JP2009035674A - ベーストレッド用ゴム組成物およびそれを用いたベーストレッドを有するタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ＪＩＳ−Ａ硬度を適正に保ち、剛性、引張強度、接着性、耐摩耗性および操縦安定性をバランスよく向上させることができるベーストレッド用ゴム組成物およびそれを用いたベーストレッドを有するタイヤを提供する。
【解決手段】ゴム成分１００重量部に対して、硫黄を２〜５重量部、カシューオイル変性フェノール樹脂を０．５〜１５重量部、およびヘキサメチロールペンタメチルエーテルの部分縮合物を０．５〜１０重量部含有し、２５℃における加硫後のＪＩＳ−Ａ硬度が７５〜９５であるベーストレッド用ゴム組成物、ならびにそれを用いたベーストレッドを有するタイヤ。
【選択図】なし

Description

本発明は、ベーストレッド用ゴム組成物およびそれを用いたベーストレッドを有するタイヤに関する。

タイヤの転がり抵抗を低減させる、あるいは車の操縦安定性を向上させるため、種々の手段が取り上げられてきた。その手段の１つとしては、タイヤのトレッドを２重構造（ベーストレッドおよびキャップトレッド）とすることが知られている。

近年、自動車の装備や性能の著しい充実に加え、道路網が拡充発展したことで、高速走行することが多くなっており、とくに高速走行時において、常に安定した操縦安定性および乗り心地を向上させるようなベーストレッドを有するタイヤが要求されており、それらに大きな影響をおよぼすベーストレッドには充分な剛性および硬度が要求されている。

そのようなベーストレッドを得るために、ベーストレッド用ゴム組成物にカーボンブラックを多量に配合して剛性を向上させることがおこなわれているが、転がり抵抗の低減、操縦安定性および乗り心地を充分に両立させたタイヤが得られなかった。また、硫黄を多量に配合することによって剛性および低発熱性をバランスよく改善させることがおこなわれているが、ベーストレッドの耐クラック性が充分ではなかったため、走行後にベーストレッドが露出した場合、ベーストレッドの欠けや過剰な摩耗が発生するという問題があった。

また、特許文献１には、コラーゲン粒子を配合したベーストレッドを有する空気入りタイヤが開示されている。しかし、車の高速走行時における操縦安定性、乗り心地および転がり抵抗の低減を充分に満足するものではなかった。

このように、充分な剛性、硬度および耐クラック性をもつベーストレッドを有し、走行時、とくに高速走行時における操縦安定性、乗り心地および転がり抵抗の低減の両立を満足する空気入りタイヤが要求されている。

特開２００４−２６９６８４号公報

本発明は、ＪＩＳ−Ａ硬度を適正に保ち、剛性、引張強度、接着性、耐摩耗性および操縦安定性をバランスよく向上させることができるベーストレッド用ゴム組成物およびそれを用いたベーストレッドを有するタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、ゴム成分１００重量部に対して、硫黄を２〜５重量部、カシューオイル変性フェノール樹脂を０．５〜１５重量部、およびヘキサメチロールペンタメチルエーテルの部分縮合物を０．５〜１０重量部含有し、２５℃における加硫後のＪＩＳ−Ａ硬度が７５〜９５であるベーストレッド用ゴム組成物に関する。

また、本発明は、前記ベーストレッド用ゴム組成物を用いたベーストレッドを有するタイヤに関する。

本発明によれば、ゴム成分、硫黄、カシューオイル変性フェノール樹脂およびヘキサメチロールペンタメチルエーテルの部分縮合物を特定量含有し、さらに、ＪＩＳ−Ａ硬度を適正に調整することで、剛性、引張強度、接着性、耐摩耗性および操縦安定性をバランスよく向上させることができるベーストレッド用ゴム組成物およびそれを用いたベーストレッドを有するタイヤを提供することを目的とする。

本発明のベーストレッド用ゴム組成物は、ゴム成分、硫黄、カシューオイル変性フェノール樹脂およびヘキサメチロールペンタメチルエーテルの部分縮合物を含有する。

ゴム成分としては、たとえば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（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）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレンイソプレンブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）などがあげられ、とくに制限されるわけではないが、比較的安価で補強性が高いという理由から、ＮＲ、ＩＲ、ＢＲが好ましい。

硫黄としては、鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄などのゴム工業において使用される一般的なものでよい。

硫黄の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して２重量部以上、好ましくは２．５重量部以上である。硫黄の配合量が２重量部未満では、充分なＪＩＳ−Ａ硬度が得られず、剛性、耐摩耗性および操縦安定性に劣るだけでなく、ブレーカートッピング用ゴム組成物と硫黄濃度の勾配ができ、ブレーカートッピングにおける硫黄が減少するために、ブレーカートッピング用ゴム組成物とブレーカーコードとの接着性が悪化する。また、硫黄の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して５重量部以下、好ましくは４重量部以下である。硫黄の配合量が５重量部をこえると、引張強度が低下するだけでなく、硬くなりすぎるために、ブレーカートッピング用ゴム組成物とブレーカーコードとの接着性が悪化する。

本発明で使用するカシューオイル変性フェノール樹脂とは、フェノールと、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、フルフラールなどのアルデヒド類を酸またはアルカリ触媒で反応させることにより得られるフェノール樹脂を、カシューオイルを使って変性したもののことであり、具体的には、式（１）：

（式中ｎは１〜９の整数である）
で示されるフェノール樹脂である。

本発明では、トールオイルやアマニ油などではなく、カシューオイルで変性することで、充分に高い硬度が得られる。

なお、レゾルシン樹脂やクレゾール樹脂は、たとえカシューオイルで変性したとしても、硬度が充分に高くならないという問題点がある。

フェノール樹脂をカシューオイルで変性する方法としては、とくに制限されるわけではなく、常法により変性することができる。

カシューオイル変性フェノール樹脂の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して０．５重量部以上、好ましくは１重量部以上である。カシューオイル変性フェノール樹脂の配合量が０．５重量部未満では、充分に硬度が高くならない。また、カシューオイル変性フェノール樹脂の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して１５重量部以下、好ましくは１４重量部以下である。カシューオイル変性フェノール樹脂の配合量が１５重量部をこえると、ＪＩＳ−Ａ硬度が高くなりすぎ、引張強度が低下するだけでなく、タイヤとして使用した場合には耐久性が低下するために、ブレーカートッピング用ゴム組成物とブレーカーコードとの接着性が悪化する。

本発明で使用するヘキサメチロールメラミンペンタメチルエーテル（ＨＭＭＰＭＥ）の部分縮合物とは、式（２）：

で表されるものをいう。

なお、式（２）中、ｎは通常１〜３の整数である。

ＨＭＭＰＭＥの部分縮合物の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して０．５重量部以上、好ましくは１重量部以上である。ＨＭＭＰＭＥの部分縮合物の配合量が０．５重量部未満では、充分に硬度が高くならない。また、ＨＭＭＰＭＥの部分縮合物の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して１０重量部以下、好ましくは９重量部以下である。ＨＭＭＰＭＥの部分縮合物の配合量が１０重量部をこえると、ＪＩＳ−Ａ硬度が高くなりすぎ、引張強度が低下するだけでなく、タイヤとして使用した場合には耐久性が低下するために、ブレーカートッピング用ゴム組成物とブレーカーコードとの接着性が悪化する。

本発明では、上記のように、ゴム成分、硫黄、カシューオイル変性フェノール樹脂およびＨＭＭＰＭＥの部分縮合物を特定量含有するだけでなく、ＪＩＳ−Ａ硬度を適正に調整することで、耐久性を維持し、耐摩耗性と操縦安定性を向上させることができる。

本発明のベーストレッド用ゴム組成物の２５℃における加硫後のＪＩＳ−Ａ硬度は７５以上、好ましくは７６以上である。２５℃における加硫後のＪＩＳ−Ａ硬度が７５未満では、剛性が小さく、耐摩耗性および操縦安定性の改善効果が小さい。また、２５℃における加硫後のＪＩＳ−Ａ硬度は９５以下、好ましくは９４以下である。２５℃における加硫後のＪＩＳ−Ａ硬度が９５をこえると、引張強度が低下するだけでなく、タイヤとして使用した場合には破壊しやすくなるために、ブレーカートッピング用ゴム組成物とブレーカーコードとの接着性が悪化する。

なお、本発明のベーストレッド用ゴム組成物のＪＩＳ−Ａ硬度を調整する方法としては、とくに制限されるわけではないが、硫黄の配合量、カシューオイル変性フェノール樹脂の配合量、ＨＭＭＰＭＥの部分縮合物の配合量、カーボンブラックの配合量、オイルの配合量などを調整する方法などがあげられる。具体的には、カーボンブラックを４０重量部以上、硫黄を２重量部以上、カシューオイル変性フェノール樹脂を０．５重量部以上、ＨＭＭＰＭＥの部分縮合物を０．５重量部以上配合する方法などがあげられる。

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有することが好ましい。

カーボンブラックとしては、とくに制限はなく、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦなどを使用することができる。

カーボンブラックの配合量は、ゴム成分１００重量部に対して３０〜１００重量部が好ましい。カーボンブラックの配合量が前記範囲内にあれば、耐久性が良好であるという利点がある。なお、カーボンブラックの配合量は、さらには４０〜９０重量部が好ましい。

本発明のベーストレッド用ゴム組成物は、前記ゴム成分、硫黄、カシューオイル変性フェノール樹脂、ＨＭＭＰＭＥの部分縮合物およびカーボンブラック以外にも、従来からゴム工業で使用される配合剤、たとえば、老化防止剤、ワックス、アロマオイル、ステアリン酸、酸化亜鉛、加硫促進剤などを必要に応じて適宜配合することができる。

本発明のベーストレッド用ゴム組成物は、一般的な方法で製造される。すなわち、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロールなどで前記ゴム成分、硫黄、カシューオイル変性フェノール樹脂、ヘキサメチロールペンタメチルエーテルの部分縮合物、必要に応じてその他の配合剤を混練りし、その後加硫することにより、本発明のベーストレッド用ゴム組成物を製造することができる。

本発明のベーストレッド用ゴム組成物は、操縦安定性が良好であるという理由から、タイヤ部材のなかでも、ベーストレッドとして使用するものである。

本発明のベーストレッド用ゴム組成物を用いて、通常の方法でベーストレッドを有するタイヤを製造することができる。すなわち、必要に応じて前記配合剤を配合した本発明のベーストレッド用ゴム組成物を、未加硫の段階でベーストレッドの形状に押出し加工し、タイヤ成型機上で、他のタイヤ部材とともに通常の方法で貼り合わせ、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱、加圧して本発明のタイヤを得る。

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限定されるものではない。

以下、実施例および比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
天然ゴム（ＮＲ）：ＲＳＳ♯３
カーボンブラック：三菱化学（株）製のダイヤブラックＩ（Ｎ２２０）
カシューオイル変性フェノール樹脂：住友ベークライト（株）製のスミライトレジンＰＲ１２６８６（式（１）中、ｎ：６）

老化防止剤：精工化学（株）製のオゾノン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）製のサンノックワックス
アロマオイル：出光興産（株）製のダイアナプロセスＡＨ４０
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸「桐」
酸化亜鉛：東邦亜鉛（株）製の銀嶺Ｒ
硫黄：鶴見化学工業（株）製の硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）
ヘキサメチロールペンタメチルエーテル（ＨＭＭＰＭＥ）の部分縮合物：住友化学（株）製のスミカノール５０７（メチレン基を有する物質約５０％とシリカおよびオイルの混合物）（式（２）中、ｎ：３）

ヘキサメチレンテトラミン（ＨＭＴ）：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＨ

実施例１および比較例１〜５
表１に示す配合処方にしたがい、バンバリーミキサーを用いて、硫黄、加硫促進剤、ＨＭＭＰＭＥの部分縮合物およびＨＭＴ以外の各種薬品を１５０℃の条件下で５分間混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に硫黄、加硫促進剤、ＨＭＭＰＭＥの部分縮合物およびＨＭＴを添加し、２軸オープンロールを用いて、８０℃の条件下で５分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。さらに、得られた未加硫ゴム組成物を１５０℃、２５ｋｇｆの条件下で３５分間プレス加硫し、実施例１および比較例１〜５の加硫ゴム組成物を得た。

（ＪＩＳ−Ａ硬度）
ＪＩＳ Ｋ ６２５３「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴムの硬さ試験方法」に準じて、スプリング式タイプＡにて２５℃における加硫後のゴム試験片のＪＩＳ−Ａ硬度を測定した。

（粘弾性試験）
前記加硫ゴム組成物から、４ｍｍ×３０ｍｍ×１．５ｍｍの短冊状試料を作製し、（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用いて、周波数１０Ｈｚ、動歪±２％、初期歪１０％の条件下で７０℃における複素弾性率Ｅ＊（ＭＰａ）を測定した。Ｅ＊が大きいほど剛性が高く、優れることを示す。

（引張試験）
ＪＩＳ Ｋ ６２５１「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に準じて、前記加硫ゴム組成物からなる３号ダンベル型試験片を用いて引張試験を実施し、試験片の破断強度ＴＢ（ＭＰａ）を測定した。ＴＢが大きいほど引張強度に優れることを示し、１０ＭＰａ以下のものはタイヤとして使用できないことを示す。

（接着試験）
前記未加硫ゴム組成物をベーストレッドの形状に成形し、タイヤ成型機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを形成し、１５０℃および２５ｋｇｆの条件下で３５分間プレス加硫し、実施例１および比較例１〜５の試験用タイヤ（サイズ：１９５／６５Ｒ１５）を製造した。

製造したタイヤのブレーカー部（コードを含む）から所定サイズの試験片を切り出し、温度８０℃、湿度９５％の条件下で１５０時間湿熱劣化処理し、剥離試験用試験片を作製した。この試験片を用いて接着試験を行い、ゴム被覆率（％）および剥離抗力（Ｎ／ｍｍ）をそれぞれ測定した。なお、ゴム被覆率とは、スチールコードとゴム間を剥離したときの剥離面のゴムの覆われている割合（１００％：全面が覆われている）を示す。また、剥離抗力は、インストロンにより測定し、従来例の剥離抗力指数を１００とし、以下の計算式により、各配合の剥離抗力をそれぞれ指数表示した。なお、ゴム被覆率および剥離抗力指数ともに大きいほど剥離しにくく、従来はアンモニアの発生により低下していた接着力が維持されており、優れていることを示し、ゴム被覆率７０％以下、剥離抗力指数７０以下のものはタイヤとして使用できないことを示す。
（剥離抗力指数）＝（各配合の剥離抗力）÷（比較例１の剥離抗力）×１００

（耐摩耗性）
国産ＦＦ車に、製造した試験用タイヤを装着させて８０００ｋｍ走行させ、タイヤのトレッド部の溝の深さを測定した。さらに、測定した溝の深さから、トレッド部の溝の深さが１ｍｍ減少するのに要する走行距離を算出し、比較例１の耐摩耗性指数を１００とし、以下の計算式により、各配合の走行距離を指数表示した。なお、耐摩耗性指数が大きいほど、耐摩耗性に優れていることを示し、１１０以下では効果が小さいことを示す。
（耐摩耗性指数）＝（各配合の走行距離）÷（比較例１の走行距離）×１００

（操縦安定性）
製造した試験用タイヤを車に装着させて走行し、テストドライバーによるハンドル応答性、剛性感、グリップ性のフィーリング試験にて、操縦安定性の評価を行なった。なお、評価は１０点満点（高いほど優れる）で行い、テストドライバーの評点の平均値を算出した。そして、比較例１の操縦安定性指数を１００とし、以下の計算式により、各配合の評点の平均値を指数表示した。なお、操縦安定性指数が大きいほど操縦安定性に優れることを示す。
（操縦安定性指数）＝（各配合の評点の平均値）
÷（比較例１の評点の平均値）×１００

前記評価結果を表１に示す。

Claims (2)

1. ゴム成分１００重量部に対して、
   硫黄を２〜５重量部、
   カシューオイル変性フェノール樹脂を０．５〜１５重量部、および
   ヘキサメチロールペンタメチルエーテルの部分縮合物を０．５〜１０重量部含有し、
   ２５℃における加硫後のＪＩＳ−Ａ硬度が７５〜９５であるベーストレッド用ゴム組成物。
2. 請求項１記載のベーストレッド用ゴム組成物を用いたベーストレッドを有するタイヤ。