JP5223445B2

JP5223445B2 - リムクッション用ゴム組成物

Info

Publication number: JP5223445B2
Application number: JP2008120033A
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: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2028-05-01
Also published as: JP2009269963A

Description

本発明は、リムクッション用ゴム組成物に関し、さらに詳しくは、環境負荷の低減を図るため再生ゴムを配合しながら、従来レベル又はそれ以上の耐摩耗性と低発熱性を達成するようにしたリムクッション用ゴム組成物に関する。

空気入りタイヤのビード部の外表面には、タイヤをホイールにリム組みしたときリムに対して密着するようにリムクッションゴムが設けられている。このリムクッションゴムは、タイヤをリム組みしたときにリムシートとリムフランジとに密着するように嵌合することにより、リムに対するリムずれを防止すると共に、エアシール性を保つものでなければならない。このためリムクッション部を構成するゴム組成物は、リムに対する耐摩耗性に優れることと共に、タイヤ回転時に繰り返し与えられる圧縮変形に対して低発熱性に優れることにより燃費性能を良好にするものであることが望まれている。

一方、地球環境を保護する観点から、空気入りタイヤのリサイクル率を高くすることが要求されるようになり、使用済みのタイヤやチューブから回収された再生粉末ゴムを新しいゴム原料中に配合することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このような再生ゴムをリムクッション用ゴム組成物に配合すると耐摩耗性が低下すると共に、ｔａｎδの増大を招き発熱性が悪化するという問題があった。

したがって、リムクッションゴムを構成するゴム組成物に再生ゴムを配合してリサイクル率を高くしながら、従来レベル又はそれ以上の耐摩耗性と低発熱性を達成可能にしたリムクッション用ゴム組成物の実現が望まれている。
特開平１１−３３５４８８号公報

本発明の目的は、リサイクル率を高め環境負荷の低減を図るため、再生ゴムを配合しながら従来レベル又はそれ以上の耐摩耗性と低発熱性を達成するようにしたリムクッション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リムクッション用ゴム組成物は、天然ゴムを４０〜６０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７０ｍ^２／ｇ以上のカーボンブラックを７０〜９０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。

このリムクッション用ゴム組成物は、空気入りタイヤのリムクッション部を構成するのに好適である。

本発明のリムクッション用ゴム組成物によれば、天然ゴムを４０〜６０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７０ｍ^２／ｇ以上のカーボンブラックを７０〜９０重量部、再生ゴムを２〜２０重量部配合するようにしたので、従来のリムクッションゴムのレベル又はそれ以上の耐摩耗性と低発熱性を達成すると共に、リサイクル率を高くすることができる。特に、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、耐摩耗性を低下させず、かつｔａｎδを大きくすることなく低発熱性を維持することができる。

本発明のリムクッション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４０〜６０重量％、好ましくは４５〜５５重量％含むようにする。ジエン系ゴム中の天然ゴムが４０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、ｔａｎδが増大し、発熱性が悪化する。なお、マトリックスのゴム成分中の天然ゴム４０〜６０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、リムクッション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。好ましくはブタジエンゴム、スチレン−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。

上記ゴム成分に配合する混合物のうち、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、リサイクル率を高く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、ｔａｎδが増大し発熱が大きくなると共に、耐摩耗性が悪化する。

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、混合時に分散性が悪化する。また、ムーニー粘度が６５を超えると、ｔａｎδが増大し発熱が大きくなる。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、耐摩耗性が悪化する。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れる値という。

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、ｔａｎδが大きくなり発熱が大きくなる。ここで、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たものを切断し小片化し、約２００倍量のトルエンに浸漬し２４時間静置する。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７０〜９０重量部、好ましくは７５〜８５重量部にする。カーボンブラックの配合量が７０重量部未満の場合には耐摩耗性を十分に高くすることができない。また、カーボンブラックの配合量が９０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７０ｍ^２／ｇ以上、好ましくは７５〜９５ｍ^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７０ｍ^２／ｇ未満の場合には、十分な補強性が得られない。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るものとする。

本発明のリムクッション用ゴム組成物には、カーボンブラック以外の無機充填剤を配合してもよい。無機充填剤としては、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。

また、リムクッション用ゴム組成物には、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。

リムクッション用ゴム組成物は、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。

本発明のリムクッション用ゴム組成物は、再生ゴムを使用してリサイクル率を高くしながら、耐摩耗性を高いレベルで維持すると共に、ｔａｎδを小さくし低発熱性にすることができる。このリムクッション用ゴム組成物は、リムクッション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リムクッション部を有する空気入りタイヤは、耐摩耗性に優れ、リムずれが起こりにくく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、リムクッション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、発熱性（ｔａｎδ）を下記に示す方法により測定した。また、これらのゴム組成物からなるリムクッション部を有する空気入りタイヤをそれぞれ製作し、耐摩耗性を下記に示す方法により測定した。

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、温度６０℃におけるｔａｎδを、静的歪み１０％、動的歪み±２％、周波数２０Ｈｚの条件で測定した。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ヒステリシスロスが小さく低発熱性に優れることを意味する。

耐摩耗性
１１種類のゴム組成物（実施例１〜５、比較例１〜６）を、リムクッション部に使用したタイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤをそれぞれ製作した。これらの空気入りタイヤをリム（サイズ１５×６．０Ｊ）に装着し、空気圧１２０ｋＰａにして室内ドラム試験機に取り付け、荷重７．０ｋＮの条件下で、時速８０ｋｍ／時で２０時間走行させた後、リムクッション部の摩耗量を測定し、その摩耗量の逆数を比較例１を１００とする指数値で評価した。この値が大きいほど、摩耗量が少なく、耐摩耗性が優れている。

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ＮｉｐｏｌＢＲ−１２２０
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Ｎ（窒素吸着比表面積７５ｍ^２／ｇ）
カーボンブラック２：東海カーボン社製シーストＦ（窒素吸着比表面積４０ｍ^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４０〜６０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７０ｍ^２／ｇ以上のカーボンブラックを７０〜９０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以下であるリムクッション用ゴム組成物。
請求項１に記載のリムクッション用ゴム組成物によりリムクッションを構成した空気入りタイヤ。