JP4803569B2 - ブレーカークッション用ゴム組成物およびそれを用いたタイヤ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブレーカークッション用ゴム組成物およびそれをブレーカークッションに用いた重荷重用タイヤに関する。詳細には、発熱による引っ張り物性の低下の少ないブレーカークッション用ゴム組成物およびそれをブレーカークッションに用いた重荷重用タイヤに関する。
【0002】
【従来の技術】
図1に示すとおり、ブレーカー2のエッジ部とケース3とのあいだには、ブレーカークッション1とよばれる層が設けられており、乗り心地、耐久性などに大きな影響を及ぼす。
【0003】
近年、トレッドゴムの耐摩耗性改善に伴うタイヤライフの長期化、更生化が進み、このブレーカークッションゴムにおいても、従来よりも大幅に疲労特性を改善させることが急務となっている。よってブレーカークッションゴムについて、操縦安定特性を維持しながら老化後の破断時伸び、破断強度などの優れた配合を採用する必要がある。
【0004】
通常のタイヤ、とくに重荷重用タイヤの場合、ブレーカーエッジの温度上昇が著しく、熱老化によってブレーカーのエッジゴムとスチールコードとのあいだでセパレーションが発生することがある。当然その近傍にあるブレーカークッション部分は、走行時に非常に強い熱履歴を受ける。さらには、ゴムが著しく硬化して、外部からの刺激によりブレーカークッションゴムが破壊してバーストに至ることもあり得る。よって、ブレーカークッションゴムの要求特性としては、重負荷に耐えながら発熱による引っ張り特性の低下が少ないゴムであることがあげられる。
【0005】
そこで、たとえばカーボンブラックの選択において発熱性能の良好なFEFなどの低級カーボンを用いることが考えられるが、この場合、引っ張り物性が低下してしまうという問題があり、一方、操縦安定特性、引っ張り物性の良好なSAF以上の高級カーボンを用いると発熱が高くなるという問題があった。このようにブレーカークッションゴムは、非常に多くの性能が要求されることから、ISAF、HAFグレードのカーボンブラックが好んで用いられてきた。
【0006】
そのほか、発熱による引っ張り物性の低下の少ないブレーカークッション用ゴム組成物を提供することを目的として、1,3−ビス(シトラコンイミドメチル)ベンゼンを配合させる技術が知られている(たとえば、特許文献1参照)。該技術によって、発熱による引っ張り物性の低下の少ないブレーカークッション用ゴム組成物が得られたが、さらなる改善が求められている。
【0007】
【特許文献1】
特開2002−146107号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、操縦安定性を維持しながら、耐熱老化性、老化後の引っ張り物性の優れたブレーカークッション用ゴム組成物および前記ゴム組成物をブレーカークッションに用いたタイヤを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために検討した結果、従来のブレーカークッション配合に、無機フィラーとして特定のシリカを使用し、該無機フィラーを特定量とすることによって、発熱性の悪化および引っ張り物性(とくに老化後の伸び)の低下を最低限に抑えることを見出し、本発明に至った。
【0010】
すなわち、本発明は、ゴム成分および無機フィラーからなるブレーカークッション用ゴム組成物であって、該ゴム成分100重量部に対して前記無機フィラーが30〜35重量部の割合で含まれ、かつ、前記無機フィラーがBET比表面積172m2/gのシリカを10〜25重量部、およびチッ素吸着比表面積が115m2/gであるカーボンブラックを5〜20重量部含有するブレーカークッション用ゴム組成物に関する。
【0013】
また、本発明は、前記ゴム組成物をブレーカークッションに使用してなる重荷重用タイヤに関する。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明のブレーカークッション用ゴム組成物は、ゴム成分および無機フィラーを含有する。
【0015】
本発明のブレーカークッション用ゴム組成物では,ゴム成分および特定の無機フィラーを配合し、該無機フィラーの配合量を特定量とすることにより、発熱性および老化後の破壊強度および伸びの低下を抑えることができる。
【0016】
前記ゴム成分としては、低発熱性の点から、主に天然ゴム(NR)および/またはポリイソプレンゴム(IR)を用いることが好ましい。そのほかのゴム成分としては、ブタジエンゴム(BR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)などを用いることができる。
【0017】
NRとIRの合計量は、前記ゴム成分中、90重量%以上であることが好ましく、さらには100重量%であることが好ましい。前記合計量が90重量%未満では発熱性が高くなり、老化後の物性が低下する傾向がある。
【0018】
本発明における前記無機フィラーは、特定のシリカを含有する。
【0019】
前記特定のシリカとは、BET比表面積が110〜180m2/gのシリカのことであり、好ましくは110〜170m2/gのシリカのことである。シリカのBET比表面積が110m2/gより低いと補強性が不充分であり、180m2/gを超えると発熱が高くなり、好ましくない。本発明のブレーカークッション用ゴム組成物においては、無機フィラー中に前記シリカを配合することにより、発熱を抑え、補強性を改善させるという効果が得られる。
【0020】
したがって、本発明において、前記シリカは、前記ゴム成分100重量部に対して、少なくとも5重量部以上含有することが好ましく、10〜35重量部がより好ましく、15〜25重量部がとくに好ましい。シリカの配合量が5重量部未満では破断伸びが低下する傾向がある。
【0021】
前記無機フィラーは、前記シリカのほかにカーボンブラックを含有することが好ましい。
【0022】
前記カーボンブラックは、チッ素吸着比表面積(N2SA)が70〜120m2/gであり、好ましくは75〜115m2/g、より好ましくは90〜115m2/gである。チッ素吸着量が70m2/gより低いと補強性、剛性(操縦安定性)が不充分であり、120m2/gを超えると発熱性が高くなり好ましくない。
【0023】
前記カーボンブラックの配合量は、前記ゴム成分100重量部に対して25重量部以下が好ましく、5〜20重量部がより好ましく、10〜20重量部がとくに好ましい。カーボンブラックの配合量が5重量部未満では補強性または剛性が不充分であり、25重量部を超えると発熱性が高く、破断時伸びが低下する。
【0024】
本発明のブレーカークッション用ゴム組成物は、前記無機フィラーの配合量が前記ゴム成分100重量部に対して30〜35重量部である必要があり、32.5〜35重量部であることが好ましい。無機フィラーの配合量が30重量部より少ないと補強性、剛性が不充分であり、35重量部を超えると発熱性が高く破断時伸びが低下して好ましくない。本発明のブレーカークッション用ゴム組成物は、前記無機フィラーの配合量を特定量とすることにより、操縦安定性、発熱性能、引っ張り物性のバランス改善という効果が得られる。
【0025】
本発明のブレーカークッション用ゴム組成物は、前記ゴム成分、無機フィラーのほかに、一般的にゴム製品に使用されているシランカップリング剤、老化防止剤、酸化亜鉛、ステアリン酸などの添加剤、硫黄などの加硫剤、加硫促進剤などを、適宜配合することができる。
【0026】
本発明のブレーカークッション用ゴム組成物に配合するシランカップリング剤としては、とくに限定されないが、たとえば、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、トリエトキシシリルプロピルイソシアネート、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−(ポリエチレンアミノ)−プロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N’−ビニルベンジル−N−トリメトキシシリルプロピルエチレンジアミン塩などがあげられる。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。これらのうちでは、カップリング剤添加効果とコストの両立の点から、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドなどが好ましい。
【0027】
シランカップリング剤の配合量は、好ましくは前記シリカの配合量の3〜15重量%、さらに好ましくは5〜10重量%である。シランカップリング剤の配合量が3重量%未満であるとシリカとゴムの結合が弱くなり、タイヤに使用した時発熱量が増加する傾向があり、15重量%を超えてもカップリング剤が過剰に配合されるだけで、コスト高になる傾向がある。
【0028】
本発明のブレーカークッション用ゴム組成物は、前記ゴム成分および無機フィラーを、好ましくは140〜170℃、より好ましくは150〜160℃で混練りすることにより得られる。混練り温度が150℃未満では、シリカとシランカップリング剤との反応が不充分になる傾向があり、170℃を超えるとシリカがゲル化を起こし、またポリマーが切断されるおそれがある。
【0029】
本発明のブレーカークッション用ゴム組成物は、成形後、加硫され、たとえば、重荷重用タイヤのブレーカークッションとして用いられる。加硫は、20〜40kgfの圧力下、145〜155℃、とくには148〜153℃で、30〜40分間行なうことが好ましい。加硫温度が145℃未満では加硫が著しく遅くなる傾向があり、155℃を超えるとタイヤを構成する他の部材でリバージョンが発生する傾向がある。
【0030】
本発明の重荷重用タイヤは、前記ゴム組成物をタイヤのブレーカークッションに使用してなる。このように本発明の重荷重用タイヤは、ブレーカークッションに前記ゴム組成物を使用することにより、操縦安定性と耐久性能がバランスよく改善されるという効果が得られる。
【0031】
【実施例】
以下に実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
【0032】
なお、実施例および比較例で使用する原料を以下にまとめて示す。
NR:RSS#3
老化防止剤:精工化学(株)製のノンフレックスRD(2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒトロキノリン)
ステアリン酸:日本油脂(株)製の桐
酸化亜鉛:東邦亜鉛(株)製の銀嶺R
硫黄:鶴見化学(株)製の硫黄
加硫促進剤:大内新興化学工業(株)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)
無機フィラー
カーボンブラックA:三菱化学(株)製のダイヤブラックI(N220)(チッ素吸着比表面積115m2/g)
カーボンブラックB:三菱化学(株)製のダイヤブラックLI(N219)(チッ素吸着比表面積107m2/g)
カーボンブラックC:東海カーボン(株)製のシーストN(N330)(チッ素吸着比表面積75m2/g)
シリカA:デグッサ製のウルトラシルVN3(BET比表面積172m2/g)
シリカB:ローディア製のZ115GR(BET比表面積112m2/g)
シランカップリング剤:デグッサ製のSi69(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド)
【0033】
実施例3〜6および比較例1〜11、参考例1〜3
表1および2に示す配合から硫黄、加硫促進剤を除いた配合をバンバリーで約150℃で5分間混練りした。その組成物に、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。得られたゴム組成物を用いてタイヤ周方向に配合を6分割したブレーカークッションを成型し、150℃で30分間、20kgf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。得られた各種供試加硫タイヤについて、以下の物性試験を行ない、評価した。
【0034】
(1)損失正接(粘弾性試験)
調製した新品タイヤのブレーカークッションゴム組成物から試験片を作製し、(株)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)を測定した。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、同時にころがり抵抗性能も良好であることを示している。
【0035】
(2)硬度(JIS−A)
新品タイヤのトレッド硬度を、25℃の条件下JIS−A硬度計で測定した。
【0036】
(3)外観評価
作製した分割ブレーカークッションタイヤを10トントラックに装着して、20万km走行後(ロードテスト)の外観を比較した。また、タイヤを解体してブレーカークッションゴムのクラックの有無を目視により評定した。
○は、外観問題なし、かつクッション部にもクラックが未発生であった。
△は、外観問題なしだが、微小なクラックが発生した。
×は、外観上タイヤに膨れが認められ、クラックが発生した。
【0037】
(4)引っ張り試験
調製した新品タイヤおよび前述のロードテスト後のタイヤにおけるブレーカークッション用ゴム組成物から、JIS−K6251に準じて3号ダンベルを用いて引っ張り試験を実施し、破断強度TB(MPa)、破断時伸びEB(%)を測定した。
【0038】
保持率は、(ロードテストデータ)/(新品データ)×100(%)で求めた。保持率の数値が大きいほど、物性変化が少なく良好な破壊特性を示している。
【0039】
結果を表2に示す。
【0040】
実施例3〜6および比較例1、4、5、参考例1、2より、カーボンブラックの一部をシリカに置換することによって、損失正接が低下し、さらに走行前後の伸び物性が改善されている。
【0043】
実施例1〜3および比較例1より、シリカの配合量としては5重量部以上配合することが好ましいことが分かる。5重量部より少ないと、充分な走行後の物性保持率が得られていない。
【0044】
【表1】
【0045】
【表2】
【0046】
【発明の効果】
本発明によれば、ブレーカークッション用ゴム組成物において特定の比表面積のシリカからなる無機フィラーを特定量配合することによって、損失正接を低減することができ、適切な硬度を保ち、外観に問題をきたすことなく、優れた引っ張り物性を示すことができる。すなわち、本発明によれば、操縦安定性を維持しながら、耐発熱老化性、老化後の伸び性能のバランスを改善させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ブレーカー構造を有するタイヤトレッド部の部分断面図である。
【符号の説明】
1 ブレーカークッション
2 ブレーカー
3 ケース
Claims (2)
- ゴム成分および無機フィラーからなるブレーカークッション用ゴム組成物であって、該ゴム成分100重量部に対して前記無機フィラーが30重量部の割合で含まれ、かつ、前記無機フィラーがBET比表面積172m2/gのシリカを20〜25重量部、およびチッ素吸着比表面積が115m2/gであるカーボンブラックを5〜10重量部含有するブレーカークッション用ゴム組成物。
- 請求項1記載のゴム組成物をブレーカークッションに使用してなる重荷重用タイヤ。
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