(57)【要約】【課題】氷上・雪上性能を大幅に向上するとともに、夏季はきつぶし使用時の発熱性が改良された重荷重用スタッドレスタイヤ用トレッドゴム組成物を提供する。【解決手段】ジエン系ゴム１００重量部に対して、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が８０〜１３０ｍ２／ｇであり、ＤＢＰ吸油量が１１０ｍｌ／１００ｇ以上であるカーボンブラックを４０〜６０重量部配合する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジエン系ゴム１００重量部に対して、
窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が８０〜１３０ｍ２／ｇであり、ＤＢＰ吸油量が１１０ｍｌ／１００ｇ以上であるカーボンブラックを４０〜６０重量部配合した
ことを特徴とする重荷重用スタッドレスタイヤ用トレッドゴム組成物。
【請求項２】
前記ジエン系ゴムが、天然ゴム及び／又はイソプレンゴム１００〜５０重量部と、ブタジエンゴム０〜５０重量部とからなることを特徴とする請求項１記載の重荷重用スタッドレスタイヤ用トレッドゴム組成物。
【請求項３】
前記ブタジエンゴムが、シス−１，４結合含有量が９５％以上であるハイシスタイプであることを特徴とする請求項１又は２記載の重荷重用スタッドレスタイヤ用トレッドゴム組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラックやバスなどの重荷重用タイヤであって、氷雪路走行に使用されるスタッドレスタイヤにおいて、そのトレッド部を形成するゴム組成物として用いられるトレッドゴム組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、氷雪路走行に使用されるスタッドレスタイヤ用のトレッドゴムには、優れた氷上・雪上性能が要求される。従来、これらの性能を向上するために、次のような方策が考えられている。
【０００３】
（１）トレッドゴム組成物に硬質粒状体を配合し、トレッド表面から突出させることにより、氷路面を引っ掻く作用を向上させる。
【０００４】
（２）トレッドゴム組成物に発泡剤を配合し、加硫中に発泡させることによりトレッドゴムを多孔質として、氷表面の水膜を吸収する。
【０００５】
（３）トレッドゴムの低温での硬度を低く変形を容易にすることにより、接地面積を多くして凝着摩擦力を向上させる。
【０００６】
（４）シリコーンなどの撥水剤を配合し、トレッドゴムの撥水性を高めてトレッド表面に付着する水を除去する。
【０００７】
例えば、上記（１）に関する技術として、下記特許文献１，２には、種子の殻や果実の核などの植物性粒状体をスタッドレスタイヤのトレッド用ゴム組成物に配合する技術が開示されている。
【０００８】
また、上記（３）に関する技術として、下記特許文献３には、シス−１，４結合含有量が９０％以上、分子量分布が２．３以下で、かつビニル基含有量が１．８％以下であるネオジウム系触媒を用いて重合されたブタジエンゴムを３０〜８０重量部と、他のジエン系ゴム７０〜２０重量部をゴム成分として含むスタッドレス配合ゴム組成物が提案されている。
【０００９】
これら従来の方策を用いると、確かに氷上・雪上性能の向上は見込めるが、近年の高度な氷上・雪上性能の要求を満足するものは得られていなかった。
【００１０】
なお、下記特許文献４には、トラック、バスなどの大型タイヤのトレッドゴム組成物に使用するカーボンブラックとして、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１００ｍ２／ｇを越え１４０ｍ２／ｇ未満、ＤＢＰ吸油量が１３０ｍｌ／１００ｇを越え１６０ｍｌ／１００ｇ未満であり、従って、本発明で使用するカーボンブラックと一部範囲が重複するものが開示されている。しかしながら、同文献はスタッドレスタイヤ用に関するものではなく、本発明特有の氷上・雪上性能の向上効果については何ら開示されていない。
【特許文献１】特開平１０−７８４１号公報。
【特許文献２】特開平８−３３３４８６号公報。
【特許文献３】特開２００２−３０９０３８号公報。
【特許文献４】特開２００１−１８１５３４号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、氷上・雪上性能を大幅に向上させ得るとともに、低発熱性にも優れる重荷重用スタッドレスタイヤを実現することができる重荷重用スタッドレスタイヤ用トレッドゴム組成物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】
【００１２】
本発明者は、スタッドレスタイヤ用トレッドゴム組成物としてカーボンブラックの特性に着目し、重荷重用タイヤとして一般に使用されているＳＡＦクラス（ＡＳＴＭグレード）に代わり、やや大粒径のＩＳＡＦ〜ＨＡＦクラスであって、特定のストラクチャーを持つカーボンブラックを使用することにより、冬期スタッドレスタイヤとしての氷上・雪上性能が大幅に向上すると同時に、夏期はきつぶし使用時にも重荷重用タイヤとして要求される低発熱化・省燃費化を実現できることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち、本発明の重荷重用スタッドレスタイヤ用トレッドゴム組成物は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が８０〜１３０ｍ２／ｇであり、ＤＢＰ吸油量が１１０ｍｌ／１００ｇ以上であるカーボンブラックを４０〜６０重量部配合したものとする。
【００１４】
本発明のゴム組成物において、前記ジエン系ゴムは、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％からなるものであってもよい。
【００１５】
上記ブタジエンゴムは、シス−１，４結合含有量が９５％以上であるハイシスタイプであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ＳＡＦクラスよりもやや大粒径で特定のストラクチャーを持つカーボンブラックを使用したことにより、重荷重用タイヤとしての耐摩耗性を保持しつつ、微小変形での貯蔵弾性率を下げることができ、また、ゴム組成物中のポリマー体積分率が向上することもあって、氷表面への凝着摩擦力を上げることができ、よって氷上摩擦係数を向上することができる。また、カーボンブラックの粒径が大きいことから発熱も抑制される。従って、本発明によれば、近年の高度な氷雪上性能の要求に応えることができるとともに、省燃費化も実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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。
【００１８】
本発明のゴム組成物において、ゴム成分として用いられる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。
【００１９】
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％からなるものとする。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。ブレンドする場合、天然ゴム及び／又はイソプレンゴムが５０重量％以上で、ブタジエンゴムが５０重量％以下であることが好ましく、より好ましくは、天然ゴム及び／又はイソプレンゴムが５０〜９０重量％で、ブタジエンゴムが１０〜５０重量％である。
【００２０】
上記ブタジエンゴムとしては、シス−１，４結合含有量が９５％以上であるハイシスタイプのものが、耐摩耗性を向上させる上で好ましい。ここで、シス−１，４結合含有量は、赤外吸収スペクトル法（モレロ法）により測定される値である。
【００２１】
本発明で使用するカーボンブラックは、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が８０〜１３０ｍ２／ｇであり、かつＤＢＰ吸油量が１１０ｍｌ／１００ｇ以上であるものである。
【００２２】
窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は、ＡＳＴＭ Ｄ３０３７に準じて測定され、カーボンブラックの粒径の指標となる。Ｎ２ＳＡは、より好ましくは８０〜９５ｍ２／ｇである。すなわち、従来は重荷重用タイヤのトレッドゴム組成物においては、ASTMグレードでＳＡＦクラスのカーボンブラックが使用されていたのに対し、本発明ではこれよりやや大粒径のＩＳＡＦ〜ＨＡＦクラスのカーボンブラックを使用する。
【００２３】
ＤＢＰ（ジブチルフタレート）吸油量は、ＡＳＴＭ K６２２１に準じて測定され、カーボンブラックのストラクチャーの指標となるものである。ＤＢＰ吸油量が１１０ｍｌ／１００ｇ未満では、重荷重用タイヤとしての補強効果を発揮することができず、耐摩耗性に劣る。ＤＢＰ吸油量はより好ましくは１２０ｍｌ／１００ｇ以上であり、さらに好ましくは１３０ｍｌ／１００ｇ以上である。ＤＢＰ吸油量の上限は特に限定されないが、１７０ｍｌ／１００ｇ以下であることが好ましい。ＤＢＰ吸油量が高すぎると、３００％モジュラスが高くなり、分散も困難となる。
【００２４】
上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４０〜６０重量部である。該カーボンブラックの配合量が４０重量部未満であると耐摩耗性が悪化し、また、６０重量部を超えると発熱性が悪化する。
【００２５】
本発明のゴム組成物には、上記した成分の他に、老化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、軟化剤、加硫剤、加硫促進剤など、重荷重用タイヤのトレッド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】
以上よりなる本発明の重荷重用スタッドレスタイヤ用トレッドゴム組成物は、トラックやバスなどの重荷重用スタッドレスタイヤのトレッド部のためのゴム組成物として用いられ、常法に従い加硫成形することにより、該トレッド部を形成することができる。そして、このゴム組成物からなるトレッド部であると、上記した特定のカーボンブラックを用いたことにより、氷上・雪上性能を大幅に向上すると同時に、発熱性も改良することができる。
【実施例】
【００２７】
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。
【００２８】
天然ゴム（ＲＳＳ３号）６０重量部にブタジエンゴム（ＪＳＲ製「ＢＲ０１」（シス−１，４結合含有量＝９６％））４０重量部を配合したゴム成分１００重量部に、下記表１に示す特性値を有するカーボンブラック５０重量部を配合し、更に、その他の成分として、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）３重量部、老化防止剤（モンサント製「６ＰＰＤ」）１重量部、硫黄（四国化成製）２重量部、加硫促進剤（三新化学製「ＴＢＢＳ」）１重量部を添加し、バンバリーミキサーにて混練して重荷重用スタッドレスタイヤ用トレッドゴム組成物を調製した。
【００２９】
なお、実施例４，５で用いたカーボンブラックは、炉頭部に接線方向空気供給口と炉軸方向に装着された燃焼バーナーを備える燃焼室と、該燃焼室と同軸的に連設された原料油噴射ノズルを有する多段の狭径反応室および広径反応室とにより構成されるオイルファーネス炉を用いて、原料油の分割導入条件、燃料油および空気の供給量、酸素ガスの添加条件を調整することにより得られたものである。
【００３０】
得られた各ゴム組成物について、３００％モジュラス、破断強度、破断伸び、粘弾特性、発熱性、氷路面制動性能を評価した。各評価方法は次の通りである。
【００３１】
・３００％モジュラス、破断強度、破断伸び：ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠した引張試験により測定し（ダンベル状３号形）、比較例１の値を１００とした指数で表示した。この値は１００に近いほど、コントロールである比較例１と同じタイヤ基本性能を有することを意味する。
【００３２】
・粘弾特性：東洋精機製スペクトロメーターを用いて、周波数１０Ｈｚ、初期伸張１０％、歪振幅２％として、−５℃にて測定し、比較例１の値を１００とした指数で表示した。
【００３３】
・発熱性：ＪＩＳ  Ｋ６２６５に準拠して、フレクソメータにより発熱温度を測定し、比較例１の値を１００とした指数で表示した。指数が小さいほど発熱性が良好（低発熱性）であることを示す。
【００３４】
・氷路面制動性能：トラックバス用１１Ｒ２２．５サイズの試作タイヤを作製し、トラックに装着して、氷路面上で３０ｋｍ／ｈ走行から急ブレーキをかけて、停車位置までの距離を測定した。その逆数を制動性能として比較例１の値を１００とした指数で表示した。指数が大きいほど氷上性能に優れることを示す。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
表１に示されたように、ＳＡＦクラスのカーボンブラックを使用した比較例１に対し、これよりやや大粒径のＩＳＡＦ〜ＨＡＦクラスを使用している実施例では、氷路面制動性能が向上し、発熱性も改良されている。
【００３７】
実施例１，２のものは大変形での３００％モジュラスでは比較例１と同等レベルである。ＨＡＦクラスで高ストラクチャーのカーボンブラックを使用した実施例３，４では３００％モジュラスは高いレベルを示しているが、微小変形での貯蔵弾性率については、ストラクチャーの差は出にくく、粒径が大きいことに起因して貯蔵弾性率は低くなっている。またカーボンブラックの粒径が大きいことから、ゴム組成物中のポリマー体積分率が大きくなっていると考えられる。これらにより、氷表面への凝着摩擦力が大きくなり、その結果として氷上摩擦係数が向上すると考えられる。また、カーボンブラックの粒径が大きいことにより発熱が抑制されると考えられる。
【００３８】
また、実施例４のものは、上記のように高ストラクチャーのカーボンブラックの使用により３００％モジュラスのレベルが高いが、実施例５のようにカーボンブラックを減量してモジュラスレベルを同等に調整した場合、氷路面制動性能がより向上することが示されている。
【００３９】
これに対し、比較例２のものは、ＨＡＦクラスでストラクチャーが低いカーボンブラックを使用しているため、微小変形での貯蔵弾性率が低いが、大変形での３００％モジュラスも低く、重荷重用トレッドゴムとしては不適である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明のゴム組成物は、トラックやバスをはじめとする各種の重荷重用スタッドレスタイヤにおいて、そのトレッド部を形成するためのゴム組成物として利用することができる。