JP5144032B2 - サイドウォール用ゴム組成物 - Google Patents

Description

本発明は、サイドウォール用ゴム組成物に関する。

従来、タイヤのサイドウォール用ゴム組成物には、優れた引き裂き強度を示す天然ゴム（ＮＲ）に加え、耐候性を改善するためにカーボンブラックが使用されてきた。

しかし、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ている。さらに、石油資源は有限であり、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、カーボンブラックなどの石油資源由来の原材料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、ＮＲ、シリカなどのような石油外資源を使用する必要がある。しかし、その場合、従来用いていた石油資源の使用により得られる耐候性、低燃費性および引っ張り強度と同等、またはそれ以上の性能をバランスよく得ることができないという問題がある。加えて、石油外資源としてシリカを用いた場合には、耐候性を確保するために石油系ワックスを配合していた。その一方で、石油系ワックスを多量に配合すると外観不良が発生するという問題があった。

特許文献１には、所定の石油外資源を用いることで、タイヤ中の石油外資源比率を上昇させたサイドウォールを有することで、従来のタイヤと比較しても遜色ない特性を有するエコタイヤが開示されているが、耐候性、低燃費性および引っ張り強度をバランスよく得ることができるものではなかった。

特開２００３−６３２０６号公報

本発明は、石油資源の含有比率を抑制することで、地球の環境に配慮し、かつ、将来の石油資源枯渇に備えることができ、石油資源由来の原材料を主成分とするサイドウォール用ゴム組成物と比較しても、さらに、耐候性、引っ張り強度および低燃費性をバランスよく得ることができるサイドウォール用ゴム組成物を提供することを目的としている。

本発明は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、シリカを２０〜７０重量部、および植物性ワックスを５〜１８重量部含有するサイドウォール用ゴム組成物に関する。

本発明によれば、ジエン系ゴム、シリカおよび植物性ワックスを所定量配合することにより、石油資源の含有比率を抑制することで、地球の環境に配慮し、かつ、将来の石油資源枯渇に備えることができ、石油資源由来の原材料を主成分とするサイドウォール用ゴム組成物と比較しても、さらに、耐候性、引っ張り強度および低燃費性をバランスよく得ることができるサイドウォール用ゴム組成物を提供できる。

本発明のサイドウォール用ゴム組成物は、ジエン系ゴム、シリカおよび植物性ワックスを含有する。

ジエン系ゴムとしては、たとえば、天然ゴム（ＮＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）などがあげられ、これらのジエン系ゴムは、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。なかでも、耐亀裂成長性が良好であるという理由から、ＮＲ、ＥＮＲおよびＢＲからなる群から選ばれる少なくとも１種のゴムが好ましい。

ＮＲを含有する場合、ＮＲの含有率は３０重量％以上が好ましく、４０重量％以上がより好ましい。ＮＲの含有率が３０重量％未満では、ゴム強度が低下する傾向がある。また、ＮＲの含有率は７０重量％以下が好ましく、６０重量％以下がより好ましい。ＮＲの含有率が７０重量％をこえると、耐屈曲亀裂性能が悪化する傾向がある。

ＥＮＲのエポキシ化率は５モル％以上が好ましく、１０モル％以上がより好ましい。ＥＮＲのエポキシ化率が５モル％未満では、耐亀裂成長性が悪化する傾向がある。また、ＥＮＲのエポキシ化率は５０モル％以下が好ましい。ＥＮＲのエポキシ化率が５０モル％をこえると、低温特性が悪化し、寒冷地でのクラックが懸念される傾向がある。

ＥＮＲを含有する場合、ＥＮＲの含有率は３０重量％以上が好ましく、４０重量％以上がより好ましい。ＥＮＲの含有率が３０重量％未満では、耐亀裂成長性が悪化する傾向がある。また、ＥＮＲの含有率は７０重量％以下が好ましく、６０重量％以下がより好ましい。ＥＮＲの含有率が７０重量％をこえると、低温特性が悪化し、寒冷地でのクラックが懸念され、耐屈曲亀裂性能が悪化する傾向がある。

本発明では、ジエン系ゴムとして、ＮＲおよびＥＮＲを所定含有率含有すると、石油外資源由来の原材料のみで海島構造を作製でき、石油資源に依存することなく、市販タイヤと同等の性能を付与できるという効果が得られる。

ＢＲとしては、従来ゴム工業で使用される一般的なものを用いることができる。

ＢＲを含有する場合、ＢＲの含有率は１０重量％以上が好ましく、２０重量％以上がより好ましい。ＢＲの含有率が１０重量％未満では、耐亀裂成長性能が悪化する傾向がある。また、ＢＲの含有率は８０重量％以下が好ましく、７０重量％以下がより好ましい。ＢＲの含有率が８０重量％をこえると、加工性が極端に悪化する傾向がある。

シリカとしては、特に制限はなく、湿式法または乾式法により調製されたものを用いることができる。

シリカのＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ）は５０ｍ²／ｇ以上が好ましく、６０ｍ²／ｇ以上がより好ましい。シリカのＢＥＴが５０ｍ²／ｇ未満では、耐外傷性が低下する傾向がある。また、シリカのＢＥＴは３００ｍ²／ｇ以下が好ましく、２５０ｍ²／ｇ以下がより好ましい。シリカのＢＥＴが３００ｍ²／ｇをこえると、ゴム中へ分散させることが困難になり、諸性能が低下する傾向がある。

シリカの含有量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して２０重量部以上、好ましくは３０重量部以上である。シリカの含有量が２０重量部未満では、環境に配慮することも、将来の石油の供給量の減少にそなえることもできず、さらに、強度が低下する。また、シリカの含有量は７０重量部以下、好ましくは６０重量部以下である。シリカの含有量が７０重量部をこえると、フィラー量が多くなり低燃費性が悪化する。

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、従来ゴム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。

シリカおよび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２重量部以上が好ましく、４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２重量部未満では、シリカを分散させることが困難になり、諸性能（とくに耐外傷性）が低下する傾向がある。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、１５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、架橋密度が高くなり、耐亀裂成長性能が低下する傾向がある。

植物性ワックスとしては、カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックス、ジャパンワックス、ウルシロウ、サトウキビロウ、パームロウなどがあげられる。なかでも、耐候性が良好であるという理由から、カルナバワックス、ライスワックス、キャンデリラワックスが好ましく、カルナバワックスがより好ましい。

植物性ワックスの含有量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して５重量部以上、好ましくは１０重量部以上である。植物性ワックスの含有量が５重量部未満では、環境に配慮することも、将来の石油の供給量の減少にそなえることもできず、さらに、植物性ワックスを含有することによる耐候性の改善効果が小さい。また、植物性ワックスの含有量は１８重量部以下、好ましくは１５重量部以下である。植物性ワックスの含有量が１８重量部をこえると、破断強度の低下が見られる。

本発明のサイドウォール用ゴム組成物は、地球に優しく、将来の石油の供給量の減少に備えることを目的としているので、石油系ワックスを用いないことが好ましい。

本発明では、さらに、カーボンブラックを含んでもよい。

カーボンブラックのチッ素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は３０ｍ²／ｇ以上が好ましく、４０ｍ²／ｇ以上がより好ましい。Ｎ₂ＳＡが３０ｍ²／ｇ未満では、サイドウォール用ゴム組成物として必要なゴム強度が得られない傾向がある。また、Ｎ₂ＳＡは１５０ｍ²／ｇ以下が好ましく、１４０ｍ²／ｇ以下がより好ましい。Ｎ₂ＳＡが１５０ｍ²／ｇをこえると、低燃費性が極端に悪化する傾向がある。

カーボンブラックを含有する場合、カーボンブラックの含有量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して５重量部以上が好ましく、１０重量部以上がより好ましい。カーボンブラックの含有量が５重量部未満では、ゴム強度が低下する傾向がある。また、カーボンブラックの含有量は５０重量部以下が好ましく、４０重量部以下がより好ましい。カーボンブラックの含有量が５０重量部をこえると、低燃費性が低下する傾向がある。

本発明では、ジエン系ゴム、シリカおよび植物性ワックスを所定量配合することにより、石油資源の含有比率を抑制することで、地球の環境に配慮し、かつ、将来の石油資源枯渇に備えることができ、石油資源由来の原材料を主成分とするサイドウォール用ゴム組成物と比較しても、さらに耐候性、引っ張り強度および低燃費性をバランスよく得ることができる。

本発明のサイドウォール用ゴム組成物には、前記ジエン系ゴム、シリカ、シランカップリング剤、植物性ワックスおよびカーボンブラック以外にも、従来ゴム工業で使用される配合剤、たとえば、シリカ以外の充填剤、各種老化防止剤、オイル、ステアリン酸、亜鉛華、硫黄などの加硫剤、各種加硫促進剤などを必要に応じて適宜配合することができる。

本発明のサイドウォール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できる。すなわち、前記配合剤を必要に応じて添加し、混練りして得られた未加硫ゴム組成物をサイドウォールの形状に合わせて押し出し加工し、さらに、他のタイヤ部材と貼り合わせてタイヤ成型機上にて未加硫タイヤを形成し、さらに、この未加硫タイヤを加硫機中で加硫することで本発明のタイヤを製造することができる。

本発明のタイヤは、地球に優しく、将来の石油の供給量の減少に備えることができるエコタイヤとすることができる。

本発明を実施例に基づいて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。

つぎに、実施例および比較例で用いた各種薬品について詳細に説明する。
天然ゴム（ＮＲ）：ＳＩＲ２０
エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）：クンプーランガスリー社製のＥＮＲ５０（エポキシ化率：５０モル％）
ブタジエンゴム（ＢＲ）：宇部興産（株）製のウベポールＢＲ１５０Ｂ
カーボンブラック：キャボットジャパン（株）製のショウブラックＮ２２０（Ｎ₂ＳＡ：１１４ｍ²／ｇ）
シリカ：デグッサ社製のウルトラジルＶＮ３（ＢＥＴ：１７５ｍ²／ｇ）
シランカップリング剤：デグッサ社製のＳｉ２６６（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド）
植物性ワックス：東亜化成（株）製のＴＯＡ−１３１（カルナバワックス）
石油系ワックス：日本精蝋（株）製のオゾエース０３５５
老化防止剤：住友化学（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）
プロセスオイル：（株）ジャパンエナジー製のプロセスＸ−１４０
ステアリン酸：日本油脂（株）製
亜鉛華：三井金属鉱業（株）製
硫黄：鶴見化学工業（株）製
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１〜６および比較例１〜６
表１に示す配合処方にしたがい、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を、バンバリーミキサーを用いて、１５０℃の条件下で６分間混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に、硫黄および加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて、７０℃の条件下で３分間混練りし、未加硫ゴム組成物を得た。さらに、得られた未加硫ゴム組成物を１７０℃の条件下で１２分間プレス加硫し、実施例１〜６および比較例１〜６の加硫ゴム組成物を得た。

（引張強度）
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、ダンベル３号サンプルにて試験を行い、破断強度Ｔ／Ｂ（ＭＰａ）を測定した。

（耐オゾン性）
前記未加硫ゴム組成物をサイドウォールの形状に成形し、他のタイヤ部材とともに貼りあわせ、１８５℃の条件下で８分間プレス加硫し、タイヤ（タイヤサイズ：１６５Ｒ１３×ＳＰ１０）を製造し、リム（５Ｊ×１３）に組み、内圧２００ｋＰａ、温度２５℃およびオゾン濃度５０ｐｐｈｍの条件下で、オゾンチャンバー中で試験を行い、タイヤにクラックが発生するまでの日数を測定した。表中「＞１２０日」は、１２０日を過ぎても、クラックが発生しなかったことを示し、「＜１日」および「＜３日」は、タイヤにクラックがそれぞれ１日未満、３日未満で発生したことを示し、日数が大きいほど、耐オゾン性に優れることを示す。

（転がり抵抗指数）
ＳＴＬ社製の転がり抵抗試験機を用いて、試験タイヤを、リム（５Ｊ×１３）に装着させ、内圧２００ｋＰａ、荷重３０５４Ｎおよび速度８０ｋｍ／ｈの条件下で走行させたときの転がり抵抗を測定し、比較例１の転がり抵抗指数を１００とし、各配合の転がり抵抗を指数表示した。なお、転がり抵抗指数が小さいほど、転がり抵抗が低減され、優れていることを示す。
（転がり抵抗指数）＝（各配合の転がり抵抗）
÷（比較例１の転がり抵抗）×１００

上記の各評価結果を表１に示す。

Claims (2)

1. ジエン系ゴム１００重量部に対して、
   シリカを２０〜７０重量部、および
   植物性ワックスを５〜１８重量部含有するサイドウォール用ゴム組成物であり、
   植物性ワックスが、カルナバワックス、キャンデリラワックス、ジャパンワックス、ウルシロウまたはパームロウであるサイドウォール用ゴム組成物。
2. ジエン系ゴムが、ブタジエンゴム１０〜７０重量％と、天然ゴム３０〜６０重量％またはエポキシ化天然ゴム３０〜７０重量％とを含む請求項１記載のサイドウォール用ゴム組成物。