JP2007297005A - タイヤのビードカバー用ゴム組成物および重荷重用空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】カーカスコードとの接着性に優れるとともに、高温での剛性に優れることで、ビード部の耐久性を向上させる。
【解決手段】ビード部２に埋設されたビードコア３と、その周りに巻き上げられるスチールコードからなるカーカス層１と、の間に設けられるビードカバー４を形成するゴム組成物である。該ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、カーボンブラック５５〜８５重量部と、コバルト換算で０．０５〜０．４重量部に相当する量の有機酸コバルト塩と、レゾルシンまたはレゾルシン誘導体０．３〜３重量部と、その配合量の０．５〜２倍に相当する重量のメチレン供与体と、を含有し、未加硫物のムーニー粘度ＭＬ（１＋４）１００℃が６０〜１００であり、加硫物の８０℃での貯蔵弾性率Ｅ’が１６ＭＰａ以上、かつ動的クリープ性が１０％以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビードカバー用ゴム組成物、及びそれを用いた重荷重用空気入りタイヤに関するものである。

トラックやバスなどの重荷重の車両に用いられる重荷重用空気入りタイヤは、一般に、図１に示すように、複数本のスチールコードをタイヤ径方向に配列してなる少なくとも１層のカーカス層（１）を有し、このカーカス層（１）の両端部が、両側のビード部（２）において、それぞれビードコア（３）の周りに内側から外側に巻き上げられて係止されている。

かかる重荷重用タイヤにおいては、ビードコア（３）とカーカス層（１）のスチールコード（以下、カーカスコードということがある。）間のゴムゲージが十分でないと、タイヤ転動時にビードコア（３）とカーカスコードが直接に接触し、場合によっては、カーカスコードの破断などの故障に繋がり、ビード部（２）の耐久性が悪化するおそれがある。特に、ビードコア（３）とカーカスコードとの接触は、図示するような断面多角形状のビードコア（３）の頂点部で生じやすく、これを防止するために、ビードコア（３）とカーカス層（１）との間に、ゴム部材としてのビードカバー（４）を配設して、この部分のゴムゲージを厚くする手法がとられている。

しかしながら、タイヤの成形工程やタイヤ転動時のゴムの流動に伴い、ビードカバーゴムがカーカスコードと接触する可能性があり、その場合、通常のゴム組成物からなるビードカバーではカーカスコードの接着不良を生じる。

そのため、対策として、ビードカバー用ゴム組成物に有機酸コバルトなどの接着促進剤を添加する方法がとられているが（下記特許文献１〜３参照）、カーカスコードとの接着性が必ずしも十分とは言えず、ビード部の耐久性の低下を招くおそれがあった。従って、従来よりもカーカスコードとの接着性に優れ、かつ高剛性のビードカバー用ゴムが必要とされている。
特開２００４−５０９８６号公報 特開２００４−３２２８１５号公報 特開２００４−１８９１４６号公報

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、カーカスコードとの接着性に優れるとともに、高温での剛性に優れることで、ビード部の耐久性を向上させることができるビードカバー用ゴム組成物、及びそれを用いた重荷重用空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明者は、上記の点に鑑みて鋭意検討した結果、ジエン系ゴムに所定量のカーボンブラックとともに、有機酸コバルト塩を加え、更に特定の接着樹脂を配合することにより、従来よりも接着性を向上させ、更に高温での弾性率、耐動的クリープ性に優れるものが得られ、これをビードカバーに用いることで、タイヤのビード部の耐久性を向上させることができることを見い出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明に係るタイヤのビードカバー用ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、カーボンブラック５５〜８５重量部と、コバルト換算で０．０５〜０．４重量部に相当する量の有機酸コバルト塩と、レゾルシンまたはレゾルシン誘導体０．３〜３重量部と、前記レゾルシンまたはレゾルシン誘導体の配合量の０．５〜２倍に相当する重量のメチレン供与体と、を含有し、未加硫物のムーニー粘度ＭＬ（１＋４）１００℃が６０〜１００であり、加硫物の８０℃での貯蔵弾性率Ｅ’（８０℃）が１６ＭＰａ以上、かつ動的クリープ性（８０℃）が１０％以下であるものである。

また、本発明に係る重荷重用空気入りタイヤは、一対のビード部に埋設されたビードコアと、複数本のスチールコードをタイヤ径方向に配列してなるものであって前記一対のビード部間にまたがって延びて両端部が前記ビードコアの周りに巻き上げられたカーカス層と、前記ビードコアと前記カーカス層との間に設けられたビードカバーと、を備える重荷重用空気入りタイヤにおいて、該ビードカバーを上記ゴム組成物で形成してなるものである。

本発明によれば、上記ゴム組成物をビードカバー用ゴムとして使用することにより、高弾性率かつ十分なスチールコードとの接着性が得られ、タイヤビード部の耐久性を向上することができる。

以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。

本発明に係るゴム組成物において、ゴム成分として使用されるジエン系ゴムとしては、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴムなどが挙げられ、これらはいずれか一種のみを用いても２種以上併用してもよい。好ましくは、天然ゴム及び／又はイソプレンゴム１００重量％、または、天然ゴム及び／又はイソプレンゴム６０重量％以上と、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴムなどの他のジエン系ゴム４０重量％とのブレンドゴムを用いることである。

本発明に係るゴム組成物には、上記ジエン系ゴム１００重量部に対して、カーボンブラックが５５〜８５重量部配合される。カーボンブラックの配合量が上記範囲よりも少ないと、高温での高い剛性が得られず、ビード部の優れた耐久性を得ることができない。逆に、該配合量が上記範囲を超えると、タイヤ成形性が悪化する。なお、カーボンブラックの種類は特に限定されず、後述する剛性の値を得られるものであれば、種々使用可能である。

本発明に係るゴム組成物には、有機酸コバルト塩が配合される。有機酸コバルト塩は、スチールコードとの接着性を向上し、また、ビードカバーゴムの弾性率のアップにも寄与する。かかる有機酸コバルト塩としては、例えば、ステアリン酸コバルト、ナフテン酸コバルト、ネオデカン酸コバルト等の脂肪酸コバルト塩が挙げられる。

有機酸コバルト塩は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、コバルトとしての添加量が０．０５〜０．４重量部となるように配合される。０．０５重量部未満であると、接着性に劣る。逆に、０．４重量部を超えても、増量効果が認められない。より好ましい配合量は、コバルト換算で、下限が０．２重量部である。

本発明に係るゴム組成物には、ジエン系ゴム１００重量部に対して、レゾルシンまたはその誘導体が０．３〜３重量部配合されるとともに、該レゾルシンまたはその誘導体にメチレン基を供与して硬化させるメチレン供与体がレゾルシンまたはその誘導体の配合量の０．５〜２倍に相当する重量にて配合される。レゾルシンまたはその誘導体とメチレン供与体を併用した場合、通常のノボラック型フェノール樹脂を配合した場合に比べて、高温時での弾性率の低下やへたりの増大を抑えることができる。レゾルシンまたはその誘導体のより好ましい配合量は、１〜３重量部である。

上記メチレン供与体としては、例えば、ヘキサメチレンテトラミン、メラミン誘導体、パラホルムアルデヒドなどが挙げられ、特にヘキサメチレンテトラミンまたはメラミン誘導体が好適である。該メラミン誘導体としては、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサメチロールメラミンなどのメチロールメラミンなどが挙げられる。

上記レゾルシン誘導体としては、レゾルシン−アルデヒド縮合物、レゾルシン−アルキルフェノール−アルデヒド共縮合物、レゾルシン−アリールフェノール−アルデヒド共縮合物、レゾルシン−アラルキルフェノール−アルデヒド共縮合物などが挙げられる。

本発明に係るゴム組成物には、上記した成分の他に、老化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、加硫剤、加硫促進剤など、タイヤのビードカバー用ゴム組成物において一般に使用される各種添加剤を配合することができる。また、上記加硫剤としては、硫黄が好ましく、硫黄は、ジエン系ゴム１００重量部に対して５〜１０重量部配合されることが好ましい。

本発明に係るビードカバー用ゴム組成物は、その未加硫物の１００℃でのムーニー粘度ＭＬ（１＋４）が６０〜１００である。該ムーニー粘度が上記範囲よりも小さいと、タイヤ成形時のビードカバー厚みが減少し、ビード部の耐久性を損なう。逆に、ムーニー粘度が上記範囲よりも大きいと、タイヤの成形性を損なう。ここで、ムーニー粘度はＪＩＳ Ｋ６３００−１：２００１に準拠して測定される値である。

本発明に係るビードカバー用ゴム組成物は、また、その加硫物が以下の物性を持つものである。すなわち、加硫物の貯蔵弾性率Ｅ’（８０℃）が１６ＭＰａ以上であり、かつ、動的クリープ性（８０℃）が１０％以下を満足するものである。これらの物性を満たさないと、ビード部の優れた耐久性が得られない。すなわち、タイヤ転動時に高温となるビードカバーの剛性を確保しつつへたりを充分に防止することができない。なお、Ｅ’の上限は特に限定されないが、通常は３０ＭＰａ以下である。

ここで、貯蔵弾性率Ｅ’は、粘弾性測定装置を用い、初期歪み：５％、動的歪み：±２％、周波数：１０Ｈｚ、温度８０℃の測定条件で測定される値である。また、動的クリープ性は、上記測定装置を用いて同じ測定条件で一定時間振動させた後のサンプルの変形率である。

以上よりなるゴム組成物は、空気入りラジアルタイヤのビードカバーを構成するためのゴム組成物として用いられ、常法に従い加硫成形することにより、ビードカバーを形成することができる。該ゴム組成物は、カーカス層がスチールコードからなるタイヤに好適に用いられ、そのため、トラックやバスなどの大型車に用いられる重荷重用タイヤのビードカバー用に好適である。

一例として、図１は、重荷重用空気入りタイヤのビード部回りの構成を示したものである。左右一対のビード部（２）には、ビードワイヤーをタイヤ周方向に巻回してなる環状のビードコア（３）が埋設され、該ビードコア（３）の半径方向外周にゴム製のビードフィラー（５）が配設されている。

また、上記一対のビード部（２）間にまたがって延びるカーカス層（１）が設けられている。カーカス層（１）は、複数本のスチールコードをタイヤ径方向に配列し、コーティングゴムで被覆してなる層の少なくとも一層からなるものであり、両端部がビード部（２）においてビードコア（３）の回りにタイヤ内側から外側に巻き上げられることで係止されている。

そして、ビードコア（３）とカーカス層（１）との間にビードカバー（４）が設けられ、このビードカバー（４）が上記したゴム組成物で構成されている。より詳細には、この実施形態では、ビードカバー（４）は、ビードコア（３）の周囲において、該コア全体を包むように設けられている。

なお、ビードコア（３）の断面形状はこの例では、六角形状であるが、これに限定されるものではなく、四角形状など種々の形状を採用することができる。また、その回りのビードカバー（４）についても、図示するようにビードコア（３）の全体を包む場合には限定されず、少なくともビードコア（３）とカーカス層（１）との間に配されていれば、種々の形態を採用することができる。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

バンバリーミキサーを使用し、下記表１に示す配合に従い、ビードカバー用ゴム組成物を調製した。表１中の各配合物の詳細は以下の通りである。

・ＮＲ：天然ゴム「ＲＳＳ＃３」、
・ＳＢＲ：ＪＳＲ製「ＳＢＲ１５０２」、
・カーボンブラック（ＨＡＦ）：昭和キャボット製「カーボンブラックＮ３２６」、
・ステアリン酸コバルト：日鉱マテリアルズ製「ステアリン酸コバルト」、
・レゾルシン誘導体：住友化学工業製「スミカノール６２０」（レゾルシン−アルキルフェノール−ホルマリン共縮合樹脂）、
・メラミン誘導体：三井サイテック製「ＣＹＲＥＺ９６４ＲＰＣ」（ヘキサメトキシメチルメラミン）、
・ノボラック型フェノール樹脂：住友ベークライト製「スミライトレジンＰＲ−ＴＹ−２４」（オイル変性アルキルフェノール樹脂）、
・亜鉛華：三井金属鉱業製「亜鉛華３号」、
・ステアリン酸：花王製「ルナックＳ−２５」、
・老化防止剤：フレキシス製「サントフレックス６ＰＰＤ」、
・加硫促進剤：大内新興化学工業製「ノクセラーＮＳ−Ｐ」、
・硫黄：フレキシス製「ミュークロンＨＳ ＯＴ−２０」。

各ゴム組成物について、未加硫時のムーニー粘度を測定するとともに、加硫物の貯蔵弾性率Ｅ’、動的クリープ性、接着性を測定した。測定方法は、以下の通りである。

・ムーニー粘度ＭＬ（１＋４）１００℃：ＪＩＳ Ｋ６３００−１：２００１に準拠して測定。

・貯蔵弾性率Ｅ’（８０℃）：１５０℃×３０分で加硫した試験片（長さ×幅×厚み＝２０ｍｍ×５ｍｍ×１ｍｍ）について、東洋精機製スペクトロメータを用いて測定した。測定条件は、温度８０℃にて、長さ方向に、初期歪み：５％、動的歪み：±２％、周波数：１０Ｈｚの振動を付与して行った。

・動的クリープ性（８０℃）：１５０℃×３０分で加硫した試験片（長さ×幅×厚み＝２０ｍｍ×５ｍｍ×１ｍｍ）について、東洋精機製スペクトロメータを用いて、温度８０℃にて、初期歪み：５％、動的歪み：±２％、周波数：１０Ｈｚの振動を長さ方向に３０分間付与した後の試験片の長さの変形率（％）を下記式により求めた。

変化率（％）＝［（Ｂ−Ａ）／Ａ］×１００
ここで、Ａは試験前の長さ、Ｂは試験後の長さである。

・接着性：ＡＳＴＭ Ｄ２２２９に準拠してスチールコードとゴムとの接着引き抜き試験を実施した。引き抜き後のスチールコードへのゴム付着率（％）を求めた。数値が大きいほど接着性が良好であることを示す。

また、各ゴム組成物について、タイヤ成形性とタイヤ耐久性を評価した。評価方法は以下の通りである。

・タイヤ成形性：各ゴム組成物をビードカバー用ゴムとして用いて、トラックバス用１１Ｒ２２．５ １４ＰＲサイズの試作タイヤを作製するに際し、ビードコアにビードカバーゴムを巻き付けるときの作業性で評価した。従来のビードカバーに近い比較例４をコントロールとして、これと同等以上のものを「○」とし、やや悪化したものを「△」、悪化したものを「×」と評価した。

・タイヤ耐久性：上記のようにして作製した試作タイヤにつき、ドラム試験機にて空気内圧９００ｋＰａ（設計荷重の約２倍）、荷重５４００ｋｇ、速度４０ｋｍ／ｈの条件で走行させ、ビード部の故障発生までの走行時間を評価し、比較例１をコントロールとして、これより優れるものを「○」、劣るものを「×」と評価した。

結果は表１に示す通りであり、実施例１〜３であると、未加硫時のムーニー粘度が所定範囲内にあり、タイヤ成形性に優れるとともに、スチールコードとの接着性に優れ、かつ高温での弾性率、耐動的クリープ性に優れており、タイヤビード部の耐久性を向上することができた。

これに対し、比較例１では、カーボンブラックの配合量が少なく、ムーニー粘度が低すぎるとともに、高温での剛性が低く、ビード部の耐久性に劣っていた。また、比較例２では、カーボンブラックの配合量が多く、ムーニー粘度が高すぎて、タイヤ成形性に劣っていた（成形不良により耐久性は評価できず）。また、比較例３では、脂肪酸コバルトが未添加のため、高温での剛性が実施例よりも低く、また接着性が低いため、耐久性に劣るものであった。また、比較例４では、接着樹脂が未添加のため、接着性が低く、耐久性に劣るものであった。また、比較例５では、脂肪酸コバルト及び接着樹脂が未添加のため、接着性が低く、耐久性に劣るものであった。更に、比較例６，７では、ノボラック型フェノール樹脂を多量に配合したことから、高温での剛性は高いものの、高温での耐動的クリープ性に劣り、タイヤ耐久性に劣るものであった。

本発明のビードカバー用ゴム組成物は、各種の空気入りタイヤに利用することができ、特にトラックやバスなどに使用される大型タイヤ、即ち重荷重用タイヤのビードカバー用ゴムとして好適に用いることができる。

重荷重用空気入りラジアルタイヤのビード部の一例を示す断面図である。

符号の説明

１…カーカス層、２…ビード部、３…ビードコア、４…ビードカバー、５…ビードフィラー

Claims (2)

1. ジエン系ゴム１００重量部に対し、カーボンブラック５５〜８５重量部と、コバルト換算で０．０５〜０．４重量部に相当する量の有機酸コバルト塩と、レゾルシンまたはレゾルシン誘導体０．３〜３重量部と、前記レゾルシンまたはレゾルシン誘導体の配合量の０．５〜２倍に相当する重量のメチレン供与体と、を含有し、
   未加硫物のムーニー粘度ＭＬ（１＋４）１００℃が６０〜１００であり、
   加硫物の８０℃での貯蔵弾性率Ｅ’（８０℃）が１６ＭＰａ以上、かつ動的クリープ性（８０℃）が１０％以下であることを特徴とするタイヤのビードカバー用ゴム組成物。
2. 一対のビード部に埋設されたビードコアと、複数本のスチールコードをタイヤ径方向に配列してなるものであって前記一対のビード部間にまたがって延びて両端部が前記ビードコアの周りに巻き上げられたカーカス層と、前記ビードコアと前記カーカス層との間に設けられたビードカバーと、を備える重荷重用空気入りタイヤにおいて、前記ビードカバーが請求項１記載のゴム組成物からなることを特徴とする重荷重用空気入りタイヤ。
   

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