JP5487559B2

JP5487559B2 - サイドウォール用ゴム組成物

Info

Publication number: JP5487559B2
Application number: JP2008120032A
Authority: JP
Inventors: 智之和田
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2008-05-01
Filing date: 2008-05-01
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2028-05-01
Also published as: JP2009269962A

Description

本発明は、サイドウォール用ゴム組成物に関し、さらに詳しくは、再生ゴムを配合する場合であっても、適正な耐屈曲疲労性と低発熱性を維持しながらベアーの発生を抑制するようにしたサイドウォール用ゴム組成物に関する。

一般に、空気入りタイヤの加硫成形は、加硫金型の内部に未加硫タイヤを挿入し、その内部に挿入したブラダーを膨張させ、加硫金型の内表面に未加硫タイヤを押圧加熱して行われる。このとき加硫金型の内表面と未加硫タイヤの外表面との間にエアが閉じ込められるとエア溜りが生じ、加硫後のタイヤ外表面にエアの痕跡（ベアー）が形成される不具合がある。特に、サイドウォール部は、未加硫タイヤが加硫金型の内面に最後に押圧される部分であるためベアーが発生しやすくなっている。

従来、この対策として、金型にベントホールを形成しエアを排出しやすくしたり、金型内表面のサイドウォール部に相当する領域に粗面加工を施しエアを逃がしやすくするようにしている。しかし、これらの対策はいずれも金型加工のためにコスト高を招き、特に前者のベントホール方式はタイヤ表面に多数のヒゲ状のスピューができるため、これを除去する後処理に多大な労力と時間がかかる。そのため、これらのコスト高を招かない材料面からの対策が望まれていた。

特許文献１は、材料面からの対策として、再生ゴムを未加硫ゴムに混入し、その未加硫ゴム押出し成形体によってサイドウォール部を成形することでベアーの発生を防止することを提案している。しかし、この再生ゴムを混入した未加硫ゴム押出し成形体は、サイドウォール部に必要な耐屈曲疲労性と低発熱性が十分に得られないという問題があった。すなわち、サイドウォール部は、タイヤ走行時に大きな変形を繰り返し受けることで発熱しやすい部分であるため、サイドウォール用ゴム組成物には耐屈曲疲労性と低発熱性に優れることが求められる。しかし、再生ゴムを配合したゴム組成物は、繰返し変形に対する耐屈曲疲労性と低発熱性が共に劣るという問題があった。
特開２００２−１５５１７０号公報

本発明の目的は、再生ゴムを配合する場合であっても、適正な耐屈曲疲労性と低発熱性を維持しながらベアーの発生を抑制するようにしたサイドウォール用ゴム組成物を提供することにある。

上記目的を達成する本発明のサイドウォール用ゴム組成物は、天然ゴムを１０〜６０重量％含むジエン系ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積が９０ｍ^２／ｇ以下のカーボンブラックを２０〜６０重量部、再生ゴムを２〜２０重量部配合してなり、前記再生ゴムがムーニー粘度３５〜６５、該再生ゴム中のゴム成分の天然ゴム含有比率が６０重量％以上、かつ該再生ゴム中のゾルのゲル透過クロマトグラフによる重量平均分子量が６００００以下であることを特徴とする。

このサイドウォール用ゴム組成物は、空気入りタイヤのサイドウォール部を構成するのに好適である。

本発明のサイドウォール用ゴム組成物によれば、天然ゴムを１０〜６０重量％含むジエン系ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積が９０ｍ^２／ｇ以下のカーボンブラックを２０〜６０重量部、再生ゴムを２〜２０重量部配合するようにしたので、加硫成形時にベアーが発生するのを抑制することができる。また、使用する再生ゴムの性状を、ムーニー粘度を３５〜６５にし、再生ゴム中のゴム成分の天然ゴム含有比率を６０重量％以上にすると共に、再生ゴム中のゾルのゲル透過クロマトグラフによる重量平均分子量を６００００以下にしたので、耐屈曲疲労性を高いレベルで確保しながら、ヒステリシスロスを悪化させることなく低発熱性を維持することができる。

本発明のサイドウォール用ゴム組成物において、ゴム成分はジエン系ゴムとし、そのジエン系ゴムは、天然ゴムを１０〜６０重量％、好ましくは３０〜５０重量％含むようにする。ジエン系ゴム中の天然ゴムが１０重量％未満の場合には、破断強度が低下する。また、天然ゴムの配合量が６０重量％を超える場合には、発熱性が悪化したり、耐屈曲疲労性が悪化する。なお、マトリックスのゴム成分中の天然ゴム１０〜６０重量％には、再生ゴムを除くものとする。

天然ゴム以外のジエン系ゴムとしては、特に制限されるものではなく、サイドウォール用ゴム組成物に通常用いられるイソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ブチルゴム等が挙げられる。好ましくはスチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴムがよい。これらジエン系ゴムは、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。

本発明のサイドウォール用ゴム組成物は、再生ゴムを配合することにより、未加硫タイヤのサイドウォール部の表面に微細な凹凸を形成するので、この微細な凹凸が加硫成形時にエアの通り道になりエア溜まりの発生を防止しベアーの発生を抑制する。再生ゴムの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し２〜２０重量部、好ましくは５〜１５重量部にする。再生ゴムの配合量が２重量部未満では、ベアーの発生を抑制することができない。また、再生ゴムの配合量が２０重量部を超える場合には、耐屈曲疲労性が低下すると共に発熱性が大きくなる。また、ゴム組成物の押出し加工性が悪化し、押出し成形体がエッジ切れを起こしやすくなる。

本発明で使用する再生ゴムは、ＪＩＳＫ６３１３に規定された自動車用タイヤ、チューブ及びその他のゴム製品の使用済みのゴムなどを再生したもの並びにこれと同等の性状を有するものとする。再生ゴムの種類は、チューブ再生ゴム、タイヤ再生ゴム、その他の再生ゴムから選ばれるいずれでもよく、複数の種類を組合わせることもできる。なかでも、タイヤ再生ゴムが好ましい。なお、本発明では、再生ゴムは、ＪＩＳＫ６３１３の規定に従い、所謂粉末ゴム以外の脱硫処理が施された再生ゴムとする。

再生ゴムの特性としては、ムーニー粘度（ＭＬ_１＋４）が３５〜６５、好ましくは４０〜６０のものを使用する。ムーニー粘度が３５未満であると、混合時に分散が悪くなる。また、ムーニー粘度が６５を超えると、耐屈曲疲労性が低下すると共に発熱性が大きくなる。ここで、ムーニー粘度（ＭＬ_１＋４）とは、ＪＩＳＫ６３００に準拠し、１００℃で測定した値をいう。

また、再生ゴム中のゴム成分は、天然ゴム含有比率が６０重量％以上、好ましくは６０〜８５重量％である。天然ゴム含有比率が６０重量％未満であると、破断強度が低下し、これに伴い耐カット性が悪化する。また、ゴム組成物の押出し加工性が悪化し、押出し物のエッジ切れが起こりやすくなる。なお、再生ゴム中の天然ゴム含有比率は、熱分解ガスクロマトグラフィー（ＰｙＧＣ）の測定により求めらた値をいう。

本発明で使用する再生ゴムは、ゾルの分子量がゲル透過クロマトグラフによる重量平均分子量で６００００以下、好ましくは３００００〜６００００にする。ゾルの重量分子量が６００００を超える場合には、耐屈曲疲労性が低下すると共に発熱性が大きくなる。また、ゴム組成物の押出し加工性が悪化し、押出し物のエッジ切れが起こりやすくなる。再生ゴム中のゾルは、常温でトルエンに溶解する成分とする。ゾルの分子量は再生ゴムをフィルムにし、これを小片に切断し、約２００倍量のトルエンに浸漬し２４時間、常温で静置する。次いで、２００メッシュの金網で再生ゴムを浸漬したトルエン溶液を濾過し、その濾液に含まれるゾルの分子量をゲル透過クロマトグラフ（Gel permeation chromatography（ＧＰＣ））により重量平均分子量（ポリスチレン換算）で測定したものをいう。

ゴム成分に配合する混合物のうち、カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し２０〜６０重量部、好ましくは３０〜５０重量部にする。カーボンブラックの配合量が２０重量部未満の場合には、十分な補強性が得られなくなる。また、カーボンブラックの配合量が６０重量部を超えると、発熱性が悪化する。

本発明において使用するカーボンブラックは、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が９０ｍ^２／ｇ以下、好ましくは３０〜６０ｍ^２／ｇのものを使用する。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が９０ｍ^２／ｇを超えると発熱性が悪化する。カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、ＪＩＳＫ６２１７−２に準拠して求められたものをいう。

本発明のサイドウォール用ゴム組成物は、カーボンブラック以外の無機充填剤を配合してもよい。充填剤としては、例えば、シリカ、クレー、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、マイカ、タルク等を例示することができる。なかでもシリカ、クレーが好ましい。

また、サイドウォール用ゴム組成物には、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ用ゴム組成物に一般的に使用され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ゴム組成物とし、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。

サイドウォール用ゴム組成物は、公知のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。

本発明のサイドウォール用ゴム組成物は、再生ゴムを使用してリサイクル率を高くしながら、耐屈曲疲労性と低発熱性を高いレベルで両立することができる。このサイドウォール用ゴム組成物は、サイドウォール部に適用することが好ましく、このゴム組成物から構成されたサイドウォール部を有する空気入りタイヤは、耐久性に優れるとともに、燃費性能を向上することができる。

以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

表１に示す配合からなる１１種類のゴム組成物（実施例１〜５、比較例１〜６）を、それぞれ硫黄及び加硫促進剤を除く配合成分を秤量し、１.７Ｌのバンバリーミキサーで４分間混練し、温度１６０℃でマスターバッチを放出し室温冷却した。このマスターバッチを１.７Ｌのバンバリーミキサーに供し、硫黄及び加硫促進剤を加え混合し、サイドウォール用ゴム組成物を調製した。

得られた１１種類のゴム組成物（実施例１〜５、比較例１〜６）を、それぞれ所定形状の金型中で、１５０℃、３０分間加硫して試験片を作製し、下記に示す方法により、発熱性（ｔａｎδ）、耐屈曲疲労性の試験を行った。また、ベアー発生防止性及び押出し加工性の評価を以下の方法により行なった。

発熱性（ｔａｎδ）
東洋精機製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、静的歪み１０％、動的歪み±２％、周波数２０Ｈｚで動的弾性を測定し、温度６０℃におけるｔａｎδを測定した。得られた結果は、比較例１の値を１００とする指数で表わし表１に示した。ｔａｎδの指数が小さいほど発熱性が小さく優れることを意味する。

耐屈曲疲労性
ＪＩＳＫ６２６０に準拠しデマチャ屈曲試験により、室温で毎分３００回の屈曲を加え、亀裂長さが２０ｍｍに達するまでの屈曲回数を求めた。得られた結果は、比較例１の値を１００とする指数で表わし表１に示した。この値が大きい方が耐屈曲疲労性に優れることを示す。

押出加工性
単軸押出機（ブラベンダー社製プラスティコーダー、スクリュー回転数４０ｒｐｍ、シリンダ温度１００℃）を用いて、ダイス形状が半径約１４ｍｍの円に内接する頂角約３０℃の二等辺三角形（頂点の曲率半径が０．２５ｍｍ）に近似したサイドウォール用ダイから、各ゴム組成物を２０秒押出したときの、押出成形体のエッジ切れの度合いをパネラー５人が５点満点で評価し、その平均値を求めた。評点が大きいほど押出加工性が優れることを意味する。

ベアー発生防止性
上記の押出加工性の試験で得られた押出成形体をサイドウォール部に使用したタイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５の未加硫タイヤを成形した。この未加硫タイヤを加硫金型内で加硫し空気入りタイヤを製造した。得られた空気入りタイヤのサイドウォール部の表面を目視観察し、ベアーの有無を以下の基準により判定した。
○：ベアーの発生が認められなかった。
×：１０箇所以上のベアーの発生が認められた。

なお、表１において使用した原材料の種類を下記に示す。
ＮＲ：天然ゴム、ＲＳＳ＃１
ＢＲ：ブタジエンゴム、日本ゼオン社製ＢＲ１２２０
再生ゴム１：Ｇｕｊａｒａｔ社製ＧＲ５５５、（ムーニー粘度（ＭＬ_１＋４＠１００℃）＝４５、ゴム成分中の天然ゴム比率＝８０％、ゾルの重量平均分子量＝３００００）
再生ゴム２：村岡ゴム工業社製ＴＢＲ１００％タイヤリク、（ムーニー粘度（ＭＬ_１＋４＠１００℃）＝６０、ゴム成分中の天然ゴム比率＝８０％、ゾルの重量平均分子量＝６００００）
再生ゴム３：アセトン抽出量４．５重量％、クロロホルム抽出量２．２重量％の加硫ゴム（ＮＲ／ＢＲの重量比が８０／２０のもの）を１８０℃に温調したラボプラストミル（容積６０ｃｃ）で４分間せん断をかけて脱硫し作製したもの、（ムーニー粘度（ＭＬ_１＋４＠１００℃）＝７０、ゴム成分中の天然ゴム比率＝８０％、ゾルの重量平均分子量＝２０００００）
再生ゴム４：アセトン抽出量４．５重量％、クロロホルム抽出量２．２重量％の加硫ゴム（ＮＲ／ＢＲの重量比が２０／８０のもの）を１８０℃に温調したラボプラストミル（容積６０ｃｃ）で８分間せん断をかけて脱硫し作製したもの、（ムーニー粘度（ＭＬ_１＋４＠１００℃）＝４０、ゴム成分中の天然ゴム比率＝２０％、ゾルの重量平均分子量＝３００００）
カーボンブラック１：東海カーボン社製シーストＦ（窒素吸着比表面積４０ｍ^２／ｇ）
カーボンブラック２：東海カーボン社製シースト７ＨＭ（窒素吸着比表面積１２５ｍ^２／ｇ）
亜鉛華：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
ステアリン酸：日本油脂社製ビーズステアリン酸
オイル：昭和シェル石油社製エキストラクト４号Ｓ
硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ−Ｇ

Claims

天然ゴムを１０〜６０重量％含むジエン系ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積が９０ｍ^２／ｇ以下のカーボンブラックを２０〜６０重量部、再生ゴムを２〜２０重量部配合してなり、前記再生ゴムがムーニー粘度３５〜６５、該再生ゴム中のゴム成分の天然ゴム含有比率が６０重量％以上、かつ該再生ゴム中のゾルのゲル透過クロマトグラフによる重量平均分子量が６００００以下であるサイドウォール用ゴム組成物。
請求項１に記載のサイドウォール用ゴム組成物によりサイドウォールを構成した空気入りタイヤ。