JP4549977B2 - クリンチ用ゴム組成物およびその製造方法ならびに該クリンチ用ゴム組成物を用いたクリンチを有するタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、クリンチ用ゴム組成物およびその製造方法ならびに該クリンチ用ゴム組成物を用いたクリンチを有するタイヤに関する。

リムとのチェーフィング部分であるクリンチは、走行時に重負荷および非常に強い熱履歴を受けるタイヤコンポーネットである。そのため、クリンチには重負荷に耐えうる強度および耐摩耗性を有するゴム組成物を用いる必要がある。

一般に、クリンチ用ゴム組成物には、ゴム成分としては耐摩耗性に優れるポリブタジエンゴムおよび補強剤としてはカーボンブラックが用いられている。しかし、近年環境問題が重視されるようになり、二酸化炭素の排出量の規制が強化され、また、石油現存量は有限であり、石油資源由来の原材料の使用には限界があるため、現在使用されている石油資源由来の原材料の一部または全てを石油外資源由来の原材料で代替したクリンチ用ゴム組成物の開発が求められている。さらに、クリンチ用ゴム組成物中に石油資源由来の原材料に代わり、天然ゴムやシリカなどの石油外資源由来の原材料を含有した場合、そのゴム強度、耐摩耗性などを向上させることができないという問題がある。

特許文献１には、石油外資源由来の原材料として、天然ゴム、シリカ、セリサイトなどを使用することで、石油依存性を低減させたエコタイヤが開示されている。しかし、ゴム強度および耐摩耗性については考慮されておらず、いまだ改善の余地がある。

特開２００３−６３２０６号公報

本発明は、原材料の石油依存性が低減され、ゴム強度および耐摩耗性が改善されたクリンチ用ゴム組成物およびその製造方法ならびに該クリンチ用ゴム組成物を用いたクリンチを有するタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、天然ゴム３０〜９０重量％およびエポキシ化天然ゴム１０〜７０重量％を含むゴム成分１００重量部に対して、シリカ１５〜９０重量部を含むクリンチ用ゴム組成物に関する。

前記クリンチ用ゴム組成物の製造方法としては、（１）天然ゴムおよびシリカを混練りする工程、ならびに（２）工程（１）で排出された混練り物およびエポキシ化天然ゴムを混練りする工程を含むことが好ましい。

また、本発明は、前記クリンチ用ゴム組成物を用いたクリンチを有するタイヤに関する。

本発明によれば、天然ゴムおよびエポキシ化天然ゴムを所定含有率含むゴム成分およびシリカを所定量含有することで、原材料の石油依存性を低減し、ゴム強度および耐摩耗性を向上させたクリンチ用ゴム組成物およびその製造方法ならびに該クリンチ用ゴム組成物を用いたクリンチを有するタイヤを提供することができる。

本発明のクリンチ用ゴム組成物は、ゴム成分およびシリカを含有する。

前記ゴム成分は、天然ゴム（ＮＲ）およびエポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）を含む。

ゴム成分中のＮＲの含有率は、３０重量％以上、好ましくは４０重量％以上である。ＮＲの含有率が３０重量％未満では、ゴム強度が充分でない。また、ＮＲの含有率は９０重量％以下、好ましくは８０重量％以下である。ＮＲの含有率が９０重量％をこえると、耐摩耗性が低下する。

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いが、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、過酸法などの方法を用いて行うことができる。過酸法としてはたとえば、ＮＲに過酢酸や過蟻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、１２モル％以上が好ましく、１５モル％以上がより好ましい。ＥＮＲのエポキシ化率が１２モル％未満では、ＥＮＲがＮＲと相溶することによる改善効果が減少する傾向がある。また、ＥＮＲのエポキシ化率は、５０モル％以下が好ましく、４５モル％以下がより好ましい。ＥＮＲのエポキシ化率が５０モル％をこえると、ゴム強度が充分ではない傾向がある。

ゴム成分中のＥＮＲの含有率は１０重量％以上、好ましくは２０重量％以上である。ＥＮＲの含有率が１０重量％未満では、耐摩耗性が低下する。また、ＥＮＲの含有率は、７０重量％以下、好ましくは５０重量％以下である。ＥＮＲの含有率が７０重量％をこえると、得られたゴム組成物の強度が充分でない。

ＥＮＲは、ＮＲと混合することで、石油外資源由来の原材料を用いた海島構造を形成し、ゴム強度および耐摩耗性を向上させることができる。

ＮＲおよびＥＮＲ以外のゴム成分としては、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｘ−ＩＩＲ）、イソモノオレフィンとｐ−アルキルスチレンとの共重合体のハロゲン化物などのゴムを含むこともできるが、これらのゴム成分は石油資源から得られるため、石油外資源の含有率を高めることで地球に優しく、将来の石油資源の減少に備えることができるという理由から、ＮＲおよびＥＮＲ以外のゴム成分は含まないことが好ましい。

シリカとしてはとくに制限はなく、湿式法または乾式法により調製され、タイヤ工業で一般的に使用されるものを用いることができる。

シリカの含有量は、ゴム成分１００重量部に対して１５重量部以上、好ましくは２０ 重量部以上である。シリカの含有量が１５重量部未満では、ゴム組成物の補強性が不足し、耐摩耗性が充分でない。また、シリカの含有量は、９０重量部以下、好ましくは８０重量部以下である。シリカの含有量が９０重量部をこえると、ゴム組成物の低発熱性が悪化する。

本発明では、シリカとともに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特に制限はなく、従来、タイヤ工業においてシリカと併用して用いられるものとすることができ、たとえば、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ポリスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）ポリスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）ポリスルフィド、ビス（２−トリメトキシシリルエチル）ポリスルフィド、ビス（４−トリエトキシシリルブチル）ポリスルフィド、ビス（４−トリメトキシシリルブチル）ポリスルフィドなどがあげられ、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。

シランカップリング剤を含有する場合、シランカップリング剤の含有量は、シリカ１００重量部に対して４重量部以上が好ましく、５重量部以上がより好ましい。シランカップリング剤の含有量が４重量部未満では、ゴム強度が劣る傾向がある。また、シランカップリング剤の含有量は２０重量部以下が好ましく、１８重量部以下がより好ましい。シランカップリング剤の含有量が２０重量部をこえると、ゴム強度が劣る傾向がある。

カーボンブラックは、石油資源由来の原材料であり、含まないことが好ましい。

本発明のクリンチ用ゴム組成物には、前記ゴム成分、シリカおよびシランカップリング剤のほかにも、シリカおよびカーボンブラック以外の補強剤、オイル、脂肪酸、酸化亜鉛、ワックス、各種老化防止剤、硫黄などの加硫剤、加硫促進剤などを適宜配合できる。

本発明のクリンチ用ゴム組成物の製造方法は、下記工程１および２を含むことが好ましい。

工程１では、ＮＲおよびシリカを混練りする。

工程２では、工程１で排出された混練り物およびＥＮＲを混練りする。

工程１においては、シランカップリング剤、オイル、脂肪酸、酸化亜鉛、ワックス、各種老化防止剤などの配合剤も配合することができる。

また、ＥＮＲを工程１ではなく、工程２で混練りすることで、天然ゴムとエポキシ化天然ゴムとの相溶性が良くなり、ゴム強度および耐摩耗性を向上させ、さらに、補強性も向上させることができるという効果が得られる。

本発明のクリンチ用ゴム組成物は、重負荷に耐え得る充分なゴム強度および耐摩耗性を有しているという理由からクリンチとして使用される。

本発明のクリンチ用ゴム組成物を用いて、通常の方法により、本発明のタイヤを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前記製造方法により配合した本発明のクリンチ用ゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤのクリンチの形状にあわせて押出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせることにより、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タイヤを得る。

このようにして製造した本発明のタイヤは、本発明のクリンチ用ゴム組成物を用いることで、環境に配慮したエコタイヤとすることができる。

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限定されるものではない。

次に、実施例および比較例で用いた各種薬品をまとめて示す。
天然ゴム（ＮＲ）：ＫＲ７
エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）：クランプリーガスリー製のＥＮＲ２５（エポキシ化率：２５モル％）
ブタジエンゴム（ＢＲ）：宇部興産（株）製のＢＲ１３０Ｂ
シリカ：デグッサ製のウルトラジルＶＮ３（ＢＥＴ：７５ｍ²／ｇ）
カーボンブラック：キャボットジャパン（株）製のＮ３５１Ｈ（ＣＴＡＢ：６６ｍ²／ｇ）
シランカップリング剤：デグッサ製のＳｉ２６６
オイル：出光興産（株）製のアロマチックオイル
ワックス：日本精鑞（株）製のオゾエース−０３５５
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）製の桐
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛
硫黄：軽井沢硫黄（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（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）

実施例１〜３および比較例１〜３
表１に示す配合処方にしたがい、硫黄および加硫促進剤およびＥＮＲ以外の薬品を、１．７Ｌのバンバリーミキサーを用いて、充填率５８％になるように投入し、８０ｒｐｍで１４０℃に到達するまで混練りし、混練り物１を得た（工程１）。次に、一度排出した後、１．７Ｌバンバリーミキサーを用いて、工程１で得られた混練り物１およびＥＮＲを、充填率が５８％になるように投入し、７０ｒｐｍで３分間混練りし、混練り物２を得た（工程２）。その後、オープンロールを用いて、工程２で得られた混練り物２、硫黄および加硫促進剤を８０℃の条件下で５分間混練りし、未加硫ゴム組成物を得た（工程３）。さらに、工程３で得られた未加硫ゴム組成物を１６０℃の条件下で２０分間プレス加硫することにより、実施例１〜３および比較例１〜３の加硫ゴム組成物を作製した。

（ゴム強度）
前記加硫ゴム組成物から、３号ダンベル型試験片を作製し、ＪＩＳ Ｋ ６２５１「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム―引張特性の求め方」に準じて、引張試験を実施し、試験片の破断強度（ＴＢ）および破断時伸び（ＥＢ）をそれぞれ測定した。そして、比較例１のゴム強度指数を１００として下記計算式によりゴム強度を指数表示した。ゴム強度指数が大きいほどゴム組成物の破壊強度が良好であることを示す。
（ゴム強度指数）＝（各配合の（ＴＢ×ＥＢ））
÷（比較例１の（ＴＢ×ＥＢ））×１００

（ピコ摩耗試験）
ＪＩＳ Ｋ ６２６４「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴム−耐摩耗性の求め方」に準じて、上島製作所（株）製のピコ摩耗試験機にて表面回転速度６０ｒｐｍ、負荷荷重４ｋｇ、試験時間１分間の条件で、摩耗させ、各実施例および比較例のゴム組成物からなる試験片の測定前後の重量変化を測定した。比較例１のピコ摩耗指数を１００とし、下記計算式で指数表示した。指数が大きいほど耐高シビアリティーが優れる。
（ピコ摩耗指数）＝（比較例１の重量変化）／（各配合の重量変化）×１００
上記の測定試験結果を表１に示す。

Claims (3)

1. （１）天然ゴムおよびシリカを混練りする工程、ならびに
   （２）工程（１）で排出された混練り物およびエポキシ化天然ゴムを混練りする工程を含む
   天然ゴム３０〜９０重量％およびエポキシ化天然ゴム１０〜７０重量％のみからなるゴム成分１００重量部に対して、
   シリカ１５〜９０重量部を含むクリンチ用ゴム組成物の製造方法。
2. 請求項１記載の製造方法で得られるクリンチ用ゴム組成物。
3. 請求項２記載のクリンチ用ゴム組成物を用いたクリンチを有するタイヤ。