重荷重用空気入りタイヤ
【課題】偏摩耗の抑制とサイプクラックやブロック欠けなどに対する耐久性の改良とを両立するようにした重荷重用空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴムから選ばれる少なくとも１種のジエン系ゴム１００重量部に対し、カーボンブラックを３０〜７０重量部、熱硬化性樹脂を１．０〜１０．０重量部、硬化剤を０．５〜１０．０重量部配合したゴム組成物であって、前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積が６０ｍ2／ｇ以上、前記熱硬化性樹脂がクレゾール樹脂及び／又はレゾルシン樹脂であり、前記硬化剤がヘキサメチレンテトラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ペンタメトキシメチルメラミンから選ばれる少なくとも１種であるゴム組成物でトレッド部を構成したことを特徴とする。
【解決手段】天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴムから選ばれる少なくとも１種のジエン系ゴム１００重量部に対し、カーボンブラックを３０〜７０重量部、熱硬化性樹脂を１．０〜１０．０重量部、硬化剤を０．５〜１０．０重量部配合したゴム組成物であって、前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積が６０ｍ2／ｇ以上、前記熱硬化性樹脂がクレゾール樹脂及び／又はレゾルシン樹脂であり、前記硬化剤がヘキサメチレンテトラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ペンタメトキシメチルメラミンから選ばれる少なくとも１種であるゴム組成物でトレッド部を構成したことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃費性能及び耐久性を従来レベル以上に改良しながら氷上性能を向上するようにした重荷重用空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、スタッドレスタイヤ（氷雪路用空気入りタイヤ）には、水膜に覆われた氷面における制駆動性能を改良すること、すなわち氷上性能を向上することが求められる。氷上性能を向上するにはトレッド部の氷上摩擦力を高くする必要があり、このためにトレッド部を形成するゴム組成物の低温下での柔軟性を維持し氷雪路面に対する凝着力を大きくするようにしたり、ゴム組成物に高硬度粒子を配合して氷雪路面に対する引掻き効果を付与したり、トレッド表面に多数の気泡や凹凸を形成するようにしてエッジ効果や氷面上の水膜除去効果を得るようにしたりすることが知られている（例えば特許文献１参照）。また、トレッド部のパターンをブロック状に形成し排水性能を高めると共に、そのブロック状の陸部に多数のサイプを形成してエッジ効果を得ると共にブロックの柔軟性を確保することが行われている。
【０００３】
トラックやバスなどに使用される重荷重用空気入りタイヤにおいても、上述した氷上性能を改良する手段が用いられている。しかし、重荷重用空気入りタイヤではトレッド部の踏面に高荷重が負荷されるため、表面に形成した多数の気泡や凹凸が潰れてしまうので、エッジ効果や氷面上の水膜除去効果が十分に得られないという問題がある。このため、トレッド部を形成するゴム組成物のゴム硬度を高くし、トレッド表面の気泡や凹凸が潰れ難くすることが考えられる。しかし、ゴム硬度を高くすると、引張り破断伸びが低下することによりサイプクラックやブロック欠けを起こし易くなって耐久性が低下したり、発熱性が大きくなり燃費性能が悪化したりするという問題があった。したがって、燃費性能及びサイプクラックやブロック欠け等に対する耐久性を従来レベル並みに維持或いは向上しながら氷上性能を改良することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００８／０７８８２２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、燃費性能及びサイプクラックやブロック欠け等に対する耐久性を維持しながら氷上性能を向上するようにした重荷重用空気入りタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明の重荷重用空気入りタイヤは、天然ゴム及び／又はポリイソプレンゴムを１０〜７０重量％、ポリブタジエンゴムを３０重量％以上含むジエン系ゴム１００重量部に対し、カーボンブラックを３０〜７０重量部、熱硬化性樹脂を０．５〜４．０重量部、硬化剤を０．５〜４．０重量部、熱膨張性マイクロカプセル、熱膨張性黒鉛、円筒状珪藻土から選ばれる少なくとも１種の配合剤を３〜１０重量部配合したゴム組成物であって、前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積が９０ｍ2／ｇ以上、前記熱硬化性樹脂がクレゾール樹脂、レゾルシン樹脂、カシュー変性フェノール樹脂、フェノール樹脂から選ばれる少なくとも１種であり、前記硬化剤がヘキサメチレンテトラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ペンタメトキシメチルメラミンから選ばれる少なくとも１種であるゴム組成物でトレッド部を構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の重荷重用空気入りタイヤは、天然ゴム及び／又はポリイソプレンゴムを１０〜７０重量％、ポリブタジエンゴムを３０重量％以上含むジエン系ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積が９０ｍ2／ｇ以上のカーボンブラックを３０〜７０重量部、クレゾール樹脂、レゾルシン樹脂、カシュー変性フェノール樹脂、フェノール樹脂から選ばれる熱硬化性樹脂を０．５〜４．０重量部、ヘキサメチレンテトラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ペンタメトキシメチルメラミンから選ばれる硬化剤を０．５〜４．０重量部配合したゴム組成物でトレッド部を構成するようにしたので、ゴム硬度を高くしトレッド表面に形成された気泡や凹凸が潰れ難くすることにより氷上性能を向上する。同時に引張り破断伸びを維持・向上させてサイプクラックやブロック欠けなどに対する耐久性を改良すると共に、発熱性（１００℃の損失コンプライアンス）を小さくするので燃費性能を従来レベル以上に改良する。
【０００８】
前記円筒状珪藻土としては、その円筒の高さ（Ｌ）が１００μｍ以下、前記円筒の底面の直径（Ｄ）に対する前記高さ（Ｌ）の比（Ｌ／Ｄ）が０．２〜３．０であることが好ましい。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明において重荷重用空気入りタイヤとは、氷雪路面での走行に適したトラック及びバス用タイヤ、又はオフロード車用タイヤをいう。これら氷雪路走行用の重荷重用空気入りタイヤのトレッド部は、リブ及び／又はブロックにより陸部が形成され、この陸部には多数のサイプが形成されている。本発明の重荷重用空気入りタイヤは、トレッド部のベルト層及び／又はベルト補強層の径方向外側に配置されるトレッドゴム、特にキャップトレッドゴムとして以下に説明するゴム組成物を使用する。
【００１０】
本発明の重荷重用空気入りタイヤのトレッド部を構成するゴム組成物は、天然ゴム及び／又はポリイソプレンゴムと、ポリブタジエンゴムとを必ず含む。天然ゴム及びポリイソプレンゴムの配合量の合計は、ジエン系ゴム１００重量％中１０〜７０重量％、好ましくは４０〜７０重量％である。天然ゴム及びポリイソプレンゴムの配合量が１０重量％未満であると、強度及び伸びが不足すると共に、ウェット性能が低下する。また天然ゴム及びポリイソプレンゴムの配合量が７０重量％を超えると、氷上摩擦力が不足する。
【００１１】
またポリブタジエンゴムの配合量は、ジエン系ゴム１００重量％中３０重量％以上、好ましくは３０〜６０重量％である。ポリブタジエンゴムの配合量が３０重量％未満であると、氷上摩擦力が低下する。
【００１２】
本発明で使用するトレッド用ゴム組成物は、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム以外の他のジエン系ゴムを配合することができる。他のジエン系ゴムとしては、例えば各種スチレンブタジエン共重合体ゴム、アクリロニトリルブタジエン共重合体ゴム、ブチルゴム等を例示することができる。なかでも各種スチレンブタジエン共重合体ゴムが好ましい。これら他のジエン系ゴムは、１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。他のジエン系ゴムを配合するときは、天然ゴム及びポリイソプレンゴム並びにポリブタジエンゴムと、他のジエン系ゴムの配合量の合計が１００重量％になるように配合する。
【００１３】
本発明の重荷重用空気入りタイヤのトレッド部に使用するゴム組成物は、クレゾール樹脂、レゾルシン樹脂、カシュー変性フェノール樹脂、フェノール樹脂から選ばれる少なくとも１種の熱硬化性樹脂及びヘキサメチレンテトラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ペンタメトキシメチルメラミンから選ばれる少なくとも１種の硬化剤を含むことにより、ゴム組成物のゴム硬度及び強度を高くすると共に、引張り破断伸びを高くしかつ発熱性（１００℃の損失コンプライアンス）を小さくし、タイヤにしたときの燃費性能を維持・向上することができる。
【００１４】
本発明において、クレゾール樹脂、レゾルシン樹脂、カシュー変性フェノール樹脂、フェノール樹脂から選ばれる少なくとも１つの熱硬化性樹脂の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、０．５〜４．０重量部、好ましくは１．０〜３．０重量部である。熱硬化性樹脂の配合量が０．５重量部未満であると、ゴム組成物のゴム硬度及び強度を高くする効果が十分に得られず、発熱性（１００℃の損失コンプライアンス）を小さくする効果が十分に得られない。また、熱硬化性樹脂の配合量が４．０重量部を超えると、ゴム組成物の引張り破断伸びが低下する。
【００１５】
クレゾール樹脂、レゾルシン樹脂、カシュー変性フェノール樹脂、フェノール樹脂は、タイヤ用ゴム組成物に通常配合されるものを使用することができる。またこれらの熱硬化性樹脂は、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。
【００１６】
クレゾール樹脂は、クレゾールとホルムアルデヒドとを反応させた化合物であり、特にｍ−クレゾールを用いた化合物が好適である。クレゾール樹脂としては例えば住友化学社製スミカノール６１０、日本触媒社製ＳＰ７０００等を例示することができる。レゾルシン樹脂は、レゾルシンとホルムアルデヒドとを反応させた化合物であり、例えばＩＮＤＳＰＥＣ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社製Ｐｅｎａｃｏｌｉｔｅ Ｂ−１８−Ｓ、同Ｂ−１９−Ｓ、同Ｂ−２０−Ｓ、同Ｂ−２１−Ｓ等を例示することができる。またレゾルシン樹脂として、変性したレゾルシン樹脂を使用してもよく、例えばアルキルフェノール等により変性したレゾルシン樹脂が挙げられ、レゾルシン・アルキルフェノール・ホルマリン共重合体等を例示することができる。カシュー変性フェノール樹脂は、カシュー油を用いて変性したフェノール樹脂であり、例えば住友ベークライト社製スミライトレジンＰＲ−ＹＲ−１７０、同ＰＲ−１５０、大日本インキ化学工業社製フェノライトＡ４−１４１９等を例示することができる。フェノール樹脂は、フェノールとホルムアルデヒドとの反応によって得られた未変性の樹脂であり、例えば住友化学社製スミカノール６２０等を例示することができる。
【００１７】
本発明において、上述した樹脂成分の硬化剤として、ヘキサメチレンテトラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ペンタメトキシメチルメラミンから選ばれる少なくとも１種を配合する。これらの硬化剤はタイヤ用ゴム組成物に通常配合されるものを使用することができる。これらの硬化剤は、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。
【００１８】
ヘキサメチレンテトラミンとしては、例えば三新化学工業社製サンセラーＨＴ−ＰＯ等を例示することができる。ヘキサメトキシメチルメラミン（ＨＭＭＭ）としては、例えばＣＹＴＥＣ ＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳ社製ＣＹＲＥＺ ９６４ＲＰＣ等を例示することができる。ペンタメトキシメチルメラミン（ＰＭＭＭ）としては、例えばＢＡＲＡ ＣＨＥＭＩＣＡＬ Ｃｏ．，ＬＴＤ．社製スミカノール５０７Ａ等を例示することができる。
【００１９】
これら硬化剤の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し０．５〜４．０重量部、好ましくは０．５〜３．０重量部である。硬化剤の配合量が０．５重量部未満であると、ゴム硬度及び強度を十分に高くすることができず、発熱性（１００℃の損失コンプライアンス）を小さくする効果が十分に得られない。また硬化剤の配合量が４．０重量部を超えると、引張り破断伸びが低下する。また生産コストが高くなる。
【００２０】
なお本発明において、熱硬化性樹脂と硬化剤の好ましい組み合わせとしては、例えばクレゾール樹脂とペンタメトキシメチルメラミン、レゾルシン樹脂とヘキサメチレンテトラミン、カシュー変性フェノール樹脂とヘキサメチレンテトラミン、フェノール樹脂とヘキサメチレンテトラミンを例示することができる。なかでもクレゾール樹脂とペンタメトキシメチルメラミン、レゾルシン樹脂とヘキサメチレンテトラミンの組み合わせが好ましい。
【００２１】
本発明で使用するタイヤトレッド用ゴム組成物は、熱膨張性マイクロカプセル、熱膨張性黒鉛、円筒状珪藻土から選ばれる１種の配合剤を含むことにより氷上性能を向上する。なお、本発明の重荷重用空気入りタイヤは、トレッド用ゴム組成物に熱膨張性マイクロカプセル、熱膨張性黒鉛、円筒状珪藻土を配合して、トレッド表面に多数の気泡や凹凸を形成した構成にしても、トレッド踏面にかかる高荷重によりこれら気泡や凹凸が潰れることがないので、氷上性能を向上することができる。これは上述した熱硬化性樹脂及びその硬化剤を配合することにより、トレッド用ゴム組成物のゴム硬度を改良したことによる。またこれにより引張り破断伸びや発熱性が悪化しないようにすることができる。
【００２２】
熱膨張性マイクロカプセル、熱膨張性黒鉛、円筒状珪藻土から選ばれる配合剤は、１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。これら配合剤の配合量の合計は、ジエン系ゴム１００重量部に対し３〜１０重量部、好ましくは３〜６重量部配合する。配合剤の合計が３重量部未満であると、氷上性能を十分に改良することができない。また配合剤の合計が１０重量部を超えると、引張り破断伸びが低下する。
【００２３】
熱膨張性マイクロカプセルは、熱可塑性樹脂で形成された殻材中に、熱膨張性物質を内包した構成からなる。このため、熱膨張性マイクロカプセルを混合したゴム組成物からなるトレッド部を有する未加硫タイヤを成形し、その加硫時にゴム組成物中の熱膨張性マイクロカプセルが加熱されると、殻材に内包された熱膨張性物質が膨張して殻材の粒径を大きくし、トレッドゴム中に多数の樹脂被覆気泡を形成する。このようにトレッドゴム中に多数の樹脂被覆気泡を形成することにより、トレッドが氷路面に踏み込むとき氷路面の水膜を吸収除去し、氷路面から離れると遠心力で水を離脱させて再び氷路面に踏込むことを繰り返して、水膜を除去しトレッドの氷路面に対する氷上摩擦力を向上可能にする。また、ミクロなエッジ効果が得られるため、氷上摩擦力を向上させる。
【００２４】
このような熱膨張性マイクロカプセルとしては、例えばスェーデン国エクスパンセル社製の商品名「ＥＸＰＡＮＣＥＬ ０９１ＤＵ−８０」又は「ＥＸＰＡＮＣＥＬ ０９２ＤＵ−１２０」等、或いは松本油脂製薬社製の商品名「マイクロスフェアー Ｆ−８５Ｄ」又は「マイクロスフェアー Ｆ−１００Ｄ」等を使用することができる。
【００２５】
熱膨張性黒鉛は、層間に熱により気化する物質を内包する黒鉛粒子であって、その加硫前の平均粒径が好ましくは１０〜３００μｍ、より好ましくは１００〜２００μｍの粉体粒子であり、熱膨張性マイクロカプセルと同様に加硫時の熱によって膨張して黒鉛膨張体となるものをいう。熱膨張性黒鉛は、炭素原子から形成されたシートが層状となった構造をしており、その層間物質の気化によって膨張させることができる。材質が硬いために混合による品質低下が起こりにくく、また一定温度で不可逆的に膨張するため、ゴムマトリクス内部に空間を容易に形成させることができる。このようなゴム組成を用いたタイヤのトレッド部は、摩耗時に凹凸が適度に形成されて表面上の水膜を効率よく除去することによって氷上摩擦力の向上をもたらす。また、熱膨張性黒鉛は、炭素原子からなる骨格構造を有しているためにゴムマトリクスやカーボンブラックとの親和性が良好であり、加硫ゴムの耐摩耗性を低下させないという利点もある。
【００２６】
このような熱膨張性黒鉛は、例えば天然の鱗片状グラファイト、熱分解グラファイト、キッシュグラファイト等を無機酸（濃硫酸又は硝酸等）と強酸化剤（濃硝酸、過塩素酸塩、過マンガン酸塩又は重クロム酸塩等）で処理してグラファイト層間化合物を生成させた炭素の層状構造を維持したままの結晶質化合物を挙げることができる。更に、酸処理した熱膨張性黒鉛を塩基性化合物で中和したものを使用することが好ましい。このような熱膨張性黒鉛としては、巴工業社製の商品名「グラフガード１６０−５０」、「グラフガード１６０−８０」又は「グラフガード１６０−５０Ｎ」等を使用することができる。
【００２７】
円筒状珪藻土は、円筒状又は円柱状の多孔質珪藻土をいう。この円筒状珪藻土を配合することにより、水膜に覆われた氷面に対する引掻き効果を一層高くすると共に、円筒状珪藻土が多孔質の円筒状に形成されているため吸水効果を大きくすることができる。なお、通常の珪藻土は、大半が平板状であるため、氷面に対する引掻き効果及び吸水効果が十分に得られない。
【００２８】
円筒状珪藻土は、その高さＬが好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは１〜３０μｍであるとよい。高さＬを１００μｍ以下にすることにより、ゴム組成物のゴム強度の低下を抑制することができる。また、円筒状珪藻土の底面の直径Ｄに対する高さＬの比Ｌ／Ｄが好ましくは０．２〜３．０、より好ましくは０．３〜２．０であるとよい。円筒状珪藻土の比Ｌ／Ｄをこのような範囲内にすることにより、氷面に対する引掻き効果と吸水効果とを同時に付与することができる。このような円筒状珪藻土としては、例えばメロシラ属に属する多孔質珪藻土を例示することができる。
【００２９】
本発明において、カーボンブラックを配合することにより、タイヤトレッド用ゴム組成物のゴム硬度及び強度を高くすることができる。カーボンブラックの窒素吸着比表面積は９０ｍ2／ｇ以上、好ましくは１１０〜１５０ｍ2／ｇにする。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が９０ｍ2／ｇ未満であると、ゴム組成物に対する補強性が不十分となりゴム硬度及び強度を十分に高くすることができず、氷上性能を改良する作用が十分に得られない。なおカーボンブラックの窒素吸着比表面積はＪＩＳ Ｋ６２１７−２に準拠して求めるものとする。
【００３０】
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３０〜７０重量部、好ましくは３５〜５５重量部にする。カーボンブラックの配合量が３０重量部未満であると、ゴム組成物に対する補強性が不十分となりゴム硬度及び強度を十分に高くすることができず、氷上性能を改良する作用が十分に得られない。また、カーボンブラックの配合量が７０重量部を超えると、ゴム組成物の引張り破断伸びが低下する。
【００３１】
本発明において、タイヤトレッド用ゴム組成物にシリカを配合することにより、低温時のゴムの柔軟性（低温でのしなやかさ）を確保して、トレッドの氷路面に対する凝着性を高め、氷上摩擦力を向上することができる。更に、シリカを配合することにより０℃のｔａｎδを大きくし氷雪に覆われていないウェット路面におけるグリップ性能を高くする。また、ゴム組成物の発熱性を小さくしタイヤの転がり抵抗を低減することができる。
【００３２】
シリカの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し好ましくは３〜２５重量部、より好ましくは５〜１５重量部である。シリカの配合量が、３重量部未満であると氷上性能及びウェッ性能を高くすることができない。また、シリカの配合量が、２５重量部を超えると耐摩耗性が悪化する。シリカの種類としては、タイヤ用ゴム組成物に通常使用されるシリカであればよく、例えば湿式法シリカ、乾式法シリカあるいは表面処理シリカなどを使用することができる。
【００３３】
本発明において、シリカと共にシランカップリング剤を配合することにより、シリカの分散性を改良することができる。シランカップリング剤の配合量は、シリカの配合量に対し１〜１５重量％、好ましくは３〜１０重量％にする。シランカップリング剤の配合量が１重量％未満であると、シリカの補強効果を十分に得ることができない。また、シランカップリング剤の配合量が１５重量％を超えると、シランカップリング剤同士が縮合してしまい、所望の効果を得ることができなくなる。
【００３４】
シランカップリング剤の種類としては、特に制限されるものではないが、硫黄含有シランカップリング剤が好ましい。硫黄含有シランカップリング剤としては、例えばビス−（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラサルファイド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジサルファイド、３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラサルファイド、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３−オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン等を例示することができる。
【００３５】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には、カーボンブラック及びシリカ以外に他の充填剤を配合することができる。他の充填剤としては、例えばクレー、炭酸カルシウム、タルク、マイカ、水酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム等を必要に応じて配合することができる。
【００３６】
本発明で使用するタイヤトレッド用ゴム組成物は、硫黄の配合量をジエン系ゴム１００重量部に対して好ましくは０．５〜４．０重量部、より好ましくは１．２〜２．２重量部にするとよい。硫黄の配合量が０．５重量部より少ないと、ゴム分子鎖の架橋が不充分であり、所望のゴム弾性が得られない。また、硫黄の配合量が４．０重量部より多いと、ゴム分子鎖の架橋が過剰であり、所望のゴム弾性が得られない。
【００３７】
トレッド用ゴム組成物には、上述した充填剤以外にも、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、加工助剤などの空気入りタイヤに一般的に使用される各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練してゴム組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量は本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。このようなゴム組成物は、公知のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。
【００３８】
以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００３９】
表１〜５に示す配合からなる４１種類のタイヤトレッド用ゴム組成物（実施例１〜３１、比較例１〜１０）を、硫黄、加硫促進剤、硬化剤、熱膨張性マイクロカプセル及び熱膨張性黒鉛を除く成分を１.８Ｌの密閉型ミキサーで５分間混練し放出したマスターバッチに、硫黄、加硫促進剤、硬化剤、熱膨張性マイクロカプセル及び熱膨張性黒鉛を加えてオープンロールで混練することにより調製した。
【００４０】
得られた４１種類のタイヤトレッド用ゴム組成物を、所定形状の金型中で、１５０℃、２０分間プレス加硫して加硫ゴムサンプルを作製し、下記に示す方法でゴム硬度、引張り破断伸び及び発熱性（１００℃の損失コンプライアンス）を測定した。
【００４１】
ゴム硬度
得られた加硫ゴムサンプルのゴム硬度を、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠しデュロメータのタイプＡにより温度０℃で測定した。得られた結果は、比較例１を１００とする指数として、表１〜５に示した。この指数が大きいほどゴム硬度が高く、タイヤにしたときにトレッド表面に形成された気泡及び凹凸が潰れ難くなることを意味する。
【００４２】
引張り破断伸び
得られた加硫ゴムサンプルからＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠してＪＩＳ３号ダンベル型試験片（厚さ２ｍｍ）を切り出し、この試験片の引張り破断伸びを、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠し温度２３℃、引張り速度５００ｍｍ／分の条件で測定した。得られた結果は、比較例１を１００とする指数として、表１〜５に示した。この指数が大きいほど引張り破断伸びが大きく、タイヤにしたときに、サイプクラックやブロック欠けを起しにくいことを意味する。
【００４３】
発熱性（１００℃の損失コンプライアンス）
得られた加硫ゴムサンプルの動的粘弾性を、東洋精機製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚ、温度１００℃の条件で測定し、１００℃の損失コンプライアンスを求めた。得られた結果は、比較例１を１００とする指数で表わし表１〜５に示した。温度１００℃における損失コンプライアンスの指数が小さいほど発熱が小さく、タイヤにしたときの燃費性能が優れることを意味する。
【００４４】
次に、タイヤサイズが２９５／８０Ｒ２２．５の重荷重用空気入りタイヤを、上述した４１種類のゴム組成物をトレッド部に使用して製作した。得られた４１種類の重荷重用空気入りタイヤの氷上制動性を下記に示す方法により評価した。
【００４５】
氷上制動性
得られた重荷重用空気入りタイヤをサイズ２２．５×８．２５のリムに組付け、空気圧９００ｋＰａを充填し、車輌総重量２５トンのバスに装着し、氷路上で４０ｋｍ／時の速度から急ブレーキをかけたときの制動距離を測定した。得られた結果は、比較例１の制動距離の逆数を１００とする指数で表わし表１〜５に示した。この指数が大きいほど制動距離が短く氷上性能が優れることを意味する。
【００４６】
【表１】
【００４７】
【表２】
【００４８】
【表３】
【００４９】
【表４】
【００５０】
【表５】
【００５１】
なお、表１〜５において使用した原材料の種類を下記に示す。
ＮＲ：タイ製天然ゴムＳＴＲ２０
ＢＲ：ポリブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２２０
ＳＢＲ：スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ １５０２
ＣＢ１：カーボンブラック、キャボットジャパン社製ショウブラックＮ２３４、窒素吸着比表面積＝１２３ｍ2／ｇ
ＣＢ２：カーボンブラック、キャボットジャパン社製ショウブラックＮ３３９、窒素吸着比表面積＝８８ｍ2／ｇ
シリカ：東ソー・シリカ社製ニップシールＡＱ
老化防止剤：住友化学社製アンチゲン６Ｃ
ワックス：大内新興化学工業社製サンノック
熱膨張性黒鉛：ＧＲＡＦＴＥＣＨ社製グラフガード １６０−５０Ｎ
熱膨張性ＭＣ：熱膨張性マイクロカプセル、松本油脂製薬社製マイクロスフェアーＦ１００Ｄ
円筒状珪藻土：イーグルピッチャー社製珪藻土「ＬＣＳ−３」、メロシラ属の円筒状珪藻土、（実測値：円筒高さ（Ｌ）３〜１２μｍ、底面の直径（Ｄ）に対する高さ（Ｌ）の比（Ｌ／Ｄ）＝０．３〜２．０）
酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
ステアリン酸：日油社製ビーズステアリン酸
クレゾール樹脂：住友化学社製スミカノール６１０
レゾルシン樹脂：ＩＮＤＳＰＥＣ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社製Ｐｅｎａｃｏｌｉｔｅ Ｒｅｓｉｎ Ｂ−１８−Ｓ
カシュー変性フェノール樹脂：住友ベークライト社製スミライトレジンＰＲ−ＹＲ−１７０
フェノール樹脂：田岡化学工業社製スミカノール６２０
硬化剤１：ヘキサメトキシメチルメラミン、ＣＹＴＥＣ ＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳ ＩＮＣ．社製ＣＹＲＥＺ ９６４ＲＰＣ
硬化剤２：ペンタメトキシメチルメラミン、ＢＡＲＡ ＣＨＥＭＩＣＡＬ Ｃｏ．，ＬＴＤ．社製スミカノール５０７Ａ
硬化剤３：ヘキサメチレンテトラミン、三新化学工業社製サンセラーＨＴ−ＰＯ
硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄
加硫促進剤１：ＦＬＥＸＳＹＳ社製ＳＡＮＴＯＣＵＲＥ ＴＢＢＳ
加硫促進剤２：三新化学工業社製サンセラーＤＭ−ＰＯ
表２〜５から明らかなように実施例１〜３１の重荷重用空気入りタイヤは、ゴム硬度が高く、氷上制動性を向上することができると共に、引張り破断伸びを維持・向上しサイプクラックやブロック欠けなどに対する耐久性を確保し、かつ発熱性（１００℃の損失コンプライアンス）を維持或いは低減してタイヤにしたときの燃費性能を維持・向上することができる。
【００５２】
表１から明らかなように、比較例２はカーボンブラックＣＢ１を減量したので発熱性を改良したが、ゴム硬度及び氷上制動性が悪化した。比較例３はカーボンブラックＣＢ１を増量したのでゴム硬度及び氷上制動性を改良したが、発熱性が悪化した。比較例４はカーボンブラックＣＢ１をカーボンブラックＣＢ２に変更したので、発熱性を改良したが、引張り破断伸びが悪化した。比較例５は加硫促進剤１を増量したのでゴム硬度及び氷上制動性を改良し発熱性を小さくしたが、引張り破断伸びが悪化した。比較例６はＢＲの一部をＳＢＲに置き換えたのでゴム硬度及び氷上制動性を改良したが、引張り破断伸びが悪化し発熱性が増大した。
【００５３】
表２から明らかなように、比較例７は、熱硬化性樹脂及び硬化剤の配合量がいずれも４重量部を超えるのでゴム硬度及び氷上制動性を改良し発熱性を小さくしたが、引張り破断伸びが悪化した。
【００５４】
表３から明らかなように、比較例８は、熱硬化性樹脂及び硬化剤の配合量がいずれも４重量部を超えるのでゴム硬度及び氷上制動性を改良し発熱性を小さくしたが、引張り破断伸びが悪化した。
【００５５】
表４から明らかなように、比較例９は、熱硬化性樹脂及び硬化剤の配合量がいずれも４重量部を超えるのでゴム硬度及び氷上制動性を改良し発熱性を小さくしたが、引張り破断伸びが悪化した。
【００５６】
表５から明らかなように、比較例１０は、熱硬化性樹脂及び硬化剤の配合量がいずれも４重量部を超えるので発熱性を小さくしゴム硬度を改良したが氷上制動性が低下した。また引張り破断伸びが悪化した。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃費性能及び耐久性を従来レベル以上に改良しながら氷上性能を向上するようにした重荷重用空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、スタッドレスタイヤ（氷雪路用空気入りタイヤ）には、水膜に覆われた氷面における制駆動性能を改良すること、すなわち氷上性能を向上することが求められる。氷上性能を向上するにはトレッド部の氷上摩擦力を高くする必要があり、このためにトレッド部を形成するゴム組成物の低温下での柔軟性を維持し氷雪路面に対する凝着力を大きくするようにしたり、ゴム組成物に高硬度粒子を配合して氷雪路面に対する引掻き効果を付与したり、トレッド表面に多数の気泡や凹凸を形成するようにしてエッジ効果や氷面上の水膜除去効果を得るようにしたりすることが知られている（例えば特許文献１参照）。また、トレッド部のパターンをブロック状に形成し排水性能を高めると共に、そのブロック状の陸部に多数のサイプを形成してエッジ効果を得ると共にブロックの柔軟性を確保することが行われている。
【０００３】
トラックやバスなどに使用される重荷重用空気入りタイヤにおいても、上述した氷上性能を改良する手段が用いられている。しかし、重荷重用空気入りタイヤではトレッド部の踏面に高荷重が負荷されるため、表面に形成した多数の気泡や凹凸が潰れてしまうので、エッジ効果や氷面上の水膜除去効果が十分に得られないという問題がある。このため、トレッド部を形成するゴム組成物のゴム硬度を高くし、トレッド表面の気泡や凹凸が潰れ難くすることが考えられる。しかし、ゴム硬度を高くすると、引張り破断伸びが低下することによりサイプクラックやブロック欠けを起こし易くなって耐久性が低下したり、発熱性が大きくなり燃費性能が悪化したりするという問題があった。したがって、燃費性能及びサイプクラックやブロック欠け等に対する耐久性を従来レベル並みに維持或いは向上しながら氷上性能を改良することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００８／０７８８２２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、燃費性能及びサイプクラックやブロック欠け等に対する耐久性を維持しながら氷上性能を向上するようにした重荷重用空気入りタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明の重荷重用空気入りタイヤは、天然ゴム及び／又はポリイソプレンゴムを１０〜７０重量％、ポリブタジエンゴムを３０重量％以上含むジエン系ゴム１００重量部に対し、カーボンブラックを３０〜７０重量部、熱硬化性樹脂を０．５〜４．０重量部、硬化剤を０．５〜４．０重量部、熱膨張性マイクロカプセル、熱膨張性黒鉛、円筒状珪藻土から選ばれる少なくとも１種の配合剤を３〜１０重量部配合したゴム組成物であって、前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積が９０ｍ2／ｇ以上、前記熱硬化性樹脂がクレゾール樹脂、レゾルシン樹脂、カシュー変性フェノール樹脂、フェノール樹脂から選ばれる少なくとも１種であり、前記硬化剤がヘキサメチレンテトラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ペンタメトキシメチルメラミンから選ばれる少なくとも１種であるゴム組成物でトレッド部を構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の重荷重用空気入りタイヤは、天然ゴム及び／又はポリイソプレンゴムを１０〜７０重量％、ポリブタジエンゴムを３０重量％以上含むジエン系ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積が９０ｍ2／ｇ以上のカーボンブラックを３０〜７０重量部、クレゾール樹脂、レゾルシン樹脂、カシュー変性フェノール樹脂、フェノール樹脂から選ばれる熱硬化性樹脂を０．５〜４．０重量部、ヘキサメチレンテトラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ペンタメトキシメチルメラミンから選ばれる硬化剤を０．５〜４．０重量部配合したゴム組成物でトレッド部を構成するようにしたので、ゴム硬度を高くしトレッド表面に形成された気泡や凹凸が潰れ難くすることにより氷上性能を向上する。同時に引張り破断伸びを維持・向上させてサイプクラックやブロック欠けなどに対する耐久性を改良すると共に、発熱性（１００℃の損失コンプライアンス）を小さくするので燃費性能を従来レベル以上に改良する。
【０００８】
前記円筒状珪藻土としては、その円筒の高さ（Ｌ）が１００μｍ以下、前記円筒の底面の直径（Ｄ）に対する前記高さ（Ｌ）の比（Ｌ／Ｄ）が０．２〜３．０であることが好ましい。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明において重荷重用空気入りタイヤとは、氷雪路面での走行に適したトラック及びバス用タイヤ、又はオフロード車用タイヤをいう。これら氷雪路走行用の重荷重用空気入りタイヤのトレッド部は、リブ及び／又はブロックにより陸部が形成され、この陸部には多数のサイプが形成されている。本発明の重荷重用空気入りタイヤは、トレッド部のベルト層及び／又はベルト補強層の径方向外側に配置されるトレッドゴム、特にキャップトレッドゴムとして以下に説明するゴム組成物を使用する。
【００１０】
本発明の重荷重用空気入りタイヤのトレッド部を構成するゴム組成物は、天然ゴム及び／又はポリイソプレンゴムと、ポリブタジエンゴムとを必ず含む。天然ゴム及びポリイソプレンゴムの配合量の合計は、ジエン系ゴム１００重量％中１０〜７０重量％、好ましくは４０〜７０重量％である。天然ゴム及びポリイソプレンゴムの配合量が１０重量％未満であると、強度及び伸びが不足すると共に、ウェット性能が低下する。また天然ゴム及びポリイソプレンゴムの配合量が７０重量％を超えると、氷上摩擦力が不足する。
【００１１】
またポリブタジエンゴムの配合量は、ジエン系ゴム１００重量％中３０重量％以上、好ましくは３０〜６０重量％である。ポリブタジエンゴムの配合量が３０重量％未満であると、氷上摩擦力が低下する。
【００１２】
本発明で使用するトレッド用ゴム組成物は、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム以外の他のジエン系ゴムを配合することができる。他のジエン系ゴムとしては、例えば各種スチレンブタジエン共重合体ゴム、アクリロニトリルブタジエン共重合体ゴム、ブチルゴム等を例示することができる。なかでも各種スチレンブタジエン共重合体ゴムが好ましい。これら他のジエン系ゴムは、１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。他のジエン系ゴムを配合するときは、天然ゴム及びポリイソプレンゴム並びにポリブタジエンゴムと、他のジエン系ゴムの配合量の合計が１００重量％になるように配合する。
【００１３】
本発明の重荷重用空気入りタイヤのトレッド部に使用するゴム組成物は、クレゾール樹脂、レゾルシン樹脂、カシュー変性フェノール樹脂、フェノール樹脂から選ばれる少なくとも１種の熱硬化性樹脂及びヘキサメチレンテトラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ペンタメトキシメチルメラミンから選ばれる少なくとも１種の硬化剤を含むことにより、ゴム組成物のゴム硬度及び強度を高くすると共に、引張り破断伸びを高くしかつ発熱性（１００℃の損失コンプライアンス）を小さくし、タイヤにしたときの燃費性能を維持・向上することができる。
【００１４】
本発明において、クレゾール樹脂、レゾルシン樹脂、カシュー変性フェノール樹脂、フェノール樹脂から選ばれる少なくとも１つの熱硬化性樹脂の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、０．５〜４．０重量部、好ましくは１．０〜３．０重量部である。熱硬化性樹脂の配合量が０．５重量部未満であると、ゴム組成物のゴム硬度及び強度を高くする効果が十分に得られず、発熱性（１００℃の損失コンプライアンス）を小さくする効果が十分に得られない。また、熱硬化性樹脂の配合量が４．０重量部を超えると、ゴム組成物の引張り破断伸びが低下する。
【００１５】
クレゾール樹脂、レゾルシン樹脂、カシュー変性フェノール樹脂、フェノール樹脂は、タイヤ用ゴム組成物に通常配合されるものを使用することができる。またこれらの熱硬化性樹脂は、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。
【００１６】
クレゾール樹脂は、クレゾールとホルムアルデヒドとを反応させた化合物であり、特にｍ−クレゾールを用いた化合物が好適である。クレゾール樹脂としては例えば住友化学社製スミカノール６１０、日本触媒社製ＳＰ７０００等を例示することができる。レゾルシン樹脂は、レゾルシンとホルムアルデヒドとを反応させた化合物であり、例えばＩＮＤＳＰＥＣ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社製Ｐｅｎａｃｏｌｉｔｅ Ｂ−１８−Ｓ、同Ｂ−１９−Ｓ、同Ｂ−２０−Ｓ、同Ｂ−２１−Ｓ等を例示することができる。またレゾルシン樹脂として、変性したレゾルシン樹脂を使用してもよく、例えばアルキルフェノール等により変性したレゾルシン樹脂が挙げられ、レゾルシン・アルキルフェノール・ホルマリン共重合体等を例示することができる。カシュー変性フェノール樹脂は、カシュー油を用いて変性したフェノール樹脂であり、例えば住友ベークライト社製スミライトレジンＰＲ−ＹＲ−１７０、同ＰＲ−１５０、大日本インキ化学工業社製フェノライトＡ４−１４１９等を例示することができる。フェノール樹脂は、フェノールとホルムアルデヒドとの反応によって得られた未変性の樹脂であり、例えば住友化学社製スミカノール６２０等を例示することができる。
【００１７】
本発明において、上述した樹脂成分の硬化剤として、ヘキサメチレンテトラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ペンタメトキシメチルメラミンから選ばれる少なくとも１種を配合する。これらの硬化剤はタイヤ用ゴム組成物に通常配合されるものを使用することができる。これらの硬化剤は、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。
【００１８】
ヘキサメチレンテトラミンとしては、例えば三新化学工業社製サンセラーＨＴ−ＰＯ等を例示することができる。ヘキサメトキシメチルメラミン（ＨＭＭＭ）としては、例えばＣＹＴＥＣ ＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳ社製ＣＹＲＥＺ ９６４ＲＰＣ等を例示することができる。ペンタメトキシメチルメラミン（ＰＭＭＭ）としては、例えばＢＡＲＡ ＣＨＥＭＩＣＡＬ Ｃｏ．，ＬＴＤ．社製スミカノール５０７Ａ等を例示することができる。
【００１９】
これら硬化剤の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し０．５〜４．０重量部、好ましくは０．５〜３．０重量部である。硬化剤の配合量が０．５重量部未満であると、ゴム硬度及び強度を十分に高くすることができず、発熱性（１００℃の損失コンプライアンス）を小さくする効果が十分に得られない。また硬化剤の配合量が４．０重量部を超えると、引張り破断伸びが低下する。また生産コストが高くなる。
【００２０】
なお本発明において、熱硬化性樹脂と硬化剤の好ましい組み合わせとしては、例えばクレゾール樹脂とペンタメトキシメチルメラミン、レゾルシン樹脂とヘキサメチレンテトラミン、カシュー変性フェノール樹脂とヘキサメチレンテトラミン、フェノール樹脂とヘキサメチレンテトラミンを例示することができる。なかでもクレゾール樹脂とペンタメトキシメチルメラミン、レゾルシン樹脂とヘキサメチレンテトラミンの組み合わせが好ましい。
【００２１】
本発明で使用するタイヤトレッド用ゴム組成物は、熱膨張性マイクロカプセル、熱膨張性黒鉛、円筒状珪藻土から選ばれる１種の配合剤を含むことにより氷上性能を向上する。なお、本発明の重荷重用空気入りタイヤは、トレッド用ゴム組成物に熱膨張性マイクロカプセル、熱膨張性黒鉛、円筒状珪藻土を配合して、トレッド表面に多数の気泡や凹凸を形成した構成にしても、トレッド踏面にかかる高荷重によりこれら気泡や凹凸が潰れることがないので、氷上性能を向上することができる。これは上述した熱硬化性樹脂及びその硬化剤を配合することにより、トレッド用ゴム組成物のゴム硬度を改良したことによる。またこれにより引張り破断伸びや発熱性が悪化しないようにすることができる。
【００２２】
熱膨張性マイクロカプセル、熱膨張性黒鉛、円筒状珪藻土から選ばれる配合剤は、１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。これら配合剤の配合量の合計は、ジエン系ゴム１００重量部に対し３〜１０重量部、好ましくは３〜６重量部配合する。配合剤の合計が３重量部未満であると、氷上性能を十分に改良することができない。また配合剤の合計が１０重量部を超えると、引張り破断伸びが低下する。
【００２３】
熱膨張性マイクロカプセルは、熱可塑性樹脂で形成された殻材中に、熱膨張性物質を内包した構成からなる。このため、熱膨張性マイクロカプセルを混合したゴム組成物からなるトレッド部を有する未加硫タイヤを成形し、その加硫時にゴム組成物中の熱膨張性マイクロカプセルが加熱されると、殻材に内包された熱膨張性物質が膨張して殻材の粒径を大きくし、トレッドゴム中に多数の樹脂被覆気泡を形成する。このようにトレッドゴム中に多数の樹脂被覆気泡を形成することにより、トレッドが氷路面に踏み込むとき氷路面の水膜を吸収除去し、氷路面から離れると遠心力で水を離脱させて再び氷路面に踏込むことを繰り返して、水膜を除去しトレッドの氷路面に対する氷上摩擦力を向上可能にする。また、ミクロなエッジ効果が得られるため、氷上摩擦力を向上させる。
【００２４】
このような熱膨張性マイクロカプセルとしては、例えばスェーデン国エクスパンセル社製の商品名「ＥＸＰＡＮＣＥＬ ０９１ＤＵ−８０」又は「ＥＸＰＡＮＣＥＬ ０９２ＤＵ−１２０」等、或いは松本油脂製薬社製の商品名「マイクロスフェアー Ｆ−８５Ｄ」又は「マイクロスフェアー Ｆ−１００Ｄ」等を使用することができる。
【００２５】
熱膨張性黒鉛は、層間に熱により気化する物質を内包する黒鉛粒子であって、その加硫前の平均粒径が好ましくは１０〜３００μｍ、より好ましくは１００〜２００μｍの粉体粒子であり、熱膨張性マイクロカプセルと同様に加硫時の熱によって膨張して黒鉛膨張体となるものをいう。熱膨張性黒鉛は、炭素原子から形成されたシートが層状となった構造をしており、その層間物質の気化によって膨張させることができる。材質が硬いために混合による品質低下が起こりにくく、また一定温度で不可逆的に膨張するため、ゴムマトリクス内部に空間を容易に形成させることができる。このようなゴム組成を用いたタイヤのトレッド部は、摩耗時に凹凸が適度に形成されて表面上の水膜を効率よく除去することによって氷上摩擦力の向上をもたらす。また、熱膨張性黒鉛は、炭素原子からなる骨格構造を有しているためにゴムマトリクスやカーボンブラックとの親和性が良好であり、加硫ゴムの耐摩耗性を低下させないという利点もある。
【００２６】
このような熱膨張性黒鉛は、例えば天然の鱗片状グラファイト、熱分解グラファイト、キッシュグラファイト等を無機酸（濃硫酸又は硝酸等）と強酸化剤（濃硝酸、過塩素酸塩、過マンガン酸塩又は重クロム酸塩等）で処理してグラファイト層間化合物を生成させた炭素の層状構造を維持したままの結晶質化合物を挙げることができる。更に、酸処理した熱膨張性黒鉛を塩基性化合物で中和したものを使用することが好ましい。このような熱膨張性黒鉛としては、巴工業社製の商品名「グラフガード１６０−５０」、「グラフガード１６０−８０」又は「グラフガード１６０−５０Ｎ」等を使用することができる。
【００２７】
円筒状珪藻土は、円筒状又は円柱状の多孔質珪藻土をいう。この円筒状珪藻土を配合することにより、水膜に覆われた氷面に対する引掻き効果を一層高くすると共に、円筒状珪藻土が多孔質の円筒状に形成されているため吸水効果を大きくすることができる。なお、通常の珪藻土は、大半が平板状であるため、氷面に対する引掻き効果及び吸水効果が十分に得られない。
【００２８】
円筒状珪藻土は、その高さＬが好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは１〜３０μｍであるとよい。高さＬを１００μｍ以下にすることにより、ゴム組成物のゴム強度の低下を抑制することができる。また、円筒状珪藻土の底面の直径Ｄに対する高さＬの比Ｌ／Ｄが好ましくは０．２〜３．０、より好ましくは０．３〜２．０であるとよい。円筒状珪藻土の比Ｌ／Ｄをこのような範囲内にすることにより、氷面に対する引掻き効果と吸水効果とを同時に付与することができる。このような円筒状珪藻土としては、例えばメロシラ属に属する多孔質珪藻土を例示することができる。
【００２９】
本発明において、カーボンブラックを配合することにより、タイヤトレッド用ゴム組成物のゴム硬度及び強度を高くすることができる。カーボンブラックの窒素吸着比表面積は９０ｍ2／ｇ以上、好ましくは１１０〜１５０ｍ2／ｇにする。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が９０ｍ2／ｇ未満であると、ゴム組成物に対する補強性が不十分となりゴム硬度及び強度を十分に高くすることができず、氷上性能を改良する作用が十分に得られない。なおカーボンブラックの窒素吸着比表面積はＪＩＳ Ｋ６２１７−２に準拠して求めるものとする。
【００３０】
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３０〜７０重量部、好ましくは３５〜５５重量部にする。カーボンブラックの配合量が３０重量部未満であると、ゴム組成物に対する補強性が不十分となりゴム硬度及び強度を十分に高くすることができず、氷上性能を改良する作用が十分に得られない。また、カーボンブラックの配合量が７０重量部を超えると、ゴム組成物の引張り破断伸びが低下する。
【００３１】
本発明において、タイヤトレッド用ゴム組成物にシリカを配合することにより、低温時のゴムの柔軟性（低温でのしなやかさ）を確保して、トレッドの氷路面に対する凝着性を高め、氷上摩擦力を向上することができる。更に、シリカを配合することにより０℃のｔａｎδを大きくし氷雪に覆われていないウェット路面におけるグリップ性能を高くする。また、ゴム組成物の発熱性を小さくしタイヤの転がり抵抗を低減することができる。
【００３２】
シリカの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し好ましくは３〜２５重量部、より好ましくは５〜１５重量部である。シリカの配合量が、３重量部未満であると氷上性能及びウェッ性能を高くすることができない。また、シリカの配合量が、２５重量部を超えると耐摩耗性が悪化する。シリカの種類としては、タイヤ用ゴム組成物に通常使用されるシリカであればよく、例えば湿式法シリカ、乾式法シリカあるいは表面処理シリカなどを使用することができる。
【００３３】
本発明において、シリカと共にシランカップリング剤を配合することにより、シリカの分散性を改良することができる。シランカップリング剤の配合量は、シリカの配合量に対し１〜１５重量％、好ましくは３〜１０重量％にする。シランカップリング剤の配合量が１重量％未満であると、シリカの補強効果を十分に得ることができない。また、シランカップリング剤の配合量が１５重量％を超えると、シランカップリング剤同士が縮合してしまい、所望の効果を得ることができなくなる。
【００３４】
シランカップリング剤の種類としては、特に制限されるものではないが、硫黄含有シランカップリング剤が好ましい。硫黄含有シランカップリング剤としては、例えばビス−（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラサルファイド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジサルファイド、３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラサルファイド、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３−オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン等を例示することができる。
【００３５】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には、カーボンブラック及びシリカ以外に他の充填剤を配合することができる。他の充填剤としては、例えばクレー、炭酸カルシウム、タルク、マイカ、水酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム等を必要に応じて配合することができる。
【００３６】
本発明で使用するタイヤトレッド用ゴム組成物は、硫黄の配合量をジエン系ゴム１００重量部に対して好ましくは０．５〜４．０重量部、より好ましくは１．２〜２．２重量部にするとよい。硫黄の配合量が０．５重量部より少ないと、ゴム分子鎖の架橋が不充分であり、所望のゴム弾性が得られない。また、硫黄の配合量が４．０重量部より多いと、ゴム分子鎖の架橋が過剰であり、所望のゴム弾性が得られない。
【００３７】
トレッド用ゴム組成物には、上述した充填剤以外にも、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、加工助剤などの空気入りタイヤに一般的に使用される各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練してゴム組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量は本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。このようなゴム組成物は、公知のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。
【００３８】
以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００３９】
表１〜５に示す配合からなる４１種類のタイヤトレッド用ゴム組成物（実施例１〜３１、比較例１〜１０）を、硫黄、加硫促進剤、硬化剤、熱膨張性マイクロカプセル及び熱膨張性黒鉛を除く成分を１.８Ｌの密閉型ミキサーで５分間混練し放出したマスターバッチに、硫黄、加硫促進剤、硬化剤、熱膨張性マイクロカプセル及び熱膨張性黒鉛を加えてオープンロールで混練することにより調製した。
【００４０】
得られた４１種類のタイヤトレッド用ゴム組成物を、所定形状の金型中で、１５０℃、２０分間プレス加硫して加硫ゴムサンプルを作製し、下記に示す方法でゴム硬度、引張り破断伸び及び発熱性（１００℃の損失コンプライアンス）を測定した。
【００４１】
ゴム硬度
得られた加硫ゴムサンプルのゴム硬度を、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠しデュロメータのタイプＡにより温度０℃で測定した。得られた結果は、比較例１を１００とする指数として、表１〜５に示した。この指数が大きいほどゴム硬度が高く、タイヤにしたときにトレッド表面に形成された気泡及び凹凸が潰れ難くなることを意味する。
【００４２】
引張り破断伸び
得られた加硫ゴムサンプルからＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠してＪＩＳ３号ダンベル型試験片（厚さ２ｍｍ）を切り出し、この試験片の引張り破断伸びを、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠し温度２３℃、引張り速度５００ｍｍ／分の条件で測定した。得られた結果は、比較例１を１００とする指数として、表１〜５に示した。この指数が大きいほど引張り破断伸びが大きく、タイヤにしたときに、サイプクラックやブロック欠けを起しにくいことを意味する。
【００４３】
発熱性（１００℃の損失コンプライアンス）
得られた加硫ゴムサンプルの動的粘弾性を、東洋精機製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚ、温度１００℃の条件で測定し、１００℃の損失コンプライアンスを求めた。得られた結果は、比較例１を１００とする指数で表わし表１〜５に示した。温度１００℃における損失コンプライアンスの指数が小さいほど発熱が小さく、タイヤにしたときの燃費性能が優れることを意味する。
【００４４】
次に、タイヤサイズが２９５／８０Ｒ２２．５の重荷重用空気入りタイヤを、上述した４１種類のゴム組成物をトレッド部に使用して製作した。得られた４１種類の重荷重用空気入りタイヤの氷上制動性を下記に示す方法により評価した。
【００４５】
氷上制動性
得られた重荷重用空気入りタイヤをサイズ２２．５×８．２５のリムに組付け、空気圧９００ｋＰａを充填し、車輌総重量２５トンのバスに装着し、氷路上で４０ｋｍ／時の速度から急ブレーキをかけたときの制動距離を測定した。得られた結果は、比較例１の制動距離の逆数を１００とする指数で表わし表１〜５に示した。この指数が大きいほど制動距離が短く氷上性能が優れることを意味する。
【００４６】
【表１】
【００４７】
【表２】
【００４８】
【表３】
【００４９】
【表４】
【００５０】
【表５】
【００５１】
なお、表１〜５において使用した原材料の種類を下記に示す。
ＮＲ：タイ製天然ゴムＳＴＲ２０
ＢＲ：ポリブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２２０
ＳＢＲ：スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ １５０２
ＣＢ１：カーボンブラック、キャボットジャパン社製ショウブラックＮ２３４、窒素吸着比表面積＝１２３ｍ2／ｇ
ＣＢ２：カーボンブラック、キャボットジャパン社製ショウブラックＮ３３９、窒素吸着比表面積＝８８ｍ2／ｇ
シリカ：東ソー・シリカ社製ニップシールＡＱ
老化防止剤：住友化学社製アンチゲン６Ｃ
ワックス：大内新興化学工業社製サンノック
熱膨張性黒鉛：ＧＲＡＦＴＥＣＨ社製グラフガード １６０−５０Ｎ
熱膨張性ＭＣ：熱膨張性マイクロカプセル、松本油脂製薬社製マイクロスフェアーＦ１００Ｄ
円筒状珪藻土：イーグルピッチャー社製珪藻土「ＬＣＳ−３」、メロシラ属の円筒状珪藻土、（実測値：円筒高さ（Ｌ）３〜１２μｍ、底面の直径（Ｄ）に対する高さ（Ｌ）の比（Ｌ／Ｄ）＝０．３〜２．０）
酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
ステアリン酸：日油社製ビーズステアリン酸
クレゾール樹脂：住友化学社製スミカノール６１０
レゾルシン樹脂：ＩＮＤＳＰＥＣ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社製Ｐｅｎａｃｏｌｉｔｅ Ｒｅｓｉｎ Ｂ−１８−Ｓ
カシュー変性フェノール樹脂：住友ベークライト社製スミライトレジンＰＲ−ＹＲ−１７０
フェノール樹脂：田岡化学工業社製スミカノール６２０
硬化剤１：ヘキサメトキシメチルメラミン、ＣＹＴＥＣ ＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳ ＩＮＣ．社製ＣＹＲＥＺ ９６４ＲＰＣ
硬化剤２：ペンタメトキシメチルメラミン、ＢＡＲＡ ＣＨＥＭＩＣＡＬ Ｃｏ．，ＬＴＤ．社製スミカノール５０７Ａ
硬化剤３：ヘキサメチレンテトラミン、三新化学工業社製サンセラーＨＴ−ＰＯ
硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄
加硫促進剤１：ＦＬＥＸＳＹＳ社製ＳＡＮＴＯＣＵＲＥ ＴＢＢＳ
加硫促進剤２：三新化学工業社製サンセラーＤＭ−ＰＯ
表２〜５から明らかなように実施例１〜３１の重荷重用空気入りタイヤは、ゴム硬度が高く、氷上制動性を向上することができると共に、引張り破断伸びを維持・向上しサイプクラックやブロック欠けなどに対する耐久性を確保し、かつ発熱性（１００℃の損失コンプライアンス）を維持或いは低減してタイヤにしたときの燃費性能を維持・向上することができる。
【００５２】
表１から明らかなように、比較例２はカーボンブラックＣＢ１を減量したので発熱性を改良したが、ゴム硬度及び氷上制動性が悪化した。比較例３はカーボンブラックＣＢ１を増量したのでゴム硬度及び氷上制動性を改良したが、発熱性が悪化した。比較例４はカーボンブラックＣＢ１をカーボンブラックＣＢ２に変更したので、発熱性を改良したが、引張り破断伸びが悪化した。比較例５は加硫促進剤１を増量したのでゴム硬度及び氷上制動性を改良し発熱性を小さくしたが、引張り破断伸びが悪化した。比較例６はＢＲの一部をＳＢＲに置き換えたのでゴム硬度及び氷上制動性を改良したが、引張り破断伸びが悪化し発熱性が増大した。
【００５３】
表２から明らかなように、比較例７は、熱硬化性樹脂及び硬化剤の配合量がいずれも４重量部を超えるのでゴム硬度及び氷上制動性を改良し発熱性を小さくしたが、引張り破断伸びが悪化した。
【００５４】
表３から明らかなように、比較例８は、熱硬化性樹脂及び硬化剤の配合量がいずれも４重量部を超えるのでゴム硬度及び氷上制動性を改良し発熱性を小さくしたが、引張り破断伸びが悪化した。
【００５５】
表４から明らかなように、比較例９は、熱硬化性樹脂及び硬化剤の配合量がいずれも４重量部を超えるのでゴム硬度及び氷上制動性を改良し発熱性を小さくしたが、引張り破断伸びが悪化した。
【００５６】
表５から明らかなように、比較例１０は、熱硬化性樹脂及び硬化剤の配合量がいずれも４重量部を超えるので発熱性を小さくしゴム硬度を改良したが氷上制動性が低下した。また引張り破断伸びが悪化した。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然ゴム及び／又はポリイソプレンゴムを１０〜７０重量％、ポリブタジエンゴムを３０重量％以上含むジエン系ゴム１００重量部に対し、カーボンブラックを３０〜７０重量部、熱硬化性樹脂を０．５〜４．０重量部、硬化剤を０．５〜４．０重量部、熱膨張性マイクロカプセル、熱膨張性黒鉛、円筒状珪藻土から選ばれる少なくとも１種の配合剤を３〜１０重量部配合したゴム組成物であって、前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積が９０ｍ2／ｇ以上、前記熱硬化性樹脂がクレゾール樹脂、レゾルシン樹脂、カシュー変性フェノール樹脂、フェノール樹脂から選ばれる少なくとも１種であり、前記硬化剤がヘキサメチレンテトラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ペンタメトキシメチルメラミンから選ばれる少なくとも１種であるゴム組成物でトレッド部を構成したことを特徴とする重荷重用空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記円筒状珪藻土が、その円筒の高さ（Ｌ）が１００μｍ以下、前記円筒の底面の直径（Ｄ）に対する前記高さ（Ｌ）の比（Ｌ／Ｄ）が０．２〜３．０であることを特徴とする請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
【請求項１】
天然ゴム及び／又はポリイソプレンゴムを１０〜７０重量％、ポリブタジエンゴムを３０重量％以上含むジエン系ゴム１００重量部に対し、カーボンブラックを３０〜７０重量部、熱硬化性樹脂を０．５〜４．０重量部、硬化剤を０．５〜４．０重量部、熱膨張性マイクロカプセル、熱膨張性黒鉛、円筒状珪藻土から選ばれる少なくとも１種の配合剤を３〜１０重量部配合したゴム組成物であって、前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積が９０ｍ2／ｇ以上、前記熱硬化性樹脂がクレゾール樹脂、レゾルシン樹脂、カシュー変性フェノール樹脂、フェノール樹脂から選ばれる少なくとも１種であり、前記硬化剤がヘキサメチレンテトラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ペンタメトキシメチルメラミンから選ばれる少なくとも１種であるゴム組成物でトレッド部を構成したことを特徴とする重荷重用空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記円筒状珪藻土が、その円筒の高さ（Ｌ）が１００μｍ以下、前記円筒の底面の直径（Ｄ）に対する前記高さ（Ｌ）の比（Ｌ／Ｄ）が０．２〜３．０であることを特徴とする請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
【公開番号】特開２０１２−２０１８７９（Ｐ２０１２−２０１８７９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７１０５４（Ｐ２０１１−７１０５４）
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２８日（２０１１．３．２８）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
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