JP5256640B2

JP5256640B2 - 空気入りタイヤ用ゴム組成物

Info

Publication number: JP5256640B2
Application number: JP2007096566A
Authority: JP
Inventors: 拓衛辻; 隆志鹿久保; 哲夫落合; 芳久井上
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2007-04-02
Filing date: 2007-04-02
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2027-04-02
Also published as: JP2008255163A

Description

本発明は空気入りタイヤ用ゴム組成物に関し、更に詳しくは空気入りタイヤのリムクッション部などのコンパウンドとして使用するのに好適な空気入りタイヤ用ゴム組成物及びそれをリムクッション部に用いた空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤにおいて、リムクッション部は車輌の荷重を支えるために強い圧縮荷重を受けるので、硬度が高いことが要求される（特許文献１参照）。一方、ローテーションなどリムからタイヤを脱着する際に、リムクッション部は大きな変形を受けるため、走行後の破断伸びが低下すると、リムクッション部が破断し空気漏れなどを引き起こす場合がある。一般的に硬度を上げるためには、カーボンなどのフィラー量を増加することが有効であるが、これは破断伸びの低下に繋がるので好ましくない。

特開平０９−０５９４３０号公報

従って、本発明の目的は、ゴム組成物の硬度を保持しながら、走行後の破断伸びの低下を抑制したリムクッション用ゴム組成物及びそれをリムクッション部に用いた空気入りタイヤを提供することにある。

本発明に従えば、（Ａ）（ｉ）恒粘度化剤を固形天然ゴム重量に対して０．００１重量％以上含み、水溶性アンモニウム塩の添加によってマグネシウム含有量が固形天然ゴム重量に対して０．０２重量％以下に低減された天然ゴムラテックスを、パルス波を用いた噴霧乾燥法によって乾燥して得られた固形状の低恒粘度化天然ゴム（以下、パルス乾燥天然ゴムという）を少なくとも３０重量部及び（ii）ポリブタジエンゴムを２０〜５０重量部含む硫黄加硫可能なゴム１００重量部並びに（Ｂ）沃素吸着量（ＩＡ）が５０〜１２０mg／ｇで、ＤＢＰ吸収量が６０〜１４０ml／１００ｇのカーボンブラック５０〜９０重量部を含んでなるリムクッション用ゴム組成物並びにそれをリムクッション部に用いた空気入りタイヤが提供される。

本発明によれば、パルス乾燥天然ゴムを用いることによって、老化後の破断伸びの低下を抑制し、特定のカーボンブラックを添加して動的弾性率を高めることができる。

本発明者らは前記課題を解決すべく研究を進めた結果、パルス乾燥天然ゴムを３０重量部以上、好ましくは５０〜７０重量部、そしてポリブタジエンゴムを２０〜５０重量部、好ましくは３０〜５０重量部を含む硫黄加硫可能なゴム１００重量部に、特定のカーボンブラック５０〜９０重量部、好ましくは５５〜８５重量部を配合することにより、前記目的を達成し得ることを見出した。

本発明によれば、金属元素含量が低減された、恒粘度化剤を含む天然ゴムラテックスをパルス波雰囲気に噴霧することにより乾燥した固形状の低恒粘度化天然ゴム３０重量部とポリブタジエンゴム２０〜５０重量部を含む、硫黄加硫可能なゴム１００重量部に対し、特定のカーボンブラック５０〜９０重量部を配合することによって、前記目的を達成したゴム組成物を得ることができる。

本発明において使用することができる硫黄加硫可能なゴムとしては空気入りタイヤ用のゴム組成物に配合することができる任意のゴム、例えば一般的な天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）などをあげることができる。

本発明においては、水溶性アンモニウム塩の添加によって金属元素（例えばマグネシウム、鉄）の含有量、特にマグネシウム含有量が０．０２重量％以下、好ましくは０．０１重量％以下に低減された、恒粘度化剤（例えば硫酸ヒドロキシルアミン、塩酸ヒドロキシルアミン、ヒドロキシルアミン、セミカルバジド、ジメドン、ヒドラジド化合物及び脂肪族多価カルボン酸誘導体のエステル）を、固形天然ゴム重量の０．００１重量％以上、好ましくは０．００５〜３重量％含む天然ゴムラテックスをパルス乾燥させて得られた固形状低恒粘度化天然ゴムを少なくとも３０重量部及びポリブタジエンゴム２０〜５０重量部を含む硫黄加硫可能なゴムをゴム分として用いる。

前記低恒粘度化天然ゴムは、例えば本発明者らが先に提案した特願２００６−２２８１４９号明細書に記載した方法によって得ることができる。具体的には、例えばゴムの木からタッピングによって採取した樹液をろ過した後、得られたラテックスに水溶性のアンモニウム塩（例えばリン酸水素二アンモニウム、硫酸アンモニウムなど）を添加して、例えば１０〜５０℃で０．２〜２４時間撹拌処理し、天然ゴムラテックス中のマグネシウム、鉄（好ましくはマグネシウム）といった金属元素の含有量を低下させ、特に、マグネシウム含有量を乾燥ラテックス重量基準で、０．０２重量％以下、好ましくは０．０１重量％以下に低下させる。マグネシウム含有量が０．０２重量％を超えると十分な加硫速度が得られないので好ましくない。水溶性のアンモニウム塩の添加量には特に限定はないが、ラテックス中の固形物重量に対し０．２〜１０重量％であるのが好ましい。次に、金属含有量を低下させた天然ゴムラテックスをパルス雰囲気に噴霧して乾燥する。パルス乾燥は上記天然ゴムラテックスを、例えば特開平７−７１８７５号公報などに記載のパルス衝撃波を発生させるパルス燃焼機を用いて、乾燥してゴムを製造する方法である。本発明では、このようなパルス燃焼機を用いて、好ましくは固形分濃度７０重量％以下のラテックスを、好ましくは音圧１２０〜１６０デシベル（db）、更に好ましくは１３０〜１５０db、好ましくは周波数２５０〜１２００Hz、更に好ましくは３００〜１０００Hzで、好ましくは温度１４０℃以下、更に好ましくは４０〜１００℃の条件下に乾燥室にラテックスを噴射乾燥させる。

一方、天然ゴムは、経時的に粘度が増大していくことが一般的に知られている。このため従来から天然ゴム中に恒粘度化剤を含ませることによって天然ゴムの粘度上昇を抑えることが行われている場合がある。本発明においても、パルス燃焼による衝撃波の雰囲気下に噴射乾燥させる天然ゴムラテックス中に恒粘度化剤を添加する。恒粘度化剤としては、前記パルス乾燥条件下において分解するおそれのない従来から一般に使用されている任意の恒粘度化剤を用いることができ、具体的には、例えば硫酸ヒドロキシルアミン（（ＮＨ₂ＯＨ）₂・Ｈ₂ＳＯ₄）、塩酸ヒドロキシルアミン、ヒドロキシルアミンなどのヒドロキシルアミン類、セミカルバジド、ジメドン、ヒドラジド化合物（アセトヒドラジド、プロピオン酸ヒドラジド、酪酸ヒドラジド、ラウリン酸ヒドラジド、パルミチン酸ヒドラジド、ステアリン酸ヒドラジド、安息香酸ヒドラジド、乳酸ヒドラジド、フタル酸ヒドラジド）、脂肪族多価カルボン酸誘導体のエステルなどの少なくとも一種を用いることができる。これらの恒粘度化剤は原料天然ゴムラテックス中の固形分（乾燥ゴム分）に対し、０．００１重量％以上、好ましくは０．００５〜３重量％を添加する。

本発明によれば、天然ゴムラテックスをゴム固形分に対し０．２〜１０重量％の水溶性アンモニウム塩で処理し、更にヒドロキシルアミン類、セミカルバジド、ジメドン、ヒドラジド化合物、脂肪族多価カルボン酸誘導体のエステルより選ばれる少なくとも１種類の恒粘度化剤をゴム固形分に対して０．００１重量％以上、好ましくは０．００５〜３重量％添加してパルス雰囲気に噴霧することで得られる固形状の低恒粘度化天然ゴムを少なくとも３０重量部、好ましくは５０〜７０重量部、ブタジエンゴムを２０〜５０重量部、好ましくは３０〜５０重量部含む硫黄加硫可能なゴム１００重量部に対し、沃素吸着量（ＩＡ）５０〜１２０mg／ｇ，ＤＢＰ吸収量６０〜１４０ml／１００ｇであるカーボンブラック５０〜９０重量部、好ましくは５５〜８５重量部を配合することにより、硬度を保持しながら、走行後の破断伸びの低下を抑制した、空気入りタイヤのリムクッション部などに用いるのに適したゴム組成物を得ることができる。

本発明のゴム組成物において、パルス乾燥天然ゴムの配合量が少ないと所望の効果が得られないので好ましくなく、またポリブタジエンゴムの配合量が少ないとリム擦れが生じ、リムクッション部が摩耗するので好ましくなく、逆に配合量が多いとリムすべりが発生するので好ましくない。

本発明において使用するカーボンブラックは、沃素吸着量（ＩＡ）（ＪＩＳＫ６２１７に準じて測定）が５０〜１２０mg／ｇ、好ましくは７０mg／ｇ以上１００mg／ｇ未満及びＤＢＰ吸収量（ＪＩＳＫ６２１７に準じて測定）６０〜１４０ml／１００ｇ、好ましくは７０〜１１０ml／１００ｇのコロイダル特性を有するもので、かかるカーボンブラックをゴム１００重量部に対し、５０〜９０重量部、好ましくは５５〜８５重量部配合することによって所望のゴム組成物を得ることができる。かかるカーボンブラックは公知で市販されており、その配合量が少ないと十分な硬度を得ることができないので好ましくなく、逆に多いと破断伸びが低下するので好ましくない。

本発明に係るゴム組成物には、前記した成分に加えて、シリカなどの補強剤（フィラー）、加硫又は架橋剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ用、その他のゴム組成物用に一般的に配合されている各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練して組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量は本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。

本発明に係るゴム組成物は、例えば図１にその一例を示すように、空気入りタイヤのリムクッションの部分に、従来方法と同様にして、好適に使用することができる。

以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことはいうまでもない。

調製例１：天然ゴムＢの調製
（１）ラテックスの処理
未処理のフィールドラテックス（タイ産、アンモニア濃度＝１．０重量％、固形分濃度＝約３０重量％）にリン酸水素二アンモニウムを１重量％添加して３７℃，１０時間ゆっくり攪拌した。これをしばらく静置して沈殿物を除いて遠心分離機で１２０００rpm，３０分間遠心分離処理した。得られたクリーム状物に界面活性剤（ドデシル硫酸ナトリウム）を約０．１重量％加えて蒸留水にＤＲＣ（ＤｒｙＲｕｂｂｅｒＣｏｎｔｅｎｔ）が約５０％となるように分散した。硫酸ヒドロキシルアミンを０．１５重量％加えた。

（２）ラテックスの乾燥
上記で得た処理ラテックスを周波数１０００Hz、温度６０℃、音圧１３５db（デシベル）の条件でパルス衝撃波乾燥機（パルテック社製ハイパルコン）を用いて乾燥させて天然ゴムＢを得た。マグネシウム含有量は上記乾燥させて得られた固形天然ゴム重量基準で０．００１重量％以下であった。

標準例１、実施例１〜３及び比較例１〜２
サンプルの調製
表Ｉに示す配合において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を３リットルの密閉型ミキサーで５分間混練し、１５０℃に達したときに放出してマスターバッチを得た。このマスターバッチに加硫促進剤と硫黄をオープンロールで混練し、ゴム組成物を得た。次に得られたゴム組成物を厚さ２mmの所定の金型中で１５０℃で３０分間加硫して加硫ゴムシートを作製し、以下に示す試験法で加硫ゴムの物性を測定した。

動的弾性率
本発明では動的弾性率を硬度の指標として用いた。粘弾性スペクトロメーター（岩本製作所製）を使用して、周波数２０Hz、初期歪み１０％、動歪み±２％、温度６０℃の条件で測定した。標準例１を１００として指数表示した。この値が大きいほど硬度が高く良好であることを示す。

老化後破断伸び：サンプルをギヤーオーブンを用いて、１００℃にて４８時間老化した後、Ｋ６２５１に準じて破断時の伸びを測定した。標準例１を１００として指数表示した。この値が大きいほど破断伸びが大きく良好であることを示す。

以上の通り、本発明によれば、金属元素が低減され、恒粘度化剤を添加した天然ゴムラテックスをパルス波雰囲気に噴霧して得られるパルス乾燥天然ゴムを３０重量部以上及びポリブタジエンゴム２０〜５０重量部を含む加硫可能なゴム１００重量部に対し、ＩＡが５０〜１２０mg／ｇでＤＢＰ吸収量が６０〜１４０ml／１００ｇのカーボンブラック５０〜９０重量部を配合することによって、硬度を維持しつつ走行後の破断伸びの低下を抑制したゴム組成物を得ることができるので空気入りタイヤのリムクッション部などに使用するのに好適である。

本発明に係る空気入りタイヤの一例のリムクッションの部分を他の部分と共に示す、子午線方向半断面説明図である。

Claims

（Ａ）（ｉ）硫酸ヒドロキシルアミン、ヒドロキシルアミン、セミカルバジド、ジメドン及びヒドラジド化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種の恒粘度化剤を、固形天然ゴム重量に対して０．００１重量％以上含み、水溶性アンモニウム塩の添加によってマグネシウム含有量が固形天然ゴム重量に対して０．０２重量％以下に低減された天然ゴムラテックスを、パルス波を用いた噴霧乾燥法によって乾燥して得られた固形状の低恒粘度化天然ゴムを少なくとも３０重量部及び（ii）ポリブタジエンゴムを２０〜５０重量部含む硫黄加硫可能なゴム１００重量部並びに（Ｂ）沃素吸着量（ＩＡ）が５０〜１２０mg／ｇで、ＤＢＰ吸収量が６０〜１４０ml／１００ｇのカーボンブラック５０〜９０重量部を含んでなるリムクッション用ゴム組成物。
前記硫黄加硫可能なゴムが天然ゴム、ポリイソプレンゴム及びスチレン−ブタジエン共重合体ゴムからなる群から選ばれた少なくとも一種である請求項１に記載のゴム組成物。
前記恒粘度化剤が硫酸ヒドロキシルアミンである請求項１又は２に記載のゴム組成物。
請求項１〜３のいずれか１項に係るゴム組成物をリムクッション部に用いた空気入りタイヤ。