JP2007224253A

JP2007224253A - トレッド用ゴム組成物およびそれを用いたトレッドを有する空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2007224253A
Application number: JP2006050342A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Kondo; 俊一近藤
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2006-02-27
Filing date: 2006-02-27
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2026-02-27
Also published as: JP5144017B2

Abstract

【課題】地球に優しく、将来の石油の供給量の減少に備え、石油資源由来の原材料を主成分とするトレッド用ゴム組成物およびそれを用いたトレッドを有する空気入りタイヤと比較しても、さらに、ドライグリップ性能に優れたトレッド用ゴム組成物およびそれを用いたトレッドを有する空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】ジエン系ゴム１００重量部に対して、生分解性プラスチックを０．５〜１５重量部含有するトレッド用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ。
【選択図】なし

Description

本発明は、トレッド用ゴム組成物およびそれを用いたトレッドを有する空気入りタイヤに関する。

従来、タイヤのトレッド用ゴム組成物には、優れたゴム強度（破断強度、破断時伸びなど）を示す天然ゴム（ＮＲ）に加えて、グリップ性能を改善するためにスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）や石油系レジンなどを配合し、さらに、耐候性および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排出の規制が強化され、さらに、石油資源は有限であり、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、ＳＢＲやカーボンブラックなどの石油資源由来の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し、ＮＲ、シリカ、炭酸カルシウムなどのような石油外資源を主成分とするトレッド用ゴム組成物が検討されている。

特許文献１には、所定の石油外資源を用いたトレッド用ゴム組成物を用いたトレッドを有することで、タイヤ中の石油外資源比率を上昇させ、従来のタイヤと比較しても遜色ない特性を有するエコタイヤが開示されているが、石油資源を主成分とするトレッド用ゴム組成物を有するタイヤと比較して、ドライグリップ性能を向上させるものではなく、いまだ改善の余地がある。

特開２００３−６３２０６号公報

本発明は、地球に優しく、将来の石油の供給量の減少に備え、石油資源由来の原材料を主成分とするトレッド用ゴム組成物およびそれを用いたトレッドを有する空気入りタイヤと比較しても、さらに、ドライグリップ性能に優れたトレッド用ゴム組成物およびそれを用いたトレッドを有する空気入りタイヤを提供することを目的としている。

本発明は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、生分解性プラスチックを０．５〜１５重量部含むトレッド用ゴム組成物に関する。

前記生分解性プラスチックは、ポリヒドロキシブチレート、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、ポリビニルアルコール、酢酸セルロースおよびキトサン／セルロース／デンプン・複合材からなる群から選ばれる少なくとも１種の生分解性プラスチックであることが好ましい。

また、本発明は、前記トレッド用ゴム組成物を用いたトレッドを有する空気入りタイヤに関する。

本発明によれば、ジエン系ゴムに生分解性プラスチックを所定量含有することにより、地球環境に配慮し、将来の石油の供給量の減少に備えることができ、石油資源を主成分とするトレッド用ゴム組成物およびそれを用いたトレッドを有する空気入りタイヤと比較しても、さらに、ドライグリップ性能を向上させたトレッド用ゴム組成物およびそれを用いたトレッドを有する空気入りタイヤを提供することができる。

本発明のトレッド用ゴム組成物は、ジエン系ゴムおよび生分解性プラスチックを含有する。

前記ジエン系ゴムとしては、特に制限はなく、たとえば、天然ゴム（ＮＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、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）、クロロプレンゴム（ＣＲ）など、通常タイヤ工業に用いられるものがあげられるが、グリップ性能、転がり抵抗および耐摩耗性をバランスよく向上させることができるという理由から、ＮＲ、ＥＮＲ、ＢＲおよびＳＢＲからなる群から選ばれる少なくとも１種のゴムが好ましい。

ＳＢＲの結合スチレン量は、１０重量％以上が好ましく、１５重量％以上がより好ましい。ＳＢＲの結合スチレン量が１０重量％未満では、グリップ性能が低下する傾向がある。また、ＳＢＲの結合スチレン量は、５０重量％以下が好ましく、４５重量％以下がより好ましい。ＳＢＲの結合スチレン量が５０重量％をこえると、硬度が過度に上昇し、グリップ性能が低下する傾向がある。

ＳＢＲを含有する場合、ジエン系ゴム中のＳＢＲの含有率は、３０重量％以上であることが好ましく、４０重量％以上であることがより好ましく、５０重量％以上であることがさらに好ましい。ＳＢＲの含有率が３０重量％未満であると、グリップ性能が低下する傾向がある。また、ＳＢＲの含有率は９０重量％以下であることが好ましく、８０重量％以下であることがより好ましい。ＳＢＲの含有率が９０重量％をこえると、耐摩耗性が悪化する傾向がある。

ＢＲとしては、従来タイヤ工業で使用される一般的なものを使用することができる。

ＢＲを含有する場合、ジエン系ゴム中のＢＲの含有率は１０重量％以上であることが好ましく、２０重量％以上であることがより好ましい。ＢＲの含有率が１０重量％未満であると、耐摩耗性が悪化する傾向がある。また、ＢＲの含有率は、７０重量％以下であることが好ましく、６０重量％以下であることがより好ましく、５０重量％以下であることがさらに好ましい。ＢＲの含有率が６０重量％をこえると、グリップ性能が低下する傾向がある。

ＮＲとしては、ＴＳＲ２０、ＲＳＳ♯３などのゴム工業において一般的に使用されているものでよい。

ＮＲを含有する場合、ＮＲの含有率は、１０重量％以上であることが好ましく、１５重量％以上であることがより好ましい。ＮＲの含有率が、１０重量％未満であると、耐摩耗性の悪化、低温脆化温度が高くなる傾向がある。また、ＮＲの含有率は、７０重量％以下であることが好ましく、６０重量％以下であることがより好ましい。ＮＲの含有率が、７０重量％をこえると、グリップ性能が低下する傾向がある。

また、ＥＮＲとしては、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いが、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、５モル％以上であることが好ましく、１０モル％以上であることがより好ましい。ＥＮＲのエポキシ化率が、５モル％未満であると、ゴム組成物に対する改質効果が小さい傾向がある。また、ＥＮＲのエポキシ化率は、８０モル％以下であることが好ましく、６０モル％以下であることがより好ましい。ＥＮＲのエポキシ化率が、８０モル％をこえると、ポリマー成分がゲル化する傾向がある。

ＥＮＲを含有する場合、ＥＮＲの含有率は、１０重量％以上であることが好ましく、１５重量％以上であることがより好ましい。ＥＮＲの含有率が、１０重量％未満であると、耐摩耗性能が低下する傾向がある。また、ＥＮＲの含有率は、７０重量％以下であることが好ましく、６０重量％以下であることがより好ましい。ＥＮＲの含有率が、７０重量％をこえると、グリップ性能が低下する傾向がある。

前記生分解性プラスチックは、使用状態では従来のプラスチックと同等の機能を有し、使用後に廃棄されたときは土中や海水中の微生物により分解され、最終的に水と二酸化炭素になるプラスチックのことをいい、とくに限定されるわけではないが、ポリヒドロキシブチレート（三菱ガス化学（株）製のビオグリーンなど）、ポリ乳酸（Ｃａｒｇｉｌｌ−Ｄｏｗ製のＮａｔｕｒｅＷｏｒｋｓ、（株）島津製作所製のラクティー、三井化学（株）製のレイシアなど）、ポリカプロラクトン（ダイセル化学工業（株）製のセルグリーン、ＵＣＣ製のＴＯＮＥなど）、ポリブチレンサクシネート（昭和高分子（株）製のビオノーレ、三菱ガス化学（株）製のユーペック、（株）日本触媒製のルナーレＳＥ、ＤｕＰｏｎｔ製のＢｉｏｍａｘ、ＢＡＳＦ製のＥｃｏｆｌｅｘなど）、ポリビニルアルコール（（株）クラレ製のポパール、日本合成化学工業（株）製のゴーセノール、アイセロ化学（株）製のドロンＶＡなど）、ヤシの殻入りコンパウンド（（株）サンコーワイズ製のワイズパーム）、酢酸セルロース（ダイセル化学工業（株）製のセルグリーンＰＣＡ、ＰｌａｎｅｔＰ製のＬｕｎａｒｅＺＴ、帝人（株）製のセルロースアセテートなど）、キトサン／セルロース／デンプン・複合材（アイセロ化学（株）製のドロンＣＣなど）などがあげられる。なかでも、加工性およびゴム成分中への分散性を向上させることができるという理由から、ポリヒドロキシブチレートおよび／またはポリ乳酸が好ましく、ポリヒドロキシブチレートまたはポリ乳酸がより好ましい。

生分解性プラスチックの含有量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、０．５重量部以上、好ましくは２重量部以上である。生分解性プラスチックの含有量が０．５重量部未満であると、ドライグリップ性能の改善効果を得ることができない。また、生分解性プラスチックの含有量は１５重量部以下、好ましくは１０重量部以下である。生分解性プラスチックの含有量が１５重量部をこえると加工性が悪化する。

本発明のトレッド用ゴム組成物には、さらに、シリカ、カーボンブラックなどの補強剤を含有することができる。

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比表面積は（ＢＥＴ）は５０ｍ²／ｇ以上であることが好ましく、８０ｍ²／ｇ以上であることがより好ましい。シリカのＢＥＴ比表面積が５０ｍ²／ｇ未満では、シリカを含有することによる補強効果が得られにくい傾向がある。また、シリカのＢＥＴ比表面積は３００ｍ²／ｇ以下であることが好ましく、２５０ｍ²／ｇ以下であることがより好ましい。シリカのＢＥＴ比表面積が３００ｍ²／ｇをこえると、シリカの分散性が低下し、さらに、加工性が著しく低下する傾向がある。

シリカを含有する場合、シリカの含有量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、１０重量部以上であることが好ましく、２０重量部以上であることがより好ましい。シリカの含有量が１０重量部未満では、グリップ性能および転がり抵抗の両立をともに向上させにくい傾向がある。また、シリカの含有量は１００重量部以下であることが好ましく、８０重量部以下であることがより好ましい。シリカの含有量が１００重量部をこえると、ムーニー中の粘度が著しく増大し、加工性が低下する傾向がある。

シリカを含有する場合、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、従来タイヤ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１種または２種以上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含有する場合、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、１重量部以上であることが好ましく、３重量部以上であることがより好ましい。シランカップリング剤の含有量が１重量部未満であると、シランカップリング剤を含有することによる耐摩耗性の改善効果が低下する傾向がある。また、シランカップリング剤の含有量は、２０重量部以下であることが好ましく、１５重量部以下であることがより好ましい。シランカップリング剤の含有量が２０重量部をこえると、耐摩耗性の改善効果が減少し、高コストになる傾向がある。

カーボンブラックのチッ素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は、７０ｍ²／ｇ以上であることが好ましく、９０ｍ²／ｇ以上であることがより好ましい。カーボンブラックのＮ₂ＳＡが７０ｍ²／ｇ未満では、充分な補強効果が得られない傾向がある。また、カーボンブラックのＮ₂ＳＡは、２５０ｍ²／ｇ以下であることが好ましく、２００ｍ²／ｇ以下であることがより好ましい。カーボンブラックのＮ₂ＳＡが２５０ｍ²／ｇをこえると、ムーニー粘度が増大し、加工性が著しく低下する傾向がある。

カーボンブラックを含有する場合、カーボンブラックの含有量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、５重量部以上であることが好ましく、１０重量部以上であることがより好ましい。カーボンブラックの含有量が１５重量部未満であると、グリップ性能および耐摩耗性が低下し、する傾向がある。また、カーボンブラックの含有量は、１２０重量部以下であることが好ましく、１００重量部以下であることがより好ましい。カーボンブラックの含有量が１００重量部をこえると、分散性および加工性が著しく低下する傾向がある。

本発明のトレッド用ゴム組成物には、さらに、アロマオイルなどの可塑剤、老化防止剤、硫黄および加硫促進剤を含有することができる。

本発明のトレッド用ゴム組成物には、前記ジエン系ゴム、生分解性プラスチック、および充填剤以外にも、従来よりタイヤ工業で使用される配合剤、たとえば、可塑剤、老化防止剤、硫黄、加硫促進剤、酸化亜鉛、ステアリン酸などを、必要に応じて適宜配合することができる。

本発明のトレッド用ゴム組成物を用いた空気入りタイヤは、通常の方法で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トレッド用ゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤのトレッドの形状にあわせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形し、他のタイヤ部材とともに貼りあわせることにより、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本発明の空気入りタイヤを得る。

このように、本発明のトレッド用ゴム組成物を用いて本発明の空気入りタイヤを製造することで、本発明の空気入り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。

つぎに、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。
スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）：日本ゼオン（株）製のＮ９５２０（結合スチレン量：３５．０重量％）
ブタジエンゴム（ＢＲ）：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ
カーボンブラック：三菱化学（株）製のダイアブラックＳＡ（Ｎ₂ＳＡ：１３７ｍ²／ｇ）
シリカ：デグッサ社製のウルトラシールＶＮ３（ＢＥＴ：１７５ｍ²／ｇ）
アロマオイル：（株）ジャパンエナジー製のプロセスＸ−１４０
生分解性プラスチック（１）：三菱ガス化学（株）製のビオグリーン（ポリヒドロキシブチレート）
生分解性プラスチック（2）：三井化学（株）製のレイシア（ポリ乳酸）
ステアリン酸：日本油脂（株）製
亜鉛華：三井金属鉱業（株）製
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（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−フェニレンジアミン）
硫黄：鶴見化学工業（株）製
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）

実施例１〜６および比較例１〜２
表１に示す配合処方にしたがい、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を、１６Ｌバンバリーミキサーを用いて、ゴム排出温度１５０℃でベース練りをし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に、硫黄および加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて、７０℃の条件下で５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トレッドの形状に成形し、他のタイヤ部材とともに貼りあわせ１７０℃の条件下で１５分間プレス加硫し、実施例１〜６および比較例１〜２の空気入りタイヤを得た。

（加工性）
オープンロールにおける混練り工程にて、ロールに対する未加硫ゴム組成物の巻きつきなどを目視にて評価した。

（硬度）
製造したタイヤのトレッドゴムから所定のサイズの試験片を切りとり、ＪＩＳＫ６２５３「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にて室温での硬度を測定した。

（ドライグリップ性能）
製造した空気入りタイヤを試験用の車に装着し、ドライアスファルト路面のテストコースにて６０〜１４０ｋｍ／ｈの速度でハンドルを切ったときの操縦安定性をテストドライバーが評価した。

前記試験の評価結果を表１に示す。

Claims

ジエン系ゴム１００重量部に対して、生分解性プラスチックを０．５〜１５重量部含むトレッド用ゴム組成物。
生分解性プラスチックは、ポリヒドロキシブチレート、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、ポリビニルアルコール、酢酸セルロースおよびキトサン／セルロース／デンプン・複合材からなる群から選ばれる少なくとも１種の生分解性プラスチックである請求項１記載のトレッド用ゴム組成物。
請求項１または２記載のトレッド用ゴム組成物を用いたトレッドを有する空気入りタイヤ。