JP2016060789A - ビードフィラー用ゴム組成物およびランフラット補強材用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】
高硬度、弾性率、低発熱性および熱老化特性においてバランスよく優れた、ビードフィラー用ゴム組成物、およびランフラット補強材用ゴム組成物を提供す。
【解決手段】
（Ａ）ＪＩＳ Ｋ７１２１に準拠して測定したガラス転移点が０℃以下のジエン系ゴム成分、及び、（Ｂ）シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン鎖を有する重合体、を含有するビードフィラー用ゴム組成物、または、ランフラット補強材用ゴム組成物。
【選択図】なし

Description

本発明はビードフィラー用ゴム組成物、およびランフラットタイヤのランフラット補強材用ゴム組成物に関する。

従来、タイヤのビードフィラーには高硬度なゴムが用いられている。ゴムを高硬度化する手段としては、カーボンブラック等の充填剤を増量したりする手法が知られているが（例えば、特許文献１参照）、ゴムの加工性が悪化したり、ゴムの発熱性が悪化するといった課題がある。

また、フェノール系熱硬化樹脂を添加する手法も提案されているが、破壊強度の低下や熱老化性の悪化など耐久性の低下が著しい課題があった。（特許文献２参照）
一方、サイドウォールの内側で、カーカスの外側に配設される高硬度のランフラット補強材を有するランフラットタイヤが実用化され、パンクなどにより空気圧が失われた状態になっても、ある程度の距離を走行できるようになった。これにより、スペアタイヤを常備する必要がなくなり、車輌全体における重量の軽量化が期待できる。しかし、ランフラットタイヤのパンク時（空気圧減少時）のランフラット走行には、速度や距離などにおいて制限があり、ランフラット性能のさらなる向上が求められている。

また、ランフラット性能を向上させる有効な手段としては、ランフラット補強材の低発熱性を向上させる手法も知られているが、ランフラット性能を向上させるためには、ランフラット補強材用ゴム組成物の高温での硬度（弾性率）を高い値に保つことで変形を抑えつつ、低発熱性を向上させることが重要である。また、高温時の破断時伸びが低下すると老化後の破壊が起こりやすくなる。すなわち、ランフラット性能を向上させるためには、ランフラット補強材用ゴム組成物の弾性率、低発熱性および破断時伸びの３物性を両立させることが重要となる。

他方で、タイヤを軽量化することによっても燃費の向上が期待できる。特にビードフィラーは操縦安定性にも影響するため、高硬度である必要があるが、材料を高硬度とし肉厚を薄くすることで軽量化することが期待されている。

特開平０９−２７２３０７号公報 特許第５３１７４７７号公報 特開２００８−２１４４５８号公報

本発明は、高硬度、弾性率、低発熱性および熱老化特性においてバランスよく優れた、ビードフィラー用ゴム組成物、およびランフラット補強材用ゴム組成物を提供することを目的とする。

本発明は、（Ａ）ＪＩＳＫ７１２１に準拠して測定したガラス転移点が０℃以下のジエン系ゴム成分、及び、（Ｂ）シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン鎖を有する重合体、を含有するビードフィラー用ゴム組成物により達成することができる。
（Ａ）ＪＩＳ Ｋ７１２１に準拠して測定したガラス転移点が０℃以下のジエン系ゴム成分、及び、
（Ｂ）シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン鎖を有する重合体、を含有するランフラットタイヤのランフラット補強材用ゴム組成物により達成することができる。

本発明によれば、特定のガラス転移点をもつジエン系ゴム成分と、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン鎖を有する重合体を含有することで、弾性率、低発熱性および熱老化特性に優れるため、ビードフィラーに使用した場合に、タイヤの重量を軽量化でき、低燃費性能および耐久性に優れたタイヤを提供することが出来る。また、ジエン系ゴム成分と、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン鎖を有する重合体を含有する組成物をランフラット補強材に使用した場合は、ランフラット補強材を薄肉化できるため、乗り心地、燃費性能に優れたランフラットタイヤを提供することができる。

本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴム成分と、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン鎖を有する重合体を含有する。シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン鎖を有する重合体としては公知の方法で製造することができ、市販されているものを使用することもできる。市販品としては、ＪＳＲ株式会社製ＡＴ４００、ＡＴ３００等を挙げることができる。

シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン鎖を有する重合体の配合割合は、後述するジエン系ゴム成分との合計に対して、３〜５０質量％が好ましい。シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン鎖を有する重合体の配合割合が３質量％未満では高硬度化の効果が低く、５０質量％を超えると引っ張り強度が低下する傾向がある。

前記ジエン系ゴム成分としては、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、スチレンイソプレンブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）、スチレンイソプレンゴム（ＳＩＲ）、イソプレンブタジエンゴム、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）などが挙げられる。これらのジエン系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、低発熱性と耐屈曲性とのバランスが良好という点からＮＲ、ＩＲ、ＢＲおよび／またはＳＢＲを含有することが好ましい。

前記ＢＲとしては、ハイシス１，４−ポリブタジエンゴム（ハイシスＢＲ）、変性ブタジエンゴム（変性ＢＲ）などの各種ＢＲを用いることができる。

前記ハイシスＢＲとは、シス１，４結合含有率が９０質量％以上のブタジエンゴムである。このようなハイシスＢＲとして、例えば、ＪＳＲ株式会社製のＢＲ０１、ＢＲ７３０などが挙げられる。

前記変性ＢＲとしては、リチウム開始剤により１，３−ブタジエンの重合をおこなったのち、官能基を有する化合物を添加することにより得られる。

ジエン系ゴム成分は、ＪＩＳ Ｋ７１２１に準拠して測定したガラス転移点が−１２０℃〜０℃であることが好ましい。ガラス転移点が上記範囲であることで、加硫後に適度な弾力と強度を兼ね備えることが可能となる。

前記ＳＢＲとしては、乳化重合により得られる乳化重合ＳＢＲ（Ｅ−ＳＢＲ）、溶液重合により得られる溶液重合ＳＢＲ（Ｓ−ＳＢＲ）や、これらのＳＢＲが３−アミノプロピルジメチルメトキシシラン等により変性された変性Ｅ−ＳＢＲ、変性Ｓ−ＳＢＲなどの各種ＳＢＲを用いることができる。

本発明のビードフィラー用ゴム組成物、およびランフラット補強材用ゴム組成物は、ゴム強度を向上させるために所定のカーボンブラックを含有することができる。

前記カーボンブラックのヨウ素吸着量（ＩＡ）は５０ｍｇ／ｇ以下が好ましく、４５ｍｇ／ｇ以下がより好ましい。カーボンブラックのＩＡが５０ｍｇ／ｇを超える場合は、低発熱性が悪化する傾向がある。また、カーボンブラックのＩＡは３０ｍｇ／ｇ以上が好ましく、３５ｍｇ／ｇ以上がより好ましく、４０ｍｇ／ｇ以上がさらに好ましい。カーボンブラックのＩＡが３０ｍｇ／ｇ未満の場合は、補強性が低下する傾向がある。なお、カーボンブラックのヨウ素吸着量はＡＳＴＭ Ｄ１７６５−０５に準じて測定される値である。

前記ジエン系ゴム成分及び前記シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン鎖を有する重合体の合計（以下単に「ゴム成分」とも言う。）１００質量部に対する前記カーボンブラックの含有量は、１０質量部以上が好ましく、２０質量部以上がより好ましい。カーボンブラックの含有量が１０質量部未満の場合は、補強性が低下する傾向がある。また、カーボンブラックの含有量は、１００質量部以下である。カーボンブラックの含有量が１００質量部を超える場合は、低発熱性が悪化する傾向がある。

本発明のゴム組成物は、弾性率および低発熱性を両立させるために所定のシリカを含有することもできる。

前記シリカのＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ）は１７０ｍ^２／ｇ以下が好ましく、１３０ｍ^２／ｇ以下がより好ましい。シリカのＢＥＴが１７０ｍ^２／ｇを超える場合は、低発熱性が悪化する傾向がある。また、シリカのＢＥＴは１００ｍ^２／ｇ以上が好ましく、１１０ｍ^２／ｇ以上がより好ましい。シリカのＢＥＴが１００ｍ^２／ｇ未満の場合は、補強性が低下する傾向がある。なお、シリカのＢＥＴ比表面積は、ＡＳＴＭ Ｄ３０３７−８１に準じてＢＥＴ法で測定される値である。

前記シリカのゴム成分１００質量部に対する含有量は、１００質量部以下が好ましい。シリカの含有量が１００質量部を超える場合は、低発熱性が悪化する傾向がある。

本発明のゴム組成物は、シリカとともにシランカップリング剤を含有することもできる。シランカップリング剤としては、ゴム工業において、従来からシリカと併用される任意のシランカップリング剤を使用することができ、例えば、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（３−トリエトキシシリルプロピル）ジ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などのメルカプト系、ビニルトリエ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などのニトロ系、３−クロロプロピルトリメトキシシランなどのクロロ系などが挙げられる。これら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、スルフィド系、メルカプト系がシリカとの結合力が強く、発熱性において優れるという点から好ましい。

シランカップリング剤を含有する場合の含有量は、シリカ１００質量部に対して、２０質量部以下が好ましく、１５質量部以下がより好ましい。２０質量部を超える場合はコストの増加に見合った効果が得られない傾向がある。

本発明のビードフィラー用ゴム組成物、およびランフラット補強材用ゴム組成物には上記の材料以外にも、タイヤ工業において一般的に用いられている前記のカーボンブラックおよびシリカ以外の補強用充填剤、各種オイル、軟化剤、ワックス、酸化亜鉛、ステアリン酸、老化防止剤、硫黄、各種加硫促進剤などを必要に応じて適宜配合することができる。

本発明のビードフィラー用ゴム組成物、およびランフラット補強材用ゴム組成物の製造方法としては特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、前記の各成分をオープンロール、バンバリーミキサー、密閉式混練機などのゴム混練装置を用いて混練し、その後加硫する方法等により製造できる。

本発明のゴム組成物は、弾性率、低発熱性および熱老化特性においてバランスよく優れるゴム組成物であり、ビードフィラーとして使用することで操縦安定性、耐久性に優れたタイヤを、ランフラットタイヤのランフラット補強材として使用することでランフラット性能に優れたランフラットタイヤを得ることができる。

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

以下に実施例および比較例において用いた各種薬品をまとめて示す。
ＡＴ４００：ＪＳＲ（株）製シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン
ＡＴ３００：ＪＳＲ（株）製シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン
天然ゴム：ＲＳＳ＃３
スチレン−ブタジエン共重合ゴム：ＪＳＲ（製）ＳＬ５５６（Ｔｇ＝−５５℃）
ブタジエンゴム：ＪＳＲ（製）ＢＲ０１（Ｔｇ＝−１００℃）
カーボンブラック（ＨＡＦ）：三菱化学（株）製ダイヤブラックＮ３３９
カーボンブラック（ＦＥＦ）：三菱化学（株）製ダイヤブラックＥ
シリカ：東ソー・シリカ（株）製ニプシルＡＱ
シランカップリング剤：ＥＶＯＮＩＫ−ＤＥＧＵＳＳＡ社製Ｓｉ６９
伸展油：三共油化工業（株）製ＳＮＨ４６
フェノール樹脂：住友ベークライト（株）製ＰＲ１２６８６（カシューオイル変性フェノール樹脂）
老化防止剤：大内新興化学工業（株）製ノクラック８１０ＮＡ
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ
実施例１〜９および比較例１〜８
温度制御装置を付属したプラストミル（内容量：２５０ｍｌ）を使用し、一段目の混練として、充填率７２％、回転数６０ｒｐｍの条件で、ゴム成分、伸展油、カーボンブラック、シリカ、シランカップリング剤、ステアリン酸、老化防止剤、酸化亜鉛を混練した。ついで、二段目の混練として、上記で得た配合物を室温まで冷却後、イオウ（硫黄）及び加硫促進剤を混練した。これを成型し、１６０℃で所定時間、加硫プレスにて加硫し、以下のタイヤ性能を表す特性評価を実施した。
＜硬度＞
ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠し、タイプＡデュロメータで測定した。比較例１、比較例５を基準とした指数で表し、数値が大きいほど高硬度であることを示す。
＜３００％引張応力、引張強さ＞
ＪＩＳ Ｋ ６２５１に準拠し、３号ダンベル型試験片を用いて、引張試験を実施し、３００％引張応力、及び、引張強さ（ＴＢ）を測定した。測定結果は比較例１、比較例５を基準とした指数で表し、数値が大きいほど高応力、高強度であることを示す。
＜引裂き強度＞
ＪＩＳ Ｋ６２５２に準拠し、トラウザ形試験片を用いて引裂き試験を実施した。測定結果は比較例１、比較例５を基準とした指数で表し、数値が大きいほど、高強度であることを示す。
＜熱老化性＞
ＪＩＳ Ｋ６２５７に準拠し、３号ダンベル型試験片を用いて、１００℃雰囲気下で４８時間の老化試験を行ったのち、引張試験を実施し引張強さ（ＴＢ）を測定した。測定結果は比較例１、比較例５を基準とした指数で表し、数値が大きいほど高強度であることを示す。
＜発熱性＞
発熱性の評価加硫ゴムの発熱性は、２５℃におけるｔａｎδを測定し評価した。ｔａｎδ（２５℃）は、米国レオメトリックス社製の動的スペクトロメーターを使用し、温度２５℃引張の動的歪１％、周波数１０Ｈｚの条件で測定し、比較例１、比較例５を基準とした指数で表示した。数値が大きいほど、低発熱性であることを示す。

表１および表２の結果より、ジエン系ゴム成分に対し、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを配合したゴム組成物は、硬度、引張強度に優れ、ビードフィラー、ランフラット補強材に適用できることが分かる。
できる。

Claims (2)

1. （Ａ）ＪＩＳ Ｋ７１２１に準拠して測定したガラス転移点が０℃以下のジエン系ゴム成分、及び、
   （Ｂ）シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン鎖を有する重合体、
   を含有するビードフィラー用ゴム組成物。
2. （Ａ）ＪＩＳ Ｋ７１２１に準拠して測定したガラス転移点が０℃以下のジエン系ゴム成分、及び、
   （Ｂ）シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン鎖を有する重合体、
   を含有するランフラットタイヤのランフラット補強材用ゴム組成物。