JP2014185223A - タイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ジエン系ゴム100質量部に対し、酢酸リグニンを0.05〜20質量部配合することにより得られるゴム組成物と、該ゴム組成物を使用した空気入りタイヤによって、上記課題を解決した。
【選択図】なし
Description
すなわち本発明は以下のとおりである。
2.前記1に記載のタイヤ用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤ。
(ジエン系ゴム)
本発明で使用されるジエン系ゴムは、ゴム組成物に配合することができる任意のジエン系ゴムを用いることができ、例えば、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム(NBR)等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、その分子量やミクロ構造はとくに制限されず、アミン、アミド、シリル、アルコキシシリル、カルボキシル、ヒドロキシル基等で末端変性されていても、エポキシ化されていてもよい。
本発明には、リグニンとして酢酸リグニンが用いられる。
酢酸リグニンは、針葉樹、広葉樹などの木本系植物、麦藁などの草本系植物といった植物を原料とし、当該植物の細胞壁から、いわゆる酢酸蒸解法によって抽出することにより得られる。酢酸蒸解法の詳細については特に限定されるものではなく、例えば、原料としての植物を、数%の水と極微量の塩酸とを含む酢酸溶液中に浸漬した後、加熱するといった、公知の各種の方法を採用することができる。
酢酸リグニンは、タイヤ用ゴム組成物を調製する際、すなわちジエン系ゴムに配合する際には固体である。このため、配合時の作業性および取り扱い性に優れる。配合時の作業性および取扱い性は、固体の酢酸リグニンを粉砕し、粉末状に加工することでより向上させることができる。
また、ゴム組成物を調製するための混練時には、一般的に、ゴム成分の温度が酢酸リグニンの軟化点を超えるか、または軟化点に近い温度となる。これにより、酢酸リグニンはゴム成分中で流動性を発現するか、または相溶性に優れた状態になると考えられ、その結果、酢酸リグニンがゴム成分中に均一に分散する。
ゴム成分中でのリグニン類の流動状態または相溶状態については、後述する実施例1〜3と比較例1〜2との対比により明示している。すなわち、酢酸リグニンは、加硫時の流動性が良好であるか、または加硫時にゴム成分との相溶性が良好であると考えられ、ゴム成分への分散性が良好となる。これに対し、クラフトリグニンやリグニンスルホン酸カルシウムは、加硫時の流動性や加硫時のゴム成分との相溶性が十分でないと考えられ、ゴム成分への分散性が低くなる。
なお、酢酸リグニンの軟化点は、示差走査型熱量計(DSC)を用いて測定した。具体的には、まず測定試料を、一旦250℃まで昇温して、5分間保持した後、直ちに室温まで冷却した。この試料約10mgを秤取し、−20℃から250℃程度までの温度範囲で、毎分10℃の条件で昇温しながら測定した。測定結果から得られたカーブの吸熱ピークの値を軟化点とした。
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、各種充填剤を配合することができる。充填剤としてはとくに制限されず、用途により適宜選択すればよいが、例えばシリカ、カーボンブラック、無機充填剤等が挙げられる。無機充填剤としては、例えばクレー、タルク、炭酸カルシウム等を挙げることができる。中でもカーボンブラックが好ましい。
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム100質量部に対し、酢酸リグニンを0.05〜20質量部配合してなることを特徴とする。
酢酸リグニンの配合量が0.05質量部未満であると、配合量が少な過ぎて本発明の効果を奏することができない。逆に20質量部を超えると、破断物性が悪化する。
ノボラック型フェノール樹脂は、フェノール樹脂、レゾルシン樹脂およびクレゾール樹脂から選択される少なくとも1種の樹脂であり、これらはいずれも公知の樹脂である。ノボラック型フェノール系樹脂は、オイルまたは脂肪酸で変性していてもよく、例えば、ロジン油、トール油、カシュー油、リノール酸、オレイン酸、リノレイン酸などのオイルで変性した樹脂を挙げることができる。
メチレン供与体は、ヘキサメチレンテトラミンやメラミン誘導体等が挙げられる。メラミン誘導体は、例えば、ヘキサメチロールメラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ペンタメトキシメチロールメラミン、ヘキサエトキシメチルメラミン、ヘキサキス−(メトキシメチル)メラミン、N,N’,N’’−トリメチル−N,N’,N’’−トリメチロールメラミン、N,N’,N’’−トリメチロールメラミン、N−メチロールメラミン、N,N’−(メトキシメチル)メラミン、N,N’,N’’−トリブチル−N,N’,N’’−トリメチロールメラミン等が挙げられる。
有機酸コバルト塩をコバルト量として0.1〜0.5質量部配合するのが好ましい。有機酸コバルト塩としては、ナフテン酸コバルト、ステアリン酸コバルト、オレイン酸コバルト、リノール酸コバルト、リノレイン酸コバルト、パルミチン酸コバルト、ネオデカン酸コバルト、ロジン酸コバルト、トール油酸コバルト、ホウ酸三ネオデカン酸コバルト等が挙げられる。また、ノボラック型フェノール樹脂をNR100質量部に対し、0.1〜5質量部配合するのがさらに好ましい。ノボラック型フェノール樹脂は、上記で例示したとおりである。
サンプルの調製
表1に示す配合(質量部)において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を1.7リットルの密閉式バンバリーミキサーで5分間混練した後、約150℃でミキサー外に放出させて室温冷却した。続いて、該組成物に加硫促進剤および硫黄を加えてオープンロールにて混練し、ゴム組成物を得た。次に得られたゴム組成物を所定の金型中で160℃、20分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を得、以下に示す試験法で加硫ゴム試験片の物性を測定した。
耐摩耗性:JIS K6264に準拠し、ランボーン摩耗試験機を用い、荷重4.0kg(39N)、スリップ率30%の条件にて測定した。結果は標準例の値を100として指数表示した。この指数が高いほど耐摩耗性に優れることを意味する。
結果を表1に併せて示す。
*2:カーボンブラック(キャボットジャパン(株)製ショウブラックN234)
*3:酢酸リグニン(軟化点:50〜200℃)
*4:クラフトリグニン(木本系植物からクラフト法によってパルプを抽出した際に副生成物として得られたリグニン)
*5:リグニンスルホン酸塩(日本製紙ケミカル(株)製サンエキスscp、リグニンスルホン酸カルシウム)
*6:酸化亜鉛(正同化学工業(株)製酸化亜鉛3種)
*7:ステアリン酸(日油(株)製ビーズステアリン酸)
*8:硫黄(鶴見化学工業(株)製金華印油入微粉硫黄)
*9:加硫促進剤(大内新興化学工業(株)製ノクセラーNS−P)
これに対し、比較例1は、クラフトリグニンを配合した例であるので、破断強度および耐摩耗性が悪化した。
比較例2は、酢酸リグニンの配合量が本発明で規定する上限を超えているので、破断強度および耐摩耗性が悪化した。
比較例3は、リグニンスルホン酸カルシウムを配合した例であるので、モジュラス、破断強度および耐摩耗性がいずれも悪化した。
本発明のタイヤ用ゴム組成物のビードフィラーへの適合性を評価した。
表2に示す配合(質量部)において、実施例1と同様に加硫ゴム試験片を作成し、以下に示す試験法で加硫ゴム試験片の物性を測定した。
耐クラック性:JIS K6260に準拠して屈曲亀裂成長試験を行った。結果は標準例2の値を100として指数表示した。この指数が高いほど耐クラック性が良好であることを意味する。
破断強度(TB):JIS K6251に準拠して引張試験にて評価した。結果は標準例2の値を100として指数表示した。この指数が高いほど破断強度が高く、また、ゴム成分中への酢酸リグニンの分散性も良好であると判断できる。
硬度:JIS K6301に準拠して測定した。結果は標準例2の値を100として指数表示した。この指数が高いほど硬度が高く良好であることを意味する。
結果を表2に併せて示す。
*2:SBR(日本ゼオン(株)製Nipol 1502)
*3:カーボンブラック(東海カーボン(株)製シーストSO、N2SA=42m2/g)
*4:酸化亜鉛(正同化学工業(株)製酸化亜鉛3種)
*5:ステアリン酸(日油(株)製ビーズステアリン酸)
*6:プロセスオイル(昭和シェル石油(株)製エキストラクト4号S)
*7:酢酸リグニン(実施例1で使用したもの)
*8:ノボラック型フェノール樹脂(住友ベークライト(株)製カシュー変性フェノール樹脂)
*9:メチレン供与体(大内新興化学工業(株)製ヘキサメチレンテトラミン)
*10:硫黄(鶴見化学工業(株)製金華印油入微粉硫黄)
*11:加硫促進剤(大内新興化学工業(株)製ノクセラーCZ−G)
本発明のタイヤ用ゴム組成物のタイヤサイドウォール、リムクッションおよびガムフィニッシングへの適合性を評価した。
表3に示す配合(質量部)において、実施例1と同様に加硫ゴム試験片を作成し、以下に示す試験法で加硫ゴム試験片の物性を測定した。
耐セット性:JIS K6301に準拠して測定した。結果は標準例3の値を100として指数表示した。この指数が高いほど耐熱セット性が良好であることを意味する。
破断強度(TB):JIS K6251に準拠して引張試験にて評価した。結果は標準例3の値を100として指数表示した。この指数が高いほど破断強度が高く、また、ゴム成分中への酢酸リグニンの分散性も良好であると判断できる。
硬度:JIS K6301に準拠して測定した。結果は標準例3の値を100として指数表示した。この指数が高いほど硬度が高く良好であることを意味する。
結果を表3に併せて示す。
*2:BR(日本ゼオン(株)製Nipol BR1220)
*3:カーボンブラック−1(東海カーボン(株)製シースト6、N2SA=119m2/g)
*4:カーボンブラック−2(東海カーボン(株)製シーストSO、N2SA=42m2/g)
*5:酸化亜鉛(正同化学工業(株)製酸化亜鉛3種)
*6:ステアリン酸(日油(株)製ビーズステアリン酸)
*7:プロセスオイル(昭和シェル石油(株)製エキストラクト4号S)
*8:酢酸リグニン(実施例1で使用したもの)
*9:硫黄(鶴見化学工業(株)製金華印油入微粉硫黄)
*10:加硫促進剤(大内新興化学工業(株)製ノクセラーCZ−G)
本発明のタイヤ用ゴム組成物の競技用タイヤのトレッドへの適合性を評価した。
表4に示す配合(質量部)において、実施例1と同様に加硫ゴム試験片を作成し、以下に示す試験法で加硫ゴム試験片の物性を測定した。
300%モジュラス(M300):JIS K6251に準拠し、100℃にて引張試験を行い、300%変形モジュラスを測定した。結果は標準例4の値を100として指数表示した。この指数が高いほどモジュラスが高いことを意味する。
破断強度(TB):JIS K6251に準拠し、100℃にて引張試験を行い、破断時の強度を求めた。結果は標準例4の値を100として指数表示した。この指数が高いほど破断強度が高く、また、ゴム成分中への酢酸リグニンの分散性も良好であると判断できる。
耐摩耗性:ランボーン摩耗試験機を用い、JIS K6264に準拠し、荷重4.0kg(39N)、スリップ率30%の条件にて測定した。結果は標準例4の値を100として指数表示した。この指数が高いほど耐摩耗性が高く良好であることを意味する。
結果を表4に併せて示す。
*2:カーボンブラック(三菱化学(株)製ダイアブラックA、N2SA=142m2/g)
*3:アロマオイル(昭和シェル石油(株)製エキストラクト4号S)
*4:酸化亜鉛(正同化学工業(株)製酸化亜鉛3種)
*5:ステアリン酸(日油(株)製ビーズステアリン酸)
*6:老化防止剤(フレキシス社製6PPD)
*7:酢酸リグニン(実施例1で使用したもの)
*8:硫黄(鶴見化学工業(株)製金華印油入微粉硫黄)
*9:加硫促進剤(大内新興化学工業(株)製ノクセラーCZ−G)
本発明のタイヤ用ゴム組成物のベルトコートへの適合性を評価した。
表5に示す配合(質量部)において、実施例1と同様に加硫ゴム試験片を作成し、以下に示す試験法で加硫ゴム試験片の物性を測定した。
100%モジュラス(M100):JIS K6251に準拠し、100℃にて引張試験を行い、100%変形モジュラスを測定した。結果は標準例5の値を100として指数表示した。この指数が高いほどモジュラスが高いことを意味する。
破断強度(TB):JIS K6251に準拠し、100℃にて引張試験を行い、破断時の強度を求めた。結果は標準例5の値を100として指数表示した。この指数が高いほど破断強度が高く、また、ゴム成分中への酢酸リグニンの分散性も良好であると判断できる。
耐水接着性:ASTM D1871に準拠し、ブラスメッキワイヤーを用いて測定した。結果は、標準例5の値を100として指数で表示した。この指数が高いほど、ゴム付着力が大きく、ゴムとワイヤの接着性が良好であり、耐水接着性に優れることを意味する。
結果を表5に併せて示す。
*2:カーボンブラック(キャボットジャパン(株)製ショウブラックN234)
*3:酸化亜鉛(正同化学工業(株)製酸化亜鉛3種)
*4:老化防止剤(フレキシス社製6PPD)
*5:ステアリン酸コバルト(DIC(株)製)
*6:酢酸リグニン(実施例1で使用したもの)
*7:クレゾール樹脂(田岡化学工業(株)製スミカノール610)
*8:PMMM(バラケミカル製スミカノール507A、ペンタメトキシメチロールメラミン、メラミン誘導体65%)
*9:硫黄(鶴見化学工業(株)製金華印油入微粉硫黄)
*10:加硫促進剤(大内新興化学工業(株)製ノクセラーNS−P)
Claims (2)
- ジエン系ゴム100質量部に対し、酢酸リグニンを0.05〜20質量部配合してなることを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。
- 請求項1に記載のタイヤ用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤ。
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