JP4102241B2 - サイドウォール用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗用車向けのサイドウォール用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤの転がり抵抗を低減させるために、タイヤの軽量化が考えられる。従来のタイヤの軽量化方法としては、タイヤを構成するゴムの使用量を少なくする方法があげられるが、この方法ではタイヤの耐久性が低下してしまう。また、ゴムの使用量が少ないので、タイヤの剛性が低下し、操縦安定性も低下する傾向にある。ゴム配合における充填剤の量を減少させると、転がり抵抗を低減させることができるが、ゴムの補強性が低下してしまう。
【０００３】
また、ゴム成分に、繊維の補強剤として熱可塑性エラストマー、オレフィン系樹脂を配合すると、ゴムの疲労性の改善、ならびに発熱性の低減を両立できること（特許文献１および２参照）が知られている。また、ポリエチレンなどのポリオレフィンを配合すると、ゴムが高弾性化および高剛性化できること、ならびに破壊特性を改善できること（特許文献３〜５参照）が知られている。しかし、これらの技術によると、ゴム組成物の混練りの温度が高く、ポリオレフィンの融点を超えるので、配合されたポリオレフィンの分散が不充分であった。そのために、操縦安定性が不十分となり、軽量化されたタイヤは製造できなかった。しかも、これらのポリオレフィンの粉末はジエン系ゴムとの接着が劣るので、容易に破壊の核となりやすいことが判っている。
【０００４】
タイヤのロードノイズを低減するために、サイドウォールに熱可塑性エラストマー組成物を埋設すること（特許文献６参照）も知られているが、この技術によると操縦安定性を保持しながら、転がり抵抗を低減することはできない。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−３０９９７４号公報
【特許文献２】
特開平７−３０９９７５号公報
【特許文献３】
特開平９−２７２３０７号公報
【特許文献４】
特開平１０−３１５７１７号公報
【特許文献５】
特開平１０−１９５２４９号公報
【特許文献６】
特開平９−３００９２１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、耐久性を低下させることなく、タイヤを軽量化し、タイヤの転がり抵抗を低減させ、かつ操縦安定性を向上させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、ゴム成分１００重量部に対して、無機充填剤２０〜７０重量部および粒子径が５００μｍ以下であるポリプロピレン粉末５〜３５重量部を含み、前記ポリプロピレン粉末が流体泡を内包しないサイドウォール用ゴムであって、１１０℃〜１６５℃における混練りにより製造される以下の式を満たすサイドウォール用ゴムに関する。
（ポリプロピレン粉末の配合量）≦
（無機充填剤の配合量＋ポリプロピレン粉末の配合量）／２
【０００９】
前記ゴム成分が、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴムおよびハロゲン化ブチルゴムからなる群から選ばれる少なくとも１種以上のゴムを７０重量部以下含むことが好ましい。
【００１０】
また、本発明は、前記サイドウォール用ゴム組成物を用いた空気入りタイヤに関する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のサイドウォール用ゴム組成物は、ゴム成分、無機充填剤、ポリプロピレン粉末を含む。
【００１２】
本発明のサイドウォール用ゴム組成物は、ゴム成分として、天然ゴム（ＮＲ）、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、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などジエン系ゴムを含む。ゴム成分１００重量部におけるＮＲの配合量は、３０〜１００重量部であることが好ましく、４０〜７０重量部であることがより好ましい。また、ＮＲ以外のゴム成分として、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴムおよびハロゲン化ブチルゴムからなる群から選ばれる少なくとも１種以上のゴム成分を０〜７０重量部含むことが好ましい。これらのＮＲ以外のゴム成分の配合量が７０重量部をこえると、加工性および作業性が低下する傾向がある。ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴムおよびハロゲン化ブチルゴムからなる群から選ばれる少なくとも１種以上のゴム成分は、耐屈曲亀裂成長性が向上する点から、本発明のサイドウォール用ゴム組成物に含まれることが好ましい。
【００１３】
本発明のサイドウォール用ゴム組成物は、無機充填剤として、カーボンブラックおよび／またはシリカを含む。前記カーボンブラックの種類としては、とくに制限はなく、たとえば、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦなどがあげられる。また、前記シリカの種類としては、とくに制限はなく、たとえば、乾式法シリカ（無水ケイ酸）、湿式法シリカ（含水ケイ酸）などがあげられる。無機充填剤としてのカーボンブラックおよび／またはシリカの配合量は、ゴム成分１００重量部に対して２０〜７０重量部である。より好ましくは３５〜７０重量部であり、さらに好ましくは４０〜６０重量部である。カーボンブラックおよび／またはシリカの配合量が２０重量部未満であると補強性が著しく低下し、７０重量部をこえると転がり抵抗が悪化することになり好ましくない。
【００１４】
本発明のサイドウォール用ゴム組成物は、ポリプロピレン（以下、ＰＰという）粉末を含む。ＰＰ粉末は、重合後乾燥されたものでも、重合後乾燥されたものを凍結粉砕したものでもよく、ＰＰ粉末の製造方法は、特に限定されない。ＰＰ粉末の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して５〜３５重量部である。より好ましくは１０〜２０重量部である。ＰＰ粉末の含有量が５重量部未満であると、軽量化や操縦安定性の向上が期待できない。また、３５重量部をこえると、ゴムが脆くなり、強度が低下し耐久性が低下する。本発明で使用するＰＰ粉末は、粒径の細かいものをいう。ＰＰ粉末の粒径は、５００μｍ以下であることが好ましく、１〜３００μｍであることがより好ましく、１〜１００μｍであることがさらに好ましい。ＰＰ粉末の粒径が５００μｍをこえると、ＰＰ粉末はゴム中に分散せず異物として残り、耐久性を低下させるので好ましくない。また、ＰＰ粉末は、融点が高い点および硬度の観点から、高結晶性であることが好ましい。
【００１５】
前記ゴム成分にＰＰ粉末を混合する際、混練り時の温度は１１０〜１６５℃であることが好ましく、１１０〜１６０℃であることが特に好ましい。１６５℃を超える温度で混練りすると、ＰＰ粉末が溶けてしまい、層転換してゴムがまとまらず、シート加工性が低下する傾向がある。また、温度が１１０℃未満では混練りが不充分になることが多く、分散状態が悪化するので好ましくない。
【００１６】
本発明のサイドウォール用ゴム組成物は、以下の式を満たす。
（ポリプロピレン粉末の配合量）≦（無機充填剤の配合量＋ポリプロピレン粉末の配合量）／２
【００１７】
（ポリプロピレン粉末の配合量）は、（無機充填剤の配合量＋ポリプロピレン粉末の配合量）の２０〜４０％であることがより好ましい。（ポリプロピレン粉末の配合量）が（無機充填剤の配合量＋ポリプロピレン粉末の配合量）の１／２を超えると、ゴム強度が低下し、耐久性が劣る傾向がある。
【００１８】
本発明のサイドウォール用ゴム組成物には、プロセスオイル（パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイル）を配合することができる。プロセスオイルの配合量は、ゴム成分１００重量部に対して、好ましくは１〜４０重量部、より好ましくは１〜２０重量部である。プロセスオイルの配合量が１重量部未満であると、加工性の面で悪化する傾向があり、４０重量部をこえると、ゴムの硬度が低下して、操縦安定性が悪化する傾向がある。
【００１９】
さらに、本発明のサイドウォール用ゴム組成物には、前記シリカと併用してシランカップリング剤を配合することができる。また、ゴム成分、無機充填剤、ＰＰ粉末のほかに、通常ゴム組成物として使用される配合剤、たとえば、ワックス、老化防止剤、ステアリン酸、亜鉛華、伸展油、加硫剤、加硫促進剤などを適宜配合することができる。
【００２０】
本発明のサイドウォール用ゴム組成物は、ゴム成分、カーボンブラックおよび／またはシリカからなる無機充填剤、ＰＰ粉末および必要に応じてそのほかの配合剤を、通常の加工装置、たとえば、ロール、バンバリーミキサー、ニーダーなどを用いて混練りすることにより得られる。
【００２１】
このゴム組成物は、高い硬度の配合を必要とする部位すべてに適用できるが、耐久性を保持するために高硬度、高剛性などの特性が要求されるサイドウォール配合に適用することが最も効果的である。
【００２２】
本発明のタイヤは、前記サイドウォール用ゴム組成物を用いて、通常の方法によって製造される。
【００２３】
【実施例】
つぎに本発明のサイドウォール用ゴム組成物を実施例に基づいてさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２４】
実施例１〜３および比較例１〜３
硫黄、加硫促進剤を除く成分を、（株）神戸製鋼所製１．７Ｌバンバリーを用いて混練りした後、得られた混練り物に硫黄、加硫促進剤を加えて二軸ローラーにて練り込んだ。得られた混合物を１５０℃において３０分間加硫することでサイドウォール用ゴム組成物を得た。実施例、比較例で用いた各成分を表１に示す。使用したＰＰ粉末は、粒子径７０μｍ、融点１６５℃の出光石油化学（株）製のＨ−７００であった。実施例および比較例では、サイドウォールにＰＰ粉末を用いて作製したが、本発明はこれらのみに制限されるものではない。
【００２５】
【表１】

【００２６】
測定項目
硬度（ＪＩＳ−Ａ）
調製したサイドウォール用ゴム組成物の硬度を、２５℃でＪＩＳ−Ａ硬度計で測定した。
【００２７】
粘弾性
（株）岩本製作所製のＶＥＳ−Ｆ−３を用いて、周波数１０Ｈｚ、初期歪み１０％、動歪み２％で６０℃における複素弾性率（Ｅ＊）と損失正接（ｔａｎδ）を測定した。このＥ＊値が大きいほど剛性が高く、操縦安定性に優れる。またｔａｎδ値が小さいほど発熱しにくい。
【００２８】
引張試験
ＪＩＳ−Ｋ６２５１に準じて３号ダンベルを用いて、調製したサイドウォール用ゴム組成物の引張試験を実施し、破断強度（ＴＢ）、破断伸び（ＥＢ）を測定した。示された数値が大きいほどゴムの強度が良好である。
【００２９】
操縦安定性および乗り心地
１９５／６０Ｒ１５サイズのタイヤを常法で作製し、これらのタイヤを装着した普通乗用車を使用して、テストコースにおいて官能試験を実施した。
【００３０】
タイヤの軽量化
作製したタイヤの重量を無風状態下で、重量計にて測定した。ばらつきを考慮して、同一規格のタイヤでＮ＝３以上で測定し、その平均値をタイヤ重量とした。表２に記載の値は基準タイヤと比べたときの軽量化の程度を示している。
【００３１】
評価結果
【００３２】
【表２】

【００３３】
実施例１では、比較例１と比較すると硬度およびＥ＊値が高く、操縦安定性が向上した。また、軽量化効果も認められた。一方、比較例２では、硬度およびＥ＊はやや高くなっていたが、操縦安定性や軽量化という点では、効果が認められなかった。比較例３ではゴム強度が低下した。
【００３４】
一般に、ポリプロピレンの比重は１以下（０．９１）であり、一方、ゴムの比重は１以上である。本発明のように、サイドウォール用ゴム組成物に低比重のポリプロピレン粉末を配合することで、タイヤの軽量化が達成される。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、耐久性を低下させることなく、タイヤを軽量化し、タイヤの転がり抵抗を低減させ、かつ操縦安定性の改善が達成される。

Claims (3)

1. ゴム成分１００重量部に対して、無機充填剤２０〜７０重量部および粒子径が５００μｍ以下であるポリプロピレン粉末５〜３５重量部を含み、前記ポリプロピレン粉末が流体泡を内包しないサイドウォール用ゴムであって、１１０℃〜１６５℃における混練りにより製造される以下の式を満たすサイドウォール用ゴム。
   （ポリプロピレン粉末の配合量）≦
   （無機充填剤の配合量＋ポリプロピレン粉末の配合量）／２
2. 前記ゴム成分が、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴムおよびハロゲン化ブチルゴムからなる群から選ばれる少なくとも１種以上のゴムを７０重量部以下含む請求項１記載のサイドウォール用ゴム。
3. 請求項１または２記載のサイドウォール用ゴムを用いた空気入りタイヤ。