JP2007186031A - クリンチ用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】原材料の石油依存性を低減させ、ゴム強度および耐摩耗性を改善させたクリンチ用ゴム組成物を提供する。
【解決手段】天然ゴム３０〜９０重量％およびエポキシ化天然ゴム１０〜７０重量％を含むゴム成分１００重量部に対して、シリカ１５〜９０重量部を含み、該シリカ１００重量部に対して、下記一般式
（Ｘ）_n−Ｓｉ−Ｙ_(4-n)
（式中、Ｘはエトキシ基またはメトキシ基、およびＹはフェニル基またはアルキル基を示す。また、ｎは１〜３の整数を表す。）
で表されるシラン化合物３〜１６重量部を含有するクリンチ用ゴム組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、クリンチ用ゴム組成物に関する。

リムとのチェーフィング部分であるクリンチは、走行時に重負荷および非常に強い熱履歴を受けるタイヤコンポーネットである。そのため、クリンチには重負荷に耐えうる強度および耐摩耗性を有するゴム組成物を用いる必要がある。

一般に、クリンチ用ゴム組成物には、ゴム成分としては耐摩耗性に優れるポリブタジエンゴムおよび補強剤としてはカーボンブラックが用いられている。しかし、近年環境問題が重視されるようになり、二酸化炭素の排出量の規制が強化され、また、石油現存量は有限であり、石油資源由来の原材料の使用には限界があるため、現在使用されている石油資源由来の原材料の一部または全てを石油外資源由来の原材料で代替したクリンチ用ゴム組成物の開発が求められている。さらに、クリンチ用ゴム組成物中に石油資源由来の原材料に代わり、天然ゴムやシリカなどの石油外資源由来の原材料を含有した場合、そのゴム強度、耐摩耗性などを向上させることができないという問題がある。

特許文献１には、石油外資源由来の原材料として、天然ゴム、シリカ、セリサイトなどを使用することで、石油資源の依存性を低減させたエコタイヤが開示されている。しかし、ゴム強度および耐摩耗性については考慮されておらず、いまだ改善の余地がある。

特開２００３−６３２０６号公報

本発明は、原材料の石油依存性を低減させ、ゴム強度および耐摩耗性を改善させたクリンチ用ゴム組成物を提供することを目的とする。

天然ゴム３０〜９０重量％およびエポキシ化天然ゴム１０〜７０重量％を含むゴム成分１００重量部に対して、シリカ１５〜９０重量部を含み、該シリカ１００重量部に対して、下記一般式
（Ｘ）_n−Ｓｉ−Ｙ_(4-n)
（式中、Ｘはエトキシ基またはメトキシ基、およびＹはフェニル基またはアルキル基を示す。また、ｎは１〜３の整数を表す。）で表されるシラン化合物３〜１６重量部を含有するクリンチ用ゴム組成物に関する。

本発明によれば、天然ゴムおよびエポキシ天然ゴムを所定含有率含むゴム成分に、シリカおよび特定のシラン化合物を所定量含有することで、石油資源の依存性を低減し、ゴム強度および耐摩耗性を改善したクリンチ用ゴム組成物を提供することができる。

本発明のクリンチ用ゴム組成物は、ゴム成分、シリカおよびシラン化合物を含有する。

前記ゴム成分は、天然ゴム（ＮＲ）およびエポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）を含む。

ゴム成分中のＮＲの含有率は、３０重量％以上、好ましくは４０重量％以上である。ＮＲの含有率が３０重量％未満では、ゴム組成物のゴム強度が充分でない。また、ＮＲの含有率は９０重量％以下、好ましくは８０重量％以下である。ＮＲの含有率が９０重量％をこえると、得られたゴム組成物の耐摩耗性が低下する。

ＥＮＲとしては、市販のＥＮＲを用いてもよいし、ＮＲをエポキシ化して用いてもよい。ＮＲをエポキシ化する方法としては、とくに限定されるものではないが、クロルヒドリン法、直接酸化法、過酸化水素法、アルキルヒドロペルオキシド法、過酸法などの方法を用いて行うことができる。過酸法としてはたとえば、ＮＲに過酢酸や過蟻酸などの有機過酸を反応させる方法などがあげられる。

ＥＮＲのエポキシ化率は、１２モル％以上が好ましく、１５モル％以上がより好ましい。ＥＮＲのエポキシ化率が１２モル％未満では、ＥＮＲがＮＲと相溶することによる改善効果が減少する傾向がある。また、ＥＮＲのエポキシ化率は、５０モル％以下が好ましく、４５モル％以下がより好ましい。ＥＮＲのエポキシ化率が５０モル％をこえると、ゴム強度が充分ではない傾向がある。

ゴム成分中のＥＮＲの含有率は１０重量％以上、好ましくは２０重量％以上である。ＥＮＲの含有率が１０重量％未満では、耐摩耗性が低下する。また、ＥＮＲの含有率は、７０重量％以下であり、好ましくは５０重量％以下である。ＥＮＲの含有率が７０重量％をこえると、得られたゴム組成物の強度が充分ではない。

ＥＮＲは、ＮＲと混合することで、石油外資源由来の原材料を用いた海島構造を形成し、ゴム強度および耐摩耗性を向上させることができる。

ＮＲおよびＥＮＲ以外のゴム成分としては、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｘ−ＩＩＲ）、イソモノオレフィンとｐ−アルキルスチレンとの共重合体のハロゲン化物などのゴムを含むこともできるが、これらのゴム成分は石油資源から得られるため、石油外資源の含有率を高めることで地球に優しく、将来の石油の供給量の減少に備えることができるという理由から、ＮＲおよびＥＮＲ以外のゴム成分は含まないことが好ましい。

シリカとしてはとくに制限はなく、湿式法または乾式法により調製され、タイヤ工業で一般的に使用されるものを用いることができる。

シリカの含有量は、ゴム成分１００重量部に対して１５重量部以上、好ましくは２０重量部以上である。シリカの含有量が１５重量部未満では、ゴム組成物の補強性が不足し、耐摩耗性が充分でない。また、シリカの含有量は、９０重量部以下、好ましくは８０重量部以下である。シリカの含有量が９０重量部をこえると、ゴム組成物の低発熱性が悪化する。

本発明では、シリカとともにシランカップリング剤を併用することが好ましい。シランカップリング剤としては特に制限はなく、従来、タイヤ工業においてシリカと併用して用いられるものとすることができ、たとえば、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ポリスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）ポリスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）ポリスルフィド、ビス（２−トリメトキシシリルエチル）ポリスルフィド、ビス（４−トリエトキシシリルブチル）ポリスルフィド、ビス（４−トリメトキシシリルブチル）ポリスルフィドなどがあげられ、これらのシランカップリング剤は単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

シランカップリング剤を含有する場合、シランカップリング剤の含有量は、シリカ１００重量部に対して４重量部以上が好ましく、５重量部以上がより好ましい。シランカップリング剤の含有量が４重量部未満では、ゴム強度が劣る傾向がある。また、シランカップリング剤の含有量は２０重量部以下が好ましく、１８重量部以下がより好ましい。シランカップリング剤の含有量が２０重量部をこえると、ゴム強度が劣る傾向がある。

本発明のクリンチ用ゴム組成物に含有されるシラン化合物は、ゴム強度および耐摩耗性を向上させるために配合され、下記の一般式で表される。
（Ｘ）_n−Ｓｉ−Ｙ_(4-n)
（式中、Ｘはエトキシ基またはメトキシ基、およびＹはフェニル基またはアルキル基を示す。また、ｎは１〜３の整数を表す。）

前記条件を満たす化合物としては、たとえば、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシランなどがあげられ、これらのシラン化合物は単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよいが、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシランおよびヘキシルトリメトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも１種のシラン化合物が好ましく、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシランまたはヘキシルトリメトキシシランがより好ましい。

シラン化合物の含有量は、シリカ１００重量部に対して、３重量部以上、好ましくは４重量部以上、より好ましくは５重量部以上である。シラン化合物の含有量が３重量部未満では、ゴム強度が劣る。また、シラン化合物の含有量は、１６重量部以下、好ましくは１５重量部以下である。シラン化合物の含有量が１６重量部をこえると、ゴム強度が劣る。

カーボンブラックは、石油資源由来の原材料であり、含まないことが好ましい。

本発明のクリンチ用ゴム組成物には、前記ゴム成分、シリカ、シラン化合物およびシランカップリング剤のほかにも、シリカおよびカーボンブラック以外の補強剤、オイル、脂肪酸、酸化亜鉛、ワックス、老化防止剤、硫黄などの加硫剤、加硫促進剤などを適宜配合できる。

本発明のクリンチ用ゴム組成物は、重負荷に耐え得るゴム強度および耐摩耗性を有しているという理由からクリンチとして使用される。

また、本発明のクリンチ用ゴム組成物を用いてタイヤを製造する場合、該タイヤは前記ゴム組成物を未加硫の状態で、タイヤのクリンチの形状に押し出し加工し、他の部材とともに貼り合わせ、加硫することにより製造される。

このようにして製造した本発明のタイヤは、本発明のクリンチ用ゴム組成物を用いることで、環境に配慮したエコタイヤとすることができる。

実施例に基づいて、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。

次に、実施例および比較例で用いた各種薬品をまとめて示す。
天然ゴム（ＮＲ）：ＫＲ７
エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）：クランプリーガスリー製のＥＮＲ２５（エポキシ化率：２５モル％）
ブタジエンゴム（ＢＲ）：宇部興産（株）製のＢＲ１３０Ｂ
シリカ：デグッサ製のウルトラジルＶＮ３（ＢＥＴ：７５ｍ²／ｇ）
カーボンブラック：キャボットジャパン（株）製のＮ３５１Ｈ（ＣＴＡＢ：６６ｍ²／ｇ）
シランカップリング剤：デグッサ製のＳｉ２６６
オイル：出光興産（株）製のアロマチックオイル
ワックス：日本精鑞（株）製のＯＺＯＡＣＥ−０３５５
老化防止剤：住友化学（株）製のアンチゲン６Ｃ（Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン））
ステアリン酸：日本油脂（株）製の桐
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛
硫黄：軽井沢硫黄（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）
シラン化合物１：信越化学（株）製のＫＢＥ−１０３（フェニルトリエトキシシラン）
シラン化合物２：信越化学（株）製のＫＢＭ−１０３（フェニルトリメトキシシラン）
シラン化合物３：信越化学（株）製のＫＢＭ−３０６３（ヘキシルトリメトキシシラン）

実施例１〜３および比較例１〜３
表１に示す配合処方にしたがい、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を、バンバリーミキサーを用いて、８０ｒｐｍで１４０℃に到達するまで混練した。次に、得られた混練り物に、硫黄および加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて、８０℃の条件下で５分間混練りし、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分間プレス加硫し、実施例１〜３および比較例１〜３の加硫ゴム組成物を得た。

（ゴム強度）
前記加硫ゴム組成物から、３号ダンベル型試験片を作製し、ＪＩＳ Ｋ ６２５１「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム―引張特性の求め方」に準じて、引張試験を実施し、試験片の破断強度（ＴＢ）および破断時伸び（ＥＢ）をそれぞれ測定した。そして、比較例１のゴム強度指数を１００として下記計算式によりゴム強度を指数表示した。ゴム強度指数が大きいほどゴム組成物の破壊強度が良好であることを示す。
（ゴム強度指数）＝（各配合の（ＴＢ×ＥＢ））
÷（比較例１の（ＴＢ×ＥＢ））×１００

（ピコ摩耗試験）
ＪＩＳ Ｋ ６２６４「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴム−耐摩耗性の求め方」に準じて、上島製作所（株）製のピコ摩耗試験機にて表面回転速度６０ｒｐｍ、負荷荷重４ｋｇ、試験時間１分間の条件で、摩耗させ、各実施例および比較例のゴム組成物からなる試験片の測定前後の重量変化を測定した。比較例１のピコ摩耗指数を１００とし、下記計算式で指数表示した。指数が大きいほど耐高シビアリティーが優れる。
（ピコ摩耗指数）＝（比較例１の重量変化）／（各配合の重量変化）×１００

上記の測定試験結果を表１に示す。

Claims (1)

1. 天然ゴム３０〜９０重量％およびエポキシ化天然ゴム１０〜７０重量％を含むゴム成分１００重量部に対して、
   シリカ１５〜９０重量部を含み、
   該シリカ１００重量部に対して、
   下記一般式
   （Ｘ）_n−Ｓｉ−Ｙ_(4-n)
   （式中、Ｘはエトキシ基またはメトキシ基、およびＹはフェニル基またはアルキル基を示す。また、ｎは１〜３の整数を表す。）で表されるシラン化合物３〜１６重量部を含有するクリンチ用ゴム組成物。