JP4516409B2 - ゴム組成物の製造方法、ならびに該ゴム組成物およびそれからなるサイドウォールを有する空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ゴム組成物の製造方法、ならびに該ゴム組成物およびそれからなるサイドウォールを有する空気入りタイヤに関する。

従来、空気入りタイヤのサイドウォール用ゴム組成物の耐亀裂成長性を向上させる方法として、シス１，４結合含有率が高いブタジエンゴム（ハイシスＢＲ）をゴム組成物に配合する方法が知られている。また、タイヤの転がり抵抗を低減させる（タイヤの転がり抵抗性を向上させる）方法として、サイドウォールのヒステリシスロスを低下させる方法が知られており、ヒステリシスロスを低下させるために、カーボンブラックのコロイダル特性（ヨウ素吸着量、ジブチルフタレート吸油量など）を変更したり、カーボンブラックの配合量を低減させる方法が知られている。

しかし、耐亀裂成長性および転がり抵抗性の両方を満足させることを目的として、ハイシスＢＲを配合し、さらにカーボンブラックの配合量を減じて配合した場合、ＢＲの粘度が低く、カーボンブラックの配合量が少ないことから、ゴム成分およびカーボンブラックからなるマトリックスの粘度が低下する。そして、密閉型混合機を用いて混合する場合、マトリックスの粘度が低いために、充分な分散が得られる前に、容易に昇温して排出に至り、カーボンブラックが充分に分散されない（カーボン分散性が低下する）ため劣悪な仕上りになるという問題があった。

カーボンブラックを充分に分散させるため、これまで、オイル投入のタイミングをずらしたり、混合機における薬品の充填率を加減するという手法が用いられてきた。また、特許文献１には、カーボンブラックを２つの工程にわけて分散し混合するというゴム組成物の製造方法が開示されている。

しかし、これらの技術では、カーボンブラックの配合量を４０重量部以下ときわめて少量とすることができず、得られたゴム組成物からなるサイドウォールを有する空気入りタイヤの耐亀裂成長性および転がり抵抗性の両方を充分に満足させることができなかった。

特開平８−３０２０２９号公報

本発明は、ゴム組成物中においてカーボンブラックを充分に分散させ、さらに耐亀裂成長性および転がり抵抗性を向上させたゴム組成物の製造方法、およびその製造方法から得られるゴム組成物、およびそのゴム組成物からなるサイドウォール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、シス１，４結合含有率が９０重量％以上であるブタジエンゴム５０〜６５重量％、および天然ゴム３５〜５０重量％からなるゴム成分１００重量部に対してヨウ素吸着量が４８〜６８ｍｇ／ｇおよびジブチルフタレート吸油量が１２７〜１５７ｍｌ／１００ｇのカーボンブラックを２０〜４０重量部、ならびに軟化剤および粘着レジンを合計５重量部以下含有するゴム組成物の製造方法であって、（１）該ゴム成分の４０〜７５重量％と、カーボンブラック、軟化剤および粘着レジンを混練りする工程、および（２）工程（１）で混練りしたゴム組成物と残りのゴム成分２５〜６０重量％を混練する工程からなるゴム組成物の製造方法に関する。

また、本発明は、前記製造方法で得られるゴム組成物に関する。

さらに、本発明は、ゴム組成物からなるサイドウォール部を有する空気入りタイヤに関する。

本発明によれば、工程（１）および（２）にてゴム成分をわけて混練りすることにより、カーボンブラックを少量配合することが可能となり、ゴム組成物中においてカーボンブラックを充分に分散させ、さらに耐亀裂成長性および転がり抵抗性を向上させることができる。

本発明の製造方法によって製造されるゴム組成物は、ゴム成分、カーボンブラック、軟化剤および粘着レジンからなる。

ゴム成分はブタジエンゴム（ＢＲ）および／または天然ゴム（ＮＲ）からなる。

ＢＲとしては、充分に耐亀裂成長性を向上させることが可能であるため、シス１，４結合を多量に含有するＢＲ（ハイシスＢＲ）が好ましい。

ハイシスＢＲのシス１，４結合含有率は９０重量％以上である。シス１，４結合含有率が９０重量％未満では、期待される耐亀裂成長性を得ることができない。

ゴム成分中のＢＲの含有率は５０重量％以上、好ましくは５５重量％以上である。ＢＲの含有率は５０重量％未満では、充分な耐亀裂成長性を得ることができない。また、ＢＲの含有率は６５重量％以下、好ましくは６０重量％以下である。ＢＲの含有率は６５重量％をこえると、耐外傷性が悪くなる。

ＮＲとしては、具体的にＲＳＳ♯３、ＳＩＲ２０などがあげられる。なかでも、混練加工性という理由から、ＮＲはＳＩＲ２０とすることが好ましい。

ゴム成分中のＮＲの含有率は３５重量％以上、好ましくは４０重量％以上である。ＮＲの含有率が３５重量％未満では、耐外傷性を維持できない。また、ＮＲの含有率は５０重量％以下、好ましくは４５重量％以下である。ＮＲの含有率が５０重量％をこえると、充分な耐亀裂成長性を得ることができない。

カーボンブラックのヨウ素吸着量は４８ｍｇ／ｇ以上、好ましくは５２ｍｇ／ｇ以上である。ヨウ素吸着量が４８ｍｇ／ｇ未満では、充分な耐外傷性を得ることができない。また、カーボンブラックのヨウ素吸着量は６８ｍｇ／ｇ以下、好ましくは６４ｍｇ／ｇ以下である。ヨウ素吸着量が６８ｍｇ／ｇをこえると、良好な転がり抵抗性を得ることができない。

カーボンブラックのジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ吸油量）は１２７ｍｌ／ｇ以上、好ましくは１３２ｍｌ／ｇ以上である。ＤＢＰ吸油量が１２７ｍｌ／ｇ未満では、良好な操縦安定性を得ることができない。また、ＤＢＰ吸油量は１５７ｍｌ／ｇ以下、好ましくは１５４ｍｌ／ｇ以下である。ＤＢＰ吸油量が１５７ｍｌ／ｇをこえると、加硫ゴムの硬度が高すぎて脱型時に外傷を受ける。

カーボンブラックの含有量は、ゴム成分１００重量部に対して２０重量部以上、好ましくは３０重量部以上である。含有量が２０重量部未満では、充分なゴムの補強効果が得られず、カーボンブラックの分散性の向上も期待できない。また、カーボンブラックの含有量は、ゴム成分１００重量部に対して４０重量部以下、好ましくは３５重量部以下である。含有量が４０重量部をこえると、転がり抵抗性が充分ではない。

軟化剤としては、アロマチックオイル、パラフィンオイルなどが挙げられる。

軟化剤の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して２重量部以下であることが好ましい。軟化剤の含有量が２重量部をこえると、良好な転がり抵抗性が得られない傾向がある。

粘着レジンの具体例としては、フェノール系レジン、石油系レジンなどが挙げられる。

粘着レジンの含有量は、ゴム成分１００重量部に対して０．５〜１．０重量部であることが好ましい。粘着レジンの含有量が０．５重量部未満では、タイヤ製造時、良好な粘着性が得られない傾向がある。また、粘着レジンの含有量が１．０重量部をこえると、熱老化時に硬化して割れやすくなる傾向がある。

軟化剤および粘着レジンの合計含有量は、ゴム成分１００重量部に対して２重量部以上であることが好ましい。含有量が２重量部未満では、良好なゴム生地が得られない傾向がある。また、軟化剤および粘着レジンの合計含有量は、ゴム成分１００重量部に対して５重量部以下、好ましくは３重量部以下である。含有量が５重量部をこえると、転がり抵抗性が低下する傾向がある。

ゴム組成物は、前記ゴム成分、カーボンブラック、軟化剤および粘着レジンのほかに、タイヤ工業において一般的に使用されるワックス、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、加硫剤および加硫促進剤を配合することができる。

本発明のゴム組成物の製造方法は、（１）該ゴム成分の４０〜７５重量％と、カーボンブラック、軟化剤および粘着レジンを混練りする工程、および（２）工程（１）で混練りしたゴム組成物と残りのゴム成分２５〜６０重量％を混練する工程からなる。

工程（１）におけるゴム成分の配合率は４０重量％以上、好ましくは４５重量％以上、より好ましくは５０重量％以上である。ゴム成分の配合率が４０重量％未満では、混練時の発熱が高すぎて、充分な練りを付与できない。また、工程（１）におけるゴム成分の配合率は７５重量％以下、好ましくは６５重量％以下、より好ましくは５５重量％以下である。ゴム成分の配合率が７５重量％をこえると、カーボンブラックを充分に分散させることができず、耐亀裂成長性および転がり抵抗性を向上させることができない。

工程（１）において、カーボンブラック、軟化剤および粘着レジン、その他、ワックス、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛のように一般のタイヤ工業において使用される添加剤を配合することが好ましい。

工程（２）におけるゴム成分の配合率は２５重量％以上、好ましくは３５重量％以上、より好ましくは４５重量％以上である。ゴム成分の配合率が２５重量％未満では、カーボンブラックを充分に分散させることができず、耐亀裂成長性および転がり抵抗性を向上させることができない。また、工程（２）におけるゴム成分の配合率は６０重量％以下、好ましくは５５重量％以下、より好ましくは５０重量％以下である。ゴム成分の配合率が６０重量％をこえると、工程（１）の発熱量を増大させる。

工程（１）において、まず、４０〜７５重量％のゴム成分を混練りすることによって、ゴム成分およびカーボンブラックのマトリックスとしての粘度を上昇させ、その後、工程（２）において、工程（１）で得られたゴム組成物と、残りの２５〜６０重量部のゴム成分を練りこむことにより、少量しかカーボンブラックを配合しなくても、カーボンブラックの分散性が良好なゴム組成物を製造することができる。

本発明の製造方法は、工程（１）および（２）ののちに、工程（３）として、工程（２）で混練りしたゴム組成物と、硫黄などの加硫剤、加硫促進剤を配合することが好ましい。

本発明の空気入りタイヤは、本発明の製造方法により得られたゴム組成物からなるサイドウォールを用いて通常の方法により製造される。すなわち、工程（１）および（２）により得られたゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤのサイドウォールの形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法にて成形し、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してタイヤを製造することができる。

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

ＮＲ：ＳＩＲ２０
ＢＲ：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ（シス１，４結合含有率：９７重量％）
カーボンブラックＡ：昭和キャボット（株）製のＮ３５１Ｈ（ヨウ素吸着量：５８ｍｇ／ｇ、ＤＢＰ吸油量：１３７ｍｌ／１００ｇ）
カーボンブラックＢ：東海カーボン（株）製のシーストＳＯ（ヨウ素吸着量：４８ｍｇ／ｇ、ＤＢＰ吸油量：１１５ｍｌ／１００ｇ）
アロマチックオイル：出光興産（株）製のＡＨ２４
粘着レジン：三井化学（株）製のハイレッツＧ−１００
ワックス：日本精鑞（株）製のオゾエース０３５５
老化防止剤６Ｃ：フレキシス社製のサントフレックス６ＰＰＤ
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸つばき
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２種
５％オイル処理硫黄：鶴見化学工業（株）製の５％オイル処理粉末硫黄
促進剤ＣＺ：三新化学工業（株）製のサンセラーＣＭ
促進剤Ｍ：三新化学工業（株）製のサンセラーＭ

実施例および比較例１〜２
（実施例におけるゴム試験片の作製）
表１の工程（１）における配合内容にしたがって、ＮＲおよびＢＲのそれぞれ一部、カーボンブラック、アロマチックオイル、粘着レジン、ワックス、老化防止剤、ステアリン酸および酸化亜鉛を、バンバリーミキサーにより１６０℃、１．３分間混練りした。次に工程（２）において、工程（１）で得られた混練物、および残りのゴム成分を、バンバリーミキサーにより１６０℃、１．３分間混練りした。そして、工程（３）において、工程（２）で得られた混練物、硫黄および加硫促進剤を、オープンロールを用いて１００℃、５分で混練りし、得られた混練物を加硫することによりゴム試験片を作製した。

（比較例１〜２におけるゴム組成物の作製）
表１の工程（１）の配合内容にしたがって、ＮＲおよびＢＲを全量、ならびにカーボンブラック、アロマチックオイル、粘着レジン、ワックス、老化防止剤、ステアリン酸および酸化亜鉛を、バンバリーミキサーにより１６０℃、１．３分混練りした。次に工程（２）において、工程（１）で得られた混練物、硫黄および加硫促進剤を、オープンロールを用いて１００℃、５分混練りし、得られた混練物を加硫することによりゴム試験片を作製した。

ゴム試験片の作製方法における各種薬品の配合量を表１に示す。

前記作製方法により得られた実施例および比較例１〜２のゴム試験片を、以下の測定試験に用いた。

＜試験方法＞
（複素弾性率（Ｅ＊））
（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータで初期歪み１０％、動歪み２％、振動周波数１０Ｈｚ、および温度７０℃にて複素弾性率（Ｅ＊）を測定した。

（ｔａｎδ）
（株）上島製作所製のスペクトロメーターを用いて、動的歪振幅±２％、周波数１０Ｈｚ、温度７０℃の条件で、試験片のｔａｎδを測定した。

（カーボン分散性）
凍結切削ミクロトームを用いて、ゴム組成物の薄片を作製し、顕微鏡を用いて未分散のカーボンブラックの比率を計算した。

試験結果を表２に示す。

Claims (3)

1. シス１，４結合含有率が９０重量％以上であるブタジエンゴム５０〜６５重量％、および
   天然ゴム３５〜５０重量％からなるゴム成分１００重量部に対して
   ヨウ素吸着量が４８〜６８ｍｇ／ｇおよびジブチルフタレート吸油量が１２７〜１５７ｍｌ／１００ｇのカーボンブラックを２０〜４０重量部、ならびに
   軟化剤および粘着レジンを合計５重量部以下含有するゴム組成物の製造方法であって、
   （１）該ゴム成分の４０〜７５重量％と、カーボンブラック、軟化剤および粘着レジンを混練りする工程、および
   （２）工程（１）で混練りしたゴム組成物と残りのゴム成分２５〜６０重量％を混練する工程
   からなるゴム組成物の製造方法。
2. 請求項１記載の製造方法で得られるゴム組成物。
3. 請求項２記載のゴム組成物からなるサイドウォール部を有する空気入りタイヤ。