JP5382495B2 - ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
本発明のゴム組成物は、植物由来の液状芳香族含有化合物を含む。前記植物由来の液状芳香族含有化合物としては、カシューオイル、液化木材、ビタミンEなどを使用することができる。中でもカシューオイルおよび/または液化木材を使用することがコスト面や優れた特性を有する空気入りタイヤを得られる点から好適である。
前記液化木材は、環境を考慮する上でも、化学薬品を用いずエネルギーを省き、廃棄物を排出しない製造方法で作製されることが好ましい。たとえば、リグノセルロースのチップに水および/または溶剤を加え、湿式粉砕する方法が好ましい。
フィラーとしては、タイヤ用ゴム組成物において通常用いられるものを採用できる。フィラーとしては無機フィラーが好ましい。特に、シリカおよびカーボンブラックから選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、シリカを少なくとも含むことがさらに好ましい。シリカを用いると転がり抵抗に関係するような周波数や温度領域でのtanδの低減効果が良好に得られる。
本発明において使用できるゴム成分としては、天然ゴム(NR)、改質天然ゴム、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)、ハロゲン化ブチルゴム(X−IIR)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)等を例示でき、これらは単独で用いても2種以上を混合して用いてもよい。特に、本発明のタイヤ用ゴム組成物を空気入りタイヤのベーストレッド用、キャップトレッド用、ビードエーペックス用、サイドウォール用として用いる場合、耐外傷性、耐摩耗性、耐疲労特性および耐屈曲亀裂成長性において優れるなどの効果が得られることから、天然ゴム(NR)、改質天然ゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)およびブタジエンゴム(BR)からなる群から選ばれる1種以上のゴムが好ましく、さらに、環境への負荷をより小さくできる点で、天然ゴムおよび/または改質天然ゴムがより好ましい。
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ゴム成分、植物由来の液状芳香族含有化合物およびフィラーに加え、その他の軟化剤、粘着付与剤、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤、老化防止剤、硫黄などの加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、過酸化物、酸化亜鉛、ステアリン酸等、必要に応じた添加剤が適宜配合され得る。
NR:RSS#3(天然ゴム)
エポキシ化天然ゴム:ENR−25(GUTHERIE POLYMER SDN.BHD社、エポキシ化率:25mol%、ガラス転移温度:−41℃)
シリカ:Ultrasil VN3(Degussa社製、比表面積175m2/g)
シランカップリング剤:Si−69(Desussa社製、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド)
大豆油:大豆白絞油(S)(日清製油(株)社製、ヨウ素価:131、炭素数18以上の脂肪酸成分:84.9%)
アロマオイル:プロセスX−140((株)ジャパンエナジー製)
ミネラルオイル:PS−32(出光興産(株)製)
植物由来の液状芳香族含有化合物1:カシューオイル(インド原産の塗料用カシューオイル、分子量:310)
ステアリン酸:桐(日本油脂(株)製)
酸化亜鉛:酸化亜鉛2種(三井金属鉱業(株)製)
老化防止剤:ノクラック6C(大内新興化学工業(株)製、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)
ワックス:オゾエース0355(日本精蝋(株)製)
硫黄:粉末硫黄(鶴見化学工業(株)製)
加硫促進剤BBS:ノクセラーNS(大内新興化学工業(株)製)
加硫促進剤DPG:ノクセラーD(大内新興化学工業(株)製)
加硫促進剤H:ノクセラーH(大内新興化学工業(株)製、ヘキサメチレンテトラミン)
カーボンブラックH:ダイヤブラックH(三菱化学(株)製、HAFカーボン、窒素吸着比表面積:79m2/g)
カーボンブラックI:ダイアブラックI(三菱化学(株)製、ISAFカーボン、窒素吸着比表面積:142m2/g)
フェノールレジン:スミライトレジンPR12686(住友ベークライト(株)製、カシュー変性ノボラック樹脂)
なお、植物由来の液状芳香族含有化合物2である液化木材は以下の工程で作製した。
(ゴム組成物の作製)
バンバリーミキサーを用いて、表1および2の工程1に示す配合量の原料を充填率が58%になるように投入して、回転数80rpmの条件下で、混練機の表示温度が150℃になるまで3〜8分間混練した。さらに、いったん排出した後、工程1で得られた混練物および工程2に示す配合量のシリカおよびシランカップリング剤を充填率が58%になるように添加して、混練機の表示温度が150℃になるまで3〜8分混練した。
(ゴム組成物の作製)
バンバリーミキサーを用いて、表3の工程1に示す配合量の原料を充填率が58%になるように投入して、回転数80rpmの条件下で、混練機の表示温度が150℃になるまで3〜8分間混練した。なお、シリカについては、工程1において2回に分けて投入した。
なお、以下の各測定において、実施例3,4、参考例1,2および比較例1〜2では比較例1を、実施例7、参考例3,4および比較例3〜4では比較例3を、実施例10,11、参考例5,6および比較例5〜6では比較例5をそれぞれ基準配合とした。
加硫ゴム組成物として、2mm×130mm×130mmのゴムスラブシートを作製し、該ゴムスラブシートから測定用試験片を切り出し、粘弾性スペクトロメーターVES((株)岩本製作所製)を用いて、温度70℃、初期歪10%、動歪2%、周波数10Hzの条件下で、各加硫ゴム組成物のtanδ(損失正接)を測定し、基準配合のtanδを100として、下記計算式により転がり抵抗指数を算出した。指数が大きいほど転がり抵抗が低く、性能に優れることを示す。
(耐摩耗性)
ランボーン摩耗試験機((株)岩本製作所製)にて、付加荷重2.5Kg、温度20℃、スリップ率40%、試験時間2分間の条件下で、各加硫ゴム組成物から得られたランボーン摩耗試験用加硫ゴム組成物を摩耗させて、ランボーン摩耗量を測定し、各配合の容積損失量をそれぞれ計算し、基準配合の耐摩耗性指数を100として、下記計算式により耐摩耗性をそれぞれ指数表示した。耐摩耗性指数が大きいほど耐摩耗性が優れることを示す。
(ウェットグリップ性能)
スタンレー社製のポータブルスキッドテスターを用いて、ASTM E303−83の方法にしたがって、各試験用ゴム組成物の最大摩擦係数を測定し、基準配合のウェットグリップ性能指数を100として、下記計算式で指数表示した。ウェットグリップ性能指数が大きいほどウェットグリップ性能が優れる。
(フィラーの分散)
加硫ゴム組成物として、2mm×130mm×130mmのゴムスラブシートを作製し、該ゴムスラブシートから測定用試験片を切り出し、JIS K 6812「ポリオレフィン管、継手及びコンパウンドの顔料分散又はカーボン分散の評価方法」に準じて、加硫ゴム組成物中のシリカの凝集塊をカウントして、分散率(%)をそれぞれ算出して、基準配合の分散率を100として、ゴム硬度を指数表示した。フィラー分散指数が大きいほどフィラーが分散し、優れることを示す。
(硬度)
JIS K6253「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴムの硬さ試験方法」に従い、タイプAデュロメーターにてゴム硬度を測定した。さらに、基準配合のゴム硬度を100とし、下記計算式により、ゴム硬度指数を算出した。この指数が100から大きくはずれると、好ましくない。
(ゴム組成物の作製)
バンバリーミキサーを用いて、表4の工程1に示す配合量の原料を充填率が58%になるように投入して、回転数80rpmの条件下で、混練機の表示温度が150℃になるまで3〜8分間混練した。さらに、いったん排出した後、工程1で得られた混練物および工程2に示す配合量のENR(エポキシ化天然ゴム)を充填率が58%になるように加え、バンバリーミキサーを用いて、70℃、回転数80rpmの条件下で3分間混練して混合物を得た。
なお、以下の各測定において、比較例7を基準配合とした。
JIS K6252「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴム−引裂強さの求め方」に準じて、切り込みなしのアングル形の試験片を用いることにより、引裂強さ(N/mm)を求め、基準配合の引裂強さ指数を100として、以下の式により、引裂強さ指数を算出した。引裂強さ指数が大きいほど、引裂強さが大きく、優れていることを示す。
(デマチャ屈曲亀裂成長試験)
JIS K6260「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴムのデマチャ屈曲亀裂試験方法」に準じて、温度23℃、相対湿度55%の条件下で、加硫ゴム組成物のサンプルに関して、100万回試験後の亀裂長さ、あるいは成長が1mmになるまでの回数を測定し、得られた回数および亀裂長さをもとに、加硫ゴム組成物のサンプルに1mmの亀裂が成長するまでの屈曲回数を常用対数値で示す。なお、70%および110%とは、もとの加硫ゴム組成物のサンプルの長さに対する伸び率を示す。該常用対数値が大きいほど亀裂が成長しにくく、耐亀裂成長性が優れていることを示す。
3号ダンベルを用いて、初期亀裂を入れずに、最大歪み50%、周波数5Hzの条件下で、定歪み繰り返し伸張試験を行なった。これを500万回繰り返し、破断したものを−、異常がないものを+とした。
(ゴム組成物の作製)
バンバリーミキサーを用いて、表5の工程1に示す配合量の原料を充填率が65%になるように投入して、回転数80rpmの条件下で、混練機の表示温度が150℃になるまで3〜8分間混練した。さらに、いったん排出した後、工程2に示す配合量の硫黄ならびに加硫促進剤を加え、オープンロールを用いて、50℃の条件下で3分間混練して未加硫ゴム組成物を得た。工程2で得られた未加硫ゴム組成物を、それぞれの評価に必要なサイズに成形し、160℃で20分間プレス加工することにより、実施例19,21、参考例10,11、比較例12のゴム組成物を作製した。
バンバリーミキサーを用いて、表5の工程1に示す配合量の原料を充填率が58%になるように投入して、回転数80rpmの条件下で、混練機の表示温度が150℃になるまで3〜8分間混練した。なお、シリカについては、工程1中において2回に分けて投入した。工程1により得られた混合物に対して、工程2に示す配合量の硫黄ならびに加硫促進剤を加え、オープンロールを用いて、50℃の条件下で3分間混練して未加硫ゴム組成物を得た。工程2で得られた未加硫ゴム組成物を、それぞれの評価に必要なサイズに成形し、160℃で20分間プレス加工することにより、実施例23,26、参考例12〜14、比較例13のゴム組成物を作製した。
なお、以下の各測定において、比較例12を基準配合とした。
加硫ゴム組成物として、2mm×130mm×130mmのゴムスラブシートを作製し、該ゴムスラブシートから測定用試験片を切り出し、粘弾性スペクトロメーターVES((株)岩本製作所製)を用いて、温度70℃、初期歪10%、動歪2%、周波数10Hzの条件下で、各加硫ゴム組成物の複素弾性率(E*)を測定し、基準配合のE*を100として、下記計算式によって操縦安定性指数を算出した。指数が大きい程操縦安定性が高く、性能に優れることを示す。
バンバリーミキサーを用いて、表6の工程1に示す配合量の原料を充填率が58%になるように投入して、回転数80rpmの条件下で、混練機の表示温度が150℃になるま
で5分間混練した。その後、工程1により得られた混合物に対して、工程2に示す配合量の硫黄ならびに加硫促進剤を加え、オープンロールを用いて、80℃の条件下で3分間混練して未加硫ゴム組成物を得た。工程2で得られた未加硫ゴム組成物を、トレッド形状に成形して、他のタイヤ部材と貼り合せ、170℃で15分間加硫することにより、実施例33,34、参考例15〜20、比較例14〜19のスタッドレスタイヤを作製した。
なお、以下の各測定において、比較例14を基準配合とした。
実施例および比較例のスタッドレスタイヤを用いて、下記の条件で雪上で実車性能を評価した。なお、スタッドレスタイヤとして、195/65R15サイズのDS−2パターンの乗用車用スタッドレスタイヤを製造し、これらのタイヤを2000ccのFR車に装着した。以下の条件下で、周回路のタイムを計測し、コーナリング性能を以下の式により算出した。数値が大きい程コーナリング性能に優れていることを示す。
(コーナリング性能)=(比較例14のタイム/各配合のタイム)×100
(制動性能)
時速30Km/hでロックブレーキを踏み停止するまでに要した氷上の停止距離(制動停止距離)を測定し、以下の式により算出した。数値が大きいほど制動性能に優れていることを示す。
(制動性能)=(比較例14の制動停止距離/各配合の制動停止距離)×100
(耐摩耗性)
タイヤサイズ195/65R15にて、国産FF車に装着し、走行距離8000Km後のタイヤトレッド部の溝深さを測定し、タイヤ溝深さが1mm減るときの走行距離を算出し、下記式により指数化した。数値が大きいほど、耐摩耗性が良好である。
表1〜3からわかる様に、実施例および参考例は、転がり抵抗は、植物油などと比較して遜色ないあるいは同等以上に維持して、耐摩耗性が大幅に向上した。ウェットグリップ特性についても、大豆油の様な通常の植物油系より優れており、アロマオイル系とほぼ同等以上であった。いずれの実施例および参考例でも、フィラー分散は非常に優れていた。硬度は大きな変化はなく、実用できる範囲であった。
Claims (6)
- ゴム成分100質量部に対して、液化木材を2〜40質量部およびフィラーを10〜150質量部含む、トレッド用ゴム組成物。
- 前記液化木材の数平均分子量が100〜3000の範囲内である、請求項1記載のトレッド用ゴム組成物。
- 前記フィラーが、シリカおよびカーボンブラックから選択される少なくとも1種を含む、請求項1または2に記載のトレッド用ゴム組成物。
- 請求項1〜3いずれか記載のトレッド用ゴム組成物を用いた空気入りタイヤ。
- ゴム成分100質量部に対して、液化木材を2〜40質量部およびフィラーを10〜150質量部含む、サイドウォール用ゴム組成物。
- ゴム成分100質量部に対して、液化木材を2〜40質量部およびフィラーを10〜150質量部含む、ビードエーペックス用ゴム組成物。
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