JP2015124258A - タイヤサイドウォール用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤサイドウォールの低発熱化を図るため、大粒径カーボンブラックを配合する等の技術が知られているが、このような手段ではサイドゥオールの導電性の悪化を招き、ラジオノイズが発生する等の問題点があった。また、前記のような手段ではサイドウォールの耐屈曲疲労性や耐カット性等の諸特性の低下を招いてしまう。
【解決手段】天然ゴム３０〜７０質量部およびその他のジエン系ゴム７０〜３０質量部からなるゴム成分１００質量部に対し、吸油量が２５〜５０（ｍｌ／１００ｇ）、カサ比容が４００〜１０００（ｍｌ／１００ｇ）および体積抵抗率が１×１０^６（Ω・ｃｍ）以下である導電性酸化亜鉛を３〜１５質量部配合し、ＤＢＰ吸油量が８０〜１２０（ｃｍ^３／１００ｇ）のカーボンブラックを３０〜６０質量部配合してなるタイヤサイドウォール用ゴム組成物によって上記課題を解決した。
【選択図】なし

Description

本発明は、タイヤサイドウォール用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものであり、詳しくは、低発熱性、耐屈曲疲労性、耐カット性に優れるとともに、良好な導電性を有し、ラジオノイズの発生等が抑制されたタイヤサイドウォール用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものである。

近年の環境意識の高まりに伴い、タイヤの低燃費性を向上させることが求められている。タイヤサイドウォール用ゴム組成物についても、当該要求が存在し、サイドウォールの低発熱化を図るため、大粒径カーボンブラックを配合する（特許文献１）、あるいは、カーボンブラックの配合量を低減させる、等の手段が講じられるが、このような手段ではサイドウォールの導電性の悪化を招き、自動車の車体やタイヤで発生した静電気がタイヤトレッドを通して散逸しにくいため、ラジオノイズが発生する等の問題点があった。また、前記のような手段では、サイドウォールの耐屈曲疲労性や耐カット性等の諸特性の低下を招いてしまう。

特開昭６１−１０６６８６号公報

本発明の目的は、低発熱性、耐屈曲疲労性、耐カット性に優れるとともに、良好な導電性を有し、ラジオノイズの発生等が抑制されたタイヤサイドウォール用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、特定の組成を有するゴム成分に、特定の特性を有する導電性酸化亜鉛の特定量および特定の特性を有するカーボンブラックの特定量を配合することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成することができた。
すなわち本発明は以下のとおりである。

１．天然ゴム３０〜７０質量部およびその他のジエン系ゴム７０〜３０質量部からなるゴム成分１００質量部に対し、吸油量が２５〜５０（ｍｌ／１００ｇ）、カサ比容が４００〜１０００（ｍｌ／１００ｇ）および体積抵抗率が１×１０^６（Ω・ｃｍ）以下である導電性酸化亜鉛を３〜１５質量部配合し、さらに、ＤＢＰ吸油量が８０〜１２０（ｃｍ^３／１００ｇ）のカーボンブラックを３０〜６０質量部配合してなることを特徴とするタイヤサイドウォール用ゴム組成物。
２．前記ゴム成分１００質量部に対し、前記導電性酸化亜鉛を１０〜３０質量部、ステアリン酸を３〜１８質量部、前記カーボンブラックを２０〜３５質量部配合し、（ａ）前記導電性酸化亜鉛と（ｂ）前記ステアリン酸との配合比（ｂ）／（ａ）が０．３〜０．６であり、かつ前記カーボンブラックの体積分率×前記ＤＢＰ吸油量／１００の値を１５〜３０に調整したマスターバッチを配合してなることを特徴とする前記１に記載のタイヤサイドウォール用ゴム組成物。
３．前記１または２に記載のゴム組成物をサイドウォールに用いた空気入りタイヤ。

本発明によれば、特定の組成を有するゴム成分に、特定の特性を有する導電性酸化亜鉛の特定量および特定の特性を有するカーボンブラックの特定量を配合したので、低発熱性、耐屈曲疲労性、耐カット性に優れるとともに、良好な導電性を有し、ラジオノイズの発生等が抑制されたタイヤサイドウォール用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することができる。
また特定の組成のマスターバッチを配合してなることにより、前記導電性酸化亜鉛およびカーボンブラックの優れた分散性を得ることができ、前記効果を一層高めることができる。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

（ゴム成分）
本発明で使用されるゴム成分は、天然ゴム（ＮＲ）の使用を必須とする。また、ＮＲ以外にも、タイヤサイドウォール用ゴム組成物に配合することができる任意のジエン系ゴムを用いることができ、例えば、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）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。また、ジエン系ゴムはその分子量やミクロ構造はとくに制限されず、アミン、アミド、シリル基等で末端変性されていてもよい。
本発明において、ゴム成分を１００質量部としたとき、ＮＲは、３０〜７０質量部であることが必要であり、好ましくは40〜60質量部である。
ＮＲの配合量が３０質量部未満であると、耐カット性が悪化する。逆に７０質量部を超えると、発熱性および耐屈曲疲労性が悪化する。
ＮＲ以外に使用されるジエン系ゴムは、本発明の効果の点からＢＲがとくに好ましい。

（導電性酸化亜鉛）
本発明で使用される導電性酸化亜鉛は、吸油量が２５〜５０（ｍｌ／１００ｇ）、カサ比容が４００〜１０００（ｍｌ／１００ｇ）および体積抵抗率が１×１０^６（Ω・ｃｍ）以下であることが必要である。吸油量が前記範囲外であると、耐カット性が改善されず、導電性も悪化する。カサ比容が前記範囲外であると、耐カット性が改善されず、導電性も悪化する。体積抵抗率が１×１０^６（Ω・ｃｍ）を超えると所望の導電性が得られない。
さらに好ましい前記吸油量は、35〜45（ｍｌ／１００ｇ）である。
さらに好ましい前記カサ比容は、700〜900（ｍｌ／１００ｇ）である。
さらに好ましい前記体積抵抗率は、１×１０⁵（Ω・ｃｍ）以下である。
導電性酸化亜鉛は、酸化亜鉛にイオンをドーピングする等、公知の手段により調製することができる。該イオンとしては、Ｌｉ⁺、Ｎａ⁺、Ｋ⁺、Ｒｂ⁺、Ｃｓ⁺、Ｔｉ⁴⁺、Ｚｒ⁴⁺、Ｔａ⁵⁺、Ｖ⁵⁺、Ｎｂ⁵⁺、Ａｌ³⁺、Ｂ³⁺、Ｇａ³⁺、Ｉｎ³⁺、Ｔｌ³⁺、Ｃ⁴⁺、Ｓｉ⁴⁺、Ｇｅ⁴⁺、Ｓｎ⁴⁺、Ｐｂ⁴⁺、Ｎ^3-、Ｐ³⁺、Ａｓ³⁺、Ｓｂ³⁺、Ｂｉ³⁺、Ｏ^2-、Ｓ^2-、Ｓｅ^2-、Ｔｅ^2-等が挙げられる。また導電性酸化亜鉛は市販されているものを利用することができ、例えば三井金属鉱業（株）製２３−Ｋ、ハクスイテック（株）製パゼットＣＫ等が挙げられる。
なお、吸油量およびカサ比容は、ＪＩＳ Ｋ５１０１に準じて測定できる。体積抵抗率は、供試粉末１０ｇをポリテトラフルオロエチレン樹脂加工した内径２５ｍｍの円筒に入れて１０ＭＰａで加圧し、該圧粉体の体積抵抗率を体積抵抗率測定装置で測定した値である。

（カーボンブラック）
本発明で使用するカーボンブラックは、ＤＢＰ吸油量が８０〜１２０（ｃｍ^３／１００ｇ）の範囲であることが必要である。ＤＢＰ吸油量がこの範囲外であると、低発熱性を得ることができず、また耐屈曲疲労性も悪化する。さらに好ましいＤＢＰ吸油量は、100〜115（ｃｍ^３／１００ｇ）の範囲である。
なおＤＢＰ吸油量はＪＩＳ Ｋ６２１７−４吸油量Ａ法に準拠して求めた値である。

（タイヤサイドウォール用ゴム組成物の配合割合）
本発明のタイヤサイドウォール用ゴム組成物は、前記ゴム成分１００質量部に対し、前記導電性酸化亜鉛を３〜１５質量部配合し、さらに、前記カーボンブラックを３０〜６０質量部配合してなることを特徴とする。
前記導電性酸化亜鉛の配合量が３質量部未満であると、配合量が少な過ぎて本発明の効果を奏することができない。逆に１５質量部を超えると低発熱性を得ることができず、耐屈曲疲労性および耐カット性が悪化する。
前記カーボンブラックの配合量が３０質量部未満であると、耐カット性が悪化する。逆に６０質量部を超えると低発熱性を得ることができず、耐屈曲疲労性が悪化する。

前記導電性酸化亜鉛のさらに好ましい配合量は、前記ゴム成分１００質量部に対し、6〜12質量部である。
前記カーボンブラックのさらに好ましい配合量は、前記ゴム成分１００質量部に対し、40〜50質量部である。

本発明のタイヤサイドウォール用ゴム組成物は、特定の組成のマスターバッチを配合することにより、前記導電性酸化亜鉛およびカーボンブラックの優れた分散性を得ることができ、前記効果を一層高めることができる。
すなわち本発明で使用されるマスターバッチは、前記ゴム成分１００質量部に対し、前記導電性酸化亜鉛を１０〜３０質量部、ステアリン酸を３〜１８質量部、前記カーボンブラックを２０〜３５質量部配合し、（ａ）前記導電性酸化亜鉛と（ｂ）前記ステアリン酸との配合比（ｂ）／（ａ）が０．３〜０．６であり、かつ前記カーボンブラックの体積分率×前記ＤＢＰ吸油量／１００の値を１５〜３０に調整したものである。
前記配合比（ｂ）／（ａ）が０．３未満では、導電性酸化亜鉛の分散を悪化させるため好ましくない。逆に０．６を超えるとステアリン酸過多となり導電性の向上効果が減じられ好ましくない。
前記カーボンブラックの体積分率×前記ＤＢＰ吸油量／１００の値が１５未満であると、導電性の向上効果が減じられ好ましくない。逆に３０を超えると低発熱性の向上効果が減じられ好ましくない。
なおカーボンブラックの体積分率は、(配合するカーボンブラックの体積／マスターバッチの体積)×100によって算出することができる。
マスターバッチは、例えば、まず公知のゴム用混練機、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用し、前記処方によって各成分を混練することにより調製できる。続いて得られたマスターバッチと他の残りの成分とを該混練機によって混練することにより、本発明の組成物を調製することができる。

（その他成分）
本発明で使用されるタイヤサイドウォール用ゴム組成物には、前記した成分に加えて、加硫又は架橋剤；加硫又は架橋促進剤；シリカ、クレー、タルク、炭酸カルシウムのような各種充填剤；各種オイル；老化防止剤；可塑剤などのゴム組成物に一般的に配合されている各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練して組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量も、本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。

また本発明のタイヤサイドウォール用ゴム組成物は、従来の空気入りタイヤの製造方法に従って空気入りタイヤのサイドウォールを形成するのに使用することができる。

本発明のタイヤサイドウォール用ゴム組成物により形成されたサイドウォールは、例えば１×１０⁴〜１×１０⁷（Ω・ｃｍ）の電気抵抗を有し（二重リング電極法(IEC60093, ASTM D257,JIS K6911, JIS K6271）にて測定できる)、導電性に優れる。また、導電性酸化亜鉛はこれ同士の摩擦が生じにくく、粒径の大きいカーボンブラックの中に均一に絡まることができ、両者の分散性が高まり、低発熱性、耐屈曲疲労性、耐カット性を同時に向上させることが可能となる。

以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。

実施例１〜７および比較例１〜７
サンプルの調製
表１に示す配合（質量部）において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１．７リットルの密閉式バンバリーミキサーで４分間混練した後、約１６０℃でミキサー外に放出させて室温冷却した。続いて、該組成物に加硫促進剤および硫黄を加えてオープンロールにて混練し、ゴム組成物を得た。次に得られたゴム組成物を所定の金型中で１７０℃、１０分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を得、以下に示す試験法で加硫ゴム試験片の物性を測定した。

なお、マスターバッチを配合した実施例において、該マスターバッチは、下記に示す配合処方により、各成分を１．７リットルの密閉式バンバリーミキサーで４分間混練した後、約１６０℃でミキサー外に放出させて室温冷却し、調製したものである。次に、得られたマスターバッチを他の成分と混合し、前記のサンプルの調製に従って、加硫ゴム試験片を得た。

発熱性（ｔａｎδ（６０℃））：東洋精機製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、静的歪み１０％、動的歪み±２％、周波数２０Ｈｚで動的弾性を測定し、温度６０℃におけるｔａｎδを測定した。結果は比較例１の値を１００として指数表示した。この値が小さいほど低発熱性であることを意味する。
耐カット性：ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠して硬度を測定した。結果は比較例１の値を１００として指数表示した。この値が大きいほど耐カット性に優れることを意味する。
耐屈曲疲労性：ＪＩＳ Ｋ６２６０に準拠しデマチャ屈曲試験により、室温で毎分３００回の屈曲を加え、亀裂長さが２０ｍｍに達するまでの屈曲回数を求めた。結果は、比較例１の値を１００として指数表示した。この値が大きいほど、耐屈曲疲労性に優れることを意味する。
導電性：ＪＩＳ Ｋ６９１１に準拠して電気抵抗値を測定した。
結果を表１に併せて示す。

＊１：ＮＲ（ＲＳＳ＃１）
＊２：ＢＲ（日本ゼオン（株）製Ｎｉｐｏｌ １２２０）
＊３：マスターバッチ−１（ゴム成分１００質量部に対し、（ａ）下記導電性酸化亜鉛を１０質量部、（ｂ）下記ステアリン酸を５質量部、下記カーボンブラックを２０質量部配合したもの。配合比（ｂ）／（ａ）は０．５、カーボンブラックの体積分率×ＤＢＰ吸油量／１００の値は１５。）
＊４：マスターバッチ−２（ゴム成分１００質量部に対し、（ａ）下記導電性酸化亜鉛を１０質量部、（ｂ）下記ステアリン酸を５質量部、下記カーボンブラックを１０質量部配合したもの。配合比（ｂ）／（ａ）は０．５、カーボンブラックの体積分率×ＤＢＰ吸油量／１００の値は８。）
＊５：カーボンブラック−１（東海カーボン（株）製シーストＳＯ、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）＝４２ｍ^２／ｇ、ＤＢＰ吸油量＝１１５（ｃｍ^３／１００ｇ））
＊６：カーボンブラック−２（キャボットジャパン（株）製ショウブラックＮ２３４、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）＝１１８ｍ^２／ｇ、ＤＢＰ吸油量＝１２５（ｃｍ^３／１００ｇ））
＊７：導電性酸化亜鉛−１（三井金属鉱業（株）製パストラン、吸油量＝４０（ｍｌ／１００ｇ）、カサ比容＝８００（ｍｌ／１００ｇ）、体積抵抗率＝１×１０^２（Ω・ｃｍ））
＊８：導電性酸化亜鉛−２（ハクスイテック（株）製２３−Ｋ、吸油量＝２０（ｍｌ／１００ｇ）、カサ比容＝２５０（ｍｌ／１００ｇ）、体積抵抗率＝１×１０^２（Ω・ｃｍ））
＊９：酸化亜鉛（正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種）
＊１０：ステアリン酸（日油(株)製ビーズステアリン酸）
＊１１：オイル（昭和シェル（株）製エキストラクト４号Ｓ）
＊１２：硫黄（鶴見化学工業（株）製金華印油入微粉硫黄
＊１３：加硫促進剤（大内新興化学工業（株）製ノクセラーＣＺ−Ｇ）

上記の表１から明らかなように、実施例で調製されたゴム組成物は、特定の組成を有するゴム成分に、特定の特性を有する導電性酸化亜鉛の特定量および特定の特性を有するカーボンブラックの特定量を配合したので、従来の代表的な比較例１に比べて、低発熱性、耐屈曲疲労性、耐カット性に優れるとともに、良好な導電性を有することが証明された。
これに対し、比較例２および３は、導電性酸化亜鉛の吸油量およびカサ比容が本発明で規定する範囲外であるので、所望の導電性を得ることができなかった。また、耐カット性の改善効果も確認できなかった。
比較例４は、ＮＲの配合量が本発明で規定する下限未満であるので、耐カット性が悪化した。
比較例５は、カーボンブラックの配合量が本発明で規定する上限を超えているので、低発熱性を得ることができず、耐屈曲疲労性が悪化した。
比較例６は、カーボンブラックのＤＢＰ吸油量が本発明で規定する範囲外であるので、低発熱性を得ることができず、耐屈曲疲労性が悪化した。
比較例７は、導電性酸化亜鉛の配合量が本発明で規定する上限を超えているので、低発熱性を得ることができず、耐屈曲疲労性、耐カット性が悪化した。

Claims (3)

1. 天然ゴム３０〜７０質量部およびその他のジエン系ゴム７０〜３０質量部からなるゴム成分１００質量部に対し、吸油量が２５〜５０（ｍｌ／１００ｇ）、カサ比容が４００〜１０００（ｍｌ／１００ｇ）および体積抵抗率が１×１０^６（Ω・ｃｍ）以下である導電性酸化亜鉛を３〜１５質量部配合し、さらに、ＤＢＰ吸油量が８０〜１２０（ｃｍ^３／１００ｇ）のカーボンブラックを３０〜６０質量部配合してなることを特徴とするタイヤサイドウォール用ゴム組成物。
2. 前記ゴム成分１００質量部に対し、前記導電性酸化亜鉛を１０〜３０質量部、ステアリン酸を３〜１８質量部、前記カーボンブラックを２０〜３５質量部配合し、（ａ）前記導電性酸化亜鉛と（ｂ）前記ステアリン酸との配合比（ｂ）／（ａ）が０．３〜０．６であり、かつ前記カーボンブラックの体積分率×前記ＤＢＰ吸油量／１００の値を１５〜３０に調整したマスターバッチを配合してなることを特徴とする請求項１に記載のタイヤサイドウォール用ゴム組成物。
3. 請求項１または２に記載のゴム組成物をサイドウォールに用いた空気入りタイヤ。