JP2008095028A

JP2008095028A - タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ

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Publication number: JP2008095028A
Application number: JP2006280754A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Tsuruta; 淳鶴田
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2008-04-24
Anticipated expiration: 2026-10-13
Also published as: JP5001620B2

Abstract

【課題】他の性能を犠牲にすることなく、高温時及び低温時の耐オゾン性能と外観性をバランスよく改良することができるタイヤ用ゴム組成物を提供する。
【解決手段】ジエン系ゴムと、フィラーと、オイルと、ワックスとを含有し、前記オイルが、平均分子量３２０〜４２０の芳香族系オイルであり、前記ワックスが、炭素数２５〜３０の飽和炭化水素２０〜３０重量％と、炭素数３５〜４０の飽和炭化水素１０〜２５重量％とを含有する炭化水素系ワックスであるタイヤ用ゴム組成物である。また、該ゴム組成物からなるサイドウォールゴム部を備える空気入りタイヤである。
【選択図】なし

Description

本発明は、主として空気入りタイヤに用いられるタイヤ用ゴム組成物、及び、それを用いた空気入りタイヤに関するものである。

従来より、タイヤ用ゴム組成物においては、大気中のオゾンや日光中の紫外線によるゴムの亀裂防止、すなわち、オゾン劣化防止のために、ワックス系老化防止剤が用いられている。かかるワックス系老化防止剤は、ゴム表面に析出することで耐オゾン性能を発揮するものであるが、その一方で析出によりブルーミングが生じ、タイヤ表面が白色化することで外観性が低下するという問題がある。

そのため、ワックスの炭素数分布を規定することによって、耐オゾン性能と外観性のバランスを改良することが種々提案されている（下記特許文献１〜５参照）。
特開２００４−３００３６１号公報特開２００４−３００３６２号公報特開２００１−２１４００２号公報特開平１１−３５９３８号公報特開平１−１１５９４３号公報

しかしながら、耐オゾン性能の改良をワックスの炭素数分布のみによって行う場合、高温使用時の耐オゾン性能と、低温使用時の耐オゾン性能と、外観性との各性能を、耐疲労性などの他の性能を犠牲にすることなく、バランスよく改良することが困難である。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、他の性能を犠牲にすることなく、高温時及び低温時の耐オゾン性能と外観性をバランスよく改良することができるタイヤ用ゴム組成物、及びそれを用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討したところ、オイルの分子量とワックスの炭素数分布を規定することによって、他の物性を犠牲にせずに、ゴム組成物の高温時及び低温時の耐オゾン性能と外観性をバランスよく改良することができることを見い出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明に係るタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴムと、フィラーと、オイルと、ワックスとを含有するものであって、前記オイルが、平均分子量３２０〜４２０の芳香族系オイルであり、前記ワックスが、炭素数２５〜３０の飽和炭化水素２０〜３０重量％と、炭素数３５〜４０の飽和炭化水素１０〜２５重量％とを含有する炭化水素系ワックスであることを特徴とする。

また、本発明に係る空気入りタイヤは、かかるゴム組成物をサイドウォールゴム部に用いて成形したものである。

本発明によれば、芳香族系オイルの分子量と、炭化水素系ワックスの炭素数分布とを、上記の通り規定することにより、耐疲労性などの他の性能を犠牲にせずに、高温時及び低温時の耐オゾン性能と外観性をバランスよく改良することができる。

以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。

本発明のゴム組成物に用いられるジエン系ゴムとしては、特に限定されず、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、スチレンイソプレンゴムなどの各種ジエン系ゴムを用いることができ、これらはそれぞれ単独で用いても２種以上併用してもよい。

本発明のゴム組成物に用いられるフィラーとしては、特に限定されず、例えば、カーボンブラック、シリカ、タルク、クレーなど、タイヤ用ゴム組成物において一般に用いられる各種の充填剤を用いることができる。一般的にはカーボンブラック及び／又はシリカが用いられる。フィラーの配合量は、特に限定されないが、通常は、ジエン系ゴム１００重量部に対して２０〜２００重量部、より好ましくは２０〜１００重量部である。

本発明のゴム組成物においては、オイルとして、平均分子量３２０〜４２０の芳香族系オイルを用いる。オイルの平均分子量が３２０より小さいと、ゴム組成物が発熱しやすくなり、耐疲労性が損なわれる。逆に、平均分子量が４２０よりも大きいと、ワックスがゴム表面に析出しにくくなり、耐オゾン性能、特に低温時の耐オゾン性能が損なわれる。

ここで、芳香族系オイルとは、ＡＳＴＭＤ３２３８に規定された環分析法（ｎ−ｄ−Ｍ法）によって求められる芳香族炭素の比率（％Ｃ_Ａ）が１７％以上であるプロセスオイルである。すなわち、プロセスオイルは、その分子構造的に、パラフィン成分、ナフテン成分、芳香族成分を含有し、その構成比率（芳香族炭素の比率：％Ｃ_Ａ、パラフィン炭素の比率：％Ｃ_Ｐ、ナフテン炭素の比率：％Ｃ_Ｎ）に応じてパラフィン系オイル、ナフテン系オイル、芳香族系オイルに大別されるところ、本発明では、芳香族成分の比率（％Ｃ_Ａ）が１７％以上であるものを用いる。

また、該芳香族系オイルの平均分子量は、ＡＳＴＭＤ２５０２−４の方法により換算した値である。

該芳香族系オイルの配合量は、上記ジエン系ゴムの種類やフィラーの配合量などにより適宜に調製することができ、特に限定されないが、通常は、ジエン系ゴム１００重量部に対して５〜６０重量部であり、より好ましくは５〜３０重量部である。

本発明のゴム組成物において用いられる炭化水素系ワックスは、炭素数２５〜３０の飽和炭化水素を該ワックス全体の２０〜３０重量％含有し、かつ、炭素数３５〜４０の飽和炭化水素を該ワックス全体の１０〜２５重量％を含有するものであり、その他の成分は特に限定されない。その他の成分としては、例えば、前記炭素数以外の飽和炭化水素、不飽和炭化水素、脂環族炭化水素、芳香族炭化水素などが挙げられる。また、本発明の効果を損なわない範囲で公知の添加剤を含有していてもよい。

該炭化水素系ワックスにおいて、炭素数２５〜３０の飽和炭化水素の比率が２０重量％よりも少なく、炭素数３５〜４０の飽和炭化水素の比率が２５重量％より多いと、タイヤ表面の白色化が起こって外観性が悪化し、また、低温時の耐オゾン性能が悪化する。逆に、該炭化水素系ワックスにおいて、炭素数２５〜３０の飽和炭化水素の比率が３０重量％よりも多く、炭素数３５〜４０の飽和炭化水素の比率が１０重量％より少ないと、高温時の耐オゾン性能が悪化する。

該炭化水素系ワックスにおいては、上記炭素数２５〜３０及び炭素数３５〜４０の飽和炭化水素が直鎖状飽和炭化水素であることが好ましく、すなわち、該炭化水素系ワックスは、炭素数２５〜３０の直鎖状飽和炭化水素２０〜３０重量％と、炭素数３５〜４０の直鎖状飽和炭化水素１０〜２５重量％とを含有してなることが好ましい。

該炭化水素系ワックス中の炭素数２５〜３０の飽和炭化水素の比率、及び炭素数３５〜４０の飽和炭化水素の比率は、ガスクロマトグラフにより測定することができる。ここで、ガスクロマトグラフの測定条件は、溶媒：イソオクタン、注入量：２μＬ、カラム：微極性カラム、カラム流量：２ｍＬ／分、キャリアーガス：ヘリウム、カラム温度：６０℃（２分保持）→昇温（４℃／分）→３５０℃（３０分保持）である。

該炭化水素系ワックスの配合量は、耐オゾン性能と外観性をバランスよく向上させるという点より、上記ジエン系ゴム１００重量部に対して、０．５〜８重量部であることが好ましく、より好ましくは１〜５重量部である。

本発明のゴム組成物には、上記した成分の他に、ステアリン酸、亜鉛華、シランカップリング剤、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤など、タイヤ用ゴム組成物において一般に使用される各種添加剤を配合することができる。なお、ゴム組成物の混合は、バンバリーミキサーや混練ロールなどの公知の混合機を用いて行うことができる。

本発明のゴム組成物は、空気入りタイヤのサイドウォール部を構成するサイドウォール用ゴムとして好ましく用いられる。かかるサイドウォールゴム部を備える空気入りタイヤは、常法に従い製造することができ、その際、例として、上記ゴム組成物からなるシート状の未加硫ゴムを作製し、該未加硫ゴムをカーカスの外側に貼り付けてグリーンタイヤを作製し、これをモールド内で加硫成形することにより、製造することができる。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

オイルとしては、下記表１に示すオイルＡ〜Ｅを用いた。

ワックスとしては、下記表２に示す炭化水素系ワックスＡ〜Ｅを用いた。

バンバリーミキサーを使用し、下記表３に示す配合に従い、タイヤサイドウォール用ゴム組成物を調製した。表３中のゴム及びフィラー成分の詳細は以下の通りである。

・天然ゴム：ＲＳＳ＃３、
・ブタジエンゴム：宇部興産社製「ＢＲ１５０Ｂ」、
・カーボンブラック：東海カーボン社製「シーストＶ」。

また、各ゴム組成物には、共通配合として、ジエン系ゴム１００重量部に対し、ステアリン酸（花王製「ルナックＳ−２０」）２重量部、亜鉛華（三井金属鉱業製「亜鉛華１種」）３重量部、老化防止剤（住友化学製「アンチゲン６Ｃ」）２重量部、加硫促進剤（住友化学製「ソクシノールＣＺ」）１．０重量部、硫黄（鶴見化学製「粉末硫黄」）２．０重量部を配合した。

各ゴム組成物を１５０℃で３０分間加硫して加硫ゴム片を作製し、各加硫ゴム片について耐オゾン性能と耐疲労性と外観性を評価した。各評価の測定方法は以下の通りである。

・耐オゾン性能：ＪＩＳＫ６２５９に準拠し、加硫ゴム片（長さ６０ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚み２．０ｍｍ）を２５％伸張させ、オゾン濃度５０ｐｐｍにて２４時間放置させる静的オゾン劣化試験を行った。雰囲気温度は、高温（５０℃）と低温（１０℃）の２通りとした。放置後のクラックの発生状態を目視により観察し、下記の基準で耐オゾン性能を評価した。
○：クラックの発生なし、
△：１ｍｍ以下のクラックが発生している、
×：１ｍｍを超えるクラックが発生している。

・耐疲労性：ＪＩＳＫ６２６０（デマチャ屈曲亀裂試験）に準拠した屈曲亀裂発生試験と屈曲亀裂成長試験を実施し、実施例１と比べて、略同等以上の耐疲労性を有するものを「○」とし、実施例１よりも劣っていたものを「×」と評価した。

・外観性：加硫ゴム片（長さ６０ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚み２．０ｍｍ）を４０℃に温度調節したギアーオーブン中に入れて３週間放置し、その後、加硫ゴム片の表面を目視により観察して、下記の基準で外観性を評価した。

○：表面が黒い、又はほとんど変色が気にならない、
△：やや白色又は茶色に変色している、
×：白色又は茶褐色に変色している。

結果は表３に示す通りであり、芳香族系オイルの分子量と炭化水素系ワックスの炭素数分布を、上記所定の範囲に設定した実施例１〜５では、サイドウォールゴムとして要求される耐疲労性を犠牲にせずに、高温時の耐オゾン性能、低温時の耐オゾン性能及び外観性が改良されていた。

これに対し、芳香族オイルの分子量と炭化水素系ワックスの炭素数分布がともに外れる比較例１では、高温時の耐オゾン性能と耐疲労性がともに劣るものであった。また、芳香族系オイルの分子量は満足するものの、炭化水素系ワックスにつき、炭素数２５〜３０の飽和炭化水素の比率が多く、炭素数３５〜４０の飽和炭化水素の比率が少ない比較例２では、高温時の耐オゾン性能が悪化していた。逆に、炭素数２５〜３０の飽和炭化水素の比率が少なく、炭素数３５〜４０の飽和炭化水素の比率が多い比較例４では、外観性が悪化するとともに、低温時の耐オゾン性能にも劣っていた。

また、炭化水素系ワックスの炭素数分布は満足するものの、芳香族系オイルの分子量が小さい比較例３では、低分子量オイルによりゴムが発熱しやすくなるためか、耐疲労性が劣っていた。逆に、芳香族系オイルの分子量が大きい比較例５，６では、ワックスがゴム表面に析出しにくくなるためか、耐オゾン性能、特に低温時の耐オゾン性能が悪化していた。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、空気入りタイヤのサイドウォールを構成するゴムとして特に好適に利用することができる。

Claims

ジエン系ゴムと、フィラーと、オイルと、ワックスとを含有し、
前記オイルが、平均分子量３２０〜４２０の芳香族系オイルであり、
前記ワックスが、炭素数２５〜３０の飽和炭化水素２０〜３０重量％と、炭素数３５〜４０の飽和炭化水素１０〜２５重量％とを含有する炭化水素系ワックスである
ことを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。
請求項１記載のゴム組成物からなるサイドウォールゴム部を備える空気入りタイヤ。