WO2025005203A1 - トレッドゴム組成物、タイヤ及び重荷重用タイヤ - Google Patents

トレッドゴム組成物、タイヤ及び重荷重用タイヤ Download PDF

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康平 青木
沙樹 佐橋
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    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/86—Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction 

Definitions

  • Japanese Patent Application Publication No. 1-311141 Japanese Patent Application Publication No. 3-65406 Japanese Patent Application Publication No. 4-226140
  • an object of the present invention is to provide a rubber composition for a tread which is excellent in abrasion resistance without deteriorating other physical properties.
  • Another object of the present invention is to provide a tire and a heavy load tire that are excellent in wear resistance without deteriorating other physical properties.
  • the gist of the present invention for solving the above problems is as follows.
  • a rubber composition comprising a rubber component, silica, and an antioxidant,
  • the rubber component contains high-purity natural rubber having a nitrogen content of 0.3% by mass or less, The content of the silica exceeds 15 parts by mass per 100 parts by mass of the rubber component,
  • the rubber composition for a tread having the above-mentioned configuration has excellent abrasion resistance without deteriorating other physical properties.
  • a tire comprising the rubber composition for a tread according to any one of (1) to (4) above.
  • a tire having the above configuration has excellent wear resistance without deteriorating other physical properties.
  • the present invention it is possible to provide a rubber composition for a tread having excellent abrasion resistance without deteriorating other physical properties. Moreover, according to the present invention, it is possible to provide a tire and a heavy load tire having excellent wear resistance without deteriorating other physical properties.
  • the rubber composition for a tread of the present invention contains a rubber component, silica, and an antioxidant.
  • each component constituting the rubber composition for tread of the present invention will be described.
  • the rubber component contained in the rubber composition for tread of the present invention contains high purity natural rubber having a nitrogen content of 0.3 mass % or less.
  • the nitrogen content in the natural rubber is preferably 0.25% by mass or less, and more preferably 0.2% by mass or less.
  • the high purity natural rubber is not particularly limited in other respects so long as the nitrogen content is 0.3% by mass or less.
  • the high purity natural rubber may be natural rubber obtained by removing proteins through a centrifugation process.
  • the centrifugation process is a process for deproteinizing natural rubber latex, which is a raw material for natural rubber, by centrifugation.
  • the conditions for the centrifugation are not particularly limited, and the conditions can be appropriately changed depending on the protein content to be removed.
  • the centrifugation process can be carried out several times at a rotation speed of about 7500 rpm. After the centrifugation process, washing and drying processes are carried out to obtain highly purified natural rubber.
  • the natural rubber latex used in the centrifugation process is not particularly limited.
  • field latex extracted from rubber trees or concentrated natural rubber latex obtained by processing this can be used.
  • the dry rubber content in the natural rubber latex is also not particularly limited, and from the viewpoint of obtaining better abrasion resistance, it is preferably 10% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, and even more preferably 40% by mass or more.
  • the content of the highly purified natural rubber in the rubber component may be 100%, but other rubbers may also be contained within a range that does not impair the object of the present invention.
  • the natural rubber may be not only the highly purified natural rubber, but also a mixture with ordinary natural rubber.
  • the content of the highly purified natural rubber in the rubber component is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and particularly preferably 90% by mass or more, from the viewpoint of further improving abrasion resistance.
  • the rubber component may contain other synthetic rubbers in addition to the natural rubbers mentioned above.
  • synthetic rubbers include diene-based synthetic rubbers such as butadiene rubber (BR), isoprene rubber (IR), styrene butadiene rubber (SBR), styrene isoprene butadiene rubber (SIBR), chloroprene rubber (CR), and acrylonitrile butadiene rubber (NBR), and non-diene-based synthetic rubbers such as ethylene propylene diene rubber (EPDM), ethylene propylene rubber (EPM), and butyl rubber (IIR).
  • BR butadiene rubber
  • IR isoprene rubber
  • SBR styrene butadiene rubber
  • SIBR styrene isoprene butadiene rubber
  • CR chloroprene rubber
  • NBR acrylonitrile butadiene rubber
  • non-diene-based synthetic rubbers such as ethylene propylene dien
  • the rubber component contains butadiene rubber and/or styrene-butadiene rubber. This is because it is possible to achieve both low loss and abrasion resistance at a higher level.
  • the natural rubber and diene synthetic rubber may be unmodified diene rubber (hereinafter sometimes referred to as “unmodified diene rubber”) or modified diene rubber (hereinafter sometimes referred to as “modified diene rubber”).
  • the rubber composition for tire treads of the present invention contains silica in addition to the above-mentioned rubber component, and the content of the silica exceeds 15 parts by mass per 100 parts by mass of the rubber component.
  • the content of the silica is preferably 18 parts by mass or more per 100 parts by mass of the rubber component.
  • the content of the silica is preferably 30 parts by mass or less, more preferably 25 parts by mass or less, per 100 parts by mass of the rubber component.
  • the silica preferably has a CTAB specific surface area of 200 to 240 ml/100 g.
  • CTAB specific surface area of the silica is 200 ml/100 g or more, a more excellent effect of improving abrasion resistance can be obtained, and when the CTAB specific surface area of the silica is 240 ml/100 g or less, poor dispersion and deterioration of processability can be suppressed.
  • the CTAB specific surface area of the silica can be measured in accordance with, for example, JIS K 6430:2008.
  • the silica may be, for example, wet silica (hydrated silicic acid), dry silica (anhydrous silicic acid), calcium silicate, aluminum silicate, etc., and among these, wet silica is preferred because it has a large number of silanol groups.
  • wet silica hydrated silicic acid
  • dry silica anhydrous silicic acid
  • calcium silicate aluminum silicate
  • wet silica is preferred because it has a large number of silanol groups.
  • These silicas may be used alone or in combination of two or more types.
  • the rubber composition of the present invention preferably further contains carbon black in addition to the above-mentioned rubber component and silica. This is because the reinforcing properties of the rubber composition are improved, and better abrasion resistance can be obtained.
  • the carbon black preferably has a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 130 to 180 m 2 /g, because when the N 2 SA of the carbon black is 130 m 2 /g or more, better abrasion resistance can be obtained, and when the N 2 SA of the carbon black is 180 m 2 /g or less, deterioration of productivity and low heat generation can be suppressed.
  • the N 2 SA of the carbon black is preferably 140 to 170 m 2 /g.
  • the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of the carbon black can be measured in accordance with, for example, JIS K 6217-7:2013.
  • the carbon black preferably has a dibutyl phthalate (DBP) oil absorption of 80 to 120 ml/100 g.
  • DBP dibutyl phthalate
  • the DBP oil absorption of the carbon black is 80 m 2 /g or more, deterioration of low heat generation properties and productivity can be suppressed, and when the N 2 SA of the carbon black is 120 ml/100 g or less, gelation can be suppressed and better abrasion resistance can be obtained.
  • the DBP of the carbon black is preferably from 85 to 110 m 2 /g, and more preferably from 85 to 100 m 2 /g.
  • the DBP oil content of the carbon black can be measured in accordance with JIS K 6217-4:2017.
  • the carbon black content is preferably 30 parts by mass or more, more preferably 40 parts by mass or more, and even more preferably 45 parts by mass or more, per 100 parts by mass of the rubber component.
  • the carbon black content is preferably 55 parts by mass or less per 100 parts by mass of the rubber component.
  • the carbon black content is 55 parts by mass or less per 100 parts by mass of the rubber component, deterioration of low heat generation can be suppressed.
  • the compounding ratio of the silica to the carbon black is 0.1 to 0.5, preferably 0.35 to 0.5.
  • this ratio is 0.1 or more, the effects of suppressing the decrease in abrasion resistance and elongation at break (Eb) can be obtained more reliably, while when the silica/carbon black ratio is less than 0.5, poor dispersion and deterioration of low heat buildup can be suppressed.
  • the rubber composition for treads of the present invention contains an antioxidant in addition to the above-mentioned rubber component, silica, and carbon black as an optional component, and the content of the antioxidant is 0.4 parts by mass or more per 100 parts by mass of the rubber component.
  • the content of the antioxidant is preferably 1 part by mass or more based on 100 parts by mass of the rubber component.
  • the content of the anti-aging agent is 2 parts by mass or less per 100 parts by mass of the rubber component.
  • the content of the anti-aging agent is 2 parts by mass or less per 100 parts by mass of the rubber component, the reaction between the silica and the silane coupling agent described later can be inhibited and a decrease in the kneading quality of the rubber composition can be suppressed.
  • the type of the antioxidant is not particularly limited.
  • an amine-based antioxidant, a phenol-based antioxidant, or other antioxidants can be used.
  • these antioxidants it is preferable to use at least an amine-based antioxidant from the viewpoint of obtaining better abrasion resistance.
  • the amine-based antioxidant is preferably at least one selected from the group consisting of N-(1,3-dimethylbutyl)-N'-phenyl-para-phenylenediamine, N-isopropyl-N'-p-phenylenediamine, N-(3-methacryloyloxy-2-hydroxypropyl)-N'-phenyl-p-phenylenediamine, and N,N'-di-2-naphthyl-p-phenylenediamine, and among these, N-(1,3-dimethylbutyl)-N'-phenyl-para-phenylenediamine is particularly preferred.
  • the amine-based antiaging agent may be used alone or in combination of two or more kinds.
  • the rubber composition for treads of the present invention can be blended with other components as appropriate, as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • other components include additives such as silane coupling agents, inorganic fillers other than silica and carbon black, zinc oxide, softeners, tackifiers, dispersants, crosslinking agents, crosslinking accelerators, crosslinking assistants, stearic acid, colorants, antistatic agents, and lubricants, as well as various known compounding chemicals that are commonly used in the rubber industry. Commercially available products can be used.
  • the silane coupling agent may, for example, be bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfide, bis(3-triethoxysilylpropyl)trisulfide, bis(3-triethoxysilylpropyl)disulfide, bis(2-triethoxysilylethyl)tetrasulfide, bis(3-trimethoxysilylpropyl)tetrasulfide, bis(2-trimethoxysilylethyl)tetrasulfide, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 2-Mercaptoethyltrimethoxysilane, 2-Mercaptoethyltriethoxysilane, 3-Trimethoxysilylpropyl-N,N-dimethylthiocarbamoyltetrasulfide, 3-Triethoxysilylpropyl-N
  • inorganic fillers examples include, for example, aluminum hydroxide, clay, etc.
  • aluminum hydroxide, etc. is preferred because it has a relatively high reinforcing property, and clay, etc. is effective because it takes advantage of its shape characteristics.
  • the rubber composition for treads of the present invention preferably contains zinc oxide (ZnO) as a crosslinking promoter. This is because the inclusion of ZnO can further improve heat aging resistance and high elastic modulus. However, if the ZnO content is too high, crack growth properties may deteriorate, so the content is preferably less than 5 parts by mass per 100 parts by mass of the rubber component.
  • ZnO zinc oxide
  • the softener is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples include naphthenic base oil, paraffinic base oil, and aromatic base oil.
  • the content of the softener is preferably 2 to 30 parts by mass per 100 parts by mass of the rubber component. If the content of the softener exceeds 30 parts by mass per 100 parts by mass of the rubber component, the softener may bleed onto the surface of the rubber product or the abrasion resistance may decrease.
  • Aromatic oil is undesirable because it contains a lot of aromatic components, has a high affinity with the chemical, which is an aromatic compound, and inhibits the reaction with the polymer more.
  • naphthenic base oil and paraffinic base oil have the effect of diffusing into the polymer and helping it to react, and oils with low pour points diffuse into the polymer better.
  • the classification of naphthenic base oil, paraffinic base oil, and aromatic base oil is determined by CA value, CP value, and CN value.
  • naphthenic base oil includes TDAE, SRAE, RAE, black oil, etc.
  • paraffinic base oil includes spindle oil and paraffin oil.
  • a more preferable effect can be obtained by using a mixed oil such as A/O Mix (Sankyo Yuka Kogyo Co., Ltd.) in which the naphthenic base oil and the naphthenic asphalt are mixed.
  • A/O Mix Sud Kogyo Co., Ltd.
  • the lubricating oils may be added by oil extension during the production of the rubber component, or may be added when the rubber composition for tread is kneaded.
  • the crosslinking agent is not particularly limited, and may be, for example, sulfur.
  • the crosslinking accelerator may also be a known one and is not particularly limited.
  • Examples of the crosslinking accelerator include thiazole-based vulcanization accelerators such as 2-mercaptobenzothiazole and dibenzothiazyl disulfide, sulfenamide-based vulcanization accelerators such as N-cyclohexyl-2-benzothiazyl sulfenamide and N-t-butyl-2-benzothiazyl sulfenamide, guanidine-based vulcanization accelerators such as diphenyl guanidine, thiuram-based vulcanization accelerators such as tetramethylthiuram disulfide, tetraethylthiuram disulfide, tetrabutylthiuram disulfide, tetradodecylthiuram disulfide, tetraoctylthi
  • the method for producing the rubber composition for treads of the present invention is not particularly limited.
  • the rubber composition can be produced by blending various components appropriately selected as necessary with the rubber component, kneading, heating, extruding, etc.
  • the resulting rubber composition can be vulcanized to produce a vulcanized rubber.
  • kneading there are no particular limitations on the conditions for the kneading, and the input volume of the kneading device, the rotation speed of the rotor, the ram pressure, etc., as well as the conditions for the kneading temperature, kneading time, type of kneading device, etc., can be appropriately selected according to the purpose.
  • kneading devices include Banbury mixers, intermixes, kneaders, rolls, etc., which are typically used for kneading rubber compositions.
  • heat-in process temperature heat-in process time
  • heat-in process equipment heat-in process equipment
  • other conditions can be appropriately selected depending on the purpose.
  • the heat-in process equipment include a heat-in process roll machine that is typically used for heat-in process of rubber compositions.
  • extrusion conditions there are no particular limitations on the extrusion conditions, and various conditions such as extrusion time, extrusion speed, extrusion equipment, and extrusion temperature can be appropriately selected depending on the purpose.
  • extrusion equipment include extruders that are typically used for extruding rubber compositions.
  • the extrusion temperature can be appropriately determined.
  • vulcanization equipment There are no particular limitations on the vulcanization equipment, method, conditions, etc., and they can be selected appropriately depending on the purpose.
  • vulcanization equipment include a mold vulcanizer that uses a mold to vulcanize rubber compositions.
  • the vulcanization temperature is, for example, about 100 to 190°C.
  • the tire of the present invention is characterized by including the above-mentioned rubber composition for tread of the present invention.
  • the rubber composition for tread of the present invention as a tire material, excellent abrasion resistance can be achieved without deteriorating other physical properties.
  • the tire of the present invention can be used as, for example, a heavy load tire, a truck/bus tire, an aircraft tire, or a passenger car tire, and among these, it is preferable to use it as a heavy load tire, because the rubber composition for tread used as the material of the tread portion has excellent abrasion resistance and is advantageous when used as a heavy load tire.
  • an unvulcanized rubber composition may be used and molded, followed by vulcanization, or a semi-vulcanized rubber that has been subjected to a pre-vulcanization process or the like may be molded and then further vulcanized.
  • the tire of this embodiment is preferably a pneumatic tire, and the gas to be filled in the pneumatic tire may be normal air or air with an adjusted oxygen partial pressure, or an inert gas such as nitrogen, argon, or helium.
  • the above-mentioned rubber composition for tread of the present invention must be applied to the tread (base tread, cap tread, under tread), but it can also be applied to various other components.
  • the rubber composition for tread of the present invention can also be applied to rubber crawlers, seismic isolation rubber, etc.
  • the abrasion resistance of the rubber composition having the compounding shown in Table 2 was predicted.
  • the predicted value of the abrasion resistance is an index value, and a larger index value indicates better abrasion resistance.
  • the results are shown in Table 2.
  • vulcanization accelerators were selected from thiazole-based vulcanization accelerators, sulfenamide-based vulcanization accelerators, guanidine-based vulcanization accelerators, thiuram-based vulcanization accelerators, and dithiocarbamate-based vulcanization accelerators. The same types and amounts were used in all examples and comparative examples.
  • the present invention it is possible to provide a rubber composition for a tread having excellent abrasion resistance without deteriorating other physical properties. Moreover, according to the present invention, it is possible to provide a tire and a heavy load tire having excellent wear resistance without deteriorating other physical properties.

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Abstract

他の物性を低下させることなく、耐摩耗性に優れたトレッド用ゴム組成物を提供する。　上記課題を解決するべく、本発明は、ゴム成分と、シリカと、老化防止剤と、を含むゴム組成物であって、　前記ゴム成分は、窒素含有量が０．３質量％以下の高純度天然ゴムを含有し、　前記シリカの含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して１５質量部を超え、　前記老化防止剤の含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して０．４質量部以上であることを特徴とする。

Description

トレッドゴム組成物、タイヤ及び重荷重用タイヤ
　本発明は、トレッドゴム組成物、タイヤ及び重荷重用タイヤに関するものである。
　従来、悪路用重荷重用空気入りタイヤにおいては、発熱性能、外観性性能、耐摩耗性等の低下を防止するための手法として、タイヤトレッドゴム組成物に配合するカーボンブラックの選定、その充填量の適正化等が行われてきた。また近年では、トレッドゴム組成物にカーボンブラックの配合とともに、シリカを配合した重荷重用空気入りタイヤのトレッドゴム
も種々提案されている。
　例えば、特許文献１～３には、建設車両等の重荷重用空気入りタイヤのトレッド用ゴム組成物に、カーボンブラックと共にシリカを配合し、耐摩耗性、耐カット性、発熱性能等の改良を図った技術が開示されている。
特開平１－３１１１４１号公報 特開平３－６５４０６号公報 特開平４－２２６１４０号公報
　しかしながら、特許文献１～３の技術については、重荷重用空気入りタイヤのトレッド用ゴム組成物において、いずれも走行後の発熱性能、外観性能及び耐摩耗性を向上し、さらに、物性の低下を抑制しようとするものとしては、十分ではなかった。特に、耐摩耗性については、さらなる改善が望まれていた。
　そこで、本発明は、他の物性を低下させることなく、耐摩耗性に優れたトレッド用ゴム組成物を提供することを目的とする。
　また、本発明は、他の物性を低下させることなく、耐摩耗性に優れたタイヤ及び重荷重用タイヤを提供することを目的とする。
　上記課題を解決する本発明の要旨構成は、以下の通りである。
（１）ゴム成分と、シリカと、老化防止剤と、を含むゴム組成物であって、
　前記ゴム成分は、窒素含有量が０．３質量％以下の高純度天然ゴムを含有し、
　前記シリカの含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して１５質量部を超え、
　前記老化防止剤の含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して０．４質量部以上であることを特徴とする、トレッド用ゴム組成物。
　上記構成を具えるトレッド用ゴム組成物は、他の物性を低下させることなく、耐摩耗性に優れる。
（２）前記高純度天然ゴムが、天然ゴムラテックスから遠心分離プロセスによってたんぱく質が除去されたものであることを特徴とする、（１）に記載のトレッド用ゴム組成物。
　上記構成を具えるトレッド用ゴム組成物は、より耐摩耗性に優れる。
　（３）さらにカーボンブラックを含み、該カーボンブラックの含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対し、４５質量部以上５５質量部以下であることを特徴とする、（１）又は（２）に記載のトレッド用ゴム組成物。
　上記構成を具えるトレッド用ゴム組成物は、より耐摩耗性に優れる。
（４）前記シリカのＣＴＡＢ比表面積が２００～２４０ｍｌ／１００ｇであることを特徴とする、（１）～（３）のいずれかに記載のトレッド用ゴム組成物。
　上記構成を具えるトレッド用ゴム組成物は、より耐摩耗性に優れる。
（５）上記（１）～（４）のいずれかに記載のトレッド用ゴム組成物を含むことを特徴とする、タイヤ。
　上記構成を具えるタイヤは、他の物性を低下させることなく、耐摩耗性に優れる。
　本発明によれば、他の物性を低下させることなく、耐摩耗性に優れたトレッド用ゴム組成物を提供することができる。
　また、本発明によれば、他の物性を低下させることなく、耐摩耗性に優れたタイヤ及び重荷重用タイヤを提供することができる。
　以下に、本発明のトレッド用ゴム組成物及びタイヤの一実施形態について、例示説明する。
＜トレッド用ゴム組成物＞
　本発明のトレッド用ゴム組成物は、ゴム成分と、シリカと、老化防止剤と、を含む。
　以下、本発明のトレッド用ゴム組成物を構成する各成分について説明する。
（ゴム成分）
　本発明のトレッド用ゴム組成物に含まれるゴム成分については、窒素含有量が０．３質量％以下の高純度天然ゴムを含有する。
　前記高純度天然ゴムを含有することで、天然ゴム中に過剰量のたんぱく質が含まれず、ゲル化を抑制できる結果、優れた耐摩耗性を実現できる。
　同様の観点から、前記天然ゴム中の窒素含有量は、０．２５質量％以下であることが好ましく、０．２質量％以下であることがより好ましい。
　ここで、前記高純度天然ゴムについては、窒素含有量が０．３質量％以下であれば、その他の要件については特に限定はされない。例えば、前記高純度天然ゴムは、遠心分離プロセスによってたんぱく質が除去してなる天然ゴムが挙げられる。
　前記遠心分離プロセスについては、天然ゴムの原料である天然ゴムラテックスから遠心分離によって脱たんぱく処理するプロセスである。前記遠心分離の条件（回転数、時間等）については、特に限定はされず、取り除くたんぱく質含有量に応じて適宜条件を変更することができる。例えば、天然ゴム中の窒素含有量を０．１質量％以下とする場合には、７５００ｒｐｍ程度の回転数で遠心分離プロセスを数回行うことができる。
　なお、遠心分離プロセスの後は、洗浄、乾燥処理を行うことによって、高純度化天然ゴムを得ることができる。
　なお、前記遠心分離プロセスに用いられる天然ゴムラテックスについては、特に限定はされない。例えば、ゴムの木から採取したフィールドラテックスや、これを処理した濃縮天然ゴムラテックスを用いることができる。また、前記天然ゴムラテックス中の乾燥ゴム分についても特に限定はされず、より優れた耐摩耗性を得る点からは、１０質量％以上であることが好ましく、３０質量＆であることがより好ましく、４０質量％以上であることがさらに好ましい。
　また、前記ゴム成分中の前記高純度化天然ゴムの含有量は、１００％とすることもできるが、本発明の目的を損なわない範囲であれば、その他のゴムを含有することもできる。さらに、前記天然ゴムについては、前記高純度化天然ゴムだけでなく、通常の天然ゴムとの混合物ともすることができる。
　その場合、前記ゴム成分における前記高純度化天然ゴムの含有量は、耐摩耗性をより向上できる観点から、５０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、９０質量％以上であることが特に好ましい。
　前記ゴム成分については、上述した天然ゴム以外にも、その他の合成ゴムを含有することもできる。合成ゴムについては、例えば、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレンイソプレンブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）、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）等のジエン系合成ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等の非ジエン系合成ゴムが挙げられる。
　また、前記ゴム成分については、上述した合成ゴムの中でも、ブタジエンゴム及び／又はスチレンブタジエンゴムを含有することが好ましい。より高いレベルで低ロス性及び耐摩耗性を両立できるためである。
　なお、前記天然ゴム及び前記ジエン系合成ゴム（以下、まとめて「ジエン系ゴム」という。）については、未変性のジエン系ゴム（以下、「未変性ジエン系ゴム」ということがある。）であっても、変性したジエン系ゴム（以下、「変性ジエン系ゴム」ということがある。）であっても構わない。
（シリカ）
　本発明のタイヤ用トレッド用ゴム組成物は、上述したゴム成分に加えて、シリカを含み、該シリカの含有量は、前記ゴム成分１００質量部に対して１５質量部を超える。
　前記シリカの含有量を前記ゴム成分１００質量部に対して１５質量部超とすることによって、タイヤの補強性を高め、より優れた耐摩耗性を実現できる。同様の観点から、前記シリカの含有量は、前記ゴム成分１００質量部に対して１８質量部以上とすることが好ましい。一方、ゴム組成物の加工性悪化を抑える観点からは、前記シリカの含有量は、前記ゴム成分１００質量部に対して３０質量部以下とすることが好ましく、２５質量部以下がより好ましい。
　ここで、前記シリカについては、ＣＴＡＢ比表面積が２００～２４０ｍｌ／１００ｇであることが好ましい。前記シリカのＣＴＡＢ比表面積が２００ｍｌ／１００ｇ以上の場合には、より優れた耐摩耗性向上効果が得られ、前記シリカのＣＴＡＢ比表面積が２４０ｍｌ／１００ｇ以下である場合には、分散不良や、加工性の低下を抑えることができる。
　なお、前記シリカのＣＴＡＢ比表面積については、例えばＪＩＳ　Ｋ　６４３０：２００８に準拠して測定することができる。
　なお、前記シリカとしては、例えば、湿式シリカ（含水ケイ酸）、乾式シリカ（無水ケイ酸）、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等が挙げられ、これらの中でも、シラノール基が多い点で、湿式シリカが好ましい。これらシリカは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
（カーボンブラック）
　本発明のゴム組成物は、上述したゴム成分及びシリカに加えて、カーボンブラックをさらに含むことが好ましい。
　ゴム組成物の補強性が高まり、より優れた耐摩耗性を得ることができるためである。
　ここで、前記カーボンブラックとしては、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１３０～１８０ｍ２／ｇであることが好ましい。前記カーボンブラックのＮ２ＳＡが１３０ｍ２／ｇ以上である場合には、より優れた耐摩耗性が得られ、前記カーボンブラックのＮ２ＳＡが１８０ｍ２／ｇ以下である場合には、生産性や低発熱性の悪化を抑えることができるためである。
　同様の観点から、前記カーボンブラックのＮ２ＳＡは、１４０～１７０ｍ２／ｇであることが好ましい。
　なお、前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）については、例えばＪＩＳ　Ｋ　６２１７－７：２０１３に準拠して測定することができる。
　また、前記カーボンブラックは、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量が８０～１２０ｍｌ／１００ｇであることが好ましい。前記カーボンブラックのＤＢＰ吸油量が８０ｍ２／ｇ以上である場合には、低発熱性や生産性の悪化を抑制でき、前記カーボンブラックのＮ２ＳＡが１２０ｍｌ／１００ｇ以下である場合には、ゲル化を抑制でき、より優れた耐摩耗性を得ることができるためである。
　同様の観点から、前記カーボンブラックのＤＢＰは、８５～１１０ｍ２／ｇであることが好ましく、８５～１００ｍ２／ｇであることがより好ましい。
　なお、前記カーボンブラックのＤＢＰ給油量については、ＪＩＳ　Ｋ　６２１７－４：２０１７に準拠して測定することができる。
　さらに、前記カーボンブラックの含有量は、前記ゴム成分１００質量部に対して３０質量部以上であることが好ましく、４０質量部以上であることがより好ましく、４５質量部以上であることがさらに好ましい。前記カーボンブラックの含有量が前記ゴム成分１００質量部に対して３０質量部以上である場合には、補強性が高まり、より優れた耐摩耗性が得られるためである。一方、前記カーボンブラックの含有量は、前記ゴム成分１００質量部に対して５５質量部以下であることが好ましい。前記カーボンブラックの含有量が前記ゴム成分１００質量部に対して５５質量部以下である場合には、低発熱性の悪化を抑えることができるためである。
　さらにまた、本発明のタイヤ用ゴム組成物においては、前記シリカと前記カーボンブラックの配合比（シリカ／カーボンブラック）が０．１～０．５、好ましくは０．３５～０．５である。この比が０．１以上の場合には、耐摩耗性や破断伸び（Ｅｂ）の低下抑制等の効果をより確実に得られ、一方、シリカ／カーボンブラックが０．５未満の場合には、分散不良や、低発熱性の悪化を抑えることができるためである。
（老化防止剤）
　本発明のトレッド用ゴム組成物は、上述したゴム成分、シリカ及び任意成分としてのカーボンブラックに加えて、老化防止剤を含み、該老化防止剤の含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して０．４質量部以上である。
　トレッド用ゴム組成物中に老化防止剤を前記ゴム成分１００質量部に対して０．４質量部以上含むことで、トレッド用ゴム組成物の補強性や耐摩耗性を高めることができる。同様の観点から、前記老化防止剤の含有量は、前記ゴム成分１００質量部に対して１質量部以上であることが好ましい。
　また、前記老化防止剤の含有量は、前記ゴム成分１００質量部に対して２質量部以下であることも好ましい。前記老化防止剤の含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して２質量部以下の場合には、前記シリカと後述するシランカップリング剤との反応を阻害したり、ゴム組成物の混練品質の低下を抑えることができるためである。
　ここで、前記老化防止剤の種類については、特に限定はされない。例えば、アミン系老化防止剤、フェノール系老化防止剤、その他老化防止剤を用いることが可能である。
　これらの老化防止剤の中でも、より優れた耐摩耗性を得る観点からは、アミン系老化防止剤を少なくとも用いることが好ましい。
　　前記アミン系老化防止剤としては、Ｎ－（１，３－ジメチルブチル）－Ｎ’－フェニル－パラ－フェニレンジアミン、Ｎ－イソプロピル－Ｎ’－ｐ－フェニレンジアミン、Ｎ－（３－メタクリロイルオキシ－２－ヒドロキシプロピル）－Ｎ’－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からなる群より選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。これらの中でも、Ｎ－（１，３－ジメチルブチル）－Ｎ’－フェニル－パラ－フェニレンジアミンが特に好ましい。
　アミン系老化防止剤は、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
（その他の成分）
　本発明のトレッド用ゴム組成物は、上述した各成分に加えて、本発明の効果を損なわない範囲で、目的ないし必要に応じて、その他の成分を適宜に選択して配合することができる。その他の成分としては、例えば、シランカップリング剤、シリカ及びカーボンブラック以外の無機充填剤、酸化亜鉛、軟化剤、粘着賦与剤、分散剤、架橋剤、架橋促進剤、架橋助剤、ステアリン酸、着色剤、帯電防止剤、滑剤等の添加剤の他、ゴム業界で通常用いられる各種の公知配合薬品等が挙げられる。これらは、市販品を使用することができる。
　前記シランカップリング剤については、　例えば、ビス（３－トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（３－トリエトキシシリルプロピル）トリスルフィド、ビス（３－トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（２－トリエトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（３－トリメトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２－トリメトキシシリルエチル）テトラスルフィド、３－メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３－メルカプトプロピルトリエトキシシラン、２－メルカプトエチルトリメトキシシラン、２－メルカプトエチルトリエトキシシラン、３－トリメトキシシリルプロピル－Ｎ，Ｎ－ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、３－トリエトキシシリルプロピル－Ｎ，Ｎ－ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、２－トリエトキシシリルエチル－Ｎ，Ｎ－ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、３－トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、３－トリエトキシシリルプロピルベンゾリルテトラスルフィド、３－トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、３－トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、ビス（３－ジエトキシメチルシリルプロピル）テトラスルフィド、３－メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン、ジメトキシメチルシリルプロピル－Ｎ，Ｎ－ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、ジメトキシメチルシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、３－オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン、３－メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３－メルカプトプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、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－メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、γ－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ－グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３－［エトキシビス（３，６，９，１２，１５－ペンタオキサオクタコサン－１－イルオキシ）シリル］－１－プロパンチオール（デグッサ社製の商品名「Ｓｉ３６３」）等が挙げられる。なお、これらのシランカップリング剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。
　前記シリカ及びカーボンブラック以外の無機充填剤としては、例えば、水酸化アルミニウム、クレー等が挙げられる。該無機充填剤の中でも、水酸化アルミニウム等は補強性が比較的高い点で好ましく、クレー等はその形状特性を生かした効果が得られる点で有効である。
　本発明のトレッド用ゴム組成物は、架橋促進助剤として、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を含むことが好ましい。ＺｎＯを含有することによって、耐熱老化性や高弾性率をより改善できるためである。ただし、前記ＺｎＯを含有量が多くなりすぎると、亀裂成長性が悪化するおそれがあるため、その含有量は前記ゴム成分１００質量部に対して５質量部未満であることが好ましい。
　さらに、前記軟化剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、ナフテン系ベースオイル、パラフィン系ベースオイル、アロマ系ベースオイル等が挙げられる。ここで、前記軟化剤の含有量は、前記ゴム成分１００質量部に対し、２～３０質量部配合することが好ましい。前記軟化剤の含有量がゴム成分１００質量部に対して３０質量部を超える場合、軟化剤がゴム製品の表面に滲み出るおそれや、耐摩耗性が低下したりするおそれがある。
　さらに、上述した軟化剤の中でも、ナフテン系ベースオイル又はパラフィン系ベースオイルを用いることが好ましく、ナフテン系ベースオイルを用いることが最も好ましい。アロマオイルは、芳香族成分が多いため、芳香族化合物である当該薬品との親和性が高く、ポリマーとの反応をより阻害するため好ましくないためである。一方で、ナフテン系ベースオイルやパラフィン系ベースオイルは、ポリマー中に拡散し反応することを助ける効果があり、流動点が低いオイルの方がよくポリマー中に拡散するためである。
　なお、前記ナフテン系ベースオイル、前記パラフィン系ベースオイル、前記アロマ系ベースオイルという分類については、ＣＡ値、ＣＰ値、ＣＮ値により決定される。例えば、前記ナフテン系ベースオイル前記分類されるのは、ＴＤＡＥ、ＳＲＡＥ、ＲＡＥ、Ｂｌａｃｋ Ｏｉｌ等である。また、前記パラフィン系ベースオイルとして分類されるのは、スピンドルオイルヤパラフィンオイルである。
　さらにまた、前記ナフテン系ベースオイルと前記ナフテン系アスファルトを混合した、Ａ/Ｏ Ｍｉｘ（三共油化工業株式会社）等の混合油でもより好ましい効果が得られる。
　これらの潤滑油を配合するタイミングについては特に限定はされず、例えば、前記ゴム成分の製造の段階で 油展させてもよいし、トレッド用ゴム組成物を混錬する際に、添加させてもよい。
　前記架橋剤についても、特に制限はされない。例えば、硫黄が挙げられる。
　前記架橋促進剤についても、公知のものを用いることができ、特に制限されるものではない。例えば、２－メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルジスルフィド等のチアゾール系加硫促進剤；Ｎ－シクロヘキシル－２－ベンゾチアジルスルフェンアミド、Ｎ－ｔ－ブチル－２－ベンゾチアジルスルフェンアミド等のスルフェンアミド系加硫促進剤；ジフェニルグアニジン等のグアニジン系加硫促進剤；テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィド、テトラドデシルチウラムジスルフィド、テトラオク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、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド等のチウラム系加硫促進剤；ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛等のジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤；ジアルキルジチオリン酸亜鉛等が挙げられる。
（トレッド用ゴム組成物の製造）
　本発明のトレッド用ゴム組成物の製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば、前記ゴム成分に、必要に応じて適宜選択した各種成分を配合して、混練り、熱入れ、押出等することにより、前記ゴム組成物を製造することができる。
　また、得られたゴム組成物を加硫することで、加硫ゴムとすることができる。
　前記混練りの条件としては、特に制限はなく、混練り装置の投入体積やローターの回転速度、ラム圧等、及び混練り温度や混練り時間、混練り装置の種類等の諸条件について目的に応じて適宜に選択することができる。混練り装置としては、通常、ゴム組成物の混練りに用いるバンバリーミキサーやインターミックス、ニーダー、ロール等が挙げられる。
　前記熱入れの条件についても、特に制限はなく、熱入れ温度や熱入れ時間、熱入れ装置等の諸条件について目的に応じて適宜に選択することができる。該熱入れ装置としては、通常、ゴム組成物の熱入れに用いる熱入れロール機等が挙げられる。
　前記押出の条件についても、特に制限はなく、押出時間や押出速度、押出装置、押出温度等の諸条件について目的に応じて適宜に選択することができる。押出装置としては、通常、ゴム組成物の押出に用いる押出機等が挙げられる。押出温度は、適宜に決定することができる。
　前記加硫を行う装置や方式、条件等についても、特に制限はなく、目的に応じて適宜に選択することができる。加硫を行う装置としては、通常、ゴム組成物の加硫に用いる金型による成形加硫機等が挙げられる。加硫の条件として、その温度は、例えば１００～１９０℃程度である。
＜タイヤ＞
　本発明のタイヤは、上述した本発明のトレッド用ゴム組成物を含むことを特徴とする。本発明のトレッド用ゴム組成物をタイヤ材料として含むことで、他の物性を低下させることなく、優れた耐摩耗性を実現できる。
　ここで、本発明のタイヤは、例えば、重荷重用タイヤ、トラック・バス用タイヤ、航空機用タイヤ、乗用車用タイヤとして用いることができるが、これらのなかでも、重荷重用タイヤとすることが好ましい。トレッド部の材料として用いているトレッド用ゴム組成物は、耐摩耗性に優れており、重荷重用タイヤとして使用した際のメリットが大きいためである。
　なお、上述した本発明のトレッド用ゴム組成物を用いる際は、例えば、未加硫のゴム組成物を用いて成形後に加硫して得てもよく、又は予備加硫工程等を経た半加硫ゴムを用いて成形後、さらに本加硫して得てもよい。なお、本実施形態のタイヤは、好ましくは空気入りタイヤであり、空気入りタイヤに充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることができる。
　また、本発明のタイヤでは、上述した本発明のトレッド用ゴム組成物を、トレッド（ベーストレッド、キャップトレッド、アンダートレッド）に適用することを要するが、その他の種々の構成部材に適用することもできる。例えば、クッションゴム、ショルダー、サイドウォール、クリンチ、ビードフィラー、カーカスのコーティングゴム、インスレーション、チェーファー、インナーライナー等に用いることができ、また、ランフラットタイヤのサイド補強層等に用いることもできる。また、本発明のトレッド用ゴム組成物は、タイヤの他にも、ゴムクローラ、免震ゴム等にも適用することができる。
　以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
［製造例１～４］
　表１に示す配合に従い、各成分において表１に示す範囲に含まれる配合でゴム組成物を配合し、バンバリーミキサーを用いて混練りすることで、トレッド用ゴム組成物のサンプルを作製した。なお、表１に示す配合物以外にも、加硫促進剤や硫黄などの薬品を、すべての例において同じものを同じ量配合している。
［実施例１～５、比較例１～４］
　表２に示す配合に従い、各成分を配合し、トレッド用ゴム組成物のサンプルを作製することを想定する。
＜評価＞
　製造例１～４の各サンプルについて、シート状に押出した後、温度１４５℃で、９０分加硫して、加硫ゴム試料を作製した。そして、得られた加硫ゴム試料について、以下の評価を行った。
（１）耐摩耗性評価
　製造例１～４の各加硫ゴムサンプルについて、タイヤ状にし、砥石の上を一定速度で転がし、摩耗速度を測定した。
　評価は、摩耗速度の逆数を算出し、製造例１のゴム組成物からなる加硫ゴムの摩耗速度の逆数を１００としたときの指数として表示した。指数値が大きい程、摩耗速度が遅く、耐摩耗性が良好であることを示す。評価結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　さらに、上述した製造例１～４の配合差異による耐摩耗性の結果に基づき、表２に示す配合のゴム組成物について、耐摩耗性を予測した。
　なお、耐摩耗性の予測値については、指数値であり、指数値が大きい程、耐摩耗性が良好であることを示す。結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
＊１　ＴＳＲ２０
＊２　遠心分離によって得られた、窒素含有量が０．１８質量％の高純度天然ゴム
＊３　Ｎ２ＳＡ：１２６ｍ２／ｇ、ＤＢＰ給油量：９２ｍｌ／１００ｇのカーボンブラック
＊４　Ｎ２ＳＡ：１４５ｍ２／ｇ、ＤＢＰ給油量：９９ｍｌ／１００ｇのカーボンブラック
＊５　ＣＴＡＢ比表面積：２２０ｍ２／ｇ
＊６　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、大内新興化学工業株式会社製　「ノクラック６Ｃ」
＊７　チアゾール系加硫促進剤、スルフェンアミド系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤及びジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤の中から１種類以上選択。すべての実施例及び比較例において同じものを同じ量使用した。
　表１から、天然ゴムの種類、カーボンブラックの種類及び老化防止剤の配合量が耐摩耗性との関係性がわかる。
　また、表１及び表２から、実施例に該当するトレッド用ゴム組成物の各サンプルは、優れた耐摩耗性を示すことがわかる。
　本発明によれば、他の物性を低下させることなく、耐摩耗性に優れたトレッド用ゴム組成物を提供することができる。
　また、本発明によれば、他の物性を低下させることなく、耐摩耗性に優れたタイヤ及び重荷重用タイヤを提供することができる。
 

Claims (5)

  1. 　ゴム成分と、シリカと、老化防止剤と、を含むゴム組成物であって、
    　前記ゴム成分は、窒素含有量が０．３質量％以下の高純度天然ゴムを含有し、
    　前記シリカの含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して１５質量部を超え、
    　前記老化防止剤の含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して０．４質量部以上であることを特徴とする、トレッド用ゴム組成物。
  2. 　前記高純度天然ゴムが、天然ゴムラテックスから遠心分離プロセスによってたんぱく質が除去されたものであることを特徴とする、請求項１に記載のトレッド用ゴム組成物。
  3. 　さらにカーボンブラックを含み、該カーボンブラックの含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対し、４５質量部以上５５質量部以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のトレッド用ゴム組成物。
  4. 　前記シリカのＣＴＡＢ比表面積が２００～２４０ｍｌ／１００ｇであることを特徴とする、請求項１又は２に記載のトレッド用ゴム組成物。
  5. 　請求項１又は２に記載のトレッド用ゴム組成物を含むことを特徴とする、タイヤ。
     
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