JP4039735B2 - タイヤ用ゴム組成物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ用ゴム組成物に関し、廃ゴム製品からリサイクルによって回収される特定の加硫粉末ゴムを配合して耐摩耗性と耐疲労性とがバランスしたタイヤ用ゴム組成物、特にタイヤトレッド用に好適なゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃ゴム製品のリサイクルとして、各種再生ゴムや粉末ゴムが回収されていることは周知の通りであり、粉末ゴムはスポーツ床舗装材、アスファルト舗装材、屋根材、防音材などとして使用されている。このような粉末ゴムをタイヤ材料として用いることも試みられている。ところで、再生ゴムは古くから研究、実用化され、１００年以上もの歴史があり、原料は、用済タイヤが主に利用されている。その製造方法は、廃タイヤを破砕（粗破砕→細砕）し、繊維、スチールワイヤなどゴム粉以外のものを除去した後、再生剤（有機ジサルファイド、エステル酸など）とオイル（アロマチック油など）を混合、加熱し、ロールでシート状にして製品としており、近年粉末状のまま使用されることも多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、再生粉末ゴムをタイヤ用ゴム組成物に配合すると、一般にはタイヤの耐摩耗性や耐疲労性が低下するという問題があった。
【０００４】
従って、本発明の目的は、再生粉末ゴムを配合しても、強度、伸び及び耐発熱性を低下させることなく、耐摩耗性及び耐疲労性を向上させたタイヤ用ゴム組成物を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に従えば、天然ゴム６０重量部以上と、ブタジエンゴム、スチレンブタジエン共重合体ゴム、ポリイソプレンゴム及びブチルゴムから選ばれた少なくとも１種のゴムとを含むゴム１００重量部、窒素比表面積（Ｎ2 ＳＡ）が９０〜１５０ｍ 2 ／ｇのカーボンブラック５０重量部以上、軟化剤１０〜３０重量部並びに天然ゴム含量が７０重量％以上で、ＪＩＳ Ｋ６２０１のふるい残分試験法に準拠して測定した粒径５００μｍ以上の粉末含量が１０重量％以下の再生粉末ゴムである加硫粉末ゴム３〜３０重量部を含んでなるタイヤ用ゴム組成物が提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明者は、再生粉末ゴムを配合してもタイヤ用、特にタイヤトレッド用として使用することができるゴム組成物の配合を得るべく検討を進めた結果、特定のポリマー系を選定し、カーボンブラック及びオイルの配合量を比較的多くし、粉末ゴムの組成及び粒度を特定することによって、配合ゴムの強度、伸び及び耐発熱性を低下させることなく、耐摩耗性及び耐疲労性を向上させることに成功し、粉末ゴムのタイヤ用、特にタイヤトレッド用ゴム組成物への使用を可能にした。
【０００７】
本発明に従ったゴム組成物に配合されるゴムとしては、ゴム１００重量部に対し、天然ゴム６０重量部以上で他のゴム成分としては従来よりタイヤ用ゴム組成物に一般的に配合されている架橋可能なジエン系ゴムである、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）を単独又は任意のブレンドとして用いることができる。天然ゴムの配合量が６０重量部未満では本発明の加硫粉末ゴムを使用しても、強度、伸び、耐発熱性が低下するので好ましくない。
【０００８】
本発明のゴム組成物には、ゴム補強剤として、通常ゴム組成物に配合される任意のカーボンブラックのうち、窒素吸着比表面積（Ｎ2 ＳＡ）が９０〜１５０ｍ 2 ／ｇのものを配合する。Ｎ2 ＳＡの値が９０ｍ2 ／ｇ未満では十分な強度、耐摩耗性が得られないので好ましくない。カーボンブラックの配合量としては、ゴム１００重量部に対し、５０〜７５重量部、好ましくは５２〜７５重量部で使用される。この配合量が少な過ぎると十分な強度、耐摩耗性が得られないので好ましくなく、逆に多過ぎると耐疲労性が低下するだけでなく発熱も大きくなり耐久性が低下するので好ましくない。
【０００９】
本発明のゴム組成物には、軟化剤をゴム１００重量部当り１０〜３０重量部、好ましくは１２〜２５重量部配合する。かかる軟化剤としては工業用パラフィン系プロセスオイル、アロマ系プロセスオイル、ロジン系プロセスオイルおよび天然植物性プロセスオイルなどをあげることができる。軟化剤の配合量が１０重量部未満では十分な伸びが得られない。また、カーボンブラック及び加硫粉末ゴムの分散が低くなりやすく耐摩耗性も低下するので好ましくない。逆に多く配合しすぎると十分な強度、摩耗が得られないので好ましくない。
【００１０】
本発明のゴム組成物に配合される加硫粉末ゴム、即ち再生粉末ゴムは、天然ゴム含量が７０重量％以上、好ましくは、８０重量％以上で粒径が５００μｍ以上、粉末含量が１０重量％以下、好ましくは８重量％以下のものを、ゴム１００重量部に対し、３〜３０重量部、好ましくは５〜２７重量部配合する。加硫粉末ゴムの粒径が大き過ぎると強度、伸び、耐摩耗性、耐疲労性が全て低下するので好ましくない。加硫粉末ゴムの配合量が３重量部未満では物性の改良効果が小さいので好ましくなく、逆に３０重量部を超えると強度、摩耗等が低下するので好ましくない。
【００１１】
本発明に係るタイヤ用ゴム組成物には、上記必須成分に加えて、通常の加硫または架橋剤、加硫または架橋促進剤、老化防止剤、カーボンブラック以外の充填剤、可塑化剤、その他一般ゴム用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、かかる配合物は、一般的な方法で混練、加硫して生成物とし、加硫または架橋することができる。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。
【００１２】
【実施例】
以下、実施例及び比較例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことは言うまでもない。
【００１３】
標準例１〜３、実施例１〜４及び比較例１〜８
【００１４】
サンプルの調製
表Ｉ（ＮＲ／ＢＲ＝７０／３０のゴム配合）、表II（ＮＲ１００％のゴム配合）及び表III （ＮＲ／ＳＢＲ＝２０／８０のゴム配合）に示す配合（重量部）のうち、加硫促進剤と硫黄を除くゴム及び配合剤を１．７リットルのバンバリーミキサーで５分間混練し、次に得られた混合物に加硫促進剤と硫黄を８インチの試験用練りロール機で４分間混練し、ゴム組成物を得た。次に、この組成物を１５０℃で３０分間プレス加硫して目的とする試験片を調製し、物性を評価した。結果は表Ｉ、表II及び表III に示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】
【表３】
【００１８】
【表４】
【００１９】
表Ｉ， II 及び表 III の脚注（配合成分）
*1 ＳＴＲ２０
*2 Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２２０（日本ゼオン株式会社製 ポリブタジエンゴム）
*3 Ｎｉｐｏｌ １５０２（日本ゼオン株式会社製 スチレンポリブタジエン共重合体ゴム）
*4 粉末ゴム１：ＮＲ；９３％（ＧＣ法）、５００μｍ以上の割合；２３．５％（*15 ）
*5 粉末ゴム２：ＮＲ；９５％（ＧＣ法）、５００μｍ以上の割合；２．５％（*15 ）
*6 粉末ゴム３：ＮＲ；９２％（ＧＣ法）、５００μｍ以上の割合；６．８％（*15 ）
*7 ショウブラックＮ２２０（昭和キャボット株式会社製）；Ｎ2 ＳＡ＝１１１ｍ2 ／ｇ（*16 ）
*8 Ｎ−１，３−ジメチルブチル−Ｎ′−フェニル−Ｐ−フェニレンジアミン *9 ジベンゾチアジル−ジスルフィド
*10 Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリル−スルフェンアミド
【００２０】
表Ｉ， II 及び表 III の脚注（評価試験方法）
*11 引張り強さ（強度）：ＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠して測定した。
*12 伸び：ＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠して測定した。
*13 耐摩耗性：ランボーン摩耗試験機（岩本製作所（株）製）を使用して荷重５kg、スリップ率２５％、時間４分、室温の条件で測定し摩耗減量を指数として示した。（基準の摩耗量）×１００／（試料の摩耗量）で指数表示したので、数字が大きい程耐摩耗性が良好であることを示す。
*14 耐疲労性：ＪＩＳ Ｋ６３０１に準じて準備した３号ダンベルを用い、１００％の一定歪みを繰り返し与え、破断回数を測定することによった。破断回数の測定は、ｎ＝６で行い、それぞれの破断回数より正規確率分布による５０％残存確率を求め、基準例を１００とする指数で示す。数値が大きい方が疲労寿命が長い。
*15 粒度（５００μｍ以上の割合）の求め方：ＪＩＳ Ｋ６２０１のふるい残分試験法に準拠して測定。
*16 窒素比表面積（Ｎ2 ＳＡ）：ＡＳＴＭ Ｄ３０３７の方法に従って測定した。
【００２１】
【発明の効果】
表Ｉ，II及び表III に、それぞれ、ゴム組成物中にゴム分としてＮＲ／ＢＲ＝７０／３０のゴム配合系（表Ｉ）、ＮＲ＝１００％のゴム配合系（表II）及びＮＲ／ＳＢＲ＝２０／８０の本発明外のゴム配合系（表III ）についての評価結果を示した。
【００２２】
表Ｉに示したように比較例１及び２は粉末ゴムが５００μｍ以上の粉末を２３．５％含むために、引張り強さ、伸び、耐摩耗性及び耐疲労性のいずれも良好でない結果が得られている。表Ｉの比較例３及び４は粉末ゴムの配合量が本発明の範囲外となっているためバランスのとれた性質が得られていない。
【００２３】
表IIに示すように、比較例５は粉末ゴムが５００μｍ以上の粉末を２３．５％も含むため、これも引張り強さ、伸び、耐摩耗性及び耐疲労性のいずれも良好でない結果となっている。また比較例６は軟化剤（アロマティックオイル）の配合量が少な過ぎるため、伸び及び耐摩耗性が良好でない。
【００２４】
表III に示すように、ゴム成分中の天然ゴムの割合が小さい場合には、本発明の要件を満足する粉末ゴムを配合しても良好な結果は得られていない。
【００２５】
以上の通り、本発明に従って、天然ゴムを５０重量％以上含むゴム１００重量部に対し、天然ゴム分が７０重量％以上で、特定の粒度を有する粉末ゴム３〜３０重量部を配合することにより、加硫ゴムの耐摩耗性と耐疲労性をバランスよく改良することができる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ用ゴム組成物に関し、廃ゴム製品からリサイクルによって回収される特定の加硫粉末ゴムを配合して耐摩耗性と耐疲労性とがバランスしたタイヤ用ゴム組成物、特にタイヤトレッド用に好適なゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃ゴム製品のリサイクルとして、各種再生ゴムや粉末ゴムが回収されていることは周知の通りであり、粉末ゴムはスポーツ床舗装材、アスファルト舗装材、屋根材、防音材などとして使用されている。このような粉末ゴムをタイヤ材料として用いることも試みられている。ところで、再生ゴムは古くから研究、実用化され、１００年以上もの歴史があり、原料は、用済タイヤが主に利用されている。その製造方法は、廃タイヤを破砕（粗破砕→細砕）し、繊維、スチールワイヤなどゴム粉以外のものを除去した後、再生剤（有機ジサルファイド、エステル酸など）とオイル（アロマチック油など）を混合、加熱し、ロールでシート状にして製品としており、近年粉末状のまま使用されることも多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、再生粉末ゴムをタイヤ用ゴム組成物に配合すると、一般にはタイヤの耐摩耗性や耐疲労性が低下するという問題があった。
【０００４】
従って、本発明の目的は、再生粉末ゴムを配合しても、強度、伸び及び耐発熱性を低下させることなく、耐摩耗性及び耐疲労性を向上させたタイヤ用ゴム組成物を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に従えば、天然ゴム６０重量部以上と、ブタジエンゴム、スチレンブタジエン共重合体ゴム、ポリイソプレンゴム及びブチルゴムから選ばれた少なくとも１種のゴムとを含むゴム１００重量部、窒素比表面積（Ｎ2 ＳＡ）が９０〜１５０ｍ 2 ／ｇのカーボンブラック５０重量部以上、軟化剤１０〜３０重量部並びに天然ゴム含量が７０重量％以上で、ＪＩＳ Ｋ６２０１のふるい残分試験法に準拠して測定した粒径５００μｍ以上の粉末含量が１０重量％以下の再生粉末ゴムである加硫粉末ゴム３〜３０重量部を含んでなるタイヤ用ゴム組成物が提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明者は、再生粉末ゴムを配合してもタイヤ用、特にタイヤトレッド用として使用することができるゴム組成物の配合を得るべく検討を進めた結果、特定のポリマー系を選定し、カーボンブラック及びオイルの配合量を比較的多くし、粉末ゴムの組成及び粒度を特定することによって、配合ゴムの強度、伸び及び耐発熱性を低下させることなく、耐摩耗性及び耐疲労性を向上させることに成功し、粉末ゴムのタイヤ用、特にタイヤトレッド用ゴム組成物への使用を可能にした。
【０００７】
本発明に従ったゴム組成物に配合されるゴムとしては、ゴム１００重量部に対し、天然ゴム６０重量部以上で他のゴム成分としては従来よりタイヤ用ゴム組成物に一般的に配合されている架橋可能なジエン系ゴムである、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）を単独又は任意のブレンドとして用いることができる。天然ゴムの配合量が６０重量部未満では本発明の加硫粉末ゴムを使用しても、強度、伸び、耐発熱性が低下するので好ましくない。
【０００８】
本発明のゴム組成物には、ゴム補強剤として、通常ゴム組成物に配合される任意のカーボンブラックのうち、窒素吸着比表面積（Ｎ2 ＳＡ）が９０〜１５０ｍ 2 ／ｇのものを配合する。Ｎ2 ＳＡの値が９０ｍ2 ／ｇ未満では十分な強度、耐摩耗性が得られないので好ましくない。カーボンブラックの配合量としては、ゴム１００重量部に対し、５０〜７５重量部、好ましくは５２〜７５重量部で使用される。この配合量が少な過ぎると十分な強度、耐摩耗性が得られないので好ましくなく、逆に多過ぎると耐疲労性が低下するだけでなく発熱も大きくなり耐久性が低下するので好ましくない。
【０００９】
本発明のゴム組成物には、軟化剤をゴム１００重量部当り１０〜３０重量部、好ましくは１２〜２５重量部配合する。かかる軟化剤としては工業用パラフィン系プロセスオイル、アロマ系プロセスオイル、ロジン系プロセスオイルおよび天然植物性プロセスオイルなどをあげることができる。軟化剤の配合量が１０重量部未満では十分な伸びが得られない。また、カーボンブラック及び加硫粉末ゴムの分散が低くなりやすく耐摩耗性も低下するので好ましくない。逆に多く配合しすぎると十分な強度、摩耗が得られないので好ましくない。
【００１０】
本発明のゴム組成物に配合される加硫粉末ゴム、即ち再生粉末ゴムは、天然ゴム含量が７０重量％以上、好ましくは、８０重量％以上で粒径が５００μｍ以上、粉末含量が１０重量％以下、好ましくは８重量％以下のものを、ゴム１００重量部に対し、３〜３０重量部、好ましくは５〜２７重量部配合する。加硫粉末ゴムの粒径が大き過ぎると強度、伸び、耐摩耗性、耐疲労性が全て低下するので好ましくない。加硫粉末ゴムの配合量が３重量部未満では物性の改良効果が小さいので好ましくなく、逆に３０重量部を超えると強度、摩耗等が低下するので好ましくない。
【００１１】
本発明に係るタイヤ用ゴム組成物には、上記必須成分に加えて、通常の加硫または架橋剤、加硫または架橋促進剤、老化防止剤、カーボンブラック以外の充填剤、可塑化剤、その他一般ゴム用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、かかる配合物は、一般的な方法で混練、加硫して生成物とし、加硫または架橋することができる。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。
【００１２】
【実施例】
以下、実施例及び比較例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことは言うまでもない。
【００１３】
標準例１〜３、実施例１〜４及び比較例１〜８
【００１４】
サンプルの調製
表Ｉ（ＮＲ／ＢＲ＝７０／３０のゴム配合）、表II（ＮＲ１００％のゴム配合）及び表III （ＮＲ／ＳＢＲ＝２０／８０のゴム配合）に示す配合（重量部）のうち、加硫促進剤と硫黄を除くゴム及び配合剤を１．７リットルのバンバリーミキサーで５分間混練し、次に得られた混合物に加硫促進剤と硫黄を８インチの試験用練りロール機で４分間混練し、ゴム組成物を得た。次に、この組成物を１５０℃で３０分間プレス加硫して目的とする試験片を調製し、物性を評価した。結果は表Ｉ、表II及び表III に示す。
【００１５】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
表Ｉ， II 及び表 III の脚注（配合成分）
*1 ＳＴＲ２０
*2 Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２２０（日本ゼオン株式会社製 ポリブタジエンゴム）
*3 Ｎｉｐｏｌ １５０２（日本ゼオン株式会社製 スチレンポリブタジエン共重合体ゴム）
*4 粉末ゴム１：ＮＲ；９３％（ＧＣ法）、５００μｍ以上の割合；２３．５％（*15 ）
*5 粉末ゴム２：ＮＲ；９５％（ＧＣ法）、５００μｍ以上の割合；２．５％（*15 ）
*6 粉末ゴム３：ＮＲ；９２％（ＧＣ法）、５００μｍ以上の割合；６．８％（*15 ）
*7 ショウブラックＮ２２０（昭和キャボット株式会社製）；Ｎ2 ＳＡ＝１１１ｍ2 ／ｇ（*16 ）
*8 Ｎ−１，３−ジメチルブチル−Ｎ′−フェニル−Ｐ−フェニレンジアミン *9 ジベンゾチアジル−ジスルフィド
*10 Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリル−スルフェンアミド
【００２０】
表Ｉ， II 及び表 III の脚注（評価試験方法）
*11 引張り強さ（強度）：ＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠して測定した。
*12 伸び：ＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠して測定した。
*13 耐摩耗性：ランボーン摩耗試験機（岩本製作所（株）製）を使用して荷重５kg、スリップ率２５％、時間４分、室温の条件で測定し摩耗減量を指数として示した。（基準の摩耗量）×１００／（試料の摩耗量）で指数表示したので、数字が大きい程耐摩耗性が良好であることを示す。
*14 耐疲労性：ＪＩＳ Ｋ６３０１に準じて準備した３号ダンベルを用い、１００％の一定歪みを繰り返し与え、破断回数を測定することによった。破断回数の測定は、ｎ＝６で行い、それぞれの破断回数より正規確率分布による５０％残存確率を求め、基準例を１００とする指数で示す。数値が大きい方が疲労寿命が長い。
*15 粒度（５００μｍ以上の割合）の求め方：ＪＩＳ Ｋ６２０１のふるい残分試験法に準拠して測定。
*16 窒素比表面積（Ｎ2 ＳＡ）：ＡＳＴＭ Ｄ３０３７の方法に従って測定した。
【００２１】
【発明の効果】
表Ｉ，II及び表III に、それぞれ、ゴム組成物中にゴム分としてＮＲ／ＢＲ＝７０／３０のゴム配合系（表Ｉ）、ＮＲ＝１００％のゴム配合系（表II）及びＮＲ／ＳＢＲ＝２０／８０の本発明外のゴム配合系（表III ）についての評価結果を示した。
【００２２】
表Ｉに示したように比較例１及び２は粉末ゴムが５００μｍ以上の粉末を２３．５％含むために、引張り強さ、伸び、耐摩耗性及び耐疲労性のいずれも良好でない結果が得られている。表Ｉの比較例３及び４は粉末ゴムの配合量が本発明の範囲外となっているためバランスのとれた性質が得られていない。
【００２３】
表IIに示すように、比較例５は粉末ゴムが５００μｍ以上の粉末を２３．５％も含むため、これも引張り強さ、伸び、耐摩耗性及び耐疲労性のいずれも良好でない結果となっている。また比較例６は軟化剤（アロマティックオイル）の配合量が少な過ぎるため、伸び及び耐摩耗性が良好でない。
【００２４】
表III に示すように、ゴム成分中の天然ゴムの割合が小さい場合には、本発明の要件を満足する粉末ゴムを配合しても良好な結果は得られていない。
【００２５】
以上の通り、本発明に従って、天然ゴムを５０重量％以上含むゴム１００重量部に対し、天然ゴム分が７０重量％以上で、特定の粒度を有する粉末ゴム３〜３０重量部を配合することにより、加硫ゴムの耐摩耗性と耐疲労性をバランスよく改良することができる。
Claims (1)
- 天然ゴム６０重量部以上と、ブタジエンゴム、スチレンブタジエン共重合体ゴム、ポリイソプレンゴム及びブチルゴムから選ばれた少なくとも１種のゴムとを含むゴム１００重量部、窒素比表面積（Ｎ2 ＳＡ）が９０〜１５０ｍ 2 ／ｇのカーボンブラック５０〜７５重量部、軟化剤１０〜３０重量部並びに天然ゴム含量が７０重量％以上で、ＪＩＳ Ｋ６２０１のふるい残分試験法に準拠して測定した粒径５００μｍ以上の粉末含量が１０重量％以下の再生粉末ゴムである加硫粉末ゴム３〜３０重量部を含んでなるタイヤ用ゴム組成物。
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