JP2021172710A - ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】ビードインシュレーションに使用したとき、加工性が良好で加硫成形時のビード崩れを抑制可能にするゴム組成物を提供する。【解決手段】ジエン系ゴムおよびフィラーを含むゴム組成物であって、未加硫状態で８０℃の貯蔵弾性率Ｇ′が３００ｋＰａ以上、かつ１００℃の貯蔵弾性率Ｇ′が３００ｋＰａ以下であることを特徴とする。【選択図】なし

Description

本発明は、ビードインシュレーションに好適なゴム組成物に関する。

空気入りタイヤの径方向内側の両端部にビードコアが配置される。ビードコアは、ビードワイヤとこれを被覆するビードインシュレーションゴムとから構成され、ビードワイヤがタイヤ周方向に複数回巻回した周囲をビードカバーゴムが被覆することによりビードコアが形成される。

ビードコアは、空気入りタイヤをリム上に嵌合するため重要な部材であり、加硫成形時に所定の形状を保持することが大切である。しかし、主にビードワイヤの巻回体から構成されたビードコアは剛性が高く、加硫成形時の膨径に際し、ビードワイヤの配列が崩れる、いわゆるビード崩れというタイヤ不良を起こすことがある。このため、ビードインシュレーションに使用するゴム組成物にフィラーを多く配合し、ビードインシュレーションゴムの剛性を高くすることが行われている。しかし、フィラーを多量に配合すると、ゴム組成物の粘度が増大し、ビードワイヤへの被覆などの加工性が低下するという課題がある。

特許文献１は、特定のゴム成分、カーボンブラックに、ノボラック型フェノール系樹脂および硬化剤からなる樹脂溶液を配合した、タイヤビードインシュレーションゴム組成物が、インシュレーション作業時に低粘度を維持し、加工性を良好にすることを提案する。しかし、このゴム組成物は、加硫成形時のビード崩れを必ずしも十分に抑制することができず更なる改良が求められていた。

特開２０１２−２４６４１３号公報

本発明の目的は、良好な加工性を確保しながら加硫成形時のビード崩れを抑制するようにしたビードインシュレーション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ゴム組成物は、ジエン系ゴムおよびフィラーを含むゴム組成物であって、未加硫状態で８０℃の貯蔵弾性率Ｇ′が３００ｋＰａ以上、かつ１００℃の貯蔵弾性率Ｇ′が３００ｋＰａ以下であることを特徴とする。

本発明のゴム組成物は、未加硫状態で８０℃の貯蔵弾性率Ｇ′を３００ｋＰａ以上、かつ１００℃の貯蔵弾性率Ｇ′を３００ｋＰａ以下にしたので、ビードワイヤを被覆するときの良好な加工性を確保しながら、加硫成形の膨径時におけるビード崩れを抑制することができる。

ゴム組成物は、前記ジエン系ゴム１００質量％中、スチレンブタジエンゴムを２０質量％以上含有し、該ジエン系ゴム１００質量部に対し、カーボンブラックを５０質量部以上含む前記フィラーを１００〜２５０質量部、樹脂を４〜２０質量部、硫黄を３〜１５質量部配合することができる。

前記樹脂の軟化点は８５℃以上であるとよく、石油樹脂、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂から選ぶことができる。

このゴム組成物をビードインシュレーションおよび／またはビードカバーに使用したタイヤは、ビードワイヤを被覆するときの加工性が良好で、かつ加硫成形時のビード崩れを抑制するので、設計された形状のビードコアを有する品質で高いタイヤを安定的に得ることができる。

本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴムおよびフィラーを含むゴム組成物であり、未加硫状態で８０℃の貯蔵弾性率Ｇ′が３００ｋＰａ以上、かつ１００℃の貯蔵弾性率Ｇ′が３００ｋＰａ以下である。本明細書において、ゴム組成物の未加硫状態の貯蔵弾性率Ｇ′は、未加硫状態のゴムサンプルを調製し、Ａｌｐｈａ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製のゴム加工解析装置ＲＰＡ２０００を使用し、周波数６０ＣＰＭ、振れ角１４％、昇温速度８℃／分という条件で６０℃から１２０℃まで測定し、８０℃および１００℃の貯蔵弾性率Ｇ′を求めることができる。

ゴム組成物の未加硫状態で８０℃の貯蔵弾性率Ｇ′は３００ｋＰａ以上、好ましくは３５０ｋＰａ以上、より好ましくは４００〜５００ｋＰａである。８０℃の貯蔵弾性率Ｇ′を３００ｋＰａ以上にすることにより、加硫成形の膨径時におけるビード崩れを抑制することができる。ビード崩れをより確実に抑制するには、４００ｋＰａ以上であるとよい。８０℃の貯蔵弾性率Ｇ′の上限は特に制限されないが、後述の１００℃における貯蔵弾性率Ｇ’を下げることが困難になるとの観点から５００ｋＰａ以下であるとよい。未加硫状態の８０℃の貯蔵弾性率Ｇ′は、ポリマーの選択、カーボンブラック、シリカなどの補強材の量、樹脂、オイル、加工助剤の量、等により、調節することができる。

ゴム組成物の未加硫状態で１００℃の貯蔵弾性率Ｇ′は３００ｋＰａ以下、好ましくは
２５０ｋＰａ以下、より好ましくは１００〜２００ｋＰａである。１００℃の貯蔵弾性率Ｇ′を３００ｋＰａ以下にすることにより、ビードワイヤを被覆するときの加工性を良好にすることができる。加工性をより改良するには、２５０ｋＰａ以下であるとよい。１０℃の貯蔵弾性率Ｇ′の下限は特に制限されないが、前述の８０℃における貯蔵弾性率Ｇ’との兼ね合いの観点から１００ｋＰａ以上であるとよい。未加硫状態の１００℃の貯蔵弾性率Ｇ′は、ポリマーの選択、カーボンブラック、シリカなどの補強材の量、樹脂、オイル、加工助剤の量、嚼解剤の使用、等により、調節することができる。

本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴムとして、例えば天然ゴム、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、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム等を含む。より好ましくは天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、等を含むとよい。このようなジエン系ゴムは、官能基を有する化合物により変性された変性ジエン系ゴムでもよい。また、ジエン系ゴムおよび／または変性ジエン系ゴムの単独又は複数のブレンドとして使用することができる。

ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量％中、スチレンブタジエンゴムを２０質量％以上含有することができる。スチレンブタジエンゴムを２０質量％以上含有することにより、加硫後の弾性率が高くなり好ましい。スチレンブタジエンゴムは、より好ましくは５０〜１００質量％、さらに好ましくは８０〜１００質量％含有するとよい。

ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に、フィラーを好ましくは１００〜２５０質量部、より好ましくは１５０〜２００質量部配合するのがよい。このような量のフィラーを配合することにより、得られたタイヤをホイールのリム部に安定して固定することができる。

フィラーとして、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、例えばカーボンブラック、シリカ、クレー、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム等を挙げることができる。好ましくはカーボンブラック、クレー、炭酸カルシウム、等が例示される。

また、フィラーとして、ジエン系ゴム１００質量部に対し、カーボンブラックを好ましくは５０質量部以上、より好ましくは８０〜２００質量部配合するのがよい。カーボンブラックを５０質量部以上配合することにより、加硫後の弾性率が向上しになり好ましい。カーボンブラックの配合量の上限は、加工性の観点から、好ましくは１５０質量部以下、より好ましくは１２０質量部以下であるとよい。

カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、好ましくは２０〜９０ｍ²／ｇ、より好ましくは３０〜６０ｍ²／ｇであるとよく、複数のブレンドでもよい。カーボンブラックの窒素吸着比表面積をこのような範囲内にすることにより、加工性と硬さのバランスがとれ好ましい。本明細書において、カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−２に準拠して、測定するものとする。

ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に、樹脂を好ましくは４〜２０質量部、より好ましくは８〜１０質量部配合するのがよい。このような量の樹脂を配合することにより、弾性率と加工性のバランスを良好にすることができる。

樹脂の軟化点は、特に制限されないが、好ましくは８５℃以上、より好ましくは９０〜１００℃であるとよい。樹脂の軟化点を８５℃以上にすることにより、８０℃におけるＧ’を向上することができ好ましい。本明細書において、樹脂の軟化点は、ＩＳＯ４６２５ＩＳＯ４６２５に基づき測定することができる。

樹脂は、通常ゴム組成物に用いられるものであれば特に制限されないが、例えば石油樹脂、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂、テルペン樹脂、等を挙げることができる。なかでも、石油樹脂、フェノール樹脂、カシュー変性フェノール樹脂が好ましい。

ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に、硫黄を好ましくは３〜１５質量部、より好ましくは６〜１２質量部配合するのがよい。このような量の硫黄を配合することにより、加硫後の弾性率を高くすることができる。

ゴム組成物には、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、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などのゴム組成物に一般的に使用される各種配合剤を配合することができる。このような配合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。これらの配合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。ゴム組成物は、公知のゴム用混練機械、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。

本発明のゴム組成物は、ビードインシュレーションおよび／またはビードカバーに好適に使用することができる。このゴム組成物をビードインシュレーションおよび／またはビードカバーに使用したタイヤは、ビードワイヤを被覆するときの加工性が良好で、かつ加硫成形時のビード崩れを抑制するので、設計された形状のビードコアを有する品質で高いタイヤを安定的に得ることができる。

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。

表１に示す配合からなる８種類のゴム組成物（実施例１〜５、比較例１〜３）を、硫黄および加硫促進剤を除く成分を１.８Ｌの密閉型ミキサーで１６０℃、５分間混練し放出したマスターバッチに、硫黄および加硫促進剤を加えてオープンロールで混練することにより調製した。

得られた８種類のゴム組成物を試料として、下記に示す方法で８０℃の貯蔵弾性率（Ｇ′＠８０℃）、１００℃の貯蔵弾性率（Ｇ′＠１００℃）、加工性、および耐ビード崩れ性を評価した。

貯蔵弾性率（Ｇ′＠８０℃およびＧ′＠１００℃）
得られたゴム組成物を、適度な大きさに裁断することにより測定用試料を調製した。この測定用試料を、Ａｌｐｈａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製ＲＰＡ２０００を使用し、周波数６０ＣＰＭ、振れ角１４％、昇温速度８℃／分という条件で、６０℃〜１２０℃のＧ’を測定、８０℃および１００℃における貯蔵弾性率Ｇ′を測定した。得られた結果は、それぞれ表１のＧ′＠８０℃およびＧ′＠１００℃の欄に記載した。

加工性
得られたゴム組成物を、ビードワイヤ（東京製綱社製スチールコード）に被覆するときの加工性を、通常、タイヤを製造する際の条件で試作を行い評価した。得られた結果は、それぞれ以下の基準により、１〜５の評点を付け、表１の加工性の欄に記載した。
５：ワイヤ表面は完全にゴムに被覆され、表面が滑らかである
４：ワイヤ表面は完全にゴムに被覆されるが、表面に荒れが散見される
３：ごく一部のワイヤ表面が露出するが、加工条件の調整で改善が可能
２：かなりの部分のワイヤ表面が露出するが、加工条件の調整で改善が可能
１：かなりの部分のワイヤ表面が露出し、加工条件の変更でも調整不可

耐ビード崩れ性
得られたゴム組成物を、ビードワイヤ（東京製綱社製スチールコード）に被覆したビードコアを有する未加硫タイヤを、加硫し、得られたタイヤを周上８箇所でカットしてビードの変形状態を耐ビード崩れ性として、評価した。得られた結果は、それぞれ以下の基準により、１〜５の評点を付け、表１の耐ビード崩れ性の欄に記載した。
５：全ての断面においてビードの並びが未加硫時に対して変化していない
４：一部の断面においてビードの並びに若干の変化が見られる
３：一部の断面においてビードの並びに中程度の変化が見られる
２：一部の断面においてビードの並びに大きな変形が見られる
１：全周に渡ってビードの並びに大きな変形が見られる

表１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、ＳＩＲグレード
・ＳＢＲ：スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製 Ｎｉｐｏｌ １５０２
・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：東海カーボン社製 Ｓｅａｓｔ Ｖ、ＧＰＦ
・クレー：山陽クレー工業社製 カタルポＹ−Ｋ
・アロマオイル：シェルルブリカンツジャパン社製 エキストラクト４号Ｓ
・樹脂−１：カシュー変性フェノール樹脂、住友ベークライト社製スミライトレジンＰＲ−ＮＲ−１
・樹脂−２：Ｃ５石油樹脂、日本ゼオン社製クイントンＡ１００
・硫黄：ＦＬＥＸＳＹＳ社製 クリステックスＨＳ ＯＴ ２０
・加硫促進剤：三新化学工業社製 サンセラーＮＳ−Ｇ

表１から明らかなように実施例１〜７のゴム組成物は、ビードワイヤを被覆するときの加工性が良好で、かつ加硫成形時の耐ビード崩れ性が優れることが確認された。

比較例１のゴム組成物は、１００℃の貯蔵弾性率（Ｇ′＠１００℃）が３００ｋＰａを超えるので、加工性が劣る。
比較例２および３のゴム組成物は、８０℃の貯蔵弾性率（Ｇ′＠１００℃）が３００ｋＰａ未満であるので、耐ビード崩れ性が劣る。

Claims (5)

1. ジエン系ゴムおよびフィラーを含むゴム組成物であって、未加硫状態で８０℃の貯蔵弾性率Ｇ′が３００ｋＰａ以上、かつ１００℃の貯蔵弾性率Ｇ′が３００ｋＰａ以下であることを特徴とするゴム組成物。
2. 前記ジエン系ゴム１００質量％中、スチレンブタジエンゴムを２０質量％以上含有し、該ジエン系ゴム１００質量部に対し、カーボンブラックを５０質量部以上含む前記フィラーを１００〜２５０質量部、樹脂を４〜２０質量部、硫黄を３〜１５質量部配合してなる、請求項１に記載のゴム組成物。
3. 前記樹脂の軟化点が８５℃以上である、請求項２に記載のゴム組成物。
4. 前記樹脂が、石油樹脂、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂から選ばれる、請求項２または３に記載のゴム組成物。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のゴム組成物で、ビードインシュレーションおよび／またはビードカバーを形成された、タイヤ。