JP2010132012A - タイヤビードフィラー用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】低粘度で良好な加工性を有し、かつ、高い弾性率と耐屈曲疲労性とを両立させたタイヤビードフィラ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、窒素吸着比表面積が２０〜９８ｍ²／ｇのカーボンブラックを６０〜１００質量部およびスチレン・無水マレイン酸樹脂のエステル化物を０．５〜１０質量部配合してなるタイヤビードフィラー（６）用ゴム組成物と、該ゴム組成物をビードフィラー（６）に使用した空気入りタイヤ。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤビードフィラ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、低粘度で良好な加工性を有し、かつ、高い弾性率と耐屈曲疲労性とを両立させたタイヤビードフィラ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部２と、両サイドウォール部２に連なるトレッド部３からなり、ビード部１、１間に補強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。また、トレッド部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。

ビードフィラー６は、ビードコア５および上記カーカス層４の巻き上げ部の動きやセパレーションを抑制するために高剛性とする必要があるが、それに伴い、ゴムの耐屈曲疲労性が悪化し、ビードフィラー６にクラックが入る恐れがある。またタイヤ軽量化、操縦安定性向上等の要求からも高弾性が望ましい。さらに、加工性向上の観点から、ビードフィラー６を形成するためのゴム組成物は低粘度であることが望ましい。

なお、下記特許文献１〜３には、スチレン・無水マレイン酸樹脂をゴム組成物に使用する技術が開示されているが、スチレン・無水マレイン酸樹脂のエステル化物をタイヤビードフィラー用ゴム組成物に適用することについては、何ら開示されていない。
特開平７−２２８７８５号公報 特表２００４−５０３６５０号公報 特表２００４−５０８４２８号公報

本発明の目的は、低粘度で良好な加工性を有し、かつ、高い弾性率と耐屈曲疲労性を両立させたタイヤビードフィラ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、ジエン系ゴムに特定範囲の窒素吸着比表面積を有するカーボンブラックおよびスチレン・無水マレイン酸樹脂のエステル化物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、窒素吸着比表面積が２０〜９８ｍ²／ｇのカーボンブラックを６０〜１００質量部およびスチレン・無水マレイン酸樹脂のエステル化物を０．５〜１０質量部配合してなるタイヤビードフィラー用ゴム組成物。
２．前記１に記載のゴム組成物をビードフィラーに使用した空気入りタイヤ。

本発明によれば、ジエン系ゴムに特定範囲の窒素吸着比表面積を有するカーボンブラックおよびスチレン・無水マレイン酸樹脂のエステル化物を特定量配合することにより、低粘度で良好な加工性を有し、かつ、高い弾性率と耐屈曲疲労性を両立したタイヤビードフィラ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。

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が好ましい。

（スチレン・無水マレイン酸樹脂のエステル化物）
本発明で使用されるスチレン・無水マレイン酸樹脂のエステル化物は、スチレン・無水マレイン酸樹脂とアルコールとを反応させることにより得ることができ、例えば次の一般式（１）で表すことができる。

[化１]

一般式（１）中、ＲはＣｘＨｙＯｚを表し、ｘは１〜１０であり、ｙは３〜２１であり、ｚは０または１である。ｍは好ましくは１〜４であり、ｎは好ましくは８〜１２である。

上記反応原料であるアルコールとしては、代表的には、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、ベンジルアルコール等が挙げられる。
本発明で使用されるスチレン・無水マレイン酸樹脂のエステル化物は、市販品を利用することもでき、例えばサートマー・ジャパン（株）製のＳＭＡ１４４０、ＳＭＡ３８４０、ＳＭＡ１７３５２、ＳＭＡ２６２５等が挙げられる。

（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、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）（注：ＪＩＳ Ｋ６２１７−２に準拠して測定）が２０〜９８ｍ²／ｇである必要がある。窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が９８ｍ²／ｇを超えると、ゴム組成物の粘度が高くなり好ましくない。窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、６０〜９８ｍ²／ｇであるのがさらに好ましい。

（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、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２０〜１００ｍ²／ｇのカーボンブラックを６０〜１００質量部およびスチレン・無水マレイン酸樹脂のエステル化物を０．５〜１０質量部配合することを特徴とする。
前記カーボンブラックの配合割合が６０質量部未満では、弾性率が低下する。逆に１００質量部を超えると、耐屈曲疲労性が悪化する。
スチレン・無水マレイン酸樹脂のエステル化物の配合割合が０．５質量部未満では、添加量が少なすぎて本発明の効果を奏することができない。逆に１０質量部を超えると、加硫速度の遅れが大きくなる。

本発明のゴム組成物において、カーボンブラックの配合割合は、さらに好ましくは、７０〜９０質量部である。
また、スチレン・無水マレイン酸樹脂のエステル化物のさらに好ましい上記配合割合は、５〜１０質量部である。

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、加工性に優れ、高い弾性率と耐屈曲疲労性とを有しているので、とくに乗用車用タイヤ、小型トラック用タイヤのビードフィラ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１〜４および比較例１〜５
サンプルの調製
表１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１．７リットルの密閉式バンバリーミキサーで５分間混練した後、ミキサー外に放出させて室温冷却した。続いて、該組成物を同バンバリーミキサーに再度入れ、加硫促進剤および硫黄を加えて混練し、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。ゴム組成物または得られた加硫ゴム試験片について以下に示す試験法で物性を測定した。

貯蔵弾性率Ｅ’：東洋精機製作所（株）製粘弾性スペクトロメーターを用いて初期歪１０％、振幅±２％、周波数２０Hz、雰囲気温度６０℃で測定した。比較例１を基準（１００）として指数が大きいほど高弾性率であることを示す。
耐屈曲疲労性：ＪＩＳ Ｋ６２６０に準拠して、繰り返し歪みを与え、破断した時の繰り返し回数を測定した。比較例１を基準（１００）として、指数が大きいほど対屈曲疲労性に優れることを示す。
粘度：ＪＩＳ Ｋ６３００に準拠し、１００℃で大ローターを用いて測定した。比較例１を基準（１００）として、指数が小さいほど粘度が低く、加工性に優れることを示す。
結果を表１に併せて示す。

＊１：ＮＲ（ＳＴＲ２０）
＊２：ＳＢＲ（日本ゼオン（株）製、Ｎｉｐｏｌ １５０２）
＊３：カーボンブラック（東海カーボン（株）製、シースト３、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）７９ｍ²／ｇ）
＊４：カーボンブラック（キャボットジャパン（株）製、ショウブラックＮ２３４、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）１２３ｍ²／ｇ）
＊５：酸化亜鉛（正同化学工業（株）製、亜鉛華３号）
＊６：ステアリン酸（千葉脂肪酸（株）製、工業用ステアリン酸）
＊７：エステル化物（スチレン・無水マレイン酸樹脂のエステル化物、サートマー・ジャパン（株）製、ＳＭＡ１４４０、上記一般式（１）において、ｘ＝６、ｙ＝１３、ｚ＝１、ｍ＝１〜４、ｎ＝８〜１２）
＊８：エステル化物（スチレン・無水マレイン酸樹脂のエステル化物、サートマー・ジャパン（株）製、ＳＭＡ３８４０、上記一般式（１）において、ｘ＝８、ｙ＝１７、ｚ＝０、ｍ＝１〜４、ｎ＝８〜１２）
＊９：石油系樹脂（日本ゼオン（株）製、クイントンＡ１００）
＊１０：アロマオイル（出光興産（株）製、ダイアナプロセスオイルＡＨ−２０）
＊１１：老化防止剤（住友化学（株）製、アンチゲンＲＤ−Ｇ）
＊１２：不溶性硫黄（フレキシス（株）製、クリステックスＨＳ ＯＴ ２０）
＊１３：加硫促進剤（大内新興化学工業（株）製、ノクセラーＮＳ−Ｆ）

上記の表から明らかなように、実施例１〜４で調製されたゴム組成物は、ジエン系ゴムに特定範囲の窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）を有するカーボンブラックおよびスチレン・無水マレイン酸樹脂のエステル化物を特定量配合しているので、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、弾性率、耐屈曲疲労性および加工性が共に優れている。
これに対し、比較例２は、スチレン・無水マレイン酸樹脂のエステル化物の替わりに一般的な石油系樹脂を配合した例であるので、弾性率が低下した。
比較例３は、カーボンブラックの配合割合が本発明で規定する下限未満であるので、弾性率が低下した。
比較例４は、本発明で規定する範囲外の窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）を有するカーボンブラックを使用しているので、粘度が増加し加工性が悪化した。
比較例５は、カーボンブラックの配合割合が本発明で規定する上限を超えているので、耐屈曲疲労性および加工性が悪化した。

空気入りタイヤの一例の部分断面図である。

符号の説明

１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
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

Claims (2)

1. ジエン系ゴム１００質量部に対し、窒素吸着比表面積が２０〜９８ｍ²／ｇのカーボンブラックを６０〜１００質量部およびスチレン・無水マレイン酸樹脂のエステル化物を０．５〜１０質量部配合してなるタイヤビードフィラー用ゴム組成物。
2. 請求項１に記載のゴム組成物をビードフィラーに使用した空気入りタイヤ。

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