(57)【要約】【課題】ゴムチェーファーの耐候性、耐トゥ欠け性及び耐リム滑り性を高度にバランスさせることが可能なゴムチェーファー用ゴム組成物を提供する。【解決手段】ジエン系ゴムからなるゴム成分100質量部に対して、平均径が0.05〜20μmで平均長さが10〜2000μmである有機短繊維1〜20質量部を配合し、ワックスを配合しないことを特徴とするゴムチェーファー用ゴム組成物である。該ゴム組成物は、上記ゴム成分100質量部に対して、２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が90以下のカーボンブラックを40〜100質量部含有するのが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジエン系ゴムからなるゴム成分100質量部に対して、平均径が0.05〜20μmで且つ平均長さが10〜2000μmである有機短繊維1〜20質量部を配合し、ワックスを配合しないことを特徴とするゴムチェーファー用ゴム組成物。
【請求項２】
前記ゴム成分100質量部に対して、老化防止剤を1質量部以上含有することを特徴とする請求項１に記載のゴムチェーファー用ゴム組成物。
【請求項３】
前記ゴム成分100質量部に対して、２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が90mL/100g以下のカーボンブラックを40〜100質量部含有することを特徴とする請求項１に記載のゴムチェーファー用ゴム組成物。
【請求項４】
前記ゴム成分100質量部に対して、２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が90mL/100g以下のカーボンブラックを60〜80質量部含有することを特徴とする請求項３に記載のゴムチェーファー用ゴム組成物。
【請求項５】
前記有機短繊維が、脂肪族ポリアミド系、芳香族ポリアミド系、ポリエステル系、ポリオレフィン系、ポリビニルアルコール系及びセルロース系短繊維のうちの少なくとも１種からなることを特徴とする請求項１に記載のゴムチェーファー用ゴム組成物。
【請求項６】
前記有機短繊維が、前記ゴム成分と化学的に結合してなることを特徴とする請求項１又は５に記載のゴムチェーファー用ゴム組成物。
【請求項７】
前記有機短繊維が、マレイン酸変性ポリオレフィンからなることを特徴とする請求項５又は６に記載のゴムチェーファー用ゴム組成物。
【請求項８】
前記ゴム組成物は、更に融点が100〜150℃のポリオレフィンを含有し、前記有機短繊維が主鎖にアミド基を有する熱可塑性ポリマーからなり、該熱可塑性ポリマー（Ａ）、前記ゴム成分の少なくとも一部（Ｂ）、及び前記ポリオレフィン（Ｃ）の各成分を、（Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）＝１：１〜２：０〜１の質量比で予め混練りして調製したマスターバッチを用いて得たものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のゴムチェーファー用ゴム組成物。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載のゴム組成物をゴムチェーファーに適用したタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴムチェーファー用ゴム組成物及びそれを用いたタイヤに関し、特に耐候性、耐トゥ欠け性及び耐リム滑り性に優れたゴムチェーファー用ゴム組成物及びそれを用いた重荷重用タイヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トラックやバス用の重荷重用タイヤにおいては、トレッド部の両端から半径方向内方に延びるサイドウォール部の半径方向内端にそれぞれ連なり、リムに着座されるビード部において、リムのビードシートおよびリムフランジとの接触部分にゴムチェーファーを配設して、ビード部のリム擦れ、リム滑り等を防止するとともに、エアシール性等の向上を図ることが、従来から広く一般に行われている。
【０００３】
上記ゴムチェーファーは、タイヤの外皮部材の一つであるため、長時間の屋外使用に耐え得るように高い耐候性を有する必要がある。そのため、通常、ゴムチェーファー用のゴム組成物には、ワックスや老化防止剤が配合されている。
【０００４】
また、上記ゴムチェーファーは、リムと接触する部分であるため、リム滑りを防止すべく、高弾性にするのが一般的である。例えば、下記特許文献１には、ポリオレフィンと、ゴム成分と、アミド基を有する熱可塑性ポリマーからなり、ムーニー粘度が低く、加硫後の弾性率が高いゴムチェーファー用ゴム組成物が開示されている。また、下記特許文献２には、ゴム成分と、アミド基を有する熱可塑性エラストマーからなる繊維と、オレフィン系樹脂とからなり、低燃費性に優れ、リムずれし難いゴムチェーファーを用いたタイヤが開示されている。
【０００５】
一方、タイヤは、リムの組替え時にビード先端部の欠け（トゥ欠け）が発生することがある。そのため、トゥ欠けを防止するために、ゴムチェーファーは、熱老化後の切断時伸び（Ｅb）が高いことが望ましい。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−３３６８号公報
【特許文献２】特開平７−３１５０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のように、耐候性を確保するためにワックスを配合すると、ゴムチェーファーの表面にワックスがブルームして被膜を形成してしまい、その結果、耐リム滑り性が低下してしまう。また、ワックスを配合する代わりに、老化防止剤を多量に配合して耐候性を確保しようとすると、老化防止剤の配合量が非常に多くなり、実用的でない。また、耐リム滑り性の向上のために、ゴムチェーファーを高弾性化しすぎると、必然的にゴムチェーファーの切断時伸びが低下して、タイヤの耐トゥ欠け性が低下してしまう。したがって、従来の技術では、耐候性、耐トゥ欠け性及び耐リム滑り性を高度にバランスさせることが難しかった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、ゴムチェーファーの耐候性、耐トゥ欠け性及び耐リム滑り性を高度にバランスさせることが可能なゴムチェーファー用ゴム組成物を提供することにある。また、本発明の他の目的は、かかるゴム組成物をゴムチェーファーに用いた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】
【０００９】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、耐リム滑り性を改善するためにワックスを配合せず、その代わりとして特定の有機短繊維を配合したゴム組成物が、充分な耐候性（耐オゾン劣化性）を有し、さらに、充分な切断時伸びを有するため耐トゥ欠け性にも優れることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
即ち、本発明のゴムチェーファー用ゴム組成物は、ジエン系ゴムからなるゴム成分100質量部に対して、平均径が0.05〜20μmで且つ平均長さが10〜2000μmである有機短繊維1〜20質量部を配合し、ワックスを配合しないことを特徴とする。また、本発明のタイヤは、該ゴム組成物をゴムチェーファーに適用したことを特徴とする。
【００１１】
本発明のゴムチェーファー用ゴム組成物は、前記ゴム成分100質量部に対して、老化防止剤を1質量部以上含有するのが好ましい。これにより、ゴム組成物の耐候性（耐オゾン劣化性）を更に向上させることができる。
【００１２】
本発明のゴムチェーファー用ゴム組成物は、前記ゴム成分100質量部に対して、２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が90mL/100g以下のカーボンブラックを40〜100質量部含有するのが好ましく、60〜80質量部含有するのが更に好ましい。これにより、ゴム組成物の切断時伸びを確実に向上させて、耐トゥ欠け性を更に向上させることができる。
【００１３】
本発明のゴムチェーファー用ゴム組成物の好適例においては、前記有機短繊維が、脂肪族ポリアミド系、芳香族ポリアミド系、ポリエステル系、ポリオレフィン系、ポリビニルアルコール系及びセルロース系短繊維のうちの少なくとも１種からなる。ここで、前記有機短繊維は、前記ゴム成分と化学的に結合してなるのが好ましい。また、前記有機短繊維は、マレイン酸変性ポリオレフィンからなるのが特に好ましい。
【００１４】
本発明のゴムチェーファー用ゴム組成物は、更に融点が100〜150℃のポリオレフィンを含有し、前記有機短繊維が主鎖にアミド基を有する熱可塑性ポリマーからなり、該熱可塑性ポリマー（Ａ）、前記ゴム成分の少なくとも一部（Ｂ）、及び前記ポリオレフィン（Ｃ）の各成分を、（Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）＝１：１〜２：０〜１の質量比で予め混練りして調製したマスターバッチを用いて得たものであるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、耐候性、耐トゥ欠け性及び耐リム滑り性が高度にバランスされたゴムチェーファー用ゴム組成物を提供することができる。また、該ゴム組成物をタイヤのゴムチェーファーに用いることで、リム滑りによるバランスの悪化等を招くことなく、クラックの発生を抑制できるため、長期間に渡って良好な状態でタイヤを使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明を詳細に説明する。本発明のゴムチェーファー用ゴム組成物は、ジエン系ゴムからなるゴム成分100質量部に対して、平均径が0.05〜20μmで且つ平均長さが10〜2000μmである有機短繊維1〜20質量部を配合し、ワックスを配合しないことを特徴とする。本発明のゴムチェーファー用ゴム組成物は、ワックスを含まないため、耐リム滑り性が飛躍的に改善されている。ワックスを除いた場合、通常、ゴム組成物の耐候性が低下するが、本発明のゴム組成物においては、上記平均径且つ平均長さの有機短繊維が所定量配合されているため、耐候性の低下が防止されている。なお、有機短繊維を配合することにより、ゴム組成物の耐候性が向上するメカニズムは現在のところ不明であるが、該ゴム組成物を用いたゴム物品の長期間使用後の表面を100倍の光学顕微鏡で観察したところ、0.05mm以下の非常に微細なクラックが多数観察されることから、短繊維の配合により、該微小クラックの成長が抑制されたものと考えられる。
【００１７】
なお、ワックスの配合されたゴム組成物では、ワックスの作用により耐候性のレベルが非常に高いため、有機短繊維を配合しても耐候性の向上効果が確認できないが、ワックスを含まないゴム組成物に有機短繊維を配合した場合、耐候性が大きく向上することが確認できる。また、ワックスを含まないことで、耐リム滑り性が飛躍的に向上するので、ワックスに代えて有機短繊維を配合することで、耐候性と耐リム滑り性との両立が可能となる。
【００１８】
本発明のゴムチェーファー用ゴム組成物は、ジエン系ゴムからなるゴム成分100質量部に対して、平均径が0.05〜20μmで且つ平均長さが10〜2000μmである有機短繊維を1〜20質量部配合してなり、3〜10質量部配合してなるのが好ましい。上述のように、短繊維を配合することで、充分な耐候性を確保することができ、更に、ゴム組成物が高弾性化するため、耐リム滑り性も向上する。ここで、有機短繊維の配合量が、ゴム成分100質量部に対して1質量部未満では、充分な耐候性を確保することができず、20質量部を超えると、加硫後のゴム組成物の切断時伸びが著しく低下し、耐トゥ欠け性が低下するため、実用上好ましくない。
【００１９】
また、上記有機短繊維の平均径が0.05μm未満では、耐候性の向上効果が充分でなく、20μmを超えると、該短繊維が破壊核として作用するため好ましくない。更に、上記有機短繊維の平均長さが10μm未満では、耐候性の向上効果が充分でなく、2000μmを超えると、作業性が悪化して好ましくない。
【００２０】
上記ゴム組成物のゴム成分はジエン系ゴムからなり、該ジエン系ゴムとしては、天然ゴム(ＮＲ)の他、ポリブタジエンゴム(ＢＲ)、イソプレンゴム(ＩＲ)、スチレン・ブタジエン共重合体ゴム(ＳＢＲ)、ブチルゴム(ＩＩＲ)等の合成ジエン系ゴムが挙げられる。これらゴム成分は一種単独でも、ブレンドでもよい。
【００２１】
本発明のゴムチェーファー用ゴム組成物は、上記ゴム成分100質量部に対して、老化防止剤を1質量部以上含有するのが好ましい。ゴム組成物が、上記有機短繊維に加え、老化防止剤を1質量部以上含有する場合、耐候性が更に向上する。該老化防止剤としては、Ｎ-フェニル-Ｎ'-(１,３-ジメチルブチル)-ｐ-フェニレンジアミン(６ＰＰＤ)、２,２,４-トリメチル-１,２-ジヒドロキノリン重合体(ＴＭＤＱ)、６-エトキシ-２,２,４-トリメチル-１,２-ジヒドロキノリン(ＥＴＭＤＱ)等の耐オゾン性を有するものが好ましく、これら老化防止剤は、一種単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
【００２２】
本発明のゴム組成物は、図１に示すように、従来のゴムチェーファー用ゴム組成物よりも低歪領域での応力（弾性率）が高く、高歪領域での応力（弾性率）が低い。かかる応力−歪曲線を有するゴム組成物を得るには、上記ゴム成分に上記有機短繊維と共に低ストラクチャーカーボンブラックを配合するのが有効である。本発明のゴム組成物は、ワックスを含まないことに加え、低歪領域での弾性率が高いため、耐リム滑り性が著しく高い。また、高歪領域での弾性率が低いため、切断時伸びが大きく、耐トゥ欠け性に優れる。
【００２３】
上記有機短繊維を配合した場合、低歪領域では有機短繊維とマトリックスとが結合しているため高い弾性率を発現することができる。しかしながら、通常、短繊維を配合してなるゴム組成物は、降伏点を有し、該降伏点を超えた歪領域では比較的低い弾性率を示す。但し、単純に短繊維を配合するだけでは全歪領域に渡ってゴム組成物が高弾性化して切断時伸びが低下してしまう。これに対し、低歪領域での弾性率を上昇させつつ、高い切断時伸びを実現するためには、低弾性で切断時伸びの大きいマトリックスと上記有機短繊維とを組み合わせるのが好ましく、かかるマトリクスを得るには、低ストラクチャーなカーボンブラックを配合するのが有効である。
【００２４】
本発明のゴム組成物は、上記ゴム成分100質量部に対して、２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が90mL/100g以下の低ストラクチャーなカーボンブラックを40〜100質量部含有するのが好ましく、60〜80質量部含有するのが更に好ましい。ここで、２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量とは、圧縮処理後のＤＢＰ吸油量を意味し、24,000psiの圧力で４回繰返し圧縮を加えた後のＤＢＰ吸油量である。２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が90mL/100g以下の低ストラクチャーなカーボンブラックを配合することで、ゴム組成物の切断時伸びを向上させることができる。高ストラクチャーなカーボンブラックを配合しながらも、その配合量を少なくすることで、ゴム組成物の切断時伸びを向上させる手法もあるが、ゴム組成物の耐ヘタリ性が悪化して好ましくない。また、ゴム組成物の架橋密度を低下させてゴム組成物の切断時伸びを向上させる手法もあるが、ゴムチェーファーが接着隣接部材であることを考慮すると現実的ではない。上記カーボンブラックの配合量が、前記ゴム成分100質量部に対して40質量部未満では、耐ヘタリ性が不充分であり、100質量部を超えると、作業性が悪化する。また、ゴム組成物の弾性率と切断時伸びのバランスを考慮すると、上記カーボンブラックの配合量は、ゴム成分100質量部に対して60〜80質量部の範囲が更に好ましい。
【００２５】
本発明のゴム組成物に用いる有機短繊維は、脂肪族ポリアミド系、芳香族ポリアミド系、ポリエステル系、ポリオレフィン系、ポリビニルアルコール系及びセルロース系短繊維のうちの少なくとも１種からなるのが好ましい。ここで、上記脂肪族ポリアミドとしては、ナイロン６、ナイロン６,６、ナイロン６−ナイロン６,６共重合体、ナイロン６,１０、ナイロン６,１２、ナイロン４,６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロンＭＸＤ６、脂肪族ジアミンと芳香族ジカルボン酸との共重合体等が挙げられる。上記芳香族ポリアミドとしては、ケブラー（商標）、トワロン等が挙げられる。上記ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、芳香族ポリエステル等が挙げられる。上記ポリオレフィンとしては、シンジオタクチック-１,２-ポリブタジエン、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。上記ポリビニルアルコール系樹脂としては、ビニロン等が挙げられる。また、上記セルロース系繊維としては、レーヨン等が挙げられる。
【００２６】
上記有機短繊維は、上記ゴム成分と化学的に結合してなるのが好ましい。有機短繊維がゴム成分と化学的に結合している場合、ゴム組成物の破壊強力が低下し難いという利点がある。ここで、有機短繊維がマレイン酸変性ポリオレフィンからなる場合、ゴム成分と化学的に結合し得るため好ましい。
【００２７】
本発明のゴムチェーファー用ゴム組成物は、更に融点が100〜150℃のポリオレフィンを含有し、上記有機短繊維が主鎖にアミド基を有する熱可塑性ポリマーからなり、該熱可塑性ポリマー（Ａ）、上記ゴム成分の少なくとも一部（Ｂ）、及び上記ポリオレフィン（Ｃ）の各成分を、（Ａ）：（Ｂ）：（Ｃ）＝１：１〜２：０〜１の質量比で予め混練りして調製したマスターバッチを用いて得たものであるのが好ましい。なお、ゴム成分の残部は、後工程で配合することができる。有機短繊維が主鎖にアミド基を有する熱可塑性ポリマーからなる場合、ゴム成分と化学的に結合し得るため好ましい。この場合、工業的規模での生産性の観点から、予め有機短繊維と上記ジエン系ゴムと上記ポリオレフィンとを含むマスターバッチを調製し、該マスターバッチを用いてゴム組成物を製造するのが好ましい。
【００２８】
上記ゴム組成物には、上述のジエン系ゴム、短繊維、老化防止剤及びカーボンブラックの他、カーボンブラック以外の充填剤、加硫剤、加硫促進剤、スコーチ防止剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、シランカップリング剤等のゴム業界で通常使用されるワックス以外の配合剤を、本発明の目的を害しない範囲内で適宜選択して配合することができる。これら配合剤は、市販品を好適に使用することができる。なお、上記ゴム組成物は、ジエン系ゴムに、短繊維と必要に応じて適宜選択した各種配合剤とを配合して、混練り、熱入れ、押出等することにより製造することができる。
【００２９】
本発明のタイヤは、ビード部の少なくともリムとの接触部分にゴムチェーファーを配設してなり、該ゴムチェーファーに上述のゴム組成物を適用したことを特徴とし、耐候性、耐トゥ欠け性及び耐リム滑り性に優れる。本発明のタイヤは、ゴムチェーファーに上記ゴム組成物を適用する以外、通常の方法で製造することができる。本発明のタイヤは、ゴムチェーファーを具えるため高荷重下での使用に好適であり、トラックやバス用の重荷重用タイヤとして特に好適である。なお、本発明のタイヤに充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることができる。
【００３０】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【実施例】
【００３１】
表１に示す配合処方のゴム組成物をそれぞれ調製し、ＪＩＳ＃３号型試験片を作製し、ＪＩＳ Ｋ ６２５１に従って、50％伸長時の引張応力(Ｍ50)と切断時伸び(Ｅb)を測定し、実施例１を100として指数表示した。これらの結果を表１に示す。指数値が大きい程、50％伸長時の引張応力又は切断時伸びが大きいことを示す。
【００３２】
また、上記ゴム組成物からなるゴムチェーファーを具えた、サイズ１１Ｒ２２.５のタイヤを通常の方法で試作し、実地で5万km走行させ（ローテーションなし）、下記の方法で耐候性及び耐リム滑り性を評価した。これらの結果を表１に示す。
【００３３】
（１）耐候性（クラックの発生状況）
走行後のタイヤをリム解きし、リム解きした部分のクラックを目視で観察し、以下の基準で評価した。
Ａ：亀裂少数
Ｂ：亀裂多数
Ｃ：亀裂無数
１：肉眼では見えないが１０倍の拡大鏡では確認できるもの
２：肉眼で確認できるもの
３：亀裂が深くて比較的大きいもの（1mm未満）
４：亀裂が深くて大きいもの（1mm以上3mm未満）
５：3mm以上の亀裂又は切断を起こしそうなもの
【００３４】
（２）耐リム滑り性
5万kmの走行の間に滑った長さを測定し、実施例１の滑り長さを100として指数表示した。指数値が大きい程、滑り長さが長く、耐リム滑り性が劣ることを示す。
【００３５】
【表１】
2005060495.tif 000003
【００３６】
*1  ＪＳＲ製, ＢＲ０１.
*2  24M4DBP吸油量=94mL/100g, DBP吸油量=110mL/100g.
*3  24M4DBP吸油量=88mL/100g, DBP吸油量=102mL/100g.
*4  Ｎ,Ｎ'-(４,４'-ジフェニルメタン)ビスマレイミド, 三井化学(株)製, ＢＭＩ-Ｓ.
*5  Ｎ-ｔ-ブチル-２-ベンゾチアジルスルフェンアミド, 大内新興化学工業製, 「ノクセラーＮＳ」.
*6  Ｎ-フェニル-Ｎ'-(１,３-ジメチルブチル)-ｐ-フェニレンジアミン, 大内新興化学工業製, 「ノクラック６Ｃ」.
*7  ２,２,４-トリメチル-１,２-ジヒドロキノリン重合体, 大内新興化学工業製, 「ノクラック２２４」.
*8  マイクロクリスタリンワックス, 精工化学製, サンタイトＡ.
*9  γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン変性６-ナイロン（平均径:1μm, 平均長さ:50μm）と天然ゴムと高密度ポリエチレン（融点:135℃）が、1：1.15：0.88の質量比で溶融混合された短繊維マスターバッチ.
*10  マレイン酸変性ポリプロピレン短繊維（平均径:5μm, 平均長さ:200μm）.
【００３７】
実施例のゴム組成物は、引張応力及び切断時伸びが充分に大きく、該ゴム組成物を用いた実施例のタイヤは、クラックの発生が無く充分な耐候性を有し、耐リム滑り性も優れていた。また、切断時伸びが充分に大きいため、耐トゥ欠け性も充分であった。
【００３８】
一方、比較例１のタイヤは、ワックスの配合されたゴム組成物を用いているため、耐候性は充分であるが、耐リム滑り性が実施例のタイヤに比べ大きく劣っていた。また、比較例２のタイヤは、ワックスと共に短繊維が配合されたゴム組成物を用いているため、ゴムチェーファーが高弾性化して、耐リム滑り性が比較例１より向上するものの、依然として不充分であった。
【００３９】
比較例３のタイヤは、ワックスを含まないものの、短繊維を含まない引張応力の低いゴム組成物を用いているため、耐リム滑り性が不充分であり、更に耐候性も悪かった。また、比較例４のタイヤは、比較例３に比べて老化防止剤の配合量が多いため、耐候性が若干改良されているが、依然として不充分であった。
【００４０】
比較例５のタイヤは、低ストラクチャーカーボンブラックと高弾性化樹脂（ＢＭＩ）を配合して、引張応力と切断時伸びを両立したゴム組成物を用いているが、耐候性及び耐リム滑り性の両方が不充分であった。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明のゴムチェーファー用ゴム組成物と従来のゴムチェーファー用ゴム組成物との応力−歪曲線を示す。
【図１】
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