JP2010059361A

JP2010059361A - リムクッション用ゴム組成物

Info

Publication number: JP2010059361A
Application number: JP2008228732A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Saito; 宏之斎藤
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2008-09-05
Filing date: 2008-09-05
Publication date: 2010-03-18

Abstract

【課題】成形加工性を低下させることなく、耐クラック性及び耐ヘタリ性を向上するようにしたリムクッション用ゴム組成物の提供。
【解決手段】数平均分子量が２００００〜３５０００である水添ポリイソプレン及び／又は官能基を有する水添ポリイソプレンを１〜１０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６５〜１２５ｍ^２／ｇであるカーボンブラックを６５〜８５重量部配合したリムクッション７用ゴム組成物、および該ゴム組成物をリムクッションに使用した空気入りタイヤ。
【選択図】図１

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、成形加工性を低下させることなく、耐クラック性及び耐ヘタリ性を向上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には、外層に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が設けられている。このリムクッションは、リムフランジに密着するようにすることにより、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ようにするものでなければならない。しかし、リムクッションは、リムからの圧縮力や発熱等を受けるためクラックが発生したり、熱セットによるゴム変形（ヘタリ）が起きやすいという問題があった。

この対策として、特許文献１は、窒素吸着比表面積が９０ｍ^２／ｇ以上であるカーボンブラックをゴム成分１００重量部に対し４０〜６０重量部配合すると共に、スルフェンアミド系加硫促進剤を配合したゴム組成物を用いることにより、耐クラック性と耐ヘタリ性とを両立することを提案している。しかし、このゴム組成物の耐クラック性及び耐ヘタリ性は、必ずしも十分なレベルではなく改善の余地があった。すなわち、窒素吸着比表面積が９０ｍ^２／ｇ以上のカーボンブラックは配合量を多くすると耐クラック性は向上するのであるが、配合量が一定量を超えるとゴム粘度が増大するために成形加工性が悪化すると共に、発熱性が高くなるという問題があった。
特開２００５−１７１０１６号公報

本発明の目的は、成形加工性を低下させることなく、耐クラック性及び耐ヘタリ性を向上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、数平均分子量が２００００〜３５０００である水添ポリイソプレン及び／又は官能基を有する水添ポリイソプレンを１〜１０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６５〜１２５ｍ^２／ｇであるカーボンブラックを６５〜８５重量部配合したことを特徴とする。

前記水添ポリイソプレン及び官能基を有する水添ポリイソプレンを除くジエン系ゴムとしては、天然ゴム及び／又はブタジエンゴムが好ましく使用される。このリムクッション用ゴム組成物は、空気入りタイヤ、特に航空機用タイヤや重荷重用タイヤのビード部におけるリムクッションとして好適に使用可能である。

本発明のリムクッション用ゴム組成物によれば、ジエン系ゴム中に数平均分子量が２００００〜３５０００である水添ポリイソプレン及び／又は官能基を有する水添ポリイソプレンを１〜１０重量％配合したので、この水添ポリイソプレン及び官能基を有する水添ポリイソプレンがゴム粘度を低減する作用を行なうことにより、ジエン系ゴム１００重量部に対して窒素吸着比表面積が６５〜１２５ｍ^２／ｇであるカーボンブラックを６５重量部以上配合しても成形加工性を低下させることがなくなり、その結果として耐クラック性を大幅に向上させることができる。また、数平均分子量を上記範囲内にすることでゴム組成物のモジュラスを下げるため耐クラック性を一層向上することができる。さらに、水添ポリイソプレン及び官能基を有する水添ポリイソプレンは、二重結合を含まないため酸素や熱に対する安定性が高く、そのためゴム組成物の耐ヘタリ性も向上させることができる。

図１は、本発明のゴム組成物からなるリムクッションを有する重荷重用空気入りタイヤのビード部の1例を拡大して示すタイヤ子午線方向の断面図である。

図１において、重荷重用空気入りタイヤの左右のビード部１間には、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カーカス層２が装架されている。このカーカス層２は、ビード部１に埋設された左右一対のビードコア３の回りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられている。ビード部１には、複数本のスチールコードを引揃えてなるチェーファー４がカーカス層２に沿って配置されている。ビードコア３のタイヤ径方向外側には下側ビードフィラー５が配置され、この下側ビードフィラー５に隣接して上側ビードフィラー６が配置されている。また、このビード部１の径方向内側の表面にはリムクッション７が配置され、タイヤをリム組みしたときにリムフランジと密着するように構成されている。

本発明のリムクッション用ゴム組成物は、上述したリムクッション７として使用される。このリムクッション用ゴム組成物において、ゴム成分は水添ポリイソプレン及び／又は官能基を有する水添ポリイソプレンを含むジエン系ゴムが使用される。水添ポリイソプレン及び官能基を有する水添ポリイソプレンを除く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、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。好ましくは天然ゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴムがよい。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。

本発明において、ジエン系ゴムに配合する水添ポリイソプレン及び官能基を有する水添ポリイソプレンは、ゴム組成物の耐ヘタリ性及び耐クラック性を向上する作用を行なう。水添ポリイソプレン及び官能基を有する水添ポリイソプレンは二重結合を含まないため、酸素や熱に対する安定性及び硫黄に対する再架橋防止性に優れており、それにより、ゴム組成物の耐ヘタリ性を向上するのである。また、この水添ポリイソプレン及び官能基を有する水添ポリイソプレンは、その数平均分子量を２００００〜３５０００の範囲にしたものを使用し、他のジエン系ゴムと比べて低分子量にしている。そのためゴム組成物に柔軟性を付与し、耐疲労性を向上するため耐クラック性を向上すると共に、ゴム粘度を低くするため成形加工性を向上することができる。

また、水添ポリイソプレン及び官能基を有する水添ポリイソプレンがゴム粘度を低くし成形加工性を向上することは、窒素吸着比表面積が６５〜１２５ｍ^２／ｇであるカーボンブラックを高配合することを可能にし、ジエン系ゴム１００重量部に対し６５重量部以上の配合も可能にするため、耐クラック性の大幅な向上を可能にする。このような水添ポリイソプレン、官能基を有する水添ポリイソプレンは、いずれか一方だけ又は両方を混合して使用してもよい。

水添ポリイソプレン及び官能基を有する水添ポリイソプレンの数平均分子量は２００００〜３５０００であるが、好ましくは２００００〜３２０００にするとよい。数平均分子量が２００００未満の場合には、耐ヘタリ性を向上する効果が十分に得られないと共に、ゴム強度が低下する。また、数平均分子量が３５０００を超えると、ゴム粘度の低減効果が得にくく、成形加工性の改善効果が十分に得られない。なお、水添ポリイソプレン及び官能基を有する水添ポリイソプレンの数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ（ＧＰＣ）により測定しポリスチレン換算した値とする。

この水添ポリイソプレン及び／又は官能基を有する水添ポリイソプレンの配合量は、ジエン系ゴム中１〜１０重量％であり、好ましくは３〜８重量％にする。水添ポリイソプレン及び／又は官能基を有する水添ポリイソプレンの配合量が１重量％未満の場合には、ゴム組成物の耐ヘタリ性及び耐クラック性を向上する効果が十分に得られない。また、ゴム粘度を低減する作用により成形加工性を向上することが難しくなる。水添ポリイソプレン及び／又は官能基を有する水添ポリイソプレンの配合量が１０重量％を超えると、ゴム組成物の強度が低下するため却って耐クラック性が悪化する。

上述した特性を有する水添ポリイソプレンとしては、液状ポリイソプレンゴムを水素添加することにより調製することができる。また、水添ポリイソプレンは市販品を購入して使用することもでき、例えばクラレ社製ＬＩＲ−２００、クラレ社製ＬＩＲ−２９０等を例示することができる。

また、官能基を有する水添ポリイソプレンとしては、官能基を有する液状ポリイソプレンゴムを水素添加することにより調製することができる。ここで、官能基としては、カルボキシル基、フェニル基、アルキル基などの官能基及びこれら官能基を有する化合物若しくはその誘導体であればよい。官能基を有する水添ポリイソプレンとしては、例えば無水マレイン酸若しくはマレイン酸エステルにより変性したイソプレンゴムの水添物、スチレンにより変性したイソプレンゴムの水添物を例示することができる。このような官能基を有する水添ポリイソプレンは、市販品を購入して使用してもよい。例えば、クラレ社製ＬＩＲ−４０３、クラレ社製ＬＩＲ−２３０等を例示することができる。

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６５〜１２５ｍ^２／ｇ、好ましくは７０〜１００ｍ^２／ｇのものを使用する。このようなカーボンブラックを配合することにより耐クラック性を向上すると共に、ゴムの強度を高くする。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が６５ｍ^２／ｇ未満の場合には、耐ヘタリ性が不足する。また、窒素吸着比表面積が１２５ｍ^２／ｇを超えると、ゴム組成物の発熱性が大きくなり耐クラック性が悪化すると共に、ゴム粘度が増大し成形加工性が低下する。カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、ＪＩＳＫ６２１７−２に準拠して求めた値とする。

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６５〜８５重量部、好ましくは７０〜８０重量部である。このようにカーボンブラックの多量配合は、上述した水添ポリイソプレン及び／又は官能基を有する水添ポリイソプレンを共に配合することにより、ゴム粘度の増大を抑制して成形加工性を低下させないことから可能になったもので、これにより耐クラック性が大幅に向上する。カーボンブラックの配合量が６５重量部未満の場合には、耐ヘタリ性及びゴム強度を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８５重量部を超えると、リムクッション用ゴム組成物の発熱性が大きくなり耐クラック性が悪化すると共に、ゴム粘度が増大し成形加工性が低下する。

本発明のゴム組成物には、カーボンブラック以外の無機充填剤を配合してもよい。このような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、タルク、マイカ等を例示することができる。

本発明のリムクッション用ゴム組成物には、上述した無機充填剤の他に、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、カップリング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る。このような添加剤は一般的な方法で混練してリムクッション用ゴム組成物とし、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。本発明の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、成形加工性を低下させることなく、耐ヘタリ性及び耐クラック性を向上することができる。本発明のリムクッション用ゴム組成物をビード部におけるリムクッションとして使用した空気入りタイヤは、成形加工性が優れ品質が安定した製品が得られると共に、優れた耐久性を有するため、特に、重荷重用タイヤ及び航空機用タイヤとして好適に使用することができる。

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１，２に示す配合からなる１２種類のリムクッション用ゴム組成物（実施例１〜５、比較例１〜７）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、１.８Ｌのバンバリーミキサーで５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８インチのオープンロールに供し、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１２種類のリムクッション用ゴム組成物（実施例１〜５、比較例１〜７）の成形加工性を下記に示す方法により測定した。また、各リムクッション用ゴム組成物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、耐クラック性及び耐ヘタリ性を評価した。

成形加工性
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、断面形状が三日月形のダイス形状を有するダイから、各ゴム組成物を２０秒間押出成形したときの、押出成形体の形状保持性（特にエッジ部の形状安定性）及び表面の肌状態の度合いを、比較例１を基準して３段階で評価し、得られた結果を表１，２に示した。○は成形加工性が基準より優れるもの、△は成形加工性が基準と同レベルのもの、×は成形加工性が基準より劣るものとした。

耐クラック性
得られた試験片に熱老化処理を施した後、クラック成長試験を行ない耐クラック性を評価した。まず、得られた試験片からＪＩＳＫ６２６０に準拠したデマッチャ屈曲亀裂成長試験片を作成した。この試験片について、温度７０℃、１５０時間の熱老化処理を行なった。この熱老化処理後の試験片を用いて、ストローク４０ｍｍ、速度３００±１０ｒｐｍ、屈曲回数３万回後の亀裂成長［単位ｍｍ］を測定した。得られた結果を表１，２に示した。クラック成長が小さいほど耐クラック性が優れることを意味する。

耐ヘタリ性
得られた試験片からＪＩＳＫ６２６２に準拠して温度１００℃で、２５％の圧縮を７２時間かけた後の永久圧縮歪み［％］を測定した。得られた結果は、比較例１の測定値を１００とする指数として表１，２に示した。この指数が小さいほど永久圧縮歪みが小さく、耐ヘタリ性が優れることを意味する。

なお、表１，２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、ＳＴＲ２０
ＢＲ：ブタジエンゴム、日本ゼオン社製ＮＩＰＯＬＢＲ１２２０
ＬＩＲ−１：水添ポリイソプレン、数平均分子量２５０００、クラレ社製液状ポリイソプレンゴムＬＩＲ−２００
ＬＩＲ−２：官能基を有する水添ポリイソプレン、官能基の種類はフェニル基、数平均分子量２１０００、クラレ社製ＬＩＲ−２３０
ＬＩＲ−３：液状ポリイソプレンゴム、数平均分子量４７０００、クラレ社製液状ポリイソプレンゴムＬＩＲ−５０
ＣＢ−１：カーボンブラック、窒素吸着比表面積８４ｍ^２／ｇ（東海カーボン社製シースト３００）
ＣＢ−２：カーボンブラック、窒素吸着比表面積２８ｍ^２／ｇ（新日化カーボン社製ニテロン＃５５Ｓ）
亜鉛華：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
ステアリン酸：日油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
加硫促進剤：大内新興化学工業社製ノクセラーＮＳ−Ｐ
イオウ：細井化学工業社製油処理イオウ

本発明のリムクッション用ゴム組成物を使用した重荷重用空気入りタイヤのビード部の一例を示すタイヤ子午線方向の断面図である。

符号の説明

１ビード部
２カーカス層
３ビードコア
４チェーファー
５下側ビードフィラー
６上側ビードフィラー
７リムクッション

Claims

数平均分子量が２００００〜３５０００である水添ポリイソプレン及び／又は官能基を有する水添ポリイソプレンを１〜１０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６５〜１２５ｍ^２／ｇであるカーボンブラックを６５〜８５重量部配合したリムクッション用ゴム組成物。
前記水添ポリイソプレン及び官能基を有する水添ポリイソプレンを除くジエン系ゴムが、天然ゴム及び／又はブタジエンゴムである請求項１に記載のリムクッション用ゴム組成物。
請求項１又は２に記載のゴム組成物をリムクッションに使用した空気入りタイヤ。
航空機又は重荷重車両に使用される請求項３に記載の空気入りタイヤ。