクチャー、かつ高表面活性になるにつれて、耐摩耗性は改良される。しかし、同時に加工性が悪化し、良好な耐摩耗性及び発熱性が得られない。
表面活性度の指標としてＣＴＡＢ／ＩＡを用い、ストラクチャー指標として２４Ｍ４ＤＢＰを用いると、ＣＴＡＢ／ＩＡと２４Ｍ４ＤＢＰとの間には一定の直線関係が成立するが、この直線関係のバランスを崩して、上記（Ａ）式の関係を満たすカーボンブラックを用いることにより、発熱性や加工性に悪影響を与えることなく、耐摩耗性を向上させることができる。

上記カーボンブラックの配合量は、ゴム成分１００重量部に対して４０〜６０重量部で
ある。該カーボンブラックの配合量が４０重量部未満であると耐摩耗性が悪化し、また、
６０重量部を超えると発熱性が悪化する。

本発明のゴム組成物には、上記した成分の他に、老化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、
軟化剤、加硫剤、加硫促進剤など、重荷重用タイヤのトレッドゴム組成物において一般に
使用される各種添加剤を配合することができる。

以上よりなる本発明の重荷重用タイヤトレッドゴム組成物は、トラックやバスなどの重
荷重用空気入りラジアルタイヤのトレッド部のためのゴム組成物として用いられ、常法に
従い加硫成形することにより、該トレッド部を形成することができる。そして、このゴム
組成物からなるトレッド部であると、上記した特定のカーボンブラックを用いたことによ
り、発熱性などの特性に悪影響を及ぼすことなく、耐摩耗性を高度に向上させることがで
きる。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

天然ゴム（ＲＳＳ３号）８０重量部にブタジエンゴム（ＪＳＲ製「ＢＲ０１」（シス−
１，４結合含有量＝９６％））２０重量部を配合したゴム成分１００重量部に、下記表１
に示す特性値を有するカーボンブラック４５〜５０重量部を配合し、更に、その他の成分として、亜鉛華（三井金属製「亜鉛華１号」）３重量部、ステアリン酸（日本油脂製）３重量部、老化防止剤（モンサント製「６ＰＰＤ」）１重量部、硫黄（四国化成製）２重量部、加硫促進剤（三新化学製「ＴＢＢＳ」）１重量部を添加し、バンバリーミキサーにて混練して重荷重用タイヤトレッドゴム組成物を調製した。

なお、カーボンブラックは、比較例１で用いたものはショウブラックＮ１１０（昭和キャボット製）であり、比較例２はショウブラックＮ２２０（昭和キャボット製）である。比較例３，４、実施例１，２，３で用いたものは、炉頭部に接線方向空気供給口と炉軸方向に装着された燃焼バーナーを備える燃焼室と、該燃焼室と同軸的に連設された原料油噴射ノズルを有する多段の狭径反応室および広径反応室とにより構成されるオイルファーネス炉を用いて、原料油の分割導入条件、燃料油および空気の供給量、酸素ガスの添加条件を調整することにより得られたものである。

得られた各ゴム組成物について、引張試験を行って、破断伸びを測定するとともに、加工性、耐摩耗性、及び発熱性を評価した。各評価方法は次の通りである。

・加工性：ＪＩＳＫ６３００に準拠して、ムーニー粘度を測定し、比較例１の値を１０
０とした指数で表示した。指数が小さいほど加工性に優れることを示す。

・引張試験：ＪＩＳＫ６２５１に準拠して、破断伸びを測定し（ダンベル状３号形）、比較例１の値を１００とした指数で表示した。

・耐摩耗性：ＪＩＳＫ６２６４に準拠して測定し（ランボーン標準条件：スリップ率３０％、負荷荷重４０Ｎ、落砂量２０ｇ／分）、比較例１の値を１００とした指数で表示した。指数が大きいほど耐摩耗性に優れることを示す。

・発熱性：粘弾特性（６０℃でのｔａｎδ）により評価した。６０℃でのｔａｎδは、東
洋精機製スペクトロメーターを用いて、周波数１０Ｈｚ、初期伸張１０％、歪振幅２％と
して測定し、比較例１の値を１００とした指数で表示した。指数が小さいほど発熱性に優
れることを示す。

表１に示すように、比較例１，２は、式（Ａ）の右辺の値がＣＴＡＢ／ＩＡの値より大幅に高いため、加工性,摩耗性,発熱性において、改良効果は見られない。
比較例３，４は、ＣＴＡＢ／ＩＡの値が高いため、加工性が悪く（ムーニー粘度が上昇）、摩耗性、発熱性が悪化している。また、低ストラクチャー、小粒子径のカーボンブラックは良好な耐摩耗性が得られていない。これに対し、実施例の１〜３は小粒子径、高ストラクチャーを維持しながら表面活性をバランス良く配慮することで、加工性の悪化を抑制しつつ、耐摩耗性、発熱性ともに改良され、更に、破断強度の向上も認められた。また、カーボンブラック量を変量してモジュラス同等で見た場合でも、実施例のカーボンブラックは良好な耐摩耗性が得られている。

本発明のゴム組成物は、トラックやバスをはじめとする各種の重荷重用空気入りタイヤ
において、そのトレッド部を形成するためのゴム組成物として利用することができる。

Claims

ジエン系ゴム１００重量部に対して、
ＣＴＡＢ吸着比表面積（ＣＴＡＢ）が１２５〜１４０ｍ^２／ｇであり、圧縮ＤＢＰ吸油
量（２４Ｍ４ＤＢＰ）が９０〜１２０ｍｌ／１００ｇ以上であり、ヨウ素吸着量（ＩＡ）
に対するＣＴＡＢの比ＣＴＡＢ（ｍ^２／ｇ）／ＩＡ（ｍｇ／ｇ）の値が０．９〜１．０であり、かつ、下記式（Ａ）の関係を満たすカーボンブラックを４０〜６０重量部配合した
ことを特徴とする重荷重用タイヤトレッドゴム組成物。
（ＣＴＡＢ／ＩＡ≧−０．０１６４×（２４Ｍ４ＤＢＰ）＋２．７２２ …（Ａ）
前記ジエン系ゴムが、天然ゴム及び／又はイソプレンゴム１００〜５０重量部と、ブタジエンゴム０〜５０重量部とからなることを特徴とする請求項１記載の重荷重用タイヤトレッドゴム組成物。
前記ブタジエンゴムが、シス−１，４結合含有量が９５％以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の重荷重用タイヤトレッドゴム組成物。