JP2016150948A - タイヤリムクッ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 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤリムクッションはビード部に配置され、タイヤ走行中のリムズレの抑制や荷重を支えるため高硬度であることが求められる。また、かなり強い屈曲を受けることから耐クラック性のような耐疲労性も要求される。高硬度化する手法として、カーボンブラックを多量に配合することが一般的に行われているが、加工性の悪化・耐疲労性の悪化を招いていた。【解決手段】ブタジエンゴムを４０質量部以上含むジエン系ゴム１００質量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が７０〜１４０ｍ２／ｇのカーボンブラックを５０〜１００質量部およびジスチレン化フェノールまたはトリスチレン化フェノールを主成分とするスチレン化フェノール化合物を０．５〜３０質量部配合してなるタイヤリムクッション用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、タイヤリムクッ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、加工性に優れ、耐疲労性および硬度を向上し得るタイヤリムクッ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。

タイヤリムクッションはビード部に配置され、タイヤ走行中のリムズレの抑制や荷重を支えるため高硬度であることが求められる。また、かなり強い屈曲を受けることから耐クラック性のような耐疲労性も要求される。高硬度化する手法として、カーボンブラックを多量に配合することが一般的に行われているが、加工性の悪化・耐疲労性の悪化を招いていた。これとは別に、オイルを配合することも試みられているが、マイグレーション等による経時変化が生じ、望ましくない。

なお下記特許文献１には、ゴム材料と特定構造のメチレンビス（アルキルスルフィド）およびフェノール系酸化防止剤等から選ばれる劣化防止剤とを混合する技術が開示されている。しかし特許文献１には、下記で説明する本発明のスチレン化フェノール化合物については開示も示唆もない。また、特定のスチレン化フェノール化合物を用い、加工性、耐疲労性および硬度を同時に改善し、これをリムクッションに用いようとする技術思想は何ら開示されていない。

特公平８−２６１７８号公報

本発明の目的は、加工性に優れ、耐疲労性および硬度を向上し得るタイヤリムクッ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、特定の組成のジエン系ゴムに対し、特定の特性を有するカーボンブラックおよび特定の構造を有する化合物を特定量で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．ブタジエンゴムを４０質量部以上含むジエン系ゴム１００質量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が７０〜１４０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを５０〜１００質量部およびジスチレン化フェノールまたはトリスチレン化フェノールを主成分とするスチレン化フェノール化合物を０．５〜３０質量部配合してなることを特徴とするタイヤリムクッション用ゴム組成物。
２．前記１に記載のゴム組成物をリムクッションに使用した空気入りタイヤ。

本発明によれば、特定の組成のジエン系ゴムに対し、特定の特性を有するカーボンブラックおよび特定の構造を有するスチレン化フェノール化合物を特定量で配合したので、加工性に優れ、耐疲労性および硬度を向上し得るタイヤリムクッ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。

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、ブタジエンゴム（ＢＲ）を必須成分とする。ＢＲ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質量部以上であることが必要であり、４５〜８０質量部であることが好ましい。ＢＲの配合量が４０質量部未満であると耐クラック性が悪化し、好ましくない。
なお、ＢＲ以外に使用される他のジエン系ゴムとしては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、合成イソプレンゴム（ＩＲ）、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。中でも本発明の効果が向上するという観点から、ＮＲを併用するのが好ましい。

（カーボンブラック）
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（Ｎ_２ＳＡ）が７０〜１４０ｍ^２／ｇのカーボンブラックであることが必要であり、本発明の効果が向上するという観点から、８０〜１４０ｍ^２／ｇであることが好ましい。窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が７０ｍ^２／ｇ未満であると硬度が低下し、逆に１４０ｍ^２／ｇを超えると粘度が高くなり加工性が悪化する。なお、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）はＪＩＳ Ｋ６２１７−２に準拠して求めた値である。

（スチレン化フェノール化合物）
スチレン化フェノール化合物は、下記式で表すことができる。

本発明で使用されるスチレン化フェノール化合物は、ｎが２であるジスチレン化フェノールまたはｎが３であるトリスチレン化フェノールを主成分とする。本発明で使用されるスチレン化フェノール化合物は、公知の製造方法により製造することができ、また商業的に入手も可能である、市販品としては、例えば三光（株）製ＳＰ−２４（ジスチレン化フェノールを主成分とする）、ＴＳＰ（トリスチレン化フェノールを主成分とする）等が挙げられる。

一般的に製造されたスチレン化フェノール化合物は、フェノール１モルに対してスチレン１モルが付加したモノスチレン化フェノール（上記式中、ｎ＝１）；フェノール１モルに対してスチレン２モルが付加したジスチレン化フェノール（上記式中、ｎ＝２）；フェノール１モルに対してスチレン３モルが付加したトリスチレン化フェノール（上記式中、ｎ＝３）；およびその他の成分の混合物となる。本発明では、これらのスチレン化フェノール化合物のうち、主成分としてジスチレン化フェノールおよびトリスチレン化フェノールを使用する。上述のように製造されたスチレン化フェノール化合物は、主に、モノ、ジおよびトリ体の混合物であるので、本発明で使用されるスチレン化フェノール化合物は、モノ体がある程度存在することができる。したがって本発明で言う、「ジスチレン化フェノールまたはトリスチレン化フェノールを主成分とする」とは、ジスチレン化フェノールまたはトリスチレン化フェノールが全体の５０モル％以上、好ましくは６０モル％以上、さらに好ましくは６５モル％以上を占めることを意味し、それ以外の成分としてモノスチレン化フェノールやその他の成分（例えばテトラ体あるいはそれ以上の付加物のスチレン化フェノール化合物）が含まれていてもよい。

なお、上記式におけるスチレン部位は、スチレンの誘導体であってもよい。例えば、α−メチルスチレン、ｏ−メチルスチレン、１，３−ジメチルスチレン等が挙げられる。

（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７０〜１４０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを５０〜１００質量部およびジスチレン化フェノールまたはトリスチレン化フェノールを主成分とするスチレン化フェノール化合物を０．５〜３０質量部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５０質量部未満であると、硬度が低下する。逆に１００質量部を超えると耐疲労性および加工性が悪化する。
前記スチレン化フェノール化合物の配合量が０．５質量部未満であると、配合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３０質量部を超えると硬度が低下する。

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、５５〜７０質量部である。
さらに好ましい前記スチレン化フェノール化合物の配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、１〜２０質量部（とくに好ましくは３〜１５質量部）である。

（その他成分）
本発明におけるタイヤリムクッ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；酸化亜鉛；老化防止剤；可塑剤；各種充填剤などのタイヤリムクッション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。

また本発明のゴム組成物は、加工性に優れ、耐疲労性および硬度を向上し得ることから、タイヤリムクッションに好適に用いられる。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１〜７
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、ゴムをミキサー外に放出し室温冷却した。続いて同バンバリーミキサーにゴムを入れ、加硫促進剤および硫黄を加えてさらに混練し、タイヤリムクッション用ゴム組成物を得た。次に得られたタイヤリムクッション用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未加硫のゴム組成物または加硫ゴム試験片の物性を測定した。

ムーニー粘度：上記未加硫のゴム組成物を用い、ＪＩＳ Ｋ６３００に従い、１００℃における未加硫ゴムの粘度を測定した。結果は比較例１の値を１００として指数表示した。指数が小さいほど粘度が低く、加工性が良好であることを示す。
耐クラック性：ＪＩＳ Ｋ６２６０に記載の方法に準拠し、クラック成長試験を行った。試験片の中央にあらかじめ傷をつけ、室温にてストローク２０ｍｍで、毎分３００±１０回、合計４０万回屈曲させ、亀裂長さを測定した。 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、クラックが成長せず、耐疲労性に優れることを示す。
硬度（２０℃）：ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して２０℃にて測定した。結果は、比較例１の値を１００として指数表示した。指数が大きいほど硬度が高いことを示す。
結果を表１に併せて示す。

＊１：ＮＲ（ＴＳＲ２０）
＊２：ＢＲ（日本ゼオン（株）製ＮＩＰＯＬ ＢＲ １２２０）
＊３：カーボンブラック−１（東海カーボン（株）製シースト３Ｈ、Ｎ_２ＳＡ＝１２０ｍ^２／ｇ）
＊４：カーボンブラック−２（東海カーボン（株）社製商品名シーストＳＯ、Ｎ_２ＳＡ＝４２ｍ^２／ｇ）
＊５：カーボンブラック−３（東海カーボン（株）製シースト９、Ｎ_２ＳＡ＝１４２ｍ^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）製ビーズステアリン酸）
＊８：ワックス（日本精鑞（株）製オゾエース００１５）
＊９：オイル（昭和シェル石油（株）製エキストラクト４号Ｓ）
＊１０：スチレン化フェノール化合物−１（三光（株）製ＳＰ−２４。モノスチレン化フェノール０モル％、ジスチレン化フェノール６０モル％以上、トリスチレン化フェノール４０モル％以下）
＊１１：スチレン化フェノール化合物−２（三光（株）製ＴＳＰ。モノスチレン化フェノール０モル％、ジスチレン化フェノール３０モル％以下、トリスチレン化フェノール６５モル％以上）
＊１２：スチレン化フェノール化合物−３（三光（株）製ＳＰ−Ｆ。モノスチレン化フェノール６５モル％以上、ジスチレン化フェノール３２モル％以下、トリスチレン化フェノール１モル％以下）
＊１３：硫黄（鶴見化学工業（株）製金華印油入微粉硫黄）
＊１４：加硫促進剤（大内新興化学工業（株）製ノクセラーＣＺ−Ｇ）

上記の表１から明らかなように、実施例１〜４で調製されたゴム組成物は、特定の組成のジエン系ゴムに対し、特定の特性を有するカーボンブラックおよび特定の構造を有するスチレン化フェノール化合物を特定量で配合したので、従来の代表的な比較例１に対し、加工性に優れ、耐疲労性および硬度が向上していることが分かる。
これに対し、比較例２は、カーボンブラックの配合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３は、スチレン化フェノール化合物の配合量が本発明で規定する上限を超えているので、硬度が低下した。
比較例４は、モノスチレン化フェノールを主成分とするスチレン化フェノール化合物を使用しているので、耐クラック性が悪化した。
比較例５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、硬度が低下した。
比較例６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上限を超えているので、粘度が高くなり、さらに耐クラック性が悪化した。
比較例７は、カーボンブラックの配合量が本発明で規定する上限以上であるので、粘度が高くなり、加工性が悪化した。また耐クラック性も悪化した。

Claims (2)

1. ブタジエンゴムを４０質量部以上含むジエン系ゴム１００質量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が７０〜１４０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを５０〜１００質量部およびジスチレン化フェノールまたはトリスチレン化フェノールを主成分とするスチレン化フェノール化合物を０．５〜３０質量部配合してなることを特徴とするタイヤリムクッション用ゴム組成物。
2. 請求項１に記載のゴム組成物をリムクッションに使用した空気入りタイヤ。