JP2017122182A - ゴム組成物、クローラ用ゴム組成物、ラグ部ゴム、及びゴムクローラ - Google Patents
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Abstract
Description
イヤ用ゴム組成物、特にタイヤトレッド用に好適な再生ゴム入りタイヤ用ゴム組成物を得るために、再生ゴムを除くジエン系ゴム100重量部に対し、再生ゴムを10〜50重量部配合する場合のカーボンブラック及びオイル成分を、特定の式で求められる配合量で配合することが開示されている(例えば、特許文献2参照)。
原料ゴム成分100質量部に対して100質量部以上500質量部以下の再生ゴムと、
(原料ゴム成分100質量部に対して1.5〜2.5質量部)+{(再生ゴム配合量〔質量部〕/200)×(1.0〜3.0質量部)}となる範囲の加硫剤と、
(原料ゴム成分100質量部に対して1.0〜3.0質量部)+{(再生ゴム配合量〔質量部〕/200)×(1.0〜4.0質量部)}となる範囲の酸化亜鉛と、
(原料ゴム成分100質量部に対して50〜60質量部)+{(再生ゴム配合量〔質量部〕/200)×(10.0〜20.0質量部)}となる範囲のカーボンブラックと、
を配合してなるゴム組成物である。
<2> 更に、(再生ゴム配合量〔質量部〕/200)×(0質量部を超え20.0質量部以下)}となる範囲のプロセスオイルを配合してなる<2>に記載のゴム組成物である。
<3> ジエン系ゴムが、天然ゴム、イソプレンゴム及びスチレンブタジエンゴムからなる群から選ばれる少なくとも一種である<1>または<2>に記載のゴム組成物。
<4> 原料ゴム成分が原料ゴム成分全質量に対し50質量%以上の天然ゴムを含む<1>〜<3>のいずれか1つに記載のゴム組成物である。
<5> <1>〜<4>のいずれか1つに記載のゴム組成物を含むクローラ用ゴム組成物である。
<6> <5>に記載のクローラ用ゴム組成物から得られるラグ部ゴムである。
<7> <5>に記載のクローラ用ゴム組成物から得られるゴムクローラである。
<8> <6>に記載のラグ部ゴムを備えたゴムクローラである。
本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴムを主成分とする未加硫の原料ゴム成分100質量部と、原料ゴム成分100質量部に対して100質量部以上500質量部以下の再生ゴムと、(原料ゴム成分100質量部に対して1.5〜2.5質量部)+{(再生ゴム配合量〔質量部〕/200)×(1.0〜3.0質量部)}となる範囲の加硫剤と、(原料ゴム成分100質量部に対して1.0〜3.0質量部)+{(再生ゴム配合量〔質量部〕/200)×(1.0〜4.0質量部)}となる範囲の酸化亜鉛と、(原料ゴム成分100質量部に対して50〜60質量部)+{(再生ゴム配合量〔質量部〕/200)×(10.0〜20.0質量部)}となる範囲のカーボンブラックと、を配合してなる。
本発明のゴム組成物は、更に、プロセスオイル、老化防止剤等の添加剤が配合されていてもよい。
本発明のゴム組成物が上記構成であることで、ゴム組成物を加硫して得られるゴムが引張強度に優れ、かつ耐摩耗性に優れる理由は定かではないが、次の理由によるものと推察される。
ゴム組成物の加硫反応においては、再生ゴムが加硫剤を吸収し易く、原料ゴム成分に比べて再生ゴムの加硫反応が進み易いため、原料ゴム成分の加硫剤の吸収量と、再生ゴムの加硫剤の吸収量とに差が生じ易いと考えられる。その結果、ゴム成分のマトリックスの中で、より加硫が進み硬くなった再生ゴム由来の領域と、加硫があまり進んでいない原料ゴム成分由来の領域とで、界面が生じ易くなると考えられる。そのため、ゴム組成物を加硫して得たゴムに対して、外部から負荷をかけると、再生ゴム由来の領域と原料ゴム成分由来の領域との界面を境に分解ないし破断し易く、ゴムの引張強度等が低下すると考えられる。
本発明では、理由は定かではないが、ゴム組成物を上記構成とすることで、加硫剤が再生ゴムに移行する前に、原料ゴム成分の加硫を進めることができ、原料ゴム成分の加硫剤の吸収量と、再生ゴムの加硫剤の吸収量との差を小さくすることができると考えられる。その結果、再生ゴム由来のゴムと、原料ゴム成分由来のゴムとが渾然一体に混合し、得られるゴムの引張強度が向上し、耐摩耗性にも優れるものとなると考えられる。
以下、本発明のゴム組成物の構成について、詳細に説明する。
原料ゴム成分は、ジエン系ゴムを主成分とする未加硫のゴム成分である。
再生ゴムとして入手し得るゴムは、一般に廃タイヤを原料とするものであるため、再生ゴムとの混合性の観点からジエン系を主成分とする。なお、主成分とは、原料ゴム成分の全質量に対し、70質量%以上を占める成分をいい、原料ゴム成分は、原料ゴム成分の全質量に対し30質量%以下を限度に、非ジエン系ゴムを含んでいてもよい。
非ジエン系ゴムとしては、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、アクリルゴムなどが挙げられる。
本発明で使用する再生ゴムは、市販の再生ゴムを使用することができる。再生ゴムとは、JIS K6313−2012に規定された自動車用タイヤ、チューブ及びその他のゴム製品の使用済みのゴムなどを再生したもの並びにこれと同等の性状を有するものとする。なお、粉状のものは除く。また、脱硫処理が施された再生ゴムである。
再生ゴムの種類は、チューブ再生ゴム、タイヤ再生ゴム、その他の再生ゴムから選ばれるいずれでもよく、複数の種類を組合わせることもできる。これらの中でも、タイヤ再生ゴムが好ましい。
再生ゴムの製造方法としては特に限定されず、オイルパン法、リクレメーター法など、公知の方法を採用すればよい。
再生ゴムの配合量は、再生ゴムのリサイクル量を多くする観点から、原料ゴム成分100質量部に対して200質量部以上とすることが好ましく、300質量部以上とすることがより好ましく、400質量部以上とすることが更に好ましい。
加硫剤は、本発明のゴム組成物に、原料ゴム成分100質量部に対して1.5〜2.5質量部となる基礎配合に対し、更に、{(再生ゴム配合量〔質量部〕/200)×(1.0〜3.0質量部)}となる範囲で追加配合される。
加硫剤の基礎配合量は、原料ゴム成分の加硫を十分に行う観点から、1.7〜2.3質量部であることが好ましい。
加硫剤の追加配合量は、耐摩耗性を向上する観点から、1.2〜3.0質量部であることが好ましい。
加硫剤は、硫黄、又は、硫黄を含有する化合物であれば、特に制限されない。
酸化亜鉛は、本発明のゴム組成物に、原料ゴム成分100質量部に対して1.0〜3.0質量部となる基礎配合に対し、更に、{(再生ゴム配合量〔質量部〕/200)×(1.0〜4.0質量部)}となる範囲で追加配合される。
酸化亜鉛の基礎配合量は、原料ゴム成分の加硫を十分に行う観点から、2.0〜3.0質量部であることが好ましい。
酸化亜鉛の追加配合量は、原料ゴム成分の加硫を効率的に行ない、再生ゴムの加硫剤吸収量と、原料ゴム成分の加硫剤吸収量との差を小さくする観点から、1.2〜4.0質量部であることが好ましい。
加硫促進剤は、本発明のゴム組成物に、原料ゴム成分100質量部に対して0.4〜1.0質量部となる基礎配合に対し、更に、{(再生ゴム配合量〔質量部〕/200)×(0.1〜1.0質量部)}となる範囲で追加配合されることが好ましい。
ゴム組成物の加硫時の作業性の観点から、加硫促進剤の基礎配合量は、原料ゴム成分100質量部に対して0.4〜0.8質量部が好ましく、追加配合量は(再生ゴム配合量〔質量部〕/200)×(0.4〜0.9質量部)}であることが好ましい。
加硫促進剤は、特に限定されるものではないが、例えば、M(2−メルカプトベンゾチアゾール)、DM(ジベンゾチアジルジスルフィド)、CZ(N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド)等のチアゾール系、あるいはDPG(ジフェニルグアニジン)等のグアニジン系の加硫促進剤等を挙げることができる。
カーボンブラックは、本発明のゴム組成物に、原料ゴム成分100質量部に対して50〜60質量部となる基礎配合に対し、更に、{(再生ゴム配合量〔質量部〕/200)×(10.0〜20.0質量部)}となる範囲で追加配合される。
カーボンブラックの基礎配合量は、原料ゴム成分の加硫を効率的に行ない、再生ゴムの加硫剤吸収量と、原料ゴム成分の加硫剤吸収量との差を小さくする観点から、55〜60質量部であることが好ましい。
カーボンブラックの追加配合量は、加硫ゴムの破断強度の観点から、12.0〜20.0質量部であることが好ましい。加硫ゴムの引き裂き強度の観点からは、10.0〜18.0質量部であることが好ましい。
カーボンブラックとしては、標準品種であるSAF、ISAF、HAF、FEF、GPF、SRF(以上ゴム用ファーネス)、MTカーボンブラック(熱分解カーボン)などを挙げることができる。
プロセスオイルは、本発明のゴム組成物に、更に、{(再生ゴム配合量〔質量部〕/200)×(0質量部を超え20.0質量部以下)}となる範囲で追加配合してもよい。
プロセスオイルが配合されることで、ゴム組成物を混練する際の作業性を向上することができる。
プロセスオイルの追加配合量は、ゴム組成物の混練時の作業性を向上しつつ、ゴムの可塑化を抑制する観点から、5.0〜15.0質量部であることが好ましい。
プロセスオイルとしては、例えばパラフィン系、ナフテン系、アロマチック系のプロセスオイルを挙げることができる。
このように、本発明のゴム組成物は、既述の成分を混練することにより得られる。混練方法は、当業者が通常実施する方法に従えばよく、例えば、硫黄、加硫促進剤、及び酸化亜鉛以外の全成分(加硫遅延剤を用いる場合は、更に、加硫遅延剤を含む)を、バンバリーミキサー、ブラベンダー、ニーダー、高剪断型ミキサーなどを用いて100〜200℃で混練した後、硫黄、加硫促進剤、及び酸化亜鉛(必要に応じて、更に加硫遅延剤)を添加して、混練ロール機などで60〜130℃で混練すればよい。
本発明のゴム組成物は、加硫により得られるゴムが引張強度及び耐摩耗性に優れるため、クローラ用ゴム組成物に適している。
本発明のゴム組成物又はクローラ用ゴム組成物を加熱金型によって成形することにより、引張強度及び耐摩耗性に優れるゴムを得ることができ、加熱金型を変えることで、所望のゴムクローラ及びゴムクローラのラグ部ゴムを得ることができる。
表1及び表2に示した配合(単位:質量部)で、硫黄及び加硫促進剤を除く各成分をバンバリーミキサーにて150℃で混練し、引き続き硫黄及び加硫促進剤を添加して混練することによりゴム組成物を得、該ゴム組成物を金型温度150℃で成形することによりゴムクローラを得た。
得られたゴム組成物の作業性及びゴムクローラの引張強度および耐摩耗性を以下のようにして測定し、結果を表1及び表2に示した。
なお、ゴムクローラの引張強度および耐摩耗性は、ゴム組成物を、ゴムクローラの製造条件と同じ金型温度150℃で成形することにより得た試験片を用いて評価した。
ゴム組成物の混練時の様子を目し観察し、下記評価基準により評価した。
○:ゴム組成物がよくまとまり、バンバリーミキサーにへばりつく様子も見られなかった。
×:ゴム組成物がまとまらずに砕けて零れ落ちる様子、バンバリーミキサーにへばりつく様子、又はその両方の様子が見られた。
(Tb)
得られた試験片を、ダンベル状3号形のダンベル状試験片(JIS K6299(2012))の形状に切り出した。得られたダンベル状試験片を、JIS K6251(2010)に準じて、引張り試験装置を用いて、25℃で、規定速度(500±25mm/min)で破断するまで引っ張り、破断させるのに要した最大の引張り力を引張破断強度(Tb:Tensile Strength at break)とした。表1及び表2には、比較例2の引張破談強度を100%として指数表示した。指数値が大きいほど、引張破断強度が大きいことを示す。指数値は120%以上を許容範囲とし、130%以上であることが好ましい。
トラウザ形引裂き試験[JIS K6252(1993)]に準拠して、試験片を厚さ2mmのトラウザ型試験片に切り出し、25℃で引裂き力を測定した。比較例2の引裂き力を100%として指数表示した。指数値が大きいほど、引き裂きにくいことを示す。指数値は90%以上を許容範囲とする。
ランボーン型摩耗試験機を使用して、25℃における試験片の製品摩耗速度〔mm/100hr〕を測定した。製品摩耗速度が比較例2の製品摩耗速度より小さいほど、摩耗しにくいことを表し、耐摩耗性に優れることを示す。製品摩耗速度は2.5以下を許容範囲とする。
1)天然ゴム:グレード;TSR20号
2)SBR1500:TAIPOL1500E(商品名)、スチレンブタジエンゴム、TSRC社製
3)再生ゴム:タイヤ再生ゴム、村岡ゴム工業株式会社製
4)カーボンブラック:旭♯70(商品名)、旭カーボン株式会社製
5)ステアリン酸:PALMAC1600(商品名)、ACIDCHEM社製
6)ワックス:パラフィンワックス135(商品名)、日本精鑞株式会社製
7)老化防止剤 RD:「ノクラック(登録商標)224」(商品名)、大内新興化学工業株式会社製
8)老化防止剤 6C:「ANTIGENE(登録商標)6C」(商品名)、住友化学株式会社製
9)オイル:「コウモレックス(登録商標)NH−60T」(商品名)、新日本石油株式会社製
10)普通硫黄(加硫剤):Sulfax5(商品名)、鶴見化学工業株式会社製
11)加硫促進剤 DPG:「ノクセラー(登録商標)D」(商品名)、1,3−ジフェニルグアニジン、大内新興化学工業株式会社製
12)加硫促進剤 CZ:「ノクセラー(登録商標)CZ−G」(商品名)、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、大内新興化学工業株式会社製
13)酸化亜鉛:「銀嶺(登録商標)SR」(商品名)、東邦亜鉛株式会社製
14)加硫遅延剤 PVI:モンサント製、サントガードPVI(N−シクロヘキシルチオフタルイミド)
一方、比較例1及び2からわかるように、再生ゴムを多く含んでも、従来のゴム組成物のような成分構成であると、十分な破断強度が得られなかった。比較例3〜5からわかるように、カーボンブラック、加硫剤、及び加硫促進剤を本発明の範囲内で配合しても、それのみでは、耐摩耗性を向上することができなかった。比較例6のように再生ゴムの配合量が多すぎると、ゴム組成物の混練中にゴム組成物がバンバリーミキサーに張り付き、十分な混練をすることができず、作業性が低下し、更には、十分な引張強度が摩耗し易かった。
Claims (8)
- ジエン系ゴムを主成分とする未加硫の原料ゴム成分100質量部と、
原料ゴム成分100質量部に対して100質量部以上500質量部以下の再生ゴムと、
(原料ゴム成分100質量部に対して1.5〜2.5質量部)+{(再生ゴム配合量〔質量部〕/200)×(1.0〜3.0質量部)}となる範囲の加硫剤と、
(原料ゴム成分100質量部に対して1.0〜3.0質量部)+{(再生ゴム配合量〔質量部〕/200)×(1.0〜4.0質量部)}となる範囲の酸化亜鉛と、
(原料ゴム成分100質量部に対して50〜60質量部)+{(再生ゴム配合量〔質量部〕/200)×(10.0〜20.0質量部)}となる範囲のカーボンブラックと、
を配合してなるゴム組成物。 - 更に、(再生ゴム配合量〔質量部〕/200)×(0質量部を超え20.0質量部以下)となる範囲のプロセスオイルを配合してなる請求項1に記載のゴム組成物。
- ジエン系ゴムが、天然ゴム、イソプレンゴム及びスチレンブタジエンゴムからなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項1または2に記載のゴム組成物。
- 原料ゴム成分が原料ゴム成分全質量に対し50質量%以上の天然ゴムを含む請求項1〜3のいずれか1項に記載のゴム組成物。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のゴム組成物を含むクローラ用ゴム組成物。
- 請求項5に記載のクローラ用ゴム組成物から得られるラグ部ゴム。
- 請求項5に記載のクローラ用ゴム組成物から得られるゴムクローラ。
- 請求項6に記載のラグ部ゴムを備えたゴムクローラ。
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