JP5128771B2 - ゴム組成物 - Google Patents

Description

本発明は、ゴム組成物に関する。

近年、環境問題が重視されるようになり、ＣＯ₂排出抑制の規制が強化され、また、石油原料は有限であって供給量が年々減少しており、将来的に石油価格の高騰が予測されることから、石油資源から石油外資源へと積極的に代替する必要がある。このことは、全重量に対して、合成ゴムを約２割、カーボンブラックを約２割、他にアロマオイルや合成繊維を含んでおり、全体で５割以上の石油資源からなる原材料を含むタイヤなどのゴム組成物にもあてはまることである。

しかし、石油資源であるカーボンブラックを石油外資源由来の補強用充填剤に代替した場合、耐候性が低下するなどの不利益が生じるように、石油資源を石油外資源へと大幅に代替することにより、得られたゴム組成物の性能が低下するという問題があった。

また、特許文献１には、石油資源由来の補強材であるカーボンブラックの代替物として粉砕瀝青炭を含むタイヤが開示されているが、ハロゲン化ブチルゴムのような石油資源由来の合成ゴムを多量に用いたものであり、依然として石油資源由来の原材料に対する依存性が高いものであった。

このように、主として石油外資源から構成され、さらに、良好な性能を有するゴム組成物は得られていなかった。

特開平５−４３７５５号公報

本発明は、主として石油外資源から構成され、さらに良好な性能を有するゴム組成物を提供することを目的とする。

本発明は、天然ゴムおよび／またはエポキシ化天然ゴムを含むゴム成分１００重量部に対して、瀝青炭を２〜２０重量部含有するゴム組成物に関する。

また、本発明は、前記ゴム組成物を用いたタイヤに関する。

本発明によれば、天然ゴムおよび／またはエポキシ化天然ゴムを含むゴム成分に対して、瀝青炭を特定量配合することにより得られたゴム組成物は、主として石油外資源から構成されたものであり、石油資源から構成されるゴム組成物に対して性能を低下させることなく、良好な耐候性を奏するものである。

本発明のゴム組成物は、ゴム成分および瀝青炭を含有する。

本発明で使用するゴム成分は、天然ゴム（ＮＲ）やエポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）を含む。なかでも、安価であるため、ゴム成分としてはＮＲが好ましい。

また、前記ゴム成分には、本発明の効果を損なわない程度であれば、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）などの通常ゴム工業に用いられるものを使用することができる。

ゴム成分中のＮＲおよび／またはＥＮＲの含有率は、７０重量％以上が好ましく、８０重量％以上がより好ましい。含有率が７０重量％未満では、石油外資源の含有比率が小さくなる傾向がある。また、ゴム成分中のＮＲおよび／またはＥＮＲの含有率は、積極的に石油外資源を使用していることから、１００重量％であることが好ましい。

本発明において、瀝青炭（bituminous coal）とは、石炭一般を含むものであり、石油外資源である。瀝青炭としては、粘結炭および非粘結炭がある。

瀝青炭の炭素含量は、６０％以上が好ましく、６５％以上がより好ましく、７０％以上がさらに好ましい。炭素含量が６０％未満では、水分を多く含むため扱いにくくなる傾向がある。また、瀝青炭の炭素含量は、９０％以下が好ましく、８０％以下がより好ましい。炭素含量が９０％をこえると、コストがかかる傾向がある。

瀝青炭の平均粒子径は、０．１μｍ以上が好ましく、０．２μｍ以上がより好ましい。平均粒子径が０．１μｍ未満では、コストがかかる傾向がある。また、瀝青炭の平均粒子径は、３０μｍ以下が好ましく、２５μｍ以下がより好ましい。平均粒子径が３０μｍをこえると、ゴムの補強性が低下する傾向がある。

瀝青炭の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して２重量部以上、好ましくは５重量部以上である。瀝青炭の含有量が２重量部未満では、充分な紫外線遮蔽効果が得られない。また、瀝青炭の含有量は、２０重量部以下、好ましくは１８重量部以下である。瀝青炭の含有量が２０重量部をこえると、加工性が低下する。

本発明のゴム組成物は、さらに、シリカ、炭酸カルシウム、アルミナ、クレー、タルクなどの白色充填剤を含有することが好ましい。白色充填剤としては、従来ゴム組成物において慣用されるもののなかから任意に選択して用いることができるが、とくに、カーボンに近い補強性を有することから、主としてシリカが好ましい。

シリカとしては、とくに制限はなく、湿式法または乾式法により調製されたものを用いることができる。

白色充填剤の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して、３０〜１００重量部が好ましい。白色充填剤の含有量が３０重量部未満では、補強性が小さい傾向がある。また、白色充填剤の含有量が１００重量部をこえると、加工性が悪化する傾向がある。なお、本発明のゴム組成物を、タイヤトレッドとして使用する場合、白色充填剤の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して３０〜１００重量部が好ましく、タイヤのサイドウォールとして使用する場合は４０〜８０重量部が好ましく、タイヤのクリンチエイペックスとして使用する場合は３０〜１００重量部が好ましい。

本発明のゴム組成物がタイヤ部材のなかでもとくにクリンチエイペックスに使用される場合、該ゴム組成物は、さらに薄板状天然鉱石を含有することが好ましい。

薄板状天然鉱石の平均粒子径は２〜３０μｍが好ましい。平均粒子径が２μｍ未満では、粉砕にコストがかかる傾向がある。また、平均粒子径が３０μｍをこえると、破壊の起点となり、耐屈曲疲労性が低下する傾向がある。なお、平均粒子径は薄板状天然鉱石の長径をいう。

薄板状天然鉱石のアスペクト比（扁平率）は３〜３０が好ましい。アスペクト比が３未満では、充分なゴム硬度が得られない傾向がある。また、アスペクト比が３０をこえると、ゴムへの分散が低下し、破壊強度が落ちる傾向がある。ここでアスペクト比とは、薄板状天然鉱石における厚さに対する長径の比をいう。

薄板状天然鉱石の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して５〜１２０重量部が好ましい。薄板状天然鉱石の含有量が５重量部未満では、効果が小さい傾向がある。また、薄板状天然鉱石の含有量が１２０重量部をこえると、ゴムへの分散が困難になるうえ、発熱しやすくなる傾向がある。

本発明のゴム組成物は、さらに、軟化剤を含有することが好ましい。軟化剤としては、アロマオイルなどの石油資源由来のオイル、および植物油脂などの石油外資源由来のオイルがあげられるが、とくに、石油外資源由来のオイルが好ましい。

石油外資源由来のオイルとしては、動物油脂および植物油脂があげられる。

動物油脂としては、具体的に、牛脂などがあげられる。

また、植物油脂として、ひまし油、綿実油、亜麻仁油、菜種油、パーム油、やし油、落花生油、ロジン、パインオイル、パインタール、トール油、コーン油、米油、紅花油、ごま油、オリーブ油、ひまわり油、パーム油、椿油、ホホバ油、マカデミアナッツ油、サフラワー油、桐油などがあげられる。

石油外資源由来のオイルとしては、とくに、供給が安定して、価格が安価であることから、植物油脂が好ましい。

軟化剤のヨウ素価（油脂１００ｇに付加されることができるヨウ素のグラム数）は、１３０以下が好ましい。ヨウ素価が１３０をこえると、発熱しやすくなる傾向がある。

軟化剤の含有量は、加硫後のゴム組成物のゴム硬度が４０〜９０となる量含有されていることが好ましい。ゴム硬度が４０未満では、必要な剛性が得られない傾向がある。また、ゴム硬度が９０をこえると、加工性に劣る傾向がある。なお、ゴム硬度は、ＪＩＳ−Ａ硬度計を用いて測定される。

本発明のゴム組成物をタイヤトレッドとして使用する場合、軟化剤の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して、５〜４０重量部が好ましく、タイヤのサイドウォールとして使用する場合は２〜１０重量部が好ましく、タイヤのクリンチエイペックスとして使用する場合は２〜１０重量部が好ましい。

本発明のゴム組成物は、前記ゴム成分、瀝青炭、白色充填剤、薄板状天然鉱石および軟化剤以外にも、添加剤として配合される硫黄などの加硫剤、老化防止剤、ワックス、ステアリン酸、酸化亜鉛、加硫促進剤などを配合することができる。

本発明のゴム組成物は、タイヤ用ゴム組成物として好適に使用されるが、瀝青炭を添加すると紫外線遮蔽効果が得られることから、とくに、タイヤの外部コンポーネント用ゴム組成物とすることが好ましい。

本発明のゴム組成物をタイヤ用とする場合、タイヤ部材のなかでもとくに、トレッド、サイドウォール、クリンチエイペックス、インナーライナーに用いられ、紫外線にさらされる程度が多いことから、とくにトレッド、サイドウォール、クリンチエイペックスに用いられることが好ましい。

実施例にもとづいて、本発明を詳細に説明するが、本発明は、これらのみに限定されるものではない。

次に、本発明で使用した薬品をまとめて説明する。

（石油外資源からなる原材料）
天然ゴム（ＮＲ）：ＲＳＳ＃３
カーボンブラック（ＩＳＡＦ）：三菱化学（株）製のダイヤブラックＩ
カーボンブラック（ＦＥＦ）：三菱化学（株）製のダイヤブラックＥ
瀝青炭：コールフィラー製のオースチンブラック（炭素含量：７７％、揮発分：１７％、平均粒子径：５μｍ、比重：１．３）
シリカ：テグッサ・ヒュルス（株）製のウルトラジルＶＮ３
カップリング剤：デグッサ・ヒュルス（株）製のＳｉ−６９（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド）
セリサイト：日本フォラム（株）製のＫＭ−Ｓ（平均粒子径：１７μｍ、アスペクト比：１５）
植物油：日清製油（株）製の精製パーム油Ｊ（Ｓ）（ヨウ素価：１００）
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸椿
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華２種
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄

（石油資源からなる原材料）
ワックス：日本製蝋（株）製のオゾエース０３５５
老化防止剤：住友化学工業（株）製のアンチゲン６Ｃ
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルファンアミド）

実施例１〜３および比較例１〜６
上記の材料を表１に示す配合にしたがって、硫黄および加硫促進剤以外の薬品をバンバリーミキサーで、１５０℃の条件下で５分間混練りし、混練り物を得た。次に、２軸オープンロールで得られた混練り物に硫黄および加硫促進剤を添加し、８０℃の条件下で５分間混練りした。得られた未加硫ゴム組成物を用いてゴムシートを作製し、得られたゴムシートを用いて、それぞれ表１に示すタイヤ部材の形状に成形した（トレッド：実施例１および比較例１〜２、サイドウォール：実施例２および比較例３〜４、クリンチエイペックス：実施例３および比較例５〜６）。他のタイヤ部位と貼り合わせ、１５０℃、２５ｋｇｆにて３５分加硫することにより、実施例１〜３および比較例１〜６の試験用タイヤ（タイヤサイズ：１９５／６５ Ｒ１５ ９１Ｓ）を作製し、以下の測定試験に使用した。

（耐候性評価）
試験用タイヤを乗用車に装着し、４０ｋｍ／ｈの速度で走行し、３００００ｋｍ走行後の各タイヤについて、実施例１および比較例１〜２はトレッド部の表面状態について、実施例２および比較例３〜４はサイド部の表面状態について、ならびに、実施例３および比較例５〜６はクリンチエイペックスの表面状態について以下の基準で３段階評価した。
○：クラック（亀裂）が発生しない。
△：しわが発生する。
×：クラックが発生する。

試験結果を表１に示す。

Claims (2)

1. 天然ゴムおよび／またはエポキシ化天然ゴム１００重量％からなるゴム成分１００重量部に対して、炭素含量が６０〜７７重量％の瀝青炭を２〜２０重量部含有し、
   シリカを５５〜８５重量部含有するゴム組成物。
2. 請求項１記載のゴム組成物を用いたタイヤ。