JP2009051869A - タイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、加工性および転がり抵抗性が向上し、耐屈曲亀裂成長性および耐空気透過性に優れたタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】天然ゴムおよび／またはエポキシ化天然ゴムからなるゴム成分１００重量部に対して、植物油由来の増粘剤を２〜２０重量部含有するタイヤ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、タイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関する。

近年、低燃費化に対する社会的要求が高まり、自動車の低燃費化に対応して、転がり抵抗を低減させた低燃費タイヤの開発が要求されている。タイヤの転がり抵抗を低減させる（低燃費性の向上）方法としては、カーボンブラックやシリカ等の補強用充填剤の配合量を減少させたゴム組成物が検討されている。また、地球環境保全に対する関心が高まりにより、有限である石油資源由来のカーボンブラックの使用量を減らし、シリカへ代替配合したゴム組成物も検討されている。

現在市販されているタイヤは、全重量の半分以上が石油資源からなる原材料から構成されているが、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ている。そして、石油原料は有限であって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、石油資源からなる原材料の使用には限界がみられる。そこで、タイヤ全重量の半分以上を占めるゴム成分について、天然ゴムなどの石油外資源からなるゴムを使用することも検討されている。

しかし、カーボンブラックに代えてシリカを配合したゴム組成物は加工性や補強性が劣るという問題があり、そもそもシリカやカーボンブラック等の補強用充填剤の配合量を減らしたゴム組成物は、ゴム硬度が減少し加工性が悪化するという問題があった。

本発明は、加工性および転がり抵抗性が向上し、耐屈曲亀裂成長性および耐空気透過性に優れたタイヤ用ゴム組成物およ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。

本発明は、天然ゴムおよび／またはエポキシ化天然ゴムからなるゴム成分１００重量部に対して、植物由来の増粘剤を２〜２０重量部含有するタイヤ用ゴム組成物に関する。

前記タイヤ用ゴム組成物は、ゴム成分１００重量部に対して、カーボンブラックおよび／またはシリカからなる充填剤を５〜４０重量部含むことが好ましい。

前記タイヤ用ゴム組成物は、インナーライナー用として用いることが好ましい。

また、本発明は、前記タイヤ用ゴム組成物を用いた空気入りタイヤに関する。

本発明によれば、天然ゴムおよび／またはエポキシ化天然ゴムからなるゴム成分１００重量部に対して、植物由来の増粘剤を２〜２０重量部含有することにより、加工性および転がり抵抗性が向上し、耐屈曲亀裂成長性および耐空気透過性に優れたタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することができる。

本発明のゴム組成物は、ゴム成分、植物由来の増粘剤（植物性増粘剤）およびカーボンブラックを含有する。

本発明のゴム組成物に含まれるゴム成分は、天然ゴム（ＮＲ）および／またはエポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）からなる。

ゴム成分としては、ＮＲおよび／またはＥＮＲに、一般に用いられているスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）などの石油資源から得られるゴムを併用することもできるが、それらは環境的観念から好ましくないため、また、ＳＢＲでは発熱性高く、耐久性に優れないという理由もあり、ゴム成分としては、ＮＲおよび／またはＥＮＲのみを用いることがより好ましい。

ＮＲとしては、とくに制限はなく、ＲＳＳ♯３、ＴＳＲ２０などの通常ゴム工業で使用されるものを使用することができる。

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く、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、過酸法などが用いられる。過酸法としては、たとえば、天然ゴムに過酢酸や過ギ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、ＥＮＲとＮＲの相溶化を防ぎ、ＥＮＲを配合することによる効果を得ることができるという理由から、１２モル％以上が好ましく、１５モル％以上であることがより好ましい。また、ＥＮＲのエポキシ化率は、ゴム組成物の強度を充分に維持することができるという理由から、７０モル％以下が好ましく、５０モル％以下であることがより好ましい。

本発明のタイヤ用ゴム組成物に含まれるゴム成分は、天然ゴム（ＮＲ）および／またはエポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）からなるが、ゴム成分中のＥＮＲの含有率は、ゴム組成物の空気透過性を向上させることができるという理由から、１０重量％以上が好ましく、２０重量％以上であることがより好ましい。また、ゴム成分中のＥＮＲの含有率は、ゴム組成物の耐久性を維持することができるという理由から、７０重量％以下が好ましく、５０重量％以下であることがより好ましい。

本発明のタイヤ用ゴム組成物には、植物由来の増粘剤（植物性増粘剤）が含まれる。

本発明でいう植物由来の増粘剤とは、植物に含まれる増粘成分を精製したもので、変性処理していないものであり、例えば、カラギナン、カルボキシメチルセルロースナトリウム、キサンタンガム、グアーガム、ペクチン等が上げられる。

これら、植物由来の増粘剤の中でも、粘度が高く、安価であるという理由から、グアーガムを用いることが好ましい。

植物由来の増粘剤の配合量は、タイヤ用ゴム組成物に植物由来の増粘剤を配合することで、加工性を向上させることができるという理由から、ゴム成分１００重量部に対して、２重量部以上である。また、植物由来の増粘剤の配合量は、タイヤ用ゴム組成物の引張強度を保つことができ、ゴム成分間の架橋度も高く維持でき、加工性の低下を生じさせないという理由から、ゴム成分１００重量部に対して、２０重量部以下であり、好ましくは１０重量部以下である。

本発明のタイヤ用ゴム組成物には、カーボンブラックおよび／またはシリカからなる充填剤が５〜４０重量部含まれる。

カーボンブラックとしては、とくに制限はなく、従来からゴム工業で使用されるＳ−ＳＡＦ、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦなどのグレードを使用することができる。

シリカとしては、とくに制限はなく、従来からゴム工業で使用されるものを使用することができる。

カーボンブラックおよび／またはシリカからなる充填剤の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して５重量部以上である。また、カーボンブラックおよび／またはシリカからなる充填剤の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して、４０重量部以下である。

本発明では、シリカを使用する場合、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、とくに制限はなく、従来からシリカと併用されるシランカップリング剤を使用することができ、具体的には、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（４−トリエトキシシリルブチル）テトラスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−トリメトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（４−トリメトキシシリルブチル）テトラスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）トリスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）トリスルフィド、ビス（４−トリエトキシシリルブチル）トリスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）トリスルフィド、ビス(２−トリメトキシシリルエチル）トリスルフィド、ビス（４−トリメトキシシリルブチル）トリスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス(２−トリエトキシシリルエチル）ジスルフィド、ビス（４−トリエトキシシリルブチル）ジスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス(２−トリメトキシシリルエチル）ジスルフィド、ビス(４−トリメトキシシリルブチル）ジスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、２−トリエトキシシリルエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、２−トリメトキシシリルエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィドなどのスルフィド系、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、２−メルカプトエチルトリメトキシシラン、２−メルカプトエチルトリエトキシシランなどのメルカプト系、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシランなどのビニル系、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリエトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ系、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランなどのグリシドキシ系、３−ニトロプロピルトリメトキシシラン、３−ニトロプロピルトリエトキシシランなどのニトロ系、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリエトキシシラン、２−クロロエチルトリメトキシシラン、２−クロロエチルトリエトキシシランなどのクロロ系などがあげられ、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。

本発明のタイヤ用ゴム組成物には、前記ゴム成分、植物由来の増粘剤、カーボンブラックおよび／またはシリカからなる充填剤、シランカップリング剤以外にも、従来からゴム工業で使用される配合剤、たとえば、ワックス、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、硫黄などの加硫剤、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。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、加工性が改善されるという理由から、タイヤ部材のなかでもインナーライナー用として用いることが好ましい。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、一般的な方法で製造される。すなわち、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロールなどでゴム成分、植物由来の増粘剤、カーボンブラックおよび必要に応じて前記配合剤を混練りし、その後加硫することにより、本発明のタイヤ用ゴム組成物を製造することができる。

本発明の空気入りタイヤは、本発明のタイヤ用ゴム組成物を用いて、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タイヤ用ゴム組成物を未加硫の状態で各種用途に合せた形状に成形し、タイヤ成型機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、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製造することができる。

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制限されるものではない。

以下、実施例および比較例で使用した各種薬品および試験方法をまとめて説明する。
天然ゴム（ＮＲ）：ＲＳＳ＃３
エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）：クンプーランガスリー社（マレーシア）製のＥＮＲ２５
カーボンブラック：昭和キャボット社製のＮ２２０
シリカ：デグッサ社製のウルトラジル３６０
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）
植物由来の増粘剤（植物性増粘剤）：インデュノール製のアグルミックスＢＲ（グアーガム）
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックＮ
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）製の椿
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製
硫黄：軽井沢硫黄（株）製
加硫促進剤ＮＳ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）

実施例１〜４および比較例１〜２
（ゴム組成物の作製）
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、１．７Ｌ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、３分間混練り物を得た。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、さらに、得られた未加硫ゴム組成物を１７０℃の条件下で１５分間プレス加硫し、実施例１〜４および比較例１〜２の加硫ゴム組成物を得た。

（加工性）
ＪＩＳ Ｋ６３００に準じて、１３０℃で所定の未加硫組成物のムーニー粘度を測定した。測定結果を、比較例１を１００として指数表示した。指数が大きいほど粘度が低く、加工が容易であることを示す。

（転がり抵抗性）
（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターＶＥＳを用いて、温度７０℃、初期歪み１０％、動歪み２％の条件下で損失正接（ｔａｎδ）を測定した。比較例１のｔａｎδを１００として、下記計算式により指数表示した。転がり抵抗指数が小さいほど、転がり抵抗が低く、転がり抵抗性が良好であることを示す。
（転がり抵抗指数）＝（各配合のｔａｎδ）÷（比較例１のｔａｎδ）×１００

（耐屈曲亀裂成長性）
ＪＩＳＫ６２６０による屈曲亀裂試験に準じ、デマッチャ屈曲亀裂試験機を用いて耐屈曲亀裂成長性をテストした。比較例１を１００として、それぞれ指数で表した。数値が大きいほど、耐屈曲亀裂性能に優れていることを示す。

（耐空気透過性）
ＪＩＳ Ｋ７１２６による空気透過試験に準じ、耐空気透過性をテストした。比較例１を１００として、それぞれ指数で表した。数値が大きいほど、耐屈曲亀裂性能に優れていることを示す。

前記評価結果を表１に示す。

実施例のゴム組成物は、いずれも加工性および転がり抵抗性に優れ、さらに耐亀裂成長性および耐空気透過性に優れることがわかる。

Claims (4)

1. 天然ゴムおよび／またはエポキシ化天然ゴムからなるゴム成分１００重量部に対して、植物由来の増粘剤を２〜２０重量部含有するタイヤ用ゴム組成物。
2. ゴム成分１００重量部に対して、カーボンブラックおよび／またはシリカからなる充填剤を５〜４０重量部含む請求項１記載のタイヤ用ゴム組成物。
3. インナーライナー用として用いる請求項１または２記載のタイヤ用ゴム組成物。
4. 請求項１、２または３記載のタイヤ用ゴム組成物を用いた空気入りタイヤ。