JP2005105001A - リム接触部用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の目的は、優れた耐熱老化性及び耐セット性と優れた耐疲労破壊性とを兼備するリム接触部用ゴム組成物を提供することにある。
【解決手段】 天然ゴム０〜６０重量部及びポリブタジエンゴム１００〜４０重量部からなるゴム成分１００重量部に対して、カーボンブラックを５０〜９０重量部、並びに、硫黄をａ重量部、下式
R₂N-(C=S)-S-S-(CH₂)_x-S-S-(C=S)-NR₂ [R=C₆H₅CH₂, x=6]
によって表される配合剤Ｂをｂ重量部、及び１種以上のスルフェンアミド系加硫促進剤を合計でｃ重量部配合してなるリム接触部用ゴム組成物であって、
前記ａ、ｂ、及びｃが、下式
１．５≦ａ≦３．０
０．１≦ｂ
１．０≦ａ／［（２／３）×ｂ＋ｃ］≦２．０
の関係を同時に満足することを特徴とするリム接触部用ゴム組成物。
【選択図】 なし

Description

本発明は、リム接触部用ゴム組成物に関する。より詳細には、本発明は、優れた耐熱老化性及び耐セット性と優れた耐疲労破壊性とを兼備するリム接触部用ゴム組成物に関する。本発明に係るリム接触部用ゴム組成物は、例えば、トラック、バス、建設車輌等に使用される重荷重用タイヤのリム接触部に使用するのに好適である。

タイヤ、特にトラック、バス、建設車輌等に使用される重荷重用タイヤのリム接触部に使用されるゴム組成物は、リム接触部にかかる荷重、高速走行による発熱等による変形や熱老化を受けやすく、その故に、ビードトウ部やリム接触部においてクラック、ヘタリ等が発生し、タイヤの耐久性や更生性の低下につながることが多い。

そこで、従来は、走行後のクラックの発生を抑制すべく、走行に伴う老化（ゴムの硬化）を考慮して、リム接触部の初期硬度を低めに設定することが行われているが、このように初期硬度を低めに設定すると、耐セット性が低下し、リム接触部の変形が大きくなりがちである。また、タイヤの使用条件によっては、極端な老化（ゴムの硬化）が起こり、クラック、ゴム欠け等が発生して、タイヤの更生性が低下してしまう。

上記の如く、耐熱老化性及び耐セット性と耐疲労破壊性とは二律背反の関係にあり、優れた耐熱老化性及び耐セット性と優れた耐疲労破壊性とを兼備するリム接触部用ゴム組成物に対する継続的な要求が存在する。

この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。

特開２００１−２８３３号公報 特開２００１−３４８４５８号公報

従って、本発明の目的は、優れた耐熱老化性及び耐セット性と優れた耐疲労破壊性とを兼備するリム接触部用ゴム組成物を提供することにある。

上記目的は、天然ゴム０〜６０重量部及びポリブタジエンゴム１００〜４０重量部からなるゴム成分１００重量部に対して、カーボンブラックを５０〜９０重量部、並びに、硫黄をａ重量部、下式
R₂N-(C=S)-S-S-(CH₂)_x-S-S-(C=S)-NR₂ [R=C₆H₅CH₂, x=6]
によって表される配合剤Ｂをｂ重量部、及び１種以上のスルフェンアミド系加硫促進剤を合計でｃ重量部配合してなるリム接触部用ゴム組成物であって、
前記ａ、ｂ、及びｃが、下式
１．５≦ａ≦３．０
０．１≦ｂ
１．０≦ａ／［（２／３）×ｂ＋ｃ］≦２．０
の関係を同時に満足することを特徴とするリム接触部用ゴム組成物によって達成される。

本発明により、優れた耐熱老化性及び耐セット性と優れた耐疲労破壊性とを兼備するリム接触部用ゴム組成物が提供される。

本発明は、特定のゴム成分に対して、カーボンブラック、並びに、硫黄、特定の化合物、及びスルフェンアミド系加硫促進剤を特定の配合量で配合することにより、優れた耐熱老化性及び耐セット性と優れた耐疲労破壊性とを兼備するリム接触部用ゴム組成物を提供することが可能であることを見出したことに基づくものである。

すなわち、本発明に係るリム接触部用ゴム組成物は、天然ゴム０〜６０重量部及びポリブタジエンゴム１００〜４０重量部からなるゴム成分１００重量部に対して、カーボンブラックを５０〜９０重量部、並びに、硫黄をａ重量部、下式
R₂N-(C=S)-S-S-(CH₂)_x-S-S-(C=S)-NR₂ [R=C₆H₅CH₂, x=6]
によって表される配合剤Ｂをｂ重量部、及び１種以上のスルフェンアミド系加硫促進剤を合計でｃ重量部配合してなるリム接触部用ゴム組成物であって、
前記ａ、ｂ、及びｃが、下式
１．５≦ａ≦３．０
０．１≦ｂ
１．０≦ａ／［（２／３）×ｂ＋ｃ］≦２．０
の関係を同時に満足することを特徴とするリム接触部用ゴム組成物である。

本発明に係るリム接触部用ゴム組成物において使用されるゴム成分としては、天然ゴム（ＮＲ）及びポリブタジエンゴム（ＢＲ）からなるゴム成分が挙げられる。より具体的には、本発明に係るリム接触部用ゴム組成物において使用されるゴム成分は、ゴム成分１００重量部のうち、０〜６０重量部を天然ゴムが占め、１００〜４０重量部をポリブタジエンゴムが占めるゴム成分である。好ましくは、本発明に係るリム接触部用ゴム組成物において使用されるゴム成分は、ゴム成分１００重量部のうち、１０〜５０重量部を天然ゴムが占め、５０〜９０重量部をポリブタジエンゴムが占める。本発明に係るリム接触部用ゴム組成物においては、天然ゴムの配合量がゴム成分１００重量部に対して６０重量部を超える場合には、耐熱老化性が低下してしまうので好ましくない。

本発明に係るリム接触部用ゴム組成物において使用されるカーボンブラックとしては、従来から空気入りタイヤにおいて使用されているいずれのカーボンブラックを使用することもできる。

上記カーボンブラックの配合量は、ゴム成分１００重量部に対して３０〜９０重量部、好ましくは４０〜８０重量部であるのが望ましい。カーボンブラックの配合量がゴム成分１００重量部に対して３０重量部未満である場合には、耐セット性が著しく低下するので好ましくない。逆に、カーボンブラックの配合量がゴム成分１００重量部に対して９０重量部を超える場合には、破断伸びが著しく低下するので好ましくない。

上記硫黄及びスルフェンアミド系加硫促進剤としては、ゴム配合技術分野において周知のものを通常の配合量で使用することができ、それぞれ、粉末硫黄並びにＮ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリル−スルフェンアミド（ＴＢＢＳ）（例えば、大内新興化学工業（株）製「ノクセラーＮＳ−Ｐ」）及びＮ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド（ＣＢＳ）（例えば、大内新興化学工業（株）製「ノクセラーＣＺ−Ｇ」）等を例として挙げることができる。

また、上記配合剤Ｂ自体は、ゴム配合技術分野において既知の化合物であり、例えば、特開２００１−２８３３号公報において、ジエン系ゴムおよび常套の添加剤からなる加硫性ゴム組成物に、ゴム１００重量部に対して、ａ）上記配合剤Ｂを０．５〜３．８重量部、ｂ）硫黄を０．５〜２重量部、及びｃ）少なくとも１種の加硫促進剤を０．５〜３．０重量部を配合することによって、加硫後のゴム組成物の発熱性を悪化させること無く、耐引裂性及び耐老化性を向上させることが開示されている。

しかしながら、本発明においては、ゴム成分１００重量部に対する、硫黄、配合剤Ｂ、及び１種以上の特定の加硫促進剤（具体的には、スルフェンアミド系加硫促進剤）の配合量（それぞれ、ａ、ｂ、及びｃ重量部（複数種の加硫促進剤を使用する場合には、それらの合計配分量を表す））を、上記３個の関係式を同時に満足するように規定することにより、優れた耐熱老化性及び耐セット性と優れた耐疲労破壊性とを兼備するリム接触部用ゴム組成物を提供することが可能であることを見出したものである。

因みに、上記の式におけるａは、本発明に係るリム接触部用ゴム組成物における加硫剤成分（すなわち硫黄）の、ゴム成分１００重量部に対する配合量であり、ｂは、本発明に係るリム接触部用ゴム組成物における配合剤Ｂの、ゴム成分１００重量部に対する配合量であり、また、ａ／［（２／３）×ｂ＋ｃ］は、本発明に係るリム接触部用ゴム組成物における加硫促進剤成分の配合量に対する架橋剤成分の配合量の比に対応する値である。これらの加硫系成分を、上記の式を同時に満足する条件下で配合することによって、本発明の所与の特性を有するリム接触部用ゴム組成物を得ることができる。

具体的には、上記ａは、１．５〜３．０重量部、好ましくは１．７５〜２．５重量部であるのが望ましく、上記ｂは、０．１重量部以上、好ましくは０．５〜１．５重量部であるのが望ましく、そして上記ａ／［（２／３）×ｂ＋ｃ］は、１．０〜２．０、好ましくは１．５〜２．０であるのが望ましい。

上記ａが１．５重量部未満である場合には、加硫後のゴム組成物における耐疲労破壊性及び破断伸びが不十分となり、逆に、上記ａが３．０重量部を超える場合には、加硫後のゴム組成物における耐セット性が不十分となるので好ましくない。また、上記ｂが０．１重量部未満である場合には、配合剤Ｂの添加による改良効果が認められない。更に、上記ａ／［（２／３）×ｂ＋ｃ］が１．０未満である場合には、加硫後のゴム組成物における耐疲労破壊性が不十分となり、逆に、上記ａ／［（２／３）×ｂ＋ｃ］が２．０を超える場合には、加硫後のゴム組成物における老化後の加硫物性が不十分となるので好ましくない。

従って、本発明に係るリム接触部用ゴム組成物においては、上記ゴム成分に所定量のカーボンブラックを配合し、更に、上記ａ、ｂ、及びｃの値が上記３個の関係式を同時に満足するように、硫黄、配合剤Ｂ、及び１種以上の加硫促進剤を配合することによって、加硫後のゴム組成物において、優れた耐熱老化性及び耐セット性と優れた耐疲労破壊性とを両立させることができるのである。

本発明に係るリム接触部用ゴム組成物には、充填材（例えば、シリカ）、プロセスオイル、可塑剤、軟化剤、加硫助剤、加硫遅延剤、加硫活性化剤、老化防止剤等、及び／又はゴム配合技術分野において一般的に使用される他の各種添加剤を更に配合することができる。これらの添加剤の配合量も、本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。

本発明に係るリム接触部用ゴム組成物は、公知のゴム用混練機械（例えば、ロール、バンバリーミキサー、ニーダー等）を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。

以下に記載する標準例、実施例、及び比較例によって本発明を更に詳しく説明するけれども、本発明の技術的範囲は、これらの例に限定されるものではない。

標準例、実施例１〜３、及び比較例１〜５
後述する各種試験片の調製において使用される各種配合成分を、以下に列記する。

配合成分
天然ゴム：ＲＳＳ １号
ポリブタジエンゴム：日本ゼオン株式会社製「Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２２０」
カーボンブラック：昭和キャボット株式会社製「ショウブラックＮ３３０」（ＨＡＦ）
アロマオイル：ジャパンエナジー株式会社製「プロセスオイル Ｘ−１４０」
亜鉛華：正同化学工業株式会社製「酸化亜鉛 ３種」
ステアリン酸：千葉脂肪酸株式会社製「ビーズステアリン酸 桐」
老化防止剤（６Ｃ）：ＦＬＥＸＳＹＳ社製「ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ ６ＰＰＤ」（Ｎ−フェニル−Ｎ’−１，３−ジメチルブチル−ｐ−フェニレンジアミン）
老化防止剤（ＲＤ）：大内新興化学工業株式会社製「ノクラック ２２４」（ポリ（２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン））

硫黄：アクゾノーベル社製「クリステックス ＨＳ ＯＴ ２０」（２０％油処理粉末硫黄）（配合量＝ａ重量部／ゴム成分１００重量部）
配合剤Ｂ： R₂N-(C=S)-S-S-(CH₂)_x-S-S-(C=S)-NR₂ [R=C₆H₅CH₂, x=6]（配合量＝ｂ重量部／ゴム成分１００重量部）
加硫促進剤（ＮＳ）：大内新興化学工業（株）製「ノクセラー ＮＳ−Ｐ」（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリル−スルフェンアミド）（配合量＝ｃ重量部／ゴム成分１００重量部）

サンプルの調製
（１）ゴム組成物の調製
硫黄、配合物Ｂ、及び加硫促進剤を除くすべての上記成分を、以下の表Ｉに示す配合量で、１．８リットルの密閉型ミキサーに入れて、３〜５分間混練し、１６５±５℃に達したときにマスターバッチを放出した。このマスターバッチに、以下の表Ｉに示す配合量の硫黄、配合剤Ｂ、及び加硫促進剤を添加し、８インチのオープンロールで混練して、標準例、実施例１〜３、及び比較例１〜７のためのゴム組成物を得た。

（２）試験片の調製
上記ゴム組成物を、１５×１５×０．２cmの金型中で１５０℃において３０分間プレス加硫して、各ゴム組成物についての加硫物性評価用試験片を調製した。

サンプルの評価
（１）試験片の加硫物性の測定
標準例、実施例１〜３、及び比較例１〜７において得られた各種ゴム組成物からなる上記試験片の各種加硫物性を、以下の試験方法に従って測定した。

１）破断伸び（Ｅ_B ）：
未老化の上記各種試験片（ダンベル状３号型とした）の破断伸び（Ｅ_B ）をＪＩＳ Ｋ６２５１（旧ＪＩＳ Ｋ６３０１）に準拠して測定し、標準例の測定値を１００とした指数にて表示した。破断伸び（Ｅ_B ）の指数が大きいほど、加硫後のゴム組成物の柔軟性が高いことを意味する。

２）老化後の破断伸び（Ｅ_B ）：
８０℃において９６時間保持することによって老化させた、老化後の上記各種試験片（ダンベル状３号型とした）の破断伸び（Ｅ_B ）を上記と同様に測定し、標準例の測定値を１００とした指数にて表示した。老化後の破断伸び（Ｅ_B ）の指数が大きいほど、加硫後のゴム組成物の耐熱老化性が高いことを意味する。

３）耐疲労破壊性：
ＪＩＳ Ｋ６２５１（旧Ｋ６３０１）に準拠して上記試験片に７０％の歪みを繰り返し与え、破断に至るまでに歪みを付与した回数を６回測定し、平均値を求めた結果を、標準例を１００とする指数で表した。この値が大きいほど、加硫後のゴム組成物の耐疲労破壊性が高いことを意味する。

４）耐セット性：
上記各種試験片について、定荷重フレクソ試験を行い、セット量（永久歪）を標準例を１００とする指数で表した。この値が小さいほど、セット量が小さく、加硫後のゴム組成物の耐セット性が高いことを意味する。

（２）試験片の加硫物性の評価
すべての例についての上記１）〜４）の加硫物性測定の結果は、上記表Ｉに示されている。上記表Ｉに示されているように、すべての例において、ゴム組成物におけるゴム成分、カーボンブラック、アロマオイル、亜鉛華、ステアリン酸、及び老化防止剤の配合量は同一である。

標準例の試験片は、ゴム成分１００重量部に対して、２．０重量部の硫黄及び１．０重量部の加硫促進剤（ＮＳ）を含むものの、配合剤Ｂは含んでいない、標準的な組成を有する、対照標準となるゴム組成物から調製された試験片である。各種加硫物性の測定においては、標準例の試験片の測定値を１００とした指数によって、各種試験片の物性を比較した。

比較例１の試験片は、加硫促進剤成分の配合量に対する架橋剤成分の配合量の比に対応するａ／［（２／３）×ｂ＋ｃ］の値を一定（２．０）に維持しつつ、加硫促進剤（ＮＳ）の配合量を、ゴム成分１００重量部に対して、１．０重量部から０．９７重量部に減らし、これに対応して、配合剤Ｂを、ゴム成分１００重量部に対して、０．０５重量部配合したことを除き、標準例のゴム組成物と同じ組成を有する、比較用のゴム組成物から調製された試験片である。上記の如く配合剤Ｂを配合したものの、その配合量が本発明の規定量に満たないため、未老化及び老化後でのいずれの物性値も標準例と同等であり、配合剤Ｂの配合による改良効果は認められなかった。

実施例１〜３の試験片は、加硫促進剤成分の配合量に対する架橋剤成分の配合量の比に対応するａ／［（２／３）×ｂ＋ｃ］の値を一定（２．０）に維持しつつ、加硫促進剤（ＮＳ）の一部（実施例１及び２）又は全部（実施例３）を配合剤Ｂによって置き換えたことを除き、上記標準例と同じ組成を有する、本発明に係るゴム組成物から調製された試験片である。実施例１から順に、実施例２、実施例３へと、加硫促進剤成分に占める配合剤Ｂの比率を増大させるにつれて、未老化での耐セット性及び老化後の破断伸び（Ｅ_B ）を標準例とほぼ同等のレベルに維持しつつ、未老化での破断伸び（Ｅ_B ）及び耐疲労破壊性を向上させることができた。

比較例２及び３の試験片は、硫黄と加硫促進剤（ＮＳ）との配合量を、ゴム成分１００重量部に対して、それぞれ、１．０重量部と０．５重量部及び３．５重量部と１．５重量部に変化させたことを除き、実施例１のゴム組成物と同じ組成を有する、比較用のゴム組成物から調製された試験片である。いずれのゴム組成物においても、ａ／［（２／３）×ｂ＋ｃ］の値は本発明の既定範囲内に収まっているものの、比較例２においては、硫黄の配合量が、本発明の既定範囲を下回っているために、未老化での破断伸び（Ｅ_B ）及び耐疲労破壊性が悪化し、一方、比較例３においては、硫黄の配合量が、本発明の既定範囲を上回っているために、未老化での耐セット性及び老化後の破断伸び（Ｅ_B ）が悪化した。

比較例４及び５の試験片は、硫黄と配合剤Ｂと加硫促進剤（ＮＳ）との配合量を、ゴム成分１００重量部に対して、それぞれ、１．５重量部と１．５重量部と１．０重量部及び２．０重量部と０．５重量部と０．５重量部としたことを除き、標準例のゴム組成物と同じ組成を有する、比較用のゴム組成物から調製された試験片である。いずれのゴム組成物においても、硫黄及び配合剤Ｂの配合量は本発明の既定範囲内に収まっているものの、比較例４においては、ａ／［（２／３）×ｂ＋ｃ］の値が本発明の既定範囲を下回っているために、未老化での破断伸び（Ｅ_B ）及び耐疲労破壊性が悪化し、一方、比較例５においては、ａ／［（２／３）×ｂ＋ｃ］の値が本発明の既定範囲を上回っているために、未老化での耐セット性及び老化後の破断伸び（Ｅ_B ）が悪化した。

以上の結果から、本発明の規定に従って、特定のゴム成分に対して、カーボンブラック、並びに、上記ａ、ｂ、及びｃの値が上記３個の関係式を同時に満足するように、硫黄、配合剤Ｂ、及び１種以上の加硫促進剤を配合することによって、加硫後のゴム組成物において、優れた耐熱老化性及び耐セット性と優れた耐疲労破壊性とを両立することができることが明らかとなった。

Claims (1)

1. 天然ゴム０〜６０重量部及びポリブタジエンゴム１００〜４０重量部からなるゴム成分１００重量部に対して、カーボンブラックを５０〜９０重量部、並びに、硫黄をａ重量部、下式
   R₂N-(C=S)-S-S-(CH₂)_x-S-S-(C=S)-NR₂ [R=C₆H₅CH₂, x=6]
   によって表される配合剤Ｂをｂ重量部、及び１種以上のスルフェンアミド系加硫促進剤を合計でｃ重量部配合してなるリム接触部用ゴム組成物であって、
   前記ａ、ｂ、及びｃが、下式
   １．５≦ａ≦３．０
   ０．１≦ｂ
   １．０≦ａ／［（２／３）×ｂ＋ｃ］≦２．０
   の関係を同時に満足することを特徴とするリム接触部用ゴム組成物。