JP2008031267A

JP2008031267A - 重荷重用タイヤトレッドゴム組成物および重荷重用空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2008031267A
Application number: JP2006205425A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Uno; 仁宇野
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2006-07-27
Filing date: 2006-07-27
Publication date: 2008-02-14

Abstract

【課題】実機のようなラージスケールでの混練りにおいても加工性に優れるポリブタジエンゴムを用いることで、耐摩耗性と、加工性、低発熱性を両立した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】重量平均分子量（Ｍｗ）が６０×１０^４以上、該Ｍｗと数平均分子量（Ｍｎ）との比（Ｍｗ／Ｍｎ）が３．２〜３．５、シス−１，４結合含有量が９７％以上でかつビニル結合含有量が１％以下、更にムーニー粘度（ＭＬ１＋４）とトルエン溶液粘度（Ｔ−ｃｐ）の比（Ｔ−ｃｐ／ＭＬ１＋４）が２〜５の範囲内にあるポリブタジエンゴム１５〜６０重量部と、天然ゴムなどのジエン系ゴム８５〜４０重量部と、を含有するゴム組成物である。
【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（大型タイヤ）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トレッドゴム組成物に関するものである。

近年、重荷重用空気入りタイヤにおいては、トレッド部の耐摩耗性が益々重要になってきており、耐摩耗性の向上を図るために様々な検討がなされている。

一般に、耐摩耗性を重視したタイヤ用途の分野では、天然ゴムに対するシスポリブタジエンゴムのブレンド比率を高めたゴム組成物を使用することにより、耐摩耗性が向上することが知られている。しかしながら、その反面、ブタジエンゴムの使用比率が上がるにつれて、加工性が低下し、また耐摩耗性と同じく重要である低発熱性、カット／チップ性が劣るため、多量に使用することはできない。

そこで、例えば、下記特許文献１には、低発熱性を悪化させることなく、耐摩耗性と耐偏摩耗性を改善するために、ポリブタジエンゴムとして、重量平均分子量（Ｍｗ）が５０×１０^４〜７５×１０^４、該重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比で表される分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が１．５〜３．０、かつ２３℃におけるトルエン溶液中の固有粘度〔η〕が９０以上であるものを使用したトラック・バス用ゴム組成物が提案されている。しかしながら、同文献で使用している上記ポリブタジエンゴムは分子量分布が狭く、そのため、加工性に劣るという問題がある。

また、下記特許文献２には、低発熱性及び加工性を損なうことなく、耐摩耗性を改善することを目的として、ポリブタジエンゴムとして、重量平均分子量（Ｍｗ）が５０×１０^４〜７０×１０^４、該重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比で表される分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．５〜３．０、更に、１００℃におけるムーニー粘度（ＭＬ１＋４）に対する２５℃におけるトルエン溶液粘度（Ｔ−ｃｐ）の比（Ｔ−ｃｐ／ＭＬ１＋４）が２以上であるものを使用することが提案されている。しかしながら、同文献においても、分子量分布が低いことから加工性に劣り、特に実機のようなラージスケールで混練りした場合に、改良効果が不十分であるケースがみられた。
特開平７−１１８４４３号公報特開２００５−２９８６１２号公報特開２００６−０６３２８７号公報

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、実機のようなラージスケールでの混練りにおいても加工性に優れるポリブタジエンゴムを用いることで、耐摩耗性と、加工性、低発熱性を両立す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。

本発明に係る重荷重用タイヤトレッドゴム組成物は、重量平均分子量（Ｍｗ）が６０×１０^４以上であり、該重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比で表される分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が３．２〜３．５であり、更に、１００℃におけるムーニー粘度（ＭＬ１＋４）に対する２５℃におけるトルエン溶液粘度（Ｔ−ｃｐ）の比（Ｔ−ｃｐ／ＭＬ１＋４）が２〜５であるポリブタジエンゴム１５〜６０重量部と、天然ゴム、合成ポリイソプレンゴム及びスチレンブタジエンゴムからなる群より選択される少なくとも一種のジエン系ゴム８５〜４０重量部と、を含有するものである。

また、本発明に係る重荷重用空気入りタイヤは、該ゴム組成物からなるトレッドを備えるものである。

上記構成によれば、上記特定のマクロ構造を持つポリブタジエンゴムを天然ゴムなどの他のジエン系ゴムとブレンドして用いることにより、実機のようなラージスケールでの混練りを想定した場合でも、ある一定の加工性及び低発熱性を損なうことなく、耐摩耗性を改善することができ、従来にもまして耐摩耗性と、加工性及び低発熱性を両立させることができる。

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、ゴム成分として使用されるポリブタジエンゴムは、上記した特定の分子量、分子量分布、及び粘度特性を有するポリブタジエンゴムであり、汎用タイプの高シスポリブタジエンゴムと比較すると、分子量が大きく、かつ分子量分布が広くて、直鎖状傾向（リニアリティ）が高いという特徴を備えている。すなわち、従来、このように広い分子量分布を持つものは分子量が低く、リニアリティが低いものであり、上記のように高分子量かつ高リニアリティで分子量分布の広いポリブタジエンゴムは用いられていなかった。

該ポリブタジエンゴムは、重量平均分子量（Ｍｗ）が６０×１０^４以上であることを要する。Ｍｗを６０×１０^４以上とすることにより、配合ゴムのヒステリシスロスを小さくして、タイヤの発熱温度の上昇を抑えることができ、耐破壊特性の低下を抑制して、疲労摩耗や偏摩耗を生じにくくすることができる。なお、Ｍｗの上限は特に限定されないが、８０×１０^４以下であることが、加工性を確保する上で好ましい。

また、該ポリブタジエンゴムは、重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比で表される分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が３．２〜３．５の範囲内にあることを要する。このように、高分子量でありながら、Ｍｗ／Ｍｎを高くすることで、低発熱性および耐摩耗性を維持ないし向上しながら、実機レベルでの加工性を確保することができる。

ここで、これら重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）は、テトロヒドロフラン（ＴＨＦ）を展開溶媒としてゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ、東ソー社製「ＨＣＬ−８２２０」、測定温度４０℃）により測定される値である。詳細には、分子量既知のポリスチレンについて、ＧＰＣスペクトログラムのピーク位置と分子量の関係について検量線を作成しておき、ＧＰＣで測定したポリブタジエンゴムのスペクトログラムを分子量既知のポリスチレンの検量線と比較し、ポリスチレン換算重量平均分子量とポリスチレン換算数平均分子量とを計算することにより求められる。

該ポリブタジエンゴムは、また、２５℃におけるトルエン溶液粘度（Ｔ−ｃｐ）と１００℃におけるムーニー粘度（ＭＬ１＋４）との比Ｔ−ｃｐ／ＭＬ１＋４が２〜５の範囲内にあることを要する。この比はポリブタジエンゴムのリニアリティに関連し、この値が大きいほどリニアリティが高いこと、即ち直鎖状傾向が高いことを意味する。なお、トルエン溶液粘度のみで規定した場合、トルエン溶液粘度が高いほど耐摩耗性は良好となるが、低発熱性や加工性に劣る場合があり、本発明のようにムーニー粘度との比で規定し、かつ、その比を２以上とすることにより、耐摩耗性を向上させながら、低発熱性と加工性を改善することができる。Ｔ−ｃｐ／ＭＬ１＋４は、２．５以上であることが好ましい。

ここで、トルエン溶液粘度（Ｔ−ｃｐ）は、ブルックフィールド（ＢＬ）型粘度計により測定される２５℃、１０％のトルエン溶液粘度の値（センチポイズ（ｃｐ）で示す値）である。また、ムーニー粘度（ＭＬ１＋４）は、ＪＩＳＫ６３００に準拠して、予熱１分、測定４分、温度１００℃にて測定される値である。

該ポリブタジエンゴムは、シス−１，４結合含有量が９７％以上であり、かつビニル結合含有量が１％以下であることが、耐摩耗性の点から、好ましい。ここで、これらシス含有量及びビニル含有量は、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り、シス：７４０ｃｍ^−１、ビニル：９１０ｃｍ^−１の吸収強度比からミクロ構造を算出することにより求められる。

本発明のゴム組成物において、ゴム成分は、上記ポリブタジエンゴム１５〜６０重量部と、他のジエン系ゴム８５〜４０重量部とのブレンドゴムからなることが好ましい。耐摩耗性を高めるという点から、より好ましい配合比率は、該ポリブタジエンゴムが３０〜６０重量部、他のジエン系ゴムが７０〜４０重量部である。

前記他のジエン系ゴムとしては、天然ゴム、合成ポリイソプレンゴム及びスチレンブタジエンゴムからなる群より選択される少なくとも一種が用いられる。好ましくは、天然ゴム単独、又は、天然ゴムと合成ポリイソプレンゴム及び／又はスチレンブタジエンゴムとのブレンドゴムである。

本発明のゴム組成物には、カーボンブラック、シリカなどの充填剤を配合することができる。カーボンブラックとしては、特に限定されず、例えば、ＡＳＴＭＤ１７６５による分類で、Ｎ１００番台やＮ２００番台に属するカーボンブラックを用いることができる。カーボンブラックの配合量は、特に限定されないが、ゴム成分１００重量部に対して４０〜６０重量部配合されることが好ましい。

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、可塑剤、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、上記した特定のポリブタジエンゴムを天然ゴムなどの他のジエン系ゴムとブレンドして用いたことにより、実機スケールの混練においても加工性を良好なものとすることができ、耐摩耗性と、加工性及び低発熱性を両立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。

ポリブタジエンゴムとしては、下記表１に示すＢＲ−１〜７の７種類のポリブタジエンを用いた。

下記表２に示す配合に従い、実施例１〜５および比較例１〜６のゴム組成物を調製した。調製に際しては、下記１重量部を１ｋｇとして、まず、第１ステップにおいて、加硫促進剤と硫黄を除く成分を２００Ｌの密閉型ミキサーで３〜５分間混練し、１６０±５℃に達した後に放出し、マスターバッチを得た。次いで、第２ステップにおいて、上記第１ステップで得られたマスターバッチに加硫促進剤と硫黄を加え、２００Ｌの密閉型ミキサーで４０〜８０秒混練し、１００±５℃に達した時に放出し、ゴム組成物を得た。

なお、表２中のＮＲは、天然ゴム（ＲＳＳ３号）である。また、各ゴム組成物には、共通配合として、ゴム成分１００重量部に対して、カーボンブラック（東海カーボン製Ｎ１１０「シースト９」）５０重量部、ステアリン酸（日本油脂製）２重量部、老化防止剤（モンサント製「６ＰＰＤ」）１重量部、亜鉛華（三井金属製「亜鉛華１号」）３重量部、ワックス（日本精鑞製「ＯＺＯＡＣＥ０６３０」）１重量部、硫黄（鶴見化学工業製）２重量部、加硫促進剤（三新化学製「ＣＢＳ」）１重量部を配合した。

各ゴム組成物について、未加硫状態にて加工性を評価するとともに、１４５℃×３０分で加硫して所定形状の試験片を作製し、得られた試験片を用いて、３００％モジュラス、耐摩耗性、低発熱性、耐カット・チップ性を評価した。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１００とした指数で表示した。指数が小さいほど粘度が低く、加工性が良好であることを示す。

・３００％モジュラス：ＪＩＳＫ６２５１に準拠した引張試験により測定し（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。

・低発熱性：東洋精機製スペクトロメータを用いて、温度６０℃、初期伸張１０％、歪振幅２％、周波数１０Ｈｚの条件で、損失係数ｔａｎδを測定し、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、発熱温度の上昇を抑えることができ、低発熱性に優れることを示す。

・耐カット・チップ性：ＪＩＳＫ６２５２に準拠して測定し（クレセント形）、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カット・チップ性に優れることを示す。

表２に示すように、本発明に係る実施例１〜５のゴム組成物であると、重量平均分子量（Ｍｗ）、リニアリティ（Ｔ−ｃｐ／ＭＬ１＋４）が高く、かつ、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）の広い高シス−低ビニルポリブタジエンゴムを用いたことにより、加工性、低発熱性の悪影響がなく、耐摩耗性が実機スケールの混練においても良好であった。

これに対し、比較例２では、ポリブタジエンゴムの配合比率が低すぎたために、耐摩耗性に劣るものであった。比較例３では、逆にポリブタジエンゴムの配合比率が高すぎたために、加工性が悪化し、また、耐カット・チップ性に劣るものであった。比較例４では、重量平均分子量が小さく、また、分子量分布が狭いため、耐摩耗性の改良効果が不十分であり、また加工性にも劣っていた。比較例５では、リニアリティが低いことから、耐摩耗性が低下していた。また、分子量分布は広いものの、重量平均分子量が小さいため、低分子量領域の含有率が増加して、ヒステリシスロスが大きくなり、発熱温度が上昇するとともに、耐破壊特性が低下して耐摩耗性が低下していた。比較例６では、重量平均分子量は大きいものの、分子量分布が狭いため、加工性が悪く、耐摩耗性及び低発熱性との両立が不十分であった。

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

重量平均分子量（Ｍｗ）が６０×１０^４以上であり、該重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比で表される分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が３．２〜３．５であり、更に、１００℃におけるムーニー粘度（ＭＬ１＋４）に対する２５℃におけるトルエン溶液粘度（Ｔ−ｃｐ）の比（Ｔ−ｃｐ／ＭＬ１＋４）が２〜５であるポリブタジエンゴム１５〜６０重量部と、
天然ゴム、合成ポリイソプレンゴム及びスチレンブタジエンゴムからなる群より選択される少なくとも一種のジエン系ゴム８５〜４０重量部と、
を含有する重荷重用タイヤトレッドゴム組成物。
前記ポリブタジエンゴムは、シス−１，４結合含有量が９７％以上であり、かつビニル結合含有量が１％以下であ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。
請求項１又は２記載のゴム組成物からなるトレッドを備える重荷重用空気入りタイヤ。