JP2016084403A - ゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】転がり抵抗の低減とウェットグリップ性の向上を両立させるゴム組成物及びこれを用いてなる空気入りタイヤを提供する。【解決手段】ジエン系ゴム１００質量部に対して、デキストリン及びイヌリンの中から選択された糖類と脂肪酸とがエステル結合してなる化合物少なくとも１種を０．１〜１０質量部含有するゴム組成物を用いる。【選択図】なし

Description

本発明は、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。

近年、空気入りタイヤにおいては、転がり抵抗の低減とウェットグリップ性の向上とがより高いレベルで要求されている。しかしながら、一般的に、ウェットグリップ性と転がり抵抗とは二律背反の関係にあり、両立させることは容易ではない。例えば、ウェットグリップ性を向上させるための手法として、充填剤とオイルの配合量を増やす手法があるが、これによると、転がり抵抗が悪化する傾向が生じる。

本発明者はある種の多糖類脂肪酸エステルをゴム組成物に配合することにより、これらの問題が改善しうることに着目した。

糖類や糖脂肪酸を、種々の目的のためにゴム組成物に使用することは従来から行われており、例えば特許文献１には、水中安定性及び経時安定性が高いエラストマー組成物を得るために、澱粉質材料のエステルの可塑剤を少なくとも５重量％、最大で４０重量％含有させることが記載されている。また、特許文献２には、タイヤ用ゴム組成物において、破壊特性、ウェットグリップ及び発熱性や加工性を損なうことなく、耐摩耗性及び耐老化性を改良するために、単糖類、二糖類以上の多糖類並びにこれらの誘導体から選ばれた少なくとも一種の糖類０．１〜１０重量部を含有させることが記載されている。さらに特許文献３には、タイヤの耐摩耗性を損なうことなく、ウェットグリップ性能及び省燃費性を向上させるために、タイヤ用ゴム組成物に糖類からなる複合体を含有させることが記載されている。

しかしながら、デキストリン又はイヌリンの脂肪酸エステルを用いて、タイヤの転がり抵抗の低減とウェットグリップ性の向上とをバランス良く両立させるための具体的手段については、いずれの文献にも記載されていない。

特表２０１２−５０５２８１号公報 特開平７−７１４８１号公報 特開２００５−２７２５０７号公報

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、転がり抵抗及びウェットグリップ性を、多糖類脂肪酸エステルを用いることによりバランス良く向上させるゴム組成物を提供することを目的とする。また、これを用いてなる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明のゴム組成物は、上記の課題を解決するために、ジエン系ゴム１００質量部に対して、デキストリン又は及びイヌリンの中から選択された糖類と脂肪酸とがエステル結合してなる化合物少なくとも１種を０．１〜１０質量部含有するものとする。

本発明のゴム組成物において、上記脂肪酸は少なくとも一つの分岐鎖を有する脂肪酸少なくとも１種を含むことが好ましい。

本発明のタイヤは、上記本発明のゴム組成物を用いてなるものとする。

本発明のゴム組成物は、デキストリン又はイヌリンと脂肪酸とがエステル結合したエステル化合物を配合することで、転がり抵抗の低減とウェットグリップ性の向上とが両立したものとすることができる。

以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。

本発明で使用可能なジエン系ゴムとしては、各種天然ゴム（ＮＲ）、各種ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、各種スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、各種ポリブタジエンゴム（ＢＲ）等が挙げられ、これらはいずれか一種を用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。好ましくは、スチレンブタジエンゴム、各種ポリブタジエンゴムを用いる。また、これらのゴムとしては、アミノ基、アルコキシシラン基、ヒドロキシ基、エポキシ基、カルボキシル基、シアノ基、ハロゲン等を導入した変性ジエンゴムも必要に応じて用いることができる。

本発明で使用するデキストリン及びイヌリンの中から選択された糖類と脂肪酸とがエステル結合してなる化合物は、以下、「エステル化物」又は「多糖類脂肪酸エステル」と表記する。ここで「多糖類」とは単糖類が２個以上結合した結合したものをいい、いわゆるオリゴ糖も含むものとする。

デキストリンとは、α−グルコース（ブドウ糖）がα−グリコシド結合によって重合した重合体であり、通常はデンプン又はグリコーゲンの加水分解によって得られる。グルコース単位数は一般には約３〜１００００個の範囲内のものをいうが、本発明で使用するものは３〜１０００個であるのが好ましく、３〜２００個であるのがより好ましい。

またイヌリンとは、フルクトース（果糖）がβ−グリコシド結合によって重合した重合体であり、植物界に存在するものは約２〜１４０個のフルクトースを含み、末端にグルコースが結合している。本発明で使用するものは、フルクトース単位数が３〜１４０個であるのが好ましい。また、末端構造は限定されないものとする。

また脂肪酸とは、鎖状炭化水素の１価のカルボン酸であり、鎖状炭化水素は飽和又は不飽和のいずれでもよく、直鎖状でも分岐状でもよいが、後述するように分岐鎖を有することが好ましい。脂肪酸の炭素数は２〜３０であることが好ましく、２〜２０であることがより好ましい。使用可能な脂肪酸の具体例としては、酢酸、オクタン酸、２−エチルヘキサン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、オレイン酸、イソステアリン酸、ピバリン酸、クロトン酸、ソルビン酸等が挙げられる。これら脂肪酸は、１種を単独で使用することもでき、２種以上の混合物を使用することもできる。

上記脂肪酸は、転がり抵抗の低減においてより高い効果が得られる点から、少なくとも一つの分岐鎖を持つことが好ましい。少なくとも一つの分岐鎖を有する脂肪酸の例としては、イソステアリン酸、２−エチルヘキサン酸、イソオクタン酸、イソラウリン酸、イソミリスチン酸、イソパルミチン酸、イソベヘン酸等が挙げられる。

上記デキストリン又はイヌリンと脂肪酸とのエステル化反応は公知の方法に従って行うことができ、また市販されている化合物を利用することもできる。

上記エステル化物は１種を単独で使用することもでき、２種以上の混合物を使用することもできる。

本発明のゴム組成物において、上記のようなデキストリン又はイヌリンと脂肪酸がエステル結合したエステル化物を配合することにより転がり抵抗が低減されるのは、オイルやゴム末端のような流動性の高い成分の運動が抑制されるためであると考えられる。

ゴム組成物中の上記エステル化物の配合量は、転がり抵抗の低減とウェットグリップ性とのバランスの観点から、ジエン系ゴム１００質量部に対して、０．１〜１０質量部であるのが好ましく、１〜１０質量部であるのがより好ましい。

本発明のゴム組成物には、ゴム分野で通常使用されている補強性充填剤を使用することができる。補強性充填剤の例としては、ゴム分野で通常使用されているカーボンブラック、シリカ、タルク、クレイ、水酸化アルミニウム、酸化チタン等が例示され、通常はカーボンブラック又はシリカが好ましく用いられる。

上記補強性充填剤の配合量は特に限定されず、タイヤ部材の用途等によって適宜調整されるものであるが、カーボンブラックのみを使用する場合は、通常はゴム成分１００質量部あたり３０〜８０質量部の範囲が好ましく、シリカを配合する場合は、通常はゴム成分１００質量部あたり１０〜１２０質量部の範囲が好ましい。またシリカを配合する場合、ゴム成分１００質量部あたりカーボンブラックを５〜５０質量部配合することが好ましく、シリカ／カーボンブラックの配合比率は１／２０〜１／０．１が特に好ましい。

上記補強性充填剤としてシリカを使用する場合は、シランカップリング剤を併用するのが好ましい。シランカップリング剤の種類は特に限定されず、タイヤ用ゴム組成物において一般に使用されるものを使用することができ、例としてはスルフィドシラン、メルカプトシラン等が挙げられる。シランカップリング剤の含有量はシリカに対して５〜１５質量％が好ましい。

本発明に係るゴム組成物には、上記エステル化物、補強性充填剤以外では、亜鉛華、ステアリン酸、老化防止剤、ワックス、加硫剤など、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適宜配合することができる。上記加硫剤としては、硫黄、硫黄含有化合物等が挙げられ、特に限定するものではないが、その配合量は上記ゴム成分１００質量部に対して０．１〜１０質量部であることが好ましく、より好ましくは０．５〜５質量部である。ゴム組成物は、通常のバンバリーミキサーやニーダーなどのゴム用混練機を用いて、常法に従い混練することで調製される。

以上よりなるゴム組成物は、タイヤのトレッドゴムやサイドウォールゴムとして用いることができ、このゴム組成物を、常法に従い、例えば１４０〜１８０℃で加硫成形することにより、タイヤを形成することができる。

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。なお、以下で示す配合割合は、特にことわらない限り質量基準（「質量部」、「質量％」等）とする。

［実施例・比較例］
下記表１に示す配合（特に示した以外は質量部）に従い、まず硫黄、加硫促進剤を除く成分を混合し、次いで硫黄と加硫促進剤を添加混合して、タイヤ用ゴム組成物を調製した。表１中の各配合物の詳細は以下の通りである。

・Ｓ−ＳＢＲ：ランクセス（株）製 ＶＳＬ５０２５−０ＨＭ
・ＢＲ：宇部興産（株）製 ＢＲ１５０Ｂ
・シリカ：東ソー・シリカ（株）製 ニップシールＡＱ（ＢＥＴ：２００ｍ²／ｇ）
・シランカップリング剤：エボニック・デグサ製社 Ｓｉ６９
・カーボンブラック：三菱化学（株）製 ダイアブラックＮ３４１
・オイル：昭和シェル石油（株）製 エキストラクト４号Ｓ
・亜鉛華：三井金属鉱業（株）製 亜鉛華１号
・老化防止剤：住友化学（株）製 アンチゲン６Ｃ
・ステアリン酸：花王（株）製 ルナックＳ２０
・ワックス：日本精蝋（株）製 ＯＺＯＡＣＥ０３５５
・デキストリン：ナカライテスク（株）製 デキストリン
・パルミチン酸：ナカライテスク（株）製 パルミチン酸
・スクロース脂肪酸エステル：三菱化学フーズ（株）製 Ｓ−５７０
・多糖類脂肪酸エステル１：千葉製粉（株）製 レオパールＩＳＬ２（ステアリン酸イヌリン）
・多糖類脂肪酸エステル２：千葉製粉（株）製 レオパールＫＬ２（パルミチン酸デキストリン）
・多糖類脂肪酸エステル３：千葉製粉（株）製 レオパールＭＫＬ２（ミリスチン酸デキストリン）
・多糖類脂肪酸エステル４：千葉製粉（株）製 レオパールＴＴ２（（パルミチン酸／エチルヘキサン酸）デキストリン）
・多糖類脂肪酸エステル５：下記製造方法により得られたイソステアリン酸デキストリン
・硫黄：鶴見化学工業（株）製 ５％油処理微粉末硫黄
・加硫促進剤：住友化学（株）製 ソクシノールＣＺ

［多糖類脂肪酸エステル５の製造］
デキストリン２１．４ｇをジメチルホルムアミド７１ｇ、３−メチルピリジン６２ｇからなる混合溶媒に７０℃で分散させ、イソステアリン酸クロライド１２０ｇを３０分間かけて滴下した。滴下終了後、反応温度を８０℃として５時間反応させた。反応液をメタノールに沈殿させてから濾過し、固形分をメタノールで洗浄後、乾燥して淡黄色の樹脂状物質の粉体を得た。

得られた各ゴム組成物について、転がり抵抗（発熱性）及びウェットグリップ性を以下の方法で測定した。各ゴム組成物を１５０℃にて３０分間加熱、加硫して得られたゴムサンプルを下記の評価条件に基づいて評価を行った。結果を表１に示す。

転がり抵抗（発熱性）：ＪＩＳ Ｋ６３９４に準じて、東洋精機（株）製粘弾性試験機を用いて、温度６０℃、周波数１０Ｈｚ、初期歪み１０％、動歪み±１％の条件で損失係数ｔａｎδを測定し、比較例１の値を１００とした指数で表示した。６０℃でのｔａｎδは、タイヤ用ゴム組成物において、転がり抵抗（低発熱性能）の指標として一般に用いられているものであり、この指数が小さいほどｔａｎδが小さく、従って転がり抵抗が小さく、即ち低発熱性能に優れ、タイヤとしての低燃費性能に優れることを示す。

ウェットグリップ性：温度を０℃に変え、その他は低発熱性能の評価と同様にして、損失係数ｔａｎδを測定し、比較例１の値を１００とした指数で表示した。０℃でのｔａｎδは、タイヤ用ゴム組成物において、湿潤路面に対するグリップ性能の指標として一般に用いられているものであり、この指数が大きいほどｔａｎδが大きく、ウェットグリップ性能に優れることを示す。

表１に示された結果から分かるように、比較例２のようにデキストリンを添加した場合、転がり抵抗は改善するが、ウェットグリップ性が悪化する。比較例３のように脂肪酸を添加した場合や、比較例４のように多糖類と脂肪酸を別々に添加した場合、転がり抵抗は低下し、ウェットグリップ性の改良も見られない。比較例５のように、デキストリン又はイヌリンではなく低分子量の糖の脂肪酸エステルを添加した場合、転がり抵抗が悪化する。比較例６のように多糖類脂肪酸エステルを過剰に添加した場合、転がり抵抗は改善するが、ウェットグリップ性が悪化する。

これに対し、各実施例では、ゴムの発熱特性及びウェットグリップ性をバランスよく向上させることができた。特に分岐鎖を持つ脂肪酸からなる多糖類脂肪酸エステルを添加した実施例５及び１０では、分岐鎖を持たない脂肪酸からなる多糖類脂肪酸エステルを使用した他の実施例よりも、転がり抵抗の改良がより顕著であった。

発明のゴム組成物は、乗用車、ライトトラック、トラック、バス等の各種タイヤに用いることができる。

Claims (3)

1. ジエン系ゴム１００質量部に対して、デキストリン及びイヌリンの中から選択された糖類と脂肪酸とがエステル結合してなる化合物少なくとも１種を０．１〜１０質量部含有することを特徴とするゴム組成物。
2. 前記脂肪酸が少なくとも一つの分岐鎖を有する脂肪酸少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求項１に記載のゴム組成物。
3. 請求項１又は２に記載のゴム組成物を用いた空気入りタイヤ。