JP5295610B2 - タイヤサイドウォール用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤのサイドウォール部に用いられるタイヤサイドウォール用ゴム組成物、及びそれを用いた空気入りタイヤに関するものである。

タイヤの低燃費化を図るための方策として、転がり抵抗への寄与率はトレッドゴムに比べて低いものの、サイドウォール部のヒステリシスロスを低減する方策がある。

従来、サイドウォール部のヒステリシスロスを低減する方法には、大粒径のカーボンブラックやシリカを用いたり、カーボンブラックやオイルの含有量を減らす方法がある。また、下記特許文献１〜３には、シス−１，４結合含有量の高いブタジエンゴムを用いることが提案されており、特に、特許文献１，２には、ネオジウム系触媒を用いて重合されたブタジエンゴムを用いることが記載されている。
特開２００６−６３２８４号公報 特開２００６−６３２８５号公報 特開２００６−６３２８７号公報

上記従来の方策ではヒステリシスロスを大幅に低減することができるが、例えば、カーボンブラックやオイルの含有量が少なくなることでゴム肌が悪化するなど、加工性に劣るという問題がある。また特に、ネオジウム系触媒を用いて重合されたブタジエンゴムは、本来ヒステリシスロスの低減に優れた効果を有するものの、未加硫ゴムの加工性（押出性）に劣ることから、ゴム組成物中での均一性が不十分で、ヒステリシスロスの低減効果を十分に発揮しきれていないという問題がある。

これらのゴム組成物の加工性を改良する目的で加工助剤を用いることも考えられるが、一般的な加工助剤では加工性は改良されるものの、ヒステリシスロスが高くなって、低発熱性を維持できないという問題がある。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、低発熱性のジエン系ゴムを使用し、かつ素練り促進効果を持った特定の加工助剤を用いることで、低発熱性を維持しつつ、加工性を向上することができるタイヤサイドウォール用ゴム組成物、およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明に係るタイヤサイドウォール用ゴム組成物は、天然ゴム及び／又はイソプレンゴム４０〜７０重量部と、ネオジウム系触媒を用いて合成されたブタジエンゴムであってシス−１，４結合含有量が９５％以上でかつビニル基含有量が０．８％以下であるブタジエンゴム６０〜３０重量部、を含有するゴム成分１００重量部に対し、カーボンブラック３０〜４０重量部と、しゃく解剤を含有した脂肪酸金属塩からなる加工助剤０．２〜３重量部を配合してなるものである。また、本発明に係る空気入りタイヤは、該タイヤサイドウォール用ゴム組成物でサイドウォール部を作製してなるものである。

本発明によれば、上記した特定のブタジエンゴムと特定の加工助剤とを併用することにより、サイドウォール部として要求される耐疲労性を損なうことなく、低発熱性（低燃費性）を維持ないし向上させながら、加工性を向上することができる。

以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。

本発明のゴム組成物において、ゴム成分は、天然ゴム及び／又はイソプレンゴム４０〜７０重量部と、特定の高シス−ブタジエンゴム６０〜３０重量部とのブレンドからなる。天然ゴムとイソプレンゴムの配合量が７０重量部を超えると、耐疲労性に劣り、また、高シス−ブタジエンゴムの配合量が６０重量部を超えると、加工性に劣る。なお、該ゴム成分は、基本的には、天然ゴム及び／又はイソプレンゴムと、上記特定の高シス−ブタジエンゴムからなるが、本発明の効果を損なわない範囲で、スチレンブタジエンゴム、ネオジウム系触媒以外で重合したブタジエンゴムなど、他のジエン系ゴムを含んでも構わない。

上記ゴム成分に用いられる特定の高シス−ブタジエンゴムは、ネオジウム系触媒を用いて重合されたものであって、シス−１，４結合含有量が９５％以上であり、かつビニル基（１，２−ビニル結合）含有量が０．８％以下のミクロ構造を持つものである。このようなブタジエンゴムを用いることにより、コバルト系触媒を始めとする他の触媒で重合したブタジエンゴムを用いた場合に比べて、加硫ゴムの損失正接ｔａｎδを下げることができ、タイヤの転がり抵抗を低減することができる。ここで、ネオジウム系触媒としては、ネオジウム単体、ネオジウムと他の金属類との化合物、及び有機化合物が挙げられ、例えば、ＮｄＣｌ_３、Ｅｔ−ＮｄＣｌ_２等が具体例として挙げられる。また、シス−１，４結合含有量及びビニル基含有量は、核磁気共鳴装置（ＮＭＲ）を用いて測定される値である。

該高シス−ブタジエンゴムとしては、特に限定するものではないがムーニー粘度が４４以上である高分子量のブタジエンゴムを用いることが好ましい。ムーニー粘度の上限も特に限定されないが、好ましくは７０以下である。ここで、ムーニー粘度とは、ＪＩＳ Ｋ６３００に準拠して測定される１００℃でのムーニー粘度ＭＬ（１＋４）である。

本発明のゴム組成物には、上記ゴム成分１００重量部に対して、カーボンブラックが３０〜４０重量部にて配合される。このようにカーボンブラックの配合量を少なくした低充填フィラーのサイドウォール用ゴム組成物とすることにより、低発熱性を維持することができる。

上記カーボンブラックとしては、ヨウ素吸着量（ＩＡ）が３０〜９０ｍｇ／ｇであり、かつＤＢＰ（フタル酸ジブチル）吸収量が９５〜１２５ｍｌ／１００ｇのものが好ましく用いられる。ヨウ素吸着量は、ＪＩＳ Ｋ６２１７に準じて測定される値であり、この値が３０ｍｇ／ｇ未満では、耐疲労性に劣り、逆に、９０ｍｇ／ｇを超えると、低発熱性と加工性を維持することが難しくなる。また、ＤＢＰ吸収量は、ＪＩＳ Ｋ６２１７に準じて測定され、カーボンブラックのストラクチャーの指標となるものであり、この値が９５ｍｌ／１００ｇ未満であると、耐疲労性に劣る。

本発明のゴム組成物には、脂肪酸金属塩及びしゃく解剤を含む加工助剤を配合する。このような加工助剤を用いることで、後述する実施例に示すように、低発熱性を維持ないし向上しながら、加工性を改良することができる。すなわち、加工助剤として脂肪酸金属塩を単独で用いた場合には、加工性は改良されるものの、低発熱性が悪化する傾向が見られたが、しゃく解剤を併用することで、ゴム成分ポリマーの分子鎖を適度に切断した状態として、ゴム組成物の均一性を向上し、上記特定の高シス−ブタジエンゴムが本来有する優れた低発熱性効果を発揮させることができる。

該加工助剤の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して０．２〜３重量部である。この配合量が０．２重量部未満では、上記本発明の効果がほとんど得られず、逆に３重量部を超えると、加工性には優れるものの、ゴム成分ポリマーの分子鎖切断が多くなりすぎて、低発熱性が悪化する。

上記脂肪酸金属塩の脂肪酸としては、炭素数６〜２８の飽和又は不飽和脂肪酸で、例えば、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、ネルボン酸等が挙げられ、これらは１種または２種以上を混合して用いることができる。好ましくは、炭素数１４〜２０の飽和脂肪酸を用いることである。また、これらの脂肪酸の塩を形成する金属としては、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム、バリウム等のアルカリ土類金属、亜鉛、ニッケル、モリブデン等が挙げられ、特に亜鉛が好ましい。これらの脂肪酸金属塩は、１種単独で用いても、２種以上組み合わせて用いてもよい。

上記しゃく解剤としては、切断されたゴム成分ポリマーの分子鎖ラジカルと反応して再結合を抑制することができるものであれば使用でき、例えば、２，２’−ジベンズアミドジフェニルジスルフィド（ＤＢＤ）、２−ベンズアミドチオフェノールの亜鉛塩、キシリルメルカプタン、β−ナフチルメルカプタン等が挙げられ、特にＤＢＤが好ましい。

これらの脂肪酸金属塩及びしゃく解剤を含む加工助剤としては、単一の加工助剤に脂肪酸金属塩としゃく解剤が含有されているもの、即ち、しゃく解剤を含有した脂肪酸金属塩の加工助剤を用いることであり、これにより、低発熱性を維持ないし向上させながら、加工性を向上することができ、また、ゴム組成物の混練工程の管理上も有利である。このような加工助剤として、ＤＢＤを含有した脂肪酸亜鉛塩からなる加工助剤がラインケミー社より「アクチプラストＭＳ」として販売されており、その使用が推奨される。

脂肪酸金属塩としゃく解剤からなる上記加工助剤においては、しゃく解剤を５〜１０重量％含有することが好ましい。しゃく解剤の含有量が５重量％未満では、ゴム組成物の均一性が不十分で低発熱性効果を発揮させることが難しく、また、１０重量％を超えると、ゴム成分ポリマーの分子鎖切断が多くなりすぎて、低発熱性の点で不利となる。

本発明のゴム組成物には、上記の各成分の他に、シリカなどの無機充填剤、亜鉛華、ステアリン酸、老化防止剤、軟化剤、加硫剤、加硫促進剤など、タイヤのサイドウォール用ゴム組成物において一般に使用される各種添加剤を配合することができる。該ゴム組成物は、通常のバンバリーミキサーやニーダーなどのゴム用混練機を用いて、常法に従い混練することで調製される。

以上よりなる本発明のタイヤサイドウォール用ゴム組成物は、空気入りラジアルタイヤのサイドウォール部のためのゴム組成物として用いられ、常法に従い加硫成形することにより、サイドウォール部を形成することができる。本発明のゴム組成物は、特に、トラックやバスなどの大型車に用いられる重荷重用タイヤのサイドウォール用に好適であるが、これに限定されるものではなく、乗用車用タイヤにも適用することができる。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

バンバリーミキサーを使用し、下記表１，２に示す配合に従い、サイドウォール用ゴム組成物を調製した。表１，２中の各配合物の詳細は以下の通りである。

・ＮＲ：天然ゴム（ＲＳＳ＃３）、
・Ｃｏ−ＢＲ：宇部興産株式会社製「ＢＲ１５０Ｂ」（コバルト系触媒により重合されたブタジエンゴム、シス−１，４結合含有量＝９６％、ビニル基含有量＝２％、ムーニー粘度ＭＬ（１＋４）１００℃＝４１）、
・Ｎｄ−ＢＲ１：ランクセス社製「Ｂｕｎａ ＣＢ２２」（ネオジウム系触媒により重合されたブタジエンゴム、シス−１，４結合含有量＝９７％、ビニル基含有量＝０．２％、ムーニー粘度ＭＬ（１＋４）１００℃＝６３）、
・Ｎｄ−ＢＲ２：ランクセス社製「Ｂｕｎａ ＣＢ２４」（ネオジウム系触媒により重合されたブタジエンゴム、シス−１，４結合含有量＝９７％、ビニル基含有量＝０．２％、ムーニー粘度ＭＬ（１＋４）１００℃＝４４）、
・Ｎｄ−ＢＲ３：ポリメリ社製「Ｅｕｒｏｐｒｅｎｅ ＮＥＯＣＩＳ ＢＲ６０」（ネオジウム系触媒により重合されたブタジエンゴム、シス−１，４結合含有量＝９８％、ビニル基含有量＝０．５％、ムーニー粘度ＭＬ（１＋４）１００℃＝６３）、
・ＣＢ１（ＧＰＦ）：東海カーボン株式会社製「シーストＶ」（ＩＡ＝２６ｍｇ／ｇ、ＤＢＰ吸収量＝８７ｍｌ／１００ｇ）、
・ＣＢ２（ＦＥＦ）：東海カーボン株式会社製「シーストＳＯ」（ＩＡ＝４４ｍｇ／ｇ、ＤＢＰ吸収量＝１１５ｍｌ／１００ｇ）、
・ＣＢ３（ＨＡＦ）：東海カーボン株式会社製「シースト３」（ＩＡ＝８０ｍｇ／ｇ、ＤＢＰ吸収量＝１０１ｍｌ／１００ｇ）、
・ＣＢ４（ＩＳＡＦ）：東海カーボン株式会社製「シースト６」（ＩＡ＝１２１ｍｇ／ｇ、ＤＢＰ吸収量＝１１４ｍｌ／１００ｇ）、
・加工助剤１：不飽和脂肪酸亜鉛塩、Ｓ＆Ｓ社製「ストラクトールＡ６０」、
・加工助剤２：飽和脂肪酸亜鉛塩、ラインケミー社製「アクチプラストＰＰ」、
・加工助剤３：しゃく解剤としてＤＢＤを５〜１０重量％含有する脂肪酸亜鉛塩（構成脂肪酸は炭素数１８の飽和脂肪酸を主成分とする。）、ラインケミー社製「アクチプラストＭＳ」。

各ゴム組成物には、共通配合として、ゴム成分１００重量部に対し、亜鉛華（三井金属鉱業株式会社製「亜鉛華３号」）２重量部、ステアリン酸（花王株式会社製「ルナックＳ２０」）２重量部、老化防止剤（住友化学工業株式会社製「アンチゲン６Ｃ」）５重量部、ワックス（日本精蝋株式会社製「ＯＺＯＡＣＥ−０３５５」）１重量部、加硫促進剤（住友化学工業株式会社製「ソクシールＣＺ」）１重量部、硫黄（鶴見化学工業株式会社製「粉末硫黄」）２重量部を配合した。

各ゴム組成物について、未加硫状態での加工性（押出性）を評価するとともに、１５０℃×３０分で加硫した所定形状の試験片を用いて、耐屈曲疲労性と損失正接ｔａｎδを測定した。更に、各ゴム組成物をサイドウォール用ゴムとして用いて、トラックバス用の空気入りラジアルタイヤ（タイヤサイズ：１１Ｒ２２．５ １４ＰＲ）を作製し、転がり抵抗性を評価した。各評価・測定方法は以下の通りである。

・加工性：ＡＳＴＭ Ｄ２２３０に準拠して、未加硫ゴムの押出性を評価し、比較例１を基準として、同等以上のものを「○」、劣るものを「×」と評価した。

・耐屈曲疲労性：ＪＩＳ Ｋ６２６０に準拠して、屈曲亀裂発生試験を実施し、比較例１を基準として、耐屈曲疲労性が同等以上のものを「○」、劣るものを「×」と評価した。

・損失正接ｔａｎδ：粘弾性スペクトロメータを用いて、初期歪み１５％、動的歪み±２．５％、周波数１０Ｈｚ、温度６０℃の条件下でｔａｎδを測定した。

・転がり抵抗性：１軸ドラム試験機を用い、内圧８００ｋＰａ、荷重２９００ｋｇ、速度６０ｋｍ／ｈでドラム上を走行する時の転がり抵抗を測定し、比較例１のタイヤを１００とした指数で表示した。値が小さいほど、転がり抵抗が低く、低燃費性に優れることを示す。

結果は表１，２に示す通りであり、コントロールである比較例１や比較例２では、コバルト系触媒で重合したブタジエンゴムを用いているため、ｔａｎδが高かった。また、比較例３でも、コバルト系触媒で重合したブタジエンゴムを用いたのでｔａｎδが高く、しかもＧＰＦのカーボンブラックを用いたため耐屈曲疲労性も悪化した。比較例４では、コバルト系触媒で重合したブタジエンゴムとともにＩＳＡＦのカーボンブラックを用いたので、ｔａｎδが高く、加工性にも劣っていた。

また、比較例５では、ネオジウム系触媒で重合したブタジエンゴムを用いたため、加工性が悪化し、またゴム組成物の均一性が良くないためかｔａｎδの下がりしろが小さかった。比較例６や比較例７では、比較例５のものに、脂肪酸金属塩からなる加工助剤を添加したものの、しゃく解剤を含有しないことから、加工性は改善されたものの、ｔａｎδが高くなってしまった。また、比較例８では、カーボンブラックの配合量が多いためｔａｎδが高くなっており、逆に、比較例９では、カーボンブラックの配合量が少ないため耐疲労性が悪化した。

比較例１０では、しゃく解剤を含有した脂肪酸金属塩からなる加工助剤を添加しているものの、その配合量が少なすぎて加工性の改良効果が得られなかった。逆に、比較例１１では、その配合量が多すぎて、加工性には優れるものの、ポリマー分子鎖の切断が多くなりすぎたためかｔａｎδが高くなってしまった。

また、比較例１２では、天然ゴムの比率が多すぎて耐疲労性に劣っており、逆に、比較例１３では、ブタジエンゴムの比率が多すぎて加工性が悪化していた。また、コバルト系触媒で重合したブタジエンゴムと、しゃく解剤を含有した脂肪酸金属塩からなる加工助剤とを組み合わせた比較例１４では、このブタジエンゴムがもともと加工性が良く、ゴム組成物の均一性が良いことから、該加工助剤を併用してもｔａｎδの改良効果はほとんど得られなかった。

これに対し、本発明に係る実施例１〜９であると、耐屈曲疲労性を損なうことなく、低発熱性（低燃費性）と加工性を向上することができた。

本発明のタイヤサイドウォール用ゴム組成物は、乗用車、ライトトラック、トラック・バス等の各種空気入りタイヤに用いることができる。

Claims (4)

1. 天然ゴム及び／又はイソプレンゴム４０〜７０重量部と、ネオジウム系触媒を用いて合成されたブタジエンゴムであってシス−１，４結合含有量が９５％以上でかつビニル基含有量が０．８％以下であるブタジエンゴム６０〜３０重量部、を含有するゴム成分１００重量部に対し、カーボンブラック３０〜４０重量部と、しゃく解剤を含有した脂肪酸金属塩からなる加工助剤０．２〜３重量部を配合したことを特徴とするタイヤサイドウォール用ゴム組成物。
2. 前記カーボンブラックが、ヨウ素吸着量３０〜９０ｍｇ／ｇ、及びＤＢＰ吸収量９５〜１２５ｍｌ／１００ｇのカーボンブラックである、請求項１記載のタイヤサイドウォール用ゴム組成物。
3. 前記しゃく解剤が２，２’−ジベンズアミドジフェニルジスルフィドであり、前記加工助剤が該しゃく解剤を５〜１０重量％含有する、請求項１又は２記載のタイヤサイドウォール用ゴム組成物。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のゴム組成物でサイドウォール部を作製してなる空気入りタイヤ。