WO2016084569A1 - タイヤ外層用ゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents

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Abstract

本発明は、良好な破断時伸び、加工性を維持又は改善しながら、臭気の発生を抑制できるタイヤ外層用ゴム組成物、及びこ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。 本発明は、ゴム成分と、非イオン界面活性剤又はポリエチレングリコールと、下記式(1)で表される加硫促進剤とを含み、ゴム成分100質量%中のジエン系ゴムの含有量が70~100質量%であり、ゴム成分100質量部に対して、前記非イオン界面活性剤又は前記ポリエチレングリコールの含有量が0.2~6.0質量部、前記加硫促進剤の含有量が0.2~10質量部、N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミドの含有量が0.5質量部以下であるタイヤ外層用ゴム組成物である。 (式中、R11は炭素数2~16のアルキル基を表す。R12は炭素数3~16の分岐構造を有するアルキル基又はベンゾチアゾリルスルフィド基を表す。)

Description

タイヤ外層用ゴム組成物及び空気入りタイヤ
本発明は、タイヤ外層用ゴム組成物、及びこれを用いた空気入りタイヤに関する。
近年、特に中国のタイヤ市場では、スペアタイヤから発する臭気に関するユーザーの関心が大変高く、問題化している。これは、中国では、一般にトランクルームに搭載するタイヤが緊急避難用テンパーでなく、通常の5本目のタイヤであり、そのタイヤが臭気を発すれば、閉鎖空間のトランクルームに臭気が溜まることにより生じる問題である。
自動車メーカーには、数週間トランクルームにグランドタイヤ(通常の4本のタイヤと同じ)を搭載した後、臭気の官能検査をする基準を持つメーカーもある。従って、臭気の問題がないタイヤの提供が望まれているが、天然ゴム製造工程で使用される水の水質が悪いこと、臭気発生に対する充分な配合、材料制御技術を持っていないこと、等により、タイヤが悪臭を発する傾向が高く、改善が要求されている。
本発明は、前記課題を解決し、良好な破断時伸び、加工性を維持又は改善しながら、臭気の発生を抑制できるタイヤ外層用ゴム組成物、及びこ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。
本発明者らは、先ず、加硫反応中に分解して、アンモニアやホルムアルデヒドを発するヘキサメチレンテトラミン(HMT)を含む通常のビードエイペックスがタイヤビード部内部に位置し、臭気に対しての寄与が少ないのに対し、特に、タイヤ構成部材の中でも、外気に触れるトレッド、ウイング、サイドウォール、クリンチ等の外層部材が臭気に対する寄与が大きい点に着目した。そして、外層部材において、ジエン系ゴムに、所定量の特定加硫促進剤、非イオン界面活性剤又はポリエチレングリコールを配合すると同時に、N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(TBBS)量を少量に調整することで、良好な破断時伸び、加工性を得つつ、臭気の発生が充分に抑制されるという知見を見出し、本発明に至ったものである。
本発明は、ゴム成分と、非イオン界面活性剤又はポリエチレングリコールと、下記式(1)で表される加硫促進剤とを含み、ゴム成分100質量%中のジエン系ゴムの含有量が70~100質量%であり、ゴム成分100質量部に対して、前記非イオン界面活性剤又は前記ポリエチレングリコールの含有量が0.2~6.0質量部、前記加硫促進剤の含有量が0.2~10質量部、N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミドの含有量が0.5質量部以下であるタイヤ外層用ゴム組成物に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
(式中、R11は炭素数2~16のアルキル基を表す。R12は炭素数3~16の分岐構造を有するアルキル基又はベンゾチアゾリルスルフィド基を表す。)
前記非イオン界面活性剤は、下記式(A)及び/又は下記式(B)で表される非イオン界面活性剤、並びにプルロニック型非イオン界面活性剤からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
(式中、Rは、炭素数6~26の炭化水素基を表す。dは整数を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
(式中、R及びRは、同一若しくは異なって、炭素数6~26の炭化水素基を表す。eは整数を表す。)
前記ジエン系ゴムは、天然ゴムラテックスの液相凝固工程を経て製造される天然ゴム及び/又は合成イソプレンゴムを含むことが好ましい。
前記ジエン系ゴムは、リン含有量200ppm以下の高純度化天然ゴムを含むことが好ましい。
前記タイヤ外層用ゴム組成物は、トレッド、サイドウォール、ウイング又はクリンチ用ゴム組成物であることが好ましい。
本発明はまた、前記タイヤ外層用ゴム組成物を用いて作製した空気入りタイヤに関する。
本発明によれば、ジエン系ゴムを含むゴム成分、非イオン界面活性剤又はポリエチレングリコール、特定加硫促進剤を所定量含み、かつN-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミドの含有量が所定以下のタイヤ外層用ゴム組成物であるので、良好な破断時伸び、加工性を維持又は改善しながら、臭気の発生を抑制できる。
本発明のタイヤ外層用ゴム組成物は、ジエン系ゴムを含むゴム成分と、非イオン界面活性剤又はポリエチレングリコール(ポリエチレンオキサイド)と、前記式(1)で表される加硫促進剤とを所定量含有し、N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミドの含有量が所定以下に調整したものである。
本発明では、上記式(1)の加硫促進剤を用いて、原料自体や分解物の臭気を抑制するとともに、N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド量を低減して、これに由来する臭気も防止する。更に、非イオン界面活性剤又はポリエチレングリコールを配合して均一なブルーム膜を形成することで、ゴム表層の実表面積を減じ、ゴム中に含まれる臭気成分の揮発を抑制するとともに、外気の酸素吸収を減じ、また、ゴム内部中に新たな臭気成分が発生することも抑制する。加えて、破断時伸び、加工性の維持、改善も可能であるため、これらの性能を維持又は改善しつつ、臭気の発生を抑制できる。
特に、非イオン界面活性剤、ポリエチレングリコールとして、上記式(A)、(B)の化合物や、プルロニック型非イオン界面活性剤を用いた場合、このような作用効果が効果的に発揮され、臭気の発生を充分に抑制できる。また、これらの界面活性剤は、老化防止剤を一部吸着することで、加硫時の老化防止剤の急激な揮発を抑え、かつ、経時による減量を抑制できるため、オゾンクラック性能の長期間維持も可能である。
本発明では、ゴム成分として、所定量のジエン系ゴムを用いる。
ジエン系ゴムとしては、イソプレン系ゴム、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)等が挙げられる。他のゴム成分としては、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム(X-IIR)等の非ジエン系ゴム等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記ゴム成分100質量%中のジエン系ゴムの含有量は、70質量%以上であり、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上であり、100質量%であってもよい。ジエン系ゴムの含有量を上記量とすることにより、本発明の効果、良好な破断伸び性や低燃費性を好適に享受でき、タイヤ用ゴム組成物として好適に使用できる。
前記のとおり、本発明では、ジエン系ゴムとして、臭気が懸念される天然ゴム(NR)の使用が可能である。NR臭は、天然ゴムに元来含まれる窒素・リン化合物の他、ゴムの木の土壌に含まれる不純物、腐敗物質、細菌が常温~温風乾燥工程の間に新たに産生する腐敗物質、が原因である。一方、アミン臭は、N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(TBBS)、N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(CBS)、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(6PPD)等の分解物が原因であるが、中でも、TBBS由来のアミン臭が微量でも人間にとって不快である。本発明では、非イオン界面活性剤、特定加硫促進剤を配合すると同時に、N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド量を所定以下に抑えているため、臭気を抑制できる。
NRとして、各種製造方法により得られるものを使用できるが、なかでも、天然ゴムラテックスの液相凝固工程を経て製造されるものが好ましい。ラテックスを酸等で凝固させる工程を行うことで、臭気の原因となる不純物が一部除去される。
本発明で使用される天然ゴムラテックスはヘベア樹などの天然ゴムの樹木の樹液として採取され、ゴム分のほか水、タンパク質、脂質、無機塩類などを含み、ゴム中のゲル分は種々の不純物の複合的な存在に基づくものと考えられている。本発明では、天然ゴムラテックスとして、ヘベア樹をタッピングして出てくる生ラテックス(フィールドラテックス)、あるいは遠心分離法やクリーミング法によって濃縮した濃縮ラテックス(精製ラテックス、常法によりアンモニアを添加したハイアンモニアラテックス、亜鉛華とTMTDとアンモニアによって安定化させたLATZラテックスなど)などを使用できる。
天然ゴムラテックスの凝固方法としては、ギ酸、酢酸、硫酸などの酸を添加してpHを調整し、凝固させる方法、等が挙げられる。
通常、作製された凝固ゴムに洗浄処理が行われ、上記水溶液、タンパク質などが除去される。洗浄処理としては、公知の水洗方法が適用できる。洗浄処理後、乾燥機で乾燥させることで、前記凝固工程を経たNRが製造される。
NRとして、リン含有量200ppm以下の高純度化天然ゴムを好適に使用できる。前記高純度化天然ゴムは、例えば、国際公開第2010/071106号、国際公開第2014/125700号に記載の天然ゴムラテックスをケン化処理し、更に凝固する工程を含む製法により製造できる。ケン化、凝固、水洗等の工程で、臭気の原因となる不純物、原料物質、細菌等が除去される。
ジエン系ゴムとして、イソプレン系ゴムである合成イソプレンゴム(IR)も使用できる。IRは、石油から触媒合成され、天然ゴムに含まれる不純物や腐敗原因物質を含有しないため、臭気の発生を抑制できる。なお、破断伸びや耐摩耗性の観点から、通常、NRと併用される。
NR、IR等のイソプレン系ゴムの含有量は、上記ゴム成分100質量%中、10~80質量%が好ましい。これにより、良好な耐亀裂成長性、破断強度が得られる。
本発明のゴム組成物は、BRを含んでもよい。
BRとしては特に限定されず、例えば、日本ゼオン社製のBR1220、宇部興産社製のBR130B、BR150B等の高シス含有量のBR、宇部興産社製のVCR412、VCR617等の1,2-シンジオタクチックポリブタジエン結晶(SPB)を含むBR、希土類元素系触媒を用いて合成されたブタジエンゴム(希土類系BR)等、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。また、スズ化合物により変性されたスズ変性ブタジエンゴム(スズ変性BR)も使用できる。なかでも、シス含量は95質量%以上が好ましい。また、SPBを含むBRとスズ変性BRを併用することも好ましい。
上記SPBを含むBRにおいて、SPBは、耐摩耗性、押し出し加工性の点で、単にBR中に結晶を分散させたものではなく、BRと化学結合したうえで分散していることが好ましい。SPBの融点は、180~220℃が好ましい。SPBを含むBR中におけるSPBの含有量は、2.5~20質量%が好ましい。ここで、SPBを含むBR中におけるSPBの含有量とは、沸騰n-ヘキサン不溶物の含有量を示す。
上記スズ変性BRは、リチウム開始剤により1,3-ブタジエンの重合を行った後、スズ化合物を添加することにより得られ、更に該スズ変性BR分子の末端はスズ-炭素結合で結合されていることが好ましい。
上記リチウム開始剤としては、アルキルリチウム、アリールリチウム等のリチウム系化合物、スズ化合物としては、四塩化スズ、ブチルスズトリクロライド等が挙げられる。また、スズ変性BRのスズ原子の含有量は50~3000ppmが好ましく、スズ変性BRの分子量分布(Mw/Mn)は2以下であることが好ましい。また、スズ変性BRのビニル含量は、好ましくは5~50質量%である。
なお、本明細書において、数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)を用い、標準ポリスチレンより換算した値である。ビニル含量(1,2-結合ブタジエン単位量)は、赤外吸収スペクトル分析法によって測定できる。
上記ゴム成分100質量%中のBRの含有量は、好ましくは20質量%以上、より好ましくは30質量%以上である。該含有量は、好ましくは80質量%以下、より好ましくは75質量%以下である。BRの含有量が上記範囲内であると、良好な破断時伸びを確保しつつ、良好な耐摩耗性、耐久性、耐亀裂成長性が得られる。
上記ゴム成分100質量%中のイソプレン系ゴム及びBRの合計含有量は、サイドウォール、クリンチ配合の場合、好ましくは90質量%以上、より好ましくは95質量%以上であり、100質量%であってもよい。これにより、良好な破断時伸び、耐摩耗性、耐久性、耐亀裂成長性が得られる。なお、トレッド配合の場合には、BR又はSBRを主成分とした場合、NRを含有しなくともよい。
本発明では、非イオン界面活性剤又はポリエチレングリコールが用いられる。
非イオン界面活性剤は、特に限定されないが、なかでも、下記式(A)及び/又は下記式(B)で表される非イオン界面活性剤、並びにプルロニック型非イオン界面活性剤からなる群より選択される少なくとも1種を好適に使用できる。特定の分子構造や分子量を持つ界面活性剤を用いることで、ゴム中から適量が表層に移行し、タイヤ表面に老化防止剤、ワックス、オイル、粘着レジンを含む、厚み数μmの均一薄膜のブルーム層が形成される。界面活性剤の疎水基はゴム側、親水基は外気側に整列し、表面の凹凸が減り、表面積が減る。これにより、低分子量のT-ブチルアミン等の揮発性の臭気物質がブルーム層に溶解し、大気中に揮発する臭気物質が低減され、臭気の発生が抑制されるものと推察される。なお、非イオン界面活性剤は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
(式中、Rは、炭素数6~26の炭化水素基を表す。dは整数を表す。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
(式中、R及びRは、同一若しくは異なって、炭素数6~26の炭化水素基を表す。eは整数を表す。)
まず、上記式(A)及び/又は上記式(B)で表される非イオン界面活性剤について説明する。これらの界面活性剤の中では、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、上記式(A)で表される非イオン界面活性剤が好ましい。
式(A)のRは、炭素数6~26の炭化水素基を表す。Rの炭化水素基の炭素数が5以下の場合、ゴムへの相溶性が低く、ゴム表面に移行する速度が速くなりすぎる為、ゴム表面の外観が悪くなる傾向がある。またRの炭化水素基の炭素数が27以上の場合、原料が入手困難または高価であり、不適である。Rの炭化水素基の炭素数が上記範囲内であると、非イオン界面活性剤のブルームを好適にコントロールでき、本発明の効果がより好適に得られる。
の炭化水素基の炭素数は、好ましくは8~24、より好ましくは10~22、更に好ましくは14~20である。
の炭素数6~26の炭化水素基としては、炭素数6~26のアルケニル基、炭素数6~26のアルキニル基、炭素数6~26のアルキル基が挙げられる。
炭素数6~26のアルケニル基としては、例えば、1-ヘキセニル基、2-ヘキセニル基、1-オクテニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基、トリデセニル基、テトラデセニル基、ペンタデセニル基、ヘプタデセニル基、オクタデセニル基、イコセニル基、トリコセニル基、ヘキサコセニル基等が挙げられる。
炭素数6~26のアルキニル基としては、例えば、ヘキシニル基、へプチニル基、オクチニル基、ノニニル基、デシニル基、ウンデシニル基、ドデシニル基、トリデシニル基、テトラデシニル基、ペンタデシニル基、ヘプタデシニル基、オクタデシニル基、イコシニル基、トリコシニル基、ヘキサコシニル基等が挙げられる。
炭素数6~26のアルキル基としては、例えば、へキシル基、へプチル基、2-エチルヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、イコシル基、トリコシル基、ヘキサコシル基等が挙げられる。
としては、炭素数6~26のアルケニル基、炭素数6~26のアルキニル基が好ましく、炭素数6~26のアルケニル基がより好ましい。
d(整数)は、大きいほど親水親油バランスを表すHLB値が高くなり、ゴム表面に移行する速度が速くなる傾向がある。本発明において、dの値は特に限定されず、使用条件・目的等に応じて適宜選択できる。なかでも、dとしては、好ましくは2~25、より好ましくは4~20、更に好ましくは8~16、特に好ましくは10~14である。
上記式(A)で表される非イオン界面活性剤としては、エチレングリコールモノオレエート、エチレングリコールモノパルミエート、エチレングリコールモノパルミテート、エチレングリコールモノパクセネート、エチレングリコールモノリノレート、エチレングリコールモノリノレネート、エチレングリコールモノアラキドネート、エチレングリコールモノステアレート、エチレングリコールモノセチルエート、エチレングリコールモノラウレート等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、入手の容易性、コストの点から、エチレングリコールモノオレエート、エチレングリコールモノラウレート、エチレングリコールモノステアレート、エチレングリコールモノパルミテートが好ましい。
式(B)のR及びRは、同一若しくは異なって、炭素数6~26の炭化水素基を表す。R及びRの炭化水素基の炭素数が5以下の場合、ゴムへの相溶性が低く、ゴム表面に移行する速度が速くなりすぎる為、ゴム表面の外観が悪くなる傾向がある。またR及びRの炭化水素基の炭素数が27以上の場合、原料が入手困難または高価であり、不適である。R及びRの炭化水素基の炭素数が上記範囲内であると、非イオン界面活性剤のブルームを好適にコントロールでき、本発明の効果がより好適に得られる。
及びRの炭化水素基の炭素数は、好ましくは8~24、より好ましくは10~22、更に好ましくは14~20である。
及びRの炭素数6~26の炭化水素基としては、炭素数6~26のアルケニル基、炭素数6~26のアルキニル基、炭素数6~26のアルキル基が挙げられる。
炭素数6~26のアルケニル基、炭素数6~26のアルキニル基、炭素数6~26のアルキル基としては、上述のRの場合と同様の基が挙げられる。
及びRとしては、炭素数6~26のアルケニル基、炭素数6~26のアルキニル基が好ましく、炭素数6~26のアルケニル基がより好ましい。
e(整数)は、大きいほど親水親油バランスを表すHLB値が高くなり、ゴム表面に移行する速度が速くなる傾向がある。本発明において、eの値は特に限定されず、使用条件・目的等に応じて適宜選択できる。なかでも、eとしては、好ましくは2~25、より好ましくは4~20、更に好ましくは8~16、特に好ましくは10~14である。
上記式(B)で表される非イオン界面活性剤としては、エチレングリコールジオレエート、エチレングリコールジパルミエート、エチレングリコールジパルミテート、エチレングリコールジパクセネート、エチレングリコールジリノレート、エチレングリコールジリノレネート、エチレングリコールジアラキドネート、エチレングリコールジステアレート、エチレングリコールジセチルエート、エチレングリコールジラウレート等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、入手の容易性、コストの点から、エチレングリコールジオレエート、エチレングリコールジラウレート、エチレングリコールジステアレート、エチレングリコールジパルミテートが好ましい。
次に、プルロニック型非イオン界面活性剤について説明する。
プルロニック型非イオン界面活性剤は、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマー、ポリプロピレングリコールエチレンオキシド付加物とも呼ばれ、一般的には、下記式(I)で表わされる非イオン界面活性剤である。下記式(I)で表わされるように、プルロニック型非イオン界面活性剤は、両側にエチレンオキシド構造から構成される親水基を有し、この親水基に挟まれるように、プロピレンオキシド構造から構成される疎水基を有する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
(式(I)中、a、b、cは整数を表す。)
プルロニック型非イオン界面活性剤のポリプロピレンオキシドブロックの重合度(上記式(I)のb)、及びポリエチレンオキシドの付加量(上記式(I)のa+c)は特に限定されず、使用条件・目的等に応じて適宜選択できる。ポリプロピレンオキシドブロックの割合が高くなる程ゴムとの親和性が高く、ゴム表面に移行する速度が遅くなる傾向がある。なかでも、非イオン界面活性剤のブルームを好適にコントロールでき、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、ポリプロピレンオキシドブロックの重合度(上記式(I)のb)は、好ましくは100以下であり、より好ましくは10~70、更に好ましくは10~60、特に好ましくは20~60、最も好ましくは20~45である。同様に、ポリエチレンオキシドの付加量(上記式(I)のa+c)は、好ましくは100以下であり、より好ましくは3~65、更に好ましくは5~55、特に好ましくは5~40、最も好ましくは10~40である。ポリプロピレンオキシドブロックの重合度、ポリエチレンオキシドの付加量が上記範囲内であると、非イオン界面活性剤のブルームを好適にコントロールでき、本発明の効果がより好適に得られる。
プルロニック型非イオン界面活性剤としては、BASFジャパン(株)製のプルロニックシリーズ、三洋化成工業(株)製のニューポールPEシリーズ、旭電化工業(株)製のアデカプルロニックL又はFシリーズ、第一工業製薬(株)製エパンシリーズ、日油(株)製のプロノンシリーズ又はユニルーブ等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
非イオン界面活性剤として、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、(ポリ)エチレングリコールジアルキルエーテル等も使用可能である。
ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルにおける脂肪酸は、炭素数が6~22であることが好ましく、12~20がより好ましい。また、エチレンオキシドの平均付加モル数は、好ましくは5~40モルであり、より好ましくは5~20モルである。
ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルの具体例としては、モノヤシ油脂肪酸ポリオキシエチレンソルビタン、モノラウリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、モノパルミチン酸ポリオキシエチレンソルビタン、モノステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、モノイソステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、トリステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、モノオレイン酸ポリオキシエチレンソルビタン、トリオレイン酸ポリオキシエチレンソルビタン等が挙げられる。なかでも、モノステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタン、トリオレイン酸ポリオキシエチレンソルビタンが好ましい。
ポリオキシエチレンアルキルエーテルにおけるアルキル基は、炭素数が6~22であることが好ましく、8~16がより好ましい。アルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよい。また、エチレンオキシドの平均付加モル数は、好ましくは5~40モルであり、より好ましくは5~20モルである。
ポリオキシエチレンアルキルエーテルの具体例としては、ポリオキシエチレンドデシルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル等が挙げられる。なかでも、ポリオキシエチレンドデシルエーテルが好ましい。
(ポリ)エチレングリコールジアルキルエーテルにおけるアルキル基は、炭素数が2~18であることが好ましく、3~10がより好ましい。アルキル基は、直鎖、分岐、環状のいずれでもよい。2個のアルキル基は、同一の基でも、異なる基でもよい。また、エチレンオキシドの平均付加モル数は、好ましくは1~40モルであり、より好ましくは1~10モルである。
(ポリ)エチレングリコールジアルキルエーテルの具体例としては、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジイソプロピルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテルのアルキル基の炭素数が1~4のモノエチレングリコールジアルキルエーテル;ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテルのアルキル基の炭素数が1~4のジエチレングリコールジアルキルエーテル;等が挙げられる。なかでも、エチレングリコールジブチルエーテルが好ましい。
ポリエチレングリコール(PEG)としては特に限定されず、例えば、下記式で表される化合物を好適に使用できる。
HO(CHCHO)
(pは繰り返し単位を表す。)
ポリエチレングリコールの数平均分子量Mnは、好ましくは1000~10000、より好ましくは2000~5000である。上記範囲内の場合、本発明の効果が良好に得られる。
ゴム成分100質量部に対して、非イオン界面活性剤又はポリエチレングリコールの含有量は、0.2質量部以上、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは0.7質量部以上、更に好ましくは1.0質量部以上である。0.2質量部未満では、本発明の効果が充分に得られない。また、該含有量は、6.0質量部以下、好ましくは4.0質量部以下、より好ましくは3.0質量部以下、更に好ましくは2.0質量部以下である。6.0質量部を超えると、破断時伸びが悪化し、スコーチタイムが短くなる(加工性悪化)。
本発明では、特定の加硫促進剤として、下記式(1)で表される化合物が使用される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
(式中、R11は炭素数2~16のアルキル基を表す。R12は炭素数3~16の分岐構造を有するアルキル基又はベンゾチアゾリルスルフィド基を表す。)
11のアルキル基としては、分岐構造を有するものが好ましい。該分岐構造を有するアルキル基としては、後述するR12の炭素数3~16の分岐構造を有するアルキル基と同様のものが好ましい。
11のアルキル基の炭素数は、4~16が好ましく、4~12がより好ましい。1では、吸着してしまう傾向があり、17以上では、硬度が低くなる傾向がある。
11の好ましいアルキル基としては、エチル基、t-ブチル基、2-エチルヘキシル基、2-メチルヘキシル基、3-エチルヘキシル基、3-メチルヘキシル基、2-エチルプロピル基、2-エチルブチル基、2-エチルペンチル基、2-エチルヘプチル基、2-エチルオクチル基などが挙げられる。
12の炭素数3~16の分岐構造を有するアルキル基としては、-(CH-CH(kは1~14の整数)で表される直鎖アルキル基における炭素鎖(CHを構成する少なくとも1個の水素原子をアルキル基で置換した分岐構造を有するもの(分岐構造を有する直鎖アルキル基)が好ましい。
12の分岐構造を有するアルキル基の炭素数は、4~16が好ましく、6~12がより好ましい。2以下では、吸着してしまう傾向があり、17以上では、硬度が低くなる傾向がある。
12の好ましいアルキル基としては、t-ブチル基、2-エチルヘキシル基、2-メチルヘキシル基、3-エチルヘキシル基、3-メチルヘキシル基、2-エチルプロピル基、2-エチルブチル基、2-エチルペンチル基、2-エチルヘプチル基、2-エチルオクチル基などが挙げられる。
12のベンゾチアゾリルスルフィド基は、下記式で表される基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
12はベンゾチアゾリルスルフィド基であることが好ましい。また、優れた硬度が得られるという点から、R11がt-ブチル基の場合、R12はベンゾチアゾリルスルフィド基であることが好ましい。
上記式(1)で表される化合物としては、川口化学工業(株)製のBEHZ(N,N-ジ(2-エチルヘキシル)-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)、川口化学工業(株)製のBMHZ(N,N-ジ(2-メチルヘキシル)-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)、フレキシス(株)製のサントキュアーTBSI(N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンイミド)、大内新興化学工業(株)製のETZ(N-エチル-N-t-ブチルベンゾチアゾール-2-スルフェンアミド)などが挙げられる。
上記式(1)で表される加硫促進剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、0.2質量部以上、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは0.7質量部以上である。0.2質量部未満では、所望の架橋密度が得られず、破断時伸び等の性能が低下する傾向がある。該含有量は、10質量部以下、好ましくは6.0質量部以下、より好ましくは5.0質量部以下、更に好ましくは4.5質量部以下である。10質量部を超えると、破断伸びが低下する。
本発明では、N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミドの含有量は、ゴム成分100質量部に対して0.5質量部以下である。当該化合物量を少量にすることで、加硫後において、t-ブチルアミン等による悪臭を防止できる。好ましくは0.4質量部以下、より好ましくは0.3質量部以下、更に好ましくは0.2質量部以下で、含まない方が好ましい。
なお、難分解性であり、第1指定化学物質という点で、N,N-ジシクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミドの含有量が少ない方が望ましく、例えば、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以下、より好ましくは0.1質量部以下で、含まないことが特に好ましい。
本発明では、カーボンブラック、シリカのいずれかを単独で用いてもよく、両者を併用してもよい。
本発明のゴム組成物はカーボンブラックを含むことが好ましい。これにより、補強効果、紫外線防止効果が得られ、本発明の効果が良好に得られる。使用できるカーボンブラックとしては、例えば、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAFなどがあげられる。
カーボンブラックのチッ素吸着比表面積(NSA)は、20~200m/gが好ましく、30~120m/gがより好ましい。なお、NSAが20m/g未満では、耐久性、操縦安定性が低下するおそれがある。NSAが200m/gを超えると、充分な低燃費性、加工性が得られないおそれがある。なお、本明細書において、カーボンブラックのチッ素吸着比表面積は、JIS K 6217-2:2001によって求められる。
上記ゴム組成物がカーボンブラックを含有する場合、カーボンブラックの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは2~60質量部、より好ましくは20~55質量部、更に好ましくは24~50質量部である。2質量部未満では、充分な耐紫外線クラック性、補強性が得られず、耐久性、破断時伸び、操縦安定性、耐オゾン性、耐変色性が悪化する傾向がある。60質量部を超えると、低燃費性が悪化するおそれがある。
本発明のゴム組成物には、シリカを配合してもよい。シリカとしては特に限定されず、例えば、乾式法シリカ(無水シリカ)、湿式法シリカ(含水シリカ)などを用いることができる。シラノール基が多いという理由から、湿式法シリカ(含水シリカ)が好ましい。
上記ゴム組成物がシリカを含有する場合、シリカの含有量は、本発明の効果などの観点から適宜設定すればよく、例えば、サイドウォール及びクリンチに適用する場合、その含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.1~40質量部である。40質量部を超えると、低燃費性、加工性が悪化するおそれがある。
上記ゴム組成物がシリカを含有する場合、シリカとともにシランカップリング剤を含むことが好ましい。なお、カーボンブラックの含有量が15質量部以上で、シリカの含有量が12質量部以下の場合は、シリカがカーボンゲル中に固定化され、再凝集する恐れは少ないため、シランカップリング剤は不要である。
シランカップリング剤としては、ゴム工業において、従来からシリカと併用される任意のシランカップリング剤を使用することができ、例えば、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド等のスルフィド系、3-メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプト系、ビニルトリエトキシシランなどのビニル系、3-アミノプロピルトリエトキシシランなどのアミノ系、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシランのグリシドキシ系、3-ニトロプロピルトリメトキシシランなどのニトロ系、3-クロロプロピルトリメトキシシランなどのクロロ系等が挙げられる。
本発明のゴム組成物は、軟化剤を配合してもよい。軟化剤を配合することにより、非イオン界面活性剤等のブルームを好適にコントロールでき、本発明の効果がより良好に得られる。
軟化剤としては、オイル、C5系石油樹脂、C9系石油樹脂、クマロンインデン樹脂、インデン樹脂、非反応性アルキルフェノール樹脂、α-メチルスチレン及び/又はスチレンを重合して得られる芳香族ビニル重合体などの樹脂が挙げられる。なかでも、本発明の効果が好適に得られるという理由から、オイルが好ましい。
オイルとしては、例えば、パラフィン系プロセスオイル、アロマ系プロセスオイル(処理留出物芳香族系抽出物(TDAE(treated distillate aromatic extracts))等)、ナフテン系プロセスオイルなどのプロセスオイル;ひまし油、綿実油等の植物油脂、又はその混合物等が挙げられる。なかでも、破断強度、伸びに優れる理由から、TDAE等のアロマ系プロセスオイル、ナフテン系オイルが好ましい。
軟化剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは1.0質量部以上、より好ましくは3.0質量部以上である。また、該含有量は、好ましくは30質量部以下、より好ましくは14質量部以下、更に好ましくは12質量部以下である。上記範囲内とすることにより、非イオン界面活性剤、老化防止剤、ワックス等のブルームを好適にコントロールでき、耐候性及び本発明の効果がより好適に得られる。
本発明のゴム組成物には、前記成分以外にも、ゴム組成物の製造に一般に使用される配合剤、例えば、ステアリン酸、酸化亜鉛、加硫剤などを適宜配合できる。
本発明では、加硫剤として硫黄を使用することが好ましい。これにより、ポリマー間に適度な架橋鎖を形成でき、非イオン界面活性剤等のブルームを好適にコントロールでき、本発明の効果がより好適に得られる。硫黄としては、ゴム工業において一般的に用いられる粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄、可溶性硫黄などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
硫黄の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上、更に好ましくは1.0質量部以上である。0.1質量部未満であると、加硫後の硬度(Hs)や隣接ゴム配合との共架橋が充分に得られないおそれがある。該含有量は、好ましくは6.0質量部以下、より好ましくは4.0質量部以下、更に好ましくは3.0質量部以下である。6.0質量部を超えると、耐亀裂成長性、耐オゾン性、破断時伸び、耐久性が悪化するおそれがある。
本発明では、加硫剤として、硫黄以外にもアルキルフェノール・塩化硫黄縮合物(例えば、田岡化学工業(株)製のタッキロールV200)を使用してもよい。
本発明のゴム組成物の製造方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、前記各成分をオープンロール、バンバリーミキサーなどのゴム混練装置を用いて混練し、その後加硫する方法などにより製造できる。
本発明のゴム組成物は、タイヤ部材であれば特に制限なく使用できるが、トレッド、ウイング、サイドウォール、クリンチなど、タイヤの表面(外面)を構成するタイヤ外層用ゴム組成物として好適に使用でき、なかでも、サイドウォール、クリンチエイペックス、ウイングにより好適に使用できる。
ウイングとは、ショルダー部において、トレッドとサイドウォールの間に位置する部材であり、具体的には、特開2007-176267号公報の図1、3等に示される部材である。
クリンチとは、サイドウォール下部に存在するリムとの接触部をカバーするゴム部であり、クリンチエイペックス又はラバーチェーファーともいう。具体的には、例えば、特開2008-75066号公報の図1等に示される部材である。
本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法によって製造できる。すなわち、上記ゴム組成物を未加硫の段階でタイヤのトレッド、ウイング、サイドウォール、クリンチなどの形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成形機上にて通常の方法にて成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、未加硫タイヤを形成できる。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧してタイヤを製造できる。
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
以下、製造例で使用した各種薬品について説明する。
天然ゴムラテックス:タイテックス社から入手したフィールドラテックスを使用
界面活性剤:花王(株)製のエマールE
NaOH:和光純薬工業(株)製のNaOH
(製造例1:改質天然ゴム1の製造)
天然ゴムラテックスの固形分濃度(DRC)を30%(w/v)に調整した後、天然ゴムラテックス1000gに対し、界面活性剤エマールE 10gとNaOH20gを加え、室温で48時間ケン化反応を行い、ケン化天然ゴムラテックスを得た。このラテックスに水を添加してDRC15%(w/v)となるまで希釈した後、ゆっくり攪拌しながらギ酸を添加しpHを4.0~4.5に調整し、凝集させた。凝集したゴムを粉砕し、水1000mlで洗浄を6回繰り返し、その後110℃で2時間乾燥し、改質天然ゴム1(固形ゴム)を得た。
(製造例2:改質天然ゴム2の製造)
NaOH量を30g、ケン化反応時間を96時間に変更した以外は、製造例1と同様にして、改質天然ゴム2を得た。
(製造例3:改質天然ゴム3の製造)
NaOH量を15g、ケン化反応時間を24時間、水1000mlでの洗浄回数を2回に変更した以外は、製造例1と同様にして、改質天然ゴム3を得た。
(製造例4:改質天然ゴム4の製造)
NaOH量を10g、ケン化反応時間を1時間、水1000mlでの洗浄回数を1回に変更した以外は、製造例1と同様にして、改質天然ゴム4を得た。
以下、実施例及び比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
NR1:TSR20
NR2:RSS3
改質NR1:上記製造例1(リン:105ppm)
改質NR2:上記製造例2(リン:20ppm)
改質NR3:上記製造例3(リン:220ppm)
改質NR4:上記製造例4(リン:390ppm)
IR:IR2200
BR1:日本ゼオン(株)製のBR1250H(リチウム開始剤を用いて重合したスズ変性BR、スズ原子の含有量:250ppm、Mn/Mw:1.39、ビニル含量:10.0質量%)
BR2:宇部興産(株)製のVCR617(SPBを含むBR、SPBの含有量:17質量%、SPBの融点:200℃)
BR3:JSR(株)製のBR730(Nd系触媒を用いて合成した希土類系BR、シス含量:97質量%)
EPDM:住友化学(株)製のエスプレンEPDM301A
カーボンブラック1(N550):キャボットジャパン(株)製のショウブラックN550(NSA:42m/g、DBP吸油量:115ml/100g)
カーボンブラック2(N220):キャボットジャパン(株)製のショウブラックN220(NSA:111m/g、DBP吸油量:115ml/100g)
シリカ:エボニックデグッサ社製のウルトラジルVN3
オイル:H&R社製のvivatec500(TDAE、Low Polycyclic Aroma Oil)
石油系C5レジン:丸善石油化学(株)製のマルカレッツT-100AS(軟化点:102℃)
ワックス:日本精鑞社製のOxoace355
界面活性剤1:三洋化成工業(株)製のニューポールPE-64(プルロニック型非イオン界面活性剤(PEG/PPG-25/30コポリマー)(上記式(I)のa+c:25、b:30))
界面活性剤2:三洋化成工業(株)製のニューポールPE-74(プルロニック型非イオン界面活性剤(PEG/PPG-30/35コポリマー)(上記式(I)のa+c:30、b:35))
界面活性剤3:三洋化成工業(株)製のイオネットDO600(主成分が、式(B)のR及びR:-C1733、式(B)のe:12、下式で表わされる化合物)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
界面活性剤4:三洋化成工業(株)製のイオネットPO600(主成分が、式(A)のR:-C1733、式(A)のd:12、下式で表わされる化合物)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
界面活性剤5:関東化学(株)製のモノステアリン酸ポリオキシエチレンソルビタン
界面活性剤6:関東化学(株)製のトリオレイン酸ポリオキシエチレンソルビタン
界面活性剤7:関東化学(株)製のポリオキシエチレンドデシルエーテル
界面活性剤8:東京化成工業(株)製のエチレングリコールジブチルエーテル
界面活性剤9:三洋化成(株)製のPEG-4000N(PEG、Mn:3100)
老化防止剤6C:住友化学(株)製のアンチゲン6C(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(6PPD))
老化防止剤TMQ:大内新興化学工業(株)製ノクラック224(2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン重合体)
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
酸化亜鉛:東邦亜鉛(株)製の銀嶺R
硫黄:日本乾溜工業(株)製のセイミ硫黄OT(不溶性硫黄、オイル10%含有)
加硫促進剤TBBS:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS(N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
加硫促進剤CBS:大内新興化学工業(株)製のノクセラーCZ(N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
加硫促進剤DM:大内新興化学工業(株)製のノクセラーDM(ジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィド)
加硫促進剤TBSI:フレキシス(株)製のサントキュアーTBSI(N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンイミド)
加硫促進剤BEHZ:川口化学工業(株)製のBEHZ(N,N-ジ(2-エチルヘキシル)-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
V200:田岡化学工業(株)製のタッキロールV200(アルキルフェノール・塩化硫黄縮合物)
(実施例及び比較例)
表1~3に示す配合処方にしたがい、(株)神戸製鋼製1.7Lバンバリーミキサーを用いて、硫黄及び加硫促進剤以外の薬品を混練りした(160℃排出まで4分間)。次に、オープンロールを用いて、得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加して練り込み、未加硫ゴム組成物を得た(105℃排出まで3分間)。得られた未加硫ゴム組成物を用いて、サイドウォールの形状に合わせて成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを作製し、175℃で10分間加硫して試験用タイヤ(195/65R15、サマータイヤ)を得た。なお、サイドウォールの硬度Hsを54±2に調整した。
得られた試験用タイヤの性能を以下の試験により評価した。
<臭気官能評価>
加硫後、4週間常温で放置し、ブルーム層を形成させた後、タイヤ1本を空気透過に優れた袋に包み込み、開部分を完全に加熱封止した。2週間、室温に放置し、下記基準にて、袋中の臭いを官能評価した。なお、3点以上を目標とした。
1点:悪臭。
2点:不快に感じる。
3点:臭気を感じるが、許容できる。
4点:問題なし。
5点:無臭。
6点:芳香を感じる。
<押し出し焼け性能>
押し出し成形したサイドウォールについて、スコーチタイムt10、目視による押し出し生地の平坦性、エッジのスムース度合、を総合的に評価した。なお、押し出し焼けが発生すると、生地に焼けビッツが生じ、生地に所々、盛り上がりが生じたり、エッジが凸凹になる、所定のサイドウォール厚み分布が得られない、加硫後にゴム流れ不良によるベアーネスが生じる、ユニフォミテー不良が生じる、等の問題が生じる。
6点満点で評価した。数値が大きいほど、押し出し加工性が優れることを示している。なお、3点以上を目標とした。3+とは、4点未満であるが、3点より若干優れることを示す。
<破断時伸び>
タイヤのサイドウォールから試験ゴムを切り出した。次に、切り出した試験ゴムから3号ダンベル型を用いて試験片を作成し、JIS K 6251「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム-引張特性の求め方」に準じて、室温にて引張試験を実施し、破断時伸びEB(%)を測定した。なお、EB380%以上を目標とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
ジエン系ゴムを含むゴム成分と、非イオン界面活性剤又はポリエチレングリコールと、前記式(1)で表される加硫促進剤とを所定量含有し、N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミドの含有量が所定以下に調整した実施例では、良好な破断時伸び、押し出し焼け性能(加工性)を維持又は改善しながら、臭気の発生が抑制された。
具体的には、実施例1、2、3、比較例2に、非イオン界面活性剤の配合により、破断時伸び、押し出し焼け性能が維持又は改善されつつ、臭気が改善されること、実施例1、12、比較例1、3に、TBBSを0.5質量部以下とすることで、臭気が良好であることが立証された。
CBS、DM、BEHZは、サイドウォールに使用する程度の配合量では臭気の問題がなく、BEHZやTBSIはスコーチが長く、スコーチ短いCBSやDMやV200と併用すれば、焼け性を許容レベルにできることも明らかとなった(実施例14、16、17、18、実施例20、21)
TSRよりRSS、RSSより高純度化NRが臭気の抑制性が良好であり、また、高純度化NRは、TSRやRSSより、押し出し焼け性能に優れていた(実施例23~28)。

Claims (6)

  1. ゴム成分と、非イオン界面活性剤又はポリエチレングリコールと、下記式(1)で表される加硫促進剤とを含み、
    ゴム成分100質量%中のジエン系ゴムの含有量が70~100質量%であり、
    ゴム成分100質量部に対して、前記非イオン界面活性剤又は前記ポリエチレングリコールの含有量が0.2~6.0質量部、前記加硫促進剤の含有量が0.2~10質量部、N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミドの含有量が0.5質量部以下であるタイヤ外層用ゴム組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (式中、R11は炭素数2~16のアルキル基を表す。R12は炭素数3~16の分岐構造を有するアルキル基又はベンゾチアゾリルスルフィド基を表す。)
  2. 前記非イオン界面活性剤は、下記式(A)及び/又は下記式(B)で表される非イオン界面活性剤、並びにプルロニック型非イオン界面活性剤からなる群より選択される少なくとも1種である請求項1記載のタイヤ外層用ゴム組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (式中、Rは、炭素数6~26の炭化水素基を表す。dは整数を表す。)
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (式中、R及びRは、同一若しくは異なって、炭素数6~26の炭化水素基を表す。eは整数を表す。)
  3. 前記ジエン系ゴムが天然ゴムラテックスの液相凝固工程を経て製造される天然ゴム及び/又は合成イソプレンゴムを含む請求項1又は2記載のタイヤ外層用ゴム組成物。
  4. 前記ジエン系ゴムがリン含有量200ppm以下の高純度化天然ゴムを含む請求項1~3のいずれかに記載のタイヤ外層用ゴム組成物。
  5. トレッド、サイドウォール、ウイング又はクリンチ用ゴム組成物である請求項1~4のいずれかに記載のタイヤ外層用ゴム組成物。
  6. 請求項1~5のいずれかに記載のタイヤ外層用ゴム組成物を用いて作製した空気入りタイヤ。
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