JP5477682B2 - ベーストレッド用ゴム組成物の製造方法および空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
本発明に係る空気入りタイヤのトレッド部は、キャップ部とベース部とからなる2重構造を有する。
本発明に係るベーストレッド用ゴム組成物は、マトリックス中に、粉末ゴムが配合されてなる。
マトリックスのゴム成分としては、たとえば、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、エポキシ化天然ゴム(ENR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム(X−IIR)などがあげられ、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、キャップ部のトレッドゴムとの接着性が優れるという理由から、NR、SBR、BR、ENRからなる群から選ばれる1種以上のジエン系ゴムが好ましく、NRおよび/またはSBRがより好ましい。
マトリックスは補強剤としてカーボンブラックを配合することが可能である。カーボンブラックの配合量は、マトリックスのゴム成分100質量部に対して、好ましくは30〜150質量部、より好ましくは50〜100質量部である。カーボンブラックの配合量が30質量部未満では十分な補強性、剛性が得られず、150質量部をこえると発熱しやすくなる。
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、大豆油、パーム油、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、などが挙げられる。軟化剤の配合量は、ゴム成分100質量部に対してたとえば100質量部以下とされることが好ましく、この場合、該ゴム組成物がタイヤに使用された際のウェットグリップ性能を低下させる危険性が少ない。
マトリックスは、老化防止剤として、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。
マトリックスは、加硫助剤として、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。
マトリックスは、加硫剤として、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)ベンゼン等を使用することができる。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。
マトリックスは、加硫促進剤として、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。
マトリックスには、前記各種成分のほかにも、従来ゴム工業にて通常に使用される配合剤、たとえば、架橋剤、充填剤などを配合することができる。
加硫後のマトリックスの25℃で測定したJIS−A硬度(JIS K6253)は65〜80が好ましく、67〜74がより好ましい。通常、高速操縦安定性が必要とされるタイヤのベーストレッドゴムには、JIS−A硬度が65以上のゴム組成物を用いている。一方、JIS−A硬度が80をこえるとベーストレッドゴムの耐久性(屈曲疲労)および接着性が低下するため好ましくない。
本発明に係るベーストレッド用ゴム組成物は、マトリックス中に、粉末ゴムが配合されてなる。
(粉末ゴムのゴム成分)
粉末ゴムのゴム成分としては、たとえば、NR、IR、SBR、BR、NBR、EPDM、クロロプレンゴム(CR)、IIRなどのジエン系ゴムがあげられ、これらのジエン系ゴムは、とくに制限はなく、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、キャップ部のトレッドゴムおよびブレーカートッピングゴムとの接着性の観点から、NR、SBR、BR、ENRからなる群から選ばれる1種以上のゴム成分が好ましく、NR、BR、SBRからなる群から選ばれる1種以上のゴム成分がより好ましい。
粉末ゴムは、ゴム成分の他に、加硫剤を含むことが好ましい。
粉末ゴムは、さらに、充填剤を含むこともできる。
粉末ゴムは、ゴム成分および必要に応じて他の充填剤および配合剤を、たとえばバンバリーミキサーにて混練りし、得られた混練物に対して、架橋剤および加硫促進剤を、たとえばオープンロールにて混練りし、その後加硫した、加硫ゴムを粉砕して得られる。
本発明において粉末ゴムの硬度とは、粉砕前の加硫ゴムの硬度によって示す。粉末ゴム(加硫ゴム)の25℃で測定したJIS−A硬度(JIS K6253)は30〜60が好ましく、40〜55がより好ましい。通常、高速操縦安定性が必要とされるタイヤのベーストレッドゴムには、JIS−A硬度が65以上のゴム組成物を用いている。しかし、JIS−A硬度が65以上のゴム組成物をベーストレッドゴムに用いると、高速操縦安定性は向上するが、乗り心地やノイズ性能が悪化する。本発明では、JIS−A硬度が30〜60と比較的軟質な粉末ゴムを配合することで、乗り心地やノイズ性能を向上させることができる。粉末ゴムのJIS−A硬度が60をこえると、乗り心地やノイズ性能の向上効果が十分でない。粉末ゴムのJIS−A硬度が30未満であると耐久性および高速操縦安定性が低下するため好ましくない。
粉末ゴムの平均粒径は、20〜500μmが好ましく、100〜300μmがより好ましい。粉末ゴムの平均粒径が500μmをこえると、混練時にゴム組成物が十分な流動性を有しないために、加工性が低下する傾向があり、また、摩耗を低下させてしまう場合がある。20μm未満であると粉末ゴムが小さすぎて、乗り心地およびノイズ性能の十分な改善効果が得られない。なお、粉末ゴムの平均粒径は、電子顕微鏡、レーザー式粒度分布計、メッシュを用いたフルイ方式により測定した。
本発明に係るベーストレッド用ゴム組成物は、マトリックス中に、粉末ゴムが配合されてなる。
本発明のベーストレッド用ゴム組成物中において、粉末ゴムの含有量は、マトリックスのゴム成分ゴム100質量部に対して、1〜10質量部、好ましくは3〜7質量部である。粉末ゴムの含有量が1質量部未満では、ゴム粉の配合による乗り心地やノイズの十分な改善効果が得られない。また、粉末ゴムの含有量が10質量部をこえると、耐摩耗性が低下する傾向がある。
本発明に係るベーストレッド用ゴム組成物の製造方法は、加硫ゴムを粉砕して、JIS−A硬度が30〜60の粉末ゴムを得る工程と、前記粉末ゴムを、加硫後のJIS−A硬度が65〜80となるマトリックスの配合剤に加えて混練する工程、を含む。
本発明に係るベーストレッド用ゴム組成物をベーストレッド部に用いた空気入りタイヤは、ベーストレッド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、ベーストレッド用ゴム組成物の未加硫物を調製し、該未加硫物を空気入りタイヤのベーストレッド部分に適用して加硫成形することによって製造することができる。
[加硫ゴムの作製]
硫黄および加硫促進剤以外の配合剤を表1の配合処方にしたがって配合し、1.7Lの密閉型バンバリーミキサーにて、150℃に達するまで3〜5分間混練りし、混練物を得た。得られた混練物に、硫黄および加硫促進剤を表1の配合処方にしたがって配合し、オープンロールにて、80℃で3分間混練りし、さらに、150℃で30分間加硫することで粉末ゴム1〜5作製用の加硫ゴムを得た。
前記加硫ゴムについて、JIS K 6253「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴムの硬さ試験方法」に準じて、タイプAデュロメーターにてゴム硬度を測定した。測定温度は25℃である。なお、加硫ゴムの硬度は、粉末ゴムの硬度に該当する。
[粉末ゴムの作製]
前記加硫ゴムを液体窒素を用いて、5分間冷凍粉砕し、またはカッターミルで粉砕し、粉末ゴム1〜5を作製した。
粉末ゴムの平均粒径は、図3に示すように、粉末ゴム31の横径Xと縦径Yを電子顕微鏡を用いて測定し、そのXとYから、(X+Y)/2の数式にしたがって粒径を求め、任意の100個の粉末ゴムの粒径の平均値を平均粒径としたものである。
NR:TSR
カーボンブラック:三菱化学(株)社製のH351(T−HSクラス、窒素吸着比表面積:69m2/g)
オイル:H&R ESP社製のVIVATEC500
ワックス:大内新興化学工業(株)社製のサンノックN
老化防止剤:大内新興化学工業(株)社製のノクラック6C
ステアリン酸:花王(株)社製のステアリン酸ルナックS30
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)社製の亜鉛華1号
硫黄:鶴見化学工業(株)社製の粉末硫黄
加硫促進剤:大内新興化学工業(株)社製のノクセラーCZ
<実施例1〜10、比較例1〜2>
[ベーストレッド用ゴム組成物の加硫シートの作製]
硫黄および加硫促進剤以外の配合剤を表2の配合処方にしたがって配合し、16Lの密閉型バンバリーミキサーにて、150℃に達するまで3〜5分間混練りし、混練物を16インチロールでシート化した。得られたシートと硫黄および加硫促進剤を表2の配合処方にしたがって配合し、16Lの密閉型バンバリーミキサーにて、100℃に達するまで3〜5分間混練りしてベーストレッド用ゴム組成物を調製し、16インチロールでシート化した。得られた未加硫シートを150℃で30分間加硫することで実施例1〜10、比較例1〜2のベーストレッド用ゴム組成物の加硫シートを得た。該加硫シートについて以下の試験を行なった。
JIS K 6253「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴムの硬さ試験方法」に準じて、タイプAデュロメーターにてゴム硬度を測定した。測定温度は25℃である。
JIS K 6251「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム―引張特性の求め方」に準じて、前記ベーストレッド用ゴム組成物の加硫シートからなる3号ダンベル型ゴム試験片を用いて評価を行なった。この試験により、各ベーストレッド用ゴム組成物の加硫シートについて、破断応力TB(MPa)および破断時伸びEB(%)をそれぞれ測定した。なお、TBおよびEBいずれも、数値が小さいほど、応力緩和しやすいことを示す。
(株)岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータを用いて、周波数10Hz、初期歪み10%、動歪2%の条件下で、70℃における損失正接tanδの測定を行い、比較例1の70℃におけるtanδを100とし、下記計算式により、指数表示した。tanδ指数の値が小さいほど、ゴム組成物の発熱が抑制され、低発熱性が向上していることを示す。
[空気入りタイヤの作製]
前記未加硫シートをベース部2Bの形状に成形し、タイヤ成型機上で他のタイヤ部材(キャップ部2A,ベルト層7,サイドウォール部3など)と貼りあわせ、170℃の条件下で15分間プレス加硫することにより、図1に示す空気入りタイヤ(サイズ:235/45R17)を製造した。得られた空気入りタイヤを乗用車に装着し、テストコースにて下記試験を行なった。
タイヤをリム(17×7JJ)、内圧(200kPa)にて、排気量2000ccの国産FF乗用車の全輪装着し、ドライアスファルト路面のタイヤテストコースを速度180km/hにて走行したときの直進安定性を、比較例1を2点とした3点法で、テストドライバーが官能評価した。点数が小さい方が良好である。
前記高速操縦時の乗り心地を、比較例1を3点とした3点法で、テストドライバーが官能評価した。点数が小さい方が良好である。
空気入りタイヤをリムに装着し、排気量2000ccの国産FF乗用車の全輪装着し、ロードノイズ計測路(アスファルト粗面路)を時速60km/hで走行したときの、運転席窓側耳位置における車内音を、比較例1を3点とした3点法で、テストドライバーが官能評価した。点数が小さい方が良好である。
NR:TSR
粉末ゴム1〜5:表1の配合により作製
カーボンブラック:三菱化学(株)社製のH351(窒素吸着比表面積:69m2/g)
オイル:H&R ESP社製のVIVATEC500
ワックス:大内新興化学工業(株)社製のサンノックN
老化防止剤:大内新興化学工業(株)社製のノクラック6C
ステアリン酸:花王(株)社製のルナックS30
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)社製の亜鉛華1号
硫黄:鶴見化学工業(株)社製の粉末硫黄
加硫促進剤:大内新興化学工業(株)社製のノクセラーCZ
(評価結果)
実施例1は、マトリックスのゴム成分であるSBR100質量部に対して、JIS−A硬度58、平均粒径300μmの粉末ゴム1を5質量部含む。粉末ゴムを含まない比較例1に比べてTBおよびEBが小さく、応力緩和しやすく、低発熱性も向上した。タイヤの性能は同等である。
Claims (4)
- ベーストレッド用ゴム組成物をベーストレッド部に用いた空気入りタイヤであって、
前記ベーストレッド用ゴム組成物は、加硫後のJIS−A硬度が65〜80となるマトリックス中に、JIS−A硬度が30〜60、かつ平均粒径が20〜500μmの粉末ゴムが配合されてなり、前記マトリックスのゴム成分100質量部に対して、前記粉末ゴムを1〜10質量部含有し、
前記粉末ゴムはゴム成分および充填剤を含み、
前記粉末ゴムは、前記粉末ゴムのゴム成分100質量部に対して、前記充填剤としてカーボンブラックを30〜80質量部含む、空気入りタイヤ。 - 加硫ゴムを粉砕して、JIS−A硬度が30〜60、かつ平均粒径が20〜500μmの粉末ゴムを得る工程と、
前記粉末ゴムを、加硫後のJIS−A硬度が65〜80となるマトリックスの配合剤に加えて混練する工程とを含み、
前記混練する工程は、前記マトリックスのゴム成分100質量部に対して、前記粉末ゴムを1〜10質量部加えて混練し、
前記粉末ゴムはゴム成分および充填剤を含み、
前記粉末ゴムは、前記粉末ゴムのゴム成分100質量部に対して、前記充填剤としてカーボンブラックを30〜80質量部含む、ベーストレッド用ゴム組成物の製造方法。 - 前記粉砕は、カッターミルにて粉砕後、冷凍粉砕を行なう請求項2記載のベーストレッド用ゴム組成物の製造方法。
- 請求項2または3に記載のベーストレッド用ゴム組成物の製造方法により製造したベーストレッド用ゴム組成物をベーストレッド部に用いた空気入りタイヤ。
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