(57)【要約】【課題】リム組みおよび空気充填が可能であり、さらに透明度に優れた透明タイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた透明タイヤを提供すること。【解決手段】ポリウレタンゴムを３０〜１００質量％含むゴム成分１００質量部に対して、０．５〜３．０質量部のフェノール系老化防止剤を含有する透明タイヤ用ゴム組成物、およびこの透明タイヤ用ゴム組成物を用いた透明タイヤである。【選択図】図１
2015010218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリウレタンゴムを３０〜１００質量％含むゴム成分１００質量部に対して、
０．５〜３．０質量部のフェノール系老化防止剤を含有する透明タイヤ用ゴム組成物。
【請求項２】
ポリウレタンゴムがミラブルタイプである請求項１記載の透明タイヤ用ゴム組成物。
【請求項３】
ポリウレタンゴムがポリエーテルタイプである請求項１または２記載の透明タイヤ用ゴム組成物。
【請求項４】
ゴム成分１００質量部に対して、５〜１００質量部のシリカを含有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の透明タイヤ用ゴム組成物。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の透明タイヤ用ゴム組成物を用いた透明タイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は透明タイヤ用ゴム組成物、およびこのゴム組成物を用いた透明タイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤを構成するゴム部材には、補強用充填剤としてカーボンブラックを含有する黒色ゴム組成物を用いることが一般的である。また、白色フィラーを含有する白色ゴム組成物や、さらに顔料等により着色したゴム組成物を用いたタイヤも知られている。しかしながら、これらのタイヤは有色ゴム組成物（非透明ゴム組成物）を用いたタイヤであり、外部からタイヤの内部構造等を視認することはできない。
【０００３】
従って、タイヤの内部構造を説明したい場合は、タイヤの外皮ゴムを剥がしたり、カットサンプルなどを用いる必要があった。また、タイヤの転動時の内部構造の動きを実際に観察することは不可能であり、シミュレータで予測する手法しかなかった。そこで、透明のゴム組成物を用いた透明タイヤが求められていた。
【０００４】
特許文献１には、タイヤを構成する全てのゴム部材を透明ゴムを用いて形成することで、外部から容易に内部を観察し得る展示用、観賞用に適したタイヤが記載されている。しかしながら、特許文献１に記載された透明タイヤはあくまでも展示用または観賞用のタイヤであり、実際にリム組みおよび空気充填して走行できる程の耐久性は有していないため、タイヤ転動時の内部構造変化の観察および解析には使用できないという問題がある。また、開示されている配合は、グリーン強度が低く、成形工程における加工性および加硫工程における成型粘着性に問題があり、工程負荷が高く生産性に問題がある。さらに、透明度も充分ではなく改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９０１９９１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、リム組みおよび空気充填が可能であり、さらに透明度に優れた透明タイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた透明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、ポリウレタンゴムを３０〜１００質量％含むゴム成分１００質量部に対して、０．５〜３．０質量部のフェノール系老化防止剤を含有する透明タイヤ用ゴム組成物に関する。
【０００８】
ポリウレタンゴムがミラブルタイプであることが好ましい。
【０００９】
ポリウレタンゴムがポリエーテルタイプであることが好ましい。
【００１０】
ゴム成分１００質量部に対して、５〜１００質量部のシリカを含有することが好ましい。
【００１１】
また、本発明は前記の透明タイヤ用ゴム組成物を用いた透明タイヤに関する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ゴム成分としてポリウレタンゴムを所定量含有し、さらにフェノール系老化防止剤を所定量含有することで、リム組みおよび空気充填が可能であり、さらに透明度に優れた透明タイヤ用ゴム組成物、およびこのゴム組成物を用いた透明タイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るタイヤの一態様を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の透明タイヤ用ゴム組成物はポリウレタンゴムおよびフェノール系老化防止剤を所定量含有することを特徴とする。
【００１５】
熱硬化性のポリウレタンゴムは、その成形方法からキャスティングタイプ（注型）とミラブルタイプ（混練型）とに分類される。本発明においては、一般的なタイヤ用ゴム組成物の製造工程で使用するバンバリーミキサー、ロール、ニーダーなどの混練装置で加工が可能であるという理由からミラブルタイプのポリウレタンゴムを用いることが好ましい。ミラブルタイプのポリウレタンゴムとして、ＴＳＥ社製のミラセンシリーズが挙げられる。
【００１６】
また、ポリウレタンゴムは、その構造からポリエーテルタイプとポリエステルタイプとに分類される。本発明においては耐水性に優れるという理由からポリエーテルタイプのポリウレタンゴムを用いることが好ましい。ポリエーテルタイプのポリウレタンゴムとして、前記ミラセンシリーズ中の、ミラセンＥ３４、ミラセン９７、ミラセンＣＭ、ミラセンＥ、ミラセン２６、ミラセン２８などが挙げられ、なかでも透明度が高いという理由からミラセン９７が好ましい。
【００１７】
ゴム成分中のポリウレタンゴムの含有量は３０質量％以上であり、５０質量％以上が好ましく、７０質量％以上がより好ましい。ポリウレタンゴムの含有量が３０質量％未満の場合は充分な透明度が得られない恐れがある。また、ポリウレタンゴムの含有量は１００質量％以下であり、９０質量％以下が好ましい。ポリウレタンゴムの含有量は透明度を低下させないという点からは１００質量％が好ましく、他のゴム成分を含有することで破壊強度を向上させるという点からは９０質量％以下とすることが好ましい。
【００１８】
本発明のゴム組成物はポリウレタンゴム以外の他のゴム成分を含有してもよい。他のゴム成分としては、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）、スチレンイソプレンブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などが挙げられる。これらのゴム成分は、単独で用いることも、２種以上を併用することもできる。なかでも、透明度および破壊強度にバランスよく優れるという理由からＩＲ、ＢＲおよびＳＢＲが好ましく、ＩＲがより好ましい。
【００１９】
他のゴム成分を含有する場合のゴム成分中の含有量は、０質量％以上が好ましく、１０質量％以上がより好ましい。他のゴム成分の含有量は透明度を低下させないという点からは０質量％が好ましく、破壊強度を向上させるという点からは１０質量％以上とすることが好ましい。また、他のゴム成分の含有量は７０質量％以下が好ましく、５０質量％以下がより好ましい。他のゴム成分の含有量が７０質量％を超える場合は充分な透明度が得られない恐れがある。
【００２０】
タイヤ用ゴム組成物に使用する老化防止剤としては、例えば、アミン系、フェノール系、イミダゾール系の老化防止剤などが挙げられるが、本発明のゴム組成物は、特に高い透明度を保つことができ、さらに変色（黄色変化）も抑制できることからフェノール系老化防止剤を含有する。
【００２１】
ここで、フェノール系老化防止剤としては、例えば、１，１−ビス（３−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、２，２’−メチレンビス（４−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、２，２’−メチレンビス（４−エチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、２，２’−メチレンビス［６−（１−メチルシクロヘキシル）］−ｐ−クレゾール、４，４’−ブチリデンビス（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、３，９−ビス［２−（３−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシ−５−メチルフェニルプロピオニルオキシ）−１，１−ジメチルエチル］−２，４，８，１０−テトラオキサスピロ（５，５）ウンデカン、ｐ−クレゾールとジシクロペンタジエンのブチル化反応生成物などのビスフェノール系老化防止剤；テトラキス［メチレン−３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］などのポリフェノール系老化防止剤；４，４−チオビス（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、４，４’−ビス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジル）スルフィド、４，４’−チオビス（６−ｔｅｒｔ−ブチル−ｏ−クレゾール）などのチオビスフェノール系老化防止剤；などが挙げられる。これらのフェノール系老化防止剤は、単独で用いることも、２種以上を併用することもできる。なかでも、紫外線による耐変色性に優れるという理由からビスフェノール系老化防止剤が好ましく、４，４’−ブチリデンビス（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）がより好ましい。
【００２２】
フェノール系老化防止剤のゴム成分１００質量部に対する含有量は、０．５質量部以上であり、１．０質量部以上が好ましい。老化防止剤の含有量が０．５質量部未満の場合は、充分な老化防止力を発揮できない恐れがある。また、老化防止剤の含有量は、３．０質量部以下であり、２．０質量部以下が好ましい。老化防止剤の含有量が３．０質量部を超える場合は、透明度が低下する傾向がある。
【００２３】
本発明のゴム組成物は補強用充填剤としてシリカを含有することが、高い透明度を保ちながら補強性を向上できる点から好ましい。なお、カーボンブラック、炭酸カルシウムなどの有色フィラーは透明度が低下するので含有することができない。
【００２４】
含有するシリカの窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）は１００ｍ2／ｇ以上が好ましく、１１０ｍ2／ｇ以上がより好ましく、１２０ｍ2／ｇ以上がさらに好ましい。Ｎ2ＳＡが１００ｍ2／ｇ未満の場合は、充分な破壊強度が得られない傾向、透明度が悪化する傾向がある。また、シリカのＮ2ＳＡは、６００ｍ2／ｇ以下が好ましく、５００ｍ2／ｇ以下がより好ましく、４５０ｍ2／ｇ以下がさらに好ましい。Ｎ2ＳＡが６００ｍ2／ｇを超える場合は、分散が困難となり、充分な破壊強度が得られない傾向、透明度が悪化する傾向がある。なお、シリカの窒素吸着比表面積は、ＡＳＴＭ  Ｄ３０３７−８１に準じてＢＥＴ法で測定される値である。
【００２５】
シリカを含有する場合のゴム成分１００質量部に対する含有量は、３質量部以上が好ましく、５質量部以上がより好ましい。シリカの含有量が３質量部未満の場合は、未加硫ゴムの粘度が低くなり、タイヤ部材の成形性が悪化する傾向がある。また、シリカの含有量は、１２０質量部以下が好ましく、１００質量部以下がより好ましい。シリカの含有量が１２０質量部を超える場合は、透明度が低下する恐れがある。
【００２６】
本発明のゴム組成物は可塑剤として、フタル酸エステル、リン酸エステルなどの無色のエステル系低温可塑剤を含有することが、高い透明度を保つことができる点から好ましい。無色のエステル系低温可塑剤としては、トリオクチルホスフェート（ＴＯＰ）、ジオクチルアジペート（ＤＯＡ）、セバシン酸ジブチル（ＤＢＳ）およびセバシン酸ジオクチル（ＤＯＳ）が挙げられる。なかでも透明度が高く、破壊強度に優れるという理由からＴＯＰが好ましい。
【００２７】
可塑剤を含有する場合のゴム成分１００質量部に対する含有量は、２質量部以上が好ましく、３質量部以上がより好ましい。可塑剤の含有量が２質量部未満の場合は、ゴム組成物の可塑性が充分に確保できない恐れがある。また、可塑剤の含有量は、５０質量部以下が好ましく、３０質量部以下がより好ましい。可塑剤の含有量が５０質量部を超える場合は、可塑剤がブリードし、部材間の接着力が低下する恐れがある。
【００２８】
本発明のゴム組成物は架橋剤として、パーオキサイド系架橋剤を含有することが、高い透明度を保つことができる点から好ましい。パーオキサイド系架橋剤としては、ベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルペルオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（テトラ−ブチルペルオキシ）ヘキサンあるいは１，３−ビス（テトラ−ブチルペルオキシプロピル）ベンゼンなどが挙げられる。なかでも、入手が容易であるという理由からジクミルパーオキサイドを含有することが好ましい。
【００２９】
架橋剤を含有する場合のゴム成分１００質量部に対する含有量は、０．０５質量部以上が好ましく、０．１０質量部以上がより好ましい。架橋剤の含有量が０．０５質量部未満の場合は、架橋効率が悪く、充分な破壊強度が得られない恐れがある。また、架橋剤の含有量は、３質量部以下が好ましく、２質量部以下がより好ましい。架橋剤の含有量が３質量部を超える場合は、架橋密度が高くなり過ぎ、充分な破断時伸びが得られない恐れがある。
【００３０】
本発明のゴム組成物は、前記のゴム成分、老化防止剤、シリカ、可塑剤、架橋剤に加えて、通常タイヤ用ゴム組成物に配合される配合剤であるステアリン酸、有機酸コバルト、脂肪酸コバルト、ワックスなどをゴム組成物の透明度に影響しない程度に適宜含有することができる。
【００３１】
本発明の透明タイヤ用ゴム組成物の製造方法としては特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、前記の各成分をオープンロール、バンバリーミキサー、密閉式混練機などのゴム混練装置を用いて混練し、その後加硫する方法等により製造できる。
【００３２】
本発明の透明タイヤについて、添付の図１を参照して説明するが、この態様に限定されるものではない。
【００３３】
図１には、本発明に係るタイヤの一態様であるタイヤ１０として、チューブレスタイプの空気入りタイヤを示す。タイヤ１０は、トレッド部１と、トレッド部１の両端からタイヤ半径方向内側に延伸された一対のサイドウォール部２と、各サイドウォール部２の内端に形成されかつリムに載置されるビード部３と、内腔面を覆うように配されたインナーライナー４を有している。またタイヤ１０は、その内部に配された非ゴム部材と、この非ゴム部材を被覆しタイヤ１０の形状などを形作るゴム部材とからなる。
【００３４】
前記非ゴム部材は、タイヤ１０では前記ビード部３に埋設された環状のビードコア５、およびカーカスコード６とベルトコード７とを含むコード材を含んでいる。ビードコア５は、スチールワイヤないしスチール素線を多段多列に巻重ねて形成されている。また前記カーカスコード６は、例えば有機繊維コードであり（ナイロン、ＰＥＮ、アラミド、レーヨン等）、トレッド部１からサイドウォール部２を経てビード部３のビードコア５の回りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されて係止されたものを例示する。また前記ベルトコード７は、例えばスチールコードであって、トレッド部１の内部かつ前記カーカスコード６の外側にタイヤ半径方向で互いに逆向きに傾けて重置された２層からなる。このベルトコード７は、タイヤ赤道Ｃに対して小角度で傾けて配列されている。
【００３５】
前記ゴム部材としては、例えばトレッド部１のトレッドゴム、サイドウォール部２のサイドウォールゴム、ビード部３のビードゴム、インナーライナー４のインナーライナーゴム、カーカスコード６を被覆するカーカスコード被覆ゴム、ベルトコード７を被覆するベルトコード被覆ゴムなどの各タイヤ部材を形成するゴム部材が挙げられる。なお、タイヤの用途等によってタイヤ部材の構成は異なるため、使用する透明タイヤの構成に応じてタイヤ部材は適宜選択される。また、各ゴム部材はタイヤ全体を透明にすることができる点から、全てのゴム部材に本発明の透明タイヤ用ゴム組成物を用いることが好ましいが、透明タイヤの目的に応じて一部に本発明の透明タイヤ用ゴム組成物を用いることもできる。
【００３６】
本発明の透明タイヤは、本発明の透明タイヤ用ゴム組成物を用いて、通常の方法により製造できる。すなわち、必要に応じて前記配合剤および添加剤を配合した未加硫ゴム組成物を、タイヤのトレッド部や、サイドウォール部、ビードフィラー部等の形状に押出し加工したり、有機繊維、スチールなどのコード材料を未加硫ゴム組成物でトッピングすることでカーカスおよびブレーカーを作製したり、また、ロールによるシーティングによりインナーライナーを作製したりすることで各タイヤ部材を作製する。そして、各タイヤ部材をタイヤ成型機上で貼り合わせ、未加硫タイヤを成型する。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、本発明の透明タイヤを製造できる。
【実施例】
【００３７】
実施例にもとづいて、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。
【００３８】
以下に実施例および比較例において用いた各種薬品をまとめて示す。
ブタジエンゴム（ＢＲ）：日本ゼオン（株）製のＮｉｐｏｌ  ＢＲ１２２０（ハイシスＢＲ、シス含量９６．５％）
ポリウレタンゴム：ＴＳＥ社製のミラセン９７（ミラブルタイプ、ポリエーテルタイプ）
シリカ：ＥＶＯＮＩＫ−ＤＥＧＵＳＳＡ社製のＵｌｔｒａｓｉｌ  Ｕ９０００ＧＲ（Ｎ2ＳＡ：２３５ｍ2／ｇ）
可塑剤：大八化学工業（株）製のＴＯＰ（トリオクチルホスフェート）
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸  椿
有機酸コバルト：大日本インキ化学工業（株）製のＤｉｃｎａｔｅ  ＮＢＣ−ＩＩ（ホウ素３ネオデカン酸コバルト、コバルト含有量：２２．０質量％）
老化防止剤（１）：大内新興化学工業（株）製のノックラックＮＳ−３０（フェノール系老化防止剤、４，４’−ブチリデンビス（３−メチル−６−ｔｅｒｔ−ブチルフェノール））
老化防止剤（２）：川口化学工業（株）製のアンテージＲＤ（アミン系老化防止剤、２，２，４−トリメチル−１，２−ヒドロキノリン）
架橋剤：日本油脂（株）製のパークミルＤ（ジクミルパーオキサイド）
【００３９】
実施例１〜６および比較例１〜７
表１および２に示す配合処方にしたがい、１．７Ｌの密閉型バンバリーミキサーを用いて、架橋剤以外の薬品を１５０℃の条件下で４分間混練りし、混練り物を得た。次に、オープンロールを用いて、得られた混練り物に架橋剤を添加し、８０℃の条件下で３分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。さらに、得られた未加硫ゴム組成物を１６０℃の条件下で２０分間プレス加硫することにより、各試験用ゴム組成物を得た。
【００４０】
＜透明度試験＞
各試験用ゴム組成物の光線透過率をＪＩＳ  Ｋ７３７５に準じて測定した。下記の式により比較例１を１００とする指数で示す。指数が大きいほど、光線透過率が高く透明度が高いことを示す。試験結果を表１および２に示す。
（透明度指数）＝（各試験用ゴム組成物の光線透過率）
／（比較例１の光線透過率）×１００
【００４１】
＜変色度試験＞
各試験用ゴム組成物を、温度８０℃、湿度４０％のオーブンにて１週間劣化処理を行った後の光線透過率を前記透明度試験と同様に測定した。下記の式により比較例１を１００とする指数で示す。指数が大きいほど、劣化処理後の光線透過率が高く、変色度が低く優れることを示す。試験結果を表１および２に示す。
（変色度指数）＝（劣化処理後の各試験用ゴム組成物の光線透過率）
／（劣化処理後の比較例１の光線透過率）×１００
【００４２】
【表１】
2015010218.tif 000003
【００４３】
【表２】
2015010218.tif 000004
【００４４】
実施例Ａならびに比較例ＡおよびＢ
表３に示す各未加硫ゴム組成物（表１および２参照）を用いて作製した各タイヤ部材をタイヤ成型機上で貼り合わせて未加硫タイヤを成型し、得られた未加硫タイヤを１８０℃の条件下で８分間プレス加硫することにより、試験用タイヤを製造した。
【００４５】
＜リム組みおよび空気充填試験＞
各試験用タイヤをリムに嵌合し空気充填を行い、次の基準で評価した。試験結果を表３に示す。
○：タイヤ内圧２．５ｋＰａまで充填できた。
×：タイヤ内圧２．５ｋＰａまで充填できなかった。
【００４６】
【表３】
2015010218.tif 000005
【００４７】
表１および２の結果より、所定量のポリウレタンゴムを含むゴム成分および所定量のフェノール系老化防止剤を含有する透明タイヤ用ゴム組成物は透明度に優れ、さらには耐変色性にも優れることがわかる。また、表３の結果より、これらのゴム組成物を用いた透明タイヤはリム組みおよび空気充填が可能な強度を有し、各ゴム組成物の透明度が高いことからタイヤ転動時の内部構造変化の観察が外部から可能であることがわかる。
【図１】
2015010218.tif 000006