JP2005187825A

JP2005187825A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2005187825A
Application number: JP2005069387A
Authority: JP
Inventors: Keiji Ikeda; 啓二池田
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2005-07-14

Abstract

【課題】空気入りタイヤのビードエイペックスに、硫黄および加硫促進剤を適正な量配合することにより、タイヤの剛性の向上と転がり抵抗の低減を両立させる。
【解決手段】ゴム成分１００重量部に対して、硫黄２〜８重量部および加硫促進剤５重量部以上を配合してなり、かつ、前記加硫促進剤は２種以上からなり、少なくとも１種はスルフェンアミド系促進剤であることを特徴とする高硬度ゴム組成物をビードエイペックスに用いた空気入りタイヤ。
【選択図】なし

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、くわしくは、タイヤ用ゴム組成物として有用な高硬度ゴム組成物を用いた空気入りタイヤに関する。

高硬度のサイドウォール部補強用ゴムを有するランフラットタイヤが実用化され、パンクのために空気圧が０になっても、ある程度の距離を走行できるようになった。これにより、スペアタイヤを常備する必要性がなくなり、車輌全体の重量としては軽量化が期待できる。しかしながら、ランフラットタイヤのランフラット走行には速度、距離の制限があり、さらなるランフラット耐久性の向上が望まれている。

ランフラット耐久性を向上させる有効な手段として、補強用ゴムを厚くする方法があるが、タイヤの重量が重くなり、ランフラットタイヤの当初の目的である軽量化に反する。

一方、ランフラット走行による補強用ゴム自体の屈曲による変形を小さくし、発熱を抑える方法もある。その１つの方法として、カーボンブラックなどの補強用充填剤を増量する方法があるが、混練り工程への負荷が大きく、また、加硫後物性において発熱性が高くなることから、ランフラット耐久性の向上は期待できない。

外力による変形に対してゴムの発熱を小さくする他の方法として、硫黄または加硫促進剤を増量することが考えられる。

低分子量の粉末硫黄を多く配合した場合、未加硫状態で硫黄が表面に析出してしまい、タイヤ成形工程において密着性が低下し問題となるので、不溶性硫黄と呼ばれる高分子量硫黄を使用することが一般に知られている。不溶性硫黄は、未加硫状態では高分子量硫黄としてゴム中に留まることができ、加硫工程においては高温雰囲気中で低分子量の硫黄に分解し、低分子量の粉末硫黄と同様に加硫を行なうことができる。しかしながら、不溶性硫黄を用いたとしても、配合量が多くなると、押出し工程でのゴムの発熱などにより、不溶性硫黄は低分子硫黄に分解し、ゴム表面へ析出する。したがって、加工性の点から不溶性硫黄を用いたとしても、できるだけその配合量を少なくすることが望まれる。

一方、同じく低発熱性を付与するために、少量の硫黄と多量の加硫促進剤を配合する、いわゆる有効加硫という方法も考えられる。しかしながら、スルフェンアミド系促進剤、たとえば代表的に使用されるＴＢＢＳ（Ｎ-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）やＣＢＳ（Ｎ-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）は、ゴム中への溶解度が低く、多量に配合すると未加硫状態で表面に析出し、前述の硫黄と同様に成形工程での密着不良の問題が起こりやすい。

また、空気入りタイヤのビードエイペックスにおいても、操縦性においてタイヤの剛性感を得るために硬度の高い配合が求められ、従来のビードエイペックスでは、熱硬化性樹脂を配合することにより高い硬度を得ている。しかしながら、熱硬化性樹脂を用いた場合は、発熱性が高くなるためにタイヤの転がり抵抗が増大するという問題があった。

本発明は、補強用ゴムに、硫黄および加硫促進剤を適正な量配合することにより、ランフラット耐久性を向上し、未加硫状態での硫黄および加硫促進剤のゴム表面への析出を抑えることを目的とする。また、空気入りタイヤのビードエイペックスに、硫黄および加硫促進剤を適正な量配合することにより、タイヤの剛性の向上と転がり抵抗の低減を両立させ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２〜８重量部および加硫促進剤５重量部以上を配合してなり、かつ、前記加硫促進剤は２種以上からなり、少なくとも１種はスルフェンアミド系促進剤であることを特徴とする高硬度ゴム組成物をビードエイペックスに用いた空気入りタイヤに関する。

本発明のゴム組成物は、未加硫状態での硫黄および加硫促進剤のゴム表面への析出がなく、ランフラットタイヤの補強用ゴムとして用いて優れたランフラット耐久性を付与することができる。また、空気入りタイヤのビードエイペックスに用い、転がり抵抗を低減し、操縦性を向上させることができる。

本発明は、補強用ゴムに、硫黄および加硫促進剤を適正に配合することにより、硫黄および加硫促進剤の表面への析出を抑え、かつ高硬度、低発熱性を有するゴム組成物を提供する。

本発明のゴム組成物に使用されるゴム成分としては、たとえば、天然ゴム（ＮＲ）；ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンーブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、クロロプレンゴム、スチレン−イソプレン共重合ゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合ゴム、イソプレン−ブタジエン共重合ゴムなどのジエン系合成ゴムがあげられる。これら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。これらのうちでは、天然ゴムが低発熱性の点から好ましい。

本発明のゴム組成物に使用される硫黄としては、硫黄の表面析出を抑える点で、不溶性硫黄が好ましい。

不溶性硫黄としては、平均分子量が１００００〜５０００００、とくには１０００００〜３０００００の硫黄が好ましく用いられる。平均分子量が１００００未満では低温での分解が起こりやすく表面析出しやすい傾向があり、５０００００をこえるとゴム中での分散性が低下する傾向がある。

前記硫黄の配合量は、２〜８重量部、好ましくは４〜６重量部である。硫黄の配合量が２重量部未満では目的とする充分な低発熱性を得ることが困難となり、８重量部をこえると表面析出を抑えることが困難となる。

加硫促進剤として用いられる化合物は多種にわたっているが、なかでもスルフェンアミド系促進剤は、遅延系加硫促進剤として、製造過程において焼けが起こりにくく、加硫特性に優れているので、最も良く使用される。また、スルフェンアミド系促進剤を用いたゴム配合は、加硫後ゴム物性においても外力による変形に対して発熱性が低いため、本発明における最大の目的であるランフラットタイヤの耐久性向上に対する効果も大きい。

本発明においては、少なくとも２種の加硫促進剤を使用し、そのうち少なくとも１種はスルフェンアミド系促進剤を用いる。

前記スルフェンアミド系促進剤としては、たとえば、ＴＢＢＳ（Ｎ-tert-ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）、ＣＢＳ（Ｎ-シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）、ＤＺ（Ｎ，Ｎ’−ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）などがあげられる。

その他の加硫促進剤としては、たとえば、ＭＢＴ（メルカプトベンゾチアゾール）、ＭＢＴＳ（ジベンゾチアジルジスルフィド）、ＤＰＧ（ジフェニルグアニジン）などを用いることができる。

加硫促進剤の合計量は、ゴム成分１００重量部に対して、５重量部以上、好ましくは５〜１２重量部、さらに好ましくは８〜１０重量部である。加硫促進剤の配合量が５重量部未満では目的とする充分な硬さが得られず、１２重量部をこえると表面析出を抑えることが困難となる。

加硫促進剤の１種類あたりの配合量は、ゴム成分１００重量部に対して、２〜５重量部とすることが好ましい。加硫促進剤の配合量が２重量部未満では目的とする硬さと低発熱性を得ることが困難となり、５重量部をこえると単独でのゴム中への溶解度の限界をこえる場合がある。

前記スルフェンアミド系促進剤の配合量は、加硫促進剤全量に対して、６０〜１００重量％であることが好ましく、８０〜１００重量％であることが好ましい。スルフェンアミド系加硫促進剤の配合量が６０重量％未満では、低発熱性を得ることが難しくなる傾向がある。

本発明のゴム組成物には、さらに、補強用充填剤としてカーボンブラックを配合することができる。カーボンブラックとしては、タイヤ用ゴム組成物に使用されているものであれば、とくに限定なく使用することができる。たとえば、チッ素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が３０〜１００ｍ²／ｇで、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量が５０〜１５０ｍｌ／１００ｇのものがあげられる。Ｎ₂ＳＡが３０ｍ²／ｇ未満では補強性が不足し、充分な耐久性が得られない傾向があり、１００ｍ²／ｇをこえると発熱性が高くなる傾向がある。また、ＤＢＰ吸油量が５０ｍｌ／１００ｇ未満では充分な補強性を得ることが困難になる傾向があり、１５０ｍｌ／１００ｇをこえると混練り中の発熱が大きくなり、不溶性硫黄の分解が起こることにより、硫黄の表面析出が起こりやすい傾向がある。

前記カーボンブラックの具体例としては、たとえば、Ｎ２２０、Ｎ３２６、Ｎ３３０、Ｎ３５１、Ｎ３３９などがあげられる。これら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。これらのうちでは、Ｎ３３０が発熱と硬さのバランスの点から好ましい。

なお、本発明のゴム組成物には、前記成分のほかに、たとえば、シリカ、タルク、クレー、ガラスおよびポリアミドなどの補強用短繊維などの充填剤；パラフィン系、アロマ系、ナフテン系などのプロセスオイルなどの軟化剤；クマロンインデン樹脂、ロジン系樹脂、シクロペンタジエン系樹脂などの粘着付与剤；ステアリン酸、酸化亜鉛などの加硫促進助剤；加硫遅延剤；老化防止剤などを、本発明の効果を損なわない程度で必要に応じて適宜配合することができる。

本発明のゴム組成物は、未加硫状態において、硫黄および加硫促進剤がゴム表面に析出することがなく、タイヤ成形工程におけるゴムの密着性に優れている。

本発明のゴム組成物は、補強用ゴムとしてランフラットタイヤのサイドウォール部の内側に配置され、優れたランフラット耐久性を付与することができる。

また、本発明のゴム組成物は、空気入りタイヤ、とくに乗用車タイヤなどのビードエイペックスに用いることもできる。ここで、図１にビードエイペックスを説明するためのビード部付近の概略断面図を示す。図１中、１はチェーファー部、２はサイドウォール部、３はインナーライナー、４はビードコア、５はビードエイペックス、６はプライである。本発明のゴム組成物をビードエイペックスに用いた空気入りタイヤは、低発熱性と操縦性における剛性感に優れている。

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明は、これらのみに限定されるものではない。

以下に実施例および比較例で用いた薬品をまとめて示す。
ＮＲ：ＲＳＳ♯３
ＢＲ：宇部興産（株）製のＵＢＥＰＯＬＢＲ１５０Ｂ
カーボンブラック：昭和キャボット（株）製のＮ３３０
老化防止剤：フレキシス社製のサントフレックス１３
（（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）
ステアリン酸：日本油脂（株）製の桐
亜鉛華：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２号
硫黄：四国化成工業（株）製のミュークロンＯＴ
加硫促進剤ＴＢＢＳ：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）
加硫促進剤ＣＢＳ：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−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）

以下に、実施例および比較例で用いた評価方法を示す。

（未加硫ゴム特性）
加硫前の混練りゴムシートを室温にて２日間放置し、表面状態を比較した。表面状態を以下の基準で黙視にて判断した。
○：析出物なし
△：少量の斑点が一部に認められる
×：多量の斑点が全面に認められる
××：表面が覆われる程度に析出している

（加硫後ゴム物性）
加硫ゴムの１７５℃におけるＪＩＳ−Ａ硬度を測定した。

（ランフラット耐久性）
サイドウォールの内側に実施例および比較例の各ゴム組成物からなるライニングストリップ層を３層配置した２１５／４５ＺＲ１７サイズのランフラットタイヤを製造した。

空気内圧０ｋＰａにてドラム上を８０ｋｍ／時の速度で走行し、タイヤが破壊するまでの走行距離を比較した。比較例１を基準（１００）とし、指数表示をした。数字が大きいほどランフラット耐久性に優れることを示す。

（低発熱性）
（株）岩本製作所製のＶＥＳ−Ｆ−３を用いて、周波数１０Ｈｚ、初期歪み１０％、動歪み２％で６０℃におけるｔａｎδを測定した。ｔａｎδが大きいほど、発熱性が低く有利である。

実施例１および比較例１〜７
（株）神戸製鋼所製１．７Ｌバンバリーを用いて、表１に示す組成の不溶性硫黄および加硫促進剤（ＴＢＢＳ、ＣＢＳ）以外の成分を、約１５０℃で４分間混練りした。得られた混練り物に不溶性硫黄と加硫促進剤を加えて二軸ローラーにて８０℃で約４分間練り込んだ。混合物を１７０℃で１２分間加硫することにより加硫ゴムを得、前記の評価を行なった。

結果を表１に示す。

不溶性硫黄を８重量部以上配合すると（比較例２および３）、未加硫状態で室温放置することにより、表面析出が起こった。

加硫促進剤は、ＴＢＢＳよりＣＢＳの方が析出量が少ないものの、ともに単独で５重量部以上配合すると（比較例４〜７）、表面析出が起こった。

一方、加硫促進剤を多く配合するほど（比較例４〜７）、加硫後のゴム組成物の硬さが硬くなり、ランフラット耐久性が向上する傾向が見られた。

ＴＢＢＳ、ＣＢＳをそれぞれ４重量部ずつ、合計８重量部配合した場合（実施例１）は、表面析出が起こらず、しかも加硫促進剤を単独で８重量部配合した組成物（比較例５および７）とほぼ同等の良好なランフラット耐久性を示した。

つまり、２種類の加硫促進剤は同時に配合すると、それぞれの溶解度の限界量まで配合することができ、表面析出が起こりにくい。さらに、加硫後物性は、１種類の加硫促進剤を多量に配合したゴム組成物と同様の物性を得ることができる。

ビードエイペックスを説明するためのビード部付近の概略断面図である。

符号の説明

１チェーファー部
２サイドウォール部
３インナーライナー
４ビードコア
５ビードエイペックス
６プライ

Claims

ゴム成分１００重量部に対して、硫黄２〜８重量部および加硫促進剤５重量部以上を配合してなり、かつ、前記加硫促進剤は２種以上からなり、少なくとも１種はスルフェンアミド系促進剤であることを特徴とする高硬度ゴム組成物をビードエイペックスに用いた空気入りタイヤ。