(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム成分１００重量部に対して、ヨウ素吸着量が１４２ｍｇ／ｇ以上のカーボンブラック３０〜３８重量部、シリカ５〜１０重量部および硫黄１．２〜２．２重量部を含み、前記カーボンブラックとシリカの合計量が３５〜４３重量部であるベーストレッド用ゴム組成物からなるベーストレッドを、全トレッド容量に対して、２０〜８０％の比率で有する空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベーストレッド用ゴム組成物および空気入りタイヤに関する。さらには、低発熱性および高補強性に優れたベーストレッド用ゴム組成物、および、該ゴム組成物をベーストレッドに用いた空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年タイヤ寿命改善に対する要求が強くなっており、キャップトレッドゴムの耐摩耗性改善およびタイヤのトレッド幅拡大などが進んでいる。これにともない、タイヤとしての発熱性が高くなり、発熱によってトレッドとベルト間のセパレーションが発生しやすくなり、また、タイヤの転がり抵抗が増大するという問題が生じている。
【０００３】
その改善手段としては、トレッドをキャップ／ベースの２層構造にしてベーストレッドに低発熱性のゴムを採用する技術が一般的である。しかし、通常低発熱性のゴムは補強性が低く、摩耗末期に露出すると、耐摩耗性の低下を招き、摩耗外観不良（チッピング）や溝底でのクラックなどが発生してしまうため、摩耗しても表面に露出してこない程度の量しか使えず、タイヤの低発熱化の効果は小さかった。
【０００４】
タイヤの長寿命化に適応していくためには、低発熱性かつ高補強性のゴム組成物を開発し、ベース容量を増量した構造による低発熱性のタイヤを採用することが急務となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来のベーストレッド用配合では、低発熱化を図るため、粒子径の大きなカーボンまたはシリカを採用していた。しかし、さらなる低発熱化、低燃費化を図るためにベーストレッドの容量を摩耗末期に露出するレベルまで増やすことは、耐久性の低下を招き、困難であった。そのため、従来のトレッド用配合を、とくに過酷度の高い重荷重用タイヤへ採用することは難しかった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために検討した結果、優れた耐摩耗性、破断時伸びを与える高比表面積のカーボンブラックと優れた低発熱性、破断時伸びを与えるシリカを併用し、これらの配合量と硫黄量を最適化することによって、低発熱性かつ高補強性の両立が可能な配合を見出した。
【０００７】
さらに、トレッドのキャップ／ベース比率の最適化を図った。
【０００８】
すなわち本発明は、
ゴム成分１００重量部に対して、ヨウ素吸着量が１４２ｍｇ／ｇ以上のカーボンブラック３０〜３８重量部、シリカ５〜１０重量部および硫黄１．２〜２．２重量部を含み、前記カーボンブラックとシリカの合計量が３５〜４３重量部であるベーストレッド用ゴム組成物からなるベーストレッドを、全トレッド容量に対して、２０〜８０％の比率で有する空気入りタイヤに関する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のベーストレッド用ゴム組成物は、ゴム成分に、比表面積の大きいカーボンブラック、シリカおよび硫黄を、特定量配合して得られる。
【００１０】
ゴム成分としては、発熱性の点から、天然ゴム（ＮＲ）および／またはイソプレンゴム（ＩＲ）を用いることが望ましく、ゴム成分中、ＮＲおよび／またはＩＲを合計で９０重量％以上用いることが好ましい。
【００１１】
その他のゴム成分としては、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、スチレン−イソプレンゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエンゴム、イソプレン−ブタジエンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、多硫化ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、イソブチレン−ｐ−メチルスチレン共重合体の臭素化物などを用いることができる。
【００１２】
カーボンブラックとしては、ヨウ素吸着量が１１５ｍｇ／ｇ以上のカーボンブラックが配合される。ヨウ素吸着量の下限は１２０ｍｇ／ｇ、上限は１８０ｍｇ／ｇであることが好ましい。ヨウ素吸着量が１１５ｍｇ／ｇより低いと耐摩耗性、摩耗外観、破断時伸びに劣る。一方、１８０ｍｇ／ｇをこえると発熱性が高くなる傾向がある。
【００１３】
前記カーボンブラックとしては、具体的には、Ｎ１１０、Ｎ２２０、Ｎ２１９、Ｎ１３４などがあげられる。
【００１４】
前記カーボンブラックの配合量は、ゴム成分１００重量部に対して、３０〜４０重量部である。前記カーボンブラックの配合量が３０重量部より少ないと耐摩耗性が不充分であり、４０重量部をこえると発熱性が高くなる。好ましくは、カーボンブラックの配合量の上限は３８重量部、下限は３２重量部である。
【００１５】
シリカとしては、ＢＥＴ吸着量が１００〜２４０ｍ2／ｋｇのシリカが好ましい。ＢＥＴ吸着量が１００ｍ2／ｋｇ未満では耐摩耗性、欠け性能などの補強性が劣る傾向があり、２４０ｍ2／ｋｇをこえると発熱性が高くなる傾向がある。
【００１６】
シリカの配合量は、ゴム成分１００重量部に対して５〜１０重量部である。５重量部より少ないと低発熱性、耐チッピング性能（破断時伸び）に劣り、１０重量部より多いと耐摩耗性が低下する。好ましくは、シリカの配合量の上限は８重量部、下限は５重量部である。
【００１７】
前記カーボンブラックとシリカの合計量は、ゴム成分１００重量部に対して４５重量部以下、好ましくは４３重量部以下である。該合計量が４５重量部をこえると発熱性が高くなる。また、該合計量は、ゴム成分１００重量部に対して、好ましくは３５重量部以上、より好ましくは３８重量部以上である。該合計量が３５重量部未満では耐摩耗性が低下する傾向がある。
【００１８】
硫黄の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して１．２〜２．２重量部である。１．２重量部より少ないと発熱性が高く、２．２重量部より多いと、耐摩耗性および耐チッピング性能が低下する。好ましくは、硫黄の配合量の上限は２．０重量部、下限は１．４重量部である。
【００１９】
本発明のベーストレッド用ゴム組成物は、前記ゴム成分、カーボンブラック、シリカ、硫黄のほかに、タイヤトレッド用ゴム組成物の製造に一般に使用される成分、添加剤を必要に応じて通常使用される量、含むことができる。前記成分、添加剤の具体例としては、たとえば、プロセスオイル（パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイルなど）、加硫促進剤（グアニジン系、アルデヒド−アミン系、チオ尿素系、チウラム系、ジチオカルバメート系、ザンデート系の化合物など）、架橋剤（有機パーオキサイド化合物、アゾ化合物などのラジカル発生剤、オキシム化合物、ニトロソ化合物、ポリアミン化合物など）、補強剤（ハイインパクトポリスチレン樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂など）、酸化防止剤ないし老化防止剤（ジフェニルアミン系、ｐ−フェニレンジアミン系などのアミン誘導体、キノリン誘導体、ハイドロキノン誘導体、モノフェノール類、ジフェノール類、チオビスフェノール類、ヒンダードフェノール類、亜リン酸エステル類など）、ワックス、ステアリン酸、酸化亜鉛、軟化剤、可塑剤などがあげられる。
【００２０】
本発明の空気入りタイヤは、トレッドがベーストレッド（表面層）とキャップトレッド（内面層）からなる。このような構造のトレッドは、ベーストレッドおよびキャップトレッドを構成する成分を、それぞれ、通常の加工装置、たとえば、ロール、バンバリーミキサー、ニーダーなどにより混練りし、シート状にしたものを、所定の形状に張り合わせる方法、または、２本以上の押出し機に装入して押出し機のヘッド出口で２層に形成する方法により作製することができる。本発明の空気入りタイヤでは、ベーストレッドが前記ベーストレッド用ゴム組成物からなる。
【００２１】
キャップトレッド／ベーストレッドの容積比は、８０／２０〜２０／８０である。ベーストレッドの容量が２０％より小さいと発熱性、転がり抵抗の改善が不充分であり、８０％より多いとタイヤの耐摩耗性の低下が著しくなる。また、高コストになる。好ましくは、ベーストレッドの容積比の上限は７０％、下限は３０％である。
【００２２】
また、トレッド全体としての損失正接（ｔａｎδ＝キャップトレッドのｔａｎδ）×（キャップトレッドの容量比）＋（ベーストレッドのｔａｎδ）×（ベーストレッドの容量比）が０．０８〜０．１２０であることが好ましい。トレッド全体としてのｔａｎδが０．０８０未満では補強性が劣る傾向があり、０．１２０をこえると発熱性の改善が不充分になる傾向がある。より好ましくは、ｔａｎδの上限は０．１００、下限は０．０８５である。
【００２３】
【実施例】
以下に実施例に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらのみに制限されるものではない。
【００２４】
実施例１〜５および比較例１〜１５（ゴム組成物）
（配合成分の説明）
ＮＲ：ＲＳＳ＃３
カーボンブラック１：東海カーボン（株）製のシースト９（Ｎ１１０）、ヨウ素吸着量１４２ｍｇ／ｇ
カーボンブラック２：三菱化学（株）製のダイアブラックＩ（Ｎ２２０）、ヨウ素吸着量１１８ｍｇ／ｇ
カーボンブラック３：東海カーボン（株）製のシーストＮ（Ｎ３３０）、ヨウ素吸着量７０ｍｇ／ｇ
シリカ：デグッサ製のウルトラジルＶＮ３
シランカップリング剤：デグッサ製のビス（３−トリエトキシシリルプロピル）
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノワックス
テトラスルフェン（Ｓｉ６９）
老化防止剤：精工化学（株）製のオゾノン６Ｃ
ステアリン酸：日本油脂（株）の桐
亜鉛華：東邦亜鉛（株）の銀嶺Ｒ
硫黄：鶴見化学（株）の硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）
【００２５】
（製造方法）
表１に示す基本配合に、表２および表３に示す配合から硫黄、加硫促進剤を除いた配合を、バンバリーミキサーにより約１５０℃で５分間混練りした。つぎに、硫黄および加硫促進剤を加えて２軸オープンロールにより約８０℃で５分間練り込んだ。
【００２６】
得られたベーストレッド用ゴム組成物を用いて成型し、１５０℃、３０分間、２０ｋｇｆの条件にて加硫を行ない、サイズ１１Ｒ２２．５のトラック用タイヤを製造した。キャップトレッドにはオールシーズン用のトレッドゴム（配合内容：ＮＲ（ＲＳＳ＃３）８０重量部、ＢＲ（宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ）２０重量部、カーボンブラック（Ｎ１１０）５４重量部、老化防止剤２重量部、ワックス１重量部、ステアリン酸２重量部、亜鉛華５重量部、硫黄１．２重量部、加硫促進剤１．５重量部）を採用した。調製した新品タイヤのベーストレッドゴム組成物から試験片を作製し、以下の評価を実施した。
【００２７】
（試験方法）
▲１▼損失正接（弾性試験）
調製した新品タイヤのベーストレッドゴム組成物から試験片を作製し、（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータにより周波数１０Ｈｚ、動歪１．０％の条件下で６０℃の損失正接（ｔａｎδ）の測定を行なった。ｔａｎδの数値が小さいほど発熱性が低く性能が良好であり、同時に転がり抵抗性能も良好であることを示している。ｔａｎδが０．１００以下のとき、発熱性は充分に低いと判断される。
【００２８】
▲２▼耐摩耗性試験
調製した新品タイヤのベーストレッドゴム組成物から試験片を作製し、（株）岩本製作所製のランボーン摩耗試験機を用い、表面回転速度５０ｍ／分、負荷荷重５．０ｋｇ、落砂量１５ｇ／分、スリップ率５０％、試験時間４分の条件にて、試験片の容積損失量（摩耗量）を測定した。比較例１の容積損失量を１００として下記計算式により指数表示した（耐摩耗性指数）。指数が大きいほど、耐摩耗性に優れる。指数が１１０以上のとき、耐摩耗性は充分であると判断される。
（ランボーン摩耗指数）＝（比較例１の容積損失量）÷（各配合の容積損失量）×１００
【００２９】
▲３▼破断時伸び試験（引張試験）
調製した新品タイヤのベーストレッド組成物からＪＩＳ−Ｋ６２５１に準じて作製した３号ダンベルを用いて、引張り試験を実施し、破断時伸びＥB（％）を測定した。比較例１の破断時伸びを１００として下記計算式により指数表示した（破断時伸び指数）。指数が大きいほど、破断時伸びに優れ、とくに耐チッピング性能に優れる。指数が１１０以上のとき、耐チッピング性能は充分であると判断される。
（破断時伸び指数）＝（各配合の破断時伸び）÷（比較例１の破断時伸び）×１００
【００３０】
（試験結果）
結果を表２および表３に示す。
【００３１】
充填剤としてカーボンブラックまたはシリカを単身を配合した比較例１〜４では、望ましい性能バランスが得られなかった。
【００３２】
また、ヨウ素吸着量が低いカーボンブラックを使用した比較例５では、望ましい性能バランスはられなかった。
【００３３】
これらに対して、充填剤としてヨウ素吸着量が低いカーボンブラックとシリカを配合した実施例１では、望ましい性能バランスが得られた。
【００３４】
実施例１〜２および比較例７〜８を比較すると、シリカの配合量として５〜１０重量部が望ましいことがわかる。
【００３５】
実施例１、３および比較例１１〜１３を比較すると、カーボンブラックの配合量としては３０〜３８重量部が望ましく、シリカとカーボンの量はあわせて３５〜４３重量部が望ましいことがわかる。
【００３６】
実施例１、４〜５および比較例１４〜１５を比較すると、硫黄の量としては１．２〜２．２重量部が望ましいことがわかる。
【００３７】
【表１】
0003699017.tif 000002
【００３８】
【表２】
0003699017.tif 000003
【００３９】
【表３】
0003699017.tif 000004
【００４０】
実施例６および比較例１６〜２３（タイヤ特性）
（製造方法）
表４に示す容積比率のキャップトレッドおよびベーストレッドからなるトレッドを有するサイズ１１Ｒ２２．５のトラック用タイヤを製造した。１５０℃、３０分間、２０ｋｇｆの条件にて加硫を行ない、キャップトレッドにはオールシーズン用のトレッドゴム（前記評価における破断時伸び指数１３０、損失正接０．１３０）を採用した。
【００４１】
（評価方法）
▲４▼転がり抵抗
速度８０ｋｍ／時間、空気圧８００ｋＰａ、荷重３０ｋＮの条件で転がり抵抗を測定した。いずれも比較例１の転がり抵抗を１００として下記計算式により指数表示した（転がり抵抗指数）。指数が大きいほど、転がり抵抗が低く低燃費性に優れる。指数が１０３以上のとき、低燃費性は充分であると判断される。
（転がり抵抗指数）＝（比較例１の転がり抵抗）÷（各配合の転がり抵抗）×１００
【００４２】
▲５▼タイヤ発熱試験
１０トントラックに装着し、テストコースを約８０ｋｍ／時間のスピードで１０分間走行しブレーカーエッジの上部の温度を測定した。比較例１の発熱温度を１００として下記計算式により指数表示した（発熱指数）。指数が大きいほど、発熱性は低く望ましい。指数が１０３以上のとき、発熱性は充分に低いと判断される。
（発熱指数）＝（比較例１の発熱温度）÷（各配合の発熱温度）×１００
【００４３】
▲６▼ベーストレッド摩耗外観
１０トントラックに装着し２０００００ｋｍ走行してベーストレッドを露出させて摩耗外観（チッピングレベル）を比較した。ベーストレッド表面の１００ｃｍ2あたりに存在する長さ１ｍｍ以上の外傷の数を数えた。１０個以下、とくには５個以下であれば、キャップトレッドおよびそれと同等の外観レベルで問題ないと判断される。
【００４４】
（評価結果）
結果を表４に示す。
【００４５】
表４から、ベーストレッドを有さない比較例２１、ヨウ素吸着量の大きいカーボンブラックを多く配合しすぎた損失正接の大きいベーストレッドを有する比較例２３、ベーストレッドの比率の小さい比較例２０は、トレッド全体としての損失正接（ｔａｎδ）が大きすぎるために、発熱性が高いことがわかる。
【００４６】
また、ヨウ素吸着量の小さいカーボンブラックを配合して損失正接を小さくしたベーストレッドを有する比較例２２では、ベーストレッドの摩耗外観が問題となることがわかる。
【００４７】
【表４】
0003699017.tif 000005
【００４８】
【発明の効果】
本発明のベーストレッド用ゴム組成物は、低発熱性のみならず高補強性にも優れており、そのため、摩耗末期にベーストレッドがタイヤ表面に露出しても耐摩耗性の低下を招くことがないので、タイヤのベーストレッド容量を従来よりも大きくすることができ、さらにタイヤの低発熱化を図ることができる。