JP2010043180A

JP2010043180A - カーカスコード被覆用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2010043180A
Application number: JP2008207994A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Taguchi; 隆文田口
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2008-08-12
Filing date: 2008-08-12
Publication date: 2010-02-25

Abstract

【課題】重荷重走行において優れた荷重耐久性を有するカーカスコード被覆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。
【解決手段】天然ゴム１００質量％からなるゴム成分１００質量部に対して、ヨウ素吸着量が８２ｍｇ／ｇ以上およびジブチルフタレート吸油量が６９ｍｌ／１００ｇ以上であるカーボンブラックを６０〜１５０質量部、酸化亜鉛を８〜２０質量部含有するカーカスコード被覆用ゴム組成物に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、カーカスコード被覆用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。

一般に、自動車用タイヤには大きな荷重がかかるため、補強剤としてスチールコードが用いられている。とくに走行中に、タイヤが発熱することによって、ゴムとスチールコードとが剥離すると、致命的なタイヤの故障となる。また、重荷重に耐え切れずにプライトッピングの巻き上げ端部よりルースが発生し、それが周方向に成長してタイヤの損傷に至るケースも多く見られている。

従来は、これらの対策として、ゴム組成物への練り込み接着剤を配合するなどの手法がとられてきた。また、高温加硫に耐えられるように、スチールコード被覆用ゴム組成物には、主としてスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）や天然ゴム／ＳＢＲブレンドなどが用いられてきた。

しかし、合成ゴムを使用すると、ゴム自体の強度が低く、またカーボンブラックによる補強性も弱いため、重荷重走行では早期に損傷発生に至る事例が多かった。

さらに、近年では地球環境保全に対する関心が高まり、ＳＢＲやカーボンブラックなどの石油資源由来の原材料を使用しないタイヤの開発が進められている。この観点から、特許文献１および２では、石油外資源を使用するカーカスコードおよびカーカスコード被覆用ゴム組成物が開示されているが、重荷重走行での荷重耐久性においていまだに改善の余地がある。
特開２００７−１９７００４号公報特開２００７−１７７１１１号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、重荷重走行において優れた荷重耐久性を有するカーカスコード被覆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。

本発明は、天然ゴム１００質量％からなるゴム成分１００質量部に対して、ヨウ素吸着量が８２ｍｇ／ｇ以上およびジブチルフタレート吸油量が６９ｍｌ／１００ｇ以上であるカーボンブラックを６０〜１５０質量部、酸化亜鉛を８〜２０質量部含有するカーカスコード被覆用ゴム組成物である。

さらに本発明は、カーカスコードを前記カーカスコード被覆用ゴム組成物で被覆したカーカスコード−ゴム複合体をカーカスに用いた空気入りタイヤであって、前記カーカスコード−ゴム複合体の厚みが０．５５〜０．８ｍｍであることを特徴とする空気入りタイヤである。

本発明に係る空気入りタイヤは、天然ゴムを用いているため発熱性が低く、かつ、ハードカーボンの効果で補強性に優れ、酸化亜鉛量の影響で走行時温度が下がり、重荷重走行距離が延長する。

（カーカスコード被覆用ゴム組成物）
本発明のカーカスコード被覆用ゴム組成物は、天然ゴム、カーボンブラック、酸化亜鉛を含有する。

（ゴム成分）
本発明のカーカスコード被覆用ゴム組成物のゴム成分は、天然ゴム（ＮＲ）１００質量％からなる。天然ゴムを使用することで、タイヤの発熱性を低くすることができ、そのためタイヤの走行時温度が下がり、重荷重走行距離を延長させることができる。さらに、天然ゴムを使用することで、環境に配慮することができること、将来の石油の供給量の減少に備えることができる。

天然ゴムは、従来ゴム工業で使用されるＲＳＳ＃３、ＴＳＲ２０などのグレードのＮＲを用いることができる。

（カーボンブラック）
本発明のカーカスコード被覆用ゴム組成物は、カーボンブラックが天然ゴム１００質量部に対して６０〜１５０質量部で配合されることが好ましい。ここでカーボンブラックの物性はジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量が６９ｍｌ／１００ｇ以上およびヨウ素吸着量が８２ｍｇ／ｇ以上ものが、タイヤ用ゴム組成物に対する補強効果の点で好適である。

（酸化亜鉛）
本発明のカーカスコード被覆用ゴム組成物は、酸化亜鉛が天然ゴム１００質量部に対して８〜２０質量部配合されることが好ましい。酸化亜鉛の配合量が８重量部未満では適正な加硫速度を得ることが困難となる傾向があり、また、走行時の発熱性の低減効果に劣る。また、酸化亜鉛の配合量は２０質量部以下であることが好ましい。酸化亜鉛の配合量が２０質量部をこえると加硫速度が速すぎて加工中にスコーチを起こす傾向がある。

本発明のゴム組成物の製造方法において、酸化亜鉛は、前記ゴム成分に分割して混練りされることが好ましい。

（カーカスコード被覆用ゴム組成物の製造方法）
本発明に係るカーカスコード被覆用ゴム組成物は、配合処方にしたがい、バンバリーミキサーなどを用いて、硫黄および加硫促進剤などの薬品以外を約１５０℃の条件下で数分間混練りし、混練り物を得る。次に、得られた混練り物に硫黄および加硫促進剤を添加し、オープンロールなどを用いて、約９０℃の条件下で数分間練り込み、薄いフィルム状の未加硫ゴムシートを得る。

（カーカスコード−ゴム複合体）
本発明に係る空気入りタイヤで使用するカーカスコード−ゴム複合体は、従来と同様、カーカスコードからなる縦糸と、横糸とによって簾織りされた平行な側縁を有する帯状の簾織物の両面を、前記カーカスコード被覆用ゴム組成物によって被覆することによって形成される。

縦糸として、例えばナイロン、ポリエステル、レーヨン、芳香族ポリアミド等の有機繊維のカーカスコードが用いられる。そして、通常９４０デシテックス／２〜６６００デシテックス／２の範囲のものが使用できる。

横糸は、綿、扁平レーヨンなど実質的に融点を持たない熱に強い材料からなる糸を使用できるが、さらに融点が１１０〜１５０℃である低融点材料を使用することもできる。この場合、横糸がタイヤ加硫中の熱及び張力の作用下において溶融し、縦糸を波打たせる畳表現象を防止することができる。つまり、タイヤの加硫温度（約１５０℃）条件下の熱及び圧力で、横糸は、融点が１１０〜１５０℃であると、加硫中に縦糸の拘束力を低下することができる。

前記低融点を有する緯糸の材料としては、例えば、高密度ポリエチレン、塩化ビニル・ビニルアセテート共重合体、エチレン・ビニルアセテート共重合体、三元共重合体ポリアミド、四元共重合体ポリアミド、多元共重合体ポリアミド等がある。そして、通常１８０デニール〜２７０デニールのものが使用できる。

ここで横糸は、前記縦糸を一定間隔に維持し、相互にバラけるのを防止するように織り込まれている。

前記簾織物における前記縦糸であるカーカスコードの配列密度は、要求するプライ強度等によって設定されるが、カーカスプライの場合、４０〜７０本／５ｃｍの範囲が一般的である。

カーカスコード−ゴム複合体の厚みは０．８ｍｍ以下が好ましい。厚さを０．８ｍｍ以下とすることで、走行時の発熱性を低下させることができる。また、該カーカスコード−ゴム複合体を使用した空気入りタイヤの軽量化も図ることができる。

前記簾織物は、カーカスコード被覆用ゴム組成物に埋設するのに先立ち接着処理をする。該接着処理は、簾織物を、接着処理液に浸漬する浸漬工程と、この浸漬工程をした後、経糸にある程度の張力をかけた状態で加熱（ベーキング）する加熱工程とを含み、これによって、タイヤ補強用簾織物のゴム接着性が向上する。

なお前記接着処理は、タイヤ補強用簾織物を例えばレゾルシン−ホルマリンの初期縮合物とビニルピリジンラテックスまたはビニルピリジンラテックスとＳＢＲラテックスとの混合物などに各種薬品を加えた接着処理液に浸漬する浸漬工程と、この浸漬工程をした後、横糸にある程度の張力をかけた状態で加熱する加熱工程とを含む。簾織物は、前記接着処理の後、該織物の上下に前記未加硫ゴムシートをトッピングし、低温（約１５０℃）条件下で長時間加硫することにより、カーカスコード被覆用ゴム組成物を得る。

（空気入りタイヤ）
図１に、前記カーカスコード被覆用ゴム組成物１０をカーカスプライ６Ａに用いた空気入りタイヤ１の一例を示す。空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、前記トレッド部２の内方かつカーカス６の外側に配されるベルト層７とを具える。

なお前記ベルト層７は、ベルトコードをタイヤ周方向に対して、例えば１０〜４０度の角度で配列した２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂからなり、各ベルトコードがプライ間相互で交差するように、向きを違えて重置される。

又前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば７５〜９０度の角度αで配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスコード−ゴム複合体６Ａからなる。そして、このカーカスコード−ゴム複合体６Ａでは、前記カーカスコード被覆用ゴム組成物１０から形成されることにより、加硫ストレッチが作用した場合にも、横糸に起因するコード配列の乱れが抑制され、周方向の均一性が高まるなど、ユニフォミティーを向上することができる。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

＜実施例１〜２、比較例１〜４＞
表１に示す示す配合処方に従い、（株）神戸製鋼所製の１．７Ｌバンバリーミキサーを用いて、２０％オイル処理不溶性硫黄および加硫促進剤以外の薬品を充填率が５８％になるように充填し、９０ｒｐｍで１５０℃に達するまで３分間混練し、混練物を得た。次に、カレンダーロールを用いて、得られた混練物に２０％オイル処理不溶性硫黄および加硫促進剤を添加し、ライン速度２０ｒｐｍおよび９０℃の条件下で３分間混練し、厚さ０．７５ｍｍの薄いフィルム状の未加硫ゴムシートを得た。さらに、得られた未加硫ゴムシートを１４０℃で６０分間加硫することで、実施例１〜２、比較例１〜４のカーカスコード被覆用ゴム組成物を得た。これらの未加硫ゴムシートおよびカーカスコード被覆用ゴム組成物について、以下の試験を行なった。結果を表１に示す。

（ムーニー粘度試験）
ＪＩＳＫ６３００「未加硫ゴムの試験方法」に準じて、（株）島津製作所製のムーニー粘度試験機「ムーニービスコメーターＳＭＶ−２０２」を用い、１分間の予熱によって熱せられた１３０℃の温度条件にて、小ローターを回転させ、４分間経過した時点での未加硫ゴムシートのムーニー粘度（ＭＬ1+4）を測定した。さらに、未加硫ゴム組成物の粘度が１０ポイント上昇する時間（スコーチタイム（分））を測定した。ムーニー粘度が小さいほど加工性に優れることを示し、スコーチタイム指数が小さいほど早期加硫が生じ、好ましくないことを示す。

（キュラスト試験）
ＪＩＳＫ６３００に記載されている振動式加硫試験機（キュラストメーター）を用い、測定温度１６０℃で加硫試験を行ない、時間とトルクとをプロットした加硫速度曲線を得た。そして、加硫速度曲線のトルクの最小値をＭＬ、最大値をＭＨ、その差（ＭＨ−ＭＬ）をＭＥとしたとき、ＭＬ＋０．９５ＭＥに到達する時間Ｔ９５（加硫時間（分））を読み取った。なお、Ｔ９５は１５〜２０分が好ましい。

（ゴム硬度）
ＪＩＳＫ６２５３「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴムの硬さ試験方法」に準じて、タイプＡデュロメーターにて、前記カーカスコード被覆用ゴム組成物のゴム硬度を測定した。

（膨潤度）
前記カーカスコード被覆用ゴム組成物のゴム片約０．５ｇを小数点以下３桁まで精秤し（Ａ）、室温でトルエンに浸漬後取り出し、周囲を拭き取り後、再度精秤し（Ｂ）、抽出前後の体積変化率（膨潤度、ＳＷＥＬＬ）を下記式から測定した。

膨潤度＝（Ｂ）／（Ａ）×１００
（引張試験）
ＪＩＳＫ６２５１「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム―引張特性の求め方」に準じて、前記カーカスコード被覆用ゴム組成物からなる３号ダンベル型ゴム試験片を用いて評価を行なった。この試験により、各カーカスコード被覆用ゴム組成物について、破断応力ＴＢ（ＭＰａ）および破断時伸びＥＢ（％）をそれぞれ測定した。なお、ＴＢおよびＥＢいずれも、数値が小さいほど、応力緩和しやすいことを示す。

（粘弾性試験）
（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータを用いて、初期歪１０％、動歪２％および周波数１０Ｈｚの条件下で、７０℃におけるカーカスコード被覆用ゴム組成物の複素弾性率（Ｅ＊）および損失係数（ｔａｎδ）を測定した。Ｅ＊が大きいほど剛性が高く、操縦安定性が優れることを示し、ｔａｎδが小さいほど発熱性が低く、優れることを示す。

（重荷重ドラム試験）
前記カーカスコード被覆用ゴム組成物を用いてポリエステル（１６７０デシテックス／２、５０本／５ｃｍ）からなるカーカスコードを被覆し、カーカスコード−ゴム複合体を作製した。これを用いて２４５／５０Ｒ１７の空気入りタイヤを作製し、重荷重耐久性を確認した。ドラム試験機を用い、タイヤをリム（７．５０×２２．５）、内圧（７００ｋＰａ）、縦荷重（２７．２５ｋＮ×３）の条件下にて、速度２０ｋｍ／ｈで１２，０００ｋｍ走行させ、ビード部に損傷が全く発生しなかったものを＋＋、微小クラック発生のものを＋、損傷が発生したものを−として評価した。

天然ゴム：ＲＳＳ＃３
ＳＢＲ：ＳＢＲ１５０２（住友化学工業（株）製、スチレン−ブタジエンゴム）
カーボンブラック１：ダイヤブラックＬＨ（三菱化学（株）製、ヨウ素吸着量：８８ｍｇ／ｇ、ジブチルフタレート吸油量：７４ｍｌ／１００ｇ）
カーボンブラック２：ダイヤブラックＬＩ（三菱化学（株）製、ヨウ素吸着量：１１０ｍｇ／ｇ、ジブチルフタレート吸油量：７８ｍｌ／１００ｇ）
カーボンブラック３：ダイヤブラックＨＡＮ（三菱化学（株）製、ヨウ素吸着量：７２ｍｇ／ｇ、ジブチルフタレート吸油量：１０３ｍｌ／１００ｇ）
プロセスオイル：プロセスオイルＮＣ３００（ＪＯＭＯ製）
フェノール粘着レジン：ＳＰ１０６８（スケネクタデイインターナショナル製）
老化防止剤：ブルカノックス４０２０（バイエル製）
ステアリン酸：ステアリン酸椿（日本油脂（株）製）
酸化亜鉛：酸化亜鉛３号（三井金属鉱業（株）製）
メチレンアクセプタ：スミカノール６２０（住友化学工業（株）製）
２０％オイル処理不溶性硫黄：ミュークロンＯＴ（四国化成製）
加硫促進剤：ノクセラーＮＳ（大内新興化学工業（株）製）
メチレンドナー：スミカノール５０７Ａ（住友化学工業（株）製）
（評価結果）
ゴム成分として、天然ゴムを１００質量％含み、該天然ゴム１００質量部に対して、カーボンブラック１または２を６５質量部、酸化亜鉛を１０質量部含む実施例１および２のカーカスコード被覆用ゴム組成物は、カーボンブラックの含有量が５０質量部の比較例１に比べて同様の物性を有しながらも、重荷重耐久性に優れている。また、酸化亜鉛が５質量部の比較例２に比べても同様の物性を有しながら、重荷重耐久性に優れている。

＜カーカスコード被覆用ゴム組成物の厚みの影響：実施例１〜２、比較例４〜７＞
表１の配合組成のカーカスコード被覆用ゴム組成物を用いて、ポリエステル（１６７０デシテックス／２、５０本／５ｃｍ）からなるカーカスコードを被覆し、カーカスコード−ゴム複合体を作製した。これを用いて２４５／５０Ｒ１７の空気入りタイヤを作製し、重荷重耐久性を確認した。なお、カーカスコード被覆用ゴム組成物の厚みは表２の通りに調整した。また、空気入りタイヤの重量は、比較例５を基準として指数表示した。

（評価結果）
配合物Ａを用いたカーカスコード被覆用ゴム組成物の厚みが１．０５ｍｍの比較例５は耐加重耐久性が実施例１よりも劣った。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明に係る空気入りタイヤの模式的断面図である。

符号の説明

１空気入りタイヤ、２トレッド部、３サイドウォール部、４ビード部、５ビードコア、６カーカス、６Ａカーカスコード−ゴム複合体、７Ａ，７Ｂベルトプライ、１０カーカスコード被覆用ゴム組成物。

Claims

天然ゴム１００質量％からなるゴム成分１００質量部に対して、
ヨウ素吸着量が８２ｍｇ／ｇ以上およびジブチルフタレート吸油量が６９ｍｌ／１００ｇ以上であるカーボンブラックを６０〜１５０質量部、
酸化亜鉛を８〜２０質量部含有するカーカスコード被覆用ゴム組成物。
カーカスコードを請求項１記載のカーカスコード被覆用ゴム組成物で被覆したカーカスコード−ゴム複合体をカーカスに用いた空気入りタイヤであって、
前記カーカスコード−ゴム複合体の厚みが０．５５〜０．８ｍｍであることを特徴とする空気入りタイヤ。