JP5073271B2

JP5073271B2 - チェーファー用ゴム組成物およびそれを用いたチェーファーを有するタイヤ

Info

Publication number: JP5073271B2
Application number: JP2006310212A
Authority: JP
Inventors: 洋敏大槻
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2006-11-16
Filing date: 2006-11-16
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2026-11-16
Also published as: JP2008127400A

Description

本発明は、チェーファー用ゴム組成物およびそれを用いたチェーファーを有するタイヤに関する。

トラック・バスなどに使用される重荷重用ラジアルタイヤ（ＴＢＲ）についてのニーズは、耐摩耗性については、従来から重要視され、耐摩耗性に優れたＴＢＲは多数提案されているが、近年、低燃費性も重要視されてきている。これをうけて、タイヤを構成する各部材について、低燃費性を向上させるために、ゴムの発熱性を下げる工夫が種々行なわれている。とくに、低燃費性に関して寄与度が大きい部材は、トレッド、サイドウォール、ベルト、ベルトクッション、ビードパッキン、チェーファーなどの占有体積の大きな部材である。それぞれの部材で低燃費性を向上させるために、たとえば、カーボンブラックを減量する手法、加硫剤を増量する手法、シリカを使用する手法などが用いられているが、チェーファー部は、ビード耐久性を維持する必要があり、これらの手法を適用しにくい部材である。

現時点では、チェーファー部において、ビード耐久性を維持しながら低燃費性を向上させるためには、粒子径が小さく、粒子のつながりが発達しているカーボンブラックを充填する（たとえば、特許文献１参照）ことが効果的ではあるが、このようなカーボンブラックを、ブタジエンゴムを多量に配合するチェーファー用ゴム組成物に多量に充填すると、加硫前の生ゴムの弾性が強くなりすぎて、押出し工程でロールに巻きつかず、加工できないといった問題点が生じる。

特開２００１−２２６５２６号公報

本発明は、硬度を維持させつつ、加工性、ロール巻きつき性、低発熱性、耐リム擦れ摩耗性および耐ゴム欠け性すべてに優れたチェーファー用ゴム組成物ならびにそれを用いたチェーファーを有するタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、２５℃におけるトルエン溶液粘度が５０〜１５５ｃｐｓおよび分子量分布が２．９〜４．０であるブタジエンゴムを４０〜７０重量％含有するゴム成分を含有し、１３０℃における硬化前のムーニー粘度が７０以下、２３℃における硬化後のＪＩＳ−Ａ硬度が６５〜８０、７０℃および動歪２％の条件で測定される硬化後の損失正接（Ｔａｎδ）が０．１３以下であるチェーファー用ゴム組成物に関する。

前記ゴム成分は、さらに、天然ゴムおよび／またはイソプレンゴムを３０重量％以上含有することが好ましい。

また、本発明は、前記チェーファー用ゴム組成物を用いたチェーファーを有するタイヤに関する。

本発明によれば、所定のブタジエンゴムを所定量含有するゴム成分を含み、ムーニー粘度、ＪＩＳ−Ａ硬度および損失正接を所定の範囲に設定することで、加工性、ロール巻きつき性、低発熱性、耐リム擦れ摩耗性および耐ゴム欠け性すべてに優れたチェーファー用ゴム組成物ならびにそれを用いたチェーファーを有するタイヤを提供することができる。

本発明のチェーファー用ゴム組成物は、ゴム成分を含有する。

前記ゴム成分は、ブタジエンゴム（ＢＲ）を含有する。

一般に、ＢＲの特性を表す特性については、分子構造の分岐度を表すトルエン溶液粘度と分子量分布があるが、一般的に、耐摩耗性を向上させるためには、トルエン溶液粘度を大きく、分子量分布を小さくすることが効果的であり、ロール加工性を向上させるためには、その逆が好ましい。

よって、一般に、市販されているＢＲは、トルエン溶液粘度が小さく、分子量分布が大きい（加工性に優れる）タイプと、トルエン溶液粘度が大きく、分子量分布が小さい（耐摩耗性に優れる）タイプに２分される。

本発明に私用するＢＲは、従来のどのタイプとも異なり、トルエン溶液粘度が大きく、分子量分布も大きいものである。

具体的には、ＢＲの２５℃における５％トルエン溶液粘度（Ｔ−ＣＰ）は５０ｃｐｓ以上、好ましくは７０ｃｐｓ以上である。ＢＲのＴ−ＣＰが５０ｃｐｓ未満では、チェーファー用ゴム組成物としての耐摩耗性（耐リム擦れ摩耗性）が低下する。また、ＢＲのＴ−ＣＰは１５５ｃｐｓ以下、好ましくは１３５ｃｐｓ以下である。ＢＲのＴ−ＣＰが１５５ｃｐｓをこえると、ムーニー粘度が大きくなりすぎて、ロール加工性が低下する。

ＢＲの分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は２．９以上、好ましくは３．１以上である。Ｍｗ／Ｍｎが２．９未満では、ロール巻きつき性が低下する。また、ＢＲのＭｗ／Ｍｎは４．０以下、好ましくは３．８以下である。ＢＲのＭｗ／Ｍｎが４．０をこえると、チェーファー用ゴム組成物としての耐摩耗性（耐リム擦れ摩耗性）が低下する。

これらの特性を満たしたＢＲを使用したチェーファー用ゴム組成物は、たとえ、使用するカーボンブラックのグレードを、耐摩耗性と耐ゴム欠け性のバランスをとるために低グレードに変えた場合であっても、良好なロール巻きつき性を有することになり、耐摩耗性、耐ゴム欠け性およびロール巻きつき性に優れたチェーファー用ゴム組成物を得ることが可能となる。

ゴム成分中のＢＲの含有率は４０重量％以上、好ましくは４５重量％以上である。ＢＲの含有率が４０重量％未満では、チェーファー用ゴム組成物としての耐摩耗性（耐リム擦れ摩耗性）が低下する。また、ＢＲの含有率は７０重量％以下、好ましくは６５重量％以下である。ＢＲの含有率が７０重量％をこえると、ムーニー粘度が大きくなりすぎて、ロール加工性が低下する。

ゴム成分としては、ＢＲ以外にも、低過酷度耐摩耗性および耐ゴム欠け性を向上させるという理由から、天然ゴム（ＮＲ）および／またはイソプレンゴム（ＩＲ）を含有することが好ましい。

ＮＲとしては、ゴム工業で通常使用されるＴＳＲ２０、ＲＳＳ♯３などのグレードのものを使用することができる。

また、ＩＲとしても、ゴム工業で通常使用されるものを使用することができる。

ゴム成分中のＮＲおよび／またはＩＲの含有率は３０重量％以上が好ましく、４０重量％以上がより好ましい。ＮＲおよび／またはＩＲの含有率が３０重量％未満では、たとえ硬度を所定の範囲内にしたとしても、リム組みの際に、チェーファー先端が欠ける傾向がある。また、ＮＲおよび／またはＩＲの含有率は６０重量％以下が好ましく、５５重量％以下がより好ましい。ＮＲおよび／またはＩＲの含有率が６０重量％をこえると、チェーファー用ゴム組成物としての耐摩耗性（耐リム擦れ摩耗性）が低下する傾向がある。

ゴム成分としては、ＢＲ、ＮＲおよびＩＲ以外にも、たとえば、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｘ−ＩＩＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、イソモノオレフィンとパラアルキルスチレンとの共重合体のハロゲン化物などがあげられ、これらを単独で、または２種類以上を組み合わせて、ＢＲ、ＮＲ、ＩＲなどと併用してもよい。なかでも、低過酷度耐摩耗性および耐ゴム欠け性が向上するという理由から、ＳＢＲが好ましい。

ＳＢＲを使用する場合、ゴム成分中のＳＢＲの含有率は５重量％以上が好ましく、１０重量％以上がより好ましい。ＳＢＲの含有率が５重量％未満では、耐ゴム欠け性の向上が認められない傾向がある。また、ＳＢＲの含有率は３０重量％以下が好ましく、２０重量％以下がより好ましい。ＳＢＲの含有率が３０重量％をこえると、ゴムが発熱しやすくなる傾向がある。

本発明のゴム組成物には、前記ゴム成分とともに、カーボンブラックを配合することができる。

カーボンブラックは、通常のカーボンブラック製造法により得られ、耐摩耗性と耐ゴム欠け性とのバランスをとるためにＩＳＡＦ級以下のハード系カーボンブラックが好ましい。

カーボンブラックのヨウ素吸着量（ＩＡ）は６０ｇ／ｋｇ以上が好ましく、７０ｇ／ｋｇ以上がより好ましい。カーボンブラックのＩＡが６０ｇ／ｋｇ未満では、チェーファー用ゴム組成物としての耐摩耗性（耐リム擦れ摩耗性）が低下する傾向がある。また、カーボンブラックのＩＡは１３５ｇ／ｋｇ以下が好ましく、１２５ｇ／ｋｇ以下がより好ましい。カーボンブラックのＩＡが１３５ｇ／ｋｇをこえると、ゴムが発熱しやすくなったり、ロール加工性が低下したりする傾向がある。

カーボンブラックを使用する場合、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４５重量部以上が好ましく、５０重量部以上がより好ましい。カーボンブラックの配合量が４５重量部未満では、チェーファー用ゴム組成物としての耐摩耗性（耐リム擦れ摩耗性）が低下する傾向がある。カーボンブラックの配合量は７５重量部以下が好ましく、６５重量部以下がより好ましい。カーボンブラックの配合量が７５重量部をこえると、ゴムが発熱しやすくなったり、ロール加工性が低下したりする傾向がある。

本発明のチェーファー用ゴム組成物には、前記ゴム成分およびカーボンブラック以外にも、通常ゴム工業で使用される配合剤、たとえば、酸化亜鉛、ステアリン酸、各種老化防止剤、ワックス、硫黄などの加硫剤、各種加硫促進剤などを適宜配合することができる。

本発明のチェーファー用ゴム組成物は、一般的な方法で製造される。すなわち、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロールなどで前記配合剤、必要であれば添加剤を混練したのち、加硫することにより本発明のチェーファー用ゴム組成物を製造することができる。

１３０℃における硬化前（未加硫状態）のチェーファー用ゴム組成物のムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄／１３０℃）は７０以下、好ましくは６５以下である。ＭＬ₁₊₄／１３０℃が７０をこえると、ムーニー粘度が大きすぎて、ロール加工性が低下する。また、ＭＬ₁₊₄／１３０℃は４５以上が好ましく、５０以上がより好ましい。ＭＬ₁₊₄／１３０℃が４５未満では、チェーファー用ゴム組成物としての耐摩耗性（耐リム擦れ摩耗性）が低下する傾向がある。

２３℃における本発明のチェーファー用ゴム組成物の硬化後のＪＩＳ−Ａ硬度は６５以上、好ましくは６８以上である。ＪＩＳ−Ａ硬度が６５未満では、チェーファー用ゴム組成物としての耐摩耗性（耐リム擦れ摩耗性）およびビード耐久性が低下する。また、ＪＩＳ−Ａ硬度は８０以下、好ましくは７７以下である。ＪＩＳ−Ａ硬度が８０をこえると、リム組みの際に、チェーファー部が硬すぎて、チェーファー先端が欠ける。ここで、ビード耐久性とは、プライやスチールコード、有機繊維の巻き上げ末端を起点に、亀裂が発生・成長し、内部のインナーライナー部の破壊や、外部のチェーファー部やサイドウォール部まで進行する破壊に対する耐久性のことを示す。

７０℃および動歪２％の条件で測定される本発明のチェーファー用ゴム組成物の硬化後の損失正接（Ｔａｎδ）は０．１３以下、好ましくは０．１２以下である。Ｔａｎδが０．１３をこえると、低発熱性が低下するだけでなく、低燃費性の改善効果も見られない。また、Ｔａｎδは０．０７以上が好ましく、０．０８以上がより好ましい。Ｔａｎδが０．０７未満では、チェーファー用ゴム組成物としての充分な硬さが得られず、耐摩耗性やビード耐久性を確保できなくなる傾向がある。

本発明のチェーファー用ゴム組成物は、チェーファーに適用されるものであり、そうすることで、製造時におけるロール加工性を維持しながら、低燃費性を向上しうるタイヤが得られる。

本発明のタイヤは、本発明のチェーファー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、必要に応じて各種配合剤を配合した本発明のチェーファー用ゴム組成物を、未加硫の段階でチェーファーの形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法にて成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、未加硫タイヤを形成したのち、加硫機中で加熱加圧して本発明のタイヤを製造することができる。

本発明のタイヤは、とくに、ビード耐久性や耐リム擦れ摩耗性を必要とされるトラック・バスなどの重荷重用タイヤとすることで、ビード耐久性、耐リム擦れ摩耗性を維持しながら低燃費化できるという効果が得られる。

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。

次に、実施例および比較例で使用した薬品について説明する。
天然ゴム（ＮＲ）：ＴＳＲ２０
ブタジエンゴム１（ＢＲ１）：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ
ブタジエンゴム２（ＢＲ２）：宇部興産（株）製のＢＲ１５０
ブタジエンゴム３（ＢＲ３）：宇部興産（株）製のＢＲＡ
ブタジエンゴム４（ＢＲ４）：ＪＳＲ（株）製のＢＲ０１
ブタジエンゴム５（ＢＲ５）：宇部興産（株）製のＢＲＢ
スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）：ＪＳＲ（株）製のＳＢＲ１５０２
カーボンブラック：キャボットジャパン（株）製のショウブラックＮ２２０
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛
ステアリン酸：日本油脂（株）製の「椿」
老化防止剤：フレキシス社製の老化防止剤６Ｃ（Ｎ−フェニル−Ｎ’−（１，３−ジメチルブチル）−ｐ−フェニレンジアミン）
ワックス：日本精蝋（株）製のオゾエースワックス
硫黄：鶴見化学工業（株）製の硫黄
加硫促進剤：精工化学（株）製の促進剤ＴＢＢＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）

（トルエン溶液粘度測定）
ＢＲをトルエンに溶解させ、５％トルエン溶液を調製し、キャノンフェンスク型動粘度計（＃４００）を用いて、動粘度計流下時間より、トルエン溶液粘度（Ｔ−ＣＰ）を算出し、測定温度２５℃の条件下におけるＴ−ＣＰを推定した。

（分子量測定）
ゲルパーミエーションクロマトグラフ（ＧＰＣ）により、ポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）および数平均分子量（Ｍｎ）を測定し、ブタジエンゴム１〜５の分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）を算出した。

ＢＲについての前記測定の結果を表１に示す。

実施例１〜４および比較例１〜７
＜ゴム組成物の作製＞
表２記載の硫黄以外の薬品をそれぞれ表２に示す配合量、ならびに酸化亜鉛３重量部、ステアリン酸２重量部、老化防止剤３重量部、ワックス１．５重量部を、密閉式バンバリーミキサーを用いて温度１５０℃になるまで４分間混練りした。得られた混練り物にさらに硫黄を表２に示す配合量、および加硫促進剤を１．５重量部添加して、２軸オープンロールを用いて４０℃の条件下で４分間混練りすることで未加硫ゴム組成物をそれぞれ作製した。さらに、前記未加硫ゴム組成物を１５０℃の条件下で３０分間プレス加硫することで実施例１〜４および比較例１〜７の加硫ゴム組成物を作製した。

（ムーニー粘度）
前記未加硫ゴム組成物から幅４ｃｍ、長さ４ｃｍ、厚さ７〜９ｍｍの試験片を作製し、ＪＩＳＫ６３００「未加硫ゴムの試験方法」に準じて、（株）島津製作所製のムーニー粘度試験機「ムーニービスコメーターＳＭＶ−２０２」を用いて、１分間の予熱によって熱せられた１３０℃の温度条件にて、小ローターを回転させ、４分間経過した時点での未加硫ゴム組成物（ＭＬ₁₊₄／１３０℃）の粘度を測定した。なお、ムーニー粘度が小さいほど、加工性に優れることを示す。

（ロール巻きつき性）
直径２０インチのロールを用いて、ロール温度６０℃および回転速度１５回転／分の条件下で混練り物を２０ｋｇフィードし、混練り物の温度が８０℃になるまでに混練り物が巻きついた場合を「可」、巻きつかなかった場合を「不可」とし、ロール巻きつき性を評価した。

（低発熱性）
前記加硫ゴム組成物から幅４ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚さ１．８〜２．２ｍｍの試験片を切り出し、（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪１０％、動歪２％、周波数１０Ｈｚの条件下で、７０℃における損失正接（Ｔａｎδ）の測定を行った。なお、Ｔａｎδが小さいほど、ゴム組成物の発熱が抑制されており、優れることを示す。

＜タイヤの製造＞
前記未加硫ゴム組成物をチェーファーの形状に成形し、タイヤ成型機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、未加硫タイヤを形成し、１５１℃の条件下で４０分間プレス加硫し、実施例１〜５および比較例１〜７のトラック・バス用タイヤ（ＴＢＲ、タイヤサイズ：１１Ｒ２２．５）を製造した。

（ゴム硬度）
ＪＩＳＫ６２５３「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴムの硬さ試験方法」の試験方法に準じて、製造したＴＢＲのチェーファー部の表面の２３℃におけるＪＩＳ−Ａ硬度を、デュロメータタイプＡにて測定した。

（耐リム擦れ摩耗性）
製造したＴＢＲについて、路面と接触するトレッド部位を、タイヤの溝が４ｍｍになるまでバフ除去した後、８．２５サイズのリムに組み込み、測定温度２５℃において、内圧８００ｋＰａ、速度２０ｋｍ／ｈ、荷重５８ｋＮの条件下で９６時間走行させ、次に、内圧９５０ｋＰａ、速度２０ｋｍ／ｈ、荷重６８ｋＮの条件下で９６時間走行させた。その後、さらに、内圧１０００ｋＰａ、速度２０ｋｍ／ｈ、荷重７７ｋＮの条件下で５００時間走行させ、ＴＢＲのチェーファー部にリム擦れ摩耗が発生しているかどうかで、対リム擦れ摩耗性を判定した。なお、「無」はリム擦れが発生しておらず、好ましいことを示し、「有」はリム擦れが発生しており、好ましくないことを示す。

（ビード耐久性）
走行させる際に、ドラム上で走行させたこと以外は耐リム擦れ摩耗性と同様に、ビード耐久性を判定した。なお、「○」はリム擦れが発生しておらず、好ましいことを示し、「×」はリム擦れが発生しており、好ましくないことを示す。

（耐ゴム欠け性）
製造したＴＢＲを、７．５０インチのリムに３回脱着させ、チェーファー部先端における欠けの有無を確認した。なお、「無」は欠けがなく、好ましいことを示し、「有」は欠けがあり、好ましくないことを示す。

前記評価結果を表２に示す。

Claims

２５℃におけるトルエン溶液粘度が５０〜１５５ｃｐｓおよび分子量分布が２．９〜４．０であるブタジエンゴムを４０〜７０重量％含有するゴム成分１００重量部に対して、ＩＳＡＦ級以下のハード系カーボンブラックを４５〜７５重量部含有し、
１３０℃における硬化前のムーニー粘度が７０以下、
２３℃における硬化後のＪＩＳ−Ａ硬度が６５〜８０、
７０℃および動歪２％の条件で測定される硬化後の損失正接（Ｔａｎδ）が０．１３以下であるチェーファー用ゴム組成物。
ゴム成分が、さらに、天然ゴムおよび／またはイソプレンゴムを３０重量％以上含有する請求項１記載のチェーファー用ゴム組成物。
請求項１または２記載のチェーファー用ゴム組成物を用いたチェーファーを有するタイヤ。