JP6102370B2

JP6102370B2 - ゴム組成物および空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP6102370B2
Application number: JP2013051677A
Authority: JP
Inventors: 新築島
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2013-03-14
Publication date: 2017-03-29
Anticipated expiration: 2033-03-14
Also published as: JP2014177534A

Description

本発明は、ゴム組成物および空気入りタイヤに関する。

タイヤには剛性や耐摩耗性など種々の特性が要求される。これに対して、タイヤ用のゴム組成物には一般に補強剤としてカーボンブラックが配合される。

例えば、特許文献１の請求項１には、ジエン系ゴムとカーボンブラックとを含有するタイヤトレッド用ゴム組成物が開示されている。特許文献１には、請求項１の構成をとることでタイヤの耐摩耗性が向上することが記載されている。

一方、近年、車両走行時の燃費性能を向上するため、タイヤの転がり抵抗を低減することが求められている。すなわち、優れた低転がり抵抗性が求められている。
また、一般にタイヤの製造は加硫前のゴムシートを貼り合わせる形で行うため、加硫前のゴム組成物には粘着性が求められる。

特開２０１２−２０７１８５号公報

このようななか、本発明者らが特許文献１をもとに、ジエン系ゴムおよびカーボンブラックを含有するゴム組成物について検討したところ、加硫前の粘着性が昨今求められているレベルを満たしていないことが明らかとなった。また、得られるタイヤの低転がり抵抗性についても昨今求められているレベルを満たしていないことが明らかとなった。
そこで、本発明は、上記実情を鑑みて、加硫前の粘着性に優れ、かつ、タイヤにしたときに低転がり抵抗性に優れるゴム組成物を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、特定のヨウ素価を有するナタネ油を配合することで、加硫前の粘着性に優れ、かつ、タイヤにしたときに低転がり抵抗性に優れるゴム組成物が得られることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。

（１）ジエン系ゴム（Ａ）と、カーボンブラック（Ｂ）と、ヨウ素価が８０〜１００であるナタネ油（Ｃ）とを含有し、
上記カーボンブラック（Ｂ）の含有量が、上記ジエン系ゴム（Ａ）１００質量部に対して５〜２００質量部であり、
上記ナタネ油（Ｃ）の含有量が、上記ジエン系ゴム（Ａ）１００質量部に対して１〜２０質量部である、ゴム組成物。
（２）上記ナタネ油（Ｃ）が、水添したナタネ油である、上記（１）に記載のゴム組成物。
（３）上記（１）または（２）に記載のゴム組成物をタイヤトレッドに用いた空気入りタイヤ。

以下に示すように、本発明によれば、加硫前の粘着性に優れ、かつ、タイヤにしたときに低転がり抵抗性に優れるゴム組成物を提供することができる。

本発明の空気入りタイヤの実施態様の一例を表すタイヤの部分断面概略図である。

以下に、本発明のゴム組成物、および本発明のゴム組成物を用いた空気入りタイヤについて説明する。

〔ゴム組成物〕
本発明のゴム組成物（以下、単に本発明の組成物ともいう）は、ジエン系ゴム（Ａ）と、カーボンブラック（Ｂ）と、ヨウ素価が８０〜１００であるナタネ油（Ｃ）とを含有し、上記カーボンブラック（Ｂ）の含有量が、上記ジエン系ゴム（Ａ）１００質量部に対して５〜２００質量部であり、上記ナタネ油（Ｃ）の含有量が、上記ジエン系ゴム（Ａ）１００質量部に対して１〜２０質量部である。

上述のとおり本発明の組成物は特定のヨウ素価を有するナタネ油を含有するため、加硫前の粘着性に優れ、かつ、タイヤにしたときに低転がり抵抗性に優れるものと考えられる。
このことは、後述する比較例が示すようにナタネ油を配合しない場合（比較例１）には加硫前の粘着性が不十分となることやナタネ油を配合してもナタネ油のヨウ素価が特定の範囲にない場合（比較例４）には低転がり抵抗性が不十分となることからも推測される。

以下に、ジエン系ゴム（Ａ）、カーボンブラック（Ｂ）およびナタネ油（Ｃ）ならびに所望により含有してもよい他の成分について詳述する。

＜ジエン系ゴム（Ａ）＞
本発明の組成物に用いられるジエン系ゴム（Ａ）は特に限定されず、その具体例としては、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、芳香族ビニル−共役ジエン共重合体ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ、Ｃｌ−ＩＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）などが挙げられる。上記ジエン系ゴム（Ａ）は、１種のジエン系ゴムを単独で用いても、２種以上のジエン系ゴムを併用してもよい。

上記ジエン系ゴム（Ａ）は、得られるタイヤの機械的特性が優れ、グリップ性能に優れる理由から、芳香族ビニル−共役ジエン共重合体ゴム（特にスチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ））、ブタジエンゴム（ＢＲ）、天然ゴムであることが好ましく、天然ゴムであることがより好ましい。

上記ジエン系ゴム（Ａ）の重量平均分子量は、得られるタイヤの靭性と本発明の組成物の取り扱いの観点から、１００，０００〜１，５００，０００であることが好ましく、６００，０００〜１，３００，０００であることがより好ましい。ジエン系ゴム（Ａ）の重量平均分子量（Ｍｗ）は、テトラヒドロフランを溶媒とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により標準ポリスチレン換算により測定したものである。

＜カーボンブラック（Ｂ）＞
本発明の組成物に用いられるカーボンブラック（Ｂ）は、特に限定されず、例えば、ＳＡＦ−ＨＳ、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ−ＨＳ、ＩＳＡＦ、ＩＳＡＦ−ＬＳ、ＩＩＳＡＦ−ＨＳ、ＨＡＦ−ＨＳ、ＨＡＦ、ＨＡＦ−ＬＳ、ＦＥＦ等の各種グレードのものを使用することができる。
上記カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は、得られるタイヤの耐摩耗性の観点から、５０〜５００ｍ²／ｇであることが好ましい。
ここで、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は、カーボンブラック表面への窒素吸着量をＪＩＳＫ６２１７−２：２００１「第２部：比表面積の求め方−窒素吸着法−単点法」にしたがって測定した値である。

カーボンブラック（Ｂ）の含有量は、上記ジエン系ゴム（Ａ）１００質量部に対して５〜２００質量部であり、得られるタイヤの耐摩耗性の観点から、２０〜１４０質量部であることが好ましく、３５〜１３０質量部であることがより好ましい。

＜ナタネ油（Ｃ）＞
本発明の組成物に用いられるナタネ油（Ｃ）は、ヨウ素価が８０〜１００であるナタネ油であれば特に制限されない。
ここでヨウ素価とは、ＪＩＳＫ００７０：１９９２に準拠して測定したものであり、具体的には、試料１００ｇにハロゲンを反応させたとき、結合するハロゲンの量をヨウ素のｇ数に換算した値である。

上記ナタネ油（Ｃ）のヨウ素価は、油の融点および油の耐酸化性能を両立させる理由から、８５〜９５であることが好ましい。

上記ナタネ油（Ｃ）は、油の融点および油の耐酸化性能を両立させる理由から、水添（水素添加）したナタネ油であることが好ましい。

上記ナタネ油（Ｃ）は、使用する温度領域（例えば、室温〜２００℃）において液体であることが好ましい。

上記ナタネ油（Ｃ）の重量平均分子量は、油の融点及び可塑作用に優れる理由から、３００〜１０００であることが好ましく、５００〜８００であることがより好ましい。ナタネ油（Ｃ）の重量平均分子量（Ｍｗ）は、テトラヒドロフランを溶媒とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により標準ポリスチレン換算により測定したものである。

本発明の組成物において、上記ナタネ油（Ｃ）の含有量は、上記ジエン系ゴム（Ａ）１００質量部に対して、１〜２０質量部であり、加硫前の粘着性がより優れる理由から、２〜２０質量部であることが好ましく、１０〜２０質量部であることがより好ましく、１２〜２０質量部であることがさらに好ましい。
ナタネ油（Ｃ）の含有量がジエン系ゴム（Ａ）１００質量部に対して１質量部未満であると加工性が不十分となる。また、ナタネ油（Ｃ）の含有量がジエン系ゴム（Ａ）１００質量部に対して２０質量部を超えると低転がり抵抗性が不十分となる。

＜任意成分＞
本発明の組成物には、必要に応じて、その効果や目的を損なわない範囲でさらに添加剤を含有することができる。
上記添加剤としては、例えば、カーボンブラック（Ｂ）以外の充填剤（例えば、シリカ）、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、老化防止剤、加工助剤、アロマオイル、液状ポリマー、テルペン系樹脂、熱硬化性樹脂、加硫剤、加硫促進剤などのゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤が挙げられる。

＜ゴム組成物の製造方法＞
本発明の組成物の製造方法は特に限定されず、その具体例としては、例えば、上述した各成分を、公知の方法、装置（例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロールなど）を用いて、混練する方法などが挙げられる。
また、本発明の組成物は、従来公知の加硫または架橋条件で加硫または架橋することができる。

〔空気入りタイヤ〕
本発明の空気入りタイヤは、上述した本発明の組成物をタイヤ（好ましくはタイヤトレッド）に使用した空気入りタイヤである。
図１に、本発明の空気入りタイヤの実施態様の一例を表すタイヤの部分断面概略図を示すが、本発明の空気入りタイヤは図１に示す態様に限定されるものではない。

図１において、符号１はビード部を表し、符号２はサイドウォール部を表し、符号３はタイヤトレッド部を表す。
また、左右一対のビード部１間においては、繊維コードが埋設されたカーカス層４が装架されており、このカーカス層４の端部はビードコア５およびビードフィラー６の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されて巻き上げられている。
また、タイヤトレッド３においては、カーカス層４の外側に、ベルト層７がタイヤ１周に亘って配置されている。
また、ビード部１においては、リムに接する部分にリムクッション８が配置されている。

本発明の空気入りタイヤは、従来公知の方法に従って製造することができる。また、タイヤに充填する気体としては、通常のあるいは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスを用いることができる。

以下、実施例により、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜実施例１〜３、比較例１〜４＞
下記第１表に示す成分を、下記第１表に示す割合（質量部）で配合した。
具体的には、まず、下記第１表に示す成分のうち硫黄および加硫促進剤を除く成分を、１．７リットルの密閉式バンバリーミキサーを用いて５分間混合し、１５０±５℃に達したときに放出し、室温まで冷却してマスターバッチを得た。さらに、上記バンバリーミキサーを用いて、得られたマスターバッチに硫黄および加硫促進剤を混合し、ゴム組成物を得た。

＜粘着力＞
調製したゴム組成物（未加硫）（（幅）１０ｍｍ×（長さ）２００ｍｍ×（厚さ）２ｍｍ）を金属円盤にセットし、同じゴム組成物で調製した被圧着用試料（（幅）７０ｍｍ×（長さ）１００ｍｍ×（厚さ）２ｍｍ）に４．９Ｎで圧着した後、瞬時に貼り付けたゴム組成物（未加硫）を剥がし、剥がすのに必要な粘着力をＰＩＣＭＡ式タックメーター（東洋精機製作所社製）により測定した。
結果を第１表に示す。結果は比較例１の粘着力を１００とする指数で表した。指数が大きいほど粘着力が大きく、加硫前の粘着性に優れる。

＜ｔａｎδ（６０℃）＞
調製したゴム組成物（未加硫）を金型（１５ｃｍ×１５ｃｍ×０．２ｃｍ）中で、１６０℃で２０分間プレス加硫して加硫ゴムシートを作製した。
作製した加硫ゴムシートについて、ＪＩＳＫ６３９４：２００７に準じて、粘弾性スペクトロメーター（東洋精機製作所社製）を用いて、伸張変形歪率１０％±２％、振動数２０Ｈｚ、温度６０℃の条件で、ｔａｎδ（６０℃）を測定した。
結果を第１表に示す。結果は比較例１のｔａｎδ（６０℃）を１００とする指数で表した。指数が小さいほどｔａｎδ（６０℃）が小さく、タイヤにしたときに低転がり抵抗性に優れる。

上記第１表に示されている各成分の詳細は以下のとおりである。
・ジエン系ゴムＡ１：ＮＲ（ＲＳＳ＃３）
・カーボンブラックＢ１：ショウブラックＮ３３９（Ｎ₂ＳＡ：９０ｍ²／ｇ、キャボットジャパン社製）
・酸化亜鉛：酸化亜鉛３種（正同化学工業社製）
・ステアリン酸：ステアリン酸ＹＲ（ＮＯＦコーポレーション社製）
・アロマオイル：エキストラクト４号Ｓ（昭和シェル石油社製）
・ナタネ油Ｃ１：水添ナタネ油（水添品、ヨウ素価：８８）
・ナタネ油Ｘ１：ナタネ油（非水添品、ヨウ素価：１１５）
・硫黄：油処理イオウ（軽井沢精錬所社製）
・加硫促進剤１：ノクセラーＮＳ（大内新興化学工業社製）

ヨウ素価が特定の範囲（８０〜１００）であるナタネ油（Ｃ）を含有する本願実施例はいずれも優れた粘着性および低転がり抵抗性を示した。なかでも、ナタネ油（Ｃ）の含有量がジエン系ゴム（Ａ）１００質量部に対して２〜２０質量部である実施例１および２はより優れた粘着性を示した。そのなかでも、ナタネ油（Ｃ）の含有量がジエン系ゴム（Ａ）１００質量部に対して１２〜２０質量部である実施例１はさらに優れた粘着性を示した。
一方、ナタネ油を含有しない比較例１は粘着性および低転がり抵抗性が不十分であった。また、ナタネ油を含有するが、ナタネ油のヨウ素が特定の範囲（８０〜１００）でない比較例４は低転がり抵抗性が不十分であった。また、ヨウ素価が特定の範囲（８０〜１００）であるナタネ油（Ｃ）を含有するが、ナタネ油（Ｃ）の含有量がジエン系ゴム（Ａ）１００質量部に対して１質量部未満である比較例２は粘着性および低転がり抵抗性が不十分であった。また、ヨウ素価が特定の範囲（８０〜１００）であるナタネ油（Ｃ）を含有するが、ナタネ油（Ｃ）の含有量がジエン系ゴム（Ａ）１００質量部に対して２０質量部を超える比較例３は低転がり抵抗性が不十分であった。

１ビード部
２サイドウォール部
３タイヤトレッド部
４カーカス層
５ビードコア
６ビードフィラー
７ベルト層
８リムクッション

Claims

ジエン系ゴム（Ａ）と、カーボンブラック（Ｂ）と、ヨウ素価が８５〜９５であるナタネ油（Ｃ）とを含有し、
前記カーボンブラック（Ｂ）の含有量が、前記ジエン系ゴム（Ａ）１００質量部に対して５〜２００質量部であり、
前記ナタネ油（Ｃ）の含有量が、前記ジエン系ゴム（Ａ）１００質量部に対して１２〜２０質量部である、ゴム組成物。
前記ナタネ油（Ｃ）が、水添したナタネ油である、請求項１に記載のゴム組成物。
請求項１または２に記載のゴム組成物をタイヤトレッドに用いた空気入りタイヤ。