JP4695898B2 - インナーライナー用ゴム組成物およびそれからなるタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、インナーライナー用ゴム組成物およびそれからなるタイヤに関する。

従来、タイヤのインナーライナー製造に使用されるゴム組成物（インナーライナー用ゴム組成物）の配合剤としては、ブチルゴムや塩素化ブチルゴムなどのブチル系ゴム、カーボンブラックなどが使用されてきたが、近年、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、また、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、ブチル系ゴムやカーボンブラックなどの石油資源からなる配合剤の使用には限界がみられる。

そのため、将来石油が枯渇した場合を想定すると、インナーライナー用ゴム組成物の配合剤としては、天然ゴム、シリカ、炭酸カルシウム等の白色充填剤のような石油外資源から得られるものを使用していくことが必要となる。

しかし、石油外資源から得られる配合剤をインナーライナー用ゴム組成物に配合すると、カーボンブラックよりも粘度の高いシリカを配合するため、該ゴム組成物の混練工程において混練物の粘度が増大して、充分に混練りすることができないなど、ゴム組成物の加工性が低下するという問題があった。また、該ゴム組成物からなるインナーライナーを有するタイヤの転がり抵抗も増大する（転がり抵抗性能が低下する）という問題があった。

混練工程において、混練物の粘度を低減して加工性を向上させるために、脂肪酸金属塩などの界面活性剤系のシリカ用加工助剤をシリカとともに配合することが行なわれているが、該加工助剤は石油資源から得られるため、石油の枯渇時に使用できなくなるおそれがある。

特許文献１には、インナーライナー用ゴム組成物が開示されているが、シリカを配合したものではなく、さらにカーボンブラックを大量に使用しており、石油粘渇時に適応できないという問題があった。

特開２００４−３３９２８８号公報

本発明は、タイヤの転がり抵抗性能を向上させ、さらに加工性を向上させたインナーライナー用ゴム組成物およびそれからなるインナーライナーを有するタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、天然ゴムからなるゴム成分１００質量部に対して、ＢＥＴ比表面積が１５０ｍ²／ｇ未満のシリカを３０質量部以上、ならびにカーボンブラックを５質量部以下含有するインナーライナー用ゴム組成物に関する。

また、本発明は、前記インナーライナー用ゴム組成物からなるインナーライナーを有するタイヤに関する。

本発明によれば、天然ゴムからなるゴム成分、ＢＥＴ比表面積の低いシリカ、ならびにカーボンブラックを含有することにより、タイヤの転がり抵抗性能を向上させ、さらに、加工性を向上させたインナーライナー用ゴム組成物およびそれからなるインナーライナーを有するタイヤを提供することができる。

本発明のインナーライナー用ゴム組成物は、ゴム成分、シリカおよびカーボンブラックからなる。

ゴム成分は、天然ゴムからなる。本発明において天然ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）のほかに、ＮＲを変性することにより得られる変性天然ゴムも含まれる。変性天然ゴムとしては、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、水素添加天然ゴムなどがあげられる。

ＥＮＲは、天然ゴムのエマルジョンに、過酢酸などのエポキシ化剤を加えて反応させることにより製造される。本発明で使用するＥＮＲは特に限定されないが、具体的には、エポキシ化率が２５％（ＥＮＲ２５）、５０％（ＥＮＲ５０）であるＥＮＲなどが挙げられる。他にもエポキシ化率の異なるＥＮＲも用いることができる。これらのＥＮＲは１種または２種以上組み合わせて用いてもよい。

ゴム成分中における変性天然ゴムの含有率は５０〜１００質量％であることが好ましい。変性天然ゴムの含有率が５０質量％未満では、耐空気透過性が不足する傾向がある。

ＮＲとしては、タイヤ工業において一般的に使用されているＫＲ７やＴＳＲを使用することができる。

ゴム成分中におけるＮＲの含有率は０〜５０質量％であることが好ましい。また、ＮＲの含有率が５０質量％をこえると、耐空気透過性が不足する傾向がある。

インナーライナー用ゴム組成物のゴム成分としては、一般的に空気を通しにくいブチルゴムや塩素化ブチルゴムなどのブチル系ゴムが使用されている。本発明においても該ブチル系ゴムを使用してもよいが、石油外成分からなるため環境にやさしく、さらに、ＢＥＴ比表面積が１５０ｍ²／ｇ未満のシリカとともに使用されることで、タイヤの転がり抵抗性能およびゴム組成物の加工性をバランスよく向上させることができることから、本発明のゴム成分は、ブチル系ゴムではなく、天然ゴムからなり、とくに、ＮＲおよび／または変性天然ゴムからなることが好ましく、ＮＲおよび／またはＥＮＲからなることがより好ましく、ＮＲおよびＥＮＲからなることがさらに好ましい。

シリカのＢＥＴ比表面積は１５０ｍ²／ｇ未満、好ましくは１３０ｍ²／ｇ以下である。ＢＥＴ比表面積が１５０ｍ²／ｇ以上では、ゴム組成物の加工性が悪化し、転がり抵抗性能が不充分である。

シリカの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して３０質量部以上である。シリカの含有量が３０質量部未満では、得られたゴム組成物のゴム強度が不足する。また、シリカの含有量は７０質量部以下であることが好ましく、５０質量部以下であることがより好ましい。含有量が７０質量部をこえると、粘度が高くなり過ぎるため、加工性が著しく悪い傾向がある。

カーボンブラックとしては、Ｎ２２０、Ｎ２３４、Ｎ３３０、Ｎ３５１、Ｎ５５０のように、タイヤ工業において一般的に使用される規格のカーボンブラックを用いることができる。

カーボンブラックの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して５質量部以下、好ましくは３質量部以下である。含有量が５質量部をこえると、ゴム組成物中における石油資源の含有率が増大するため好ましくない。また、カーボンブラックの含有量は３質量部より少ないことが好ましい。

本発明のインナーライナー用ゴム組成物は、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できる。シランカップリング剤としては、特に限定されないが、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（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（３−トリエトキシシリルプロピル）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（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフイド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）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る。これらのシランカップリング剤は、１種または２種以上組み合わせて用いてもよい。なお、シランカップリング剤は、一般的な配合量とすることができる。

本発明のインナーライナー用ゴム組成物は、軟化剤としてオイルを含有することができる。オイルとしては、プロセスオイル、植物油脂、またはその混合物を用いてもよい。

プロセスオイルとしては、具体的にパラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイルなどがあげられる。

また、植物油脂としては、具体的にひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、ヤシ油、落花生油、ロジン、パインオイル、パインタール、トール油、コーン油、こめ油、べに花油、ごま油、オリーブ油、ひまわり油、パーム核油、椿油、ホホバ油、マカデミアナッツ油、サフラワー油、桐油などがあげられる。

本発明のインナーライナー用ゴム組成物は、ゴム成分、シリカ、カーボンブラック、シランカップリング剤および軟化剤のほかに、タイヤ工業において通常使用されるワックス、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、硫黄、加硫促進剤等の各種添加剤を適宜配合することができる。

タイヤは、本発明のインナーライナー用ゴム組成物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、シリカおよびカーボンブラック、ならびに必要に応じて、シランカップリング剤および前記各種添加剤を配合した本発明のインナーライナー用ゴム組成物を未加硫の段階でタイヤのインナーライナー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。

前記タイヤとしては、乗用車用タイヤのような空気入りタイヤとすることが好ましい。

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。

実施例において使用した各種薬品を以下に記載する。
ＥＮＲ２５：クンプーランガスリー社（Kumpulan Guthrie Berhad）（マレーシア）製のエポキシ化天然ゴム（エポキシ化率２５モル％）
ＮＲ：ＴＳＲ
カーボンブラック：昭和キャボット（株）製のショウブラックＮ２２０
シリカＡ：デグッサ社（Degussa）製のウルトラシルＶＮ３（ＢＥＴ比表面積：２１０ｍ²／ｇ）
シリカＢ：デグッサ社（Degussa）製のウルトラシルＶＮ２（ＢＥＴ比表面積：１２５ｍ²／ｇ）
シランカップリング剤：デグッサ社（Degussa）製のＳｉ７５
老化防止剤：大内新興化学工業（株）製のノクラック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）製のステアリン酸
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号
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１〜２および比較例１
（未加硫ゴムの作製）
表１に記載する硫黄および加硫促進剤以外の前記各種薬品を（株）神戸製鋼所製の１．７Ｌバンバリーにて１２０℃で３分間混練りした後、さらに硫黄および加硫促進剤を配合して、オープンロールにて９０℃で２分間混練りし、未加硫ゴムを得た。得られた未加硫ゴムを、以下の測定に用いた。

＜ムーニー粘度指数＞
ＪＩＳ Ｋ６３００に準じて、１３０℃における未加硫ゴムのムーニー粘度（ＭＬ１＋４）を測定した。得られたムーニー粘度について逆数をとり、比較例１のムーニー粘度の逆数の値を基準（１００）として、逆数の値をそれぞれ指数表示した。ムーニー粘度指数が大きいほどムーニー粘度が低く、ゴム組成物の加工が容易であり、加工性に優れることを示す。

＜未加硫ゴムシートの加工性＞
未加硫ゴムを用い、ロールにて１．０ｍｍ厚さの未加硫シートを押出し、目視にて未加硫ゴムシートの生地の状態を確認した。耳切れが発生しておらず、さらに生地肌に問題がないものを○、そうでないものを×で表記した。

（空気入りタイヤの製造）
未加硫ゴムをインナーライナーの形状に成形し、それを他のタイヤ部材と貼りあわせて１５０℃で３０分の条件にて加硫することにより空気入りタイヤ（タイヤサイズ１９５／６５／２１５）を製造した。

＜転がり抵抗指数＞
前記タイヤのインナーライナーから試験片を切り出し、（株）上島製作所製のスペクトロメーターを用いて、動的歪振幅±１％、周波数１０Ｈｚ、温度６０℃の条件で、該試験片のｔａｎδを測定した。得られたｔａｎδ値について逆数をとり、比較例１のｔａｎδ値を１００として、ｔａｎδ値の逆数をそれぞれ指数表示した。転がり抵抗指数が大きいほど、転がり抵抗が低減されて転がり抵抗特性が優れることを示す。

測定結果を表１に示す。

実施例１では、低比表面積のシリカをゴム組成物に配合することで、ムーニー粘度が下がり加工性が向上するとともに転がり抵抗も低減する。

実施例２では、低比表面積のシリカを配合し、さらにゴム成分としてエポキシ化天然ゴムおよびＮＲを用いることで、ムーニー粘度を増大させることなく、実施例１の場合よりもさらに転がり抵抗が低減されていることがわかる。

Claims (2)

1. 天然ゴムからなるゴム成分１００質量部に対して、
   ＢＥＴ比表面積が１５０ｍ²／ｇ未満のシリカを３０質量部以上７０質量部以下、ならびに
   カーボンブラックを５質量部以下含有するインナーライナー用ゴム組成物であって、
   前記ゴム成分中におけるエポキシ化天然ゴムの含有率が５０〜１００重量％であるインナーライナー用ゴム組成物。
2. 請求項１記載のインナーライナー用ゴム組成物からなるインナーライナーを有するタイヤ。