JP2006089526A - タイヤ用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】耐空気透過性、耐亀裂成長性能および硬度のようなタイヤ部材として必要な性能を維持し、さらに加工性を向上させたタイヤ用ゴム組成物およびそれにより得られたタイヤを提供する。
【解決手段】天然ゴムおよび／またはその変性物からなるゴム成分１００重量部に対して、シリカを３０重量部以上、炭酸カルシウムを５〜１５重量部、およびカーボンブラックを５重量部以下含有するタイヤ用ゴム組成物、およびそれをインナーライナーまたはエーペックスにに用いたタイヤ。
【選択図】なし

Description

本発明は、加工性を向上させたタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いたタイヤに関する。

近年、環境問題が重視されるようになり、ＣＯ₂排出抑制の規制が強化され、また、石油原料は有限であって供給量が年々減少していることから、将来的に石油価格の高騰が予測され、ブタジエンゴムやカーボンブラックなどの石油資源からなる原材料の使用には限界がみられる。そのため、将来、石油枯渇時を想定すると天然ゴムやシリカのような石油外資源を使用していくことが必要となる。

しかし、石油資源からなるゴムから天然ゴムに、あるいはカーボンブラックからシリカに代替してゴム組成物に配合した場合、ゴム組成物製造時におけるムーニー粘度が増大するため、加工性が低下するという問題がある。

加工性を向上させるために、界面活性剤系のシリカ用加工助剤を配合することによりムーニー粘度を低減することが行なわれているが、得られたゴム組成物をタイヤ部材として用いたときに、耐空気透過性、耐亀裂成長性能などの性能が低下するという問題があった。

また、特許文献１には、カーボンブラック、シリカおよび炭酸カルシウムを配合したタイヤ用ゴム組成物が開示されているが、石油枯渇時を想定したものではなく、さらに耐空気透過性、耐亀裂成長性能および硬度の性能を維持し、加工性を向上させたものではなかった。

特開２００３−１２８８４１号公報

本発明は、耐空気透過性、耐亀裂成長性能および硬度のようなタイヤ部材として必要な性能を維持し、さらに加工性を向上させたタイヤ用ゴム組成物およびそれにより得られたタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、天然ゴムおよび／またはその変性物からなるゴム成分１００重量部に対して、シリカを３０重量部以上、炭酸カルシウムを５〜１５重量部、およびカーボンブラックを５重量部以下含有するタイヤ用ゴム組成物に関する。

前記シリカの含有量は６０重量部以上であることが好ましい。

本発明は、前記タイヤ用ゴム組成物をインナーライナーに用いた空気入りタイヤに関する。

また、本発明は、前記タイヤ用ゴム組成物をエーペックスに用いた空気入りタイヤに関する。

本発明によれば、天然ゴムおよび／またはその変性物からなるゴム成分に、シリカ、炭酸カルシウムおよびカーボンブラックを特定量配合することにより、タイヤ用ゴム組成物製造時における加工性を向上させ、得られたタイヤ用ゴム組成物をインナーライナーに用いることで耐空気透過性および耐亀裂成長性能を維持したタイヤを提供することができる。また、前記タイヤ用ゴム組成物をエーペックスに用いることで硬度を維持したタイヤを提供することができる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ゴム成分、シリカ、炭酸カルシウムおよびカーボンブラックからなる。

ゴム成分としては、天然ゴムおよび／またはその変性物からなる。

天然ゴムの変性物としては、エポキシ化天然ゴム、スチレングラフト天然ゴムなどがあげられるが、シリカとの反応性が大きいエポキシ基を有すること、また、材料を安定に供給できるなどの理由から、エポキシ化天然ゴムが好ましい。

エポキシ化天然ゴムは、市販のエポキシ化天然ゴムを用いてもよいし、天然ゴムをエポキシ化して用いてもよい。天然ゴムをエポキシ化する方法としては、とくに限定されるものではなく、クロルヒドリン法、直接酸化法、過酸化水素法、アルキルヒドロペルオキシド法、過酸法などの方法を用いて行なうことができる。たとえば、天然ゴムに過酢酸や過ギ酸などのエポキシ化剤である有機過酸を反応させる方法などがあげられる。

エポキシ化天然ゴムとしては特に制限はないが、エポキシ化天然ゴムのエポキシ化率は５〜５０％であることが好ましい。エポキシ化率が５％未満では、天然ゴムとの物性に違いがみられない傾向がある。また、エポキシ化率が５０％をこえると、加硫時のリバージョンが低下し、混練り時にゴム混練り物のまとまりが悪く、ゴム混練り物の取り扱いが困難となるため、ゴム組成物の加工性およびタイヤの性能が低下する傾向がある。このようなエポキシ化天然ゴムとして、具体的には、エポキシ化率が２５％のKumplan Guthrie Berhad社製の「ＥＮＲ２５」、エポキシ化率が５０％のKumplan Guthrie Berhad社製の「ＥＮＲ５０」などがあげられる。これらエポキシ化天然ゴムは１種または２種以上組み合わせて用いてもよい。

ゴム成分としては、天然ゴムおよび／またはその変性物のほかに、ブタジエンゴム、ブチルゴムなどを併用することができるが、ゴム成分における石油外資源の含有比率が大きいため環境的観点から好ましく、さらに相溶性がより高いことによる補強性の維持する効果を奏することから、天然ゴムおよび／またはその変性物のみをゴム成分とすることが好ましい。

本発明のタイヤ用ゴム組成物におけるシリカとしては特に制限はなく、通常のタイヤ工業において用いられる一般的なものを使用することができる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物からインナーライナーを作製する場合、シリカの含有量は、ゴム成分１００重量部に対して３０重量部以上、好ましくは３５重量部以上である。含有量が３０重量部未満では、充分な補強効果が望めない。また、含有量は６０重量部以下であることが好ましく、５５重量部以下であることがより好ましい。含有量が６０重量部をこえると、加工性が悪く、また、耐空気透過性も低下する傾向がある。

また、本発明のタイヤ用ゴム組成物からエーペックスを作製する場合、シリカの含有量は、ゴム成分１００重量部に対して６０重量部以上、好ましくは６５重量部以上である。シリカの含有量が６０重量部未満では、エーペックスに必要とされる、充分な硬度が得られない。

本発明のタイヤ用ゴム組成物における炭酸カルシウムの平均粒子径は０．０５μｍ以上であることが好ましく、０．０８μｍ以上であることがより好ましい。平均粒子径が０．０５μｍ未満では、ムーニー粘度の低減効果が期待できない。また、平均粒子径は５μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以下であることがより好ましい。平均粒子径が５μｍをこえると、ゴム強度が著しく低下する傾向がある。

炭酸カルシウムの含有量は、ゴム成分１００重量部に対して５重量部以上、好ましくは９重量部以上である。含有量が５重量部未満では、炭酸カルシウムを含有することにより期待される効果が得られない。また、含有量は１５重量部以下、好ましくは１１重量部以下である。含有量が１５重量部をこえると、耐亀裂成長性能が低下する。

本発明のタイヤ用ゴム組成物におけるカーボンブラックとしては特に制限はなく、通常のタイヤ工業において用いられる一般的なものを使用することができる。

カーボンブラックの含有量は、ゴム成分１００重量部に対して５重量部以下である。含有量が５重量部をこえると、石油外比率が上がるため、好ましくない。カーボンブラックの含有量は少ない方が好ましい。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、シリカとともにシランカップリング剤を含有することが好ましい。シランカップリング剤としては、特に限定されないが、具体的には、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、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（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）テトラスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）トリスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）トリスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）ジスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、２−トリエトキシシリルエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、２−トリメトキシシリルエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィドなどのスルフィド系；３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、２−メルカプトエチルトリメトキシシラン、２−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系；ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメ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、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリエトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメ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、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランなどのグリシドキシ系；３−ニトロプロピルトリメトキシシラン、３−ニトロプロピルトリエ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、３−クロロプロピルトリエトキシシラン、２−クロロエチルトリメトキシシラン、２−クロロエチルトリエトキシシランなどのクロロ系などがあげられる。これらのシランカップリング剤は、１種または２種以上組み合わせて用いてもよい。

シランカップリング剤の含有量は、シリカ１００重量部に対して８〜１６重量部であることが好ましい。含有量が８重量部未満では、ムーニー粘度が増大する傾向がある。また、含有量が１６重量部をこえると、配合（物性）に対して期待される効果が得られず、また、コスト面でのデメリットが大きくなる傾向がある。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、軟化剤としてオイルを含有することができる。オイルとしては、プロセスオイル、植物油脂、またはその混合物を用いてもよい。

プロセスオイルとしては、パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイルなどがあげられる。

植物油脂としては、ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落花生湯、ロジン、パインオイル、パインタール、トール油、コーン油、こめ油、べに花油、ごま油、オリーブ油、ひまわり油、パーム核油、椿油、ホホバ油、マカデミアナッツ油、サフラワー油、桐油などがあげられる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物には、前記したゴム成分、シリカ、炭酸カルシウム、カーボンブラック、シランカップリング剤および軟化剤のほかに、タイヤ工業において一般的に使用されるワックス、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、加硫剤、加硫促進剤などの配合剤を用いることができる。

本発明のタイヤは、本発明のタイヤ用ゴム組成物をタイヤ部材のなかでもインナーライナーまたはエーペックスに用いて製造することで得られる。

インナーライナーは、前記ゴム成分、シリカ、炭酸カルシウム、カーボンブラック、ならびに必要に応じてシランカップリング剤、軟化剤、ワックス、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、加硫剤、加硫促進剤などをバンバリーミキサーやオープンロールなどにより混練し、得られた混練物をロールによりシート化（カレンダー）することにより製造することができる。ここでインナーライナーとは、空気入りタイヤなどのチューブレスタイヤの内圧を保持するために、タイヤの最内面に配置されたタイヤ部位をいう。

エーペックスは、前記ゴム成分、シリカ、炭酸カルシウム、カーボンブラック、ならびに必要に応じてシランカップリング剤、軟化剤、ワックス、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、加硫剤、加硫促進剤などをバンバリーミキサーやオープンロールなどにより混練し、得られた混練物を押し出し機により、必要とする形状に押し出すことで製造することができる。ここで、エーペックス（ビードエーペックス）とは、タイヤのビード部に位置し、カーカスとビードワイヤーに囲まれたタイヤ部位をいう。

本発明のタイヤは、前記のように得られたインナーライナーまたはエーペックスをタイヤ成型機上で他のタイヤ部材と貼り合わせて得られた未加硫タイヤを加硫することにより製造することができる。

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。

実施例において使用した各種薬品について、以下に記載する。
天然ゴム（ＮＲ）：ＴＳＲ
エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）：Kumplan Guthrie Berhad社（マレーシア）製のＥＮＲ−２５（エポキシ化率：２５％）
カーボンブラック：昭和キャボット（株）製のショウワブラックＮ２２０
シリカ：デグッサ製のウルトラジルＶＮ３（チッ素吸着比表面積：２１０ｍ²／ｇ）
炭酸カルシウム：白石工業（株）製の白艶華ＣＣ（平均粒子径：１μｍ）
シランカップリング剤（シラン）：デグッサ社製のＳｉ６９（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド）
オイル：（株）ジャパンエナジー社製のＪＯＭＯプロセスＸ１４０
老化防止剤：大内新興化学工業（株）製のノクラック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）
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ

実施例１〜４および比較例１〜６
硫黄および加硫促進剤を除く表１または表２の配合内容にしたがい、（株）神戸製鋼製１．７Ｌバンバリーを用いて配合材料を混練りした後、オープンロールにて得られた混練り物に、硫黄および加硫促進剤を加えて混練りすることにより未加硫ゴム組成物を作製した。作製した未加硫ゴム組成物を用いて、ムーニー粘度を測定した。

＜ムーニー粘度＞
ＪＩＳ Ｋ６３００に準じて、１３０℃における前記未加硫ゴム組成物のムーニー粘度を測定し、比較例１を１００として、それぞれ指数で示した。指数が大きいほど粘度が低く、加工が容易であることを示す。結果を表１および２に示す。

また、未加硫ゴム組成物を１５０℃で３０分加硫することで、ゴム組成物を作製し、以下の測定試験に用いた。

＜シート加工性＞
ロールにて、前記ゴム組成物からなる１．０ｍｍゲージシートを押出し、目視にて生地の状態を確認した。生地肌において耳切れなどの問題がないものを○、問題のあるものを×で表記した。

＜耐亀成長性能試験＞
ＪＩＳデマッチャー屈曲疲労試験法により、５０％歪みにおける屈曲亀裂成長速度が、３０００万回以上／１ｍｍ亀裂成長のものを○、３０００万回未満／１ｍｍのものを×で表記した。

＜耐空気透過性試験＞
ゴム組成物から、厚み１ｍｍの加硫ゴムシートを作製し、片面に一定の圧力をかけ、経時による圧力の減少を測定することにより測定し、比較例１を１００として、それぞれ指数で表記した。指数が大きいほど空気を通しにくく、耐空気透過性が良好であることを示す。

＜硬度＞
ゴム組成物を２５℃でＪＩＳ−Ａ硬度計を用いて測定した。

結果を表１および２に示す。

Claims (4)

1. 天然ゴムおよび／またはその変性物からなるゴム成分１００重量部に対して、
   シリカを３０重量部以上、
   炭酸カルシウムを５〜１５重量部、および
   カーボンブラックを５重量部以下含有するタイヤ用ゴム組成物。
2. シリカの含有量が６０重量部以上である請求項１記載のタイヤ用ゴム組成物。
3. 請求項１記載のタイヤ用ゴム組成物をインナーライナーに用いたタイヤ。
4. 請求項１または２記載のタイヤ用ゴム組成物をエーペックスに用いたタイヤ。