JP5089852B2 - エコタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、石油外資源からなる原材料を用いたエコタイヤに関する。

現在市販されているタイヤは、全重量の半分以上が石油資源からなる原材料から構成されている。たとえば、一般的な乗用車用ラジアルタイヤは、タイヤ全重量に対して、合成ゴム約２割、カーボンブラック約２割、他にアロマオイルや合成繊維を含んでおり、タイヤ全体で５割以上の石油資源からなる原材料を含んでいる。

しかしながら、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将来的に石油価格の高騰が予測され、石油資源からなる原材料の使用には限界がみられる。

特開２００１−８９５９９号公報

そこで、本発明は、現在タイヤに用いられている石油資源からなる原材料の一部または全てを石油外資源からなる原材料で代替することによって、地球に優しいタイヤ（エコタイヤ）を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は、全重量の７５重量％以上が石油外資源からなる原材料から構成されてなるタイヤに関する。

前記石油外資源からなる原材料としては、天然ゴム、無機フィラーおよび／またはバイオフィラー、植物油脂、天然繊維などを用いることができる。

本発明によれば、合成ゴムに代えて天然ゴム、カーボンブラックに代えて無機フィラーおよび／またはバイオフィラー、石油系オイルに代えて植物油脂、合成繊維に代えて天然繊維を用いるなどして、タイヤ全重量の７５重量％以上を石油外資源からなる原材料で構成することによって、地球に優しく将来の石油の供給量の減少に備えた新規なタイヤを得ることができる。

現在市販されているタイヤは、全重量の半分以上が、石油資源からなる原材料から構成されている。たとえば、ゴム成分として用いられているスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）などの合成ゴムは、原油のナフサ分解によって得たＣ₄留分からモノマーを抽出し、重合して製造されている。充填剤として用いられているカーボンブラックは、燃料油を燃焼させた雰囲気下で原油を噴霧し、熱分解して製造されている。プロセスオイルとして用いられているアロマオイル、ナフテンオイル、パラフィンオイルなどの石油系オイルは、原油の常圧蒸留によって得られる重油成分である。ケースコードなどに用いられている合成繊維であるポリエステルは、原油から精製して得たエチレンとパラキシレンを原料とし、エチレンからエチレングリコールを、また、パラキシレンからテレフタル酸ジメチルまたはテレフタル酸を得、エチレングリコールとテレフタル酸ジメチルまたはテレフタル酸とを重縮合して製造される。その他にも、ワックス、老化防止剤、レジン、接着剤、加硫促進剤などに石油資源からなる原材料を用いている。

本発明では、これらの合成ゴム、カーボンブラック、石油系オイル、合成繊維などの石油資源からなる原材料を石油外資源からなる原材料で代替することによって、タイヤ全体の７５重量％以上、好ましくは８５重量％以上、より好ましくは９５重量％以上が石油外資源からなる原材料からなるエコタイヤを実現する。石油外資源からなる原材料が７５重量％未満では、石油資源の使用を抑制する効果が小さい。石油資源からなる原材料のなかでも、合成ゴム、カーボンブラックはタイヤの主たる構成成分であり、これらを石油外資源からなる原材料で代替することが好ましい。タイヤ部材別には、石油資源からなる原材料はトレッドに最も多く含まれ、トレッドを構成する石油資源からなる原材料は、タイヤ全重量の約２３％を占める。ついで、サイドウォール、ケーストッピング、インナーライナー、ブレーカートッピング、ビード部の順に石油資源からなる原材料を多く含み、これらのタイヤ部材において石油資源からなる原材料を石油外資源からなる原材料で代替することが好ましい。ここで、石油外資源とは、たとえば植物由来の資源、鉱物、石炭、天然ガス、貝殻、卵殻、骨粉、甲殻類の殻などがあげられる。

合成ゴムを代替する石油外資源からなる原材料としては、天然ゴムがあげられる。また、天然ゴムを修飾した改質天然ゴムを用いることもできる。合成ゴムの７５重量％以上、さらには８５重量％以上を天然ゴムで代替することが好ましい。天然ゴムが７５重量％未満では石油資源の使用を抑制する効果が小さく、さらに転がり抵抗が増大する傾向がある。

カーボンブラックを代替する石油外資源からなる原材料としては、シリカ、セリサイト、炭酸カルシウム、クレー、アルミナ、タルク、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの無機フィラー；でんぷん、セルロースなどの植物多糖や、キチン、キトサンなどの動物多糖などのバイオフィラーなどがあげられる。なかでも、ゴムの補強性を確保するためには、シリカが好ましい。

シリカを用いる場合、シリカのＢＥＴ比表面積は１５０〜２５０ｍ²／ｇであることが好ましい。シリカの比表面積が１５０ｍ²／ｇ未満では補強性が劣る傾向があり、２５０ｍ²／ｇをこえると分散性に劣り、凝集してしまうため、物性が低下する傾向がある。

カーボンブラックの７５重量％以上、さらには８５重量％以上を無機フィラーおよび／またはバイオフィラーで代替することが好ましい。無機フィラーとバイオフィラーの合計量が７５重量％未満では石油資源の使用を抑制する効果が小さく、さらに転がり抵抗が増大する傾向がある。

カーボンブラックを無機フィラーで代替する場合には、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、従来からタイヤの分野において用いられているものであればとくに制限はないが、たとえば、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（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−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、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などがあげられ、これらをそれぞれ単独で、または任意に組み合わせて用いることができる。なかでも、シランカップリング剤の補強性効果と加工性という点から、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、３−メルカプトプロピルトリエトキシシランを用いることが好ましく、さらに、加工性という点から、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィドを用いることがとくに好ましい。

無機フィラーにシランカップリング剤を併用する場合は、無機フィラーに対してシランカップリング剤を３〜２０重量％用いることが好ましい。シランカップリング剤の添加量が３重量％未満では添加効果が充分に得られず、２０重量％をこえるとコストが上がる割に得られる効果の向上が小さくなる。

石油系オイルを代替する石油外資源からなる原材料としては、ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落花生湯、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、桐油などの植物油脂があげられる。なかでも、供給量、価格および軟化効果の点で、なたね油、パーム油、やし油が好ましい。

これらのなかでも、不飽和度の小さい植物油脂が好ましく、ヨウ素価（油脂１００ｇに付加させることのできるヨウ素のグラム数）が１００〜１３０の半乾性油、ヨウ素価が１００以下の不乾性油、固形脂などが好ましい。ヨウ素価が１３０をこえると、ｔａｎδが上昇し、硬さが低下して、転がり抵抗が増大し、操縦安定性が低下する傾向がある。

石油系オイルの７５重量％以上、さらには８５重量％以上を植物油脂で代替することが好ましい。植物油脂が７５重量％未満では石油資源の使用を抑制する効果が小さく、さらに転がり抵抗が増大する傾向がある。

また、植物油脂は、加硫後のゴム硬さが、４０〜９０となる量、配合されることが好ましい。ゴム硬度が４０未満では必要な剛性が得られない傾向があり、９０をこえると加工性に劣る傾向がある。

合成繊維を代替する石油外資源からなる原材料としては、木材パルプから製造されるレーヨン、アセテート、綿実粗リンターから製造されるキャプラなどがあげられる。なかでも、タイヤに必要とされる高強力を有する点でレーヨンが好ましく用いられる。

本発明のタイヤは、従来使用されていた石油資源からなる原材料の一部または全てを前記石油外資源からなる原材料で代替し、従来のタイヤと同様の方法で製造することができる。

以下に、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、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で用いた薬品をまとめてしめす。

（石油資源からなる原材料）
ＳＢＲ：住友化学工業（株）製のＳＢＲ１５０２
ＢＲ：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ
ＩＩＲ：エクソンモービル化学（株）製のＣｌ−ＩＩＲ１０６８
カーボンブラック（ＩＳＡＦ）：三菱化学（株）製のダイヤブラックＩ
カーボンブラック（ＦＥＦ）：三菱化学（株）製のダイヤブラックＥ
カーボンブラック（ＧＰＦ）：三菱化学（株）製のダイヤブラックＧ
カーボンブラック（ＨＡＦ）：三菱化学（株）製のダイヤブラックＨＡ
カーボンブラック（ＬＭ−ＨＡＦ）：三菱化学（株）製のダイヤブラックＬＨ
アロマオイル：（株）ジャパンエナジー製のプロセスＸ−１４０
ミネラルオイル：出光興産（株）製のダイアナプロセスＰＡ３２
ワックス：日本精蝋（株）製のオゾエース０３５５
老化防止剤：住友化学工業（株）製のアンチゲン６Ｃ
硬化レジン：住友デュレス（株）製のスミライトレジンＰＲ１２６８６
接着剤（ＣＯＳＴ）：（株）ジャパンエナジー製のＣＯＳＴ−Ｆ
接着剤（Ｓ．６２０）：住友化学工業（株）製のスミカノール６２０
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ

（石油外資源からなる原材料）
天然ゴム：ＲＳＳ＃３
シリカ：デグッサ・ヒュルス（株）製のウルトラジルＶＮ３
カップリング剤：デグッサ・ヒュルス（株）製のＳｉ−６９
セリサイト：日本フォラム（株）製のＫＭ−Ｓ
炭酸カルシウム：白石工業（株）製の白艶華ＣＣ
植物油：日清製油（株）製の精製パーム油Ｊ（Ｓ）
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸椿
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２種
硫黄：鶴見化学（株）製の粉末硫黄

実施例１
表１に示す配合内容を混練りし、トレッドＡ（タイヤ重量の４０％）、サイドウォールＡ（タイヤ重量の１７％）、インナーライナーＡ（タイヤ重量の８％）、クリンチエイペックスＡ（タイヤ重量の３％）、ビードエイペックスＡ（タイヤ重量の５％）、ブレーカートッピングＡ（タイヤ重量の８％）およびカーカスプライトッピングＡ（タイヤ重量の３％）を形成した。なお、ブレーカーにはスチールコード（タイヤ重量の８％）を適用し、カーカスプライには、１８４０ｄｔｅｘ／２のレーヨンからなるコード（タイヤ重量の５％）を適用した。

前記の各部材およびその他の部材（タイヤ重量の３％）をタイヤ成型機上に通常の方法で貼り付けて未加硫タイヤを形成し、加硫機中で加熱加圧して、石油外資源からなる原材料９７重量％のエコタイヤ（タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５ ９１Ｓ）を得た。

比較例１
表１に示す配合内容を混練りし、トレッドＢ、サイドウォールＢ、インナーライナーＢ、クリンチエイペックスＢ、ビードエイペックスＢ、ブレーカーＢおよびカーカスプライＢを形成し、これらを用いて実施例１と同様の方法により、石油外資源からなる原材料４４重量％の従来タイヤを得た。ただし、カーカスプライには、１６７０ｄｔｅｘ／２のポリエステルからなるコードを適用した。

実施例および比較例で製造したタイヤについて以下の耐久性評価および性能量化を行なった。

（１）高速耐久性
ＪＩＳ Ｄ４２３０「自動車用タイヤ」の高速性能試験ＡのＳレンジの規格に基づき評価を行なった。

（２）転がり抵抗係数（ＲＲＣ）
速度８０ｋｍ／時間、空気圧２５０ｋＰａ、付加荷重４．０ｋＮの条件で転がり抵抗を測定した。転がり抵抗を付加荷重で割ったものを１０⁴倍して、転がり抵抗係数とした。転がり抵抗係数が小さいほど、発熱性が小さく良好である。

（３）制動テスト
時速１００ｋｍからのドライアスファルト路面およびウェットアスファルト路面での制動停止距離から、摩擦係数μを求めた。比較例１のμを１００として指数表示した。指数が大きいほど性能は良好である。

（４）実車官能評価
排気量２０００ｃｃの乗用車を用いて、テストコース内のドライアスファルト路面およびウェットアスファルト路面で、グリップ、剛性感および乗心地について官能評価を行ない、比較例１を６点として評点づけした。評点が高いほど性能は良好である。評点が０．５点の差とは、訓練されたテストドライバーがやっと感知し得る差である。

結果を表２に示す。表２から、実施例１のエコタイヤは、比較例１の従来タイヤに比べて転がり抵抗が非常に小さく低燃費性に優れ、高速耐久性やその他の性能においても、比較例１の従来タイヤと同等であることがわかる。

Claims (5)

1. 全重量の９５重量％以上が石油外資源からなる原材料から構成されてなるタイヤであり、
   インナーライナーに用いるゴム組成物におけるプロセスオイルの７５重量％以上が植物油脂であるタイヤ。
2. 植物油脂がパーム油である請求項１記載のタイヤ。
3. 石油外資源からなる原材料として天然ゴムを含む請求項１または２記載のタイヤ。
4. 石油外資源からなる原材料として無機フィラーおよび／またはバイオフィラーを含む請求項１、２または３記載のタイヤ。
5. 石油外資源からなる原材料としてレーヨンからなるコードを含む請求項１、２、３または４記載のタイヤ。