JP3592899B2

JP3592899B2 - 重荷重用空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP3592899B2
Application number: JP22397497A
Authority: JP
Inventors: 宏文青木
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1997-08-20
Filing date: 1997-08-20
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2017-08-20
Also published as: JPH1159116A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気入りタイヤに関し、詳しくは、耐偏摩耗性、耐引裂性、低発熱性に優れた特にトラック、バス等に用いられる重荷重用空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空気入りタイヤの耐偏摩耗性を向上させるためには、トレッドゴムにＳＢＲを添加することにより、高温域でのｔａｎδを上げる方法が用いられている。また、耐引裂性向上のためには、トレッドゴムの弾性率を下げ、シリカおよびシランカップリング剤を添加してトレッドゴムの伸びを確保する方法が用いられている。また、発熱性向上のためには、トレッドゴムの弾性率を上げてタイヤの変形を抑え、また高温域でのｔａｎδを下げる方法が用いられている。
このように、耐偏摩耗性向上のために、トレッドゴムのｔａｎδを上げると、発熱性が悪化し、発熱性向上のために、トレッドゴムの弾性率を上げると、耐引裂性が悪化する、また、耐引裂性向上のために、シリカおよびシランカップリング剤を添加すると、発熱性については問題がないが、大幅なｔａｎδの低下を招き、耐偏摩耗性が悪化するというように、耐偏摩耗性、耐引裂性、低発熱性の３つを両立させることは困難であるという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
耐偏摩耗性、耐引裂性、低発熱性の３つを両立させるためには、シリカおよびシランカップリング剤の添加により、低歪み域での弾性率を上昇させてトレッドゴムの変形を抑制し、高歪み域での弾性率を低下させてトレッドゴムの伸びを確保した上で、ｔａｎδの低下を防止することが必要である。
本発明は、上記の事実に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、シリカおよびシランカップリング剤を配合したトレッドゴムのｔａｎδの低下を防止し、耐偏摩耗性、耐引裂性、低発熱性の総てに優れた重荷重用空気入りタイヤを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、鋭意検討の結果、ポリエチレン成分の添加により、耐引裂性、低発熱性に優れるシリカおよびシランカップリング剤を配合したトレッドゴムのｔａｎδ特性が向上することを見出し、本発明を完成するに到った。
すなわち、本発明は、（１）本発明の重荷重用空気入りタイヤは、天然ゴム５０〜１００重量部、スチレン−ブタジエンゴム０〜５０重量部からなるゴム成分１００重量部に対して、カーボンブラックおよびシリカからなる充填剤を４５〜６０重量部、該充填剤重量部のうち、シリカを５〜２０重量部、ポリエチレンを２〜１５重量部、シランカップリング剤をシリカ量の１〜３０重量％配合してなるゴム組成物を、トレッドゴムに使用したことを特徴とする。
【０００５】
（２）前記（１）に記載のポリエチレンが、高密度ポリエチレンであることを特徴とする。
（３）前記（１）に記載のシランカップリング剤が、下記一般式、
【０００６】
【化２】

【０００７】
（式中、ｎは１〜３の整数、ｍは１〜９の整数、ｙはポリサルファイド部の硫黄原子の平均数であり、２＜ｙ≦５の正数を表す。）
で表されるシランカップリング剤をシリカの量に対して３〜１５重量％配合してなることを特徴とする。
【０００８】
（４）前記（３）に記載のシランカップリング剤中の、ポリサルファイド部の硫黄原子の平均数ｙが、２．５≦ｙ≦３の正数であることを特徴とする。
本発明のタイヤは上記のように、所定のゴム成分に、カーボンブラックおよびシリカからなる充填剤とシランカップリング剤に加えて、ポリエチレンを配合したことに大きな特徴がある。
【０００９】
即ち、トレッドゴムにシリカおよびシランカップリング剤を配合することにより、耐引裂性は大幅に向上するものの、ｔａｎδの低下により偏摩耗性が悪化するが、そこに、上記ポリエチレンを配合することにより、ポリエチレンの高温域でのｔａｎδの高さから偏摩耗性を改良することができ、また、ポリエチレンの低弾性域での弾性率は高いため、低発熱性を阻害しないという知見を得るに至り、トレッドゴムにシリカおよびシランカップリング剤とともに、ポリエチレンを配合することにより、耐偏摩耗性、耐引裂性、低発熱性の総てに優れた重荷重用空気入りタイヤが得られたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のトレッドゴムのゴム組成物のゴム成分としては、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を用いることができる。ＳＢＲとしては、特に制限は無いが、乳化重合ＳＢＲ、溶液重合ＳＢＲ等を用いることができる。これらの各ゴム成分の配合量は、全ゴム成分１００重量部に対して、ＮＲが５０〜１００重量部、ＳＢＲが０〜５０重量部であり、ＳＢＲが３０〜５０重量部配合されているのが好ましい。ＳＢＲが５０重量部を超えると発熱性の低下が激しく実用的ではない。
【００１１】
本発明に用いられる充填剤はカーボンブラックおよびシリカからなる。
カーボンブラックとしては、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦが好ましく使用できるが、特に限定されるものではない。シリカとしては沈降法による合成シリカが用いられ、コロイダル特性が１２０≦Ｎ_２ＳＡ≦２４０であり、かつ１７０≦ＤＢＰ≦２５０であるシリカが好ましく使用される。具体的には、日本シリカ工業（株）製の「ニップシールＡＱ」、ドイツデグサ社製の「ＵＬＴＲＡＳＩＬＶＮ３」、「ＢＶ３３７０ＧＲ」、ローヌ・プーラン社製の「ＲＰ１１６５ＭＰ」、「Ｚｅｏｓｉｌ１６５ＧＲ」、「Ｚｅｏｓｉｌ１７５ＶＰ」、ＰＰＧ社製の「Ｈｉｓｉｌ２３３」、「Ｈｉｓｉｌ２１０」、「Ｈｉｓｉｌ２５５」等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
【００１２】
充填剤の配合量は、ジエン系ゴム成分１００重量部に対して、４５〜６０重量部であり、４５〜５０重量部がより好ましい。充填剤の配合量が４５重量部未満では耐摩耗性等の耐久特性が悪化し、６０重量部を超えると走行時の発熱を抑えることができず、また作業性が低下するため好ましくない。充填剤のうち、シリカの配合量は、ゴム成分１００重量部に対して、５〜２０重量部であり、５〜１５重量部がより好ましい。シリカの配合量が５重量部未満では耐引裂性、発熱性改善の効果が小さく、２０重量部を超えると、カーボンブラックの比率の低下により耐摩耗性が悪化する。また、均一な分散が困難になる等の不都合もある。
【００１３】
本発明のトレッドゴムのゴム組成物には、ポリエチレンを配合する。ポリエチレンを配合することにより、ポリエチレンの高温域でのｔａｎδの高さから偏摩耗性の改善が図られる。また、ポリエチレンは低弾性域での弾性率が高いため、発熱性を阻害することがない。これによって、シリカおよびシランカップリング剤を使用した場合のｔａｎδの低下という問題が改善される点で、極めて重要な要素である。
本発明で用いられるポリエチレンとしては、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン等が挙げられるが、高い弾性率と低いヒステリシスロスの点で、高密度ポリエチレンが好ましく用いられる。また、密度０．９４〜０．９７、融点１１０℃〜１４０℃のポリエチレンが好ましく用いられる。
【００１４】
ポリエチレンの混練りは何ステージかに分かれるが、最終ステージより前であって、少なくとも一つのステージにおいて、混練物の最高温度が配合したポリエチレンの融点より高温であることが好ましく、特には１０℃以上であることが好ましい。この最高温度がポリエチレンの融点よりも低い状態で配合された場合、ポリエチレンの粘度が高く、このためにポリエチレンの分散性およびマトリックスゴムとの親和性が十分でなく、この結果、配合物の破壊特性の低下を招くことがある。
【００１５】
ポリエチレンの配合量は、ジエン系ゴム成分１００重量部に対して、２〜１５重量部であり、好ましくは５〜１０重量部である。ポリエチレンの配合量が２重量部未満ではポリエチレンの配合の効果が見られず、１５重量部を超えると作業性が大幅に悪化する。
【００１６】
本発明のトレッドゴムのゴム組成物には、シランカップリング剤を配合する。シリカ−ゴム成分間の物理的結合がカーボンブラック−ゴム成分間の結合に比べて弱いため、タイヤの耐摩耗性が低下する。そこで、シランカップリング剤は、このシリカ−ゴム成分間の結合を強化し、耐摩耗性を確保するために使用される。
【００１７】
本発明では、シランカップリング剤として、前記一般式で表されるシランカップリング剤を用いるのが好ましい。
式中、ｎは１〜３の整数を表し、ｍは１〜９の整数、好ましくは２〜５の整数を表す。また、ポリサルファイド部のＳ_ｙのｙはポリサルファイド部の硫黄原子の平均数を表し、２＜ｙ≦５の正数、好ましくは２．５≦ｙ≦３の正数である。ここで、硫黄原子の平均数とは、該ポリサルファイド部におけるＳ_１〜Ｓ_９のような原子数の異なる硫黄原子の分布の平均の数を意味する。硫黄原子の平均数ｙが２以下、すなわちＳ_１、Ｓ_２ではカップリング作用を示さないので補強性が悪化し、ｙが５を超えると１５０℃以上の高温練りにおいて、ゴム成分のゲル化が起こり易くなり、ムーニー粘度が大幅に上昇して、生産性が劣ることになる。
【００１８】
上記のシランカップリング剤としては、例えば、ビス−（トリアルコキシシリルアルキル）ポリサルファイドのアルコキシ基がメチル基、エチル基、プロピル基であり、アルキル基がメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基であり、ポリサルファイド基−Ｓ_ｙ−が上記硫黄原子の平均数を有する基である化合物等が用いられる。
【００１９】
シランカップリング剤の配合量は、シリカの量に対して１〜３０重量％、好ましくは３〜１５重量％である。１重量％未満では補強が十分ではなく、３０重量％を超えると弾性率の上昇が大きい。また、コストも大幅に上昇し実用的でない。
【００２０】
本発明のトレッドゴムのゴム組成物には、本発明の効果を損なわない範囲において、その他の配合剤として、ゴム工業で通常用いられる酸化亜鉛、ステアリン酸、老化防止剤、ＷＡＸ、加硫剤等の成分を適宜配合することができる。
本発明のトレッドゴムのゴム組成物は、ロール、インターナルミキサー、バンバリーミキサー等の混練機を用いて混練することにより得られ、成形加工後、加硫を行ない、タイヤトレッド等に用いられる。
【００２１】
【実施例】
以下、実施例によって、本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何等限定されるものではない。
【００２２】
各種のタイヤ特性の測定は以下の方法により行った。
（１）耐偏摩耗性
平均接地圧が８ｋｇ／ｃｍ^２で使用されるサイズＴＢＲ，１１Ｒ２２．５のリブパターンの試作タイヤを１０トントラックのフロントに装着し、１０万ｋｍ走行後トレッドゴムの偏摩耗面積を測定し、その逆数を用いて、比較例１の値を１００とした指数で表示した。従って、数値が大きいほど、耐偏摩耗性が良好であることを表す。
（２）耐引裂性
試作タイヤを１０トントラックの全輪に装着し、２万ｋｍ走行後のタイヤを縁石に対して５°の角度で乗り上げて、リブ引裂の長さを測定し、その逆数を用いて、比較例１の値を１００とした指数で表示した。従って、数値が大きいほど、耐引裂性が良好であることを表す。
（３）発熱耐久性
試作タイヤを１０トントラック全輪に装着し、走行時のタイヤの表面温度を測定した。
【００２３】
（実施例１〜４、比較例１〜４）
下記の表１に示す配合処方に従って、混練配合を行い、このトレッドゴム配合物を用いて、タイヤ構造として４ベルト、１スチールカーカス、リブパターンの平均接地圧が８ｋｇ／ｃｍ^２で使用されるサイズＴＢＲ，１１Ｒ２２．５のタイヤを試作し、タイヤの諸特性を測定した。結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】

【００２５】
表１に表されるように、本発明の重荷重用空気入りタイヤは、タイヤの走行初期から末期まで、高度の耐引裂性、低発熱性を維持でき、かつ、耐偏摩耗性が大幅に改良されていることが分かる。
これに対し、比較例１と実施例１、２との比較、また、比較例３と実施例３、４との比較から、シリカとポリエチレンの併用で耐偏摩耗性、耐引裂性、低発熱性を両立できることが分かる。また、比較例２から、カーボンブラックをシリカに置換するだけの場合には、耐偏摩耗性が低下すること、および、カーボンブラックの配合量とシリカの配合量との合計が４０重量部以下では、耐偏摩耗性が悪化することが分かる。また、比較例３から、ＳＢＲを添加するだけの場合には発熱耐久性が低下することが分かる。さらに、比較例４より、シリカのみでは、耐偏摩耗性が悪化することが分かる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の重荷重用空気入りタイヤは、上記のような構成としたことにより、耐偏摩耗性、耐引裂性、低発熱性の両立を図ることができ、優れた耐偏摩耗性、耐引裂性、低発熱性を示すという効果を奏する。

Claims

天然ゴム５０〜１００重量部、スチレン−ブタジエンゴム０〜５０重量部からなるゴム成分１００重量部に対して、カーボンブラックおよびシリカからなる充填剤を４５〜６０重量部、該充填剤重量部のうち、シリカを５〜２０重量部、ポリエチレンを２〜１５重量部、シランカップリング剤をシリカ量の１〜３０重量％配合してなるゴム組成物を、トレッドゴムに使用したことを特徴とする重荷重用空気入りタイヤ。
前記ポリエチレンが、高密度ポリエチレンであることを特徴とする請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
前記シランカップリング剤が、下記一般式、

（式中、ｎは１〜３の整数、ｍは１〜９の整数、ｙはポリサルファイド部の硫黄原子の平均数であり、２＜ｙ≦５の正数を表す。）
で表されるシランカップリング剤をシリカの量に対して３〜１５重量％配合してなることを特徴とする請求項１または２に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
前記請求項２に記載のシランカップリング剤中の、ポリサルファイド部の硫黄原子の平均数ｙが、２．５≦ｙ≦３の正数であることを特徴とする請求項３に記載の重荷重用空気入りタイヤ。