JP5299766B2

JP5299766B2 - サイドウォールパッキング用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5299766B2
Application number: JP2009003936A
Authority: JP
Inventors: 修二今岡
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2009-01-09
Filing date: 2009-01-09
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2029-01-09
Also published as: JP2010159376A

Description

本発明は、サイドウォールパッキング用ゴム組成物およびそれを用いたサイドウォールパッキングを有するタイヤに関する。

トラックやバスなどの重荷重用タイヤのビード部には、サイドウォールパッキングゴムが配置されることがある。図１に示すように、サイドウォールパッキングゴム４はその内端がビードエイペックスゴム２の外側面に接続され、かつ外端は巻き上げプライに沿って先細状に伸びて、サイドウォール６の内側面に接続されたものを指す。サイドウォールパッキングゴムは損失正接ｔａｎδをビードエイペックスゴムに比べて、より小さな値に設定することにより、該領域でのエネルギーロスを減じ、転がり抵抗の低減を図っている。

近年タイヤへの要求性能が高まる中、コストの低減も要求されている。コストを低減させる方法としては、炭酸カルシウムなどの無機充填剤を配合することなどが考えられる。しかし、炭酸カルシウムの補強性はカーボンブラックに比べて劣ることから、ゴムの破壊強度が損なわれてしまう。また、炭酸カルシウムは比重が２．７と大きいため、タイヤ全体の重量が増加し、車両の燃費が悪化することも懸念される。

特許文献１には、タイヤのコストを低減させる手段として、瀝青炭粉砕物または瀝青炭粉砕物と炭酸カルシウムを配合する方法が開示されている。しかし、補強性はカーボンブラックに比べて劣ることから、耐久性に関して更なる改善の余地がある。

特開２００７−１５３０６０号公報

本発明は、低コストで、十分な補強性、低燃費性、剛性を有するタイヤを得ることができるサイドウォールパッキング用ゴム組成物を提供することを目的とする。

本発明は、ジエン系ゴム１００質量部に対して、瀝青炭粉砕物を５〜４０質量部および石油系樹脂を２〜８質量部配合したサイドウォールパッキング用ゴム組成物である。

本発明のゴム組成物は、前記瀝青炭粉砕物は平均粒径が０．１ｍｍ以下であり、比重が１．４以下であることが好ましい。

本発明は、前記サイドウォールパッキング用ゴム組成物を用いたサイドウォールパッキングを有する空気入りタイヤである。

本発明によれば、低コストで、十分な補強性、低燃費性、剛性を有するタイヤを得ることができるサイドウォールパッキング用ゴム組成物を提供することができる。

サイドウォールパッキングを有する空気入りタイヤのビード部の部分断面図である。

本発明の空気入りタイヤは、ジエン系ゴム、瀝青炭粉砕物および石油系樹脂を含むゴム組成物からなるサイドウォールパッキングを有する。

ここで、サイドウォールパッキング４とは、図１に示すように、ビードエイペックス２の上部に設けられた層のことをいう。

＜サイドウォールパッキング用ゴム組成物＞
本発明のサイドウォールパッキング用ゴム組成物は、ジエン系ゴム、瀝青炭粉砕物および石油系樹脂を含む。

＜ジエン系ゴム＞
ジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、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）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＩＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）等が挙げられ、これらのうち１種類または２種類以上を含むゴム成分が好適である。

＜瀝青炭粉砕物＞
本発明のサイドウォールパッキング用ゴム組成物中に含有される瀝青炭（ｂｉｔｕｍｉｏｕｓｃｏａｌ）は、石炭一般を含む。このような瀝青炭は、粉砕物としてゴム組成物に含有される。

瀝青炭粉砕物は、カーボンを含んでおり、ジエン系ゴム成分とのなじみが良好であるので、ジエン系ゴムを補強できる。また、瀝青炭粉砕物は、オイル分を含んでいるためジエン系ゴム中への分散性が良好であり、強度の低下の原因となる凝集塊を生じにくい。また、瀝青炭粉砕物は安価に入手可能である。

瀝青炭粉砕物はジエン系ゴム１００質量部に対して５〜４０質量部、好ましくは、１０〜３０質量部、さらに好ましくは１５〜２０質量部配合されている。瀝青炭粉砕物の配合量が５質量部未満であると、コストメリットが少ない。一方、瀝青炭粉砕物の配合量が４０質量部を超えると、複素弾性率や破断強度が低下し、ビードエイペックスとの接続面で剛性段差が生じる。すると、接続面への応力集中によりゴム剥離などが生じやすく、タイヤの耐久性が低下する。

瀝青炭粉砕物の平均粒径は、０．１ｍｍ以下であり、好ましくは０．０５ｍｍ以下である。平均粒径を０．１ｍｍ以下とすることによって、ゴム組成物中に良好に分散できるので、得られるゴム組成物の強度を向上できる。

瀝青炭粉砕物の比重は１．４以下が好ましく、さらに好ましくは１．１以下である。比重を１．４以下とすることによって、ゴム組成物全体の比重を減少でき、ゴム組成物を用いてなるタイヤを装着した車体の燃費を十分に低減することができる。

＜カーボンブラック＞
本発明のサイドウォールパッキング用ゴム組成物は、補強用充填剤を含有することが好ましい。補強用充填剤としては、従来タイヤ用ゴム組成物において慣用されているものの中から任意に選択して用いることができるが、主としてカーボンブラックが好ましい。

カーボンブラックは、特に限定されず、汎用ゴム一般に用いられるものを使用できる。カーボンブラックは、たとえばＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦなどのチャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、またはサーマルブラックなどを用いることができる。

カーボンブラックは、たとえば窒素吸着比表面積が４０〜２００ｍ²／ｇ、２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が５０〜１３０ｍｌ／１００ｇ、ＣＴＡＢ吸着比表面積が４０〜１７０ｍ²／ｇとなるような凝集サイズ、および多孔性を有することが特に好ましい。この場合、ゴム組成物は硬くなり過ぎないとともに、十分な耐摩耗性を得ることができる。また、比重が１．５〜１．９のものを用いることが好ましい。

カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対して１０〜１５０質量部が好ましく、１５〜１００質量部であることがより好ましい。カーボンブラックの配合量を１０質量部以上とすることによって、耐摩耗性を向上でき、１５０質量部以下とすることによって、発熱の増加を抑制できる。

＜石油系樹脂＞
本発明のサイドウォールパッキング用ゴム組成物中に含有される石油系樹脂は、特に制限されるわけではないが、脂肪族系石油樹脂、クマロン樹脂、脂環族系石油樹脂、芳香族系石油樹脂などを用いることができる。中でも、脂環族系石油樹脂が好ましい。石油系樹脂を配合することで、耐カットチップ性能が向上するため、タイヤの耐久性を向上させることができる。

石油系樹脂の配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対して２〜８質量部であり、３〜８質量部が好ましい。石油系樹脂の配合量が１質量部未満であると、破断強度の向上効果が小さい。一方、石油系樹脂の配合量が８質量部を超えると、転がり抵抗が悪化し、タイヤの発熱が大きくなる。

＜軟化剤＞
本発明では練り加工性を一層向上させるために軟化剤を併用しても良い。軟化剤としては、プロセスオイル、潤滑油、パラフィン、流動パラフィン、石油アスファルト、ワセリンなどの石油系軟化剤、ヒマシ油、アマニ油、ナタネ油、ヤシ油などの脂肪油系軟化剤、トール油、サブ、蜜ロウ、カルナバロウ、ラノリンなどのワックス類、リノール酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ラウリン酸などの脂肪酸、等が挙げられる。

＜老化防止剤＞
老化防止剤としては、アミン系、フェノール系、イミダゾール系の各化合物や、カルバミン酸金属塩、ワックスなどを適宜選択して使用することが可能である。

＜加硫助剤＞
加硫助剤としては、ステアリン酸、酸化亜鉛（亜鉛華）などを使用することができる。

＜加硫剤＞
加硫剤としては、有機過酸化物もしくは硫黄系加硫剤を使用できる。有機過酸化物としては、たとえばベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３あるいは１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシプロピル）ベンゼン、ジ−ｔ−ブチルパーオキシ−ジイソプロピルベンゼン、ｔ−ブチルパーオキシベンゼン、２，４−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、１，１−ジ−ｔ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルシロキサン、ｎ−ブチル−４，４−ジ−ｔ−ブチルパーオキシバレレートなどを使用することができる。これらの中で、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシベンゼンおよびジ−ｔ−ブチルパーオキシ−ジイソプロピルベンゼンが好ましい。また、硫黄系加硫剤としては、たとえば、硫黄、モルホリンジスルフィドなどを使用することができる。これらの中では硫黄が好ましい。

＜加硫促進剤＞
加硫促進剤としては、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオウレア系、グアニジン系、ジチオカルバミン酸系、アルデヒド−アミン系またはアルデヒド−アンモニア系、イミダゾリン系、もしくは、キサンテート系加硫促進剤のうち少なくとも一つを含有するものを使用することが可能である。

＜その他の配合剤＞
本発明のサイドウォールパッキング用ゴム組成物には、上記の他に、シリカなどの補強剤、可塑剤、発泡剤、スコーチ防止剤、および加工助剤などの通常のゴム工業で使用される配合剤を適宜配合することができる。

＜サイドウォールパッキング用ゴム組成物の製造方法＞
本発明のサイドウォールパッキング用ゴム組成物は、一般的に使用される公知の方法を用いて製造でき、上記配合量のゴム組成物の混合物をバンバリーミキサーやオープンロール等のゴム混練装置を用いて混練し、たとえば１４０〜１５０℃で２５〜３５分間加硫する方法等を用いることができる。

＜空気入りタイヤの製造方法＞
本発明に係るサイドウォールパッキング用ゴム組成物が用いられた空気入りタイヤは、サイドウォールパッキング用ゴム組成物の配合成分を、たとえばバンバリーミキサーやニーダー等により１３０℃以上１６０℃以下で混練して、サイドウォールパッキング用ゴム組成物の未架橋物を調製し、該未架橋物をタイヤのサイドウォールパッキングに適用して加硫成形することによって形成されることができる。

＜サイドウォールパッキング用ゴム組成物の作製＞
表１に示す配合成分のうち硫黄および加硫促進剤を除いた成分を、バンバリーを用い約１５０℃で５分間混練し、さらに硫黄および加硫促進剤を加え、２軸オープンロールを用い約８０℃で５分間練り込んで未加硫ゴム組成物を得た。該未加硫ゴム組成物を用いてゴムシートを作製し、１５０℃、３５分、２５ｋｇｆ（２４５．１６６２５Ｎ）の条件で加硫を行なって加硫ゴム組成物を作製した。得られた加硫ゴム組成物について、以下の測定を行った。

［実施例１、比較例１〜５］
実施例１および比較例１〜５の加硫ゴム組成物について、サイドウォールパッキングへの適用可能性を評価するため、以下の測定を行った。なお、比較例５は従来例である。

＜コスト＞
各材料単価に各材料の使用質量を掛けて配合コストを算出する方法でコストの評価を行ない、比較例５を１００として指数表示した。数値が小さい程コスト低減効果が良好である。

＜粘弾性試験＞
粘弾性スペクトロメーターＶＥＳ（（株）岩本製作所製）を用いて、温度７０℃、初期歪１０％、動歪２％の条件下で、各加硫ゴム組成物の複素弾性率Ｅ＊およびｔａｎδを測定した。比較例５のＥ＊およびｔａｎδを１００として、各配合の加硫ゴム組成物について下記計算式を用いて指数表示した。複素弾性率指数が大きいほど剛性が高く、ｔａｎδ指数が大きいほど発熱が大きいことを示している。

（複素弾性率指数）＝（各配合の複素弾性率）／（比較例５の複素弾性率）×１００
（ｔａｎδ指数）＝（各配合のｔａｎδ）／（比較例５のｔａｎδ）×１００
＜破断強度＞
ＪＩＳＫ６２５１「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム―引張特性の求め方」に準じて、前記加硫ゴム組成物からなる３号ダンベル型ゴム試験片を用いて評価を行なった。各配合の加硫ゴム組成物について、破断強度ＴＢ（ＭＰａ）を測定し、比較例５を１００として各配合について下記計算式を用いて指数表示した。数値が大きいほど強度が優れていることを示している。

（破断強度指数）＝（各配合の破断強度）／（比較例５の破断強度）×１００
結果を表１に示す。

ＮＲ：タイ製のＲＳＳ＃３
カーボンブラック：東海カーボン（株）製のシーストＦ（ＦＥＦ）（窒素吸着比表面積：４３ｍ²／ｇ、２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量：８２ｍｌ／１００ｇ、ＣＴＡＢ吸着比表面積：４３ｍ²／ｇ）
瀝青炭粉砕物：コールフィラー製のオースチンブラック３２５（炭素含量：７７％、平均粒径：５μｍ、比重：１．３１）
プロセスオイル：出光興産（株）製のダイアナプロセスＰＡ−３２
石油系樹脂：丸善石油化学（株）製のマルカレッツＴ−１００ＡＳ（化学名：脂肪族系Ｃ５炭化水素樹脂）
老化防止剤：川口化学工業（株）製のアンテージＲＤ
ステアリン酸：日本油脂（株）製の桐
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄
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）
＜評価結果＞
実施例１は、ＮＲ１００質量部に対して瀝青炭粉砕物を２０質量部および石油系樹脂を３質量部含むサイドウォールパッキング用ゴム組成物である。比較例５（従来例）に比べて剛性や転がり抵抗を損なうことなく、コストを低減させることができ、サイドウォールパッキングへの適用に適している。

比較例１は、ＮＲ１００質量部に対して瀝青炭粉砕物を４質量部および石油系樹脂を３質量部含むサイドウォールパッキング用ゴム組成物である。瀝青炭粉砕物の含有量が少なく、比較例５（従来例）に比べてコストメリットが小さい。

比較例２は、ＮＲ１００質量部に対して瀝青炭粉砕物を４５質量部および石油系樹脂を３質量部含むサイドウォールパッキング用ゴム組成物である。瀝青炭粉砕物の含有量が多く、比較例５（従来例）に比べて複素弾性率や破断強度が悪化する。

比較例３は、ＮＲ１００質量部に対して瀝青炭粉砕物を２０質量部および石油系樹脂を１質量部含むサイドウォールパッキング用ゴム組成物である。石油系樹脂の含有量が少なく、比較例５（従来例）に比べて破断強度が低下する。

比較例４は、ＮＲ１００質量部に対して瀝青炭粉砕物を２０質量部および石油系樹脂を１０質量部含むサイドウォールパッキング用ゴム組成物である。石油系樹脂の含有量が多く、比較例５（従来例）に比べてｔａｎδ値が上がり、発熱が大きくなる。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１インナーライナー、２ビードエイペックス、３ビードコア、４サイドウォールパッキング、５チェーファー、６サイドウォール、７カーカス、８補強フィラー。

Claims

ジエン系ゴム１００質量部に対して、瀝青炭粉砕物を５〜４０質量部および石油系樹脂を２〜８質量部配合したサイドウォールパッキング用ゴム組成物。
前記瀝青炭粉砕物は平均粒径が０．１ｍｍ以下であり、比重が１．４以下である請求項１記載のサイドウォールパッキング用ゴム組成物。
請求項１または２記載のサイドウォールパッキング用ゴム組成物を用いたサイドウォールパッキングを有する空気入りタイヤ。