JP2021046505A

JP2021046505A - 重荷重用タイヤ

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Publication number: JP2021046505A
Application number: JP2019170573A
Authority: JP
Inventors: 眞吾姫田; Shingo Himeda; 俊文端場; Toshifumi Hashiba
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2019-09-19
Filing date: 2019-09-19
Publication date: 2021-03-25
Anticipated expiration: 2039-09-19
Also published as: JP7338350B2; EP3795376B1; EP3795376A1

Abstract

【課題】低燃費性能、ウェットグリップ性能、耐摩耗性能、および耐チッピング性能がバランスよく改善された重荷重用タイヤを提供すること。【解決手段】イソプレン系ゴムと、スチレンブタジエンゴムおよびブタジエンゴムの少なくとも１種とを含むゴム成分１００質量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）が１７５ｍ2／ｇ以上のシリカを５０質量部以上含有するゴム組成物からなり、接地面積に対する周方向溝の面積比率Ｓ１と接地面積に対する横溝の面積比率Ｓ２との差が３．０％以上であるトレッドを備える重荷重用タイヤ。【選択図】図１

Description

本発明は、低燃費性能、ウェットグリップ性能、耐摩耗性能、および耐チッピング性能がバランスよく改善された重荷重用タイヤに関する。

トラック・バス用タイヤの耐摩耗性能を改良する手法として、カーボンブラックを微粒子化ないし高ストラクチャー化する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特開平６−２７９６２４号公報

上記のカーボンブラックを微粒子化ないし高ストラクチャー化する手法では、タイヤの低燃費性能の改善については充分とはいえない。また、微粒子化に伴う加工性の悪化によりカーボンブラックの分散性も悪化し、逆にタイヤの耐摩耗性が悪化する場合もある。そのため、従来のカーボンブラックの改良による性能向上手法には限界があった。

また、近年の環境規制の影響から、トラック・バス用タイヤにおいても、耐摩耗性能だけでなく、低燃費性能、ウェットグリップ性能、耐チッピング性能等を高度に両立する要求が高まっている。

本発明は、低燃費性能、ウェットグリップ性能、耐摩耗性能、および耐チッピング性能がバランスよく改善された重荷重用タイヤを提供することを目的とする。

本発明者らは、鋭意検討した結果、所定のゴム成分および所定のシリカを含有し、かつ接地面積に対する周方向溝の面積比率と接地面積に対する横溝の面積比率との差が所定の範囲内であるゴム組成物から構成されるトレッドを備える重荷重用タイヤは、低燃費性能、ウェットグリップ性能、耐摩耗性能、および耐チッピング性能がバランスよく改善されることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、
〔１〕イソプレン系ゴムと、スチレンブタジエンゴムおよびブタジエンゴムの少なくとも１種とを含むゴム成分１００質量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１７５ｍ²／ｇ以上のシリカを５０質量部以上含有するゴム組成物からなり、接地面積に対する周方向溝の面積比率Ｓ１と接地面積に対する横溝の面積比率Ｓ２との差が３．０％以上であるトレッドを備える重荷重用タイヤ、
〔２〕スチレンブタジエンゴムのスチレン含量が５〜２５質量％、ビニル含量が１０〜４５モル％、かつ重量平均分子量２０万以上である、〔１〕記載の重荷重用タイヤ、
〔３〕シリカ１００質量部に対してスルフィド基を有するシランカップリング剤を８〜１８質量部含有する、〔１〕または〔２〕記載の重荷重用タイヤ、に関する。

所定のゴム成分および所定のシリカを含有し、かつ接地面積に対する周方向溝の面積比率と接地面積に対する横溝の面積比率との差が所定の範囲内であるゴム組成物から構成されるトレッドを備える重荷重用タイヤは、低燃費性能、ウェットグリップ性能、耐摩耗性能、および耐チッピング性能がバランスよく改善される。

本開示の一実施形態に係る重荷重用タイヤのトレッドパターンを平面に展開した展開図である。

本開示に係る重荷重用タイヤは、所定のゴム成分および所定のシリカを含有し、接地面積に対する周方向溝の面積比率Ｓ１と接地面積に対する横溝の面積比率Ｓ２との差が３．０％以上であるゴム組成物から構成されるトレッドを備えるタイヤである。理論に拘束されることは意図しないが、本発明の効果が発揮されるメカニズムとしては、例えば以下のように考えられる。

イソプレン系ゴムにスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）やブタジエンゴム（ＢＲ）を分散させることで、走行時の衝撃が緩和される。また、シリカの窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１７５ｍ²／ｇ以上とすることで、ゴム組成物は、微小変形時に弾性率は高く、大変形時に弾性率が低い特性を示す。さらに、シリカの含有量を５０質量部以上とすることで、ゴム組成物に親水性特性が付与され、結果としてウェット路面との追従性が上がり、ウェットグリップ性能が向上するものと考えられる。一方、シリカの含有量が５０質量部未満であると、ゴムとカーボンブラック、シリカとの粒子間距離が広くなるために相互作用が十分に発揮されず、耐摩耗性能や耐チッピング性能が十分に担保されない傾向がある。

さらに、接地面積に対する周方向溝の面積比率Ｓ１と接地面積に対する横溝の面積比率Ｓ２との差（Ｓ１−Ｓ２）を３．０％以上とすることで、タイヤトレッド部の剛性が上がり、耐摩耗性および耐チッピング性能を高度に両立することができる。

本開示の一実施形態であるトレッド用ゴム組成物の作製を含む重荷重用タイヤについて、以下に詳細に説明する。但し、以下の記載は本発明を説明するための例示であり、本発明の技術的範囲をこの記載範囲にのみ限定する趣旨ではない。なお、本明細書において、「〜」を用いて数値範囲を示す場合、その両端の数値を含むものとする。

［トレッド用ゴム組成物］
本開示に係るタイヤは、イソプレン系ゴムと、スチレンブタジエンゴムおよびブタジエンゴムの少なくとも１種とを含むゴム成分１００質量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１７５ｍ²／ｇ以上のシリカを５０質量部以上含有するゴム組成物によってトレッドが構成される。

本開示に係るトレッド用ゴム組成物は、スチレンブタジエンゴムのスチレン含量が５〜２５質量％、ビニル含量が１０〜４５モル％、かつ重量平均分子量２０万以上であるスチレンブタジエンゴムを含有することが好ましい。

本開示に係るトレッド用ゴム組成物は、シリカ１００質量部に対してスルフィド基を有するシランカップリング剤を８〜１８質量部含有することが好ましい。

＜ゴム成分＞
本開示に係るトレッド用ゴム組成物は、ゴム成分としてイソプレン系ゴムと、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）およびブタジエンゴム（ＢＲ）の少なくとも１種を含有する。ゴム成分は、イソプレン系ゴムとＳＢＲとＢＲとを含有するゴム成分としてもよく、イソプレン系ゴム、ＳＢＲおよびＢＲのみからなるゴム成分としてもよく、イソプレン系ゴムおよびＳＢＲのみからなるゴム成分としてもよく、イソプレン系ゴムおよびＢＲのみからなるゴム成分としてもよい。

（イソプレン系ゴム）
イソプレン系ゴムとしては、例えば、イソプレンゴム（ＩＲ）および天然ゴム等タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。天然ゴムには、非改質天然ゴム（ＮＲ）の他に、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、水素化天然ゴム（ＨＮＲ）、脱タンパク質天然ゴム（ＤＰＮＲ）、高純度天然ゴム（ＵＰＮＲ）、グラフト化天然ゴム等の改質天然ゴム等も含まれる。これらのゴムは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

ＮＲとしては、特に限定されず、タイヤ業界において一般的なものを用いることができ、例えば、ＳＩＲ２０、ＲＳＳ＃３、ＴＳＲ２０等が挙げられる。

イソプレン系のゴム成分中の含有量は、耐チッピング性能の観点から、２０質量％以上が好ましく、２５質量％以上がより好ましく、３０質量％以上がさらに好ましく、３５質量％以上が特に好ましい。一方、ウェットグリップ性能の観点からは、８０質量％以下が好ましく、７５質量％以下がより好ましく、７０質量％以下がさらに好ましく、６５質量％以下が特に好ましい。

（ＳＢＲ）
ＳＢＲとしては特に限定はなく、溶液重合ＳＢＲ（Ｓ−ＳＢＲ）、乳化重合ＳＢＲ（Ｅ−ＳＢＲ）、これらの変性ＳＢＲ（変性Ｓ−ＳＢＲ、変性Ｅ−ＳＢＲ）等が挙げられる。変性ＳＢＲとしては、末端および／または主鎖が変性されたＳＢＲ、スズ、ケイ素化合物等でカップリングされた変性ＳＢＲ（縮合物、分岐構造を有するもの等）等が挙げられる。なかでも、低燃費性能および耐摩耗性能を良好に改善できるという点から、Ｅ−ＳＢＲが好ましい。これらＳＢＲは、単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。

ＳＢＲのスチレン含量は、ウェットグリップ性能および耐摩耗性能の観点から、５質量％以上が好ましく、１０質量％以上より好ましく、１５質量％以上がさらに好ましい。また、グリップ性能の温度依存性および耐摩耗性能の観点からは、２５質量％以下が好ましく、２４質量％以下がより好ましい。なお、本明細書において、ＳＢＲのスチレン含有量は、¹Ｈ−ＮＭＲ測定により算出される。

ＳＢＲのビニル含量は、シリカとの反応性の担保、ゴム強度や耐摩耗性能の観点から１０モル％以上が好ましく、１３モル％以上がより好ましく、１６モル％以上がさらに好ましい。また、ＳＢＲのビニル含量は、温度依存性の増大防止、ウェットグリップ性能、破断伸び、および耐摩耗性能の観点から、４５モル％以下が好ましく、４０モル％以下がより好ましく、３５モル％以下がさらに好ましい。なお、本明細書において、ＳＢＲのビニル含量（１，２−結合ブタジエン単位量）は、赤外吸収スペクトル分析法によって測定される。

ＳＢＲの重量平均分子量（Ｍｗ）は、耐摩耗性能の観点から２０万以上が好ましく、３０万以上がより好ましく、５０万以上がさらに好ましい。また、Ｍｗは、架橋均一性等の観点から、２５０万以下が好ましく、２００万以下がより好ましい。なお、Ｍｗは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）（東ソー（株）製ＧＰＣ−８０００シリーズ、検出器：示差屈折計、カラム：東ソー（株）製のＴＳＫＧＥＬＳＵＰＥＲＭＡＬＴＰＯＲＥＨＺ−Ｍ）による測定値を基に、標準ポリスチレン換算により求めることができる。

ＳＢＲを含有する場合のゴム成分中の含有量は、耐チッピング性能およびウェットグリップ性能の観点から、５質量％以上が好ましく、１０質量％以上が好ましく、１５質量％以上がさらに好ましく、２０質量％以上が特に好ましい。また、耐摩耗性能の観点からは、８０質量％以下が好ましく、７０質量％以下がより好ましく、６０質量％以下がさらに好ましく、５０質量％以下が特に好ましい。

（ＢＲ）
ＢＲとしては特に限定されるものではなく、例えば、シス１，４結合含有率が５０％未満のＢＲ（ローシスＢＲ）、シス１，４結合含有率が９０％以上のＢＲ（ハイシスＢＲ）、希土類元素系触媒を用いて合成された希土類系ブタジエンゴム（希土類系ＢＲ）、シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するＢＲ（ＳＰＢ含有ＢＲ）、変性ＢＲ（ハイシス変性ＢＲ、ローシス変性ＢＲ）等タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。

ハイシスＢＲのシス１，４結合含有率は、９５％以上が好ましく、９７％以上がより好ましい。ハイシスＢＲとしては、例えば、日本ゼオン（株）製のＢＲ１２２０、宇部興産（株）製のＢＲ１３０Ｂ、ＢＲ１５０Ｂ、ＢＲ１５０Ｌ、ＪＳＲ（株）製のＢＲ７３０等が挙げられる。ハイシスＢＲを含有することで低温特性および耐摩耗性能を向上させることができる。希土類系ＢＲとしては、例えば、ランクセス（株）製のＢＵＮＡ−ＣＢ２５等が挙げられる。

ＳＰＢ含有ＢＲは、１，２−シンジオタクチックポリブタジエン結晶が、単にＢＲ中に結晶を分散させたものではなく、ＢＲと化学結合したうえで分散しているものが挙げられる。このようなＳＰＢ含有ＢＲとしては、宇部興産（株）製のＶＣＲ−３０３、ＶＣＲ−４１２、ＶＣＲ−６１７等が挙げられる。

変性ＢＲとしては、リチウム開始剤により１，３−ブタジエンの重合を行ったのち、スズ化合物を添加することにより得られ、さらに変性ＢＲ分子の末端がスズ−炭素結合で結合されているもの（スズ変性ＢＲ）や、ブタジエンゴムの活性末端に縮合アルコキシシラン化合物を有するブタジエンゴム（シリカ用変性ＢＲ）等が挙げられる。このような変性ＢＲとしては、例えば、ＺＳエラストマー（株）製のＢＲ１２５０Ｈ（スズ変性）、Ｓ変性ポリマー（シリカ用変性）等が挙げられる。

ＢＲの重量平均分子量（Ｍｗ）は、耐摩耗性およびグリップ性能等の観点から、３０万以上が好ましく、３５万以上がより好ましく、４０万以上がさらに好ましい。また、架橋均一性等の観点からは、２００万以下が好ましく、１００万以下がより好ましい。なお、Ｍｗは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）（東ソー（株）製ＧＰＣ−８０００シリーズ、検出器：示差屈折計、カラム：東ソー（株）製のＴＳＫＧＥＬＳＵＰＥＲＭＡＬＴＰＯＲＥＨＺ−Ｍ）による測定値を基に、標準ポリスチレン換算により求めることができる。

ＢＲを含有する場合のゴム成分中の含有量は、耐摩耗性能の観点から、５質量％以上が好ましく、１０質量％以上がより好ましく、１５質量％以上がさらに好ましく、２０質量％以上が特に好ましい。また、ウェットグリップ性能の観点からは、４０質量％以下が好ましく、３５質量％以下がより好ましく、３０質量％以下がさらに好ましく、２５質量％以下が特に好ましい。

（その他のゴム成分）
本開示に係るゴム成分として、前記のイソプレン系ゴム、ＳＢＲおよびＢＲ以外のゴム成分を含有してもよい。他のゴム成分としては、ゴム工業で一般的に用いられる架橋可能なゴム成分を用いることができ、例えば、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＩＢＲ）、スチレン−イソブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＢＳ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレンプロピレンゴム、ポリノルボルネンゴム、シリコーンゴム、塩化ポリエチレンゴム、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、ヒドリンゴム等が挙げられる。これらその他のゴム成分は単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

＜フィラー＞
本開示に係るトレッド用ゴム組成物は、フィラーとしてシリカを含有する。また、カーボンブラックを含有することが好ましい。

（シリカ）
本開示に係るトレッド用ゴム組成物にシリカを配合することにより、低燃費性能、耐摩耗性能、および高速走行時の操縦安定性を向上させることができる。シリカとしては、特に限定されるものではなく、例えば、乾式法により調製されたシリカ（無水シリカ）、湿式法により調製されたシリカ（含水シリカ）等、タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。なかでもシラノール基が多いという理由から、湿式法により調製された含水シリカが好ましい。シリカは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

シリカの窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は、耐摩耗性能の観点から、１７５ｍ²／ｇ以上であり、１８０ｍ²／ｇ以上が好ましく、１９０ｍ²／ｇ以上がより好ましく、２００ｍ²／ｇ以上がさらに好ましい。また、低燃費性能および加工性の観点からは、３５０ｍ²／ｇ以下が好ましく、３００ｍ²／ｇ以下がより好ましく、２５０ｍ²／ｇ以下がさらに好ましい。なお、本明細書におけるシリカのＮ₂ＳＡは、ＡＳＴＭＤ３０３７−９３に準じてＢＥＴ法で測定される値である。

シリカのゴム成分１００質量部に対する含有量は、耐久性能および耐摩耗性能とのバラの観点から、５０質量部以上であり、５２質量部以上が好ましく、５５質量部以上がより好ましい。また、シリカのゴムへの分散性の悪化により、低燃費性能および耐摩耗性能が低下することを抑制する観点からは、１５０質量部以下が好ましく、１３０質量部以下が好ましく、１１０質量部以下がさらに好ましい。

（カーボンブラック）
カーボンブラックとしては特に限定されず、ＧＰＦ、ＦＥＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦ等、タイヤ工業において一般的なものを使用でき、具体的にはＮ１１０、Ｎ１１５、Ｎ１２０、Ｎ１２５、Ｎ１３４、Ｎ１３５、Ｎ２１９、Ｎ２２０、Ｎ２３１、Ｎ２３４、Ｎ２９３、Ｎ２９９、Ｎ３２６、Ｎ３３０、Ｎ３３９、Ｎ３４３、Ｎ３４７、Ｎ３５１、Ｎ３５６、Ｎ３５８、Ｎ３７５、Ｎ５３９、Ｎ５５０、Ｎ５８２、Ｎ６３０、Ｎ６４２、Ｎ６５０、Ｎ６６０、Ｎ６８３、Ｎ７５４、Ｎ７６２、Ｎ７６５、Ｎ７７２、Ｎ７７４、Ｎ７８７、Ｎ９０７、Ｎ９０８、Ｎ９９０、Ｎ９９１等を好適に用いることができ、これ以外にも自社合成品等も好適に用いることができる。これらは単独で用いても、２種以上を併用してもよい。

カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は、耐候性や補強性の観点から、５０ｍ²／ｇ以上が好ましく、８０ｍ²／ｇ以上がより好ましく、１００ｍ²／ｇ以上がさらに好ましい。また、分散性、低燃費性能、破壊特性および耐久性の観点からは、２５０ｍ²／ｇ以下が好ましく、２２０ｍ²／ｇ以下がより好ましい。なお、本明細書におけるカーボンブラックのＮ₂ＳＡは、ＪＩＳＫ６２１７−２「ゴム用カーボンブラック基本特性−第２部：比表面積の求め方−窒素吸着法−単点法」のＡ法に準じて測定される値である。

カーボンブラックを含有する場合のゴム成分１００質量部に対する含有量は、耐候性や補強性の観点から、１質量部以上が好ましく、３質量部以上がより好ましく、５質量部以上がさらに好ましい。また、低燃費性能の観点からは、４０質量部以下が好ましく、３５質量部以下がより好ましく、３０質量部以下がさらに好ましい。

（その他のフィラー）
シリカおよびカーボンブラック以外の補強用充填剤としては、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、アルミナ、クレー、タルク等、従来からゴム工業において一般的に用いられているものを配合することができる。

シリカおよびカーボンブラックの合計１００質量％中のシリカの含有率は、３０質量％以上が好ましく、４０質量％以上がより好ましく、５０質量％以上がさらに好ましく、５５質量％以上が特に好ましい。また、該シリカの含有率は、９９質量％以下が好ましく、９７質量％以下がより好ましく、９５質量％以下がさらに好ましい。

シリカとカーボンブラックのゴム成分１００質量部に対する合計含有量は、耐摩耗性能の観点から、４０質量部以上が好ましく、５０質量部以上がより好ましく、５５質量部以上がさらに好ましい。また、低燃費性能および耐摩耗性能が低下することを抑制する観点からは、１８０質量部以下が好ましく、１６０質量部以下がより好ましく、１４０質量部以下がさらに好ましい。

（シランカップリング剤）
シリカは、シランカップリング剤と併用することが好ましい。シランカップリング剤としては、特に限定されないが、例えば、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド等のスルフィド基を有するシランカップリング剤；３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ社製のＮＸＴ−Ｚ１００、ＮＸＴ−Ｚ４５、ＮＸＴ等のメルカプト基を有するシランカップリング剤；ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニル基を有するシランカップリング剤；３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノ基を有するシランカップリング剤；γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のグリシドキシ系のシランカップリング剤；３−ニトロプロピルトリメトキシシラン、３−ニトロプロピルトリエトキシシラン等のニトロ系のシランカップリング剤；３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリエトキシシラン等のクロロ系のシランカップリング剤等が挙げられ、スルフィド基を有するシランカップリング剤が好ましい。これらのシランカップリング剤は、１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

シランカップリング剤（好ましくは、スルフィド基を有するシランカップリング剤）を含有する場合のシリカ１００質量部に対する含有量は、シリカの分散性を高める観点から、８．０質量部以上が好ましく、８．５質量部以上がより好ましく、９．０質量部以上がさらに好ましく、９．５質量部以上が特に好ましい。また、耐摩耗性能の低下を防止する観点からは、１８質量部以下が好ましく、１６質量部以下がより好ましく、１４質量部以下がさらに好ましく、１２質量部以下が特に好ましい。

＜その他の配合剤＞
本開示に係るトレッド用ゴム組成物には、前記成分以外にも、従来タイヤ工業で一般に使用される配合剤、例えば、オイル、ワックス、加工助剤、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤等を適宜含有することができる。

オイルとしては、例えば、アロマチックオイル、プロセスオイル、パラフィンオイル等の鉱物油等が挙げられる。なかでも、環境への負荷低減という理由からプロセスオイルを使用することが好ましい。

オイルを含有する場合のゴム成分１００質量部に対する含有量は、加工性の観点から、１０質量部以上が好ましく、１５質量部以上がより好ましく、２０質量部以上がさらに好ましい。また、耐摩耗性能の観点からは、８０質量部以下が好ましく、７０質量部以下がより好ましく、６０質量部以下がさらに好ましい。なお、本明細書において、オイルの含有量には、油展ゴムに含まれるオイル量も含まれる。

ワックスを含有する場合のゴム成分１００質量部に対する含有量は、ゴムの耐候性の観点から、０．５質量部以上が好ましく、１質量部以上がより好ましい。また、ブルームによるタイヤの白色化の観点からは、１０質量部以下が好ましく、５質量部以下がより好ましい。

加工助剤としては、例えば、脂肪酸金属塩、脂肪酸アミド、アミドエステル、シリカ表面活性剤、脂肪酸エステル、脂肪酸金属塩とアミドエステルとの混合物、脂肪酸金属塩と脂肪酸アミドとの混合物等が挙げられる。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。なかでも、脂肪酸金属塩、アミドエステル、脂肪酸金属塩とアミドエステル若しくは脂肪酸アミドとの混合物が好ましく、脂肪酸金属塩と脂肪酸アミドとの混合物が特に好ましい。具体的には、例えば、Ｓｃｈｉｌｌ＆Ｓｅｉｌａｃｈｅｒ社製のＥＦ４４、ＷＢ１６等の脂肪酸石鹸系加工助剤が挙げられる。

加工助剤を含有する場合のゴム成分１００質量部に対する含有量は、加工性の改善効果を発揮させる観点から、０．５質量部以上が好ましく、１質量部以上がより好ましい。また、耐摩耗性および破壊強度の観点からは、１０質量部以下が好ましく、８質量部以下がより好ましい。

老化防止剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、アミン系、キノリン系、キノン系、フェノール系、イミダゾール系の各化合物や、カルバミン酸金属塩等の老化防止剤が挙げられ、Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−イソプロピル−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ−２−ナフチル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−シクロヘキシル−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ビス（１−メチルヘプチル）−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ビス（１，４−ジメチルペンチル）−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ビス（１−エチル−３−メチルペンチル）−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−４−メチル−２−ペンチル−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジアリール−ｐ−フェニレンジアミン、ヒンダードジアリール−ｐ−フェニレンジアミン、フェニルヘキシル−ｐ−フェニレンジアミン、フェニルオクチル−ｐ−フェニレンジアミン等のフェニレンジアミン系老化防止剤、および２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン重合体、６−エトキシ−２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン等のキノリン系老化防止剤が好ましい。これらの老化防止剤は、単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

老化防止剤を含有する場合のゴム成分１００質量部に対する含有量は、ゴムの耐オゾンクラック性の観点から、０．５質量部以上が好ましく、１質量部以上がより好ましい。また、耐摩耗性能やウェットグリップ性能の観点からは、１０質量部以下が好ましく、５質量部以下がより好ましい。

ステアリン酸を含有する場合のゴム成分１００質量部に対する含有量は、加工性の観点から、０．５質量部以上が好ましく、１質量部以上がより好ましい。また、加硫速度の観点からは、１０質量部以下が好ましく、５質量部以下がより好ましい。

酸化亜鉛を含有する場合のゴム成分１００質量部に対する含有量は、加工性の観点から、０．５質量部以上が好ましく、１質量部以上がより好ましい。また、耐摩耗性能の観点からは、１０質量部以下が好ましく、５質量部以下がより好ましい。

加硫剤としては硫黄が好適に用いられる。硫黄としては、粉末硫黄、油処理硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄等を用いることができる。

加硫剤として硫黄を含有する場合のゴム成分１００質量部に対する含有量は、十分な加硫反応を確保し、良好なグリップ性能および耐摩耗性能を得るという観点から、０．５質量部以上が好ましく、１．０質量部以上がより好ましい。また、劣化の観点からは、３．０質量部以下が好ましく、２．５質量部以下がより好ましく、２．０質量部以下がさらに好ましい。

硫黄以外の加硫剤としては、例えば、田岡化学工業（株）製のタッキロールＶ２００、フレキシス社製のＤＵＲＡＬＩＮＫＨＴＳ（１，６−ヘキサメチレン−ジチオ硫酸ナトリウム・二水和物）、ランクセス（株）製のＫＡ９１８８（１，６−ビス（Ｎ，Ｎ’−ジベンジルチオカルバモイルジチオ）ヘキサン）等の硫黄原子を含む加硫剤や、ジクミルパーオキサイド等の有機過酸化物等が挙げられる。

加硫促進剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオウレア系、グアニジン系、ジチオカルバミン酸系、アルデヒド−アミン系もしくはアルデヒド−アンモニア系、イミダゾリン系、キサンテート系加硫促進剤が挙げられ、なかでも、所望の効果がより好適に得られる点から、スルフェンアミド系加硫促進剤が好ましい。

スルフェンアミド系加硫促進剤としては、ＣＢＳ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）、ＴＢＢＳ（Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）、Ｎ−オキシエチレン−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド、Ｎ，Ｎ’−ジイソプロピル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド、Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド等が挙げられる。チアゾール系加硫促進剤としては、２−メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアゾリルジスルフィド等が挙げられる。チウラム系加硫促進剤としては、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラベンジルチウラムジスルフィド（ＴＢｚＴＤ）等が挙げられる。グアニジン系加硫促進剤としては、ジフェニルグアニジン（ＤＰＧ）、ジオルトトリルグアニジン、オルトトリルビグアニジン等が挙げられる。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。

加硫促進剤を含有する場合のゴム成分１００質量部に対する含有量は、１．０質量部以上が好ましく、１．５質量部以上がより好ましい。また、加硫促進剤のゴム成分１００質量部に対する含有量は、８質量部以下が好ましく、７質量部以下がより好ましく、６質量部以下がさらに好ましい。加硫促進剤の含有量を上記範囲内とすることにより、破壊強度および伸びが確保できる傾向がある。

本開示に係るゴム組成物は、公知の方法により製造することができる例えば、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロール等の一般的なゴム工業で使用される公知の混練機で、前記各成分のうち、加硫剤および加硫促進剤以外の成分を混練りした後、これに、加硫剤および加硫促進剤を加えてさらに混練りし、その後加硫する方法等により製造できる。

［タイヤ］
本開示に係るタイヤは、前記トレッド用ゴム組成物により構成されるトレッドを備えるものであり、特にカテゴリーは限定されず、乗用車用タイヤ、トラックやバス等の重荷重車用タイヤ、二輪自動車用タイヤ、ランフラットタイヤ、非空気入りタイヤ等として使用することができるが、重荷重車用タイヤとすることが好ましい。また、本開示に係るタイヤは、耐摩耗性能と耐チッピング性能に優れるので、悪路路面（未舗装の荒れた路面）の走行に適している。

上記トレッド用ゴム組成物から構成されるトレッドを備えたタイヤは、上記トレッド用ゴム組成物を用いて、通常の方法により製造できる。すなわち、ゴム成分に対して上記各成分を必要に応じて配合した未加硫のゴム組成物を、トレッドの形状にあわせて押出し加工し、タイヤ成型機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、通常の方法にて成型することにより、未加硫タイヤを形成し、この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することにより、タイヤを製造することができる。

図１に、本開示の一実施形態に係る重荷重用タイヤのトレッドパターンを平面に展開した展開図の一例を示すが、本開示はこれに限定されるものではない。本開示に係る重荷重用タイヤを構成するトレッド２は、図１に示すように、タイヤ周方向に連続して延びる（図１の例では、タイヤ周方向に沿って直線状に延びる）周方向溝３、４、５と幅方向に延びるセンター横溝９、センターサイプ１３、ミドル横溝１５、ショルダー横溝２１とを有している。該トレッドは、正規リムにリム組みされ、かつ正規内圧が充填された無負荷の正規状態において、正規荷重を負荷してトレッドを平面に押し付けたときの、接地面積に対する周方向溝の面積比率Ｓ１と接地面積に対する横溝の面積比率Ｓ２との差（Ｓ１−Ｓ２）が３．０％以上であり、３．２％以上が好ましく、３．５％以上がより好ましく、３．７％以上が好ましく、３．９％以上が特に好ましい。前記Ｓ１とＳ２との差の上限値は特に制限されないが、トレッド部の剛性を維持し、耐摩耗性能と耐チッピング性能を高める観点から、７．０％以下が好ましく、５．０％以下がより好ましい。

なお、本明細書において「横溝」とは、周方向溝３、４、５によって仕切られたセンター陸部６、ミドル陸部７、またはショルダー陸部８を横切る溝またはサイプであって、幅方向の両端を結ぶ直線が、タイヤ幅方向に対して０〜３０°の角度で傾斜したものを指す。前記の溝およびサイプは、その末端が周方向溝と連通していてもよいし、していなくてもよい。ここで、「溝」は、少なくとも２．０ｍｍよりも大きい幅の凹みをいい、「サイプ」は、幅が２．０ｍｍ以下（好ましくは０．５〜２．０ｍｍ）の細い切り込みをいう。

「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えば、ＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば“ＤｅｓｉｇｎＲｉｍ”、ＥＴＲＴＯであれば“ＭｅａｓｕｒｉｎｇＲｉｍ”とする。

「正規内圧」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表“ＴＩＲＥＬＯＡＤＬＩＭＩＴＳＡＴＶＡＲＩＯＵＳＣＯＬＤＩＮＦＬＡＴＩＯＮＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば“ＩＮＦＬＡＴＩＯＮＰＲＥＳＳＵＲＥ”とする。

「正規荷重」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば最大負荷能力、ＴＲＡであれば表“ＴＩＲＥＬＯＡＤＬＩＭＩＴＳＡＴＶＡＲＩＯＵＳＣＯＬＤＩＮＦＬＡＴＩＯＮＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば“ＬＯＡＤＣＡＰＡＣＩＴＹ”とする。

図１において、トレッド部２には、タイヤ周方向に連続してのびる周方向溝が設けられている。本開示の周方向溝は、タイヤ赤道Ｃ上に設けられる１本のセンター周方向溝３、センター周方向溝３の両側に各１本配されるミドル周方向溝４、及び、各ミドル周方向溝４、４とそのタイヤ軸方向外側のトレッド端Ｔｅとの間に配される一対のショルダー周方向溝５、５を含んでいる。なお、周方向溝の数は特に限定されず、例えば１〜４つであってもよい。また、周方向溝３、４、５は、ジグザグ状にのびているが、このような態様に限定されるものではなく、例えば、直線状や波状にのびるものでもよい。

「トレッド端」Ｔｅは、外観上、明瞭なエッジによって識別しうるときには当該エッジとする。しかしながら、エッジが識別不能の場合には、正規リムにリム組みされかつ正規内圧を充填した無負荷である正規状態のタイヤに、正規荷重を負荷してキャンバー角０度で平面に接地させたときの最もタイヤ軸方向外側の接地位置として定められる。

図１において、センター周方向溝３は、ジグザグ状にのびている。本開示のセンター周方向溝３は、センター長辺部３Ａと、センター短辺部３Ｂとを交互に含んでいる。センター長辺部３Ａは、タイヤ周方向に対して一方側に傾斜している。センター短辺部３Ｂは、センター長辺部３Ａとは逆向きに傾斜している。このようなセンター周方向溝３は、センター周方向溝３の両側の陸部の踏面と路面との間の水膜を効果的に集めることができるため、排水性能を高める。また、センター短辺部３Ｂは、タイヤ周方向に対する角度θ２が大きいため、直進走行時、センター短辺部３Ｂを閉じる向きに力が作用するので、センター短辺部３Ｂ近傍の陸部のタイヤ周方向への変形が抑制され、路面に対する滑りが小さくなる。これにより、ヒールアンドトウ摩耗が抑制される。

センター周方向溝３は、センター長辺部３Ａとセンター短辺部３Ｂとの交差位置でタイヤ軸方向一方側（図１では右側）へ凸となるジグザグの頂部３ｈと、センター長辺部３Ａとセンター短辺部３Ｂとの交差位置でタイヤ軸方向他方側（図１では左側）へ凸となるジグザグの頂部３ｋとを有している。

センター長辺部３Ａのタイヤ周方向に対する角度θ１は、好ましくは、０．５〜６．５度である。センター短辺部３Ｂのタイヤ周方向に対する角度θ２は、好ましくは、５〜１５度である。かかる範囲とすることにより、排水性能を確保するとともに陸部の剛性低下を抑制することができる。

センター周方向溝３の両側の陸部の剛性を大きくするとともに、センター周方向溝３の両側の陸部の路面に対する滑りを小さくする観点より、センター長辺部３Ａのタイヤ周方向の長さＬ０とセンター短辺部３Ｂのタイヤ周方向の長さＬ２との比Ｌ０／Ｌ２は、１．３〜２．３が好ましい。

このような各周方向溝３乃至５によって、トレッド部２には、各一対のセンター陸部６、６、ミドル陸部７、７、及び、ショルダー陸部８、８が設けられている。センター陸部６は、センター周方向溝３とミドル周方向溝４との間に形成されている。ミドル陸部７は、ミドル周方向溝４とショルダー周方向溝５との間に形成されている。ショルダー陸部８は、ショルダー周方向溝５とトレッド端Ｔｅとの間に形成されている。

センター陸部６には、センター周方向溝３とミドル周方向溝４との間を継ぐオープンタイプのセンターサイプ１３が設けられている。かかるサイプは、センター陸部６のタイヤ周方向のブロック縁の接地時、幅を閉じる向きに変形するので、隣合うサイプの壁面同士が密着して支え合い、陸部の剛性低下を抑制する。従って、センターサイプ１３は、高い接地圧が作用しかつ排水し難いセンターブロック１１において、排水性能と耐偏摩耗性能とをバランス良く高める。センターサイプ１３は、ジグザグ状にのびているが、このような態様に限定されるものではなく、例えば、波状や正弦波状や直線状にのびるものでもよい。

センター陸部６には、センター横溝９がタイヤ周方向に複数本設けられている。センター横溝９は、直線状にのびているが、このような態様に限定されるものではなく、例えば、波状や正弦波状やジグザグ状にのびるものでもよい。

ミドル陸部７には、ミドル横溝１５がタイヤ周方向に複数本設けられている。ミドル横溝１５は、直線状にのびているが、このような態様に限定されるものではなく、例えば、波状や正弦波状やジグザグ状にのびるものでもよい。

ショルダー陸部８には、ショルダー横溝２１がタイヤ周方向に複数本設けられている。ショルダー横溝２１は、直線状にのびているが、このような態様に限定されるものではなく、例えば、波状や正弦波状やジグザグ状にのびるものでもよい。

以下、本開示を実施例に基づいて説明するが、本開示はこれら実施例のみに限定されるものではない。

以下、実施例および比較例において用いた各種薬品をまとめて示す。
ＮＲ：ＴＳＲ２０
ＳＢＲ：ＪＳＲ（株）製のＳＢＲ１５０２（Ｅ−ＳＢＲ、スチレン含量：２３．５質量％、ビニル含量：１８モル％、Ｍｗ：４２万）
ＢＲ：宇部興産（株）製のＵＢＥＰＯＬＢＲ（登録商標）１５０Ｂ（ビニル結合量：１．５モル％、シス１，４−含有率９７％、Ｍｗ：４４万）
カーボンブラック：三菱ケミカル（株）製のダイヤブラックＮ２２０（Ｎ₂ＳＡ：１１５ｍ²／ｇ）
シリカ１：ソルベイ社製のＺｅｏｓｉｌＰｒｅｍｉｕｍ２００ＭＰ（Ｎ₂ＳＡ：２１０ｍ²／ｇ）
シリカ２：Ｒｈｏｄｉａ社製のＺｅｏｓｉｌ１１５ＧＲ（Ｎ₂ＳＡ：１１０ｍ²／ｇ）
シランカップリング剤：エボニック・デグッサ社製のＳｉ２６６（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド）
老化防止剤：大内新興化学工業（株）製のノクラック６Ｃ（Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン）
ステアリン酸：日油（株）製のビーズステアリン酸つばき
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号
硫黄：軽井沢硫黄（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＣＢＳ））

（実施例および比較例）
表１に示す配合処方にしたがい、１．７Ｌの密閉型バンバリーミキサーを用いて、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を排出温度１７０℃になるまで５分間混練りし、混練物を得た。さらに、得られた混練物を前記バンバリーミキサーにより、排出温度１５０℃で４分間、再度混練りした（リミル）。次に、２軸オープンロールを用いて、得られた混練物に硫黄および加硫促進剤を添加し、４分間、１０５℃になるまで練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物を１７０℃で１２分間プレス加硫することで、試験用ゴム組成物を作製した。

また、前記未加硫ゴム組成物を所定の形状の口金を備えた押し出し機でタイヤトレッドの形状に押し出し成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを形成し、プレス加硫することにより、試験用タイヤ（１２Ｒ２２．５、トラック・バス用タイヤ）を製造した。

得られた未加硫ゴム組成物、加硫ゴム組成物および試験用タイヤについて下記の評価を行った。評価結果を表１に示す。

＜低燃費性能＞
（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターＶＥＳを用いて、温度７０℃、初期歪み１０％、動歪み２％、周波数１０Ｈｚの条件下で各加硫ゴム組成物の損失正接（ｔａｎδ）を測定した。結果は比較例４のｔａｎδを１００とし、下記計算式による指数で示す。指数が大きいほど低燃費性に優れることを示す。
（低燃費性能指数）＝（比較例１のｔａｎδ）／（各配合例のｔａｎδ）×１００

＜ウェットグリップ性能試験＞
各試験用タイヤを最大積載量１０トン積みのトラック（２−Ｄ車）の全輪に装着し、湿潤路面において初速度１００ｋｍ／ｈからの制動距離を測定した。下記の式により比較例１を１００として指数表示した。指数が大きいほどウェットグリップ性能に優れることを示す。なお、１００以上を最低目標値とし、１０５以上が好ましい。
（ウェットグリップ性能指数）＝
（比較例１のタイヤの制動距離）／（各試験用タイヤの制動距離）×１００

＜耐摩耗性能＞
各試験用タイヤを最大積載量１０トン積みのトラック（２−Ｄ車）の全輪に装着し、走行距離８０００ｋｍ後のタイヤトレッド部の溝深さを測定し、タイヤ溝深さが１ｍｍ減るときの走行距離を求めた。結果は比較例１のタイヤ溝が１ｍｍ減るときの走行距離を１００とし、下記計算式による指数で示す。指数が大きいほど耐摩耗性が良好であることを示す。
（耐摩耗性指数）＝（各配合例のタイヤ溝が１ｍｍ減るときの走行距離）／（比較例１のタイヤ溝が１ｍｍ減るときの走行距離）×１００

＜耐チッピング性能＞
各試験用タイヤを最大積載量１０トン積みのトラック（２−Ｄ車）の全輪に装着し、走行距離８０００ｋｍ後のブロック欠け状態を目視で観察して評点をつけた。結果は比較例１の評点を１００とし、下記計算式による指数で示す。指数が大きいほど、ブロック欠けが発生しておらず、耐チッピング性能が高いことを示す。
（耐チッピング性能指数）＝（各配合例の評点）／（比較例１の評点）×１００

なお、低燃費性能、ウェットグリップ性能、耐摩耗性能および耐チッピング性能の総合性能（低燃費性能、ウェットグリップ性能、耐摩耗性能および耐チッピング性能の平均値）は、１０３以上を性能目標値とし、１０５以上が好ましく、１０７以上がより好ましい。

表１の結果より、所定のゴム成分および所定のシリカを含有し、かつ接地面積に対する周方向溝の面積比率Ｓ１と接地面積に対する横溝の面積比率Ｓ２との差が所定の範囲内であるゴム組成物から構成されるトレッドを備える本開示の重荷重用タイヤは、低燃費性能、ウェットグリップ性能、耐摩耗性能、および耐チッピング性能がバランスよく改善されることがわかる。

１重荷重用タイヤ
２トレッド部
３センター周方向溝
４ミドル周方向溝
５ショルダー周方向溝
６センター陸部
７ミドル陸部
８ショルダー陸部
９センター横溝
１３センターサイプ
１５ミドル横溝
２１ショルダー横溝

Claims

イソプレン系ゴムと、スチレンブタジエンゴムおよびブタジエンゴムの少なくとも１種とを含むゴム成分１００質量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１７５ｍ²／ｇ以上のシリカを５０質量部以上含有するゴム組成物からなり、
接地面積に対する周方向溝の面積比率Ｓ１と接地面積に対する横溝の面積比率Ｓ２との差が３．０％以上であるトレッドを備える重荷重用タイヤ。
スチレンブタジエンゴムのスチレン含量が５〜２５質量％、ビニル含量が１０〜４５モル％、かつ重量平均分子量２０万以上である、請求項１記載の重荷重用タイヤ。
シリカ１００質量部に対してスルフィド基を有するシランカップリング剤を８〜１８質量部含有する、請求項１または２記載の重荷重用タイヤ。