JP2005335611A - Rubber crawler - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はゴムクロ−ラに関し、特に極寒冷地での氷結路面、積雪路面での制動・駆動性及び耐クラック防止等の性能に優れたゴムクロ−ラに関する。 The present invention relates to a rubber crawler, and more particularly to a rubber crawler excellent in performance such as braking / driving performance and anti-cracking on an icy road surface and a snowy road surface in an extremely cold region.
従来、ゴムクロ−ラは建設機械や農業機械の走行駆動輪に用いられている。そしてゴムクロ−ラに要求される性能として、耐カット性、耐摩耗性および制動・駆動性がある。これらの特性に関しては、従来から建設機械や農業機械の通常の使用温度、走行条件を前提として技術開発が進められている。 Conventionally, rubber crawlers are used for traveling drive wheels of construction machines and agricultural machines. The performance required for the rubber crawler includes cut resistance, wear resistance, and braking / driving performance. With regard to these characteristics, technological development has been advanced on the premise of normal operating temperatures and traveling conditions of construction machinery and agricultural machinery.
最近、ゴムクローラは、高速車体の装着に適するとともに、その軽量化の要請が強くなっている。一方、その使用用途も広まり寒冷地での過酷な使用条件に耐えうるゴムクローラが要求されている。つまり、一般の高速用車体の駆動軸に適用しうることができ、冬期寒冷地での積雪路面又は氷結路面上での優れた走行特性が要求されるようになってきた。 Recently, rubber crawlers are suitable for mounting high-speed vehicle bodies, and there is an increasing demand for weight reduction. On the other hand, a use of the rubber crawler that can withstand severe use conditions in a cold region has been demanded. In other words, it can be applied to a drive shaft of a general high-speed vehicle body, and excellent running characteristics on a snowy road surface or an icy road surface in a cold region in winter have been required.
しかるに、従来のゴムクロ−ラは建設機械や農業機械の走行駆動輪に装着され、通常の温度条件および走行条件で使用されるものであり、寒冷地の積雪・氷結路面での駆動性・制動性、さらに耐摩耗性などを考慮したものは少ない。 However, conventional rubber crawlers are mounted on the driving wheels of construction machinery and agricultural machinery and are used under normal temperature and driving conditions. Driving and braking on snowy and icy road surfaces in cold regions. Furthermore, there are few things that consider wear resistance.
特許文献1には、寒冷地における氷上性能を向上させるため、走行機体の駆動軸に装着されるゴムクロ−ラの少なくとも接地面側のゴム材料が0℃でのゴムの動的弾性率:E′が180kgf/cm2 以下ものを使用することが開示されている。 In Patent Document 1, in order to improve performance on ice in a cold region, the rubber material at least on the ground contact surface side of the rubber track mounted on the drive shaft of the traveling machine body has a dynamic elastic modulus of rubber at 0 ° C .: E ′ Is used at 180 kgf / cm 2 or less.
また特許文献2には、タイヤ用の低温脆化のゴム組成物として、−40℃、20Hz、初期歪10%及び動歪±0.5%で測定した動的粘弾性が所定の関係式を満たすものか開示されている。しかし、これらの技術は、いずれも極寒冷地における走行特性、および基本物性を十分に改善するものではない。
本発明は、上記問題点を解決し、極寒冷地での氷結路面、積雪路面での制動・駆動性、耐クラック等の性能を十分に改善したゴムクローラを提供するものである。 The present invention solves the above problems and provides a rubber crawler in which performances such as icing road surfaces in extremely cold regions, braking / driving performance on snowy road surfaces, and crack resistance are sufficiently improved.
本発明は、粘弾性試験機で測定されたtanδの値が最大値を示す温度が−35℃以下で、−35℃での複素弾性率(E*)の値が30MPa以下であるゴム組成物を用いたことを特徴とするゴムクローラである。ここで、本発明では−35℃での複素弾性率(E*)の値が、20MPa以上で30MPa以下のゴム組成物を用いることがより好ましい。 The present invention relates to a rubber composition in which the temperature at which the value of tan δ measured with a viscoelasticity testing machine is maximum is −35 ° C. or lower, and the value of complex elastic modulus (E *) at −35 ° C. is 30 MPa or lower. It is a rubber crawler characterized by using. Here, in the present invention, it is more preferable to use a rubber composition having a complex elastic modulus (E *) at −35 ° C. of 20 MPa to 30 MPa.
本発明の前記ゴム組成物は、ゴム成分として、天然ゴムまたはポリブタジエンゴムのうち少なくとも1種を30質量部以上、スチレン−ブタジエンゴムを25〜70質量部含み、前記ゴム成分100質量部に対して、硫黄が1.0〜2.0質量部、スルフェンアミド系の加硫促進剤0.5〜1.5質量部であり、加硫促進剤と硫黄の比(加硫促進剤/硫黄)が、0.25〜1.5とすることが好ましい。 The rubber composition of the present invention contains at least one of natural rubber or polybutadiene rubber as a rubber component in an amount of 30 parts by mass or more and 25 to 70 parts by mass of styrene-butadiene rubber, and relative to 100 parts by mass of the rubber component. 1.0 to 2.0 parts by mass of sulfur, 0.5 to 1.5 parts by mass of a sulfenamide-based vulcanization accelerator, and the ratio of vulcanization accelerator to sulfur (vulcanization accelerator / sulfur) However, it is preferable to set it as 0.25-1.5.
本発明のゴム組成物は、粘弾性試験機で測定されたtanδの値が最大値を示す温度が−35℃以下で、−35℃での複素弾性率(E*)の値が30MPa以下であるため、−35℃以下の極寒冷地において使用されても、柔軟なゴム特性を維持し、氷結路面、積雪路面での制動・駆動性、耐クラック等の性能を十分に維持したゴムクローラが得られる。 In the rubber composition of the present invention, the temperature at which the value of tan δ measured with a viscoelasticity testing machine shows a maximum value is −35 ° C. or less, and the value of complex elastic modulus (E *) at −35 ° C. is 30 MPa or less. Therefore, there is a rubber crawler that maintains flexible rubber characteristics even when used in extremely cold regions of -35 ° C or less, and sufficiently maintains the performance of braking / driving, crack resistance, etc. on icing road surfaces and snowy road surfaces. can get.
本発明は、粘弾性試験機で測定されたtanδの値が最大値を示す温度が−35℃以下で、−35℃での複素弾性率(E*)の値が30MPa以下であるゴム組成物を用いたゴムクローラである。 The present invention relates to a rubber composition in which the temperature at which the value of tan δ measured with a viscoelasticity testing machine is maximum is −35 ° C. or lower, and the value of complex elastic modulus (E *) at −35 ° C. is 30 MPa or lower. It is a rubber crawler using.
極寒冷地での氷結路面、積雪路面での制動性・駆動性を改善するため、極低温におけるゴム組成物の摩擦力を高める必要がある。そこで本発明のゴム組成物は、tanδの値が最大値を示す温度が−35℃以下に調整することで極低温でもゴム特性を維持することができる。さらに、−35℃での複素弾性率(E*)の値を30MPa以下とし、極低温において柔軟性を維持し、さらに摩擦力を向上するように設計している。複素弾性率(E*)が30MPaを超えると、ゴムが硬くなりに氷面との凝着力が低下するため、摩擦係数(μ)が大幅に低下し、要求される駆動性・制動性を確保できなくなり、さらに耐クラック性も低下する。そこで好ましい範囲としては、−35℃での複素弾性率(E*)が30MPa以下、好ましくは27MPa以下である。 It is necessary to increase the frictional force of the rubber composition at extremely low temperatures in order to improve the braking performance and drivability on frozen road surfaces and snowy road surfaces in extremely cold regions. Therefore, the rubber composition of the present invention can maintain rubber properties even at extremely low temperatures by adjusting the temperature at which the value of tan δ exhibits a maximum value to −35 ° C. or less. Furthermore, the value of the complex elastic modulus (E *) at −35 ° C. is set to 30 MPa or less, the flexibility is maintained at an extremely low temperature, and the frictional force is further improved. If the complex elastic modulus (E *) exceeds 30 MPa, the rubber becomes hard and the adhesion to the ice surface decreases, so the friction coefficient (μ) decreases significantly, ensuring the required drivability and braking performance. It becomes impossible and also crack resistance falls. Therefore, as a preferable range, the complex elastic modulus (E *) at −35 ° C. is 30 MPa or less, preferably 27 MPa or less.
一方、複素弾性率(E*)の値が、20MPa未満の場合、ゴム弾性が十分でなく、耐摩耗性が低下し、更に制動性・駆動性も低下する傾向にある。したがって−35℃での複素弾性率(E*)の値は、20MPa以上で30MPa以下の範囲がより好ましい。 On the other hand, when the value of the complex elastic modulus (E *) is less than 20 MPa, the rubber elasticity is not sufficient, the wear resistance is lowered, and the braking performance and the driving performance tend to be lowered. Therefore, the value of the complex elastic modulus (E *) at −35 ° C. is more preferably in the range of 20 MPa to 30 MPa.
<ゴム成分>
本発明のゴム組成物においては、ゴム成分として、ジエン系合成ゴム又はジエン系合成ゴムと天然ゴムとの混合物からなるゴム成分が用いられる。ここで、ジエン系合成ゴムとしては、例えばポリイソプレン合成ゴム(IR),ポリブタジエンゴム(BR),スチレンブタジエンゴム(SBR),アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR),クロロプレンゴム(CR),ブチルゴム(IIR)などが挙げられる。これらのゴムは単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
<Rubber component>
In the rubber composition of the present invention, a rubber component composed of a diene synthetic rubber or a mixture of a diene synthetic rubber and natural rubber is used as the rubber component. Here, examples of the diene-based synthetic rubber include polyisoprene synthetic rubber (IR), polybutadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR), chloroprene rubber (CR), butyl rubber (IIR), and the like. Is mentioned. These rubbers may be used alone or in combination of two or more.
本発明では、ゴム成分100質量部に対して、天然ゴム及び/またはポリブタジエンゴムを30質量部混合することが好ましい。またスチレン−ブタジエンゴムをゴム成分100質量部に対して、25〜70質量部、さらにその他のゴム成分を混合することができる。スチレン−ブタジエンゴムの混合量が25質量部未満のゴム成分では、作業性が著しく低下する。ゴム成分中のスチレン−ブタジエンゴムのより好ましい混合量は40〜70質量部である。ここでスチレン−ブタジエンゴムは、乳化重合法,溶液重合法などで製造できる。 In the present invention, it is preferable to mix 30 parts by mass of natural rubber and / or polybutadiene rubber with respect to 100 parts by mass of the rubber component. Further, styrene-butadiene rubber can be mixed with 25 to 70 parts by mass and further other rubber components with respect to 100 parts by mass of the rubber component. In the case of a rubber component in which the amount of styrene-butadiene rubber mixed is less than 25 parts by mass, workability is significantly reduced. A more preferable mixing amount of the styrene-butadiene rubber in the rubber component is 40 to 70 parts by mass. Here, the styrene-butadiene rubber can be produced by an emulsion polymerization method, a solution polymerization method or the like.
低温時の複素弾性率(E*)の値を低く調整するには、ポリブタジエンゴムの配合が望ましい。しかしゴムクロ−ラのラグ用ゴムとして要求される耐クラック性および耐摩耗性を維持する観点から、スチレン−ブタジエンゴムとの混合が好ましい。 In order to adjust the value of the complex elastic modulus (E *) at a low temperature to a low value, blending of polybutadiene rubber is desirable. However, from the viewpoint of maintaining crack resistance and wear resistance required as rubber rubber lug rubber, mixing with styrene-butadiene rubber is preferred.
<カーボンブラック>
本発明のゴム組成物においては、補強性及び耐摩耗性などを向上させるためカーボンブラックを配合することが好ましい。ここでカーボンブラックとしては、チャンネルブラック,ファーネスブラック,アセチレンブラック及びサーマルブラックなどいずれも使用できる。カーボンブラックは、ゴム組成物の低温特性を発揮する為には、窒素吸着比表面積(BET値)が80m2 /g以上、ジブチルフタレート吸油量(DBP値)が45ml/100g以上のものが好適である。このBET値が80m2 /g未満の場合、あるいはDBP値が45ml/100g未満の場合、充分な補強性や耐摩耗性が得られにくく、一方BET値やDBP値が大きすぎると低温特性が得られにくい。耐摩耗性、補強性、および耐クラック性を総合的にバランスよく改善するには、BET値は90〜250m2 /gであり、また、DBP値は100〜180ml/100gである。なお、BET値はASTM D3037−88に準拠して測定され、DBP値はJIS K6221−1982に準拠して測定される。
<Carbon black>
In the rubber composition of the present invention, it is preferable to blend carbon black in order to improve the reinforcing property and wear resistance. Here, as the carbon black, any of channel black, furnace black, acetylene black, thermal black and the like can be used. Carbon black having a nitrogen adsorption specific surface area (BET value) of 80 m 2 / g or more and a dibutyl phthalate oil absorption (DBP value) of 45 ml / 100 g or more is suitable for exhibiting the low temperature characteristics of the rubber composition. is there. When this BET value is less than 80 m 2 / g, or when the DBP value is less than 45 ml / 100 g, sufficient reinforcement and wear resistance are difficult to obtain. It's hard to be done. In order to improve the wear resistance, reinforcement and crack resistance in a comprehensive manner, the BET value is 90 to 250 m 2 / g, and the DBP value is 100 to 180 ml / 100 g. The BET value is measured according to ASTM D3037-88, and the DBP value is measured according to JIS K6221-1982.
本発明においては、カーボンブラックは一種、あるいは二種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その配合量は、ゴム成分100質量部に対し、10質量部以上、好ましくは20〜100質量、特に40〜70質量部である。 In the present invention, carbon black may be used singly or in combination of two or more. Moreover, the compounding quantity is 10 mass parts or more with respect to 100 mass parts of rubber components, Preferably it is 20-100 masses, Especially 40-70 mass parts.
なお、本発明のゴム組成物ではカーボンブラックと併用して、またはカーボンブラックに替えてシリカ及び/または水酸化アルミニウムを配合することができる。その場合、シリカ、水酸化アルミニウムのゴム組成物での分散性を良くし補強性を向上させるためカップリング剤、特にシラン系カップリング剤を配合することが好適である。 In the rubber composition of the present invention, silica and / or aluminum hydroxide can be blended together with carbon black or in place of carbon black. In that case, it is preferable to add a coupling agent, particularly a silane coupling agent, in order to improve dispersibility in the rubber composition of silica and aluminum hydroxide and improve the reinforcement.
<加硫剤、加硫促進剤>
本発明のゴム組成物には、加硫剤及び加硫促進剤を所定量配合される。加硫剤として、硫黄のほか、含硫黄有機化合物、例えばテトラメチルチウラム・ジサルファイド、テトラエチルチウラム・ジサルファイド、テトラブチルチウラム・ジサルファイド等のチウラム類、アルキル・フェノール・ジサルファイド、ジチオ酸塩などが使用できる。その配合量は、ゴム成分100質量部に対して、0.5〜3.0質量部、好ましくは1.0〜2.0質量部の範囲である。
<Vulcanizing agent, vulcanization accelerator>
A predetermined amount of a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator is blended in the rubber composition of the present invention. In addition to sulfur, sulfur-containing organic compounds such as tetramethylthiuram / disulfide, tetraethylthiuram / disulfide, tetrabutylthiuram / disulfide, alkyl / phenol / disulfide, dithioate, etc. Can be used. The compounding quantity is 0.5-3.0 mass parts with respect to 100 mass parts of rubber components, Preferably it is the range of 1.0-2.0 mass parts.
また、加硫促進剤としては、特に限定はないが、チアゾール系の加硫促進剤、特に好ましくはスルフェンアミド系の加硫促進剤が好適に使用される。例えば、チアゾール系の加硫促進剤として2−メルカプト・ベンゾチアゾール(M)、ジ・ベンゾチアジル・ジサルファイド(DM)、2−メルカプトベンゾチアゾールの塩酸塩(MZ)、2−メルカプトベンゾチアゾールのシクロヘキシルアミン塩(MH)、2−メルカプトベンゾチアゾールのナトリウム塩(M−Na)、2−(2,4−ジニトロフェニル)メルカプトベンゾチアゾール(DBM)などがある。 The vulcanization accelerator is not particularly limited, but a thiazole vulcanization accelerator, particularly preferably a sulfenamide vulcanization accelerator is preferably used. For example, 2-mercaptobenzothiazole (M), dibenzothiazyl disulfide (DM), 2-mercaptobenzothiazole hydrochloride (MZ), and cyclohexylamine of 2-mercaptobenzothiazole as thiazole vulcanization accelerators Salt (MH), sodium salt of 2-mercaptobenzothiazole (M-Na), 2- (2,4-dinitrophenyl) mercaptobenzothiazole (DBM), and the like.
またスルフェンアミド系として、シクロヘキシル・ベンゾチアジルスルフェンアミド(CZ)、N−オキシジエチレン・ベンゾチアジル−2−スルフェンアミド(NS)、N−t−ブチル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド(BNS)、2−(チモルポリニル・ジチオ)ベンゾチアゾール(DS)等がある。 As sulfenamides, cyclohexyl / benzothiazylsulfenamide (CZ), N-oxydiethylene / benzothiazyl-2-sulfenamide (NS), Nt-butyl-2-benzothiazolesulfenamide (BNS) ), 2- (thymolpolynyl dithio) benzothiazole (DS) and the like.
なお加硫促進剤としてその他、チウラム系、ジチオ酸系、チオウレア系等が使用でき、これらの混合系も使用できる。加硫促進剤の配合量は、ゴム成分100質量部に対して、0.2〜2.0質量部、好ましくは0.5〜1.5質量部の範囲である。 In addition, thiuram, dithioic acid, thiourea and the like can be used as the vulcanization accelerator, and a mixture of these can also be used. The compounding quantity of a vulcanization accelerator is 0.2-2.0 mass parts with respect to 100 mass parts of rubber components, Preferably it is the range of 0.5-1.5 mass parts.
更に、加硫剤と加硫促進剤の配合割合R(加硫促進剤/硫黄)は、0.25〜1.5、好ましくは0.5〜1.0の範囲に調整される。配合割合Rの値が、0.25未満の場合、未反応の硫黄がゴム組成物に残存し、ゴム組成物の基本特性が安定せず経時的に変化する可能性がある。一方、配合割合Rが1.5を超えると、モノサルファイドによる架橋量がポリサルファイド架橋量よりも相対的に高くなり、低温(−35℃)における複素弾性率(E*)を30MPa以下に調整することが困難になる。 Furthermore, the blending ratio R (vulcanization accelerator / sulfur) of the vulcanizing agent and the vulcanization accelerator is adjusted to a range of 0.25 to 1.5, preferably 0.5 to 1.0. When the value of the blending ratio R is less than 0.25, unreacted sulfur remains in the rubber composition, and the basic characteristics of the rubber composition may not be stabilized and may change over time. On the other hand, when the blending ratio R exceeds 1.5, the amount of crosslinking by monosulfide becomes relatively higher than the amount of polysulfide crosslinking, and the complex elastic modulus (E *) at low temperature (−35 ° C.) is adjusted to 30 MPa or less. It becomes difficult.
<その他の配合剤>
本発明のゴム組成物は、所望により、タイヤ業界で用いられる各種薬品、例えば充填剤、補強剤、老化防止剤、粘着付与剤、スコーチ防止剤、軟化剤、可塑剤、亜鉛華、ステアリン酸などを含有させることができる。なお、本発明のゴム組成物は、上記成分を通常のロ−ル、バンバリ−ミキサ−、ニ−ダ−等により混練りすることにより得られる。
<Other ingredients>
The rubber composition of the present invention may optionally be used in various chemicals used in the tire industry, such as fillers, reinforcing agents, anti-aging agents, tackifiers, scorch inhibitors, softeners, plasticizers, zinc white, stearic acid, etc. Can be contained. The rubber composition of the present invention can be obtained by kneading the above components with an ordinary roll, a Banbury mixer, a kneader or the like.
以下、本発明のゴムクローラを実施例に基づき詳細に説明する。本発明のゴムクロ−ラを表1の配合にて製造し、同様にゴムサンプルを製造して性能評価を行ない、その試験結果を表1に併せて示す。なお、動的粘弾性特性及び性能評価は、次の方法で行った。 Hereinafter, the rubber crawler of the present invention will be described in detail based on examples. The rubber crawler of the present invention was produced by the composition shown in Table 1, and a rubber sample was produced in the same manner to evaluate the performance. The test results are also shown in Table 1. The dynamic viscoelastic characteristics and performance evaluation were performed by the following methods.
(注1)天然ゴム:JSR20
(注2)ポリブタジエン:日本ゼオン社製の1220
(注3)スチレン−ブタジエンゴム:JSR社製の1502
(注4)カーボンブラックHAF:BET値:70〜90m2/g、DBP値:115ml/100g
(注5)加硫促進剤CZ:シクロヘキシル・ベンゾチアジルスルフェンアミド
(1) tanδ:複素弾性率(E*)
粘弾性試験機(上島製作所社製)を用いて、周波数10Hz、動歪、両側2%(DSA)、温度−60℃〜−10℃の条件で測定した値である。
(2) 耐クラック性
デマッチャ試験機を用いて、雰囲気温度−35℃で100回屈曲後に屈曲部を観察した。サンプルは、幅25mm×長さ150mm×厚さ10mmのものを用いた。評価基準は次のとおりとした。
(Note 1) Natural rubber: JSR20
(Note 2) Polybutadiene: 1220 manufactured by Nippon Zeon
(Note 3) Styrene-butadiene rubber: 1502 manufactured by JSR Corporation
(Note 4) Carbon black HAF: BET value: 70 to 90 m 2 / g, DBP value: 115 ml / 100 g
(Note 5) Vulcanization accelerator CZ: cyclohexyl benzothiazylsulfenamide (1) tan δ: complex elastic modulus (E *)
It is a value measured using a viscoelasticity tester (manufactured by Ueshima Seisakusho Co., Ltd.) under conditions of a frequency of 10 Hz, dynamic strain, both sides 2% (DSA), and a temperature of −60 ° C. to −10 ° C.
(2) Crack resistance Using a dematcher tester, the bent portion was observed after bending 100 times at an ambient temperature of -35 ° C. A sample having a width of 25 mm, a length of 150 mm, and a thickness of 10 mm was used. The evaluation criteria were as follows.
× :50%以上クラックが発生した。 X: Cracks were generated by 50% or more.
△ :10%以上クラックが発生した。 Δ: Cracks of 10% or more occurred.
○ :10%未満クラックが発生した。 ○: A crack of less than 10% occurred.
◎ :クラックが発生しなかった。 A: No crack was generated.
<評価結果>
表1において、実施例1〜4は、いずれもtanδのピーク温度を−35℃以下とし、複素弾性率(E*)を、20MPa〜27MPaに調整したものであり、耐クラック性が改善されていることが認められる。
<Evaluation results>
In Table 1, each of Examples 1 to 4 has a peak temperature of tan δ of −35 ° C. or lower and a complex elastic modulus (E *) adjusted to 20 MPa to 27 MPa, which improves crack resistance. It is recognized that
本発明は、極低温においてゴム特性を維持することのできるゴム組成物を用いた為、−35℃近い温度条件で使用しても、氷結路面、積雪路面に対する摩擦係数を高く維持することができ、かつクラックの発生を軽減したゴムクローラを得ることができる。
Since the present invention uses a rubber composition that can maintain rubber properties at extremely low temperatures, it can maintain a high coefficient of friction with respect to icing road surfaces and snowy road surfaces even when used at temperatures near -35 ° C. And the rubber crawler which reduced generation | occurrence | production of a crack can be obtained.
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