JP2006219631A - ゴム組成物およびそれからなるタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】強度および耐候性を向上させ、さらに石油資源の使用を極力抑えたゴム組成物およびそれからなるタイヤを提供する。
【解決手段】エポキシ化天然ゴムおよび／または天然ゴムからなるゴム成分１００重量部に対して、石油外資源由来の顔料を３〜１２重量部、カーボンブラックを１０重量部以下、およびシリカを３０重量部以上含有するゴム組成物、ならびにそれからなるタイヤ。
【選択図】なし

Description

本発明は、ゴム組成物およびそれからなるタイヤに関する。

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、スチレン−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ゴム組成物の配合物の使用には限界がみられる。そのため、将来石油が枯渇した場合を想定すると、ゴム組成物に対して、天然ゴムやシリカ、炭酸カルシウム等の充填剤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、天然ゴムなどの石油外資源から得られるゴム成分は、ゴム組成物の使用環境などの外的要因により劣化しやすいという問題がある。とくに、日光照射下において使用されるタイヤ用ゴム組成物の場合、紫外光をゴム成分が吸収することによってゴム組成物にクラックが生じやすく、ゴム組成物の耐候性に問題がある。そのため、近年、老化防止剤またはカーボンブラックを配合して、紫外線を遮蔽または吸収させることがおこなわれてきたが、老化防止剤およびカーボンブラックはどちらも石油資源からなる配合物であった。

ゴム組成物の耐候性を向上させるために、タイヤ用ゴム組成物に多量の鉄酸化物を配合させることが知られているが（特許文献１参照）、ゴム組成物の強度が低下してしまうという問題があった。

特開２００１−８１２４１号公報

本発明は、強度および耐候性を向上させ、さらに石油資源からなる配合物の使用を極力抑えたゴム組成物およびそれからなるタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、エポキシ化天然ゴムおよび／または天然ゴムからなるゴム成分１００重量部に対して、石油外資源由来の顔料を３〜１２重量部、カーボンブラックを１０重量部以下、およびシリカを３０重量部以上含有するゴム組成物に関する。

また、本発明は、前記ゴム組成物からなるタイヤに関する。

本発明によれば、特定のゴム成分、カーボンブラックおよびシリカを含有し、さらに石油外資源由来の顔料を含有することにより、強度および耐候性を向上させ、さらに石油資源からなる配合物の使用を極力抑えたゴム組成物およびそれからなるタイヤを提供することができる。

本発明のゴム組成物は、ゴム成分、石油外資源由来の顔料、シリカおよびカーボンブラックを含有する。

ゴム成分は、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）および／または天然ゴム（ＮＲ）からなる。

ＥＮＲは、天然ゴムのエマルジョンに、過酢酸などのエポキシ化剤を加えて反応させることにより製造される。本発明で使用するＥＮＲは特に限定されないが、具体的には、エポキシ化率が２５％（ＥＮＲ２５）、５０％（ＥＮＲ５０）であるＥＮＲなどが挙げられる。他にもエポキシ化率の異なるＥＮＲも用いることができる。これらのＥＮＲは１種または２種以上組み合わせて用いてもよい。

ＮＲとしては、ＫＲ７、ＴＳＲなどタイヤ工業において一般的なものを使用することができる。

ゴム成分としては、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）などのタイヤ工業において使用されるゴム成分を、ＥＮＲまたはＮＲと併用することができるが、石油外資源であるため環境にやさしく、さらに強度および耐候性を向上させるという効果が得られるため、ゴム成分は、ＥＮＲおよび／またはＮＲのみからなることが好ましい。

本発明のゴム組成物をタイヤのトレッドに用いる場合、ＥＮＲの含有率は３０〜１００重量％、およびサイドウォールに用いる場合、ＥＮＲの含有率は５０重量％以下であることが好ましい。

また、本発明のゴム組成物をタイヤのトレッドに用いる場合、ＮＲの含有率は７０重量％以下、サイドウォールに用いる場合、ＮＲの含有率は５０重量％以上、また、クリンチに用いる場合、ＮＲの含有率は１００重量％であることが好ましい。

石油外資源由来の顔料とは、石油以外の天然資源から得られる有色の無機充填剤および有機顔料をいう。これらは単独または２種以上組み合わせて使用してもよい。

本発明における石油外資源由来の無機顔料は、例えば、石油を熱分解することにより得られるカーボンブラック、シリカなどの白色無機充填剤、透明の無機充填剤を含まない。

石油外資源由来の無機顔料としては、例えば、赤、橙、黄色、緑、青、藍色、紫色、黒、茶色などの色を有するものがあげられる。

石油外資源由来の無機顔料は、有色の金属酸化物であることが好ましい。有色の金属酸化物としては、赤、橙、黄色、緑、青、藍色、紫色、黒、茶色などの色を有する金属酸化物をいう。具体的には、酸化鉄（III）、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、硫酸バリウムなどがあげられる。なかでも、紫外光を吸収することでゴムの劣化を防ぎ、耐光性を向上させることが可能であるため、有色の金属酸化物としては、ベンガラ（酸化鉄（III））、硫酸バリウムが好ましい。

有色の金属酸化物の平均粒子径は、１μｍ以下であることが好ましい。金属酸化物の平均粒子径が１μｍをこえると、ゴム強度が低下する傾向がある。

また、本発明における石油外資源由来の有機顔料としては、炭、植物由来の染料を固体化したレーキ顔料などがあげられる。なかでも、強度および耐候性を向上させるという効果が得られることから、該有機顔料としては炭であることが好ましい。

炭は、木材や竹などの石油外資源を燃焼することで製造されるものをいう。炭としては具体的に備長炭、竹炭などがあげられる。

炭の平均粒子径は、１００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることがより好ましい。炭の平均粒子径が１００μｍをこえると、引張り強度、引裂き強度、耐摩耗性などのゴム物性が低下する傾向がある。

石油外資源由来の顔料の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して３重量部以上、好ましくは４重量部以上、より好ましくは５重量部以上である。含有量が３重量部未満では、該顔料による紫外光の吸収が充分になされず、ゴム組成物にクラックが発生する。また、石油外資源由来の顔料の含有量は、１２重量部以下、好ましくは１１重量部以下、より好ましくは１０重量部以下である。含有量が１２重量部をこえると、ゴム組成物の強度が低下する。

カーボンブラックとしては、Ｎ２２０、Ｎ２３４、Ｎ３５０、Ｎ５５０のように、タイヤ工業において一般的に使用される規格のカーボンブラックを用いることができる。なかでも、充分なゴムへの補強効果が得られることから、Ｎ２２０のカーボンブラックを用いることが好ましい。

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１０重量部以下、好ましくは５重量部以下である。含有量が１０重量部をこえると、ゴム組成物中における石油外成分の比率が高くなり好ましくない。

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４０重量部以上である。含有量が３０重量部未満では、ゴムへの補強効果が少なく、ゴムの強度が不足してしまう。また、シリカの含有量は９０重量部以下であることが好ましく、８０重量部以下であることがより好ましい。含有量が９０重量部をこえると、混練り時のゴムの粘度が著しく高くなり、混練り、押出しなどにおける加工性が悪くなる傾向がある。

本発明のゴム組成物は、シリカとともにシランカップリング剤を併用することができる。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）ジスルフイド、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、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リ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挙げられる。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もよい。なお、シランカップリング剤は、一般的な配合量とすることができる。

本発明のゴム組成物は、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、具体的に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。

また、植物油脂としては、具体的にひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、ヤシ油、落花生油、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。

本発明のゴム組成物は、ゴム成分、石油外資源由来の顔料、シリカおよびカーボンブラック、ならびに必要に応じて配合される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通常使用されるワックス、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、硫黄、加硫促進剤等の各種添加剤を適宜配合することができる。

本発明のタイヤは、本発明のゴム組成物からなり、とくに、該ゴム組成物からなるトレッド、サイドウォールまたはクリンチを有するタイヤであることが好ましく、該ゴム組成物からなるトレッド、サイドウォールおよびクリンチを有するタイヤであることがとくに好ましい。

本発明のタイヤは、本発明のゴム組成物を用いて通常の方法により製造される。すなわち、前記ゴム成分、石油外資源由来の顔料、カーボンブラックおよびシリカ、ならびに必要に応じて、シランカップリング剤、軟化剤および前記各種添加剤を配合した本発明のゴム組成物を未加硫の段階で、タイヤ部材の形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法にて成形し、未加硫タイヤを形成する。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することができる。

実施例にもとづいて本発明を詳細に説明するが、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を以下に記載する。
ＮＲ：ＴＳＲ
ＥＮＲ２５：クンプーランガスリー社（Kumpulan Guthrie Berhad）（マレーシア）製のエポキシ化天然ゴム（エポキシ化率２５モル％）
カーボンブラック：昭和キャボット（株）製のショウブラックＮ２２０
シリカ：デグサ社製のウルトラシルＶＮ３（ＢＥＴ比表面積：２１０ｍ²／ｇ）
ベンガラ：森下弁柄工業（株）製の七宝印（赤色）
天然炭：備長炭（備長炭の一庵にて購入、黒色、粒子径：１００μｍ以下）
顔料１：戸田工業（株）製の顔料（酸化鉄、赤色、粒子径：０．５μｍより大きく５μｍ未満）
顔料２：戸田工業（株）製の顔料（酸化鉄、赤褐色、粒子径：０．５μｍ以下）
シランカップリング剤：テグサジャパン（株）製のＳｉ７５
オイル：日清オイリオグループ（株）製の大豆油
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックワックス
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ＮＳ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ

実施例１〜１５および比較例１〜１２
表１〜３に記載する硫黄および加硫促進剤以外の前記各種薬品を（株）神戸製鋼所製の１．７Ｌバンバリーにて１４０℃で４分間混練りした後、さらに硫黄および加硫促進剤を配合し、オープンロールで８０℃で２分間混練し、未加硫物を得た。

実施例１、２、５、６、９、１０および１１、ならびに比較例１、２、５、６、９および１０の未加硫物をトレッド形状に、実施例３、７、１２および１３ならびに比較例３、７および１１の未加硫物をサイドウォール形状に、そして実施例４、８、１４および１５ならびに比較例４、８および１２の未加硫物をクリンチ形状にそれぞれ成形した。そして、成形したトレッド形状、サイドウォール形状およびクリンチ形状の未加硫物を、１５０℃で３５分間加硫することにより、それぞれトレッド、サイドウォールおよびクリンチを製造した。

得られたトレッド、サイドウォールおよびクリンチからゴムサンプルを切り出して、以下の試験に用いた。

（ゴム強度）
ＪＩＳ Ｋ６２５１に準じ、前記ゴムサンプルを用いて引張り試験を実施し、試験片の破断強度（以下、ＴＢ）および破断時伸び（以下、ＥＢ）をそれぞれ測定した。そして、ＴＢおよびＥＢを用いて以下の式によりゴム強度を算出した。
（ゴム強度）＝ＴＢ×ＥＢ／２

そして、得られたゴム強度について、実施例１〜２および比較例１〜２では比較例１を１００、実施例３および比較例３では比較例３を１００、実施例４および比較例４では比較例４を１００、実施例５〜６および比較例５〜６では比較例５を１００、実施例７および比較例７では比較例７を１００、実施例８および比較例８では比較例８を１００、さらに、実施例９〜１１および比較例９〜１０では比較例９を１００、実施例１２〜１３および比較例１１では比較例１１を１００、実施例１４〜１５および比較例１２では比較例１２を１００と基準にして、それぞれ指数表示した。

（耐候性）
ゴムサンプルを１２０％伸張させたものを屋外で２ヵ月間曝露し、目視にてクラックを確認する。クラックの発生していないものを「○」、クラックの発生しているものを「×」で表記した。

試験結果を表１〜表３に示す。

Claims (2)

1. エポキシ化天然ゴムおよび／または天然ゴムからなるゴム成分１００重量部に対して、
   石油外資源由来の顔料を３〜１２重量部、
   カーボンブラックを１０重量部以下、および
   シリカを３０重量部以上含有するゴム組成物。
2. 請求項１記載のゴム組成物からなるタイヤ。