JPH10251448A

JPH10251448A - ゴム組成物及びそれを用いた重荷重用空気入りタイヤ

Info

Publication number: JPH10251448A
Application number: JP9054791A
Authority: JP
Inventors: Mitsuyuki Matsuda; 光之松田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1997-03-10
Filing date: 1997-03-10
Publication date: 1998-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】耐破壊性，耐カット性及び低発熱性などが大
きく改良されたゴム組成物、及びこの組成物をトレッド
ベースゴムに用いることにより、耐久性に優れ、かつ長
期走行後のタイヤ寿命末期においても、良好な外観を維
持する重荷重用空入りタイヤを提供すること。【解決手段】天然ゴム及び／又は合成ポリイソプレン
ゴムを７０重量％以上含有するジエン系ゴムに、カーボ
ンブラック，アクリロイルオキシ基又はα−アルキル置
換アクリロイルオキシ基を２個以上有する化合物を配合
して第１の混練りをした後、さらに、シリカとカップリ
ング剤とを配合して第２の混練りをして得られるゴム組
成物、及びそのゴム組成物をトレッドベースゴムとして
用いた重荷重用空気入りタイヤ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシリカ配合ゴム組成
物に関するものであり、さらに詳しくは、タイヤトレッ
ドのベースゴムに好適に用いられるゴム組成物及びそれ
を用いた重荷重用空気入りタイヤに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、バスやトラックなどに用いられ
る重荷重用空気入りタイヤにおいては、耐摩耗性，低発
熱性，耐破壊性などに優れたトレッドゴムが要求され
る。通常、重荷重用空気入りタイヤは、走行によるトレ
ッド内部の発熱が大きいために、トレッドゴムを二層と
し、内層ゴムとしてのベースゴムには低発熱性ゴム組成
物が、外層ゴムとしてのキャップゴムには耐摩耗性や耐
チッピング性などに良好なゴム組成物が用いられてい
る。一方、従来より、トレッドゴムの耐摩耗性や発熱性
などを改良する目的で、シリカ配合のゴム組成物が提案
され、多くの技術が開示されている。例えば特開平１−
９２２４７号公報などには、特定のカーボンブラックや
特定のカップリング剤をシリカと共に配合したゴム組成
物が開示されている。

【０００３】しかしながら、これらの従来技術において
は、耐摩耗性や低発熱性についてはそれなりの効果が発
揮されているものの、同時に耐破壊性、特に引裂抵抗性
に優れたゴムを得ることは困難であった。また、特開昭
６３−１５０３３９号公報には、ジエン系ゴムの耐発熱
性、特にブロウアウト温度の上昇を改良する目的で、炭
素原子と結合する２個以上の−Ｏ−ＣＯ−ＣＲ＝ＣＨ₂
基（Ｒは水素又はアルキル基）を有する化合物を配合し
たゴム組成物が提案されている。しかし、この手法にお
いては、ゴムの耐熱性は改良されても、ゴムの硬度が増
加し強度は低下するために、そのようなゴム組成物を重
荷重用空気入りタイヤのトレッドゴムに用いた場合に
は、引裂抵抗性や耐チッピング性などの特に耐破壊性が
著しく低下するという欠点があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の問題
点を解決すべく鋭意検討の結果、天然ゴム及び／又は合
成ポリイソプレンゴムに、シリカとアクリロイルオキシ
基又はα−アルキル置換アクリロイルオキシ基を２個以
上有する化合物を有する特定化合物とを配合し、かつ混
練り条件を工夫することにより、上記の問題点を解決で
きることを見出し、本発明を完成するに至った。すなわ
ち、本発明における第１の発明は、天然ゴム及び／又は
合成ポリイソプレンゴムを７０重量％以上含有するジエ
ン系ゴム１００重量部に対して、（１）窒素吸着比表面
積（Ｎ₂ＳＡ）が７０ｍ²/ｇ以上のカーボンブラック２
０〜６０重量部、（２）アクリロイルオキシ基又はα−
アルキル置換アクリロイルオキシ基を２個以上有する化
合物0.０５〜６重量部、（３）シリカ１〜３０重量部、
及び（４）シランカップリング剤0.０５〜６重量部とを
配合したことを特徴とするゴム組成物を提供することで
ある。

【０００５】また、本発明における第２の発明は、天然
ゴム及び／又は合成ポリイソプレンゴムを７０重量％以
上含有するジエン系ゴム１００重量部に対して、（１）
窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が７０ｍ²/ｇ以上のカー
ボンブラックを２０〜６０重量部とアクリロイルオキシ
基又はα−アルキル置換アクリロイルオキシ基を２個以
上有する化合物を0.０５〜６重量部配合し、第１の混練
りをした後、さらに、（３）シリカ１〜３０重量部と
（４）カップリング剤0.０５〜６重量部とを配合し、第
２の混練りをして得られることを特徴とするゴム組成物
及びその製造法を提供することである。さらに、本発明
における他の発明は、上記のゴム組成物をトレッドベー
スゴムに用いた重荷重用空気入りタイヤ及びその製造法
をも提供することである。ここで、ゴム組成物又はトレ
ッドベースゴムにおける加硫温度は、１５０℃以下であ
ることが好ましい。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明におけるゴム成分は、天然
ゴム及び／又は合成ポリイソプレンゴム７０〜１００重
量％と他のジエン系合成ゴム３０〜０重量％からなるゴ
ムである。他のジエン系合成ゴムとしては、例えばスチ
レン−ブタジエンゴム、シス１，４−ポリブタジエンゴ
ム及びこれらの混合物などを使用することができる。天
然ゴム及び／又は合成ポリイソプレンゴムが７０重量％
未満の場合は、低発熱性及び耐破壊性が低下する。ま
た、成分（１）としてのカーボンブラックは、窒素吸着
比表面積７０ｍ²／ｇ以上、好ましくは７０〜１７０ｍ
²／ｇのものが用いられる。カーボンブラックの配合量
は、上記ゴム成分１００重量部に対して、２０〜６０重
量部、好ましくは２５〜５０重量部である。２０重量部
未満では耐摩耗性が低下し、６０重量部を超えると低発
熱性が悪化する。また、成分（２）として用いられるア
クリロイルオキシ基又はα−アルキル置換アクリロイル
オキシ基を２個以上有する化合物としては、各種のもの
を挙げることができるが、好ましくは、下記の一般式で
表わされるものである。

【０００７】

【化１】

【０００８】（式中、Ｒ¹及びＲ²は、それぞれ水素，
炭素数１〜２０のアルキル基又は

【０００９】

【化２】

【００１０】基を示し、Ｒ³は水素又は炭素数１〜５の
アルキル基（特に好ましくはメチル基）である。但し複
数のＲ³はそれぞれ同じでも異なってもよい。）

【００１１】上記一般式による成分（２）の化合物は、
さらに好ましくは、アクリロイルオキシ基又はα−アル
キル置換アクリロイルオキシ基を３個以上有する化合物
であり、特に、トリメチロールプロパントリアクリレー
ト及びトリメチロールプロパントリメタクリレートが好
ましい。そのほか、１，３−ブチレングリコールジアク
リレート；１，５−ペンタンジオールジアクリレート；
ネオペンチルグリコールジアクリレート；１，６−ヘキ
サンジオールジアクリレート；ジエチレングリコールジ
アクリレート；トリエチレングリコールジアクリレー
ト；テトラエチレングリコールジアクリレート；ポリエ
チレングリコールジアクリレート；ポリプロピレングリ
コールジアクリレート；ペンタエリスリトールトリアク
リレート；テトラメチロールメタンテトラアクリレー
ト；ジペンタエリスリトールヘキサ／ペンタアクリレー
ト；ジプロピレングリコールジメタクリレート；トリメ
チロールエタントリメタクリレートなどが挙げられる。
本発明で用いられる上記成分（２）の配合量は、ゴム１
００重量部に対して、0.０５〜６重量部、好ましくは、
0.２〜２重量部である。0.０５重量部未満ではシリカと
の相乗効果が得られず、６重量部を超えると引裂抵抗性
や耐チッピング性などの耐破壊性が低下する。

【００１２】また、本発明で用いる成分（３）としての
シリカは、特に制限されるものではなく従来からの公知
のものを広く使用でき、例えば乾式法による無水ケイ
酸、湿式法による含水ケイ酸、合成ケイ酸などが挙げら
れる。シリカの配合量は、上記ゴム成分１００重量部に
対して、１〜３０重量部、好ましくは５〜２０重量部で
ある。１重量部未満では配合効果は得られず、３０重量
部を超えた場合には、低発熱性は悪化する。さらに、本
発明で用いる成分（４）としてのカップリング剤は、シ
リカとゴムとの結合剤であり、特に制限されるものでは
ないが、好ましくは、シランカップリング剤が使用され
る。カップリング剤の配合量は、ゴム１００重量部に対
して、0.０５〜６重量部、好ましくは0.５〜２重量部で
ある。0.０５重量部未満では配合効果はなく、６重量部
を超える場合では、ゴム硬度が増大し、耐チッピング性
や引裂抵抗性が低下する。

【００１３】本発明におけるゴム組成物を得るために
は、その混練り工程において、成分（２）としてのアク
リロイルオキシ基又はα−アルキル置換アクリロイルオ
キシ基を２個以上する化合物と、成分（３）としてのシ
リカを分離して配合し、分散させることが効果的であ
る。その理由は、成分（２）の化合物と成分（３）のシ
リカとを同時に配合すれば、成分（２）の化合物がシリ
カに吸着されることによりその配合効果が減殺されるた
めと考えられる。すなわち、本発明におけるゴム組成物
は、配合時のゴム混練り第１段階において、カーボンブ
ラックと前記成分（２）としての化合物を先ず配合して
混合分散させた後に、第２段階において、シリカとカッ
プリング剤とを配合し、混合分散させ、第３段階で、加
硫剤，加硫促進剤などの加硫関連配合剤を配合すること
により得られる。なお、本発明のゴム組成物には、その
他の配合剤として、プロセス油，亜鉛華，ステアリン
酸，老化防止剤などが適宜配合される。上記の混練りは
通常の混練装置、例えば、ロール，バンバリーミキサ
ー，ニーダー等により行なわれる。さらに、本発明にお
けるゴム組成物の加硫温度は１５０℃以下が好ましい。
１５０℃を超えて加硫する場合にはゴム硬度が大きくな
り、耐破壊性が低下するからである。

【００１４】次に、上記のゴム組成物を用いた本発明の
空気入りタイヤへの適用について説明する。本発明によ
るゴム組成物は、特に重荷重用空気入りタイヤのトレッ
ドベースゴムとして好適に使用される。ここで、トレッ
ドは、キャップゴムとベースゴムとの体積比は９０／１
０〜１０／９０の範囲であることが好ましい。キャップ
ゴムが９０容量部を超えると、タイヤの低発熱性の維持
が困難であり、また、キャップゴムが１０容量部未満で
は耐摩耗性が低下するからである。また、上記タイヤを
製造するに際しては、トレッドベース部の加硫温度が１
５０℃以下、特に１２０〜１５０℃にすることが好まし
い。１５０℃以下で加硫すれは、成分（２）の化合物が
有する末端二重結合と硫黄との反応性は比較的小さいた
めに、加硫後においても未反応の化合物が残存してお
り、そのことが意外にも、タイヤ走行時の発熱作用によ
り極めて徐々にゴムとの架橋反応を進めて、タイヤ走行
末期におけるゴムの発熱軟化やへたり及び低発熱性の低
下を抑制することに大きな効果を発揮するからである。

【００１５】

【実施例】以下、実施例及び比較例により、本発明につ
いて具体的に説明するが、本発明はこれらによって何ら
制約されるものではない。実施例１〜４及び比較例１〜６第１表記載の配合内容及び順序に従って配合剤の混練り
を行いゴム組成物を調製した。次に、このゴム組成物を
トレッドベースゴムに用い、第１表に示す加硫温度で加
硫し、１0.００Ｒ２０１４ＰＲ良路用タイヤを作製
し、供試タイヤとした。なお、トレッドのキャップゴム
とベースゴムとの体積比は５０／５０であった。評価方
法は、上記の供試タイヤを１０ｔトラックに装着し、Ｊ
ＩＳ正規内圧の荷重にて１０万ｋｍ走行後、下記の方法
で行った。

【００１６】（１）ゴムのモデュラス・破断時伸び走行後のタイヤより、トレッドベースゴムの一部を切り
出して、ＪＩＳ＃３サンプルを作製し、これをインスト
ロン引っ張り試験機にて測定した。（２）耐破壊性トレッド両端部のパターンブロックの状態を観察した。（３）耐摩耗性キャップゴム完摩後のベースゴムが路面に出た状態での
溝深さを観察した。（４）耐カット性ベルト到達カット数を計数した。（５）低発熱性ベルトとトレッドゴムの境界部における発熱温度を測定
した。タイヤ性能としての各特性は、各々◎（優れてい
る），○（良好である），×（劣っている）の三段階評
価で示した。結果を第１表に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】注１）混練の第１段階においては、上表
記載以外の配合剤として、ステアリン酸２重量部，亜鉛
華４重量部、及び老化防止剤１重量部を用いた。注２）上表で用いたカーボンブラックの窒素吸着比表
面積（Ｎ₂ＳＡ）は１２０ｍ²/ｇである。

【００２０】以上の結果から次のことがわかる。実施例
１〜３は、成分（２）として、トリメチロールプロパン
トリアクリレートを用いた場合、実施例４は、トリメチ
ロールプロパントリメタクリレートを用いた場合である
が、いずれも、他の性能を低下させることなく耐破壊性
が改良されていることがわかるが、特に実施例１及び４
は、耐破壊性，耐摩耗性，耐カット性及び低発熱性の全
ての性能で優れている。一方、比較例１は、トリメチロ
ールプロパントリアクリレートを配合しているがシリカ
を併用しない場合であり、比較例２は、成分（２）とし
ての化合物もシリカも配合しない場合であるが、いずれ
の場合も耐摩耗性が極めて劣っている。比較例３は、ト
リメチロールプロパントリアクリレートを増量した以外
は、実施例１と同様にして行った場合であるが、成分
（２）の配合量が本発明の範囲外にあるために特に耐破
壊性が劣っている。また、比較例４は、実施例１と同一
の配合であるが、タイヤベースゴムの加硫温度が１５０
℃を超えている場合であり、耐破壊性及び低発熱性が劣
っている。比較例５はシリカのみ配合し、成分（２）を
含まないため、タイヤ走行末期には、ゴムの発熱による
軟化やへたり及び低発熱性の低下が大きくなっている。
さらに、比較例６は、耐摩耗性向上のために、比較例２
においてカーボンブラックのみを増量したものである
が、単純に発熱増となり低発熱性は悪化している。

【００２１】さらに、図１は、上記の実施例１及び比較
例３及び比較例６について、１０万ｋｍ走行後のタイヤ
から採取したベースゴムの引っ張り試験を行った際の応
力〜歪み曲線であるが、本発明による実施例１は、低発
熱性、耐カット性及び耐破壊特性の全てに優れているこ
とがわかる。次に、上記の実施例及び比較例の一部のタ
イヤについて、走行距離を変えて上記同様の評価を行っ
た。その結果を図２〜図３に示す。図２は、実施例１及
び比較例５のタイヤについて、トレッドベースゴムの３
００％モデュラスと走行距離との関係を示す図である。
その結果、本発明による実施例１は、走行による３００
％モデュラスの変化は小さい。図３は、実施例１及び比
較例２，５のタイヤについて、各トレッドベースゴムの
破断時伸び（破断時歪み）と走行距離との関係を示す図
である。その結果、本発明による実施例１は、走行によ
る破断時伸びの変化は小さい。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、耐破壊性，耐カット性
及び低発熱性などが大きく改良されたゴム組成物が提供
される。また、この組成物をトレッドベースゴムに用い
た重荷重用空気入りタイヤは、耐久性に優れ、かつ長期
走行後のタイヤ寿命末期においても、良好な外観を維持
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例及び比較例における１０万ｋｍ走行後の
タイヤのベースゴムについての応力〜歪み曲線を示す。

【図２】実施例及び比較例におけるタイヤのベースゴム
についての、３００％モデュラスと走行距離との関係を
示すグラフである。

【図３】実施例及び比較例におけるタイヤのベースゴム
についての、破断時伸びと走行距離との関係を示すグラ
フである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０８Ｋ 5/54 Ｃ０８Ｋ 5/54 Ｃ０８Ｌ 9/00 Ｃ０８Ｌ 9/00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】天然ゴム及び／又は合成ポリイソプレン
ゴムを７０重量％以上含有するジエン系ゴム１００重量
部に対して、（１）窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が７
０ｍ²/ｇ以上のカーボンブラック２０〜６０重量部、
（２）アクリロイルオキシ基又はα−アルキル置換アク
リロイルオキシ基を２個以上有する化合物0.０５〜６重
量部、（３）シリカ１〜３０重量部、及び（４）シラン
カップリング剤0.０５〜６重量部とを配合したことを特
徴とするゴム組成物。
【請求項２】天然ゴム及び／又は合成ポリイソプレン
ゴムを７０重量％以上含有するジエン系ゴム１００重量
部に対して、（１）窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が７
０ｍ²/ｇ以上のカーボンブラックを２０〜６０重量部と
アクリロイルオキシ基又はα−アルキル置換アクリロイ
ルオキシ基を２個以上有する化合物を0.０５〜６重量部
配合し、第１の混練りをした後、さらに、（３）シリカ
１〜３０重量部と（４）カップリング剤0.０５〜６重量
部とを配合し、第２の混練りをして得られることを特徴
とするゴム組成物。
【請求項３】請求項１又は２に記載のゴム組成物をト
レッドベースゴムに用いたこと特徴とする重荷重用空気
入りタイヤ。
【請求項４】天然ゴム及び／又は合成ポリイソプレン
ゴムを７０重量％以上含有するジエン系ゴム１００重量
部に、（１）窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が７０ｍ²/
ｇ以上のカーボンブラック２０〜６０重量部と（２）ア
クリロイルオキシ基又はα−アルキル置換アクリロイル
オキシ基を２個以上有する化合物を0.０５〜６重量部を
配合し、第１の混練りを行った後、さらに、（３）シリ
カと（４）カップリング剤を配合して第２の混練りを行
い、その後、加硫関連配合剤を配合して第３の混練りを
行い、加硫することを特徴とするゴム組成物の製造法。
【請求項５】加硫温度が１５０℃以下である請求項４
のゴム組成物の製造法。
【請求項６】トレッドベースゴムの加硫温度が１５０
℃以下である条件で加硫することを特徴とする請求項３
記載の重荷重用空気入りタイヤの製造法。