JP6883417B2 - ゴム組成物 - Google Patents

Description

本発明は、加工性に優れたゴム組成物に関し、かかるゴム組成物は低発熱性に優れたタイヤ用加硫ゴムの原料として有用である。

トレッドなどのタイヤを構成する部材の原料となるゴム組成物中には、従来から軟化剤として、例えばアロマオイルなどのプロセスオイルが使用されている。しかしながら、プロセスオイルを配合した加硫ゴムは発熱性が高くなる傾向があり、その結果、例えばトレッド用途などで使用した場合、ヒステリシスロス悪化に伴うタイヤの転がり抵抗悪化により、タイヤ燃費性能が悪化するという問題がある。また、アロマオイルなどは、多環式芳香族成分による発がん性の懸念もあり、近年の環境意識の高まりも相俟って、アロマオイルなどに代わる新しい軟化剤が求められている。

下記特許文献１では、老化に伴う硬化を低減することを目的として、天然由来のポリフェノールをゴム組成物に配合するする技術が記載されている。

また、下記特許文献２では、広い周波数領域でエネルギーロスを高度に制御し、特に湿潤路面で高い摩擦力を有するタイヤ用トレッドを提供することを目的として、ヨウ素価８０以上の植物油脂から得られる脂肪酸をゴム組成物に配合する技術が記載されている。

特開２０１０−１３２８６４号公報 特開２００５−２１３４１５号公報

ただし、本発明者が鋭意検討したところ、上記先行技術では、加硫ゴムとした場合に、タイヤの低発熱性に関し、さらなる改良の余地があることが判明した。加えて、ゴム組成物の加工性に関しても、さらなる改良の余地があることが判明した。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、タイヤの低発熱性が向上した加硫ゴムの原料となり、加工性に優れたゴム組成物を提供することにある。

上記課題は下記構成により解決可能である。すなわち本発明は、ゴム成分の全量を１００質量部としたとき、トウダイグサ科の植物油を１〜６０質量部含有することを特徴とするゴム組成物に関する。前記植物油が、非可食資源由来であり、不飽和脂肪酸を５０質量％以上含有するものであることが好ましい。本発明に係るゴム組成物は、上記特定の植物油を含有し、かかる植物油はゴム成分、特にはジエン系ゴムとの相溶性に優れる。その結果、ゴム組成物の加工性を向上できるとともに、得られる加硫ゴムの物性悪化、例えば低発熱性の悪化を抑制することができる。

上記ゴム組成物において、ゴム組成物中に含まれる軟化剤成分の全量を１００質量％としたとき、前記植物油を１０質量％以上含むことが好ましく、前記トウダイグサ科の植物が、アブラギリ、カントンアブラギリ、ナンヨウアブラギリおよびパラゴムノキからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましく、ゴム成分として、天然ゴムを５〜１００質量部含有することが好ましい。これらの構成によれば、ゴム組成物の加工性と加硫ゴムの低発熱性とを、さらにバランス良く向上することができる。

本発明に係るゴム組成物は、トウダイグサ科の植物油を含有する点が特徴である。ここで、「トウダイグサ科の植物油」とは、トウダイグサ科の種子を原料として得られた油成分を意味するものとする。

トウダイグサ科は、非可食資源由来の植物であり、エノキグサ亜科、ハズ亜科およびトウダイグサ亜科などに分類可能である。ハズ亜科にはアブラギリ属およびパラゴムノキ属などが含まれる。トウダイグサ科の植物の中でも、本発明においては、アブラギリ、カントンアブラギリ、ナンヨウアブラギリおよびパラゴムノキからなる群より選択される少なくとも１種を使用した場合、ゴム組成物の加工性と加硫ゴムの低発熱性とを、さらにバランス良く向上することができるため好ましい。また、トウダイグサ科の植物の中でも、不飽和脂肪酸を５０質量％以上含有するものを使用した場合、ゴム成分、特にはジエン系ゴムとの相溶性に優れるため、加硫ゴムとした場合に低発熱性などの物性悪化を抑制できるため好ましい。

ゴム成分の全量を１００質量部としたとき、本発明に係るゴム組成物中、トウダイグサ科の植物油を１〜６０質量部含有することが好ましく、１〜３０質量部含有することが好ましい。また、本発明に係るゴム組成物中、ゴム組成物中に含まれる軟化剤成分の全量を１００質量％としたとき、植物油を１０質量％以上含むこと含有する場合、軟化剤成分とゴム成分、特にはジエン系ゴムとの相溶性が向上するため好ましく、３０質量％以上含むことがより好ましい。本発明における軟化剤の定義については後述する。

本発明に係るゴム組成物は、好適にはゴム成分としてジエン系ゴムを含有する。ジエン系ゴムとしては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエン（ＢＲ）、ポリスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）などが挙げられる。必要に応じて、末端を変性したもの（例えば、末端変性ＳＢＲなど）、あるいは所望の特性を付与すべく改質したもの（例えば、改質ＮＲ）も好適に使用可能である。これらの中でも、トウダイグサ科の植物油、特には、パラゴムノキとの相溶性に優れるＮＲを使用することが好ましい。ＮＲを使用する場合は、ゴム成分の全量を１００質量部とした時、ＮＲを５〜１００質量部含有することが好ましい。

本発明に係るゴム組成物は、充填剤としてシリカを含有することが好ましい。シリカとしては、通常のゴム補強に用いられる湿式シリカ、乾式シリカ、ゾル−ゲルシリカ、表面処理シリカなどが用いられる。なかでも、湿式シリカが好ましい。シリカの配合量は、ゴム成分の全量を１００質量部としたとき、２０〜１２０質量部であることが好ましく、４０〜１００質量部であることがより好ましい。

シランカップリング剤としては、分子中に硫黄を含むものであれば特に限定されず、ゴム組成物においてシリカとともに配合される各種のシランカップリング剤を用いることができる。例えば、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド（例えば、デグサ社製「Ｓｉ６９」）、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド（例えば、デグサ社製「Ｓｉ７５」）、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（４−トリエキトシシリルブチル）ジスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−トリメトキシシリルエチル）ジスルフィドなどのスルフィドシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、メルカプトプロピルジメチルメトキシシラン、メルカプトエチルトリエトキシシランなどのメルカプトシラン、３−オクタノイルチオ−１−プロピルトリエトキシシラン、３−プロピオニルチオプロピルトリメトキシシランなどの保護化メルカプトシランが挙げられる。シランカップリング剤の配合量は、シリカ１００質量部に対して１〜２０質量部であることが好ましく、より好ましくは３〜１０質量部である。

本発明に係るゴム組成物は、ジエン系ゴム、トウダイグサ科の植物油、シリカおよびシランカップリング剤に加えて、カーボンブラック、加硫系配合剤、老化防止剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、ワックス、オイルなどの軟化剤、加工助剤などを配合することができる。

カーボンブラックは、例えばＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦなど、通常のゴム工業で使用されるカーボンブラックの他、アセチレンブラックやケッチェンブラックなどの導電性カーボンブラックを使用することができる。

本発明に係るゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、カーボンブラックを１〜８０質量部配合することが好ましく、５〜６０質量部であることがより好ましい。

本発明において軟化剤とは、トウダイグサ科の植物油以外に、オリーブ油、綿実油、なたね油、コーン油、ごま油、大豆油、アマニ油などの可食資源由来の油の他、プロセス油などが挙げられる。ただし、前述のとおり、本発明においては、トウダイグサ科の植物油以外の配合量は少ないことが好ましい。

老化防止剤としては、ゴム用として通常用いられる、芳香族アミン系老化防止剤、アミン−ケトン系老化防止剤、モノフェノール系老化防止剤、ビスフェノール系老化防止剤、ポリフェノール系老化防止剤、ジチオカルバミン酸塩系老化防止剤、チオウレア系老化防止剤などの老化防止剤を単独、または適宜混合して使用しても良い。老化防止剤の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して０．１〜１０質量部であることが好ましい。

加硫系配合剤としては、硫黄、有機過酸化物などの加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤などが挙げられる。

加硫系配合剤としての硫黄は通常のゴム用硫黄であればよく、例えば粉末硫黄、沈降硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄などを用いることができる。加硫後のゴム物性や耐久性などを考慮した場合、ゴム成分１００質量部に対する硫黄の配合量は、硫黄分換算で０．１〜１０質量部が好ましい。

加硫促進剤としては、ゴム加硫用として通常用いられる、スルフェンアミド系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤、チオウレア系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤、ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤などの加硫促進剤を単独、または適宜混合して使用しても良い。ゴム成分１００質量部に対する加硫促進剤の配合量は、０．１〜１０質量部が好ましい。

本発明に係るゴム組成物は、ジエン系ゴム、ジエン系ゴム、トウダイグサ科の植物油、シリカおよびシランカップリング剤に加えて、必要に応じて、カーボンブラック、加硫系配合剤、老化防止剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、ワックス、やオイルなどの軟化剤、加工助剤などを、バンバリーミキサー、ニーダー、ロールなどの通常のゴム工業において使用される混練機を用いて混練りすることにより得られる。

また、上記各成分の配合方法は特に限定されず、硫黄系加硫剤、および加硫促進剤などの加硫系配合剤以外の配合成分を予め混練してマスターバッチとし、残りの成分を添加してさらに混練する方法、各成分を任意の順序で添加し混練する方法、全成分を同時に添加して混練する方法などのいずれでもよい。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例などについて説明する。なお、実施例などにおける評価項目は、各ゴム組成物を１５０℃にて３０分間加熱、加硫して得られたゴムサンプルを下記の評価条件に基づいて評価を行った。

（１）低発熱性（発熱特性）
東洋精機（株）製の粘弾性試験機を使用し、周波数１０Ｈｚ， 静歪１０％， 同歪１％， 温度６０℃で損失係数ｔａｎδを測定した。実施例１−６および比較例２については、比較例１の値を１００として指数評価を行い、実施例７−９および比較例４については、比較例３の値を１００として指数評価を行い、実施例１０−１２および比較例６については、比較例５の値を１００として指数評価を行った。数値が低いほど、低発熱性に優れることを意味する。

（２）加工性
ＪＩＳ Ｋ６３００に準拠して東洋精機（株）製ロータレスムーニー測定機を用い、未加硫ゴムを１００℃で１分間余熱後、４分後のトルク値をムーニー単位で測定し、実施例１−６および比較例２については、比較例１の値を１００として指数評価を行い、実施例７−９および比較例４については、比較例３の値を１００として指数評価を行い、実施例１０−１２および比較例６については、比較例５の値を１００として指数評価を行った。数値が低いほど、ゴム組成物の加工性に優れることを意味する。

（ゴム組成物の調製）
表１〜３の配合処方に従い、実施例１〜１２および比較例１〜６のゴム組成物を配合し、通常のバンバリーミキサーを用いて混練し、ゴム組成物を調整した。表１〜３に記載の各配合剤を以下に示す（表１において、各配合剤の配合量を、ゴム成分１００質量部に対する質量部数で示す）。
ａ）軟化剤成分
プロセスオイル；ＪＯＭＯサンエナジー社製「プロセスＰ２００」
パーム油（アブラヤシの果実より得られる可食性植物油）；山桂産業社製、不飽和脂肪酸含有量：４６ｗｔ％
アブラギリ種子油；山桂産業社製「桐油」、不飽和脂肪酸含有量：８２ｗｔ％
ナンヨウアブラギリ種子油；日本植物燃料社製、不飽和脂肪酸含有量：７８ｗｔ％
パラゴムノキ種子油；Ｖｉｅｔ Ｄｅｌｔａ社製、不飽和脂肪酸含有量：５５ｗｔ％
ｂ）ゴム成分
ＳＢＲ１（末端未変性ＳＢＲ）；ランクセス社製「ＶＳＬ５０２５−０ＨＭ」
ＳＢＲ２（末端変性ＳＳＢＲ）；ＪＳＲ社製「ＨＰＲ３５０」
ＮＲ；ＲＳＳ＃３
ＢＲ；宇部興産社製「ＢＲ１５０Ｂ」
ｃ）シリカ；東ソー・シリカ社製「ニップシールＡＱ」
ｄ）カーボンブラック；三菱化学社製「ダイアブラックＮ３４１」
ｅ）シランカップリング剤；エボニック・デグサ社製「Ｓｉ６９」
ｆ）亜鉛華；三井金属鉱業社製「亜鉛華１号」
ｇ）老化防止剤；住友化学社製「アンチゲン６Ｃ」
ｈ）ステアリン酸；花王社製「ルナックＳ−２０」
ｉ）ワックス；日本精鑞社製「ＯＺＯＡＣＥ０３５５」
ｊ）硫黄；鶴見化学工業社製「５％油入微粉末硫黄」
ｋ）加硫促進剤
加硫促進剤１；住友化学社製「ソクシノールＣＺ」
加硫促進剤２；大内新興化学工業社製「ノクセラーＤ」

表１〜３の結果から、実施例１〜１２に係るゴム組成物は加工性に優れ、かつこれらの加硫ゴムは低発熱性に優れることが分かる。

Claims (5)

1. ゴム成分の全量を１００質量部としたとき、トウダイグサ科の植物油を４０〜６０質量部含有することを特徴とするゴム組成物。
2. 前記植物油が、非可食資源由来であり、不飽和脂肪酸を５０質量％以上含有するものである請求項１に記載のゴム組成物。
3. ゴム組成物中に含まれる軟化剤成分の全量を１００質量％としたとき、前記植物油を１０質量％以上含む請求項１または２に記載のゴム組成物。
4. 前記トウダイグサ科の植物が、アブラギリ、カントンアブラギリ、ナンヨウアブラギリおよびパラゴムノキからなる群より選択される少なくとも１種である請求項１〜３のいずれかに記載のゴム組成物。
5. ゴム成分として、天然ゴムを５〜１００質量部含有する請求項１〜４のいずれかに記載のゴム組成物。