JP4012160B2 - ベーストレッド用ゴム組成物および空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ベーストレッド用ゴム組成物および空気入りタイヤに関し、とりわけ、低燃費性および操縦安定性に優れるベーストレッド用ゴム組成物および空気入りタイヤに関する。

近年、低燃費性に対する要求が強くなっており、タイヤの占有比率の高いトレッドゴムの低発熱化が望まれる。そのためにはトレッドをキャップ／ベースの２層構造にしてベーストレッドに低発熱性のゴムを採用する技術が一般的である。

ベーストレッドの発熱を低減するには、カーボンブラックの充填量を減らすか、粒子径の大きいカーボンブラックを使用することが考えられる。また、カーボンブラックとシリカを併用して低発熱性および補強性を両立させる方法が提案されている（たとえば、特許文献１）。しかし、これらの方法では、ゴムの硬度が低下してタイヤトレッドの剛性が下がるため、操縦安定性が低下するという問題があった。

一方、インナーライナーゴムに薄板状天然鉱石を配合して、耐空気透過性を向上させる方法が知られている（たとえば、特許文献２）。しかし、ベーストレッドゴムに配合することによって、充分な低発熱性および操縦安定性は得ることについては記載されていない。

特開２００３−１２８６６号公報 特開２００２−８８２０８号公報

本発明は、低発熱性と操縦安定性のバランスを向上させ得るベーストレッド用ゴム組成物および空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、ジエン系ゴム成分１００重量部に対して、アスペクト比が３〜３０で、かつ平均粒子径が５〜３０μｍである薄板状天然鉱石を５〜１２０重量部含有することを特徴とするタイヤのベーストレッド用ゴム組成物に関する。

前記ゴム組成物は、さらにカーボンブラックを含有し、薄板状天然鉱石の重量に対するカーボンブラックの重量比が１／８〜８／１であることが好ましい。

また、本発明は、前記ゴム組成物からなるベーストレッドを有し、該ベーストレッドがトレッド全体の１０〜４０％の容積比率を占める空気入りタイヤに関する。

本発明によれば、ベーストレッド用ゴム組成物に、特定の薄板状天然鉱石を特定量配合することによって、ゴムの硬度すなわち剛性を維持しながら、発熱を下げることができる。したがって、該ゴム組成物をベーストレッドに用いることによって、低燃費性を維持しながら、操縦安定性に優れたタイヤを得ることができる。

本発明のベーストレッド用ゴム組成物は、ジエン系ゴム成分および薄板状天然鉱石からなる。

ジエン系ゴム成分としては、たとえば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレン合成ゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＩＢＲ）などがあげられる。これらのジエン系ゴムは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのなかでも、低発熱性であることから、ＮＲおよび／またはＩＲを用いることが望ましい。

ゴム成分中におけるＮＲおよび／またはＩＲの合計含有量は３０重量％以上であることが好ましい。３０重量％未満では、発熱が大きい傾向がある。

薄板状天然鉱石としては、たとえば、カオリナイト、セリサイト、フロゴバイト、マスコバイトなどの雲母類が好ましく、これらのなかでも、とくに、硬さと、ゴム組成物に配合することで発揮される低発熱性とのバランスの点で、セリサイトがより好ましい。

薄板状天然鉱石のアスペクト比（厚さに対する最大径の比）は、３以上であり、好ましくは５以上、より好ましくは１０以上である。薄板状天然鉱石のアスペクト比が３未満では、充分なゴム硬度が得られない。また、薄板状天然鉱石のアスペクト比は、３０以下であり、好ましくは２０以下である。アスペクト比が３０より大きいと、ゴムへの分散が低下し、破壊強度が落ちる。なお、アスペクト比は、薄板状天然鉱石を電子顕微鏡で観察し、任意の粒子５０個における長径と短径を測定し、その平均長径ａと平均短径ｂにより、ａ／ｂとして求められる。

薄板状天然鉱石の平均粒子径は、２μｍ以上であり、好ましくは５μｍ以上、とくに好ましくは１０μｍ以上である。平均粒子径が２μｍ未満では、粉砕にコストがかかるうえ、充分なゴム硬度が得られない。また、薄板状天然鉱石の平均粒子径は、３０μｍ以下であり、好ましくは２０μｍ以下である。平均粒子径が３０μｍをこえると、薄板状天然鉱石がゴム組成物における破壊の起点となり、耐屈曲疲労性が低下する。なお、平均粒子径は、薄板状天然鉱石の長径の平均値をいう。

薄板状天然鉱石の含有量は、前記ジエン系ゴム成分１００重量部に対して５重量部以上であり、好ましくは１０重量部以上、とくに好ましくは１５重量部以上である。含有量が５重量部未満では、薄板状天然鉱石を含有することにより得られる効果が充分でない。また、薄板状天然鉱石の含有量は、１２０重量部以下であり、好ましくは８０重量部以下、とくに好ましくは６０重量部以下である。含有量が１２０重量部をこえると、ゴムへの分散が困難になるうえ、発熱しやすくなる。

本発明のベーストレッド用ゴム組成物は、さらにカーボンブラックを含むことができる。

カーボンブラックとしては、チッ素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が３０ｍ²／ｇ以上、さらには７０ｍ²／ｇ以上のものが好ましい。Ｎ₂ＳＡが３０ｍ²／ｇ未満では、充分な補強性が得られない傾向がある。また、Ｎ₂ＳＡが２５０ｍ²／ｇ以下、さらには１５０ｍ²／ｇ以下のものが好ましい。Ｎ₂ＳＡが２５０ｍ²／ｇをこえると発熱性が増大する傾向がある。

カーボンブラックの含有量は、ジエン系ゴム成分１００重量部に対して１０重量部以上、さらには２０重量部以上であることが好ましい。含有量が１０重量部未満では、充分な補強性が得られない傾向がある。また、カーボンブラックの含有量は、６０重量部以下、さらには５０重量部以下であることが好ましい。含有量が６０重量部をこえると、発熱が大きくなる傾向がある。

また、薄板状天然鉱石の重量に対するカーボンブラックの重量比は、１／８〜８／１であることが好ましい。

本発明のベーストレッド用ゴム組成物は、前記ジエン系ゴム成分、薄板状天然鉱石、カーボンブラックのほかに、タイヤトレッド用ゴム組成物の製造に一般的に使用されるシリカ、シランカップリング剤、硫黄などの添加剤を、必要に応じて通常使用される量の範囲で含むことができる。

本発明のゴム組成物の製造方法としては、公知の方法を用いることができ、たとえば、前記各成分をオープンロール、バンバリーミキサーなどのゴム混練装置を用いて混練することが好ましい。

本発明の空気入りタイヤは、トレッドが多層構造を有し、ベーストレッドに本発明のゴム組成物を用いて製造される。また、該空気入りタイヤにおけるトレッドは、キャップトレッドとベーストレッドの２層構造とすることもできる。

２層構造とする場合、ベーストレッド用ゴム組成物の５０℃におけるｔａｎδは、キャップトレッド用ゴム組成物の５０℃におけるｔａｎδより小さい値を示すことが好ましい。

本発明のゴム組成物を用いて得られたベーストレッドの容積比率は、トレッド全体の１０％以上であることが好ましく、２０％以上であることがより好ましい。容積比率が１０％未満では、発熱を抑制し、転がり抵抗を低減する効果が不充分となる傾向がある。また、該容積比率は４０％以下であることが好ましい。容積比率が４０％をこえると、摩耗時にベーストレッドがタイヤの表面に露出するおそれがある。トレッドが、ベーストレッドおよびキャップトレッドの２層構造、または３層以上の多層構造を取る場合も、ベーストレッドがトレッド全体の１０〜４０％の容積比率であることが好ましい。

多層構造のトレッドは、シート状にしたものを、所定の形状に張り合わせる方法や、２本以上の押出し機に装入して押出し機のヘッド出口で２層以上に形成する方法により作製することができる。

以下に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに制限されるものではない。

実施例１〜２および比較例１〜４
以下に、実施例および比較例で用いた試薬をまとめて示す。
ＮＲ：ＲＳＳ＃３
ＢＲ：日本ゼオン（株）製のニッポールＢＲ１２２０
カーボンブラック（ＨＡＦ）：東海カーボン（株）製のシーストＮＨ級（Ｎ₂ＳＡ７４ｍ²／ｇ）
セリサイト：日本フォラム（株）製のＫＭ−８（アスペクト比１５、平均粒子径１７μｍ）
アロマチックオイル：出光興産（株）製のダイアナプロセスＡＨ−２４
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛
ステアリン酸：日本油脂（株）製の椿
老化防止剤：住友化学工業（株）製のアンチゲン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：大内新興化学工業（株）製のサンノックＮ
硫黄：軽井沢硫黄（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド（ＣＢＳ））

表１に示す配合組成にしたがって、ＮＲ、ＢＲ、カーボンブラック、セリサイト、アロマチックオイル、酸化亜鉛、ステアリン酸、老化防止剤およびワックスを、バンバリーミキサーを用いて、１４０℃で３分間混練した。得られたゴム配合物に、加硫剤としての粉末硫黄、加硫促進剤をロールで８０℃で４分間練り込み、ベーストレッド用ゴム組成物を得た。

得られたゴム組成物をベーストレッド部に用いて未加硫タイヤを作製し、加硫することで試験タイヤ（サイズ：１９５／６５Ｒ１５）を作製した。このとき、該タイヤのトレッドに対するベーストレッド容積比が３０％となるようにした。

得られた試験タイヤを、各試験に用いた。

以下に、実施例および比較例で用いた試験方法をまとめて示す。
（転がり抵抗）
転がり抵抗試験機を用い、試験タイヤを、リム１５×６ＪＪ、内圧２３０ｋＰａ、荷重３．４３ｋＮ、速度８０ｋｍ／時間の条件で走行させたときの転がり抵抗を測定した。比較例１の転がり抵抗値を１００として、それぞれ指数表示した。指数が大きいほど転がり抵抗が小さく、良好である。

（操縦安定性）
試験タイヤを車両（国際ＦＦ２０００ｃｃ）の前輪に装着してテストコースを実車走行し、ドライバーの官能評価により操縦安定性を評価した。評価は１０点を満点とし、比較例１を６点として相対評価を行なった。評点が大きいほど操縦安定性が良好である。

試験における評価結果を表１に示す。

Claims (3)

1. ジエン系ゴム成分１００重量部に対して、アスペクト比が３〜３０で、かつ平均粒子径が５〜３０μｍである薄板状天然鉱石を５〜１２０重量部含有することを特徴とするタイヤのベーストレッド用ゴム組成物。
2. さらにカーボンブラックを含有し、薄板状天然鉱石の重量に対するカーボンブラックの重量比が１／８〜８／１である請求項１記載のゴム組成物。
3. 請求項１または２記載のゴム組成物からなるベーストレッドを有し、該ベーストレッドがトレッド全体の１０〜４０％の容積比率を占める空気入りタイヤ。