JP2015232092A - ランフラットタイヤ用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】転がり抵抗を小さくしながら、操縦安定性、耐セット性、耐クラック性を従来レベル以上に向上するようにしたランフラットタイヤ用ゴム組成物を提供する。【解決手段】ブタジエンゴムを７０〜１００重量％、天然ゴムを０〜３０重量％含むジエン系ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡが２５〜５０ｍ2／ｇであるカーボンブラックを５５〜８５重量部、ファルネセン重合体を２〜８重量部、硫黄および加硫促進剤を配合するとともに、前記硫黄の配合量（Ｓ）および加硫促進剤の配合量（Ａ）の合計（Ｓ＋Ａ）が５〜１０重量部、前記硫黄に対する加硫促進剤の配合量の比（Ａ／Ｓ）が０．３〜１．０であることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、転がり抵抗を小さくしながら、操縦安定性、耐セット性、耐クラック性を従来レベル以上に向上するようにしたランフラットタイヤ用ゴム組成物に関する。

従来、ランフラット走行性能を有する空気入りタイヤとして、サイドウォール部に断面三日月状の硬質ゴムからなるサイドゴム補強層を設け、このサイドゴム補強層の剛性に基づいてパンクして空気圧が低くなっても一定の走行距離を確保するようにすることが行われている（例えば、特許文献１参照）。このサイドゴム補強層は、ランフラット走行時の発熱を抑制し剛性を高いレベルで確保するため、低発熱性かつ高剛性であることが求められている。

また、地球環境問題への関心の高まりに伴い、通常走行時の燃費性能を向上することも強く求められている。燃費性能を向上するためには走行時の発熱を抑制し、タイヤの転がり抵抗を低減することが必要であり、タイヤを構成するゴム組成物の発熱性を小さくすることが行われている。ゴム組成物の発熱性の指標としては一般に動的粘弾性測定による６０℃のｔａｎδが用いられ、ゴム組成物のｔａｎδ（６０℃）が小さいほど発熱性が小さくなる。

ゴム組成物のｔａｎδ（６０℃）を小さくする方法として、例えばカーボンブラックの配合量を少なくしたり、カーボンブラックの粒径を大きくしたり、硫黄の配合量を多くすることが挙げられる。しかし、カーボンブラックの減量および大粒径化する方法では、ゴム硬度や弾性率が低下し、タイヤにしたとき操縦安定性やランフラット走行時の走行性能が低下するという問題がある。また硫黄の配合量を多くすると、ｔａｎδ（６０℃）が小さくなり、ゴム硬度が高くなるが、耐セット性および耐クラック性が悪化するという問題がある。

特開２００４−２６８７１４号公報

本発明の目的は、転がり抵抗を小さくしながら、操縦安定性、耐セット性、耐クラック性を従来レベル以上に向上するようにしたランフラットタイヤ用ゴム組成物を提供することにある。

上記目的を達成する本発明のランフラットタイヤ用ゴム組成物は、ブタジエンゴムを７０〜１００重量％、天然ゴムを０〜３０重量％含むジエン系ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積Ｎ₂ＳＡが２５〜５０ｍ²／ｇのカーボンブラックを５５〜８５重量部、ファルネセン重合体を２〜８重量部、硫黄および加硫促進剤を配合するとともに、前記硫黄の配合量（Ｓ）および加硫促進剤の配合量（Ａ）の合計（Ｓ＋Ａ）が５〜１０重量部、前記硫黄に対する加硫促進剤の配合量の比（Ａ／Ｓ）が０．３〜１．０であることを特徴とする。

本発明のランフラットタイヤ用ゴム組成物は、ブタジエンゴムを主成分にするジエン系ゴム１００重量部に、特定のカーボンブラックを５５〜８５重量部、ファルネセン重合体を２〜８重量部配合し、硫黄の配合量（Ｓ）と加硫促進剤の配合量（Ａ）の合計（Ｓ＋Ａ）を５〜１０重量部、両者の比（Ａ／Ｓ）を０．３〜１．０にするようにしたので、ゴム組成物のｔａｎδ（６０℃）を小さくしながらゴム硬度を確保し操縦安定性を改良するとともに、耐セット性および耐クラック性を従来レベル以上に向上することができる。

前記ジエン系ゴムとしては、ブタジエンゴムを７０〜９５重量％、天然ゴムを５〜３０重量％含むことが好ましい。

本発明のランフラットタイヤ用ゴム組成物で空気入りタイヤの左右のサイドウォール部に断面三日月形のゴム補強層を配置したランフラットタイヤは、通常の走行時に転がり抵抗を小さくし燃費性能を改良しながら、操縦安定性、耐セット性および耐クラック性を従来レベル以上に向上することができる。またランフラット走行時には、ランフラット走行性能に優れると共に、サイドウォール部の断面三日月形のサイドゴム補強層の発熱が抑制されるため耐久性能にも優れる。

本発明のランフラットタイヤ用ゴム組成物を用いたランフラットタイヤの実施形態の一例を示すタイヤ子午線方向の断面図である。

本発明のランフラットタイヤ用ゴム組成物を適用するタイヤとしては、左右のサイドウォール部に断面三日月形のゴム補強層を配置したサイド補強方式のランフラットタイヤが挙げられる。図１は、サイド補強方式のランフラットタイヤの一例を示すタイヤ子午線方向の半断面図である。

図１において、ランフラットタイヤは、トレッド部１、サイドウォール部２及びビード部３を有し、その内側に２プライのカーカス６が左右一対のビードコア４，４間に、ビードコア４及びビードフィラー５を包み込むように内側から外側に折り返されるように装架され、トレッド部１のカーカス６の外周側に、複数プライ（図では２プライ）からなるベルト層７がタイヤ１周にわたって配置されたラジアル構造になっている。タイヤの最内周側には、インナーライナー層９が配置されている。また、左右のサイドウォール部２，２には、それぞれカーカス６の内側に断面三日月状のゴム補強層８，８が内挿されている。なお、このサイドゴム補強層を内挿する位置は図示の例に限定されるものではなく、２枚のカーカス６の間に内挿するものであってもよい。

本発明のランフラットタイヤ用ゴム組成物は、断面三日月状のゴム補強層８に好適に使用することができる。

本発明のランフラットタイヤ用ゴム組成物において、ジエン系ゴムはブタジエンゴム、天然ゴムからなる。天然ゴムを含有することにより、その分子量の高さから引張り破断強度、引張り破断伸びが大きくなる。またブタジエンゴムを含有することにより、その脆化温度の低さから硬さの温度依存性が低下し耐久性能に優れるようになる。

天然ゴムの含有量は、ジエン系ゴム１００重量％中０〜３０重量％、好ましくは５〜３０重量％、より好ましくは１０〜２８重量％である。天然ゴムの含有量が３０重量％を超えると、繰返し疲労性が不十分になり耐久性に劣る。

またブタジエンゴムの含有量は、ジエン系ゴム１００重量％中７０〜１００重量％、好ましくは７０〜９５重量％、より好ましくは７２〜９０重量％である。ブタジエンゴムの含有量が７０重量％未満であると、繰返し疲労性が悪化する。

本発明において、ジエン系ゴムとしてブタジエンゴムおよび天然ゴム以外の他のジエン系ゴムを、本発明の目的を阻害しない範囲内で含むことができる。他のジエン系ゴムとしては、例えばイソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等が挙げられる。なかでもイソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴムが好ましい。これらジエン系ゴムは、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。

本発明のランフラットタイヤ用ゴム組成物では、カーボンブラックをジエン系ゴム１００重量に対し５５〜８５重量部、好ましくは５７〜７２重量部配合する。カーボンブラックの配合量が５５重量部未満であると、ゴム組成物の補強性が十分に得られない。またカーボンブラックの配合量が８５重量部を超えるとタイヤにしたときの転がり抵抗が大きくなる。

本発明で使用するカーボンブラックは、窒素吸着比表面積Ｎ₂ＳＡが２５〜５０ｍ²／ｇ、好ましくは２７〜４５ｍ²／ｇである。Ｎ₂ＳＡが２５ｍ²／ｇ未満であると、ゴム組成物のゴム硬度、動的弾性率などの機械的特性が低下する。Ｎ₂ＳＡが５０ｍ²／ｇを超えると、ｔａｎδ（６０℃）が大きくなる。また耐セット性および耐クラック性性を改良する効果が十分には得なれない。Ｎ₂ＳＡは、ＪＩＳ Ｋ６２１７−２に準拠して、測定するものとする。このようなカーボンブラックは、ＧＰＦ級〜ＦＥＦ級のなかから適宜、選んで使用することができる。

なおランフラットタイヤ用ゴム組成物には、カーボンブラック以外の他の補強性充填剤を配合することができる。他の補強性充填剤としては、例えばシリカ、クレー、マイカ、タルク、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、活性亜鉛華等を例示することができる。なかでもシリカ、クレーが好ましい。

本発明のランフラットタイヤ用ゴム組成物は、ファルネセン重合体を配合することにより、ゴム組成物の発熱性（６０℃のｔａｎδ）を小さくしながら、ゴム硬度を大きくすることができる。同時に耐セット性および耐クラック性を改良することができる。

ファルネセン重合体とは、α−ファルネセンの重合体、β−ファルネセンの重合体またはα−ファルネセンおよびβ−ファルネセンの共重合体であり、好ましくはβ−ファルネセンの重合体であるとよい。またファルネセンの重合体は、α−ファルネセンおよび／またはβ−ファルネセンを由来とする構成単位が、好ましくは９０重量％以上、より好ましくは９５重量％以上、より好ましくは１００重量％であり、ブタジエン、イソプレン等の他のモノマー由来の構成単位を含んでもよい。

ファルネセン重合体の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、２〜８重量部、好ましくは２〜５重量部である。ファルネセン重合体の配合量が２重量部未満であると耐セット性、耐クラック成長性を改良する効果が十分に得られない。ファルネセン重合体の配合量が８重量部を超えると、ゴム硬度および耐セット性が悪化する。またゴム組成物の発熱性（６０℃のｔａｎδ）を小さくする効果が十分に得られない。

ファルネセン重合体の重量平均分子量は、特に制限されるものではないが、好ましくは２０００〜２５０００、より好ましくは２５００〜２００００であるとよい。ファルネセン重合体の重量平均分子量が２０００未満であると、ゴム組成物のゴム強度やゴム硬度が低下し、さらにゴム組成物からブリードアウトしやすくなる。またファルネセン重合体の重量平均分子量が２５０００を超えると加工性が悪化する。

ファルネセン重合体の分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ；Ｍｗが重量平均分子量、Ｍｎが数平均分子量）は、好ましくは１．０〜２．０、より好ましくは１．０〜１．５、さらに好ましくは１．０〜１．３であるとよい。ファルネセン重合体の分子量分布がこのような範囲内であると、粘度のばらつきが小さくなる。本明細書においてファルネセン重合体の重量平均分子量Ｍｗおよび数平均分子量Ｍｎは、ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）により測定し標準ポリスチレン換算により求めるものとする。

ファルネセン重合体の溶融粘度は、好ましくは０．１〜２２００Ｐａ・ｓ、より好ましくは０．１〜１０００Ｐａ・ｓ、さらに好ましくは０．１〜１００Ｐａ・ｓであるとよい。ファルネセン重合体の溶融粘度がこのような範囲内であると、ゴム組成物の混練が容易になると共に加工性が向上する。本明細書において、ファルネセン重合体の溶融粘度は、ブルックフィールド型粘度計により測定した３８℃における溶融粘度である。

ファルネセン重合体は、通常の方法で合成することができ、例えば乳化重合法、溶液重合法を例示することができ、好ましくは溶液重合法で合成するとよい。

本明細書において、ジエン系ゴム１００重量部に対する硫黄の配合量をＳ重量部、加硫促進剤の配合量をＡ重量部とする。ランフラットタイヤ用ゴム組成物は、硫黄の配合量（Ｓ重量部）および加硫促進剤の配合量（Ａ重量部）の合計（Ｓ＋Ａ）を５〜１０重量部、硫黄の配合量（Ｓ重量部）に対する加硫促進剤の配合量（Ａ重量部）の比（Ａ／Ｓ）を０．３〜１．０にする。硫黄の配合量（Ｓ重量部）および加硫促進剤の配合量（Ａ重量部）がこのような関係を満たすようにすることにより、低転がり抵抗性および操縦安定性を確保しながら、耐セット性、耐クラック性を従来レベル以上に向上することができる。

硫黄の配合量（Ｓ重量部）および加硫促進剤の配合量（Ａ重量部）の合計（Ｓ＋Ａ）はジエン系ゴム１００重量部に対し５〜１０重量部、好ましくは７〜９重量部である。硫黄および加硫促進剤の合計（Ｓ＋Ａ）が５重量部未満であると、ゴム硬度が不足し操縦安定性が悪化する。また転がり抵抗が大きくなる。硫黄及び加硫促進剤の合計（Ｓ＋Ａ）が１０重量部を超えると、耐セット性および耐クラック性が悪化する。

硫黄の配合量（Ｓ重量部）に対する加硫促進剤の配合量（Ａ重量部）の比（Ａ／Ｓ）は０．３〜１．０、好ましくは０．３〜０．６である。加硫促進剤と硫黄の比（Ａ／Ｓ）が０．３未満であると、耐セット性が悪化する。加硫促進剤と硫黄の比（Ａ／Ｓ）が１．０を超えると、耐クラック性が悪化する。

硫黄および加硫促進剤としては、タイヤ用ゴム組成物に通常使用されるものの中から適宜、選択して配合することができる。

ランフラットタイヤ用ゴム組成物には、加硫又は架橋剤、加硫促進剤の外、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのランフラットタイヤ用ゴム組成物に一般的に使用され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ゴム組成物とし、加硫又は架橋することができる。これらの添加剤の配合量は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。本発明のランフラットタイヤ用ゴム組成物は、通常のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。

本発明のランフラットタイヤ用ゴム組成物は、ランフラットタイヤにおける断面三日月形のサイドゴム補強層に好適に使用することができる。サイドゴム補強層に本発明のゴム組成物を使用した空気入りタイヤは、走行時の発熱性が小さくなるので、転がり抵抗を小さくし燃費性能を改良することができる。また耐セット性および耐クラック性を従来レベル以上に向上することができる。同時に、ゴム組成物のゴム硬度、弾性率の改良により、タイヤにしたときの操縦安定性を従来レベル以上に向上することができる。またランフラット走行時には、ランフラット走行性能に優れると共に、サイドウォール部の断面三日月形のサイドゴム補強層の発熱が抑制されるため耐久性能にも優れる。

以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

表３に示す配合剤を共通配合とし、表１，２に示す配合からなる１５種類のゴム組成物（実施例１〜８、比較例１〜７）を調製するに当たり、それぞれ硫黄及び加硫促進剤を除く成分を秤量し、１.８Ｌの密閉型ミキサーで５分間混練した後、そのマスターバッチを放出し室温冷却した。このマスターバッチを１.８Ｌの密閉型ミキサーに供し、硫黄及び加硫促進剤を加え、混合しランフラットタイヤ用ゴム組成物を得た。

得られた１５種類のゴム組成物を所定の金型中で、１７０℃で１０分間プレス加硫してランフラットタイヤ用ゴム組成物からなる加硫ゴム試験片を作成した。得られた加硫ゴム試験片のゴム硬度、ｔａｎδ（６０℃）、耐セット性および耐クラック性を下記に示す方法により評価した。

ゴム硬度
得られた加硫ゴム試験片を用いて、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠しデュロメータのタイプＡにより温度２０℃で、ゴム硬度を測定した。得られた結果は、比較例１の値を１００とする指数として表１，２の「ゴム硬度」の欄に示した。この指数が大きいほどゴム硬度が大きく、タイヤにしたとき操縦安定性が優れていることを意味する。

ｔａｎδ（６０℃）
得られた加硫ゴム試験片を用いて、東洋精機製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚで測定し、温度６０℃における動的粘弾性を測定し、６０℃のｔａｎδを求めた。得られた結果は、比較例１の値を１００とする指数として表１，２の「ｔａｎδ６０℃」の欄に示した。この指数が小さいほど発熱性が小さくなり、タイヤにしたとき転がり抵抗が小さく優れることを意味する。

耐セット性
得られた試験片について、ＪＩＳ Ｋ６２６２に準拠して、７０℃×２２時間、初期歪２５％の条件でコンプレッションセット性を測定した。得られた結果は、比較例１の値を１００とする指数にし「耐セット性」の欄に示した。耐セット性の指数が大きいほど耐コンプレッションセット性が優れ、タイヤの操縦安定性および耐久性がることを意味する。

耐クラック性
得られた試験片の耐クラック性として、ＪＩＳ Ｋ６２６０に準拠し、デマチャ屈曲き裂試験機を用いて、ストローク５７ｍｍ、速度３００±１０ｒｐｍ、屈曲回数１０万回の条件で、繰り返し屈曲によるき裂成長の長さを測定した。得られた結果は、それぞれの値の逆数を算出し、比較例１を１００とする指数として「耐クラック性」の欄に示した。耐クラック性の指数が大きいほど耐クラック性が優れ、空気入りタイヤの耐久性が優れることを意味する。

なお、表１，２において使用した原材料の種類を下記に示す。
ＮＲ：天然ゴム、ＳＴＲ２０
ＢＲ：ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２２０
カーボンブラック１：東海カーボン社製シーストＳＯＰ、窒素吸着比表面積が４０ｍ²／ｇ
カーボンブラック２：東海カーボン社製シースト９Ｍ、窒素吸着比表面積が１５０ｍ²／ｇ
ファルネセン１：下記の合成例１により重合されたβ−ファルネセンの重合体、重量平均分子量が１４００００、分子量分布が１．２、溶融粘度が６９Ｐａ・ｓ
ファルネセン２：下記の合成例２により重合されたβ−ファルネセンの重合体、重量平均分子量が１００００、分子量分布が１．１、溶融粘度が０．９Ｐａ・ｓ
硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄（硫黄の含有量が９５．２４重量％）
加硫促進剤：大内新興化学工業社製ノクセラーＮＳ−Ｐ

合成例１（ファルネセン重合体１の重合）
窒素置換し、乾燥させた耐圧容器に、ヘキサン２７４ｇ、ｎ−ブチルリチウム（１７重量％ヘキサン溶液）１．２ｇを仕込み、５０℃に昇温した後、β−ファルネセン２７２ｇを加えて１時間重合した。得られた重合反応液にメタノールを添加後、重合反応液を水で洗浄した。水を分離して、重合反応液を７０℃で１２時間乾燥することにより、ファルネセン重合体１を得た。

合成例２（ファルネセン重合体２の重合）
窒素置換し、乾燥させた耐圧容器に、シクロヘキサン２４１ｇ、ｓｅｃ−ブチルリチウム（１０．５重量％シクロヘキサン溶液）２８．３ｇを仕込み、５０℃に昇温した後、β−ファルネセン３４２ｇを加えて１時間重合した。得られた重合反応液にメタノールを添加後、重合反応液を水で洗浄した。水を分離して、重合反応液を７０℃で１２時間乾燥することにより、ファルネセン重合体２を得た。

なお、表３において使用した原材料の種類を下記に示す。
オイル：昭和シェル石油社製エキストラクト４号Ｓ
酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
ステアリン酸：日油社製ビーズステアリン酸
老化防止剤：住友化学社製アンチゲン６Ｃ

表２から明らかなように実施例１〜８のゴム組成物は、耐セット性、耐クラック性、ゴム硬度および６０℃のｔａｎδが従来レベル以上に向上することが確認された。

表２から明らかなように、比較例２のゴム組成物は、比較例１に対し加硫系の合計（Ｓ＋Ａ）を増量したがファルネセン重合体を配合していないので、耐セット性および耐クラック性が悪化する。

比較例３のゴム組成物は、加硫系の合計（Ｓ＋Ａ）が５重量部未満であるので、ゴム硬度が悪化する。

比較例４のゴム組成物は、カーボンブラック２の窒素吸着比表面積５０ｍ²／ｇを超えるので、耐クラック性が悪化し、６０℃のｔａｎδが大きくなり転がり抵抗が悪化する。

比較例５のゴム組成物は、天然ゴムの含有量が３０重量％を超え、ブタジエンゴムの含有量が７０重量％未満であるので、耐クラック性が悪化し、６０℃のｔａｎδが大きくなり転がり抵抗が悪化する。

比較例６のゴム組成物は、カーボンブラック１の配合量が５５重量部未満であるので、ゴム硬度が低下する。

比較例７のゴム組成物は、ファルネセン重合体の配合量が２重量部未満であるので、比較例２と同様に耐セット性および耐クラック性が悪化する。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ ビードコア
５ ビードフィラー
６ カーカス
７ ベルト層
８ ゴム補強層
９ インナーライナー

Claims (3)

1. ブタジエンゴムを７０〜１００重量％、天然ゴムを０〜３０重量％含むジエン系ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積Ｎ₂ＳＡが２５〜５０ｍ²／ｇであるカーボンブラックを５５〜８５重量部、ファルネセン重合体を２〜８重量部、硫黄および加硫促進剤を配合するとともに、前記硫黄の配合量（Ｓ）および加硫促進剤の配合量（Ａ）の合計（Ｓ＋Ａ）が５〜１０重量部、前記硫黄に対する加硫促進剤の配合量の比（Ａ／Ｓ）が０．３〜１．０であることを特徴とするランフラットタイヤ用ゴム組成物。
2. 前記ジエン系ゴムが、ブタジエンゴムを７０〜９５重量％、天然ゴムを５〜３０重量％含むことを特徴とする請求項１に記載のランフラットタイヤ用ゴム組成物。
3. 請求項１または２に記載のランフラットタイヤ用ゴム組成物で、ランフラットタイヤの左右のサイドウォール部の断面三日月形のゴム補強層を構成したことを特徴とするランフラットタイヤ。

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