JP2005053944A

JP2005053944A - サイドウォール用ゴム組成物およびそれを用いたタイヤ

Info

Publication number: JP2005053944A
Application number: JP2003205420A
Authority: JP
Inventors: Takehiro Tomita; 岳宏冨田; Takuya Horiguchi; 卓也堀口; Isamu Tsumori; 勇津森
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2003-08-01
Filing date: 2003-08-01
Publication date: 2005-03-03

Abstract

【課題】タイヤの低燃費化を可能とするサイドウォール用ゴム組成物およびそれを用いたタイヤを提供する。
【解決手段】天然ゴムおよび／またはイソプレンゴム、ならびにブタジエンゴムとからなるゴム成分１００重量部に対して、澱粉および可塑剤からなる複合剤１〜２０重量部を含有するサイドウォール用ゴム組成物、ならびに、このゴム組成物からなるサイドウォールを有するタイヤ。前記ゴム組成物は、さらに、カーボンブラック、シリカ、アルミナおよびクレーからなる群より選ばれた少なくとも１種の充填剤３０〜８０重量部を含有することが好ましい。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サイドウォール用ゴム組成物およびそれを用いたタイヤに関する。詳細には、低燃費化を可能にするサイドウォール用ゴム組成物およびそれを用いたタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車走行における低燃費化を実現する手法として、トレッドゴムの発熱を低減させることが知られている。たとえば、従来よりトレッドゴムに配合するカーボンブラックまたはシリカなどの充填剤の重量比率を減らす方法、充填剤の一部を澱粉および可塑剤からなる複合剤で置換する方法などが行なわれている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【０００３】
しかしながら、前述のようなトレッドゴムの発熱を低減させる方法では、グリップ性能を犠牲にすることが多く、それらを両立することが難しい。現在、トレッドゴムの改良は限界が近づいており、異なるアプローチによる低燃費化の達成が望まれている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−２４８１１８号公報
【特許文献２】
特開平１０−１７７１３号公報
【特許文献３】
特開２０００−１１９４４４号公報
【特許文献４】
特開２００１−８９５９９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、自動車走行における低燃費化を可能にするサイドウォール用ゴム組成物、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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、天然ゴムおよび／またはイソプレンゴム、ならびにブタジエンゴムからなるゴム成分１００重量部に対して、澱粉および可塑剤からなる複合剤１〜２０重量部を含有するサイドウォール用ゴム組成物に関する。
【０００７】
さらに、カーボンブラック、シリカ、アルミナおよびクレーからなる群より選ばれた少なくとも１種の充填剤３０〜８０重量部を含有することが好ましい。
【０００８】
また、本発明は、前記サイドウォール用ゴム組成物からなるサイドウォールを有するタイヤに関する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のサイドウォール用ゴム組成物は、ゴム成分、ならびに澱粉および可塑剤からなる複合剤からなる。
【００１０】
前記ゴム成分は、天然ゴム（ＮＲ）および／またはイソプレンゴム（ＩＲ）、ならびにブタジエンゴム（ＢＲ）からなる。
【００１１】
ゴム成分に対するＮＲの配合比率は３０〜７０重量％であることが好ましく、４０〜６０重量％であることがより好ましい。ＮＲの配合比率が３０重量％未満では、ゴムとしての破壊強度が劣り、耐久性が低下する（特に亀裂成長性が劣る）傾向がある。また、７０重量％をこえると、ゴムとしての破壊強度が上がるが、耐候性、特に耐オゾン性が低下する傾向がある。
【００１２】
ゴム成分に対するＩＲの配合比率は３０〜７０重量％であることが好ましく、４０〜６０重量％であることがより好ましい。ＩＲが３０重量％未満では、ゴムとしての破壊強度が劣り、耐久性が低下する傾向がある。また、７０重量％をこえると、破壊強度が上がるが、耐候性、特に耐オゾン性が低下する傾向がある。
【００１３】
ゴム成分に対するＢＲの配合比率は３０〜７０重量％であることが好ましく、４０〜６０重量％であることがより好ましい。ＢＲが３０重量％未満では、ゴムとしての破壊強度が上がるが、耐候性、特に耐オゾン性が低下する傾向がある。また、７０重量％をこえると、ゴムとしての破壊強度が劣り、耐久性が低下する（特に亀裂成長性が劣る）傾向がある。
【００１４】
さらに、本発明のサイドウォール用ゴム組成物は、その他のゴム成分として、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）などを含有することができる。
【００１５】
前記澱粉および可塑剤からなる複合剤とは、澱粉と可塑剤とをブレンドしたもののことで、一般に、澱粉と可塑剤との混合には、澱粉と可塑剤とのあいだに比較的強い化学的および／または物理的相互作用が存在すると考えられている。
【００１６】
前記澱粉は、通常、アミロースの繰り返し単位（グルコシド結合により結合されたアンヒドログルコピラノース単位）と分枝鎖構造を構成するアミロペクチンの繰り返し単位とからなる糖鎖である。具体的には、たとえば、トウモロコシ、ジャガイモ、米または小麦などの植物由来の貯蔵多糖類があげられる。澱粉は、普通約２００℃以上の軟化点を有しており、それ単独では、ゴム組成物に効率よく混合させることが困難である。
【００１７】
前記可塑剤は、澱粉の軟化点を低下させ、ゴムへの分散を容易にするために使用される。したがって、澱粉の軟化点よりも充分に低い融点を有することが好ましい。具体的には、１８０℃未満、好ましくは１６０℃未満の融点を有する可塑剤が用いられる。
【００１８】
このような可塑剤としては、たとえば、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−アセテート−ビニルアルコール三元共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−グリシダールアクリレート共重合体、エチレン−無水マレイン酸−共重合体、酢酸セルロース、二塩基性有機酸とジオールとのエステル縮合物などがあげられる。可塑剤は、複合剤中に１種または２種以上含まれていてもよい。
【００１９】
前記澱粉と可塑剤は、ついで、当業者によく知られている混合法にしたがって調製することができる。たとえば、米国特許第５，４０３，３７４号明細書に開示された方法などがあげられる。
【００２０】
前記澱粉および可塑剤からなる複合剤における澱粉含有量は、可塑剤１００重量部に対して一般に約５０〜約４００重量部であり、好ましくは約１００〜２００重量部である。
【００２１】
また、澱粉および可塑剤からなる複合剤の軟化点は、一般に約１１０〜約１７０℃であることが好ましい。
【００２２】
澱粉および可塑剤からなる複合剤は、たとえば、自由流動性の乾燥粉末として、または自由流動性の乾燥ペレット化形態で使用することが好ましい。澱粉および可塑剤からなる複合剤の例としては、特開平１０−１７７１３号公報に記載されているものがあげられる。
【００２３】
前記澱粉および可塑剤からなる複合剤の配合量は、前記ゴム成分１００重量部に対して１〜２０重量部、好ましくは２〜２０重量部、さらに好ましくは２〜１０重量部である。澱粉および可塑剤からなる複合剤の配合量が１重量部未満では、添加による転がり抵抗低減効果があらわれにくい。また、２０重量部をこえると、耐久性が悪化する。
【００２４】
また、本発明のゴム組成物では、サイドウォール用配合に使用される充填剤のうち１〜２０重量部を、澱粉および可塑剤からなる複合剤に置換することにより、グリップ性能を犠牲にすることなくタイヤを低燃費化することができる。
【００２５】
本発明のゴム組成物は、さらに充填剤として、カーボンブラック、シリカ、アルミナまたはクレーなどを含有することができる。これらは単独で、または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２６】
前記充填剤のチッ素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、３０〜１５０ｍ^２／ｇであることが好ましく、３０〜１２０ｍ^２／ｇであることがより好ましい。Ｎ_２ＳＡが３０ｍ^２／ｇ未満では、カーボンブラックの充填剤としての補強効果が小さい傾向がある。また、１５０ｍ^２／ｇをこえると加工性が悪化し、転がり抵抗が増大する傾向がある。
【００２７】
前記充填剤の配合量は、前記ゴム成分１００重量部に対して、３０〜８０重量部、とくには３０〜６０重量部であることが好ましい。充填剤の配合量が３０重量部未満では、補強効果が小さい傾向がある。また、８０重量部をこえると、転がり抵抗が増大する傾向がある。
【００２８】
さらに、前記澱粉および可塑剤からなる複合剤と前記充填剤の合計量が、前記ゴム成分１００重量部に対して３０〜８０重量部であることが好ましい。合計量が３０重量部未満では、充填剤としての補強効果が小さい傾向がある。また、８０重量部をこえると、加工性が劣り、転がり抵抗が増大する傾向がある。
【００２９】
本発明のゴム組成物は、さらにシランカップリング剤を含有することが好ましい。シランカップリング剤として、具体的には、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−トリメトキシシリルエチル）テトラスルフィド、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、２−メルカプトエチルトリメトキシシラン、２−メルカプトエチルトリエトキシシラン、３−ニトロプロピルトリメトキシシラン、３−ニトロプロピルトリエトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリエトキシシラン、２−クロロエチルトリメトキシシラン、２−クロロエチルトリエトキシシラン、３−トリメトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、２−トリエトキシシリルエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィドなどがあげられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、カップリング剤添加効果とコストの両立の点から、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィドなどが好ましい。
【００３０】
前記シランカップリング剤は、シリカ同様、澱粉および可塑剤からなる複合剤に対しても必要であり、その配合量はシリカと澱粉および可塑剤からなる複合剤の合計重量の４〜１２重量％であることが好ましい。シランカップリング剤が４重量％未満では、ムーニー粘度が高くなり、加工性が悪化し、補強効果が小さい傾向がある。また、１２重量％をこえると、コストが上がる傾向がある。
【００３１】
さらに、本発明のゴム組成物には、必要に応じて、軟化剤、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤などの通常ゴム工業で使用される配合剤を適宜配合することができる。
【００３２】
本発明のサイドウォール用ゴム組成物は、タイヤのサイドウォール部に用いて、タイヤの低燃費化を図ることができる。このとき、サイドウォールゴムの厚さを１〜６ｍｍとすることが好ましい。サイドウォールの厚さが１ｍｍ未満では、サイドウォールとしての補強効果が小さい。また、６ｍｍをこえると、発熱が生じ、転がり抵抗に不利になる傾向がある。
【００３３】
【実施例】
つぎに、本発明の組成物を実施例に基づいてさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３４】
実施例および比較例で使用した原料を以下にまとめて示す。
ＮＲ：一般的なＲＳＳ＃３グレード
ＢＲ：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ（ハイシスタイプ、シス−１，４−ブタジエン単位量９６．７重量％、ブランチタイプ、５重量％トルエン溶液粘度Ｔ−ｃｐ＝４８）
澱粉および可塑剤からなる複合剤：ノバモントモンテエジソン社（ＮｏｖａｍｏｎｔＭｏｎｔｅｄｉｓｏｎＣｏｍｐａｎｙ）のマター・バイ（ＭａｔｅｒＢｉ）１１２８Ｒ（澱粉と可塑剤の重量比：約１．５／１、ＡＳＴＭＮｏ．Ｄ１２２８による軟化点：約１４７℃、澱粉：重量比約１／３のアミロ−ス単位とアミロペクチン単位とから成り、含水率が約５重量％の澱粉、可塑剤：エチレン−ビニルアルコール共重合体）
カーボンブラック：昭和キャボット（株）製のショウブラックＮ５５０（Ｎ_２ＳＡ：４２ｍ^２／ｇ）
老化防止剤：精工化学（株）製のオゾノン６Ｃ
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックワックス
ステアリン酸：日本油脂（株）製の桐
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２種
アロマオイル：（株）ジャパンエナジー製のプロセスＸ１４０
硫黄：軽井沢硫黄（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ
【００３５】
実施例１および比較例１〜３
硫黄および加硫促進剤を除く表１記載の原材料（ベース）と、ワックス２重量部、老化防止剤２重量部、ステアリン酸２．５重量部、酸化亜鉛３重量部およびアロマオイル５重量部を、通常のバンバリーミキサーで約１５０℃で５〜７分間混練した。得られた混練物に表１記載の硫黄および加硫促進剤を加えて再度バンバリーミキサーで約９０℃で３〜５分間練り込み、ゴム組成物を得た。
【００３６】
得られたゴム組成物を所定の形状の口金を備えた押し出し機で押し出し成形し、サイドウォール形状のゴム組成物（厚さ３ｍｍ）を得た。得られたゴム組成物を定法にてタイヤ形成機上で張り合わせ、タイヤローカバーを作製し、これを金型中で加硫してタイヤを得た。
【００３７】
つぎに、製造したタイヤを用いて、以下の電気導電性試験、粘弾性試験、転がり抵抗、およびタイヤの重量測定を実施した。
【００３８】
（電気導電性試験）
１７０℃で２０分間加硫して得られた加硫ゴムシートを、ロール軸に平行な方向に切り取り、図１に示すようなゴム試験片を作製した。図１において、１はゴム試験片、２は電極、ａはゴム試験片の厚さ、ｂはゴム試験片の幅、Ｌは電極間の距離、Ａはゴム試験片の総長を示す。ここでは、ａ＝１ｍｍ、ｂ＝２０ｍｍ、Ｌ＝７０ｍｍ、Ａ≧１００ｍｍである。なお、電極２は、ゴム試験片１の表面に絶縁性テープを貼り付けたあと、所定の間隔をあけて導電性ペーストを塗布することにより作製した。
【００３９】
得られた試験片を２１〜２５℃で４８時間保持したのち、電極間の抵抗値（Ｒ）を同温度で測定し、体積固有抵抗値（Ｒｖ）を、下記の式から算出した。Ｒｖ値が小さいほど電気抵抗が大きい。
Ｒｖ＝（ａ×ｂ×Ｒ）／Ｌ
【００４０】
得られたＲｖ値を比較例１の場合を１００（基準）として指数表示した。数値が大きいほど導電性がよく、静電気が発生せず良好である。
【００４１】
（粘弾性試験）
作製したタイヤから、幅４ｍｍ、長さ４０ｍｍ、厚さ２ｍｍの試験片を切り出し、（株）岩本製作所製の粘弾性測定機にて複素弾性率（Ｅ＊）および損失正接（ｔａｎδ）の粘弾性物性を測定した。測定条件は、初期歪み１０％、動歪み２％、振動周波数１０Ｈｚ、温度７０℃とした。Ｅ＊およびｔａｎδを、それぞれ比較例１の場合を１００（基準）として指数表示した。Ｅ＊の指数が小さいほど、柔軟であることを示す。また、ｔａｎδの指数が小さいほど、転がり抵抗が低いことを示す。
【００４２】
（転がり抵抗）
（株）神戸製鋼所製の転がり抵抗試験機を用い、荷重３０Ｎ、タイヤの内圧２００ｋＰａ、速度８０ｋｍ／時間の条件で走行させて、転がり抵抗を測定した。測定値を比較例１の場合を１００（基準）として指数で示した。指数が大きいほど、転がり抵抗が小さく、低燃費性能が良好なことを示す。
【００４３】
（タイヤの重量）
タイヤ重量を測定し、比較例１のタイヤ重量を１００（基準）として指数表示した。指数が小さいほど、タイヤが軽量である。
【００４４】
結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】

【００４６】
澱粉／可塑剤・複合剤が１〜２０重量部の実施例１では、転がり抵抗が低減され、電気抵抗が大きくならなかった。
【００４７】
澱粉・可塑剤／複合剤が１重量部より少ない比較例２では、転がり抵抗低減の効果が得られず、澱粉・可塑剤／複合剤が２０重量部より多い比較例３では、電気抵抗が大きくなった。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、サイドウォールゴムを軽量化することができ、また発熱しにくくすることができるので、タイヤの転がり抵抗を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、電気導電性試験に使用したゴム試験片の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ゴム試験片
２電極
ａゴム試験片の厚さ
ｂゴム試験片の幅
Ａゴム試験片の総長
Ｌ電極間の距離

Claims

天然ゴムおよび／またはイソプレンゴム、ならびにブタジエンゴムからなるゴム成分１００重量部に対して、澱粉および可塑剤からなる複合剤１〜２０重量部を含有するサイドウォール用ゴム組成物。
さらに、カーボンブラック、シリカ、アルミナおよびクレーからなる群より選ばれた少なくとも１種の充填剤３０〜８０重量部を含有する請求項１記載のサイドウォール用ゴム組成物。
請求項１記載のサイドウォール用ゴム組成物からなるサイドウォールを有するタイヤ。