JP4132542B2

JP4132542B2 - チェーファー用ゴム組成物およびこれを用いた重荷重用空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4132542B2
Application number: JP2000037932A
Authority: JP
Inventors: 洋一水野
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2000-02-16
Filing date: 2000-02-16
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2020-02-16
Also published as: DE60114675D1; DE60114675T2; EP1125976A1; US20010018944A1; JP2001226526A; EP1125976B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気入りタイヤ、特に重荷重用空気入りタイヤのビード部に用いられるチェーファー用ゴム組成物および該チェーファー用ゴム組成物を用いた重荷重用空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤがリムと直接係合するビード部分の磨損によるタイヤ補強材の露出を防止し、タイヤとリムの係合を強固に保持し、さらにチューブレスタイヤにおいては充填空気圧を一定に維持するため、タイヤのビード部には図１に示されるごとくビード部１のトウ部Ｔからヒール部Ｈを経てリムフランジ２の上端２ａ近傍の高さの領域にわたるチェーファー３がリムと当接する側に配置される。そして特に高内圧でかつ高荷重下で過激な繰返し変形と高発熱条件におかれる重荷重用空気入りタイヤのチェーファーは次の特性が要求される。
【０００３】
（１）耐リムずれ性
タイヤは走行時、繰返し変形を受け、この際タイヤのチェーファーと当接するリムシートまたはリムフランジの間で磨損が生ずる。特に重車両用空気入りタイヤにおいては高荷重で昇温が激しいため、磨損に対する耐久性は重要となる。
【０００４】
（２）耐クリープ性
高内圧、高荷重下でチェーファーはリムフランジおよびビードシートから強い圧縮力を受けクリープ歪が生じやすい。かかるクリープ歪はビード部の補強材の応力歪を招来し、該部分の破損を発生させる。したがって耐クリープ性のゴム組成物で、かつ破断時伸びの大きいゴム組成物が要求される。
【０００５】
（３）耐トウ欠け性
重荷重用空気入りタイヤ、特にチューブレスタイヤをリム組みまたはリム解きする場合、チェーファーのトウ部が局部的に変形すが、この際該トウ部が欠損する場合がある。トウ部の欠損が生ずるとタイヤ耐久性およびチューブレスタイヤの内圧保持性能が著しく損なわれることになる。上記耐クリープ性を改善したゴム組成物は通常破断時伸びの小さいゴム組成物となるため、必然的に耐トウ欠け性が悪くなる。
【０００６】
従来、チェーファー用ゴム組成物として特開平７−１１８４４４号公報にはシンジオ結晶成分を含有するポリブタジエンゴムに充填剤および硫黄を配合した高硬度ゴム組成物が開示されている。しかしかかる技術は上記チェーファーのすべての要求特性を満足するものではない。また特開平７−８１３３５号公報には性能の異なる数種のゴムを接合一体化した複合ゴムチェーファーが開示されている。しかしかかる技術は数種のゴムを接合するのに工程上の負荷が大きくコストが高くつく。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は優れた耐クリープ性と耐トウ欠け性を同時に満足するとともにタイヤの走行初期から末期に至る寿命期間を通じて、ビード部の耐リムずれ性を改善し、ビード部耐久性を向上するとともに、チューブレスタイヤにおいては良好な気密性により内圧の保持に優れた空気入りタイヤ、特に重荷重用空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は天然ゴムおよび／またはポリイソプレンゴムの３０〜５０重量部とポリブタジエンゴムの５０〜７０重量部を含むゴム成分１００重量部に対して、窒素吸着比表面積が７０〜１２０ｍ²／ｇのカーボンブラックを５５〜７５重量部と１，３−ビス（シトラコンイミドメチル）ベンゼンを０．２〜０．５重量部配合したことを特徴とするチェーファー用ゴム組成物である。
【０００９】
そして該ゴム組成物の硫黄の配合量Ｓと加硫促進剤の配合量Ａの比Ｓ／Ａが０．２５〜０．５の範囲であることが好ましい。
【００１０】
また本発明は前記チェーファー用ゴム組成物をビード部に用いたことを特徴とする重荷重用空気入りタイヤである。
【００１１】
本発明で使用されるゴム成分は天然ゴムおよび／またはポリイソプレンゴムの３０〜５０重量部とポリブタジエンゴムの５０〜７０重量部を含む。
【００１２】
チェーファーは高内圧、高荷重下で激しい繰返し変形を受けリムとの摩擦で昇温しやすい。したがって発熱を抑制するとともに引張強度および伸度を高めることにより耐トウ欠け性および耐リムずれ性を維持する必要がある。そのため天然ゴムおよび／またはポリイソプレンゴムは３０重量部以上必要であるが、５０重量部を超えるとチェーファーとして十分な硬度は得られない。
【００１３】
次に本発明で使用されるポリブタジエンゴムはシス含量が６０重量％以上の高シスポリブタジエンゴム、シス含量が６０重量％未満の低シスポリブタジエンゴム、ビニル含量が２０重量％以上のビニルポリブタジエンゴムも使用できるが、特にシンジオタクティック１，２ポリブタジエン結晶（以下シンジオ結晶という）を５重量％以上含むポリブタジエンゴムが好適である。ポリブタジエンゴムが５０重量部より少ないとゴム硬度が低く耐リムずれ性が悪くなり、一方７０重量部を超えるとビード部の内層ゴムとの接着性に劣り、しかもロール加工性も低下し、発熱性も高くなる。
【００１４】
ポリブタジエンゴムのシンジオ結晶含量は５重量％以上、好ましくは１０重量％以上である。５重量％より少ないとゴム組成物にカーボンブラックや硫黄を多量に配合しないと十分な硬度、高剛性が得られず、高いレベルの耐リムずれ性の改善ができない。好ましいシンジオ結晶を含むポリブタジエンゴムとしては宇部興産（株）製のＶＣＲ３０３、ＶＣＲ４１２、ＶＣＲ６１７などがある。なお、本発明では上記以外のゴム成分としてスチレン−ブタジエン共重合ゴム、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴム等を１０重量部以下の範囲で混合することができる。
【００１５】
次に本発明に用いられるカーボンブラックは窒素吸着比表面積が７０〜１２０ｍ²／ｇの範囲のものである。窒素吸着比表面積が７０ｍ²／ｇ未満の場合、補強効果が十分でなく、ゴム組成物の耐摩耗性とともに硬度、剛性が得られない。一方１２０ｍ²／ｇを超えるとゴム組成物の発熱が高くなり耐リムずれ性が低下する。ここで窒素吸着比表面積はＡＳＴＭＤ３０３７−８１に準じてＢＥＴ法で測定される。そしてカーボンブラックの配合量はゴム成分１００重量部に対して５５〜７５重量部である。５５重量部未満では補強効果が不十分で、硬度、剛性が低く、一方７５重量部を超えると発熱が大きくなりさらに破断時伸びが低下して耐トウ欠け性が悪くなる。
【００１６】
次に本発明のゴム組成物には１，３−ビス（シトラコンイミドメチル）ベンゼンがゴム成分１００重量部に対して０．２〜０．５重量部配合される。１，３−ビス（シトラコンイミドメチル）ベンゼンを配合することにより、加硫時のみならずタイヤ走行時の発熱によっても加硫もどりが抑制される。加硫ゴムは熱的な履歴を受けるとポリスルフィド結合が切れて再結合、再架橋が進み硬化が進行するため、その強度は大幅に低下する。ここで１，３−ビス（シトラコンイミドメチル）ベンゼンは硫黄結合が切断した後にディールスアルダー反応によって硫黄結合と同程度の柔軟性を維持しながら耐熱性がより高い架橋を形成することができる。
【００１７】
１，３−ビス（シトラコンイミドメチル）ベンゼンの配合量が０．２重量部未満の場合は上記効果は期待できず、一方０．５重量部を超えると効果は飽和状態となり経済的に不利となる。
【００１８】
次に本発明では硫黄の配合量Ｓと加硫促進剤の配合量Ａの比Ｓ／Ａが０．２５〜０．５の範囲であることが望ましい。
【００１９】
一般に硫黄と加硫促進剤とから構成される硫黄加硫系による加硫ゴムでは、ポリスルフィド結合が主体となるため熱安定性に劣る。したがって本発明は硫黄の配合量を加硫促進剤の配合量に比べて少なくし単位架橋あたりの硫黄の数を少なくしポリスルフィド結合の形成が少なくなるようにすることが望ましい。両者の配合量の比Ｓ／Ａが０．２５未満の場合、架橋密度が小さくなり強度が得られず、一方０．５を超えると熱安定性が低下する傾向にある。そして硫黄の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して０．３〜２．０重量部とすることが望ましい。０．３重量部未満では架橋密度が低くなりすぎ、２．０重量部を超えると加硫ゴムが硬くなりすぎるからである。加硫促進剤としては、一般に使用される加硫促進剤を用いることができ、たとえばメルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルジスルフィド、Ｎ−シクロヘキシルベンゾチアジルスルフェンアミド、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミドを使用し得る。加硫促進剤の配合量は硫黄の配合量にもよるが、通常ゴム成分１００重量部あたり５．０重量部以下である。
【００２０】
本発明のゴム組成物にはタイヤ用ゴム組成物に一般に用いられる配合剤、たとえばシリカ、シランカップリング剤、オイル、ワックス等が適宜配合される。
【００２１】
【実施例】
表１に示す基本配合から硫黄、加硫促進剤を除いた配合剤をバンバリーで約１５０℃で５分間混練した。その後得られたゴム組成物に硫黄、加硫促進剤を加えて２軸オープンロールで約８０℃で５分間練り込んだ。
【００２２】
得られたゴム組成物を用いてタイヤ周方向に６分割した配合チェーファーを成形し１５０℃で３０分間１９６Ｎの条件にて加硫を行ない、１１Ｒ２２．５のトラック用タイヤを製造した。
【００２３】
配合に用いた各種のカーボンブラックの仕様は表２に示している。
【００２４】
【表１】

【００２５】
【表２】

【００２６】
【表３】

【００２７】
【表４】

【００２８】
また表１、表３および表４に用いた配合剤の詳細は次のとおりである。
注１）ポリブタジエンとして宇部興産（株）製のＶＣＲ４１２を使用した。シンジオ結晶含量１２重量％
注２）１，３−ビス（シトラコンイミドメチル）ベンゼンとしてフレキシス（株）製のパーカリンク９００を使用した。
【００２９】
注３）硫黄として鶴見化学（株）の硫黄を使用した。
注４）加硫促進剤としては大内新興化学社製のノクセラーＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）を使用した。
【００３０】
注５）プロセスオイルとしては出光興産（株）製のダイアナプロセスＡＨ４０を使用した。
【００３１】
注６）老化防止剤として精工化学社製のオゾノン６Ｃを使用した。
注７）ワックスとして大内新興化学のサンノックワックスを使用した。
【００３２】
注８）ステアリン酸として日本油脂（株）の桐を使用した。
注９）酸化亜鉛として東邦亜鉛の銀嶺Ｒを使用した。
【００３３】
本発明のチェーファー用ゴム組成物およびそれを用いたタイヤの性能評価方法は次のとおりである。
【００３４】
（１）損失正接（粘弾性試験）
新品タイヤのチェーファーゴム組成物から試験片を作製し、岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータで周波数１０Ｈｚ、動歪１．０％の条件下で６０℃の損失正接（ｔａｎδ）の測定を行なった。数値が小さいほどｔａｎδが低く発熱性が低く性能が良好であり、同時に転がり抵抗性も良好であることを示している。
【００３５】
（２）硬度（ＪＩＳ−Ａ）
新品のタイヤのチェーファゴムの硬度を２５℃でＪＩＳ−Ａ硬度計で測定した。
【００３６】
（３）引張試験
新品タイヤのチェーファーゴム組成物からＪＩＳ−Ｋ６２５１に準じて３号ダンベルを用いて引張試験を実施し、破断強度ＴＢおよび破断時伸びＥＢを測定した。（Ｏ）は新品の物性を、（Ａ）は８０℃のオーブンで１００時間老化させた後の物性を示す。保持率は（Ａ）／（Ｏ）×１００（％）で示され、数値が大きい方が物性変化が少なく良好であることを示している。
【００３７】
（４）ロードテスト
作製した分割チェーファータイヤを１０ｔトラックに装着して２０万ｋｍ走行後の外観を比較した。チェーフィングの有無、クラックの有無を目視によって評価した。
【００３８】
評価結果を実施例については表３に、比較例については表４に示している。
評価結果
比較例１〜３および実施例１〜２から１，３−ビス（シトラコンイミドメチル）ベンゼンを添加すると老化後の引張物性が向上していることがわかる。０．２〜０．５重量部の配合量により性能は向上するが０．５重量部を超えると性能の改善は認められない。
【００３９】
比較例４および実施例１、３からポリブタジエンの配合量は７０重量部を超えるとｔａｎδが高くなり発熱性が低下し、引張物性が低下することがわかる。
【００４０】
比較例５、６および実施例１、４から窒素吸着比表面積の高いカーボンブラックＮ１１０を用いると発熱性が劣り、窒素吸着比表面積の低いカーボンブラックＮ５５０を用いると剛性が不十分でチェーフィングが発生することがわかる。
【００４１】
比較例７、８および実施例１、５、６からカーボンブラックの配合量として５５〜７５重量部が適当であることがわかる。５５重量部より少ないと剛性が低くチェーフィングが発生し、７５重量部より多いと発熱性が高くクラックが発生する。
【００４２】
実施例１、８〜１０、参考例１、２から加硫系に関して物性変化の点から硫黄／加硫促進剤の比率は０．５より小さく、初期物性の点からは０．２５より大きいことが望ましいことがわかる。
【００４３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００４４】
【発明の効果】
上述のごとく本発明のチェーファー用ゴム組成物は特定のゴム成分でかつカーボンブラック配合系に１，３−ビス（シトラコンイミドメチル）ベンゼンを所定量配合したため、チェーファーの基本特性である耐リムずれ性、耐クリープ性および耐トウ欠け性を総合的に改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】重車両用タイヤのリム組みした状態のビード部断面図である。
【符号の説明】
１ビード部、２リムフランジ、３チェーファー。

Claims

天然ゴムおよび／またはポリイソプレンゴムの３０〜５０重量部とシンジオ結晶含量が５重量％以上のポリブタジエンゴムの５０〜７０重量部を含むゴム成分１００重量部に対して窒素吸着比表面積が７０〜１２０ｍ²／ｇのカーボンブラックを５５〜７５重量部と１，３−ビス（シトラコンイミドメチル）ベンゼンを０．２〜０．５重量部と、硫黄を０．３〜２．０重量部と、加硫促進剤を５．０重量部以下含み、前記硫黄の配合量Ｓと前記加硫促進剤の配合量Ａの比Ｓ／Ａが０．２５〜０．５の範囲であることを特徴とするチェーファー用ゴム組成物。
請求項１に記載のチェーファー用ゴム組成物をビード部に用いたことを特徴とする重荷重用空気入りタイヤ。