JP3049291B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

空気入りタイヤ

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JP3049291B2
JP3049291B2 JP3237009A JP23700991A JP3049291B2 JP 3049291 B2 JP3049291 B2 JP 3049291B2 JP 3237009 A JP3237009 A JP 3237009A JP 23700991 A JP23700991 A JP 23700991A JP 3049291 B2 JP3049291 B2 JP 3049291B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、空気入りタイヤに関
し、特には耐摩耗性及び偏摩耗性に優れた重荷重用空気
入りタイヤにかかるものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、空気入りタイヤの耐摩耗性や
偏摩耗性を改良する手段が種々提案されている。即ち、
タイヤを構成するゴムへの配合剤としてカ−ボンブラッ
クが一般的であるが、これの微粒径かつハイストラクチ
ャ−としたカ−ボンブラックを使用する方法や、ゴムの
1つの成分としてスチレンブタジエン共重合体を使用
し、更にこれらの各成分の最適化を図ることによって目
的を達成する方法がある(特開平2−129240号
他)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カ−ボ
ンブラックを微粒化していくと低発熱性が悪くなり、又
ハイストラクチャ−化していくと耐疲労性が悪化すると
いう問題があった。又、このようなカ−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、
加工が困難となるという問題もあった。又、一方では、
スチレンブタジエン共重合体を使用したゴム組成物にあ
っては、偏摩耗性には優れているが、耐摩耗性にやや劣
る欠点があった。
【0004】そこで、本発明の目的は、このような問題
を生じることなく、耐摩耗性及び偏摩耗性を改良したト
レッドゴムを有する空気入りタイヤを提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
を解決すべくゴム成分としてのポリマ−種、ゴム中に配
合される補強剤としてのカ−ボンブラックの特性につい
て種々の検討を行った結果、ポリマ−種としてスチレン
ブタジエン共重合体ゴムを全ゴム成分に対して20〜7
0重量部用い、更に特定の特性を有するカ−ボンブラッ
クを配合したゴムをトレッドゴムとして用いることによ
り、空気入りタイヤの低発熱性及び作業性の悪化を来す
ことなく耐摩耗性及び偏摩耗性を改良し得ることを確か
め、本発明を完成するに至ったものである。
【0006】即ち、本発明は、天然ゴム、ポリイソプレ
ンゴム及び/又はポリブタジエンゴム80〜30重量部
に対し、スチレンブタジエン共重合体ゴムを20〜70
重量部を加えてゴム成分とし、当該ゴム成分100重量
部に対して以下の持性を有するカ−ボンブラックを40
〜70重量部配合したゴム組成物をトレッドゴムとして
用いたことを特徴とする主として重荷重用空気入りタイ
ヤであり、カ−ボンブラックの特性としては、(1)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
(CTAB)が130〜158m2 /g、(2)ジブチ
ルフタレ−ト吸油量(DBP)が110〜140ml/
100g、(3)着色力(TINT)値が137以上、
(4)凝集体空隙容積(Vp)が105〜140cc/
100g、(5)凝集体空隙平均径(Dm)が200〜
250Åの条件を同時に満足するものである。
【0007】そして、更に特徴的には、かかるカ−ボン
ブラックと併用される前記スチレンブタジエン共重合体
ゴムとして、平均スチレン含量が15〜50重量%で、
結合スチレン組成分布幅が20%以上の乳化重合スチレ
ンブタジエン共重合体ゴムである空気入りタイヤにかか
る。
【0008】本発明のこのゴム組成物には、ゴム工業で
通常用いられている配合剤、例えば硫黄、加硫促進剤、
加硫促進助剤、老化防止剤を適宜配合することができる
のは勿論のことである。
【0009】
【作用】本発明の空気入りタイヤにおいて、耐摩耗性と
耐偏摩耗性を両立させるためには、ゴム成分の1つとし
てスチレンブタジエン共重合体ゴムを全ゴム成分100
重量部に対して20〜70重量部使用されるべきであ
る。即ち、このスチレンブタジエン共重合体ゴムが20
重量部以下では偏摩耗性の改良効果が得られず、一方、
70重量部を越えると耐摩耗性の悪化及びゴムとして大
幅な発熱性の低下を招き好ましくない。
【0010】特に、スチレンブタジエン共重合体とし
て、結合スチレン含量が15〜50重量%で、結合スチ
レンの組成分布幅が20%以上の乳化重合によるスチレ
ンブタジエン共重合体ゴムを用いることにより、更耐摩
耗性の向上をもたらすことができる。かかるスチレンブ
タジエン共重合体にあって、結合スチレン含量が15重
量%以下にあっては偏摩耗性の向上が見られず、一方こ
の含量が50重量%以上では耐摩耗性の大幅な低下をも
たらすからである。又、一方、スチレン組成分布幅が2
0重量%以下で偏摩耗性と耐摩耗性の改良という効果は
両立しないため本発明では採用されないものである。
【0011】ここで、結合スチレン含量は、H−NMR
法により重量分率で示したものであり、結合スチレンの
組成分布はシンヤ・テラマチの方法(J.Macrom
olSci.Chem.A4(8)1785.197
0)に従って、シクロヘキサン/イソオクタン混合溶媒
及びベンゼン/メチルエチルケトンを用いてクロス分別
し、測定したものである。
【0012】尚、上記カ−ボンブラックの各種特性値の
うち、CTABはASTM−D−3765−89に準拠
し、DBPはJIS−K−6221−1982A法に準
拠し、TINT値はJIS−K−6221−1982に
準拠して夫々測定して得た値である。
【0013】又、Vp及びDmは次のようにして測定し
た。先ず、カ−ボンブラック試料にマイクロメトリック
ス社製水銀ポロシメ−タ−(商品名;Pore Siz
er 9310)により、水銀を圧入して、凝集体空隙
径を測定し、式、Vp=(X1 −X2 )CF/W、(式
中、X1 は16psiでの指示値(pF)、X2 は30
000psiでの指示値(pH)、CFはセルによって
決まる定数、Wはサンプル重量を示す)にて、凝集体空
隙径0.006〜11μまでの空隙径の累積容積を凝集
体空隙容積Vpとした。
【0014】又、各凝集体径に対する空隙容積分布曲線
をブロットした時の、最大の微分空隙容積を与える空隙
径を凝集体空隙平均径Dmとした。
【0015】本発明のかかるカ−ボンブラックは、通常
のオイルファ−ネス法による反応炉を用い、生成反応温
度、反応温度、反応時間、燃焼ガス流速等を制御するこ
とで製造することができる。
【0016】本発明において用いる上述のカ−ボンブラ
ックの各種特性値の範囲は、以下に示す理由に基づき定
められたものである。
【0017】CTABが130m2 /g未満の場合は十
分な耐摩耗性が得られず、一方、158m2 /gより大
きい場合には低発熱の特性低下が余りに大きくなるた
め、CTABは130〜158m2 /gの範囲内である
ことを要する。
【0018】DBPについては、この値が110ml/
100g未満の場合には、十分な耐摩耗性やカ−ボンブ
ラックの良好なる分散性が得られず、一方、140ml
/100gより大きい場合は作業性が低下するため、D
BPは110〜140ml/100gの範囲内であるこ
とを要する。
【0019】TINT値については、この値が137よ
り小さいと耐摩耗性において著しい向上効果が見られ
ず、このため137以上であることを要する。
【0020】Vpについては、この値が105cc/1
00g未満の場合は、十分な耐摩耗性が得られず、逆に
140cc/100gより大きい場合は作業性が低下す
るため、Vpは105〜140cc/100gの範囲内
であることを要する。好ましくは、110〜135cc
/100gの範囲とする。
【0021】Dmについては、この値が250Åより大
きいと十分な耐疲労性が得られず、逆に200Åより小
さいと作業性が劣るため、Dmは200〜250Åの範
囲であることを要する。好ましくは210〜240Åの
範囲内とする。
【0022】カ−ボンブラックの配合量については、4
0重量部より少ないと十分な耐摩耗性が得られず、逆に
70重量部より多いと配合物粘度が上昇し、作業性が極
度に悪化していしまうため、ゴム成分100重量部に対
して40〜70重量部の範囲内とする。
【0023】尚、本発明においては、更に上述のカ−ボ
ンブラックの窒素吸着比表面性(N2 SA)と、ヨウ素
吸着比表面積との比(N2 SA/IA)が1.05より
も大きいことが好ましい。かかる比が1.05以下であ
ると発熱性の悪化をきたし好ましくない。ここでN2
Aは、ASTM−D−3037−88に準拠し、IA
は、ASTM−D−1510−88bに準拠して測定す
ることにより得られる値である。
【0024】
【実施例】次に本発明を実施例により具体的に説明す
る。
【0025】(カ−ボンブラックの特性)下記の表1
に、本実験例において各種カ−ボンブラックの特性値を
示す。
【0026】
【表1】
【0027】表1に示すカ−ボンブラック種A、Bの2
種は、本発明にかかるカ−ボンブラックであり、C、D
の2種は比較のために用いたカ−ボンブラックである。
【0028】この比較のために用いたカ−ボンブラック
は夫々次の特性を有する。カ−ボンブラック種Cは、D
BPが110ml/100gよりも小さく、本発明の範
囲から逸脱している。更に、C、DはいずれもTINT
値が137未満であり、本発明の範囲よりも小さい値と
なっている。更に又、CはVpが105cc/100g
よりも小さく、本発明の範囲から逸脱しており、又Dは
Dmが250Åよりも大きく、やはり本発明の範囲から
逸脱している。
【0029】(ゴム組成物の調製)上述の各種カ−ボン
ブラックを、下記の表2に示す配合処方(重量部)にて
配合し、各種試験ゴム組成物を調製した。
【0030】
【表2】
【0031】(実車によるテスト)得られたゴム組成物
を用いて、空気入りタイヤを試作し、耐摩耗性、耐偏摩
耗性を評価した。試作したタイヤは、サイズ1000R
20であり、このタイヤのトレッド部のゴムとして前記
のゴム組成物が使用された。
【0032】テスト内容は次の通りである。 耐摩耗性テスト;実車にて一般道路を50000Km走
行後、トレッド部の残溝より摩耗1mm当たりの走行距
離を算出し、実験例5のタイヤの値を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。
【0033】偏摩耗性テスト;上記テストにおける50
000Km走行後、図1に示すタイヤトレッド端の偏摩
耗段差量Lと幅Wを測定し、摩耗量(LXW)を実験例
5におけるタイヤの摩耗量の値を100として指数化し
て表示した。指数の大きい程偏摩耗性は良好である。
【0034】実験例5は、天然ゴムと通常市販されてい
るSBRとの50/50のゴム成分比であり、カ−ボン
ブラックも従来から広く使用されているものが用いられ
た例であり、これを比較検討のための基準とした。
【0035】さて、実験例1にあっては、ゴム成分にス
チレンブタジエン共重合体ゴムが使用されておらず、天
然ゴムのみの使用である。この場合、本発明における特
性を有するカ−ボンブラックを使用したとしても著しく
偏摩耗性に劣り、実用に供し得ないタイヤであることが
分かる。
【0036】又、実験例2(実施例1)は、ゴム成分を
天然ゴムとスチレンブタジエン共重合体ゴムの50/5
0としたものであって、この場合の偏摩耗性の改良は効
果的である。
【0037】実験例7にあって、スチレンブタジエン共
重合体ゴム量を本発明の規定量の上限を越えた配合比と
したものである。この場合、偏摩耗性は著しく向上する
ものの、耐摩耗性が低下してしまい、これもまた実用に
供し得ないタイヤであることが判明した。
【0038】即ち、偏摩耗性の改良にあっては、スチレ
ンブタジエン共重合体ゴムはゴム成分の一つとして必須
のものであることが分かり、かつ耐摩耗性をも改良した
タイヤを提供するためには、かかるスチレンブタジエン
共重合体ゴムのゴム成分中の割合に特別の比率があるこ
とが分かる。
【0039】実験例3にあっては、実験例2と同様のゴ
ム成分比ではあるが、カ−ボンブラックの量が本発明で
規定した量の下限以下の場合である。この例にあって
は、耐摩耗性がやや低下すると共に、偏摩耗性もかなり
悪化することが明かとなったものであり、本発明にあっ
ては、ゴム成分におけるスチレンブタジエン共重合体ゴ
ムの量的な関係と共に、カ−ボンブラックの量も又、耐
摩耗性及び偏摩耗性の改良に影響が大きいことが分か
る。
【0040】実験例4(実施例2)にあっては、スチレ
ンブタジエン共重合体ゴムとして市販のSBR1500
を用い、カ−ボンブラック種としてBを用いたものであ
る。この例にあっては、耐摩耗性は向上し、更に偏摩耗
性にも著しく優れたタイヤが得られた。
【0041】実験例6(実施例3)、実験例8(実施例
4)及び実験例9(実施例5)にあっては、ゴム成分と
してその構造を特に最適化したスチレンブタジエン共重
合体ゴム(SBR−B)を使用したものである。かかる
3例で分かる通り、タイヤの耐摩耗性は大きく向上する
とともに、偏摩耗性においても従来のタイヤとは比較に
ならない程その性能がアップしたものである。
【0042】
【発明の効果】各実施例1〜5から分かる通り、ゴム成
分の一つとしてのスチレンブタジエン共重合体ゴムと、
特定カ−ボンブラックの使用による相乗効果によって、
特に言えばトラックバス用ラジアルタイヤ等のような過
酷な条件で使用される重荷重用の空気入りタイヤのトレ
ッド部の耐摩耗性と偏摩耗性とを同時に改良したもので
あり、その産業上の価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は偏摩耗性の程度を示すタイヤトレッド部
の断面図である。
【符号の説明】
L‥‥偏摩耗段差量 W‥‥偏摩耗幅
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 21/00 B60C 1/00 C08K 3/04 C08L 9/06 B60C 11/01

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 天然ゴム、ポリイソプレンゴム及び/又
    はポリブタジエンゴム80〜30重量部に対し、スチレ
    ンブタジエン共重合体ゴムを20〜70重量部を加えて
    ゴム成分とし、当該ゴム成分100重量部に対して、以
    下の持性を有するカ−ボンブラックを40〜70重量部
    配合したゴム組成物をトレッドゴムとして用いたことを
    特徴とする主として重荷重用空気入りタイヤ。 (1)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(CTAB)が130〜158m2 /g (2)ジブチルフタレ−ト吸油量(DBP)が110〜
    140ml/100g (3)着色力(TINT)値が137以上 (4)凝集体空隙容積(Vp)が105〜140cc/
    100g (5)凝集体空隙平均径(Dm)が200〜250Å
  2. 【請求項2】 前記スチレンブタジエン共重合体ゴムと
    して、平均スチレン含量が15〜50重量%で、結合ス
    チレン組成分布幅が20%以上の乳化重合スチレンブタ
    ジエン共重合体ゴムである請求項第1項記載の空気入り
    タイヤ。
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