JP5079236B2 - インナーライナー用ゴム組成物 - Google Patents

Description

本発明は、インナーライナー用ゴム組成物に関し、詳細には、主として石油外資源から構成されるインナーライナー用ゴム組成物に関する。

現在市販されている多くのタイヤは、全重量の半分以上が石油資源からなる原材料から構成されている。たとえば、一般的なラジアルタイヤは、タイヤ全重量に対して、合成ゴム約２割、カーボンブラック約２割、他にアロマオイルや合成繊維を含んでおり、タイヤ全体で５割以上の石油資源からなる原材料を含んでいる。

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おり、将来的に石油価格の高騰が予測されることから、タイヤについても石油資源から石油外資源へと積極的に代替する必要がある。

しかし、タイヤ部材のなかでもとくにガスバリア性を要求されるインナーライナーは、ハロゲン化ブチルゴムのような空気透過量の小さい合成ゴムを多量に含有する必要があり（特許文献１参照）、依然として原材料の石油資源への依存度が高いものであった。また、インナーライナー用ゴム組成物において、ゴム成分を合成ゴムから石油外資源である天然ゴムに代替した場合、充分なガスバリア性は得られなかった。

特開２００４−３３９２８８号公報

本発明は、主として石油外資源から構成され、さらにガスバリア性の高いインナーライナー用ゴム組成を提供することを目的とする。

本発明は、天然ゴムおよび／またはエポキシ化天然ゴムを含むゴム成分１００重量部に対して、紙繊維を２〜２０重量部含有するインナーライナー用ゴム組成物に関する。

本発明によれば、天然ゴムおよび／またはエポキシ化天然ゴムを含むゴム成分、ならびに特定量の紙繊維を添加したインナーライナー用ゴム組成物は、主として石油外資源から構成されたものでありながら、ガスバリア性が高く、クラックの発生を抑制することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明のインナーライナー用ゴム組成物は、ゴム成分および紙繊維を含有する。

ゴム成分としては、天然ゴム（ＮＲ）および／またはエポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）を含む。

ＮＲとしては、ＴＳＲ２０、ＲＳＳ♯３などのゴム工業において一般的に使用されているものでよい。また、ＥＮＲとしては、市販のＥＮＲを用いてもよいし、ＮＲをエポキシ化して用いてもよい。ＮＲ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いが、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うことができる。過酸法としてはたとえば、ＮＲに過酢酸や過蟻酸などの有機過酸を反応させる方法などがあげられる。

ＥＮＲのエポキシ化率は５〜８５モル％が好ましい。エポキシ化率が５モル％未満では、ゴム組成物の改質効果が小さい傾向がある。また、エポキシ化率が８５モル％をこえると、ゴム組成物中のポリマーがゲル化してしまう傾向がある。

ゴム成分中のＮＲおよび／またはＥＮＲの含有率は７０重量％以上が好ましく、８０重量％以上がより好ましい。ＮＲおよび／またはＥＮＲの含有率が７０重量％未満では、石油資源比率が増大する傾向がある。また、ゴム成分中のＮＲおよび／またはＥＮＲの含有率は、積極的に石油外資源を使用するという理由から、１００重量％とすることが最も好ましい。

ＮＲおよびＥＮＲの合計含有量に対するＥＮＲの含有量の比率は、５０重量％以上が好ましく、７０重量％以上がより好ましい。ＥＮＲの含有量の比率が５０重量％未満では、ゴム組成物中で紙繊維を分散させる効果が小さくなる傾向がある。また、ＥＮＲの含有量の比率は、ガスバリア性を向上させ、さらに紙繊維のゴム組成物中への分散を向上させるという理由から、１００重量％とすることが最も好ましい。

また、前記ゴム成分には、ＮＲおよびＥＮＲのほかに、本発明の効果を損なわない範囲内であれば、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンイソプレン共重合体ゴム、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｘ−ＩＩＲ）、イソブチレンとｐ−メチルスチレンとの共重合体のハロゲン化物などの合成ゴムを配合してもよい。

本発明において紙繊維は、クラフトパルプ、セミケミカルパルプ、機械パルプなどのパルプ化法で得られるパルプ、ケナフ、バガス、竹、コットン、海藻などを由来とする非木材パルプ、使用済コピー用紙、古新聞紙、古段ボール紙などの古紙を脱墨して得られる古紙パルプなど、などから得られる原料紙の１種または２種以上の混合物を用いて調製されることができるが、たとえば、クラフト紙粉砕品などの物理的強度が比較的大きい紙繊維が好ましく用いられる。クラフト紙とは、クラフトパルプを抄紙して得られる紙の全般を指し、未晒クラフト紙および晒クラフト紙を含む。クラフトパルプは、化学パルプに分類されるものの主流であり、一般に比較的長い繊維長を有することから、クラフト紙は強度に優れる紙として包装用途などに広く使用される。クラフトパルプとしては針葉樹クラフトパルプ、広葉樹クラフトパルプのいずれも使用できるが、針葉樹クラフトパルプは繊維長が比較的長いため好ましい。

クラフトパルプは、一般に以下のような方法で製造される。まず、原料となるチップの不純物を除去するとともに、厚みや長さなどを一定範囲内に均一化する。次にチップを苛性ソーダ、硫化ソーダなどの薬品で、たとえば１５０〜１６０℃程度の高温で蒸煮し、チップ中の主にリグニンを溶出させ、パルプ化する。溶出リグニンおよび薬品をパルプと分離するための洗浄工程を経たのち、該パルプを例えば、酵素およびアルカリで処理することなどにより、パルプ中の残存リグニンをさらに溶出させる。最後に異物除去、洗浄を行い、未晒クラフトパルプを得ることができる。未晒クラフトパルプはさらに漂白工程を経ることによって、晒クラフトパルプとされることができる。未晒クラフトパルプを抄紙することにより未晒クラフト紙、晒クラフトパルプを抄紙することにより晒クラフト紙をそれぞれ製造することができる。

紙繊維の平均繊維長（Ｌ）は、１０μｍ以上が好ましく、５０μｍ以上がより好ましい。紙繊維のＬが１０μｍ未満では、ゴム組成物の補強効果が得られない傾向がある。また、紙繊維のＬは、１０００μｍ以下が好ましい。紙繊維のＬが１０００μｍをこえると、ゴム組成物中における紙繊維の分散不良やゴム組成物の物性の不均一を充分に防止できない傾向がある。

紙繊維の平均繊維径（Ｄ）は、１０μｍ以上が好ましい。紙繊維のＤが１０μｍ未満では、ゴム組成物に対する補強効果が充分に得られない傾向がある。また、紙繊維のＤは、１００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下がより好ましい。紙繊維のＤが１００μｍをこえると、ゴム組成物中における紙繊維の分散不良やゴム組成物の物性の不均一が不良となる傾向がある。

紙繊維の平均繊維径に対する平均繊維長の比（平均アスペクト比、Ｌ／Ｄ）は、１０以上が好ましく、２０以上がより好ましい。紙繊維のＬ／Ｄが１０未満では、ゴム組成物に対する補強効果が充分に得られない傾向がある。また、紙繊維のＬ／Ｄは、２０００以下が好ましく、１０００以下がより好ましい。紙繊維のＬ／Ｄが２０００をこえると、ゴム組成物中における紙繊維の分散不良やゴム組成物の物性の不均一が不良となる傾向がある。

紙繊維の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して、２重量部以上であり、好ましくは５重量部以上である。紙繊維の含有量が２重量部未満では、紙繊維を配合することによるガスバリア効果が小さい。また、紙繊維の含有量は、２０重量部以下であり、好ましくは１５重量部以下である。紙繊維の含有量が２０重量部をこえると、インナーライナーにクラックが発生したりする。

本発明のインナーライナー用ゴム組成物は、さらに、シリカ、炭酸カルシウム、アルミナ、クレー、タルクなどの白色充填剤を含有することが好ましい。白色充填剤としては、従来ゴム組成物において慣用されるもののなかから任意に選択して用いることができるが、とくに、カーボンブラックに近い補強性が得られることから、主としてシリカが好ましい。シリカとしては、とくに制限はなく、湿式法または乾式法により調製されたものを用いることができる。

白色充填剤の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して、２０重量部以上が好ましく、３０重量部以上がより好ましい。白色充填剤の含有量が２０重量部未満では、ゴム組成物に十分なゴム強度が得られない傾向がある。また、白色充填剤の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して、１２０重量部以下が好ましく、１００重量部以下がより好ましい。白色充填剤の含有量が１２０重量部をこえると、ゴム組成物の加工性が低下する傾向がある。

本発明のインナーライナー用ゴム組成物は、さらに薄板状天然鉱石を含有することが好ましい。

薄板状天然鉱石の平均粒子径は２〜３０μｍが好ましい。平均粒子径が２μｍ未満では、粒子調製の際の粉砕におけるコストが高くなる傾向がある。また、平均粒子径が３０μｍをこえると、ゴム組成物の破壊の起点となり、耐屈曲疲労性が低下する傾向がある。なお、平均粒子径は薄板状天然鉱石の長径をいう。

薄板状天然鉱石のアスペクト比（扁平率）は３〜３０が好ましい。アスペクト比が３未満では、ゴム組成物に充分なゴム硬度が得られない傾向がある。また、アスペクト比が３０をこえると、ゴム組成物中の分散が低下し、破壊強度が落ちる傾向がある。ここでアスペクト比とは、薄板状天然鉱石における厚さに対する長径の比をいう。

薄板状天然鉱石の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して５〜１２０重量部が好ましい。薄板状天然鉱石の含有量が５重量部未満では、薄板状天然鉱石を配合することによる補強効果が小さい傾向がある。また、薄板状天然鉱石の含有量が１２０重量部をこえると、ゴム組成物中の分散が困難になるうえに、発熱しやすくなる傾向がある。

本発明のインナーライナー用ゴム組成物は、さらに、軟化剤を含有することが好ましい。軟化剤としては、アロマオイルなどの石油資源由来のオイル、および植物油脂などの石油外資源由来のオイルがあげられるが、とくに、石油外資源由来のオイルが好ましい。

石油外資源由来のオイルとしては、動物油脂および植物油脂があげられる。

動物油脂としては、具体的に、牛脂があげられる。

また、植物油脂として、ひまし油、綿実油、亜麻仁油、菜種油、パーム油、やし油、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、米油、紅花油、ごま油、オリーブ油、ひまわり油、パーム油、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。

石油外資源由来のオイルとしては、とくに、供給が安定していて、価格が安値であるという理由から、植物油脂が好ましい。

軟化剤のヨウ素価（油脂１００ｇに付加されることができるヨウ素のグラム数）は、１３０以下が好ましい。ヨウ素価が１３０をこえると、低発熱性が悪化する傾向がある。

軟化剤の含有量は、加硫後のゴム硬度が、４０〜９０となるような量配合されていることが好ましい。ゴム硬度が４０未満では必要な合成が得られない。また、９０をこえると加工性が低下する傾向がある。なお
本発明のインナーライナー用ゴム組成物は、ゴム成分、白色充填剤、薄板状天然鉱石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シランカップリング剤、ワックス、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、加硫剤および加硫促進剤などを適宜配合することができる。

本発明のインナーライナー用ゴム組成物は、タイヤの製造に使用され、通常の方法によりタイヤとすることができる。すなわち、必要に応じて前記添加剤を配合した本発明のインナーライナー用ゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤのインナーライナーの形状にあわせて押出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤを形成する。そしてこの未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することによりタイヤを製造する。

以下に、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。

次に、実施例および比較例で使用した薬品をまとめて説明する。

（石油外資源からなる原材料）
天然ゴム（ＮＲ）：ＲＳＳ＃３
エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）：ガスリー製のＥＮＲ−２５（エポキシ化率：２５％）
シリカ：デグサ製のウルトラジルＶＮ３
カップリング剤：デグサ製のＳｉ−６９
セリサイト：日本フォラム（株）製のＫＭ−Ｓ（平均粒子径：１７μｍ、平均アスペクト比：１５）
植物油：日清製油（株）製の精製パーム油Ｊ（Ｓ）（ヨウ素価：１００）
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸椿
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２種
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄
紙繊維：王子製袋（株）製のネオファイバー（種類：新聞古紙、平均繊維径：３０μｍ、平均繊維長：１０００μｍ、平均アスペクト比：３３）

（石油資源からなる原材料）
老化防止剤：住友化学工業（株）製のアンチゲン６Ｃ
加硫促進剤：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）

実施例１〜２および比較例１〜２
硫黄および加硫促進剤以外の薬品を、表１の配合処方にしたがって配合し、バンバリーミキサーを用いて、１５０℃で５分間混練りして混練物を得た。得られた混練物に、硫黄および加硫促進剤を表１の配合処方にしたがって配合し、２軸オープンロールを用いて約８０℃で５分間混練りしてシート状未加硫ゴム組成物を作製した。そして、シート状未加硫ゴム組成物をタイヤ成型機上にてインナーライナー形状に成形し、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、１５０℃および２５ｋｇｆの条件で３５分間プレス加硫することにより、実施例１〜２および比較例１〜２の試験用タイヤを作製した（タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５）。作製した試験用タイヤを用いて以下の試験をおこなった。

（マシン耐久性試験）
温度８０℃のオーブン内に１週間入れた試験用タイヤを、内圧２００ｋＰａ、荷重３４０ｋｇｆ（３３３４．２６１Ｎ）および速度８０ｋｍ／ｈの条件で３万ｋｍ走行させた後、該タイヤのインナーライナーの損傷の有無、すなわちクラック発生の有無を目視で評価した。

（空気透過試験）
試験用タイヤのインナーライナーおよびインスレーションの部分を切断してゴム試験片（直径９０ｍｍおよび厚さ１ｍｍ）を作製し、ＡＳＴＭ Ｄ−１４３４−７５Ｍにしたがって、空気透過係数（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ²・ｓｅｃ／ｃｍＨｇ）をそれぞれ算出した。そして、下記計算式により比較例１の空気透過係数を基準（１００）としてそれぞれ指数表示した（ガスバリア指数）。指数が大きいほど、空気を透過しにくく、ガスバリア性に優れることを示す。
（ガスバリア指数）＝（比較例１の空気透過係数）／（各空気透過係数）×１００

マシン耐久性試験および空気透過試験の評価結果を表１に示す。

Claims (2)

1. 天然ゴムおよび／またはエポキシ化天然ゴムのみからなるゴム成分１００重量部に対して、紙繊維を２〜２０重量部含有するインナーライナー用ゴム組成物であって、
   ゴム成分におけるエポキシ化天然ゴムの含有比率が５０重量％以上であるインナーライナー用ゴム組成物。
2. 請求項１に記載のインナーライナー用ゴム組成物を用いて製造したインナーライナーを有するタイヤ。