JP2016108381A

JP2016108381A - ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ

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Publication number: JP2016108381A
Application number: JP2014244739A
Authority: JP
Inventors: 強野間口; Tsutomu Nomaguchi; 克典清水; Katsunori Shimizu
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2014-12-03
Filing date: 2014-12-03
Publication date: 2016-06-20
Anticipated expiration: 2034-12-03
Also published as: JP6439417B2

Abstract

【課題】空気入りタイヤにおいて更なる性能の向上のため、カーカス層、ベルトカバー層等の補強にテキスタイルが用いられている。一方、環境負荷低減の観点から再生ゴムの活用が望まれている。しかし、再生ゴムはタイヤ中で異物であるため、多量に配合するとタイヤの強度を悪化させる等の問題点があり、その配合設計は一般的に困難を伴う。【解決手段】天然ゴムおよび／または合成イソプレンゴムを４０〜１００質量部含むジエン系ゴム１００質量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が３０〜９０ｍ２／ｇのカーボンブラックを３０〜８０質量部配合し、前記加硫促進剤に対する前記硫黄の質量比が２．０〜４．０であり、６０〜１６０メッシュの再生ゴムを前記カーボンブラックに対し、５〜４０質量％配合してなるゴム組成物によって上記課題を解決した。【選択図】なし

Description

本発明は、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、再生ゴムを有効に活用しつつ、タイヤテキスタイルコート用ゴムに求められる諸特性を向上した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。

空気入りタイヤは左右一対のビード部およびサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるトレッド部とから主に構成されている。タイヤの内側にはカーカス層が設けられ、カーカス層の両端部はビードコアをタイヤ内側から外側へ包みこむように折り返されている。
トレッド部は、キャップトレッドとアンダートレッドとからなり、このアンダートレッドとカーカス層との間に、ベルト層と該ベルト層のタイヤ外周側を覆うベルトカバー層とが配設されている。
近年、車両の高性能化と共に高速道路の整備が進み、それに伴い、空気入りタイヤにおいて更なる性能の向上が求められている。この目的のため、例えば空気入りタイヤのカーカス層、ベルトカバー層等の補強に、有機補強繊維（テキスタイル）が用いられている。

一方、近年においては、環境負荷低減の観点から、廃ゴム製品を例えば冷凍粉砕し粉末状にした再生ゴムの活用が望まれている。しかし、再生ゴムはタイヤ中で異物であるため、多量に配合するとタイヤの強度を悪化させる等の問題点があり、その配合設計は一般的に困難を伴う。
なお、再生ゴムを用いたタイヤ用ゴム組成物に配合する従来技術としては、例えば下記特許文献１〜２が挙げられる。

特許第５３８０９６２号公報特許第５４８７５５９号公報

本発明の目的は、再生ゴムを有効に活用しつつ、タイヤテキスタイルコート用ゴムに求められる諸特性を向上した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、特定の組成を有するジエン系ゴムに特定の比表面積を有するカーボンブラックの特定量を配合し、加硫促進剤と硫黄の比率を特定の範囲に設定するとともに、特定の粒径を有する再生ゴムの特定量を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、カーボンブラック、加硫促進剤および硫黄を少なくとも含むゴム組成物において、
前記ジエン系ゴム１００質量部中、天然ゴムおよび／または合成イソプレンゴムが４０〜１００質量部を占め、
前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が３０〜９０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを３０〜８０質量部配合し、
前記加硫促進剤に対する前記硫黄の比率（質量比）が２．０〜４．０であり、かつ
６０〜１６０メッシュの再生ゴムを前記カーボンブラックに対し、５〜４０質量％配合してなるゴム組成物。
２．前記１に記載のゴム組成物をテキスタイルコート用ゴムとして用いた空気入りタイヤ。
３．前記１に記載のゴム組成物をカーカス層に用いた空気入りタイヤ。
４．前記１に記載のゴム組成物をベルトカバー層に用いた空気入りタイヤ。

本発明によれば、特定の組成を有するジエン系ゴムに特定の比表面積を有するカーボンブラックの特定量を配合し、加硫促進剤と硫黄の比率を特定の範囲に設定するとともに、特定の粒径を有する再生ゴムの特定量を配合したので、再生ゴムを有効に活用しつつ、タイヤテキスタイルコート用ゴムに求められる諸特性を向上した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。

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は、天然ゴム（ＮＲ）および／または合成イソプレンゴム（ＩＲ）を必須成分とする。ＮＲおよび／またはＩＲの配合量は、ジエン系ゴム全体を１００質量部としたときに４０〜１００質量部であることが必要であり、６０〜８０質量部が好ましい。ＮＲの配合量が４０質量部未満であると、発熱性が悪化し、好ましくない。なお、ＮＲおよびＩＲ以外にも他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。

（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３０〜９０ｍ^２／ｇである必要がある。窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が３０ｍ^２／ｇ未満では、強度が不十分となり、逆に窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が９０ｍ^２／ｇを超えると、発熱性が大となり、好ましくない。さらに好ましい窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、４０〜８０ｍ^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。

（再生ゴム）
本発明で使用される再生ゴムは、ＪＩＳＫ６２２０に準拠して測定した粒径が、６０〜１６０メッシュであることが必要である。すなわち、本発明で使用される再生ゴムは、６０メッシュを通過し、かつ１６０メッシュを通過しない粒径のものから構成される。なお、上記粒径の範囲外のものも、本発明の効果を損なわない範囲で存在することができ、例えば本発明で使用される再生ゴムは、３０質量％以下の割合で、上記粒径の範囲外のものを含み得る。
前記粒径が６０メッシュ未満であると、粒径が大きすぎてモジュラスおよび剥離力が悪化し、逆に１６０メッシュを超えると、粒径が小さすぎて未加硫ゴムの粘度が極端に上昇し、加工性が悪化する。
さらに好ましい粒径は、８０〜１４０メッシュである。

（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３０〜９０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを３０〜８０質量部配合し、加硫促進剤に対する硫黄の比率（質量比）が２．０〜４．０であり、かつ６０〜１６０メッシュの再生ゴムを前記カーボンブラックに対し、５〜４０質量％配合してなることを特徴とする。
前記カーボンブラックの配合量が３０質量部未満であると、破断強度および剥離力が低下する。逆に８０質量部を超えると発熱性が大きくなる。
加硫促進剤に対する硫黄の比率（質量比）が２．０未満であると、モジュラスが低下する。逆に４．０を超えるとモジュラスおよび剥離力が悪化する。
なお、ジエン系ゴム１００質量部に対し、例えば加硫促進剤は０．７〜２．０質量部配合され、硫黄は２．０〜４．０質量部配合される。
再生ゴムの配合量がカーボンブラックに対し、５質量％未満であると、配合量が少ないため環境上有利にはなり難い。逆に４０質量％を超えると、モジュラスおよび剥離力が悪化する。

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、４０〜７０質量部である。
さらに好ましい加硫促進剤に対する硫黄の比率（質量比）は、２．０〜４．０である。
さらに好ましい前記再生ゴムの配合量は、カーボンブラックに対し、１０〜３０質量％である。

本発明のゴム組成物には、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、各種充填剤、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、テキスタイルコート用ゴムに好適に利用でき、カーカス層、ベルトカバー層に用いられ得る。

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１〜２
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、加硫促進剤および硫黄を加えてさらに混練し、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℃、２０分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を得、以下に示す試験法で加硫ゴム試験片の物性を測定した。

硬度（２０℃）：ＪＩＳＫ６２５３に基づき、２０℃にて測定した。結果は、標準例の値を１００として指数で示した。指数が大きいほど硬度が高いことを示す。
３００％モジュラス（Ｍ３００）：ＪＩＳＫ６２５１に準拠して引張試験にて評価した。結果は標準例の値を１００として指数表示した。この指数が大きいほどモジュラスが高いことを示す。
剥離力：ＪＩＳＫ６２５６に準拠して測定した。結果は、標準例の値を１００として指数で示した。指数が大きいほど剥離力が高く、耐久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Ｎｉｐｏｌ１５０２）
＊３：再生ゴム１（LEHIGH TECHNOLOGIES PD-80。ＪＩＳＫ６２２０に準拠して測定した粒径が、８０メッシュ以上（８０メッシュふるい残分＝１０質量％未満、かつ６０メッシュふるい残分＝１質量％未満）
＊４：再生ゴム２（LEHIGH TECHNOLOGIES PD-140。ＪＩＳＫ６２２０に準拠して測定した粒径が、１４０メッシュ以上（１４０メッシュふるい残分＝１０質量％未満、かつ１２０メッシュふるい残分＝１質量％未満）
＊５：カーボンブラック（新日化カーボン（株）製ニテロン＃Ｇ、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）＝３０ｍ^２／ｇ
＊６：酸化亜鉛（正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種）
＊７：ステアリン酸（日油（株）製ステアリン酸ＹＲ）
＊８：老化防止剤（FLEXSYS社製Santoflex 6PPD）
＊９：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）
＊１０：硫黄（鶴見化学工業（株）製金華印油入微粉硫黄、硫黄含有量＝９５．２４質量％）
＊１１：加硫促進剤（FLEXSYS社製SANTOCURE CBS）

上記の表１から明らかなように、実施例１〜５で調製されたゴム組成物は、特定の組成を有するジエン系ゴムに特定の比表面積を有するカーボンブラックの特定量を配合し、加硫促進剤と硫黄の比率を特定の範囲に設定するとともに、特定の粒径を有する再生ゴムの特定量を配合したので、再生ゴムを配合しない標準例のゴム組成物と比べて、同等あるいはそれ以上の硬度、Ｍ３００、剥離力等、タイヤテキスタイルコート用ゴムに求められる諸特性を有することが分かる。
これに対し、比較例１は、再生ゴムの配合量が本発明で規定する上限を超えているので、Ｍ３００および剥離力が悪化した。
比較例２は、加硫促進剤と硫黄の比率が本発明で規定する範囲外であるので、Ｍ３００および剥離力が悪化した。

Claims

ジエン系ゴム、カーボンブラック、加硫促進剤および硫黄を少なくとも含むゴム組成物において、
前記ジエン系ゴム１００質量部中、天然ゴムおよび／または合成イソプレンゴムが４０〜１００質量部を占め、
前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が３０〜９０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを３０〜８０質量部配合し、
前記加硫促進剤に対する前記硫黄の比率（質量比）が２．０〜４．０であり、かつ
６０〜１６０メッシュの再生ゴムを前記カーボンブラックに対し、５〜４０質量％配合してなるゴム組成物。
請求項１に記載のゴム組成物をテキスタイルコート用ゴムとして用いた空気入りタイヤ。
請求項１に記載のゴム組成物をカーカス層に用いた空気入りタイヤ。
請求項１に記載のゴム組成物をベルトカバー層に用いた空気入りタイヤ。