JP4384873B2

JP4384873B2 - Rubber composition for bead apex and pneumatic tire using the same

Info

Publication number: JP4384873B2
Application number: JP2003134979A
Authority: JP
Inventors: 和仁西川; 鉄也國澤; 俊朗松尾
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2023-05-13
Also published as: JP2004339287A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビードエイペックス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。詳細には、トラック・バス向けの重荷重用タイヤのビードエイペックス用ゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トラック、バスなどの重荷重用タイヤにおいては、耐久性が重要視されており、タイヤライフ向上を目的とした配合、パターン開発が進められてきた。したがって、タイヤ、とくに重荷重用タイヤにおいては、操縦安定性を損なうことなく耐久性を大幅に向上させることが必要になっている。
【０００３】
タイヤの操縦安定性、耐久性を向上させる方法としては、ビードエイペックスの硬度を上昇させる方法があげられる。ビードエイペックス配合においては、硬度を向上させるために、カーボンブラックなどの充填剤に加え、熱硬化性樹脂を配合していた。しかし、熱硬化性樹脂を配合すると、ビードエイペックスのゴム自体が脆くなり、耐久性が悪くなるという問題があった。
【０００４】
また、ゴム成分に、繊維の補強剤として熱可塑性エラストマー、オレフィン系樹脂を配合すると、ゴムの疲労性の改善および発熱性の低減を両立できること（特許文献１および特許文献２）が知られている。また、カーボンブラックおよびポリエチレンを配合すると、ゴムの高弾性化（特許文献３参照）が達成されること、そして、充填剤をあらかじめ混合したポリオレフィン（特許文献４参照）またはポリオレフィン系樹脂の変性重合体（特許文献５参照）をゴム組成物に配合すると、ゴムの加工性を良好にできることが知られている。しかし、これらの技術によると、ゴム組成物の混練りの温度が高く、ポリオレフィンの融点をこえるので、配合されたポリオレフィンの分散が不十分であった。そのために、操縦安定性が不十分となり、軽量化されたタイヤは製造できなかった。しかも、これらのオレフィン系の粉末はジエン系のゴムとの接着が劣るので、容易に破壊の核となりやすいことが判っている。
【０００５】
さらに、ビードフィラーを小型化して軽量化する技術（特許文献６参照）も知られているが、操縦安定性は不充分である。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−３０９９７４号公報
【特許文献２】
特開平７−３０９９７５号公報
【特許文献３】
特開平９−２７２３０７号公報
【特許文献４】
特開２００２−２１２３４２号公報
【特許文献５】
特開平１０−８７９００号公報
【特許文献６】
特開平９−３００９２４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ゴム強度、耐久性を悪化させることなく操縦安定性を向上させ、かつ転がり抵抗を低減させるビードエイペックス用ゴム組成物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】
すなわち、本発明は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、無機充填剤２０〜１２０重量部およびポリプロピレン粉末４０〜５０重量部を含むビードエイペックス用ゴム組成物に関する。
【０００９】
前記ポリプロピレン粉末の粒子径が５００μｍ以下であることが好ましい。
【００１０】
前記ビードエイペックス用ゴム組成物の混練りにおける最高温度が１２０〜１６０℃であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、前記ビードエイペックス用ゴム組成物を用いた空気入りタイヤに関する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のビードエイペックス用ゴム組成物は、ジエン系ゴム、無機充填剤、ポリプロピレン粉末を含む。
【００１３】
本発明のビードエイペックス用ゴム組成物は、ゴム成分としてスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、アクリロニトリル（ＮＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）などのジエン系ゴムを含む。
【００１４】
本発明のビードエイペックス用ゴム組成物は、無機充填剤として、カーボンブラックおよび／またはシリカを含む。前記カーボンブラックの種類としては、とくに制限はなく、たとえば、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦなどがあげられる。また、前記シリカの種類としては、とくに制限はなく、たとえば、乾式法シリカ（無水ケイ酸）、湿式法シリカ（含水ケイ酸）などがあげられる。無機充填剤としてのカーボンブラックおよび／またはシリカの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して２０〜１２０重量部である。より好ましくは、３０〜１００重量部であり、さらに好ましくは３５〜８５重量部である。カーボンブラックおよび／またはシリカの配合量が２０重量部未満であると補強性が著しく低下し、１２０重量部をこえると転がり抵抗が悪化することになり好ましくない。
【００１５】
本発明のビードエイペックス用ゴム組成物は、ポリプロピレン（以下、ＰＰという）粉末を含む。ＰＰ粉末は、重合後乾燥されたものでも、重合後乾燥されたものを凍結粉砕したものでもよく、製造方法は、特に限定されない。ＰＰ粉末の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して２０〜５０重量部である。ＰＰ粉末の含有量が２０重量部未満であると、操縦安定性の向上が期待できない。また、５０重量部をこえると、ゴムが脆くなり、強度が低下し耐久性が低下する。本発明で使用するＰＰ粉末は、粒径の細かいものをいう。ＰＰ粉末の粒径は、５００μｍ以下であることが好ましく、１〜３００μｍであることがより好ましく、１〜１００μｍであることがさらに好ましい。ＰＰ粉末の粒径が５００μｍをこえると、ＰＰ粉末はゴム中に分散せず異物として残り、耐久性を低下させるので好ましくない。また、ＰＰ粉末は、融点が高い点および硬度の観点から、高結晶性であることが好ましい。
【００１６】
前記ジエン系のゴムにＰＰ粉末を混合する際、混練り時の温度は１２０〜１６０℃であることが好ましく、１４０〜１５０℃であることが特に好ましい。１６０℃をこえる温度で混練りすると、ＰＰ粉末が溶けてしまい、層転換してゴムがまとまらず、シート加工性が低下する傾向がある。また、温度が１２０℃以下では混練りが不充分になることが多く、分散状態が悪化するので好ましくない。
【００１７】
本発明のビードエイペックス用ゴム組成物には、プロセスオイル（パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイル）を配合することができる。プロセスオイルの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、好ましくは１〜６０重量部、より好ましくは１〜３０重量部である。プロセスオイルの配合量が、１重量部未満であると、加工性の面で悪化する傾向があり、６０重量部をこえると、ゴムの硬度が低下して、操縦安定性が悪化する傾向がある。
【００１８】
さらに、本発明のビードエイペックス用ゴム組成物には、前記シリカと併用してシランカップリング剤を配合することができる。また、ゴム成分、無機充填剤、ＰＰ粉末のほかに、通常ゴム組成物として使用される配合剤、たとえば、ワックス、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、伸展油、加硫剤、加硫促進剤などを適宜配合することができる。
【００１９】
本発明のビードエイペックス用ゴム組成物は、ゴム成分、カーボンブラックおよび／またはシリカからなる無機充填剤、ＰＰ粉末および必要に応じてそのほかの配合剤を、通常の加工装置、たとえば、ロール、バンバリーミキサー、ニーダーなどを用いて混練りすることにより得られる。
【００２０】
本発明のタイヤは、前記ビードエイペックス用ゴム組成物を用いて、通常の方法によって製造される。すなわち、ビードエイペックス用ゴム組成物は、ビードコア上部に使用され、加硫後はケースを固定し、ホイールとの嵌合を保持する働きを有するビード部の一部となる。つまり、図１のように、一般に、空気入りタイヤのビード部は、サイドウォール部６の内側に位置し、ビードコア７、ビードコアからタイヤ半径方向外方に向かってのびている断面三角形状のビードエイペックス２、ビードエイペックスを包みこむようにビードコアの周りにタイヤ内側から外側へ折り返されているカーカスプライ３、カーカスの外側に沿って配されるチェーファー４、カーカスの内側に沿って配されるインナライナー５を有する。さらにチェーファー４の外側には、クリンチエイペックス１が配されている。
【００２１】
このゴム組成物は、高い硬度の配合を必要とする部位すべてに適用できるが、耐久性を保持するために高硬度、高剛性などの特性が要求されるビードエイペックス配合に適用することが最も効果的である。
【００２２】
【実施例】
つぎに本発明のビードエイペックス用ゴム組成物を実施例に基づいてさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２３】
実施例１〜３および比較例１〜３
硫黄、加硫促進剤を除く成分を、（株）神戸製鋼所製１．７Ｌバンバリーを用いて１３５〜１４５℃で混練りした後、得られた混練り物に硫黄、加硫促進剤を加えて二軸ローラーにて練り込んだ。得られた混合物を１７５℃において３０分間加硫することでビードエイペックス用ゴム組成物を得た。実施例、比較例で用いた各成分を表１に示す。使用したＰＰ粉末は、粒子径７０μｍ、融点１６５℃の出光石油化学（株）製のＨ−７００であった。実施例および比較例では、ビードエイペックスにＰＰ粉末を用いて作製したが、本発明はこれらのみに制限させるものではない。
【００２４】
【表１】

【００２５】
測定項目
硬度（ＪＩＳ−Ａ）
調製したビードエイペックス用ゴム組成物の硬度を、２５℃でＪＩＳ−Ａ硬度計で測定した。
【００２６】
粘弾性
（株）岩本製作所製のＶＥＳ−Ｆ−３を用いて、周波数１０Ｈｚ、初期歪み１０％、動歪み２％で６０℃における複素弾性率（Ｅ＊）と損失正接（ｔａｎδ）を測定した。このＥ＊値が大きいほど剛性が高く、操縦安定性に優れる。またｔａｎδ値が小さいほど発熱しにくい。
【００２７】
引張試験
ＪＩＳ−Ｋ６２５１に準じて３号ダンベルを用いて、調製したビードエイペックス用ゴム組成物の引張試験を実施し、破断強度（ＴＢ）、破断伸び（ＥＢ）を測定した。示された数値が大きいほどゴムの強度が良好である。
【００２８】
操縦安定性
１０００Ｒ２０サイズのタイヤを常法で作製し、これらのタイヤを装着した車両を使用して、テストコースにおいて官能試験を実施した。特にハンドル応答性について、比較例１を６点として相対評価した。点数が高いほど操縦安定性が良好である。
【００２９】
タイヤの軽量化
作製したタイヤの重量を無風状態下で、重量計にて測定した。ばらつきを考慮して、同一規格のタイヤでＮ＝３以上で測定し、その平均値をタイヤ重量とした。表２に記載の値は基準タイヤと比べた時の軽量化の程度を示している。
【００３０】
評価結果
【００３１】
【表２】

【００３２】
実施例１〜３は、比較例１に対して、硬度およびＥ＊値が同等であったにもかかわらず、破断強度（ＴＢ）、破断伸び（ＥＢ）が向上した。またｔａｎδが低下し、発熱しにくくなり、耐久性の向上が認められた。同時に操縦安定性が向上し、軽量化にも効果がみられた。
【００３３】
１０重量部のＰＰを配合した比較例２では、比較例１に対してゴム硬度が低く、操縦安定性が悪化した。
【００３４】
６０重量部のＰＰを配合した比較例３では、操縦安定性が向上し、軽量化が認められたが、引張試験によるとゴム強度が低下した。
【００３５】
一般に、ポリプロピレンの比重は１以下（０．９１）であり、一方、ゴムの比重は１以上である。本発明のように、ビードエイペックス用ゴム組成物に低比重のポリプロピレン粉末を配合することで、タイヤの軽量化が達成される。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、耐久性を低下させることなく、タイヤを軽量化し、タイヤの転がり抵抗を低減させ、かつ操縦安定性の改善が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】空気入りタイヤのビード部の概略断面図である。
【符号の説明】
１クリンチエイペックス
２ビードエイペックス
３カーカスプライ
４チェーファー
５インナーライナー
６サイドウォール部
７ビードコア[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a bead apex rubber composition and a pneumatic tire using the same. In detail, it is related with the rubber composition for bead apex of the heavy duty tire for trucks and buses.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, durability has been regarded as important for heavy-duty tires such as trucks and buses, and formulation and pattern development for the purpose of improving tire life have been promoted. Therefore, in tires, particularly heavy-duty tires, it is necessary to significantly improve durability without impairing steering stability.
[0003]
As a method for improving the steering stability and durability of the tire, there is a method for increasing the hardness of the bead apex. In the bead apex blending, in order to improve the hardness, a thermosetting resin is blended in addition to a filler such as carbon black. However, when a thermosetting resin is blended, the bead apex rubber itself becomes brittle and the durability is deteriorated.
[0004]
Further, it is known that when a thermoplastic elastomer or an olefin resin is added to a rubber component as a fiber reinforcing agent, both improvement of rubber fatigue and reduction of heat generation can be achieved (Patent Document 1 and Patent Document 2). . Further, when carbon black and polyethylene are blended, high elasticity of rubber (see Patent Document 3) is achieved, and polyolefin (see Patent Document 4) or a polyolefin-based modified polymer in which a filler is mixed in advance. It is known that the processability of rubber can be improved by blending (see Patent Document 5) with a rubber composition. However, according to these techniques, since the kneading temperature of the rubber composition is high and the melting point of the polyolefin is exceeded, the blended polyolefin is not sufficiently dispersed. For this reason, steering stability is insufficient, and a weight-reduced tire cannot be manufactured. In addition, it has been found that these olefin-based powders are easily bonded to diene rubber and thus easily become the core of destruction.
[0005]
Furthermore, a technique for reducing the weight of the bead filler by reducing the size (see Patent Document 6) is also known, but the steering stability is insufficient.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-309974 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-309975 [Patent Document 3]
JP 9-272307 A [Patent Document 4]
JP 2002-212342 A [Patent Document 5]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-87900 [Patent Document 6]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-3000924
[Problems to be solved by the invention]
An object of this invention is to provide the rubber composition for bead apex which improves steering stability, and reduces rolling resistance, without deteriorating rubber strength and durability.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention relates to a bead apex rubber composition containing 20 to 120 parts by weight of an inorganic filler and 40 to 50 parts by weight of polypropylene powder with respect to 100 parts by weight of a diene rubber.
[0009]
The polypropylene powder preferably has a particle diameter of 500 μm or less.
[0010]
The maximum temperature in kneading the bead apex rubber composition is preferably 120 to 160 ° C.
[0011]
The present invention also relates to a pneumatic tire using the bead apex rubber composition.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The rubber composition for bead apex of the present invention contains a diene rubber, an inorganic filler, and polypropylene powder.
[0013]
The rubber composition for bead apex of the present invention is a diene rubber such as styrene-butadiene rubber (SBR), butadiene rubber (BR), isoprene rubber (IR), acrylonitrile (NBR), natural rubber (NR) as a rubber component. including.
[0014]
The rubber composition for bead apex of the present invention contains carbon black and / or silica as an inorganic filler. There is no restriction | limiting in particular as a kind of said carbon black, For example, HAF, ISAF, SAF etc. are mention | raise | lifted. The type of the silica is not particularly limited, and examples thereof include dry method silica (anhydrous silicic acid), wet method silica (hydrous silicic acid) and the like. The compounding amount of carbon black and / or silica as the inorganic filler is 20 to 120 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the diene rubber. More preferably, it is 30-100 weight part, More preferably, it is 35-85 weight part. If the blending amount of carbon black and / or silica is less than 20 parts by weight, the reinforcing property is remarkably lowered, and if it exceeds 120 parts by weight, the rolling resistance is deteriorated.
[0015]
The rubber composition for bead apex of the present invention contains polypropylene (hereinafter referred to as PP) powder. The PP powder may be dried after polymerization, or may be freeze-pulverized from dried after polymerization, and the production method is not particularly limited. The blending amount of the PP powder is 20 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the diene rubber. When the content of the PP powder is less than 20 parts by weight, improvement in handling stability cannot be expected. On the other hand, when the amount exceeds 50 parts by weight, the rubber becomes brittle, the strength is lowered, and the durability is lowered. The PP powder used in the present invention is a fine particle. The particle size of the PP powder is preferably 500 μm or less, more preferably 1 to 300 μm, and even more preferably 1 to 100 μm. If the particle size of the PP powder exceeds 500 μm, the PP powder is not dispersed in the rubber and remains as a foreign substance, which is not preferable because the durability is lowered. The PP powder is preferably highly crystalline from the viewpoint of a high melting point and hardness.
[0016]
When PP powder is mixed with the diene rubber, the temperature during kneading is preferably 120 to 160 ° C, particularly preferably 140 to 150 ° C. When kneading at a temperature exceeding 160 ° C., the PP powder is melted, the layers are changed, the rubber is not collected, and the sheet processability tends to be lowered. Further, when the temperature is 120 ° C. or lower, kneading is often insufficient and the dispersion state is deteriorated, which is not preferable.
[0017]
Process oils (paraffinic process oil, naphthenic process oil, aromatic process oil) can be blended with the rubber composition for bead apex of the present invention. The blending amount of the process oil is preferably 1 to 60 parts by weight, more preferably 1 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the diene rubber. If the blending amount of the process oil is less than 1 part by weight, the workability tends to deteriorate, and if it exceeds 60 parts by weight, the hardness of the rubber tends to decrease and the steering stability tends to deteriorate. .
[0018]
Furthermore, the rubber composition for bead apex according to the present invention can be combined with the silica to contain a silane coupling agent. In addition to rubber components, inorganic fillers, and PP powder, compounding agents commonly used as rubber compositions, such as waxes, anti-aging agents, stearic acid, zinc oxide, extender oils, vulcanizing agents, vulcanization accelerators An agent or the like can be appropriately mixed.
[0019]
The rubber composition for a bead apex of the present invention contains an inorganic filler composed of a rubber component, carbon black and / or silica, PP powder, and other compounding agents as necessary, in a usual processing apparatus such as a roll, a banbury. It can be obtained by kneading using a mixer, a kneader or the like.
[0020]
The tire of the present invention is produced by a usual method using the rubber composition for bead apex. That is, the bead apex rubber composition is used on the upper part of the bead core, and after vulcanization, the case is fixed and becomes a part of the bead part having a function of holding the fitting with the wheel. That is, as shown in FIG. 1, generally, the bead portion of the pneumatic tire is located inside the sidewall portion 6, and the bead core 7 and the bead apex having a triangular cross section extending outward from the bead core in the tire radial direction. 2. A carcass ply 3 folded from the inside of the tire to the outside around the bead core so as to wrap the bead apex, a chafer 4 arranged along the outside of the carcass, and an inner liner arranged along the inside of the carcass 5 Further, a clinch apex 1 is disposed outside the chafer 4.
[0021]
This rubber composition can be applied to all parts that require a high hardness compounding, but is most preferably applied to a bead apex compound that requires characteristics such as high hardness and high rigidity in order to maintain durability. It is effective.
[0022]
【Example】
Next, the rubber composition for bead apex of the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited thereto.
[0023]
Examples 1-3 and Comparative Examples 1-3
After kneading the components excluding sulfur and vulcanization accelerator at 135 to 145 ° C. using 1.7 L Banbury manufactured by Kobe Steel Co., Ltd., sulfur and vulcanization accelerator were added to the obtained kneaded product. Kneaded with a biaxial roller. The resulting mixture was vulcanized at 175 ° C. for 30 minutes to obtain a bead apex rubber composition. Table 1 shows each component used in Examples and Comparative Examples. The PP powder used was H-700 manufactured by Idemitsu Petrochemical Co., Ltd. having a particle diameter of 70 μm and a melting point of 165 ° C. In the examples and comparative examples, PP powder was used for the bead apex, but the present invention is not limited to these.
[0024]
[Table 1]

[0025]
Measurement item hardness (JIS-A)
The hardness of the prepared rubber composition for bead apex was measured with a JIS-A hardness meter at 25 ° C.
[0026]
Using a VES-F-3 manufactured by Viscoelastic Corporation Iwamoto Seisakusho, the complex elastic modulus (E *) and loss tangent (tan δ) at 60 ° C. were measured at a frequency of 10 Hz, an initial strain of 10%, and a dynamic strain of 2%. . The greater the E * value, the higher the rigidity and the better the steering stability. Also, the smaller the tan δ value, the less heat is generated.
[0027]
Tensile test Using the No. 3 dumbbell according to JIS-K6251, the prepared rubber composition for bead apex was subjected to a tensile test, and the breaking strength (TB) and breaking elongation (EB) were measured. The greater the value shown, the better the strength of the rubber.
[0028]
Steering stability A tire of 1000R20 size was produced by a conventional method, and a sensory test was performed on a test course using a vehicle equipped with these tires. In particular, with respect to the handle response, the comparative example 1 was evaluated relative to 6 points. The higher the score, the better the steering stability.
[0029]
Weight reduction of the tire The weight of the manufactured tire was measured with a weigh scale under no wind condition. In consideration of variation, the tires of the same standard were measured at N = 3 or more, and the average value was defined as the tire weight. The values listed in Table 2 indicate the degree of weight reduction when compared with the reference tire.
[0030]
Evaluation results [0031]
[Table 2]

[0032]
In Examples 1 to 3, although the hardness and E * value were equivalent to those of Comparative Example 1, the breaking strength (TB) and the breaking elongation (EB) were improved. Further, tan δ was lowered, it was difficult to generate heat, and an improvement in durability was observed. At the same time, the handling stability was improved and the weight was reduced.
[0033]
In Comparative Example 2 in which 10 parts by weight of PP was blended, the rubber hardness was lower than that of Comparative Example 1, and the steering stability was deteriorated.
[0034]
In Comparative Example 3 in which 60 parts by weight of PP was blended, the steering stability was improved and the weight was reduced. However, according to the tensile test, the rubber strength was reduced.
[0035]
In general, the specific gravity of polypropylene is 1 or less (0.91), while the specific gravity of rubber is 1 or more. As in the present invention, the weight reduction of the tire can be achieved by blending the low specific gravity polypropylene powder with the bead apex rubber composition.
[0036]
【The invention's effect】
According to the present invention, the tire is reduced in weight, the rolling resistance of the tire is reduced, and the steering stability is improved without reducing the durability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a bead portion of a pneumatic tire.
[Explanation of symbols]
1 Clinch Apex 2 Bead Apex 3 Carcass Ply 4 Chafer 5 Inner Liner 6 Sidewall 7 Bead Core

Claims

Respect diene rubber 100 parts by weight, the inorganic filler of 20 to 120 parts by weight of viewing including the polypropylene powder 40-50 parts by weight, the highest temperature is 120 to 160 ° C. in mixing kneading, and following the melting point of polypropylene powder A rubber composition for a bead apex.

The bead apex rubber composition according to claim 1, wherein the particle diameter of the polypropylene powder is 500 μm or less.

Pneumatic tire using the claim 1 or 2 for a bead apex rubber composition.