JP2007246710A

JP2007246710A - サイドウォール用ゴム組成物

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Publication number: JP2007246710A
Application number: JP2006072843A
Authority: JP
Inventors: Takao Wada; 孝雄和田; Toshiaki Matsuo; 俊朗松尾
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2006-03-16
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2026-03-16
Also published as: JP4536021B2

Abstract

【課題】環境に配慮し、将来の石油資源の供給量の減少に備えつつ、硬度を上昇させることなく、石油資源由来の原材料を主成分とするサイドウォール用ゴム組成物と比較しても、耐クラック性および耐屈曲亀裂性能をともに向上させることのでき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２０〜８０重量％ならびにエポキシ化天然ゴム、ブタジエンゴムおよびスチレンブタジエンゴムからなる群から選ばれる少なくとも１種のゴム２０〜８０重量％を含むゴム成分１００重量部に対して、シリカ含有率が９５重量％以上である乾式シリカを１０〜５０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用ゴム組成物には、優れた引き裂き強度を示す天然ゴム（ＮＲ）に加え、耐屈曲亀裂成長性を改善するためにブタジエンゴム（ＢＲ）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排出抑制の規制が強化され、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、ＢＲ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すると、ＮＲ、シリカなどのような石油外資源を使用する必要がある。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、補強性などと同等、またはそれ以上の性能が得られないという問題がある。

特許文献１には、所定の石油外資源を用いたサイドウォール用ゴム組成物を有することで、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、耐クラック性および耐屈曲亀裂成長性をともに向上させるものではなかった。

特開２００３−６３２０６号公報

本発明は、環境に配慮し、将来の石油資源の供給量の減少に備えつつ、硬度を上昇させることなく、石油資源由来の原材料を主成分とするサイドウォール用ゴム組成物と比較しても、耐クラック性および耐屈曲亀裂性能をともに向上させることのでき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２０〜８０重量％ならびにエポキシ化天然ゴム、ブタジエンゴムおよびスチレンブタジエンゴムからなる群から選ばれる少なくとも１種のゴム２０〜８０重量％を含むゴム成分１００重量部に対して、シリカ含有率が９５重量％以上である乾式シリカを１０〜５０重量部含有するサイドウォール用ゴム組成物に関する。

本発明によれば、所定のゴム成分および所定のシリカを所定量含有することで、環境に配慮し、将来の石油資源の供給量の減少に備えつつ、硬度を上昇させることなく、石油資源由来の原材料を主成分とするサイドウォール用ゴム組成物と比較しても、耐クラック性および耐屈曲亀裂性能をともに向上させることのできる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、ゴム成分およびシリカを含有する。

前記ゴム成分は、天然ゴム（ＮＲ）ならびに、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）およびスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）からなる群から選ばれる少なくとも１種のゴムを含有し、環境に配慮し、将来の石油資源の供給量の減少に備えるために石油外資源を使用するという理由から、ＮＲおよび／またはＥＮＲを含むことが好ましく、二層分離を起こす海島構造を石油外資源由来の原材料のみを用いて作製できるという理由から、ＮＲおよびＥＮＲを含むことがより好ましい。

ゴム成分としては、たとえば、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のＮＲ、ＥＮＲ、ＢＲおよびＳＢＲ以外のゴムもあげられるが、これらのゴムを使用した場合、石油資源由来のゴムであるため環境に配慮できず、さらに、耐亀裂性能に劣るという理由から、ＮＲ、ＥＮＲ、ＢＲおよびＳＢＲ以外のゴムを含まないことが好ましい。

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。

ゴム成分中のＮＲの含有率は２０重量％以上、好ましくは３０重量％以上、より好ましくは４０重量％以上である。ＮＲの含有率が２０重量％未満では、環境に配慮することも、将来の石油資源の供給量の減少に備えることができないうえ、ゴムとしての強度が得られない。また、ＮＲの含有率は８０重量％以下、好ましくは７０重量％以下である。ＮＲの含有率が８０重量％をこえると、同時にブレンドするゴムと相分離することにより形成される海島構造の島相が少なくなり、相分離することによる耐亀裂成長性の改善効果が不充分となる。

ＥＮＲは、市販のＥＮＲを用いてもよいし、ラテックスの状態のＮＲをエポキシ化して用いてもよい。ＮＲラテックス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、ＮＲラテックスに過酸化水素水を添加して反応させる方法などがあげられる。

ＥＮＲのエポキシ化率は４モル％以上が好ましく、１０モル％以上がより好ましい。ＥＮＲのエポキシ化率が４モル％未満では、ＮＲとブレンドしても、相分離しにくく、海島構造を形成しにくいため、耐亀裂成長性の改善効果が不充分な傾向がある。また、ＥＮＲ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。ＥＮＲのエポキシ化率が６０モル％をこえると、脆化温度が高くなり、低温域で割れやすくなる傾向がある。

ＥＮＲを含有する場合、ＥＮＲ、ＢＲおよびＳＢＲからなる群から選ばれる少なくとも１種のゴム中のＥＮＲの含有率は１５重量％以上が好ましく、２０重量％以上がより好ましい。ＥＮＲの含有率が１５重量％未満では、環境に配慮することも、将来の石油資源の供給量の減少に備えることもできないうえ、海島構造を形成しにくいため、耐亀裂成長性の改善効果が不充分な傾向がある。とくに、ＥＮＲ、ＢＲおよびＳＢＲからなる群から選ばれる少なくとも１種のゴム中のＥＮＲの含有率は、１００重量％が最も好ましい。

ゴム成分中のＥＮＲ、ＢＲおよびＳＢＲからなる群から選ばれる少なくとも１種のゴムの含有率は２０重量％以上、好ましくは３０重量％以上である。また、ＥＮＲ、ＢＲおよびＳＢＲからなる群から選ばれる少なくとも１種のゴムの含有率は８０重量％以下、好ましくは７０重量％以下である。ＥＮＲ、ＢＲおよびＳＢＲからなる群から選ばれる少なくとも１種のゴムの含有率が８０重量％をこえると、ゴム強度が低下する。

シリカとしては、湿式法または乾式法により調製されたものがあげられるが、シリカの表面を疎水化させ、ＮＲとのなじみを向上させられるという理由から、乾式シリカを用いる。

従来ゴム工業で使用される含水シリカのシリカ含有率は８０〜９５重量％であるが、本発明のサイドウォール用ゴム組成物が含有する乾式シリカのシリカ含有率は９５重量％以上である。

乾式シリカのＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ）は、９０ｍ²／ｇ以上が好ましく、１１０ｍ²／ｇ以上がより好ましい。乾式シリカのＢＥＴが９０ｍ²／ｇ未満では、ゴム強度が低下する傾向がある。また、乾式シリカのＢＥＴは３８０ｍ²／ｇ以下が好ましく、２５０ｍ²／ｇ以下がより好ましい。乾式シリカのＢＥＴが３８０ｍ²／ｇをこえると、硬度が増大し、耐亀裂成長性が低下する傾向がある。

乾式シリカの含有量は、ゴム成分１００重量部に対して１０重量部以上、好ましくは１５重量部以上である。乾式シリカの含有量が１０重量部未満では、ゴム強度が低下する。また、乾式シリカの含有量は、５０重量部以下、好ましくは４０重量部以下である。乾式シリカの含有量が５０重量部をこえると、硬度が増大し、耐亀裂成長性が低下する。

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６重量部以上が好ましく、８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６重量部未満では、加工性が悪化する傾向がある。また、シランカップリング剤の含有量は１６重量部以下が好ましく、１２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１６重量部をこえると、ゴム強度が低下する傾向がある。

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、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、レジン、各種老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、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。

本発明のサイドウォール用ゴム組成物の製造方法は、下記工程１および２を含むことが好ましい。

工程１では、ＮＲおよびシリカを混練りする。

工程２では、工程１で排出された混練り物およびＥＮＲ、ＢＲおよびＳＢＲからなる群から選ばれる少なくとも１種のゴムを混練りする。

工程１においては、シランカップリング剤、ワックスなどの軟化剤、各種老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛などの配合剤も配合することができる。

また、ＥＮＲ、ＢＲおよびＳＢＲからなる群から選ばれる少なくとも１種のゴムを工程１ではなく、工程２で混練りすることで、シリカがＮＲ中に均一に分散しやすくなるという効果が得られる。

本発明のサイドウォール用ゴム組成物を用いたタイヤは、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サイドウォール用ゴム組成物を用いたタイヤを得る。

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タイヤを製造することで、環境に配慮し、将来の石油資源の供給量の減少に備えつつ、硬度を上昇させることなく、石油資源由来の原材料を主成分とするサイドウォール用ゴム組成物と比較しても、耐クラック性および耐屈曲亀裂性能をともに向上させることのできるエコタイヤとすることができる。

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。

次に、実施例および比較例で用いた各種薬品をまとめて説明する。
天然ゴム（ＮＲ）：ＴＳＲ２０
エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）：クンプーランガスリー社製のＥＮＲ２５（エポキシ化率：２５モル％）
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Ｅ（Ｎ₂ＳＡ：４１ｍ²／ｇ）
シリカ１：デグッサ社製の２００（シリカ含有率：９９．５重量％、ＢＥＴ：２００ｍ²／ｇ）
シリカ２：デグッサ社製のウルトラジルＶＮ３（シリカ含有率：９４重量％、ＢＥＴ：１７５ｍ²／ｇ）
シランカップリング剤：デグッサ社製のＳｉ６９（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド）
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：日本触媒（株）製のＳＰ１０６８レジン
ワックス：日本精鑞製のオゾエース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）
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
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤：大内新興工業（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１〜２および比較例１〜４
表１に示す配合処方にしたがい、１．７Ｌバンバリーミキサーを用いて、工程１に示す薬品を充填率が５８％になるように充填し、８０ｒｐｍで１４０℃に到達するまで３分間混練りし、混練り物１を得た。続いて、１．７Ｌバンバリーミキサーを用いて、工程２に示す薬品を充填率が５８％になるように充填し、８０ｒｐｍで２分間混練りし、混練り物２を得た。次に、８インチロールを用いて、得られた混練り物２に工程３に示す薬品を添加し、６０℃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１６０℃の条件下で２０分間加硫することにより、実施例１〜２および比較例１〜４の加硫ゴム組成物を作製した。なお、工程２は、実施例２でのみ行った。

（硬度）
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、硬度を測定した。

（引き裂き試験）
ＪＩＳＫ６２５２「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用することにより、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）
ＪＩＳＫ６２６０「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ることを示し、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

天然ゴム２０〜８０重量％ならびにエポキシ化天然ゴム、ブタジエンゴムおよびスチレンブタジエンゴムからなる群から選ばれる少なくとも１種のゴム２０〜８０重量％を含むゴム成分１００重量部に対して、
シリカ含有率が９５重量％以上である乾式シリカを１０〜５０重量部含有するサイドウォール用ゴム組成物。