JP2014031400A - ランフラットタイヤのサイドウォール補強層用ゴム組成物およびランフラットタイヤ - Google Patents

ランフラットタイヤのサイドウォール補強層用ゴム組成物およびランフラットタイヤ Download PDF

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Abstract

【課題】弾性率、低発熱性および破断時伸びにおいてバランスよく優れ、ランフラット性能を向上させることのできるランフラットタイヤのサイドウォール補強層用ゴム組成物、およびランフラットタイヤを提供すること。
【解決手段】ジエン系ゴム成分100質量部に対し、ヨウ素吸着量が50mg/g以下のカーボンブラック、BET比表面積が170m2/g以下のシリカ、フェノール樹脂および/または変性フェノール樹脂、ならびにメチレン基を供与する化合物を所定量含有するランフラットタイヤのサイドウォール補強層用ゴム組成物およびランフラットタイヤである。
【選択図】なし

Description

本発明はランフラットタイヤのサイドウォール補強層用ゴム組成物、およびこのゴム組成物を用いたサイドウォール補強層を有するランフラットタイヤに関する。
現在、サイドウォールの内側で、カーカスの外側に配設される高硬度のサイドウォール補強層を有するランフラットタイヤが実用化され、パンクなどにより空気圧が失われた状態になっても、ある程度の距離を走行できるようになった。これにより、スペアタイヤを常備する必要がなくなり、車輌全体における重量の軽量化が期待できる。しかし、ランフラットタイヤのパンク時(空気圧減少時)のランフラット走行には、速度や距離などにおいて制限があり、ランフラット性能のさらなる向上が求められている。
ランフラット性能を向上させる手法としては、
(1)サイドウォール補強層の厚さを大きくして変形を抑え、変形による破壊を防ぐ手法
(2)サイドウォール補強層用ゴム組成物に配合するカーボンブラックなどの補強用充填剤を増量し、サイドウォール補強層の硬度および弾性率を上げ、変形を抑える手法
(3)カーボンブラックなどを増量することなく、加硫剤や加硫促進剤を多量に用いることで加硫密度を上げ、変形・発熱を抑える手法(特許文献1参照)
などが挙げられる。
しかし、(1)の場合、タイヤの重量が大きくなるため、ランフラットタイヤの当初の目的である軽量化に反する。また、(2)の場合、混練り、押出しなどの工程への負荷が大きく、また加硫後物性において発熱性が高くなることから、ランフラット性能の向上はあまり期待できない。さらに、(3)の場合、ゴムの伸びが小さくなり、破壊強度が低下してしまうという問題がある。
また、ランフラット性能を向上させる有効な手段としては、サイドウォール補強層の低発熱性を向上させる手法も知られているが、ランフラット性能を向上させるためには、サイドウォール補強層用ゴム組成物の高温での硬度(弾性率)を高い値に保つことで変形を抑えつつ、低発熱性を向上させることが重要である。また、高温時の破断時伸びが低下すると老化後の破壊が起こりやすくなる。すなわち、ランフラット性能を向上させるためには、サイドウォール補強層用ゴム組成物の弾性率、低発熱性および破断時伸びの3物性を両立させることが重要となる。
特開2008−214458号公報
本発明は、弾性率、低発熱性および破断時伸びにおいてバランスよく優れ、ランフラット性能を向上させることのできるランフラットタイヤのサイドウォール補強層用ゴム組成物、およびこのゴム組成物を用いたサイドウォール補強層を有するランフラットタイヤを提供することを目的とする。
本発明は、ジエン系ゴム成分100質量部に対し、ヨウ素吸着量が50mg/g以下のカーボンブラックを10〜30質量部、BET比表面積が170m2/g以下のシリカを20〜60質量部、フェノール樹脂および/または変性フェノール樹脂を0.5〜2.8質量部、ならびにメチレン基を供与する化合物を0.05〜0.5質量部含有するランフラットタイヤのサイドウォール補強層用ゴム組成物に関する。
さらに、レゾルシン系樹脂を含有することが好ましい。
ジエン系ゴム成分100質量部に対する、フェノール樹脂および/または変性フェノール樹脂ならびにレゾルシン系樹脂の合計含有量が2.0〜5.0質量部であることが好ましい。
また、本発明は前記のサイドウォール補強層用ゴム組成物タイヤ用ゴム組成物を用いたサイドウォール補強層を有するランフラットタイヤに関する。
本発明によれば、ジエン系ゴム成分に対し、所定のシリカ、カーボンブラック、フェノール系レジンおよび/または変性フェノール樹脂、ならびに、メチレン基を供与する化合物を所定量配合することで、弾性率、低発熱性および破断時伸びにおいてバランスよく優れ、ランフラット性能を向上させることのできるランフラットタイヤのサイドウォール補強層用ゴム組成物、およびこのゴム組成物を用いたサイドウォール補強層を有するランフラットタイヤを提供することができる。
本発明のランフラットタイヤのサイドウォール補強層用ゴム組成物は、ジエン系ゴム成分に対し、所定のカーボンブラック、シリカ、フェノール樹脂および/または変性フェノール樹脂、ならびに、メチレン基を供与する化合物を所定量含有する。
前記ジエン系ゴム成分としては、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ゴム(SBR)、クロロプレンゴム(CR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、スチレンイソプレンゴム(SIR)、イソプレンブタジエンゴム、エポキシ化天然ゴム(ENR)などが挙げられる。これらのジエン系ゴム成分は単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、低発熱性と耐屈曲性とのバランスが良好という点からNR、IR、BRおよび/またはSBRを含有することが好ましい。
前記NRには、脱タンパク質天然ゴム(DPNR)、高純度天然ゴム(HPNR)も含まれる。また、NRとしては、例えば、SIR20、RSS♯3、TSR20等、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。
ジエン系ゴム成分としてNRを含有する場合の含有量は、低発熱性において優れるという点から、30質量%以上が好ましく、35質量%以上がより好ましく、40質量%以上がさらに好ましい。また、NRを含有しすぎると耐屈曲性に劣る傾向があることから、60質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましい。
前記BRとしては、ハイシス1,4−ポリブタジエンゴム(ハイシスBR)、1,2−シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含むブタジエンゴム(SPB含有BR)、スズ変性ブタジエンゴム(スズ変性BR)などの各種BRを用いることができる。
前記ハイシスBRとは、シス1,4結合含有率が90質量%以上のブタジエンゴムである。このようなハイシスBRとして、例えば、日本ゼオン(株)製のBR1220、宇部興産(株)製のBR130B、BR150Bなどが挙げられる。
前記SPB含有BRは、1,2−シンジオタクチックポリブタジエン結晶が、単にBR中に結晶を分散させたものではなく、BRと化学結合したうえで分散しているものが挙げられる。このようなSPB含有BRとしては、宇部興産(株)製のVCR−303、VCR−412、VCR−617などが挙げられる。
前記スズ変性BRとしては、リチウム開始剤により1,3−ブタジエンの重合をおこなったのち、スズ化合物を添加することにより得られ、さらに変性BR分子の末端がスズ−炭素結合で結合されたスズ変性BRなどが挙げられる。このようなスズ変性BRとしては、例えば、日本ゼオン(株)製のBR1250Hなどが挙げられる。
これらの各種BRの中でも、低発熱性と耐屈曲性とのバランスにおいて優れるという点からハイシスBRを用いることが好ましい。
ジエン系ゴム成分としてBRを含有する場合の含有量は、耐屈曲性に優れるという点から、40質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましく、60質量%以上がさらに好ましい。また、BRを含有しすぎると低発熱性に劣る傾向があることから70質量%以下が好ましく、65質量%以下がより好ましい。
前記SBRとしては、乳化重合により得られる乳化重合SBR(E−SBR)、溶液重合により得られる溶液重合SBR(S−SBR)や、これらのSBRが3−アミノプロピルジメチルメトキシシラン等により変性された変性E−SBR、変性S−SBRなどの各種SBRを用いることができる。
ジエン系ゴム成分としてSBRを含有する場合の含有量は、剛性と低発熱性とのバランスにおいて優れるという点から、10質量%以上が好ましく、20質量%以上がより好ましい。また、SBRを含有し過ぎると低発熱性に劣る傾向があることから30質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましい。
本発明のサイドウォール補強層用ゴム組成物は、ゴム強度を向上させるために所定のカーボンブラックを含有する。
前記カーボンブラックのヨウ素吸着量(IA)は50mg/g以下であり、45mg/g以下が好ましい。カーボンブラックのIAが50mg/gを超える場合は、低発熱性が悪化する傾向がある。また、カーボンブラックのIAは30mg/g以上が好ましく、35mg/g以上がより好ましく、40mg/g以上がさらに好ましい。カーボンブラックのIAが30mg/g未満の場合は、補強性が低下する傾向がある。なお、カーボンブラックのヨウ素吸着量はASTM D1765−05に準じて測定される値である。
前記カーボンブラックのジエン系ゴム成分100質量部に対する含有量は、10質量部以上であり、20質量部以上が好ましい。カーボンブラックの含有量が10質量部未満の場合は、補強性が低下する傾向がある。また、カーボンブラックの含有量は、30質量部以下である。カーボンブラックの含有量が30質量部を超える場合は、低発熱性が悪化する傾向がある。
本発明のサイドウォール補強層用ゴム組成物は、弾性率および低発熱性を両立させるために所定のシリカを含有する。
前記シリカのBET比表面積(BET)は170m2/g以下であり、130m2/g以下が好ましい。シリカのBETが170m2/gを超える場合は、低発熱性が悪化する傾向がある。また、シリカのBETは100m2/g以上が好ましく、110m2/g以上がより好ましい。シリカのBETが100m2/g未満の場合は、補強性が低下する傾向がある。なお、シリカのBET比表面積は、ASTM D3037−81に準じてBET法で測定される値である。
前記シリカのジエン系ゴム成分100質量部に対する含有量は、20質量部以上であり、40質量部以上が好ましい。シリカの含有量が20質量部未満の場合は、補強性が低下する傾向がある。また、シリカの含有量は、60質量部以下である。シリカの含有量が60質量部を超える場合は、低発熱性が悪化する傾向がある。
本発明のサイドウォール補強層用ゴム組成物は、シリカとともにシランカップリング剤を含有することが好ましい。シランカップリング剤としては、ゴム工業において、従来からシリカと併用される任意のシランカップリング剤を使用することができ、例えば、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィドなどのスルフィド系、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプト系、ビニルトリエトキシシランなどのビニル系、3−アミノプロピルトリエトキシシランなどのアミノ系、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシランのグリシドキシ系、3−ニトロプロピルトリメトキシシランなどのニトロ系、3−クロロプロピルトリメトキシシランなどのクロロ系などが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、スルフィド系、メルカプト系がシリカとの結合力が強く、発熱性において優れるという点から好ましい。
シランカップリング剤を含有する場合の含有量は、シリカ100質量部に対して、6質量部以上が好ましく、8質量部以上がより好ましい。シランカップリング剤の含有量が6質量部未満の場合は、シリカの分散性が不十分となる傾向がある。また、シランカップリング剤の含有量は、10質量部以下が好ましく、8質量部以下がより好ましい。10質量部を超える場合はコストの増加に見合った効果が得られない傾向がある。
本発明のサイドウォール補強層用ゴム組成物は、フェノール樹脂および/または変性フェノール樹脂を含有することで、低発熱性および剛性を向上させることができる。
前記フェノール樹脂としては、フェノールと、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、フルフラールなどのアルデヒド類とを酸またはアルカリ触媒で反応させることにより得られるものが挙げられる。なかでも、酸触媒で反応させることにより得られるノボラック型フェノール樹脂などが好ましい。また、前記変性フェノール樹脂としては、フェノール樹脂をカシューオイル、トールオイル、アマニ油、各種動植物油、不飽和脂肪酸、ロジン、アルキルベンゼン樹脂、アニリン、メラミンなどを用いて変性した樹脂が挙げられる。なお、本発明のフェノール樹脂には、フェノール以外のクレゾール、レゾルシン等を重合した樹脂は含まない。
フェノール樹脂および/または変性フェノール樹脂のジエン系ゴム成分100質量部に対する含有量は、0.5質量部以上であり、1.0質量部以上が好ましく、2.0質量部以上がより好ましい。フェノール樹脂および/または変性フェノール樹脂の含有量が0.5質量部未満の場合は、充分な剛性が得られなくなる傾向がある。また、フェノール樹脂および/または変性フェノール樹脂の含有量は、2.8質量部以下であり、2.5質量部以下が好ましい。フェノール樹脂および/または変性フェノール樹脂の含有量が2.8質量部を超える場合は、剛性の改善効果と低発熱性とのバランスが悪化する傾向がある。
本発明のサイドウォール補強層用ゴム組成物は、前記のフェノール樹脂および/または変性フェノール樹脂とともにメチレン基を供与する化合物を含有することで、弾性率、低発熱性および破断時伸びをバランスよく向上させることができる。
前記メチレン基を供与する化合物としては、ヘキサメトキシメチロールメラミン(HMMM)の部分縮合物、ヘキサメチロールメラミンペンタメチルエーテル(HMMPME)の部分縮合物などが挙げられる。なかでも、反応性が優れるという点からHMMMの部分縮合物が好ましい。
メチレン基を供与する化合物のジエン系ゴム成分100質量部に対する含有量は、0.05質量部以上であり、0.10質量部以上が好ましく、0.20質量部以上がより好ましい。メチレン基を供与する化合物の含有量が0.05質量部未満の場合は、剛性の改善効果が不充分となる傾向がある。また、メチレン基を供与する化合物の含有量は、0.5質量部以下であり、0.4質量部以下が好ましい。メチレン基を供与する化合物の含有量が0.5質量部を超える場合は、剛性と低発熱性とのバランスが悪化する傾向がある。
前記レゾルシン系樹脂としては、レゾルシン樹脂や、変性レゾルシン樹脂が挙げられる。レゾルシン樹脂としては、レゾルシンとホルムアルデヒドとの縮合物が挙げられる。また、変性レゾルシン樹脂としては、例えば、レゾルシン樹脂の繰り返し単位の一部をアルキル化したものが挙げられる。
前記レゾルシン系樹脂を含有する場合のジエン系ゴム成分100質量部に対する含有量は、0.5質量部以上が好ましく、1.0質量部以上がより好ましく、2.0質量部以上がさらに好ましい。レゾルシン系樹脂の含有量が0.5質量部未満の場合は、剛性の改善効果が不充分となる傾向がある。また、レゾルシン系樹脂の含有量は、3質量部以下が好ましい。レゾルシン系樹脂の含有量が3質量部を超える場合は、剛性の改善効果と低発熱性とのバランスが悪化する傾向がある。
また、レゾルシン系樹脂を含有する場合のジエン系ゴム成分100質量部に対するフェノール樹脂および/または変性フェノール樹脂ならびにレゾルシン系樹脂の合計含有量は2.0質量部以上が好ましく、2.5質量部以上がより好ましい。合計含有量が2.0質量部未満の場合は、剛性の改善効果が不充分となる傾向がある。また、これらの合計含有量は、5質量部以下が好ましく、3質量部以下がより好ましい。合計含有量が5質量部を超える場合は、剛性の改善効果と低発熱性とのバランスが悪化する傾向がある。
本発明のサイドウォール補強層用ゴム組成物には上記の材料以外にも、タイヤ工業において一般的に用いられている前記のカーボンブラックおよびシリカ以外の補強用充填剤、各種オイル、軟化剤、ワックス、酸化亜鉛、ステアリン酸、老化防止剤、硫黄、各種加硫促進剤などを必要に応じて適宜配合することができる。
本発明のサイドウォール補強層用ゴム組成物の製造方法としては特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、前記の各成分をオープンロール、バンバリーミキサー、密閉式混練機などのゴム混練装置を用いて混練し、その後加硫する方法等により製造できる。
本発明のサイドウォール補強層用ゴム組成物は、弾性率、低発熱性および破断時伸びにおいてバランスよく優れるゴム組成物であり、ランフラットタイヤのサイドウォール補強層として使用することで、ランフラット性能に優れたランフラットタイヤとすることができる。
また、本発明のランフラットタイヤは、本発明のサイドウォール補強層用ゴム組成物を用いて、通常の方法により製造できる。すなわち、必要に応じて前記配合剤および添加剤を配合した未加硫ゴム組成物を、サイドウォール補強層の形状にあわせて押出し加工し、タイヤ成型機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、通常の方法にて成形することにより、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することにより、本発明のランフラットタイヤを製造できる。
実施例にもとづいて、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。
以下に実施例および比較例において用いた各種薬品をまとめて示す。
NR:RSS#3
BR:宇部興産(株)製のBR150B(シス含量:98質量%)
SBR:住友化学(株)製のSBR1502
カーボンブラックA:三菱化学(株)製のダイアブラックFEF(ヨウ素吸着量:43mg/g)
カーボンブラックB:キャボットジャパン(株)製のショウブラックN351(ヨウ素吸着量:68mg/g)
シリカA:Rhodia社製のZ1115MP(BET:115m2/g)
シリカB:EVONIK−DEGUSSA社製のUltrasil 7000GR(BET:175m2/g)
シランカップリング剤:EVONIK−DEGUSSA社製のSi266
フェノール樹脂A:住友ベークライト(株)製のPR12686(カシューオイル変性フェノール樹脂)
フェノール樹脂B:(株)日本触媒製のSP6700(カシューオイル変性フェノール樹脂)
HMMM:田岡化学工業(株)製のスミカノール508(ヘキサメトキシメチロールメラミン(HMMM)の部分縮合物(成分含量:100質量%))
レゾルシン樹脂:住友化学(株)製のRSM(成分含量:60質量%)
ステアリン酸:日本油脂(株)製のステアリン酸「椿」
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛2種
老化防止剤:住友化学(株)製のアンチゲン6C(N−(1,3−ジメチルブチル)−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン)
硫黄:軽井沢硫黄(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS(N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
実施例1〜13および比較例1〜7
表1および表2に示す配合処方にしたがい、1.7Lの密閉型バンバリーミキサーを用いて、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を150℃の条件下で4分間混練りし、混練り物を得た。次に、オープンロールを用いて、得られた混練り物に硫黄および加硫促進剤を添加し、80℃の条件下で3分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。さらに、得られた未加硫ゴム組成物を160℃の条件下で20分間プレス加硫することにより、各試験用ゴム組成物を得た。
また、前記未加硫ゴム組成物を、サイドウォール補強層の形状に押し出し成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを形成し、160℃の条件下で12分間プレス加硫することにより、各試験用ランフラットタイヤ(サイズ:215/45ZR17)を製造した。
<粘弾性試験>
各試験用ゴム組成物を幅4mm、長さ40mm、厚さ2mmに切り出し、(株)岩本製作所製の粘弾性測定機にて複素弾性率(E*)および損失正接(tanδ)の粘弾性物性を測定した。測定条件は、動歪み1%、振動周波数10Hz、温度100℃とした。E*の値は大きいほど弾性率において優れ変形が少ないことを示し、性能目標値は9MPa以上であり、12MPa以上がより好ましい。また、tanδの値は小さいほど、低発熱性において優れていることを示し、性能目標値は0.14以下であり、0.13以下がより好ましい。
<引張試験>
各試験用ゴム組成物からなる3号ダンベル型試験片を用いて、JIS K 6251「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に準じて、100℃の条件下で引張試験を実施し、破断時伸びEB(%)を測定した。EBが大きいほど、破断時伸びに優れることを示し、性能目標値は250%以上である。
<ランフラット耐久性指数>
各試験用ランフラットタイヤをリム組みし、空気内圧0kPaにてドラム上を80km/hの速度で走行させ、タイヤが破壊されるまでの走行距離を指数表示した。指数が大きいほど、ランフラット耐久性に優れることを示す。
(ランフラット耐久性指数)=(各例の走行距離)/(比較例1の走行距離)×100
Figure 2014031400
Figure 2014031400
表1および表2の結果より、ジエン系ゴム成分に対し、所定のシリカ、カーボンブラック、フェノール樹脂および/または変性フェノール樹脂、ならびに、メチレン基を供与する化合物を所定量含有するサイドウォール補強層用ゴム組成物は、弾性率、低発熱性および破断時伸びにおいてバランスよく優れることがわかる。さらに、これらのゴム組成物を用いたサイドウォール補強層を有するランフラットタイヤがランフラット耐久性において優れることもわかる。

Claims (4)

  1. ジエン系ゴム成分100質量部に対し、
    ヨウ素吸着量が50mg/g以下のカーボンブラックを10〜30質量部、
    BET比表面積が170m2/g以下のシリカを20〜60質量部、
    フェノール樹脂および/または変性フェノール樹脂を0.5〜2.8質量部、ならびに
    メチレン基を供与する化合物を0.05〜0.5質量部含有するランフラットタイヤのサイドウォール補強層用ゴム組成物。
  2. さらに、レゾルシン系樹脂を含有する請求項1記載のランフラットタイヤのサイドウォール補強層用ゴム組成物。
  3. ジエン系ゴム成分100質量部に対する、
    フェノール樹脂および/または変性フェノール樹脂ならびにレゾルシン系樹脂の合計含有量が2.0〜5.0質量部である請求項2記載のランフラットタイヤのサイドウォール補強層用ゴム組成物。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載のランフラットタイヤのサイドウォール補強層用ゴム組成物を用いたサイドウォール補強層を有するランフラットタイヤ。
JP2012171046A 2012-08-01 2012-08-01 ランフラットタイヤのサイドウォール補強層用ゴム組成物およびランフラットタイヤ Active JP5662977B2 (ja)

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