JP7154961B2 - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物に関し、特にゴム特有の臭気が少なく、氷上性能に優れた空気入りタイヤの原料となるゴム組成物に関する。

一般に、タイヤは様々な走行環境で使用され、例えば冬季には氷盤路でもグリップ性能を発揮することが求められる。空気入りタイヤにおいてグリップ性能向上の大きな役割を果たすのがトレッド部材であるが、トレッド部材の大部分を占めるゴム部材は一般に特有の臭気を有しており、市場においてはゴム特有の臭気の低減が要求されている。

下記特許文献１では、天然ゴムラテックスおよび白色充填剤を混合し、得られた混合物を高純度化処理し、その後、凝固、乾燥させる工程を含む天然ゴム－白色充填剤複合体の製造方法が記載されている。

また、下記特許文献２では、ジエン系ゴム１００重量部に対し、無機充填剤を５～１３０重量部、カテキンを含む茶抽出物を０．０１～１０重量部配合したタイヤ用ゴム組成物が記載されている。

また、下記特許文献３では、充填材含有ゴムラテックス溶液にタンニンを添加し、凝固させた後、乾燥する工程を含むゴムウエットマスターバッチの製造方法が記載されている。

さらに、下記特許文献４では、柿の搾汁液に水を投入して撹拌した混合溶液を得た後に、炭酸ナトリウム水溶液を添加してｐＨ値を８．５～９．０に調整することを特徴とする硫黄系悪臭に対する消臭剤の製造方法記載されている。

特開２０１８－３５２５０号公報 特開２０１０－３１２６０号公報 特開２０１２－２０７０８８号公報 特許３９１９７２９号公報

ただし、本発明者が鋭意検討したところ、上記特許文献１～３に記載の技術では、ゴム特有の臭気を低減しつつ、かつ氷上性能を向上させた空気入りタイヤを提供することは困難なことが判明した。なお、上記特許文献４は消臭剤に係る技術を記載するものであり、空気入りタイヤ（ゴム）特有の臭気については何ら問題としておらず、ましてや空気入りタイヤの諸性能の向上については全く記載も示唆もない。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ゴム特有の臭気を低減しつつ、かつ氷上性能を向上させた空気入りタイヤの原料となるタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することにある。

上記課題は下記構成により解決可能である。すなわち本発明は、ゴム成分全量を１００質量部としたとき、柿抽出物と炭酸ナトリウムとを含む複合粉末を１．０～１０質量部含有することを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。

本発明に係るゴム組成物は、柿抽出物と炭酸ナトリウムとを含む複合粉末を含有するため、最終的に空気入りタイヤとしたとき、（１）ゴム特有の臭気の低減と、（２）氷上性能の向上と、を両立することができる。これらの効果が得られる理由は明らかではないが、例えば下記の如く推定可能である。
（１）少なくとも柿の抽出物と炭酸ナトリウムとを複合化し、粉末化することにより、柿の抽出物中に含まれる縮合型タンニンが部分的に酸化され、分子中に縮合型タンニンが本来有する還元能に加えて、酸化能を付加することができる。これにより、酸化反応により消臭される成分と還元反応により消臭される成分の両方に対して消臭効果を発揮することが可能となる。よって、この部分的に酸化された縮合型タンニンとゴム中に含まれる窒素化合物、硫黄化合物や低級脂肪酸などの臭気成分とが化学的に反応することにより、ゴム特有の臭気が低減できる。
（２）柿抽出物と炭酸ナトリウムとを含む複合粉末は水に易溶であり、空気入りタイヤが走行により磨耗し、その後タイヤ表面が水と接触することで、かかる複合粉末は容易に水に溶解し脱落する。その結果、タイヤ表面には脱落した複合粉末に対応した微細な空隙が形成される。タイヤ表面に形成された微細な空隙は、例えば氷盤路の水膜を吸い取ることが可能であるため、これにより、氷上でのグリップ性能が向上する。

なお、本発明においては、ゴム成分全量を１００質量部としたとき、かかる複合粉末の配合量を１．０～１０質量部に設定することにより、ゴム特有の臭気の低減と氷上性能の向上とを両立することができる。特に、かかる配合量を１０質量部以下に設定することにより、さらにゴム組成物の加硫速度を安定化し、かつ最終的に得られる空気入りタイヤの耐摩耗性を維持することができる。

上記タイヤトレッド用ゴム組成物において、前記複合粉末中、前記柿抽出物と前記炭酸ナトリウムとの質量比率が１：１～５：１であることが好ましい。また、上記タイヤトレッド用ゴム組成物において、ゴム成分全量を１００質量部としたとき、前記複合粉末中の前記柿抽出物の有効成分量が０．０１～８．０質量部であることが好ましい。かかる構成によれば、特にゴム特有の臭気をより低減できるため好ましい。

本発明に係るタイヤトレッド用ゴム組成物は、ゴム成分、および柿抽出物と炭酸ナトリウムとを含む複合粉末を少なくとも必須成分として含有する。

本発明に係るタイヤトレッド用ゴム組成物は、好適にはゴム成分としてジエン系ゴムを含有する。ジエン系ゴムとしては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエン（ＢＲ）、ポリスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）などが挙げられる。

複合粉末は、少なくとも柿抽出物と炭酸ナトリウムとを必須成分として含有する。柿抽出物はポリフェノールの一種である縮合型タンニンを含み、この縮合型タンニンは多くのフェノール性水酸基（－ＯＨ基）を有し、これがゴム中に含まれる各種悪臭成分と化学的に結合して、消臭効果を発揮する。特に、縮合型タンニンが炭酸ナトリウムと複合化され、部分的に酸化されることにより、ゴム特有の臭気を高いレベルで低減できる。複合粉末は、柿抽出物と炭酸ナトリウムとを必須成分とし、例えばトレハロースや、セルロースなどの水溶性高分子を含有してもよい。

ゴム特有の臭気の低減と氷上性能の向上とをバランスよく両立するためには、ゴム成分全量を１００質量部としたとき、かかる複合粉末の配合量は１．０～１０質量部とすることが好ましく、３．０～８．０質量部とすることがより好ましい。

また、ゴム特有の臭気の低減と氷上性能の向上とをバランスよく両立するためには、複合粉末中、柿抽出物と炭酸ナトリウムとの質量比率が１：１～５：１であることが好ましく、２：１～４：１であることがより好ましい。また、上記空気入りタイヤ用ゴム組成物において、ゴム成分全量を１００質量部としたとき、複合粉末中の柿抽出物の有効成分量が０．０１～８．０質量部であることが好ましく、０．３～５質量部であることがより好ましい。なお、複合粉末中の炭酸ナトリウムの含有量は、前記した複合粉末中の柿抽出物の有効成分量、および柿抽出物と炭酸ナトリウムとの質量比率の両方を満たすものであれば特に限定されない。

本発明に係るタイヤトレッド用ゴム組成物は、ゴム成分、および柿抽出物と炭酸ナトリウムとを含む複合粉末以外の成分として、当業者に公知の配合剤を配合可能であり、例えばカーボンブラック、シリカ、シランカップリング剤、加硫系配合剤、老化防止剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、ワックス、やオイルなどの軟化剤、加工助剤などを配合することができる。

カーボンブラックは、例えばＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦなど、通常のゴム工業で使用されるカーボンブラックの他、アセチレンブラックやケッチェンブラックなどの導電性カーボンブラックを使用することができる。本発明に係る空気入りタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、カーボンブラックを１０～１２０質量部配合することが好ましく、２０～１００質量部であることがより好ましい。

シリカとしては、通常のゴム補強に用いられる湿式シリカ、乾式シリカ、ゾル－ゲルシリカ、表面処理シリカなどが用いられる。なかでも、湿式シリカが好ましい。

シランカップリング剤としては、分子中に硫黄を含むものであれば特に限定されず、ゴム組成物においてシリカとともに配合される各種のシランカップリング剤を用いることができる。例えば、ビス（３－トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド（例えば、デグサ社製「Ｓｉ６９」）、ビス（３－トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド（例えば、デグサ社製「Ｓｉ７５」）、ビス（２－トリエトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（４－トリエキトシシリルブチル）ジスルフィド、ビス（３－トリメトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２－トリメトキシシリルエチル）ジスルフィドなどのスルフィドシラン、γ－メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ－メルカプトプロピルトリエトキシシラン、メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、メルカプトプロピルジメチルメトキシシラン、メルカプトエチルトリエトキシシランなどのメルカプトシラン、３－オクタノイルチオ－１－プロピルトリエトキシシラン、３－プロピオニルチオプロピルトリメトキシシランなどの保護化メルカプトシランが挙げられる。

老化防止剤としては、ゴム用として通常用いられる、芳香族アミン系老化防止剤、アミン－ケトン系老化防止剤、モノフェノール系老化防止剤、ビスフェノール系老化防止剤、ポリフェノール系老化防止剤、ジチオカルバミン酸塩系老化防止剤、チオウレア系老化防止剤などの老化防止剤を単独、または適宜混合して使用しても良い。

加硫系配合剤としては、硫黄、有機過酸化物などの加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤などが挙げられる。

加硫系配合剤としての硫黄は通常のゴム用硫黄であればよく、例えば粉末硫黄、沈降硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄などを用いることができる。

加硫促進剤としては、ゴム加硫用として通常用いられる、スルフェンアミド系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤、チオウレア系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤、ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤などの加硫促進剤を単独、または適宜混合して使用しても良い。

本発明に係るゴム組成物は、ゴム成分、および柿抽出物と炭酸ナトリウムとを含む複合粉末、さらにはカーボンブラック、シリカ、シランカップリング剤、加硫系配合剤、老化防止剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、ワックス、やオイルなどの軟化剤、加工助剤などを、バンバリーミキサー、ニーダー、ロールなどの通常のゴム工業において使用される混練機を用いて混練りすることにより得られる。

また、上記各成分の配合方法は特に限定されず、硫黄系加硫剤、および加硫促進剤などの加硫系配合剤以外の配合成分を予め混練してマスターバッチとし、残りの成分を添加してさらに混練する方法、各成分を任意の順序で添加し混練する方法、全成分を同時に添加して混練する方法などのいずれでもよい。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例などについて説明する。なお、実施例などにおける評価項目は、各ゴム組成物を１６０℃にて３０分間加熱、加硫して得られたゴムサンプルを下記の評価条件に基づいて評価を行った。

（１）ゴムの臭気評価
ＪＩＳ Ｚ９０８０に準拠し、臭気を官能評価した。６段階評価を行い、数値が高いほど、強く臭いを感じるため、臭気が低減できていないことを意味する。

（２）アイス制動性能
２０００ｃｃ４ＷＤ車、４０ｋｍ／ｈでＡＢＳ作動させ制動距離（ｎ＝１０の平均値、氷盤路－３±３℃）を測定した。評価は、比較例１を１００として指数評価を行い、数値が大きいほど制動距離が短く良好なことを意味する。

（３）耐摩耗性
ＪＩＳ Ｋ６２６４に準拠し、岩本製作所社製のランボーン摩耗試験機を用いて、荷重４０Ｎ、スリップ率３０％の条件で摩耗減量を測定した。評価は、比較例１の値を１００とした指数で示した。数値が大きいほど、耐摩耗性に優れることを意味する。

（ゴム組成物の調製）
表１の配合処方に従い、実施例１～３および比較例１～５のゴム組成物を配合し、通常のバンバリーミキサーを用いて混練し、ゴム組成物を調整した。表１に記載の各配合剤を以下に示す（表１において、各配合剤の配合量を、ゴム成分１００質量部に対する質量部数で示す）。
ａ）天然ゴム（ＮＲ）：「ＲＳＳ＃３」
ｂ）ブタジエンゴム（ＢＲ）：「ＢＲ１５０Ｂ」宇部興産社製
ｃ）カーボンブラック：「シースト６」東海カーボン社製
ｄ）ステアリン酸：「ビーズステアリン酸」日油社製
ｅ）酸化亜鉛：「酸化亜鉛２種」三井金属鉱山社製
ｆ）無機充填剤（Ａ）（白色充填剤）：「ノーベライトＴＴ」日東粉化工業社製
ｇ）無機充填剤（Ｂ）（炭酸ナトリウム）：「炭酸ナトリウム」富士フィルム和光純薬社製
ｈ）縮合型タンニン：「縮合型タンニン」川村通商社製
ｉ）柿抽出物と炭酸ナトリウムとを含む複合粉末：「パンシルＰＳ－Ｍ」リリース科学工業社製
ｊ）老化防止剤：「ノクラック６Ｃ」大内振興化学工業社製
ｋ）硫黄：「粉末硫黄」鶴見化学工業社製
ｌ）加硫促進剤：「ソクシールＣＺ」住友化学社製

表１の結果から、実施例１～３に係るゴム組成物の加硫ゴムは、耐摩耗性が比較例１に係るゴム組成物の加硫ゴムと同等以上でありつつ、臭気が低減されており、かつ氷上性能に優れることが分かる。

Claims (2)

1. ゴム成分全量を１００質量部としたとき、柿抽出物と炭酸ナトリウムとを含む複合粉末を１．０～１０質量部含有することを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。
2. 前記複合粉末中、前記柿抽出物と前記炭酸ナトリウムとの質量比率が１：１～５：１である請求項１に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。