JP2009119907A

JP2009119907A - ゴム組成物および空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2009119907A
Application number: JP2007293092A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Sakaguchi; 哲也阪口
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2007-11-12
Filing date: 2007-11-12
Publication date: 2009-06-04

Abstract

【課題】リム組作業を容易にしてリム組時のビード部のゴム欠けを防止するチェーファ用ゴム組成物および該ゴム組成物をチェファに用いた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】ジエン系ゴム成分１００質量部に対して、カーボンブラック２０質量部以上で１００質量部以下、ポリエチレングリコールを５．０質量部以上で１２質量部以下配合したタイヤチェーファ用のゴム組成物である。前記ゴム組成物にはジエン系ゴム成分１００質量部に対して、軟化剤が３質量部以上で１５質量部以下配合されており、前記ジエン系ゴム成分は、天然ゴム３０〜７０質量％とポリブタジエンゴム３０〜７０質量％よりなることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤがリムと係合する際にリムと接触する領域に配置されるチェーファ用のゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関する。

従来、タイヤのビード部の補強構造としては、カーカスプライの巻き上げ端部の外側にチェーファを配置している。さらに該チェーファに隣接し、カーカスプライの外側には必要に応じてインナーサイドウオールが配置される。該インナーサイドウオールはカーカスプライの巻きあげエッジ部の動きに対し、緩衝層、補強層としての役割を果たすもので、低モジュラスと粘着性が要求され、天然ゴムを主体とするゴム配合が使用されている。

チェーファは、走行による熱の影響や負荷を大きくうけるため、高い硬度と高い弾性が要求され、ブタジエンゴムを主体としたゴム配合が使用されている。しかし、チェーファゴムに使用されるブタジエンゴムは、その分子構造において立体障害が小さく、鎖状の分子構造をしているため、走行による歪みをうけると周方向に分子が再配列するという性質がある。ゴム分子が再配列すると剛性が高くなり、チェーファと該チェーファと隣接するインナーサイドウオールとの剛性差が増長される。そのためビード部のリムフランジと接する領域ででリムチェーフィングによるクラックが発生すると、チェーファのゴム内部にクラックが成長して、チェーファに隣接する内側のゴム、例えばインナーサイドウオールとの界面付近で剥離が生じるという問題がある。

特に近年、タイヤの高性能化を目的として低扁平タイヤの需要が増加している。加えてパンク時において一定距離を走行できるようにしたランフラットタイヤの需要が増えている。しかしこれらの扁平タイヤやランフラットタイヤはサイドウオール部分の強度が高く、曲げ剛性が高い特徴を有している。そのためタイヤをホイールに係合する際には標準扁平のタイヤよりも作業性が劣る。

また、自動リム組み機でリム組作業をする際は、サイドウオール部分の硬さのために自動組み付けができない場合がある。例えば、リムと直接接触する部分のゴムが裂けるなどの損傷が発生し、タイヤの安全性を著しく低下させ、タイヤが使用不可能になる場合がある。

特許文献１（特開２００１−１６４０５１）には、低燃費性で耐摩耗性が良好で、かつ加工性が良好な空気入タイヤを製造するため、ゴム成分１００重量部に対して、シリカを含有するカーボンブラック５〜８０重量部ならびにカーボンブラックおよび、シリカを、シリカを含有するカーボンブラックとカーボンブラックおよびシリカとの合計量が４０〜１００重量部になるように配合し、かつアルキレンオキサイド構造を有する重合物を前記シリカを含有するカーボンブラックおよびシリカの合計量に対して２〜２０重量％配合することを特徴とするタイヤ用ゴム組成物が開示されている。

特許文献２（特開２００１−１１３９２１）には、チェーファとインナーサイドウオールとの接着不良対策やリム組時のビード・トウ部のゴム欠けを防止するため、ブタジエンゴム３０〜７０質量部、天然ゴムおよびイソプレンゴムの１種以上３０〜７０部からなる合計１００部に対し、シリカ１〜２０部およびポリエチレングリコール１〜１０部を配合し、シランカップリング剤を配合しないゴム組成物からなる外層部およびブタジエンゴム２０〜６０部および天然ゴム４０〜８０部を配合したゴム組成物からなり、チェーファの上端部からビードコアの横まで配置された内層部からなる２層構造のチェーファをビード部に有する空気入りタイヤが開示されている。
特開２００１−１６４０５１号公報特開２００１−１１３９２１号公報これらの技術は、チェーファーのタイヤからの剥離やリム組時におけるビード部のゴム欠けの問題を同時に解決するには不充分である。

本発明は、リム組作業を容易にしてリム組時のビード部のゴム欠けを防止するチェーファ用ゴム組成物および該ゴム組成物をチェファに用いた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質量部に対して、カーボンブラック２０質量部以上で１００質量部以下、ポリエチレングリコールを５．０質量部以上で１２質量部以下配合したタイヤチェーファ用のゴム組成物である。

前記ゴム組成物には、ジエン系ゴム成分１００質量部に対して、軟化剤が３質量部以上で１５質量部以下配合されていることが好ましい。更に、前記ジエン系ゴム成分は、天然ゴム３０〜７０質量％とポリブタジエンゴム３０〜７０質量％よりなることが好ましい。本発明において、前記チェーファは、ゴムチェーファまたはコード補強層である。

本発明は、前記ゴム組成物をチェーファを用いた空気入りタイヤに関する。

本発明のチェーファ用ゴム組成物は、リム組係合時のビード部に所定の硬度、剛性と共にトウ部のゴム欠けを防止しうる強度を維持できる。さらにポリエチレングリコールを所定量配合したため、加硫ゴムの表面にポリエチレングリコールが徐々に析出してリムとの滑り効果を付与する。したがって、該ゴム組成物をチェーファに用いた空気い入りタイヤは、リム組時のビードトウ部のゴム欠けを防止し、リム組み作業を容易に実施することができる。

＜ジエン系ゴム成分＞
本発明に使用されるジエン系ゴム成分は、一般にタイヤ用ゴム組成物のジエン系ゴム成分として使用されるものであれば、特に制限なく使用することができる。前記ジエン系ゴム成分の具体例としては、たとえば天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、各種スチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、ポリイソプレン（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン共重合ゴム、クロロブレンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、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、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、多硫化ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムなどがあげられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。この場合、混合比は要求特性に応じて適宜調整できる。

本発明のチェーファ用ゴム組成物は、天然ゴム（ＮＲ）およびイソプレンゴム（ＩＲ）の１種以上３０〜７０質量％、好ましくは４０〜６０質量％と、ブタジエンゴム（ＢＲ）３０〜７０質量％、好ましくは４０〜６０質量％で構成することが好ましい。これらのゴム成分を用いることで、硬度変化の抑制、低発熱性、ビード変形の抑制などのメリットが大きい。前記ブタジエンゴムの配合量が、３０質量％より少ないと、耐カット性に不利となり、７０質量％より多いと、ロールバギングが生じ、加工が困難となり、粘着性も低下する。

前記ブタジエンゴムは、硬さおよび伸びを維持しながら、永久変形を小さく、走行による経時変化を小さく、かつ押出特性を維持する点から、その一部が１,２−シンジオタクチックポリブタジエンであることが好ましい。この場合、１,２−シンジオタクチックポリブタジエンの使用量は、ブタジエンゴム成分の６〜１７質量％、さらには１０〜１５質量％であることが好ましい。１,２−シンジオタクチックポリブタジエンの量が質量６％より少ないと、硬度が低下する傾向が生じやすく、１７質量％より多いと、加工性が低下する傾向が生じやすい。

前記１,２−シンジオタクチックポリブタジエンを含むブタジエンゴムの好適例としては、たとえば宇部興産（株）製のＶＣＲ−３０３、ＶＣＲ−４１２、ＶＣＲ−６１７などがあげられる。前記ＮＲおよびＩＲの１種以上は、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）などと異なり発熱性が低く、永久変型や硬度変化も小さいため好ましい。

＜カーボンブラック＞
本発明のチェーファ用ゴム組成物には、ジエン系ゴム成分１００質量部に対して、カーボンブラックを２０質量部以上で１００質量部以下、好ましくは３０質量部以上で６０質量部以下配合される。ここで、カーボンブラックは、特に限定はないが、好ましくはＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦグレードのものが使用される。

＜ポリエチレングリコール＞
本発明のチェーファ用ゴム組成物には、ジエン系ゴム成分１００質量部に対してポリエチレングリコールが５質量部以上で１２質量部以下配合される。ポリエチレングリコールは、加硫ゴム組成物に均一分散されており、チェーファゴム表面に徐々に移行析出する。その結果、チェーファゴム表面には常に適量のポリエチレングリコールが存在することになり、これがタイヤのリム組の際に、ホイールリムとタイヤに滑り性を付与し、リム組み作業性を円滑にすることができる。

前記ポリエチレングリコールの配合量が５質量部未満になると、ポリエチレングリコールのゴム表面への析出は十分ではなく、１２質量部を超えるとゴム組成物の硬度、モジュラスが低下すると共に、走行時間に伴うゴム特性の劣化が大きくなる。前記ポリエチレングリコールは、たとえば式：ＨＯ（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）_nＨで表わされ、ｎは５〜１００が好ましい。

＜軟化剤＞
本発明のゴム組成物は、前記ポリエチレングリコールのゴム組成物表面への適度の析出を促進するため、軟化剤をジエン系ゴム成分１００質量部に対して５質量部以上で２０質量部、好ましくは、７質量部以上で１５質量部配合される。ここで軟化剤は、石油系軟化剤、植物系軟化剤および合成軟化剤が使用できる。石油系軟化剤として、パラフィン系軟化剤、芳香族系軟化剤、ナフテンン系軟化剤があり、なかでも芳香族系軟化剤が好ましい。具体的には商品名として、ダイアナプロセスオイルＡＣ−１２、ダイアナプロセスオイルＡＣ−１２、ダイアナプロセスオイルＡＣ−１２、ダイアナプロセスオイルＡＣ−４６０、ダイアナプロセスオイルＡＨ−１５、ダイアナプロセスオイルＡＨ−２４、モビールゾールＫ、モビールゾール２２、モビールゾール１３０、昭和レゾックスＮｏ１、コウモレックス２００、コウモレックス３００、コウモレックス５００などを挙げることができる。

また、植物系軟化剤として、脂肪油系軟化剤、松樹軟化剤、トールイオル、ファクチス等が挙げられる。

ここで軟化剤をゴム組成物に配合することにより、ゴム組成物中のポリエチレンエチレングリコールの溶解性を調整し、ポリエチレングリコールが適度にチェファのゴム表面に析出するのを調整することができる。さらにチェーファに適度の柔軟性を付与し、リム組作業性を一層容易にすることができる。

＜その他の配合剤＞
なお、本発明のゴム組成物にはシリカを含まない。シリカ粒子の表面にポリエチレングリコールが吸着されゴム表面への析出を阻害することになる。充填剤として、タルク、炭酸カルシウム等を配合することは可能である。

更に本発明は、ゴムチェーファに従来から汎用されているゴム配合剤、例えば老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛等を適宜、その要求特性に応じて配合することができる。

＜チェーファの形状、特性＞
本発明においてチェーファの形状は特に規定はない。例えば、厚さが１〜５ｍｍｍシート状のものが用いられる。またゴム組成物単独で構成される場合のほか、ゴム組成物に繊維コード層もしくはファブリックを埋設して構成することもできる。

また、チェーファのＪＩＳ−Ａ硬度は、５０〜７０の範囲、判断時強度（ＴＢ）は、１８〜２２ＭＰａの範囲が好ましい。

＜タイヤの構造＞
本発明のチェーファ用ゴム組成物を備えた空気入りタイヤのビード部の構造を図１に基づき説明する。本発明の空気入りタイヤのビード部１は、サイドウォール５のタイヤ半径方向内側に位置する。ビード部のホイールのリムシートからリムフランジにかけて配置されるチェーファ３が配置されている。チェーファの内側の面は、インナーサイドウォール４に隣接しており、さらに、インナーサイドウォール４の内側は、ビードコア８で折り返され、巻きあげられたカーカスプライ２の折り返し端部２ａと接している。さらに該カーカスプライ２の折り返し端部２ａの内側はビードコア８からサイドウオール方向に厚さを漸減して延びる硬質ゴムのビードエイペックス６と密着している。またタイヤ内部側にはには内圧減少の防止するためのインナーライナー７が形成されている。

前記インナーサイドウォール４は、タイヤ走行時のタイヤの繰り返し変形に伴うカーカスプライの折り返し端部２ａの動きに対し、この動きを軽減する補強層および応力を緩和する緩衝層として機能する。そのためインナーサイドウォール４とチェーファの剛性の差を小さくすることで、両者の層の間の剥離が発生するのを防止できる。インナーサイドウォール４を構成するゴム組成物は、たとえば天然ゴム１００質量部に対し、カーボンブラック（Ｎ２３４）を３５〜５５質量部またはカーボンブラック（Ｎ２２０）を３０〜５０質量部などを配合することができる。なお、前記インナーサイドウォール４は省略することもできる。なお本発明の空気入りタイヤの製造は、従来採用されている一般的な製造方法が採用できる。

本発明のチェーファ用ゴム組成物および、該ゴム組成物をチェーファに用いた空気入りタイヤを実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例１〜２、比較例１〜４
以下の実施例および比較例で用いた原料のうち、説明の必要なものについて、以下に説明する。

表１に示すシリカを含まない配合Ａとシリカを含む配合Ｂ、軟化剤を含まない配合Ｃの３種類の基本配合を用いて、実施例、比較例のゴム組成物を製造した。配合量は質量部で示す。

なお、表１のゴム組成物の配合成分の詳細は以下のとおりである。
（注１）天然ゴム：ＲＳＳ＃３グレード。
（注２）ポリブタジエンゴム：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ。
（注３）カーボンブラック：昭和キャボット（株）製のショーブラックＮ５５０。
（注４）シリカ：Rhodia Silica社製の商品名「ZEOSIL 115GR」。
（注５）ポリエチレングリコール：商品名「ポリエチレングリコール４０００」、一般式ＨＯ（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）_nＨにおいて、ｎは約９０、平均分子量が４０００である。
（注６）プロセスオイル：ダイアナプロセスＡＨ−２４。
（注７）ワックス：サンノックＮ（大内新興化学株式会社製）。
（注８）老化防止剤：住友化学工業（株）製のアンチゲン６Ｃ。
（注９）ステアリン酸：日本油脂株式会社製のステアリン酸「椿」。
（注１０）酸化亜鉛：三井金属工業株式会社製酸化亜鉛。
（注１１）硫黄：軽井沢硫黄（株）製の粉末硫黄。
（注１２）加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ。

＜加硫ゴム組成物の製造およびその評価＞
表１に示す配合成分（硫黄および加硫促進剤を除く）を（株）神戸製鋼所製１．７Ｌバンバリーを用いて約１５０℃で３分間混練りした。その後、混合物に硫黄および加硫促進剤を加えて二軸ローラーにて８０℃で約４分間練り込んで未加硫ゴム組成物を得た。そして、１５０℃で３５分間加硫することにより、チェーファー用ゴム組成物を製造した。

得られた加硫ゴム組成物を用いて、ＪＩＳ−Ａ硬度、破断時強度ＴＢ（ＭＰａ）および永久変形率（％）を測定した。その結果を表２に示す。

＜ＪＩＳ−Ａ硬度＞
ＪＩＳＫ６２５３にしたがって、所定の加硫ゴム組成物のスプリング硬さ（ＪＩＳ−Ａ）を測定した。

＜破断時強度＞
ＪＩＳＫ６３０１にしたがって、所定の加硫ゴム組成物からＪＩＳ３号ダンベル形状のサンプルを作製して引張試験における破断時の強度ＴＢ（ＭＰａ）を測定した。

＜永久変形率＞
厚さ２ｍｍのＪＩＳ３号ダンベル形状のサンプルに２０ｍｍの標線をつけ、１８ｋｇ／ｃｍ²の定応力で伸長し、１００℃のオーブンで２４時間放置し、応力を取り除いたのち室温で３０分間放置し、標線間距離の変化率（％）を求めた。永久変形率が大きいほどリムチェーフィング性能が低下する。

＜空気入りタイヤの製造およびその評価＞
実施例１、２および比較例１〜４のチェーファ用ゴム組成物をビード部に図１に示す構造のチェーファを有する２５５／３５Ｒ１８サイズの補修用タイヤを試作した。

なお、インナーサイドウオールは、天然ゴム１００質量部に対して、カーボンブラックＮ２３４を４５質量部、プロセスオイルを６質量部、老化防止剤６Ｃを１．５質量部、耐熱性老化防止剤ＦＲを３質量部、ステアリン酸を２質量部、酸化亜鉛を６質量部、硫黄を２．５質量部、加硫促進剤（サンセラーＣＭ）を０．７質量部配合したゴム組成物を用いた。

得られた空気入りタイヤを用いて以下のリム組作業性の評価を行なった。結果を表２に示す。

＜リム組み作業性＞
試作タイヤを用いて自動マウンター機でリム組み作業を実施した。各３本ずつ試験を行い、次のように評価した。

１：３本ともチェーファに損傷が発生した。
２：１〜２本に損傷が発生した。

３：１本も損傷が発生しなかった。
表２の結果では実施例１、２はリム組作業性に優れえていることが示されている。

本発明のチェーファ用ゴム組成物をチェーファーに用いた空気い入りタイヤは、リム組時のビードトウ部のゴム欠けを防止し、リム組み作業を容易に実施することができる。そして本発明は、乗用車用タイヤ、トラック・バス用タイヤ、軽トラックタイヤなど各種のカテゴリーの空気入りタイヤに適用できる。

本発明の空気入りタイヤのビード部の拡大部分断面図である。

符号の説明

１ビード部、２カーカス、３チェーファ、４インナーサイドウォール、５サイドウォール、６ビードエイペックス、７インナーライナー、８ビードコア、９カーカスプライ。

Claims

ジエン系ゴム成分１００質量部に対して、カーボンブラック２０質量部以上で１００質量部以下、ポリエチレングリコールを５．０質量部以上で１２質量部以下配合したタイヤチェーファ用のゴム組成物。
ジエン系ゴム成分１００質量部に対して、軟化剤が３質量部以上で１５質量部以下配合されている請求項１記載のゴム組成物。
ジエン系ゴム成分は、天然ゴム３０〜７０質量％とポリブタジエンゴム３０〜７０質量％よりなる請求項１記載のゴム組成物。
タイヤチェーファは、ゴムチェーファまたはコード補強層である請求項１記載のゴム組成物。
請求項４記載のチェーファを用いた空気入りタイヤ。