JP4970766B2

JP4970766B2 - ブレーカークッション用ゴム組成物およびそれを用いたタイヤ

Info

Publication number: JP4970766B2
Application number: JP2005307629A
Authority: JP
Inventors: 洋一水野
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2005-10-21
Filing date: 2005-10-21
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2025-10-21
Also published as: JP2007112944A; US20070093580A1; DE602006003716D1; EP1780238B1; EP1780238A1; US7531589B2; CN1951991A

Description

本発明は、ブレーカークッション用ゴム組成物およびそれを用いたブレーカークッションを有するタイヤに関する。詳細には、ゴムの発熱および物性低下を抑制できるブレーカークッション用ゴム組成物およびそれを用いたブレーカークッションを有するタイヤに関する。

ブレーカーのエッジ部とケースとの間には、ブレーカークッションとよばれる層が設けられており、乗り心地、耐久性などに大きな影響を及ぼす。

近年、タイヤライフ改善へのニーズが高まっており、トレッドゴムの耐摩耗性の改善およびトレッド幅の拡大などが進められ、ブレーカークッションゴムにおいても、従来よりも大幅に耐疲労特性を改善させることが急務となっている。よって、ブレーカークッションゴムについて、操縦安定性を維持しながら、老化後の硬度や破断時伸びなどの優れた配合を採用する必要がある。

とくにバスやトラックなどの重荷重用タイヤの場合、ブレーカーのエッジ部の温度上昇が著しく、熱老化によってブレーカーのエッジゴムとスチールコードとの間でセパレーションが発生することがある。当然、その近傍にあるブレーカークッション部分は、走行時に非常に強い熱履歴を受ける。さらには、ゴムが著しく硬化し、外部からの刺激によりブレーカークッションゴムが破壊し、バーストに至ることもあり得る。よって、ブレーカークッションゴムの要求特性としては、重負荷に耐えながら、発熱による硬度の過度の上昇や老化後の引張特性の低下が少ないゴムであることがあげられる。

そこで、たとえば、カーボンブラックの選択において、引張特性の良好なＳＡＦ級などの高級カーボンブラックを用いると、低発熱性に欠け、低発熱性能の良好なＦＥＦ級などの低級カーボンを用いると、引張特性が低下してしまうことから、ブレーカークッションゴムには、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ級のカーボンブラックが好んで用いられてきた。しかし、今後はタイヤのロングライフ化が進み、更なる耐久改善が急務である。

特許文献１には、ゴム成分中に、所定のシリカおよびカーボンブラックを所定量含有することで、操縦安定性を維持しながら、低発熱性に優れ、老化後の引張特性の低下が少ないブレーカークッション用ゴム組成物が開示されているが、老化後の硬度については記載されておらず、さらに、引張特性の保持率についても、充分なものではなかった。

特開２００４−１６１８６２号公報

本発明は、発熱およびゴム特性低下を抑制したブレーカークッション用ゴム組成物およびそれを用いたタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、ゴム成分１００重量部に対して、ヨウ素吸着量が７０〜１２０ｍ²／ｇであるカーボンブラックを２５〜３５重量部、およびレゾルシン縮合物または変性レゾルシン縮合物を０．５〜２重量部含有するブレーカークッション用ゴム組成物に関する。

前記ゴム組成物は、さらに、メチレン供与体を０．５〜２重量部含有することが好ましい。

また、本発明は、前記ゴム組成物を用いたブレーカークッションを有するタイヤに関する。

本発明によれば、レゾルシン縮合物または変性レゾルシン縮合物を適量配合することによって、ゴムの発熱および物性低下を抑制できるブレーカークッション用ゴム組成物およびそれを用いたタイヤを提供することができる。

本発明のブレーカークッション用ゴム組成物は、ゴム成分、カーボンブラックならびにレゾルシン縮合物または変性レゾルシン縮合物からなる。

ゴム成分としては、とくに制限はなく、ゴム工業において一般的に使用されているものでよく、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）などがあげられ、単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。前記ゴム成分としては、低発熱性に優れるため、ＮＲまたはＩＲが好ましい。

カーボンブラックのヨウ素吸着量（ＩＡ）は７０ｍ²／ｇ以上、好ましくは９０ｍ²／ｇ以上である。ＩＡが７０ｍ²／ｇ未満では、補強性および剛性（操縦安定性）が不充分である。また、ＩＡは１２０ｍ²／ｇ以下、好ましくは１１０ｍ²／ｇ以下である。ＩＡが１２０ｍ²／ｇをこえると、低発熱性に劣る。

カーボンブラックの配合量は、ゴム成分１００重量部に対して、２５重量部以上、好ましくは２７．５重量部以上である。カーボンブラックの配合量が２５重量部未満では硬度が低下し、さらに、充分な補強性および剛性が得られない。また、カーボンブラックの配合量は、３５重量部以下、好ましくは３２．５重量部以下である。３５重量部をこえると、低発熱性および破断時伸びが低下する。

本発明で使用するレゾルシン縮合物とは、化学式１で表される化合物をいう。式中のｎは１以上の整数である。

また、変性レゾルシン縮合物とは、化学式２で表される化合物をいう。式中のｎは整数である。また、式中において、Ｒはアルキル基であることが好ましい。

変性レゾルシン縮合物としては、たとえば、レゾルシン・アルキルフェノール・ホルマリン共重合体、レゾルシン・ホルマリン反応物ペナコライト樹脂、ＲＳＭ（約６０重量％のレゾルシンと約４０重量％のステアリン酸との混合物）などがあげられるが、レゾルシン・アルキルフェノール・ホルマリン共重合体およびＲＳＭ（約６０重量％のレゾルシンと約４０重量％のステアリン酸との混合物）が好ましい。

レゾルシン縮合物または変性レゾルシン縮合物の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して０．５重量部以上、好ましくは０．７５重量部以上である。配合量が０．５重量部未満では、得られたゴム組成物の物性変化抑制効果が小さい。また、レゾルシン縮合物または変性レゾルシン縮合物の配合量は２重量部以下、好ましくは１．５重量部以下である。配合量が２重量部をこえると、硬度および剛性が過度に上昇し、破断時伸びが低下する。

本発明では、レゾルシン縮合物または変性レゾルシン縮合物をゴム組成物中に配合することで、剛性、引張強度および破断時伸びのバランスに優れ、レゾルシン縮合物または変性レゾルシン縮合物のかわりに化学式３で表されるようなクレゾール樹脂を配合したゴム組成物よりも優れた性能を示すことができる。

本発明のブレーカークッション用ゴム組成物には、さらに、メチレン供与体を配合することが好ましい。

メチレン供与体としては、たとえば、ヘキサメチレンテトラミン、メチロールメラミン樹脂、ヘキサメトキシメチロールメラミンなどがあげられ、ヘキサメチレンテトラミンおよびスミカノール５０７が好ましい。

メチレン供与体の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して０．５重量部以上が好ましく、０．７５重量部以上がより好ましい。メチレン供与体の配合量が０．５重量部未満では、物性変化抑止効果が小さい傾向がある。また、メチレン供与体の配合量は２重量部以下が好ましく、１．５重量部以下がより好ましい。メチレン供与体の配合量が２重量部をこえると、硬度および剛性が過度に上昇し、破断時伸びが低下する傾向がある。

本発明のブレーカークッション用ゴム組成物は、前記ゴム成分、カーボンブラック、レゾルシン縮合物または変性レゾルシン縮合物、ならびにメチレン基供与体以外にも、老化防止剤、軟化剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、硫黄、加硫促進剤など、通常ゴム工業に使われるものを適宜配合することができる。

本発明のブレーカークッション用ゴム組成物は、成形後、加硫され、ブレーカークッションとして用いられるが、とくに、バスやトラックなどの重荷重用タイヤのブレーカークッションとして使用することが好ましい。

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。

本発明の実施例および比較例において用いた各種薬品について、以下に説明する。
天然ゴム：ＲＳＳ♯３
カーボンブラック１：三菱化学（株）製のダイヤブラックＩ（Ｎ２２０、ヨウ素吸着量：１１８ｍ²／ｇ）
カーボンブラック２：三菱化学（株）製のダイヤブラックＬＩ（Ｎ２１９、ヨウ素吸着量：１１０ｍ²／ｇ）
変性レゾルシン縮合物１：住友化学（株）製のスミカノール６２０（レゾルシン・アルキルフェノール・ホルマリン共重合体）
変性レゾルシン縮合物２：住友化学（株）製のＲＳＭ（約６０重量％のレゾルシンと約４０重量％のステアリン酸との混合物）
メチレン供与体１：住友化学（株）製のスミカノール５０７（約５０重量％のメチロールメラミン樹脂と約５０重量％のシリカおよびオイルとの混合物）
メチレン供与体２：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＨ（ヘキサメチレンテトラミン）
老化防止剤：精工化学（株）製のノンフレックスＲＤ（２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒトロキノリン）
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸「桐」
酸化亜鉛：東邦亜鉛（株）製の銀嶺Ｒ
硫黄：鶴見化学工業（株）製
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）

実施例１〜１５および比較例１〜４
硫黄および加硫促進剤を除く各種薬品を、表１に示す配合処方にしたがって、１．７Ｌのバンバリーミキサーを用いて、１５０℃で５分間混練りした。得られた混練物に、硫黄および加硫促進剤を、表１に示す配合量添加し、２軸オープンロールを用いて８０℃で５分間混練りし、未加硫ゴム組成物を得た。そして、未加硫ゴム組成物を用いて、タイヤ周方向に配合を６分割したブレーカークッションを成型し、１５０℃および２０ｋｇｆの条件下で３０分間加硫することにより、バス・トラック用タイヤ（タイヤサイズ：１１Ｒ２２．５）を製造し、下記の各試験を行なった。

（粘弾性試験）
上記製造したタイヤのブレーカークッションから、幅４ｍｍ、長さ４０ｍｍ、厚さ１ｍｍの試験片を切り出し、（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪１０％、温度６０℃、周波数１０Ｈｚ、動歪１％の条件下で、損失正接（ｔａｎδ）を測定した。ｔａｎδが小さいほど、低発熱性および転がり抵抗特性が良好であることを示し、０．０５５以下が好ましい。

（ロードテスト後の外観）
作製したタイヤを１０ｔトラックに装着し、２０万ｋｍ走行後の外観を比較した。さらに、タイヤを解体し、ブレーカークッション部のクラックの有無を目視により評価した。

○：外観に問題なく、ブレーカークッション部にもクラックは発生していない
△：外観は問題ないが、ブレーカークッション部に微小なクラックが発生した
×：外観上、タイヤがふくれているのが認められ、クラックが発生した

（硬度試験）
２５℃の条件下にて、ＪＩＳ−Ａ硬度計を用いてロードテスト前およびロードテスト後のタイヤから切り出した試験片の硬度（ＪＩＳ−Ａ）を測定した。さらに、下記計算式により、ロードテスト前後の硬度の差を算出した。ロードテスト前の硬度は５３以上が好ましく、ロードテスト後の硬度は６２以下が好ましい。さらに、硬度の差が小さいほど、ロードテスト前後の硬度の差が小さく、耐久性に優れることを示す。

（硬度の差）＝（ロードテスト後の硬度）―（ロードテスト前の硬度）

（引張試験）
ロードテスト前およびロードテスト後のタイヤのブレーカークッション部から、３号ダンベルのサンプルを打ち抜き、ＪＩＳＫ６２５１に準じて引張り試験を実施し、破断時伸び（ＥＢ）を測定した。さらに、下記計算式により、ロードテスト前後の破断時伸びの保持率を算出した。ロードテスト前の破断時伸びは４５０％以上が好ましく、ロードテスト後の破断時伸びは３５０％以上が好ましい。さらに、保持率が大きいほど、物性変化が少なく、優れていることを示し、７８以上が好ましい。
（保持率）＝（ロードテスト後の破断時伸び）
÷（ロードテスト前の破断時伸び）×１００

以上の試験結果を表１に示す。

カーボンブラックおよび変性レゾルシン縮合物を所定量配合した実施例１〜１５では、低発熱性、外観、硬度、破断時伸びおよび物性変化抑止力に優れている。

それに対して、レゾルシン縮合物または変形レゾルシン縮合物を含有していない比較例１では、ロードテスト前後の物性変化抑止力および外観に劣る。

カーボンブラックの配合量が３５重量部をこえる比較例２では、低発熱性および破断時伸びに劣る。

カーボンブラックの配合量が２５重量部未満である比較例３では、硬度および剛性が低く、操縦安定性に劣る。

レゾルシン縮合物または変形レゾルシン縮合物を含む樹脂の配合量が２重量部をこえる比較例４では、硬度が過度に上昇し、破断時伸びも低下する。

Claims

ゴム成分１００重量部に対して、
ヨウ素吸着量が９０〜１２０ｍ²／ｇであるカーボンブラックを２５〜３５重量部、および
レゾルシン縮合物または変性レゾルシン縮合物を０．５〜２重量部含有し、
レゾルシン縮合物が、下記の化学式で表される化合物

（式中のｎは１以上の整数である。）であり、
変性レゾルシン縮合物が、下記の化学式で表される化合物

（式中のｎは整数である。また、式中において、Ｒはアルキル基である。）であり、
補強剤としてカーボンブラックのみを含有するブレーカークッション用ゴム組成物を用いたブレーカークッションを有するタイヤ。
さらに、メチレン供与体を０．５〜２重量部含有する請求項１記載のタイヤ。