JP2015203103A

JP2015203103A - タイヤインナーライナー用ゴム組成物

Info

Publication number: JP2015203103A
Application number: JP2014084880A
Authority: JP
Inventors: 侑利野口; Fumitoshi Noguchi
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2015-11-16

Abstract

【課題】環境負荷の低減を図るため再生ゴムを配合しながら、ゴム組成物の耐疲労性を実用レベルに維持可能にしたタイヤインナーライナー用ゴム組成物を提供する。
【解決手段】再生ブチルゴム由来のゴム成分を１０〜４０重量％含むブチルゴムを７０重量％以上含むジエン系ゴム１００重量部に対し、ＢＥＴ比表面積が１００〜１５０ｍ²／ｇのハイドロタルサイトを０．１〜４重量部、板状無機充填剤を５〜５０重量部配合する。
【選択図】なし

Description

本発明は、タイヤインナーライナー用ゴム組成物に関し、更に詳しくは、環境負荷の低減を図るため再生ゴムを配合しながら、ゴム組成物の耐疲労性を実用レベルに維持可能にしたタイヤインナーライナー用ゴム組成物に関する。

近年、環境保護の観点から、空気入りタイヤのリサイクル率を高くすることが要求されるようになり、使用済みのタイヤやチューブから回収された再生ゴムを新しいゴム原料中に配合することが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

しかしながら、このような再生ゴムを配合したゴム組成物は、混合時や押出成型時の熱履歴によって加硫前に焼けが発生し易いという問題がある。特に、再生ゴムを配合したゴム組成物をタイヤインナーライナー用ゴム組成物として用いる場合、ブチルゴムが再生ゴムに含まれる加硫剤の影響により焼けを起こし易い。また、インナーライナーとしての空気透過防止性能を得るために無機充填剤を配合すると、この無機充填剤の存在により、更に焼けが発生し易くなる。ブチルゴムの焼けを防止するために酸化マグネシウムを配合することが知られているが、酸化マグネシウムを配合するとゴム組成物の耐疲労性が著しく悪化するという問題がある。インナーライナーの耐疲労性が悪化するとクラックが発生し、トラックやバスなどに使用される重荷重用タイヤの更生利用が困難になる。

特開平１１−３３５４８８号公報

本発明の目的は、環境負荷の低減を図るため再生ゴムを配合しながら、ゴム組成物の耐疲労性を実用レベルに維持可能にしたタイヤインナーライナー用ゴム組成物を提供することにある。

上記目的を達成する本発明のタイヤインナーライナー用ゴム組成物は、再生ブチルゴム由来のゴム成分を１０〜４０重量％含むブチルゴムを７０重量％以上含むジエン系ゴム１００重量部に対し、ＢＥＴ比表面積が１００〜１５０ｍ²／ｇのハイドロタルサイトを０．１〜４重量部、板状無機充填剤を５〜５０重量部配合したことを特徴とする。

本発明のタイヤインナーライナー用ゴム組成物は、上記のように、再生ゴムおよび板状無機充填剤を配合しながら、ハイドロタルサイトを配合することで焼けを防止し、且つ、インナーライナーとしての空気透過防止性能を得ることができる。特に、ハイドロタルサイトのＢＥＴ比表面積を上記範囲内に設定しているので、ゴム組成物の耐疲労性を高度に維持することができる。

本発明では、板状無機充填剤の粒子径が４．９〜７．５μｍ、下記式（１）により測定されたアスペクト比Ａｒが２．４〜３．４であることが好ましい。これにより、空気透過防止性能を高め、インナーライナー用ゴム組成物として好適にすることができる。
Ａｒ＝（Ｄｓ−Ｄｌ）／Ｄｓ（１）
（式中、Ａｒはアスペクト比、Ｄｓは遠心沈降法で測定された累積分布により求められた５０％粒子径、Ｄｌはコヒーレント光のレーザー回折法で測定された累積分布により求められた５０％粒子径を表す。）

尚、本発明において、ハイドロタルサイトのＢＥＴ比表面積は、ＩＳＯ５７９４／１に準拠して測定するものとする。

本発明のタイヤインナーライナー用ゴム組成物において、ジエン系ゴムは、再生ブチルゴム由来のゴム成分を含むブチルゴムを７０重量％以上、好ましくは８０重量％以上含む。このとき、再生ゴム由来のゴム成分を含むブチルゴムにおいて、再生ゴム由来のゴム成分が１０〜４０重量％、好ましくは１５〜３５重量％含まれるようにする。

上述の再生ブチルゴム由来のゴム成分を含むブチルゴム以外に、タイヤ用ゴム組成物に通常用いられる天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン‐ブタジエンゴム、アクリロニトリル‐ブタジエンゴム等を含んでいてもよい。なかでも天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン‐ブタジエンゴムが好ましい。これらジエン系ゴムは、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。

本発明のタイヤインナーライナー用ゴム組成物では、上述のジエン系ゴム１００重量部に対して、ハイドロタルサイトを０．１〜４重量部、好ましくは０．５〜３．５重量部配合する。ハイドロタルサイトのＢＥＴ比表面積は１００〜１５０ｍ²／ｇ、好ましくは１１０〜１４０ｍ²／ｇの範囲に設定される。

更に、本発明のタイヤインナーライナー用ゴム組成物では、板状無機充填剤を５〜５０重量部、好ましくは１５〜４０重量部配合する。

本発明のタイヤインナーライナー用ゴム組成物は、上述のように再生ゴム由来のゴム成分を含んでいるので、環境負荷の低減を図ることができる。また、板状無機充填剤を配合しているので、インナーライナーとして用いる際の優れた空気透過防止性能を得ることができる。その一方で、焼け防止剤として従来の酸化マグネシウムに代えてハイドロタルサイトを用いているので、耐疲労性の悪化を抑制しながら、焼けを防止することができる。特に、ハイドロタルサイトのＢＥＴ比表面積が上述の範囲内に設定されているので、耐疲労性をより向上することができ、クラックの発生を抑制することができる。

このとき、本発明のタイヤインナーライナー用ゴム組成物において、ジエン系ゴムにおける再生ゴム由来のゴム成分を含むブチルゴムの配合割合が７０重量％よりも小さいと、空気透過防止性能が不足する。

再生ゴム由来のゴム成分の配合量が前述のブチルゴムの１０重量％よりも小さいと、再生ゴムの使用量が減少し、リサイクル性を高めることが難しくなる。再生ゴム由来のゴム成分の配合量が前述のブチルゴムの４０重量％よりも大きいと、再生ゴム由来のゴム成分が多くなり過ぎて、通常のタイヤ性能を維持することが難しくなる。

ハイドロタルサイトの配合量が０．１重量部よりも少ないと、焼け防止の効果が得られなくなる。ハイドロタルサイトの配合量が４重量部よりも多いと、破断伸びの著しい低下によって耐疲労性が悪化し、空気透過性も悪化する。ハイドロタルサイトにおいて、ＢＥＴ比表面積が１００ｍ²／ｇよりも小さいと、耐疲労性を維持することが難しくなり、クラックの成長を充分に抑制することができない。ＢＥＴ比表面積が１５０ｍ²／ｇよりも大きい場合は分散性が悪くなってしまい、ヤケ防止効果を十分に発揮する事が出来ずに所望の効果を得られない。

板状無機充填剤の配合量が５重量部よりも少ないと、空気透過防止性能を充分に高めることができず、インナーライナーとして用いるのに不適当になる。板状無機充填剤の配合量が５０重量部よりも多いと、タイヤにしたときの重量増加を招き好ましくない。

板状無機充填剤の粒子径は好ましくは４．９〜７．５μｍ、より好ましくは５．５〜７．１μｍに設定する。また、板状無機充填剤のアスペクト比Ａｒは好ましくは２．４〜３．４の範囲、より好ましくは２．６〜３．４の範囲に設定する。このような板状無機充填剤を配合することにより、空気透過防止性能をより優れたものにすることができる。

具体的には、板状無機充填剤の粒子径を４．９μｍ以上にすることにより、ゴム組成物での耐空気透過性に優れた板状無機充填剤を得ることができる。また板状無機充填剤の粒子径を７．５μｍ以下にすることにより、ゴム組成物での繰り返し歪による耐屈曲疲労性を悪化させないようにすることができる。本明細書において、板状無機充填剤の粒子径はレーザー回折法により測定したメディアン径（Ｄ５０：粒子径累積分布で５０％のものの粒子径）である。

また、板状無機充填剤のアスペクト比Ａｒを２．４以上にすることにより、空気の透過性を十分に抑制することができる。また板状無機充填剤のアスペクト比Ａｒを３．４以下にすることにより、ゴム組成物の繰り返し歪による耐屈曲疲労性を悪化させないことができる。尚、板状無機充填剤のアスペクト比Ａｒは、下記式（１）により測定される。
Ａｒ＝（Ｄｓ−Ｄｌ）／Ｄｓ（１）
（式中、Ａｒはアスペクト比、Ｄｓは遠心沈降法で測定された累積分布により求められた５０％粒子径、Ｄｌはコヒーレント光のレーザー回折法で測定された累積分布により求められた５０％粒子径を表す。）

遠心沈降法で測定された５０％粒子径Ｄｓは、例えばマイクロメリテックス計器社製セディグラグ５１００粒子径測定装置を使用して測定することができる。またコヒーレント光のレーザー回折法で測定された５０％粒子径Ｄｌは、マルバーン社製レーザー・マルバーン・マスターサイザー２０００回折式粒子分布測定装置を使用して測定することができる。

板状無機充填剤の種類としては、上述した粒子径及びアスペクト比Ａｒの範囲を満たす限り特に限定されるものではない。板状無機充填剤としては、例えば扁平タルク、マイカ、クレー、瀝青炭等を例示することができる。なかでも扁平タルクが好ましい。

板状無機充填剤は、市販されているものを使用することができ、例えばＩｍｅｒｙｓ社製ＨＡＲｔａｌｃを例示することができる。

タイヤ用ゴム組成物には、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ用ゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤を配合することができる。また、上記以外の各種無機充填剤（クレー、マイカ、タルク、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、活性亜鉛華等）を配合することもできる。このような添加剤は一般的な方法で混練してゴム組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量は本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。本発明のタイヤ用ゴム組成物は、通常のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。

以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

表１に示す配合からなる１５種類のタイヤインナーライナー用ゴム組成物（従来例１、比較例１〜４、実施例１〜１０）を、硫黄、加硫促進剤を除く成分を、１.８Ｌの密閉型ミキサーで１５０℃、５分間混練してマスターバッチとして放出し、ノンプロサンプルとした。このノンプロサンプルを空冷後、硫黄、加硫促進剤を加えてオープンロールで混練することにより調製し、未加硫サンプルを作製した。そして、下記に示す方法でノンプロサンプルのスコーチ指数とスコーチ指数を評価した。

ノンプロサンプルのスコーチ指数
上記ミキサー放出後のマスターバッチをＪｌＳＫ６３００に基づき１２５℃にて粘度が５ポイント上昇する時間を測定した。得られた結果は、従来例１を１００とする指数として表１の「スコーチ指数(ノンプロ)」の欄に示した。この指数値が大きいほどスコーチ防止効果が優れていることを意味する。指数が９５以上で従来例同等とした。

スコーチ指数
上記加硫系とマスターバッチをオープン混合後に得た未加硫サンプルをＪｌＳＫ６３００に基づき１２５℃にて粘度が５ポイント上昇する時間を測定した。得られた結果は、従来例１を１００とする指数として表１の「スコーチ指数」の欄に示した。この指数値が大きいほどスコーチ防止効果が優れていることを意味する。指数が９５以上で従来例同等とした。

更に、得られた未加硫のタイヤトレッド用ゴム組成物をそれぞれ所定形状の金型中で、１６０℃、３０分間プレス加硫して加硫サンプルを作製した。そして、下記に示す方法で７０℃における空気透過係数、老化後の引張り特性（ＥＢ指数）、老化後のクラック成長指数を評価した。

７０℃における空気透過係数
得られた加硫サンプルの７０℃における空気透過係数を、ＪＩＳＫ７１２６「プラスチックフィルム及びシートの気体透過度試験方法（Ａ法）」に準拠して測定した。得られた結果は、測定値の逆数を用い、従来例１を１００とする指数として表１の「空気透過係数」の欄に示した。この指数値が小さいほど空気が透過し難く、インナーライナーとしての性能が優れていることを意味する。指数が１０５以下で従来例同等とした。

老化後の引張り特性（ＥＢ指数）
得られた加硫サンプルからＪＩＳＫ６２５１に準拠した３号型ダンベル試験片を成形し、各ダンベル試験片を１００℃、９６時間の条件で熱老化処理を行った。この熱老化処理後のダンベル試験片を用いて、温度２０℃、引張り速度５００ｍｍ／分の条件で引張り試験を行い破断伸びを測定し、老化後の引張り特性として評価した。得られた結果は、従来例１の値を１００とする指数として表１の「ＥＢ指数」の欄に示した。この指数値が大きいほど引張り特性が優れることを意味する。指数が９５以上で従来例同等とした。

老化後のクラック成長指数
得られた加硫ゴム試験片について、１００℃、９６時間の条件で熱老化処理を行った後、ＪＩＳＫ６２６０に準拠し、デマチャ屈曲き裂試験機を用いて、ストローク５７ｍｍ、速度３００±１０ｒｐｍ、屈曲回数１０万回の条件で、繰り返し屈曲によるクラック成長の長さを測定した。得られた結果は、測定値の逆数を用い、従来例１を１００とする指数として表１の「クラック成長指数」の欄に示した。この指数値が大きいほど耐クラック性に優れることを意味する。指数が９５以上で従来例同等とした。

表１において使用した原材料の種類を下記に示す。尚、下記原材料の説明において、ＢＥＴは、ＩＳＯ５７９４／１に準拠して測定したＢＥＴ比表面積を意味する。
・ブチルゴム：Ｌｕｎｘｅｓｓ社製ＢＲＯＭＯＢＵＴＹＬＸ２
・再生ゴム：Ｇｕｊａｒａｔ社製ＢＴ９９９
・ＣＢ：カーボンブラック、新日化カーボン社製ＨＴＣ＃Ｇ（Ｎ６６０）
・板状無機充填剤１：ＩＭＥＲＹＳ社製ＨＡＲｔａｌｃ（粒子径＝５．７μｍ、アスペクト比＝４．７）
・板状無機充填剤２：日本ミストロン社製ＭｉｓｔｒｏｎＶａｐｏｒ（粒子径＝４．８μｍ、アスペクト比＝０．６５）
・ハイドロタルサイト１：協和化学社製ＫＷ２２００（ＢＥＴ＝１１８ｍ²／ｇ）
・ハイドロタルサイト２：協和化学社製ＤＨＴ‐４Ａ（ＢＥＴ＝９ｍ²／ｇ）
・ＭｇＯ：酸化マグネシウム、協和化学社製キョーマグ１５０（ＢＥＴ＝１３７ｍ²／ｇ）
・樹脂１：ＡＩＲＷａｔｅｒ社製ＦＲ‐１２０
・樹脂２：トーネックス社製エスコレッツ１１０２
・ステアリン酸：ＮＯＦ社製ステアリン酸ＹＡ
・加硫促進剤：三新化学工業社製サンセラーＤＭ‐Ｐ０
・硫黄：細井化学社製油処理イオウ
・酸化亜鉛：正同化学社製酸化亜鉛三種

表１から明らかなように、実施例１〜１０のタイヤインナーライナー用ゴム組成物は、スコーチ指数（ノンプロサンプル及び加硫サンプル）、７０℃における空気透過係数、老化後の引張り特性、老化後のクラック成長指数が従来レベル（従来例１）以上に向上することが確認された。

一方、比較例１のゴム組成物は、ハイドロタルサイトではなく酸化マグネシウムを用いたため、スコーチ指数は改善するものの、空気透過係数、引張り特性、及び、クラック成長指数が劣る。比較例２のゴム組成物は、ハイドロタルサイトの配合量が多過ぎるため、スコーチ指数は改善するものの、空気透過係数、引張り特性、及び、クラック成長指数が劣る。比較例３のゴム組成物は、板状無機充填剤が配合されず、また、ハイドロタルサイトではなく酸化マグネシウムが用いられたため、スコーチ指数は改善するものの、空気透過係数、引張り特性、及び、クラック成長指数が劣る。比較例４は、ＢＥＴ比表面積が小さい（粒径が大きい）ハイドロタルサイトを用いたため、クラック成長指数が劣る。

Claims

再生ブチルゴム由来のゴム成分を１０〜４０重量％含むブチルゴムを７０重量％以上含むジエン系ゴム１００重量部に対し、ＢＥＴ比表面積が１００〜１５０ｍ²／ｇのハイドロタルサイトを０．１〜４重量部、板状無機充填剤を５〜５０重量部配合したことを特徴とするタイヤインナーライナー用ゴム組成物。
前記板状無機充填剤の粒子径が４．９〜７．５μｍ、下記（１）式により測定されたアスペクト比Ａｒが２．４〜３．４であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤインナーライナー用ゴム組成物。
Ａｒ＝（Ｄｓ−Ｄｌ）／Ｄｓ（１）
（式中、Ａｒはアスペクト比、Ｄｓは遠心沈降法で測定された累積分布により求められた５０％粒子径、Ｄｌはコヒーレント光のレーザー回折法で測定された累積分布により求められた５０％粒子径を表す。）