(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジアル方向外側に配置されたキャップゴム層とラジアル方向内側に配置されたベースゴム層が互いに異なるゴム組成物を有し、この両層からなるトレッドゴムにより形成された重荷重用空気入りタイヤであって、
キャップゴム層とベースゴム層との境界面を貫通するように主溝を形成すると共に、前記境界面を主溝底よりもラジアル方向外側に配置してなり、
キャップゴム層のゴム組成物が、ジエン系ゴム成分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４０〜６０重量部、該充填剤重量部のうち、カーボンブラックを３０〜６０重量部、シリカを０〜１５重量部配合してなるゴム組成物であり、
ベースゴム層のゴム組成物が、ジエン系ゴム成分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３０〜６０重量部、該充填剤重量部のうち、カーボンブラックを１５〜５０重量部、シリカを５〜３０重量部配合してなるゴム組成物であり、
ベースゴム層のゴム組成物のシリカの配合量を、キャップゴム層のゴム組成物のシリカの配合量より多くすることを特徴とする重荷重用空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記キャップゴム層のゴム組成物および前記ベースゴム層のゴム組成物に、下記一般式、
【化１】
0003693791.tif 000004
（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≦３．５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３〜３０重量％配合してな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。
【請求項３】
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２に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【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、走行初期から末期に至るまで、高度の耐磨耗性、発熱耐久性を維持でき、湿潤路面での操縦安定性（以下、「ＷＥＴ性」という。）に優れたトラック、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】
キャップ／ベース構造のトレッドパターンを有する空気入りタイヤは、初期から中期にかけては、パターンのエッヂ成分が多いためパターン効果が大きく、サイプを増やすことによって十分なＷＥＴ性を確保することができる。また、キャップゴムのｔａｎδ値やモジュラスを上げることによっても、ある程度のＷＥＴ性を確保できる。
【０００３】
一方、タイヤの走行末期には、キャップ部の摩滅によって、トレッドパターンのエッジ成分が減少し、サイプ等も消滅するため、パターン効果によっては十分なＷＥＴ性を確保することはできない。そこで、従来、走行末期には、ベースゴムのｔａｎδ値を上げることによって、ＷＥＴ性の確保を図っている。
【０００４】
しかしながら、パターンの消滅によって、ＷＥＴ性が大幅に低下するため、十分なＷＥＴ性を確保するためには、ベースゴムのｔａｎδ値を大幅に上げる必要があるが、ｔａｎδ値を上げると発熱耐久性が悪化するため極端にｔａｎδ値を上げることはできず、大幅なＷＥＴ性の向上は望めない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の事実に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、走行初期から末期まで高度の耐摩耗性、発熱耐久性を維持でき、ＷＥＴ性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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、トレッドゴムに配合されるゴム成分や各種配合剤に着目し、鋭意検討の結果、下記の手段によって、前記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに到った。
【０００７】
すなわち、（１）本発明の重荷重用空気入りタイヤは、ラジアル方向外側に配置されたキャップゴム層とラジアル方向内側に配置されたベースゴム層が互いに異なるゴム組成物を有し、この両層からなるトレッドゴムにより形成された重荷重用空気入りタイヤであって、キャップゴム層とベースゴム層との境界面を貫通するように主溝を形成すると共に、前記境界面を主溝底よりもラジアル方向外側に配置してなり、キャップゴム層のゴム組成物が、ジエン系ゴム成分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４０〜６０重量部、該充填剤重量部のうち、カーボンブラックを３０〜６０重量部、シリカを０〜１５重量部配合してなるゴム組成物であり、ベースゴム層のゴム組成物が、ジエン系ゴム成分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３０〜６０重量部、該充填剤重量部のうち、カーボンブラックを１５〜５０重量部、シリカを５〜３０重量部配合してなるゴム組成物であり、ベースゴム層のゴム組成物のシリカの配合量を、キャップゴム層のゴム組成物のシリカの配合量より多くすることを特徴とする。
【０００８】
（２）前記（１）に記載のキャップゴム層のゴム組成物およびベースゴム層のゴム組成物に、下記一般式、
【０００９】
【化２】
0003693791.tif 000002
【００１０】
（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≦３．５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３〜３０重量％配合してなることを特徴とする。
【００１１】
（３）前記（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。
【００１２】
本発明のタイヤは、上記のように、キャップ／ベース構造を採用し、ベースゴム層のゴム組成物のシリカの配合量を、キャップゴム層のゴム組成物のシリカの配合量より多くしたことに大きな特徴がある。
【００１３】
即ち、シリカは、高変形時のヒステリシスロスが大きく、シリカの配合量をより多くすることにより走行末期においてもＷＥＴ性を十分に確保することが可能であるという知見を得るに到り、ベースゴム層のゴム組成物のシリカの配合量を、キャップゴム層のゴム組成物のシリカの配合量より多くしたことにより、走行初期から末期まで高度の耐摩耗性、発熱耐久性を維持できるとともに、初期から中期にかけては、パターン効果とキャップゴムのｔａｎδ値を上げることによってＷＥＴ性を確保し、走行末期には、シリカの配合量をより多くしたベースゴムがキャップ部の摩滅により露出してＷＥＴ性を確保することができる本発明の重荷重用空気入りタイヤが得られたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明のタイヤは、ラジアル方向外側に配置されたキャップゴム層とラジアル方向内側に配置されたベースゴム層が互いに異なるゴム組成物を有し、この両層からなるトレッドゴムにより形成されている。タイヤは長期走行により摩滅するため、走行初期にタイヤ表面層を構成ゴム層と走行末期にタイヤ表面層を構成するゴム層に要求される性能は異なる。このようなキャップ／ベース構造を採ることにより両方の要求に応えることができる。
【００１５】
本発明のトレッドゴムのゴム組成物に用いられるジエン系ゴム成分としては、キャップゴム層のゴム組成物には、天然ゴム（ＮＲ）を単味で用いることができ、またはＮＲとスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ＮＲとブタジエンゴム（ＢＲ）あるいはＮＲとＳＢＲとＢＲとを配合して用いることもできる。ベースゴム層のゴム組成物には、天然ゴム（ＮＲ）を単味で用いることができ、またはＮＲとブタジエンゴム（ＢＲ）とを配合して用いることもできる。
【００１６】
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。
【００１７】
シリカとしては沈降法による合成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「ＵＬＴＲＡＳＩＬ  ＶＮ３」、「ＢＶ３３７０ＧＲ」、ローヌ・プーラン社製の「ＲＰ１１６５ＭＰ」、「Ｚｅｏｓｉｌ  １６５ＧＲ」、「Ｚｅｏｓｉｌ  １７５ＶＰ」、ＰＰＧ社製の「Ｈｉｓｉｌ  ２３３」、「Ｈｉｓｉｌ  ２１０」、「Ｈｉｓｉｌ  ２５５」等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
シリカとしては、窒素吸着比表面積（Ｎ2 ＳＡ）１２０〜２４０ｍ2 ／ｇ、かつジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量１７０〜２５０ｃｍ3 ／１００ｇの特性を有するものが好ましい。
【００１８】
キャップゴム層のゴム組成物では、充填剤の配合量は、ジエン系ゴム成分１００重量部に対して、４０〜６０重量部であり、４５〜５５重量部がより好ましい。充填剤の配合量が４０重量部未満では耐摩耗性が悪化し、６０重量部を超えると作業性が低下するため好ましくない。充填剤のうち、カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム成分１００重量部に対して、３０〜６０重量部であり、３５〜５５重量部がより好ましい。カーボンブラックの配合量が３０重量部未満では耐摩耗性が悪化し、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、また作業性も低下する。充填剤のうち、シリカの配合量は、ジエン系ゴム成分１００重量部に対して、０〜１５重量部であり、５〜１０重量部がより好ましい。シリカの配合量が１５重量部を超えると、キャップゴム層としての耐摩耗性が不十分となる。
【００１９】
ベースゴム層のゴム組成物では、充填剤の配合量は、ジエン系ゴム成分１００重量部に対して、３０〜６０重量部であり、４０〜５０重量部がより好ましい。充填剤の配合量が３０重量部未満では耐摩耗性が不十分となり、６０重量部を超えると作業性が低下するため好ましくない。充填剤のうち、カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム成分１００重量部に対して、１５〜５０重量部であり、３０〜４５重量部がより好ましい。カーボンブラックの配合量が１５重量部未満では耐摩耗性が悪化し、５０重量部を超えると走行時の発熱を抑えることができない。充填剤のうち、シリカの配合量は、ジエン系ゴム成分１００重量部に対して、５〜３０重量部であり、１０〜２０重量部がより好ましい。シリカの配合量が５重量部未満では配合の効果が得られず、３０重量部を超えると配合の効果が飽和するため経済的ではない。
【００２０】
また、本発明においては、ベースゴム層のゴム組成物のシリカの配合量を、キャップゴム層のゴム組成物のシリカの配合量より多くすることが必要である。タイヤの走行末期には、キャップ部の摩滅によって、ベースゴム層が露出する。従って、ベースゴム層のゴム組成物のシリカの配合量をキャップゴム層のゴム組成物のシリカの配合量より多くすることにより、高変形時のヒステリシスロスを高めて、走行末期のＷＥＴ性の確保を図ることができる。
【００２１】
本発明においては、トレッドゴムのゴム組成物にシランカップリング剤を配合することが好ましい。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。
【００２２】
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Ｓｙ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≦３．５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Ｓ1 〜Ｓ9 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Ｓ1 、Ｓ2 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。
【００２３】
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トキシ基、エトキシ基、プロポキシ基であり、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−Ｓｙ−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。
【００２４】
シランカップリング剤の配合量は、シリカの量に対して３〜３０重量％、好ましくは５〜２０重量％である。３重量％未満では耐摩耗性が低下し、３０重量％を超えると効果の更なる向上は認められず経済的な観点からもこれ以上の増量の必要はない。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
本発明では、キャップゴム層１０とベースゴム層１２との境界面が、図１に示すごとく主溝１４の溝底よりもラジアル方向外側に配置されていることが必要であり、キャップゴム層１０とベースゴム層１２との境界面が、主溝底からタイヤ表面までの距離ｔの１０〜５０％の範囲の高さｈにあることが好ましい。主溝底の消失はタイヤの使用限界を示すものであるため、キャップゴム層とベースゴム層との境界面を主溝底よりもラジアル方向外側に配置することにより、走行末期にベースゴム層が露出し、パターンの摩滅により低下したＷＥＴ性を補足することができるようにするためである。
【００２８】
【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。
各種のタイヤ特性の測定は以下の方法により行った。
【００２９】
（１）耐摩耗性
平均接地圧が８ｋｇ／ｃｍ2 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トントラック全輪に装着し、１０万ｋｍ走行後トレッドゴムのパターンの残溝深さから摩耗量を測定し、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、耐摩耗性が良好であることを表す。
【００３０】
（２）ＷＥＴ性
初期ＷＥＴ性は、新しい試作タイヤを１０トントラック全輪に装着し、テストコースに水を撒き、湿潤路面を作り出し、テストドライバーにより、駆動性、制動性、ハンドル応答性、操舵時の路面グリップ性、スリップ限界を超えてからのコントロール性のフィーリング評価、および８０ｋｍ／ｈからの停止距離にて総合的に判断した。また、末期ＷＥＴ性は、長距離走行後、主溝の残り深さが５ｍｍとなり、ベースゴムが露出した時点で再度同様のＷＥＴ性評価を行った。数値は大きい方がＷＥＴ性能に優れている。
【００３１】
（３）発熱耐久性
平均接地圧が８ｋｇ／ｃｍ2 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トントラック全輪に装着し、使用直後の走行時のタイヤの表面温度を測定した。
【００３２】
（実施例１〜３、比較例１〜３）
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、タイヤ構造としてベルト、カーカス、リブパターンの平均接地圧が８ｋｇ／ｃｍ2 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。
【００３３】
【表１】
0003693791.tif 000003
【００３４】
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、高度の耐磨耗性、発熱耐久性を維持でき、かつ、末期ＷＥＴ性が大幅に改良されていることが分かる。
これに対し、ベースゴム層にシリカを配合しない場合（比較例１、比較例３）には末期ＷＥＴ性が低下し、ベースゴム層にシリカを配合量が過剰となった場合（比較例２）には耐摩耗性が低下することが分かる。
【００３５】
【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、走行初期から末期に至るまで、高度の耐磨耗性、発熱耐久性を維持でき、優れたＷＥＴ性を示すという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の重荷重用空気入りタイヤのトレッド部の一つの概略断面図である。
【符号の説明】
１０        キャップゴム層
１２        ベースゴム層
１４        主溝
【図１】
0003693791.tif 000005