JP2007308623A - トレッド用ゴム組成物 - 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、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と比較しても、さらに、耐侯性、低燃費性および耐摩耗性をバランスよく得ることができるトレッド用ゴム組成物を提供する。
【解決手段】ジエン系ゴム１００重量部に対して、シリカを２０〜１００重量部、植物性ワックスを５〜１８重量部含有するトレッド用ゴム組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、トレッド用ゴム組成物に関する。

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、さらに、耐候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ゴム組成物が検討されている。しかし、その場合、従来用いられていた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と比較して、耐候性、低燃費性および耐摩耗性をバランスよく向上させることはできないという問題があった。

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、石油資源由来の原材料を主成分とするタイヤと比較すると、耐侯性、低燃費性および耐摩耗性をバランスよく得ることができるものではなかった。

特開２００３−６３２０６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、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と比較しても、さらに、耐侯性、低燃費性および耐摩耗性をバランスよく得ることができるトレッド用ゴム組成物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、シリカを２０〜１００重量部、および植物性ワックスを５〜１８重量部含有するトレッド用ゴム組成物に関する。

本発明によれば、ジエン系ゴム、シリカおよび植物性ワックスを所定量含有することにより、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、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と比較しても、さらに、耐侯性、低燃費性および耐摩耗性をバランスよく得ることができるトレッド用ゴム組成物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、シリカおよび植物性ワックスを含有する。

ジエン系ゴムとしては、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ゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）などがあげられ、これらのジエン系ゴムは、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。なかでも、トレッドに必要な耐摩耗性、グリップ性能、転がり抵抗および耐カットチッピング性能を確保できるという理由から、ＮＲ、ＳＢＲおよびＢＲ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。

シリカとしては、特に制限はなく、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（以下、ＢＥＴとする）は８０ｍ²／ｇ以上が好ましく、１００ｍ²／ｇ以上がより好ましい。シリカのＢＥＴが８０ｍ²／ｇ未満では、耐摩耗性が極端に低下する傾向がある。また、シリカのＢＥＴは３００ｍ²／ｇ以下が好ましく、２５０ｍ²／ｇ以下がより好ましい。シリカのＢＥＴが３００ｍ²／ｇをこえると、ゴム中への分散が困難になり、諸性能が低下する傾向がある。

シリカの含有量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して２０重量部以上、好ましくは３０重量部以上である。シリカの含有量が２０重量部未満では、環境に配慮することも、将来の石油の供給量の減少にそなえることもできず、さらに、強度が低下するためにカーボンブラックとブレンドせざるを得なくなり、その場合、低燃費性が劣る。また、シリカの含有量は１００重量部以下、好ましくは８０重量部以下である。シリカの含有量が１００重量部をこえると、フィラー量が多くなり低燃費性が悪化するうえに、耐摩耗性も悪化する。

本発明では、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好ましい。

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２重量部以上が好ましく、４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２重量部未満では、シリカを分散させることが困難になり、諸性能（とくに耐摩耗性）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、架橋密度が高くなり、耐チッピング性能が低下し、コストが増大する傾向がある。

植物性ワックスとしては、カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、ジャパンワックス、ウルシロウ、サトウキビロウ、パームロウなどがあげられる。なかでも、耐摩耗性が比較的良好であるという理由から、カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックスが好ましく、カルナバワックスがより好ましい。

植物性ワックスの含有量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して５重量部以上、好ましくは１０重量部以上である。植物性ワックスの含有量が５重量部未満では、環境に配慮することも、将来の石油の供給量の減少にそなえることもできず、さらに、植物性ワックスを含有することによる耐候性の改善効果が小さい。また、植物性ワックスの含有量は１８重量部以下、好ましくは１５重量部以下である。植物性ワックスの含有量が１８重量部をこえると、耐摩耗性が低下する。

本発明のトレッド用ゴム組成物は、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いるので、石油系ワックスを用いないことが好ましい。

本発明では、ジエン系ゴム、シリカおよび植物性ワックスを所定量配合することにより、石油資源の含有比率を抑制しながら、地球の環境に配慮し、かつ、将来の石油資源枯渇に備えることができ、耐侯性を向上させ、さらに耐侯性、低燃費性および耐摩耗性をバランスよく得ることができる。

本発明のトレッド用ゴム組成物には、さらに、カーボンブラックを含有してもよい。

カーボンブラックのチッ素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は５０ｍ²／ｇ以上が好ましく、６０ｍ²／ｇ以上がより好ましい。Ｎ₂ＳＡが５０ｍ²／ｇ未満では、耐摩耗性が低下する傾向がある。また、Ｎ₂ＳＡは２００ｍ²／ｇ以下が好ましく、１８０ｍ²／ｇ以下がより好ましい。Ｎ₂ＳＡが２００ｍ²／ｇをこえると、低燃費性が悪化する傾向がある。

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１０重量部以上が好ましく、２０重量部以上がより好ましい。カーボンブラックの含有量が１０重量部未満では、トレッド用ゴム組成物として、必要なゴム強度が得られない傾向がある。また、カーボンブラックの含有量は５０重量部以下が好ましく、４０重量部以下がより好ましい。カーボンブラックの含有量が５０重量部をこえると、低燃費性が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、前記ジエン系ゴム、シリカ、シランカップリング剤、植物性ワックス、およびカーボンブラック以外にも、従来ゴム工業で使用される配合剤、たとえば、各種老化防止剤、オイル、ステアリン酸、亜鉛華、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。

本発明のトレッド用ゴム組成物を用いて、通常の方法により本発明のタイヤを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含有した本発明のトレッド用ゴム組成物を未加硫の状態でトレッドの形状に合わせて押し出し加工し、さらに、他のタイヤ部材と貼り合わせてタイヤ成型機上にて未加硫タイヤを形成し、さらに、この未加硫タイヤを加硫機中で加硫することで本発明のタイヤを製造することができる。

また、本発明のトレッド用ゴム組成物を用いたタイヤは、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。

本発明を実施例に基づいて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用いた各種薬品について詳細に説明する。
天然ゴム（ＮＲ）：ＳＩＲ２０
ブタジエンゴム（ＢＲ）：宇部興産（株）製のウベポール１５０Ｂ
スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）：ＪＳＲ（株）製のＳＢＲ１５０２（結合スチレン量：２３．５重量％）
カーボンブラック：キャボットジャパン（株）製のショウブラックＮ２２０（Ｎ₂ＳＡ：１１４ｍ²／ｇ）
シリカ：デグッサ社製のウルトラジルＶＮ３（ＢＥＴ：１７５ｍ²／ｇ）
シランカップリング剤：デグッサ社製のＳｉ２６６（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド）
植物性ワックス：東亜化成（株）製のＴＯＡ−１３１（カルナバワックス）
石油系ワックス：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）
プロセスオイル：（株）ジャパンエナジー製のプロセスＸ−１４０
ステアリン酸：日本油脂（株）製
亜鉛華：三井金属鉱業（株）製
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ＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）

実施例１〜５および比較例１〜６
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、バンバリーミキサーを用いて、１５０℃の条件下で６分間混練りし、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１７０℃の条件下で１２分間プレス加硫し、実施例１〜５および比較例１〜６の加硫ゴム組成物を得た。

（耐摩耗性）
ランボーン摩耗試験機を用いて、荷重３ｋｇ、スリップ率５０％および試験時間５分間の条件下でランボーン摩耗量を測定した。さらに、測定したランボーン摩耗量から容積損失量を計算し、比較例１のランボーン摩耗指数を１００とし、下記計算式により、各配合の容積損失量を指数表示した。なお、ランボーン摩耗指数が大きいほど、耐摩耗性に優れることを示す。
（ランボーン摩耗指数）＝（比較例１の容積損失量）
÷（各配合の容積損失量）×１００

（耐オゾン性）
前記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、１８５℃の条件下で８分間プレス加硫し、タイヤ（タイヤサイズ：１６５Ｒ１３×ＳＰ１０）を製造し、リム（５Ｊ×１３）に組み、内圧２００ｋＰａを充填し、温度２５℃およびオゾン濃度５０ｐｐｈｍの条件下で、オゾンチャンバー中で試験を行い、タイヤにクラックが発生するまでの日数を測定した。表中「＞１２０日」は、１２０日を過ぎても、クラックが発生しなかったことを示し、「＜１日」および「＜３日」は、タイヤにクラックがそれぞれ１日未満、３日未満で発生したことを示し、日数が大きいほど、耐オゾン性に優れることを示す。

（転がり抵抗）
ＳＴＬ社製の転がり抵抗試験機を用いて、試験タイヤを、５Ｊ×１３のリムに装着させ、内圧２００ｋＰａ、荷重３０５４Ｎおよび速度８０ｋｍ／ｈの条件下で走行させたときの転がり抵抗を測定し、比較例１の転がり抵抗指数を１００とし、各配合の転がり抵抗を指数表示した。なお、転がり抵抗指数が小さいほど、転がり抵抗が低減され、優れていることを示す。
（転がり抵抗指数）＝（各配合の転がり抵抗）
÷（比較例１の転がり抵抗）×１００

上記試験結果を表１に示す。

Claims (1)

1. ジエン系ゴム１００重量部に対して、
   シリカを２０〜１００重量部、および
   植物性ワックスを５〜１８重量部含有するトレッド用ゴム組成物。