JP3904304B2

JP3904304B2 - タイヤトレッド用ゴム組成物

Info

Publication number: JP3904304B2
Application number: JP28233497A
Authority: JP
Inventors: 雅義小河; 直樹高橋; 也寸志菊地; 宏之斎藤
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1997-10-15
Filing date: 1997-10-15
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2017-10-15
Also published as: JPH11116734A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタイヤトレッド用ゴム組成物に関し、更に詳しくは耐摩耗性及び耐カット・チッピング性を大幅に改良した空気入りタイヤ用として好適なタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラック、バス等の大型タイヤに対しては、耐摩耗性、耐カット・チッピング性の要求が高いことは周知の通りである。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小粒径化や高ストラクチャー化、カーボンブラックの高ローディング化、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）のブレンドなどの方法がよく知られている。しかしながら、これらの方法は、いずれもタイヤの耐カット・チッピング性を悪化させるという問題を生じる。一方、タイヤの耐カット・チッピング性を向上させるためには、樹脂ブレンド、シリカ配合等が有効であることが知られているが、これらの方法では、反対に、タイヤの耐摩耗性の悪化が避けられないという問題があった。従って、従来のキャップゴムでは、特に悪路走行用の大型タイヤ用に適するように、耐摩耗性と耐カット・チッピング性を高度に両立させることは極めて困難であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は前記したような従来技術の問題点を克服して、空気入りタイヤの耐摩耗性と耐カット・チッピング性の両特性を共に改良したタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明に従えば、少なくとも一種のジエン系ゴム１００重量部、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１５０〜１８０（ｍ²／ｇ）、Ｎ₂ＳＡ／ヨウ素吸着量（ＩＡ）比が１．０〜１．１０、Ｃ−ＤＢＰ吸油量が９０〜１００ml／１００ｇでかつＣ−ＤＢＰ吸油量／ΔＤｓｔ比が１．７０より大きいカーボンブラック３５〜５０重量部、シリカ２〜１０重量部およびガムロジン又は変性ガムロジンをカーボンブラック重量に対し３〜１０重量％の割合で含んでなるタイヤトレッド用ゴム組成物が提供される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物の構成及びその作用効果について説明する。
本発明において使用するジエン系ゴムとしては、従来からタイヤトレッド用ゴム組成物に一般的に配合されている任意のジエン系ゴム、例えば天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、各種スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、各種ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）などをあげることができる。これらのジエン系ゴムは単独又は任意のブレンドとして使用することができる。なお、これらのジエン系ゴムは、少量成分としてエチレン−プロピレン共重合体ゴム（ＥＰＲ，ＥＰＤＭ）及びブチルゴム（ＩＩＲ）などとブレンドして使用することもできる。
【０００６】
本発明において使用されるカーボンブラックは、前記したゴム組成物の所望の特性を考慮して、Ｎ₂ＳＡが１５０〜１８０ｍ²／ｇ、好ましくは１６０〜１７５ｍ²／ｇ、Ｎ₂ＳＡ／ＩＡが１．０〜１．１０、Ｃ−ＤＢＰ吸油量が９０〜１００ml／１００ｇ、好ましくは９０〜９７ml／１００ｇでかつＣ−ＤＢＰ吸油量／ΔＤｓｔ比が１．７０より大きく、好ましくは１．８以上であることが必要である。
【０００７】
カーボンブラックのＮ₂ＳＡが１５０ｍ²／ｇ未満では耐摩耗性が十分に得られないため好ましくなく、逆に１８０ｍ²／ｇを超えると発熱が高くなり、タイヤの耐久性を低下させるので好ましくない。また、カーボンブラックの十分な分散を得ることが困難になる。カーボンブラックのＮ₂ＳＡ／ＩＡ比が１．０未満では、発熱が高くなり過ぎて好ましくなく、逆に１．１０を超えると、カーボンブラックがゴムに混入しにくくなり、加工性の点で好ましくない。また、Ｃ−ＤＢＰ吸油量が９０ml／１００ｇ未満では耐チップ性には有利なものの、十分な耐摩耗性の点では好ましくなく、逆に１００ml／１００ｇを超えると十分な耐チップ、カット性が得られないので好ましくない。更にＣ−ＤＢＰ吸油量／ΔＤｓｔ比が１．７０以下では摩耗が十分でないため好ましくない。
【０００８】
本発明に従えば、上記特性のカーボンブラックはジエン系ゴム１００重量部当り３５〜５０重量部、好ましくは４０〜４８重量部配合する。このカーボンブラックの配合量が少な過ぎると十分な耐摩耗性が得られず好ましくない。また、逆に多過ぎると発熱性が悪化するだけでなく、伸びの低下を招き耐チッピング性が低下するので好ましくない。
【０００９】
本発明において使用するカーボンブラックは、オイルファーネス方式により１３００℃以上の高温下で原料油を熱分解させることによって製造することができるが、本発明の特性を有するカーボンブラックを得るためには、原料油の噴霧速度、反応炉のノズル形状等がコントロールされる必要がある。
【００１０】
本発明に係るタイヤトレッド用ゴム組成物に配合されるシリカは、従来からタイヤ用ゴム組成物に補強剤として配合されている任意のシリカ（又はホワイトカーボン）とすることができ、好ましくはＮ₂ＳＡが１５０〜２５０ｍ²／ｇで、ＤＢＰ吸油量が１００〜３５０ml／１００ｇであるのが好ましい。シリカの配合量が少な過ぎると耐チッピング性の改良効果が認められにくくなり、逆に多過ぎると加工性が悪化する傾向にあるので好ましくない。
【００１１】
なお、本発明において使用するカーボンブラック（及びシリカ）の特性は以下の方法によって測定したものをいう。
ａ）窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）（ｍ²／ｇ）
ＡＳＴＭ−Ｄ３０３７−８６に準拠して測定。
ｂ）ヨウ素吸着量（ＩＡ）（mg／ｇ）
ＪＩＳＫ６２２１−１９８２に準拠して測定。
ｃ）Ｃ−ＤＢＰ吸油量
ＡＳＴＭ−Ｄ−３４９３に準拠して測定。
ｄ）ΔＤｓｔ（nm）：ジョイス・レーブル社製ディスク・セントリフュージを使用し、遠心沈降法により次の方法で測定を行った。
すなわち、ＪＩＳＫ６２２１（１９８２）５法により乾燥して精秤したカーボンブラックを、エタノール２０％水溶液に加え、カーボンブラック濃度を０．００５重量％にした後、超音波で十分に分散させて試料とした。一方、ディスクセントリフュージの回転速度を８０００rpm に設定し、スピン液（蒸溜水）１０mlをこのディスク・セントリフュージに加えたのちに０．５mlのバッファー液（２０容量％エタノール水溶液）を注入した。ついで、これに試料溶液０．５〜１．０mlを注射器で加え、遠心沈降を開始させ、光電沈降法により凝集体分布曲線を作成し、その曲線の最多頻度の１／２のときの凝集体の分布値を半値幅ΔＤｓｔとした。
【００１２】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に配合されるガムロジン又は変性ガムロジンは、カーボンブラックの配合量の３〜１０重量％、好ましくは４〜８重量％で配合する。この（変性）ガムロジンの配合量が少な過ぎると耐チッピング性の改良効果が認められなくなるので好ましくなく、逆に多過ぎると耐摩耗性に悪影響を与え、光や熱により劣化する傾向を生じるので好ましくない。
【００１３】
本発明において使用されるガムロジンは単体、または、マレイン酸、トール油等で変性したものが用いられるが、軟化点は４５℃以上であり、好ましくは６５℃以上である。
【００１４】
本発明に係るゴム組成物は一般的な方法に従ってジエン系ゴム、カーボンブラック及びシリカを配合することによって製造することができる。更に、本発明に係るタイヤトレッド用ゴム組成物には、硫黄、加硫促進剤、老化防止剤、充填剤、軟化剤、可塑剤などのタイヤトレッド用その他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る。本発明のゴム組成物は一般的な方法で加硫し、タイヤトレッドとすることができる。例えば硫黄の配合量はゴム成分１００重量部当り０．８重量部以上、好ましくは１．０〜３．０重量部とすることが好ましく、また加硫条件も従来通りである。
【００１５】
【実施例】
以下、標準例、実施例及び比較例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことは言うまでもない。
【００１６】
標準例１〜２、実施例１及び比較例１〜２
表Ｉに示す配合において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１．７リットルの密閉型ミキサーで４分間混練した後、この混合物に加硫促進剤と硫黄を８インチのオープンロールで４分間混練し、ゴム組成物を得た。
【００１７】
【表１】

【００１８】
なお、表Ｉにおける配合成分は以下の通りである。
天然ゴム：ＳＴＲ２０
カーボンブラック：表II参照
シリカ：ＮｉｐｓｉｌＡＱ（日本シリカ製）
ガムロジン：中国ガムロジン（荒川化学製）
変性ガムロジン：試作品（高沸油変性ガムロジン）
酸化亜鉛：亜鉛華３号（正同化学製）
老化防止剤：Ｎ−１，３−ジメチル−Ｎ′−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン
加硫促進剤：Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾール−スルフェンアミド
【００１９】
【表２】

【００２０】
次に、前記各ゴム組成物を１５０℃で３０分間プレス加硫して目的とする試験片を調製し、以下の実験室的加硫物性を評価した。結果を表Ｉに示す。
【００２１】
硬度：ＪＩＳＫ６３０１に準拠して測定（ＨＳ）
伸び：ＪＩＳＫ６３０１に準拠して測定（％）
３００％モジュラス：ＪＩＳＫ６３０１に準拠して測定（kg／cm²)
ランボーン摩耗：ランボーン摩耗試験機を用いてＪＩＳＫ６２６４に準拠して測定。（標準例１の摩耗量）×１００／（試料の摩耗量）で標準例１を１００として指数表示した。従って値の大きい方が良好な結果を示す。
ｔａｎ δ（６０℃）：岩本製作所製粘弾性スペクトロメーターを用い、伸長変形で歪率１０±２％、周波数２０Hzの条件下において温度６０℃について測定。標準例１を１００としたときの指数で表わしたｔａｎ δ（６０℃）の指数が小さい程発熱性が小さく、タイヤに使用した場合、低燃費で耐久性が良好である。
【００２２】
次に前記ゴム組成物の中の標準例と実施例のゴムをトレッドゴムとして用いてサイズ１１Ｒ２２．５サイズのトラック用タイヤを作製し、良路７０％、悪路３０％のコースにて実走行テストを実施した。約３×１０⁴km走行後の残溝から溝深さが１mm減少する間に走行できる距離を算出し、標準例１の値の逆数で割り１００を乗じて得た数値を実車耐摩耗性の値として表Ｉに示した。
【００２３】
また、耐チッピング性を目視により評価した。全面に、大きなチッピングが発生している場合を５．０とし、チッピングの観察されない場合を１．０とした５点法で判定した。その結果を表Ｉに示す（小さい程良好な結果を示す）。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明した通り、実験室的物性評価結果及びタイヤ評価結果（サイズ１１Ｒ２２．５）のいずれにおいても、従来例に比べて耐カット・チッピング性及び耐摩耗性において優れた結果が得られ、悪路用タイヤに好適なキャップトレッドゴムが得られた。

Claims

少なくとも一種のジエン系ゴム１００重量部、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１５０〜１８０（ｍ²／ｇ）、Ｎ₂ＳＡ／ヨウ素吸着量（ＩＡ）比が１．０〜１．１０、Ｃ−ＤＢＰ吸油量が９０〜１００ml／１００ｇでかつＣ−ＤＢＰ吸油量／ΔＤｓｔ比が１．７０より大きいカーボンブラック３５〜５０重量部、シリカ２〜１０重量部およびガムロジン又は変性ガムロジンをカーボンブラック重量に対し３〜１０重量％の割合で含んでなるタイヤトレッド用ゴム組成物。