(57)【要約】【課題】高硬度および低発熱性であり、かつ老化による破断伸びの低下を抑制し得るタイヤリムクッション用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供する。【解決手段】ジエン系ゴム１００質量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が６０〜１１０ｍ２／ｇのカーボンブラックを７０〜１１０質量部および分子量が１，０００，０００〜４，０００，０００の超高分子量ポリエチレンを３〜１５質量部を配合し、さらに加硫促進剤および硫黄を配合するとともに、前記加硫促進剤と前記硫黄の質量部の比率が、前記加硫促進剤／前記硫黄として０．８〜１．５であることを特徴とするタイヤリムクッション用ゴム組成物。該タイヤリムクッション用ゴム組成物をリムクッション（１１）に使用した空気入りタイヤ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジエン系ゴム１００質量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が６０〜１１０ｍ２／ｇのカーボンブラックを７０〜１１０質量部および分子量が１，０００，０００〜４，０００，０００の超高分子量ポリエチレンを３〜１５質量部配合し、さらに加硫促進剤および硫黄を配合するとともに、前記加硫促進剤と前記硫黄の質量部の比率が、前記加硫促進剤／前記硫黄として０．８〜１．５であることを特徴とするタイヤリムクッション用ゴム組成物。
【請求項２】
請求項１に記載のタイヤリムクッション用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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤリムクッション用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものであり、詳しくは、高硬度および低発熱性であり、かつ老化による破断伸びの低下を抑制し得るタイヤリムクッション用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両においてタイヤはリムとリムクッションのゴムを介して装着されており、この部分のゴムが柔らかいと嵌合が悪くなり、リムズレが発生するため、高硬度が要求される。この対策としてカーボンブラックの増量や、加硫剤および／または加硫促進剤の増量等により硬度を上げる方法があるが、発熱が大きくなり熱老化が進行しやすくなってしまう。また、ゴムの老化により破断伸びが低下し亀裂の発生が問題となる。
【０００３】
なお、空気入りタイヤに超高分子量ポリエチレンを使用する技術が知られている（例えば特許文献１、２参照）。しかしながら、当該従来技術は、高分子量ポリエチレンそのものを空気入りタイヤの所定の箇所に使用するものであって、下記で説明する本発明の構成および効果、すなわちゴム組成物中に高分子量ポリエチレンを一成分として配合し、これをタイヤのリムクッションに利用して高硬度、低発熱性、耐老化性を獲得することについては何ら開示または示唆がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−７１９１０号公報
【特許文献２】特開平９−１６４８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって本発明の目的は、高硬度および低発熱性であり、かつ老化による破断伸びの低下を抑制し得るタイヤリムクッション用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、ジエン系ゴムに特定の特性を有するカーボンブラックの特定量および超高分子量ポリエチレンの特定量を配合し、かつ加硫促進剤および硫黄の配合割合を特定することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成することができた。
すなわち本発明は以下のとおりである。
１．ジエン系ゴム１００質量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が６０〜１１０ｍ２／ｇのカーボンブラックを７０〜１１０質量部および分子量が１，０００，０００〜４，０００，０００の超高分子量ポリエチレンを３〜１５質量部配合し、さらに加硫促進剤および硫黄を配合するとともに、前記加硫促進剤と前記硫黄の質量部の比率が、前記加硫促進剤／前記硫黄として０．８〜１．５であることを特徴とするタイヤリムクッション用ゴム組成物。
２．前記１に記載のタイヤリムクッション用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。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ジエン系ゴムに特定の特性を有するカーボンブラックの特定量および超高分子量ポリエチレンの特定量を配合し、かつ加硫促進剤および硫黄の配合割合を特定したので、高硬度および低発熱性であり、かつ老化による破断伸びの低下を抑制し得るタイヤリムクッション用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】空気入りタイヤの一例の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１０】
図１は、空気入りタイヤの一例の部分断面図である。
図１において、空気入りタイヤは左右一対のビード部１およびサイドウォール２と、両サイドウォール２に連なるトレッド３からなり、ビード部１、１間にスチールコードが埋設されたカーカス層４が装架され、カーカス層４の端部がビードコア５およびビードフィラー６の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されて巻き上げられている。ビードフィラー６は２つの部材から構成され、その上部は上ビードフィラー６２であり、下部は下ビードフィラー６４である。トレッド３においては、カーカス層４の外側に、ベルト層７がタイヤ１周に亘って配置されている。ベルト層７の両端部には、ベルトクッション８が配置されている。また、トレッド３の内周側には、アンダートレッド３１が配置されている。空気入りタイヤの内面には、タイヤ内部に充填された空気がタイヤ外部に漏れるのを防止するために、インナーライナー９が設けられ、インナーライナー９を接着するためのタイゴム１０が、カーカス層４とインナーライナー９との間に積層されている。また、ビード部１においてはリムに接する部分にリムクッション１１が配置されている。
【００１１】
本発明のゴム組成物は、上記リムクション１１の形成にとくに有用に用いられる。次に、本発明のゴム組成物の各成分について説明する。
【００１２】
（ジエン系ゴム）
本発明で使用されるジエン系ゴム成分は、ゴム組成物に配合することができる任意のジエン系ゴムを用いることができ、例えば、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−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）等が挙げられる。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。また、その分子量やミクロ構造はとくに制限されず、アミン、アミド、シリル、アルコキシシリル、カルボキシル、ヒドロキシル基等で末端変性されていても、エポキシ化されていてもよい。
これらのジエン系ゴムの中でも、本発明の効果の点からジエン系ゴムはＮＲ、ＢＲが好ましい。
【００１３】
（カーボンブラック）
本発明で使用されるカーボンブラックは、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が６０〜１１０ｍ２／ｇであることが必要である。好ましくは、６５〜１００ｍ２／ｇであるのがよい。窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が６０ｍ２／ｇ未満では、高硬度とした場合破断伸びの低下率が悪化するので好ましくなく、逆に１１０ｍ２／ｇを超えると、高硬度と低発熱を両立させられず好ましくない。なお、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）はＪＩＳ  Ｋ６２１７−２に準拠して求めた値である。
【００１４】
（超高分子量ポリエチレン）
本発明で使用される超高分子量ポリエチレンは、分子量が１，０００，０００〜４，０００，０００の範囲である必要がある。好ましくは、分子量が１，０００，０００〜３，０００，０００の範囲であるのがよい。分子量が１，０００，０００未満では、弾性率及び老化による破断伸びの低下率の改善効果が小さくなり好ましくなく、逆に分子量が４，０００，０００を超えると、ゴム中の分散性が悪化するので好ましくない。なお、本発明でいう分子量とは、粘度平均分子量を意味し、固有粘度法（ASTM D4020）により測定された値である。
本発明で使用される超高分子量ポリエチレンは、市販されているものを利用することもでき、例えば三井化学（株）製ミペロンＸＭ−２２０（分子量＝２，０００，０００）、三井化学（株）製ハイゼックスミリオン２４０Ｓ（分子量＝２，０００，０００）、ハイゼックスミリオン３２０ＭＵ（分子量＝３，０００，０００）、ハイゼックスミリオン３４１Ｌ（分子量＝４，０００，０００）等が挙げられる。
【００１５】
（充填剤）
本発明のタイヤリムクッション用ゴム組成物は、各種充填剤を配合することができる。充填剤としてはとくに制限されず、用途により適宜選択すればよいが、例えば無機充填剤等が挙げられる。無機充填剤としては、例えばシリカ、クレー、タルク、炭酸カルシウム等を挙げることができる。
【００１６】
（タイヤリムクッション用ゴム組成物の配合割合）
本発明のタイヤリムクッション用ゴム組成物は、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が６０〜１１０ｍ２／ｇのカーボンブラックを７０〜１１０質量部および分子量が１，０００，０００〜４，０００，０００の超高分子量ポリエチレンを３〜１５質量部を配合し、さらに加硫促進剤および硫黄を配合するとともに、前記加硫促進剤と前記硫黄の質量部の比率が、前記加硫促進剤／前記硫黄（Ａ／Ｓ比）として０．８〜１．５であることを特徴とする。
前記カーボンブラックの配合量が７０質量部未満であると、硬度及び弾性率が低下し好ましくなく、逆に１１０質量部を超えると、発熱性が悪化し、老化による破断伸びの低下も抑制できない。
前記超高分子量ポリエチレンの配合量が３質量部未満であると、配合量が少なすぎて本発明の効果を奏することができず、逆に１５質量部を超えると、弾性率が高くなりすぎて好ましくない。
前記加硫促進剤／前記硫黄の比が０．８未満であると老化による破断伸びが低下し、発熱が大きくなるので好ましくなく、逆に１．５を超えると、弾性率が低下する。
なお、加硫促進剤の種類はとくに制限するものではないが、本発明では効果の点から、スルフェンアミド系加硫促進剤が好ましい。
【００１７】
さらに好ましい前記カーボンブラックの配合割合は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、７０〜９０質量部である。
さらに好ましい前記超高分子量ポリエチレンの配合割合は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、５〜１０質量部である。
さらに好ましい前記加硫促進剤／前記硫黄の比は、１〜１．５である。
なお、硫黄はジエン系ゴム１００質量部に対し、１〜２．５質量部配合するのが好ましい。
【００１８】
本発明のタイヤリムクッション用ゴム組成物には、前記した成分に加えて、加硫又は架橋剤、架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのゴム組成物に一般的に配合されている各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練して組成物とし、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も、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。
【００１９】
また本発明のタイヤリムクッション用ゴム組成物は従来の空気入りタイヤの製造方法に従って空気入りタイヤを製造するのに使用することができる。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。
【００２１】
実施例１〜２および比較例１〜９
サンプルの調製
表１に示す配合（質量部）において、加硫系（加硫促進剤、硫黄）を除く成分を１．７リットルの密閉式バンバリーミキサーで５分間混練した後、ミキサー外に放出させて室温冷却した。続いて、該組成物を同バンバリーミキサーに再度入れ、加硫系を加えて混練し、ゴム組成物を得た。次に得られたゴム組成物を所定の金型中で１５０℃で３０分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を調製した。得られた加硫ゴム試験片について以下に示す試験法で物性を測定した。
【００２２】
硬度：ＪＩＳ  Ｋ６２５３に準拠して２３℃で測定した。比較例１で得られた値を１００として、指数が大きいほど硬度が高いことを示す。
弾性率：東洋精機製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用い、温度２０℃、伸長変形率１０±２％、振動数２０Ｈｚの条件で測定した。比較例１を１００として、指数で評価した。指数が大きいほど弾性率が良好であることを示す。
発熱性：ＪＩＳ  Ｋ６３９４に準拠し、初期歪１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚにて６０℃におけるｔａｎδを測定した。測定値の逆数をとり、この値について、比較例１の値を１００とする指数で示した。指数が大きいほど低発熱性であることを示す。
老化後の破断伸び低下率：ＪＩＳ  Ｋ６２５１に準拠し、サンプルの２０℃における破断時の伸びと７０℃、９６時間熱老化させたサンプルの２０℃における破断時の伸びの変化量率(（熱老化前−熱老化後）／熱老化前)を計算し、変化量率の逆数をとり、この値について、比較例１を１００とする指数で表示した。指数が大きいほど老化による破断伸びの低下が抑制されていることを示す。
結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
＊１：ＮＲ（ＳＴＲ２０）
＊２：ＢＲ（日本ゼオン（株）製、Nipol BR1220）
＊３：超高分子量ポリエチレン（三井化学（株）製、ミペロンＸＭ−２２０、分子量＝２，０００，０００）
＊４：超高分子量ポリエチレン（三井化学(株)製、ハイゼックスミリオン０３０Ｓ、分子量＝５００，０００）
＊５：カーボンブラック（東海カーボン（株）製、シースト３００、Ｎ２ＳＡ＝８１ｍ２／ｇ）
＊６：加硫促進剤（大内新興化学工業（株）製、ノクセラーＮＳ−Ｐ）
＊７：ステアリン酸（千葉脂肪酸(株)製、工業用ステアリン酸）
＊８：亜鉛華（正同化学工業（株）製、酸化亜鉛３種）
＊９：硫黄（鶴見化学工業（株）製、金華印油入微粉硫黄）
【００２５】
上記の表１から明らかなように、実施例１〜２で調製されたタイヤリムクッション用ゴム組成物は、ジエン系ゴムに超高分子量ポリエチレンの特定量および特定の特性を有するカーボンブラックの特定量を配合し、かつ加硫促進剤および硫黄の配合割合を特定しているので、従来の代表的な比較例１に対し、高硬度および低発熱性であり、かつ老化による破断伸びの低下が抑制されている。この結果から、実施例１〜２で調製されたタイヤリムクッション用ゴム組成物は、タイヤのリムクッションに使用するのにとくに好適であることが分かる。
これに対し、比較例２は、比較例１のゴム組成物においてカーボンブラックを減量した例であり、硬度および弾性率が悪化している。
比較例３は、比較例１のゴム組成物においてカーボンブラックを増量した例であり、低発熱性が得られず、老化による破断伸びの低下も抑制できない。
比較例４は、比較例１のゴム組成物においてＡ／Ｓ比を低くした例であり、低発熱性が得られず、老化による破断伸びの低下も抑制できない。
比較例５は、比較例１のゴム組成物においてＡ／Ｓ比を高くした例であり、弾性率が悪化し、低発熱性も得られない。
比較例６は、超高分子量ポリエチレンの配合量が本発明で規定する上限を超えているので、弾性率が非常に高くなり、実用に供し得ない。
比較例７は、超高分子量ポリエチレンの分子量が本発明で規定する下限未満であるので、いずれの物性も十分に改善されなかった。
比較例８は、カーボンブラックの配合量が本発明で規定する下限未満であるので、硬度および弾性率が低下した。
比較例９は、Ａ／Ｓ比が本発明で規定する上限を超えているので、硬度が改善されない。
【符号の説明】
【００２６】
１  ビード部
２  サイドウォール
３  トレッド
４  カーカス層
５  ビードコア
６  ビードフィラー
７  ベルト層
８  ベルトクッション
９  インナーライナー
１１  リムクッション
【図１】
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