JP2012057153A - ゴム組成物、ゴム組成物の変色防止方法、及びタイヤ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ジエン系合成ゴム及び天然ゴムから選択される少なくとも一種のゴム成分に対し、下記式(I)で表される化合物から選択される少なくとも一種の非イオン系界面活性剤を配合してなることを特徴とするゴム組成物。
R2O(R1O)nH ・・・(I)
[式(I)において、R2は、炭素数1〜15のアルキル基又はアルケニル基を表し、該アルキル基及びアルケニル基は直鎖状、分枝鎖状及び環状のいずれでもよく;R1は、炭素数2〜4のアルキレン基であり;nは16〜30である。]
【選択図】なし
Description
[1]ジエン系合成ゴム及び天然ゴムから選択される少なくとも一種のゴム成分に対し、下記式(I)で表される化合物から選択される少なくとも一種の非イオン系界面活性剤を配合してなることを特徴とするゴム組成物、
[2]ワックスを配合した上記[1]に記載のゴム組成物、
[3]老化防止剤を配合した上記[1]又は[2]に記載のゴム組成物、
[4]前記老化防止剤がアミン系老化防止剤である上記[3]に記載のゴム組成物、
[5]前記ゴム成分100質量部に対し、前記非イオン系界面活性剤を0.1〜10質量部配合した上記[1]〜[4]のいずれかに記載のゴム組成物、
[6]前記ゴム成分として天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン-ブタジエン共重合体ゴム及びポリブタジエンゴムから選ばれる少なくとも1種を含む上記[1]〜[5]のいずれかに記載のゴム組成物、
[7]前記ゴム成分がスチレン-ブタジエン共重合体ゴム単独、スチレン-ブタジエン共重合体ゴム及びポリブタジエンゴム、天然ゴム及びスチレン-ブタジエン共重合体ゴム、又は天然ゴム及びポリブタジエンゴムである上記[1]〜[6]のいずれかに記載のゴム組成物、
[8]前記ゴム成分100質量部のうちスチレン-ブタジエン共重合体ゴムが50〜100質量部含む上記[1]〜[7]のいずれかに記載のゴム組成物、
[9]前記式(I)の非イオン系界面活性剤において、R2が炭素数6〜15のアルキル基又はアルケニル基であり、R1が炭素数2又は3のアルキレン基であり、且つnが16〜30である、請求項1〜8のいずれかに記載のゴム組成物。
[10]上記[1]〜[9]のいずれかに記載のゴム組成物をタイヤ外皮に適用したタイヤ、及び
[11]タイヤ外皮がトレッド部である上記[10]に記載のタイヤ、
[12]ジエン系合成ゴム及び天然ゴムから選択される少なくとも一種のゴム成分に対し、下記式(I)で表される化合物から選択される少なくとも一種の非イオン系界面活性剤を配合してなることを特徴とするゴム組成物の変色防止方法、
[13]前記平均付加モル数が16〜30であることを特徴とする上記[12]に記載の変色防止方法、
を提供するものである。
本発明のゴム組成物及び変色防止方法は、ジエン系合成ゴム及び天然ゴムから選択される少なくとも一種のゴム成分に、上記式(I)で表される非イオン系界面活性剤の少なくとも一種を配合してなることを特徴とする。
タイヤ外皮の茶変は、老化防止剤及びワックスがゴム成分等のポリマー基質を通ってタイヤ表面に移行し、タイヤの表面にワックスが析出して凹凸面を形成し光散乱が起こり、その凹凸面に付着した老化防止剤が酸化されて着色成分になることで、茶変色に見えるものである。
本発明のゴム組成物及び変色防止方法においては、上記式(I)で表される非イオン系界面活性剤が、表面に析出したワックスの凹凸面を平滑面化することにより、光散乱状態を改善して茶変を改良する。すなわち、上記式(I)で表される非イオン系界面活性剤は、疎水基R2の長さ、親水基(R1O)nの長さが調整され、ゴム組成物との相溶性がコントロールされて、該ゴム組成物と適度の非相溶性を有しているために、タイヤ表面に析出して上記機能を発揮するものである。
ここで、本発明のゴム組成物及び変色防止方法において、上記非イオン系界面活性剤の配合量は、上記ゴム成分100質量部に対し0.1〜10質量部であることが好ましく、0.5〜7質量部であることが更に好ましく、0.5〜5質量部であることが極めて好ましい。0.1質量部以上では、アミン系老化防止剤やワックスによる変色を防止することができ、10質量部以下では、界面活性剤のブルームによる過度の光沢を抑制することができ、表面粘着性による作業性の低下を抑えることができる。
また、この界面活性剤を加えることによって耐オゾン性は低下しない。
なお、通常、トレッド部に好ましく用いられるゴム成分はSBRが50〜100質量%とSBR主体であり、サイドウォール部に好ましく用いられるゴム成分は、天然ゴムとBRの混合物である。
式(I)のnは、主にタック性、接着性,変色度及び加硫速度(生産性)の観点から、16〜30であり、好ましくは16〜25である。ただし、必ずしも加硫速度(生産性)を考慮しなくてもよいゴム組成物の変色防止方法の場合には、式(I)のnは12〜30であり、好ましくは16〜30、より好ましくは16〜25である。
これらから、本発明のゴム組成物に用いられる前記式(I)の非イオン系界面活性剤において、R2が炭素数6〜15のアルキル基又はアルケニル基、R1が炭素数2又は3のアルキレン基、且つnが16〜30の組み合わせが好ましく、R2が炭素数8〜12のアルキル基又はアルケニル基、R1が炭素数2又は3のアルキレン基、且つnが16〜30の組み合わせがより好ましく、R2が炭素数8〜12のアルキル基又はアルケニル基、R1が炭素数2又は3のアルキレン基、且つnが16〜25の組み合わせが更に好ましい。
また、本発明の変色防止方法に用いられる前記式(I)の非イオン系界面活性剤において、R2が炭素数6〜15のアルキル基又はアルケニル基、R1が炭素数2又は3のアルキレン基、且つnが12〜30の組み合わせが好ましく、R2が炭素数8〜12のアルキル基又はアルケニル基、R1が炭素数2又は3のアルキレン基、且つnが12〜30の組み合わせがより好ましく、R2が炭素数8〜12のアルキル基又はアルケニル基、R1が炭素数2又は3のアルキレン基、且つnが16〜30の組み合わせが更に好ましく、R2が炭素数8〜12のアルキル基又はアルケニル基、R1が炭素数2又は3のアルキレン基、且つnが16〜25の組み合わせがより更に好ましい。
HLB=20×Mw/M
(式中、Mは非イオン系界面活性剤の分子量で;Mwは該非イオン系界面活性剤の親水性部分の分子量である。)
上記式(I)で表される非イオン系界面活性剤のHLB値は、15〜19であるのが更に好ましく、15〜18がより更に好ましい。HLB値が15以上では、表面への移行速度を高めて、茶変防止効果を促進することができる。
第1表に示す配合処方(ゴム成分としてSBR主体)でかつ第2表に示す配合量の非イオン系界面活性剤を配合したゴム組成物を調製し、160℃で14分間加硫した。得られた加硫ゴムに対し、下記の方法で引張応力、耐オゾン性、タック性、接着性、加硫速度、変色度を測定、評価した。その結果を第2表に示す。
ゴム物性の代表的指標として300%伸長時の引張応力を測定した。具体的には、JIS 3号ダンベル型試験片を用い、JIS K 6251:2004に従って300%伸長時の引張応力を測定し、比較例1を100として指数表示した。指数値が大きい程、300%伸長時の引張応力が大きいことを示す。
JIS K 6259:2004に従い、温度40℃、オゾン濃度50pphm、伸び20%の条件にして、実施例1〜10及び比較例1〜9の作成した試験片についてオゾン劣化試験を行ない、50時間後に試験片の劣化状態を観察し、クラック発生の有無で評価した。
JIS−T9233−3.8.6(2)三橋法(ピクマタック試験)に準じて試験を実施した。各実施例、比較例の試験片として幅15mm、長さ100mmのものを1枚採取した。接着部円盤(直径50mm、厚さ14mm、アルミニウム製)の表面をヘキサンで洗浄し、室温で30分乾燥させた。試料(試験片)を両面テープで貼り付けた。測定装置のスタートボタンを押し、接着部円盤を下げ、試料と接触させた。荷重500gfで30秒間接触の後、30mm/秒で引き上げた。(試験片温度、接着部円盤温度、測定室温度:23℃)。接着部円盤と試料が離れるときの力の測定を5回行い、その平均値を求めた。比較例1のゴム組成物の値を100として指数表示した。指数値が大きい程、粘着性が高く、加工性に優れることを示す。
黄銅めっき(Cu:63質量%、Zu:37質量%)したスチールコード(外径0.5mm×長さ300mm)3本を10mm間隔で平行に並べ、このスチールコードを上下両側から各ゴム組成物でコーティングして、これを160℃、20分間の条件で加硫し、サンプルを作製した。
得られた各サンプルの接着性について、ASTM−D−2229に従い、各サンプルに対してスチールコードを引抜き、ゴムの被覆状態を目視で観察し、0〜100%で表示し、接着性の指標とした。
JIS−K−6300−1994に従い、比較例1〜3を各配合のコントロール(100として指数表示)として評価した。指数が大きいほど、時間が長いことを意味する。
色度計(「日本電色工業(株)、機種名NF333」)を用いて、加硫ゴム試験片の変色度を評価した。測色したデータはL*、a*、b*で表わした。L*値は明度、a*、b*は色味を示している。a*値とb*値は0で無色、a*値が正であるほど赤、負であるほど緑、b*値が正であるほど黄、負であるほど青であることを示す。変色度については、加硫直後のb*値、目視による加硫直後の変色の度合いにより、加硫直後の変色度を評価し、夏季の屋外放置(雨は当たらない屋根の下1日のうち特定の時間のみ直射日光が当たる)の環境条件下に、加硫ゴム片を1ヶ月放置した後のb*値及び目視による変色の度合いにより放置後の変色度を評価した。
変色度は5段階評価を行い、変色がひどく認められる場合を5とし、全体の半分以上に変色が認められる場合を4とし、全体の半分以下に変色が認められる場合を3とし、わずかに変色が認められる場合を2とし、変色が認められない場合を1とした。
*2 東海カーボン(株)製「シースト7HM」
*3 東ソーシリカ(株)製「ニプシールAQ」
*4 ビス(3−エトキシシリルプロピル)テトラスルフィド
*5 マイクロクリスタリンワックス,日本精蝋社製「オゾエース−0701」
*6 大内新興化学工業(株)製「ノクラック6C」
*7 精工化学社製「ノンフレックスRD−S」
*8 大内新興化学工業(株)製「ノクセラーD」
*9 大内新興化学工業(株)製「ノクセラーDM」
*10 三新化学工業社製「サンセラーCM−G」
化合物Bは、花王(株)製非イオン系界面活性剤、商標「エマルゲン123P」(ポリオキシエチレンラウリルエーテル)で、上記式(I)において、R2がC12H25で、R1がC2H4、nが23で、HLB値が16.9の化合物であり;
化合物Cは、花王株式会社製非イオン系界面活性剤試作サンプル、ポリオキシエチレン2−エチルヘキシルエーテルで、上記式(I)において、R2がC8H17で、R1がC2H4、nが20で、HLB値が17.7の化合物であり;
化合物Dは、花王株式会社製非イオン系界面活性剤試作サンプル、ポリオキシエチレン2−エチルヘキシルエーテルで、上記式(I)において、R2がC8H17で、R1がC2H4、nが30で、HLB値が18.4の化合物であり;
化合物Eは、花王株式会社製非イオン系界面活性剤、商標「エマルゲン130K」(ポリオキシエチレンラウリルエーテル)で、上記式(I)において、R2がC12H25で、R1がC2H4、nが30で、HLB値が18.1の化合物であり;
化合物Fは、花王(株)製ソルビタン系非イオン系界面活性剤、商標「レオドールTW−S106V」で、長鎖アルキル基がC17H35で、酸化エチレン付加モル数が6で、HLB値が9.6である化合物であり;
化合物Gは、花王株式会社製非イオン系界面活性剤、商標「エマルゲン120」(ポリオキシエチレンラウリルエーテル)で、上記式(I)において、R2がC12H25で、R1がC2H4、nが12で、HLB値が15.3の化合物であり;
化合物Hは、上記式(I)において、R2がC14H29で、R1がC2H4、nが4で、HLB値が9.4の化合物であり;
化合物Iは、上記式(I)において、R2がCH3で、R1がC2H4、nが9で、HLB値が19.2の化合物であり;
化合物Jは、花王(株)製非イオン系界面活性剤、商標「エマルゲン430」(ポリオキシエチレンオレイルエーテル)で、上記式(I)において、R2がC18H35で、R1がC2H4、nが30で、HLB値が16.7の化合物である。
また、加硫直後のb*値と放置試験後のb*値の差が少ないほうが、色の変化が少なく好ましい。
Claims (13)
- ワックスを配合した請求項1に記載のゴム組成物。
- 老化防止剤を配合した請求項1又は2に記載のゴム組成物。
- 前記老化防止剤がアミン系老化防止剤である請求項3に記載のゴム組成物。
- 前記ゴム成分100質量部に対し、前記非イオン系界面活性剤を0.1〜10質量部配合した請求項1〜4のいずれかに記載のゴム組成物。
- 前記ゴム成分として天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン-ブタジエン共重合体ゴム及びポリブタジエンゴムから選ばれる少なくとも1種を含む請求項1〜5のいずれかに記載のゴム組成物。
- 前記ゴム成分がスチレン-ブタジエン共重合体ゴム単独、スチレン-ブタジエン共重合体ゴム及びポリブタジエンゴム、天然ゴム及びスチレン-ブタジエン共重合体ゴム、又は天然ゴム及びポリブタジエンゴムである請求項1〜6のいずれかに記載のゴム組成物。
- 前記ゴム成分100質量部のうちスチレン-ブタジエン共重合体ゴムを50〜100質量部含む請求項1〜7のいずれかに記載のゴム組成物。
- 前記式(I)の非イオン系界面活性剤において、R2が炭素数6〜15のアルキル基又はアルケニル基であり、R1が炭素数2又は3のアルキレン基であり、且つnが16〜30である、請求項1〜8のいずれかに記載のゴム組成物。
- 請求項1〜9のいずれかに記載のゴム組成物をタイヤ外皮に適用したタイヤ。
- タイヤ外皮がトレッド部又はサイドウォール部である請求項10に記載のタイヤ。
- 前記平均付加モル数が16〜30であることを特徴とする請求項12に記載の変色防止方法。
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