JP2016155980A - 建設車両用タイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】悪路、重荷重条件での走行を伴う建設車両用タイヤのキャップトレッドにおいては、耐カット性、耐チッピング性および耐摩耗性が要求される。また加工性も良好であることが求められる。
【解決手段】スチレン−ブタジエン共重合体ゴムを７０質量部以上含むジエン系ゴム１００質量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が７０〜１５０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを４０〜８０質量部およびジスチレン化フェノールまたはトリスチレン化フェノールを主成分とするスチレン化フェノール化合物を０．５〜２０質量部配合してなる建設車両用タイヤ用ゴム組成物によって上記課題を解決した。
【選択図】なし

Description

本発明は、建設車両用タイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものであり、詳しくは、耐カット性、耐チッピング性、耐摩耗性および加工性をいずれも同時に改善し得る建設車両用タイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものである。

悪路、重荷重条件での走行を伴う建設車両用タイヤのキャップトレッドにおいては、耐カット性、耐チッピング性および耐摩耗性が要求される。耐摩耗性を向上させるためには、キャップコンパウンドに使用するカーボンブラックの増量、小粒径化、ポリブタジエンゴムのブレンド等の手法がある。しかし、これらの手法は、いずれもタイヤの耐カット性および耐チッピング性を悪化させるという問題を生じる。一方、耐カット性および耐チッピング性を向上させるには、樹脂やシリカを配合することが有効であるが、これらの手法では逆に耐摩耗性の悪化が避けられないという問題がある。また、未加硫ゴムの粘度を上昇させ、加工性を悪化させる場合もある。このように、従来技術では、耐カット性、耐チッピング性、耐摩耗性および加工性をいずれも同時に改善することは極めて困難であった。

なお下記特許文献１には、ゴム材料と特定構造のメチレンビス（アルキルスルフィド）およびフェノール系酸化防止剤等から選ばれる劣化防止剤とを混合する技術が開示されている。しかし特許文献１には、下記で説明する本発明のスチレン化フェノール化合物については開示も示唆もない。また、特定のスチレン化フェノール化合物を用い、耐カット性、耐チッピング性、耐摩耗性および加工性をいずれも同時に改善し、これを建設車両用のタイヤ、とくにキャップトレッドに用いようとする技術思想は何ら開示されていない。

特公平８−２６１７８号公報

本発明の目的は、耐カット性、耐チッピング性、耐摩耗性および加工性をいずれも同時に改善し得る建設車両用タイヤ用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。

本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、特定の組成のジエン系ゴムに対し、特定の特性を有するカーボンブラックおよび特定の構造を有する化合物を特定量で配合することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成することができた。
すなわち本発明は以下のとおりである。
１．スチレン−ブタジエン共重合体ゴムを７０質量部以上含むジエン系ゴム１００質量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が７０〜１５０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを４０〜８０質量部およびジスチレン化フェノールまたはトリスチレン化フェノールを主成分とするスチレン化フェノール化合物を０．５〜２０質量部配合してなることを特徴とする建設車両用タイヤ用ゴム組成物。
２．前記１に記載のゴム組成物をキャップトレッドに使用した建設車両用空気入りタイヤ。

本発明によれば、特定の組成のジエン系ゴムに対し、特定の特性を有するカーボンブラックおよび特定の構造を有するスチレン化フェノール化合物を特定量で配合したので、耐カット性、耐チッピング性、耐摩耗性および加工性をいずれも同時に改善し得る建設車両用タイヤ用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ができる。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。
（ジエン系ゴム）
本発明で使用されるジエン系ゴムは、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）を必須成分とする。ＳＢＲの配合量は、ジエン系ゴム全体を１００質量部としたときに７０質量部以上であることが必要である。ＳＢＲの配合量が７０質量部未満であると、耐摩耗性が悪化し、好ましくない。なお、ＳＢＲ以外にも他のジエン系ゴムを用いることができ、例えば天然ゴム（ＮＲ）、合成イソプレンゴム（ＩＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、その分子量やミクロ構造はとくに制限されず、アミン、アミド、シリル、アルコキシシリル、カルボキシル、ヒドロキシル基等で末端変性されていても、エポキシ化されていてもよい。
なお本発明では、ブタジエンゴム（ＢＲ）を配合しないことが好ましい。

（カーボンブラック）
本発明で使用するカーボンブラックは、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が７０〜１５０ｍ^２／ｇのカーボンブラックであることが必要であり、本発明の効果が向上するという観点から、８０〜１４０ｍ^２／ｇであることが好ましい。窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が７０ｍ^２／ｇ未満であると硬度、耐カット性が低下し、逆に１５０ｍ^２／ｇを超えると発熱性が悪化する。なお、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）はＪＩＳ Ｋ６２１７−２に準拠して求めた値である。

（スチレン化フェノール化合物）
スチレン化フェノール化合物は、下記式で表すことができる。

本発明で使用されるスチレン化フェノール化合物は、ｎが２であるジスチレン化フェノールまたはｎが３であるトリスチレン化フェノールを主成分とする。本発明で使用されるスチレン化フェノール化合物は、公知の製造方法により製造することができ、また商業的に入手も可能である、市販品としては、例えば三光（株）製ＳＰ−２４（ジスチレン化フェノールを主成分とする）、ＴＳＰ（トリスチレン化フェノールを主成分とする）等が挙げられる。

一般的に製造されたスチレン化フェノール化合物は、フェノール１モルに対してスチレン１モルが付加したモノスチレン化フェノール（上記式中、ｎ＝１）；フェノール１モルに対してスチレン２モルが付加したジスチレン化フェノール（上記式中、ｎ＝２）；フェノール１モルに対してスチレン３モルが付加したトリスチレン化フェノール（上記式中、ｎ＝３）；およびその他の成分の混合物となる。本発明では、これらのスチレン化フェノール化合物のうち、主成分としてジスチレン化フェノールおよびトリスチレン化フェノールを使用する。上述のように製造されたスチレン化フェノール化合物は、主に、モノ、ジおよびトリ体の混合物であるので、本発明で使用されるスチレン化フェノール化合物は、モノ体がある程度存在することができる。したがって本発明で言う、「ジスチレン化フェノールまたはトリスチレン化フェノールを主成分とする」とは、ジスチレン化フェノールまたはトリスチレン化フェノールが全体の５０モル％以上、好ましくは６０モル％以上、さらに好ましくは６５モル％以上を占めることを意味し、それ以外の成分としてモノスチレン化フェノールやその他の成分（例えばテトラ体あるいはそれ以上の付加物のスチレン化フェノール化合物）が含まれていてもよい。

なお、上記式におけるスチレン部位は、スチレンの誘導体であってもよい。例えば、α−メチルスチレン、ｏ−メチルスチレン、１，３−ジメチルスチレン等が挙げられる。

（建設車両用タイヤ用ゴム組成物の配合割合）
本発明の建設車両用タイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が７０〜１５０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを４０〜８０質量部およびジスチレン化フェノールまたはトリスチレン化フェノールを主成分とするスチレン化フェノール化合物を０．５〜２０質量部配合してなることを特徴とする。
前記カーボンブラックの配合量が４０質量部未満であると、硬度が低下し、耐カット性が低下し、耐摩耗性も悪化する。逆に８０質量部を超えると発熱性が悪化する。
前記スチレン化フェノール化合物の配合量が０．５質量部未満であると、配合量が少な過ぎて本発明の効果を奏することができない。逆に２０質量部を超えると発熱性が悪化する。

さらに好ましい前記カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、４５〜７５質量部である。
さらに好ましい前記スチレン化フェノール化合物の配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、２〜１８質量部（とくに好ましくは５〜１５質量部）である。

（その他成分）
本発明における建設車両用タイヤ用ゴム組成物には、前記した成分に加えて、加硫又は架橋剤；加硫又は架橋促進剤；酸化亜鉛；老化防止剤；可塑剤；各種充填剤などの建設車両用タイヤ用ゴム組成物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も、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。

また本発明の建設車両用タイヤ用ゴム組成物は、耐カット性、耐チッピング性、耐摩耗性および加工性をいずれも同時に改善し得ることから、建設車両用空気入りタイヤのキャップトレッドに用いることがとくに好ましい。また本発明のゴム組成物は、従来の空気入りタイヤの製造方法に従って空気入りタイヤを製造することができる。

以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。

標準例１、実施例１〜２および比較例１〜４
サンプルの調製
表１に示す配合（質量部）において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１．７リットルの密閉式バンバリーミキサーで５分間混練した後、ゴムをミキサー外に放出し室温冷却した。続いて同バンバリーミキサーにゴムを入れ、加硫促進剤および硫黄を加えてさらに混練し、建設車両用タイヤ用ゴム組成物を得た。次に得られた建設車両用タイヤ用ゴム組成物を所定の金型中で１５０℃、３０分間プレス加硫して２ｍｍ厚の加硫ゴム試験片を得、以下に示す試験法で未加硫のゴム組成物または加硫ゴム試験片の物性を測定した。

ムーニー粘度：上記未加硫のゴム組成物を用い、ＪＩＳ Ｋ６３００に従い、１００℃における未加硫ゴムの粘度を測定した。結果は標準例１の値を１００として指数表示した。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。
硬度（２０℃）：ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して２０℃にて測定した。結果は、標準例１の値を１００として指数表示した。指数が大きいほど硬度が高く、耐カット性に優れることを示す。
耐チッピング性：ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して破断伸びを１００℃で測定した。結果は、標準例１の値を１００として指数表示した。指数が大きいほど高温での破断伸びが高く、耐チッピング性に優れることを示す。
耐摩耗性：ランボーン摩耗試験機（岩本製作所（株）製）を使用して、荷重５ｋｇ（＝４９Ｎ）、スリップ率２５％、時間４分、室温の条件でランボーン摩耗指数を測定した。結果は、標準例１の値を１００として指数表示した。この指数が大きいほど、耐摩耗性が良好であることを意味する。
結果を表１に併せて示す。

＊１：ＳＢＲ（日本ゼオン（株）製ＮＩＰＯＬ １５０２）
＊２：ＮＲ（ＴＳＲ２０）
＊３：カーボンブラック−１（キャボットジャパン（株）製ショウブラックＮ２２０、Ｎ_２ＳＡ＝１１９ｍ^２／ｇ）
＊４：カーボンブラック−２（東海カーボン（株）製、シーストＳＯ、Ｎ_２ＳＡ＝４２ｍ^２／ｇ）
＊５：酸化亜鉛（正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種）
＊６：ステアリン酸（日油（株）製ステアリン酸ＹＲ）
＊７：老化防止剤（FLEXSYS社製SANTOFLEX 6PPD）
＊８：プロセスオイル（出光興産（株）製ダイアナプロセスＮＨ−６０）
＊９：スチレン化フェノール化合物−１（三光（株）製ＳＰ−Ｆ。モノスチレン化フェノール６５モル％以上、ジスチレン化フェノール３２モル％以下、トリスチレン化フェノール１モル％以下）
＊１０：スチレン化フェノール化合物−２（三光（株）製ＳＰ−２４。モノスチレン化フェノール０モル％、ジスチレン化フェノール６０モル％以上、トリスチレン化フェノール４０モル％以下）
＊１１：スチレン化フェノール化合物−３（三光（株）製ＴＳＰ。モノスチレン化フェノール０モル％、ジスチレン化フェノール３０モル％以下、トリスチレン化フェノール６５モル％以上）
＊１２：硫黄（鶴見化学工業（株）製金華印油入微粉硫黄）
＊１３：加硫促進剤（大内新興化学工業（株）製ノクセラーＮＳ）

上記の表１から明らかなように、実施例１〜２で調製されたゴム組成物は、特定の組成のジエン系ゴムに対し、特定の特性を有するカーボンブラックおよび特定の構造を有するスチレン化フェノール化合物を特定量で配合したので、従来の代表的な標準例１に対し、硬度および破断伸びが高く耐カット性および耐チッピング性に優れ、また加工性および耐摩耗性がいずれも改善している。
これに対し、比較例１は、モノスチレン化フェノールを主成分とするスチレン化フェノール化合物を使用しているので、硬度、耐チッピング性、耐摩耗性の改善が見られなかった。
比較例２は、カーボンブラックの配合量が本発明で規定する下限未満であるので、硬度、耐チッピング性、耐摩耗性が低下した。
比較例３は、カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が本発明で規定する範囲外であるので、硬度、耐チッピング性、耐摩耗性が低下した。
比較例４は、スチレン化フェノール化合物の配合量が本発明で規定する上限を超えているので、硬度、耐チッピング性、耐摩耗性の改善が見られなかった。

Claims (2)

1. スチレン−ブタジエン共重合体ゴムを７０質量部以上含むジエン系ゴム１００質量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が７０〜１５０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを４０〜８０質量部およびジスチレン化フェノールまたはトリスチレン化フェノールを主成分とするスチレン化フェノール化合物を０．５〜２０質量部配合してなることを特徴とする建設車両用タイヤ用ゴム組成物。
2. 請求項１に記載のゴム組成物をキャップトレッドに使用した建設車両用空気入りタイヤ。