JP2009270003A

JP2009270003A - サイド補強ライナー用ゴム組成物

Info

Publication number: JP2009270003A
Application number: JP2008121578A
Authority: JP
Inventors: Ayumi Naga; あゆみ那賀
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2008-05-07
Filing date: 2008-05-07
Publication date: 2009-11-19
Anticipated expiration: 2028-05-07
Also published as: JP5223446B2

Abstract

【課題】再生ゴムを配合しながら押出加工性、破断強度及び低発熱性を従来の性能レベル又はそれ以上に維持するようにしたサイド補強ライナー用ゴム組成物を提供する。
【解決手段】シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを含むブタジエンゴムを１０〜３０重量％と天然ゴムを１０〜３０重量％とを含むジエン系ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積が１００ｍ^２／ｇ以下のカーボンブラックを２０〜６０重量部、硫黄を３〜８重量部、再生ゴムを２〜２０重量部配合してなり、前記再生ゴムがムーニー粘度３５〜６５、該再生ゴム中のゴム成分の天然ゴム含有比率が６０重量％以上、かつ該再生ゴム中のゾルのゲル透過クロマトグラフによる重量平均分子量が６００００以下であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、サイド補強ライナー用ゴム組成物に関し、さらに詳しくは、環境負荷の低減を図るため再生ゴムを配合しながら、押出加工性、破断強度及び低発熱性を従来の性能レベル又はそれ以上に維持するようにしたランフラットタイヤのサイド補強ライナー用ゴム組成物に関する。

タイヤパンク時に一定距離を安全走行できるようにしたランフラットタイヤには、タイヤの内側にトレッド支持用の中子を挿入する方式とタイヤ自体のサイド部を補強するようにしたサイド補強方式とがある。後者のサイド補強方式は、サイドウォール部にモジュラスが高い断面三日月状の厚肉のサイド補強ライナーを内挿したものが一般的である。このサイド補強ライナーには、車重を支えるため弾性率が高く、かつランフラット走行時の耐久性を確保するため低発熱性であるゴム組成物を使用することが求められている。また、サイド補強ライナーのゴム組成物は弾性率や低発熱性の物性確保のため、ブタジエンゴムを多量に配合する特徴がある。しかし、ブタジエンゴムを多量に配合すると押出し成形時にシュリンクしやすく、サイド部への挿入が難しくなるという問題があった。

このシュリンク対策として、特許文献１は、ランフラットタイヤのサイド補強ライナー用ゴム組成物にシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを含むブタジエンゴムを配合することにより押出し加工性に優れたものにすることを提案している。

一方、地球環境を保護する観点から、空気入りタイヤのリサイクル率を高くすることが要求されるようになり、使用済みのタイヤやチューブから回収された再生粉末ゴムを新しいゴム原料中に配合することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、このような再生ゴムをサイド補強ライナー用ゴム組成物に配合すると押出加工性が低下し、ｔａｎδの増大を招き発熱性が悪化する。また、ゴム組成物の破断強度が低下するため、発熱性の悪化と共にランフラット走行時の耐久性が低下するという問題があった。

したがって、ランフラットタイヤのサイド補強ライナーを構成するゴム組成物に再生ゴムを配合してリサイクル率を高くしながら、押出加工性、破断強度及び低発熱性を従来の性能レベル又はそれ以上に維持可能にするサイド補強ライナー用ゴム組成物の実現が望まれている。
特開２００６−１９９８６４号公報特平１１−３３５４８８号公報

本発明の目的は、再生ゴムを配合しながら押出加工性、破断強度及び低発熱性を従来の性能レベル又はそれ以上に維持するようにしたサイド補強ライナー用ゴム組成物を提供することにある。

上記目的を達成する本発明のサイド補強ライナー用ゴム組成物は、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを含むブタジエンゴムを１０〜３０重量％と天然ゴムを１０〜３０重量％とを含むジエン系ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積が１００ｍ^２／ｇ以下のカーボンブラックを２０〜６０重量部、硫黄を３〜８重量部、再生ゴムを２〜２０重量部配合してなり、前記再生ゴムがムーニー粘度３５〜６５、該再生ゴム中のゴム成分の天然ゴム含有比率が６０重量％以上、かつ該再生ゴム中のゾルのゲル透過クロマトグラフによる重量平均分子量が６００００以下であることを特徴とする。

このサイド補強ライナー用ゴム組成物は、ランフラットタイヤのサイド補強ライナーを構成するのに好適である。

本発明のサイド補強ライナー用ゴム組成物によれば、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを含むブタジエンゴムを１０〜３０重量％と天然ゴムを１０〜３０重量％とを含むジエン系ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積が１００ｍ^２／ｇ以下のカーボンブラックを２０〜６０重量部、硫黄を３〜８重量部、再生ゴムを２〜２０重量部配合するようにしたので、再生ゴムのリサイクル率を高くしながら、押出加工性、破断強度及び低発熱性を従来の性能レベル又はそれ以上にするのことができる。特に、再生ゴムの性状を、ムーニー粘度を３５〜６５にし、再生ゴム中のゴム成分の天然ゴム含有比率を６０重量％以上にすると共に、再生ゴム中のゾルのゲル透過クロマトグラフによる重量平均分子量を６００００以下にしたので、再生ゴムの配合に伴う押出加工性及び破断強度を低下させず、かつｔａｎδを大きくすることなく低発熱性を維持することができる。

図１は、本発明のゴム組成物からなるサイド補強ライナーを有する空気入りランフラットタイヤを例示するタイヤ子午線方向の半断面図である。

図１において、空気入りランフラットタイヤは、トレッド部１、サイドウォール部２及びビード部３を有し、その内側に２プライのカーカス５が左右一対のビードコア４間に装架され、トレッド部１のカーカス５の外周側に、複数プライ（図では２プライ）からなるベルト層６がタイヤ１周にわたって配置され、その外側にベルトカバー層７が配置されている。また、タイヤ最内側には空気透過防止層としてインナーライナー層８が配置され、左右のサイドウォール部２には、それぞれカーカス５の内側に断面三日月状のゴム補強ライナー９が内挿されている。なお、断面三日月状のゴム補強ライナー９を内挿する位置は図示の例に限定されるものではなく、２枚のカーカス５の間に内挿するものであってもよい。

本発明のサイド補強ライナー用ゴム組成物は、上述のように断面三日月状のゴム補強用ライナーとして使用される。このゴム組成物のゴム成分はジエン系ゴムとし、そのジエン系ゴムは、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを含むブタジエンゴムを１０〜３０重量％と天然ゴムを１０〜３０重量％とを含むようにする。ジエン系ゴム中の天然ゴムは１０〜３０重量％、好ましくは１５〜２５重量％にする。天然ゴムの配合量が１０重量％未満の場合には、破断強度が低下する。また、天然ゴムの配合量が３０重量％を超える場合には、ｔａｎδが増大し発熱性が悪化する。なお、マトリックスのゴム成分中の天然ゴム１０〜３０重量％には、再生ゴムを除くものとする。

シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを含むブタジエンゴムはジエン系ゴム中の１０〜３０重量％、好ましくは１５〜２５重量％にする。シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを含むブタジエンゴムが１０重量％未満であると、破断強度や押出加工性を従来の性能レベル又はそれ以上にすることができない。シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを含むブタジエンゴムが３０重量％を超えると、サイド補強ライナー用ゴム組成物の発熱性が悪化する。

シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンは結晶性が高い樹脂であり、これがブタジエンゴム中に微分散している。ブタジエンゴム中のシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンの含有量は、好ましくは１〜２０重量％、より好ましくは３〜１５重量％にするとよい。１重量％未満の場合、破断強度や押出加工性を向上する効果が得られず、２０重量％を超えると、ゴム組成物の発熱性が悪化する。上記のシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを含むブタジエンゴムとしては、市販のものを使用することができ、例えば、宇部興産社製ＵＢＥＰＯＬ−ＶＣＲ４１２、ＶＣＲ６１７、ＶＣＲ４５０、ＶＣＲ８００等を例示することができる。

天然ゴム、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを含むブタジエンゴム以外のジエン系ゴムとしては、特に制限されるものではなく、サイド補強ライナー用ゴム組成物に通常用いられるイソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ブチルゴム等が挙げられる。好ましくはブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴムがよい。これらジエン系ゴムは、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。

サイド補強ライナー用ゴム組成物は、天然ゴム、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを含むブタジエンゴム以外のジエン系ゴムを、好ましくは４０〜８０重量％、より好ましくは５０〜７０重量％配合するとよい。例えば、ブタジエンゴムを配合する場合、ブタジエンゴムがジエン系ゴム中４０重量％未満では、ｔａｎδが大きくなり発熱性が悪化する。また、ブタジエンゴムが８０重量％を超えると、押出成形時にシュリンクが大きくなると共にシート肌が粗くなり、押出し加工性が悪化する。また、破断強度が低下する。

上記ゴム成分に配合する混合物のうち、再生ゴムの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し２〜２０重量部、好ましくは５〜１５重量部にする。再生ゴムの配合量が２重量部未満では、リサイクル率を高くすることができない。また、再生ゴムの配合量が２０重量部を超える場合には、ｔａｎδが増大し発熱が大きくなると共に、破断強度及び押出加工性が悪化する。

本発明で使用する再生ゴムは、ＪＩＳＫ６３１３に規定された自動車用タイヤ、チューブ及びその他のゴム製品の使用済みのゴムなどを再生したもの並びにこれと同等の性状を有するものとする。再生ゴムの種類は、チューブ再生ゴム、タイヤ再生ゴム、その他の再生ゴムから選ばれるいずれでもよく、複数の種類を組合わせることもできる。なかでも、タイヤ再生ゴムが好ましい。なお、本発明では、再生ゴムは、ＪＩＳＫ６３１３の規定に従い、所謂粉末ゴム以外の脱硫処理が施された再生ゴムとする。

再生ゴムの特性としては、ムーニー粘度（ＭＬ_１＋４）が３５〜６５、好ましくは４０〜６０のものを使用する。ムーニー粘度が３５未満であると、混合時の分散性が悪化する。また、ムーニー粘度が６５を超えると、押出加工性が悪化する。ここで、ムーニー粘度（ＭＬ_１＋４）とは、ＪＩＳＫ６３００に準拠し、１００℃で測定した値をいう。

また、再生ゴム中のゴム成分は、天然ゴム含有比率が６０重量％以上、好ましくは６０〜８５重量％である。天然ゴム含有比率が６０重量％未満であると、破断強度及び押出加工性が悪化する。なお、再生ゴム中の天然ゴム含有比率は、熱分解ガスクロマトグラフィー（ＰｙＧＣ）の測定により求められる値をいう。

本発明で使用する再生ゴムは、ゾルの分子量がゲル透過クロマトグラフによる重量平均分子量で６００００以下、好ましくは３００００〜６００００にする。ゾルの重量分子量が６００００を超える場合には、ｔａｎδが大きくなり発熱が大きくなる。ここで、再生ゴム中のゾルは、常温でトルエンに溶解する成分とする。ゾルの分子量は再生ゴムをフィルムにしたものを切断し小片化し、約２００倍量のトルエンに浸漬し２４時間静置する。次いで、２００メッシュの金網で再生ゴムを浸漬したトルエン溶液を濾過し、その濾液に含まれるゾルの分子量をゲル透過クロマトグラフ（Gel permeation chromatography（ＧＰＣ））により重量平均分子量（ポリスチレン換算）で測定したものをいう。

ゴム成分に配合する混合物のうち、カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し２０〜６０重量部、好ましくは２５〜５５重量部にする。カーボンブラックの配合量が２０重量部未満の場合には破断強度を高くすることができない。また、カーボンブラックの配合量が６０重量部を超えると発熱性が悪化する。

本発明において使用するカーボンブラックは、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が１００ｍ^２／ｇ以下、好ましくは２０〜９５ｍ^２／ｇのものを使用する。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が１００ｍ^２／ｇを超える場合には、発熱性が悪化する。カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、ＪＩＳＫ６２１７−２に準拠して求められるものとする。

本発明のサイド補強ライナー用ゴム組成物には、カーボンブラック以外の無機充填剤を配合してもよい。無機充填剤としては、例えば、シリカ、クレー、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、マイカ、タルク等を例示することができる。なかでも、シリカ、クレーが好ましい。

本発明のサイド補強ライナー用ゴム組成物には、硫黄の配合量をジエン系ゴム１００重量部に対し３〜８重量部、好ましくは４〜８重量部にする。硫黄の配合量が３重量部未満の場合、破断強度が低下すると共に、発熱が大きくなる。また、硫黄の配合量が８重量部を超えると、低発熱性は得られるが、破断強度が低下する。

また、サイド補強ライナー用ゴム組成物には、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤などのゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練してゴム組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量は本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。

サイド補強ライナー用ゴム組成物は、公知のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。

本発明のサイド補強ライナー用ゴム組成物は、再生ゴムを使用してリサイクル率を高くしながら、押出し加工性を良好にし破断強度を従来の性能レベル又はそれ以上の高いレベルで維持すると共に、ｔａｎδを小さくし低発熱性にすることができる。このサイド補強ライナー用ゴム組成物は、ランフラットタイヤのサイド補強ライナー部に適用することが好ましく、このゴム組成物から構成されたサイド補強ライナー部を有する空気入りランフラットタイヤは、ランフラット走行時の耐久性に優れる。

以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

表１に示す配合からなる１６種類のゴム組成物（実施例１〜４、比較例１〜１２）を、それぞれ硫黄及び加硫促進剤を除く配合成分を秤量し、１.７Ｌのバンバリーミキサーで４分間混練し、温度１６０℃でマスターバッチを放出し室温冷却した。このマスターバッチを１.７Ｌのバンバリーミキサーに供し、硫黄及び加硫促進剤を加え混合し、サイド補強ライナー用ゴム組成物を調製した。

得られた１６種類のゴム組成物（実施例１〜４、比較例１〜１２）を、それぞれ所定形状の金型中で、１５０℃、３０分間加硫して試験片を作製し、破断強度、発熱性（ｔａｎδ）を下記に示す方法により測定した。また、これらのゴム組成物の押出し加工性を下記に示す方法により測定した。

破断強度
ＪＩＳＫ６２５１に準拠し、３号型ダンベル試験片、２０℃、引張り速度５００ｍｍ／分の条件で測定した。得られた結果は、比較例１の値を１００とする指数で表わし表１，２に示した。この指数が大きいほど破断強度が高いことを意味する。

発熱性（ｔａｎδ）
東洋精機製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、温度６０℃におけるｔａｎδを、静的歪み１０％、動的歪み±２％、周波数２０Ｈｚの条件で測定した。得られた結果は、比較例１の値を１００とする指数で表わし表１，２に示した。ｔａｎδの指数が小さいほどヒステリシスロスが小さく低発熱性に優れることを意味する。

押出加工性
単軸押出機（ブラベンダー社製プラスティコーダー、スクリュー回転数４０ｒｐｍ、シリンダ温度１００℃）を用いて、断面形状が三日月形のダイス形状を有するダイから、各ゴム組成物を２０秒押出したときの、押出成形体のシュリンク及び表面の肌状態の度合いをパネラー５人が４点満点で評価し、その平均値を求め、得られた結果を表１，２に示した。評点が大きいほど押出加工性が優れ、評点３を基準（実用的に問題のないレベル）とする。

なお、表１，２において使用した原材料の種類を下記に示す。
ＮＲ：天然ゴム、ＳＴＲ−２０
ＶＣＲ：シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを含むブタジエンゴム、宇部興産社製ＵＢＥＰＯＬＶＣＲ４１２（シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンの含有量が１２重量％）
ＢＲ：ブタジエンゴム、日本ゼオン社製ＮｉｐｏｌＢＲ−１２２０
再生ゴム１：Ｇｕｊａｒａｔ社製ＧＲ５５５、（ムーニー粘度（ＭＬ_１＋４＠１００℃）＝４５、ゴム成分中の天然ゴム比率＝８０％、ゾルの重量平均分子量＝３００００）
再生ゴム２：村岡ゴム工業社製ＴＢＲ１００％タイヤリク、（ムーニー粘度（ＭＬ_１＋４＠１００℃）＝６０、ゴム成分中の天然ゴム比率＝８０％、ゾルの重量平均分子量＝６００００）
再生ゴム３：アセトン抽出量４．５重量％、クロロホルム抽出量２．２重量％の加硫ゴム（ＮＲ／ＢＲの重量比が８０／２０のもの）を１８０℃に温調したラボプラストミル（容積６０ｃｃ）で４分間せん断をかけて脱硫し作製したもの、（ムーニー粘度（ＭＬ_１＋４＠１００℃）＝７０、ゴム成分中の天然ゴム比率＝８０％、ゾルの重量平均分子量＝１０００００）
再生ゴム４：アセトン抽出量４．５重量％、クロロホルム抽出量２．２重量％の加硫ゴム（ＮＲ／ＢＲの重量比が２０／８０のもの）を１８０℃に温調したラボプラストミル（容積６０ｃｃ）で８分間せん断をかけて脱硫し作製したもの、（ムーニー粘度（ＭＬ_１＋４＠１００℃）＝４０、ゴム成分中の天然ゴム比率＝２０％、ゾルの重量平均分子量＝３００００）
カーボンブラック１：東海カーボン社製シーストＦＭ（窒素吸着比表面積４２ｍ^２／ｇ）
カーボンブラック２：東海カーボン社製シースト７ＨＭ（窒素吸着比表面積１２６ｍ^２／ｇ）
亜鉛華：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
ステアリン酸：日本油脂社製ビーズステアリン酸
オイル：昭和シェル石油社製エキストラクト４号Ｓ
硫黄：アクゾノーベル社製クリステックスＨＳＯＴ２０
加硫促進剤：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ−Ｇ

本発明のサイド補強ライナー用ゴム組成物を使用したランフラットタイヤの一例を示すタイヤ子午線方向の半断面図である。

符号の説明

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
９サイド補強ライナー

Claims

シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを含むブタジエンゴムを１０〜３０重量％と天然ゴムを１０〜３０重量％とを含むジエン系ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積が１００ｍ^２／ｇ以下のカーボンブラックを２０〜６０重量部、硫黄を３〜８重量部、再生ゴムを２〜２０重量部配合してなり、前記再生ゴムがムーニー粘度３５〜６５、該再生ゴム中のゴム成分の天然ゴム含有比率が６０重量％以上、かつ該再生ゴム中のゾルのゲル透過クロマトグラフによる重量平均分子量が６００００以下であるサイド補強ライナー用ゴム組成物。
請求項１に記載のサイド補強ライナー用ゴム組成物により構成したサイド補強ライナーを有するランフラットタイヤ。