JP7240326B2 - ゴム組成物、タイヤ用ゴム組成物及びタイヤ - Google Patents

ゴム組成物、タイヤ用ゴム組成物及びタイヤ Download PDF

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Description

本発明は、ゴム組成物、タイヤ用ゴム組成物及びタイヤに関する。
近年、環境負荷低減の観点から外傷等の理由により故障したタイヤを補修し、再活用する動きが広まっている。
これまで、故障したタイヤを補修し、更生するには、故障したタイヤを工場に持ち込み、使用済みのタイヤのトレッドゴムを研磨して台タイヤを成形し、台タイヤ上にクッションゴムを配置し、クッションゴムにプレキュアトレッドを貼り付け、プレキュアトレッド装着済みの台タイヤを加硫缶で加熱する方法等が用いられていた。クッションゴムは、プレキュアトレッドを台タイヤに固定する役割を担っており、更生時間の短縮等観点から、短時間で加硫できる性能を持つ一方、スコーチし難いという機能が求められる。
かかる機能を向上するために、例えば、ジエン系ゴム及び1,3-ジフェニルグアニジンを混練することにより混練物を得る工程と、前記混練物、2-メルカプトベンゾチアゾール、及び末端にベンゼン環を含むジチオカルバミン酸塩系促進剤を混練する工程とを含む方法によりゴム組成物を製造することが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
また、例えば、加硫ゴムの耐摩耗性能および耐カットチップ性能を向上可能な更生タイヤトレッド用ゴム組成物を得るために、密閉式混合機を使用し、ジエン系ゴム、カーボンブラック、ジヒドラジド化合物および硫黄を混合・分散させる更生タイヤトレッド用ゴム組成物の製造方法であって、前記ジヒドラジド化合物および前記硫黄を前記密閉式混合機内に同時に投入する方法が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
また、例えば、加硫ゴム部材に対する粘着性に優れ、加硫ゴムの破壊特性、低発熱性を高めることが可能な更生タイヤ用クッションゴムを得るために、更生タイヤ用クッションゴムを、ジエン系ゴムとフィラーとを含み、前記フィラーは、脂肪酸、ロジン酸及びシランカップリング剤からなる群より選択される少なくとも1種で表面処理された表面処理炭酸カルシウムを含み、前記表面処理炭酸カルシウムの窒素吸着比表面積(NSA)が20m/g以上であり、前記表面処理炭酸カルシウムの含有量が、前記ジエン系ゴム100質量部に対し、1~7質量部となる構成とすることが開示されている(例えば、特許文献3参照)。
更に、例えば、更生タイヤの耐久性を向上するために、更生タイヤ用クッションゴム組成物の配合組成を、ジエン系ゴム100質量部に対して、カーボンブラック20~100質量部と、変性液状ゴム5~20質量部とすることが開示されている(例えば、特許文献4参照)。
特開2016-8286号公報 特開2015-93880号公報 特開2016-14113号公報 特開2016-84405号公報
特許文献1~4に記載のタイヤ更正方法は、故障したタイヤを、大きな加熱装置等を備える規模の大きな工場に持ち込む必要があった。
近年、そのような大きな設備のない小規模の整備工場、小売店等でも、故障したタイヤを補修し、更正することが求められている。
小規模の整備工場、小売店等では、予め調製したゴム組成物を市場に流通させ、小規模の整備工場、小売店等に保管し、必要時に用いることになる。つまり、ゴム組成物の調製から、実際に使用するまでの時間が、大きな工場でのタイヤ補修時に比べ、長期間である傾向にある。特許文献1~4に記載のゴム組成物は、このように、市場に流通し、長期間放置されるとゴム組成物が硬化し、タイヤ補修に用いることができなかった。
また、設備のない小規模の整備工場、小売店等では、故障したタイヤに埋設等して用いたゴム組成物が、大きな加熱釜等を用いなくても、速やかに加硫することが求められている。
本発明は、上記事情に鑑み、放置安定性に優れ、加硫速度が大きいゴム組成物及びタイヤ用ゴム組成物、並びにこれを用いたタイヤを提供することを目的とし、当該目的を解決することを課題とする。
<1> 少なくとも1種類のジエン系ゴムを含むゴム成分と、充填剤と、加硫剤と、式(1)で表される化合物と、式(2)で表される化合物と、前記式(1)で表される化合物以外の加硫促進剤とを含有し、前記加硫促進剤及び前記式(1)で表される化合物の合計量が、前記ゴム成分100質量部に対して1.3~2.0質量部であるゴム組成物である。
Figure 0007240326000001
式(1)中、R~Rは、それぞれ独立して、炭素数1~18の1価のアルキル基又は炭素数6~15の1価のアリール基を表す。Rは、炭素数2~18の2価のアルキル基を表す。R~Rは、それぞれ独立して、更に置換基を有していてもよい。
式(2)中、Aは、2価のヘテロ原子を表し、Xはハロゲン原子を表す。Xが2つ以上のとき、Xは同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。zは0~5の整数を表す。nは1~5の整数を表し、mは0以上の整数を表し、pは1以上の整数を表し、且つ、m+p=2n+1を満たす。Ar及びArは、それぞれ独立して、炭素数6~15の1価のアリール基を表し、更に置換基を有していてもよい。
<2> 更に、粘着付与剤を含有する<1>に記載のゴム組成物である。
<3> 前記加硫促進剤が、スルフェンアミド系の加硫促進剤を含有する<1>又は<2>に記載のゴム組成物である。
<4> 前記加硫促進剤が、チアゾール系の加硫促進剤を含有する<1>~<3>のいずれか1つに記載のゴム組成物である。
<5> 前記ゴム成分が、天然ゴムを含む<1>~<4>のいずれか1つに記載のゴム組成物である。
<6> 前記粘着付与剤の含有量が、ゴム成分100質量部に対して、2.0質量部を超え、10質量部以下である<2>~<5>のいずれか1つに記載のゴム組成物である。
<7> 前記加硫剤が、硫黄である<1>~<6>のいずれか1つに記載のゴム組成物である。
<8> 前記チアゾール系の加硫促進剤として、ベンゾチアゾリル基を2つ有するチアゾール系化合物を含有し、前記ベンゾチアゾリル基を2つ有するチアゾール系化合物の含有量(b)に対する前記式(1)で表される化合物の含有量(a)の量(a/b)が、0.5~1.7である<4>~<7>のいずれか1つに記載のゴム組成物である。
<9> 前記式(1)で表される化合物が、下記式(3)で表される<1>~<8>のいずれか1つに記載のゴム組成物である。
Figure 0007240326000002
式(3)中、Ar11~Ar14は、それぞれ独立して、炭素数6~12の1価のアリール基を表す。nは、2~12の整数を表す。m1~m4は、それぞれ独立して、1~6の整数を表す。Ar11~Ar14は、それぞれ独立して、更に置換基を有していてもよい。
<10> 前記式(2)で表される化合物が、下記式(4)で表される<1>~<9>のいずれか1つに記載のゴム組成物である。
Figure 0007240326000003
式(4)中、Aは、酸素原子又は硫黄原子を表し、Xはハロゲン原子を表す。3つのXは同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。R21及びR22は、それぞれ独立して、アミノ基又は炭素数1~8のアルキル基を表し、更に置換基を有していてもよい。q1及びq2は、それぞれ独立して、0~5の整数を表す。
<11> <1>~<10>のいずれか1つに記載のゴム組成物を用いたタイヤ用ゴム組成物である。
<12> <11>に記載のタイヤ用ゴム組成物を用いたタイヤ。
本発明によれば、加硫速度が速く、かつ、放置安定性に優れるゴム組成物及びタイヤ用ゴム組成物、並びにタイヤを提供することができる。
<ゴム組成物>
本発明のゴム組成物は、少なくとも1種類のジエン系ゴムを含むゴム成分と、充填剤と、加硫剤と、式(1)で表される化合物と、式(2)で表される化合物と、式(1)で表される化合物以外の加硫促進剤とを含有し、加硫促進剤及び式(1)で表される化合物の合計量が、ゴム成分100質量部に対して1.3~2.0質量部である。
Figure 0007240326000004
式(1)中、R~Rは、それぞれ独立して、炭素数1~18の1価のアルキル基又は炭素数6~15の1価のアリール基を表す。Rは、炭素数2~18の2価のアルキル基を表す。R~Rは、それぞれ独立して、更に置換基を有していてもよい。
式(2)中、Aは、2価のヘテロ原子を表し、Xはハロゲン原子を表す。Xが2つ以上のとき、Xは同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。zは0~5の整数を表す。nは1~5の整数を表し、mは0以上の整数を表し、pは1以上の整数を表し、且つ、m+p=2n+1を満たす。Ar及びArは、それぞれ独立して、炭素数6~15の1価のアリール基を表し、更に置換基を有していてもよい。
既述のように、特許文献1~4に記載されているような更生タイヤ用のゴム組成物は、故障したタイヤを、設備の整っている大規模な工場に持ち込み、補修し、更正する際に用いられるが、大規模工場での補修には時間がかかることから、身近に存在する小規模の整備工場、小売店等でも容易に補修することができる補修用のゴム組成物が求められている。
タイヤの一部が抉れたり、欠損する等して故障したタイヤに、ゴム組成物を埋設したり、欠損部分を被覆する等した後、補修用のゴム組成物を加硫し、タイヤを補修する。
本発明のゴム組成物及びタイヤ用ゴム組成物は、理由は定かではないが、ジエン系ゴムを含むゴム成分と、充填剤と、加硫剤とを含む組成物において、式(1)で表される化合物と、式(2)で表される化合物とを併用することで、ゴム組成物の調製から市場に流通し、保管されるまでの長期間放置されても加硫が進まず、柔軟で、作業性がよい優れた放置安定性を有し、一方、使用時には加硫速度が大きく、速やかに加硫することができる。
上記においては、本発明のゴム組成物を故障タイヤの補修に用いる場合を代表して説明したが、本発明のゴム組成物は、故障タイヤの補修に限られず、タイヤ以外の加硫ゴム製品全般の補修に用いることができる。
以下、本発明のゴム組成物、タイヤ用ゴム組成物及びタイヤについて、詳細に説明する。
〔ゴム成分〕
本発明のゴム組成物は、少なくとも1種類のジエン系ゴムを含むゴム成分を含有する。
本発明のゴム組成物は、タイヤに代表される加硫ゴム製品の欠損部分に埋設され、加硫されて、製品の加硫ゴムと一体化して、製品の一部となることから、加硫ゴムとの相性が良い成分であることが好ましい。加硫ゴム製品は、通常、ジエン系ゴムの加硫ゴムであることから、ゴム組成物と欠損した製品の加硫ゴムとの相性がよく、製品として一体化した後、元の製品と、補修により追加された加硫ゴムとが剥離しにくく、元の加硫ゴム製品の基本特性(強度、弾力性等)を損ねにくい。
ジエン系ゴムとしては、天然ゴム(NR)及び合成ジエン系ゴムからなる群より選択される少なくとも1種のジエン系ゴムが挙げられる。ゴム成分は変性されていてもよい。
合成ジエン系ゴムとして、具体的には、ポリイソプレンゴム(IR)、ポリブタジエンゴム(BR)、スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、ブタジエン-イソプレン共重合体ゴム(BIR)、スチレン-イソプレン共重合体ゴム(SIR)、スチレン-ブタジエン-イソプレン共重合体ゴム(SBIR)等、及びそれらの変性ゴムが挙げられる。
ジエン系ゴムは、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、スチレン-ブタジエン共重合体ゴム、ポリブタジエンゴム、及びイソブチレンイソプレンゴム、並びにそれらの変性ゴムが好ましく、天然ゴム及びポリブタジエンゴムがより好ましい。ジエン系ゴムは、一種単独で用いてもよいし、二種以上をブレンドして用いてもよい。
ゴム成分は、天然ゴムと合成ジエン系ゴムのいずれか一方のみを含んでいてもよいし、両方を含んでいてもよい。
タイヤは天然ゴム比率が高いため、製品であるタイヤと相性が良く、また、欠損しにくいという観点から、ゴム成分は天然ゴムを含むことが好ましい。
ゴム成分中の天然ゴムの割合は、55質量%以上が好ましく、65質量%以上がより好ましく、75質量%以上が更に好ましい。ゴム成分中の天然ゴムの割合の上限は100質量%である。
ゴム成分は、本発明の効果を損なわない限度において非ジエン系ゴム及びその変性ゴムを含んでいてもよい。
〔充填剤〕
本発明のゴム組成物は充填剤を含有する。
ゴム組成物が充填剤を含有することで、本発明のゴム組成物が加硫した加硫ゴム部分の強度を上げることができるため、加硫ゴム製品が更正した後の加硫ゴム製品の基本特性(強度、弾力性等)を損ねにくい。
充填剤は、特に制限されず、例えば、ゴム組成物を補強する補強性充填剤が用いられる。補強性充填剤としては、例えば、シリカ、カーボンブラック等が挙げられる。
(シリカ)
シリカは特に限定されず、例えば湿式シリカ(含水ケイ酸)、乾式シリカ(無水ケイ酸)、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等が挙げられるが、中でも、湿式シリカが好ましい。
湿式シリカのBET比表面積は40~350m/gであることが好ましく、150~300m/gであることがより好ましく、200~250m/gであることが更に好ましい。シリカのBET比表面積がこの範囲であることで、ゴム補強性とゴム成分中へのシリカの分散性とを両立することができる。この観点から、シリカのBET比表面積は、80~300m/gの範囲にあることが更に好ましい。
このようなシリカとしては東ソー・シリカ株式会社製、商品名「ニプシルAQ」、「ニプシルKQ」、エボニック社製、商品名「ウルトラジルVN3」等の市販品を用いることができる。シリカは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(カーボンブラック)
カーボンブラックは、特に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。カーボンブラックは、例えば、FEF、SRF、HAF、ISAF、SAFグレードのものが好ましく、HAF、ISAF、SAFグレードのものがより好ましい。
本発明のゴム組成物中の充填剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、10~100質量部であることが好ましく、30~80質量部であることがより好ましい。
ゴム組成物中の充填剤の含有量がゴム成分100質量部に対して、10質量部以上であることで、得られるタイヤ等の加硫ゴムの強度を損ねず、耐摩耗性に優れ、100質量部以下であることで、市場に流通した後でもゴム組成物が柔軟であり、整備工場、小売店等で扱い易くなる。
充填剤は、シリカ及びカーボンブラックのいずれか一方を単独で用いてもよいし、シリカ及びカーボンブラックの両方を用いてもよいが、ゴム組成物中のシリカの含有量は、ゴム成分100質量部に対して0~60質量部であることが好ましい。
〔加硫剤〕
本発明のゴム組成物は、加硫剤を含む。
加硫剤は、特に制限はなく、通常、硫黄を用い、例えば、粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、表面処理硫黄、不溶性硫黄等を挙げることができる。
本発明のゴム組成物においては、当該加硫剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、0.1~10質量部が好ましい。この含有量が0.1質量部以上であることで加硫を充分に進行させることができ、10質量部以下をとすることで、加硫ゴムの耐老化性を抑制することができる。
ゴム組成物中の加硫剤の含有量はゴム成分100質量部に対して、0.5~8質量部であることがより好ましく、1~6質量部であることが更に好ましい。
〔式(1)で表される化合物〕
本発明のゴム組成物は、式(1)で表される化合物を含有する。
式(1)で表される化合物は、加硫促進剤として機能し得る化合物であり、チウラム系の加硫促進剤である。本発明のゴム組成物が式(1)で表される化合物を含有することで、市場に流通した後のゴム組成物を用いてタイヤ等の加硫ゴムを補修する際の加硫速度を高めることができるため、設備が整っていない小規模の整備工場、小売店等でも、容易にタイヤを補修することができる。
Figure 0007240326000005
式(1)中、R~Rは、それぞれ独立して、炭素数1~18の1価のアルキル基又は炭素数6~15の1価のアリール基を表す。Rは、炭素数2~18の2価のアルキル基を表す。R~Rは、それぞれ独立して、更に置換基を有していてもよい。
~Rで表される炭素数1~18の1価のアルキル基としては、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよい。具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、tert-ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、n-オクチル基、-デシル基、n-ドデシル基、n-オクタデシル基等が挙げられる。
~Rで表されるアルキル基は直鎖状または分岐状であることが好ましく、直鎖状であることがより好ましい。また、アルキル基の炭素数は、1~12であることが好ましく、1~6であることがより好ましく、1~4であることが更に好ましく、1~2であることがより更に好ましい。
~Rで表される炭素数6~15の1価のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基等が挙げられる。
~Rで表されるアリール基の炭素数は、6~12であることが好ましく、6~10であることがより好ましい。
で表される炭素数2~18の2価のアルキル基は、直鎖状でも、分岐状でも、環状でもよい。具体的には、例えば、エチレン基、プロピレン基、ジメチルメチレン基、n-ブチレン基、2,2-ジメチルプロピレン基、ヘキシレン基、シクロヘキシレン基、n-オクチレン基、-デシレン基、n-ドデシレン基、n-オクタデシレン基等が挙げられる。
は、直鎖状又は分岐状であることが好ましく、直鎖状であることがより好ましい。
の炭素数は、2~14であることが好ましく、3~12であることがより好ましく、4~10であることが更に好ましい。
~Rが更に有し得る置換基としては、炭素数1~18の1価のアルキル基、炭素数6~15の1価のアリール基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アミノ基、ハロゲン原子等が挙げられる。炭素数1~18の1価のアルキル基と炭素数6~15の1価のアリール基の具体例は、R~Rで表される炭素数1~18の1価のアルキル基と炭素数6~15の1価のアリール基の具体例として説明したものが挙げられる。
置換基は、炭素数1~18の1価のアルキル基又は炭素数6~15の1価のアリール基が好ましく、炭素数6~15の1価のアリール基がより好ましく、炭素数6~12のアリール基が更に好ましく、炭素数6~10のアリール基がより更に好ましい。
故障したタイヤ等の加硫ゴムを補修する際の、ゴム組成物の加硫速度をより高める観点から、式(1)で表される化合物は、式(3)で表されることが好ましい。
Figure 0007240326000006
式(3)中、Ar11~Ar14は、それぞれ独立して、炭素数6~12の1価のアリール基を表す。nは、2~12の整数を表す。m1~m4は、それぞれ独立して、1~6の整数を表す。Ar11~Ar14は、それぞれ独立して、更に置換基を有していてもよい。
Ar11~Ar14で表される炭素数6~12の1価のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。中でも、炭素数6~10のアリール基が好ましく、フェニル基がより好ましい。
nは、3~12であることが好ましく、4~10であることがより好ましい。
m1~m4は、それぞれ独立して、1~4であることが好ましく、1~2であることがより好ましい。
Ar11~Ar14が有し得る置換基としては、R~Rが更に有し得る置換基として挙げた基又は原子が挙げられる。
式(1)で表される化合物は、市販製品を用いてもよく、例えば、LANXESS社製、商品名「VULCUREN KA9188」(1,6-ビス(N,N-ジベンジルチアカルバモイルチオ)ヘキサン)として入手することができる。
本発明のゴム組成物は、式(1)で表される化合物と、式(1)で表される化合物以外の加硫促進剤との全加硫促進剤の合計量が、ゴム成分100質量部に対して1.3~2.0質量部である。全加硫促進剤の合計量が、ゴム成分100質量部に対して1.3質量部未満であると放置安定性に優れず、2.0質量部を超えても放置安定性に優れない。
全加硫促進剤の合計量は、ゴム成分100質量部に対して1.3~1.8質量部であることが好ましい。
ゴム組成物中の式(1)で表される化合物の含有量は、タイヤ等の加硫ゴム補修時のゴム組成物の加硫速度を高める観点から、ゴム成分100質量部に対して、0.01~5質量部であることが好ましく、0.05~1質量部であることがより好ましく、0.08~0.6質量部であることが更に好ましい。
[式(1)で表される化合物以外の加硫促進剤]
本発明のゴム組成物は、ゴム成分の加硫をより促進するために、式(1)で表される化合物以外の加硫促進剤を含有する。
具体的には、例えば、グアジニン系、アルデヒド-アミン系、アルデヒド-アンモニア系、チアゾール系、スルフェンアミド系、チオ尿素系、ジチオカルバメート系、ザンテート系等の加硫促進剤、及び、式(1)で表される化合物以外のチウラム系の加硫促進剤が挙げられる。
以上の中でも、スルフェンアミド系の加硫促進剤及びチアゾール系の加硫促進剤の少なくとも一方を含有することが好ましい。
ゴム組成物中の式(1)で表される化合物以外の加硫促進剤の含有量は、放置安定性をより高める観点から、ゴム成分100質量部に対して、0.5~5質量部であることが好ましく、0.7~3質量部であることがより好ましく、0.8~2質量部であることが更に好ましい。
(スルフェンアミド系の加硫促進剤)
スルフェンアミド系の加硫促進剤としては、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、N,N-ジシクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-オキシジエチレン-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-メチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-エチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-プロピル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-ペンチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-ヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-ヘプチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-オクチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-2-エチルヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-デシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-ドデシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-ステアリル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N-ジメチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N-ジエチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N-ジプロピル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N-ジブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N-ジペンチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N-ジヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N-ジヘプチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N-ジオクチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N-ジ-2-エチルヘキシルベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N-ジデシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N-ジドデシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N-ジステアリル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド等が挙げられる。
これらの中でも、反応性の観点から、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及びN-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミドが好ましく、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がより好ましい。
(チアゾール系の加硫促進剤)
チアゾール系の加硫促進剤としては、2-メルカプトベンゾチアゾール、ジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィド、2-メルカプトベンゾチアゾールの亜鉛塩、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、2-(N,N-ジエチルチオカルバモイルチオ)ベンゾチアゾール、2-(4’-モルホリノジチオ)ベンゾチアゾール、4-メチル-2-メルカプトベンゾチアゾール、ジ-(4-メチル-2-ベンゾチアゾリル)ジスルフィド、5-クロロ-2-メルカプトベンゾチアゾール、2-メルカプトベンゾチアゾールナトリウム、2-メルカプト-6-ニトロベンゾチアゾール、2-メルカプト-ナフト[1,2-d]チアゾール、2-メルカプト-5-メトキシベンゾチアゾール、6-アミノ-2-メルカプトベンゾチアゾール等が挙げられ、反応性が高いため2-メルカプトベンゾチアゾール及びジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィドが好ましい。
(チウラム系の加硫促進剤)
式(1)で表される化合物以外のチウラム系の加硫促進剤としては、例えば、テトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィド、テトラキス(n-ドデシル)チウラムジスルフィド、テトラベンジルチウラムジスルフィド等が挙げられ、中でも、テトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィド、及びテトラベンジルチウラムジスルフィドが好ましい。
本発明のゴム組成物は、ゴム成分の加硫をより促進するために、チアゾール系の加硫促進剤として、ベンゾチアゾリル基を2つ有するチアゾール系化合物を含有することがより好ましい。ベンゾチアゾリル基を2つ有するチアゾール系化合物としては、例えば、ジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィドが挙げられる。
更に、ゴム成分の加硫をより促進するために、ベンゾチアゾリル基を2つ有するチアゾール系化合物の含有量(b)に対する式(1)で表される化合物の含有量(a)の量(a/b)は、0.3~1.7であることが好ましく、0.5~1.7であることがより好ましく、0.5~1.5であることが更に好ましい。
また、グアジニン系の加硫促進剤としては、1,3-ジフェニルグアニジン;ジチオカルバメート系の加硫促進剤としては、ジベンジルジチオカルバミン酸亜鉛が挙げられる。
〔式(2)で表される化合物〕
本発明のゴム組成物は、式(2)で表される化合物を含有する。
本発明のゴム組成物が式(1)で表される化合物を含有することで、市場に流通した後のゴム組成物を用いてタイヤ等の加硫ゴムを補修するまでの間、ゴム組成物の加硫を抑制し、柔軟に保つことができ、ゴム組成物の放置安定性を上げることができる。
Figure 0007240326000007
式(2)中、Aは、2価のヘテロ原子を表し、Xはハロゲン原子を表す。Xが2つ以上のとき、Xは同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。zは0~5の整数を表す。nは1~5の整数を表し、mは0以上の整数を表し、pは1以上の整数を表し、且つ、m+p=2n+1を満たす。Ar及びArは、それぞれ独立して、炭素数6~15の1価のアリール基を表し、更に置換基を有していてもよい。
で表される2価のヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子等が挙げられ、中でも、硫黄原子であることが好ましい。
zは、1~5が好ましく、1~3がより好ましく、1が更に好ましい。
nは、1~3が好ましく、1~2がより好ましく、1が更に好ましい。
mは0~6が好ましく、0~4がより好ましく、0~2が更に好ましく、0がより更に好ましい。
Xで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子が挙げられ、中でも、塩素原子及び臭素原子が好ましく、塩素原子がより好ましい。
Xが2つ以上のとき、Xは同じであることが好ましい。
pは1~7が好ましく、1~5がより好ましく、1~3が更に好ましい。
Ar及びArで表される炭素数6~15の1価のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、アントラセニル基、フェナントレニル基等が挙げられる。
アリール基の炭素数は、6~12であることが好ましく、6~10であることがより好ましい。
Ar及びArが更に有し得る置換基としては、R~Rが更に有し得る置換基として説明した基及び原子が挙げられる。
式(2)で表される化合物は、式(4)で表されることが好ましい。
Figure 0007240326000008
式(4)中、Aは、酸素原子又は硫黄原子を表し、Xはハロゲン原子を表す。3つのXは同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。R21及びR22は、それぞれ独立して、アミノ基又は炭素数1~8のアルキル基を表し、更に置換基を有していてもよい。q1及びq2は、それぞれ独立して、0~5の整数を表す。
は硫黄原子であることが好ましい。
Xは、式(2)中のXと同義であり、塩素原子及び臭素原子が好ましく、塩素原子がより好ましい。
21及びR22で表される炭素数1~8のアルキル基は、直鎖状でも、分岐状でも、環状でもよい。具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、tert-ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、n-オクチル基等が挙げられる。
21及びR22で表されるアルキル基は直鎖状または分岐状であることが好ましく、直鎖状であることがより好ましい。また、アルキル基の炭素数は、1~6であることが好ましく、1~3であることがより好ましく、1~2であることが更に好ましい。
q1及びq2は、それぞれ独立して、0~3が好ましく、0~2がより好ましく、0~1が更に好ましく、0がより更に好ましい。
式(2)で表される化合物は、市販製品を用いてもよく、例えば、ランクセス社製、商品名「ブルカレントE/C」(N-フェニル-N-(トリクロロメチルチオ)ベンゼンスルホンアミド)として入手することができる。
ゴム組成物中の式(2)で表される化合物の含有量は、ゴム組成物の調製からタイヤ等の加硫ゴム補修までのゴム組成物の放置安定性を高める観点から、ゴム成分100質量部に対して、0.01~5質量部であることが好ましく、0.05~2質量部であることがより好ましく、0.08~1.0質量部であることが更に好ましい。
[粘着付与剤]
本発明のゴム組成物は、更に、粘着付与剤を含有することが好ましい。
本発明のゴム組成物は、欠損が生じた加硫ゴム、穴等が開いたタイヤ等の故障部分に付与され、加硫されることで、各製品と一体化する。ゴム組成物が粘着付与剤を含むことで、欠損した加硫ゴム部分と、付与されるゴム組成物との接着性が向上するため、欠損した加硫ゴム部分と本発明のゴム組成物由来の加硫ゴムとを、より強固に接着することができる。
粘着付与剤としては、例えばロジンエステル、水添ロジンエステル、不均化ロジンエステル、重合ロジンエステルなどのロジン系樹脂;クマロンインデン樹脂、水添クマロンインデン樹脂、フェノール変性クマロンインデン樹脂、エポキシ変性クマロンインデン樹脂などのクマロンインデン系樹脂;ポリテルペン樹脂、スチレン変性テルペン樹脂、フェノール変性テルペン樹脂などのテルペン系樹脂;アルキルフェノー樹脂、アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂、p-第三-ブチルフェノールアセチレン樹脂などのフェノール系樹脂;脂肪族系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、芳香族変性脂肪族系石油樹脂、芳香族系純モノマー樹脂などの石油系樹脂などが挙げられる。
これらの粘着付与剤は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
上記の本発明のゴム組成物に用いる粘着付与剤は、フェノール系樹脂が好ましい。
ゴム組成物中の粘着付与剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、2.0質量部を超え、10質量部以下であることが好ましい。
粘着付与剤の含有量がゴム成分100質量部に対して、2.0質量部を超えることで、欠損した加硫ゴム部分と、付与されるゴム組成物との接着性がより向上し、また、欠損した加硫ゴム部分と本発明のゴム組成物由来の加硫ゴムとを、より強固に接着することができる。
粘着付与剤の含有量がゴム成分100質量部に対して、10質量部以下であることで、ゴム組成物の金属へのべたつきを抑制することができるため、粘着付与剤を含むゴム組成物を、金属ローラー等を有する装置を用いて、搬送、混練等する際の作業性に優れる。
ゴム組成物中の粘着付与剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、2.3~8質量部であることがより好ましく、2.3~4.9質量部であることが更に好ましく、2.6~4.7質量部であることがより更に好ましい。
本発明のゴム組成物は、上記ゴム成分に、充填剤、加硫剤、式(1)で表される化合物、及び式(2)で表される化合物とともに、必要に応じて、ゴム工業界で通常使用される配合剤、例えば、軟化剤、ステアリン酸、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有していてもよい。
欠損した加硫ゴムの補修は、欠損部分に本発明のゴム組成物が付着し易いように、また、加硫後にゴム組成物由来の加硫ゴムと故障した加硫ゴムの欠損部分とが接着し易いように、加硫ゴムの欠損部分を研磨することが好ましい。
欠損部分に本発明のゴム組成物を付与した後、加硫するときの加硫温度は、故障した製品の加硫ゴムの過加硫を抑制する観点から、100~130℃であることが好ましい。
<タイヤ用ゴム組成物>
本発明のタイヤ用ゴム組成物は本発明のゴム組成物を用いてなる。
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、タイヤの新規製造に用いてもよいし、タイヤの補修用に用いてもよい。
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ゴム組成物の調製から市場に流通し、保管されるまでの長期間放置されても加硫が進まず、柔軟で、作業性がよい優れた放置安定性を有し、一方、使用時には加硫速度が大きく、速やかに加硫することができるため、特に補修用のタイヤ用ゴム組成物に好適である。
<タイヤ>
本発明のタイヤは、本発明のタイヤ用ゴム組成物を用いてなる。
本発明のタイヤは、本発明のタイヤ用ゴム組成物を用いて新規に製造されタイヤであってもよいが、故障部分に本発明のタイヤ用ゴム組成物を付与して補修された更正タイヤであることが好ましい。
故障したタイヤの補修は、タイヤの欠損部分に本発明のタイヤ用ゴム組成物が付着し易いように、また、加硫後にタイヤ用ゴム組成物由来の加硫ゴムと故障したタイヤの欠損部分とが接着し易いように、タイヤの欠損部分を研磨することが好ましい。
加硫温度は、故障したタイヤの加硫ゴムの過加硫を抑制する観点から、100~130℃であることが好ましい。
<実施例1~7、比較例1~12>
〔ゴム組成物の調製〕
下記表1~3に示す配合組成で各成分を混練し、ゴム組成物を調製する。
なお、表中の成分の詳細は以下のとおりである。
1.ゴム成分
(1)NR:天然ゴム、RSS#1
(2)SBR:日本ゼオン株式会社製、「NIPOL1502」
(3)BR:ポリブタジエンゴム、JSR株式会社製、商品名「BR01」
2.充填剤
カーボンブラック:N220、旭カーボン株式会社製、商品名「#80」
3.粘着付与剤
アルキルフェノール樹脂:ノボラック型アルキルフェノール樹脂、日立化成工業株式会社製、商品名「ヒタノール1502」
4.加硫促進剤
(1)1,3-ジフェニルグアニジン(DPG)
大内新興化学工業株式会社製、商品名「ノクセラーD」
(2)ジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィド(DM)
大内新興化学工業株式会社製、商品名「ノクセラーDM」(ベンゾチアゾリル基を2つ有するチアゾール系化合物)
(3)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(CZ)
大内新興化学工業株式会社製、商品名「ノクセラーCZ-G」
(4)式(1)で表される化合物
1,6-ビス(N,N-ジベンジルチアカルバモイルチオ)ヘキサン、LANXESS社製、商品名「VULCUREN KA9188」
(5)ジベンジルジチオカルバミン酸亜鉛(ZTC)
大内新興化学工業株式会社製、商品名「ノクセラーZTC」
(6)テトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィド(TOT)
大内新興化学工業株式会社製、商品名「ノクセラー TOT-N」
(7)テトラベンジルチウラムジスルフィド(TBZTD)
三新化学工業株式会社製、商品名「サンセラーTBZTD」
5.加硫遅延剤
式(2)で表される化合物:N-フェニル-N-(トリクロロメチルチオ)ベンゼンスルホンアミド、ランクセス社製、商品名「ブルカレントE/C」
6.加硫剤
硫黄:不溶性硫黄、フレキシス社製、商品名「クリステックスHS OT-20」
7.各種成分
ステアリン酸:新日本理化株式会社製、商品名「ステアリン酸50S」
亜鉛華:ハクスイテック株式会社製、商品名「3号亜鉛華」
老化防止剤:N-フェニル-N’-(1,3-ジメチルブチル)-p-フェニレンジアミン、大内新興化学工業株式会社製、商品名「ノクラック 6C」
Figure 0007240326000009
〔ゴム組成物の評価〕
1.加硫速度評価(T0.1、T0.9)
実施例及び比較例の調製後、各ゴム組成物において、東洋精機製作所社製のレオメータ(RLR-4)を使用し、JIS K 6300-2:2001の条件に従って測定して得られる100℃における加硫曲線(トルク)から、T0.1〔誘導時間(加硫開始点)〕(分)及びT0.9〔加硫時間(最適加硫点)〕(分)を得る。
T0.1は、レオメーターを用いて加硫曲線を測定したとき、その最大トルクの0.1倍のトルクを示すまでの時間(分)であり、T0.9は最大トルクの0.9倍のトルクを示すまでの時間(分)である。
実施例1の測定値を100として、実施例2~7及び比較例1~12の測定値を指数化する。結果は表2及び3に示す。
T0.1の指数値は大きい程良好であることを示し、T0.9の指数値は小さい程良好であることを示す。
2.放置安定性評価
上記加硫速度評価で得られるT0.1の指数値、T0.9の指数値を、それぞれ、「調製直後のT0.1の指数値」、「調製直後のT0.9の指数値」と称する。次に、下記試験により、「放置後のT0.1の指数値」と「放置後のT0.9の指数値」を得る。
具体的には、実施例及び比較例の調製後、40℃で30日放置する。その後、各ゴム組成物において、東洋精機製作所社製のレオメータ(RLR-4)を使用し、JIS K 6300-2:2001の条件に従って測定して得られる100℃における加硫曲線(トルク)から、T0.1〔誘導時間(加硫開始点)〕(分)及びT0.9〔加硫時間(最適加硫点)〕(分)を得る。
実施例1の測定値を100として、実施例2~7及び比較例1~12の測定値を指数化し、「放置後のT0.1の指数値」と「放置後のT0.9の指数値」を得る。
実施例1~7及び比較例1~12それぞれにおいて、「調製直後のT0.1の指数値」、「調製直後のT0.9の指数値」、「放置後のT0.1の指数値」及び「放置後のT0.9の指数値」を用い、下記式にて、T0.1変化率とT0.9変化率を算出する。
T0.1変化率=〔(100-放置後のT0.1の指数値)/調製直後のT0.1の指数値〕×100
T0.9変化率=〔(100-放置後のT0.9の指数値)/調製直後のT0.9の指数値〕×100
T0.1変化率とT0.9変化率は、それぞれ0(ゼロ)に近い程、放置安定性に優れることを示す。結果は表2及び3に示す。
3.タッキネス性評価(ゴム-ゴム間、ゴム-金属間のタッキネス性)
実施例及び比較例のゴム組成物の加硫ゴムブロックに対する粘着性、金属板に対する粘着性を、室温にてピックアップ式タッキネス計(株式会社東洋精機製作所製、製品名「PICMAタックテスタ」)を用いて測定する。
ここで、加硫ゴムブロックは、使用済みタイヤのトレッドゴムから切り出して用意する。金属板は、表面が平滑な厚さ10mmの銅製金属板を用いる。
実施例2の測定値を100として、実施例2~7及び比較例1~12の測定値を指数化する。結果は表2及び3に示す。
ゴム-ゴム間の指数値は、大きいほどゴム組成物が加硫ゴムに粘着し易いことを示し、ゴム-金属間の指数値は、小さいほどゴム組成物が装置の金属部材に粘着しにくく、作業性に優れることを示す。
4.剥離強度試験
タッキネス性評価に用いる加硫ゴムブロック表面の一部をくりぬき、実施例及び比較例の各ゴム組成物を埋設した後、加硫して一体化する。
加硫ゴムブロック表面と、実施例及び比較例の各ゴム組成物由来の加硫ゴム表面との界面を含む試料片を切り出し、JIS K 6854(1999)剥離接着強さ試験に基づいて測定する。
具体的には、試料片を、引張速度50mm/分の条件で、180度の方向に引っ張り、剥離強度(N/25mm)を測定する。
実施例2の測定値を100として、実施例2~7及び比較例1~12の測定値を指数化する。結果は表2及び3に示す。
指数値が実施例2の指数値よりも小さい場合、「剥離強度が小さい」として評価する。
Figure 0007240326000010
Figure 0007240326000011
表1及び2から、式(1)で表される化合物又は式(1)で表される化合物を含まないか、含んでいても、式(1)で表される化合物を含む全加硫促進剤合計量がゴム成分100質量部に対して1.3~2.0質量部の範囲外となる比較例のゴム組成物は、比較例1~4、及び8~12のように放置安定性に優れないか、比較例5~7のように放置安定性には優れていても、使用時には加硫が完了しにくく(T0.9指数が大きい)、速やかな加硫を実行することができないことがわかる。
一方、実施例のゴム組成物は、T0.1変化率及びT0.9変化率が共に小さく、放置安定性に優れると共に、T0.1は大きく、T0.9が小さいことから、使用時には加硫速度が大きく、速やかに加硫することがわかる。
本発明のゴム組成物は、ゴム組成物の調製から市場に流通し、保管されるまでの長期間放置されても加硫が進まず、柔軟で、作業性がよい優れた放置安定性を有し、一方、使用時には加硫速度が大きく、速やかに加硫することができるため、設備規模の小さい整備工場、小売店での加硫ゴム、特にタイヤの補修に好適に用いられる。

Claims (10)

  1. 少なくとも1種類のジエン系ゴムを含むゴム成分と、
    充填剤と、
    加硫剤と、
    式(1)で表される化合物と、
    式(2)で表される化合物と、
    前記式(1)で表される化合物以外の加硫促進剤と、
    を含有し、前記加硫促進剤及び前記式(1)で表される化合物の合計量が、前記ゴム成分100質量部に対して1.3~2.0質量部であるゴム組成物であって、
    前記加硫促進剤が、チアゾール系の加硫促進剤であり、該チアゾール系の加硫促進剤として、ベンゾチアゾリル基を2つ有するチアゾール系化合物を含有し、前記ベンゾチアゾリル基を2つ有するチアゾール系化合物の含有量(b)に対する前記式(1)で表される化合物の含有量(a)の量(a/b)が、0.5~1.7である補修用のゴム組成物。
    Figure 0007240326000012

    〔式(1)中、R~Rは、それぞれ独立して、炭素数1~18の1価のアルキル基又は炭素数6~15の1価のアリール基を表す。Rは、炭素数2~18の2価のアルキル基を表す。R~Rは、それぞれ独立して、更に置換基を有していてもよい。
    式(2)中、Aは、2価のヘテロ原子を表し、Xはハロゲン原子を表す。Xが2つ以上のとき、Xは同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。zは0~5の整数を表す。nは1~5の整数を表し、mは0以上の整数を表し、pは1以上の整数を表し、且つ、m+p=2n+1を満たす。Ar及びArは、それぞれ独立して、炭素数6~15の1価のアリール基を表し、更に置換基を有していてもよい。〕
  2. 更に、粘着付与剤を含有する請求項1に記載のゴム組成物。
  3. 前記加硫促進剤が、スルフェンアミド系の加硫促進剤を含有する請求項1又は2に記載のゴム組成物。
  4. 前記ゴム成分が、天然ゴムを含む請求項1~3のいずれか1項に記載のゴム組成物。
  5. 前記粘着付与剤の含有量が、ゴム成分100質量部に対して、2.0質量部を超え、10質量部以下である請求項2に記載のゴム組成物。
  6. 前記加硫剤が、硫黄である請求項1~5のいずれか1項に記載のゴム組成物。
  7. 前記式(1)で表される化合物が、下記式(3)で表される請求項1~6のいずれか1項に記載のゴム組成物。
    Figure 0007240326000013

    〔式(3)中、Ar11~Ar14は、それぞれ独立して、炭素数6~12の1価のアリール基を表す。nは、2~12の整数を表す。m1~m4は、それぞれ独立して、1~6の整数を表す。Ar11~Ar14は、それぞれ独立して、更に置換基を有していてもよい。〕
  8. 前記式(2)で表される化合物が、下記式(4)で表される請求項1~7のいずれか1項に記載のゴム組成物。
    Figure 0007240326000014

    〔式(4)中、Aは、酸素原子又は硫黄原子を表し、Xはハロゲン原子を表す。3つのXは同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。R21及びR22は、それぞれ独立して、アミノ基又は炭素数1~8のアルキル基を表し、更に置換基を有していてもよい。q1及びq2は、それぞれ独立して、0~5の整数を表す。〕
  9. 請求項1~8のいずれか1項に記載のゴム組成物を用いたタイヤ用ゴム組成物。
  10. 請求項9に記載のタイヤ用ゴム組成物を用いたタイヤ。
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