(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジエン系ゴム１００質量部に対し、化学発泡剤を０．１〜８．０質量部、酸変性ポリオレフィンを１〜２０質量部配合してなるゴム組成物を使用した空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記化学発泡剤が、カルボンアミド系発泡剤、ニトロソ系発泡剤、スルホニルヒドラジン系発泡剤から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、ポリアミドポリエーテルエラストマーを１〜３０質量部配合してなることを特徴とする請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム組成物を使用した空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは発泡倍率を高くしながら引張り破断強度の低下を抑制するようにしたゴム組成物を使用した空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、空気入りタイヤの構成部材として、ゴム組成物を使用することが提案されている。例えば特許文献１はスタッドレスタイヤのトレッド部を、化学発泡剤を含むゴム組成物で構成することを提案している。
【０００３】
このようなゴム組成物は、発泡倍率を高くすることにより、質量を軽くし、材料特性を柔軟にすると共に、多数の気泡による機能性を付加することができるという特徴がある。しかし、発泡倍率を高くすると、ゴム組成物の引張り破断強度などのゴム強度が低下するという問題があった。このため、発泡倍率を高くしながら引張り破断強度の低下を抑えるようにしたゴム組成物の開発が、求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２７４０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、発泡倍率を高くしながら引張り破断強度の低下を抑制するようにしたゴム組成物を使用した空気入りタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明の空気入りタイヤは、ジエン系ゴム１００質量部に対し、化学発泡剤を０．１〜８．０質量部、酸変性ポリオレフィンを１〜２０質量部配合してなるゴム組成物を使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の空気入りタイヤによれば、ジエン系ゴム１００質量部に対し、化学発泡剤を０．１〜８．０質量部、酸変性ポリオレフィンを１〜２０質量部配合してなるゴム組成物を使用したので、加硫した発泡ゴム成形体の発泡倍率を高くし、かつ引張り破断強度を従来レベル上に高くすることができる。
【０００８】
前記化学発泡剤としては、カルボンアミド系発泡剤、ニトロソ系発泡剤、スルホニルヒドラジン系発泡剤から選ばれる少なくとも１種が好ましく、ゴム組成物の発泡倍率をより高くすることができる。
【０００９】
前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、ポリアミドポリエーテルエラストマーを１〜３０質量部配合してなることが好ましく、加硫した発泡ゴム成形体の引張り破断伸びをより高くすることができる。
【００１０】
本発明のゴム組成物は、空気入りタイヤ、とりわけサイドウォール部に使用することが好ましい。このゴム組成物を加硫した発泡ゴム成形体でサイドウォール部を構成した空気入りタイヤは、例えば縁石衝突などにおいて優れたタイヤ耐久性を有すると共に、タイヤ質量を低減し、発熱性を低減するので燃費性能を向上することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のゴム組成物において、ジエン系ゴムとしては、例えば天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ），塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）、臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等を例示することができ、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。またエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレンイソプレンゴム、スチレンイソプレンブタジエンゴム、イソプレンブタジエンゴムなどのオレフィン系ゴムを配合することもできる。なかでもジエン系ゴムとして天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴムが好ましい。とりわけ天然ゴムを含有することが好ましく、ジエン系ゴム１００質量％中、天然ゴムを好ましくは２０質量％以上、より好ましくは３０〜１００質量％含有するとよい。天然ゴムの含有量をこのような範囲にすることにより、ゴム組成物の引張り破断強度をより高くすることができる。
【００１２】
本発明のゴム組成物は、化学発泡剤を含むことによりゴム成形体を発泡させることができる。化学発泡剤の配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し０．１〜８．０質量部、好ましくは１．０〜８．０質量部、より好ましくは１．５〜７．５質量部にするとよい。化学発泡剤の配合量が０．１質量部未満であると、加硫時の発泡が不十分になり、発泡倍率を高くすることができない。また化学発泡剤の配合量が８．０質量部を超えると、コストが増えるにも拘らず発泡倍率の上昇の効果は頭打ちになり、発泡体表面の平滑性が損なわれる。
【００１３】
化学発泡剤としては、例えばカルボンアミド系発泡剤、ニトロソ系発泡剤、スルホニルヒドラジド系発泡剤、アゾ系発泡剤、アジド系発泡剤等を例示することができる。なかでもカルボンアミド系発泡剤、ニトロソ系発泡剤、スルホニルヒドラジン系発泡剤から選ばれる少なくとも１種が好ましい。
【００１４】
カルボンジアミド系発泡剤としてはアゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）等、ニトロソ系発泡剤としてはＮ，Ｎ′−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、Ｎ，Ｎ′−ジメチル−Ｎ，Ｎ′−ジニトロソテレフタルアミド等が例示される。スルホニルヒドラジド系発泡剤としては、ベンゼンスルホニルヒドラジド（ＢＳＨ）、ｐ，ｐ′−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（ＯＢＳＨ）、トルエンスルホニルヒドラジド（ＴＳＨ）、ジフェニルスルホン−３，３′−ジスルホニルヒドラジド等が例示される。アゾ系発泡剤としてはアゾビスイソブチロニトリル（ＡＺＢＮ）、アゾビスシクロヘキシルニトリル、アゾジアミノベンゼン、バリウムアゾジカルボキシレート等が例示される。アジド系発泡剤としてはカルシウムアジド、４，４′−ジフェニルジスルホニルアジド、ｐ−トルエンスルホニルアジド等が例示される。これらの化学発泡剤は、単独で又は２種以上を混合して使用することができる。
【００１５】
化学発泡剤の分解温度は、好ましくは１３０℃〜１９０℃、より好ましくは１５０℃〜１７０℃にするとよい。化学発泡剤の分解温度をこのような範囲内にすることにより、化学発泡および加硫の制御が容易になる。本明細書において、化学発泡剤の分解温度は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）、熱質量測定（ＴＧＡ）から選ばれる熱分析を使用して分解熱や質量減少を測定することにより求められる温度である。
【００１６】
ゴム組成物は、化学発泡剤と共に尿素を含むとよい。尿素は発泡助剤として作用する。尿素系発泡助剤を配合することにより、化学発泡剤が熱分解する温度を低く調節することが可能になる。尿素系発泡助剤の配合量はジエン系ゴム１００質量部に対し、好ましくは０．１〜２０質量部、より好ましくは０．５〜１０質量部にするとよい。尿素系発泡助剤の配合量が０．１質量部未満であると、化学発泡剤の熱分解温度を十分に調節することができない。尿素系発泡助剤の配合量が２０質量を超えると、反応せず組成物の中で異物となってしまい機械的強度が低下する。
【００１７】
本発明のゴム組成物は、酸変性ポリオレフィンを含むことにより発泡ゴム成形体の引張り破断強度を高くすることができる。また意外にも発泡倍率を高くすることができる。酸変性ポリオレフィンの配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し１〜２０質量部、好ましくは２．５〜２０質量部、より好ましくは３．０〜２０質量部にするとよい。酸変性ポリオレフィンの配合量が１質量部未満であると、発泡ゴム成形体の引張り破断強度を高くすることができない。また酸変性ポリオレフィンの配合量が２０質量部を超えると、発泡ゴム成形体の引張り破断強度が却って低くなる。
【００１８】
酸変性ポリオレフィンは、ポリオレフィン系樹脂および／またはポリオレフィン系エラストマーを、不飽和カルボン酸で変性した変性ポリマーである。ポリオレフィン系樹脂およびポリオレフィン系エラストマーとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリオクテン、これらの相互共重合体、プロピレン−エチレン共重合体（プロピレン−エチレンブロック共重合体、プロピレン−エチレンランダム共重合体等）、エチレン−α−オレフィン共重合体（エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム）、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン−アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）、エチレン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）、エチレン−アクリル酸メチル共重合体（ＥＭＡ）、エチレン−メタアクリル酸メチル共重合体（ＥＭＭＡ）、エチレン−メタアクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）等を例示することができる。なかでもエチレン−α−オレフィン共重合体、プロピレン−エチレン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレンが好ましい。これらのポリオレフィン系樹脂およびポリオレフィン系エラストマーは、単独で又は２種以上を混合して使用することができる。
【００１９】
不飽和カルボン酸としては、マレイン酸、フマル酸、アクリル酸、クロトン酸、メタアクリル酸、イタコン酸、これらの酸無水物を例示することができる。なかでもマレイン酸、無水マレイン酸、アクリル酸、メタアクリル酸が好ましい。これらの不飽和カルボン酸は、単独で又は２種以上を混合して使用することができる。
【００２０】
酸変性ポリオレフィンは、通常行われる方法によりポリオレフィン系樹脂およびポリオレフィン系エラストマーを不飽和カルボン酸で変性することにより得ることができる。酸変性ポリオレフィンの酸変性率は、不飽和カルボン酸の含有率が、好ましくは０．１〜３．０質量％、より好ましくは０．１５〜２．０質量％であるとよい。
【００２１】
本発明のゴム組成物は、任意にポリアミドポリエーテルエラストマーを配合することができる。ポリアミドポリエーテルエラストマーを配合することにより、発泡ゴム成形体の引張り破断伸びを従来レベル以上に高くすることができる。ポリアミドポリエーテルエラストマーの配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、好ましくは１〜３０質量部、より好ましくは２．５〜２５質量部、さらに好ましくは３．０〜２０質量部であるとよい。ポリアミドポリエーテルエラストマーの配合量が１質量部未満であると、発泡ゴム成形体の引張り破断伸びを改良する効果が十分に得られない。またポリアミドポリエーテルエラストマーの配合量が３０質量部を超えると、発泡ゴム成形体の引張り破断強度が低くなる。
【００２２】
ポリアミドポリエーテルエラストマーは、ポリアミドからなるハードセグメントおよびポリエーテルからなるソフトセグメントを有するエラストマーであり、例えば国際公開ＷＯ２００７／１４５３２４号パンフレットにその製造方法を含め詳細に開示されている。ポリアミドポリエーテルエラストマーとして、ナイロン１２からなるハードセグメントとポリエーテルからなるソフトセグメントとを有するものが好適であり、とりわけ重量平均分子量が１００００〜２０００００であるとよい。このようなポリアミドポリエーテルエラストマーは市販されているものを利用でき、例えば宇部興産社製ＵＢＥＳＴＡＸＰＡ  Ｐ９０４０Ｘ１が挙げられる。
【００２３】
本発明において、充填剤を配合することにより、ゴム組成物の引張り破断強度をより高くすることができる。充填剤の配合量はジエン系ゴム１００質量部に対し、好ましくは２０〜１００質量部、より好ましくは４０〜８０質量部にするとよい。充填剤の配合量が２０質量部未満であるとゴム組成物の引張り破断強度を十分に高くすることができない。また充填剤の配合量が１００質量部を超えるとゴム組成物の加工性が低下する。
【００２４】
充填剤としては、例えばカーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、クレー、マイカ、珪藻土、タルク等を例示することができる。なかでもカーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウムが好ましい。このような充填剤は、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。
【００２５】
ゴム組成物は、加硫剤、加硫促進剤、加硫助剤、ゴム補強剤、軟化剤（可塑剤）、老化防止剤、加工助剤、発泡助剤、脱泡剤、活性剤、金型離型剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、帯電防止剤、着色剤、滑剤、増粘剤等の工業用ゴム組成物や発泡ゴム成形体に通常用いられる配合剤を添加することができる。これらの配合剤は本発明の目的に反しない限り、通常用いられる配合量を適用することができ、また通常の調製方法で添加、混練又は混合することができる。
【００２６】
本発明のゴム組成物は、発泡倍率が好ましくは１．２倍以上、より好ましくは１．３〜２．０、さらに好ましくは１．４〜１．８倍にすることができる。発泡ゴム成形体の発泡倍率を１．２倍以上にすることにより発泡ゴム成形体の比重を軽くすることができる。また、発泡倍率を２．０倍以下にすることにより発泡ゴム成形体の引張り破断強度を優れたものにすることができる。
【００２７】
本発明のゴム組成物は、未加硫ゴムの成形体を成形し、これを加熱し発泡・加硫することにより発泡ゴム成形体を成形することができる。未加硫ゴム成形体の形状、大きさ、厚さは、加硫成形後の発泡ゴム成形体の形状、大きさ、厚さに応じて適宜、調節することができる。また未加硫ゴム成形体の成形方法は、通常用いられる成形加工方法を適用することができる。
【００２８】
本発明のゴム組成物からなる発泡ゴム成形体は、空気入りタイヤや工業用緩衝材料として有用である。空気入りタイヤに使用する部位は、特に限定されるものではないが、例えばサイドウォール部を構成するサイドゴム、トレッド部を構成するキャップトレッドやタイヤ内腔の径方向内側の表面に吸音材として使用することができる。本発明のゴム組成物を使用した空気入りタイヤは、機械的強度を確保し耐久性を維持しながら、軽量化及び低発熱性を実現することができるので、燃費性能を向上することができる。
【００２９】
以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００３０】
ゴム組成物の調製および未加硫成形体の作成
表３に示すゴム組成を共通処方とし、表１，２に示す処方を含む１５種類のゴム組成物（実施例１〜７、比較例１〜８）について、それぞれ硫黄、加硫促進剤、化学発泡剤および発泡助剤を除く配合成分を秤量し、１．７Ｌ密閉式バンバリーミキサーで５分間混練し、温度１５０℃でマスターバッチを放出し室温冷却した。その後このマスターバッチを加熱ロールに供し、硫黄、加硫促進剤、化学発泡剤および発泡助剤を加えて混合し、１５種類のゴム組成物を調製すると共に、これらゴム組成物からなる未加硫のゴム成形体を成形した。
【００３１】
発泡ゴム成形体の加硫成形及び評価
得られた１５種類のゴム組成物（実施例１〜７、比較例１〜８）からなる未加硫ゴム成形体を、所定形状（縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ）の金型に充填した。これらを温度１８０で、１５分間加熱し加硫成形した。これにより比較例１，２を除く未加硫ゴム成形体は、加硫と発泡が同時に進行し、厚さが約１５ｍｍの発泡ゴム成形体を成形した。また比較例１，２の未加硫ゴム成形体は、加硫した発泡していない加硫ゴムシートになった。
【００３２】
得られた発泡ゴム成形体（ただし比較例１，２は未発泡の加硫ゴムシート）の比重、平均発泡倍率および引張り破断強度をそれぞれ以下の方法で測定し、得られた結果を表１，２に示した。
【００３３】
比重および平均発泡倍率
未加硫のゴム成形体の比重および発泡・加硫した発泡ゴム成形体の比重を、それぞれＪＩＳ  Ｋ−６２６８に準拠して２３℃で測定した。未加硫ゴム成形体の比重と発泡ゴム成形体の比重との比を算出し平均発泡倍率とした。得られた発泡ゴム成形体の比重および平均発泡倍率の結果を表１，２に示す。
【００３４】
引張り破断強度
発泡ゴム成形体の引張り破断強度を、ＪＩＳ  Ｋ−６２５１に準拠し、ＪＩＳ３号ダンベル型試験片を切り出し、２３℃、引張り速度５００ｍｍ／分の条件で測定した。得られた発泡ゴム成形体の引張り破断強度の結果を表１，２に示す。
【００３５】
【表１】
0006332206.tif 000002
【００３６】
【表２】
0006332206.tif 000003
【００３７】
なお、表１，２で使用した原材料の種類を下記に示す。
・酸変性ＰＯ：無水マレイン酸変性ポリプロピレン、三井化学社製アドマー  ＨＥ８１０
・ポリアミドポリエーテル：ポリアミドポリエーテルエラストマー、宇部興産社製ＸＰＡＰ  ９０４０Ｘ１
・ポリオレフィン：ポリプロピレン、プライムポリマー社製Ｓ１１９
・化学発泡剤１：ニトロソ系発泡剤、Ｎ，Ｎ′−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、永和化成工業社製セルラーＤ、下記の発泡助剤（尿素）と組み合わせて分解開始温度を１３０℃に調節
・化学発泡剤２：スルホニルヒドラジド系発泡剤、ｐ，ｐ′−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）（ＯＢＳＨ）、永和化成工業社製ネオセルボンＮ＃５０００、分解開始温度が１６４℃
・発泡助剤：尿素、永和化成工業社製セルペーストＫ４
【００３８】
【表３】
0006332206.tif 000004
【００３９】
なお、表３で使用した原材料の種類を下記に示す。
・ＮＲ：天然ゴム、ＰＴ．ＮＵＲＩＳＡ製ＳＩＲ２０
・ＢＲ：ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ  ＢＲ１２２０
・ＣＢ：カーボンブラック、東海カーボン社製シーストＦ
・酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
・ステアリン酸：千葉脂肪酸社製ビーズステアリン酸桐
・老化防止剤：バイエル社製ＶＵＬＫＡＮＯＸ４０２０
・オイル：出光興産社製ダイアナプロセスＮＨ−６０
・硫黄：鶴見化学工業社製金華印微粉硫黄１５０ｍｅｓｈ
・加硫促進剤：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ−Ｇ
【００４０】
表１の結果から、実施例１〜７の発泡ゴム成形体は、平均発泡倍率を高くしながら、未発泡のゴム成形体と略同等の引張り破断強度を確保することを確認した。これに対し、比較例１，２の加硫ゴムシートは、発泡していないため引張り破断強度が高いが比重が大きい。比較例３の発泡ゴム成形体は、酸変性ポリオレフィンを配合しないので、引張り破断強度が低下し、発泡倍率も実施例１〜３の発泡ゴム成形体に比べ小さい。
【００４１】
比較例４の発泡ゴム成形体は、酸変性ポリオレフィンの代わりに未変性のポリオレフィンを配合したので引張り破断強度を維持することができない。また実施例１の発泡ゴム成形体に比べ発泡倍率が小さい。
【００４２】
比較例５の発泡ゴム成形体は、酸変性ポリオレフィンを配合しないので、引張り破断強度が低下し、発泡倍率も実施例６の発泡ゴム成形体に比べ小さい。
比較例６の発泡ゴム成形体は、酸変性ポリオレフィンの配合量が３０質量部を超えるので、破断伸びが低下してしまい、結局破断強度も低下する。
比較例７の発泡ゴム成形体は、酸変性ポリオレフィンの代わりに未変性のポリオレフィンを配合したので引張り破断強度を維持することができない。また実施例６の発泡ゴム成形体に比べ発泡倍率が小さい。
比較例８の発泡ゴム成形体は、化学発泡剤の配合量が８．０質量部を超えるので、加硫中にゴムに溶解できないガス分のガス漏れが起こったり、発泡が不規則になり破断強度が低下し、また、発泡倍率も大きくなりすぎるため実用的な発泡体ではなくなる。