JP2006063287A - タイヤサイドウォール用ゴム組成物および空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】耐疲労性及び耐カット性を損なうことなく、タイヤの転がり抵抗を低減して低燃費化を図ることができるタイヤサイドウォール用ゴム組成物を提供する。
【解決手段】シス−１，４結合含有量が９７％以上で、１００℃でのムーニー粘度（ＭＬ１＋４）が４５以上であり、かつ、該ムーニー粘度に対する２５℃での５重量％トルエン溶液粘度（Ｔ−ｃｐ）〔ｃｐｓ〕の比である（Ｔ−ｃｐ）／（ＭＬ１＋４）が２．５以上であるブタジエンゴム３０〜６０重量％と、他のジエン系ゴム７０〜４０重量％とからなるゴム成分１００重量部に対し、窒素吸着比表面積が３５〜１２０ｍ^２／ｇで、ＤＢＰ吸油量が９０ｃｍ^３／１００ｇ以上であるカーボンブラックを３０〜５０重量部含有するタイヤサイドウォール用ゴム組成物である。

Description

本発明は、空気入りタイヤのサイドウォール部に用いられるタイヤサイドウォール用ゴム組成物、及び空気入りタイヤに関するものである。

従来、タイヤ性能を向上させ、自動車の低燃費化を実現するため、タイヤのヒステリシスロスを低減する一環としてトレッドゴムの開発検討が数多く実施されており、その成果として、タイヤの転がり抵抗は大きく低減されつつある。しかしながら、転がり抵抗を更に小さくするために、トレッド部のゴム配合のみでヒステリシスロスの低減を図ろうとした場合、耐摩耗性などの他の性能が低下することから、この方策には限界がある。

そのため、トレッド部以外の部位で転がり抵抗を低減させることが望ましく、そのような提案がなされている。

例えば、下記特許文献１には、タイヤのビード部周りにおける各ゴムの損失正接ｔａｎδおよび複素弾性率Ｅ＊を一定の範囲に限定することにより、転がり抵抗を低減することが記載されている。

また、下記特許文献２には、タイヤのサイドウォール用ゴム組成物において、ジエン系ゴム１００重量部に対し、特定の平均粒子径、圧縮ＤＢＰ吸油量およびＣＴＡＢ表面積を有するカーボンブラック５〜５０重量部と、特定のＤＢＰ吸油量およびＢＥＴ窒素吸着比表面積を有する沈降性シリカ１０〜６０重量部と、更にシランカップリング剤の特定量とを配合することにより、転がり抵抗が小さく、耐摩耗性、ＷＥＴ性能に優れ、電気抵抗が小さいタイヤが得られることが記載されている。

なお、この特許文献１には、上記ジエン系ゴムとしてシス含量の高いブタジエンゴムを用いることが好ましいと記載されており、そのようなブタジエンゴムとしてシス含有量が９８％である宇部興産製「ＢＲ１５０Ｌ」を用いる点が開示されている。しかしながら、このブタジエンゴムは、ムーニー粘度が本発明規定の範囲よりも小さく、しかも、ムーニー粘度に対するトルエン溶液粘度の比（Ｔ−ｃｐ）／（ＭＬ１＋４）も本発明規定の範囲よりも小さいものである。そのため、このブタジエンゴムでは、上記した特定のシリカ及びシランカップリング剤とともに併用することで始めて転がり抵抗の低減に寄与できるものであり、非シリカ配合においても転がり抵抗の低減を実現できるというものではない。
特開２００２−１７８７２４号公報 特開平１０−３６５５９号公報

本発明者は、転がり抵抗を低減させるためにトレッド部以外の部位に着目したところ、サイドウォール部はトレッド部に比べて転がり抵抗への寄与率こそ低いが、サイドウォールゴムのヒステリシスは他の部位と比較して一般に高く、そのため、サイドウォールゴムのヒステリシスロスを大幅に低減すれば、転がり抵抗を小さくすることができると考えた。そして、サイドウォール部のゴム配合について種々検討を行った結果、高シス含有量で、高分子量であり、かつリニアリティの高いブタジエンゴムと、特定のカーボンブラックとを組み合わせることにより、サイドウォール部として要求される耐疲労性と耐カット性を損なうことなく、タイヤの転がり抵抗を低減できることを見い出した。

すなわち、本発明の課題は、耐疲労性及び耐カット性を損なうことなく、タイヤの転がり抵抗を低減して低燃費化を図ることができるタイヤサイドウォール用ゴム組成物、およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することにある。

上記課題を解決する本発明に係るタイヤサイドウォール用ゴム組成物は、シス−１，４結合含有量が９７％以上で、１００℃でのムーニー粘度（ＭＬ１＋４）が４５以上であり、かつ、該ムーニー粘度に対する２５℃での５重量％トルエン溶液粘度（Ｔ−ｃｐ）〔ｃｐｓ〕の比である（Ｔ−ｃｐ）／（ＭＬ１＋４）が２．５以上であるブタジエンゴム３０〜６０重量％と、他のジエン系ゴム７０〜４０重量％とからなるゴム成分１００重量部に対し、窒素吸着比表面積が３５〜１２０ｍ^２／ｇで、ＤＢＰ吸油量が９０ｃｍ^３／１００ｇ以上であるカーボンブラックを３０〜５０重量部含有するものである。

かかる本発明のタイヤサイドウォール用ゴム組成物は、加硫物の硬度が５０〜６０であり、かつ、ｔａｎδが０．０５〜０．１であることが好ましい。

また、本発明に係る空気入りタイヤは、これらのタイヤサイドウォール用ゴム組成物でサイドウォール部を作製してなるものである。

本発明によれば、上記した特定のブタジエンゴムと特定のカーボンブラックとを併用することにより、サイドウォール部として要求される耐疲労性と耐カット性を損なうことなく、タイヤの転がり抵抗を低減させることができ、低燃費化を図ることができる。

以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。

本発明のゴム組成物において、ゴム成分として使用されるブタジエンゴムは、以下の性状を持つ特定のポリブタジエンである。
（１）シス−１，４結合含有量≧９７％
（２）１００℃でのムーニー粘度（ＭＬ１＋４）≧４５
（３）２５℃での５重量％トルエン溶液粘度（Ｔ−ｃｐ）〔ｃｐｓ〕と１００℃でのムーニー粘度（ＭＬ１＋４）の関係式が、（Ｔ−ｃｐ）／（ＭＬ１＋４）≧２．５を満たす。

このような高シス含有量で、高分子量であり、かつ、リニアリティの高いブタジエンゴムを用いることにより、加硫ゴムのｔａｎδを効果的に下げて、タイヤの転がり抵抗を低減することができる。

上記（１）のシス含有量は核磁気共鳴装置（ＮＭＲ）を用いて測定される値であり、シス含有量は９８％以上であることがより好ましい。

上記（２）のムーニー粘度は、該ブタジエンゴムの分子量の指標になるものであり、ＪＩＳ Ｋ６３００に準拠して測定される。ムーニー粘度は５０以上であることがより好ましい。なお、ムーニー粘度の上限は特に限定されないが、好ましくは７０以下である。

上記（３）の（Ｔ−ｃｐ）／（ＭＬ１＋４）は、該ブタジエンゴムのポリマー鎖の分岐度の指標になるものであり、この値が大きいほど分岐度が小さいこと、即ち、リニアリティが高いことを意味する。この値が２．５未満では加硫ゴムのｔａｎδが大きくなり、充分な転がり抵抗の低減効果が得られない。より好ましくは（Ｔ−ｃｐ）／（ＭＬ１＋４）は３以上である。ここで、トルエン溶液粘度（Ｔ−ｃｐ）は、試料ゴムをトルエンに５重量％溶液として溶解し、その溶液の２５℃での粘度をキャノンフェンスケ型動粘度計により測定して得られるものである。

本発明のゴム組成物においてゴム成分は、上記ブタジエンゴム３０〜６０重量％と、その他のジエン系ゴム７０〜４０重量％とのブレンドゴムからなる。上記ブタジエンゴムの配合比率が３０重量％未満では、耐屈曲疲労性に劣る。一方、上記ブタジエンゴムの配合比率が６０重量％を越えると、耐カット性に劣る。他のジエン系ゴムとしては、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、上記した特定のブタジエンゴム以外のブタジエンゴムなどが挙げられ、これらはいずれか一種のみを用いても２種以上併用してもよい。好ましくは、天然ゴム及び／又はイソプレンゴムを用いることである。

本発明のゴム組成物に使用されるカーボンブラックは、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が３５〜１２０ｍ^２／ｇであり、かつ、ＤＢＰ（フタル酸ジブチル）吸油量が９０ｍｌ／１００ｇ以上のものである。

窒素吸着比表面積は、ＪＩＳ Ｋ６２１７に準じて測定される値であり、この値が３５ｍ^２／ｇ未満では、補強性が低く、サイドウォール部として要求される耐疲労性、耐カット性を満足することができない。一方、窒素吸着比表面積が１２０ｍ^２／ｇを越えると、転がり抵抗の低減効果が劣る。窒素吸着比表面積のより好ましい範囲は、下限が４０ｍ^２／ｇであり、上限が１００ｍ^２／ｇである。

ＤＢＰ吸油量は、ＪＩＳ Ｋ６２１７に準じて測定され、カーボンブラックのストラクチャーの指標となるものであり、この値が９０ｃｍ^３／１００ｇ未満であると、サイドウォール部として要求される耐疲労性、耐カット性を満足することができない。ＤＢＰ吸油量の上限は特に限定されないが、１５０ｃｍ^３／１００ｇ以下であることが好ましく、より好ましくは１３０ｃｍ^３／１００ｇ以下である。

上記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３０〜５０重量部である。カーボンブラックの配合量が３０重量部未満であると、補強効果が不足して耐カット性が低下し、一方、５０重量部を越えると、発熱性が悪化して転がり抵抗の低減効果が得られなくなる。

本発明のゴム組成物には、上記した成分の他に、シリカなどの無機充填剤、老化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、軟化剤、加硫剤、加硫促進剤など、タイヤのサイドウォール用ゴム組成物において一般に使用される各種添加剤を配合することができる。

本発明のタイヤサイドウォール用ゴム組成物は、その加硫物が以下の物性を持つものであることが好ましい。すなわち、該加硫物の硬度が５０〜６０であることが好ましい。本発明において硬度は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３のタイプＡデュロメータに準拠して測定される値であり、この値が上記範囲から外れると、タイヤのサイドウォール部として要求される性能を確保することが難しくなる。

また、該加硫物は、ｔａｎδが０．０５〜０．１であることが好ましい。本発明においてｔａｎδは、粘弾性スペクトロメータを用いて、初期歪み１５％、動的歪み±２．５％、周波数１０Ｈｚ、温度６０℃の条件下で測定される損失正接であり、この値が０．１を越えると転がり抵抗の改善効果が不十分となる。

以上よりなる本発明のタイヤサイドウォール用ゴム組成物は、空気入りラジアルタイヤのサイドウォール部のためのゴム組成物として用いられ、常法に従い加硫成形することにより、サイドウォール部を形成することができる。本発明のゴム組成物は、特に、トラックやバスなどの大型車に用いられる重荷重用タイヤのサイドウォール用に好適であるが、これに限定されるものではなく、乗用車用タイヤにも適用することができる。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

バンバリーミキサーを使用し、下記表１に示す配合に従い、サイドウォール用ゴム組成物を調製した。表１中の各配合物の詳細は以下の通りである。

・ＮＲ：天然ゴム（ＲＳＳ３号）
・ＢＲ１：宇部興産製「Ｚ７０１」（シス−１，４結合含有量＝９８％、ムーニー粘度（ＭＬ１＋４）＝５１、（Ｔ−ｃｐ）／（ＭＬ１＋４）＝３．３）。

・ＢＲ２：宇部興産製「Ｚ７００」（シス−１，４結合含有量＝９８％、ムーニー粘度（ＭＬ１＋４）＝３８、（Ｔ−ｃｐ）／（ＭＬ１＋４）＝２．６）。

・ＢＲ３：宇部興産製「ＢＲ１５０Ｂ」（シス−１，４結合含有量＝９６％、ムーニー粘度（ＭＬ１＋４）＝４０、（Ｔ−ｃｐ）／（ＭＬ１＋４）＝１．３）
・ＩＳＡＦ：東海カーボン製「シースト６」（窒素吸着比表面積＝１１９ｍ^２／ｇ、ＤＢＰ吸油量＝１１４ｍｌ／１００ｇ）。

・ＨＡＦ：東海カーボン製「シースト３」（窒素吸着比表面積＝７９ｍ^２／ｇ、ＤＢＰ吸油量＝１０１ｍｌ／１００ｇ）。

・ＦＥＦ：東海カーボン製「シーストＳＯ」（窒素吸着比表面積＝４２ｍ^２／ｇ、ＤＢＰ吸油量＝１１５ｍｌ／１００ｇ）。

・ＧＰＦ：東海カーボン製「シーストＶ」（窒素吸着比表面積＝２７ｍ^２／ｇ、ＤＢＰ吸油量＝８７ｍｌ／１００ｇ）。

各ゴム組成物には、共通配合として、亜鉛華（三井金属鉱業製「亜鉛華３号」）２重量部、ステアリン酸（花王製「ルナックＳ−２０」）２重量部、老化防止剤（住友化学工業製「アンチゲン６Ｃ」）５重量部、ワックス（日本精蝋製「ＯＺＯＡＣＥ−０３５５」）１重量部、加硫促進剤（住友化学工業製「ソクシールＣＺ」）１重量部、硫黄（鶴見化学工業製「粉末硫黄」）２重量部を配合した。

得られた各ゴム組成物について、１５０℃×３０分で加硫して所定形状の試験片を作製し、得られた試験片を用いて、硬度、耐カット性、耐屈曲疲労性、損失係数ｔａｎδを測定した。測定方法は、硬度およびｔａｎδについては上記した通りであり、耐カット性についてはＪＩＳ Ｋ６２５２に準拠して測定し、耐屈曲疲労性についてはＪＩＳ Ｋ６２６０に準拠して測定した。なお、耐カット性および耐屈曲疲労性については、比較例１をコントロールとして、これと同等であれば「○」、比較例１よりも悪化した場合には「×」と評価した。結果を表１に示す。

また、各ゴム組成物をサイドウォール用ゴムとして用いて、トラックバス用１１Ｒ２２．５ １４ＰＲサイズの試作タイヤを作製し、転がり抵抗性を評価した。転がり抵抗性は、１軸ドラム試験機を用い、内圧８００ｋＰａ、荷重２９００ｋｇ、速度６０ｋｍ／ｈでドラム上を走行する時の転がり抵抗を測定することにより評価し、比較例１のタイヤを１００とした指数で表示した。指数が小さいほど、転がり抵抗が小さく、低燃費性に優れることを意味する。結果を表１に示す。

表１に示すように、本発明に係る実施例１〜３であると、比較例１に対して、耐屈曲疲労性および耐カット性を損なうことなく、転がり抵抗が低減しており、低燃費化が実現されていた。また、比較例２では、比較例１に比べてｔａｎδは低減されていたものの、用いたブタジエンゴムのムーニー粘度が規定値よりも低かったため、その低減効果は小さく、転がり抵抗の改善効果は認められなかった。また、比較例３では、カーボンブラックの配合量が規定値未満であるため、耐カット性に劣っており、比較例４では、カーボンブラックが本発明特定のものでないため、耐カット性および耐屈曲疲労性に劣っていた。更に、比較例５では、ブタジエンゴムの配合量が規定値未満であるため、耐屈曲疲労性に劣り、また転がり抵抗の低減幅も小さいものであった。

Claims (3)

1. シス−１，４結合含有量が９７％以上で、１００℃でのムーニー粘度（ＭＬ１＋４）が４５以上であり、かつ、該ムーニー粘度に対する２５℃での５重量％トルエン溶液粘度（Ｔ−ｃｐ）〔ｃｐｓ〕の比である（Ｔ−ｃｐ）／（ＭＬ１＋４）が２．５以上であるブタジエンゴム３０〜６０重量％と、他のジエン系ゴム７０〜４０重量％とからなるゴム成分１００重量部に対し、
   窒素吸着比表面積が３５〜１２０ｍ^２／ｇで、ＤＢＰ吸油量が９０ｃｍ^３／１００ｇ以上であるカーボンブラックを３０〜５０重量部含有する
   ことを特徴とするタイヤサイドウォール用ゴム組成物。
2. 加硫物の硬度が５０〜６０であり、かつ、ｔａｎδが０．０５〜０．１であることを特徴とする請求項１記載のタイヤサイドウォール用ゴム組成物。
3. 請求項１又は２記載のゴム組成物でサイドウォール部を作製してなる空気入りタイヤ。