JP5391703B2 - ホワイトサイドウォール用ゴム組成物 - Google Patents

Description

本発明は、ホワイトサイドウォール用ゴム組成物に関し、さらに詳しくは、成形加工性及び低ヒステリシスロス性を確保しながら、耐オゾン性能及び老化防止性能を向上するようにしたホワイトサイドウォール用ゴム組成物に関する。

従来、空気入りタイヤのデザイン性を高くするため、サイドウォール部に白色のゴム組成物で構成したホワイトサイドウォール部を設けることが知られている。このホワイトサイドウォール用ゴム組成物には、白色にするためにカーボンブラックを配合することができないことや茶色に変色（茶化）するのを防止するためアミン系老化防止剤を配合することができないことなどの制約がある。このような制約があるため、ホワイトサイドウォール用ゴム組成物は、耐オゾン性能及び老化防止性能が悪化することが問題となる。

このため、ホワイトサイドウォール用ゴム組成物には、ベースゴムにハロゲン化ブチルゴムやエチレンプロピレンジエンゴムを配合することにより、耐オゾン性能及び老化防止性能を確保することが行われている（例えば特許文献１参照）。

しかし、ジエン部が少ないブチルゴムやハロゲン化ブチルゴムを配合すると、ヒステリシスロス（ｔａｎδ）が大きくなり転がり抵抗が悪化するため、ブチルゴムやハロゲン化ブチルゴムの配合量を増量して耐オゾン性能及び老化防止性能を改善するには限界があった。また、エチレンプロピレンゴムやエチレンプロピレンジエンゴムは、ジエン系ゴムとの混合性が悪く成形加工性が悪化すること及び生産コストが高くなることからも、これらの配合量を増量するには限界があった。

特開２００８−８８３８１号公報

本発明の目的は、成形加工性及び低ヒステリシスロス性を確保しながら、耐オゾン性能及び老化防止性能を向上するようにしたホワイトサイドウォール用ゴム組成物を提供することにある。

上記目的を達成する本発明のホワイトサイドウォール用ゴム組成物は、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴムから選ばれる少なくとも１種のゴムを５〜６０重量％含むゴム成分１００重量部に対し、白色無機充填剤を１０〜１００重量部、カテキンを５重量％以上含む茶抽出物を０．５〜５重量部配合したことを特徴とする。

前記茶抽出物としては、（＋）−カテキン、（−）−エピカテキン、（＋）−ガロカテキン、（−）−エピガロカテキン、（−）−エピカテキンガレート及び（−）−エピガロカテキンガレートからなる群から選ばれる少なくとも１種を含むとよい。

前記ゴム成分は、ハロゲン化ブチルゴムを５〜３０重量％含むとよく、またエチレンプロピレンジエンゴムを５〜３０重量％含むとよい。

このホワイトサイドウォール用ゴム組成物は、空気入りタイヤの構成材料として好適に使用可能である。

本発明のホワイトサイドウォール用ゴム組成物によれば、ゴム成分１００重量部に対し、白色無機充填剤を１０〜１００重量部と、カテキンを５重量％以上含む茶抽出物を０．５〜５重量部とを共に配合するようにしたので、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴムから選ばれるゴムの量を５〜６０重量％に制限した場合でも、茶抽出物が酸化防止剤として機能することにより、ホワイトサイドウォール用ゴム組成物の耐オゾン性能及び老化防止性能を向上可能にする。また、意外にも茶抽出物がゴム組成物のヒステリシスロス（ｔａｎδ）を小さくするので、ハロゲン化ブチルゴム、エチレンプロピレンジエンゴム等の配合量を制限することと共に、ゴム組成物の低ヒステリシスロス性及び成形加工性を確保することができる。

本発明のホワイトサイドウォール用ゴム組成物において、ゴム成分はブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴムから選ばれる少なくとも１種のゴムを必ず含む。なかでもハロゲン化ブチルゴム及びエチレンプロピレンジエンゴムが好ましく、ゴム組成物の耐オゾン性能及び老化防止性能を向上する効果が優れる。上述したゴムは、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。

ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴムから選ばれる少なくとも１種のゴムの配合量の合計は、ゴム成分中の５〜６０重量％、好ましくは１０〜４５重量％、より好ましくは１５〜４０重量％である。これらゴムの配合量の合計が５重量％より少ないと、耐オゾン性能及び老化防止性能が悪化する。また、これらゴムの配合量の合計が６０重量％より多いと、ヒステリシスロスが悪化したり成形加工性が悪化したりする。

本発明において、ゴム成分中のハロゲン化ブチルゴムの含有量は、好ましくは５〜３０重量％、より好ましくは１０〜２５重量％にするとよい。ハロゲン化ブチルゴムの含有量が５重量％未満であると、耐オゾン性能及び老化防止性能が悪化する。また、ハロゲン化ブチルゴムの含有量が３０重量％を超えると、ヒステリシスロスが悪化する。ブチルゴムを変性するハロゲンとしては、例えば塩素、臭素、ヨウ素が例示され、なかでも塩素、臭素が好ましい。

また、ゴム成分中のエチレンプロピレンジエンゴムの含有量は、好ましくは５〜３０重量％、より好ましくは１０〜２５重量％にするとよい。エチレンプロピレンジエンゴムの含有量が５重量％未満であると、耐オゾン性能及び老化防止性能が悪化する。また、エチレンプロピレンジエンゴムの含有量が３０重量％を超えると、成形加工性が悪化すると共に、生産コストが高くなる。エチレンプロピレンジエンゴム中のジエン成分としては、特に制限されるものではないが、ジエン系ゴムとの親和性の観点からエチリデンノルボルネンが好ましい。

本発明のホワイトサイドウォール用ゴム組成物において、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム以外のゴム成分としては、ブチルゴムを除くジエン系ゴムが使用される。ジエン系ゴムとしては、例えば天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等が例示される。好ましくは天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴムがよい。これらジエン系ゴムは、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。

本発明のホワイトサイドウォール用ゴム組成物は、白色無機充填剤を配合することによりゴムの強度を高くする。白色無機充填剤としては、例えば酸化チタン、クレー、シリカ、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム等が例示される。なかでも酸化チタン及びクレーが好ましい。白色無機充填剤の配合量は、ゴム成分１００重量部に対し１０〜１００重量部、好ましくは１５〜８０重量部である。白色無機充填剤の配合量が１０重量部未満の場合には、ゴム強度を十分に高くすることができない。また、白色無機充填剤の配合量が１００重量部を超えると加工性が悪化し混合時間が長くなり生産性が悪化したり、ゴム組成物の粘度が高くなり押出性が悪化する。また、補強性能が悪化するのでホワイトサイドウォール用ゴム組成物には向かなくなる。

本発明のゴム組成物に配合するカテキンを含む茶抽出物は、酸化防止剤として機能し、ホワイトサイドウォール用ゴム組成物の耐オゾン性能及び老化防止性能を向上することができる。また、このカテキンを含む茶抽出物は、ホワイトサイドウォール用ゴム組成物のゴム粘度を維持又は低減するため、成形加工性を悪化させることがない。

さらに、意外にもカテキンを含む茶抽出物は、ゴム組成物のヒステリシスロス（ｔａｎδ）を小さくする作用を有するため、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減し、燃費性能を向上することができる。この理由は明らかではないが、白色無機充填剤と茶抽出物とを共に配合することにより、白色無機充填剤の分散性が向上するためと考えられる。このため、上述したようにブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴムから選ばれるゴムの量を５〜６０重量％に制限することによりゴム組成物の低ヒステリシスロス性及び成形加工性の悪化を抑制しながら、茶抽出物を配合することにより、ヒステリシスロス性及び成形加工性を維持又は向上することができる。

カテキンを含む茶抽出物の配合量は、ゴム成分１００重量部に対し０．５〜５重量部である。好ましくは０．５〜３重量部、より好ましくは０．５〜２重量部である。茶抽出物の配合量が０．５重量部未満であると、所望の効果を得ることができない。また、茶抽出物の配合量が５重量部を超えると、却って白色無機充填剤の分散性を悪化させる虞がある。

本発明で使用する茶抽出物は、カテキンを含む茶抽出物であり、エピカテキン、エピガロカテキン、エピカテキンガレート、エピガロカテキンガレート、遊離型テアフラビン、テアフラビンモノガレートＡ、テアフラビンジガレートを含んでもよい。茶抽出物は、好ましくは（＋）−カテキン、（−）−エピカテキン、（＋）−ガロカテキン、（−）−エピガロカテキン、（−）−エピカテキンガレート及び（−）−エピガロカテキンガレートからなる群から選ばれる少なくとも１種を含むとよい。また、茶抽出物中のカテキンの含有量は、５重量％以上、好ましくは５〜７５重量％にする。カテキンの含有量が５重量％未満であると、耐オゾン性能及び老化防止性能が十分に得られない。

本発明で使用する茶抽出物は、緑茶、烏龍茶、紅茶から選ばれる少なくとも１種からの抽出物であり、これらの茶葉又は茶葉の粉砕物から、水若しくは熱水、有機溶剤を抽出剤とし５〜６０℃の抽出温度で抽出するとよい。有機溶剤としては例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、酢酸エチルなどが例示される。これらの抽出剤は単独で使用してもよいし、複数を組合わせて使用してもよい。

茶抽出物は、上記の抽出剤で抽出した画分を使用する。水若しくは熱水で抽出したときは、その抽出液を茶抽出物としてそのまま使用してもよいが、取扱い性の観点からは、抽出液から噴霧乾燥や凍結乾燥等により水分を除去して粉末状にして使用するとよい。

本発明のホワイトサイドウォール用ゴム組成物に使用する茶抽出物は、上述した茶抽出物をそのまま使用してもよいし、他の天然化合物及び／又は界面活性剤を添加した混合物からなる酸化防止剤として使用してもよい。このような酸化防止剤は市販されており、例えば太陽化学社製サンフェノンＤＫ（カテキン含有量７０重量％）、サンフラボンＨＧ（カテキン含有量４５重量％）、サンカトールＮｏ１（カテキン含有量７重量％）等を例示することができる。

本発明のホワイトサイドウォール用ゴム組成物には、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤（アミン系老化防止剤を除くもの）、可塑剤、カップリング剤などのホワイトサイドウォール用ゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練してホワイトサイドウォール用ゴム組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量は本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。本発明のホワイトサイドウォール用ゴム組成物は、通常のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。

本発明のホワイトサイドウォール用ゴム組成物は、アミン系老化防止剤を使用した場合と同等レベル以上の耐オゾン性能及び老化防止性能を有する。また、ゴム組成物の成形加工性が優れると共に、ヒステリシスロス（ｔａｎδ）を小さくする特性が得られるため、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減し燃費性能を向上することができる。このホワイトサイドウォール用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤは、成形加工性が優れ品質が安定した製品が得られると共に、耐久性に優れ、かつ燃費性能を向上することができる。

以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

表１に示す配合からなる７種類のホワイトサイドウォール用ゴム組成物（実施例１〜４、比較例１〜３）を、それぞれ硫黄及び加硫促進剤を除く配合成分を秤量し、１.８Ｌのバンバリーミキサーで５分間混練し、温度１６０℃でマスターバッチを放出し室温冷却した。このマスターバッチを１.８Ｌのバンバリーミキサーに供し、硫黄及び加硫促進剤を加え混合し、ホワイトサイドウォール用ゴム組成物を調製した。

得られた７種類のホワイトサイドウォール用ゴム組成物（実施例１〜４、比較例１〜３）をそれぞれ所定形状の金型中で、１５０℃、３０分間加硫して試験片を作成し、下記に示す方法により、耐オゾン性能、老化防止性能及ヒステリシスロス（ｔａｎδ）を評価した。

耐オゾン性能
得られたゴム組成物から１００×１０×２ｍｍの大きさの試験片を成形した。その試験片を、ＪＩＳ Ｋ６２５９に準拠して、温度４０℃、オゾン濃度０．５ｐｐｍ、伸張歪４０％、９６時間の条件でオゾン劣化させた。オゾン劣化試験後の試験片の外観を観察し、耐オゾン性能として判定した。判定基準は、ＪＩＳ Ｋ６２５９の附属書１「き裂の評価方法」に準拠し、き裂の数のランク付けを「Ｎ：き裂なし」「Ａ：き裂少数」「Ｂ：き裂多数」「Ｃ：き裂無数」「Ｋ：き裂破断」で行うと共に、き裂の大きさ、深さのランク付けを１〜５の数字（この数字が小さいほど、き裂の大きさ、深さが小さく、数字が大きいほど、き裂の大きさ、深さが大きい）と組合わせて評価した。き裂の数が少なく、き裂の大きさ、深さが小さいほど耐オゾン性が優れることを意味する。

老化防止性能
得られたゴム組成物から１００×１００×２ｍｍの大きさの試験片を成形した。その試験片を８０℃で１６８時間加熱（老化処理）を行なった。老化処理後の試験片の白色度をＪＩＳ Ｐ８１４８「紙及び板紙の拡散照明方式による白色度試験方法」に準じて測定した。得られた結果は、比較例１の白色度を１００とする指数として示した。これらの指数が大きいほど白色度が高く、老化防止性能に優れることを意味する。

ヒステリシスロス（ｔａｎδ）
得られたゴム組成物から２０×５×２ｍｍの大きさの試験片を成形した。東洋精機製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、温度６０℃におけるｔａｎδを、伸張歪み１０％±２％、周波数２０Ｈｚの条件で測定した。得られた結果は、比較例１を１００とする指数として示した。この「ｔａｎδ＠６０℃」の指数が小さいほどヒステリシスロスが小さく低転がり性に優れることを意味する。

なお、表１において使用した原材料の種類を下記に示す。
ＮＲ：天然ゴム、ＲＳＳ＃３
Ｃｌ−ＩＩＲ：塩素化ブチルゴム、エクソン社製ＣＨＬＯＲＯＢＵＴＹＬ １０６６
ＥＰＤＭ：エチレンプロピレンジエンゴム、住友化学工業社製エスプレン５０５Ａ
酸化チタン：Ｊ．Ｍ．Ｈｕｂｅｒ社製Ｓｕｐｅｒ Ｃｒａｙ
クレー：石原産業社製タイペークＣＲ−６０
ステアリン酸：日油社製ビーズステアリン酸ＹＲ
老化防止剤：精工化学社製ノンフレックスＲＤ
茶抽出物：太陽化学社製サンカトールＮｏ１（カテキン含有量７重量％）
アロマオイル：ジャパンエナジー社製プロセスＸ−１４０
酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
加硫促進剤：大内新興化学工業社製ノクセラーＮＳ−Ｐ
硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄

Claims (5)

1. ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴムから選ばれる少なくとも１種のゴムを５〜６０重量％含むゴム成分１００重量部に対し、白色無機充填剤を１０〜１００重量部、カテキンを５重量％以上含む茶抽出物を０．５〜５重量部配合したホワイトサイドウォール用ゴム組成物。
2. 前記茶抽出物が、（＋）−カテキン、（−）−エピカテキン、（＋）−ガロカテキン、（−）−エピガロカテキン、（−）−エピカテキンガレート及び（−）−エピガロカテキンガレートからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む請求項１に記載のホワイトサイドウォール用ゴム組成物。
3. 前記ゴム成分が、ハロゲン化ブチルゴムを５〜３０重量％含む請求項１又は２に記載のホワイトサイドウォール用ゴム組成物。
4. 前記ゴム成分が、エチレンプロピレンジエンゴムを５〜３０重量％含む請求項１，２又は３に記載のホワイトサイドウォール用ゴム組成物。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のホワイトサイドウォール用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤ。