(57)【要約】【課題】重荷重用タイヤのベーストレッド用ゴム組成物において、転がり抵抗が小さく、耐摩耗性、加硫性に優れたものを提供する。【解決手段】ジエン系ゴムと、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が８０〜１３５ｍ２／ｇかつＤＢＰ吸油量が１００〜１４０ｍｌ／１００ｇであるカーボンブラックと、スルフェンアミド系加硫促進剤と、前記ジエン系ゴム１００重量部に対して０．１〜１重量部のテトラベンジルチウラムジスルフィドと、前記ジエン系ゴム１００重量部に対して１．６〜２．０重量部の硫黄と、を含有し、加硫物の８０℃での貯蔵弾性率Ｅ’（８０℃）が３〜５ＭＰａ以上であり、かつｔａｎδ（８０℃）が０．０３〜０．０８である重荷重用タイヤのベーストレッド用ゴム組成物である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジエン系ゴムと、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が８０〜１３５ｍ２／ｇかつＤＢＰ吸油量が１００〜１４０ｍｌ／１００ｇであるカーボンブラックと、スルフェンアミド系加硫促進剤と、前記ジエン系ゴム１００重量部に対して０．１〜１重量部のテトラベンジルチウラムジスルフィドと、前記ジエン系ゴム１００重量部に対して１．６〜２．０重量部の硫黄と、を含有し、
加硫物の８０℃での貯蔵弾性率Ｅ’（８０℃）が３〜５ＭＰａであり、かつｔａｎδ（８０℃）が０．０３〜０．０８である
ことを特徴とする重荷重用タイヤのベーストレッド用ゴム組成物。
【請求項２】
前記カーボンブラックをジエン系ゴム１００重量部に対して３０〜４０重量部含有する請求項１記載のベーストレッド用ゴム組成物。
【請求項３】
請求項１又は２記載のゴム組成物からなるベーストレッドを、トレッドゴム部の全容量に対して２０〜７０％の比率で有する重荷重用空気入りタイヤ。
【請求項４】
キャップトレッドとベーストレッドとからなるトレッドゴム部を備える重荷重用空気入りタイヤの製造方法であって、ベーストレッドにはテトラベンジルチウラムジスルフィドを含有するゴム組成物を用い、キャップトレッドにはテトラベンジルチウラムジスルフィドを含有しないゴム組成物を用いて、前記ベーストレッドの径方向外側に前記キャップトレッドを積層した状態に加硫成形することを特徴とする重荷重用空気入りタイヤの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重荷重用タイヤのベーストレッド用ゴム組成物、該ゴム組成物を用いた重荷重用空気入りタイヤ、及び、重荷重用空気入りタイヤの製造方法に関するものであり、更には、転がり抵抗が小さく、耐摩耗性、加硫性に優れたベーストレッド用ゴム組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、トラックやバスなどに使用される重荷重用タイヤにおいて、自動車の低燃費化を図るため、トレッドゴム部のヒステリシスロス低減の一環として、ベーストレッドゴム配合の開発検討がなされている。そのようなベーストレッド用ゴム組成物として、シリカとシランカップリング剤を配合したものなどが挙げられる。
【０００３】
しかしながら、シリカ配合のゴム組成物は、転がり抵抗性及び発熱性の向上は達成できるものの、耐摩耗性が低下する。重荷重用タイヤでは、一般にトレッド表面にベーストレッドが露出した後も使用されるため、タイヤ寿命を延長するためにはベーストレッドの耐摩耗性も重要であり、シリカ配合による耐摩耗性の低下はタイヤ寿命の悪化につながる。
【０００４】
また、シリカ配合のゴム組成物は、一般に加硫速度が遅く、また汎用の加硫促進剤で加硫速度を向上しようとした場合、耐スコーチ性が悪化するなどの問題があり、生産性の向上が困難である。特に、キャップトレッドに比べて、その径方向内側に位置するベーストレッドは、加硫成形時に熱源から遠いために加硫されにくく、そのため、シリカ配合のゴム組成物をベーストレッドに用いた場合、生産性を確保することが難しい。
【０００５】
ところで、タイヤ用ゴム組成物においてテトラベンジルチウラムジスルフィドを配合することは知られているが（下記特許文献１〜３参照）、かかる従来技術のみでは、上記課題を解決することはできない。
【０００６】
例えば、下記特許文献１には、重荷重用タイヤのドレッドゴム組成物において、ジエン系ゴムに、硫黄と、スルフェンアミド系加硫促進剤と、テトラベンジルチウラムジスルフィドを所定の割合で配合することが開示されている。しかしながら、この文献は、ゴムの老化後の破断伸び保持率を改善し、発熱の上昇を抑制するとともに、高温時の破断伸びの低下を抑制するものであり、特定のカーボンブラックとともにテトラベンジルチウラムジスルフィドを配合することで、低発熱性だけでなく耐摩耗性も損なうことなく、加硫速度の向上と耐スコーチ性の改善が図られることについては開示されていない。また、ベーストレッドに特定して配合する点についても開示されていない。
【０００７】
また、下記特許文献２にも、ジエン系ゴムに硫黄とテトラベンジルチウラムジスルフィドを配合することが開示されているが、この文献は、主として乗用車用タイヤのトレッドゴムを対象として、グリップ性能及び操縦安定性と摩耗性を図ったものにすぎない。
【特許文献１】特開２００２−２０６０３５号公報
【特許文献２】特開２００２−２２６６２９号公報
【特許文献３】特開平１１−４９８９７号公報
【特許文献４】特開２００５−３４４０６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、重荷重用タイヤのベーストレッド用ゴム組成物において、転がり抵抗が小さく、耐摩耗性、加硫性に優れたものを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記課題に鑑みて鋭意検討した結果、ジエン系ゴムに特定のカーボンブラックとテトラベンジルチウラムジスルフィドを含有する配合が、耐摩耗性および加硫性を損なわずに転がり抵抗性及び発熱性を向上させる上で有利であることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明に係る重荷重用タイヤのベーストレッド用ゴム組成物は、ジエン系ゴムと、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が８０〜１３５ｍ２／ｇかつＤＢＰ吸油量が１００〜１４０ｍｌ／１００ｇであるカーボンブラックと、スルフェンアミド系加硫促進剤と、前記ジエン系ゴム１００重量部に対して０．１〜１重量部のテトラベンジルチウラムジスルフィドと、前記ジエン系ゴム１００重量部に対して１．６〜２．０重量部の硫黄と、を含有し、加硫物の８０℃での貯蔵弾性率Ｅ’（８０℃）が３〜５ＭＰａであり、かつｔａｎδ（８０℃）が０．０３〜０．０８であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る重荷重用空気入りタイヤは、上記ゴム組成物からなるベーストレッドを、トレッドゴム部の全容量に対して２０〜７０％の比率で有するものである。
【００１２】
また、本発明は、キャップトレッドとベーストレッドとからなるトレッドゴム部を備える重荷重用空気入りタイヤの製造方法を提供するものであり、その方法は、ベーストレッドにはテトラベンジルチウラムジスルフィドを含有するゴム組成物を用い、キャップトレッドにはテトラベンジルチウラムジスルフィドを含有しないゴム組成物を用いて、前記ベーストレッドの径方向外側に前記キャップトレッドを積層した状態に加硫成形することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のゴム組成物であると、重荷重用タイヤのベーストレッドとして、転がり抵抗が小さく、発熱を抑制することができるとともに、耐摩耗性に優れ、更に、加硫速度を早くしつつ耐スコーチ性の悪化が抑えられて加硫性に優れ、従って生産性を向上させることができる。
【００１４】
また、本発明の重荷重用空気入りタイヤの製造方法であると、加硫成形時に熱源から遠く熱まわりの悪いベーストレッドについては、ゴム組成物にテトラベンジルチウラムジスルフィドを配合することにより、耐スコーチ性を悪化させることなく加硫速度を向上させて、生産性を向上することができる。また、加硫成形時に熱源に近く熱まわりの良いキャップトレッドについては、ゴム組成物にテトラベンジルチウラムジスルフィドを配合しないことにより、コスト低減を図るとともに、オーバー加硫を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。
【００１６】
本発明のゴム組成物においてジエン系ゴムとしては、天然ゴムの他、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴムなどのジエン系合成ゴムが挙げられ、これらはいずれか一種を単独で用いても、２種以上ブレンドして用いてもよい。
【００１７】
好ましくは、ジエン系ゴムは、天然ゴム及び／又はイソプレンゴム１００〜５０重量％と、ブタジエンゴム０〜５０重量％からなることである。すなわち、天然ゴム及び／又はイソプレンゴムの単独、あるいは、これとブタジエンゴムとのブレンドであることが好ましい。
【００１８】
本発明のゴム組成物に使用されるカーボンブラックは、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が８０〜１３５ｍ２／ｇであり、また、ＤＢＰ吸油量が１００〜１４０ｍｌ／１００ｇである。両者は、発熱性と耐摩耗性を両立するために規定されたものであり、Ｎ２ＳＡやＤＢＰ吸油量が上記範囲よりも小さいと耐摩耗性に劣り、逆に上記範囲よりも大きいと発熱性が悪化する。
【００１９】
ここで、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は、ＪＩＳ  Ｋ６２１７−２に準じて測定される値であり、ＤＢＰ（ジブチルフタレート）吸油量は、ＪＩＳ  Ｋ６２１７−４に準じて測定される値である。
【００２０】
該カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して３０〜４０重量部であることが好ましい。カーボンブラックの配合量が３０重量部未満では、耐摩耗性を確保することが難しくなり、４０重量部を超えると、転がり抵抗性及び発熱性を確保することが難しくなる。
【００２１】
本発明のゴム組成物に配合されるスルフェンアミド系加硫促進剤としては、例えば、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＣＢＳ）、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＢＢＳ）、Ｎ−オキシジエチレン−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＯＢＳ）、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＤＰＢＳ）、Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミドなどが挙げられ、これらは単独で用いても２種以上併用してもよい。該スルフェンアミド系加硫促進剤の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、０．５〜２重量部配合されることが好ましい。
【００２２】
本発明のゴム組成物には、該スルフェンアミド系加硫促進剤とともに、テトラベンジルチウラムジスルフィド（ＴＢｚＴＤ）を少量配合することを特徴とする。スルフェンアミド系加硫促進剤単独では、加硫速度を向上することはできても、スコーチが短いという欠点があるが、テトラベンジルチウラムジスルフィドを少量配合することにより、加硫速度を向上しつつ、スコーチを長くすることができ、加硫性に優れる。
【００２３】
テトラベンジルチウラムジスルフィドは、ジエン系ゴム１００重量部に対して０．１〜１重量部にて配合される。この配合量が少なすぎるとその添加効果が得られず、また多すぎても耐スコーチ性が悪化したり耐摩耗性が悪化したりといった問題が生じる。
【００２４】
本発明のゴム組成物には、加硫剤として硫黄が、ジエン系ゴム１００重量部に対して、１．６〜２．０重量部にて配合される。硫黄の配合量が少ないと加硫速度が遅く、転がり抵抗性に劣り、逆に、硫黄が多すぎると、耐スコーチ性が悪化し、耐摩耗性に劣る。
【００２５】
本発明のベーストレッド用ゴム組成物には、上記した成分の他に、軟化剤、可塑剤、老化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸など、重荷重用タイヤのベーストレッド用ゴム組成物において一般に使用される各種添加剤を配合することができる。
【００２６】
本発明のベーストレッド用ゴム組成物は、その加硫物が以下の物性を持つものである。すなわち、加硫物の貯蔵弾性率Ｅ’（８０℃）が３〜５ＭＰａであり、かつ、損失係数ｔａｎδ（８０℃）が０．０３〜０．０８を満足するものである。これらの物性を満たさないと、ベーストレッドとして、耐摩耗性と、転がり抵抗性・低発熱性とを両立させることができない。より詳細には、Ｅ’（８０℃）が上記範囲よりも小さいと、ベーストレッドの発熱性を損ない、逆に大きいと、キャップトレッドの耐摩耗性を損なう。また、ｔａｎδ（８０℃）が上記範囲よりも大きいと、転がり抵抗性を損ない、逆に上記範囲よりも小さくするのは、カーボンブラックの種類、配合量及び上記Ｅ’の規定より、実質上困難である。
【００２７】
ここで、貯蔵弾性率Ｅ’及びｔａｎδは、粘弾性スペクトロメータを用いて、初期歪み：５％、動的歪み：±２％、周波数：１０Ｈｚ、温度８０℃の測定条件で測定される値である。
【００２８】
本発明に係る重荷重用空気入りタイヤは、ベルトの径方向外側に設けられる内層側のベーストレッドと、その径方向外側に設けられる接地面側のキャップトレッドとからなるトレッドゴム部を備えるものである。そして、ベーストレッドとして上記ベーストレッド用ゴム組成物が用いられるとともに、該ベーストレッドのトレッドゴム部の全容量に対する比、ベーストレッド／トレッドゴム全体が２０〜７０％の比率で設けられる。ベーストレッドの容量比が２０％未満では、タイヤとしての転がり抵抗の低減効果が不十分となり、逆に、７０％を超えると、耐摩耗性に劣る。
【００２９】
本発明に係る重荷重用空気入りタイヤの製造方法においては、より詳細には、ベーストレッドにはジエン系ゴムにテトラベンジルチウラムジスルフィドを配合してゴム組成物を調製するとともに、キャップトレッドにはジエン系ゴムにテトラベンジルチウラムジスルフィドを配合しないでゴム組成物を調製し、未加硫のベルト上に前記ベーストレッドのゴム組成物層を設け、その上に前記キャップトレッドのゴム組成物層を設けて、生タイヤを作製し、得られた生タイヤを成形型内で加硫成形する。
【００３０】
ベーストレッドのゴム組成物としては、ジエン系ゴムに、カーボンブラックと、スルフェンアミド系加硫促進剤と、テトラベンジルチウラムジスルフィドと、硫黄と、を含有する上記ベーストレッド用ゴム組成物を用いることが好ましい。
【００３１】
一方、キャップトレッドのゴム組成物としては、テトラベンジルチウラムジスルフィドを含有しない配合であれば、特に限定されないが、通常は、天然ゴム及び／又はイソプレンゴム、又はこれらとブタジエンゴムとのブレンドからなるジエン系ゴムに、カーボンブラックと、スルフェンアミド系加硫促進剤と、硫黄と、その他各種添加剤を配合してなるものである。カーボンブラックとしては、ベーストレッドのゴム組成物に配合するカーボンブラックに対して、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が同等以上のものが好ましい。また、その配合量は、ベーストレッドのゴム組成物におけるカーボンブラックの配合量よりも多いことが好ましい。このように、キャップトレッドにおいて、ベーストレッドと同等以上の高活性のカーボンブラックを、多量に配合することにより、耐摩耗性を向上することができる。また、キャップトレッドのゴム組成物では、硫黄をベーストレッドよりも少量配合することが、耐摩耗性の点から好ましい。
【００３２】
かかるゴム組成物の調製には、バンバリーミキサー、ロール、ニーダーなどの各種混合機を用いて行うことができ、キャップトレッドとベーストレッドとでそれぞれ混練されたシート状のゴム組成物を張り合わせるか、又は、押し出し機で２層構造に押し出すことにより、２層構造のトレッドゴム部を形成することができる。そして、該トレッドゴム部を持つ生タイヤは、常法に従い、成形型内で加硫成形され、これにより、ベーストレッドの径方向外側にキャップトレッドが積層された状態に加硫成形される。
【００３３】
この加硫成形時に、熱源から遠く熱まわりの悪いベーストレッドについては、ゴム組成物にテトラベンジルチウラムジスルフィドを配合しているので、耐スコーチ性を悪化させることなく、加硫速度を向上させることができ、生産性を向上することができる。熱源に近く熱まわりの良いキャップトレッドについては、テトラベンジルチウラムジスルフィドを配合してしなくても、加硫不足になることはなく、むしろこれを使用しないことでコスト低減を図ることができ、また、オーバー加硫を極力抑制することができる。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３５】
バンバリーミキサーを使用し、下記表２に示す配合に従い、ベーストレッド用ゴム組成物を調製した。表２中の各配合物の詳細は以下の通りである。
【００３６】
・天然ゴム：ＲＳＳ３号、
・ブタジエンゴム：宇部興産製「ＢＲ１５０Ｌ」、
・シリカ：日本シリカ製「ニップシールＡＱ」、
・シランカップリング剤：デグサ社製「Ｓｉ６９」、
・促進剤ＣＺ：住友化学製のスルフェンアミド系加硫促進剤「ソクシノールＣＺ」（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＣＢＳ））、
・ＴＢｚＴＤ：フレキシス製「テトラベンジルチウラムジスルフィド」、
・硫黄：鶴見化学製「５％油処理粉末硫黄」。
【００３７】
また、カーボンブラックＣＢ１〜ＣＢ６については下記表１の通りである。
【表１】
2008013609.tif 000002
【００３８】
各ゴム組成物には、共通配合として、ジエン系ゴム１００重量部に対し、アロマオイル（ＪＯＭＯ製「プロセスＸ１４０」）１重量部、ワックス（日本精鑞製「ＯＺＯＡＣＥ０３５５」）１重量部、亜鉛華（三井金属製「亜鉛華１号」）３重量部、ステアリン酸（日本油脂製）１重量部、老化防止剤（モンサント製「６ＰＰＤ」）１重量部を配合した。
【００３９】
各ゴム組成物について、加硫物の貯蔵弾性率Ｅ’、ｔａｎδを測定した。測定は、１５０℃×３０分で加硫した試験片（長さ×幅×厚み＝２０ｍｍ×５ｍｍ×１ｍｍ）について、粘弾性スペクトロメータを用いて行った。測定条件は、温度８０℃にて、長さ方向に、初期歪み：５％、動的歪み：±２％、周波数：１０Ｈｚの振動を付与して行った。結果を表２に示す。
【００４０】
また、各ゴム組成物について、加硫速度と耐スコーチ性を測定・評価した。結果を表２に示す。なお、測定方法は、次の通りである。
【００４１】
・加硫速度：各未加硫ゴム組成物について、ＪＩＳ  Ｋ６３００−２に準拠した試験をレオメータを用いて行い、温度１５０℃で測定時のｔ９０値を、比較例１を１００とした指数で表示した。指数が小さいほど加硫速度が速く良好であることを示す。
【００４２】
・耐スコーチ性：各未加硫ゴム組成物について、ＪＩＳ  Ｋ６３００−１に準拠したムーニースコーチ試験をムーニー粘度試験機を用いて行い（Ｌ形ロータ使用）、予熱１分、温度１２５℃で測定時のｔ５値を、比較例１を１００とした指数で表示した。指数が大きいほど耐スコーチ性が良好であることを示す。
【００４３】
また、上記各ゴム組成物をベーストレッドに用いて常法に従いタイヤサイズ：１１Ｒ２２．５  １４ＰＲのトラック用ラジアルタイヤを作製した。ベーストレッドのトレッドゴム部全体に対する容量比率は表２に示す通りである。また、キャップトレッドのゴム配合は、天然ゴム（ＲＳＳ３号）１００重量部、カーボンブラック（上記ＣＢ１）５０重量部、亜鉛華（三井金属製「亜鉛華１号」）３重量部、ステアリン酸（日本油脂製）２重量部、アロマオイル（ＪＯＭＯ製「プロセスＸ１４０」）３重量部、老化防止剤（モンサント製「６ＰＰＤ」）２重量部、ワックス（日本精鑞製「ＯＺＯＡＣＥ０３５５」）２重量部、硫黄（鶴見化学製「５％油処理粉末硫黄」）１．２重量部、加硫促進剤（住友化学製「ソクシノールＣＺ」）１．２重量部とした。
【００４４】
得られたタイヤについて、転がり抵抗性と耐摩耗性を以下の方法により測定した。
【００４５】
・転がり抵抗性：ＪＡＴＭＡトラック及びバス用タイヤの転がり抵抗試験方法の力測定法に準拠し、比較例１を１００とした指数で表示した。数値が小さいほど転がり抵抗が小さく良好であることを示す。
【００４６】
・耐摩耗性：実車にてトレッド完摩までの走行距離を計測し、比較例５を１００とした指数で表示した。数値が大きいほど耐摩耗性が良好であることを示す。
【表２】
2008013609.tif 000003
【００４７】
表２に示すように、コントロールの比較例１では、カーボンブラックの配合量が多いことから、ｔａｎδが高く、転がり抵抗が大きかった。比較例２では、ＴＢｚＴＤを配合しているものの、併用するカーボンブラックのＮ２ＳＡが小さく、そのため、耐摩耗性に劣っていた。また、比較例３では、ＴＢｚＴＤを配合しているものの、併用するカーボンブラックのＮ２ＳＡが大きく、転がり抵抗性の改良効果がほとんど得られなかった。また、比較例４では、カーボンブラックの配合量が多すぎて、ｔａｎδが高く、転がり抵抗性の改良効果がほとんど得られなかった。
【００４８】
一方、比較例５のようなシリカ配合では、加硫速度が遅く、耐スコーチ性も悪かった。また、比較例６のようにＴＢｚＴＤ無添加では、耐スコーチ性が悪かった。また、比較例７のように硫黄量が少ないと加硫速度が遅く、逆に、比較例８のように硫黄量が多いと耐摩耗性が悪化し、耐スコーチ性にも劣っていた。比較例９では、ＴＢｚＴＤの配合量が多いことから、耐スコーチ性が却って悪化していた。また、比較例１０では、カーボンブラックのＤＢＰ吸油量が小さく、そのため、耐摩耗性が悪化していた。
【００４９】
また、比較例１１では、ベーストレッドの比率が小さく、そのため、転がり抵抗性に劣っており、逆に、比較例１２では、ベーストレッドの比率が大きすぎて、耐摩耗性が悪化していた。
【００５０】
これに対し、実施例１〜７であると、比較例１に比べて、転がり抵抗性に優れるとともに、シリカ配合の比較例５に比べて、その欠点である耐摩耗性が改善されていた。また、これら比較例１や比較例５に比べて、加硫速度及び耐スコーチ性が改善されていた。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明によれば、耐摩耗性、転がり抵抗性とともに、加硫性（生産性）を向上することができるので、トラックやバスなどに使用される大型タイヤ、即ち重荷重用タイヤに好適に用いることができる。