JPH0551492A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 耐摩耗性及び偏摩耗性に優れた重荷重用空気
入りタイヤを提供する。 【構成】 天然ゴム、ポリイソプレンゴム及び／又はポ
リブタジエンゴム８０〜３０重量部に対し、スチレンブ
タジエン共重合体ゴムを２０〜７０重量部を加えてゴム
成分とし、当該ゴム成分１００重量部に対して、以下の
持性を有するカ−ボンブラックを４０〜７０重量部配合
したゴム組成物をトレッドゴムとして用いる。 （１）セチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比
表面積１３０〜１５８ｍ² ／ｇ （２）ジブチルフタレ−ト吸油量１１０〜１４０ｍｌ／
１００ｇ （３）着色力値１３７以上 （４）凝集体空隙容積１０５〜１４０ｃｃ／１００ｇ （５）凝集体空隙平均径２００〜２５０Å 【効果】 スチレンブタジエン共重合体ゴムと、特定カ
−ボンブラックの使用による相乗効果によって、トラッ
クバス用のような過酷な条件で使用されるトレッド部の
耐摩耗性と偏摩耗性とを同時に改良した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気入りタイヤに関
し、特には耐摩耗性及び偏摩耗性に優れた重荷重用空気
入りタイヤにかかるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、空気入りタイヤの耐摩耗性や
偏摩耗性を改良する手段が種々提案されている。即ち、
タイヤを構成するゴムへの配合剤としてカ−ボンブラッ
クが一般的であるが、これの微粒径かつハイストラクチ
ャ−としたカ−ボンブラックを使用する方法や、ゴムの
１つの成分としてスチレンブタジエン共重合体を使用
し、更にこれらの各成分の最適化を図ることによって目
的を達成する方法がある（特開平２−１２９２４０号
他）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カ−ボ
ンブラックを微粒化していくと低発熱性が悪くなり、又
ハイストラクチャ−化していくと耐疲労性が悪化すると
いう問題があった。又、このようなカ−ボンブラックを
ゴム組成物に配合すると、配合ゴムの粘度上昇を招き、
加工が困難となるという問題もあった。又、一方では、
スチレンブタジエン共重合体を使用したゴム組成物にあ
っては、偏摩耗性には優れているが、耐摩耗性にやや劣
る欠点があった。

【０００４】そこで、本発明の目的は、このような問題
を生じることなく、耐摩耗性及び偏摩耗性を改良したト
レッドゴムを有する空気入りタイヤを提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
を解決すべくゴム成分としてのポリマ−種、ゴム中に配
合される補強剤としてのカ−ボンブラックの特性につい
て種々の検討を行った結果、ポリマ−種としてスチレン
ブタジエン共重合体ゴムを全ゴム成分に対して２０〜７
０重量部用い、更に特定の特性を有するカ−ボンブラッ
クを配合したゴムをトレッドゴムとして用いることによ
り、空気入りタイヤの低発熱性及び作業性の悪化を来す
ことなく耐摩耗性及び偏摩耗性を改良し得ることを確か
め、本発明を完成するに至ったものである。

【０００６】即ち、本発明は、天然ゴム、ポリイソプレ
ンゴム及び／又はポリブタジエンゴム８０〜３０重量部
に対し、スチレンブタジエン共重合体ゴムを２０〜７０
重量部を加えてゴム成分とし、当該ゴム成分１００重量
部に対して以下の持性を有するカ−ボンブラックを４０
〜７０重量部配合したゴム組成物をトレッドゴムとして
用いたことを特徴とする主として重荷重用空気入りタイ
ヤであり、カ−ボンブラックの特性としては、（１）セ
チルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積
（ＣＴＡＢ）が１３０〜１５８ｍ² ／ｇ、（２）ジブチ
ルフタレ−ト吸油量（ＤＢＰ）が１１０〜１４０ｍｌ／
１００ｇ、（３）着色力（ＴＩＮＴ）値が１３７以上、
（４）凝集体空隙容積（Ｖｐ）が１０５〜１４０ｃｃ／
１００ｇ、（５）凝集体空隙平均径（Ｄｍ）が２００〜
２５０Åの条件を同時に満足するものである。

【０００７】そして、更に特徴的には、かかるカ−ボン
ブラックと併用される前記スチレンブタジエン共重合体
ゴムとして、平均スチレン含量が１５〜５０重量％で、
結合スチレン組成分布幅が２０％以上の乳化重合スチレ
ンブタジエン共重合体ゴムである空気入りタイヤにかか
る。

【０００８】本発明のこのゴム組成物には、ゴム工業で
通常用いられている配合剤、例えば硫黄、加硫促進剤、
加硫促進助剤、老化防止剤を適宜配合することができる
のは勿論のことである。

【０００９】

【作用】本発明の空気入りタイヤにおいて、耐摩耗性と
耐偏摩耗性を両立させるためには、ゴム成分の１つとし
てスチレンブタジエン共重合体ゴムを全ゴム成分１００
重量部に対して２０〜７０重量部使用されるべきであ
る。即ち、このスチレンブタジエン共重合体ゴムが２０
重量部以下では偏摩耗性の改良効果が得られず、一方、
７０重量部を越えると耐摩耗性の悪化及びゴムとして大
幅な発熱性の低下を招き好ましくない。

【００１０】特に、スチレンブタジエン共重合体とし
て、結合スチレン含量が１５〜５０重量％で、結合スチ
レンの組成分布幅が２０％以上の乳化重合によるスチレ
ンブタジエン共重合体ゴムを用いることにより、更耐摩
耗性の向上をもたらすことができる。かかるスチレンブ
タジエン共重合体にあって、結合スチレン含量が１５重
量％以下にあっては偏摩耗性の向上が見られず、一方こ
の含量が５０重量％以上では耐摩耗性の大幅な低下をも
たらすからである。又、一方、スチレン組成分布幅が２
０重量％以下で偏摩耗性と耐摩耗性の改良という効果は
両立しないため本発明では採用されないものである。

【００１１】ここで、結合スチレン含量は、Ｈ−ＮＭＲ
法により重量分率で示したものであり、結合スチレンの
組成分布はシンヤ・テラマチの方法（Ｊ．Ｍａｃｒｏｍ
ｏｌＳｃｉ．Ｃｈｅｍ．Ａ４（８）１７８５．１９７
０）に従って、シクロヘキサン／イソオクタン混合溶媒
及びベンゼン／メチルエチルケトンを用いてクロス分別
し、測定したものである。

【００１２】尚、上記カ−ボンブラックの各種特性値の
うち、ＣＴＡＢはＡＳＴＭ−Ｄ−３７６５−８９に準拠
し、ＤＢＰはＪＩＳ−Ｋ−６２２１−１９８２Ａ法に準
拠し、ＴＩＮＴ値はＪＩＳ−Ｋ−６２２１−１９８２に
準拠して夫々測定して得た値である。

【００１３】又、Ｖｐ及びＤｍは次のようにして測定し
た。先ず、カ−ボンブラック試料にマイクロメトリック
ス社製水銀ポロシメ−タ−（商品名；Ｐｏｒｅ Ｓｉｚ
ｅｒ ９３１０）により、水銀を圧入して、凝集体空隙
径を測定し、式、Ｖｐ＝（Ｘ₁ −Ｘ₂ ）ＣＦ／Ｗ、（式
中、Ｘ₁ は１６ｐｓｉでの指示値（ｐＦ）、Ｘ₂ は３０
０００ｐｓｉでの指示値（ｐＨ）、ＣＦはセルによって
決まる定数、Ｗはサンプル重量を示す）にて、凝集体空
隙径０．００６〜１１μまでの空隙径の累積容積を凝集
体空隙容積Ｖｐとした。

【００１４】又、各凝集体径に対する空隙容積分布曲線
をブロットした時の、最大の微分空隙容積を与える空隙
径を凝集体空隙平均径Ｄｍとした。

【００１５】本発明のかかるカ−ボンブラックは、通常
のオイルファ−ネス法による反応炉を用い、生成反応温
度、反応温度、反応時間、燃焼ガス流速等を制御するこ
とで製造することができる。

【００１６】本発明において用いる上述のカ−ボンブラ
ックの各種特性値の範囲は、以下に示す理由に基づき定
められたものである。

【００１７】ＣＴＡＢが１３０ｍ² ／ｇ未満の場合は十
分な耐摩耗性が得られず、一方、１５８ｍ² ／ｇより大
きい場合には低発熱の特性低下が余りに大きくなるた
め、ＣＴＡＢは１３０〜１５８ｍ² ／ｇの範囲内である
ことを要する。

【００１８】ＤＢＰについては、この値が１１０ｍｌ／
１００ｇ未満の場合には、十分な耐摩耗性やカ−ボンブ
ラックの良好なる分散性が得られず、一方、１４０ｍｌ
／１００ｇより大きい場合は作業性が低下するため、Ｄ
ＢＰは１１０〜１４０ｍｌ／１００ｇの範囲内であるこ
とを要する。

【００１９】ＴＩＮＴ値については、この値が１３７よ
り小さいと耐摩耗性において著しい向上効果が見られ
ず、このため１３７以上であることを要する。

【００２０】Ｖｐについては、この値が１０５ｃｃ／１
００ｇ未満の場合は、十分な耐摩耗性が得られず、逆に
１４０ｃｃ／１００ｇより大きい場合は作業性が低下す
るため、Ｖｐは１０５〜１４０ｃｃ／１００ｇの範囲内
であることを要する。好ましくは、１１０〜１３５ｃｃ
／１００ｇの範囲とする。

【００２１】Ｄｍについては、この値が２５０Åより大
きいと十分な耐疲労性が得られず、逆に２００Åより小
さいと作業性が劣るため、Ｄｍは２００〜２５０Åの範
囲であることを要する。好ましくは２１０〜２４０Åの
範囲内とする。

【００２２】カ−ボンブラックの配合量については、４
０重量部より少ないと十分な耐摩耗性が得られず、逆に
７０重量部より多いと配合物粘度が上昇し、作業性が極
度に悪化していしまうため、ゴム成分１００重量部に対
して４０〜７０重量部の範囲内とする。

【００２３】尚、本発明においては、更に上述のカ−ボ
ンブラックの窒素吸着比表面性（Ｎ₂ ＳＡ）と、ヨウ素
吸着比表面積との比（Ｎ₂ ＳＡ／ＩＡ）が１．０５より
も大きいことが好ましい。かかる比が１．０５以下であ
ると発熱性の悪化をきたし好ましくない。ここでＮ₂ Ｓ
Ａは、ＡＳＴＭ−Ｄ−３０３７−８８に準拠し、ＩＡ
は、ＡＳＴＭ−Ｄ−１５１０−８８ｂに準拠して測定す
ることにより得られる値である。

【００２４】

【実施例】次に本発明を実施例により具体的に説明す
る。

【００２５】（カ−ボンブラックの特性）下記の表１
に、本実験例において各種カ−ボンブラックの特性値を
示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１に示すカ−ボンブラック種Ａ、Ｂの２
種は、本発明にかかるカ−ボンブラックであり、Ｃ、Ｄ
の２種は比較のために用いたカ−ボンブラックである。

【００２８】この比較のために用いたカ−ボンブラック
は夫々次の特性を有する。カ−ボンブラック種Ｃは、Ｄ
ＢＰが１１０ｍｌ／１００ｇよりも小さく、本発明の範
囲から逸脱している。更に、Ｃ、ＤはいずれもＴＩＮＴ
値が１３７未満であり、本発明の範囲よりも小さい値と
なっている。更に又、ＣはＶｐが１０５ｃｃ／１００ｇ
よりも小さく、本発明の範囲から逸脱しており、又Ｄは
Ｄｍが２５０Åよりも大きく、やはり本発明の範囲から
逸脱している。

【００２９】（ゴム組成物の調製）上述の各種カ−ボン
ブラックを、下記の表２に示す配合処方（重量部）にて
配合し、各種試験ゴム組成物を調製した。

【００３０】

【表２】

【００３１】（実車によるテスト）得られたゴム組成物
を用いて、空気入りタイヤを試作し、耐摩耗性、耐偏摩
耗性を評価した。試作したタイヤは、サイズ１０００Ｒ
２０であり、このタイヤのトレッド部のゴムとして前記
のゴム組成物が使用された。

【００３２】テスト内容は次の通りである。 耐摩耗性テスト；実車にて一般道路を５００００Ｋｍ走
行後、トレッド部の残溝より摩耗１ｍｍ当たりの走行距
離を算出し、実験例５のタイヤの値を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好であ
る。

【００３３】偏摩耗性テスト；上記テストにおける５０
０００Ｋｍ走行後、図１に示すタイヤトレッド端の偏摩
耗段差量Ｌと幅Ｗを測定し、摩耗量（ＬＸＷ）を実験例
５におけるタイヤの摩耗量の値を１００として指数化し
て表示した。指数の大きい程偏摩耗性は良好である。

【００３４】実験例５は、天然ゴムと通常市販されてい
るＳＢＲとの５０／５０のゴム成分比であり、カ−ボン
ブラックも従来から広く使用されているものが用いられ
た例であり、これを比較検討のための基準とした。

【００３５】さて、実験例１にあっては、ゴム成分にス
チレンブタジエン共重合体ゴムが使用されておらず、天
然ゴムのみの使用である。この場合、本発明における特
性を有するカ−ボンブラックを使用したとしても著しく
偏摩耗性に劣り、実用に供し得ないタイヤであることが
分かる。

【００３６】又、実験例２（実施例１）は、ゴム成分を
天然ゴムとスチレンブタジエン共重合体ゴムの５０／５
０としたものであって、この場合の偏摩耗性の改良は効
果的である。

【００３７】実験例７にあって、スチレンブタジエン共
重合体ゴム量を本発明の規定量の上限を越えた配合比と
したものである。この場合、偏摩耗性は著しく向上する
ものの、耐摩耗性が低下してしまい、これもまた実用に
供し得ないタイヤであることが判明した。

【００３８】即ち、偏摩耗性の改良にあっては、スチレ
ンブタジエン共重合体ゴムはゴム成分の一つとして必須
のものであることが分かり、かつ耐摩耗性をも改良した
タイヤを提供するためには、かかるスチレンブタジエン
共重合体ゴムのゴム成分中の割合に特別の比率があるこ
とが分かる。

【００３９】実験例３にあっては、実験例２と同様のゴ
ム成分比ではあるが、カ−ボンブラックの量が本発明で
規定した量の下限以下の場合である。この例にあって
は、耐摩耗性がやや低下すると共に、偏摩耗性もかなり
悪化することが明かとなったものであり、本発明にあっ
ては、ゴム成分におけるスチレンブタジエン共重合体ゴ
ムの量的な関係と共に、カ−ボンブラックの量も又、耐
摩耗性及び偏摩耗性の改良に影響が大きいことが分か
る。

【００４０】実験例４（実施例２）にあっては、スチレ
ンブタジエン共重合体ゴムとして市販のＳＢＲ１５００
を用い、カ−ボンブラック種としてＢを用いたものであ
る。この例にあっては、耐摩耗性は向上し、更に偏摩耗
性にも著しく優れたタイヤが得られた。

【００４１】実験例６（実施例３）、実験例８（実施例
４）及び実験例９（実施例５）にあっては、ゴム成分と
してその構造を特に最適化したスチレンブタジエン共重
合体ゴム（ＳＢＲ−Ｂ）を使用したものである。かかる
３例で分かる通り、タイヤの耐摩耗性は大きく向上する
とともに、偏摩耗性においても従来のタイヤとは比較に
ならない程その性能がアップしたものである。

【００４２】

【発明の効果】各実施例１〜５から分かる通り、ゴム成
分の一つとしてのスチレンブタジエン共重合体ゴムと、
特定カ−ボンブラックの使用による相乗効果によって、
特に言えばトラックバス用ラジアルタイヤ等のような過
酷な条件で使用される重荷重用の空気入りタイヤのトレ
ッド部の耐摩耗性と偏摩耗性とを同時に改良したもので
あり、その産業上の価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は偏摩耗性の程度を示すタイヤトレッド部
の断面図である。

【符号の説明】

Ｌ‥‥偏摩耗段差量 Ｗ‥‥偏摩耗幅

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 天然ゴム、ポリイソプレンゴム及び／又
   はポリブタジエンゴム８０〜３０重量部に対し、スチレ
   ンブタジエン共重合体ゴムを２０〜７０重量部を加えて
   ゴム成分とし、当該ゴム成分１００重量部に対して、以
   下の持性を有するカ−ボンブラックを４０〜７０重量部
   配合したゴム組成物をトレッドゴムとして用いたことを
   特徴とする主として重荷重用空気入りタイヤ。 （１）セチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比
   表面積（ＣＴＡＢ）が１３０〜１５８ｍ² ／ｇ （２）ジブチルフタレ−ト吸油量（ＤＢＰ）が１１０〜
   １４０ｍｌ／１００ｇ （３）着色力（ＴＩＮＴ）値が１３７以上 （４）凝集体空隙容積（Ｖｐ）が１０５〜１４０ｃｃ／
   １００ｇ （５）凝集体空隙平均径（Ｄｍ）が２００〜２５０Å
2. 【請求項２】 前記スチレンブタジエン共重合体ゴムと
   して、平均スチレン含量が１５〜５０重量％で、結合ス
   チレン組成分布幅が２０％以上の乳化重合スチレンブタ
   ジエン共重合体ゴムである請求項第１項記載の空気入り
   タイヤ。