重荷重用タイヤトレッドゴム組成物及び重荷重用空気入りタイヤ
【課題】耐摩耗性と低発熱性と加工性を満足することができる重荷重用タイヤ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、ＣＴＡＢ吸着比表面積が１１５〜１５０ｍ２／ｇであり、圧縮ＤＢＰ吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ）が１００〜１２０ｍｌ／１００ｇ、かつ、ヨウ素吸着量（ＩＡ）に対する窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）の比Ｎ２ＳＡ（ｍ２／ｇ）／ＩＡ（ｇ／ｋｇ）の値が０．９５〜１．３０であるカーボンブラックを４０〜６０重量部と、しゃく解剤を含有した脂肪酸金属塩の加工助剤０．５〜５．０重量部を配合した重荷重用タイヤトレッドゴム組成物である。
【解決手段】ジエン系ゴム１００重量部に対して、ＣＴＡＢ吸着比表面積が１１５〜１５０ｍ２／ｇであり、圧縮ＤＢＰ吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ）が１００〜１２０ｍｌ／１００ｇ、かつ、ヨウ素吸着量（ＩＡ）に対する窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）の比Ｎ２ＳＡ（ｍ２／ｇ）／ＩＡ（ｇ／ｋｇ）の値が０．９５〜１．３０であるカーボンブラックを４０〜６０重量部と、しゃく解剤を含有した脂肪酸金属塩の加工助剤０．５〜５．０重量部を配合した重荷重用タイヤトレッドゴム組成物である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラックやバス等の重荷重用タイヤのトレッドに用いられるゴム組成物、及び、該ゴム組成物を用いた重荷重用空気入りタイヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トラックやバスなどの大型車両に使用される重荷重用空気入りタイヤにおいては、トレッド部の耐摩耗性が極めて重要である。従来、かかる耐摩耗性を向上するために、トレッドに用いるゴム組成物のゴム成分としてシス−１，４結合含有量の高いハイシスタイプのブタジエンゴムを使用したり、あるいはまた、充填剤としてのカーボンブラックとして、小粒径のものを使用したり、ストラクチャーの高いものを使用したり、また、添加量を増量するなどの方策が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
これらの方策によると、耐摩耗性の向上は見込めるものの、混練り工程での加工性の悪化や、重荷重用タイヤのトレッドゴムとして必要な低発熱性、耐カット・チップ性などの特性に悪影響を及ぼすという欠点がある。
【０００４】
上記加工性の問題を解決するため、一般的には、加工助剤を添加することによりゴム組成物の粘度を低下させて加工性を改善することがなされており、加工助剤として、亜鉛やカリウム、カルシウムを含む脂肪酸金属塩、脂肪酸アミド、脂肪酸エステルなどをゴム組成物に添加することが提案されている（例えば、特許文献２，３参照）。
【０００５】
しかしながら、加工助剤として単に上記の脂肪酸金属塩を用いた場合、粘度低減による加工性の改善効果は認められるものの、低発熱性が損なわれてしまう。
【特許文献１】特開２００６−２０４５号公報
【特許文献２】特開２００５−２０６６７３号公報
【特許文献３】特開２００１−２３３９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、耐摩耗性と低発熱性と加工性の三者を満足することができる重荷重用タイヤトレッドゴム組成物、及びそれを用いた重荷重用空気入り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】
【０００７】
本発明に係る重荷重用タイヤトレッドゴム組成物は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、ＣＴＡＢ吸着比表面積が１１５〜１５０ｍ２／ｇであり、圧縮ＤＢＰ吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ）が１００〜１２０ｍｌ／１００ｇ、かつ、ヨウ素吸着量（ＩＡ）に対する窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）の比Ｎ２ＳＡ（ｍ２／ｇ）／ＩＡ（ｇ／ｋｇ）の値が０．９５〜１．３０であるカーボンブラックを４０〜６０重量部と、しゃく解剤を含有した脂肪酸金属塩の加工助剤０．５〜５．０重量部を配合したものである。
【０００８】
本発明に係る重荷重用空気入りタイヤは、ゴム組成物を用いてなるトレッドを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、上記特定のカーボンブラックとともに、素練り促進効果を持った特定の加工助剤を用いることにより、耐摩耗性と低発熱性と加工性の三者を同時に満足することができ、重荷重用タイヤのトレッドゴムとして優れた性能を付与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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用いてもよく、２種以上をブレンドして用いてもよい。
【００１２】
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。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６０〜９０重量％で、ブタジエンゴムが１０〜４０重量％である。
【００１３】
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。
【００１４】
また、上記ブタジエンゴムは、２５℃におけるトルエン溶液粘度（Ｔ−ｃｐ）が１００以上であることが好ましい。Ｔ−ｃｐが１００未満であると、加工性は向上するが、耐摩耗性、低発熱性が悪化傾向を示し、タイヤ性能が低下する。ここで、Ｔ−ｃｐは、ブルックフィールド（ＢＬ）型粘度計により測定される２５℃、１０重量％のトルエン溶液粘度の値（センチポイズ（ｃｐ）で示す値）である。
【００１５】
本発明のゴム組成物に使用されるカーボンブラックは、下記（１）〜（３）の要件を満足するものである。
【００１６】
（１）ＣＴＡＢ吸着比表面積が１１５〜１５０ｍ２／ｇ、
（２）圧縮ＤＢＰ吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ）が１００〜１２０ｍｌ／１００ｇ、及び、
（３）窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）／ヨウ素吸着量（ＩＡ）が０．９５〜１．３０。
【００１７】
これらを全て満足するカーボンブラックを用いることにより、ゴムポリマーとのネットワークをより強化して、低発熱性の悪化を抑えながら耐摩耗性を改良することができる。
【００１８】
上記（１）のＣＴＡＢ（セチルトリメチルアンモニウムブロミド）吸着比表面積は、ＡＳＴＭ Ｄ３７６５に準拠して測定される値であり、カーボンブラックの粒子径の指標となるものである。ＣＴＡＢが１１５ｍ２／ｇ未満では、重荷重用タイヤのトレッドゴムとして良好な耐摩耗性を得ることができず、１５０ｍ２／ｇを超えると、耐摩耗性は向上するが、分散性が低下し、カーボンブラックの性能を十分に発揮させることができなくなる。ＣＴＡＢが１１５〜１５０ｍ２／ｇのカーボンブラックとしては、ＳＡＦクラス、ＩＳＡＦクラス（ＡＳＴＭグレード）のものを用いることができる。ＣＴＡＢのより好ましい下限は１２５ｍ２／ｇであり、より好ましい上限は１４０ｍ２／ｇである。
【００１９】
上記（２）の圧縮ＤＢＰ（ジブチルフタレート）吸油量は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−４に準拠して測定される２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量であり（以下、「２４Ｍ４ＤＢＰ」と略することがある。）、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。本発明では、２４Ｍ４ＤＢＰが１００〜１２０ｍｌ／１００ｇであるハイストラクチャー品を用いるものであり、１００ｍｌ／１００ｇ未満では耐摩耗性の改良効果に劣り、１２０ｍｌ／１００ｇを超えるとカーボンブラックの分散性が悪化し、加工性が低下する。２４Ｍ４ＤＢＰのより好ましい下限は１０５ｍｌ／１００ｇであり、より好ましい上限は１１０ｍｌ／１００ｇである。
【００２０】
上記（３）の窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）／ヨウ素吸着量（ＩＡ）は、カーボンブラックの表面活性度の指標となるものである。Ｎ２ＳＡ（ｍ２／ｇ）は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−２に準じて測定される値であり、ＩＡ（ｇ／ｋｇ）は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−５に準じて測定される値である。Ｎ２ＳＡ／ＩＡが０．９５未満であると、耐摩耗性と低発熱性においてバランスのよい効果が得られない。Ｎ２ＳＡ／ＩＡが１．３０を超えると、カーボンブラックの分散性が悪化し、加工性が低下する。Ｎ２ＳＡ／ＩＡのより好ましい下限は１．１０であり、更に好ましい下限は１．２０である。
【００２１】
上記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、逆に６０重量部を超えると低発熱性が悪化する。
【００２２】
本発明のゴム組成物は、上記カーボンブラックとともに、しゃく解剤を含有した脂肪酸金属塩の加工助剤を配合する。このような素練り促進効果を持つ特定の加工助剤を用いることで、後述する実施例に示すように、耐摩耗性を維持ないし向上しつつ、低発熱性と加工性を改良することができる。すなわち、単なる脂肪酸金属塩の加工助剤を用いた場合には、加工性は改良されるものの、低発熱性が悪化する傾向が見られたが、しゃく解剤を含有することで、ゴム成分ポリマーの分子鎖を適度に切断した状態として、ゴム組成物の均一性を向上し、低発熱効果を発揮することができる。
【００２３】
上記加工助剤の配合量は、ジエン系ゴム成分１００重量部に対して０．５〜５．０重量部である。この配合量が０．５重量部未満では、上記本発明の効果がほとんど得られず、逆に５．０重量部を超えると、加工性には優れるものの、ゴム成分ポリマーの分子鎖切断が多くなりすぎて、モジュラスが低下し、低発熱性が却って悪化する。
【００２４】
上記脂肪酸金属塩の脂肪酸としては、炭素数６〜２８の飽和又は不飽和脂肪酸で、例えば、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、ネルボン酸等が挙げられ、これらは１種または２種以上を混合して用いることができる。好ましくは、炭素数１４〜２０の飽和脂肪酸を用いることである。また、これらの脂肪酸の塩を形成する金属としては、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム、バリウム等のアルカリ土類金属、亜鉛、ニッケル、モリブデン等が挙げられ、特に亜鉛が好ましい。これらの脂肪酸金属塩は、１種単独で用いても、２種以上組み合わせて用いてもよい。
【００２５】
上記しゃく解剤としては、切断されたゴム成分ポリマーの分子鎖ラジカルと反応して再結合を抑制することができるものであれば使用でき、例えば、２，２’−ジベンズアミドジフェニルジスルフィド（ＤＢＤ）、２−ベンズアミドチオフェノールの亜鉛塩、キシリルメルカプタン、β−ナフチルメルカプタン等が挙げられ、特にＤＢＤが好ましい。
【００２６】
上記加工助剤は、しゃく解剤を５〜１０重量％含有することが好ましい。しゃく解剤の含有量が５重量％未満では、ゴム組成物の均一性が不十分で低発熱性効果を発揮させることが難しく、また、１０重量％を超えると、ゴム成分ポリマーの分子鎖切断が多くなりすぎて、低発熱性の点で不利となる。
【００２７】
このようなＤＢＤを５〜１０重量％含有した脂肪酸亜鉛塩の加工助剤としては、ラインケミー社製「アクチプラストＭＳ」が好適なものとして例示され、使用することができる。
【００２８】
本発明のゴム組成物には、上記各成分の他に、亜鉛華、ステアリン酸、老化防止剤、オイル等の軟化剤、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤など、タイヤトレッド用ゴム組成物において一般に使用されている各種添加剤を配合することができる。該ゴム組成物は、通常のバンバリーミキサーやニーダーなどのゴム用混練機を用いて、常法に従い混練することで調製される。
【００２９】
以上よりなるゴム組成物は、トラックやバスなどの重荷重用空気入りタイヤのトレッド部、特にはトレッドキャップ部に好適である。そして、常法に従い加硫成形することにより、該トレッド部を備えた空気入りラジアルタイヤを作製することができる。
【実施例】
【００３０】
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。
【００３１】
天然ゴム（ＲＳＳ＃３）８０重量部に、下記ブタジエンゴム（ＢＲ１，２）２０重量部を配合したジエン系ゴム成分１００重量部に、下記特性を示すカーボンブラック（ＣＢ１〜４）５０重量部、及び、下記加工助剤１，２を、それぞれ表１に示す配合量で配合し、更に、その他の成分として、亜鉛華（三井金属鉱業株式会社製「亜鉛華１号」）３重量部、ステアリン酸（日本油脂株式会社製「ビーズステアリン酸」）３重量部、老化防止剤（モンサント製「６ＰＰＤ」）１重量部、硫黄（鶴見化学工業株式会社製「５％油処理粉末硫黄」）２重量部、加硫促進剤（住友化学工業株式会社製「ソクシールＣＺ」）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タイヤトレッドゴム組成物を調製した。
【００３２】
［ブタジエンゴム］
・ＢＲ１：宇部興産株式会社製「ＢＲ１５０Ｌ」（シス−１，４結合含有量＝９８％、Ｔ−ｃｐ＝１０５）、
・ＢＲ２：ランクセス社製「ＣＢ２４」（シス−１，４結合含有量＝９５％、Ｔ−ｃｐ＝１４７）。
【００３３】
［カーボンブラック］
・ＣＢ１：東海カーボン株式会社製「シースト９」（ＣＴＡＢ＝１３２ｍ２／ｇ、２４Ｍ４ＤＢＰ＝９７ｍｌ／１００ｇ、Ｎ２ＳＡ／ＩＡ＝０．９９）、
・ＣＢ２：テストカーボン（ＣＴＡＢ＝１３７ｍ２／ｇ、２４Ｍ４ＤＢＰ＝９７ｍｌ／１００ｇ、Ｎ２ＳＡ／ＩＡ＝１．１６）、
・ＣＢ３：テストカーボン（ＣＴＡＢ＝１３７ｍ２／ｇ、２４Ｍ４ＤＢＰ＝１０９ｍｌ／１００ｇ、Ｎ２ＳＡ／ＩＡ＝１．２５）、
・ＣＢ４：東海カーボン株式会社製「シースト６」（ＣＴＡＢ＝１１９ｍ２／ｇ、２４Ｍ４ＤＢＰ＝１０２ｍｌ／１００ｇ、Ｎ２ＳＡ／ＩＡ＝０．９９）、
なお、上記テストカーボン（ＣＢ２、ＣＢ３）は、カーボンブラックの製造において、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、燃料油及び空気の供給量、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。
【００３４】
［加工助剤］
・加工助剤１：しゃく解剤としてＤＢＤを５〜１０重量％含有する脂肪酸亜鉛塩（構成脂肪酸は炭素数１８の飽和脂肪酸を主成分とする。）、ラインケミー社製「アクチプラストＭＳ」、
・加工助剤２：飽和脂肪酸亜鉛塩、ラインケミー社製「アクチプラストＰＰ」。
【００３５】
得られた各ゴム組成物について、加工性、３００％モジュラス、耐摩耗性、低発熱性、カーボンブラック分散度、バウンドラバー量を測定・評価した。各測定・評価方法は次の通りである。
【００３６】
・加工性：ＪＩＳ Ｋ６３００に準拠して、１００℃でのムーニー粘度を測定し、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、加工性に優れることを示す。
【００３７】
・３００％モジュラス：各ゴム組成物を加硫した試験片を用いて、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して引張試験（ダンベル状３号）を行い、３００％モジュラスを測定し、比較例１の値を１００とした指数で表示した。
【００３８】
・耐摩耗性：各ゴム組成物を加硫した試験片を用いて、ＪＩＳ Ｋ６２６４に準拠したランボーン試験にて摩耗量を測定した。標準条件は、スリップ率３０％、負荷荷重４０Ｎ、落砂量２０ｇ／分とし、比較例１の値を１００とした指数で表示した。指数が大きいほど耐摩耗性に優れることを示す。
【００３９】
・低発熱性：各ゴム組成物を加硫した試験片を用いて、粘弾特性（６０℃でのｔａｎδ）により評価した。６０℃でのｔａｎδは、東洋精機（株）製スペクトロメータを用いて、周波数１０Ｈｚ、初期伸張１０％、歪振幅２％として測定し、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、発熱しにくく、低発熱性に優れることを示す。
【００４０】
・カーボンブラック分散度：未加硫ゴムを加硫し、カットした時のゴム断面のカーボンブラックの単位面積当たりの分散割合を測定した。カーボンブラックが全て分散しており、凝集が確認できない状態を１００とする指数で表す。値が大きいほど、ゴム組成物中にカーボンブラックが分散しており良好である。
【００４１】
・バウンドラバー量：２ｍｍ角に切った未加硫ゴム１ｇとメッシュかごの質量を個々に精秤し、試料ゴムをメッシュかごに入れ、溶媒ビンに入れる。溶媒ビンにトルエン２００ｍｌを加え、３０±２℃で４５時間放置する。メッシュかごを取り出し、ドラフトチャンバー内でトルエン臭がなくなるまで乾燥し、更に真空乾燥機を用いて２時間放置した後、精秤し、その値からメッシュかごの質量を差し引くことで、抽出後の試料質量を求める。そして、下記式より、カーボンブラックに結合したゴム量としてのバウンドラバー量（質量％）を算出し、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、バウンドラバー量が多く、耐摩耗性が良好である。
バウンドラバー量（質量％）＝｛Ａ−（Ｂ×Ｃ／Ｄ）｝／（Ｂ×Ｅ／Ｄ）×１００
ここで、Ａ＝抽出後の試料質量、Ｂ＝抽出前の試料質量、Ｃ＝トルエン不溶配合剤の合計部数、Ｄ＝全配合部数、Ｅ＝ゴム成分配合部数。
【表１】
【００４２】
結果は表１に示す通りであり、２４Ｍ４ＤＢＰが規定値外であるカーボンブラックＣＢ１，ＣＢ２を用いた比較例１，２では、耐摩耗性と低発熱性の両立効果が不十分であった。また、カーボンブラックＣＢ２を用いた比較例２では、加工性が大幅に悪化していた。このカーボンブラックＣＢ２とともに、しゃく解剤を含有した脂肪酸金属塩の加工助剤１を配合した比較例３では、加工性は改善されたものの、耐摩耗性と低発熱性の改良効果が不十分であった。
【００４３】
また、小粒径でストラクチャー及び表面活性度がともに規定値内であるカーボンブラックＣＢ３を用いた比較例４では、耐摩耗性は改良されたものの、加工性が大幅に悪化しており、そのため、分散性が悪く、本来のカーボンブラックの性能を十分に発揮できていなかった。また、比較例５では、脂肪酸金属塩からなる加工助剤２を配合することにより、加工性は改善されたが、低発熱性が悪化していた。
【００４４】
これに対し、上記特定のコロイダル特性を持つカーボンブラックとともに、しゃく解剤を含有した脂肪酸金属塩の加工助剤１を配合した実施例１〜６であると、カーボンブラックの小粒径化、高表面活性化による加工性の悪化を抑制し、カーボンブラックの分散性が良好になることで、ゴムポリマーとカーボンブラックとのインタラクションが増大し、バウンドラバー量が増加することで、更なる耐摩耗性の改良を図ることができた。また、単なる脂肪酸金属塩の加工助剤を用いた場合に比べて、低発熱性が大幅に改良されていた。
【００４５】
なお、加工助剤１の配合量が少なすぎる比較例６では、加工性の改良効果が不十分であり、逆に、加工助剤１の配合量が多すぎる比較例７では、３００％モジュラスが下がり、低発熱性も悪化していた。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明のゴム組成物は、トラックやバスをはじめとする重荷重用の空気入りタイヤのトレッド部を形成するためのゴム組成物として用いることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トラックやバス等の重荷重用タイヤのトレッドに用いられるゴム組成物、及び、該ゴム組成物を用いた重荷重用空気入りタイヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トラックやバスなどの大型車両に使用される重荷重用空気入りタイヤにおいては、トレッド部の耐摩耗性が極めて重要である。従来、かかる耐摩耗性を向上するために、トレッドに用いるゴム組成物のゴム成分としてシス−１，４結合含有量の高いハイシスタイプのブタジエンゴムを使用したり、あるいはまた、充填剤としてのカーボンブラックとして、小粒径のものを使用したり、ストラクチャーの高いものを使用したり、また、添加量を増量するなどの方策が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
これらの方策によると、耐摩耗性の向上は見込めるものの、混練り工程での加工性の悪化や、重荷重用タイヤのトレッドゴムとして必要な低発熱性、耐カット・チップ性などの特性に悪影響を及ぼすという欠点がある。
【０００４】
上記加工性の問題を解決するため、一般的には、加工助剤を添加することによりゴム組成物の粘度を低下させて加工性を改善することがなされており、加工助剤として、亜鉛やカリウム、カルシウムを含む脂肪酸金属塩、脂肪酸アミド、脂肪酸エステルなどをゴム組成物に添加することが提案されている（例えば、特許文献２，３参照）。
【０００５】
しかしながら、加工助剤として単に上記の脂肪酸金属塩を用いた場合、粘度低減による加工性の改善効果は認められるものの、低発熱性が損なわれてしまう。
【特許文献１】特開２００６−２０４５号公報
【特許文献２】特開２００５−２０６６７３号公報
【特許文献３】特開２００１−２３３９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、耐摩耗性と低発熱性と加工性の三者を満足することができる重荷重用タイヤトレッドゴム組成物、及びそれを用いた重荷重用空気入り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】
【０００７】
本発明に係る重荷重用タイヤトレッドゴム組成物は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、ＣＴＡＢ吸着比表面積が１１５〜１５０ｍ２／ｇであり、圧縮ＤＢＰ吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ）が１００〜１２０ｍｌ／１００ｇ、かつ、ヨウ素吸着量（ＩＡ）に対する窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）の比Ｎ２ＳＡ（ｍ２／ｇ）／ＩＡ（ｇ／ｋｇ）の値が０．９５〜１．３０であるカーボンブラックを４０〜６０重量部と、しゃく解剤を含有した脂肪酸金属塩の加工助剤０．５〜５．０重量部を配合したものである。
【０００８】
本発明に係る重荷重用空気入りタイヤは、ゴム組成物を用いてなるトレッドを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、上記特定のカーボンブラックとともに、素練り促進効果を持った特定の加工助剤を用いることにより、耐摩耗性と低発熱性と加工性の三者を同時に満足することができ、重荷重用タイヤのトレッドゴムとして優れた性能を付与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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用いてもよく、２種以上をブレンドして用いてもよい。
【００１２】
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。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６０〜９０重量％で、ブタジエンゴムが１０〜４０重量％である。
【００１３】
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。
【００１４】
また、上記ブタジエンゴムは、２５℃におけるトルエン溶液粘度（Ｔ−ｃｐ）が１００以上であることが好ましい。Ｔ−ｃｐが１００未満であると、加工性は向上するが、耐摩耗性、低発熱性が悪化傾向を示し、タイヤ性能が低下する。ここで、Ｔ−ｃｐは、ブルックフィールド（ＢＬ）型粘度計により測定される２５℃、１０重量％のトルエン溶液粘度の値（センチポイズ（ｃｐ）で示す値）である。
【００１５】
本発明のゴム組成物に使用されるカーボンブラックは、下記（１）〜（３）の要件を満足するものである。
【００１６】
（１）ＣＴＡＢ吸着比表面積が１１５〜１５０ｍ２／ｇ、
（２）圧縮ＤＢＰ吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ）が１００〜１２０ｍｌ／１００ｇ、及び、
（３）窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）／ヨウ素吸着量（ＩＡ）が０．９５〜１．３０。
【００１７】
これらを全て満足するカーボンブラックを用いることにより、ゴムポリマーとのネットワークをより強化して、低発熱性の悪化を抑えながら耐摩耗性を改良することができる。
【００１８】
上記（１）のＣＴＡＢ（セチルトリメチルアンモニウムブロミド）吸着比表面積は、ＡＳＴＭ Ｄ３７６５に準拠して測定される値であり、カーボンブラックの粒子径の指標となるものである。ＣＴＡＢが１１５ｍ２／ｇ未満では、重荷重用タイヤのトレッドゴムとして良好な耐摩耗性を得ることができず、１５０ｍ２／ｇを超えると、耐摩耗性は向上するが、分散性が低下し、カーボンブラックの性能を十分に発揮させることができなくなる。ＣＴＡＢが１１５〜１５０ｍ２／ｇのカーボンブラックとしては、ＳＡＦクラス、ＩＳＡＦクラス（ＡＳＴＭグレード）のものを用いることができる。ＣＴＡＢのより好ましい下限は１２５ｍ２／ｇであり、より好ましい上限は１４０ｍ２／ｇである。
【００１９】
上記（２）の圧縮ＤＢＰ（ジブチルフタレート）吸油量は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−４に準拠して測定される２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量であり（以下、「２４Ｍ４ＤＢＰ」と略することがある。）、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。本発明では、２４Ｍ４ＤＢＰが１００〜１２０ｍｌ／１００ｇであるハイストラクチャー品を用いるものであり、１００ｍｌ／１００ｇ未満では耐摩耗性の改良効果に劣り、１２０ｍｌ／１００ｇを超えるとカーボンブラックの分散性が悪化し、加工性が低下する。２４Ｍ４ＤＢＰのより好ましい下限は１０５ｍｌ／１００ｇであり、より好ましい上限は１１０ｍｌ／１００ｇである。
【００２０】
上記（３）の窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）／ヨウ素吸着量（ＩＡ）は、カーボンブラックの表面活性度の指標となるものである。Ｎ２ＳＡ（ｍ２／ｇ）は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−２に準じて測定される値であり、ＩＡ（ｇ／ｋｇ）は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−５に準じて測定される値である。Ｎ２ＳＡ／ＩＡが０．９５未満であると、耐摩耗性と低発熱性においてバランスのよい効果が得られない。Ｎ２ＳＡ／ＩＡが１．３０を超えると、カーボンブラックの分散性が悪化し、加工性が低下する。Ｎ２ＳＡ／ＩＡのより好ましい下限は１．１０であり、更に好ましい下限は１．２０である。
【００２１】
上記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、逆に６０重量部を超えると低発熱性が悪化する。
【００２２】
本発明のゴム組成物は、上記カーボンブラックとともに、しゃく解剤を含有した脂肪酸金属塩の加工助剤を配合する。このような素練り促進効果を持つ特定の加工助剤を用いることで、後述する実施例に示すように、耐摩耗性を維持ないし向上しつつ、低発熱性と加工性を改良することができる。すなわち、単なる脂肪酸金属塩の加工助剤を用いた場合には、加工性は改良されるものの、低発熱性が悪化する傾向が見られたが、しゃく解剤を含有することで、ゴム成分ポリマーの分子鎖を適度に切断した状態として、ゴム組成物の均一性を向上し、低発熱効果を発揮することができる。
【００２３】
上記加工助剤の配合量は、ジエン系ゴム成分１００重量部に対して０．５〜５．０重量部である。この配合量が０．５重量部未満では、上記本発明の効果がほとんど得られず、逆に５．０重量部を超えると、加工性には優れるものの、ゴム成分ポリマーの分子鎖切断が多くなりすぎて、モジュラスが低下し、低発熱性が却って悪化する。
【００２４】
上記脂肪酸金属塩の脂肪酸としては、炭素数６〜２８の飽和又は不飽和脂肪酸で、例えば、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、ネルボン酸等が挙げられ、これらは１種または２種以上を混合して用いることができる。好ましくは、炭素数１４〜２０の飽和脂肪酸を用いることである。また、これらの脂肪酸の塩を形成する金属としては、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム、バリウム等のアルカリ土類金属、亜鉛、ニッケル、モリブデン等が挙げられ、特に亜鉛が好ましい。これらの脂肪酸金属塩は、１種単独で用いても、２種以上組み合わせて用いてもよい。
【００２５】
上記しゃく解剤としては、切断されたゴム成分ポリマーの分子鎖ラジカルと反応して再結合を抑制することができるものであれば使用でき、例えば、２，２’−ジベンズアミドジフェニルジスルフィド（ＤＢＤ）、２−ベンズアミドチオフェノールの亜鉛塩、キシリルメルカプタン、β−ナフチルメルカプタン等が挙げられ、特にＤＢＤが好ましい。
【００２６】
上記加工助剤は、しゃく解剤を５〜１０重量％含有することが好ましい。しゃく解剤の含有量が５重量％未満では、ゴム組成物の均一性が不十分で低発熱性効果を発揮させることが難しく、また、１０重量％を超えると、ゴム成分ポリマーの分子鎖切断が多くなりすぎて、低発熱性の点で不利となる。
【００２７】
このようなＤＢＤを５〜１０重量％含有した脂肪酸亜鉛塩の加工助剤としては、ラインケミー社製「アクチプラストＭＳ」が好適なものとして例示され、使用することができる。
【００２８】
本発明のゴム組成物には、上記各成分の他に、亜鉛華、ステアリン酸、老化防止剤、オイル等の軟化剤、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤など、タイヤトレッド用ゴム組成物において一般に使用されている各種添加剤を配合することができる。該ゴム組成物は、通常のバンバリーミキサーやニーダーなどのゴム用混練機を用いて、常法に従い混練することで調製される。
【００２９】
以上よりなるゴム組成物は、トラックやバスなどの重荷重用空気入りタイヤのトレッド部、特にはトレッドキャップ部に好適である。そして、常法に従い加硫成形することにより、該トレッド部を備えた空気入りラジアルタイヤを作製することができる。
【実施例】
【００３０】
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。
【００３１】
天然ゴム（ＲＳＳ＃３）８０重量部に、下記ブタジエンゴム（ＢＲ１，２）２０重量部を配合したジエン系ゴム成分１００重量部に、下記特性を示すカーボンブラック（ＣＢ１〜４）５０重量部、及び、下記加工助剤１，２を、それぞれ表１に示す配合量で配合し、更に、その他の成分として、亜鉛華（三井金属鉱業株式会社製「亜鉛華１号」）３重量部、ステアリン酸（日本油脂株式会社製「ビーズステアリン酸」）３重量部、老化防止剤（モンサント製「６ＰＰＤ」）１重量部、硫黄（鶴見化学工業株式会社製「５％油処理粉末硫黄」）２重量部、加硫促進剤（住友化学工業株式会社製「ソクシールＣＺ」）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タイヤトレッドゴム組成物を調製した。
【００３２】
［ブタジエンゴム］
・ＢＲ１：宇部興産株式会社製「ＢＲ１５０Ｌ」（シス−１，４結合含有量＝９８％、Ｔ−ｃｐ＝１０５）、
・ＢＲ２：ランクセス社製「ＣＢ２４」（シス−１，４結合含有量＝９５％、Ｔ−ｃｐ＝１４７）。
【００３３】
［カーボンブラック］
・ＣＢ１：東海カーボン株式会社製「シースト９」（ＣＴＡＢ＝１３２ｍ２／ｇ、２４Ｍ４ＤＢＰ＝９７ｍｌ／１００ｇ、Ｎ２ＳＡ／ＩＡ＝０．９９）、
・ＣＢ２：テストカーボン（ＣＴＡＢ＝１３７ｍ２／ｇ、２４Ｍ４ＤＢＰ＝９７ｍｌ／１００ｇ、Ｎ２ＳＡ／ＩＡ＝１．１６）、
・ＣＢ３：テストカーボン（ＣＴＡＢ＝１３７ｍ２／ｇ、２４Ｍ４ＤＢＰ＝１０９ｍｌ／１００ｇ、Ｎ２ＳＡ／ＩＡ＝１．２５）、
・ＣＢ４：東海カーボン株式会社製「シースト６」（ＣＴＡＢ＝１１９ｍ２／ｇ、２４Ｍ４ＤＢＰ＝１０２ｍｌ／１００ｇ、Ｎ２ＳＡ／ＩＡ＝０．９９）、
なお、上記テストカーボン（ＣＢ２、ＣＢ３）は、カーボンブラックの製造において、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、燃料油及び空気の供給量、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。
【００３４】
［加工助剤］
・加工助剤１：しゃく解剤としてＤＢＤを５〜１０重量％含有する脂肪酸亜鉛塩（構成脂肪酸は炭素数１８の飽和脂肪酸を主成分とする。）、ラインケミー社製「アクチプラストＭＳ」、
・加工助剤２：飽和脂肪酸亜鉛塩、ラインケミー社製「アクチプラストＰＰ」。
【００３５】
得られた各ゴム組成物について、加工性、３００％モジュラス、耐摩耗性、低発熱性、カーボンブラック分散度、バウンドラバー量を測定・評価した。各測定・評価方法は次の通りである。
【００３６】
・加工性：ＪＩＳ Ｋ６３００に準拠して、１００℃でのムーニー粘度を測定し、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、加工性に優れることを示す。
【００３７】
・３００％モジュラス：各ゴム組成物を加硫した試験片を用いて、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して引張試験（ダンベル状３号）を行い、３００％モジュラスを測定し、比較例１の値を１００とした指数で表示した。
【００３８】
・耐摩耗性：各ゴム組成物を加硫した試験片を用いて、ＪＩＳ Ｋ６２６４に準拠したランボーン試験にて摩耗量を測定した。標準条件は、スリップ率３０％、負荷荷重４０Ｎ、落砂量２０ｇ／分とし、比較例１の値を１００とした指数で表示した。指数が大きいほど耐摩耗性に優れることを示す。
【００３９】
・低発熱性：各ゴム組成物を加硫した試験片を用いて、粘弾特性（６０℃でのｔａｎδ）により評価した。６０℃でのｔａｎδは、東洋精機（株）製スペクトロメータを用いて、周波数１０Ｈｚ、初期伸張１０％、歪振幅２％として測定し、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、発熱しにくく、低発熱性に優れることを示す。
【００４０】
・カーボンブラック分散度：未加硫ゴムを加硫し、カットした時のゴム断面のカーボンブラックの単位面積当たりの分散割合を測定した。カーボンブラックが全て分散しており、凝集が確認できない状態を１００とする指数で表す。値が大きいほど、ゴム組成物中にカーボンブラックが分散しており良好である。
【００４１】
・バウンドラバー量：２ｍｍ角に切った未加硫ゴム１ｇとメッシュかごの質量を個々に精秤し、試料ゴムをメッシュかごに入れ、溶媒ビンに入れる。溶媒ビンにトルエン２００ｍｌを加え、３０±２℃で４５時間放置する。メッシュかごを取り出し、ドラフトチャンバー内でトルエン臭がなくなるまで乾燥し、更に真空乾燥機を用いて２時間放置した後、精秤し、その値からメッシュかごの質量を差し引くことで、抽出後の試料質量を求める。そして、下記式より、カーボンブラックに結合したゴム量としてのバウンドラバー量（質量％）を算出し、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、バウンドラバー量が多く、耐摩耗性が良好である。
バウンドラバー量（質量％）＝｛Ａ−（Ｂ×Ｃ／Ｄ）｝／（Ｂ×Ｅ／Ｄ）×１００
ここで、Ａ＝抽出後の試料質量、Ｂ＝抽出前の試料質量、Ｃ＝トルエン不溶配合剤の合計部数、Ｄ＝全配合部数、Ｅ＝ゴム成分配合部数。
【表１】
【００４２】
結果は表１に示す通りであり、２４Ｍ４ＤＢＰが規定値外であるカーボンブラックＣＢ１，ＣＢ２を用いた比較例１，２では、耐摩耗性と低発熱性の両立効果が不十分であった。また、カーボンブラックＣＢ２を用いた比較例２では、加工性が大幅に悪化していた。このカーボンブラックＣＢ２とともに、しゃく解剤を含有した脂肪酸金属塩の加工助剤１を配合した比較例３では、加工性は改善されたものの、耐摩耗性と低発熱性の改良効果が不十分であった。
【００４３】
また、小粒径でストラクチャー及び表面活性度がともに規定値内であるカーボンブラックＣＢ３を用いた比較例４では、耐摩耗性は改良されたものの、加工性が大幅に悪化しており、そのため、分散性が悪く、本来のカーボンブラックの性能を十分に発揮できていなかった。また、比較例５では、脂肪酸金属塩からなる加工助剤２を配合することにより、加工性は改善されたが、低発熱性が悪化していた。
【００４４】
これに対し、上記特定のコロイダル特性を持つカーボンブラックとともに、しゃく解剤を含有した脂肪酸金属塩の加工助剤１を配合した実施例１〜６であると、カーボンブラックの小粒径化、高表面活性化による加工性の悪化を抑制し、カーボンブラックの分散性が良好になることで、ゴムポリマーとカーボンブラックとのインタラクションが増大し、バウンドラバー量が増加することで、更なる耐摩耗性の改良を図ることができた。また、単なる脂肪酸金属塩の加工助剤を用いた場合に比べて、低発熱性が大幅に改良されていた。
【００４５】
なお、加工助剤１の配合量が少なすぎる比較例６では、加工性の改良効果が不十分であり、逆に、加工助剤１の配合量が多すぎる比較例７では、３００％モジュラスが下がり、低発熱性も悪化していた。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明のゴム組成物は、トラックやバスをはじめとする重荷重用の空気入りタイヤのトレッド部を形成するためのゴム組成物として用いることができる。
【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、
ＣＴＡＢ吸着比表面積が１１５〜１５０ｍ２／ｇであり、圧縮ＤＢＰ吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ）が１００〜１２０ｍｌ／１００ｇ、かつ、ヨウ素吸着量（ＩＡ）に対する窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）の比Ｎ２ＳＡ（ｍ２／ｇ）／ＩＡ（ｇ／ｋｇ）の値が０．９５〜１．３０であるカーボンブラックを４０〜６０重量部と、
しゃく解剤を含有した脂肪酸金属塩の加工助剤０．５〜５．０重量部を配合した
ことを特徴とする重荷重用タイヤトレッドゴム組成物。
【請求項２】
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重量部と、ブタジエンゴム０〜５０重量部からなることを特徴とする請求項１記載の重荷重用タイヤトレッドゴム組成物。
【請求項３】
前記ブタジエンゴムは、シス−１，４結合含有量が９５％以上であり、かつ、２５℃におけるトルエン溶液粘度（Ｔ−ｃｐ）が１００以上であることを特徴とする請求項２記載の重荷重用タイヤトレッドゴム組成物。
【請求項４】
前記しゃく解剤が２，２’−ジベンズアミドジフェニルジスルフィドであり、前記加工助剤が該しゃく解剤を５〜１０重量％含有したものである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の重荷重用タイヤトレッドゴム組成物。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のゴム組成物を用いてなるトレッドを備えた重荷重用空気入りタイヤ。
【請求項１】
ジエン系ゴム１００重量部に対して、
ＣＴＡＢ吸着比表面積が１１５〜１５０ｍ２／ｇであり、圧縮ＤＢＰ吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ）が１００〜１２０ｍｌ／１００ｇ、かつ、ヨウ素吸着量（ＩＡ）に対する窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）の比Ｎ２ＳＡ（ｍ２／ｇ）／ＩＡ（ｇ／ｋｇ）の値が０．９５〜１．３０であるカーボンブラックを４０〜６０重量部と、
しゃく解剤を含有した脂肪酸金属塩の加工助剤０．５〜５．０重量部を配合した
ことを特徴とする重荷重用タイヤトレッドゴム組成物。
【請求項２】
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重量部と、ブタジエンゴム０〜５０重量部からなることを特徴とする請求項１記載の重荷重用タイヤトレッドゴム組成物。
【請求項３】
前記ブタジエンゴムは、シス−１，４結合含有量が９５％以上であり、かつ、２５℃におけるトルエン溶液粘度（Ｔ−ｃｐ）が１００以上であることを特徴とする請求項２記載の重荷重用タイヤトレッドゴム組成物。
【請求項４】
前記しゃく解剤が２，２’−ジベンズアミドジフェニルジスルフィドであり、前記加工助剤が該しゃく解剤を５〜１０重量％含有したものである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の重荷重用タイヤトレッドゴム組成物。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のゴム組成物を用いてなるトレッドを備えた重荷重用空気入りタイヤ。
【公開番号】特開２００９−２８６９８９（Ｐ２００９−２８６９８９Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４４４１３（Ｐ２００８−１４４４１３）
【出願日】平成２０年６月２日（２００８．６．２）
【出願人】（０００００３１４８）東洋ゴム工業株式会社 (2,711)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２日（２００８．６．２）
【出願人】（０００００３１４８）東洋ゴム工業株式会社 (2,711)
【Ｆターム（参考）】
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