JP2005048083A

JP2005048083A - クローラ用ゴム組成物

Info

Publication number: JP2005048083A
Application number: JP2003282091A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Kataoka; 孝浩片岡
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2003-07-29
Filing date: 2003-07-29
Publication date: 2005-02-24

Abstract

【課題】クローラの切断やクローラ中の芯金の錆の発生のないクローラ、すなわち耐屈曲性に優れたクローラを構成するゴム組成物を提供する。
【解決手段】天然ゴム、共役ジオレフィンのホモポリマー、共役ジオレフィンのポリマーとエチレン性不飽和モノマーとのコポリマー、もしくはそれらの混合物を少なくとも含む母材ポリマー１００重量部に対しカーボンブラックを３０〜９０重量部、硫黄を０．２〜３．０重量部、加硫促進剤を０．５〜３．０重量部配合し、
且つ下記一般式（１）
【化１０】

（ｍ、ｎは繰り返し単位の数であって、ｍは２〜６の整数、ｎは２〜１００の整数。）で示されるサルファイドポリマーを１．０〜１０．０重量部配合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、クローラ用ゴム組成物に関するものである。

自動車や産業車両用タイヤ等に使用されるクローラには、耐屈曲性、耐候性はもとより、排土性、屈撓性、さらには駆動力確保性等も要求される。そして、このクローラを製造するためのゴム組成物には、強度、伸び等において、それぞれ、所定の値を有することが要求され、係る要求を満たしたゴム組成物が利用されている。そして、ゴム組成物である「新しい形態のゴム」が開発され上市されている。（例えば、非特許文献１参照）
また、エチレン・α−オレフィン・非共役ポリオレフィン共重合体ゴムの加硫物の各種特性を生かしつつ、速い加硫速度で、耐候性が向上し、かつ機械強度にも優れた硬化物が得られるゴム組成物が提供されている（例えば、特許文献１参照。）。

軽量でかつ耐久性と低摩擦性に優れたタイヤ駆動式弾性クローラ用ゴム組成物に関する報告もみられる（例えば、特許文献２参照。）。
図２は、弾性材を素材としてエンドレス状に形成され、且つ外周面に走行用ラグ３を有するタイヤ駆動式弾性クローラ本体４を示す従来例である。このゴム組成物からなるクローラ本体４には、例えば図３に示すようなゴム組成物からなる摩擦低減部材５が、クローラ本体４の幅方向両側に設けられている。なお、図３においては、クローラの長手方向に埋設された芯金６、ラグ３側に抗張用線材７が示されている。そして、上記のようなクローラを構成するクローラ本体４や摩擦低減部材５はゴム組成物である。

図４（ａ）、（ｂ）は、従来のゴム組成物における硫黄１による架橋の状況を分子的モデルで示したものである。すなわち、図４（ａ）は、ゴム分子鎖２が、硫黄１により架橋されているゴム組成物が、長期間の繰り返しの屈曲を受ける厳しい環境等での使用下で、図４（ｂ）のように、ゴム分子鎖２間の架橋距離が短くなっている。
小松公栄著「ゴムのおはなし」１９９９年１１月１５日、（財）日本規格協会発行、第１３１〜１４７頁、第７．１図特開２００２−３７９６２号公報（第１３−１４頁、第１表）特開平１１−２２７６４４号公報（第３−４頁、第１表）

しかしながら、硫黄による従来の架橋されたゴム組成物からなるクローラは、繰り返しの屈曲を受ける厳しい環境での使用下で、屈曲性が低下するといった欠点があった。
屈曲性の低下により発生する表面クラック（屈曲き裂）は、使用と共に拡大し、その結果、クローラの切断やクローラ中の芯金に錆の発生をもたらす。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、屈曲性を良好に保持した、すなわち耐屈曲性に優れたクローラ用ゴム組成物を提供するものである。

本発明は、上記目的を達成するために次のような技術的手段を採用した。すなわち、本発明のクローラ用ゴム組成物は、天然ゴム、共役ジオレフィンのホモポリマー、共役ジオレフィンのモノマーとエチレン性不飽和モノマーとのコポリマー、もしくは、それらの混合物を少なくとも含む母材ポリマーを１００とした重量部（phr；parts per hundred parts of resin）で記載して、カーボンブラック３０〜９０重量部、硫黄０．２〜３．０重量部、加硫促進剤０．５〜３．０重量部、且つ下記一般式（１）

（ｍ、ｎは繰り返し単位の数であって、ｍは２〜６の整数、ｎは２〜１００の整数。）で示されるサルファイドポリマーを１．０〜１０．０重量部を配合したことを特徴とする点にある。
また、クローラ用ゴム組成物を、天然ゴム、共役ジオレフィンのホモポリマー、共役ジオレフィンのモノマーとエチレン性不飽和モノマーとのコポリマー、もしくは、それらの混合物を少なくとも含む母材ポリマー１００重量部に対して、カーボンブラック３０〜９０重量部、硫黄０．２〜３．０重量部、加硫促進剤０．５〜３．０重量部、下記一般式（１）

（ｍ、ｎは繰り返し単位の数であって、ｍは２〜６の整数、ｎは２〜１００の整数。）で示されるサルファイドポリマー１．０〜１０．０重量部であって、かつ該サルファイドポリマー重量部を前記硫黄重量部に対して２倍以上を配合してなり、前記ゴム組成物のＪＩＳＫ６２６０に従った屈曲回数１０００回後の「き裂長さ及び数」を前記サルファイドポリマー配合無しの前記ゴム組成物の前記「き裂長さ及び数」より２割以上少なくしたことを特徴とする。
なお、本発明の技術的手段は、前記母材ポリマー１００重量部に対し、前記一般式（１）で示されるサルファイドポリマー１．０〜８．０重量部配合してなることが好ましい。

ゴム組成物の屈曲性を良好に保持するには、前記背景技術に示したようなゴム分子鎖２間の架橋距離を長く保てば良い。ところが、硫黄（Ｓ）による架橋は、図４（ａ）に示すような本来のポリスルフィドから、使用条件、特に長期間の繰り返しの屈曲を受ける厳しい環境等では、図４（ｂ）のようなジスルフィド化あるいはモノスルフィド化が生じる。そのため、ゴム分子鎖２間の架橋距離が短くなる（図４（ｂ））。屈曲性を良好に保持するには、長期間の使用によってもゴム分子鎖２間の長い架橋距離を保っておればよい。
図１（ａ）は、前記一般式（１）

（ｍ、ｎは繰り返し単位の数であって、ｍは２〜６の整数、ｎは２〜１００の整数。）によるサルファイドポリマーによってゴム分子鎖２が架橋されている本発明のゴム組成物の分子的モデルである。
図１（ａ）中のＳａ、Ｓ_bの整数ａ、ｂには、一般に以下の式（２）が成立する。
ａ＋ｂ＝ｍ（但し、ａ≧１、ｂ≧１）・・・・・・・・・（２）
図１（ｂ）は、長期間の使用によってもゴム分子鎖２間が長い架橋距離を維持している状況を示す模式図である。図１（ｂ）中のＳ_a-c、Ｓ_b-dの整数ｃ、ｄには、一般に以下の式（３）が成立する。

ｃ，ｄ＝０〜４（但し、ａ−ｃ≧１、ｂ−ｄ≧１）・・・・・・・・（３）
前記一般式（１）で示されたサルファイドポリマー中の以下の式（４）の部分が、ゴム分子鎖２間の架橋距離を維持する。

すなわち、ジスルフィド化あるいはモノスルフィド化に類する硫黄（Ｓ）自体の変化が前記一般式（１）で示されたサルファイドポリマーに生じても、式（４）に示すように、ゴム分子鎖２間の架橋距離は短くならない。なお、前記（４）式は、前記式（１）の部分を一部長く表示したものである。

本発明によれば、耐屈曲性に優れたクローラであって、クローラ自体の切断や、クローラ中の芯金の錆の発生のないクローラを構成するゴム組成物を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面並びに表に基づいて説明する。前記背景技術にも説明した図２並びに図３に示す弾性クローラ本体４、あるいは図３に示す摩擦低減部材５は、本願発明に係るゴム組成物の例である。
このゴム組成物は、母材ポリマー１００重量部に対して、一般式（１）

（ｍ、ｎは繰り返し単位の数であって、ｍは２〜６の整数、ｎは２〜１００の整数。）で示されるサルファイドポリマーを１．０〜１０．０重量部を配合したものである。特に、本発明は前記の一般式（１）で示されるサルファイドポリマーを使用したことにより、耐屈曲性に優れたクローラ用ゴム組成物を得たのである。
なお、上記母材ポリマーとしては、天然ゴム、共役ジオレフィンのホモポリマー、共役ジオレフィンのモノマーとエチレン性不飽和モノマーとのコポリマー、もしくはそれらの混合物を少なくとも含んでいる。

また、本発明のゴム組成物には、上記成分の他に前記母材ポリマー１００重量部に対しカーボンブラックを３０〜９０重量部、硫黄を０．２〜３．０重量部、加硫促進剤を０．５〜３．０重量部を配合する。以上成分の他に、酸化亜鉛、ステアリン酸、老化防止剤、パラフィンワックス等の種々の添加物を配合するのが良い。
次に、本発明組成物の数値限定理由を説明する。
＜一般式（１）

（ｍ、ｎは繰り返し単位の数であって、ｍは２〜６の整数、ｎは２〜１００の整数。）で示されるサルファイドポリマーについて＞
一般に前記サルファイドポリマーは、硫黄（Ｓ）自体の変化が生じても、ゴム分子鎖２間の長い架橋距離を維持して、短くならないことは、前記「課題を解決するための手段」中の図１（ｂ）に関する記載のとおりである。本発明では、前記特定サルファイドポリマーを１．０〜１０．０重量部、好ましくは１．０〜８．０重量部配合する。ここで、これが１．０重量部未満では耐屈曲性を高めるに効果なく、一方１０．０重量部以上配合しても配合に見合った前記効果が得られない。
＜カーボンブラックについて＞
本発明では母材ポリマー１００重量部に対し、カーボンブラックを３０〜９０重量部配合するのであるが、前記カーボンブラック配合量が前記特定数値より少ないと十分な硬度が得られず、一方これが多すぎると、粘度が大きくなり加工性に問題が出てくる。
＜硫黄と加硫促進剤について＞
本発明では、硫黄と加硫促進剤を母材ポリマー１００重量部に対し、前者を０．２〜３．０重量部、後者を０．５〜３．０重量部配合するのであるが、前者０．２重量部以下、若しくは後者０．５重量部以下では、硬さが十分でない。前者３．０重量部以上、若しくは後者を３．０重量部以上配合しても、配合に見合った前記効果は得られない。

次に、本発明のゴム組成物の実施例を比較例と共に表１に示す。

表１には、酸化亜鉛３．０重量部、ステアリン酸２．０重量部、老化防止剤２．０重量部、パラフィンワックス２．０重量部等の種々の添加物が配合されているが、各配合量は場合に応じて適宜増減されることはいうまでもない。なお、本発明で使用したカーボンブラックはＨＡＦカーボンブラック、老化防止剤は６Ｃ、加硫促進剤はＣＺ、サルファイドポリマーは川口化学工業株式会社殿製２ＯＳ４であって、母材ポリマー１００重量部中、天然ゴム４０．０重量部以外は、ＳＢＲ１５０２であるが、これらに限定する必要もない。

また、調整したゴム組成物について、伸び、強度、熱老化後の伸び変化度、耐屈曲性について下記の方法に従って評価した。いずれのデータも比較例１を１００としたときの指数比較である。
［評価方法］
１）伸び、強度：ＪＩＳＫ６２５１に従い、５００ｍｍ／分の引張り速度で実施した。
２）熱老化：ＪＩＳＫ６２５７に従い老化温度７０±１℃、老化時間９６時間の条件で老化させた。室温まで放冷の後の伸びを上記１）と同様の方法にて測定した。そして、老化前と後との伸びの変化度（変化率）を算出した。
３）耐屈曲性は、ＪＩＳＫ６２６０に従い、１０００回屈曲させた後の「屈曲き裂発生」を指数で表した。

表１の比較例１〜３は、サルファイドポリマーを配合しないゴム組成物である。比較例１の加硫促進剤１．２重量部に対し、２．０重量部配合した比較例２では、伸び、耐屈曲性が低下している。比較例１の硫黄２．０重量部に対し、１．５重量部配合した比較例３でも、伸び、耐屈曲性が低下している。
また、比較例１にサルファイドポリマー０．５重量部を配合した比較例５では、そのサルファイドポリマー配合の効果は見られない。硫黄を少なくした比較例４においては強度が、加硫促進剤を増加した比較例６では耐屈曲性が、各々低下している。

比較例４のサルファイドポリマーを２．０重量部、すなわち硫黄の重量部に対して２倍のサルファイドポリマー重量部を配合した実施例１では、伸び、強度に優れ、熱老化後の伸び変化度も少なく、且つ耐屈曲性にも優れたゴム組成物となる。硫黄の重量部に対して４倍のサルファイドポリマー重量部を配合した実施例３は、実施例１よりも優れた耐屈曲性を示す。
なお、前記母材ポリマー１００重量部に対する前記一般式（１）で示されるサルファイドポリマー重量部を前記硫黄重量部に対して２倍以上配合した前記ゴム組成物である実施例１は、そのＪＩＳＫ６２６０に従った屈曲回数１０００回後の「き裂長さ及び数」が、前記母材ポリマー１００重量部に対して、カーボンブラック３０〜９０重量部、硫黄０．２〜３．０重量部、加硫促進剤０．５〜３．０重量部配合し、前記一般式（１）で示されるサルファイドポリマー配合無しのゴム組成物である比較例１の前記「き裂長さ及び数」より２割少ないことが判る。すなわち、比較例１の耐屈曲性指数１００に対して、実施例１は指数１２０である。

（ａ）は、本発明のゴム組成物、（ｂ）は前記（ａ）の長期間使用後の各分子的モデルである。弾性クローラ本体の従来例である。クローラの横断面の例である。（ａ）は、従来のゴム組成物、（ｂ）は前記（ａ）の長期間使用後の各分子的モデルである。

符号の説明

１硫黄
２ゴム分子鎖
４クローラ本体
５摩擦低減部材
６芯金

Claims

天然ゴム、共役ジオレフィンのホモポリマー、共役ジオレフィンのモノマーとエチレン性不飽和モノマーとのコポリマー、もしくは、それらの混合物を少なくとも含む母材ポリマー１００重量部に対して、カーボンブラック３０〜９０重量部、硫黄０．２〜３．０重量部、加硫促進剤０．５〜３．０重量部、下記一般式（１）

（ｍ、ｎは繰り返し単位の数であって、ｍは２〜６の整数、ｎは２〜１００の整数。）で示されるサルファイドポリマー１．０〜１０．０重量部を配合したことを特徴とするクローラ用ゴム組成物。
クローラ用ゴム組成物を、天然ゴム、共役ジオレフィンのホモポリマー、共役ジオレフィンのモノマーとエチレン性不飽和モノマーとのコポリマー、もしくは、それらの混合物を少なくとも含む母材ポリマー１００重量部に対して、カーボンブラック３０〜９０重量部、硫黄０．２〜３．０重量部、加硫促進剤０．５〜３．０重量部、下記一般式（１）

（ｍ、ｎは繰り返し単位の数であって、ｍは２〜６の整数、ｎは２〜１００の整数。）で示されるサルファイドポリマー１．０〜１０．０重量部であって、かつ該サルファイドポリマー重量部を前記硫黄重量部に対して２倍以上を配合してなり、前記ゴム組成物のＪＩＳＫ６２６０に従った屈曲回数１０００回後の「き裂長さ及び数」を前記一般式（１）

（ｍ、ｎは繰り返し単位の数であって、ｍは２〜６の整数、ｎは２〜１００の整数。）で示されるサルファイドポリマー配合無しの前記ゴム組成物の前記「き裂長さ及び数」より２割以上少なくしたことを特徴とするクローラ用ゴム組成物。