JP4160014B2

JP4160014B2 - ゴムクローラ

Info

Publication number: JP4160014B2
Application number: JP2004159307A
Authority: JP
Inventors: 孝浩片岡
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2004-05-28
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2024-05-28
Also published as: JP2005335611A

Description

本発明はゴムクロ−ラに関し、特に極寒冷地での氷結路面、積雪路面での制動・駆動性及び耐クラック防止等の性能に優れたゴムクロ−ラに関する。

従来、ゴムクロ−ラは建設機械や農業機械の走行駆動輪に用いられている。そしてゴムクロ−ラに要求される性能として、耐カット性、耐摩耗性および制動・駆動性がある。これらの特性に関しては、従来から建設機械や農業機械の通常の使用温度、走行条件を前提として技術開発が進められている。

最近、ゴムクローラは、高速車体の装着に適するとともに、その軽量化の要請が強くなっている。一方、その使用用途も広まり寒冷地での過酷な使用条件に耐えうるゴムクローラが要求されている。つまり、一般の高速用車体の駆動軸に適用しうることができ、冬期寒冷地での積雪路面又は氷結路面上での優れた走行特性が要求されるようになってきた。

しかるに、従来のゴムクロ−ラは建設機械や農業機械の走行駆動輪に装着され、通常の温度条件および走行条件で使用されるものであり、寒冷地の積雪・氷結路面での駆動性・制動性、さらに耐摩耗性などを考慮したものは少ない。

特許文献１には、寒冷地における氷上性能を向上させるため、走行機体の駆動軸に装着されるゴムクロ−ラの少なくとも接地面側のゴム材料が０℃でのゴムの動的弾性率：Ｅ′が１８０ｋｇｆ／ｃｍ² 以下ものを使用することが開示されている。

また特許文献２には、タイヤ用の低温脆化のゴム組成物として、−４０℃、２０Ｈｚ、初期歪１０％及び動歪±０．５％で測定した動的粘弾性が所定の関係式を満たすものか開示されている。しかし、これらの技術は、いずれも極寒冷地における走行特性、および基本物性を十分に改善するものではない。
特開平１１−１３９３５９号公報特開２００３−２０３６５号公報

本発明は、上記問題点を解決し、極寒冷地での氷結路面、積雪路面での制動・駆動性、耐クラック等の性能を十分に改善したゴムクローラを提供するものである。

本発明は、粘弾性試験機で測定されたｔａｎδの値が最大値を示す温度が−３５℃以下で、−３５℃での複素弾性率（Ｅ＊）の値が３０ＭＰａ以下であるゴム組成物を用いたことを特徴とするゴムクローラである。ここで、本発明では−３５℃での複素弾性率（Ｅ＊）の値が、２０ＭＰａ以上で３０ＭＰａ以下のゴム組成物を用いることがより好ましい。

本発明の前記ゴム組成物は、ゴム成分として、天然ゴムまたはポリブタジエンゴムのうち少なくとも１種を３０質量部以上、スチレン−ブタジエンゴムを２５〜７０質量部含み、前記ゴム成分１００質量部に対して、硫黄が１．０〜２．０質量部、スルフェンアミド系の加硫促進剤０．５〜１．５質量部であり、加硫促進剤と硫黄の比（加硫促進剤／硫黄）が、０．２５〜１．５とすることが好ましい。

本発明のゴム組成物は、粘弾性試験機で測定されたｔａｎδの値が最大値を示す温度が−３５℃以下で、−３５℃での複素弾性率（Ｅ＊）の値が３０ＭＰａ以下であるため、−３５℃以下の極寒冷地において使用されても、柔軟なゴム特性を維持し、氷結路面、積雪路面での制動・駆動性、耐クラック等の性能を十分に維持したゴムクローラが得られる。

本発明は、粘弾性試験機で測定されたｔａｎδの値が最大値を示す温度が−３５℃以下で、−３５℃での複素弾性率（Ｅ＊）の値が３０ＭＰａ以下であるゴム組成物を用いたゴムクローラである。

極寒冷地での氷結路面、積雪路面での制動性・駆動性を改善するため、極低温におけるゴム組成物の摩擦力を高める必要がある。そこで本発明のゴム組成物は、ｔａｎδの値が最大値を示す温度が−３５℃以下に調整することで極低温でもゴム特性を維持することができる。さらに、−３５℃での複素弾性率（Ｅ＊）の値を３０ＭＰａ以下とし、極低温において柔軟性を維持し、さらに摩擦力を向上するように設計している。複素弾性率（Ｅ＊）が３０ＭＰａを超えると、ゴムが硬くなりに氷面との凝着力が低下するため、摩擦係数（μ）が大幅に低下し、要求される駆動性・制動性を確保できなくなり、さらに耐クラック性も低下する。そこで好ましい範囲としては、−３５℃での複素弾性率（Ｅ＊）が３０ＭＰａ以下、好ましくは２７ＭＰａ以下である。

一方、複素弾性率（Ｅ＊）の値が、２０ＭＰａ未満の場合、ゴム弾性が十分でなく、耐摩耗性が低下し、更に制動性・駆動性も低下する傾向にある。したがって−３５℃での複素弾性率（Ｅ＊）の値は、２０ＭＰａ以上で３０ＭＰａ以下の範囲がより好ましい。

＜ゴム成分＞
本発明のゴム組成物においては、ゴム成分として、ジエン系合成ゴム又はジエン系合成ゴムと天然ゴムとの混合物からなるゴム成分が用いられる。ここで、ジエン系合成ゴムとしては、例えばポリイソプレン合成ゴム（ＩＲ），ポリブタジエンゴム（ＢＲ），スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ），アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ），クロロプレンゴム（ＣＲ），ブチルゴム（ＩＩＲ）などが挙げられる。これらのゴムは単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。

本発明では、ゴム成分１００質量部に対して、天然ゴム及び／またはポリブタジエンゴムを３０質量部混合することが好ましい。またスチレン−ブタジエンゴムをゴム成分１００質量部に対して、２５〜７０質量部、さらにその他のゴム成分を混合することができる。スチレン−ブタジエンゴムの混合量が２５質量部未満のゴム成分では、作業性が著しく低下する。ゴム成分中のスチレン−ブタジエンゴムのより好ましい混合量は４０〜７０質量部である。ここでスチレン−ブタジエンゴムは、乳化重合法，溶液重合法などで製造できる。

低温時の複素弾性率（Ｅ＊）の値を低く調整するには、ポリブタジエンゴムの配合が望ましい。しかしゴムクロ−ラのラグ用ゴムとして要求される耐クラック性および耐摩耗性を維持する観点から、スチレン−ブタジエンゴムとの混合が好ましい。

＜カーボンブラック＞
本発明のゴム組成物においては、補強性及び耐摩耗性などを向上させるためカーボンブラックを配合することが好ましい。ここでカーボンブラックとしては、チャンネルブラック，ファーネスブラック，アセチレンブラック及びサーマルブラックなどいずれも使用できる。カーボンブラックは、ゴム組成物の低温特性を発揮する為には、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ値）が８０ｍ²／ｇ以上、ジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ値）が４５ｍｌ／１００ｇ以上のものが好適である。このＢＥＴ値が８０ｍ²／ｇ未満の場合、あるいはＤＢＰ値が４５ｍｌ／１００ｇ未満の場合、充分な補強性や耐摩耗性が得られにくく、一方ＢＥＴ値やＤＢＰ値が大きすぎると低温特性が得られにくい。耐摩耗性、補強性、および耐クラック性を総合的にバランスよく改善するには、ＢＥＴ値は９０〜２５０ｍ²／ｇであり、また、ＤＢＰ値は１００〜１８０ｍｌ／１００ｇである。なお、ＢＥＴ値はＡＳＴＭＤ３０３７−８８に準拠して測定され、ＤＢＰ値はＪＩＳＫ６２２１−１９８２に準拠して測定される。

本発明においては、カーボンブラックは一種、あるいは二種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その配合量は、ゴム成分１００質量部に対し、１０質量部以上、好ましくは２０〜１００質量、特に４０〜７０質量部である。

なお、本発明のゴム組成物ではカーボンブラックと併用して、またはカーボンブラックに替えてシリカ及び／または水酸化アルミニウムを配合することができる。その場合、シリカ、水酸化アルミニウムのゴム組成物での分散性を良くし補強性を向上させるためカップリング剤、特にシラン系カップリング剤を配合することが好適である。

＜加硫剤、加硫促進剤＞
本発明のゴム組成物には、加硫剤及び加硫促進剤を所定量配合される。加硫剤として、硫黄のほか、含硫黄有機化合物、例えばテトラメチルチウラム・ジサルファイド、テトラエチルチウラム・ジサルファイド、テトラブチルチウラム・ジサルファイド等のチウラム類、アルキル・フェノール・ジサルファイド、ジチオ酸塩などが使用できる。その配合量は、ゴム成分１００質量部に対して、０．５〜３．０質量部、好ましくは１．０〜２．０質量部の範囲である。

また、加硫促進剤としては、特に限定はないが、チアゾール系の加硫促進剤、特に好ましくはスルフェンアミド系の加硫促進剤が好適に使用される。例えば、チアゾール系の加硫促進剤として２−メルカプト・ベンゾチアゾール（Ｍ）、ジ・ベンゾチアジル・ジサルファイド（ＤＭ）、２−メルカプトベンゾチアゾールの塩酸塩（ＭＺ）、２−メルカプトベンゾチアゾールのシクロヘキシルアミン塩（ＭＨ）、２−メルカプトベンゾチアゾールのナトリウム塩（Ｍ−Ｎａ）、２−（２，４−ジニトロフェニル）メルカプトベンゾチアゾール（ＤＢＭ）などがある。

またスルフェンアミド系として、シクロヘキシル・ベンゾチアジルスルフェンアミド（ＣＺ）、Ｎ−オキシジエチレン・ベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＮＳ）、Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド（ＢＮＳ）、２−（チモルポリニル・ジチオ）ベンゾチアゾール（ＤＳ）等がある。

なお加硫促進剤としてその他、チウラム系、ジチオ酸系、チオウレア系等が使用でき、これらの混合系も使用できる。加硫促進剤の配合量は、ゴム成分１００質量部に対して、０．２〜２．０質量部、好ましくは０．５〜１．５質量部の範囲である。

更に、加硫剤と加硫促進剤の配合割合Ｒ（加硫促進剤／加硫剤）は、０．２５〜１．５、好ましくは０．５〜１．０の範囲に調整される。配合割合Ｒの値が、０．２５未満の場合、未反応の硫黄がゴム組成物に残存し、ゴム組成物の基本特性が安定せず経時的に変化する可能性がある。一方、配合割合Ｒが１．５を超えると、モノサルファイドによる架橋量がポリサルファイド架橋量よりも相対的に高くなり、低温（−３５℃）における複素弾性率（Ｅ＊）を３０ＭＰａ以下に調整することが困難になる。

＜その他の配合剤＞
本発明のゴム組成物は、所望により、タイヤ業界で用いられる各種薬品、例えば充填剤、補強剤、老化防止剤、粘着付与剤、スコーチ防止剤、軟化剤、可塑剤、亜鉛華、ステアリン酸などを含有させることができる。なお、本発明のゴム組成物は、上記成分を通常のロ−ル、バンバリ−ミキサ−、ニ−ダ−等により混練りすることにより得られる。

以下、本発明のゴムクローラを実施例に基づき詳細に説明する。本発明のゴムクロ−ラを表１の配合にて製造し、同様にゴムサンプルを製造して性能評価を行ない、その試験結果を表１に併せて示す。なお、動的粘弾性特性及び性能評価は、次の方法で行った。

（注１）天然ゴム：ＪＳＲ２０
（注２）ポリブタジエン：日本ゼオン社製の１２２０
（注３）スチレン−ブタジエンゴム：ＪＳＲ社製の１５０２
（注４）カーボンブラックＨＡＦ：ＢＥＴ値：７０〜９０ｍ²／ｇ、ＤＢＰ値：１１５ｍｌ／１００ｇ
（注５）加硫促進剤ＣＺ：シクロヘキシル・ベンゾチアジルスルフェンアミド
（１）ｔａｎδ：複素弾性率（Ｅ＊）
粘弾性試験機（上島製作所社製）を用いて、周波数１０Ｈｚ、動歪、両側２％（ＤＳＡ）、温度−６０℃〜−１０℃の条件で測定した値である。
（２）耐クラック性
デマッチャ試験機を用いて、雰囲気温度−３５℃で１００回屈曲後に屈曲部を観察した。サンプルは、幅２５ｍｍ×長さ１５０ｍｍ×厚さ１０ｍｍのものを用いた。評価基準は次のとおりとした。

× ：５０％以上クラックが発生した。

△ ：１０％以上クラックが発生した。

○ ：１０％未満クラックが発生した。

◎ ：クラックが発生しなかった。

＜評価結果＞
表１において、実施例１〜４は、いずれもｔａｎδのピーク温度を−３５℃以下とし、複素弾性率（Ｅ＊）を、２０ＭＰａ〜２７ＭＰａに調整したものであり、耐クラック性が改善されていることが認められる。

本発明は、極低温においてゴム特性を維持することのできるゴム組成物を用いた為、−３５℃近い温度条件で使用しても、氷結路面、積雪路面に対する摩擦係数を高く維持することができ、かつクラックの発生を軽減したゴムクローラを得ることができる。

Claims

ゴム成分として天然ゴムまたはポリブタジエンゴムのうち少なくとも１種を３０質量部以上、スチレン−ブタジエンゴムを２５〜７０質量部含み、前記ゴム成分１００質量部に対して、加硫剤が０．５〜３．０質量部、スルフェンアミド系の加硫促進剤０．２〜２．０質量部であり、加硫促進剤と加硫剤の比（加硫促進剤／加硫剤）が、０．２５〜１．５であるゴム組成物であり、粘弾性試験機で測定されたｔａｎδの値が最大値を示す温度が−３５℃以下で、−３５℃での複素弾性率（Ｅ＊）の値が２０ＭＰａ以上で３０ＭＰａ以下である前記ゴム組成物を用いたことを特徴とするゴムクローラ。
ゴム成分１００質量部に対して、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が、８０ｍ ² ／ｇ以上で、ジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）が４５ｍｌ／１００ｇ以上であるカーボンブラックを２０〜１００質量部配合したことを特徴とする請求項１記載のゴムクローラ。