JP2007269259A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】植物由来原料４５重量％以上で構成した環境に優しいタイヤの提供。
【解決手段】（１）植物由来の原料比率が６０重量％以上のトレッド用ゴム組成物、（２）植物由来の原料比率が４５重量％以上のサイドウォール用ゴム組成物、（３）植物由来の原料比率が６０重量％以上のカーカスコート用ゴム組成物、（４）植物由来の原料比率が５５重量％以上のビードフィラー用ゴム組成物及び（５）植物由来の原料比率が５３重量％以上のベルトコート用ゴム組成物を用い、カーカスコードに植物由来繊維を使用して、タイヤ全体として、植物由来の原料比率が４５重量％以上となるようにした空気入りラジアルタイヤ。
【選択図】なし

Description

本発明は空気入りラジアルタイヤに関し、更に詳しくは石油資源由来の原材料の一部を植物由来の原材料に置き換えてタイヤの製造時及び廃棄時に発生する二酸化炭素（ＣＯ₂）の量の増加を抑え、ＣＯ₂の自然バランスを図った空気入りラジアルタイヤに関する。

現在市販されているタイヤの多くは、主に石油などの化石資源由来の原材料を使用して製造されており、その製造時や廃棄時に地球温暖化の原因となるＣＯ₂が発生し、大気中のＣＯ₂量を増加させるという問題がある。地球温暖化が社会的問題となっている今日、主な原材料に植物由来の天然素材を用いることによって、ＣＯ₂排出量の増加を抑え、環境に優しい空気入りタイヤ（エコタイヤ）を提供するという提案がなされている（例えば特許文献１参照）。この提案によれば、全重量の７５％以上を石油外資源由来の原料からなるタイヤに関し、地球にやさしいタイヤを開発せんとしているが、使用している原料については植物由来ではなく、石油外資源という枠組みで規定されているため、石炭、天然ガスなどの化石資源も使用可能ということになる。これではＣＯ₂排出量を抑制することは難しい。また、特許文献１には、地球上のＣＯ₂バランスを保つことに関しては触れられていない。

特開２００３−６３２０６号公報

従って、本発明の目的は、現在市販されている、主に石油などの化石資源由来の原材料を使用して製造する空気入りラジアルタイヤに代えて、製造時や廃棄時などに地球温暖化の原因となるＣＯ₂の発生量を増加させることがない植物由来の天然素材を主原材料として用いることでＣＯ₂排出量の増加を抑え、環境に配慮した空気入りラジアルタイヤを開発することにある。

本発明に従えば、タイヤを構成する下記５種類のゴム組成物（１）〜（５）：
（１）天然ゴム９０〜１００重量部（好ましくは９２〜１００重量部）、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が７０〜２００ｍ²／ｇ、好ましくは７０〜１８０ｍ²／ｇのカーボンブラック０〜６０重量部（好ましくは０〜５０重量部）及びシリカ５〜１００重量部（好ましくは１０〜９５重量部）、分子中に硫黄原子を含むシランカップリング剤０．１〜１５重量部（好ましくは０．５〜１０重量部）、硫黄０．５〜３重量部（好ましくは１〜２．５重量部）、酸化亜鉛０．５〜５重量部（好ましくは１〜４．５重量部）、植物由来の脂肪酸１〜８重量部（好ましくは１．５〜７重量部）、ゴム用加硫促進剤１〜５重量部（好ましくは１．５〜４．５重量部）、植物由来樹脂１〜３０重量部（好ましくは５〜２９重量部）並びにゴム用老化防止剤１〜５重量部（好ましくは１．５〜４．５重量部）を含み、ゴム組成物中における植物由来の原料比率が６０重量％以上であるトレッド用ゴム組成物、
（２）天然ゴム６０〜８５重量部（好ましくは６５〜８０重量部）、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が２０〜１００ｍ²／ｇ、好ましくは２５〜１００ｍ²／ｇのカーボンブラック及び／又は無機フィラー（例えばシリカ、炭酸カルシウム、クレーなど）３０〜１００重量部（好ましくは３５〜１００重量部）、硫黄０．５〜３重量部（好ましくは１〜２．５重量部）、酸化亜鉛２〜５重量部（好ましくは２．５〜４．５重量部）、植物由来の脂肪酸１〜８重量部（好ましくは１〜７重量部）、ゴム用加硫促進剤０．５〜３重量部（好ましくは０．５〜２．５重量部）、植物由来樹脂１〜２０重量部（好ましくは３〜１８重量部）並びにゴム用老化防止剤２〜１０重量部（好ましくは２〜９重量部）を含み、ゴム組成物中における植物由来の原料比率が４５重量％以上であるサイドウォール用ゴム組成物、
（３）天然ゴム９０〜１００重量部（好ましくは９２〜１００重量部）、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が２０〜１００ｍ²／ｇ、好ましくは２５〜１００ｍ²／ｇのカーボンブラック及び／又は無機フィラー（例えばシリカ、炭酸カルシウム、クレーなど）３０〜１００重量部（好ましくは３５〜１００重量部）、硫黄１〜８重量部（好ましくは１．５〜７重量部）、酸化亜鉛２〜７重量部（好ましくは２．５〜６重量部）、植物由来の脂肪酸１〜８重量部（好ましくは１．５〜７重量部）、ゴム用加硫促進剤０．５〜３重量部（好ましくは０．５〜２．５重量部）、植物由来樹脂１〜１５重量部（好ましくは２〜１２重量部）並びにゴム用老化防止剤０．５〜３重量部（好ましくは０．５〜２．５重量部）を含み、ゴム組成物中における植物由来の原料比率が６０重量％以上であるカーカスコート用ゴム組成物、
（４）天然ゴム９０〜１００重量部（好ましくは９２〜１００重量部）、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が２０〜１００ｍ²／ｇ、好ましくは２５〜１００ｍ²／ｇのカーボンブラック及び／又は無機フィラー（例えばシリカ、炭酸カルシウム、クレーなど）６０〜１１０重量部（好ましくは６０〜１００重量部）、硫黄１〜８重量部（好ましくは１．５〜７重量部）、酸化亜鉛２〜１０重量部（好ましくは３〜９重量部）、植物由来の脂肪酸１〜８重量部（好ましくは１〜７重量部）、ゴム用加硫促進剤０．５〜５重量部（好ましくは０．５〜４．５重量部）、植物由来樹脂１〜１５重量部（好ましくは１〜１４重量部）並びにゴム用老化防止剤０．５〜３重量部（好ましくは０．５〜２．５重量部）を含み、ゴム組成物中における植物由来の原料比率が５５重量％以上であるビードフィラー用ゴム組成物、
（５）天然ゴム９０〜１００重量部（好ましくは９２〜１００重量部）、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が２０〜１００ｍ²／ｇ、好ましくは２５〜１００ｍ²／ｇのカーボンブラック及び／又は無機フィラー（例えばシリカ、炭酸カルシウム、クレーなど）３０〜１００重量部（好ましくは３５〜１００重量部）、硫黄３〜１２重量部（好ましくは３．５〜１１重量部）、酸化亜鉛５〜１５重量部（好ましくは６〜１４重量部）、ゴム用加硫促進剤０．５〜５重量部（好ましくは１〜４重量部）並びにゴム用老化防止剤０．５〜５重量部（好ましくは１〜４．５重量部）を含み、ゴム組成物中における植物由来の原料比率が５３重量％以上であるベルトコート用ゴム組成物、
を用いて構成され、そしてカーカスコードに植物由来繊維を使用して、タイヤ全体として、植物由来の原料比率が４５重量％以上（好ましくは４６〜９５重量％）になるようにした空気入りラジアルタイヤが提供される。

本発明は、植物由来の天然素材を、原材料の４５重量％以上、好ましくは４６重量％以上使用したタイヤを提供することによって、製造時や廃棄時などにおいて発生するＣＯ₂量の増加を抑えることができる空気入りラジアルタイヤを提供するもので、地球温暖化を防止するためのひとつの方策となり得るものである。

本発明者らは前記課題を解決すべく研究を進めた結果、植物由来の天然素材として、天然ゴム、植物由来の脂肪酸、植物由来樹脂、植物油カーボンブラックなどを用いて、タイヤ品質の劣化を生ずることなく、タイヤ全体として上記原料が４５重量％以上となし得ることを見出した。

本明細書において、植物由来原料とは、天然ゴム、ステアリン酸、パルミチン酸などの植物由来の脂肪酸、ロジン系樹脂、テルペン樹脂などの植物由来樹脂、大豆油、やし油、トール油などを原料とする植物油カーボンブラックなどをいい、このような植物由来の原料から発生するＣＯ₂は全て森林に吸収され、循環することが可能であるため、製造時や廃棄時（焼却時）などにおいて発生するＣＯ₂量の増加を抑えることができる。なお、これらの植物由来原料以外に従来からゴム用配合剤として一般的に使用されている任意のゴム組成物用配合成分、添加剤などを用いることができる。

また、本明細書において使用するカーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）はＪＩＳ Ｋ６２１７−２によった。

本発明に係る空気入りラジアルタイヤの植物由来の原料比率が４５重量％未満では発生ＣＯ₂の削減効果が不十分であり、植物由来の原料比率が４６重量％以上使用するのがより好ましい。なお、タイヤを構成する前記５種類のゴム組成物、即ち（１）トレッド用ゴム組成物、（２）サイドウォール用ゴム組成物、（３）カーカスコート用ゴム組成物、（４）ビードフィラー用ゴム組成物及び（５）ベルトコート用ゴム組成物の植物由来原料の割合（重量％）が、それぞれ、（１）６０％以上、好ましくは６０．５％以上、（２）４５％以上、好ましくは４６％以上、（３）６０％以上、好ましくは６２％以上、（４）５５％以上、好ましくは５５．２％以上、そして（５）５３％以上、好ましくは５３．５％以上であるのがＣＯ₂の削減効果の点から好ましい。

本発明に係る空気入りラジアルタイヤのカーカスコードに用いる植物由来繊維としてはレーヨン、コットン、シルク、ウールなどを用いることができる。またインナーライナーとしては特開平８−２５８５０６号公報に記載の単層又は複層の円筒状熱可塑性フィルムを用いることができる。

本発明に係る各ゴム組成物には、前記した植物由来の成分に加えて、一般的なカーボンブラックやシリカなどのその他の補強剤（フィラー）、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ用、その他のゴム組成物用に一般的に配合されている各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練して組成物とし、加硫又は架橋して使用することができる。これらの添加剤の配合量は本発明の前記植物由来の比率に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。

以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことはいうまでもない。

実施例１〜３及び比較例１
サンプルの調製
表Ｉに示す配合（重量部）において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１．８リットルの密閉型ミキサーで５分間混練し、１５０±５℃に達したときに放出してマスターバッチを得た。このマスターバッチに加硫促進剤と硫黄をオープンロールで混練し、ゴム組成物を得た。

次に得られたゴム組成物をそれぞれの部位に準じて以下の条件で加硫し、以下に示す試験法で加硫ゴムの物性を測定した。結果は表Ｉに示す。
トレッド：１６０℃×１０分
サイド：１６０℃×１５分、
カーカスコート、ビードフィラー、ベルトコート、ライナー：１７０℃×１０分

ゴム物性評価試験法
耐摩耗性：トレッド用ゴム組成物Ａ１及びＣ１について、ランボーン試験用円盤状試験片を用い、ランボーン試験機にて温度２０℃での摩耗減量を測定（ＪＩＳ Ｋ６２６４に準拠）し、比較例用ゴム組成物Ｃ１の値を１００として指数表示した。この指数の値が大きい程、耐摩耗性が良好であることを示す。

破断強度（ＴＢ）及び破断伸び（ＥＢ）：トレッド、サイドウォール、カーカスコート及びビードフィラー用ゴム組成物について、ＪＩＳ３号ダンベルにて２mmシートを打ち抜き、５００mm／分の引張速度にて測定し（ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠）、それぞれの比較例用ゴム組成物の値を１００として指数表示した。破断強度及び破断伸びのいずれも指数の値が大きい程、物性が良好であることを示す。

屈曲疲労試験：サイドウォール用及びビードフィラー用ゴム組成物について、ＪＩＳ Ｋ６２６０に準じ、デマチア屈曲試験機にて繰り返し屈曲による亀裂成長を測定した。結果は、屈曲回数５万回での亀裂成長について、それぞれの比較例用ゴム組成物の値を１００として指数表示した。この指数の値が大きい程、疲労寿命が長いことを示す。

ウェット制動性能：トレッド用ゴム組成物Ａ１及びＣ１について、撒水したアスファルト路面を４０km／ｈで走行して、制動したときの制動距離を測定し、比較例用ゴム組成物Ｃ１の値を１００として指数表示した。この数値が大きい程、制動性が良好であることを示す。なお供試タイヤのサイズは１９５／６５Ｒ１５で、トレッド部のみゴム組成物Ａ１（実施例）及びＣ１（比較例）を用い、他の部位は両者とも表Ｉに示すゴム組成物Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５及びＤを用いた。

タイヤ全体の植物由来原料比率の計算方法
表Ｉに示した植物由来原料の割合（重量％）はタイヤを構成するゴム組成物の「植物由来原料の割合」×「タイヤの構成比率」の総和から計算で求めた。なお、レーヨンは植物由来原料として計算し、ナイロンは非植物由来原料とし、熱可塑性フィルムはすべて非植物由来原料から構成されるものとした。また、インナーライナーに熱可塑性フィルムを使用した場合には、インナーライナー部分の重量が８．６％減量する。

焼却時のＣＯ ₂ 発生量について
各原料の炭素含有率を使用し、完全燃焼したと仮定して計算した。植物由来原料から生じるＣＯ₂は、森林に吸収されることにより環境に対して悪影響を及ぼさないため、差し引いた（ＬＣＡ：ライフサイクルアセスメントの考え方による）。

表Ｉ脚注
＊１：日本ゼオン（株）製Ｎｉｐｏｌ １５０２
＊２：日本ゼオン（株）製Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２２０
＊３：日本ブチル（株）製エクソンブロモブチル ２２５５
＊４：ＲＳＳ ＃３
＊５：東海カーボン（株）製シーストＮ（Ｎ₂ＳＡ７４ｍ²／ｇ）
＊６：下記方法で製造したトール油カーボンブラックを使用
＊７：東ソー・シリカ（株）製ニップシール ＡＱ
＊８：デグサ社製Ｓｉ６９
＊９：（株）ジャパンエナジー製プロセス Ｘ−１４０
＊１０：ハリマ化成（株）製ハリタック ＡＱ−９０Ａ
＊１１：大内新興化学工業（株）製サンノック
＊１２：住友化学（株）製アンチゲン ６Ｃ
＊１３：日立化成工業（株）製ヒタノール １５０２Ｚ
＊１４：日本油脂（株）製ビースステアリン酸 桐
＊１５：正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種
＊１６：鶴見化学工業（株）製金華印油入微粉硫黄
＊１７：大内新興化学工業（株）製ノクセラーＣＺ−Ｇ

トール油カーボンブラックの製造方法
アルカリ金属イオン濃度５５０ppm及びロジン成分含有率２５重量％のトール油を原料としてトール油カーボンブラックを以下のようにして製造した。
約２０００℃までの高温に耐え得るレンガで内張りされた特殊な反応部に燃料と空気を導入して完全燃焼させ、１４００℃以上の高温雰囲気を形成した上で液状のトール油を連続的に噴霧して熱分解させた。炉内後段で生成したカーボンブラックを含む高温ガスに、水を噴霧して反応を停止させ、次にバグフィルターでカーボンブラックと排ガスとに分離した。分離されたカーボンブラックは、攪拌タンクでかさ密度を高めた後、造粒した。
このようにして得られたカーボンブラックの窒素吸着比表面積（ＪＩＳ Ｋ６２１７−２に準拠して測定）は８７ｍ²／ｇであった。

本発明に従えばタイヤ各部位用ゴム組成物を構成するゴム組成物に各種植物由来の原料を配合することにより、タイヤ全体の植物由来の原料比率を４５重量％以上にすることができるので、地球温暖化を防止することができる環境に優しい空気入りラジアルタイヤを得ることができる。

Claims (3)

1. タイヤを構成する下記５種類のゴム組成物（１）〜（５）：
   （１）天然ゴム９０〜１００重量部、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が７０〜２００ｍ²／ｇのカーボンブラック０〜６０重量部及びシリカ５〜１００重量部、分子中に硫黄原子を含むシランカップリング剤０．１〜１５重量部、硫黄０．５〜３重量部、酸化亜鉛０．５〜５重量部、植物由来の脂肪酸１〜８重量部、ゴム用加硫促進剤１〜５重量部、植物由来樹脂１〜３０重量部並びにゴム用老化防止剤１〜５重量部を含み、ゴム組成物中における植物由来の原料比率が６０重量％以上であるトレッド用ゴム組成物、
   （２）天然ゴム６０〜８５重量部、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が２０〜１００ｍ²／ｇのカーボンブラック及び／又は無機フィラー３０〜１００重量部、硫黄０．５〜３重量部、酸化亜鉛２〜５重量部、植物由来の脂肪酸１〜８重量部、ゴム用加硫促進剤０．５〜３重量部、植物由来樹脂１〜２０重量部並びにゴム用老化防止剤２〜１０重量部を含み、ゴム組成物中における植物由来の原料比率が４５重量％以上であるサイドウォール用ゴム組成物、
   （３）天然ゴム９０〜１００重量部、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が２０〜１００ｍ²／ｇのカーボンブラック及び／又は無機フィラー３０〜１００重量部、硫黄１〜８重量部、酸化亜鉛２〜７重量部、植物由来の脂肪酸１〜８重量部、ゴム用加硫促進剤０．５〜３重量部、植物由来樹脂１〜１５重量部並びにゴム用老化防止剤０．５〜３重量部を含み、ゴム組成物中における植物由来の原料比率が６０重量％以上であるカーカスコート用ゴム組成物、
   （４）天然ゴム９０〜１００重量部、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が２０〜１００ｍ²／ｇのカーボンブラック及び／又は無機フィラー６０〜１１０重量部、硫黄１〜８重量部、酸化亜鉛２〜１０重量部、植物由来の脂肪酸１〜８重量部、ゴム用加硫促進剤０．５〜５重量部、植物由来樹脂１〜１５重量部並びにゴム用老化防止剤０．５〜３重量部を含み、ゴム組成物中における植物由来の原料比率が５５重量％以上であるビードフィラー用ゴム組成物並びに
   （５）天然ゴム９０〜１００重量部、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が２０〜１００ｍ²／ｇのカーボンブラック及び／又は無機フィラー３０〜１００重量部、硫黄３〜１２重量部、酸化亜鉛５〜１５重量部、ゴム用加硫促進剤０．５〜５重量部並びにゴム用老化防止剤０．５〜５重量部を含み、ゴム組成物中における植物由来の原料比率が５３重量％以上であるベルトコート用ゴム組成物、
   を用いて構成され、カーカスコードに植物由来繊維を使用して、タイヤ全体として植物由来の原料比率が４５重量％以上となるようにした空気入りラジアルタイヤ。
2. 植物油を原料とする植物油由来のカーボンブラックを、前記ゴム組成物（１）〜（５）の少なくとも一つの組成物に、補強剤として使用する請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. インナーライナー部分に熱可塑性フィルムを使用する請求項１又は２に記載の空気入りラジアルタイヤ。