JP2007169431A - サイドウォール用ゴム組成物 - Google Patents

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、硬度を維持し、耐クラック性および耐屈曲亀裂性能に優れた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３０重量％以上およびエポキシ化天然ゴム７０重量％以下からなるゴム成分１００重量部に対し、平均粒径が２００ｎｍ以下の酸化亜鉛を０．１〜１０重量部含有するサイドウォール用ゴム組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、サイドウォール用ゴム組成物に関する。

従来、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、優れた引き裂き強度を示す天然ゴム（ＮＲ）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（ＢＲ）をブレンドし、さらに耐候性、補強性など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、ＢＲ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、ＮＲ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。その場合にも、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が、石油資源を使用した場合と比較し、石油外資源を使用した場合、耐屈曲亀裂性能、補強性などの特性が著しく悪化するという問題がある。

特許文献１には、所定のゴム成分に所定のカーボンブラックおよび炭酸カルシウムを含有することで、耐変色性能および耐オゾン性を低下させずに、転がり抵抗を低減させたサイドウォール用ゴム組成物ならびにそれを用いた空気入りタイヤが開示されているが、合成ゴムおよびカーボンブラックを大量に含有しており、環境に優しいものではないうえに、引き裂き強度および耐屈曲亀裂性能を向上させるものではなかった。

特開２００３−１１３２７０号公報

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、硬度を維持し、耐クラック性および耐屈曲亀裂性能に優れた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３０重量％以上およびエポキシ化天然ゴム７０重量％以下からなるゴム成分１００重量部に対し、平均粒径が２００ｎｍ以下の酸化亜鉛を０．１〜１０重量部含有するサイドウォール用ゴム組成物に関する。

前記サイドウォール用ゴム組成物は、さらに、シリカを１５〜６０重量部含有することが好ましい。

本発明によれば、所定含有率の天然ゴムおよびエポキシ化天然ゴムからなるゴム成分および平均粒径の小さい酸化亜鉛を所定量配合することで、石油外資源の含有比率を高め、地球に優しく、将来の石油の供給量の減少に備え、さらに、硬度を維持し、耐クラック性および耐屈曲亀裂性能に優れ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。

本発明のゴム組成物は、ゴム成分および酸化亜鉛を含有する。

前記ゴム成分は、天然ゴム（ＮＲ）およびエポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）からなる。

ゴム成分としては、ＮＲおよびＥＮＲ以外にも、たとえば、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）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｘ−ＩＩＲ）、イソモノオレフィンとパラアルキルスチレンとの共重合体のハロゲン化物などがあげられるが、地球に優しく、将来の石油の供給量の減少に備えることができることから、ＮＲおよび／またはＥＮＲが好ましい。

ＮＲとしては、従来ゴム工業で使用されるＲＳＳ♯３、ＴＳＲ２０などのグレードのＮＲを用いることができる。

ＥＮＲは、市販のＥＮＲを用いてもよいし、ＮＲをエポキシ化して用いてもよい。ＮＲ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シド法、過酸法などの方法を用いて行なうことができる。過酸法としてはたとえば、ＮＲ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。

ＥＮＲのエポキシ化率は１２モル％以上が好ましく、１５モル％以上がより好ましい。ＥＮＲのエポキシ化率が１２モル％未満では、ＥＮＲがＮＲと相溶化するため、効果が少なくなる傾向がある。また、ＥＮＲのエポキシ化率は７０モル％以下が好ましく、５０モル％以下がより好ましい。ＥＮＲのエポキシ化率が７０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ＮＲの含有率は３０重量％以上、好ましくは４０重量％以上であり、ＥＮＲの含有率は７０重量％以下、好ましくは６０重量％以下である。ＮＲの含有率が３０重量％未満であり、ＥＮＲの含有率が７０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、ＮＲの含有率は９０重量％以下が好ましく、８０重量％以下がより好ましい。一方、ＥＮＲの含有率は１０重量％以上が好ましく、２０重量％以上がより好ましい。ＮＲの含有率が９０重量％より大きく、ＥＮＲの含有率が１０重量％未満では、耐屈曲亀裂性能が悪化する傾向がある。

酸化亜鉛の平均粒径は１ｎｍ以上が好ましく、１０ｎｍ以上がより好ましい。酸化亜鉛の平均粒径が１ｎｍ未満では、酸化亜鉛の分散性に劣る傾向がある。また、酸化亜鉛の平均粒径は２００ｎｍ以下、好ましくは１５０ｎｍ以下である。酸化亜鉛の平均粒径が２００ｎｍをこえると、クラックの基点となる可能性が大きく、耐屈曲亀裂性能に劣る。

酸化亜鉛の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して０．１重量部以上、好ましくは０．５重量部以上である。酸化亜鉛の含有量が０．１重量部未満では、酸化亜鉛の配合による加硫促進助剤としての効果が得られない。また、酸化亜鉛の含有量は１０重量部以下、好ましくは８重量部以下である。酸化亜鉛の含有量が１０重量部をこえると、耐屈曲亀裂性能が悪化する。

本発明では、所定含有率のＮＲおよびＥＮＲからなるゴム成分に、平均粒径の小さい酸化亜鉛を所定量含有することで、地球に優しく、将来の石油の供給量の減少に備えることができることが可能となる。

本発明のサイドウォール用ゴム組成物には、さらに、シリカを含有することが好ましい。

シリカとしては、とくに制限はなく、湿式法または乾式法により調製されたものを用いることができる。

シリカのＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ）は４０ｍ²／ｇ以上が好ましく、８０ｍ²／ｇ以上がより好ましい。シリカのＢＥＴが４０ｍ²／ｇ未満では、耐摩耗性が低下する傾向がある。また、シリカのＢＥＴは４００ｍ²／ｇ以下が好ましく、３００ｍ²／ｇ以下がより好ましい。シリカのＢＥＴが４００ｍ²／ｇをこえると、酸化亜鉛の分散性に劣る傾向がある。

シリカの含有量は、ゴム成分１００重量部に対して１５重量部以上が好ましく、２０重量部以上がより好ましい。シリカの含有量が１５重量部未満では、引き裂き強度が低く、走行中に突起物と接触したときに、切れが発生する傾向がある。また、シリカの含有量は６０重量部以下が好ましく、５０重量部以下がより好ましい。シリカの含有量が６０重量部をこえると、耐屈曲亀裂性能に劣る傾向がある。

シリカを配合する場合、シリカ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、従来ゴム工業においてシリカと併用して用いられるものとすることができ、たとえば、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ポリスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）ポリスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）ポリスルフィド、ビス（２−トリメトキシシリルエチル）ポリスルフィド、ビス（４−トリエトキシシリルブチル）ポリスルフィド、ビス（４−トリメトキシシリルブチル）ポリスルフィドなどがあげられ、これらのシランカップリング剤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。

シリカおよびシランカップリング剤を配合する場合、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重量部以上が好ましく、５重量部以上がより好ましい。シランカップリング剤の含有量が４重量部未満では、耐屈曲亀裂性能に劣る傾向がある。また、シランカップリング剤の含有量は２０重量部以下が好ましく、１５重量部以下がより好ましい。シランカップリング剤の含有量が２０重量部をこえると、耐屈曲亀裂性能に劣る傾向がある。

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で、地球に優しく、将来の石油の供給量の減少に備えることを目的としており、カーボンブラック、アロマオイル、石油系レジンなど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には、前記ゴム成分、酸化亜鉛、シリカおよびシランカップリング剤以外にも、従来ゴム工業で使用される配合剤、たとえば、ワックスなどの軟化剤、各種老化防止剤、ステアリン酸、硫黄などの加硫剤、各種加硫促進剤などを、必要に応じて適宜配合することができる。

このようにして得られる本発明のサイドウォール用ゴム組成物は、ゴム組成物全重量に対して石油外資源比率を９７．４〜９７．６重量％とすることができ、地球に優しく、将来の石油の供給量の減少に備えることができる。

本発明のタイヤは、本発明のサイドウォール用ゴム組成物を用いて、通常の方法により製造することができる。すなわち、必要に応じて前記配合剤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、タイヤの他の部材とともに、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤを成形する。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本発明のタイヤを得る。このように、本発明のサイドウォール用ゴム組成物を用いて本発明のタイヤを製造することで、本発明のタイヤを地球に優しく、将来の石油の供給量の減少に備えることができるエコタイヤとすることができる。

実施例にもとづいて、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。

次に、実施例およ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。
天然ゴム（ＮＲ）：ＴＳＲ２０
ブタジエンゴム（ＢＲ）：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ
エポキシ化天然ゴム１（ＥＮＲ１）：クンプーランガスリー（Kumpulan Guthrie Berhad）社製のＥＮＲ２５（エポキシ化率：２５モル％）
エポキシ化天然ゴム２（ＥＮＲ２）：クンプーランガスリー（Kumpulan Guthrie Berhad）社製のＥＮＲ５０（エポキシ化率：５０モル％）
カーボンブラック：三菱化学（株）製のダイアブラックＥ（Ｎ₂ＳＡ：４１ｍ²／ｇ）
シリカ：デグッサ社製のウルトラジルＶＮ３（ＢＥＴ：１７０ｍ²／ｇ）
シランカップリング剤：デグッサ社製のＳｉ７５（ビス（トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド（ＴＥＳＰＤ））
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
ワックス：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（Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミド）
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（平均粒径：５００ｎｍ）
超微粒子酸化亜鉛：ハクスイテック（株）製のジンコックススーパーＦ−２（平均粒径：６５ｎｍ）
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−２−ベンゾチアゾリルスルファンアミド）

実施例１〜５および比較例１〜５
表１に示す配合処方にしたがい、（株）神戸製鋼製の１．７Ｌバンバリーミキサーを用いて、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を充填率が５８％になるように充填し、８０ｒｐｍで１５０℃に到達するまで３分間混練りし、混練り物を得た。次に、オープンロールを用いて、得られた混練り物に硫黄および加硫促進剤を添加し、８０℃の条件下で３分間混練りし、未加硫ゴム組成物を得た。さらに、得られた未加硫ゴム組成物を１６０℃の条件下で２０分間加硫することにより、実施例１〜５および比較例１〜５の加硫ゴム組成物を作製した。

（硬度）
ＪＩＳ Ｋ ６２５３「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴムの硬さ試験方法」に準じて、スプリング式タイプＡにて、硬度を測定した。

（引き裂き試験）
ＪＩＳ Ｋ ６２５２「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴム−引裂強さの求め方」に準じて、切り込み無しのアングル形試験片を使うことにより、引き裂き強度（Ｎ／ｍｍ）を測定した。なお、引き裂き強度が大きいほど、耐クラック性に優れることを示す。

（耐屈曲亀裂成長試験）
ＪＩＳ Ｋ ６２６０「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」に準じて、室温２５℃の条件下で、加硫ゴム組成物サンプルに１ｍｍの破断が生じるまでの回数を測定し、得られた回数を対数で表した。なお、数値が大きいほど、耐屈曲亀裂性能に優れ、７０％および１１０％は、もとの加硫ゴム組成物サンプルの長さに対する伸び率を示す。

前記試験の評価結果を表１に示す。

Claims (2)

1. 天然ゴム３０重量％以上およびエポキシ化天然ゴム７０重量％以下からなるゴム成分１００重量部に対し、
   平均粒径が２００ｎｍ以下の酸化亜鉛を０．１〜１０重量部含有するサイドウォール用ゴム組成物。
2. さらに、シリカを１５〜６０重量部含有する請求項１記載のサイドウォール用ゴム組成物。