JP2005200598A - 空気入りタイヤのベルト用コードを被覆するための未加硫ゴム組成物及び空気入りタイヤ用ベルトプライ - Google Patents

Abstract

【課題】 空気入りタイヤのベルト用コードとの接着性を低下させることなく、低燃費化を実現する未加硫ゴム組成物及びその製造方法を提供すること。また、該未加硫ゴム組成物を用いた空気入りタイヤ用ベルトプライを提供すること。
【解決手段】 ゴム成分１００重量部に対してシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを４〜８重量部含有することを特徴とする空気入りタイヤのベルト用コードを被覆するための未加硫ゴム組成物。
【選択図】 なし

Description

本発明は、空気入りタイヤのベルト用コードを被覆するための未加硫ゴム組成物に関する。詳しくは、ベルト用コードとの接着性を低下させることなく、低燃費化を実現することができる未加硫ゴム組成物に関する。また本発明は、該未加硫ゴム組成物を用いた空気入りタイヤ用ベルトプライに関する。

タイヤのベルト層、特にそのエッジ部は、走行により繰り返し変形を受けるためにゴムが疲労劣化を起こす。その結果、ひどい場合にはベルト用コードを被覆するゴムが破壊され、セパレーションを引き起こす危険性がある。走行によるゴムの疲労劣化を極力抑えるために、ゴムの剛性を高めることによって変形の歪みを小さくしたり、ゴムの強度を上げることが有効である。従来、高補強性のカーボンブラックを使用したり、カーボンブラックの配合量を増やすことによって、ゴムの剛性を上げて変形の歪みを抑えたり、また、ゴムの強度を向上させることにより、疲労劣化を防止していた。しかし、これらの方法は、同時にゴムの発熱性を高め、熱によるゴム劣化を促進してしまうという問題があった。

これらの問題を解決する方法として、ゴム成分１００重量部に対してカーボンブラック３０〜６０重量部、及びＮ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニルキノンジイミン１〜１０重量部を含有するゴム組成物が開示されている（特許文献１）。

また、ベルト端部におけるセパレーションの発生と成長を抑制し、耐久性を改善することを目的として、カーカスと該カーカスに隣接する最内層ベルト層の自由端との間に、融点１３０〜１７０℃および粒径１００μｍ以下のシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンをジエン系ゴム１００重量部に対して５〜４０重量部分散配合したゴム部材からなるベルトアンダークッションゴムを配置したタイヤが開示されている（特許文献２）。

一方、近年省資源、省エネルギーの要請下、自動車用タイヤにおいても自動車の低燃費化のために転がり抵抗の低下が要求されている。転がり抵抗を低下させるために、トレッドゴムのヒステリシスロスを下げるなどの改善が図られてきた。しかし、トレッドゴムのヒステリシスロスを下げると操縦安定性が低下したり、ノイズが大きくなるなどの問題を有していた。

上記問題を解決する方法として、ゴム成分１００重量部に対して、特定のヨウ素吸収量及びＤＢＰ吸油量であるカーボンブラック４０〜５０重量部、有機コバルト塩１〜３重量部、イオウ２．５〜３．５重量部を配合してなるスチールベルト用ゴム組成物が開示されている（特許文献３）。

しかし、上記特許文献１、２に記載の技術は、ベルト層の耐久性をある程度向上させることはできるが、タイヤの転がり抵抗を改善し低燃費化を実現できるものではない。また、特許文献２記載の技術は、カーカスとベルト層の自由端との間にベルトアンダークッションゴムを配置する技術であり、本発明に係る技術とは本質的に異なるものである。一方、特許文献３に記載の技術は、タイヤの転がり抵抗を改善し自動車の低燃費化に寄与することはできるが、ベルト層の耐久性が不十分である。
特開２００２−６０５５１号公報 特開平６−９２１０８号公報 特開平７−１４９９５７号公報

本発明の目的は、空気入りタイヤのベルト用コードとの接着性を低下させることなく、低燃費化を実現することができる未加硫ゴム組成物及びその製造方法を提供することにある。また、本発明は該未加硫ゴム組成物を用いた空気入りタイヤ用ベルトプライを提供することを目的とする。

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下に示す未加硫ゴム組成物により上記目的を達成できることを見出し本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、ゴム成分１００重量部に対してシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン（以下、ＳＰＢという）を４〜８重量部含有することを特徴とする空気入りタイヤのベルト用コードを被覆するための未加硫ゴム組成物に関する。

上述の未加硫ゴム組成物をベルト層のゴム材料として使用したタイヤは、転がり抵抗を低減できるため低燃費化を実現することができる。また、ＳＰＢを特定範囲内で未加硫ゴム組成物に添加することにより、ベルト用コードとの接着性が低下することもない。その理由は明らかではないが、以下のように考えられる。

ＳＰＢを添加することにより、加硫後のゴム組成物の複素弾性率Ｅ^* を高くすることができる。それによりゴム組成物の硬度が高くなり、ベルト層の耐久性が向上すると考えられる。また、加硫後のゴム組成物の損失正接ｔａｎδを小さくすることができ、それによりゴム組成物の発熱量が小さくなりタイヤの転がり抵抗を低減させることができるため燃費性能が向上すると考えられる。

ＳＰＢの含有量がゴム成分１００重量部に対して４重量部未満の場合には、該組成物を加硫して得られるゴムの硬度が十分でないため、ベルト層の耐久性が不十分となり、また低燃費化の効果が十分に得られない傾向にある。一方、８重量部を超える場合には、ベルト用コードとの接着性が大幅に低下してベルト層の耐久性が低下するだけでなく、ゴム組成物の発熱量が大きくなり燃費性能が悪くなる傾向にある。

本発明は、少なくともゴム成分の一部及びシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを含有するマスターバッチと、少なくとも残りのゴム成分とを混合して、ゴム成分１００重量部に対してシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを４〜８重量部含有させる工程を含む空気入りタイヤのベルト用コードを被覆するための未加硫ゴム組成物の製造方法に関する。

また本発明は、少なくともゴム成分の一部とシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンとを混合してマスターバッチを作製する工程、及び少なくとも該マスターバッチと残りのゴム成分とを混合して、ゴム成分１００重量部に対してシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを４〜８重量部含有させる工程を含む空気入りタイヤのベルト用コードを被覆するための未加硫ゴム組成物の製造方法に関する。

ゴム成分とＳＰＢを混合する際にＳＰＢの分散が不十分な場合には、組成物中にＳＰＢが凝集した状態となり加硫後にクラックの発生核となる。それにより、加硫ゴムの耐クラック性が悪化したり、ベルト用コードとの接着性が低下する傾向にある。本発明の製造方法のように、ＳＰＢを予め少量のゴム成分に十分に練り込んでマスターバッチを作製し、これに特定の配合割合になるように残りのゴム成分や添加剤等を混合して未加硫ゴム組成物を作製することにより、組成物中に均一にＳＰＢを分散させることができる。そのため、クラックの発生核の生成を抑制でき、加硫ゴムの耐クラック性が悪化したり、ベルト用コードとの接着性が低下することもない。

本発明においては、前記ゴム成分の一部がブタジエンゴム（ＢＲ）であることが好ましい。ＳＰＢと同種の材料を用いることにより分散性をさらに向上させることができる。

また、本発明の空気入りタイヤ用ベルトプライは、前記未加硫ゴム組成物を空気入りタイヤのベルト用コードに被覆してなるものである。該ベルトプライを使用したタイヤは、耐久性に優れ、かつベルト層の高剛性化により転がり抵抗が改善されており低燃費化も実現できる。

本発明に使用するＳＰＢの重合度、融点などは特に制限されないが、ベルト用コードとの接着性、加硫して得られるゴムの硬度、ベルト層の耐久性、転がり抵抗の低減、及びゴム成分中への分散性などの観点から、重合平均分子量は１０万〜５０万程度であることが好ましく、さらに好ましくは１５万〜２５万である。融点は６０〜１１０℃程度であることが好ましく、さらに好ましくは６５〜１００℃である。

前記ＳＰＢの製造方法は特に制限されず、公知の方法を採用することができる。重合触媒としては、例えば、コバルトオクトエート、コバルト１−ナフテート、及びコバルトベンゾエートなどの可溶性コバルトと、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリブチルアルミニウム、及びトリフェニルアルミニウムなどの有機アルミニウム化合物と、二硫化炭素とからなる触媒系等を挙げることができる。具体的な重合方法として、特公昭５３−３９９１７号、特公昭５４−５４３６号および特公昭５６ー１８００５号の各公報に記載の方法を採用することができる。

本発明の未加硫ゴム組成物に使用するジエン系ゴム成分は特に制限されず、例えば、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、スチレンイソプレンゴム、ブタジエンゴム、及びイソプレンゴムなどが挙げられる。ゴム成分は、必要に応じて２種以上を混合して使用してもよく、特に天然ゴムとブタジエンゴムとを併用することが好ましい。

未加硫ゴム組成物には、通常ゴム工業界で用いられる各種添加剤を配合することができる。具体的にはカーボンブラック、シリカ等の補強充填剤、プロセスオイルないし可塑剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸コバルト、ナフテン酸コバルト、及びオクチル酸コバルト等の加工助剤、老化防止剤、各種加硫促進剤、硫黄等の加硫剤、各種酸化防止剤などが例示される。シリカを補強充填剤として使用する場合にはＳｉ−６９（デグサ社）等のシランカップリング剤を添加することが好ましい態様である。

前記ＳＰＢの添加量は、ゴム成分１００重量部に対して４〜８重量部であり、好ましくは４〜６重量部である。

補強充填剤の添加量は、ゴム成分１００重量部に対して、カーボンブラックは０〜２００重量部、シリカは０〜１００重量部であり、カーボンブラックとシリカの合計添加量は、２０〜２００重量部であることが好ましい。この補強充填剤の配合により、ゴム組成物の強度や剛性、弾性率などの諸特性が確保され、ベルト用コードとの接着性をより向上、維持することができる。

本発明の未加硫ゴム組成物の製造方法は特に制限されず、公知の方法によって製造できる。例えば、バンバリーミキサーやニーダー等の混練装置を用いて各原材料を混練する方法が挙げられる。

本発明においては、未加硫ゴム組成物中にＳＰＢを均一に分散させるために、ゴム成分の一部とＳＰＢとを含む原材料を混練ロールやバンバリーミキサー等の混練装置で混練して予めマスターバッチを作製し、得られたマスターバッチと残りのゴム成分とを混合して、ゴム成分１００重量部に対してＳＰＢを４〜８重量部含有させて未加硫ゴム組成物を製造することが好ましい。また、ゴム成分及びシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを含有する市販のマスターバッチを用い、該市販のマスターバッチと残りのゴム成分などを混合して、ゴム成分１００重量部に対してＳＰＢを４〜８重量部含有させて未加硫ゴム組成物を製造してもよい。市販のマスターバッチ中のＳＰＢの含有量が少ない場合には、ＳＰＢを別途添加してマスターバッチを作製してもよい。

各種添加剤はマスターバッチの作製時に混練してもよく、その後の未加硫ゴム組成物の作製時に混練してもよい。また、添加剤の種類ごとに混練時期を変えてもよい。

特に、混練中の発熱による加硫反応を防止するため、ゴム成分の一部と、ＳＰＢと、加硫促進剤及び加硫剤を除いた各種添加剤とを混練装置を使用してマスターバッチを作製し、得られたマスターバッチを一旦冷却した後に混練装置を使用して、さらに残りのゴム成分と、加硫剤と、加硫促進剤と、場合によってはその他の添加剤とを混合して未加硫ゴム組成物を製造することが好ましい。

本発明の空気入りタイヤ用ベルトプライは公知の方法により製造できる。例えば、カレンダー装置を用いて前記未加硫ゴム組成物をベルト用コードに被覆して、成形することにより製造することができる。空気入りタイヤのベルト用コードとしては、公知のものを特に制限なく使用することができる。例えば、真鍮メッキ処理されたフィラメントを撚り合わせることにより作成したスチールコードが挙げられる。スチール自体はゴムと接着しにくいが、表面を真鍮メッキ処理することによりゴムとの接着性が向上する。

前記ベルトプライは、バイアスカッターなどによりタイヤの種類、用途に応じた角度及び幅に裁断され、カーカス上にほぼ周方向に密に配列される。その後、ベルトプライ上にトレッド等を貼り合わせることにより生タイヤを作製し、該生タイヤを加硫することにより製品タイヤが得られる。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。

実施例１
ブタジエンゴム（宇部興産製、ＶＣＲ６１７、ＳＰＢ含有率：１７重量％）２８．９２重量部（ゴム成分２４重量部、ＳＰＢ４．９２重量部）、カーボンブラック（東海カーボン製、Ｎ３３０）６０重量部、老化防止剤（大内新興化学工業製、ノクラック６Ｃ）２重量部、ステアリン酸コバルト（ジャパンエナジー製）２重量部、亜鉛華８重量部、ステアリン酸０．５重量部、及びＳＰＢ（ＪＳＲ製、Ｒ８１０）１．０８重量部をバンバリーミキサーにて混練してマスターバッチを作製した。マスターバッチを冷却した後、該マスターバッチ、天然ゴム（ＲＳＳ♯３）７６重量部、硫黄７重量部、及び加硫促進剤（大内新興化学工業製、ノクセラーＤＺ−Ｇ）１重量部を混練ロールを使用して混練し、未加硫ゴム組成物を得た。

実施例２
天然ゴム（ＲＳＳ♯３）７６重量部、ブタジエンゴム（宇部興産製、ＢＲ１５０Ｂ）２４重量部、カーボンブラック（東海カーボン製、Ｎ３３０）６０重量部、老化防止剤（大内新興化学工業製、ノクラック６Ｃ）２重量部、ステアリン酸コバルト（ジャパンエナジー製）２重量部、亜鉛華８重量部、ステアリン酸０．５重量部、ＳＰＢ（ＪＳＲ製、Ｒ８１０）４重量部、硫黄７重量部、及び加硫促進剤（大内新興化学工業製、ノクセラーＤＺ−Ｇ）１重量部を混練ロールを使用して混練し、未加硫ゴム組成物を得た。

比較例１
表１の配合割合で、実施例２と同様の方法で未加硫ゴム組成物を製造した。

比較例２
ブタジエンゴム（宇部興産製、ＶＣＲ６１７、ＳＰＢ含有率：１７重量％）１４．４６重量部（ゴム成分１２重量部、ＳＰＢ２．４６重量部）、カーボンブラック（東海カーボン製、Ｎ３３０）６０重量部、老化防止剤（大内新興化学工業製、ノクラック６Ｃ）２重量部、ステアリン酸コバルト（ジャパンエナジー製）２重量部、亜鉛華８重量部、ステアリン酸０．５重量部、及びＳＰＢ（ＪＳＲ製、Ｒ８１０）０．５４重量部をバンバリーミキサーにて混練してマスターバッチを作製した。マスターバッチを冷却した後、該マスターバッチ、天然ゴム（ＲＳＳ♯３）８８重量部、硫黄７重量部、及び加硫促進剤（大内新興化学工業製、ノクセラーＤＺ−Ｇ）１重量部を混練ロールを使用して混練し、未加硫ゴム組成物を得た。

比較例３
ブタジエンゴム（宇部興産製、ＶＣＲ６１７、ＳＰＢ含有率：１７重量％）５９重量部（ゴム成分４９重量部、ＳＰＢ１０重量部）、カーボンブラック（東海カーボン製、Ｎ３３０）６０重量部、老化防止剤（大内新興化学工業製、ノクラック６Ｃ）２重量部、ステアリン酸コバルト（ジャパンエナジー製）２重量部、亜鉛華８重量部、及びステアリン酸０．５重量部をバンバリーミキサーにて混練してマスターバッチを作製した。マスターバッチを冷却した後、該マスターバッチ、天然ゴム（ＲＳＳ♯３）５１重量部、硫黄７重量部、及び加硫促進剤（大内新興化学工業製、ノクセラーＤＺ−Ｇ）１重量部を混練ロールを使用して混練し、未加硫ゴム組成物を得た。

比較例４
表１の配合割合で、実施例２と同様の方法で未加硫ゴム組成物を製造した。

（評価）
〔加硫ゴム組成物の硬度〕
作製した未加硫ゴム組成物をモールド内に入れ、１５０℃で３０分加硫反応を行い、加硫ゴム組成物を得た。該加硫ゴム組成物を用いてＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して硬度を測定した。その結果を比較例１を１００とする指数で表示した。

〔加硫ゴム組成物の１００％モジュラス〕
前記加硫ゴム組成物を用いてＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して１００％モジュラスを測定した。その結果を比較例１を１００とする指数で表示した。

〔加硫ゴム組成物の発熱性〕
前記加硫ゴム組成物を用いてＪＩＳ Ｋ６２６５に準拠して発熱性を測定した。その結果を比較例１を１００とする指数で表示した。数値が低いほど発熱しないことを示す。

〔スチールコードと加硫ゴムの接着性〕
黄銅メッキしたスチールコード（構成２＋２×０．２５ｍｍ）を１２本／２５ｍｍの間隔で並べ、作製した各未加硫ゴム組成物をシーティング（厚み１．０ｍｍ）したゴムシート２枚でこれを挟みこんだ。そして、得られた積層ゴムシートを１５０℃で３０分加硫し、ゴムシートサンプルを作製した。作製した各ゴムシートサンプルの片面のゴムシートをオートグラフ（島津製作所製、ＤＣＳ５００）を用いて剥離し、その時の剥離力を測定した。その結果を比較例１を１００とする指数で表示した。数値が大きいほど接着性に優れることを示す。

〔燃費特性〕
作製した未加硫ゴム組成物を一般的な構造の空気入りラジアルタイヤ（サイズ：１９５／６５Ｒ１５）のベルト層の原料として使用し、定法によりサンプルタイヤを作製した。前記サンプルタイヤを１８００ｃｃのＦＦ車に取り付け、米国自動車技術者協会規格（ＳＡＥ Ｊ１２６９）に準拠して燃費試験を行った。その結果を比較例１を１００とする指数で表示した。数値が低いほど燃費特性に優れることを示す。

表１から明らかなように、未加硫ゴム組成物にＳＰＢを添加することにより、加硫後のゴム組成物の発熱性を抑制することができる。そのため、該ゴム組成物を用いたタイヤは燃費特性に優れている。また、特定量のＳＰＢを未加硫ゴム組成物に添加することにより、ベルト用コードとの接着性の低下を抑制することができる。マスターバッチを使用して製造したゴム組成物やタイヤは、上記効果が特に優れている。

Claims (6)

1. ゴム成分１００重量部に対してシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを４〜８重量部含有することを特徴とする空気入りタイヤのベルト用コードを被覆するための未加硫ゴム組成物。
2. 少なくともゴム成分の一部及びシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを含有するマスターバッチと、少なくとも残りのゴム成分とを混合して、ゴム成分１００重量部に対してシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを４〜８重量部含有させる工程を含む空気入りタイヤのベルト用コードを被覆するための未加硫ゴム組成物の製造方法。
3. 少なくともゴム成分の一部とシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンとを混合してマスターバッチを作製する工程、及び少なくとも該マスターバッチと残りのゴム成分とを混合して、ゴム成分１００重量部に対してシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを４〜８重量部含有させる工程を含む空気入りタイヤのベルト用コードを被覆するための未加硫ゴム組成物の製造方法。
4. 前記ゴム成分の一部がブタジエンゴムである請求項２又は３記載の空気入りタイヤのベルト用コードを被覆するための未加硫ゴム組成物の製造方法。
5. 請求項２〜４のいずれかに記載の方法により製造される空気入りタイヤのベルト用コードを被覆するための未加硫ゴム組成物。
6. 請求項１又は５記載の未加硫ゴム組成物を空気入りタイヤのベルト用コードに被覆してなる空気入りタイヤ用ベルトプライ。