JP2007056205A - サイドウォール用ゴム組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】石油外資源の含有比率を高めることで、地球に優しく、将来の石油の供給量の減少に備え、さらに優れた耐屈曲亀裂性能および強度を有するサイドウォール用ゴム組成物を提供する。
【解決手段】天然ゴム４０〜８０重量％、ならびにブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴムおよびエポキシ化天然ゴムからなる群から選ばれる１種以上のゴム６０〜２０重量％からなるゴム成分１００重量部に対して、シリカを２０〜６０重量部含有し、該シリカ１００重量部に対して、以下の式で表されるシラン化合物を４〜１６重量部含有するサイドウォール用ゴム組成物。
Ｘn−Ｓｉ−Ｙ4-n
（式中、Ｘはエトキシ基またはメトキシ基、およびＹはフェニル基またはアルキル基を示す）
【選択図】なし
【解決手段】天然ゴム４０〜８０重量％、ならびにブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴムおよびエポキシ化天然ゴムからなる群から選ばれる１種以上のゴム６０〜２０重量％からなるゴム成分１００重量部に対して、シリカを２０〜６０重量部含有し、該シリカ１００重量部に対して、以下の式で表されるシラン化合物を４〜１６重量部含有するサイドウォール用ゴム組成物。
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（式中、Ｘはエトキシ基またはメトキシ基、およびＹはフェニル基またはアルキル基を示す）
【選択図】なし
Description
本発明は、石油枯渇時を想定したサイドウォール用ゴム組成物であって、さらに優れた強度および耐屈曲亀裂性能を有するサイドウォール用ゴム組成物に関する。
従来より、タイヤのサイドウォールに用いられるゴム組成物としては、優れた引き裂き強さを示す天然ゴムに加えて、耐屈曲亀裂性能を改善するためにブタジエンゴムをブレンドし、さらに耐候性、補強性を改善するためにカーボンブラックが使用されてきた。
しかし、近年、環境問題が重視されるようになり、ＣＯ2排出抑制の規制が強化され、また、石油原料は有限であって供給量が年々減少していることから、将来的に石油価格の高騰が予測され、ブタジエンゴムやカーボンブラックなどの石油資源からなる原材料の使用には限界がみられる。そのため、将来石油が枯渇した場合を想定すると、天然ゴムやシリカ、炭酸カルシウム等の白色充填剤のような石油外資源を使用していくことが必要となる。しかし、その場合、従来用いていた石油資源の使用により得られる耐屈曲亀裂性能、補強性などと同様、あるいはそれ以上の性能が必要となってくる。
例えば、特許文献１には、石油が枯渇した場合を想定したタイヤ用原材料を示す技術が開示されているが、充分な耐屈曲亀裂性能および強度を示すタイヤサイドウォール用ゴム組成物については開示されていないものであった。
本発明は、石油外資源の含有比率を高めることで、地球に優しく、将来の石油の供給量の減少に備え、さらに優れた耐屈曲亀裂性能および強度を有するサイドウォール用ゴム組成物を提供することを目的とする。
本発明は、天然ゴム４０〜８０重量％、ならびにブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴムおよびエポキシ化天然ゴムからなる群から選ばれる１種以上のゴム６０〜２０重量％からなるゴム成分１００重量部に対して、シリカを２０〜６０重量部含有し、該シリカ１００重量部に対して、以下の式で表されるシラン化合物を４〜１６重量部含有するサイドウォール用ゴム組成物に関する。
Ｘn−Ｓｉ−Ｙ4-n
（式中、Ｘはエトキシ基またはメトキシ基、およびＹはフェニル基またはアルキル基を示す）
Ｘn−Ｓｉ−Ｙ4-n
（式中、Ｘはエトキシ基またはメトキシ基、およびＹはフェニル基またはアルキル基を示す）
前記ゴム成分は、天然ゴム４０〜８０重量％およびブタジエンゴム６０〜２０重量％からなることが好ましい。
また、前記ゴム成分は、天然ゴム４０〜８０重量％およびエポキシ化天然ゴム６０〜２０重量％からなることが好ましい。
本発明によれば、特定のシラン化合物およびシリカをそれぞれ特定量配合することで、優れた耐屈曲亀裂性能および強度を有し、また、石油外資源が多く配合されているため、石油外資源の含有比率を高めることができ、地球に優しく、将来の石油の供給量の減少に備えたサイドウォール用ゴム組成物を提供することができる。
本発明のサイドウォール用ゴム組成物は、ゴム成分、シリカおよびシラン化合物からなる。
ゴム成分は、天然ゴムを含む。天然ゴムとしては、ＴＳＲ２０、ＲＳＳ♯３など、一般的に使用されているものでよい。
また、ゴム成分は、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴムおよびエポキシ化天然ゴムからなる群から選ばれる１種以上のゴム（以下、ゴムＡ）を含む。
ゴムＡとしては、なかでも、石油外資源であり、環境にやさしいという理由から、エポキシ化天然ゴムが好ましい。
エポキシ化天然ゴムは、市販のエポキシ化天然ゴムを用いてもよいし、天然ゴムをエポキシ化して用いてもよい。天然ゴムをエポキシ化する方法としては、とくに限定されるものではなく、クロルヒドリン法、直接酸化法、過酸化水素法、アルキルヒドロペルオキソド法、過酸法などの方法を用いて行うことができる。たとえば、過酸法としては、天然ゴムに過酢酸や過蟻酸などの有機過酸を反応させる方法などがあげられる。
エポキシ化天然ゴムのエポキシ化率は１０モル％以上が好ましい。エポキシ化率が１０モル％未満では、エポキシ化天然ゴムが天然ゴムと相溶化するため効果が少なくなる傾向がある。また、エポキシ化天然ゴムのエポキシ化率は６０モル％以下が好ましく、５０モル％以下がより好ましい。エポキシ化率が６０モル％をこえると、得られたゴム組成物のゴム強度が充分ではない傾向がある。
ゴム成分中の天然ゴムの含有率は４０重量％以上であり、ゴムＡの含有率は６０重量％以下である。天然ゴムの含有率が４０重量％未満であり、ゴムＡの含有率が６０重量％をこえると、得られたゴム組成物のゴム強度が充分ではない。また、天然ゴムの含有率は８０重量％以下、好ましくは６０重量％以下であり、ゴムＡの含有率は２０重量％以上、好ましくは４０重量％以上である。天然ゴムの含有率が８０重量％より大きく、ゴムＡの含有率が２０重量％より小さいと、耐屈曲亀裂性能が悪化する。
ゴム成分としては、天然ゴムおよびゴムＡ以外にも、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、イソブチレンとｐ−メチルスチレンとの共重合体のハロゲン化物などのゴムを用いることができるが、石油外資源から得られることから、天然ゴムおよびエポキシ化天然ゴムのみからなることが好ましい。
サイドウォール用ゴム組成物におけるシリカとしては、とくに制限はなく、タイヤ工業において一般的に使用されているものを用いることができる。
シリカの含有量は、ゴム成分１００重量部に対して、２０重量部以上、好ましくは２５重量部以上である。シリカの含有量が２０重量部未満では、引き裂き強さが低く、走行中に突起物と接触したときに、切れが発生する可能性がある。また、シリカの含有量は６０重量部以下、好ましくは５０重量部以下である。シリカの含有量が６０重量部をこえると、耐屈曲亀裂性能が劣る。
本発明で使用するシラン化合物は、以下の式で表される。
Ｘn−Ｓｉ−Ｙ4-n
Ｘn−Ｓｉ−Ｙ4-n
式中において、ｎは１〜３の整数である。ｎが０では、シラン化合物がエトキシ基またはメトキシ基を有しておらず、シリカと反応することができない傾向がある。また、ｎが４では、ゴムと相溶しにくくなる傾向がある。
Ｘは、エトキシ基またはメトキシ基から選ばれる。アルコキシ基には、ほかにプロポキシ基、ブトキシ基など炭素数の大きいものがあるが、シリカと反応しやすいため、エトキシ基またはメトキシ基が好ましい。
また、Ｙはフェニル基またはアルキル基を示す。
前記式を満たすシラン化合物としては、フェニルトリメトキシシラン（信越化学（株）製のＫＢＭ１０３など）、フェニルトリエトキシシラン（信越化学（株）製のＫＢＥ１０３など）、ヘキシルトリメトキシシラン（信越化学（株）製のＫＢＥ３０６３など）、デシルトリメトキシシラン（信越化学（株）製のＫＢＭ３０６３など）、デシルトリエトキシシラン（信越化学（株）製のＫＢＥ３０６３など）、メチルトリメトキシシラン（信越化学（株）製のＫＢＭ１３など）、ジメチルジメトキシシラン（信越化学（株）製のＫＢＭ２２など）、ジフェニルジメトキシシラン（信越化学（株）製のＫＢＭ２０２ＳＳなど）、メチルトリエトキシシラン（信越化学（株）製のＫＢＥ１３など）、ジメチルジエトキシシラン（信越化学（株）製のＫＢＥ２２など）、ジフェニルジエトキシシラン（信越化学（株）製のＫＢＥ２０２など）、デシルトリメトキシシラン（信越化学（株）製のＫＢＭ３１０３など）、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン（信越化学（株）製のＫＢＭ７１０３など）などがあげられる。
シラン化合物の含有量は、シリカ１００重量部に対して、４重量部以上、好ましくは８重量部以上である。シラン化合物の含有量が４重量部未満では、充分な耐屈曲亀裂性能および引き裂き強度が得られない。また、シラン化合物の含有量は、シリカ１００重量部に対して、１６重量部以下、好ましくは１２重量部以下である。シラン化合物の含有量が１６重量部をこえると、引き裂き強度が低下する。
本発明において、シリカ、シラン化合物とともにシランカップリング剤を併用することができる。シランカップリング剤としては特に制限はなく、Ｓｉ６９のようなスルフィド系のシランカップリング剤など、タイヤ工業において一般的に用いられているものを用いることができる。
シランカップリング剤の含有量は、シリカ１００重量部に対して４〜２０重量部が好ましい。含有量が４重量部未満では、耐屈曲亀裂性能が劣る傾向があり、２０重量部をこえても、耐屈曲亀裂性能が劣る傾向がある。
本発明のサイドウォール用ゴム組成物は、石油外資源を利用することを目的としており、アロマオイルを用いないことが好ましい。
また、本発明のサイドウォール用ゴム組成物は、石油外の資源を利用することを目的としており、石油系レジンを用いないことが好ましい。
本発明のサイドウォール用ゴム組成物を通常の方法により、本発明のゴム組成物からなるサイドウォールを含有するタイヤを製造することができる。すなわち、必要に応じて軟化剤、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛などを配合した本発明のサイドウォール用ゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤのサイドウォールの形状にあわせて押出し加工し、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タイヤを得る。
得られるタイヤとしては、空気入りタイヤが好ましく、石油資源比率の低い乗用車用タイヤがより好ましい。
本発明のサイドウォール用ゴム組成物は、ゴム組成物中において、石油外資源の比率を５２〜９５重量％と大きくすることができ、その範囲内であれば、従来の石油外資源の比率の低いサイドウォール用ゴム組成物に対して遜色のない引き裂き強度および耐屈曲亀裂性能を示すことができる。なお、石油外資源の比率は、ゴム組成物の全量に対する石油外資源から得られる薬品の全配合量の比をいう。
以下に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。
以下に、実施例にて使用した各種薬品について詳細に説明する。
天然ゴム：ＴＳＲ２０
合成ゴム（ＢＲ）：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ
エポキシ化天然ゴム１：クンプーランガスリー社（Kumpulan Guthrie Berhad）製のＥＮＲ２５（エポキシ化率２５モル％）
エポキシ化天然ゴム２：クンプーランガスリー社（Kumpulan Guthrie Berhad）製のＥＮＲ５０（エポキシ化率５０モル％）
カーボンブラック：三菱化学（株）製のＦＥＦ
シリカ：デグサジャパン（株）製のＶＮ３
カップリング剤：デグサジャパン（株）製のＳｉ６９
アロマオイル：（株）ジャパンエナジー製のプロセスＸ−１４０
石油系レジン：（株）日本触媒製のＳＰ１０６８レジン
ＷＡＸ：日本精蝋（株）製のオゾエース０３５５
老化防止剤：住友化学工業（株）製のアンチゲン６ｃ
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸「つばき」
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛
硫黄：鶴見化学工業（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（Ｎ―Ｔｅｒｔ―ブチルー２−ベンゾチアゾリルスルファンアミド）
シラン化合物１：信越化学（株）製のＫＢＥ−１０３（フェニルトリエトキシシラン）
シラン化合物２：信越化学（株）製のＫＢＭ−１０３（フェニルトリメトキシシラン）
シラン化合物３：信越化学（株）製のＫＢＭ−３０６３（ヘキシルトリメトキシシラン）
天然ゴム：ＴＳＲ２０
合成ゴム（ＢＲ）：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ
エポキシ化天然ゴム１：クンプーランガスリー社（Kumpulan Guthrie Berhad）製のＥＮＲ２５（エポキシ化率２５モル％）
エポキシ化天然ゴム２：クンプーランガスリー社（Kumpulan Guthrie Berhad）製のＥＮＲ５０（エポキシ化率５０モル％）
カーボンブラック：三菱化学（株）製のＦＥＦ
シリカ：デグサジャパン（株）製のＶＮ３
カップリング剤：デグサジャパン（株）製のＳｉ６９
アロマオイル：（株）ジャパンエナジー製のプロセスＸ−１４０
石油系レジン：（株）日本触媒製のＳＰ１０６８レジン
ＷＡＸ：日本精蝋（株）製のオゾエース０３５５
老化防止剤：住友化学工業（株）製のアンチゲン６ｃ
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸「つばき」
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛
硫黄：鶴見化学工業（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（Ｎ―Ｔｅｒｔ―ブチルー２−ベンゾチアゾリルスルファンアミド）
シラン化合物１：信越化学（株）製のＫＢＥ−１０３（フェニルトリエトキシシラン）
シラン化合物２：信越化学（株）製のＫＢＭ−１０３（フェニルトリメトキシシラン）
シラン化合物３：信越化学（株）製のＫＢＭ−３０６３（ヘキシルトリメトキシシラン）
なお、上記薬品において、石油外資源から得られる薬品としては、天然ゴム、エポキシ化天然ゴム、シリカ、ステアリン酸、酸化亜鉛、硫黄である。
実施例１〜９および比較例１〜１０
（ゴム組成物の製造）
硫黄および加硫促進剤以外の前記薬品を、表１に示す配合量にしたがって、（株）神戸製鋼所製の１．７リットルのバンバリーミキサーに添加して、８０ｒｐｍで１４０℃に到達するまで混練した。
（ゴム組成物の製造）
硫黄および加硫促進剤以外の前記薬品を、表１に示す配合量にしたがって、（株）神戸製鋼所製の１．７リットルのバンバリーミキサーに添加して、８０ｒｐｍで１４０℃に到達するまで混練した。
得られた混練物に対して、硫黄および加硫促進剤を、表１に示す配合量にしたがって添加し、８インチロールにて４分間混練し、得られた未加硫ゴム組成物を１６０℃で２０分間加硫することにより、実施例１〜９および比較例１〜１０のゴム試験片を製造した。
得られたゴム試験片を使用して、以下の試験を行った。
＜試験＞
（硬度）
ＪＩＳ−Ｋ６２５３の「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴムの硬さ試験方法」の試験方法に準じて、スプリング式タイプＡを用いて２５℃にて、ゴム試験片の硬度を測定した。
（硬度）
ＪＩＳ−Ｋ６２５３の「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴムの硬さ試験方法」の試験方法に準じて、スプリング式タイプＡを用いて２５℃にて、ゴム試験片の硬度を測定した。
（引き裂き試験）
ＪＩＳ−Ｋ６２５２の「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴム−引き裂き強さの求め方」の試験方法に準じて、切り込みなしのアングル形ゴム試験片を使うことにより、２５℃にて、引き裂き強さ（Ｎ／ｍｍ）を測定した。
ＪＩＳ−Ｋ６２５２の「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴム−引き裂き強さの求め方」の試験方法に準じて、切り込みなしのアングル形ゴム試験片を使うことにより、２５℃にて、引き裂き強さ（Ｎ／ｍｍ）を測定した。
（De mattia試験）
ＪＩＳ−６２６０の「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴムのデマッチャ屈曲亀裂成長試験方法」の試験方法に準じて、室温２５℃の条件にてゴム試験片に１ｍｍの破断が生じるまでの回数を測定した。ここで、log（万回／ｍｍ）は、破断が生じるまでの測定回数を対数で表したものである。数値が大きいほど耐屈曲亀裂性能が良好であることを示す。なお７０％、１１０％とは、もとのゴム試験片の表面長さに対する伸び率を表す。
ＪＩＳ−６２６０の「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴムのデマッチャ屈曲亀裂成長試験方法」の試験方法に準じて、室温２５℃の条件にてゴム試験片に１ｍｍの破断が生じるまでの回数を測定した。ここで、log（万回／ｍｍ）は、破断が生じるまでの測定回数を対数で表したものである。数値が大きいほど耐屈曲亀裂性能が良好であることを示す。なお７０％、１１０％とは、もとのゴム試験片の表面長さに対する伸び率を表す。
結果を表１に示す。
実施例１〜９では、シラン化合物を適量適用した場合、引き裂き強さおよび１１０％伸び率における耐亀裂成長性能が改善される。
比較例１〜８では、シラン化合物が配合されておらず、ゴム組成物中の石油外資源の比率を高めたうえで、引き裂き強度および耐屈曲亀裂性能を向上させたものではない。
また、比較例９では、シラン化合物が少量であるため配合効果が小さく、比較例１０では、シラン化合物が多量であるため、硬度は充分ではない。
Claims (3)
- 天然ゴム４０〜８０重量％、ならびに
ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴムおよびエポキシ化天然ゴムからなる群から選ばれる１種以上のゴム６０〜２０重量％からなるゴム成分１００重量部に対して、
シリカを２０〜６０重量部含有し、
該シリカ１００重量部に対して、以下の式で表されるシラン化合物を４〜１６重量部含有するサイドウォール用ゴム組成物。
Ｘn−Ｓｉ−Ｙ4-n
（式中、Ｘはエトキシ基またはメトキシ基、およびＹはフェニル基またはアルキル基を示す） - ゴム成分が、天然ゴム４０〜８０重量％およびブタジエンゴム６０〜２０重量％からなる請求項１記載のサイドウォール用ゴム組成物。
- ゴム成分が、天然ゴム４０〜８０重量％およびエポキシ化天然ゴム６０〜２０重量％からなる請求項１記載のサイドウォール用ゴム組成物。
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