JP2019035014A - サイドトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】天然ゴム、イソプレンゴム、および／またはブタジエンゴムを含みながらリバーションを抑制するサイドトレッド用ゴム組成物を提供する。【解決手段】天然ゴム、イソプレンゴムおよびブタジエンゴムから選ばれる少なくとも１つを３０質量％以上含むジエン系ゴム１００質量部に対し、硫黄をＳ質量部および加硫促進剤をＡ質量部配合したサイドトレッド用ゴム組成物であって、前記硫黄の配合量に対する前記加硫促進剤の配合量の比（Ａ／Ｓ）が１以上であることを特徴とする。【選択図】なし

Description

本発明は、天然ゴム、イソプレンゴム、および／またはブタジエンゴムを含むサイドトレッド用ゴム組成物に関する。

空気入りタイヤを加硫成形するとき、すべての構成部材を適正加硫することが理想である。しかしながら、タイヤサイズ、各構成部材のゲージ、熱源からの距離、金型内の上下位置等により、加硫時に与えられる熱履歴は部材毎に異なり、各部材の加硫度を均質にするように加硫条件を設定することは困難である。一般に、加硫条件は必要熱履歴が一番大きい部位に合わせるため、過加硫状態になる部材がある。とりわけサイドトレッドを構成するゴム部材は、加硫時に過加硫状態になり易い。

天然ゴム、イソプレンゴム、および／またはブタジエンゴムを含むゴム組成物で成形された部材が、過加硫状態になるとリバージョン（加硫戻り）によりその物性が低下し、タイヤの特性を悪化させる虞がある。これらゴム成分を含むゴム組成物は、リバージョンにより架橋形態が、チオフェン、メルカプタン等の架橋に関与しない結合へ変化するため、モジュラス、強度、硬度などの機械的特性が低下する問題があった。一方、スチレンブタジエンゴムからなるゴム組成物は、リバージョンにより架橋点が切断されても、再度スチレンブタジエンゴムとの間で架橋点を形成するためリバージョンによる物性低下が起こりにくいことが知られている。

特許文献１は、加硫戻り防止剤としてビスマレイミド系化合物を添加することを提案している。しかし、ビスマレイミド系化合物を添加すると、ゴム組成物の粘度が増大し加工性が悪化するという問題があった。またゴム組成物の調製ラインにおいて、配合剤計量設備の新設、改良や、計量サイクルの悪化など生産効率が低下するという課題がある。

特開２００５−４２０７６号公報

本発明の目的は、天然ゴム、イソプレンゴム、および／またはブタジエンゴムを含みながらリバーションを抑制するサイドトレッド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サイドトレッド用ゴム組成物は、天然ゴム、イソプレンゴムおよびブタジエンゴムから選ばれる少なくとも１つを３０質量％以上含むジエン系ゴム１００質量部に対し、硫黄をＳ質量部および加硫促進剤をＡ質量部配合したサイドトレッド用ゴム組成物であって、前記硫黄の配合量に対する前記加硫促進剤の配合量の比（Ａ／Ｓ）が１以上であることを特徴とする。

本発明のサイドトレッド用ゴム組成物は、硫黄に対する加硫促進剤の配合量比（Ａ／Ｓ）を１以上にしたので、天然ゴム、イソプレンゴムおよびブタジエンゴムから選ばれるゴム成分を含んでも、リバーションを抑制することができる。

前記加硫促進剤として、スルフェンアミド系加硫促進剤が好ましい。また前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、カーボンブラックを３０〜６０質量部配合することができる。さらに前記硫黄の配合量に対する前記加硫促進剤の配合量の比（Ａ／Ｓ）が４〜１２の範囲内であることが好ましい。

本発明のサイドトレッド用ゴム組成物は、天然ゴム、イソプレンゴムおよびブタジエンゴムから選ばれる少なくとも１つを含み、その含有量はジエン系ゴム１００質量％中、５０質量％以上、好ましくは７０〜１００質量％である。天然ゴム、イソプレンゴムおよびブタジエンゴムは、それぞれが単独で３０質量％以上含有されてもよいし、或はこれらから選ばれる２つ以上の合計が３０質量％以上でもよい。天然ゴム、イソプレンゴムおよびブタジエンゴムから選ばれる少なくとも１つが３０質量％以上であることにより、ゴム組成物のゴム強度、耐摩耗性、耐屈曲疲労性等を向上することができる。

サイドトレッド用ゴム組成物は、天然ゴム、イソプレンゴムおよびブタジエンゴム以外の他のジエン系ゴムを含むことができる。他のジエン系ゴムとして、例えばスチレン−ブタジエンゴム、スチレン−イソプレンゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等が挙げられる。天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴムおよび他のジエン系ゴムは、その分子鎖の末端および／または側鎖がエポキシ基、カルボキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、シリル基、アミド基等により、変性された変性ジエン系ゴムでもよい。

他のジエン系ゴムは、ジエン系ゴム１００質量％中、７０質量％以下であり、好ましくは０〜３０質量％である。他のジエン系ゴムの含有量が７０質量％を超えると、サイドトレッド用ゴム組成物にリバージョンが起こりにくくなり、本発明の課題が存在しない。とりわけスチレンブタジエンゴムを主成分（ジエン系ゴム１００質量％中５０質量％以上）にするゴム組成物では、リバージョンが起こりにくい。

本発明のサイドトレッド用ゴム組成物は、上述したジエン系ゴムに硫黄および加硫促進剤を配合してなる。ここで、ジエン系ゴム１００質量部に対する硫黄の配合量をＳ質量部、加硫促進剤の配合量をＡ質量部とするとき、硫黄の配合量（Ｓ）に対する加硫促進剤の配合量（Ａ）の比（Ａ／Ｓ）は１以上、好ましくは４〜１２、より好ましくは６〜１２である。加硫促進剤および硫黄の配合量の比（Ａ／Ｓ）が、１未満であるとリバージョンを十分に抑制することができない。

硫黄は、タイヤ用ゴム組成物に通常、配合する硫黄を用いることができる。また加硫促進剤としては、特に限定されるものではないが、好ましくはスルフェンアミド系加硫促進剤であるとよく、リバージョンをより効率的に抑制することができる。スルフェンアミド系加硫促進剤としては、例えば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、Ｎ−オキシジエチレン−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、Ｎ−（ｔｅｒｔ−ブチル）−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド等を例示することができる。なかでも、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミドが好ましい。

本発明のサイドトレッド用ゴム組成物は、カーボンブラックを配合することができる。カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、好ましくは２０〜６０質量部、より好ましくは３０〜６０質量部、更に好ましくは３０〜５０質量部である。カーボンブラックおよびシリカの配合量を２０質量部以上にすることによりゴム組成物の機械的特性を改良することができる。またカーボンブラックおよびシリカの配合量を６０質量部以下にすることにより、ゴム組成物の発熱性を小さくし、耐屈曲疲労性を向上することができる。またタイヤにしたとき重量の増加を抑制することができる。またサイドトレッド用ゴム組成物は、カーボンブラック以外の無機充填剤を配合してもよい。

本発明においてカーボンブラックとしては、例えばＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＨＭＦ、ＳＲＦ等のファーネスカーボンブラックが挙げられ、これらを単独または２種以上を組合わせて使用してもよい。カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、特に制限されるものではないが、好ましくは３０〜１５０ｍ²／ｇ、より好ましくは３０〜９５ｍ²／ｇ、更に好ましくは３０〜５０ｍ²／ｇであるとよい。カーボンブラックの窒素吸着比表面積を３０ｍ²／ｇ以上にすることにより、ゴム組成物の機械的特性を確保することができる。またカーボンブラックの窒素吸着比表面積を１５０ｍ²／ｇ以下にすることにより、耐摩耗性、耐屈曲疲労性を良好にすることができる。本明細書において、カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−２に準拠して、測定するものとする。

本発明のサイドトレッド用ゴム組成物は、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、加工助剤、テルペン系樹脂、熱硬化性樹脂などのサイドトレッド用ゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤を、本発明の目的を阻害しない範囲内で配合することができる。またかかる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。サイドトレッド用ゴム組成物は、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。

本発明のサイドトレッド用ゴム組成物は、空気入りタイヤのサイドトレッドを形成するのに好適である。本発明のサイドトレッド用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤは、優れた品質で安定的に生産することができる。
以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、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２に記載されたサイドトレッド用ゴム組成物の共通組成を有し、表１に記載の原材料を配合した６種類のサイドトレッド用ゴム組成物（実施例１〜５、比較例１）を調製するにあたり、硫黄、および加硫促進剤を除く成分を１.７Ｌのバンバリーミキサーで５分間混練し、１４５℃に達したとき放出し冷却しマスターバッチとした。得られたマスターバッチに、硫黄、および加硫促進剤を加えて７０℃のオープンロールで混練することにより、６種類のサイドトレッド用ゴム組成物を得た。なお、表１において、加硫促進剤の配合量（Ａ質量部）に対する硫黄の配合量（Ｓ質量部）の比（Ａ／Ｓ）を算出し「配合比（Ａ／Ｓ）」の欄に記載した。また表２に記載の各添加剤の配合量は、表１に記載のジエン系ゴム１００質量部に対する質量部として表されている。

得られたサイドトレッド用ゴム組成物を、所定形状の金型（内寸；長さ１５０ｍｍ、幅１５０ｍｍ、厚さ２ｍｍ）を用いて１８０℃で、５分間加硫（適正加硫）、および１０分間加硫（過加硫）の２条件での加硫成形を行い、サイドトレッド用ゴム組成物のサンプル（加硫ゴム試験片）を作成した。得られた加硫ゴム試験片を使用して、以下に示す試験方法で、１００％引張り応力、および６０℃のｔａｎδを測定した。

１００％引張り応力
１８０℃での５分間加硫、および１０分間加硫により得られた加硫ゴム試験片を用いて、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して、ダンベルＪＩＳ３号形試験片を作製した。得られた試験片を用い、室温（２３℃）で５００ｍｍ／分の引張り速度で引張り試験を行い、１００％伸長時の１００％引張応力を測定した。得られた結果は、１８０℃、５分間加硫（適正加硫）で得られた各試験片の１００％引張応力に対する、１８０℃、１０分間加硫（過加硫）で得られた各試験片の１００％引張応力の比を「１００％引張応力の保持率」として算出した。これは、実施例１〜５のサイドトレッド用ゴム組成物では、１８０℃、５分間加硫が適正加硫条件に近いためである。１８０℃、１０分間加硫を過加硫状態と見なし、それぞれの加硫戻りを１００％引張応力の保持率により評価する。１００％引張応力の保持率が１００％に近いほど、加硫戻り（リバーション）が抑制されていることを意味する。

６０℃のｔａｎδ
１８０℃での５分間加硫、および１０分間加硫により得られた加硫ゴム試験片を用いて、ＪＩＳ Ｋ６３９４に準拠して、東洋精機製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚの条件で、温度６０℃における損失正接ｔａｎδを測定した。ｔａｎδ（６０℃）の値が小さいほど発熱性が小さく、タイヤにしたとき低転がり抵抗であることを意味する。また加硫戻りが起きるとｔａｎδ（６０℃）の値が大きくなり、発熱性が大きくなる。このため得られた結果は、１８０℃、１０分間加硫で得られた各試験片のｔａｎδ（６０℃）に対する、１８０℃、５分間加硫で得られた各試験片のｔａｎδ（６０℃）の比を「ｔａｎδ（６０℃）の保持率」として算出した。これは、実施例１〜５のサイドトレッド用ゴム組成物では、１８０℃、５分間加硫が適正加硫条件に近いためである。１８０℃、１０分間加硫を過加硫状態と見なし、それぞれの加硫戻りをｔａｎδ（６０℃）の保持率により評価する。ｔａｎδ（６０℃）の保持率が１００％に近いほど、加硫戻り（リバーション）が抑制されていることを意味する。

なお、表１において使用した原材料の種類を下記に示す。
・ＮＲ：天然ゴム、ＲＳＳ＃３
・ＢＲ：ブタジエンゴム、日本ゼオン（株）製Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２２０
・カーボンブラック：ソフト級カーボンブラック、東海カーボン社製シーストＦ、窒素吸着比表面積が４２ｃｍ²/ｇ
・硫黄：細井化学工業社製油処理硫黄、硫黄含有率が約９５質量％
・加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製ノクセラー ＣＺ−Ｇ（ＣＢＳ）

なお、表２において使用した原材料の種類を下記に示す。
・酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
・ステアリン酸：日油社製ビーズステアリン酸ＹＲ
・老化防止剤：ＬＡＮＸＥＳＳ社製ＤＥＵＴＳＣＨＬＡＮＤ ＧＭＢＨ ＶＵＬＫＡＮＯＸ ４０２０
・ワックス：日本精蝋株式会社製ＯＺＯＡＣＥ−００１５Ａ
・軟化剤：昭和シェル石油社製エキストラクト ４号Ｓ

表１から明らかなように実施例１〜５のサイドトレッド用ゴム組成物は、１００引張り応力およびｔａｎδ（６０℃）の保持率が、１００％に近くリバージョンが抑制されていることが確認された。

比較例１のサイドトレッド用ゴム組成物は、硫黄の配合量（Ｓ）に対する加硫促進剤の配合量（Ａ）の比（Ａ／Ｓ）が１未満であるため、１００引張り応力およびｔａｎδ（６０℃）の保持率が劣る。

Claims (4)

1. 天然ゴム、イソプレンゴムおよびブタジエンゴムから選ばれる少なくとも１つを３０質量％以上含むジエン系ゴム１００質量部に対し、硫黄をＳ質量部および加硫促進剤をＡ質量部配合したサイドトレッド用ゴム組成物であって、前記硫黄の配合量に対する前記加硫促進剤の配合量の比（Ａ／Ｓ）が１以上であることを特徴とするサイドトレッド用ゴム組成物。
2. 前記加硫促進剤が、スルフェンアミド系加硫促進剤であることを特徴とする請求項１に記載のサイドトレッド用ゴム組成物。
3. 前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、カーボンブラックを３０〜６０質量部配合してなることを特徴とする請求項１または２に記載のサイドトレッド用ゴム組成物。
4. 前記硫黄の配合量に対する前記加硫促進剤の配合量の比（Ａ／Ｓ）が４〜１２の範囲内であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のサイドトレッド用ゴム組成物。