(57)【要約】【課題】耐久性を向上するとともに、軽量化を実現できるサイドウォール補強層用ゴム組成物、及びそれを用いて作製したサイドウォール補強層を有するランフラットタイヤを提供する。【解決手段】ゴム成分１００質量部に対して、プラスチックマイクロスフィアの表面に炭酸カルシウムが付着したハイブリッドフィラーを５〜８０質量部含有するサイドウォール補強層用ゴム組成物に関する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム成分１００質量部に対して、プラスチックマイクロスフィアの表面に炭酸カルシウムが付着したハイブリッドフィラーを５〜８０質量部含有するサイドウォール補強層用ゴム組成物。
【請求項２】
前記ハイブリッドフィラーの平均粒子径が２０〜１００μｍである請求項１記載のサイドウォール補強層用ゴム組成物。
【請求項３】
請求項１又は２記載のゴム組成物を用いて作製したサイドウォール補強層を有するランフラットタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイドウォール補強層用ゴム組成物、及びそれを用いたランフラットタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、タイヤのパンク時においてもある程度の距離を安全走行することを目指し、ランフラットタイヤが開発されている。ランフラットタイヤは、タイヤのサイドウォールの内側に、高弾性率で分厚いサイドウォール補強層を配置したものである。サイドウォール補強層により、タイヤパンク時のタイヤの剛性が維持されるため、繰り返し屈曲変形を受けた場合においてもタイヤの破損が軽減され、長距離走行が可能となる。さらに、このランフラットタイヤを用いることで、車両にスペアタイヤを常備しておく必要性がなくなり、車両全体の重量を軽量化することができ、低燃費性を改善することができる。
【０００３】
しかしながら、ランフラットタイヤのパンク時におけるランフラット走行（空気圧が失われた状態での走行）では、走行速度および走行距離の面で改善の余地があり、ランフラットタイヤの耐久性の更なる向上が要求されている。
【０００４】
ランフラットタイヤの耐久性を向上させる有効な手段として、サイドウォールの内側に配置されたサイドウォール補強層を厚くすることにより、タイヤの変形を抑制してタイヤの破壊を防ぐ方法があげられる。しかしながら、サイドウォール補強層を厚くした場合には、サイドウォール補強層の厚さ増加に伴ってランフラットタイヤの重量が大きくなる。そのため、本来ならばランフラットタイヤを用いることにより得られるはずの車両全体の重量の軽量化という効果が低減してしまうという問題があった。
【０００５】
特許文献１には、スチレンブタジエンゴム及びブタジエンゴムの合計含有量が８０質量％であるジエン系ゴムと、ガラス転移温度が１０℃以下である芳香族ビニル重合体とを含有するタイヤ用ゴム組成物が開示されている。しかしながら、ランフラットタイヤの耐久性の向上、軽量化については検討されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１１２９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決し、耐久性を向上するとともに、軽量化を実現できるサイドウォール補強層用ゴム組成物、及びそれを用いて作製したサイドウォール補強層を有するランフラットタイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ゴム成分１００質量部に対して、プラスチックマイクロスフィアの表面に炭酸カルシウムが付着したハイブリッドフィラーを５〜８０質量部含有するサイドウォール補強層用ゴム組成物に関する。
【０００９】
上記ハイブリッドフィラーの平均粒子径は、２０〜１００μｍであることが好ましい。
【００１０】
本発明はまた、上記ゴム組成物を用いて作製したサイドウォール補強層を有するランフラットタイヤに関する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、プラスチックマイクロスフィアの表面に炭酸カルシウムが付着したハイブリッドフィラーを所定量配合したサイドウォール補強層用ゴム組成物であるので、優れた耐久性を有するとともに、軽量化されたランフラットタイヤを提供できる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明のゴム組成物は、ハイブリッドフィラーを所定量含有する。ハイブリッドフィラーは、有機フィラーであるプラスチックマイクロスフィアの表面に、無機フィラーである炭酸カルシウムが付着したものであり、例えば、三共製粉（株）製の中空バルーンＥＭＣ、松本油脂製薬（株）製のマツモトマイクロスフェアーＭＦＬ−８０ＧＣＡなどが挙げられる。
【００１３】
上記ハイブリッドフィラーを構成するプラスチックマイクロスフィアは、外殻部分が熱可塑性樹脂で構成され、該外殻中に気体を内包した中空構造を有する粒子である。プラスチックマイクロスフィアは、中空構造（バルーン形状）を有していることから、比重が小さい。したがって、ハイブリッドフィラーをゴム組成物に配合することにより、軽量化を実現することができる。また、プラスチックマイクロスフィアは、外殻部分が熱可塑性樹脂で構成されているため、外殻部分が無機物で構成された粒子と比較して、弾性が高い。これにより、ハイブリッドフィラーをゴム成分と混練りしても、プラスチックマイクロスフィアのバルーン形状が破壊されにくく、軽量化を実現する効果を充分に発揮することができ、また、耐久性を向上することも可能となる。
【００１４】
しかしながら、プラスチックマイクロスフィアは、飛散性が高く、取り扱いに注意を要するという点で改善の余地があった。これに対し、本発明に係るハイブリッドフィラーは、プラスチックマイクロスフィアの表面に炭酸カルシウムが付着しているため、飛散性が抑制され、容易に取り扱うことができる。また、炭酸カルシウムをプラスチックマイクロスフィアの表面に付着させることにより、プラスチックマイクロスフィアが分散しやすくなるという効果もある。
【００１５】
このように、本発明に係るハイブリッドフィラーは、プラスチックマイクロスフィアを含んでいるため、該ハイブリッドフィラーをゴム組成物に配合することで、耐久性を向上するとともに、軽量化を実現できる。また、本発明のハイブリッドフィラーは、プラスチックマイクロスフィアの表面に炭酸カルシウムが付着しているため、容易に取り扱うことができるとともに、分散性を向上できる。
【００１６】
上記プラスチックマイクロスフィアは、固体又は液体が熱可塑性樹脂に内包された粒子（熱膨張性マイクロカプセル）を加熱する（膨張処理）ことによって得られる。該膨張処理では、熱可塑性樹脂が軟化するとともに、熱可塑性樹脂に内包された固体又は液体がガス化して内圧が上昇することで、熱膨張性マイクロカプセルが膨張する。ハイブリッドフィラーを作製する際には、熱膨張性マイクロカプセルを用いてもよいし、プラスチックマイクロスフィア（膨張処理後の熱膨張性マイクロカプセル）を用いてもよい。熱膨張性マイクロカプセルとしては、エクスパンセル社製のＥＸＰＡＮＣＥＬ  ＷＵ、松本油脂製薬（株）社製のマツモトマイクロスフェアＦなどが挙げられる。また、プラスチックマイクロスフィアとしては、エクスパンセル社製のＥＸＰＡＮＣＥＬ  ＷＥ、松本油脂製薬（株）社製のマツモトマイクロスフェアＦ−ＤＥなどが挙げられる。
【００１７】
上記プラスチックマイクロスフィアの外殻部分を構成する熱可塑性樹脂としては、例えば、（メタ）アクリロニトリルの重合体、又は（メタ）アクリロニトリル含有量の高い共重合体が好適に用いられる。当該共重合体における他のモノマー（コモノマー）としては、ハロゲン化ビニル、ハロゲン化ビニリデン、スチレン系モノマー、（メタ）アクリレート系モノマー、酢酸ビニル、ブタジエン、ビニルピリジン、クロロプレン等が用いられる。なかでも、高弾性が得られるという理由から、スチレン系モノマーを用いることが好ましい。
なお、上記熱可塑性樹脂は、未架橋であることが好ましいが、熱可塑性樹脂としての性質を損なわない程度に部分的に架橋されていてもよい。
【００１８】
上記熱膨張性マイクロカプセルにおいて熱可塑性樹脂に内包される液体としては、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ブタン、イソブタン、ヘキサン、石油エーテルなどの炭化水素類、塩化メチル、塩化メチレン、ジクロロエチレン、トリクロロエタン、トリクロルエチレンなどの塩素化炭化水素などを用いることができる。
【００１９】
上記熱膨張性マイクロカプセルにおいて熱可塑性樹脂に内包される固体としては、アジゾカーボンアミド、ジニトロソ・ペンタメチレン・テトラミン、アゾビスイソブチロニトリル、トルエンスルホニルヒドラジド誘導体、芳香族スクシニルヒドラジド誘導体などを用いることができる。
【００２０】
上記ハイブリッドフィラーを構成する炭酸カルシウムとしては特に限定されず、重質炭酸カルシウム、胡粉、白亜及び合成炭酸カルシウムなど、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。なかでも、安価であるという理由から、重質炭酸カルシウムを用いることが好ましい。
なお、炭酸カルシウムは表面処理が施されていてもよく、例えば、有機物で表面が被覆されていてもよい。
【００２１】
上記ハイブリッドフィラーの作製方法としては、プラスチックマイクロスフィアの表面の少なくとも一部を炭酸カルシウムで被覆できる方法であればとくに制限はない。
なお、熱膨張性マイクロカプセルの表面の少なくとも一部を炭酸カルシウムで被覆してから、膨張処理を行うことにより、ハイブリッドフィラーを作製してもよい。
【００２２】
ハイブリッドフィラーの平均粒子径は、好ましくは２０μｍ以上、より好ましくは２５μｍ以上、更に好ましくは３０μｍ以上である。２０μｍ未満であると、軽量化の効果が小さくなる傾向がある。また、ハイブリッドフィラーの平均粒子径は、好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは９０μｍ以下、更に好ましくは８０μｍ以下である。１００μｍを超えると、耐久性が悪化する傾向がある。
なお、ハイブリッドフィラーの平均粒子径は、加硫後に撮影した透過型電子顕微鏡写真の画像解析処理による絶対最大長の平均値である。
【００２３】
ハイブリッドフィラーの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、５質量部以上、好ましくは１５質量部以上、より好ましくは２５質量部以上、更に好ましくは３５質量部以上である。５質量部未満であると、軽量化の効果が小さくなる傾向がある。また、ハイブリッドフィラーの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、８０質量部以下、好ましくは７０質量部以下、より好ましくは６０質量部以下、更に好ましくは５０質量部以下である。８０質量部を超えると、耐久性が悪化する傾向がある。
【００２４】
本発明のゴム組成物で使用できるゴム成分としては、天然ゴム（ＮＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｘ−ＩＩＲ）等のジエン系ゴムが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。なかでも、優れた低発熱性及び耐久性が得られるという理由から、ＮＲ、ＢＲを使用することが好ましく、ＮＲ及びＢＲを併用することがより好ましい。
なお、ＮＲとしては特に限定されず、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。また、ＢＲとしては特に限定されず、タイヤ工業において一般的なものを使用でき、なかでも、剛性を向上することができるため、カーボンブラック等のフィラーの含有量を減量し、低発熱性を改善できるという理由から、１，２−シンジオタクティックポリブタジエン（ＳＰＢ）を含有するＢＲ（ＳＰＢ含有ＢＲ）を用いることが好ましい。
【００２５】
ＳＰＢ含有ＢＲとは、ＳＰＢがマトリックスとなるＢＲ中に充分に微分散しており、ＢＲ中におけるＳＰＢの平均粒子径が非常に小さいものである。
【００２６】
ＳＰＢ含有ＢＲにおいて、ＢＲ中におけるＳＰＢの平均粒子径は２０ｎｍ以上が好ましく、４０ｎｍ以上がより好ましい。２０ｎｍ未満では、分散性が悪化する傾向がある。また、ＳＰＢの平均粒子径は３００ｎｍ以下が好ましい。３００ｎｍを超えると、強度が低下する傾向がある。
なお、ＳＰＢの平均粒子径は、加硫後に撮影した透過型電子顕微鏡写真の画像解析処理による絶対最大長の平均値である。
【００２７】
ＳＰＢ含有ＢＲ中におけるＳＰＢの含有率は１．０質量％以上が好ましく、２．０質量％以上がより好ましい。１．０質量％未満では、ＳＰＢ含有ＢＲを含有することによる効果が小さくなる傾向がある。また、ＳＰＢの含有率は２５質量％以下が好ましく、２０質量％以下がより好ましい。２５質量％を超えると、ポリマーの硬度が過度に増大し、加工性が悪化する傾向がある。なお、ＳＰＢ含有ＢＲ中におけるＳＰＢの含有率は、沸騰ｎ−ヘキサン不溶物量により示される。
【００２８】
ＳＰＢ含有ＢＲ中におけるＳＰＢは、結晶である場合、常温からタイヤ使用温度領域での補強性を与えることができる。
ＳＰＢ含有ＢＲとしては、例えば、宇部興産（株）製、ＶＣＲ４１２、ＶＣＲ６１７等が挙げられる。
【００２９】
ゴム成分１００質量％中のＮＲの含有量は、好ましくは４５質量％以上、より好ましくは５０質量％以上、更に好ましくは６０質量％以上である。４５質量％未満であると、破壊特性が低下することにより、耐久性が悪化する傾向がある。また、ゴム成分１００質量％中のＮＲの含有量は、好ましくは８５質量％以下、より好ましくは８０質量％以下、更に好ましくは７５質量％以下である。８５質量％を超えると、リパージョンが発生しやすくなり、加工性が悪化する傾向がある。また、ゴム組成物が柔らかくなり、耐久性が悪化する傾向がある。
【００３０】
ゴム成分１００質量％中のＢＲの含有量は、好ましくは１５質量％以上、より好ましくは２０質量％以上、更に好ましくは２５質量％以上である。１５質量％未満であると、リパージョンが発生しやすくなり、加工性が悪化する傾向がある。また、ゴム組成物が柔らかくなり、耐久性が悪化する傾向がある。また、ゴム成分１００質量％中のＢＲの含有量は、好ましくは５５質量％以下、より好ましくは５０質量％以下、更に好ましくは４５質量％以下である。５５質量％を超えると、破壊特性が低下することにより、耐久性が悪化する傾向がある。
【００３１】
ゴム成分１００質量％中のＮＲ及びＢＲの合計含有量は、好ましくは６０質量％以上、より好ましくは７５質量％以上、更に好ましくは９０質量％以上であり、最も好ましくは１００質量％である。６０質量％未満であると、低発熱性と破壊特性とのバランスが悪くなる。
【００３２】
本発明のゴム組成物は、上記成分に加え、シリカ、カーボンブラック等の充填剤、シランカップリング剤、オイル、粘着付与剤、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤等、必要に応じた添加剤が適宜配合され得る。
【００３３】
本発明のゴム組成物は、カーボンブラックを含有することが好ましい。使用できるカーボンブラックとしては、ＧＰＦ、ＦＥＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦなどが挙げられるが、特に限定されない。カーボンブラックを配合することにより、補強性を高め、破壊特性を改善できる。
【００３４】
カーボンブラックの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは１５質量部以上、より好ましくは２０質量部以上、更に好ましくは２５質量部以上である。１５質量部未満では、充分な補強性が得られず、破壊特性を改善できないおそれがある。また、該カーボンブラックの含有量は、好ましくは５５質量部以下、より好ましくは５０質量部以下、更に好ましくは４５質量部以下である。５５質量部を超えると、発熱量が増加する傾向がある。この場合、発熱によってゴムが破壊されるため、耐久性が悪化する傾向がある。
【００３５】
本発明のゴム組成物は、一般的な方法で製造される。すなわち、バンバリーミキサー、ニーダー、オープンロールなどの混練機で前記各成分を混練りし、その後加硫する方法等により製造できる。
【００３６】
ハイブリッドフィラーとゴム成分とを混練りする工程では、混練機の回転数は、１５〜６０ｒｐｍであることが好ましい。１５ｒｐｍ未満では、ハイブリッドフィラーの分散不良を招くおそれがある。６０ｒｐｍを超えると、ハイブリッドフィラーを構成するプラスチックマイクロスフィアのバルーン形状が破壊され、軽量化を実現する効果が低下するおそれがある。
【００３７】
本発明のゴム組成物は、サイド補強型ランフラットタイヤのサイドウォールの補強層に使用される。当該補強層とは、ランフラットタイヤのサイドウォールの内側に配置されたライニングストリップ層のことをいう。補強ゴム層の配置形態としては、例えば、カーカスプライの内側に接してビードからショルダーにわたって配置され、両端方向に厚さを漸減する三日月状の補強ゴム層や、カーカスプライ本体部分とその折返し部の間にビードからトレッド端にわたって配置される補強ゴム層、複数のカーカスプライ又は補強プライの間に配置される２層の補強ゴム層等が挙げられる。当該補強層の具体例は、特開２００７−３２６５５９号公報の図１、特開２００４−３３０８２２号公報の図１に示されている。
【００３８】
本発明のランフラットタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法で製造される。すなわち、必要に応じて前記配合剤を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でサイドウォール補強層の形状にあわせて押出し加工し、他のタイヤ部材とともに、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形することにより、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することにより、ランフラットタイヤを得ることができる。
【実施例】
【００３９】
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
【００４０】
以下、実施例及び比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
ＮＲ：ＲＳＳ＃３
ＢＲ：宇部興産（株）製のＶＣＲ４１２（ＳＰＢ含有ＢＲ、ＳＰＢの平均粒子径：２５０ｎｍ、ＳＰＢの含有率：１２質量％）
ハイブリッドフィラー（１）：三共精粉（株）製のＥＭＣ４０（平均粒子径：４５μｍ、プラスチックマイクロスフィアの外殻部分：アクリル系樹脂、プラスチックマイクロスフィアに内包された気体：空気、プラスチックマイクロスフィアの表面に付着した炭酸カルシウム：重質炭酸カルシウム（平均粒子径：１μｍ））
ハイブリッドフィラー（２）：三共精粉（株）製のＥＭＣ８０（平均粒子径：７５μｍ、プラスチックマイクロスフィアの外殻部分：アクリル系樹脂、プラスチックマイクロスフィアに内包された気体：空気、プラスチックマイクロスフィアの表面に付着した炭酸カルシウム：重質炭酸カルシウム（平均粒子径：１μｍ））
炭酸カルシウム：三共精粉（株）製のエスカロン♯２３００
プラスチックマイクロスフィア：日本フィライト（株）製のＥＸＰＡＮＣＥＬ  ５５１ＤＥ４０ｄ４２
カーボンブラック：三菱化学（株）製のダイヤブラックＥ（Ｎ２ＳＡ：４１ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸油量：１１５ｍｌ／１００ｇ）
老化防止剤：住友化学（株）製のアンチゲン６Ｃ（Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン）
ステアリン酸：日油（株）製の椿
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２種
硫黄：四国化成工業（株）製のミュークロンＯＴ（平均分子量：２０００００）
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エンアミド）
【００４１】
実施例１〜４及び比較例１〜４
表１に示す配合内容に従い、１．７Ｌバンバリーミキサーを用いて、硫黄、加硫促進剤及びハイブリッドフィラー以外の材料を約１５０℃で４分間混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に硫黄、加硫促進剤及びハイブリッドフィラーを添加し、２軸オープンロール（回転数：２０ｒｐｍ）を用いて、約８０℃で４分間混練りし、所定のサイズの未加硫ゴムシートを得た。得られた未加硫ゴムシートを、２０ｍｍの厚さでサイドウォール補強層の形状に成形し、他のタイヤ部位と貼り合わせ、１５０℃の条件下で３５分間加硫することにより、試験用タイヤを製造した（タイヤサイズ：２１５／４５ＺＲＩ７）。
【００４２】
上記試験用タイヤを使用して、下記の評価を行った。それぞれの試験結果を表１に示す。
【００４３】
（引張り試験）
ＪＩＳＫ６２５１「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に準じ、上記試験用タイヤのサイドウォール補強層から切り出した厚さ２ｍｍのシート状試験片（３号ダンベル型）を用いて引張り試験を実施し、破断強度（ＭＰａ）を測定した。破断強度が大きいほど、ゴム強度に優れることを示す。
【００４４】
（ランフラット走行性試験）
空気圧を０ｋＰａにした上記試験用タイヤに対して６．８６ｋＮの荷重を加えながらドラム上を８０ｋｍ／ｈの一定速度で走行させ、タイヤが破壊するまでの走行距離を測定した。比較例１の走行距離を１００として、下記計算式により、各配合の走行距離を指数表示した。なお、ランフラット走行性指数が大きいほど、ランフラット走行性が良好である（タイヤパンク時の走行距離が長い）ことを示す。
（ランフラット走行性指数）＝（各配合の走行距離）／（比較例１の走行距離）×１００
【００４５】
（タイヤ重量）
計量器を用いてタイヤ重量を測定し、下記計算式により、比較例１のタイヤ重量を１００とし、各配合のタイヤ重量を指数表示した。なお、タイヤ重量指数が大きいほど、タイヤが軽いことを示す。
（タイヤ重量指数）＝（比較例１のタイヤ重量）／（各配合のタイヤ重量）×１００
【００４６】
【表１】
2011063720.tif 000002
【００４７】
表１より、特定のハイブリッドフィラーを所定量配合した実施例は、比較例１と比較して、ゴム強度を維持したまま、ランフラット走行性が改善されるとともに、タイヤを軽くすることができた。
【００４８】
ハイブリッドフィラーの配合量が特定の範囲を越えた比較例２では、ゴム強度及びランフラット走行性が悪化した。ハイブリッドフィラーを配合せず、炭酸カルシウムを配合した比較例３では、ゴム強度及びランフラット走行性が悪化するとともに、タイヤ重量が増加した。ハイブリッドフィラーを配合せず、プラスチックマイクロスフィアを配合した比較例４では、ゴム強度が悪化した。