JP4021205B2 - タイヤ用ゴム組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ用ゴム組成物に関する。さらに詳しくは、クラックの発生を防止することができ、かつワックスの表面析出による外観不良を改善し得るタイヤ用ゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大気中のオゾンや紫外線などの物理的な外的刺激によって、ゴム製品にクラックなどが生じることが知られている。クラックの発生を防止するために、従来から、タイヤのトレッドやサイドウォールなどのゴム表層部には、老化防止剤としてワックスが配合されている。表層部に配合されたワックスは、ゴム表面へ染みだし、ゴム表面に膜を張ることで、物理的に外的刺激からゴムを守ることができる。
【０００３】
しかしながら、ワックスを配合したゴムは、表面にワックスが析出するため、刺激などにより壊れ、白色に変色するほか、老化防止剤がワックスとともにブルームして茶色に変色するなどの外観不良の原因となっている。その対策としてワックスの配合量を減らせば、変色の問題は改善されるものの、クラックが発生しやすくなる。このように、耐クラック性能と外観向上の両立は、非常に困難である。
【０００４】
前記問題を解決する手段として、たとえば、特開平１１−１８１１５０号公報に、ワックスとして特定の炭素数分布を有するノルマルパラフィンとイソパラフィンとからなる鎖式炭化水素をゴムに配合する方法が開示されている。しかしながら、耐クラック性能と外観を充分に両立させるに至っていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、耐クラック性能および外観が高次元に両立されたタイヤ用ゴム組成物を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ワックスを構成するノルマルパラフィンとイソパラフィンの比率、および、これらの炭素数分布を規定することにより、耐クラック性能と外観向上の両立を図るものである。
【０００７】
すなわち、本発明は、
（Ａ）天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴムおよびスチレン−ブタジエンゴムからなる群より選ばれた少なくとも１種類のゴム成分１００重量部に対して、（Ｂ）ワックス１〜２．５重量部を含むタイヤ用ゴム組成物において、
ワックス（Ｂ）が、２３〜４１の各炭素数において２〜４重量％の分布を有するノルマルパラフィン７５〜８５重量％と、炭素数３６以上のイソパラフィン１５〜２５重量％とからなる鎖状飽和炭化水素であるタイヤ用ゴム組成物に関する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、（Ａ）ゴム成分と（Ｂ）ワックスとを含有する。
【０００９】
ゴム成分（Ａ）は、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）およびスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）からなる群より選ばれた少なくとも１種類である。
【００１０】
ゴム成分（Ａ）は、前記ゴム成分以外のゴム成分を含むものであってもよい。たとえば、イソプレン−イソブチレンゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｘ−ＩＩＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）などを含むことができる。
【００１１】
ワックス（Ｂ）は、ゴムからブルームすることによって、その表面にワックスの薄膜を形成する。この薄膜がオゾンとゴムとを遮断することによって、ゴム表面におけるクラックの発生が抑制される。
【００１２】
ワックス（Ｂ）は、ノルマルパラフィンとイソパラフィンとからなる鎖状飽和炭化水素である。
【００１３】
ノルマルパラフィンは、多数のメチレン基が連なり、両末端がメチル基で封鎖された構造を有している。すなわち、直鎖状の構造を有しており、直鎖パラフィン、ｎ−アルカンとも呼ばれる。ノルマルパラフィンは、イソパラフィンに比べて移行やすいため、ゴムからブルームしてゴム表面に薄膜を形成することにより、オゾンとゴムとを遮断し、ゴム表面のクラック発生を抑制する役割を有する。
【００１４】
ノルマルパラフィンとしては、２３〜４１の各炭素数において２〜４重量％の分布を有するものが用いられる。
【００１５】
このようにノルマルパラフィンの炭素数分布を規定することで、ブロードな分子量分布を有するワックスとなり、どの温度領域でも耐クラック性能が良好となる。ノルマルパラフィンの炭素数分布がピークを有する場合は、そのピークが存在する炭素数（分子量）のノルマルパラフィンがゴム表面にブルームしやすい温度では、良好な耐クラック性能を有するが、そのほかの温度領域では耐クラック性能が劣る結果となる。また、ピークをもつことにより、その炭素数のものが多く含まれているため、ある温度での析出が多くなり、温度が低下した場合にゴム表面が白変する原因となる。
【００１６】
鎖状飽和炭化水素に占めるノルマルパラフィンの比率は、７５〜８５重量％、好ましくは７５〜８０重量％である。ノルマルパラフィンの比率が７５重量％未満の場合、ゴム表面への析出が減り、耐クラック性能を損なう。ノルマルパラフィンの比率が８５重量％をこえる場合、ゴム表面へのブルームが増え、外観が損なわれる。
【００１７】
イソパラフィンとは、ノルマルパラフィンを除く鎖状炭化水素である。すなわち、枝分かれ構造を有する飽和炭化水素であり、イソアルカンともよばれている。イソパラフィンは、枝分かれ構造を有するため、ノルマルパラフィンと比較してゴム中で移行しにくく、ゴム表面に析出しにくいが、ノルマルパラフィンに併用してワックス薄膜をより強化することができる。すなわち、まずノルマルパラフィンがゴム表面にブルームして薄膜を形成するが、この薄膜は多数の隙間を有しており、強度が低い。ここにイソパラフィンがノルマルパラフィンに随伴してブルームし、イソパラフィンの分岐鎖がノルマルパラフィン鎖に絡み合うことによって、前記隙間を埋め、ワックス薄膜を強固なものにし、耐クラック性能を向上させるための補助的な役割を担う。
【００１８】
一般に耐クラック性能が一番不利となりやすい３０〜４０℃付近において有効な炭素数が３６以上であることから、イソパラフィンとしては、炭素数３６以上、好ましくは４０以上に分布を有するものが用いられる。また、イソパラフィンは、炭素数６０以下に分布を有するものが好ましく、さらには５０以下であることがより好ましい。炭素数が６０をこえるイソパラフィンを用いた場合には、ブルームしない傾向がある。このように高分子成分を配合することにより、ワックスのブルームを抑えることができ、ただし、耐クラック性能の得られにくい領域では、耐クラック性能を補うことができる。
【００１９】
鎖状飽和炭化水素全体に占める炭素数３６以上のイソパラフィンの比率は、１５〜２５重量％、好ましくは２０〜２５重量％である。炭素数３６以上のイソパラフィンの比率が１５重量％未満ではノルマルパラフィンの析出を抑えることができなく、変色の度合いが大きくなり、２５重量％をこえるとノルマルパラフィンの析出を抑えすぎて、耐クラック性能が低下する。
【００２０】
ワックス（Ｂ）は、ゴム成分（Ａ）１００重量部に対して１〜２．５重量部、好ましくは１．５〜２．０重量部配合される。ワックス（Ｂ）の配合量が１重量部未満では耐クラック性能が低下し、２．５重量部をこえると変色の度合いが大きくなる。
【００２１】
本発明のゴム組成物は、必要に応じて、たとえば、パラフィン系、ナフテン系、芳香族系などの鉱物油系軟化剤や、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）、ジオクチルセパケート（ＤＯＳ）、ジオクチルアジペート（ＤＯＡ）などの可塑剤；酸化亜鉛、ステアリン酸などの加硫助剤；Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＴＢＢＳ）、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド（ＣＢＳ）などの加硫促進剤；カーボンブラックなどの充填剤；発泡剤；老化防止剤などの添加剤を適宜配合することができる。
【００２２】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、耐クラック性能および表面外観に優れるものであり、とくにタイヤトレッドやサイドウォールに好適に使用することができる。
【００２３】
【実施例】
以下に、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、これらの実施例のみに限定されるものではない。なお、実施例および比較例では、以下の各原料を用いた。
ＮＲ：ＲＳＳ＃３
ＢＲ：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ
【００２４】
実施例１〜２および比較例１〜６
ゴム成分としてＮＲ６０重量部およびＢＲ４０重量部、加硫剤として粉末硫黄１．５重量部、加硫促進剤ＴＢＢＳ０．７重量部、芳香族系軟化剤５重量部、酸化亜鉛２重量部、ステアリン酸２重量部、カーボンブラック５０重量部とともに、表１に示した組成および炭素数分布を有するワックスを表１に示す量、バンバリー型ミキサーを用い、１５０℃で３分間混練りして、ゴム組成物を得た。
【００２５】
なお、ワックスの組成および炭素数分布は、以下の方法により測定した。
【００２６】
測定装置としてキャピラリーＧＣ、カラムとしてアルミニウムコーティングされたキャピラリーカラムを用い、キャリアガスヘリウム、流量４ｍｌ／分、カラム温度１８０〜３９０℃、昇温速度１５℃／分の条件にて測定した。
【００２７】
表１のノルマルパラフィン炭素数分布において、「ブロード」とは、ノルマルパラフィンが、２３〜４１の各炭素数において２〜４重量％の炭素数分布を有することを示す。また、「３３ピーク」、「２３ピーク」とは、それぞれ炭素数３３、２３において、４重量％をこえるピークを有することを示す。
【００２８】
得られたゴム組成物を用いて、あらかじめトレッド部およびサイドウォール部となる部材を作製して、生タイヤを製造し、１７０℃で加硫してタイヤを得た。得られたタイヤの性能を以下の試験を行なうことにより評価した。評価タイヤは、１９５／６５Ｒ１５ ＬＭ７０１とした。
【００２９】
（クラック試験）
高温地域は中近東で約１年間（夏を含む）、寒冷地域はカナダで約１年間（冬を含む）ロードテストを行ない、発生したクラックの度合いを、以下の基準にしたがって評価した。数字が大きいほど、耐クラック性能に優れている。
【００３０】
（基準）
１：３ｍｍ以上の亀裂または切断が見られる。
２：１ｍｍ以上３ｍｍ未満の深い亀裂が見られる。
３：１ｍｍ未満の深くて比較的大きな亀裂が見られる。
４：肉眼では、やっとのことで亀裂または切断が確認できる。
５：肉眼では確認できないが、拡大鏡（１０倍）では亀裂または切断が確認できる。
【００３１】
（変色試験）
・茶変色
タイヤを屋外の日の当たる場所に６カ月間放置し、色差度計を用いて、ａ^*、ｂ^*を測定し、その値により、以下の基準にしたがって５段階に分けて評価した。数字が大きいほど、茶変色の度合いが小さい。
【００３２】
（基準）
１：−（ａ^*＋ｂ^*）×１０≦−３０
２：−３０＜−（ａ^*＋ｂ^*）×１０≦−２０
３：−２０＜−（ａ^*＋ｂ^*）×１０≦−１０
４：−１０＜−（ａ^*＋ｂ^*）×１０≦０
５：−（ａ^*＋ｂ^*）×１０＞０
・白変色
タイヤを屋外の日の当たる場所に６カ月間放置し、色差度計を用いて、Ｌ^*を測定し、その値により、以下の基準にしたがって５段階に分けて評価した。数字が大きいほど、白変色の度合いが小さい。
【００３３】
（基準）
１：１００−Ｌ^*≦６０
２：６０＜１００−Ｌ^*≦６５
３：６５＜１００−Ｌ^*≦７０
４：７０＜１００−Ｌ^*≦７５
５：１００−Ｌ^*＞７５
【００３４】
結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】

【００３６】
炭素数分布がブロードなノルマルパラフィンと炭素数３６以上のイソパラフィンとを特定量配合した実施例１および２では、高温地域、寒冷地域ともに耐クラック性能が改善され、変色の度合いも小さかった。
【００３７】
一方、炭素数３３に炭素数分布のピークを有するノルマルパラフィンを配合した比較例１、２および４では、寒冷地域での耐クラック性能が低く、変色の度合いが大きかった。とくに、炭素数３６以上のイソパラフィンの配合量が少ない比較例２では、高温地域における耐クラック性能も低下し、ワックスの配合量が多い比較例４では、変色の度合いがさらに大きかった。
【００３８】
炭素数２３に炭素数分布のピークを有するノルマルパラフィンを配合した比較例３では、高温地域での耐クラック性能が低く、変色の度合いが大きかった。
【００３９】
ノルマルパラフィンの炭素数分布がブロードであっても、炭素数３６以上のイソパラフィンの配合量が少ない比較例５では、高温地域での耐クラック性能が低かった。
【００４０】
ノルマルパラフィンの配合量が少なく、炭素数３６以上のイソパラフィンの配合量が多い比較例６では、高温地域、寒冷地域ともに耐クラック性能が低かった。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、ゴム組成物に、ワックスとして、ブロードな炭素数分布を有するノルマルパラフィンと炭素数の大きいイソパラフィンとを、特定の割合で特定量配合することによって、幅広い温度領域において、高度に耐クラック性能と外観向上の両立を実現することができる。

Claims (1)

1. （Ａ）天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴムおよびスチレン−ブタジエンゴムからなる群より選ばれた少なくとも１種類のゴム成分１００重量部に対して、（Ｂ）ワックス１〜２．５重量部を含むタイヤ用ゴム組成物において、
   ワックス（Ｂ）が、２３〜４１の各炭素数において２〜４重量％の分布を有するノルマルパラフィン７５〜８５重量％と、炭素数３６以上のイソパラフィン１５〜２５重量％とからなる鎖状飽和炭化水素であるタイヤ用ゴム組成物。