(57)【要約】【課題】特定の粒度径分布を有する微粒子カーボンを適用して低過酷度摩耗条件における耐摩耗性に優れるタイヤ用ゴム組成物を提供する。【解決手段】ゴム成分１００重量部に対して、カーボンブラックを４０〜６０重量部含むゴム組成物であって、該ゴム組成物中の硫黄の含有率が０．６〜１重量％であり、該カーボンブラックの臭化セチルトリメチルアンモニウム吸着比表面積（ＣＴＡＢ）が１４０〜１６０ｍ2／ｇ、ヨウ素吸着量（ＩＡ）に対する臭化セチルトリメチルアンモニウム吸着比表面積の比（ＣＴＡＢ／ＩＡ）が０．８５〜１ｍ2／ｍｇ、遠心沈降法による凝集体ストークス相当径（Ｄｓｔ）に対する該凝集体分布の半値幅（ΔＤ５０）の比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が０．９〜０．９９、ならびにトルエン着色透過度が８０〜１１０％であるゴム組成物、およびそれを用いたタイヤ。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム成分１００重量部に対して、
カーボンブラックを４０〜６０重量部含むゴム組成物であって、
該ゴム組成物中の硫黄の含有率が０．６〜１重量％であり、
該カーボンブラックの臭化セチルトリメチルアンモニウム吸着比表面積（ＣＴＡＢ）が１４０〜１６０ｍ2／ｇ、ヨウ素吸着量（ＩＡ）に対する臭化セチルトリメチルアンモニウム吸着比表面積の比（ＣＴＡＢ／ＩＡ）が０．８５〜１ｍ2／ｍｇ、遠心沈降法による凝集体ストークス相当径（Ｄｓｔ）に対する該凝集体分布の半値幅（ΔＤ５０）の比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が０．９〜０．９９、ならびにトルエン着色透過度が８０〜１１０％であるゴム組成物。
【請求項２】
ゴム成分中のブタジエンゴムの含有率が５〜３０重量％である請求項１記載のゴム組成物。
【請求項３】
請求項１または２記載のゴム組成物を用いたタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム組成物およびそれを用いたタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、トラック、バスなどの重荷重用タイヤにおいては、耐摩耗性が最重要視されている。
【０００３】
近年、日本国内において大型トラックにおける輸送状況は、過積載規制、高速道路の拡張、高速道路での速度制限、デジタルタコメーター記録計設置による運行速度管理などによって使用条件が穏やかになってきており、それに伴って、摩耗に対するタイヤ寿命も伸びてきている。そのため、トラック・バス用ラジアルタイヤにおける耐摩耗性としては、低過酷度摩耗条件（高速道路での定速走行のように、タイヤと路面間のスリップが少ない条件）下における耐摩耗性の向上が必要となってきているが、低過酷度摩耗条件下における耐摩耗性については、これまであまり重要視されていなかった。
【０００４】
低過酷度摩耗条件下における耐摩耗性については、摩耗形態が粘着による摩耗の影響が大きくなってくることから、ブタジエンゴム（ＢＲ）よりも天然ゴム（ＮＲ）やスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）を用いることが有利とされているが、重荷重用タイヤの耐摩耗性としては、低過酷度摩耗条件下における耐摩耗性だけでなく、高過酷度摩耗条件（発信・停止によるタイヤと路面間のスリップが頻繁に発生する条件）下における耐摩耗性も必要となり、ＢＲを併用せざるを得ないなど、低過酷度摩耗条件下および高過酷度摩耗条件下における耐摩耗性をバランスよく向上させることは困難であった。また、重荷重用タイヤとしては、それらの耐摩耗性の向上とともに、タイヤの発熱を低減し、省エネルギー化することも要求されている。
【０００５】
特許文献１には、ＢＲを含むゴム成分に特定の性質を有するカーボンブラックを配合することで、低過酷度摩耗条件下および高過酷度摩耗条件下での耐摩耗性を大幅に向上させ、低燃費性および耐疲労特性を良好に維持するゴム組成物が開示されているが、低過酷度耐摩耗性および耐疲労特性において、充分な改善効果が得られていない。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−５９８０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、低発熱性を維持し、耐ゴム欠け性を向上させ、さらに、低過酷度摩耗条件下および高過酷度摩耗条件下での耐摩耗性をバランスよく向上させたゴム組成物、およびそれを用いたタイヤ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】
【０００８】
本発明は、ゴム成分１００重量部に対して、カーボンブラックを４０〜６０重量部含むゴム組成物であって、該ゴム組成物中の硫黄の含有率が０．６〜１重量％であり、該カーボンブラックの臭化セチルトリメチルアンモニウム吸着比表面積（ＣＴＡＢ）が１４０〜１６０ｍ2／ｇ、ヨウ素吸着量（ＩＡ）に対する臭化セチルトリメチルアンモニウム吸着比表面積の比（ＣＴＡＢ／ＩＡ）が０．８５〜１ｍ2／ｍｇ、遠心沈降法による凝集体ストークス相当径（Ｄｓｔ）に対する該凝集体分布の半値幅（ΔＤ５０）の比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が０．９〜０．９９、ならびにトルエン着色透過度が８０〜１１０％であるゴム組成物に関する。
【０００９】
前記ゴム成分中のブタジエンゴムの含有率は５〜３０重量％であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明は、前記ゴム組成物を用いたタイヤに関する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ゴム成分に特定のカーボンブラックおよび硫黄を所定量配合することで、低発熱性を維持し、耐ゴム欠け性を向上させ、さらに、低過酷度摩耗条件下および高過酷度摩耗条件下での耐摩耗性をバランスよく向上させたゴム組成物、およびそれを用いたタイヤを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のゴム組成物は、ゴム成分、カーボンブラックおよび硫黄を含む。
【００１３】
ゴム成分としては、たとえば、天然ゴム（ＮＲ）、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）、クロロプレンゴム（ＣＲ）など、ゴム工業において一般的に使用されるものがあげられ、これらは単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。前記ゴム成分としては、耐摩耗性を向上させられるという理由から、ＢＲを含むことが好ましく、低過酷度摩耗条件下での耐摩耗性を向上させられるという理由から、ＮＲとＢＲをブレンドして用いるのがより好ましい。
【００１４】
ゴム成分中にＢＲを含む場合、ゴム成分中のＢＲの含有率は、５重量％以上が好ましく、１０重量％以上がより好ましい。ＢＲの含有率が５重量％未満では、高過酷度耐摩耗性の改善効果が不充分である傾向がある。また、ＢＲの含有率は、３０重量％以下が好ましく、２５重量％以下がより好ましい。ＢＲの含有率が３０重量％をこえると、充分な低過酷度耐摩耗性の改善効果が得られない傾向がある。
【００１５】
本発明で使用するカーボンブラックの臭化セチルトリメチルアンモニウム吸着比表面積（ＣＴＡＢ）は、１４０ｍ2／ｇ以上、好ましくは１４５ｍ2／ｇ以上である。カーボンブラックのＣＴＡＢが１４０ｍ2／ｇ未満では、充分な耐摩耗性の改善効果が得られない。また、カーボンブラックのＣＴＡＢは、１６０ｍ2／ｇ以下、好ましくは１５５ｍ2／ｇ以下である。カーボンブラックのＣＴＡＢが１６０ｍ2／ｇをこえると、低発熱性および低燃費性が低下する。
【００１６】
カーボンブラックのヨウ素吸着量（ＩＡ）は、１４０ｍｇ／ｇ以上が好ましく、１４５ｍｇ／ｇ以上がより好ましい。カーボンブラックのＩＡが１４０ｍｇ／ｇ未満では、充分な耐摩耗性の改善効果が得られない傾向がある。また、カーボンブラックのＩＡは、１７０ｍｇ／ｇ以下が好ましく、１６５ｍｇ／ｇ以下がより好ましい。カーボンブラックのＩＡが１７０ｍｇ／ｇをこえると、低発熱性および低燃費性が低下する傾向がある。
【００１７】
カーボンブラックのヨウ素吸着量に対する臭化セチルトリメチルアンモニウム吸着比表面積の比（ＣＴＡＢ／ＩＡ）は、０．８５ｍ2／ｍｇ以上、好ましくは０．８７ｍ2／ｍｇ以上である。カーボンブラックのＣＴＡＢ／ＩＡが０．８５ｍ2／ｍｇ未満では、充分な低過酷度摩耗条件下および高過酷度摩耗条件下での耐摩耗性ならびに低発熱性の改善効果が得られない。また、カーボンブラックのＣＴＡＢ／ＩＡは、１ｍ2／ｍｇ以下、好ましくは０．９５ｍ2／ｍｇ以下である。カーボンブラックのＣＴＡＢ／ＩＡが１ｍ2／ｍｇをこえると、充分な低過酷度摩耗条件下および高過酷度摩耗条件下での耐摩耗性の改善効果が得られず、耐疲労特性が低下する。
【００１８】
本発明で使用するカーボンブラックは、特定の遠心沈降法による凝集体ストークス相当径（Ｄｓｔ）および該凝集体分布の半値幅（ΔＤ５０）を有することが好ましい。
【００１９】
遠心沈降法によるカーボンブラックの凝集体ストークス相当径（Ｄｓｔ）は、５０ｎｍ以上が好ましく、５５ｎｍ以上がより好ましい。カーボンブラックのＤｓｔが５０ｎｍ未満では、低発熱性および加工性が低下する傾向がある。また、カーボンブラックのＤｓｔは、７０ｎｍ以下が好ましく、６５ｎｍ以下がより好ましい。カーボンブラックのＤｓｔが７０ｎｍをこえると、耐摩耗性が低下する傾向がある。
【００２０】
遠心沈降法によるカーボンブラックの凝集体分布の半値幅（ΔＤ５０）は、４０ｎｍ以上が好ましく、４５ｎｍ以上がより好ましい。カーボンブラックのΔＤ５０が４０ｎｍ未満では、低発熱性および加工性が低下する傾向がある。また、カーボンブラックのΔＤ５０は、６５ｎｍ以下が好ましく、６３ｎｍ以下がより好ましい。カーボンブラックのΔＤ５０が６５ｎｍをこえると、耐摩耗性が低下する傾向がある。
【００２１】
Ｄｓｔに対するΔＤ５０の比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）は０．９以上、好ましくは０．９２以上である。カーボンブラックのΔＤ５０／Ｄｓｔが０．９未満では、充分な低過酷度耐摩耗性の改善効果が得られない。また、カーボンブラックのΔＤ５０／Ｄｓｔは０．９９以下、好ましくは０．９７以下である。カーボンブラックのΔＤ５０／Ｄｓｔが０．９９をこえると、高過酷度耐摩耗性が低下する。
【００２２】
カーボンブラックのトルエン着色透過度は８０％以上、好ましくは８５％以上である。カーボンブラックのトルエン着色透過度が８０％未満では、カーボンブラックの生成状態が不安定で、耐摩耗性が低下する。また、カーボンブラックのトルエン着色透過度は１１０％以下、好ましくは１００％以下である。カーボンブラックのトルエン着色透過度が１１０％未満では、表面活性が低下して耐摩耗性が低下する。なお、トルエン着色透過度は、ＪＩＳ  Ｋ  ６２１８−４「ゴム用カーボンブラック−付随的特性−第４部：トルエン着色透過度の求め方」に準じて測定した。
【００２３】
カーボンブラックの含有量は、ゴム成分１００重量部に対して、４０重量部以上、好ましくは４５重量部以上である。カーボンブラックの含有量が４０重量部未満では、充分な耐摩耗性の改善効果が得られない。カーボンブラックの含有量は６０重量部以下、好ましくは５５重量部以下である。カーボンブラックの含有量が６０重量部をこえると、低発熱性および耐疲労特性が低下する。
【００２４】
本発明において使用される硫黄としては、ゴム工業において使用される一般的なものでよい。
【００２５】
本発明のゴム組成物中の硫黄の含有率は、０．６重量％以上、好ましくは０．７重量％以上である。硫黄の含有率が０．６重量％未満では、低発熱性が低下する。また、硫黄の含有率は１．０重量％以下、好ましくは０．９重量％以下である。硫黄の含有率が１．０重量％をこえると、低過酷度耐摩耗性が低下する。
【００２６】
本発明のタイヤ用ゴム組成物には、前記ゴム成分、カーボンブラックおよび硫黄のほかに、通常タイヤ用ゴム組成物に用いられる配合剤、たとえば、シリカなどの補強剤、ワックスなどの軟化剤、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、加硫促進剤などを適宜配合することができる。
【００２７】
本発明のタイヤは、本発明のゴム組成物を用いて通常の方法で製造される。すなわち、必要に応じて前記配合剤を配合した本発明のゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤの各部材の形状にあわせて押出し加工し、タイヤ成形機上にて通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することによりタイヤを得る。
【００２８】
本発明のゴム組成物は、低過酷度摩耗条件下および高過酷度摩耗条件下での耐摩耗性をともに向上させることができ、バス、トラックなどの重荷重用タイヤのトレッドなどに好適に用いられる。
【００２９】
さらに、本発明のゴム組成物から得られるタイヤは、過度の摩耗を抑制できるため、タイヤの寿命をのばすことが可能であり、使用者のタイヤにかかるコストを低減できる。
【実施例】
【００３０】
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限定されるものではない。
【００３１】
実施例および比較例において使用した薬品をまとめて示す。
天然ゴム（ＮＲ）：ＴＳＲ２０
ブタジエンゴム：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｌ
カーボンブラックＡ〜Ｈ
硫黄：日本乾硫社製の粉末硫黄
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製
ステアリン酸：日本油脂（株）製
老化防止剤：精工化学（株）製のオゾノン６Ｃ（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）
ワックス：日本精鑞（株）製のオゾエース０３５５
加硫促進剤ＴＢＢＳ：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）
【００３２】
カーボンブラックＡ〜Ｈの各物性値をそれぞれ表１に示す。
【００３３】
【表１】
2007131730.tif 000002
【００３４】
実施例１〜４および比較例１〜１０
表２に示す配合量のＮＲ、ＢＲ、カーボンブラック、酸化亜鉛、ステアリン酸、老化防止剤およびワックスを配合し、バンバリーミキサーを用いて、１５０℃になるまで４分間混練りして、混練物を得た。そして、前記混練物に、表２に示す配合量の硫黄および加硫促進剤ＴＢＢＳを添加し、２軸オープンロールを用いて、４０℃の条件下で４分間混練りして未加硫ゴム組成物を作製し、該未加硫ゴム組成物を１５０℃の条件下で３０分間プレス加硫することで、実施例１〜４および比較例１〜１０の加硫ゴム組成物を作製し、ランボーン摩耗試験に使用した。
【００３５】
（低過酷度摩耗試験）
作製した加硫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て、表面回転速度８０ｍ／ｍｉｎ、荷重３．０ｋｇ、スリップ率２０％および落砂量１５ｇ／ｍｉｎの条件下で、試験時間３分間として試験を実施し、各配合の容積損失量を測定した。そして下記計算式により、比較例１の低過酷度摩耗指数を１００とし、それぞれ指数表示した。低過酷度摩耗指数が大きいほど、低過酷度摩耗条件下での耐摩耗性に優れていることを示す。
（低過酷度摩耗指数）＝（比較例１の低過酷度摩耗条件下での容積損失量）
÷（各配合の低過酷度摩耗条件下での容積損失量）×１００
【００３６】
（高過酷度摩耗試験）
作製した加硫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て、表面回転速度８０ｍ／ｍｉｎ、荷重３．０ｋｇ、スリップ率４０％および落砂量１５ｇ／ｍｉｎの条件下で、試験時間３分間として試験を実施し、それぞれの容積損失量を測定した。そして下記計算式により、比較例１の高過酷度摩耗指数を１００とし、それぞれ指数表示した。高過酷度摩耗指数が大きいほど、高過酷度摩耗条件下での耐摩耗性に優れていることを示す。
（高過酷度摩耗指数）＝（比較例１の高過酷度摩耗条件下での容積損失量）
÷（各配合の高過酷度摩耗条件下での容積損失量）×１００
【００３７】
（粘弾性試験）
前記未加硫ゴム組成物をトレッド形状に成形して、他のタイヤ部材と貼りあわせ、１５０℃および２０ｋｇｆの条件下で４５分間加硫することにより、実施例１〜４および比較例１〜１０に使用する重荷重用新品タイヤ（タイヤサイズ：１１Ｒ２２．５）を作製し、粘弾性試験および引張試験に用いた。
【００３８】
作製したタイヤのトレッドから、幅４ｍｍ、厚さ１．８〜２．２ｍｍ、長さ３０ｍｍの試験片を切り出し、（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターＶＥＳを用いて、温度７０℃、周波数１０Ｈｚ、初期歪１０％、動歪２％の条件下で、損失正接（ｔａｎδ）の測定を行なった。ｔａｎδが低いほど、発熱が低く、低燃費化が可能である事を示す。
【００３９】
（引張試験）
作製したタイヤのトレッドから、幅２５ｍｍ、厚さ２ｍｍ、長さ１００ｍｍの試験片を切り出し、ギヤーオーブン試験機を用いて、８０℃の条件下で１０日間熱老化させ、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５１「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム―引張特性の求め方」に準じて、それぞれの破断強度（ＴＢ）および破断時伸び（ＥＢ）を測定し、その積（ＴＢ×ＥＢ）を算出した。そして、下記計算式により、比較例１の耐ゴム欠け性指数を１００として、それぞれ指数表示した。耐ゴム欠け性指数が大きいほど、耐ゴム欠け性に優れることを示す。
（耐ゴム欠け性指数）＝（各配合の（ＴＢ×ＥＢ））
÷（比較例１の（ＴＢ×ＥＢ））×１００
【００４０】
前記試験結果を表２に示す。
【００４１】
【表２】
2007131730.tif 000003