JP2009173833A - クッションタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いたクッションタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】硬度が高く優れたトラクション性能、かつ加工性に優れたクッションタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いたクッションタイヤを提供する。
【解決手段】ゴム成分１００重量部に対して、パラベンゾキノンジイミン系化合物を０．５〜７．０重量部含むクッションタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いたクッションタイヤ。
【選択図】なし

Description

本発明は、クッションタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いたクッションタイヤに関する。

クッションタイヤは、田植え機などぬかるんだ土壌を走行する車輌に使用されるタイヤである。クッションタイヤは、金属からなる中空円環状のフレーム（芯金）の外側にゴムを被覆し、芯金に接着、一体化させたタイヤである。図１はクッションタイヤの概略斜視図である。クッションタイヤ１は、フレーム（芯金）６がゴム部２により被覆され、そのトレッド面３には、ぬかるんだ土壌での牽引力（トラクション性能）を得るために、ラグ４およびゴム羽根５が設けられている。

クッションタイヤは、ぬかるんだ土壌を車輪の先端についたラグやゴム羽根でかいて牽引力を得ているため、ゴムの硬度を非常に高く設定する必要がある。クッションタイヤは自動車用タイヤの製造方法とは異なりインジェクション方式で成形、加硫し、製造する。ゴムの硬度が高くなるような配合では、ゴム配合の粘度が高くなってしまうため、ゴム組成物のインジェクションが困難になる。その結果、クッションタイヤの性能が制限されてしまい、クッションタイヤとしての充分なトラクション性能と優れた生産性を両立できていないのが現状である。

さらに、クッションタイヤは田植機など屋外で使用されているタイヤであり、ゴム物性の経時劣化が進んでしまうため、ゴムの経時劣化を抑える必要もある。

一方、パラベンゾキノンジイミン系化合物は老化防止剤として、たとえば、空気入りタイヤのブレーカーまたはベルト層のコードを被覆するゴム組成物に配合されている（特許文献１）。

特開２００２−６０５５１号公報

本発明は、硬度が高く優れたトラクション性能を有し、かつ加工性に優れたクッションタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いたクッションタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、ゴム成分１００重量部に対して、パラベンゾキノンジイミン系化合物を０．５〜７．０重量部含むクッションタイヤ用ゴム組成物に関する。

また、本発明は、前記クッションタイヤ用ゴム組成物を用いたクッションタイヤに関する。

本発明によれば、ゴム成分およびパラベンゾキノンジイミン系化合物を特定量配合することで、硬度が高く優れたトラクション性能を有し、かつ加工性に優れたクッションタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いたクッションタイヤを提供することができる。

本発明のクッションタイヤ用ゴム組成物は、ゴム成分およびパラベンゾキノンジイミン系化合物を含有する。

ゴム成分としては、とくに制限はなく、たとえば、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）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｘ−ＩＩＲ）、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）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、イソモノオレフィンとパラアルキルスチレンとの共重合体のハロゲン化物などがあげられ、これらのゴム成分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。なかでも、田畑等を走行する際に、小石などによって受けるカットへの耐久性（耐カット性能）に優れるという点から、ＮＲとＳＢＲを併用することが好ましい。

ＮＲとＳＢＲを併用する場合には、より耐カット性能に優れるという点から、ゴム成分中に、ＮＲを２０重量％以上含有することが好ましく、３０重量％以上含有することがより好ましい。また、インジェクション成形時の加工性に優れるという点から、ゴム成分中に、ＮＲを７０重量％以下含有することが好ましく、６０重量％以下含有することがより好ましい。

ＮＲとＳＢＲを併用する場合には、インジェクション成形時の加工性に優れるという点から、ゴム成分中に、ＳＢＲを３０重量％以上含有することが好ましく、４０重量％以上含有することがより好ましい。また、耐カット性能に優れるという点から、ゴム成分中に、ＳＢＲを８０重量％以下含有することが好ましく、７０重量％以下含有することがより好ましい。

本発明で使用するパラベンゾキノンジイミン系化合物は、老化防止剤として使用されているものである。パラベンゾキノンジイミン系化合物を配合することで、ゴム組成物の粘度を低下させることができ、クッションタイヤのトラクション性能を維持したまま、加工性を向上させることができる。さらに、ゴム組成物の物性の経時的劣化を抑制することができるので、クッションタイヤとしての性能を長期間にわたって維持することができる。

パラベンゾキノンジイミン系化合物としては、具体的には、Ｎ−（メチルエチル）−Ｎ’−フェニルキノンジイミン、Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニルキノンジイミンなどがあげられる。なかでも、安定した供給が可能であるという理由から、Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニルキノンジイミンが好ましい。

パラベンゾキノンジイミン系化合物の配合量は、配合量が充分であり、加工性の向上効果が充分に発揮されるという点から、ゴム成分１００重量部に対して、０．５重量部以上、好ましくは１重量部以上である。また、パラベンゾキノンジイミン系化合物の配合量は配合量が多すぎるとゴムの強度および伸びなどの物性が低下し、加工性も逆に悪化してしまうという点から、ゴム成分１００重量部に対して、７重量部以下、好ましくは５重量部以下である。

本発明では、パラベンゾキノンジイミン系化合物とともに、従来からタイヤ工業で使用されるフェニレンジアミン系などの老化防止剤を併用してもよい。

パラベンゾキノンジイミン系化合物以外の老化防止剤を使用する場合、パラベンゾキノンジイミン系化合物以外の老化防止剤の配合量は、配合量が充分であり、老化防止効果が充分に発揮されるという理由から、ゴム成分１００重量部に対して、０．１重量部以上が好ましく、０．５重量部以上がより好ましい。また、パラベンゾキノンジイミン系化合物以外の老化防止剤の配合量は、外部へのしみ出しや、製品変色が抑制されるという理由から、ゴム成分１００重量部に対して、７重量部以下が好ましく、５重量部以下がより好ましい。

本発明のクッションタイヤ用ゴム組成物は、ゴム強度に優れ、クッションタイヤに要求されるトラクション性能を向上させることができるという点から、さらに、カーボンブラックを配合することができる。

カーボンブラックとしては、とくに制限はなく、従来からタイヤ工業で使用されるＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦなどを使用することができる。

カーボンブラックのチッ素吸着比表面積は、耐摩耗性に優れるという点から、７０ｇ／ｍ²以上が好ましく、８０ｇ／ｍ²以上がより好ましい。また、カーボンブラックのチッ素吸着比表面積は、粘度が低く、加工性に優れるという点から、１８０ｇ／ｍ²以下が好ましく、１６０ｇ／ｍ²以下がより好ましい
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、ゴム強度に優れるという点から、４０重量部以上が好ましく、４５重量部以上がより好ましい。また、カーボンブラックの配合量は、ゴムの伸び性能に優れるという点から、ゴム成分１００重量部に対して、７５重量部以下が好ましく、７０重量部以下がより好ましい。

本発明のクッションタイヤ用ゴム組成物は、高い硬度をもたせることができ、さらにコスト面に優れるという点から、さらに、炭酸カルシウムを配合することができる。

炭酸カルシウムの配合量は、高い硬度をもたせることができ、さらにコスト面でも優れるという点から、ゴム成分１００重量部に対して１０重量部以上であることが好ましく、１５重量部以上であることがより好ましい。また、炭酸カルシウムの配合量は、ゴムの強度や伸びといった耐久性に優れるという点で、ゴム成分１００重量部に対して、４５重量部以下であることが好ましく、４０重量部以下であることがより好ましい。

前記炭酸カルシウムの平均粒子径は、耐摩耗性に優れるという点から、１μｍ以上であることが好ましく、２μｍ以上であることがより好ましい。また、炭酸カルシウムの平均粒子径は、ゴムの伸び性能および耐摩耗性能に優れるという点から、５μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以下であることがより好ましい。

本発明のクッションタイヤ用ゴム組成物は、さらに、硫黄を含有することができる。

硫黄としては、油展なしの硫黄と、油展した不溶性硫黄があげられるが、とくに制限はない。

硫黄の配合量は、充分なゴム硬度が得られるという点から、ゴム成分１００重量部に対して、０．５重量部以上が好ましく、０．７重量部以上がより好ましい。また、硫黄の配合量は、ゴムの老化を抑制し、ゴム強度を維持するという点から、４重量部以下が好ましく、３重量部以下がより好ましい。

本発明のクッションタイヤ用ゴム組成物は、前記ゴム成分、パラベンゾキノンジイミン系化合物、パラベンゾキノンジイミン系化合物以外の老化防止剤、カーボンブラック、炭酸カルシウムおよび硫黄以外にも、従来からタイヤ工業で使用される配合剤、例えば、プロセスオイル、ワックス、ステアリン酸、酸化亜鉛、各種加硫促進剤などを必要に応じて適宜配合することができる。

本発明のクッションタイヤはインジェクション方式で成形、加硫し、製造される。すなわち、ラグやゴム羽根を含むタイヤの形状を形取った金型に、熱入れした未加硫ゴム組成物を注入した後、加硫し、金型から取り出し、フレーム（芯金）に被せ、接着剤を用いてゴム組成物とフレームを接着することにより、本発明のクッションタイヤを製造することができる。

本発明のクッションタイヤ用ゴム組成物は、一般的な方法で製造される。すなわち、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロールなどでゴム成分、パラベンゾキノンジイミン系化合物および必要に応じて前記配合剤を混練りし、その後加硫することにより本発明のクッションタイヤ用ゴム組成物を製造することができる。

クッションタイヤは、自動車用タイヤとは異なり、インジェクション方式で成形する。本発明のクッションタイヤ用ゴム組成物は、加工性に優れるため、粘度が低ければ低いほどよいが、ＪＩＳ Ｋ ６３００に準じて測定したムーニー粘度の下限値は、２５である。また、本発明のクッションタイヤ用ゴム組成物は、インジェクション方式での成形に優れるという点から、ＪＩＳ Ｋ ６３００に準じて測定したムーニー粘度が、７０以下が好ましく、６５以下がさらに好ましい。

前記クッションタイヤ用ゴム組成物のムーニー粘度は、未加硫ゴム組成物から所定のサイズの試験片を作成し、ムーニー粘度試験機を用いて、１分間の予熱によって熱せられた１３０℃の温度条件にて、小ローターを回転させ、４分間経過した時点でのムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄、１３０℃）を測定する。

本発明のクッションタイヤ用ゴム組成物は、ぬかるんだ土壌でのトラクション性能や走行時の耐摩耗性に優れるという点から、インジェクション成形、加硫後の２５℃におけるＪＩＳ−Ａ硬度が、６０以上であることが好ましく、６５以上であることがより好ましい。また、本発明のクッションタイヤ用ゴム組成物は、インジェクション成形時の加工性に優れるという点から、インジェクション成形、加硫後の２５℃におけるＪＩＳ−Ａ硬度が８０以下であることが好ましく、７５以下であることがより好ましい。

本発明のクッションタイヤのフレーム（芯金）としては、耐久性に優れるという点から、鉄を用いることが好ましい。

本発明のクッションタイヤは、トラクション性能に優れることから、田植機に好適に使用される。

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。

以下、実施例および比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
天然ゴム（ＮＲ）：インドネシア製のＮＲ
スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）：住友化学（株）製のＳＢＲ１５０２
カーボンブラック：三菱化学（株）製のＮ２２０（Ｎ₂ＳＡ：１２５ｍ²／ｇ）
炭酸カルシウム：常陸大理石（株）製のＨＴ０２０（平均粒子径約２μｍ）
プロセスオイル：出光興産（株）製のダイアナプロセスＡＨ−２４
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックワックス
老化防止剤（６Ｃ）：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）
パラベンゾキノンジイミン系化合物（６ＱＤＩ）：フレキシス社製のＱ−ＦＬＥＸ ＱＤＩ（Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニルキノンジイミン）
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸「椿」
酸化亜鉛：東邦亜鉛（株）製の銀嶺Ｒ
硫黄：鶴見化学工業（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）

実施例１〜７および比較例１〜４
表１に示す配合処方にしたがい、硫黄および加硫促進剤を除いた配合剤をバンバリーミキサーで混練りして、１６０℃で排出し、さらに硫黄および加硫促進剤を加えて、２軸オープンロールで８０℃で５分間練りこみ、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物を１７０℃で１５分間加硫することにより、実施例１〜７および比較例１〜４の加硫ゴム組成物を作製した。

（加工性）
前記未加硫ゴム組成物から所定のサイズの試験片を作成し、ＪＩＳ Ｋ ６３００「未加硫ゴムの試験方法」に準じて、（株）島津製作所製のムーニー粘度試験機を用いて、１分間の予熱によって熱せられた１３０℃の温度条件にて、小ローターを回転させ、４分間経過した時点でのムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄、１３０℃）を測定し、比較例１のムーニー粘度指数を１００とし、下記計算式により、各配合のムーニー粘度を指数表示した。なお、ムーニー粘度指数が大きいほど、ムーニー粘度が小さく、加工性に優れることを示す。
（ムーニー粘度指数）＝（比較例１のムーニー粘度）
÷（各配合のムーニー粘度）×１００

（物性指数）
加硫ゴム組成物より採取したゴム試験片をＪＩＳ Ｋ６２５１に準じて、３号ダンベルを用いて引張試験を行なった。次に、前記加硫ゴム組成物を８０℃の条件下で７日間老化させた。老化させた加硫ゴム組成物を用いて、老化前の加硫ゴム組成物と同様に、破断伸びを測定した。そして、これらを用いて、下記計算式により、各配合の物性指数を算出した。この物性指数が１００に近いほど、劣化度が小さく、好ましいことを示す。
（物性指数）＝（老化後破断伸び）／（老化前破断伸び）×１００

（硬度測定）
ＪＩＳ Ｋ ６２５３「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴムの硬さ試験方法」の試験方法に準じて、タイプＡデュロメーターを用いて、２５℃における加硫ゴム組成物の硬度を測定した。

表１に示す配合処方にしたがい、硫黄および加硫促進剤を除いた配合剤をバンバリーミキサーで混練りした後、さらに硫黄および加硫促進剤を加えて混練りし、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物をスクリュー押出機を用いて８０℃で熱入れをした。熱入れした未加硫ゴム組成物を、クッションタイヤの形状に形取った金型に注入し、１７０℃で１０分間加硫した。加硫後、金型からゴム組成物を取り出し、フレーム（鉄製）を被覆し、接着剤でゴム組成物とフレームを貼り合せて、実施例１〜７および比較例１〜４のクッションタイヤ（外径：９００ｍｍ（リア用））を作製した。

（トラクション性能）
作製したクッションタイヤを田植え機（（株）クボタ製の乗用６条（ＳＰＶ６５））に装着した。この田植え機を圃場にて、他の機械（（株）クボタ製の乗用３条）を牽引し、その牽引力を（株）共和電業製のロードセル（引張型ロードセル）を用いて測定し、比較例１の牽引力を基準として下記計算式により、各配合のトラクション性能指数を算出した。トラクション性能指数が大きいほど、トラクション性能に優れていることを示す。
（トラクション性能指数）＝（各配合の牽引力）÷（比較例１の牽引力）×１００

パラベンゾキノンジイミン系化合物を所定量配合した実施例１〜７のクッションタイヤ用ゴム組成物は、ゴム配合の粘度が低下し、加工性が向上し、さらにゴム物性の経時劣化も抑制することができる。

パラベンゾキノンジイミン系化合物の配合量が少ない比較例１では、パラベンゾキノンジイミンを配合した効果が少ない。

また、パラベンゾキノンジイミン系化合物の配合量が多すぎる比較例３では、その他物性に与える影響が大きくなり、加工性も逆に悪化する。

クッションタイヤの概略斜視図である。

符号の説明

１ クッションタイヤ
２ ゴム部
３ トレッド面
４ ラグ
５ ゴム羽根
６ フレーム（芯金）

Claims (2)

1. ゴム成分１００重量部に対して、パラベンゾキノンジイミン系化合物を０．５〜７．０重量部含むクッションタイヤ用ゴム組成物。
2. 請求項１に記載のクッションタイヤ用ゴム組成物からなるクッションタイヤ。

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