JP2024044755A - タイヤ用ゴム組成物およびタイヤ - Google Patents
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Abstract
【課題】タイヤリサイクルのために再生カーボンブラック(再生CB)をビードインシュレーションゴムに使用した場合は、ビード崩れを起こしやすいという問題点がある。【解決手段】ジエン系ゴム、無機充填剤、カーボンブラック(CB)および再生CBを含み、前記再生CBのDBP吸油量と圧縮DBP吸油量の差(ΔDBP)が20ml/100g未満であり、前記再生CBの窒素吸着比表面積N2SA(単位m2/g)と沃素吸着量IA(単位mg/g)の比であるN2SA/IAが0.8以上2.0未満の範囲にあり、かつ前記CBおよび前記再生CBの合計の総量が、前記ジエン系ゴム100質量部に対し、75~120質量部であるタイヤ用ゴム組成物によって上記課題を解決した。【選択図】なし
Description
本発明は、タイヤ用ゴム組成物およびタイヤに関するものであり、詳しくは再生カーボンブラックを配合しても、加工性を維持し、ビード崩れを抑制できるタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いたタイヤに関するものである。
空気入りタイヤは左右一対のビード部およびサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるトレッド部から主に構成され、ビード部におけるビードコアは、複数本のビードワイヤとこれを被覆するビードインシュレーションゴムとから構成され、ビードワイヤがタイヤ周方向に複数回巻回した周囲をビードカバーゴムが被覆することによりビードコアが形成される。
ビードインシュレーションゴムは、空気入りタイヤを加硫成形するとき、膨径や金型内面へ押圧等を受けると、加熱に伴う低粘度化により流動しやすくなり、積層されたビードワイヤがばらけ、ビード崩れを起こし、タイヤのユニフォミティや耐久性に影響を及ぼすことがある。このため、ビードインシュレーションゴムは、粘度が高く、加硫成形時に流動しないことが求められる。
ビードインシュレーションゴムは、空気入りタイヤを加硫成形するとき、膨径や金型内面へ押圧等を受けると、加熱に伴う低粘度化により流動しやすくなり、積層されたビードワイヤがばらけ、ビード崩れを起こし、タイヤのユニフォミティや耐久性に影響を及ぼすことがある。このため、ビードインシュレーションゴムは、粘度が高く、加硫成形時に流動しないことが求められる。
一方、近年、資源の保全や環境保護が注目される中、タイヤにおいてもリサイクル率の向上が求められている。そこで廃タイヤなど使用済みのゴム製品を熱分解して得られる再生カーボンブラックや(例えば下記特許文献1~3参照)、非石油原料由来の再生カーボンブラックの使用が提案されている。
しかし再生カーボンブラックにはタイヤの原材料である補強材、タイヤコード等由来の不純物が含まれ、および/または、製造時の熱分解工程由来の不純物が含まれるため、タイヤの強度が大幅に低下したり、ビードインシュレーションゴムに使用した場合は、ビード崩れを起こしやすいという問題点がある。
しかし再生カーボンブラックにはタイヤの原材料である補強材、タイヤコード等由来の不純物が含まれ、および/または、製造時の熱分解工程由来の不純物が含まれるため、タイヤの強度が大幅に低下したり、ビードインシュレーションゴムに使用した場合は、ビード崩れを起こしやすいという問題点がある。
したがって本発明の目的は、再生カーボンブラックを配合しても、加工性を維持し、ビード崩れを抑制できるタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いたタイヤを提供することにある。
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、少なくともジエン系ゴム、カーボンブラックおよび再生カーボンブラック並びに無機充填剤を含むタイヤ用ゴム組成物において、再生カーボンブラックのDBP吸油量と圧縮DBP吸油量(24M4DBP)の差(ΔDBP)並びに窒素吸着比表面積N2SA(単位m2/g)と沃素吸着量IA(単位mg/g)の比であるN2SA/IAを適切な範囲に定め、かつカーボンブラックおよび再生カーボンブラックの配合量を特定の範囲に定めることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成することができた。
すなわち本発明は、ジエン系ゴム、無機充填剤、カーボンブラックおよび再生カーボンブラックを含むタイヤ用ゴム組成物であって、前記再生カーボンブラックのDBP吸油量と圧縮DBP吸油量(24M4DBP)の差(ΔDBP)が20ml/100g未満であり、前記再生カーボンブラックの窒素吸着比表面積N2SA(単位m2/g)と沃素吸着量IA(単位mg/g)の比であるN2SA/IAが0.8以上2.0未満の範囲にあり、かつ前記カーボンブラックおよび前記再生カーボンブラックの合計の総量が、前記ジエン系ゴム100質量部に対し、75~120質量部であることを特徴とするタイヤ用ゴム組成物を提供するものである。
また本発明は、前記タイヤ用ゴム組成物を用いたタイヤを提供するものである。
また本発明は、前記タイヤ用ゴム組成物を用いたタイヤを提供するものである。
上述のように、再生カーボンブラックにはタイヤの原材料である補強材、タイヤコード等由来の不純物が含まれ、および/または、製造時の熱分解工程由来の不純物が含まれるため、ビードインシュレーションゴムに使用した場合は、ビード崩れを起こしやすいという問題点があった。本発明者は鋭意検討を重ねた結果、再生カーボンブラックに不純物(例えば灰分)が存在する場合でも、特定範囲の前記ΔDBPおよび前記N2SA/IAを満たす再生カーボンブラックを採用することにより、前記問題点の発現を極力抑制できることを見出した。
これにより本発明によれば、再生カーボンブラックを配合しても、加工性を維持し、ビード崩れを抑制できるタイヤ用ゴム組成物およびタイヤを提供することができる。
これにより本発明によれば、再生カーボンブラックを配合しても、加工性を維持し、ビード崩れを抑制できるタイヤ用ゴム組成物およびタイヤを提供することができる。
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
(ジエン系ゴム)
本発明で使用されるジエン系ゴムは、とくに制限されないが、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)、エチレン-プロピレン-ジエンターポリマー(EPDM)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。
なお、本発明の前記効果が向上するという観点から、本発明で使用されるジエン系ゴム全体を100質量部としたときに、NRの配合量が40質量部以上、好ましくは40~90質量部であるのがよい。
本発明で使用されるジエン系ゴムは、とくに制限されないが、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)、エチレン-プロピレン-ジエンターポリマー(EPDM)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。
なお、本発明の前記効果が向上するという観点から、本発明で使用されるジエン系ゴム全体を100質量部としたときに、NRの配合量が40質量部以上、好ましくは40~90質量部であるのがよい。
(カーボンブラック)
本発明で使用するカーボンブラック(以下、CBと言うことがある)は、とくに制限されないが、窒素吸着比表面積N2SAが20~62m2/gであり、かつDBP吸油量が55~164ml/100gであるのが好ましい。
前記カーボンブラックのN2SAおよびDBP吸油量が前記範囲であることにより、本発明の前記効果がさらに向上する。
本発明において、カーボンブラックのN2SAは20~50m2/gがさらに好ましい。また、DBP吸油量は55~150ml/100gがさらに好ましい。
本発明で使用するカーボンブラック(以下、CBと言うことがある)は、とくに制限されないが、窒素吸着比表面積N2SAが20~62m2/gであり、かつDBP吸油量が55~164ml/100gであるのが好ましい。
前記カーボンブラックのN2SAおよびDBP吸油量が前記範囲であることにより、本発明の前記効果がさらに向上する。
本発明において、カーボンブラックのN2SAは20~50m2/gがさらに好ましい。また、DBP吸油量は55~150ml/100gがさらに好ましい。
(再生カーボンブラック)
本発明で使用する再生カーボンブラック(以下、再生CBと言うことがある)は、DBP吸油量と圧縮DBP吸油量(24M4DBP)の差(ΔDBP)が20ml/100g未満であり、かつ窒素吸着比表面積N2SA(単位m2/g)と沃素吸着量IA(単位mg/g)の比であるN2SA/IAが0.8以上2.0未満の範囲にあることが必要である。前記ΔDBP並びにN2SA/IAが前記範囲を外れると、本発明の効果を奏することができない。
本発明で使用する再生カーボンブラック(以下、再生CBと言うことがある)は、DBP吸油量と圧縮DBP吸油量(24M4DBP)の差(ΔDBP)が20ml/100g未満であり、かつ窒素吸着比表面積N2SA(単位m2/g)と沃素吸着量IA(単位mg/g)の比であるN2SA/IAが0.8以上2.0未満の範囲にあることが必要である。前記ΔDBP並びにN2SA/IAが前記範囲を外れると、本発明の効果を奏することができない。
前記ΔDBPは、本発明の効果がさらに高まるという観点から、19ml/100g以下が好ましく、18ml/100g以下がさらに好ましい。
前記N2SA/IAは、本発明の効果がさらに高まるという観点から、0.8~1.9が好ましく、0.8~1.7がさらに好ましい。
前記N2SA/IAは、本発明の効果がさらに高まるという観点から、0.8~1.9が好ましく、0.8~1.7がさらに好ましい。
なお本発明において、DBP吸油量はASTM D2414に準拠して測定され、圧縮DBP(24M4DBP)はJIS K6217-4(圧縮試料)に基づいた24M4-DBP吸油量として測定され、N2SAはJIS K6217-2に準拠して測定され、IAはJIS K6217-1に準拠して測定される。
前記圧縮DBP吸油量は、再生カーボンブラックのアグリゲーションを崩して測定されるものであり、該アグリゲーションを維持したDBP吸油量との差を測定することにより、ストラクチャーの崩れやすさを把握することができる。
ΔDBPが小さいほどストラクチャーの崩れにくく、つまりカーボンブラックとしての補強性能が低下していないと考えられる。
また、再生カーボンブラックの場合、その素原料となるタイヤの製造時に配合された複数種類のカーボンブラックは熱分解により破壊されずにその分布を保っていると推測される。よって、N2SA/IAを最適な範囲にすることにより再生カーボンブラックであっても必要上十分な補強性を示すことができる。
再生カーボンブラックの窒素吸着比表面積N2SAは、好ましくは65~105m2/gである。好ましいDBP吸油量は70~105ml/100gである。
ΔDBPが小さいほどストラクチャーの崩れにくく、つまりカーボンブラックとしての補強性能が低下していないと考えられる。
また、再生カーボンブラックの場合、その素原料となるタイヤの製造時に配合された複数種類のカーボンブラックは熱分解により破壊されずにその分布を保っていると推測される。よって、N2SA/IAを最適な範囲にすることにより再生カーボンブラックであっても必要上十分な補強性を示すことができる。
再生カーボンブラックの窒素吸着比表面積N2SAは、好ましくは65~105m2/gである。好ましいDBP吸油量は70~105ml/100gである。
本発明で使用する再生カーボンブラックは、例えば次のような再生カーボンブラックであることができる。
(1)天然資源から誘導された再生カーボンブラック。天然資源としては各種製品の製造過程で生じた副産物等を挙げることができ、再生可能な原料と言える。前記副産物としてはとくに制限されないが、動植物油等が挙げられる。動植物油とは、動物油または植物油を意味し、動物油としては、魚油、タラ、サメなどの魚類肝臓から得られる脂肪油(肝油)、クジラから採取可能な海獣油のような水産動物油、並びに牛脂、豚脂等の陸産動物油等が挙げられる。植物油とは、植物の種子、果実、核等から採取される脂肪酸グリセリドを成分とする油脂が挙げられ、乾性油、半乾性油、不乾性油などのいずれでもよい。
天然資源から誘導された再生カーボンブラックは市販されているものを利用することができ、例えばOrion Engineered Carbons S.A.社製商品名ECORAX NATURE 200等が挙げられる。
(2)廃タイヤを加熱分解し、得られた熱分解油を原料として製造した再生カーボンブラック。このような再生カーボンブラックは市販されているものを利用することができる。
(3)廃タイヤを熱分解して生じた残渣カーボンブラックからなる再生カーボンブラック。廃タイヤの熱分解は公知の方法にしたがって行うことができ、例えば、300℃以上、より具体的には600℃以上の温度の熱分解法が挙げられる。このような再生カーボンブラックは市販されているものを利用することができ、例えばEnrestec社製商品名PB365、Birla Carbon社製CONTINUA8000、山東開元社製LN607等が挙げられる。
(1)天然資源から誘導された再生カーボンブラック。天然資源としては各種製品の製造過程で生じた副産物等を挙げることができ、再生可能な原料と言える。前記副産物としてはとくに制限されないが、動植物油等が挙げられる。動植物油とは、動物油または植物油を意味し、動物油としては、魚油、タラ、サメなどの魚類肝臓から得られる脂肪油(肝油)、クジラから採取可能な海獣油のような水産動物油、並びに牛脂、豚脂等の陸産動物油等が挙げられる。植物油とは、植物の種子、果実、核等から採取される脂肪酸グリセリドを成分とする油脂が挙げられ、乾性油、半乾性油、不乾性油などのいずれでもよい。
天然資源から誘導された再生カーボンブラックは市販されているものを利用することができ、例えばOrion Engineered Carbons S.A.社製商品名ECORAX NATURE 200等が挙げられる。
(2)廃タイヤを加熱分解し、得られた熱分解油を原料として製造した再生カーボンブラック。このような再生カーボンブラックは市販されているものを利用することができる。
(3)廃タイヤを熱分解して生じた残渣カーボンブラックからなる再生カーボンブラック。廃タイヤの熱分解は公知の方法にしたがって行うことができ、例えば、300℃以上、より具体的には600℃以上の温度の熱分解法が挙げられる。このような再生カーボンブラックは市販されているものを利用することができ、例えばEnrestec社製商品名PB365、Birla Carbon社製CONTINUA8000、山東開元社製LN607等が挙げられる。
上述のように、再生カーボンブラックに不純物が存在する。不純物の一例としては灰分が挙げられ、例えば前記(1)および(2)の再生カーボンブラックは、灰分を具体的には0.5質量%以下、さらに具体的には0.4質量%以下含んでいる。
また前記(3)の再生カーボンブラックは、灰分を具体的には1~30質量%、さらに具体的には3~25質量%含んでいる。
このように灰分を含む再生カーボンブラックを使用する場合でも、本発明では特定範囲の前記ΔDBPおよび前記N2SA/IAを満たす再生カーボンブラックを使用するため、加工性を維持し、ビード崩れを抑制できる。
なお灰分は、公知のICP法により測定される。
また前記(3)の再生カーボンブラックは、灰分を具体的には1~30質量%、さらに具体的には3~25質量%含んでいる。
このように灰分を含む再生カーボンブラックを使用する場合でも、本発明では特定範囲の前記ΔDBPおよび前記N2SA/IAを満たす再生カーボンブラックを使用するため、加工性を維持し、ビード崩れを抑制できる。
なお灰分は、公知のICP法により測定される。
(無機充填剤)
本発明で使用される無機充填剤としては、例えばクレー、マイカ、タルク、シリカ、シラス、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム等を挙げることができる。また無機充填剤は、窒素吸着比表面積(N2SA)が4~50m2/gであることが好ましい。
なお、無機充填剤としてシリカを使用する場合、本発明の効果向上の観点から、CTAB吸着比表面積が140~220m2/gであるのが好ましい。
なお、CTAB吸着比表面積は、シリカ表面への臭化n-ヘキサデシルトリメチルアンモニウムの吸着量をJIS K6217-3:2001「第3部:比表面積の求め方-CTAB吸着法」にしたがって測定した値である。
本発明で使用される無機充填剤としては、例えばクレー、マイカ、タルク、シリカ、シラス、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム等を挙げることができる。また無機充填剤は、窒素吸着比表面積(N2SA)が4~50m2/gであることが好ましい。
なお、無機充填剤としてシリカを使用する場合、本発明の効果向上の観点から、CTAB吸着比表面積が140~220m2/gであるのが好ましい。
なお、CTAB吸着比表面積は、シリカ表面への臭化n-ヘキサデシルトリメチルアンモニウムの吸着量をJIS K6217-3:2001「第3部:比表面積の求め方-CTAB吸着法」にしたがって測定した値である。
(ゴム組成物の配合割合)
本発明のゴム組成物は、前記ジエン系ゴム、無機充填剤、前記カーボンブラックおよび前記再生カーボンブラックを含み、前記カーボンブラックおよび前記再生カーボンブラックの合計の総量が、前記ジエン系ゴム100質量部に対して75~120質量部であることを特徴とする。
前記カーボンブラックおよび前記再生カーボンブラックの合計の総量が、前記ジエン系ゴム100質量部に対し75質量部未満または120質量部を超えると加工性の維持並びにビード崩れの抑制を達成できない。
本発明のゴム組成物は、前記ジエン系ゴム、無機充填剤、前記カーボンブラックおよび前記再生カーボンブラックを含み、前記カーボンブラックおよび前記再生カーボンブラックの合計の総量が、前記ジエン系ゴム100質量部に対して75~120質量部であることを特徴とする。
前記カーボンブラックおよび前記再生カーボンブラックの合計の総量が、前記ジエン系ゴム100質量部に対し75質量部未満または120質量部を超えると加工性の維持並びにビード崩れの抑制を達成できない。
また、本発明の効果が向上するという観点から、下記の配合条件を満たすことが好ましい。
(i)前記カーボンブラックおよび前記再生カーボンブラックの合計の総量に対し、前記再生カーボンブラックの割合が0.1~50質量%であるのが好ましく、0.1~25質量%であるのがさらに好ましい。
(ii)前記カーボンブラックおよび前記再生カーボンブラックの合計の総量は、前記ジエン系ゴム100質量部に対し80~120質量部であるのが好ましく90~115質量部であるのがさらに好ましい。
(iii)前記無機充填剤の配合量は、前記ジエン系ゴム100質量部に対し20~70質量部であるのが好ましく、20~65質量部であるのがさらに好ましい。
(i)前記カーボンブラックおよび前記再生カーボンブラックの合計の総量に対し、前記再生カーボンブラックの割合が0.1~50質量%であるのが好ましく、0.1~25質量%であるのがさらに好ましい。
(ii)前記カーボンブラックおよび前記再生カーボンブラックの合計の総量は、前記ジエン系ゴム100質量部に対し80~120質量部であるのが好ましく90~115質量部であるのがさらに好ましい。
(iii)前記無機充填剤の配合量は、前記ジエン系ゴム100質量部に対し20~70質量部であるのが好ましく、20~65質量部であるのがさらに好ましい。
(その他成分)
本発明におけるゴム組成物には、前記した成分に加えて、加硫又は架橋剤;加硫又は架橋促進剤;老化防止剤;可塑剤;樹脂;硬化剤などのゴム組成物に一般的に配合されている各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練して組成物とし、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も、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。
本発明におけるゴム組成物には、前記した成分に加えて、加硫又は架橋剤;加硫又は架橋促進剤;老化防止剤;可塑剤;樹脂;硬化剤などのゴム組成物に一般的に配合されている各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練して組成物とし、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も、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。
(製造方法)
本発明の製造方法は、前記ジエン系ゴム、前記無機充填剤、前記カーボンブラックおよび前記再生カーボンブラック並びに加硫系成分を混合する工程を有し、これらの成分の混合の順番および混合時のミキサー温度に特徴を有する。
すなわち、前記再生カーボンブラックを100℃未満で投入し、混練する第1工程と、前記第1工程後、必要に応じて複数回の混練工程(第2工程)があり、そして最後に加硫系成分を投入しさらに混練する最終工程と、を有する。
前記第1工程において、前記再生カーボンブラックとともに投入する成分は、加硫系成分を除いてはとくに制限されない。例えば、前記ジエン系ゴム、前記カーボンブラックおよび前記再生カーボンブラック並びに必要に応じて添加される各種成分を同時に投入することができる。なお必要に応じて添加される各種成分とは、各種樹脂、酸化亜鉛、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのゴム組成物に一般的に配合されている各種添加剤を指す。
また、前記ジエン系ゴム、前記カーボンブラックおよび必要に応じて添加される各種成分から選択された1種以上の成分を続く第2工程で投入し混練してもよいが、少なくとも、前記再生カーボンブラックと、前記カーボンブラックと、前記無機充填剤とは第1工程で同時に投入するのが好ましい。
前記第1工程終了後、得られた混合物に最終工程で加硫系成分を投入し、さらに混練する。加硫系成分とは、加硫剤、架橋剤、加硫促進剤、架橋促進剤を含む。
本発明の製造方法は、前記ジエン系ゴム、前記無機充填剤、前記カーボンブラックおよび前記再生カーボンブラック並びに加硫系成分を混合する工程を有し、これらの成分の混合の順番および混合時のミキサー温度に特徴を有する。
すなわち、前記再生カーボンブラックを100℃未満で投入し、混練する第1工程と、前記第1工程後、必要に応じて複数回の混練工程(第2工程)があり、そして最後に加硫系成分を投入しさらに混練する最終工程と、を有する。
前記第1工程において、前記再生カーボンブラックとともに投入する成分は、加硫系成分を除いてはとくに制限されない。例えば、前記ジエン系ゴム、前記カーボンブラックおよび前記再生カーボンブラック並びに必要に応じて添加される各種成分を同時に投入することができる。なお必要に応じて添加される各種成分とは、各種樹脂、酸化亜鉛、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのゴム組成物に一般的に配合されている各種添加剤を指す。
また、前記ジエン系ゴム、前記カーボンブラックおよび必要に応じて添加される各種成分から選択された1種以上の成分を続く第2工程で投入し混練してもよいが、少なくとも、前記再生カーボンブラックと、前記カーボンブラックと、前記無機充填剤とは第1工程で同時に投入するのが好ましい。
前記第1工程終了後、得られた混合物に最終工程で加硫系成分を投入し、さらに混練する。加硫系成分とは、加硫剤、架橋剤、加硫促進剤、架橋促進剤を含む。
前記第1工程において、再生カーボンブラックの分散性を高めるという理由から、再生カーボンブラックの投入時温度は100℃未満、好ましくは50~90℃であるのがよい。前記第1工程において、再生カーボンブラックの投入はその他の成分と共に行ってもよく、また例えば60秒以下の範囲でその他の成分を先に混練した後に、再生カーボンブラックを投入してもよい。再生カーボンブラック投入後の混練時間は例えば1.5分~5分である。第1工程におけるミキサーの到達温度は140℃~180℃であるのが好ましい。ミキサー内の混練温度は、例えばミキサーに設置された熱電対等の公知の温度制御手段で制御することができる。
最終工程において、ミキサー内の混練温度は、例えば80~120℃が好ましい。混練時間は例えば0.5分~3分である。
なお、第1工程、第2工程および最終工程において使用されるミキサーは、ゴム組成物に一般的に使用される公知のバンバリーミキサー、ロール等であることができる。また、工程間で混合物を一旦ミキサー外に放出し、冷却してもよいし、工程間でミキサー内で時間的間隔をあけて混合物を冷却してもよい。また、第1工程、第2工程および最終工程において使用されるミキサーは同じであっても異なっていてもよい。
最終工程において、ミキサー内の混練温度は、例えば80~120℃が好ましい。混練時間は例えば0.5分~3分である。
なお、第1工程、第2工程および最終工程において使用されるミキサーは、ゴム組成物に一般的に使用される公知のバンバリーミキサー、ロール等であることができる。また、工程間で混合物を一旦ミキサー外に放出し、冷却してもよいし、工程間でミキサー内で時間的間隔をあけて混合物を冷却してもよい。また、第1工程、第2工程および最終工程において使用されるミキサーは同じであっても異なっていてもよい。
本発明のゴム組成物は、再生カーボンブラックを使用しても加工性を維持し、ビード崩れを抑制できることから、タイヤのビードインシュレーションゴム(ビードカバーゴムを含む)に好適に用いられ得る。ビードインシュレーションゴムのビードワイヤに対する被覆厚としては、とくに制限されないが0.1mm~10mmであるのが好ましい。また本発明のタイヤは、空気入りタイヤであることが好ましく、空気、窒素等の不活性ガス及びその他の気体を充填することができる。
以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。
標準例1~4、実施例1~7および比較例1~5
サンプルの調製
表1に示す配合(質量部)において、加硫系(加硫促進剤、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90℃または130℃で5分間混練した後、ミキサー外に放出させて室温冷却した。続いて、該組成物を同バンバリーミキサーに再度入れ、加硫系を加えて混練し、ゴム組成物を得た。得られたゴム組成物について以下に示す試験法で物性を測定した。
サンプルの調製
表1に示す配合(質量部)において、加硫系(加硫促進剤、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90℃または130℃で5分間混練した後、ミキサー外に放出させて室温冷却した。続いて、該組成物を同バンバリーミキサーに再度入れ、加硫系を加えて混練し、ゴム組成物を得た。得られたゴム組成物について以下に示す試験法で物性を測定した。
粘度:JIS K6300に準拠して、L形ローターを使用し、ムーニー粘度ML(1+4)100℃を求めた。結果は標準例1~4の値を100として指数表示した。指数が95以上であれば加工性が良好であり、加硫成形時の粘度が十分であり、積層されたビードワイヤのばらけによるビード崩れを抑制できることを意味する。
加硫速度(T30):得られたゴム組成物をJIS K6300に準拠し、温度160℃において得られるトルクと加硫時間との加硫曲線から求めた最大トルクの30%に達する迄の加硫時間(T30)を測定した。結果は、標準例1~4の値を100として指数で示した。この指数が125以下であれば、加硫速度が速く、組成物が迅速に硬化し、ビード崩れを抑制できることを意味する。
また、粘度の指数が95以上かつT30の指数が125以下を満たす場合は、ビード崩れが無いものと判断し、粘度の指数が95以上かつT30の指数が125以下をいずれも満たさない場合はビード崩れが有るものと判断した。
加硫速度(T30):得られたゴム組成物をJIS K6300に準拠し、温度160℃において得られるトルクと加硫時間との加硫曲線から求めた最大トルクの30%に達する迄の加硫時間(T30)を測定した。結果は、標準例1~4の値を100として指数で示した。この指数が125以下であれば、加硫速度が速く、組成物が迅速に硬化し、ビード崩れを抑制できることを意味する。
また、粘度の指数が95以上かつT30の指数が125以下を満たす場合は、ビード崩れが無いものと判断し、粘度の指数が95以上かつT30の指数が125以下をいずれも満たさない場合はビード崩れが有るものと判断した。
なお、比較例1~2および実施例1~3は標準例1と比較され、比較例3および実施例4は標準例2と比較され、比較例4および実施例5は標準例3と比較され、比較例5および実施例6~7は標準例4と比較される。また、各例の組成物は、ビードインシュレーションゴムのビードワイヤに対する被覆厚が1mmであることを想定している。
結果を表1に示す。
*1:NR(PT.KIRANA SAPTA製SIR20)
*2:SBR(ZSエラストマー株式会社製 Nipol 1502)
*3:GPF CB(日鉄カーボン株式会社製ニテロン#GN、窒素吸着比表面積(N2SA)=32m2/g、DBP吸油量=82ml/100g)
*4:SRF CB(東海カーボン株式会社製シーストS、窒素吸着比表面積(N2SA)=27m2/g、DBP吸油量=68ml/100g)
*5:再生CB(Enrestec社製商品名PB365、DBP吸油量=88ml/100g、圧縮DBP吸油量(24M4DBP)=77ml/100g、ΔDBP=11ml/100g、N2SA=76m2/g、IA=95mg/g、N2SA/IA=0.8)
*6:再生CB(メーカーサンプル品、DBP吸油量=98ml/100g、圧縮DBP吸油量(24M4DBP)=96ml/100g、ΔDBP=2ml/100g、N2SA=102m2/g、IA=86mg/g、N2SA/IA=1.2)
*7:再生CB(OEC社製商品名ECORAX NATURE200、DBP吸油量=72ml/100g、圧縮DBP吸油量(24M4DBP)=69ml/100g、ΔDBP=3ml/100g、N2SA=82m2/g、IA=86mg/g、N2SA/IA=1.0)
*8:再生CB(LDC社製商品名GCB774G、DBP吸油量=97ml/100g、圧縮DBP吸油量(24M4DBP)=77ml/100g、ΔDBP=22ml/100g、N2SA=70m2/g、IA=109mg/g、N2SA/IA=0.6)
*9:クレー(日本タルク株式会社製Tクレー)
*10:酸化亜鉛(正同化学工業株式会社製酸化亜鉛3種)
*11:ステアリン酸(日油株式会社製ビーズステアリン酸YR)
*12:樹脂(DIC株式会社製NBC-2)
*13:オイル(昭和シェル石油株式会社製エキストラクト4号S)
*14:硫黄(四国化成工業株式会社製ミュークロンOT-20)
*15:加硫促進剤DZ(大内新興化学工業株式会社製ノクセラーDZ)
*2:SBR(ZSエラストマー株式会社製 Nipol 1502)
*3:GPF CB(日鉄カーボン株式会社製ニテロン#GN、窒素吸着比表面積(N2SA)=32m2/g、DBP吸油量=82ml/100g)
*4:SRF CB(東海カーボン株式会社製シーストS、窒素吸着比表面積(N2SA)=27m2/g、DBP吸油量=68ml/100g)
*5:再生CB(Enrestec社製商品名PB365、DBP吸油量=88ml/100g、圧縮DBP吸油量(24M4DBP)=77ml/100g、ΔDBP=11ml/100g、N2SA=76m2/g、IA=95mg/g、N2SA/IA=0.8)
*6:再生CB(メーカーサンプル品、DBP吸油量=98ml/100g、圧縮DBP吸油量(24M4DBP)=96ml/100g、ΔDBP=2ml/100g、N2SA=102m2/g、IA=86mg/g、N2SA/IA=1.2)
*7:再生CB(OEC社製商品名ECORAX NATURE200、DBP吸油量=72ml/100g、圧縮DBP吸油量(24M4DBP)=69ml/100g、ΔDBP=3ml/100g、N2SA=82m2/g、IA=86mg/g、N2SA/IA=1.0)
*8:再生CB(LDC社製商品名GCB774G、DBP吸油量=97ml/100g、圧縮DBP吸油量(24M4DBP)=77ml/100g、ΔDBP=22ml/100g、N2SA=70m2/g、IA=109mg/g、N2SA/IA=0.6)
*9:クレー(日本タルク株式会社製Tクレー)
*10:酸化亜鉛(正同化学工業株式会社製酸化亜鉛3種)
*11:ステアリン酸(日油株式会社製ビーズステアリン酸YR)
*12:樹脂(DIC株式会社製NBC-2)
*13:オイル(昭和シェル石油株式会社製エキストラクト4号S)
*14:硫黄(四国化成工業株式会社製ミュークロンOT-20)
*15:加硫促進剤DZ(大内新興化学工業株式会社製ノクセラーDZ)
表1の結果から、各実施例のゴム組成物は、ジエン系ゴム、無機充填剤、カーボンブラックおよび再生カーボンブラックを含み、前記再生カーボンブラックのDBP吸油量と圧縮DBP吸油量(24M4DBP)の差(ΔDBP)が20ml/100g未満であり、前記再生カーボンブラックの窒素吸着比表面積N2SA(単位m2/g)と沃素吸着量IA(単位mg/g)の比であるN2SA/IAが0.8以上2.0未満の範囲にあり、前記カーボンブラックおよび前記再生カーボンブラックの合計の総量が、前記ジエン系ゴム100質量部に対し、75~120質量部であるので、標準例1~4のゴム組成物に比べ、加工性が維持され、また加硫速度も十分に速いことから、ビード崩れを抑制できることが分かる。
一方、比較例1、3~5は、再生カーボンブラックのΔDBPが本発明で規定した上限を超え、N2SA/IAが本発明で規定した下限未満であるので、ビード崩れの発生が懸念される。
比較例2は、カーボンブラックおよび再生カーボンブラックの合計の総量が本発明で規定した下限未満であるので、ビード崩れの発生が懸念される。
比較例2は、カーボンブラックおよび再生カーボンブラックの合計の総量が本発明で規定した下限未満であるので、ビード崩れの発生が懸念される。
本発明は、下記実施形態を包含する。
実施形態1:
ジエン系ゴム、無機充填剤、カーボンブラックおよび再生カーボンブラックを含むタイヤ用ゴム組成物であって、
前記再生カーボンブラックのDBP吸油量と圧縮DBP吸油量(24M4DBP)の差(ΔDBP)が20ml/100g未満であり、
前記再生カーボンブラックの窒素吸着比表面積N2SA(単位m2/g)と沃素吸着量IA(単位mg/g)の比であるN2SA/IAが0.8以上2.0未満の範囲にあり、かつ
前記カーボンブラックおよび前記再生カーボンブラックの合計の総量が、前記ジエン系ゴム100質量部に対し、75~120質量部である
ことを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。
実施形態2:
前記カーボンブラックおよび前記再生カーボンブラックの合計の総量に対し、前記再生カーボンブラックの割合が0.1~50質量%であることを特徴とする実施形態1に記載のタイヤ用ゴム組成物。
実施形態3:
前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積N2SAが20~62m2/gであり、かつDBP吸油量が55~164ml/100gの範囲にあることを特徴とする実施形態1または2に記載のタイヤ用ゴム組成物。
実施形態4:
前記ジエン系ゴム100質量部中、天然ゴムの割合が40質量部以上であることを特徴とする実施形態1~3のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
実施形態5:
前記ジエン系ゴム100質量部中、天然ゴムの割合が40~90質量部であることを特徴とする実施形態1~3のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
実施形態6:前記無機充填剤の配合量が、前記ジエン系ゴム100質量部に対し20~70質量部であることを特徴とする実施形態1~5のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
実施形態7:
ジエン系ゴム、無機充填剤、カーボンブラックおよび再生カーボンブラック並びに加硫系成分を混合する工程を有するタイヤ用ゴム組成物の製造方法であって、
前記再生カーボンブラックを100℃未満で投入し混練する第1工程と、
前記第1工程後、加硫系成分を投入しさらに混練する最終工程と、を有し、
前記再生カーボンブラックのDBP吸油量と圧縮DBP吸油量(24M4DBP)の差(ΔDBP)が20ml/100g未満であり、
前記再生カーボンブラックの窒素吸着比表面積N2SA(単位m2/g)と沃素吸着量IA(単位mg/g)の比であるN2SA/IAが0.8以上2.0未満の範囲にあり、かつ
前記カーボンブラックおよび前記再生カーボンブラックの合計の総量が、前記ジエン系ゴム100質量部に対し、75~120質量部である
ことを特徴とするタイヤ用ゴム組成物の製造方法。
実施形態8:
実施形態1~6のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物を用いたタイヤ。
実施形態9:
実施形態1~6のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物をビードワイヤを被覆するビードインシュレーションゴムに用いたタイヤ。
実施形態10:
前記ビードインシュレーションゴムの前記ビードワイヤに対する被覆厚が0.1mm~10mmである実施形態9に記載のタイヤ。
実施形態1:
ジエン系ゴム、無機充填剤、カーボンブラックおよび再生カーボンブラックを含むタイヤ用ゴム組成物であって、
前記再生カーボンブラックのDBP吸油量と圧縮DBP吸油量(24M4DBP)の差(ΔDBP)が20ml/100g未満であり、
前記再生カーボンブラックの窒素吸着比表面積N2SA(単位m2/g)と沃素吸着量IA(単位mg/g)の比であるN2SA/IAが0.8以上2.0未満の範囲にあり、かつ
前記カーボンブラックおよび前記再生カーボンブラックの合計の総量が、前記ジエン系ゴム100質量部に対し、75~120質量部である
ことを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。
実施形態2:
前記カーボンブラックおよび前記再生カーボンブラックの合計の総量に対し、前記再生カーボンブラックの割合が0.1~50質量%であることを特徴とする実施形態1に記載のタイヤ用ゴム組成物。
実施形態3:
前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積N2SAが20~62m2/gであり、かつDBP吸油量が55~164ml/100gの範囲にあることを特徴とする実施形態1または2に記載のタイヤ用ゴム組成物。
実施形態4:
前記ジエン系ゴム100質量部中、天然ゴムの割合が40質量部以上であることを特徴とする実施形態1~3のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
実施形態5:
前記ジエン系ゴム100質量部中、天然ゴムの割合が40~90質量部であることを特徴とする実施形態1~3のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
実施形態6:前記無機充填剤の配合量が、前記ジエン系ゴム100質量部に対し20~70質量部であることを特徴とする実施形態1~5のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
実施形態7:
ジエン系ゴム、無機充填剤、カーボンブラックおよび再生カーボンブラック並びに加硫系成分を混合する工程を有するタイヤ用ゴム組成物の製造方法であって、
前記再生カーボンブラックを100℃未満で投入し混練する第1工程と、
前記第1工程後、加硫系成分を投入しさらに混練する最終工程と、を有し、
前記再生カーボンブラックのDBP吸油量と圧縮DBP吸油量(24M4DBP)の差(ΔDBP)が20ml/100g未満であり、
前記再生カーボンブラックの窒素吸着比表面積N2SA(単位m2/g)と沃素吸着量IA(単位mg/g)の比であるN2SA/IAが0.8以上2.0未満の範囲にあり、かつ
前記カーボンブラックおよび前記再生カーボンブラックの合計の総量が、前記ジエン系ゴム100質量部に対し、75~120質量部である
ことを特徴とするタイヤ用ゴム組成物の製造方法。
実施形態8:
実施形態1~6のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物を用いたタイヤ。
実施形態9:
実施形態1~6のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物をビードワイヤを被覆するビードインシュレーションゴムに用いたタイヤ。
実施形態10:
前記ビードインシュレーションゴムの前記ビードワイヤに対する被覆厚が0.1mm~10mmである実施形態9に記載のタイヤ。
Claims (10)
- ジエン系ゴム、無機充填剤、カーボンブラックおよび再生カーボンブラックを含むタイヤ用ゴム組成物であって、
前記再生カーボンブラックのDBP吸油量と圧縮DBP吸油量(24M4DBP)の差(ΔDBP)が20ml/100g未満であり、
前記再生カーボンブラックの窒素吸着比表面積N2SA(単位m2/g)と沃素吸着量IA(単位mg/g)の比であるN2SA/IAが0.8以上2.0未満の範囲にあり、かつ
前記カーボンブラックおよび前記再生カーボンブラックの合計の総量が、前記ジエン系ゴム100質量部に対し、75~120質量部である
ことを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。 - 前記カーボンブラックおよび前記再生カーボンブラックの合計の総量に対し、前記再生カーボンブラックの割合が0.1~50質量%であることを特徴とする請求項1に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積N2SAが20~62m2/gであり、かつDBP吸油量が55~164ml/100gの範囲にあることを特徴とする請求項1に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記ジエン系ゴム100質量部中、天然ゴムの割合が40質量部以上であることを特徴とする請求項1に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記ジエン系ゴム100質量部中、天然ゴムの割合が40~90質量部であることを特徴とする請求項1に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記無機充填剤の配合量が、前記ジエン系ゴム100質量部に対し20~70質量部であることを特徴とする請求項1に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- ジエン系ゴム、無機充填剤、カーボンブラックおよび再生カーボンブラック並びに加硫系成分を混合する工程を有するタイヤ用ゴム組成物の製造方法であって、
前記再生カーボンブラックを100℃未満で投入し混練する第1工程と、
前記第1工程後、加硫系成分を投入しさらに混練する最終工程と、を有し、
前記再生カーボンブラックのDBP吸油量と圧縮DBP吸油量(24M4DBP)の差(ΔDBP)が20ml/100g未満であり、
前記再生カーボンブラックの窒素吸着比表面積N2SA(単位m2/g)と沃素吸着量IA(単位mg/g)の比であるN2SA/IAが0.8以上2.0未満の範囲にあり、かつ
前記カーボンブラックおよび前記再生カーボンブラックの合計の総量が、前記ジエン系ゴム100質量部に対し、75~120質量部である
ことを特徴とするタイヤ用ゴム組成物の製造方法。 - 請求項1に記載のタイヤ用ゴム組成物を用いたタイヤ。
- 請求項1に記載のタイヤ用ゴム組成物を、ビードワイヤを被覆するビードインシュレーションゴムに用いたタイヤ。
- 前記ビードインシュレーションゴムの前記ビードワイヤに対する被覆厚が0.1mm~10mmである請求項8に記載のタイヤ。
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JP2022150493A JP2024044755A (ja) | 2022-09-21 | 2022-09-21 | タイヤ用ゴム組成物およびタイヤ |
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- 2022-09-21 JP JP2022150493A patent/JP2024044755A/ja active Pending
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