JP5256638B2

JP5256638B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5256638B2
Application number: JP2007096313A
Authority: JP
Inventors: 建人高橋; 隆志鹿久保; 芳久井上; 瑞哉竹内
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2007-04-02
Filing date: 2007-04-02
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2027-04-02
Also published as: JP2008255156A

Description

本発明は空気入りタイヤに関し、更に詳しくは特定のゴム組成物をキャップトレッドに用いた空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤにおいて、キャップトレッド用ゴム組成物は、走行時の繰返しの変形量が大きいため、熱劣化によるタイヤ性能の低下やトレッドセパレーション、クラックの発生を引き起こし易いので、低発熱性と高耐疲労性が重要となる。低発熱性と高耐疲労性を得るために、例えばカーボンブラックの配合量を減らしたり、カーボンブラックの粒径を大きくしたりすることなどが記載されているが（特許文献１及び２参照）、これらは耐摩耗性の低下等を引き起こすために好ましくない。

特開２００６−３４２１９３号公報特開２００３−２３８７４２号公報

従って、本発明の目的は、耐摩耗性に影響を与えずに低発熱化、耐疲労性を向上させたゴム組成物をキャップトレッドに用いた空気入りタイヤを提供することにある。

本発明に従えば、（Ａ）恒粘度化剤を固形天然ゴム重量に対して０．００１重量％以上含み、水溶性アンモニウム塩の添加によってマグネシウム含有量が固形天然ゴム重量に対して０．０２重量％以下に低減された天然ゴムラテックスを、パルス波を用いた噴霧乾燥法によって乾燥して得られた固形状の低恒粘度化天然ゴム４０重量部以上を含む、ジエン系ゴム１００重量部並びに（Ｂ）沃素吸着量（ＩＡ）が１００〜１６０mg／ｇでＤＢＰ吸収量が７０〜１６０ml／１００ｇのカーボンブラック及び（Ｃ）シリカを、（Ｂ）及び（Ｃ）の合計量で４０〜１００重量部含んでなるゴム組成物をキャップトレッドに用いた空気入りタイヤが提供される。

本発明によれば、４０重量％以上のパルス乾燥天然ゴムを含む、ジエン系ゴムを使用することによって、耐摩耗性に影響を与えることなく、キャップトレッド用ゴム組成物の低発熱性及び耐疲労性を向上させることができる。

本発明者らは、前記課題を解決すべく研究を進めた結果、空気入りタイヤのキャップトレッド用ゴム組成物に、パルス乾燥天然ゴム（ＮＲ）を４０重量％以上、好ましくは６０〜１００重量％、通常のジエン系ゴムに置換して使用することによって、前記目的を達成できることを見出した。

本発明によれば、金属元素含量が低減された、恒粘度化剤を含む天然ゴムラテックスをパルス波雰囲気に噴霧することにより乾燥した固形状の低恒粘度化天然ゴム４０重量部以上を含む、ジエン系ゴム（Ａ）１００重量部に対し、特定のカーボンブラック（Ｂ）及びシリカ（Ｃ）を合計量で４０〜１００重量部配合したゴム組成物をキャップトレッドに用いることによって、前記目的を達成した空気入りタイヤを得ることができる。

本発明において使用することができるジエン系ゴムとしては空気入りタイヤ用のゴム組成物に配合することができる任意のゴム、例えば天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）などをあげることができる。

本発明においては、水溶性アンモニウム塩の添加によって金属元素（例えばマグネシウム、鉄）の含有量、特にマグネシウム含有量が０．０２重量％以下、好ましくは０．０１重量％以下に低減された、恒粘度化剤（例えば硫酸ヒドロキシルアミン、塩酸ヒドロキシルアミン、ヒドロキシルアミン、セミカルバジド、ジメドン、ヒドラジド化合物及び脂肪族多価カルボン酸誘導体のエステル）を、固形天然ゴム重量の０．００１重量％以上、好ましくは０．００５〜３重量％含む天然ゴムラテックスをパルス乾燥させて得られた固形状低恒粘度化天然ゴムで、前記ジエン系ゴムの少なくとも４０重量％、好ましくは６０〜１００重量％を、置換してゴム分として用いる。この低恒粘度化天然ゴムの配合量が少ないと所望の効果が得られないので好ましくない。

前記低恒粘度化天然ゴムは、例えば本発明者らが先に提案した特願２００６−２２８１４９号明細書に記載した方法によって、得ることができる。具体的には、例えばゴムの木からタッピングによって採取した樹液をろ過した後、得られたラテックスに水溶性のアンモニウム塩（例えばリン酸水素二アンモニウム、硫酸アンモニウムなど）を添加して、例えば１０〜５０℃で０．２〜２４時間撹拌処理し、天然ゴムラテックス中のマグネシウム、鉄（好ましくはマグネシウム）といった金属元素の含有量を低下させ、特に、マグネシウム含有量を乾燥ラテックス重量基準で、０．０２重量％以下、好ましくは０．０１重量％以下に低下させる。マグネシウム含有量が０．０２重量％を超えると十分な加硫速度が得られないので好ましくない。水溶性のアンモニウム塩の添加量には特に限定はないが、ラテックス中の固形物重量に対し０．２〜１０重量％であるのが好ましい。次に、金属含有量を低下させた天然ゴムラテックスをパルス雰囲気に噴霧して乾燥する。パルス乾燥は上記天然ゴムラテックスを、例えば特開平７−７１８７５号公報などに記載のパルス衝撃波を発生させるパルス燃焼機を用いて、乾燥してゴムを製造する方法である。本発明では、このようなパルス燃焼機を用いて、好ましくは固形分濃度７０重量％以下のラテックスを、好ましくは音圧１２０〜１６０デシベル（db）、更に好ましくは１３０〜１５０db、好ましくは周波数２５０〜１２００Hz、更に好ましくは３００〜１０００Hzで、好ましくは温度１４０℃以下、更に好ましくは４０〜１００℃の条件下に乾燥室にラテックスを噴射乾燥させる。

一方、天然ゴムは、経時的に粘度が増大していくことが一般的に知られている。このため従来から天然ゴム中に恒粘度化剤を含ませることによって天然ゴムの粘度上昇を抑えることが行われている場合がある。本発明においても、パルス燃焼による衝撃波の雰囲気下に噴射乾燥させる天然ゴムラテックス中に恒粘度化剤を添加する。恒粘度化剤としては、前記パルス乾燥条件下において分解するおそれのない従来から一般に使用されている任意の恒粘度化剤を用いることができ、具体的には、例えば硫酸ヒドロキシルアミン（（ＮＨ₂ＯＨ）₂・Ｈ₂ＳＯ₄）、塩酸ヒドロキシルアミン、ヒドロキシルアミンなどのヒドロキシルアミン類、セミカルバジド、ジメドン、ヒドラジド化合物（アセトヒドラジド、プロピオン酸ヒドラジド、酪酸ヒドラジド、ラウリン酸ヒドラジド、パルミチン酸ヒドラジド、ステアリン酸ヒドラジド、安息香酸ヒドラジド、乳酸ヒドラジド、フタル酸ヒドラジド）、脂肪族多価カルボン酸誘導体のエステルなどの少なくとも一種を用いることができる。これらの恒粘度化剤は原料天然ゴムラテックス中の固形分（乾燥ゴム分）に対し、０．００１重量％以上、好ましくは０．００５〜３重量％を添加する。

本発明によれば、天然ゴムラテックスを、ゴム固形分に対し０．２〜１０重量％の水溶性アンモニウム塩で処理し、更にヒドロキシルアミン類、セミカルバジド、ジメドン、ヒドラジド化合物、脂肪族多価カルボン酸誘導体のエステルより選ばれる少なくとも１種類の恒粘度化剤をゴム固形分に対して、０．００１重量％以上、好ましくは０．００５〜３重量％添加してパルス雰囲気に噴霧することで得られる固形状の低恒粘度化天然ゴムを、少なくとも４０重量部含むジエン系ゴム１００重量部に対し、ＩＡ（ＪＩＳＫ６２１７に準じて測定）１００〜１６０mg／ｇ、好ましくは１１０〜１４０mg／ｇ及びＤＢＰ吸収量（ＪＩＳＫ６２１７に準じて測定）７０〜１６０ml／１００ｇ、好ましくは９０〜１４０ml／１００ｇのコロイダル特性を有するカーボンブラックとシリカを合計４０〜１００重量部配合することによって所望のゴム組成物を得ることができる。前記カーボンブラックとシリカの配合量には特に限定はないが、カーボンブラック７０重量部以下とシリカ８０重量部以下を配合するのがキャップコンパウンドに求められる物性の観点から好ましい。

本発明によれば、パルス乾燥天然ゴムを４０重量部以上、通常のジエン系ゴムに置換して、特定のカーボンブラック及びタイヤ用ゴム組成物に配合できる任意のシリカと組合せて使用することによって耐摩耗性に影響を及ぼすことなく、低発熱性及び耐疲労性を向上させることができる。

本発明に係る空気入りタイヤのキャップトレッド用ゴム組成物には、前記した成分に加えて、カーボンブラックやシリカ以外の補強剤（フィラー）、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ用、その他のゴム組成物用に一般的に配合されてい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。

上記ゴム組成物は、例えば図１にその一例を示すように、空気入りタイヤのキャップトレッドの部分に、従来方法と同様にして、好適に使用することができる。

以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことはいうまでもない。

調製例１：天然ゴムＢの調製
（１）ラテックスの処理
未処理のフィールドラテックス（タイ産、アンモニア濃度＝１．０重量％、固形分濃度＝約３０重量％）にリン酸水素二アンモニウムを１重量％添加して３７℃，１０時間ゆっくり攪拌した。これをしばらく静置して沈殿物を除いて遠心分離機で１２０００rpm，３０分間遠心分離処理した。得られたクリーム状物に界面活性剤（ドデシル硫酸ナトリウム）を約０．１重量％加えて蒸留水にＤＲＣ（ＤｒｙＲｕｂｂｅｒＣｏｎｔｅｎｔ）が約５０％となるように分散した。硫酸ヒドロキシルアミンを０．１５重量％加えた。

（２）ラテックスの乾燥
上記で得た処理ラテックスを周波数１０００Hz、温度６０℃、音圧１３５db（デシベル）の条件でパルス衝撃波乾燥機（パルテック社製ハイパルコン）を用いて乾燥させて天然ゴムＢを得た。天然ゴムＣのマグネシウム含有量は上記乾燥させて得られた固形天然ゴム重量基準で０．００１重量％以下であった。

実施例１〜５及び比較例１〜４
サンプルの調製
表Ｉに示す配合において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を、３リットルの密閉型ミキサーで５分間混練し、１５０℃に達したときに放出してマスターバッチを得た。このマスターバッチに加硫促進剤と硫黄をオープンロールで混練し、ゴム組成物を得た。次に得られたゴム組成物を所定の金型中で１５０℃で３０分間加硫して加硫ゴムシートを作製し、以下に示す試験法で加硫ゴムの物性を測定した。結果は比較例１、比較例３及び比較例４の値を１００として表Ｉに指数表示した。

耐摩耗性評価：ＪＩＳＫ６２６４に基づいてランボーン摩耗試験を行い、結果は比較例１、比較例３及び比較例４の値を１００として指数表示した。この指数が大きいほど耐摩耗性が良いことを示す。
発熱性評価：ＪＩＳ６３９４に準拠し、初期歪１０％、振幅２％、周波数２０Hzにて２０℃におけるｔａｎ−δを測定した。結果は比較例１、比較例３及び比較例４の値を１００として指数表示した。この指数が大きいほど発熱しにくいことを示す。
耐疲労性評価：ＪＩＳＫ６２７０に準拠し、試験温度２０℃、歪率６０％、回転数４００rpmにて測定した。結果は比較例１、比較例３及び比較例４の値を１００として指数表示した。この指数が大きいほど耐疲労性が良いことを示す。

表Ｉ脚注
天然ゴムＡ：ＲＳＳ＃３（素練り）（市販品）
天然ゴムＢ：パルス乾燥天然ゴム（素練り）（調製例１参照）
カーボンブラック１：昭和キャボット（株）製ショウブラックＮ２３４（ＩＡ：１１８mg／ｇ，ＤＢＰ：１２３ml／１００ｇ）
カーボンブラック２：昭和キャボット（株）製ショウブラックＮ５５０（ＩＡ：４４mg／ｇ，ＤＢＰ：１１５ml／１００ｇ）
カーボンブラック３：昭和キャボット（株）製ショウブラックＮ１１０（ＩＡ：１４６mg／ｇ，ＤＢＰ：１１５ml／１００ｇ）
シリカ：東ソー・シリカ（株）製ＮｉｐｉｌＡＱ
シランカップリング剤：デグサ社製Ｓｉ６９
老化防止剤：フレキシス社製６ＰＰＤ
亜鉛華：正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種
ステアリン酸：日本油脂（株）製ビーズステアリン酸
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製「ノクセラーＮＳ−Ｐ」
硫黄：鶴見化学工業（株）製金華印油入微粉硫黄

本発明によれば、パルス乾燥天然ゴムを４０重量％以上含むジエン系ゴムを、特定のカーボンブラック及びシリカと併用したゴム組成物を用いることによって、耐摩耗性に影響を及ぼすことなく、低発熱性及び耐疲労性が改良された空気入りタイヤのキャップトレッドを得ることができる。

本発明に係る空気入りタイヤの一例のキャップトレッドの部分を他の部分と共に示す、子午線方向半断面説明図である。

Claims

（Ａ）硫酸ヒドロキシルアミン、ヒドロキシルアミン、セミカルバジド、ジメドン及びヒドラジド化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種の恒粘度化剤を、固形天然ゴム重量に対して０．００１重量％以上含み、水溶性アンモニウム塩の添加によってマグネシウム含有量が固形天然ゴム重量に対して０．０２重量％以下に低減された天然ゴムラテックスを、パルス波を用いた噴霧乾燥法によって乾燥して得られた固形状の低恒粘度化天然ゴム４０重量部以上を含む、ジエン系ゴム１００重量部並びに（Ｂ）沃素吸着量（ＩＡ）が１００〜１６０mg／ｇでＤＢＰ吸収量が７０〜１６０ml／１００ｇのカーボンブラック及び（Ｃ）シリカを、（Ｂ）及び（Ｃ）の合計量で４０〜１００重量部含んでなるゴム組成物をキャップトレッドに用いた空気入りタイヤ。
前記ジエン系ゴムが天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム及びスチレン−ブタジエン共重合体ゴムからなる群から選ばれた少なくとも一種である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記恒粘度化剤が硫酸ヒドロキシルアミンである請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
前記カーボンブラックの量が７０重量部以下で前記シリカの量が８０重量部以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。