説明

タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ

【課題】環境に配慮しながら、耐オゾン性、低燃費性に優れ、かつ白色化を防止できるタイヤ用ゴム組成物、及びそれを用いた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】ゴム成分と、天然由来材料の分解物から合成された合成ワックスとを含むタイヤ用ゴム組成物であり、前記天然由来材料が、植物性油脂、植物性蝋、動物性油脂及び動物性蝋からなる群よりなり、前記合成ワックスが前記天然由来材料の分解物のエステル化物であることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、タイヤ用ゴム組成物、及びそれを用いた空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【0002】
オゾンによるタイヤの劣化(クラックの発生など)を防ぐために、ワックスを配合し、タイヤの表面にブルームさせて膜を形成する方法が用いられている。ワックスとしては、通常、パラフィンワックスなどの石油系ワックスが使用されているが、将来の化石資源枯渇の際には入手が困難になるおそれがあり、また、環境への配慮という問題もある。更に、石油系ワックスは極性の低い炭化水素成分を主成分とするため、天然ゴムやブタジエンゴム、イソプレンゴム等の低極性ゴムとの相容性や膜の均一性は良好であるが、スチレンブタジエンゴムや変性ゴム(変性天然ゴム、変性イソプレンゴム、変性ブタジエンゴムなど)といった高極性ゴムとの相容性に劣る。よって、高極性ゴムに石油系ワックスを多量に配合すると、ブルームによってタイヤが白色化したり、動的耐オゾン性が悪化したりする場合がある。そこで、カルナバワックス、ホホバワックス、米糠ワックス(ライスワックス)、ミツロウ、キャンデリラワックスなどの天然系ワックス(天然由来のワックス)を配合することが検討されている。
【0003】
一般に、ワックスがブロードな炭素数分布を有していると広い温度範囲で耐オゾン性が発揮されるが、天然系ワックスの炭素数分布(分子量分布)、すなわち軟化点分布は、由来生物によって異なり、低温(40℃以下)の軟化点成分を持つ天然系ワックスは少ない。そのため、天然系ワックスをタイヤに使用する場合、低温での耐オゾン性が問題となる。
【0004】
例えば、タイヤにおいてキャンデリラワックス、カルナバワックス、ライスワックスなどの天然系ワックスの使用が検討された例として、キャンデリラワックスを配合し、石油資源の含有比率を抑制したタイヤ用ゴム組成物が特許文献1に開示されている。しかしながら、耐オゾン性(静的耐オゾン性及び動的耐オゾン性)や白色化への対策、ゴム組成物の特性(低燃費性など)への悪影響に対する対策が不充分であり、改善が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2008−303249号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、上記課題を解決し、環境に配慮しながら、耐オゾン性、低燃費性に優れ、かつ白色化を防止できるタイヤ用ゴム組成物、及びそ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。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、ゴム成分と、天然由来材料の分解物から合成された合成ワックスとを含むタイヤ用ゴム組成物に関する。
【0008】
上記合成ワックスは上記天然由来材料の分解物のエステル化物であることが好ましい。
【0009】
上記天然由来材料は、植物性油脂、植物性蝋、動物性油脂及び動物性蝋からなる群より選択する少なくとも1種であることが好ましい。
【0010】
上記ゴム組成物は、天然系ワックスを含むことが好ましい。
【0011】
本発明はまた、上記ゴム組成物を用いた空気入りタイヤに関する。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、ゴム成分と、天然由来材料の分解物から合成された合成ワックスとを用いたタイヤ用ゴム組成物であるので、環境に配慮しながら、幅広い温度領域での耐オゾン性を改善できるとともに、静的耐オゾン性及び動的耐オゾン性を両立できる。また、ゴム表面の白色化も充分に抑制できる。更に、優れた低燃費性も得られる。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ゴム成分と、天然由来材料の分解物から合成された合成ワックスとを含むものであり、例えば、該合成ワックスとして、天然由来材料の分解物のエステル化物を好適に使用できる。エステル化は簡単な合成反応であることから、合成ワックスの合成に要するコストを軽減できる。
【0014】
上記合成ワックスは、天然由来材料の分解物から合成されるものであるため、天然系ワックスと比較して、より広い分子量分布(軟化点分布)を得ることができる。このため、幅広い温度領域での耐オゾン性が改善されるとともに、静的耐オゾン性及び動的耐オゾン性を両立させることができ、また、ブルームによる白色化も防止できる。更に、天然由来材料の必要な成分だけを使用することができるため、ゴム組成物の特性への悪影響を低減し、低燃費性を改善することができる。
【0015】
天然由来材料としては、環境への配慮という点から、石油外資源を用いることが好ましい。石油外資源としては、植物性油脂、植物性蝋、動物性油脂及び動物性蝋からなる群より選択される少なくとも一種が好ましく、植物性油脂、動物性油脂がより好ましい。植物系油脂としては、ヤシ油、パーム油、菜種油、大豆油、あまに油、パーム核油、ひまし油、ひまわり油、からし油、綿実油、ごま油、とうもろこし油、落花生油、サフラワー油、こめ油、オリーブ油、桐油などが挙げられ、動物性油脂としては、鯨油、牛脂、豚脂、魚油、牛乳脂、牛脚油、ラノリンなどが挙げられる。これらは天然に多く存在し、比較的低コストで得ることができる。
【0016】
天然由来材料を分解する方法としては特に限定されず、公知の方法を使用できる。例えば、鹸化分解、加水分解などにより分解した後、水洗、溶剤抽出、蒸留、晶析、水添などにより精製、分割する方法などを使用できる。
【0017】
天然由来材料の分解物としては特に限定されず、公知の物質を使用できるが、上述のエステル化に使用できるという点から、脂肪酸及びアルコールが好ましい。脂肪酸としては、ミリスチン酸、ステアリン酸、ベヘニン酸、パルミチン酸、ラウリン酸、オレイン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸などが挙げられ、合成エステル化物(合成ワックス)の軟化点、及び価格・供給安定性という観点から、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘニン酸を好適に使用できる。また、アルコールとしては、セチルアルコール、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコール、オクタノール、デカノール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、ドコサノール、テトラコサノール、ヘキサコサノール、オクタコサノールなどが挙げられ、脂肪酸と同様、合成エステル化物(合成ワックス)の軟化点、及び価格・供給安定性という観点から、セチルアルコール、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコールを好適に使用できる。
【0018】
天然由来材料を分解して得られる脂肪酸及びアルコールは市販品を使用してもよい。例えば、市販の脂肪酸としては、花王(株)製のルナックシリーズ、日油(株)製のNAAシリーズ、新日本理科(株)及びミヨシ油脂(株)製の各種脂肪酸などが挙げられ、市販のアルコールとしては、花王(株)製のカルコールシリーズ、新日本理科(株)製のコノールシリーズ、高級アルコール工業(株)製の飽和高級アルコールシリーズなどが挙げられる。
【0019】
上記合成ワックスの具体例としては、例えば、ミリスチン酸セチル、ステアリン酸ステアリル、ベヘニン酸ベヘニル、ベヘニン酸ステアリル、パルミチン酸セチル、パルミチン酸ステアリル、ステアリン酸セチルなどが挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよいが、本発明の効果が良好に得られるという点から、2種以上(好ましくは3種以上、より好ましくは4種以上)を併用することが好ましく、2種以上を予め混合したものを用いることがより好ましい。また、上述の例示のなかでは、耐オゾン性(特に低温での耐オゾン性)の改善効果が大きいという点から、ミリスチン酸セチルが好ましい。
【0020】
上記合成ワックスは、低温(40℃未満)の軟化点を有する成分を含むことが好ましい。これにより、軟化点分布が低温域に拡大し、特に低温での耐オゾン性を改善できる。上記合成ワックスは、より好ましくは35℃未満、更に好ましくは25℃未満、特に好ましくは15℃未満の軟化点を有する成分を含むと良い。
【0021】
なお、ワックスの軟化点分布は、示差走査熱量測定装置(DSC)を用いて、−30℃から100℃まで5℃/minの昇温速度でヒートフロー(mW/g)を測定して調べられる。所定温度の軟化点を有する成分を含むか否かは、該所定温度(例えば40℃)の時点におけるヒートフローの温度依存性曲線がベースラインから吸熱方向に下がっているか否かを基準として確認できる。すなわち、ワックスの軟化点分布は、温度依存性曲線の吸熱側のプロファイルを意味する。
【0022】
上記合成ワックスの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.2質量部以上、より好ましくは0.4質量部以上、更に好ましくは0.6質量部以上、特に好ましくは0.8質量部以上である。0.2質量部未満であると、上記合成ワックスによる改善効果を充分に得られないおそれがある。また、上記合成ワックスの含有量は、好ましくは10質量部以下、より好ましくは8質量部以下、更に好ましくは5質量部以下、特に好ましくは3.5質量部以下である。10質量部を超えると、ブルームによる白色化が発生してしまったり、動的耐オゾン性がかえって悪化してしまったりするおそれがある。また、コストが不必要に上昇してしまう。
【0023】
本発明のゴム組成物は、上記合成ワックス以外に、石油系ワックス、天然系ワックスなど、ゴム工業において一般的に使用されているワックスを用いてもよい。なかでも、環境への配慮や石油資源枯渇への備えといった観点から、必要な温度での耐オゾン性及び耐ブルーム性の改善効果が高い天然系ワックスとの併用が好ましい。
【0024】
上記天然系ワックスとしては、40℃未満(好ましくは35℃未満、より好ましくは25℃未満、更に好ましくは15℃未満)の軟化点を有する成分を含むワックス(天然系ワックス1)、65〜85℃の軟化点を有する成分を含むワックス(天然系ワックス2)が好ましく、天然系ワックス1及び2の両方を上記合成ワックスと併用することがより好ましい。これらを上記合成ワックスと併用することにより、幅広い温度領域での耐オゾン性を改善することができる。
【0025】
上記天然系ワックス1としては、例えば、ミツロウ、精製ミツロウなどが挙げられ、なかでも、本発明の効果が良好に得られるという点から、精製ミツロウが好ましい。
【0026】
上記精製ミツロウとしては、ミツロウに対して遊離脂肪酸、遊離アルコール、樹脂などの除去処理を施したものを好適に使用できる。具体的には、遊離脂肪酸含有量が17質量%以下、遊離アルコール含有量が2.5質量%未満の精製ミツロウを使用することが好ましい。
なお、除去処理の方法は、遊離アルコール、遊離脂肪酸、樹脂を除去できる方法であれば特に限定されず、公知の方法を使用できる。
【0027】
上記天然系ワックス2としては、例えば、イネ科植物から得られるワックスなどが挙げられ、なかでも、本発明の効果が良好に得られるという点から、ライスワックスが好ましく、粗ろう油を脱油して精製したライスブランワックスがより好ましい。
【0028】
上記ライスブランワックスとしては、ベヘン酸及びリグノセリン酸からなるエステルを主成分とし、遊離脂肪酸含有量が4質量%以下、遊離アルコール含有量が1.5質量%未満のものを使用することが好ましい。
【0029】
天然系ワックスの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.2質量部以上、より好ましくは0.4質量部以上、更に好ましくは0.6質量部以上、特に好ましくは0.8質量部以上である。また、該含有量は、好ましくは10質量部以下、より好ましくは8質量部以下、更に好ましくは5質量部以下、特に好ましくは2.5質量部以下である。上記範囲内であれば、耐オゾン性及び耐ブルーム性を大幅に改善できる。
【0030】
ワックスの合計含有量(上記合成ワックス及び他のワックスの合計量)100質量%中の天然系ワックスの含有量は、好ましくは2.5質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは7質量%以上である。また、該含有量は、好ましくは85質量%以下、より好ましくは65質量%以下、更に好ましくは40質量%以下である。上記範囲内であれば、耐オゾン性及び耐ブルーム性を大幅に改善できる。
【0031】
ワックスの合計含有量(上記合成ワックス及び他のワックスの合計量)は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上、更に好ましくは1.5質量部以上、特に好ましくは2.5質量部以上である。0.5質量部未満であると、充分な耐オゾン性が得られないおそれがある。また、該合計含有量は、好ましくは20質量部以下、より好ましくは8質量部以下、更に好ましくは5質量部以下、特に好ましくは4.5質量部以下である。20質量部を超えると、ブルームによる白色化が発生するおそれがあり、また、コストの増加に見合った改善効果が得られないおそれがある。
【0032】
本発明で使用できるゴム成分としては特に限定されず、例えば、天然ゴム(NR)、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ゴム(SBR)などのジエン系ゴムや、これらを変性した変性ゴムを使用できる。なかでも、耐オゾン性及び耐ブルーム性の改善効果が高いという点から、ゴム成分としては、NR、変性NR、BR、変性BR、IR、変性IR、SBR、変性SBRを用いることが好ましい。また、変性NRとしては、エポキシ化天然ゴム(ENR)を用いることが好ましい。
【0033】
SBR、変性ゴム(特にENR)は、極性が高いため、タイヤに一般的に使用されている石油などの化石資源由来のワックス(石油系ワックス)との相容性が低く、ブルームによる白色化が起こり易いという傾向がある。これに対し、本発明に係る合成ワックスは、高極性ゴムに対する相容性が高いため、SBR、ENRを含むゴム組成物に使用しても、良好な耐ブルーム性が得られる。また、耐オゾン性、低燃費性も改善できる。
【0034】
SBRのスチレン含有量は、好ましくは20質量%以上、より好ましくは35質量%以上、更に好ましくは45質量%以上である。また、SBRのスチレン含有量は、好ましくは
60質量%以下、より好ましくは50質量%以下である。本発明のゴム組成物は、上記合成ワックスを配合しているため、スチレン含有量が高く、より極性が高いSBRであっても、良好な耐ブルーム性が得られる。
なお、スチレン含有量は、H−NMR測定によって算出できる。
【0035】
ENRのエポキシ化率は、好ましくは10モル%以上、より好ましくは20モル%以上である。また、ENRのエポキシ化率は、好ましくは55モル%以下、より好ましくは45モル%以下である。本発明のゴム組成物は、上記合成ワックスを配合しているため、エポキシ化率が高く、より極性が高いENRであっても、良好な耐ブルーム性が得られる。
なお、エポキシ化率とは、エポキシ化前の天然ゴム成分中の炭素間二重結合の全数のうちエポキシ化された数の割合を意味し、例えば、滴定分析や核磁気共鳴(NMR)分析等により求められる。
【0036】
本発明の効果が良好に発揮されるという点から、本発明のゴム組成物がサイドウォール用ゴム組成物として用いられる場合、ゴム成分はNR、BR、ENRを用いることが好ましい。また、本発明のゴム組成物がトレッド用ゴム組成物として用いられる場合、ゴム成分はSBR、ENRを用いることが好ましい。
なお、NR、BR、SBR、ENRとしては特に限定されず、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。
【0037】
本発明のゴム組成物がサイドウォール用ゴム組成物として用いられる場合、ゴム成分100質量%中のNRの含有量は、好ましくは20質量%以上、より好ましくは40質量%以上である。また、該含有量は、好ましくは90質量%以下、より好ましくは70質量%以下である。上記範囲内であれば、本発明の効果が良好に得られる。
【0038】
本発明のゴム組成物がサイドウォール用ゴム組成物として用いられる場合、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40質量%以上である。また、該含有量は、好ましくは80質量%以下、より好ましくは60質量%以下である。上記範囲内であれば、本発明の効果が良好に得られる。
【0039】
本発明のゴム組成物がサイドウォール用ゴム組成物として用いられる場合、ゴム成分100質量%中のENRの含有量は、好ましくは10質量%以上、より好ましくは30質量%以上である。また、該含有量は、好ましくは70質量%以下、より好ましくは50質量%以下である。上記範囲内であれば、本発明の効果が良好に得られる。
【0040】
本発明のゴム組成物がサイドウォール用ゴム組成物として用いられる場合、ゴム成分100質量%中のNR、BR及びENRの合計含有量は、好ましくは70質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは100質量%である。上記範囲内であれば、本発明の効果が良好に得られる。
【0041】
本発明のゴム組成物がトレッド用ゴム組成物として用いられる場合、ゴム成分100質量%中のSBRの含有量は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは90質量%以上、特に好ましくは100質量%である。上記範囲内であれば、本発明の効果が良好に得られる。
【0042】
本発明のゴム組成物がトレッド用ゴム組成物として用いられる場合、ゴム成分100質量%中のENRの含有量は、好ましくは60質量%以上、より好ましくは80質量%以上、更に好ましくは100質量%である。上記範囲内であれば、本発明の効果が良好に得られる。
【0043】
本発明のゴム組成物がトレッド用ゴム組成物として用いられる場合、ゴム成分100質量%中のSBR及びENRの合計含有量は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは90質量%以上、特に好ましくは100質量%である。上記範囲内であれば、本発明の効果が良好に得られる。
【0044】
本発明のゴム組成物は、シリカを含有することが好ましい。これにより、良好な低燃費性が得られるとともに、補強効果が得られる。また、シリカ配合系に石油系ワックスや天然系ワックスを用いた場合、耐オゾン性及び耐ブルーム性がカーボンブラック配合系に劣る傾向があったが、上記合成ワックスを用いることで、シリカ配合系においても、カーボンブラック配合系と略同等の耐オゾン性及び耐ブルーム性を得ることができる。
なお、シリカを配合する場合、更に公知のシランカップリング剤を配合することが好ましい。
【0045】
シリカのチッ素吸着比表面積(NSA)は、好ましくは50m/g以上、より好ましくは100m/g以上である。また、シリカのNSAは、好ましくは250m/g以下、より好ましくは200m/g以下である。上記範囲内にすることにより、良好な低燃費性、補強効果が得られる。また、加工性が悪化することを防ぐことができる。
なお、シリカのNSAは、ASTM D3037−81に準拠した方法により測定することができる。
【0046】
本発明のゴム組成物がサイドウォール用ゴム組成物として用いられる場合、シリカのNSAは、好ましくは100m/g以上、より好ましくは150m/g以上である。100m/g未満では、ゴム強度が低下する傾向がある。また、シリカのNSAは、好ましくは250m/g以下、より好ましくは200m/g以下である。250m/gを超えると、加工性が悪化する傾向がある。
【0047】
また、トレッド用ゴム組成物として用いられる場合、シリカのNSAは、好ましくは50m/g以上、より好ましくは100m/g以上である。50m/g未満では、ゴム強度が低下する傾向がある。また、シリカのNSAは、好ましくは250m/g以下、より好ましくは150m/g以下である。250m/gを超えると、加工性が悪化したり、低燃費性が悪化したりする傾向がある。
【0048】
シリカの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは15質量部以上、より好ましくは25質量部以上である。また、該含有量は、好ましくは150質量部以下、より好ましくは100質量部以下である。上記範囲内にすることにより、良好な低燃費性、補強効果が得られる。また、加工性が悪化することを防ぐことができる。
【0049】
本発明のゴム組成物がサイドウォール用ゴム組成物として用いられる場合、シリカの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは15質量部以上、より好ましくは25質量部以上である。該含有量は、好ましくは80質量部以下、より好ましくは50質量部以下である。上記範囲内にすることにより、良好な低燃費性、ゴム強度、加工性、耐亀裂成長性が得られる。
【0050】
また、トレッド用ゴム組成物として用いられる場合、シリカの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは30質量部以上、より好ましくは50質量部以上である。該含有量は、好ましくは120質量部以下、より好ましくは90質量部以下である。上記範囲内にすることにより、良好な低燃費性、ゴム強度、加工性、耐摩耗性が得られる。
【0051】
本発明のゴム組成物は、カーボンブラックを含有することが好ましい。これにより、良好な補強効果が得られるとともに、白色化を防止する効果を高めることができる。
【0052】
カーボンブラックのNSAは、好ましくは15m/g以上、より好ましくは30m/g以上である。また、カーボンブラックのNSAは、好ましくは200m/g以下、より好ましくは150m/g以下である。上記範囲内にすることにより、良好な補強効果が得られる。
なお、カーボンブラックのNSAは、JIS K6217のA法によって求められる。
【0053】
本発明のゴム組成物がサイドウォール用ゴム組成物として用いられる場合、カーボンブラックのNSAは、好ましくは15m/g以上、より好ましくは30m/g以上である。15m/g未満では、ゴム強度が低下する傾向がある。また、カーボンブラックのNSAは、好ましくは120m/g以下、より好ましくは60m/g以下である。120m/gを超えると、加工性が悪化したり、耐亀裂成長性が悪化したりする傾向がある。
【0054】
また、トレッド用ゴム組成物として用いられる場合、カーボンブラックのNSAは、好ましくは40m/g以上、より好ましくは80m/g以上である。40m/g未満では、ゴム強度が低下したり、耐摩耗性が悪化したりする傾向がある。また、カーボンブラックのNSAは、好ましくは200m/g以下、より好ましくは150m/g以下である。200m/gを超えると、加工性が悪化したり、低燃費性が悪化したりする傾向がある。
【0055】
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1質量部以上、より好ましくは3質量部以上である。また、該含有量は、好ましくは150質量部以下、より好ましくは100質量部以下である。上記範囲内にすることにより、良好な補強効果が得られるとともに、白色化を防止する効果を高めることができる。また、低燃費性、加工性が悪化することを防ぐことができる。
【0056】
本発明のゴム組成物がサイドウォール用ゴム組成物として用いられる場合、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1質量部以上、より好ましくは3質量部以上である。該含有量は、好ましくは80質量部以下、より好ましくは60質量部以下である。上記範囲内にすることにより、良好な低燃費性、ゴム強度、加工性が得られる。
【0057】
また、トレッド用ゴム組成物として用いられる場合、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1質量部以上、より好ましくは3質量部以上である。該含有量は、好ましくは150質量部以下、より好ましくは100質量部以下である。上記範囲内にすることにより、良好な低燃費性、ゴム強度、加工性、耐摩耗性が得られる。
【0058】
本発明のタイヤ用ゴム組成物には、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、酸化亜鉛、ステアリン酸、各種老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤などを適宜配合することができる。
【0059】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、一般的な方法で製造される。すなわち、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロールなどの混練機で前記各成分を混練りし、その後加硫する方法等により製造できる。
【0060】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、トレッド、サイドウォール、ウイング、クリンチなど、外部に配置される部材に用いることが好ましく、トレッド、サイドウォールに用いることがより好ましく、キャップトレッドに用いることが更に好ましい。
【0061】
本発明の空気入りタイヤは、上記タイヤ用ゴム組成物を用いて通常の方法によって製造される。すなわち、必要に応じて各種添加剤を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤの各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、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できる。
【実施例】
【0062】
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。
【0063】
以下、実施例及び比較例で用いた各種薬品について説明する。
NR:RSS#3(Tg:−60℃)
BR:宇部興産(株)製のBR150B(Tg:−90℃)
ENR:MRB(マレーシア)製のENR25(エポキシ化率:25モル%、Tg:−47℃)
SBR1:JSR(株)製のSBR1723(スチレン含有量:23.5質量%、オイル含有量:27.3質量%)
SBR2:JSR(株)製のSBR0122(スチレン含有量:37質量%、オイル含有量:25.4質量%)
SBR3:JSR(株)製のSBR0202(スチレン含有量:46質量%)
シリカ1:Degussa社製のウルトラジルVN3(NSA:175m/g)
シリカ2:Degussa社製のウルトラジルVN2(NSA:125m/g)
カーボンブラック1:東海カーボン(株)製のシーストSO(FEF、平均一次粒子径:43nm、NSA:42m/g)
カーボンブラック2:東海カーボン(株)製のシーストKH(N339、平均一次粒子径:24nm、NSA:93m/g)
シランカップリング剤:Degussa社製のSi69
アロマオイル:出光興産(株)製のAH−16
アルカリ性金属塩:日油(株)製のステアリン酸カルシウム
ステアリン酸:日油(株)製の桐
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛2種
老化防止剤:大内新興化学工業(株)製のノクラック6C
ワックス1:下記合成例A(軟化点分布:20〜62℃)
ワックス2:下記合成例B(軟化点分布:14〜67℃)
ワックス3:下記合成例C(軟化点分布:10〜80℃)
ワックス4:下記合成例D(軟化点分布:10〜72℃)
混合ワックス1:ワックス2、3及び4の混合物(ワックス2:3:4=1:1:1、質量比)
混合ワックス2:ワックス1、2、3及び4の混合物(ワックス1:2:3:4=1:1:1:1、質量比)
ワックス5:横関油脂工業(株)製の精製キャンデリラワックスMK−2(軟化点分布:42〜73℃、遊離脂肪酸:10質量%、遊離アルコール:10質量%)
ワックス6:横関油脂工業(株)製の精製ミツロウCO−100(食添)(軟化点分布:12〜70℃、遊離脂肪酸:15質量%、遊離アルコール:2質量%、エステル分:70質量%、炭化水素分:13質量%)
ワックス7:東亜化成(株)製のライスワックスTOWAX 37F(軟化点分布:43〜90℃、遊離脂肪酸:5質量%、遊離アルコール:2質量%、エステル分:90質量%以上、炭化水素分:1質量%)
ワックス8:横関油脂工業(株)製の精製ライスワックスR−100(ライスブランワックス、軟化点分布:40〜88℃、遊離脂肪酸:3質量%、遊離アルコール:1質量%、エステル分:95質量%、炭化水素分:1質量%)
硫黄:鶴見化学工業(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤CBS:大内新興化学工業(株)製のノクセラーCZ
【0064】
なお、ワックス1〜8の軟化点分布は、示差走査熱量測定装置(DSC)を用いて、−30℃から100℃まで5℃/minの昇温速度でヒートフロー(mW/g)を測定することにより定めた。
【0065】
以下、合成例で用いた各種薬品について説明する。なお、以下の合成例において、アルコールの配合量は、使用する脂肪酸の酸価当量とした。また、p−トルエンスルホン酸の配合量は、使用する薬品の合計量100質量%中、約0.15質量%とした。
ミリスチン酸:花王(株)製のルナック MY−98
ステアリン酸:花王(株)製のルナック S−50V
ベヘニン酸(ベヘン酸):日油(株)製のNAA−222
セチルアルコール:花王(株)製のカルコール 6098
ステアリルアルコール:花王(株)製のカルコール 8098
ベヘニルアルコール:花王(株)製のカルコール 220−80
p−トルエンスルホン酸:キシダ化学(株)製
メチルエチルケトン(MEK):キシダ化学(株)製
【0066】
合成例A
ミリスチン酸1000g及びセチルアルコール1069.3gの混合物に、MEK10gに溶かしたp−トルエンスルホン酸3.1gを加え、160℃で5時間加熱撹拌し、系外に生成水を除去しつつエステル化反応を行った。反応後、生成物を減圧回収し、エステル系ワックス(ワックス1)を得た。
【0067】
合成例B
ステアリン酸1000g及びステアリルアルコール964.9gの混合物に、MEK10gにp−トルエンスルホン酸2.9gを加え、160℃で5時間加熱撹拌し、系外に生成水を除去しつつエステル化反応を行った。反応後、生成物を減圧回収し、エステル系ワックス(ワックス2)を得た。
【0068】
合成例C
べヘニン酸1000g及びべヘニルアルコール1037.1gの混合物に、MEK10gに溶かしたp−トルエンスルホン酸3.1gを加え、160℃で5時間加熱撹拌し、系外に生成水を除去しつつエステル化反応を行った。反応後、生成物を減圧回収し、エステル系ワックス(ワックス3)を得た。
【0069】
合成例D
ベヘニン酸1000g及びステアリルアルコール868.5gの混合物に、MEK10gにp−トルエンスルホン酸2.8gを加え、160℃で5時間加熱撹拌し、系外に生成水を除去しつつエステル化反応を行った。反応後、生成物を減圧回収し、エステル系ワックス(ワックス4)を得た。
【0070】
実施例1〜27及び比較例1〜18
バンバリーミキサーを用いて、表1、表2の工程1に示す配合量の薬品を投入して、排出温度が約150℃となるように5分間混練りし、混練り物を得た。
得られた混練り物に、表1、表2の工程2に示す配合量の硫黄及び加硫促進剤を加え、バンバリーミキサーを用いて、排出温度が100℃となるように約3分間混練りして、未加硫ゴム組成物を得た。
得られた未加硫ゴム組成物を、実施例1〜17及び比較例1〜10(表1)ではサイドウォール形状、実施例18〜27及び比較例11〜18(表2)ではトレッド形状に成形して、他のタイヤ部材とはりあわせ、160℃で20分間加硫することにより、試験用タイヤを作製した。
また、得られた未加硫ゴム組成物を160℃で20分間加硫することにより、加硫ゴムシートを作製した。
【0071】
得られた試験用タイヤ及び加硫ゴムシートを用いて以下の評価を行った。その結果を表1及び2に示す。
【0072】
(転がり抵抗試験)
上記加硫ゴムシート(2mm×130mm×130mmのゴムスラブシート)を作製し、そこから測定用試験片を切り出し、粘弾性スペクトロメーターVES((株)岩本製作所製)を用いて、温度50℃、初期歪10%、動歪2%、周波数10Hzの条件下でtanδを測定した。基準配合の転がり抵抗指数を100として、下記計算式により、転がり抵抗特性をそれぞれ指数表示した。指数が小さいほど転がり抵抗が低く、低燃費性に優れることを示す。
(転がり抵抗指数)=(各配合のtanδ/基準配合のtanδ)×100
なお、基準配合はそれぞれ次のように設定した。
実施例1〜4及び比較例1〜2:比較例1
実施例5〜12及び比較例3〜6:比較例3
実施例13〜17及び比較例7〜10:比較例7
実施例18及び比較例11:比較例11
実施例19、20及び比較例12:比較例12
実施例21及び比較例13:比較例13
実施例22及び比較例14:比較例14
実施例23及び比較例15:比較例15
実施例24及び比較例16:比較例16
実施例25、26及び比較例17:比較例17
実施例27及び比較例18:比較例18
【0073】
(静的耐オゾン性試験)
JIS K 6259「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−耐オゾン性の求め方」に基づき、オゾン濃度50±5pphm、各試験温度(低温:10℃、中温:30℃、高温:50℃)、伸張歪20±2%の条件下で、上記加硫ゴムシートを48時間試験した後の亀裂の状態を観察することで、静的耐オゾン性を評価した。なお、評価方法は、JISに記載の方式に従い、亀裂の数と大きさを表した。アルファベット(A、B及びC)は、Aが亀裂の数が少なく、Cが亀裂の数が大きいことを示し、数字(1〜5)は、大きいほど、亀裂の大きさが大きいことを示し、「なし」は、クラックが発生しなかったことを示す。
【0074】
(動的耐オゾン性試験)
上記JIS K 6259中の動的オゾン劣化試験の記載に基づき、オゾン濃度50±5pphm、試験温度30℃の条件下で、上記加硫ゴムシートに周波数0.5±0.025Hzで10%の引張歪を与え、4時間後の亀裂の状態を観察することで、動的耐オゾン性を評価した。なお、評価方法は、静的耐オゾン性試験と同様にした。
【0075】
(屋外暴露試験)
試験用タイヤにホイールを取り付け、2.2気圧の空気を封入して、屋外(神戸市内)に3ヶ月間放置し、その後の変色度合いを目視で観察することで、耐ブルーム性を評価した。
○:変色なし △:わずかに白色化 ×:激しく白色化
【0076】
【表1】

【0077】
【表2】

【0078】
天然由来材料の分解物から合成された合成ワックス(ワックス1〜4)を含む実施例では、対応する比較例に比べて良好な耐オゾン性が得られ、静的耐オゾン性及び動的耐オゾン性を両立できた。また、耐ブルーム性も良好であり、予想外にも低燃費性の改善もみられた。
【0079】
石油系ワックスを用いると白色化が起こり易い高極性ゴム(SBR、ENR)を含む配合においても、実施例では良好な耐ブルーム性が得られており、スチレン含有量が高いSBRを使用したり、ワックスの合計含有量を増量しても、白色化は発生しにくかった。また、耐オゾン性及び低燃費性も良好であった。
【0080】
充填剤としてシリカを使用した配合では、カーボンブラックを使用した配合と比較して、上記合成ワックスによる改善効果が大きい傾向があった。
【0081】
上記合成ワックス及び天然系ワックス(ワックス6〜8)を併用した実施例、ワックス1を含む実施例では、低温〜高温での静的耐オゾン性、動的耐オゾン性が大きく改善された。特に、上記合成ワックス及び精製ミツロウ(ワックス6)を併用した実施例で、低温を中心に良好な耐オゾン性が得られた。更に、上記合成ワックス及び精製ミツロウとともにライスブランワックス(ワックス8)を併用した実施例で非常に良好な耐オゾン性が得られ、また、耐ブルーム性や、作製したタイヤの表面状態も非常に良好であった。
【0082】
ワックスの合計含有量を増量しても、実施例では耐ブルーム性の悪化はみられなかった。また、ワックスの合計含有量を減量すると、動的耐オゾン性が改善される傾向があった。
【0083】
上記合成ワックスは、複数の合成ワックスを個別に使用するより、予め合成ワックス同士を混合して使用した方が良好な性能が得られる傾向があった。
【0084】
なお、実施例ではサイドウォール用ゴム組成物及びトレッド用ゴム組成物について評価を行ったが、ウイング、クリンチなどの他のタイヤ部材でも同様の結果が得られる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ゴム成分と、天然由来材料の分解物から合成された合成ワックスとを含むタイヤ用ゴム組成物。
【請求項2】
前記合成ワックスが前記天然由来材料の分解物のエステル化物である請求項1記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項3】
前記天然由来材料が、植物性油脂、植物性蝋、動物性油脂及び動物性蝋からなる群より選択する少なくとも1種である請求項1又は2記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項4】
天然系ワックスを含む請求項1〜3のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれかに記載のゴム組成物を用いた空気入りタイヤ。



【公開番号】特開2012−92176(P2012−92176A)
【公開日】平成24年5月17日(2012.5.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−238769(P2010−238769)
【出願日】平成22年10月25日(2010.10.25)
【出願人】(000183233)住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【出願人】(000231604)日本精蝋株式会社 (10)
【Fターム(参考)】