JPH1171479A

JPH1171479A - ゴム組成物

Info

Publication number: JPH1171479A
Application number: JP9250086A
Authority: JP
Inventors: Shiyuuichi Mizada; 修一見座田
Original assignee: Inoue MTP KK; Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 1997-08-28
Filing date: 1997-08-28
Publication date: 1999-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】シランカップリング剤等を必須の配合剤とし
て使用することなく、優れた練り特性、加工性等を有す
るゴム組成物を提供する。【解決手段】天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエン
ゴム及びスチレン・ブタジエンゴムのうちの少なくとも
一種からなるゴム成分１００重量部に対して、１０〜８
０重量部のシリカ、並びに０．５〜１０重量部の１２−
ヒドロキシステアリン酸及びその塩を配合する。ゴム成
分としては、(1)天然ゴム、イソプレンゴムと(2)ブタジ
エンゴム、スチレン・ブタジエンゴムとを併用すること
が好ましい。１２−ヒドロキシステアリン酸の塩として
は、アルミニウム塩、亜鉛塩等を用いることができる。
このゴム組成物には、加硫剤、加硫促進剤、軟化剤等の
他、２００重量部以下のカーボンブラックを配合するこ
ともできるが、カーボンブラックが配合されていなくて
も得られる加硫ゴムは優れた耐摩耗性等を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、優れた練り特性及
び加工性を有し、配合剤のブリーデイング或いはブルー
ミングが抑えられ、加硫、接着等が損なわれることのな
いゴム組成物に関する。本発明のゴム組成物を用いて得
られる加硫ゴムは、優れた耐摩耗性等の物性及び耐久性
などを有する。本発明のゴム組成物は、各種の用途にお
いて使用することができるが、特に、自動車、自転車等
の空気入りタイヤのトレッド、サイドなどとして用いる
ことができる。また、カーボンブラックを必須の配合剤
としていないため、黒色以外の所望の色調を有するゴム
成形品とすることができる。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ゴムの配合においては、適量の
シリカとカーボンブラックとを組み合わせることによっ
て、耐摩耗性、耐久性及び低発熱性等を併せ有する加硫
ゴムを得るための試みがなされている。しかし、シリカ
はゴム組成物の他の成分との分散性及び相溶性が必ずし
も十分ではなく、単にシリカを併用するだけでは十分な
効果は得られていない。そのため、シランカップリング
剤及びアルキレングリコール等の活性剤などを配合し、
改良する試みもなされている。

【０００３】しかしながら、１）シリカの粒子表面は酸性であって加硫促進剤である
塩基性物質を吸着する。そのため、加硫が阻害され、加
硫ゴムの耐摩耗性、引裂強度等が低下する。２）シラノール基の水素結合によってシランカップリン
グ剤の粒子が凝集するため、配合、分散のための混練時
間を長くする必要がある。３）凝集による分散不良のためゴム組成物の粘度が上昇
し、加工性に劣る。等の問題があり、未だ十分な性能のゴム組成物は得られ
ていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来
の問題を解決するものであり、ゴム成分に、シリカとと
もに特定のステアリン酸の誘導体を少量配合することに
より、優れた練り特性及び加工性等を有するゴム組成物
を提供することを課題とする。また、本発明は、カーボ
ンブラック或いはシランカップリング剤を必須の配合剤
として使用することなく、優れた耐摩耗性及び耐久性等
を有する加硫ゴムを得ることができるゴム組成物を提供
することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１発明のゴム組成物
は、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム及びス
チレン・ブタジエンゴムのうちの少なくとも一種からな
るゴム成分１００重量部に対して、１０〜８０重量部の
シリカ、並びに０．５〜１０重量部の１２−ヒドロキシ
ステアリン酸及びその塩のうちの少なくとも一方を配合
したことを特徴とする。

【０００６】また、第２発明のゴム組成物は、天然ゴ
ム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム及びスチレン・ブ
タジエンゴムのうちの少なくとも一種からなるゴム成分
１００重量部に対して、１０〜８０重量部のシリカ、２
００重量部以下のカーボンブラック、並びに０．５〜１
０重量部の１２−ヒドロキシステアリン酸及びその塩の
うちの少なくとも一方を配合したことを特徴とする。

【０００７】上記「ゴム成分」は「天然ゴム（Ｎ
Ｒ）」、「イソプレンゴム（ＩＲ）」、「ブタジエンゴ
ム（ＢＲ）」及び「スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢ
Ｒ）」のうちの少なくとも一種からなる。これらのゴム
としては、従来よりタイヤトレッド等に用いられている
ゴム組成物の配合において一般に使用されているものを
特に制限されることなく使用することができる。これら
のゴムは１種のみを用いてもよいし、２種以上を併用し
てもよい。このゴム成分としては、特に、ＮＲ及びＩＲ
のうちの少なくとも一方と、ＢＲ及びＳＢＲのうちの少
なくとも一方とを併用することが好ましく、このような
併用によって優れた耐摩耗性等を有するタイヤなどのゴ
ム成形品を得ることができる。

【０００８】ＮＲ、ＩＲとＢＲ、ＳＢＲとの量比は特に
限定されないが、これらのゴムの合計量を１００重量部
とした場合に、ＮＲ及びＩＲを２０〜６０重量部、ＢＲ
及びＳＢＲを８０〜４０重量部とすることが好ましい。
この量比は、ＮＲ及びＩＲを２５〜５５重量部、特に３
５〜４５重量部、ＢＲ及びＳＢＲを７５〜４５重量部、
特に６５〜５５重量部とすることがより好ましい。この
ようなゴム成分を使用すれば、特にタイヤトレッド等と
して用いた場合に、優れた耐摩耗性、耐久性等を有する
成形品とすることができる。尚、このゴム成分には、ゴ
ム組成物の練り特性、加工性等、及び加硫ゴムの耐摩耗
性等を損なうことのない量比で他のゴムを併用すること
もできる。

【０００９】上記「シリカ」としては、タイヤトレッド
用ゴム組成物等に一般に使用されているものを用いるこ
とができる。このシリカの配合量が１０重量部未満で
は、特に１２−ヒドロキシステアリン酸及びその塩の配
合量が少ない場合に、加硫ゴムの耐摩耗性が低下する傾
向にある。また、ゴム組成物のムーニー粘度がそれほど
上昇せず、練り特性も十分に向上しない。一方、この配
合量が８０重量部を越える場合は、加硫ゴムの耐摩耗性
が低下する。シリカの配合量は、特に第３発明のように
「３０〜８０重量部」とすることが好ましい。この範囲
の配合量であれば、より優れた練り特性及び加工性を有
するゴム組成物が得られ、加硫ゴムの耐摩耗性等も十分
に向上する。

【００１０】上記「１２−ヒドロキシステアリン酸及び
その塩」は、特にＮＲ、ＩＲ、ＢＲ及びＳＢＲの加工助
剤として有用である。１２−ヒドロキシステアリン酸及
びその塩は、予めゴム成分に配合しておいてもよいし、
シリカ等、他の配合剤に添加しておいて、それらととも
にゴム成分に配合してもよい。この１２−ヒドロキシス
テアリン酸及びその塩によって、シリカ或いは軟化剤
等、配合剤のゴム成分への混入及び分散が容易となり、
シリカ等が迅速、且つ均一にゴム成分中に分散する。そ
のため、ゴム組成物の混練、分散に要する時間が短縮さ
れ、長時間の混練による物性の低下が抑えられる。ま
た、シリカの分散が良好であるため、その補強効果が高
くなり、加硫ゴムの耐摩耗性、耐久性等が大きく向上す
る。尚、シリカ並びに１２−ヒドロキシステアリン酸及
びその塩を、それぞれ特定の好ましい量比とすることに
より、第５発明のように、摩耗容積が「０．０８ｃ
ｍ³」の優れた耐摩耗性を有する加硫ゴムを得ることが
できる。

【００１１】１２−ヒドロキシステアリン酸及びその塩
としては、１２−ヒドロキシステアリン酸或いはその塩
をそれぞれ単独で使用してもよいし、酸と塩とを併用し
てもよい。また、酸と２種以上の塩とを使用することも
でき、酸を使用せず、２種以上の塩を併用することもで
きる。この塩としては、所謂金属石ケンとして使用され
るものである、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属
との塩、或いはマグネシウム、カルシウム、バリウム等
のアルカリ土類金属との塩を使用することができる。ま
た、亜鉛、アルミニウム、ジルコニウム等、各種の金属
との塩の他、１２−ヒドロキシステアリン酸アミドなど
を用いることもできる。これらの塩としては、特にアル
ミニウム塩及び亜鉛塩が好ましい。尚、酸と塩との併用
において、その量比は特に限定はされない。

【００１２】１２−ヒドロキシステアリン酸及びその塩
の配合量が０．５重量部未満では、練り特性の向上が不
十分となり、ゴム組成物の混練、分散に長時間を要す
る。また、加硫ゴムの耐摩耗性等が低下する。一方、こ
の配合量が１０重量部を越える場合は、モジュラスの低
下が著しく、また、硬さも低下する傾向にある。１２−
ヒドロキシステアリン酸及びその塩の配合量は、０．５
〜８重量部、特に第４発明のように１〜８重量部とする
ことが好ましい。この範囲の配合量とすれば、混練に要
する時間も十分に短縮することができ、より優れた性能
のゴム組成物とすることができる。更に、加硫ゴムの耐
摩耗性等も十分に向上する。

【００１３】ＮＲ、ＩＲ、ＢＲ及びＳＢＲをゴム成分と
するゴム組成物では、練り特性及び加工性などを改良
し、また、加硫ゴムの耐摩耗性等の物性を向上させるた
め、通常、カーボンブラック及びシランカップリング剤
が配合される。本発明のゴム組成物では、これらを必須
の成分として配合する必要がないことは前記の通りであ
るが、必要に応じて適量を配合することもできる。

【００１４】カーボンブラックは、第２発明のように、
「２００重量部以下」の配合量とすることができる。こ
の配合量は、特に１００重量部以下、更には５０重量部
以下とすることが好ましい。カーボンブラックが２００
重量部を越える場合は、ゴム組成物の練り特性及び加工
性が低下し、且つ破断伸びの低下等、加硫ゴムが硬く、
脆くなる傾向にある。また、シランカップリング剤は１
〜１０重量部、特に３〜７重量部程度を配合することが
できる。このシランカップリング剤の配合によって破断
強度及び特に弾性率、引裂強度等が大きく向上するが、
破断伸びは低下する傾向にある。このようにシランカッ
プリング剤の使用及びその量比は、所要の物性等によっ
て適宜設定する必要がある。

【００１５】更に、本発明のゴム組成物では、この種の
ゴム組成物において一般に使用されている配合剤を適宜
用いることができる。そのような配合剤としては、イオ
ウ等の加硫剤、アルデヒド−アミン類、グアニジン類等
の加硫促進剤、亜鉛華、ステアリン酸等の加硫促進助剤
などを使用することができる。また、アミン類、フェノ
ール類等の老化防止剤、プロセス油等の軟化剤などの
他、粘着付与剤、可塑剤などを用いることができる。こ
れらの配合剤の使用量は通常用いられている程度とすれ
ばよい。

【００１６】尚、１２−ヒドロキシステアリン酸及びそ
の塩は、ゴム組成物の調製時に三量体を形成し、その分
子内にシリカ及びオイル等を取り込んでゴム成分中に均
一に分散する。そのため、ゴム組成物のムーニー粘度が
適度に上昇し、混練時の練り効果が大きくなり、均質な
ゴム組成物が得られ、加硫ゴムの耐摩耗性及び耐久性等
が向上する。一方、１２−ヒドロキシステアリン酸及び
その塩を使用しない場合は、シリカ、オイル等、ゴム成
分或いは他の成分との相溶性に劣る配合剤によってゴム
組成物の流動性が高くなる。そのため、混練による練り
効果が十分に得られず、分散不良となって加硫ゴムの耐
摩耗性等が低下する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例により更に
詳しく説明する。１）使用したゴム成分及び配合剤ａ）ＮＲ：ＲＳＳ３号ｂ）ＳＢＲ：旭化成株式会社製、商品名「ＪＴ−４６」ｃ）シリカ：デグサ社製、商品名「ウルトラジルＶＮ
３」ｄ）カーボンブラック：新日鐡化学株式会社製、商品名
「ニテロン＃２００」

【００１８】ｅ）オイル：サンオイル株式会社製、商品
名「サンセン４５０」ｆ）シランカップリング剤：デグサ社製、商品名「Ｓｉ
６９」ｇ）ポリエチレングリコール：旭電化株式会社製、商品
名「ＰＥＧ＃４０００」ｈ）ワックス：日本製蝋株式会社製、商品名「オゾエー
ス０３５５」ｉ）ステアリン酸：新日本理化株式会社製、商品名「５
０Ｓ」

【００１９】ｊ）１２−ヒドロキシステアリン酸：豊国
製油株式会社製、商品名「ＨＯＣＴＯＬ−Ａ」、中和価
（ＫＯＨｍｇ／ｇ）；１７５〜１８５、ケン化価（ＫＯ
Ｈｍｇ／ｇ）；１８４〜１９４、ヨウ素価（１２ｇ／１
００ｇ）；５．０以下、水酸基価（ＫＯＨｍｇ／ｇ）；
１５０以上ｋ）１２ヒドロキシステアリン酸アルミニウム；豊国製
油株式会社製ｌ）１２ヒドロキシステアリン酸亜鉛；豊国製油株式会
社製

【００２０】ｍ）亜鉛華；バイエル社製、活性亜鉛華ｎ）加硫促進剤（ａ）；大内新興化学工業株式会社製；
商品名「ノクセラーＣＺ−Ｇ」、Ｎ−シクロヘキシル−
２−ベンゾチアロリルスルフェンアミドｏ）加硫促進剤（ｂ）；大内新興化学工業株式会社製；
商品名「ノクセラーＤ」、１，３−ジフェニルグアニジ
ンｐ）イオウ；鶴見化学株式会社製、商品名「サルファク
ス２００Ｓ」

【００２１】２）ゴム組成物の調製方法ＮＲとＳＢＲとからなるゴム成分に、所定量のシリカ或
いはカーボンブラック及び加硫剤、加硫促進剤、軟化剤
等を配合してゴム配合物を準備した。その後、この配合
物を二軸混練機によって所定時間混練し、ゴム組成物を
調製した。次いで、このゴム組成物を下記のそれぞれの
試験方法に適した形状に成形、加工した後、１６０℃で
１０分加硫し、加硫ゴムとした。混練時のムーニー粘度
及び加硫ゴムの各物性を以下の試験方法によって評価し
た。

【００２２】３）試験方法ａ）摩耗容積；請求項４に記載の通りｂ）ムーニー粘度；ＪＩＳＫ６３００（ローターの
形別；Ｌ、予熱時間；１分、ローターの作動時間；４
分、試験温度；１２５℃）ｃ）比重；ＪＩＳＫ６３５０ｄ）破断強度、破断伸び及び３００％モジュラス；ＪＩ
ＳＫ６２５１ｅ）引裂強度；ＪＩＳＫ６２５２ｆ）硬さ；ＪＩＳＫ６３０１、スプリング式硬さ試
験（Ａ形）

【００２３】（１）シリカの配合量の検討表１のようにシリカの配合量を５〜９０重量部の範囲で
変量し、その物性等に及ぼす影響を検討した。尚、カー
ボンブラックは使用せず、シランカップリング剤も実施
例３以外では用いなかった。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１の結果によれば、シリカの配合量が１
０〜８０重量部の範囲であれば、摩耗容積が０．０８〜
０．１０ｃｍ³の優れた耐摩耗性を有する加硫ゴムが得
られることが分かる。シリカの配合量が第１発明の下限
値未満である比較例１では、耐摩耗性が低下しており、
この配合量が第１発明の上限値を越える比較例２では、
耐摩耗性の低下は小さいものの混練にやや長時間を要す
る。また、実施例２と実施例３とを比較してみると、シ
ランカップリング剤は加硫ゴムの物性にそれほど大きな
影響は及ぼしていないいことが分かる。

【００２６】（２）１２−ヒドロキシステアリン酸及び
その塩の配合量の検討表２のように１２−ヒドロキシステアリン酸及びその塩
の配合量を０．３〜１２重量部の範囲で変量し、その物
性等に及ぼす影響を検討した。尚、シランカップリング
剤は使用せず、カーボンブラックも実施例８以外では用
いなかった。

【００２７】

【表２】

【００２８】表２の結果によれば、１２−ヒドロキシス
テアリン酸及びそのアルミニウム塩の配合量が０．７〜
８重量部の範囲であれば、摩耗容積が０．０８ｃｍ³の
優れた耐摩耗性を有する加硫ゴムが得られることが分か
る。尚、１２−ヒドロキシステアリン酸の配合量が０．
７重量部と第１発明の下限値近傍である実施例５では、
耐摩耗性は他の実施例と同等であるが、混練にやや長時
間を要する。また、１２−ヒドロキシステアリン酸の配
合量が０．３重量部と第１発明の下限値未満である比較
例３では、耐摩耗性が低下しており、且つ混練に長時間
を要する。この配合量が第１発明の上限値を越える比較
例４では、硬さが低下し、伸びが大きくなるため、モジ
ュラスが低下する。更に、カーボンブラックを１００重
量部併用した実施例８では、耐摩耗性は良好ではある
が、破断伸びが低下し、硬くなっており、この点に留意
して配合する必要がある。

【００２９】（３）１２−ヒドロキシステアリン酸の配
合量及びシランカップリング剤の効果の検討表３及び表４のように１２−ヒドロキシステアリン酸の
配合量を０〜５重量部の範囲で変量し、その物性等に及
ぼす影響を検討した。また、これらにシランカップリン
グ剤を併用した場合の効果を検討した。尚、補強剤とし
てはシリカを５０重量部使用し、カーボンブラックは使
用しなかった。

【００３０】

【表３】

【００３１】

【表４】

【００３２】表３の結果によれば、１２−ヒドロキシス
テアリン酸を用いていない比較例５では、耐摩耗性が低
下し、破断強度、破断伸び、引裂強度などもやや低いこ
とが分かる。また、１２−ヒドロキシステアリン酸を
０．５〜５重量部配合した実施例９〜１２では、摩耗容
積が０．０８ｃｍ³の優れた耐摩耗性を有する加硫ゴム
が得られる。更に、破断強度等は１２−ヒドロキシステ
アリン酸の配合量によって大きな影響は受けていないこ
とが分かる。

【００３３】一方、表４の結果によれば、シランカップ
リング剤の配合は耐摩耗性にはほとんど影響を及ぼさな
いが、破断強度、モジュラス及び引裂強度は大きく向上
していることが分かる。また、これらの物性は表３の場
合とは異なり、１２−ヒドロキシステアリン酸の配合量
によって相当に変化している。即ち、破断強度、破断伸
び及び引裂強度は１２−ヒドロキシステアリン酸の配合
量とともに向上しており、弾性率は低下している。この
ように各配合剤の物性等に及ぼす影響は組成によって必
ずしも同じではないことが分かる。

【００３４】（４）シリカとカーボンブラックとの量比
及び１２−ヒドロキシステアリン酸の効果の検討表５及び表６のようにシリカとカーボンブラックとを４
５／５〜０／５０重量部の範囲で変量し、その物性等に
及ぼす影響を検討した。また、これらの量比とともに１
２−ヒドロキシステアリン酸を使用した場合の効果を検
討した。尚、シランカップリング剤は使用しなかった。

【００３５】

【表５】

【００３６】

【表６】

【００３７】表５の結果によれば、カーボンブラックの
量比が高くなるとともに、耐摩耗性が低下する傾向にあ
る。但し、カーボンブラックのみを５０重量部用いた比
較例８では耐摩耗性に優れた加硫ゴムが得られている。
また、カーボンブラックの量比が高くなるとともに、破
断強度、引裂強度等も向上している。しかし、カーボン
ブラックが増加するとともに、破断伸びは低下してお
り、また、ムーニー粘度も低下しており、練り特性の悪
化が予想される。

【００３８】一方、１２−ヒドロキシステアリン酸を使
用していない表６の結果によれば、カーボンブラックの
量比が高くなるとともに、耐摩耗性が向上する傾向には
あるが、１２−ヒドロキシステアリン酸を使用した場合
に比べて全般に耐摩耗性に劣ることが分かる。また、表
５の場合と同様に、カーボンブラックの量比が高くなる
とともに、破断強度、引裂強度等も向上しているが、破
断伸びは低下している。また、ムーニー粘度も低下する
傾向にあり、練り特性の悪化が予想される。

【００３９】

【発明の効果】第１発明のゴム組成物によれば、カーボ
ンブラック及びシランカップリング剤を必須の成分とす
ることなく、優れた練り特性及び加工性等を有するゴム
組成物を得ることができる。このゴム組成物では、混
練、分散に要する時間を短縮することができ、物性等の
低下が抑えられる。また、このゴム組成物からなる加硫
ゴムは優れた耐摩耗性及び耐久性等を有する。更に、カ
ーボンブラックを使用する必要がないため、黒色以外の
所望の色調のゴム成形品を得ることができる。また、第
２発明のゴム組成物によれば、任意の色調の成形品とす
ることができない点を除き、同様に練り特性、加工性等
に優れたゴム組成物を得ることができる。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０８Ｌ 9/00 Ｃ０８Ｌ 9/00 //(Ｃ０８Ｋ 13/02 3:36 5:09）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエン
ゴム及びスチレン・ブタジエンゴムのうちの少なくとも
一種からなるゴム成分１００重量部に対して、１０〜８
０重量部のシリカ、並びに０．５〜１０重量部の１２−
ヒドロキシステアリン酸及びその塩のうちの少なくとも
一方を配合したことを特徴とするゴム組成物。
【請求項２】天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエン
ゴム及びスチレン・ブタジエンゴムのうちの少なくとも
一種からなるゴム成分１００重量部に対して、１０〜８
０重量部のシリカ、２００重量部以下のカーボンブラッ
ク、並びに０．５〜１０重量部の１２−ヒドロキシステ
アリン酸及びその塩のうちの少なくとも一方を配合した
ことを特徴とするゴム組成物。
【請求項３】上記シリカが３０〜８０重量部である請
求項１又は２記載のゴム組成物。
【請求項４】上記１２−ヒドロキシステアリン酸及び
その塩が１〜８重量部である請求項１乃至３のいずれか
１項に記載のゴム組成物。
【請求項５】加硫後のＪＩＳＫ６２６４のアクロ
ン摩耗試験によって測定した摩耗輪１０００回転当たり
の摩耗容積が０．０８ｃｍ³以下である請求項１乃至４
のいずれか１項に記載のゴム組成物。（試験方法；試験片と摩耗輪との傾角；１０°、摩耗輪
に掛けた荷重；２７．０Ｎ、試験片の回転速度；毎分７
５±５回）