JP2010012909A - ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】高硬度、高破断伸び、ビードワイヤへの接着性に優れたタイヤビードインシュレーションおよびタイヤビードカバー用ゴム組成物並びにそれを用いた空気入りタイヤを提供すること。
【解決手段】ジエン系ゴム１００質量部に対し、油展白土を５〜３０質量部、カーボンブラックを８０質量部以上および無機充填剤を３０質量部以上配合し、前記油展白土、カーボンブラックおよび無機充填剤の合計配合量が１４０〜１８０質量部であることを特徴とするタイヤビードインシュレーション（Ｇ）用およびタイヤビードカバー（Ｃ）用ゴム組成物と、該ゴム組成物を使用した空気入りタイヤ。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤビードインシュレーションおよびタイヤビードカバー用ゴム組成物並びにそれを用いた空気入りタイヤに関するものであり、詳しくは、高硬度、高破断伸び、ビードワイヤへの接着性に優れたタイヤビードインシュレーションおよびタイヤビードカバー用ゴム組成物並びにそれを用いた空気入りタイヤに関するものである。

図１は、空気入りタイヤの一例の部分断面図である。
図１において、空気入りタイヤは左右一対のビード部１およびサイドウォール２と、両サイドウォール２に連なるトレッド３からなり、ビード部１、１間にスチールコードが埋設されたカーカス層４が装架され、カーカス層４の端部がビードコア５およびビードフィラー６の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されて巻き上げられている。トレッド３においては、カーカス層４の外側に、ベルト層７がタイヤ１周に亘って配置されている。ベルト層７の両端部には、ベルトクッション８が配置されている。空気入りタイヤの内面には、タイヤ内部に充填された空気がタイヤ外部に漏れるのを防止するために、インナーライナー９が設けられ、インナーライナー９を接着するためのタイゴム１０が、カーカス層４とインナーライナー９との間に積層されている。

図２は、ビードコア５の一例の拡大断面図である。
ビードコア５はスチールワイヤＷと該スチールワイヤＷを被覆するインシュレーションゴムＧとから構成されている。このビードコア５は複数本のスチールワイヤＷを連続的に巻回して成形されたものである。また、ビードコア５の周囲をビードカバーＣが被覆している。

インシュレーションゴムＧおよびビードカバーＣに求められる特性としては、大きくヤング率が異なるビードワイヤを束ね、一体化するために高硬度であること；大変形時のビードコアセパレーションを防止するために高破断伸びであること；様々な加硫条件下においてビードワイヤまたはビードへ接着性が確保されること；等であり、そのため、カーボンブラック、無機充填剤および硫黄の多量配合が多く用いられている。
なお、インシュレーションゴムの貯蔵弾性率Ｅ'を規定してビードコアの剛性を適正化する技術が、特許文献１に開示されている。

一方、油展白土は石油精製工程から排出される、いわゆる廃白土であり、専ら産業廃棄物として処分されている。油展白土は、セメント原料としてリサイクルすることもできるが、この場合、含有する油分を除去することを目的とした高温加熱処理を行うために多量のエネルギー消費が生じる。下記特許文献２には、油展白土をアスファルト廃材に配合してアスファルト針入度を改良する技術が開示されているが、油展白土をタイヤ用のゴム組成物に利用することについては、開示も示唆もない。
特開２００７−３０２１５８号公報 特開２００４−３３９５４号公報

本発明の目的は、高硬度、高破断伸び、ビードワイヤへの接着性に優れたタイヤビードインシュレーションおよびタイヤビードカバー用ゴム組成物並びにそれを用いた空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、ジエン系ゴムに油展白土、カーボンブラックおよび無機充填剤を特定量配合することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成することができた。
すなわち本発明は以下のとおりである。
１．ジエン系ゴム１００質量部に対し、油展白土を５〜３０質量部、カーボンブラックを８０質量部以上および無機充填剤を３０質量部以上配合し、前記油展白土、カーボンブラックおよび無機充填剤の合計配合量が１４０〜１８０質量部であることを特徴とするタイヤビードインシュレーション用ゴム組成物。
２．ジエン系ゴム１００質量部に対し、油展白土を５〜３０質量部、カーボンブラックを８０質量部以上および無機充填剤を３０質量部以上配合し、前記油展白土、カーボンブラックおよび無機充填剤の合計配合量が１４０〜１８０質量部であることを特徴とするタイヤビードカバー用ゴム組成物。
３．前記油展白土が、油分を２０〜６０質量％の割合で含有することを特徴とする前記１または２に記載のゴム組成物。
４．前記１〜３のいずれかに記載のゴム組成物を使用した空気入りタイヤ。

本発明によれば、ジエン系ゴムに油展白土、カーボンブラックおよび無機充填剤を特定量配合することにより、高硬度、高破断伸び、ビードワイヤへの接着性に優れたタイヤビードインシュレーションおよびタイヤビードカバー用ゴム組成物並びにそれを用いた空気入りタイヤを提供することができる。
また、従来産業廃棄物として処分されていた油展白土を有効利用することも可能となる。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

（ジエン系ゴム）
本発明で使用されるジエン系ゴム成分は、タイヤ用ゴム組成物に配合することができる任意のジエン系ゴムを用いることができ、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ、Ｃｌ−ＩＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
これらのジエン系ゴムの中でも、本発明の効果の点からＮＲ、ＳＢＲ、ＢＲが好ましい。

（油展白土）
本発明で使用される油展白土とは、石油精製工程において、各種の石油製品、半製品、石油化学原料などに含まれる不飽和炭化水素、樹脂、酸素、硫黄化合物および水などの不要成分の除去あるいは脱色のために用いられた使用済みの酸性白土や活性白土である。酸性白土とは、モンモリロナイトを主成分とし、少量のクリストバル石などを含む白色粘土をいい、活性白土とは、酸性白土あるいは天然に吸着性能をもっている白土(粘土)に酸処理を施して吸着性能を増大させた白土をいう。
油展白土が含有する油種は、とくに限定されるものではないが、例えば鉱油系潤滑油基油、灯油、軽油、ジェット燃料、各種の化成品、溶剤を例示することができる。なかでも、鉱油系潤滑油基油が好ましい。油展白土における油分の含有量（油展量）は、好ましくは２０〜６０質量％であり、より好ましくは３０〜４０質量％である。油展白土の油展量が２０質量％未満であると、加工性が低下する。油展白土の油展量が６０質量％を超えると、白土分が少ないために所期の効果が得られない。
なお、油展白土は、上記油分以外に、一般的にＳｉＯ_２を含有してなり、その他の成分として、Ａｌ_２Ｏ_３を９〜１３質量％、Ｆｅ_２Ｏ_３を１〜２質量％、ＭｇＯを１〜３質量％、ＣａＯを１質量％以下、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏを合わせて１質量％以下の割合で含有するものである。

（カーボンブラック）
本発明で使用されるカーボンブラックは、市販されているものから適宜選択して使用すればよい。なお、カーボンブラックは、ＣＴＡＢ吸着比表面積（ＪＩＳ Ｋ ６２１７に従って測定）が２０〜５０ｍ²／ｇであるのが好ましい。

（無機充填剤）
本発明で使用される無機充填剤としては、とくに制限されないが、例えばシリカ、クレー、炭酸カルシウム等を挙げることができる。なお本明細書において、カーボンブラックは無機充填剤に含まれないものとする。

（ゴム組成物の配合割合）
本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、油展白土を５〜３０質量部、カーボンブラックを８０質量部以上および無機充填剤を３０質量部以上配合し、前記油展白土、カーボンブラックおよび無機充填剤の合計配合量が１４０〜１８０質量部であることを特徴とする。
上記油展白土の配合割合は、油分を含む質量を基準にしている。油展白土中の白土は、多孔性であるので、比較的多量（例えば油展白土における油分の含有量として６０質量％程度まで）の油分を保持することができる。

本発明のゴム組成物において、油展白土のさらに好ましい上記配合割合は、１０〜３０質量部である。カーボンブラックのさらに好ましい上記配合割合は、９０質量部以上である。無機充填剤のさらに好ましい上記配合割合は、４０質量部以上である。

本発明に係るゴム組成物には、前記した成分に加えて、補強用充填剤、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ用ゴム組成物に一般的に配合されてい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も、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。また本発明のゴム組成物は従来の空気入りタイヤの製造方法に従って空気入りタイヤを製造するのに使用することができる。
本発明のゴム組成物は、高硬度、高破断伸び、ビードワイヤへの接着性に優れていることから、乗用車用タイヤ、小型トラック用タイヤ、重荷重用タイヤのビードインシュレーションおよび／またはビードカバー用ゴムとして好適に使用することができる。

以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。

実施例１〜５および比較例１〜７
サンプルの調製
表１および２に示す配合（質量部）において、加硫促進剤と硫黄を除く成分をＢＢ−２型ミキサーで６０℃、３０ｒｐｍ、放出温度１５０℃で混練し、オープンロールで加硫促進剤と硫黄を投入し、左右８回切り返しを行い（ナイフで切り込みを入れて逆から投入する作業を８回繰り返す）、ゴム組成物を得た。次に得られたゴム組成物を所定の金型中で１５０℃で３０分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を調製した。得られた加硫ゴム試験片を用いて、デュロＡ硬度、引張破断伸びの評価を行なった。

デュロＡ硬度：ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠し、室温におけるデュロメーター（タイプＡ）の硬度測定を行なった。ビードワイヤを束ねるゴムとしての機能上、高硬度が望ましく、８５以上が要求される。比較例１を基準（１００）として、指数が大きいほど高硬度であることを示す。

引張破断伸び：ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠し、室温における引張破断伸びを測定した。比較例１を基準（１００）として、指数が大きいほど引張破断伸びが高いことを示す。

ゴム付着率：得られたゴム組成物を用いて、ＡＳＴＭ Ｄ２２２９に準拠して、錫鍍金処理ビードワイヤ（φ１．５５ｍｍ）を用いて、１６０℃×２０分加硫または１６０℃×４０分加硫により作成した引抜きサンプルのワイヤ引抜き試験を行い、引抜いたワイヤへのゴム付着率を目視で０−１００％の点数付けした。比較例１を基準（１００）として、指数が大きいほど接着性が良好であることを示す。１６０℃×２０分加硫の場合、指数が１０３以上で改善効果有りと判断した。１６０℃×４０分加硫の場合、指数が１００以上で許容範囲と判断した。
結果を表１および表２に併せて示す。

＊１：ＮＲ（ＳＴＲ２０）
＊２：ＳＢＲ（日本ゼオン社製、Ｎｉｐｏｌ １５０２）
＊３：カーボンブラック（三菱化学（株）製、ダイヤブラックＧ）
＊４：油展白土（日本サン石油社製試料、白土を潤滑油の精製工程に使用して得られたもの、油分の含有量＝３６質量％）
＊５：クレー（日本タルク（株）製、Ｔクレー）
＊６：アロマオイル（昭和シェル石油（株）製、デゾレックス３号）
＊７：亜鉛華（正同化学工業（株）製、酸化亜鉛３種）
＊８：ステアリン酸（日油（株）製、ビーズステアリン酸）
＊９：ＤＩＣ社製ナフテン酸コバルト１０％
＊１０：硫黄（細井化学工業（株）製、油処理イオウ（５％オイル処理））
＊１１：加硫促進剤（大内新興化学工業（株）製、ノクセラーＤＺ−Ｇ）

上記の表から明らかなように、実施例１〜５で調製されたゴム組成物は、ジエン系ゴムに本発明で規定する範囲内の油展白土、カーボンブラックおよび無機充填剤を配合しているので、従来の代表的な比較例１の配合からなるゴム組成物に対し、硬度、破断伸び、ビードワイヤへの接着性が共に優れている。
これに対し、比較例２および３は油展白土を配合せずカーボンブラックを増量しているのみなので、破断伸びおよび接着性が改善されない。比較例４は油展白土の配合量が本発明で規定する下限未満であるので、比較例１とほぼ同等の結果となった。比較例５は、油展白土の配合割合が本発明で規定する上限を超え、さらに油展白土、カーボンブラックおよび無機充填剤の配合割合が本発明で規定する上限を超えているので、破断伸びが悪化している。比較例６は、油展白土、カーボンブラックおよび無機充填剤の配合割合が本発明で規定する下限未満であるので、硬度が低下した。比較例７は油展白土、カーボンブラックおよび無機充填剤の配合割合が本発明で規定する上限を超えているので、破断伸びが悪化した。

空気入りタイヤの一例の部分断面図である。 ビードコア５の一例の拡大断面図である。

符号の説明

１ ビード部
２ サイドウォール
３ トレッド
４ カーカス層
５ ビードコア
６ ビードフィラー
７ ベルト層
８ ベルトクッション
９ インナーライナー
Ｇ インシュレーションゴム
Ｗ スチールワイヤ
Ｃ ビードカバー

Claims (4)

1. ジエン系ゴム１００質量部に対し、油展白土を５〜３０質量部、カーボンブラックを８０質量部以上および無機充填剤を３０質量部以上配合し、前記油展白土、カーボンブラックおよび無機充填剤の合計配合量が１４０〜１８０質量部であることを特徴とするタイヤビードインシュレーション用ゴム組成物。
2. ジエン系ゴム１００質量部に対し、油展白土を５〜３０質量部、カーボンブラックを８０質量部以上および無機充填剤を３０質量部以上配合し、前記油展白土、カーボンブラックおよび無機充填剤の合計配合量が１４０〜１８０質量部であることを特徴とするタイヤビードカバー用ゴム組成物。
3. 前記油展白土が、油分を２０〜６０質量％の割合で含有することを特徴とする請求項１または２に記載のゴム組成物。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のゴム組成物を使用した空気入りタイヤ。

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