JP2009035643A

JP2009035643A - ビードエイペックス用ゴム組成物およびそれを用いたビードエイペックスを有する空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2009035643A
Application number: JP2007201717A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Miki; 孝之三木
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2007-08-02
Filing date: 2007-08-02
Publication date: 2009-02-19

Abstract

【課題】本発明は、転がり抵抗を低減させ、かつ加工性を改良させることができるビードエイペックス用ゴム組成物ならびにそれを用いたビードエイペックスを有する空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】ジエン系ゴムからなるゴム成分１００重量部に対して、チッ素吸着比表面積が２０〜６５ｍ²／ｇのシリカを５〜８０重量部、さらにシリカ１００重量部に対してシランカップリング剤を２〜１２重量部含有するビードエイペックス用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ。
【選択図】なし

Description

本発明は、ビードエイペックス用ゴム組成物およびそれを用いたビードエイペックスを有する空気入りタイヤに関する。

近年、省エネルギーを目的としてタイヤの低燃費化が求められている。タイヤの転がり抵抗を低減させる方法の１つとして、トレッドゴム配合に充填剤としてカーボンブラックの代わりにシリカを用いることが多く行なわれているが、トレッドゴムのみにシリカを用いて転がり抵抗を低減させるのにも限界があり、他の部材においてもシリカを適用していく必要がある。

ビードエイペックスは、タイヤのビード部に位置し、カーカスとビードワイヤーに囲まれたタイヤ部位である。タイヤの優れた操縦安定性を得るためには、ビードエイペックスの剛性を向上させる必要があり、従来より多量のカーボンブラックを配合するビードエイペックス用ゴム組成物が開発されてきた。

しかし、フィラーでの高剛性化は可能であるものの、損失正接（ｔａｎδ）の増大によりタイヤ走行中に発熱しやすくなり、熱疲労により耐久性が損なわれ、かつ、タイヤの転がり抵抗が増大する（転がり抵抗特性が低減する）という不利益が生じるという問題があった。

特許文献１には、ビードエイペックス用ゴム組成物にシリカを配合することが記載されているが、転がり抵抗特性については改良の余地があり、またムーニー粘度が高いため加工しにくいという問題があった。

特開２００３−６４２２２号公報

本発明は、転がり抵抗を低減させ、かつ加工性を改良させることができるビードエイペックス用ゴム組成物ならびにそれを用いたビードエイペックスを有する空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、ジエン系ゴムからなるゴム成分１００重量部に対して、チッ素吸着比表面積が２０〜６５ｍ²／ｇのシリカを５〜８０重量部、さらにシリカ１００重量部に対してシランカップリング剤を２〜１２重量部含有するビードエイペックス用ゴム組成物に関する。

前記ビードエイペックス用ゴム組成物は、ゴム成分として天然ゴムおよびスチレンブタジエンゴムを含有することが好ましい。

また、本発明は、前記ビードエイペックス用ゴム組成物を用いたビードエイペックスを有する空気入りタイヤに関する。

本発明によれば、チッ素吸着比表面積が２０〜６５ｍ²／ｇのシリカおよびシランカップリング剤を特定量含有することで、転がり抵抗を低減させ、かつ加工性を改良させることができるビードエイペックス用ゴム組成物ならびにそれを用いたビードエイペックスを有する空気入りタイヤを提供することができる。

本発明のビードエイペックス用ゴム組成物は、ジエン系ゴムからなるゴム成分、チッ素吸着比表面積が２０〜６５ｍ²／ｇのシリカおよびシランカップリング剤を含む。

前記ジエン系ゴムは、とくに制限はなく、たとえば、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｘ−ＩＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、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）、イソモノオレフィンとパラアルキルスチレンとの共重合体のハロゲン化物などがあげられ、これらのゴム成分は、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、ＮＲは、強度に優れ、ＳＢＲは、剛性を向上させることができるという理由から、ＮＲおよびＳＢＲが好ましい。

ＮＲとＳＢＲを併用する場合には、耐久性および低燃費性に優れる点から、ゴム成分中にＮＲを４０重量％以上含有することが好ましく、５０重量％以上含有することがより好ましい。また、操縦安定性に優れるという点から、ゴム成分中にＮＲを９０重量％以下含有することが好ましく、８０重量％以下含有することがより好ましい。

また、ＮＲとＳＢＲを併用する場合には、操縦安定性に優れるという点から、ゴム成分中にＳＢＲを１０重量％以上含有することが好ましく、２０重量％以上含有することがより好ましい。また、耐久性および低燃費性に優れるという点から、ゴム成分中にＳＢＲを６０重量％以下含有することが好ましく、５０重量％以下含有することがより好ましい。

転がり抵抗を軽減することができ、ムーニー粘度を抑え加工性が良好であるという点から、シリカのチッ素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は、６５ｍ²／ｇ以下であり、５５ｍ²／ｇ以下であることが好ましい。また、耐久性、強度および操縦安定性に優れるという点から、シリカのＮ₂ＳＡは２０ｍ²／ｇ以上が好ましく、３０ｍ²／ｇ以上であることがより好ましい。

シリカの含有量は、低燃費性に優れるという点から、ゴム成分１００重量部に対して５重量部以上であり、１０重量部以上であることが好ましい。また、シリカの含有量は、操縦安定性および耐久性に優れるという点から、ゴム成分１００重量部に対して８０重量部以下であり、７０重量部以下であることが好ましい。

シランカップリング剤としては、従来から白色充填剤とともに使用されるものとすることができ、たとえば、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（４−トリエトキシシリルブチル）テトラスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−トリメトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（４−トリメトキシシリルブチル）テトラスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）トリスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）トリスルフィド、ビス（４−トリエトキシシリルブチル）トリスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）トリスルフィド、ビス(２−トリメトキシシリルエチル）トリスルフィド、ビス（４−トリメトキシシリルブチル）トリスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス(２−トリエトキシシリルエチル）ジスルフィド、ビス（４−トリエトキシシリルブチル）ジスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス(２−トリメトキシシリルエチル）ジスルフィド、ビス(４−トリメトキシシリルブチル）ジスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、２−トリエトキシシリルエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、２−トリメトキシシリルエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィドなどのスルフィド系、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、２−メルカプトエチルトリメトキシシラン、２−メルカプトエチルトリエトキシシランなどのメルカプト系、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシランなどのビニル系、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリエトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ系、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランなどのグリシドキシ系、３−ニトロプロピルトリメトキシシラン、３−ニトロプロピルトリエトキシシランなどのニトロ系、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリエトキシシラン、２−クロロエチルトリメトキシシラン、２−クロロエチルトリエトキシシランなどのクロロ系などがあげられる。なかでも、加工性に優れるという点から、デグッサ社のＳｉ６９（ビス−（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド）、Ｓｉ２６６（ビス−（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド）を用いることが好ましい。

シランカップリング剤の含有量は、補強効果に優れるという点から、シリカ１００重量部に対し２重量部以上であり、５重量部以上であることが好ましい。また、シランカップリング剤の含有量は、コスト面に優れるという点から、シリカ１００重量部に対して１２重量部以下であり、１０重量部以下であることが好ましい。

また、本発明のビードエイペックス用ゴム組成物は、強度と低燃費性に優れることから、シリカとカーボンブラックを含有することが好ましい。

カーボンブラックとしては、とくに制限はなく、たとえば、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＩＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦなどの通常タイヤ工業で使用されるものを使用することができる。

カーボンブラックを含有する場合、カーボンブラックの含有量は、充分な強度が得られ、操縦安定性に優れるという点から、ゴム成分１００重量部に対して３０重量部以上が好ましく、４０重量部以上がより好ましい。また、カーボンブラックの含有量は、加工性が良好であるという点から、ゴム成分１００重量部に対して１００重量部以下が好ましく、９０重量部以下がより好ましい。

シリカおよびカーボンブラックを配合する場合、シリカおよびカーボンブラックの合計含有量は、コストが低減され、強度に優れるという点から、ゴム成分１００重量部に対して４０重量部以上が好ましく、５０重量部以上がより好ましい。また、補強用充填剤の合計含有量は、加工性に優れるという点から、ゴム成分１００重量部に対して１４０重量部以下が好ましく、１２０重量部以下がより好ましい。

また、本発明のビードエイペックス用ゴム組成物は、フェノール樹脂および／または変性フェノール樹脂を含有してもよい。

フェノール樹脂は、とくに限定されないが、フェノール類と、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、フルフラールなどのアルデヒド類を酸またはアルカリ触媒で反応させることにより得られるものなどがあげられる。

変性フェノール樹脂としては、たとえばカシューオイル、トールオイル、アマニ油、各種動植物油、不飽和脂肪酸、ロジン、アルキルベンゼン樹脂、アニリン、メラミンなどを使って変性したフェノール樹脂などがあげられる。

フェノール樹脂および／または変性フェノール樹脂としては、硬度（Ｈｓ）を向上させられるという理由から、変性フェノール樹脂が好ましく、カシューオイル変性フェノール樹脂またはロジン変性フェノール樹脂が好ましい。

フェノール樹脂および／または変性フェノール樹脂の含有量は、充分な硬度が得られるという点から、ゴム成分１００重量部に対して５重量部以上であることが好ましく、７重量部以上であることがより好ましい。また、フェノール樹脂および／または変性フェノール樹脂の含有量は、破断強度に優れるという点で、ゴム成分１００重量部に対して３０重量部以下であることが好ましく、２５重量部以下であることがより好ましい。

本発明のビードエイペックス用ゴム組成物は、前記ゴム成分、シリカ、シランカップリング剤以外にも、カーボンブラック、フェノール樹脂および／または変性フェノール樹脂、タイヤ工業において一般的に使用されるシリカやカーボンブラック以外の補強用充填剤、硫黄などの加硫剤、加硫促進剤、ワックス、プロセスオイル、各種老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛などの添加剤を適宜配合することができる。

本発明の空気入りタイヤは、本発明のビードエイペックス用ゴム組成物を用いて通常の方法で製造することができる。すなわち、必要に応じて前記配合剤を配合した本発明のビードエイペックス用ゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤのビードエイペックスの形状にあわせて押出し加工し、タイヤ成形機上にて通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することによりタイヤを得る。

実施例にもとづいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

つぎに、実施例および比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
天然ゴム（ＮＲ）：ＲＳＳ＃３
スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）：日本ゼオン（株）製のＮｉｐｏｌ１５０２
カーボンブラック：キャボットジャパン（株）製のショウブラックＮ３３０Ｔ（Ｎ₂ＳＡ：７１ｍ²／ｇ）
シリカ（１）：デグッサ社製ウルトラシル３６０（Ｎ₂ＳＡ：５０ｍ²／ｇ）
シリカ（２）：デグッサ社製のウルトラシルＶＮ３（Ｎ₂ＳＡ：２００ｍ²／ｇ）
シランカップリング剤：デグッサ社製のＳｉ６９（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド）
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸「椿」
プロセスオイル：出光興産（株）製のダイアナプロセスＡＨ−２４
変性フェノール樹脂：住友ベークライト（株）製のＰＲ１２６８６（カシューオイル変性フェノール樹脂）
硫黄：軽井沢硫黄（株）製の粉末硫黄
加硫促進補助剤（１）：三新化学工業（株）製のサンセラーＨ−Ｔ（ヘキサメチレンテトラミン）
加硫促進剤（２）：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）

実施例１〜３および比較例１〜２
表１に示す配合処方にしたがい、１．７Ｌのバンバリーミキサーを用いて、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を１５０℃の条件下で３分間混練りし、混練り物を得た。次に、２軸ロールを用いて、得られた混練り物に硫黄および加硫促進剤を添加し、９０℃の条件下で５分間混練りし、未加硫ゴム組成物を得た。さらに、得られた未加硫ゴム組成物を１７０℃の条件下で１２分間プレス加硫し、実施例１〜３および比較例１〜２の加硫ゴム組成物を作製した。

（加工性）
前記未加硫ゴムシートから所定のサイズの試験片を作成し、ＪＩＳＫ６３００「未加硫ゴム−物理特性−第１部：ムーニー粘度計による粘度およびスコーチタイムの求め方」に準じて、ムーニー粘度試験機を用いて、１分間の予熱によって熱せられた１３０℃の温度条件にて、小ローターを回転させ、４分間経過した時点でのムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄／１３０℃）を測定し、比較例１のムーニー粘度指数を１００とし、下記計算式により、各配合のムーニー粘度を指数表示した。なお、ムーニー粘度指数が大きいほど、ムーニー粘度が小さく、加工性に優れることを示す。
（ムーニー粘度指数）＝（比較例１のムーニー粘度）
÷（各配合のムーニー粘度）×１００

（転がり抵抗指数）
前記加硫ゴム組成物から所定の試験片を切り出し、（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターＶＥＳを用いて、初期歪１０％、動歪２％、周波数１０Ｈｚの条件下で、７０℃における正接損失（ｔａｎδ）の測定を行い、比較例１の転がり抵抗指数を１００とし、下記計算式により、転がり抵抗をそれぞれ指数表示した。なお、転がり抵抗指数が大きいほど、転がり抵抗が低減され、良好であることを示す。
（転がり抵抗指数）＝（比較例１のｔａｎδ）
÷（各配合のｔａｎδ）×１００

前記実施例１〜３および比較例１〜２の未加硫ゴム組成物をビードエイペックスの形状に成形し、他のタイヤ部材とともに貼りあわせ、未加硫タイヤを形成した。さらに、該未加硫タイヤを１８５℃の条件下で１０分間プレス加硫することにより、実施例１〜３および比較例１〜２の試験用タイヤ（サイズ：１９５／６５Ｒ１５）を製造した。

（操縦安定性）
前記の試験用タイヤを試験用車輌の全輪に装着し、ドライアスファルト路面のテストコースにて実車走行試験を行った。実車走行した際の、操舵時のコントロールの安定性をテストドライバーが評価し、比較例１を１００として指数表示した。数値が大きいほどドライ路面における操縦安定性が高いことを示す。

Claims

ジエン系ゴムからなるゴム成分１００重量部に対して、チッ素吸着比表面積が２０〜６５ｍ²／ｇのシリカを５〜８０重量部、さらにシリカ１００重量部に対してシランカップリング剤を２〜１２重量部含有するビードエイペックス用ゴム組成物。
ゴム成分が天然ゴムおよびスチレンブタジエンゴムを含有する請求項１記載のビードエイペックス用ゴム組成物。
請求項１または２記載のビードエイペックス用ゴム組成物を用いたビードエイペックスを有する空気入りタイヤ。