JP2018012818A

JP2018012818A - タイヤ用ゴム組成物

Info

Publication number: JP2018012818A
Application number: JP2016144806A
Authority: JP
Inventors: 臣将北村; Omimasa Kitamura; 健介土方; Kensuke Hijikata
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2016-07-22
Filing date: 2016-07-22
Publication date: 2018-01-25

Abstract

【課題】耐空気透過性および低温環境での耐クラック性を従来レベル以上に向上させるようにしたタイヤ用ゴム組成物を提供する。【解決手段】ハロゲン化ブチルゴムを５０質量％以上含むジエン系ゴム１００質量部に、窒素吸着比表面積が２０〜５０ｍ2／ｇであるカーボンブラックを２５〜７５質量部、Ｃ９系樹脂を１〜３０質量部配合してなることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、耐空気透過性および低温環境での耐クラック性を改良するようにしたタイヤ用ゴム組成物に関する。

空気入りタイヤのインナーライナーには、耐空気透過性に優れることに加え、低転がり抵抗性、耐クラック性に優れることが求められる。低転がり抵抗性および耐クラック性は、空気入りタイヤの低燃費性能および耐久性に影響を及ぼす重要な特性である。また空気入りタイヤは、暑熱地域から寒冷地域まで全世界で使用されるため、極めて広い温度領域において耐空気透過性、低転がり抵抗性および耐クラック性に優れることが要求される。しかし寒冷地域での走行中にインナーライナーに亀裂が発生するケースがあり、低温環境での耐クラック性をより高くする必要がある。

低温環境での耐クラック性を改良するには、例えばナフテン系オイルやパラフィン系オイルをインナーライナー用ゴム組成物に配合することにより低温脆化性を改良することが提案されている（例えば特許文献１を参照）。しかし、ナフテン系オイルやパラフィン系オイルを配合すると耐空気透過性が悪化するという問題があった。耐空気透過性を維持するにはインナーライナーのゲージを厚くしなければならず、タイヤ重量の増加により転がり抵抗が悪化し、更にタイヤコストにも悪影響を及ぼしていた。このように、耐空気透過性および低転がり抵抗性を確保しながら、低温環境下の耐クラック性能を改良することは困難であった。

特開２００２−８８１９１号公報

本発明の目的は、耐空気透過性および低温環境での耐クラック性を従来レベル以上に向上させるようにした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タイヤ用ゴム組成物は、ハロゲン化ブチルゴムを５０質量％以上含むジエン系ゴム１００質量部に、窒素吸着比表面積が２０〜５０ｍ²／ｇであるカーボンブラックを２５〜７５質量部、Ｃ９系樹脂を１〜３０質量部配合してなることを特徴とする。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、上述した構成により、耐空気透過性および低温環境での耐クラック性を従来レベル以上に向上させることができる。

前記Ｃ９系樹脂１００％のうち、α−メチルスチレンを４０％以上含むとよく、低温脆化性をいっそう改良することができる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物からなるインナーライナーを有する空気入りタイヤは、耐空気透過性および耐クラック性能のバランスをより優れたものにすることができる。

図１は、本発明のタイヤ用ゴム組成物からなる空気入りタイヤの実施形態の一例を示す子午線方向の断面図である。

図１において、タイヤ用ゴム組成物は、トレッド部１、サイド部２及びビード部３を有し、左右のビード部３，３間にカーカス層４が装架され、その両端部がビードコア５の周りにタイヤ内側から外側に折り返されている。トレッド部１におけるカーカス層４のタイヤ径方向外側にはベルト層６が配置され、そのベルト層６の外側にトレッドゴム９が配置される。またカーカス層４のタイヤ径方向内側にはタイゴム７が配置され、更にその内側にインナーライナー８が配置される。インナーライナー８は、本発明のタイヤ用ゴム組成により好適に形成される。

本発明のタイヤ用ゴム組成物のゴム成分はジエン系ゴムであり、ハロゲン化ブチルゴムを含む。ハロゲン化ブチルゴムの含有量は、ジエン系ゴム１００質量％中５０質量％以上、好ましくは５０〜１００質量％、より好ましくは６０〜９０質量％である。ハロゲン化ブチルゴムの含有量を５０質量％以上にすることにより、耐空気透過性および低温脆化性を高いレベルで確保することができる。ハロゲン化ブチルゴムとして、臭素化ブチルゴム、塩素化ブチルゴム等を例示することができる。

ジエン系ゴムは、ハロゲン化ブチルゴム以外の他のジエン系ゴムを含有することができる。他のジエン系ゴムとして、例えばブチルゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、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、単独又は複数のブレンドとして使用することができる。なかでも天然ゴムが好ましく、ハロゲン化ブチルゴムおよび天然ゴムにより、ジエン系ゴム１００質量％にすることができる。

タイヤ用ゴム組成物は、カーボンブラックを配合することにより、ゴム硬度および耐クラック性を高くする。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２５〜７５質量部、好ましくは３０〜７０質量部である。カーボンブラックの配合量が２５質量部未満であると、ゴム組成物のゴム硬度が十分に得られず、耐空気透過性が低下する。またカーボンブラックの配合量が７５質量部を超えると、低温脆化性が悪化し耐クラック性が低下する。

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２０〜５０ｍ²／ｇ、好ましくは２５〜４５ｍ²／ｇである。Ｎ₂ＳＡが２０ｍ²／ｇ未満であると、タイヤ用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し、耐クラック性が不足する。Ｎ₂ＳＡが５０ｍ²／ｇを超えると、転がり抵抗が大きくなり、耐クラック性が却って低下する。カーボンブラックのＮ₂ＳＡは、ＪＩＳＫ６２１７−２に準拠して、測定するものとする。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、Ｃ９系樹脂を含む。Ｃ９系樹脂を配合することにより、耐空気透過性を確保しながら、低温脆化性を改良することができる。また意外にもタイヤ用ゴム組成物のタック性を改良し加工性を優れたものにすることができる。Ｃ９系樹脂の配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し１〜３０質量部、好ましくは２〜２０質量部である。Ｃ９系樹脂の配合量が１質量部未満であると、耐空気透過性および低温脆化性を改良することができない。またＣ９系樹脂の配合量が３０質量部を超えると、転がり抵抗が大きくなる。本発明において、Ｃ９系樹脂は、Ｃ５系樹脂、Ｃ５／Ｃ９系樹脂、Ｃ１０系樹脂など他の樹脂と共に配合することができる。そのときのＣ９系樹脂の配合量は、上述した範囲内であるとよい。

本明細書において、Ｃ９系樹脂とは、原油を蒸留、分解、改質などの処理をして得られた成分を重合して製造される芳香族系炭化水素樹脂であり、炭素数が９であるＣ９成分を主原料にした重合体および共重合体をいう。「Ｃ９成分を主原料」にするとは、芳香族系炭化水素樹脂を構成するモノマーのうち、Ｃ９成分が５０％以上、好ましくは％以上であることをいう。またＣ９成分として、例えばα−メチルスチレン、インデン、ｏ−ビニルトルエン、ｍ−ビニルトルエン、ｐ−ビニルトルエンなどの留分を挙げることができる。なおＣ９系樹脂は、Ｃ９成分以外に、ベンゼン、トルエン、キシレン、スチレン、１，２−ペンタジエン、イソプロペニルトルエン等の留分を少量成分として含む共重合体でもよい。ここで少量成分とは、Ｃ９系樹脂中、好ましくは４９％以下、より好ましくは４５％以下であるものとする。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、Ｃ９系樹脂１００％のうち、α−メチルスチレンを４０％以上含むことが好ましい。α−メチルスチレンを４０％以上含むＣ９系樹脂を配合することにより、耐空気透過性および低温脆化性をより優れたものにすることができる。またタック性を改良し加工性をより優れたものにすることができる。Ｃ９系樹脂１００％中、α−メチルスチレンの含量は、より好ましくは５０〜９５％であるとよい。本明細書において、α−メチルスチレンの含量は、Ｃ９系樹脂をＧＣ−ＭＳ（ガスクロマトグラフ-質量分析計）を使用して分解温度５７０℃の条件で測定することができる。α−メチルスチレンを４０％以上含むＣ９系樹脂は、原油の留分を更に精製しα−メチルスチレン含量が多い成分を（共）重合することにより得ることができる。

本発明において、タイヤ用ゴム組成物は、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、加工助剤、液状ポリマー、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などの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、本発明の目的を阻害しない範囲内で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、加硫又は架橋するのに使用することができる。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。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、インナーライナー用ゴム組成物として好適である。またこのタイヤ用ゴム組成物からなるインナーライナーを有する空気入りタイヤは、耐空気透過性および低温環境下での耐クラック性とのバランスを従来レベル以上に優れたものにすることができる。またタイヤ用ゴム組成物のタック性が高く加工性に優れるので、上述した優れた品質の空気入りタイヤを安定的に製造することができる。

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。

タイヤ用ゴム組成物
表２に示す配合を共通処方とする、表１に示す配合からなる９種類のタイヤ用ゴム組成物（実施例１〜４、比較例１〜５）を、硫黄、加硫促進剤を除く成分を１.８Ｌの密閉型ミキサーで５分間混練し放出しマスターバッチとした。得られたマスターバッチに、硫黄、加硫促進剤を加えてオープンロールで混合することにより、９種類のタイヤ用ゴム組成物を調製した。なお表２に示す配合は、表１に記載したジエン系ゴム１００質量部に対する配合量（質量部）を意味する。

得られた９種類のタイヤ用ゴム組成物を使用し下記の評価方法でタック性を測定した。また９種類のタイヤ用ゴム組成物を使用して所定形状の金型中で、１７０℃、１０分間加硫して加硫試験片を作製し、下記に示す方法により耐空気透過性および低温脆化性（脆化温度）の評価を行った。

タック性
得られたタイヤ用ゴム組成物を、シート状試料（幅１０ｍｍ×長さ２００ｍｍ×厚さ２ｍｍ）に未加硫のまま成形し、これを金属円盤にセットした。更に同じタイヤ用ゴム組成物で被圧着用試料（幅７０ｍｍ×長さ１００ｍｍ×厚さ２ｍｍ）を未加硫のまま成形した。この被圧着用試料にシート状試料を４．９Ｎで圧着した後、瞬時に貼り付けたシート状試料（未加硫）を剥がし、剥がすのに必要な粘着力をＰＩＣＭＡ式タックメーター（東洋精機製作所社製）により測定した。得られた結果は、比較例１の値を１００とする指数として「タック性」の欄に記載した。この指数が大きいほどタック性（粘着力）が高く、加工性優れていることを意味する。

耐空気透過性
得られたゴム組成物の加硫試験片を用いて、ＪＩＳＫ７１２６「プラスチックフィルム及びシートの気体透過度試験方法」のＡ法（差圧式）に準拠して、試験気体を空気相当（窒素：酸素＝８：２）とし、試験温度３０℃で空気透過係数を測定した。得られた結果は、比較例１の値の逆数を１００とする指数にして「耐空気透過性」の欄に記載した。この指数が大きいほど、空気透過係数が小さく耐空気透過性が優れていることを意味する。

脆化温度
得られたゴム組成物の加硫試験片を用いて、ＪＩＳＫ６２６１「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム‐低温特性の求め方」の低温衝撃ぜい化試験に準拠し、脆化温度を測定した。得られた結果は、比較例１の値を１００とする指数として「低温脆化性」の欄に記載した。この指数が大きいほど脆化温度が低く、低温下での耐クラック性に優れることを意味する。

なお、表１において使用した原材料の種類を下記に示す。
・ハロゲン化ブチルゴム：臭素化イソブチレンイソプレンラバー、ＥＸＸＯＮＣＨＥＭＩＣＡＬ社製
・天然ゴム：ＴＳＲ２０
・カーボンブラック１：新日化カーボン社製ニテロン＃ＧＮ、Ｎ₂ＳＡが３５ｍ²／ｇ
・カーボンブラック２：新日化カーボン社製ニテロン＃２００ＩＮ、Ｎ₂ＳＡが７０ｍ²／ｇ
・Ｃ５系樹脂：トーネックス社製、エスコレッツ１１０２石油樹脂
・Ｃ９系樹脂−１：東ソー社製ペトコール、ＧＣ−ＭＳの組成分析は、スチレンが３３％、α−メチルスチレンが１５％、ビニルトルエンが２０％、インデンが３０％
・Ｃ９系樹脂−２：三井化学社製ＦＴＲ０１５０、ＧＣ−ＭＳの組成分析は、スチレンが４４％、α−メチルスチレンが５６％
・Ｃ１０系樹脂：テルペン系樹脂、ヤスハラケミカル社製ＹＳレジンＴＯ−１２５

なお、表２において使用した原材料の種類を下記に示す。
・酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
・硫黄：鶴見化学工業社製サルファックス５
・加硫促進剤−１：大内新興化学工業社製ＤＭ−ＰＯ
・加硫促進剤−２：大内新興化学工業社製ノクセラーＮＳ−Ｐ

表１から明らかなように実施例１〜４のタイヤ用ゴム組成物は、耐空気透過性および低温脆化性を従来レベル以上に向上し、かつタック性に優れることが確認された。

比較例２のタイヤ用ゴム組成物は、Ｃ９系樹脂を配合しないので、タックが大幅に低下し成形加工性が悪化する。
比較例３のタイヤ用ゴム組成物は、Ｃ９系樹脂を配合せず、代わりにＣ１０系樹脂を配合したので、低温下の耐クラック性能が劣る。
比較例４のタイヤ用ゴム組成物は、カーボンブラックの配合量が７５質量部を超えるので、タックの低下および低温下の耐クラック性能が低下する。
比較例５のタイヤ用ゴム組成物は、カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が５０ｍ^２／ｇを超えるので、タックの低下および低温下の耐クラック性能が低下する。

１トレッド部
２サイド部
３ビード部
４カーカス層
７タイゴム
８インナーライナー

Claims

ハロゲン化ブチルゴムを５０質量％以上含むジエン系ゴム１００質量部に、窒素吸着比表面積が２０〜５０ｍ²／ｇであるカーボンブラックを２５〜７５質量部、Ｃ９系樹脂を１〜３０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。
前記Ｃ９系樹脂１００％のうち、α−メチルスチレンを４０％以上含むことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ用ゴム組成物。
請求項１または２に記載のタイヤ用ゴム組成物からなるインナーライナーを有することを特徴とする空気入りタイヤ。