JP4405897B2 - ランフラットタイヤ用ゴム組成物およびそれからなるランフラットタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ランフラットタイヤ用ゴム組成物およびそれからなるランフラットタイヤに関する。

現在、サイドウォール部の内側に配置された高硬度の補強層を有するランフラットタイヤが実用化され、パンクにより空気圧が失われた状態になっても、ある程度の距離を走行できるようになった。これにより、スペアタイヤを常備する必要性がなくなり、車輌全体における重量の軽量化が期待できる。しかし、ランフラットタイヤのパンク時におけるランフラット走行には、速度、距離の制限があり、さらなるランフラットタイヤの耐久性の向上が望まれている。

また、ランフラットタイヤは、低内圧時の走行において、車の荷重をサイドウォール部における補強層で支えるため、補強層は走行時に大きな変形を繰り返し、これにより補強層は発熱する。補強層の発熱はゴムの劣化を促進させ、ついにはゴムが破壊にいたる。そのため、補強層は高硬度であり、さらに低発熱性を有することが望ましい。

一般的にゴムの架橋に用いられる硫黄は、熱により開裂、再架橋することが知られており、これにより、架橋密度が高くなり、ゴムの柔軟性が損なわれ、破壊強度が低下する。この点から加硫剤としては、熱による物質低下が小さいことが望まれる。

加硫剤として、硫黄のかわりに硫黄含有化合物であるモルフォリン・ジスルフィドを使用することが知られているが、これは活性硫黄を放出することにより架橋するため、ポリスルフィド結合が硫黄に比べて少なく、ゴムの柔軟性が劣るため、破壊強度は硫黄にはおよばない。

特許文献１にはポリスルフィドポリエーテルシランを配合するゴム組成物が記載されているが、該ゴム組成物をランフラットタイヤの補強層に用いたとしても充分なランフラット性能が得られないという問題があった。

特開平１０−２５１４５６号公報

本発明は、低発熱性および高硬度を両立し、ランフラットタイヤの耐久性を改善しうるランフラットタイヤ用ゴム組成物およびそれからなるランフラットタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、ゴム成分１００重量部に対して、カーボンブラックを１０〜１００重量部、および一般式
−（Ｒ−Ｓ_x）_n−
（式中、Ｒは（ＣＨ₂−ＣＨ₂−Ｏ）_m−ＣＨ₂−ＣＨ₂、ｘは３〜６の整数、ｎは１０〜４００の整数であり、ｍは２〜５の整数を表わす。）を満足する化合物を３重量部以上含有するランフラットタイヤ用ゴム組成物に関する。

また、本発明のランフラットタイヤは、前記ランフラットタイヤ用ゴム組成物からなる補強層を有することが好ましい。

前記ランフラットタイヤにおける補強層において、損失弾性率Ｅ”および複素弾性率Ｅ＊、ならびに破断強度Ｔ_Bは、下記式を満たすことが好ましい。

Ｅ”／（Ｅ＊）²≦７．０×１０^-9Ｐａ^-1
Ｔ_B≧１０ＭＰａ

本発明によれば、ゴム成分およびカーボンブラックを含むゴム組成物に特定の化合物を配合することにより、低発熱性および高硬度を両立したランフラットタイヤ用ゴム組成物を提供することができる。また、該ゴム組成物を、ランフラットタイヤの補強層として用いることにより、ランフラットタイヤの耐久性を向上させることができる。

本発明のランフラットタイヤ用ゴム組成物は、ゴム成分、カーボンブラックおよび一般式
−（Ｒ−Ｓ_x）_n−
（式中、Ｒは（ＣＨ₂−ＣＨ₂−Ｏ）_m−ＣＨ₂−ＣＨ₂、ｘは３〜６の整数、ｎは１０〜４００の整数であり、ｍは２〜５の整数を表わす。）
を満足する化合物（以下、化合物１）からなる。

ゴム成分としては、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン（１，２ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＩＢＲ）、スチレン−イソプレン共重合ゴム、イソプレン−ブタジエン共重合ゴムなどのジエン系合成ゴムがあげられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、低発熱性を満足させることが可能であるため、ゴム成分としてＢＲを使用することが好ましく、ＢＲと１，２ＢＲを組み合わせて使用することがより好ましい。また、破壊に対するゴム強度を向上させることが可能であることから、ゴム成分としてＮＲを使用することが好ましい。

ゴム成分としては、ＮＲ、ＢＲおよび１，２ＢＲを組み合わせて使用することが最も好ましい。

本発明におけるカーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は３０ｍ²／ｇ以上であることが好ましく、３５ｍ²／ｇ以上であることがより好ましい。Ｎ₂ＳＡが３０ｍ²／ｇ未満では補強性が不足し、充分な耐久性が得られない傾向がある。また、１００ｍ²／ｇ以下であることが好ましく、９０ｍ²／ｇ以下であることがより好ましく、８０ｍ²／ｇ以下であることがさらに好ましい。Ｎ₂ＳＡが１００ｍ²／ｇをこえると、発熱が大きくなる。

カーボンブラックのジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）は５０ｍｌ／１００ｇ以上であることが好ましく、８０ｍｌ／１００ｇ以上であることがより好ましい。ＤＢＰが５０ｍｌ／１００ｇ未満では充分に補強性を得ることが困難になる。

カーボンブラックの含有量は、ゴム成分１００重量部に対して１０重量部以上、好ましくは２０重量部以上、より好ましくは３０重量部以上である。含有量が１０重量部未満では、充分な強度が得られない。また、カーボンブラックの含有量は、ゴム成分１００重量部に対して１００重量部以下、好ましくは７０重量部以下、より好ましくは６０重量部以下である。含有量が１００重量部をこえると、ゴム組成物の製造において、ゴムの混練りや押出しが困難になる。

カーボンブラックは補強剤として用いられ、その他の補強剤であるシリカ、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウムやクレーなども使用できる。

本発明における化合物１は、一般式
−（Ｒ−Ｓ_x）_n−
（式中、Ｒは（ＣＨ₂−ＣＨ₂−Ｏ）_m−ＣＨ₂−ＣＨ₂、ｘは３〜６の整数、ｎは１０〜４００の整数であり、ｍは２〜５の整数を表わす。）
を満足する。本発明において、化合物１は加硫剤として用いられ、その他の加硫剤として硫黄、好ましくは不溶性硫黄と併用することが可能である。

式中、ｘは３〜６の整数、好ましくは３〜５の整数である。ｘが３未満では、加硫が遅延される傾向があり、ｎが６をこえると、ゴム組成物の製造が困難となる。

式中、ｎは１０〜４００の整数、好ましくは１０〜３００の整数である。ｎが１０未満では、化合物１が揮発しやすく取り扱いが困難になり、ｎが４００をこえると、ゴムとの相溶性が悪化する。

式中、ｍは２〜５の整数、好ましくは２〜４の整数、さらに好ましくは２〜３の整数である。ｍが２未満では、屈曲性能が低下する傾向があり、ｍが５をこえると、ゴム組成物の硬度が不充分となる傾向がある。

化合物１の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して３重量部以上、好ましくは５重量部以上である。含有量が３重量部未満では、充分なランフラット性能が得られない。また、前記化合物の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して３０重量部以下であることが好ましく、２０重量部以下であることがより好ましい。含有量が３０重量部をこえると、必要となる硬度が得られにくい傾向がある。

化合物１は、本発明のランフラットタイヤ用ゴム組成物に配合することで、以下のような架橋ユニットをゴムに導入することができ、加硫速度およびスコーチに影響を与えることなく、リバージョンを大幅に抑制することができる。また、一般の硫黄架橋では充分に得られないゴム組成物の耐熱性や、動的なストレスに対する耐性を得ることが可能である。さらに、ブルームしにくいため、外見上においても良好なゴム組成物を得ることができる。

また、本発明のランフラットタイヤ用ゴム組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、通常のゴム配合に用いられる酸化亜鉛、ワックス、ステアリン酸、老化防止剤、加硫促進剤などを含んでいてもよい。

本発明のランフラットタイヤは、本発明のランフラットタイヤ用ゴム組成物からなる補強層を有することが好ましい。ここで補強層とは、ランフラットタイヤのサイドウォール部の内側に配置されたライニングストリップ層のことをいい、ランフラットタイヤにおいて補強層が存在することで、空気圧が失われた状態でも車輌を支えることができ、優れたランフラット耐久性を付与することができる。

本発明のランフラットタイヤ用ゴム組成物を補強層とした場合、補強層の損失弾性率Ｅ”および複素弾性率Ｅ＊は、下記式を満たすことが好ましい。

Ｅ”／（Ｅ＊）²≦７．０×１０^-9Ｐａ^-1
また、Ｅ”／（Ｅ＊）²は６．８×１０^-9Ｐａ^-1以下であることが好ましい。Ｅ”／（Ｅ＊）²が７．０×１０^-9Ｐａ^-1より大きいと、ランフラット時の変形による発熱が大きくなり、ゴムの熱劣化を促進し、破壊に至る傾向がある。

本発明のランフラットタイヤ用ゴム組成物を補強層とした場合、補強層の破断強度Ｔ_Bは、１０ＭＰａ以上であることが好ましく、１２ＭＰａ以上であることがより好ましい。Ｔ_Bが１０ＭＰａ未満では、ランフラット走行時に車輌の荷重による屈曲により補強層が破壊され、ランフラット性能が著しく不足する傾向がある。

実施例にもとづいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

実施例において使用した各種薬品について、以下に記載する。
ＮＲ：ＲＳＳ＃３
ＢＲ１：宇部興産（株）製のＶＣＲ４１２
ＢＲ２：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｌ
カーボンブラック１：三菱化学（株）製のダイヤブラックＥ（Ｎ₂ＳＡ：４１ｍ²／ｇ、ＤＢＰ：１１５ｍｌ／１００ｇ）
カーボンブラック２：三菱化学（株）製のダイヤブラックＨ（Ｎ₂ＳＡ：７９ｍ²／ｇ、ＤＢＰ：１０５ｍｌ／１００ｇ）
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸椿
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２種
老化防止剤：住友化学工業（株）製のアンチゲン６Ｃ
不溶性硫黄：四国化成工業（株）製のミュークロン
化合物（１）：川口化学工業（株）製の２ＯＳ４（ｍ＝２、ｘ＝４、ｎ＝２００）

加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ

実施例１〜２および比較例１〜３
表１に示す配合内容にしたがって、化合物（１）、不溶性硫黄および加硫促進剤以外の成分を、１５０℃で４分間混練りした。得られた混練り物に不溶性硫黄と加硫促進剤を加えて８０℃で３分間練り込んでゴム組成物を得た。

サイドウォールの内側の補強層として、実施例および比較例の各ゴム組成物からなるライニングストリップ層を配置した２１５／４５ＺＲ１ ７サイズのランフラットタイヤを製造し、以下の各評価を行なった。

＜破断強度Ｔ_B＞
ランフラットタイヤのライニングストリップ層より厚さ２ｍｍのシートを切り出し、ＪＩＳ Ｋ６２５１にしたがって、Ｔ_B（ＭＰａ）の評価を行なった。

＜Ｅ”／（Ｅ＊）²＞
（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータで測定温度７０℃、初期歪み１０％、動歪み±１％、周波数１０Ｈｚにて損失弾性率Ｅ”、複素弾性率Ｅ＊を測定し、Ｅ”／（Ｅ＊）²を算出した。

＜ランフラット性能＞
空気内圧０ｋＰａにてドラム上を８０ｋｍ／時の速度で走行し、タイヤが破壊されるまでの走行距離を比較した。比較例１を基準（１００）とし、それぞれ指数表示をした。数値が大きいほどランフラット耐久性に優れることを示す。

各評価結果を表１に示す。

Claims (3)

1. 天然ゴム、ブタジエンゴム、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンゴムからなるゴム成分１００重量部に対して、
   カーボンブラックを１０〜１００重量部、および
   一般式
   −（Ｒ−Ｓ_x）_n−
   （式中、Ｒは（ＣＨ₂−ＣＨ₂−Ｏ）_m−ＣＨ₂−ＣＨ₂、ｘは３〜６の整数、ｎは１０〜４００の整数であり、ｍは２〜５の整数を表わす。）
   を満足する化合物を３〜３０重量部含有するランフラットタイヤ用ゴム組成物からなる補強層を有するランフラットタイヤ。
2. 請求項１記載のランフラットタイヤが有する補強層において、損失弾性率Ｅ”および複素弾性率Ｅ＊、ならびに破断強度Ｔ_Bが下記式を満たすランフラットタイヤ。
   Ｅ”／（Ｅ＊）²≦７．０×１０^-9Ｐａ^-1
   Ｔ_B≧１０ＭＰａ
3. 請求項１記載のランフラットタイヤが有する補強層において、損失弾性率Ｅ”および複素弾性率Ｅ＊、ならびに破断強度Ｔ _B が下記式を満たすランフラットタイヤ。
   ６．６×１０ ^-9 Ｐａ ^-1 ≦Ｅ”／（Ｅ＊） ² ≦６．８×１０ ^-9 Ｐａ ^-1
   Ｔ _B ≧１０ＭＰａ