JPH11293022A - 加硫ゴム発泡体およびそれを用いたタイヤ - Google Patents

加硫ゴム発泡体およびそれを用いたタイヤ

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JPH11293022A
JPH11293022A JP10099561A JP9956198A JPH11293022A JP H11293022 A JPH11293022 A JP H11293022A JP 10099561 A JP10099561 A JP 10099561A JP 9956198 A JP9956198 A JP 9956198A JP H11293022 A JPH11293022 A JP H11293022A
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rubber
fluid
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subcritical
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JP10099561A
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English (en)
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Yoshihiro Soeda
善弘 添田
Yuichi Hara
祐一 原
Jiro Watanabe
次郎 渡邊
Tetsuji Kawamo
哲司 川面
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Yokohama Rubber Co Ltd
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Yokohama Rubber Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 超微細構造の気孔および気泡が均一に分散さ
れた加硫ゴム発泡体を得る。 【解決手段】 未加硫ゴムの混練または/および加硫中
に、超臨界状態もしくは亜臨界状態の流体と接触、浸透
溶解させ、その後該状態から逸脱させて加硫したゴム発
泡体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ゴム発泡体、更に
詳しくは、単位容積当り多数の非常に小さい気孔または
気泡を均一に有する超微細構造のゴム発泡体およびそれ
を用いたタイヤに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、発泡体を得る方法として、加圧下
で均一濃度のガスによって発泡加工すべきプラスチック
材料を予備飽和し、しかる後断熱膨張させる技術(米国
特許第3,796,779号明細書)や、超臨界流体を
ポリマープラスチック材料に連続的に導入して、発泡さ
せる技術(特許第02625576号公報:米国特許第
4,473665号明細書)等が知られ、また、ゴム発
泡体として、発泡率が1〜100%のもの(特開昭61
−77081号公報等)も公知である。しかしながら、
超微細構造の気孔および気泡が均一分布した加硫ゴム発
泡体となすことにより、強度を低下させずに比重を低下
させ、かつ、その微細構造に起因して、断熱性、吸音
性、遮音性等にも優れたゴム発泡体を得ることは、未だ
知られていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】よって、本発明では、
未加硫ゴムの混練工程または/および加硫工程中に、超
臨界状態もしくは亜臨界状態の流体と接触、浸透溶解さ
せた後、該状態を解放することによって、超微細構造の
気孔および気泡が均一に分散された加硫ゴム発泡体を得
ることを目的とする。また、本発明では、該加硫ゴム発
泡体が超微孔質の構造であるため、強度を低下させずに
比重を大巾に低下させることができ、かつ、断熱性、吸
音性、遮音性等の特性を有していることを利用して、こ
れを使用したタイヤを得ることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、未加硫
ゴムを超臨界状態もしくは亜臨界状態の流体と接触、浸
透溶解させ、次いで前記状態から逸脱させた後に加硫し
たゴム発泡体が提供される。
【0005】また、本発明によれば、未加硫ゴムを、加
硫中に超臨界状態もしくは亜臨界状態の流体と接触、浸
透溶解させて加硫したゴム発泡体が提供される。
【0006】また、本発明によれば、未加硫ゴムを超臨
界状態もしくは亜臨界状態の流体と接触、浸透溶解さ
せ、かつ、引き続いて前記状態を維持したまゝ加硫した
ゴム発泡体が提供される。
【0007】また、本発明によれば、押出機中で未加硫
ゴムを超臨界状態もしくは亜臨界状態の流体と接触、浸
透溶解させ、次いで前記状態から逸脱させた後に加硫機
で加硫したゴム発泡体が提供される。
【0008】また、本発明によれば、押出機で未加硫ゴ
ムを加硫機中に注入し、これを加硫機中で超臨界状態も
しくは亜臨界状態の流体と接触、浸透溶解させて加硫し
たゴム発泡体が提供される。
【0009】また、本発明によれば、押出機中で未加硫
ゴムを超臨界状態もしくは亜臨界状態の流体と接触、浸
透溶解させ、かつ引き続いて加硫機中でも前記状態を維
持したまゝ加硫したゴム発泡体が提供される。
【0010】また、本発明によれば、発泡率が1〜40
0%である前記ゴム発泡体、並びに、未加硫ゴムが、ス
チレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(B
R)、天然ゴム(NR)、ニトリル−ブタジエンゴム
(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、イソプレンゴ
ム(IR)、イソブチレン−イソプレン共重合体ゴム
(IIR)、エチレン−プロピレン−ジエン系三元共重
合体ゴム(EPDM)、エチレン−プロピレン共重合体
ゴム(EPM)、フッ素ゴム、シリコンゴム、ウレタン
ゴムおよびアクリルゴムの少なくとも1種以上である前
記ゴム発泡体が提供される。
【0011】また、本発明によれば、超臨界流体もしく
は亜臨界流体が、ゴムの加硫温度以下の超臨界温度もし
くは亜臨界温度を有する流体、好ましくは二酸化炭素で
ある前記ゴム発泡体が提供される。
【0012】また、本発明によれば、前記ゴム発泡体を
少なくとも一以上の部材に用いたタイヤが提供される。
【0013】また、本発明によれば、生タイヤを、加硫
中に超臨界状態もしくは亜臨界状態の流体と接触、浸透
溶解させる金型で、または、加硫機中の超臨界状態もし
くは亜臨界状態の流体と接触、浸透溶解させる金型で加
硫成形し、少なくともタイヤ表皮層ゴムを発泡させたタ
イヤが提供される。
【0014】また、本発明によれば、前記ゴム発泡体を
少なくとも一以上の部材に用いたタイヤにおいて、該ゴ
ム発泡体を未加硫もしくは加硫済の他の部材と貼り合わ
せた後に一体化したタイヤが提供される。
【0015】また、本発明によれば、前記ゴム発泡体を
少なくとも一以上の部材に用いたタイヤにおいて、該ゴ
ム発泡体を未加硫もしくは加硫済の他の部材と貼り合わ
せた後に、超臨界状態もしくは亜臨界状態の流体と接
触、浸透溶解させる金型内で一体化したタイヤが提供さ
れる。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明による加硫ゴム発泡体は、
未加硫ゴムの混練操作または/および加硫操作中に、こ
れを超臨界状態もしくは亜臨界状態の流体と接触、浸透
溶解させ、次いで前記状態を解放する(一般には、大気
状態に戻す)ときには、ゴム中に浸透溶解していた超臨
界流体もしくは亜臨界流体が液体から気体に変化して、
一部がゴム中から逸脱して超微細な気孔を残し、また、
大部分はゴム中に超微細な気泡となって残留することに
よって、超微細構造のゴム発泡体が得られるという原理
を応用、利用したものである。しかるに、かかる方法に
よって得られた加硫ゴム発泡体は、その超微細構造の気
孔および気泡が均一分布したゴム発泡体となるため、そ
の強度を低下させずに比重のみを低下させることができ
るので、これをタイヤのゴム材に使用するときは、構造
強度を低下せずに軽量化が図れるというメリットを有
し、また、該微細構造に起因する断熱性、吸音性、遮音
性および絶縁性等を利用した種々の用途部材にも利用可
能である。これらの利用に供する加硫ゴム発泡体として
は、そのゴム発泡率が1〜400%であるものが使用さ
れる。
【0017】そこで、本発明の加硫ゴム発泡体には、そ
の一態様として、未加硫ゴムの混練操作中に、超臨界状
態もしくは亜臨界状態の流体と接触、浸透溶解させ、次
いで加硫前に一端前記状態から逸脱させた後に通常の加
硫条件下で加硫操作する方法によって得られるものがあ
り、また、その他の態様として、未加硫ゴムの混練操作
を通常の条件下で行い、その後の加硫操作中に超臨界状
態もしくは亜臨界状態の流体と接触、浸透溶解させ、次
いで加硫後に前記状態が逸脱させる方法によって得られ
るものがあり、更に、その他の態様として、未加硫ゴム
の混練操作および次工程の加硫操作中に、超臨界状態も
しくは亜臨界状態の流体と接触、浸透溶解させ、その加
硫後に前記状態から逸脱させる方法によって得られるも
のがある。
【0018】本発明の加硫ゴム発泡体は、具体的には、
前記未加硫ゴムの混練に使用する押出機内でのみ、この
未加硫ゴムに超臨界状態もしくは亜臨界状態の流体と接
触、浸透溶解させる工程を経るようにすることによっ
て、また、加硫機内でのみ、混練未加硫ゴムに超臨界状
態もしくは亜臨界状態の流体と接触、浸透溶解させるこ
とによって、あるいはまた、前記押出機および加硫機の
両機内で、超臨界状態もしくは亜臨界状態の流体と接
触、浸透溶解させることによって、所望の加硫ゴム発泡
体を得ることができる。
【0019】超臨界流体とは、気体と液体が共存できる
限界の温度、圧力(臨界点)を超えた状態にあり、通常
の気体、液体とは異なる性質を示す特有な流体である。
一例として、二酸化炭素の状態図を用いて、該流体の超
臨界域および亜臨界域を示すと第1図のとおりである。
本発明で用いる超臨界流体もしくは亜臨界流体として
は、ゴムの加硫温度以下の超臨界温度もしくは亜臨界温
度を有する所定の流体(例えば、二酸化炭素、エタン、
エチレン等の超臨界もしくは亜臨界流体等)が使用され
る。二酸化炭素は、31℃を超える温度および7.38
MPa を超える圧力で超臨界状態となるので、本発明の超
臨界流体もしくは亜臨界流体として好ましく用いられ
る。
【0020】本発明の加硫ゴム発泡体に用いられるゴム
としては、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジ
エンゴム(BR)、天然ゴム(NR)、ニトリル−ブタ
ジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、イ
ソプレンゴム(IR)、イソブチレン−イソプレン共重
合体ゴム(IIR)、エチレン−プロピレン−ジエン系
三元共重合体ゴム(EPDM)、エチレン−プロピレン
共重合体ゴム(EPM)、フッ素ゴム、シリコンゴム、
ウレタンゴムおよびアクリルゴムの一種あるいはこれら
のゴム混合物が使用される。
【0021】また、前記ゴム成分中に通常配合される加
硫剤としては、一般的なゴム加硫剤(架橋剤)を用いる
ことができる。具体的には、イオウ系加硫剤としては粉
末イオウ、沈降性イオウ、高分散性イオウ、表面処理イ
オウ、不溶性イオウ、ジモルフォリンジサルファイド、
アルキルフェノールジサルファイド等を例示でき、例え
ば、0.5〜4phr 〔ゴム成分(ポリマー)100重量
部あたりの重量部〕程度用いることができる。また、有
機過酸化物系の加硫剤としては、ベンゾイルパーオキサ
イド、t−ブチルヒドロパーオキサイド、2,4−ビク
ロロベンゾイルパーオキサイド、2,5−ジメチル−
2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5
−ジメチルヘキサン−2,5−ジ(パーオキシルベンゾ
エート)等が例示され、例えば、1〜20phr 程度用い
ることができる。更に、フェノール樹脂系の加硫剤とし
ては、アルキルフェノール樹脂の臭素化物や、塩化ス
ズ、クロロプレン等のハロゲンドナーとアルキルフェノ
ール樹脂とを含有する混合架橋系等が例示でき、例え
ば、1〜20phr 程度用いることができる。その他とし
て、亜鉛華(5phr 程度)、酸化マグネシウム(4phr
程度)、リサージ(10〜20phr 程度)、p−キノン
ジオキシム、p−ジベンゾイルキノンジオキシム、テト
ラクロロ−p−ベンゾキノン、ポリ−p−ジニトロソベ
ンゼン(2〜10phr 程度)、メチレンジアニリン
(0.2〜10phr 程度)が例示できる。また、前記加
硫剤には必要に応じて、加硫促進剤を添加してもよい。
加硫促進剤としては、アルデヒド・アンモニア系、グア
ニジン系、チアゾール系、スルフェンアミド系、チウラ
ム系、ジチオ酸塩系、チオウレア系等の一般的な加硫促
進剤を、例えば、0.5〜2phr 程度用いることができ
る。
【0022】また、本発明で用いる未加硫ゴムには、通
常ゴム組成物に配合される補強剤としてのカーボンブラ
ックおよび/またはシリカを配合する。更に、通常の各
種オイル、老化防止剤、充填剤、可塑化剤、軟化剤、そ
の他ゴム用に一般的に配合されている各種配合剤を適宜
配合することができる。これら添加剤の配合量も、本発
明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とする
ことができる。
【0023】本発明の前記種々の方法で得られる加硫ゴ
ム発泡体は、これをタイヤゴム部材の一以上に用いて、
当該分野で公知の手法により、軽量でかつ他の物性の点
では遜色のないタイヤを得ることができる。また、本発
明では、予め成形したグリーンタイヤ(生タイヤ)を金
型内で超臨界状態もしくは亜臨界状態の流体と接触、浸
透溶解させ、これを加硫成形すると共に、少なくともタ
イヤ表皮層ゴムを発泡させてなるタイヤを得ることもで
きる。更に、本発明では、加硫済ゴム発泡体を未加硫も
しくは加硫済の他の部材と貼り合わせた後に、一体化
(この一体化は、幾何的嵌合、接着処理、加硫接着等の
いずれの手法を用いてもよい)してタイヤを得ることが
でき、また、前記一体化したタイヤを金型内で超臨界状
態もしくは亜臨界状態の流体と接触、浸透溶解させ、発
泡、加硫させてタイヤを得ることもできる。
【0024】
【実施例】以下、実施例に従って本発明を説明するが、
本発明を以下の実施例に限定するものでないことはいう
までもない。
【0025】実施例1〜6および比較例1,2 所定の工程、装置内で、未加硫ゴムを二酸化炭素の超臨
界流体に接触、浸透溶解させ、その後超臨界状態を逸脱
させて得た加硫ゴム発泡体から、所定のサンプル片を作
製し、その発泡状態について走査型顕微鏡(×100倍
〜×10,000倍)にて観察した。試験サンプルに均
一な超微細発泡構造が認められたものを○、認められな
いものを×として評価した。その結果を以下の表Iに示
す。
【0026】
【表1】
【0027】実施例7〜11 種々の態様のタイヤを作製し、これを所定の工程、装置
内で二酸化炭素の超臨界流体に接触、浸透溶解させ、そ
の後超臨界状態を逸脱させて得たタイヤから、所定のサ
ンプル片を切り出し、その発泡状態について走査型顕微
鏡(×100倍〜×10,000倍)にて観察した。試
験サンプルに均一な超微細発泡構造が認められたものを
○、認められないものを×として評価した。その結果を
表IIに示す。
【0028】
【表2】
【0029】
【発明の効果】本発明の加硫ゴム発泡体、およびタイヤ
には、超臨界流体の発泡による均一に分散した超微細発
泡構造が認められ、その構造も極めて緻密であって、そ
の圧縮強度も強く、かつ軽量化も満足すべきものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】二酸化炭素の超臨界域および亜臨界域を示す状
態図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // B29K 21:00 105:04 105:24 B29L 30:00 C08L 21:00 (72)発明者 川面 哲司 神奈川県平塚市追分2番1号 横浜ゴム株 式会社平塚製造所内

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 未加硫ゴムを超臨界状態もしくは亜臨界
    状態の流体と接触、浸透溶解させ、次いで前記状態から
    逸脱させた後に加硫したゴム発泡体。
  2. 【請求項2】 未加硫ゴムを、加硫中に超臨界状態もし
    くは亜臨界状態の流体と接触、浸透溶解させて加硫した
    ゴム発泡体。
  3. 【請求項3】 未加硫ゴムを超臨界状態もしくは亜臨界
    状態の流体と接触、浸透溶解させ、かつ、引き続いて前
    記状態を維持したまゝ加硫したゴム発泡体。
  4. 【請求項4】 押出機中で未加硫ゴムを超臨界状態もし
    くは亜臨界状態の流体と接触、浸透溶解させ、次いで前
    記状態から逸脱させた後に加硫機で加硫したゴム発泡
    体。
  5. 【請求項5】 押出機で未加硫ゴムを加硫機中に注入
    し、これを加硫機中で超臨界状態もしくは亜臨界状態の
    流体と接触、浸透溶解させて加硫したゴム発泡体。
  6. 【請求項6】 押出機中で未加硫ゴムを超臨界状態もし
    くは亜臨界状態の流体と接触、浸透溶解させ、かつ、引
    き続いて加硫機中でも前記状態を維持したまゝ加硫した
    ゴム発泡体。
  7. 【請求項7】 発泡率が1〜400%である前記1〜6
    のいずれか1項に記載のゴム発泡体。
  8. 【請求項8】 前記未加硫ゴムが、スチレンブタジエン
    ゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、天然ゴム
    (NR)、ニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、クロ
    ロプレンゴム(CR)、イソプレンゴム(IR)、イソ
    ブチレン−イソプレン共重合体ゴム(IIR)、エチレ
    ン−プロピレン−ジエン系三元共重合体ゴム(EPD
    M)、エチレン−プロピレン共重合体ゴム(EPM)、
    フッ素ゴム、シリコンゴム、ウレタンゴムおよびアクリ
    ルゴムの少なくとも1種以上である請求項1〜6のいず
    れか1項に記載のゴム発泡体。
  9. 【請求項9】 前記超臨界流体もしくは亜臨界流体が、
    ゴムの加硫温度以下の超臨界温度もしくは亜臨界温度を
    有する流体である、請求項1〜6のいずれか1項に記載
    のゴム発泡体。
  10. 【請求項10】 前記超臨界流体もしくは亜臨界流体が
    二酸化炭素である請求項9項に記載のゴム発泡体。
  11. 【請求項11】 前記請求項1〜10のいずれか1項に
    記載のゴム発泡体を少なくとも一以上の部材に用いたタ
    イヤ。
  12. 【請求項12】 生タイヤを、加硫中に超臨界状態もし
    くは亜臨界状態の流体と接触、浸透溶解させる金型で、
    または、加硫機中の超臨界状態もしくは亜臨界状態の流
    体と接触、浸透溶解させる金型で加硫成形し、少なくと
    もタイヤ表皮層ゴムを発泡させたタイヤ。
  13. 【請求項13】 前記請求項1〜10のいずれか1項に
    記載のゴム発泡体を少なくとも一以上の部材に用いたタ
    イヤにおいて、該ゴム発泡体を未加硫もしくは加硫済の
    他の部材と貼り合わせた後に一体化したタイヤ。
  14. 【請求項14】 前記請求項1〜10のいずれか1項に
    記載のゴム発泡体を少なくとも一以上の部材に用いたタ
    イヤにおいて、該ゴム発泡体を未加硫もしくは加硫済の
    他の部材と貼り合わせた後に、超臨界状態もしくは亜臨
    界状態の流体と接触、浸透溶解させる金型内で一体化し
    たタイヤ。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7182897B2 (en) 2002-08-07 2007-02-27 Canon Kabushiki Kaisha Method of storing material into which gas saturates
US7189762B2 (en) * 2001-10-02 2007-03-13 Costas Tzoganakis Method of modifying crosslinked rubber

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