JP2006225560A

JP2006225560A - ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2006225560A
Application number: JP2005042701A
Authority: JP
Inventors: Takumi Kimura; 巧木村
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2005-02-18
Filing date: 2005-02-18
Publication date: 2006-08-31

Abstract

【課題】加工性に優れ、耐疲労性および低発熱性を改良し得るゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】天然ゴムおよびジエン系合成ゴムからなる群から選ばれた少なくとも１種のゴムをゴム成分とするゴム組成物に対し、下記のコロイダル特性、
（Ａ）９０≦ＣＴＡＢ（ｍ²／ｇ）≦１３０、
（Ｂ）６０≦ＤＢＰ（ｍＬ／１００ｇ）＜１００、
（Ｃ）ＤＢＰ（ｍＬ／１００ｇ）≦０．７８２ＣＴＡＢ（ｍ²／ｇ）−８．７、
を満たすカーボンブラックが補強剤として配合されているゴム組成物である。
【選択図】なし

Description

本発明はゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関し、詳しくは、重荷重用空気入りタイヤ、特には悪路走行用重荷重用空気入りタイヤのトレッドに適した、耐疲労性および低発熱性に優れるゴム組成物および該ゴム組成物を使用した空気入りタイヤに関する。

従来、補強性の高いトレッドゴム用充填材としては、耐疲労性および低発熱性のバランスという観点からＩＳＡＦ級のカーボンブラックが使用されてきた。更にタイヤトレッドの耐磨耗性を向上させるためには、一般に微粒径かつハイストラクチャーカーボンブラックが適していることも既に知られている。

しかしながら、カーボンブラックを微粒径化していくと低発熱性が著しく低下して耐久性の低下を招き、またハイストラクチャー化していくと耐摩耗性は良好となるものの、耐疲労性が低下するという問題があった。これらの問題を解決するため、特許文献１または２には、天然ゴムおよび／またはジエン系合成ゴムに、コロイダル特性が特定の関係にあるカーボンブラックを配合したゴム組成物が提案されている。また、特許文献３には、天然ゴムおよび／またはジエン系合成ゴムに、特定の電子スピン共鳴スペクトルの線幅を有するカーボンブラックを配合したゴム組成物が提案されている。
特開平６−１５７８２２号公報特公平６−９４５１９号公報特公平７−１１０９１０号公報

しかし、上記特許文献１〜３に開示されたゴム組成物は、耐疲労性および低発熱性に関し、必ずしも十分なものであるとは言えず、また、このようなカーボンブラックをゴム組成物に配合すると、配合ゴムの粘度上昇を招き、加工が困難になるという問題が生じることもある。

そこで、本発明の目的は、加工性に優れ、耐疲労性および低発熱性を改良し得るゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、ゴム組成物に特定のコロイダル特性を有するカーボンブラックを配合することにより、疲労性を抑制し、低発熱性とすることができ、上記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明のゴム組成物は、天然ゴムおよびジエン系合成ゴムからなる群から選ばれた少なくとも１種のゴムをゴム成分とするゴム組成物に対し、下記のコロイダル特性、
（Ａ）９０≦ＣＴＡＢ（ｍ²／ｇ）≦１３０、
（Ｂ）６０≦ＤＢＰ（ｍＬ／１００ｇ）＜１００、
（Ｃ）ＤＢＰ（ｍＬ／１００ｇ）≦０．７８２ＣＴＡＢ（ｍ²／ｇ）−８．７、
を満たすカーボンブラックが補強剤として配合されていることを特徴とするものである。好ましくは、カーボンブラックがゴム成分１００重量部に対し、２０〜６０重量部配合されているものである。

また、本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム組成物をトレッドに使用したことを特徴とするものである。好ましくは、疲労前後の体積抵抗率の変化率（（疲労後の体積抵抗率）／（疲労前の体積抵抗率））が２０以下である。また、悪路走行用重荷重用空気入りタイヤとして好適に使用することができる。

本発明のゴム組成物をトレッドに使用したタイヤは、従来のものと比較し、工場作業性を損なうことなく、耐疲労性および低発熱性を改善することができる。

以下に本発明の好適実施形態を詳細に説明する。本発明のゴム組成物のゴム成分は、天然ゴムおよびジエン系合成ゴムからなる群から選ばれた少なくとも１種のゴムである。ジエン系合成ゴムとしては、例えば、スチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＲ）、ポリブタジエン（ＢＲ）、ポリイソプレン（ＩＲ）、ブタジエン−イソプレン共重合体、ブタジエン−スチレン−イソプレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム等が挙げられる。これらのゴムおよび天然ゴムは、単独で用いても、あるいは２種以上を混合して用いてもよい。

また、本発明に使用するカーボンブラックのコロイダル特性は下記の関係、
（Ａ）９０≦ＣＴＡＢ（ｍ²／ｇ）≦１３０、
（Ｂ）６０≦ＤＢＰ（ｍＬ／１００ｇ）＜１００、
（Ｃ）ＤＢＰ（ｍＬ／１００ｇ）≦０．７８２ＣＴＡＢ（ｍ²／ｇ）−８．７、
を満たすものである。ＣＴＡＢはセチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積の略記であり、上記値はＡＳＴＭＤ３７６５−８０に準拠して測定した値である。また、ＤＢＰはジブチルフタレート吸油量の略記であり、ＡＳＴＭＤ２４１４−９７に準拠して測定した値である。

本発明におけるコロイダル特性（ＣＴＡＢ、ＤＢＰ）の範囲は以下の理由により定められた。ＣＴＡＢが９０未満では、耐疲労性が著しく低下し、一方、１３０を超えると低発熱性特性が大幅に悪化する。また、ＤＢＰが６０未満では、分散が悪化し配合が困難となり、一方、１００以上になると耐疲労性が悪化する。更に、ＤＢＰの値が０．７８２ＣＴＡＢ−８．７の値を超えると、耐疲労性が悪化する。

ここで、カーボンブラックとして、製造方法によりチャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラックなどがあるが、前記コロイダル特性を有するものであれば、いずれも使用することができる。例えば、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦなどが使用される。

上記特定のコロイダル特性を有するカーボンブラックの配合量は、ゴム成分１００重量部に対し、好ましくは２０〜６０重量部である。含有量が当該範囲内にあることにより、耐摩耗性が十分な値を示し、所望の性能を十分に得ることができる。

なお、本発明のゴム組成物には、上記カーボンブラック以外に工業上で通常使用される配合剤、例えば補強性充填剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、軟化剤、老化防止剤等を適宜配合することができ、該ゴム組成物はバンバリーミキサー、インターミキサー等の密閉混練機やロール等の混練機を用いて混練することにより得られる。

また、本発明の空気入りタイヤは、上記本発明のゴム組成物をトレッドに使用したことを特徴とするものである。トレッド以外の材質およびタイヤ構造は、特に制限されるものではなく、適宜選定することができる。本発明の空気入りタイヤにおいては、好ましくは、疲労前後のトレッドの体積抵抗率の変化率（（疲労後の体積抵抗率）／（疲労前の体積抵抗率））が２０以下である。この体積抵抗の変化率が２０を超えると、耐疲労性が悪化し、好ましくない。ここで、疲労の条件は、下記実施例の条件であるタイヤの内圧７×１０⁵Ｐａ（７ｋｇ／ｃｍ²）、１５ｋｍ／ｈのスピードにて突起ドラムを１６８時間走行させることである。ゴム組成物中のカーボンブラックのＤＢＰが小さく、ＣＴＡＢが小さいほどタイヤトレッドの疲労は小さくなるが、その他にも、カーボンブラックの凝集体分布、表面活性でも耐疲労性のコントロールが可能である。疲労後の体積抵抗率が増加する理由としては、ゴム中のカーボンブラック間の位置関係が変化するためと考えられるが、本発明に係るコロイダルを持つカーボンブラックを配合したトレッドゴムは、その変化が少なく耐疲労性が高くなる。これにより、特に悪路走行用タイヤとして好適に使用することができる。

以下に実施例を挙げて、本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例になんら限定されるものではない。
実施例１〜３、比較例１〜３
試験ゴム組成物は下記の表１に示す配合をベースとして混練し、作製した。

また、上記表１中のカーボンブラックとしては下記の表２に示すコロイダル特性を有するカーボンブラックを用いた。なお、表中、ＣＴＡＢはＡＳＴＭＤ３７６５−８０に、ＤＢＰはＡＳＴＭＤ２４１４−９７に準拠して測定を行った値である。

得られた各種ゴム組成物について、下記の評価試験を行った。
（１）発熱特性（レジリエンス）
発熱特性の評価は、ブリティッシュ・スタンダード９０３：ＰａｒｔＡ８：１９６３に準じて行った反発弾性試験から、下記式により算出した。
発熱性指数＝供試試験片の反発弾性率／比較例１の試験片の反発弾性率
発熱性指数が大きいほど、発熱性の面で優れていること、即ち発熱量が少ないことを示す。結果を下記表２に併せて示す。

次に、得られた各種ゴム組成物をトレッドゴムとして用い、常法に従い、サイズ１２．００R２４のタイヤを作製し、疲労前後における体積抵抗率の変化率（（疲労後の体積抵抗率）／（疲労前の体積抵抗率））、および耐疲労性の評価を行った。疲労の条件は、タイヤの内圧７×１０⁵Ｐａ（７ｋｇ／ｃｍ²）、１５ｋｍ／ｈのスピードにて突起ドラムを１６８時間走行させることにより行った。

（２）疲労前後における体積抵抗率の変化率
体積抵抗率の測定は、GERMAN ASSOCIATION OF RUBBER INDUSTRYのWdK 110シート3に準拠し、HEWLETT PACKERD社製モデルHP4339Aのハイレジスタンスメータを使用し、リム組みした試験タイヤを鉄板上に置いて、リムと鉄板間に電気を流し、その時の抵抗値を読み取ることにより行った。
（３）耐疲労性
耐疲労性は、（疲労後の破壊強度）／（疲労前の破壊強度）により評価した。なお、破壊強度の測定方法は、ＪＩＳＫ６３０１に準拠し行った。サンプルはダンベル状サンプルを用いた。
上記（１）〜（３）の評価結果は、比較例１を１００とし、指数表示で表したものを、表２に併せて示す。
（４）ムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄）
ＪＩＳＫ６３００−１９９４に準拠し、１３０℃にてムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄／１３０℃）を測定し、実施例２の値を１００として指数化した。ムーニー粘度は値が小さい程、加工性が高いことを示す。結果を表２に併せて示す。

また、図１に実施例および比較例に使用したカーボンブラックのＣＴＡＢおよびＤＢＰの関係を示す。図中、点線によりＣＴＡＢおよびＤＢＰの条件（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を示しており、囲まれている領域内が本発明に使用するカーボンブラックのコロイダル特性の範囲である。

上記表２から、実施例１〜３は、耐疲労性、低発熱性および加工性に関し、いずれかを犠牲にすることなく、改善することが分かる。

実施例および比較例に使用したカーボンブラックのＣＴＡＢおよびＤＢＰの関係を示すグラフである。

Claims

天然ゴムおよびジエン系合成ゴムからなる群から選ばれた少なくとも１種のゴムをゴム成分とするゴム組成物に対し、下記のコロイダル特性、
（Ａ）９０≦ＣＴＡＢ（ｍ²／ｇ）≦１３０、
（Ｂ）６０≦ＤＢＰ（ｍＬ／１００ｇ）＜１００、
（Ｃ）ＤＢＰ（ｍＬ／１００ｇ）≦０．７８２ＣＴＡＢ（ｍ²／ｇ）−８．７、
を満たすカーボンブラックが補強剤として配合されていることを特徴とするゴム組成物。
前記カーボンブラックがゴム成分１００重量部に対し、２０〜６０重量部配合されている請求項１記載のゴム組成物。
請求項１または２記載のゴム組成物をトレッドに使用したことを特徴とする空気入りタイヤ。
疲労前後の体積抵抗率の変化率（（疲労後の体積抵抗率）／（疲労前の体積抵抗率））が２０以下である請求項３記載の空気入りタイヤ。
悪路走行用重荷重用空気入りタイヤである請求項３または４記載の空気入りタイヤ。