JP2011156989A

JP2011156989A - タイヤビードインシュレーション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: JP2011156989A
Application number: JP2010020979A
Authority: JP
Inventors: Ryujiro Kutsuzawa; 龍次郎沓澤; Masanori Yakida; 雅典八木田
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2010-02-02
Filing date: 2010-02-02
Publication date: 2011-08-18

Abstract

【課題】高硬度であり、インシュレーション作業時に適正な粘度を維持し、加工性の良好なタイヤビードインシュレーション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】ジエン系ゴム１００質量部に対し、分子量が１，０００，０００〜４，０００，０００の超高分子量ポリエチレンを１０〜２０質量部、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２１〜３９ｍ^２／ｇのカーボンブラックを９０質量部以上、および無機充填剤を０〜７０質量部配合してなり、前記超高分子量ポリエチレン、前記カーボンブラックおよび前記無機充填剤の合計量が１５０〜１８０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。該タイヤビードインシュレーション用ゴム組成物をビードインシュレーションゴム（Ｇ）に使用した空気入りタイヤ。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤビードインシュレーション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ものであり、詳しくは、高硬度であり、インシュレーション作業時に低粘度を維持し、加工性の良好なタイヤビードインシュレーション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ものである。

空気入りタイヤにおけるビード部は、ビードワイヤおよびインシュレーションゴム（カバーゴム）で構成されている。インシュレーションゴムは、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が求められ、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。
一方、ビードワイヤへのインシュレーションゴムのインシュレーション作業においては、上記特殊配合に伴う高粘度化により押出不可やスコーチが発生し当該作業が不可能となる問題点があり、適正な未加硫ゴムの粘度要求も大きい。

なお、空気入りタイヤに超高分子量ポリエチレンを使用する技術が知られている（例えば特許文献１、２参照）。しかしながら、当該従来技術は、高分子量ポリエチレンそのものを空気入りタイヤの所定の箇所に使用するものであって、下記で説明する本発明の構成および効果、すなわちゴム組成物中に高分子量ポリエチレンを一成分として配合し、これをタイヤのビードインシュレーションゴムに利用して硬度を上げ、かつ良好な加工性をも獲得することについては何ら開示または示唆がない。

特開平４−７１９１０号公報特開平９−１６４８０９号公報

したがって本発明の目的は、高硬度であり、インシュレーション作業時に適正な粘度を維持し、加工性の良好なタイヤビードインシュレーション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、特定の分子量を有する超高分子量ポリエチレンの特定量および特定の特性を有するカーボンブラックの特定量を配合し、かつ前記超高分子量ポリエチレン、前記カーボンブラックおよび無機充填剤の合計量を特定の範囲に設定することにより、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、
分子量が１，０００，０００〜４，０００，０００の超高分子量ポリエチレンを１０〜２０質量部、
窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２１〜３９ｍ^２／ｇのカーボンブラックを９０質量部以上、および
無機充填剤を０〜７０質量部配合してなり、
前記超高分子量ポリエチレン、前記カーボンブラックおよび前記無機充填剤の合計量が１５０〜１８０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．前記１に記載のタイヤビードインシュレーション用ゴム組成物をビードインシュレーションゴム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、特定の分子量を有する超高分子量ポリエチレンの特定量および特定の特性を有するカーボンブラックの特定量を配合し、かつ前記超高分子量ポリエチレン、前記カーボンブラックおよび無機充填剤の合計量を特定の範囲に設定したので、高硬度であり、インシュレーション作業時に適正な粘度を維持し、加工性の良好なタイヤビードインシュレーション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ことができる。

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

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

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。

本発明のゴム組成物は、インシュレーションゴムＧの形成にとくに有用に用いられる。次に、本発明のゴム組成物の各成分について説明する。

（ジエン系ゴム）
本発明で使用されるジエン系ゴム成分は、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）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。また、その分子量やミクロ構造はとくに制限されず、アミン、アミド、シリル、アルコキシシリル、カルボキシル、ヒドロキシル基等で末端変性されていても、エポキシ化されていてもよい。
これらのジエン系ゴムの中でも、本発明の効果の点からジエン系ゴムはＮＲ、ＳＢＲが好ましい。

（超高分子量ポリエチレン）
本発明で使用される超高分子量ポリエチレンは、分子量が１，０００，０００〜４，０００，０００の範囲である必要がある。分子量が１，０００，０００未満では、本発明の効果が全く発現しない。逆に分子量が４，０００，０００を超えると、加工性が悪化する。なお、本発明でいう分子量とは、粘度平均分子量を意味し、固有粘度法（ASTM D4020）により測定された値である。
本発明で使用される超高分子量ポリエチレンは、市販されているものを利用することもでき、例えば三井化学（株）製ミペロンＸＭ−２２０（分子量＝２，０００，０００）、三井化学（株）製ハイゼックスミリオン２４０Ｓ（分子量＝２，０００，０００）、ハイゼックスミリオン３２０ＭＵ（分子量＝３，０００，０００）、ハイゼックスミリオン３４１Ｌ（分子量＝４，０００，０００）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）が２１〜３９ｍ^２／ｇであることが必要である。窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２１ｍ^２／ｇ未満では、硬度が低下するため好ましくなく、逆に３９ｍ^２／ｇを超えると、押出し加工性が悪化するため好ましくない。なお、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）はＪＩＳＫ６２１７−２に準拠して求めた値である。

（無機充填剤）
本発明で必要に応じて使用される無機充填剤としては、例えばシリカ、クレー、タルク、炭酸カルシウム等を挙げることができる。

（タイヤビードインシュレーション用ゴム組成物の配合割合）
本発明のタイヤビードインシュレーション用ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、前記超高分子量ポリエチレンを１０〜２０質量部、前記カーボンブラックを９０質量部以上および無機充填剤を０〜７０質量部配合してなり、前記超高分子量ポリエチレン、前記カーボンブラックおよび前記無機充填剤の合計量が１５０〜１８０質量部であることを特徴とする。
前記超高分子量ポリエチレンの配合量が１０質量部未満であると、配合量が少なすぎて本発明の効果を奏することができず、逆に２０質量部を超えると、加工性が悪化する。
前記カーボンブラックの配合量が９０質量部未満であると、硬度が低下し好ましくない。
無機充填剤の配合量が７０質量部を超えると、押出し加工性が悪化するため好ましくない。
前記超高分子量ポリエチレン、前記カーボンブラックおよび前記無機充填剤の合計量が１５０質量部未満である場合は、硬度が低下し、加工性も悪化する。逆に１８０質量部を超えると、加工性が悪化する。

さらに好ましい前記超高分子量ポリエチレンの配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、１２〜１８質量部である。
さらに好ましい前記カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、１００〜１３０質量部である。
さらに好ましい前記無機充填剤の配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、３５〜５５質量部である。
さらに好ましい前記超高分子量ポリエチレン、前記カーボンブラックおよび前記無機充填剤の合計量は、１５５〜１７５質量部である。

本発明のタイヤビードインシュレーション用ゴム組成物には、前記した成分に加えて、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。

また本発明のタイヤビードインシュレーション用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。

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。

標準例、実施例１〜５および比較例１〜８
サンプルの調製
表１に示す配合（質量部）において、加硫系（加硫促進剤、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、加硫系を加えて混練し、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１６０℃で２０分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を調製した。得られた未加硫のゴム組成物あるいは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。

ムーニー粘度：ＪＩＳＫ６３００に準拠し、１００℃にてＬ形ローターを用いて測定した。ムーニー粘度が５０を超えると、ビードワイヤへのインシュレーション作業が不可能となり、３６未満では粘度が低すぎてインシュレーション作業でワイヤへのゴム付着が悪化する。したがって、ムーニー粘度は３６〜５０の範囲が好ましい。結果を表１に示す。なお、表１では標準例で得られたムーニー粘度を１００として指数表示も行なった。
デュロＡ硬度：ＪＩＳＫ６２５３に準拠し、室温（２３℃）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、高硬度が望ましい。結果を表１に示す。なお、表１では標準例で得られたデュロＡ硬度を１００として指数表示も行なった。

＊１：ＮＲ（ＳＴＲ２０）
＊２：ＳＢＲ（日本ゼオン（株）製、SBR 1502）
＊３：カーボンブラック（新日化カーボン（株）製、ニテロン＃Ｇ、Ｎ_２ＳＡ＝２６ｍ^２／ｇ）
＊４：超高分子量ポリエチレン１（三井化学（株）製、ハイゼックスミリオン０３０Ｓ、分子量＝５０，０００）
＊５：超高分子量ポリエチレン２（三井化学（株）製、ハイゼックスミリオン２４０Ｓ、分子量＝２，０００，０００）
＊６：超高分子量ポリエチレン３（三井化学（株）製、ハイゼックスミリオン３２０ＭＵ、分子量＝３，０００，０００）
＊７：超高分子量ポリエチレン４（三井化学（株）製、ハイゼックスミリオン３４１Ｌ、分子量＝４，０００，０００）
＊８：超高分子量ポリエチレン５（三井化学（株）製、ハイゼックスミリオン６３０Ｍ、分子量＝５，５００，０００）
＊９：クレー（日本タルク（株）製、Ｔクレー）
＊１０：アロマオイル（昭和シェル石油（株）製、エキストラクト４号Ｓ）
＊１１：亜鉛華（正同化学工業（株）製、酸化亜鉛３種）
＊１２：ステアリン酸（千葉脂肪酸(株)製、工業用ステアリン酸）
＊１３：ナフテン酸コバルト（ＤＩＣ（株）製、Ｃｏ＝１０ｗｔ％）
＊１４：硫黄（細井化学工業（株）製、５％オイル処理硫黄）
＊１５：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１から明らかなように、実施例１〜５で調製されたタイヤビードインシュレーション用ゴム組成物は、ジエン系ゴムに、特定の分子量を有する超高分子量ポリエチレンの特定量および特定の特性を有するカーボンブラックの特定量を配合し、かつ前記超高分子量ポリエチレン、前記カーボンブラックおよび無機充填剤の合計量を特定の範囲に設定したので、従来の代表的な標準例１に対し、高硬度であり、インシュレーション作業時に適正な粘度を維持し、加工性も良好であった。
これに対し、比較例１および２は、超高分子量ポリエチレンを配合せず、カーボンブラックの配合量を増加させただけであるので、加工性が悪化した。
比較例３は、超高分子量ポリエチレンの配合割合が本発明で規定する下限未満であるので、本発明の効果が発現しなかった。
比較例４は、超高分子量ポリエチレンの配合割合が本発明で規定する上限を超えているので、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下限未満であり、また超高分子量ポリエチレン、カーボンブラックおよび無機充填剤の合計量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６は、超高分子量ポリエチレン、カーボンブラックおよび無機充填剤の合計量が本発明で規定する上限を超えているので、加工性が悪化した。
比較例７は、超高分子量ポリエチレンの分子量が本発明で規定する下限未満であるので、本発明の効果が発現しなかった。
比較例８は、超高分子量ポリエチレンの分子量が本発明で規定する上限を超えているので、加工性が悪化した。

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

ジエン系ゴム１００質量部に対し、
分子量が１，０００，０００〜４，０００，０００の超高分子量ポリエチレンを１０〜２０質量部、
窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２１〜３９ｍ^２／ｇのカーボンブラックを９０質量部以上、および
無機充填剤を０〜７０質量部配合してなり、
前記超高分子量ポリエチレン、前記カーボンブラックおよび前記無機充填剤の合計量が１５０〜１８０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。
請求項１に記載のタイヤビードインシュレーション用ゴム組成物をビードインシュレーションゴムに使用した空気入りタイヤ。