JP2011246565A

JP2011246565A - タイヤ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: JP2011246565A
Application number: JP2010120051A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Ochiai; 哲夫落合
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2010-05-26
Filing date: 2010-05-26
Publication date: 2011-12-08

Abstract

【課題】粘度の上昇を抑え加工性の悪化を防ぎつつ、破断伸び、硬度および耐摩耗性を高次元にバランスすることが可能なタイヤ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】天然ゴムおよび／またはイソプレンゴムを６０質量部以上含むジエン系ゴム成分１００質量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が９０〜１５０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを３０〜８０質量部および軟化点が３５℃以下のクマロン樹脂を１〜１５質量部配合してなることを特徴とするタイヤ用ゴム組成物と、該タイヤ用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、加工性の悪化を防ぎつつ、破断伸び、硬度および耐摩耗性を高次元にバランスすることが可能なタイヤ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。

悪路を走行するタイヤのトレッド用ゴム組成物は、破断伸びと硬度とを高次元にバランスすることが求められている。破断伸びを高くするためには、オイルの配合量を増加する手法があるが、硬度が低下し、耐摩耗性が低下する。また、硬度を高くするためには、カーボンブラックの配合量を増加する手法があるが、破断伸びが低下し、発熱性も高くなりタイヤの耐久性が悪化するという問題点がある。
なお、タイヤ用ゴム組成物にクマロン樹脂を配合する技術としては、例えば下記特許文献１に開示されている。

特開平５−２１４１７０号公報

したがって本発明の目的は、粘度の上昇を抑え加工性の悪化を防ぎつつ、破断伸び、硬度および耐摩耗性を高次元にバランスすることが可能なタイヤ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、特定の組成からなるジエン系ゴム成分に特定の特性を有するカーボンブラックを特定量配合し、かつ、特定の軟化点範囲を有するクマロン樹脂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．天然ゴムおよび／またはイソプレンゴムを６０質量部以上含むジエン系ゴム成分１００質量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が９０〜１５０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを３０〜８０質量部および軟化点が３５℃以下のクマロン樹脂を１〜１５質量部配合してなることを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。
２．前記１に記載のタイヤ用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤ。

本発明によれば、特定の組成からなるジエン系ゴム成分に特定の特性を有するカーボンブラックを特定量配合し、かつ、特定の軟化点範囲を有するクマロン樹脂を特定量配合することにより、粘度の上昇を抑え加工性の悪化を防ぎつつ、破断伸び、硬度および耐摩耗性を高次元にバランスすることが可能なタイヤ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。

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。ビードフィラー６は２つの部材から構成され、その上部は上ビードフィラー６２であり、下部は下ビードフィラー６４である。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。また、トレッド３の内周側には、アンダートレッド３１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。また、ビード部１においてはリムに接する部分にリムクッション１１が配置されている。

以下に説明する本発明のタイヤ用ゴム組成物は、上記のようなタイヤ用の各種部材に有用であり、とくにトレッド３に有用である。

（ジエン系ゴム）
本発明で使用されるジエン系ゴム成分は、ジエン系ゴム成分全体を１００質量部としたときに、天然ゴムおよび／またはイソプレンゴムを６０質量部以上含むことが必要である。天然ゴムおよび／またはイソプレンゴムの配合量が６０質量部未満であると、所望の硬度および耐摩耗性を両立させることができない。
また本発明で使用されるジエン系ゴム成分は、上記以外のゴム成分の他に、任意のジエン系ゴムを用いることができ、例えば、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）等を使用することができる。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。

（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９０〜１５０ｍ^２／ｇであることが必要である。窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が９０ｍ^２／ｇ未満では、硬度および耐摩耗性が悪化する。逆に１５０ｍ^２／ｇを超えると、粘度が高くなり加工性が悪化する。本発明の効果の点から、さらに好ましい窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、１００〜１４５ｍ^２／ｇである。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。

（クマロン樹脂）
本発明で使用されるクマロン樹脂は、クマロン−インデン樹脂とも呼ばれ、スチレン、クマロン、インデン等の共重合体であり、商業的に入手可能である。なお本発明で使用されるクマロン樹脂は、軟化点が３５℃以下である必要がある。軟化点が３５℃を超えると粘度が上昇し加工性が悪化する。さらに好ましい軟化点は、０〜２０℃である。本発明でいう軟化点は、ＪＩＳＫ５９０２にしたがって測定することができる。

（充填剤）
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、上記カーボンブラック以外に各種充填剤を配合することができる。充填剤としてはとくに制限されず、用途により適宜選択すればよいが、例えば、無機充填剤等が挙げられる。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。中でもシリカが好ましい。なお、シリカを配合する場合はシランカップリング剤を併せて配合することが好ましい。

（タイヤ用ゴム組成物の配合割合）
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、前記ジエン系ゴム成分１００質量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が９０〜１５０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを３０〜８０質量部および軟化点が３５℃以下のクマロン樹脂を１〜１５質量部配合してなることを特徴とする。
カーボンブラックの配合量が３０質量部未満であると、耐摩耗性が悪化する。逆に８０質量部を超えると、破断伸びが低くなり、耐摩耗性も悪化する。
クマロン樹脂の配合量が１質量部未満であると、添加量が少な過ぎて本発明の効果を奏することができない。逆に１５質量部を超えると硬度および耐摩耗性が悪化する。

好ましい前記カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム成分１００質量部に対し、４０〜６０質量部である。
好ましい前記クマロン樹脂の配合量は、ジエン系ゴム成分１００質量部に対し、２〜１３質量部である。

本発明のタイヤ用ゴム組成物には、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。

また本発明のタイヤ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。

実施例１〜４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、タイヤ用ゴム組成物を得た。次に得られたタイヤ用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。得られた未加硫のタイヤ用ゴム組成物および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℃におけるムーニー粘度を測定した。結果は、比較例１を１００として指数で示した。指数が低いほど粘度が低く加工性が良好であることを示す。
硬度（２０℃）：ＪＩＳＫ６２５３に準拠して２０℃で測定した。結果は、比較例１を１００として指数で示した。指数が高いほど硬度が高く、カット性に優れることを示す。
破断伸び：ＪＩＳＫ６２５１に準拠して、２３℃における破断伸びを測定した。結果は、比較例１を１００として指数で示した。指数が高いほど破断伸びが高く、チッピング性に優れることを示す。
耐摩耗性：岩本製作所（株）製のランボーン摩耗試験機を用い、荷重５ｋｇ（４９Ｎ）、スリップ率２５％、時間４分、室温の条件にて測定した。結果は、比較例１の値を１００として指数で示した。指数が大きいほど耐摩耗性に優れることを示す。
結果を表１に併せて示す。

＊１：ＮＲ（タイ製ＳＴＲ２０）
＊２：ＩＲ（日本ゼオン（株）製Nipol IR2220）
＊３：ＢＲ（日本ゼオン（株）製Nipol BR1220）
＊４：ＳＢＲ（日本ゼオン（株）製Nipol 1502、スチレン量２３．５％）
＊５：カーボンブラック−１（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）＝１２３ｍ^２／ｇ）
＊６：カーボンブラック−２（キャボットジャパン（株）製ショウブラックＮ３３９、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）＝８８ｍ^２／ｇ）
＊７：シリカ（エボニックデグッサジャパン（株）製ULTRASIL VN3GR）
＊８：シランカップリング剤（エボニックデグッサジャパン（株）製Ｓｉ６９）
＊９：オイル（（株）ジャパンエナジー製プロセスＸ１４０）
＊１０：酸化亜鉛（正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種）
＊１１：ステアリン酸（千葉脂肪酸(株)製工業用ステアリン酸）
＊１２：クマロン樹脂−１（Rutgers社製NovaaresC10、軟化点＝１０℃）
＊１３：クマロン樹脂−２（Rutgers社製NovaaresC100、軟化点＝１００℃）
＊１４：石油樹脂（日本ゼオン（株）製クイントンＡ１００、Ｃ５系石油樹脂、軟化点＝１００℃）
＊１５：老化防止剤（住友化学（株）製、アンチゲンＲＤ−Ｇ）
＊１６：硫黄（鶴見化学工業（株）製金華印油入微粉硫黄）
＊１７：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１から明らかなように、実施例１〜４で調製されたタイヤ用ゴム組成物は、特定の組成からなるジエン系ゴム成分に特定の特性を有するカーボンブラックを特定量配合し、かつ、特定の軟化点範囲を有するクマロン樹脂を特定量配合しているので、従来の代表的な比較例１に対し、粘度の上昇を抑え加工性の悪化を防ぎつつ、破断伸び、硬度および耐摩耗性が高次元にバランスされている。
これに対し、比較例２は、カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が本発明で規定する下限未満であるので、硬度および耐摩耗性が悪化した。
比較例３は、クマロン樹脂の軟化点が本発明で規定する上限を超えているので、粘度が上昇し、加工性が悪化した。
比較例４は、クマロン樹脂の替わりにＣ５系石油樹脂を使用した例であり、粘度がさらに上昇し、加工性が悪化した。
比較例５は、天然ゴムの配合量が５０質量部であり本発明で規定する下限未満であり、かつＢＲを５０質量部の割合で使用した例であるので、硬度が悪化した。
比較例６は、クマロン樹脂の配合量が本発明で規定する上限を超えているので、硬度および耐摩耗性が悪化した。
比較例７は、天然ゴムの配合量が５０質量部であり本発明で規定する下限未満であり、かつＳＢＲを５０質量部の割合で使用した例であるので、耐摩耗性が悪化した。
比較例８は、カーボンブラックを使用せず、その替わりにシリカを配合した例であり、粘度が上昇して加工性が悪化し、耐摩耗性も悪化した。

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
１１リムクッション
６２上ビードフィラー
６４下ビードフィラー

Claims

天然ゴムおよび／またはイソプレンゴムを６０質量部以上含むジエン系ゴム成分１００質量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が９０〜１５０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを３０〜８０質量部および軟化点が３５℃以下のクマロン樹脂を１〜１５質量部配合してなることを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。
請求項１に記載のタイヤ用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤ。