JP4540435B2 - サイドウォール用ゴム組成物およびそれからなるサイドウォールを有する空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、サイドウォール用ゴム組成物およびそれからなるサイドウォールを有する空気入りタイヤに関し、とりわけ、耐久性（ゴム強度）を悪化させることなく、転がり抵抗を低減させるサイドウォール用ゴム組成物およびそれからなるサイドウォールを有する空気入りタイヤに関する。

タイヤの転がり抵抗を低減させる（転がり抵抗性を向上させる）方法としては、充填剤としてシリカを用いることが一般的である。シリカを配合したゴム組成物をタイヤのトレッドとして用いることにより、タイヤの転がり抵抗性が向上するだけでなく、湿潤環境におけるタイヤ性能（ウェット性能）も向上するため、今まで様々な研究がなされてきた。

しかし、シリカを配合したゴム組成物をトレッドのみに適用するだけでは、タイヤの転がり抵抗の低減に限界があり、タイヤのトレッド以外の部材においてもシリカを適用していく必要がある。トレッドの次に転がり抵抗性に対して寄与が大きい部材としては、サイドウォールがあげられる。しかし、サイドウォールにシリカを配合した場合、転がり抵抗性は向上するが、耐久性（ゴム強度）が低下するという問題があった。

特許文献１および２には、水酸基を有する液状ポリイソプレンおよび／または水酸基を有する液状ポリブタジエンを含むタイヤトレッド用ゴム組成物が開示されている。しかし、水酸基を有する液状ポリブタジエンとともにシリカを使用することについては記載も示唆もされておらず、特許文献１または２のゴム組成物をサイドウォールとして使用したとしても、ブルームが生じるため外観上好ましくなく、さらに充分に転がり抵抗を低減することができない。

特開平７−１１８４５３号公報 特開平７−１１８４５５号公報

本発明は、耐久性（ゴム強度）を低下させることなく、転がり抵抗を低減させることが可能であるサイドウォール用ゴム組成物およびそれからなるサイドウォールを有する空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、ジエン系ゴム成分１００質量部に対して、シリカ５〜５０質量部を含有する充填剤を８０質量部以下、および数平均分子量が６００〜６０００であり、分子末端に水酸基を有する液状ポリブタジエンを２〜４０質量部含有するサイドウォール用ゴム組成物に関する。

また、本発明は前記ゴム組成物からなるサイドウォールを有する空気入りタイヤに関する。

本発明によれば、特定の液状ポリブタジエン、シリカを含有する充填剤をそれぞれ特定量ジエン系ゴム成分に配合することにより得られたサイドウォールを有する空気入りタイヤは、耐久性（ゴム強度）を低下させることなく、転がり抵抗を低減させることができる。

本発明のサイドウォール用ゴム組成物は、ジエン系ゴム成分、シリカを含む充填剤、および分子末端に水酸基を有する液状ポリブタジエン（ＯＨ−ＬＢＲ）からなる。

ジエン系ゴム成分としては、具体的に、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、１，４付加イソプレンゴム（ＩＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリルニトリル（ＮＢＲ）などが挙げられる。なかでも、ＯＨ−ＬＢＲと併用して得られたゴム組成物をサイドウォールとした場合、サイドウォールの強度に優れ、さらに該サイドウォールを用いたタイヤの転がり抵抗を充分に低減することができることから、ジエン系ゴム成分としては、天然ゴムとブタジエンゴムの組み合わせが最も好ましい。

天然ゴムとブタジエンゴムを組み合わせてジエン系ゴムとする場合、ジエン系ゴム成分中における天然ゴムの含有率は２０〜８０重量％、およびブタジエンゴムの含有率は２０〜８０重量％であることが好ましい。天然ゴムの含有率が２０重量％未満で、ブタジエンゴムの含有率が８０重量％をこえると、耐亀裂成長性が悪化する傾向がある。また、ブタジエンゴムの含有率が２０重量％未満で、天然ゴムの含有率が８０重量％をこえると、未加硫ゴムの加工時においてシュリンクをおこしやすい（寸法安定性が悪化する）傾向がある。

本発明における充填剤はシリカを含有する。充填剤は、シリカ以外にカーボンブラック、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、一般的なクレーなどを含有することができる。

充填剤の含有量は、ジエン系ゴム成分１００質量部に対して８０質量部以下、好ましくは７０質量部以下である。含有量が８０質量部をこえると、転がり抵抗が増大する傾向があり、好ましくない。また、充填剤の含有量は２０質量部以上であることが好ましく、２５質量部以上であることがより好ましい。含有量が２０質量部未満では、ゴムの強度が著しく低下する傾向がある。

充填剤に含まれるシリカとしては、とくに制限はなく、湿式シリカまたは乾式シリカなど、タイヤ工業において一般的に使用されるものが用いることができる。

シリカの含有量は、ジエン系ゴム成分１００質量部に対して５質量部以上、好ましくは１０質量部以上である。含有量が５質量部未満では、相対的にカーボンなどの充填剤の量が増えて、転がり抵抗が増大する傾向がある。また、シリカの含有量は５０質量部以下、好ましくは４５質量部以下である。含有量が５０質量部をこえると、ゴムの強度が低下する傾向がある。

充填剤としてシリカを使用する場合、シランカップリング剤をゴム組成物に配合することができる。シランカップリング剤としては、タイヤ工業において使用されているビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィドなどの一般的なものを使用することができ、配合量に関しても一般的な量とすることができる。

充填剤に含まれるカーボンブラックとしては、チッ素吸着比表面積が２５〜１３０ｍ²／ｇであることが好ましい。チッ素吸着比表面積が２５ｍ²／ｇ未満では、ゴムの強度が著しく低下する傾向があり、チッ素吸着比表面積が１３０ｍ²／ｇをこえると、転がり抵抗が増大する傾向がある。このようなチッ素吸着比表面積を満たすカーボンブラックとしては、具体的にＮ５５０、Ｎ３３０などがあげられる
カーボンブラックの含有量は、ジエン系ゴム成分１００質量部に対して１５〜７５質量部であることが好ましい。含有量が１５質量部未満では、ゴムの強度が低下する傾向がある。また、含有量が７５質量部をこえると、転がり抵抗が増大する傾向がある。

本発明において使用される液状ポリブタジエン（ＯＨ−ＬＢＲ）は、分子末端に水酸基を有する。水酸基を分子末端に有することで、ゴム中におけるシリカ表面の水酸基との相互作用（水素結合）によりＯＨ−ＬＢＲとシリカとの結合力が強くなるため、優れたゴム強度およびタイヤの転がり抵抗性が得られる。

ＯＨ−ＬＢＲの水酸基含有量は０．５〜３．５ｍｏｌ／ｋｇであることが好ましい。水酸基含有量が０．５ｍｏｌ／ｋｇ未満では、ゴムの強度が低下する傾向がある。また、水酸基含有量が３．５ｍｏｌ／ｋｇをこえると、加工時において未加硫ゴムの粘度が上昇する傾向がある。なお、水酸基含有量は、ＪＩＳ Ｋ １５５７にもとづいて測定される。

ＯＨ−ＬＢＲの数平均分子量は６００以上、好ましくは８００以上である。数平均分子量が６００未満では、ゴム表面にブルームが生じやすく、外観上好ましくない。また、ＯＨ−ＬＢＲの数平均分子量は６０００以下、好ましくは５０００以下である。数平均分子量が６０００をこえると、ゴム粘度が高くなり、加工性が悪化するため好ましくない。

ＯＨ−ＬＢＲの含有量は、ジエン系ゴム成分１００質量部に対して２質量部以上、好ましくは５質量部以上である。含有量が２質量部未満では、ゴム強度が向上しないため、好ましくない。また、ＯＨ−ＬＢＲの含有量は４０質量部以下、好ましくは３５質量部以下である。含有量が４０質量部をこえると、ゴム強度が低下するため好ましくない。

本発明のサイドウォール用ゴム組成物は、前記ゴム成分、充填剤、ＯＨ−ＬＢＲ、およびシランカップリング剤以外にも、軟化剤、ワックス、老化防止剤、ステアリン酸、亜鉛華、加硫剤、加硫促進剤など、タイヤ工業において一般的に用いられる添加剤を使用することができる。

本発明の空気入りタイヤは、本発明のサイドウォール用ゴム組成物からなるサイドウォールを用いて通常の方法により製造される。すなわち、前記ゴム成分、充填剤、ＯＨ−ＬＢＲおよび必要に応じて前記各種添加剤を配合した本発明のサイドウォール用ゴム組成物を未加硫の段階でタイヤのサイドウォールの形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法にて成形し、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してタイヤを製造することができる。

実施例にもとづいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

以下に、実施例および比較例において使用した各種薬品について詳細に示す。
天然ゴム：ＲＳＳ＃３グレード
ブタジエンゴム（ＢＲ）：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ
カーボンブラック：昭和キャボット（株）製のＮ５５０（チッ素吸着比表面積：４０ｍ²／ｇ）
シリカ：デグッサ社製のウルトラシールＶＮ３
シランカップリング剤：デグッサ社製のＳｉ−６９
プロセスオイル：出光興産（株）製のダイアナプロセスＰＳ３２
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックワックス
老化防止剤：フレキシス社製のサントフレックス１３
ステアリン酸：日本油脂（株）製の桐
亜鉛華：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２号
ＯＨ−ＬＢＲ：出光石油化学（株）製のＲ−１５ＨＴ（数平均分子量：１２００、水酸基含有量：１．８３ｍｏｌ／ｋｇ）
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ

実施例１〜３および比較例１〜３
＜ゴム組成物の作製＞
表１に示す薬品のうち硫黄および加硫促進剤以外の各種薬品、ならびに表２のＯＨ−ＬＢＲをそれぞれ表に示す量配合して、（株）神戸製鋼所製の１．７Ｌバンバリーを用いて混練りした後、得られた混練り物に硫黄、加硫促進剤を加えて二軸ローラにて練り込んだ混合物を１７５℃において１０分間加硫することによりゴム組成物を作製した。

作製したゴム組成物を用いて、以下の測定をおこなった。

＜測定項目＞
（粘弾性測定）
（株）岩本製作所製のＶＥＳ−Ｆ−３を用いて、周波数１０Ｈｚ、初期歪１０％、動歪２％で６０℃における損失正接（ｔａｎδ）を測定した。ｔａｎδ値が小さいほど転がり抵抗が低減され、転がり抵抗性が優れている。

（ゴム強度）
作製したゴム組成物からＪＩＳ−Ｋ６２５１に準じて３号ダンベルを用いてサンプルを作製し、引っ張り試験を実施した。破断時のモジュラス（ＴＢ）、破断時の伸び（ＥＢ）の値が高いほど、ゴム強度が高い。ゴム強度の指標としてＴＢ×ＥＢの値を用いる。

測定結果を表２に示す。

実施例１〜３のように、ＯＨ−ＬＢＲを２〜４０質量部の範囲で配合することにより、ゴム強度（ＴＢ×ＥＢ）が向上し、さらにｔａｎδ値が低減しており、転がり抵抗性およびゴム強度がバランスよく向上している。

比較例１および２のように、ＯＨ−ＬＢＲが２質量部未満では、ｔａｎδ値が充分に低減されず、ゴム強度が向上しない。

比較例３のように、ＯＨ−ＬＢＲが４０質量部をこえると、ｔａｎδ値は低減させるが、ゴム強度（ＴＢ×ＥＢ）値が低下するため好ましくない。

実施例４〜６および比較例４〜５
＜ゴム組成物の作製＞
シリカ、カーボンブラックおよびＯＨ−ＬＢＲの配合量を表３に示す量に変更した以外は、実施例１〜３および比較例１〜３と同様の方法によってゴム組成物を作製した。

＜測定項目＞
（ゴム強度）
実施例１〜３および比較例１〜３と同様の方法により、ゴム強度（ＴＢ×ＥＢ）を測定した。

（外観評価）
調製したゴム組成物について、目視にて外観評価を行なった。ブルームがないものを○、ブルームが発生しているものは×とする。

測定結果を表３に示す。

実施例４〜６のように、シリカを５〜５０質量部の範囲で配合した場合、ブルームがみられず、優れたゴム強度を示す。

比較例４のように、シリカが含まれないと、ブルームが発生する。

比較例５のように、シリカが５０質量部をこえると、強度（ＴＢ×ＥＢ）が低下し好ましくない。

Claims (2)

1. 天然ゴムの含有率２０〜８０重量％、およびブタジエンゴムの含有率が２０〜８０重量％であるジエン系ゴム成分１００質量部に対して、
   シリカ５〜５０質量部を含有する充填剤を８０質量部以下、および
   数平均分子量が６００〜６０００であり、分子末端に水酸基を有する液状ポリブタジエンを２〜４０質量部含有するサイドウォール用ゴム組成物からなるサイドウォールを有する空気入りタイヤ。
2. 前記充填剤が、ジエン系ゴム成分１００質量部に対してシリカ５〜５０質量部およびカーボンブラック１５〜７５質量部を含有する充填剤であり、
   該充填剤のジエン系ゴム成分１００質量部に対する含有量が２０〜８０質量部である請求項１記載のサイドウォール用ゴム組成物からなるサイドウォールを有する空気入りタイヤ。