JP6994030B2 - ゴム組成物、架橋ゴム組成物、ゴム物品及びタイヤ - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、(A)天然ゴム、スチレン・ブタジエン共重合ゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、アクリロニトリルブタジエン共重合ゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴムおよびハロゲン化ブチルゴムから選ばれるゴム100重量部に対して、(B)炭水化物を0.5~10重量部、(C)メトキシ化メチロールメラミン樹脂を0.5~10重量部、及び(D)カルボン酸コバルト塩をコバルト量として0.05~1重量部を配合することにより、スチールコードとの加硫接着における接着性及びゴムの硬度を改良する技術が開示されている。
また、特許文献2に開示された技術についても、ゴム組成物が低弾性であるため、加硫ゴム組成物を大きく変形させた際の耐亀裂性や、耐摩耗性については、十分な効果が得られておらず、さらなる改良が望まれていた。
上記構成を具えることによって、優れた耐亀裂性及び耐摩耗性を実現できる。
上記構成を具えることによって、優れた耐亀裂性及び耐摩耗性を実現できる。
上記構成を具えることによって、優れた耐亀裂性及び高耐摩耗性を実現できる。
(ゴム組成物)
本発明のゴム組成物は、ゴム成分と、多価アルコールとを含み、300%モジュラス(M300)が7MPa未満であるゴム組成物である。
本発明のゴム組成物に含まれるゴム成分については、天然ゴムを30質量%以上含有する。天然ゴムを30質量%以上含有することで、優れた耐亀裂性及び耐摩耗性を得ることができる。また、前記ゴム成分は、前記天然ゴムの他にも、任意の合成ゴムを含有することが可能である。
ただし、後述する多価アルコールによる添加剤との相互作用向上効果が得られ、より優れた耐亀裂性及び耐摩耗性を得ることができる点からは、前記ゴム成分は、ジエン系合成ゴムを含むことが好ましい。
また、前記ゴム成分における前記天然ゴムの含有量については、30質量%以上であることを要し、50質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい。
そして、本発明のゴム組成物は、上述したゴム成分に加えて、該ゴム成分100質量部に対して、0.1質量部以上5.0質量部未満の多価アルコールをさらに含むことを特徴とする。
ゴム組成物中の多価アルコールが、前記ゴム成分中のゴム分子と添加剤との相互作用を高めることによって、架橋後のゴムの物理的特性を均質化させることができる結果、上述したM300が7MPaと低い場合であっても、耐亀裂性及び耐摩耗性を向上できる。前記多価アルコールの含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して0.1質量部未満の場合には、多価アルコールが少な過ぎるため、十分な耐亀裂性及び耐摩耗性の向上効果が得られず、一方、前記多価アルコールの含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して5.0質量部以上である場合には、多価アルコールが多くなりすぎるため、耐亀裂性が低下するおそれがある。
なお、同様の観点から、前記多価アルコールの含有量は、前記ゴム成分100質量部に対して1.5~4.0質量部であることが好ましい。
ただし、より高いレベルで耐亀裂性及び耐摩耗性を両立できる点からは、直鎖状多価アルコールを含むことが好ましく、直鎖状多価アルコール及び環状多価アルコールのいずれも含むことがより好ましい。
本発明のゴム組成物は、上述したゴム成分及び多価アルコールに加えて、充填材を含むことができる。
充填材を、前記ゴム成分とともに含むことで、低ロス性や耐摩耗性等の特性を向上できる。
その中でも、前記充填材として、カーボンブラック、又は、カーボンブラック及びシリカを用いることが好ましい。より優れた低ロス性が得られ、耐亀裂性及び耐摩耗性についても向上させることができるためである。
また、該カーボンブラックの含有量については、前記ゴム成分100質量部に対して、40質量部未満であることが好ましく、20質量部以下であることがより好ましい。前記カーボンブラックの含有量が、ゴム成分100質量部に対して40質量部以上となると、ゴムの弾性が高くなるおそれがある。
また、前記シリカの含有量については、特に限定はされないが、前記カーボンブラックとの合計含有量(シリカ+カーボンブラックの含有量)で、前記ゴム成分100質量部に対して70質量部を超えることが好ましい。ゴム組成物の補強性を高め、よりすぐれた耐亀裂性及び耐摩耗性を実現できるためである。
nM・xSiOY・zH2O・・・ (I)
(式中、Mは、アルミニウム、マグネシウム、チタン、カルシウム及びジルコニウムからなる群から選ばれる金属、これらの金属の酸化物又は水酸化物、及びそれらの水和物、並びに、これらの金属の炭酸塩から選ばれる少なくとも一種であり;n、x、y及びzは、それぞれ1~5の整数、0~10の整数、2~5の整数、及び0~10の整数である。)
本発明のゴム組成物は、上述した、ゴム成分、多価アルコール及び充填材の他に、ゴム工業界で通常使用される配合剤、例えば、架橋剤、加硫促進剤、軟化剤、樹脂、シランカップリング剤、老化防止剤、亜鉛華等を、本発明の目的を害しない範囲内で適宜選択して含むことができる。これら配合剤としては、市販品を好適に使用することができる。
前記軟化剤を含有する場合には、取り扱い容易性の観点から、上述した軟化剤中でも、25℃等の常温で液体であるもの、例えば、アロマオイル、パラフィンオイル、ナフテンオイル等の石油系軟化剤を含有することが好ましい。
さらに、軟化剤を含有する場合には、ゴム成分100質量部に対して、15質量部以上の含有量が好ましく、15~30質量部の含有量とすることがより好ましい。より優れたウェット性能及び氷上性能を実現しつつ、優れた耐亀裂性についても両立できるためである。
なお、本発明のゴム組成物の製造方法は、特に限定はされない。例えば、ゴム成分と、多価アルコールと、任意に配合されるその他の配合剤等とを、公知の方法で、配合し、混錬することで得ることができる。
なお、架橋の一種として加硫処理が挙げられる。その条件については、特に限定はされず、公知の加硫条件によって加硫処理を行うことができる。該加硫処理の条件としては、例えば、100℃以上、好ましくは125~200℃、より好ましくは130~180℃の温度で加硫処理が行われる。
本発明のゴム物品は、上述した本発明のゴム組成物を用いたことを特徴とする。本発明のゴム組成物をゴム物品の材料として含むことで、優れた他耐亀裂性及び耐摩耗性を実現できる。
前記ゴム物品については、特に限定はされず、タイヤ、ベルト、ホース、ゴムクローラ、防振ゴム、免震ゴム等が挙げられる。
本発明のタイヤは、上述した本発明のゴム組成物を用いたことを特徴とする。本発明のゴム組成物をタイヤ材料として含むことで、優れた耐亀裂性及び耐摩耗性を実現できる。
ここで、本発明のタイヤは、冬用タイヤとして用いることが好ましい。材料として用いている本発明のゴム組成物は、300%モジュラス(M300)が7MPa未満と低く、氷上性能に優れるためである。
なお、本発明のタイヤは、上述した本発明のゴム組成物をタイヤ部材のいずれかに用いる以外特に制限は無く、常法に従って製造することができる。なお、該タイヤに充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることができる。
表1A~1Cに示す配合に従って、常法で配合・混練することで、ゴム組成物のサンプルを調製した。
(実施例2-1~2-5、比較例2-1~2-3)
表2に示す配合に従って、常法で配合・混練することで、ゴム組成物のサンプルを調製した。
なお、得られた各サンプルについては、加硫処理を施した後、リング状の試験片に加工し、引張速度300mm/minでの引張試験をJIS K6251:2010に準拠して、300%伸長時のモジュラス(M300)を測定した。
得られたそれぞれのゴム組成物のサンプルについて、以下の評価(1)~(3)を実施した。
得られたそれぞれのゴム組成物のサンプルについて、キュラストメーター(JSR(株)製)を用いて評価した。即ち、キュラストメーターによるねじりトルクの最大値と最小値との差の10%+最小値に達するまでの時間(T10)を測定した。
評価は、比較例1-1及び比較例1-2については、比較例1-1のT10を100としたときの指数比で表示し、表1Aに示す。参考例1-1及び比較例1-3については、比較例1-3のT10を100としたときの指数比で表示し、表1Bに示す。参考例1-2~1-7及び比較例1-4については、比較例1-4のT10を100としたときの指数比で表示し、表1Cに示す。実施例2-1~2-5及び比較例2-1~2-3については、比較例2-1のサンプルの加硫時間を100としたときの指数比で表示し、表2に示す。なお、表1A~C、表2中の数値は、小さいほど加硫時間が短く、結果が良好であることを意味する。
得られたそれぞれのゴム組成物のサンプルについて、加硫処理を施した後、JIS K6264-2に準じて、ランボーン摩耗試験機を使用して23℃で摩耗量を測定し、その逆数を算出した。
評価は、比較例1-1及び比較例1-2については、比較例1-1のサンプルの摩耗量の逆数を100としたときの指数比で表示し、参考例1-1及び比較例1-3については、比較例1-3のサンプルの摩耗量の逆数を100としたときの指数比で表示し、参考例1-2~1-7及び比較例1-4については、比較例1-4のサンプルの摩耗量の逆数を100としたときの指数比で表示し、表1に示す。実施例2-1~2-5及び比較例2-1~2-3については、比較例2-1のサンプルの摩耗量の逆数を100としたときの指数比で表示し、表2に示す。なお、表1A~C、表2中の数値は、この値が大きいほど耐摩耗性に優れ、良好であることを示す。
得られたそれぞれのゴム組成物のサンプルについて、加硫処理を施した後、引張試験装置(株式会社島津製作所)を使用し、JIS K6252-1に従い、トラウザ形で引き裂き強度を測定した。
評価は、比較例1-1及び比較例1-2については、比較例1-1のサンプルの引き裂き強度を100としたときの指数比で表示し、表1Aに示す。参考例1-1及び比較例1-3については、比較例1-3のサンプルの引き裂き強度を100としたときの指数比で表示し、表1Bに示す。参考例1-2~1-7及び比較例1-4については、比較例1-4のサンプルの引き裂き強度を100としたときの指数比で表示し、表1Cに示す。実施例2-1~2-5、比較例2-1~2-3については、比較例2-1のサンプルの引き裂き強度を100としたときの指数比で表示し、表2に示す。なお、表1A~C、表2中の数値は、大きいほど耐亀裂性が良好であることを示す。
*2)キシリトール:和光純薬工業株式会社製、水酸基数:5、XOH/XC=1
*3)ソルビトール:関東化学株式会社製、水酸基数:6、XOH/XC=1
*4)グルコース:和光純薬工業株式会社製、水酸基数:5、XOH/XC=1
*5)カーボンブラック:N234、三菱化学株式会社製、「DIABLACK N234」
*6)シリカ: 東ソーシリカ株式会社製、「NIPSIL AQ」
*7)シランカップリング剤:ビストリエトキシシリルプロピルポリスルフィド、信越化学株式会社製
*8)ステアリン酸: 千葉脂肪酸株式会社製
*9)酸化亜鉛: ハクスイテック株式会社製
*10)オイル:出光興産株式会社製、NH-70S
*11)ワックス:ワックス:精工化学株式会社製、「Selected microcrystalline wax」
*12)樹脂:日本合成樹脂株式会社製、「DCPD resin」
*13)樹脂:三井石油化学工業株式会社製、「HI-REZ G-100X」
*14)老化防止剤: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、大内新興化学工業株式会社製、「ノクラック6C」
*15)加硫促進剤A:加硫促進剤A:N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、大内新興化学工業株式会社製、「NOCCELER CZ-G」
*16)加硫促進剤B:ジベンゾチアジルヂスルフィド、三新化学工業株式会社製
Claims (7)
- 天然ゴムを30質量%以上含有するゴム成分と、該ゴム成分100質量部に対して0.1質量部以上5.0質量部未満の3つより多くの水酸基を有する多価アルコールと、を含み、
前記ゴム成分100質量部に対して40質量部未満のカーボンブラックと、シリカと、をさらに含み、該シリカ及び該カーボンブラックの合計含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して70質量部を超えており、
前記多価アルコールが、キシリトール、ソルビトール、マンニトール及びガラクチトールからなる群より選択される少なくとも一種であり、
300%モジュラス(M300)が7MPa未満であることを特徴とする、ゴム組成物。 - 前記多価アルコールの融点が160℃未満であることを特徴とする、請求項1に記載のゴム組成物。
- 前記多価アルコールの含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して、1.5~4.0質量部であることを特徴とする、請求項1又は2に記載のゴム組成物。
- 前記ゴム成分100質量部に対して15質量部以上の軟化剤を、さらに含むことを特徴とする、請求項1~3のいずれか1項に記載のゴム組成物。
- 硫黄及び加硫促進剤をさらに含み、該加硫促進剤の含有量が該硫黄の含有量よりも少ないことを特徴とする、請求項1~4のいずれか1項に記載のゴム組成物。
- 請求項1~5のいずれか1項に記載のゴム組成物を用いたことを特徴とする、ゴム物品。
- 請求項1~5のいずれか1項に記載のゴム組成物を用いたことを特徴とする、タイヤ。
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