JPWO2018198775A1 - ゴム組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一実施形態のゴム組成物は、ゴム成分と、ゴム成分100質量部に対し、炭素数40〜70の分岐アルカンを0.3〜3質量部と、炭素数45以上の直鎖アルカンを1.2質量部以下と、重量平均分子量が300〜15000の炭化水素樹脂を0.1〜100質量部とを含む。以下、それぞれについて説明する。
ゴム成分は特に限定されない。一例を挙げると、ゴム組成物は、ジエン系ゴムを含むことが好ましい。ジエン系ゴムは特に限定されない。一例を挙げると、ジエン系ゴムは、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、スチレンイソプレンム(SIR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、ブチルゴム(IIR)等である。ジエン系ゴムは、併用されてもよい。これらの中でも、ジエン系ゴムは、グリップ性能および耐摩耗性がバランスよく得られる点から、SBR、BRを含むことが好ましく、より優れたグリップ性能が得られる点から、SBRを含むことがより好ましい。
SBRは特に限定されない。一例を挙げると、SBRは、乳化重合スチレンブタジエンゴム(E−SBR)、溶液重合スチレンブタジエンゴム(S−SBR)等である。また、SBRは、末端を変性したS−SBR(変性S−SBR)、E−SBR(変性E−SBR)であってもよい。変性S−SBRは、アルコキシ基を含有する有機ケイ素化合物で変性した変性S−SBR等が例示される。また、SBRは、油展されていてもよい。
BRは特に限定されない。一例を挙げると、BRは、ハイシス1,4−ポリブタジエンゴム(ハイシスBR)、1,2−シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含むブタジエンゴム(SPB含有BR)、変性ブタジエンゴム(変性BR)、希土類系BR等である。BRは併用されてもよい。
本実施形態のゴム組成物は、炭素数40〜70の分岐アルカンを、ゴム成分100質量部に対し、0.3〜3質量部含む。このような分岐アルカンは、環境温度が60℃以上でなければブリードを起こさない。そのため、このような分岐ワックスが所定量配合されることにより、ゴム組成物は、夏場の倉庫保管時でも、白色化の原因とはならず、金属離型性が向上し得る。具体的には、このような分岐ワックスは、加硫開始前において、瞬時にゴム表面にブリードし、金型表面のミクロな凹凸を埋めることにより、金型に対する離型性を向上させていると考えられる。また、このような分岐ワックスは、ゴム表面において、粒状に固化し得る。そのため、このような分岐ワックスが配合される場合であっても、得られるゴム組成物は、硬い膜を形成することがなく、初期グリップを悪化させることもなく、オゾン性も損なわれにくい。さらに、このような分岐ワックスのブリード物は、離型時は150〜190℃に達するため液状で、金型表面における粘性が小さく、タイヤが金型から外れやすい。なお、オゾン性を良好に維持するために、後述する炭素数20〜32の直鎖アルカンや老化防止剤が好適に配合され得る。分岐アルカンの炭素数が40以上であることにより、加硫温度(たとえば150〜200℃)において、上記したブリードを生じやすい。また、分岐アルカンの炭素数が70以下であることにより、ゴム組成物は、適度な粘性を示し、金型とタイヤ間における滑り性が向上し、離型しやすい。また、ゴム組成物は、タイヤ使用時でも、適度な膜硬さを示す。なお、炭素数が70を超え、分子量が1000を超えるようなワックスは、融点が高くなり、硬い膜を形成しやすい。一方、上記のとおり、本実施形態の炭素数40〜70の分岐アルカンは、硬い膜を形成せず、タイヤ用として好適である。
本実施形態のゴム組成物は、炭素数45以上の直鎖アルカンを、ゴム成分100質量部に対し、1.2質量部以下となるように含む。炭素数45以上の直鎖アルカンの含有量を特定量とする方法は特に限定されない。一例を挙げると、ゴム組成物は、たとえば所定量の炭素数45以上の直鎖アルカンを含むワックスをゴム組成物に配合することにより、炭素数45以上の直鎖アルカンの含有量を上記範囲となるよう配合し得る。このようなワックスは特に限定されない。一例を挙げると、ワックスは、日本精鑞(株)等によって製造販売されるものが例示される。
重量平均分子量(Mw)が300〜15000の炭化水素樹脂は特に限定されない。一例を挙げると、Mwが300〜15000の炭化水素樹脂は、フェノール系樹脂、クマロン樹脂、クマロンインデン樹脂、インデン樹脂、石油系樹脂(脂肪族系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、脂環族系石油樹脂等)、テルペン系樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂、ロジン樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂(DCPD樹脂)等である。炭化水素樹脂は、一般に、COOH、OH、クマロン等由来の酸素元素を含んでもよい。
本実施形態のゴム組成物は、炭素数20〜32の直鎖アルカンを、ゴム成分100質量部に対し、1.2質量部以下となるように含むことが好ましい。炭素数20〜32の直鎖アルカンの含有量を特定量とする方法は特に限定されない。一例を挙げると、ゴム組成物は、たとえば所定量の炭素数20〜32の直鎖アルカンを含むワックスをゴム組成物に配合することにより、炭素数20〜32の直鎖アルカンの含有量を上記範囲となるよう配合し得る。このようなワックスは特に限定されない。一例を挙げると、ワックスは、日本精鑞(株)等によって製造販売されるものが例示される。この範囲の質量部の直鎖アルカンは、たとえば夏場の倉庫等で保管される場合(35〜50℃環境下)であっても、ブルームしにくく、ゴム組成物中に留まり得る。そのため、このような炭素数の直鎖アルカンが所定量含有される場合も、ゴム組成物は、初期グリップ低下や白色化が起こりにくい。
次に、本実施形態のゴム組成物において、好適に配合される任意成分について説明する。本実施形態のゴム組成物は、上記した成分に加え、ゴム組成物の製造に一般に使用される他の成分が任意で配合され得る。一例を挙げると、このような任意成分は、フィラー、界面活性剤、ステアリン酸、飽和脂肪酸金属塩、プロセスオイル、老化防止剤、加硫剤、酸化亜鉛、耐熱性向上剤、難燃剤、熱伝導付与剤、架橋剤等である。
フィラーは特に限定されない。一例を挙げると、フィラーは、カーボンブラック、シリカ、水酸化アルミニウム、珪藻土、炭酸カルシウム、タルク等である。
フィラーとしてシリカが用いられる場合、シリカと、シランカップリング剤とが併用されることが好ましい。シランカップリング剤は特に限定されない。シランカップリング剤は、ゴム工業において、従来シリカと併用される任意のシランカップリング剤であってもよい。一例を挙げると、シランカップリング剤は、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド等のスルフィド系シランカップリング剤、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、メルカプト系シランカップリング剤(メルカプト基を有するシランカップリング剤)、ビニルトリエトキシシラン等のビニル系、3−アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノ系シランカップリング剤、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のグリシドキシ系シランカップリング剤、3−ニトロプロピルトリメトキシシラン等のニトロ系シランカップリング剤、3−クロロプロピルトリメトキシシラン等のクロロ系シランカップリング剤等である。シランカップリング剤は、併用されてもよい。シランカップリング剤は、Evonik社等によって製造販売されるものが例示される。
界面活性剤は特に限定されない。一例を挙げると、界面活性剤は、プルロニック型非イオン界面活性剤、連鎖エチレンオキサイド、後述する式(1)で示される化合物等である。
プルロニック型非イオン界面活性剤は、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマー、ポリプロピレングリコールエチレンオキシド付加物とも呼ばれ、一般的には、下記式(I)で表わされる非イオン界面活性剤である。下記式(I)で表わされるように、プルロニック型非イオン界面活性剤は、両側にエチレンオキシド構造から構成される親水基を有し、この親水基に挟まれるように、プロピレンオキシド構造から構成される疎水基を有する。
連鎖エチレンオキサイドは特に限定されない。一例を挙げると、連鎖エチレンオキサイドは、三洋化成工業(株)製の50HB−100、50HB−2000等である。これらの中でも、連鎖エチレンオキサイドは、スコーチ性と耐変色性が優れる。連鎖エチレンオキサイドは、プルロニック型非イオン界面活性剤、ポリエチレングリコール(PEG)等と併用されてもよい。
本実施形態のゴム組成物は、界面活性剤として、以下の式(1)で表される化合物を含んでもよい。
−(R3O)n−H (2)
ゴム組成物は、ステアリン酸が含有されることにより、加工粘度が低減され、加硫速度が適度に確保され得る。また、ゴム組成物は、酸化亜鉛と結合したステアリン酸亜鉛がゴム表面にブルームすることによって、滑り性が向上し、金型汚染の抑制や酸化亜鉛の分散性の向上が期待できる。さらに、ステアリン酸と特定の離型剤とが併用されることにより、ゴム組成物は、加工性、加硫速度、タイヤ性能、金型汚染の抑制効果が得られやすい。
飽和脂肪酸金属塩は特に限定されない。一例を挙げると、飽和脂肪酸金属塩は、ステアリン酸亜鉛、脂肪酸亜鉛、特定の離型剤等である。
プロセスオイルは特に限定されない。一例を挙げると、プロセスオイルは、パラフィン系プロセスオイル、アロマ系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、ひまし油(加硫ブラダー用)等である。プロセスオイルは、併用されてもよい。
老化防止剤は特に限定されない。老化防止剤は、従来、ゴム組成物において汎用されている各種老化防止剤から任意に選択して用いられ得る。一例を挙げると、老化防止剤は、キノリン系老化防止剤、キノン系老化防止剤、フェノール系老化防止剤、フェニレンジアミン系老化防止剤等である。老化防止剤は、併用されてもよい。
架橋剤は特に限定されない。架橋剤は、硫黄や架橋樹脂が挙げられ、架橋樹脂を用いることが、酸化亜鉛や架橋樹脂自体の分散が良好となる点から好ましい。架橋樹脂は、アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂等が例示される。アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂は特に限定されない。一例を挙げると、アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂は、耐熱性が優れる点から、ハロゲン化されていない非ハロゲン化のものが好ましい。アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂中のメチロール基の含有量は、通常、7〜10質量%である。
本実施形態のゴム組成物は、一般的な方法で製造され得る。一例を挙げると、ゴム組成物は、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロール等の一般的なゴム工業で使用される公知の混練機で、各成分のうち、架橋剤および加硫促進剤以外の成分を混練りした後、これに、架橋剤および加硫促進剤を加えてさらに混練りし、その後加硫する方法などにより製造され得る。
本実施形態のゴム組成物は、金型等に対する離型性が良い。また、本実施形態のゴム組成物は、バンバリーミキサーや押し出し機等とも離型性がよい。また、本実施形態のゴム組成物は、加硫ブラダーとしての用途において好適である。すなわち、加硫ブラダーが本実施形態のゴム組成物からなる場合、加硫ブラダーは、未架橋のゴム組成物を押出し機により押出し成形し、ブラダーの形状に成形した後、架橋反応を行うことで製造され得る。この際、ゴム組成物は、成型金型等に、付着しにくく、離型しやすい。
本実施形態のタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法によって製造できる。すなわち、上記ゴム組成物を未加硫の段階でタイヤの各外層部材(トレッド、サイドウォール、ウイング、クリンチエイペックス、インナーライナー等)の形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成形機上にて通常の方法にて成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、未加硫タイヤを形成できる。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧してタイヤを製造できる。この際、ゴム組成物は、金型等に対する離型性が良い。そのため、ゴム組成物は、上記製造方法のように、押出し機等の金型に付着しにくい。
本実施形態の加硫ブラダーは、上記したゴム組成物から構成され得る。加硫ブラダーは、一般的な方法で製造され得る。一例を挙げると、未架橋の加硫ブラダー用ゴム組成物を押出し機により板状に押出し成形した後、金型で押圧加温し、190℃で20分間の架橋反応を行うことで製造され得る。この際、ゴム組成物は、金型等に対する離型性が良い。そのため、ゴム組成物は、押出し機等の金型に付着しにくい。
(ゴム成分)
SBR1:N9548(スチレン含有率:35質量%、ビニル含有率:35質量%、Tg:−40℃、Mw:109万、100質量部に対し、37.5部が油展されている。日本ゼオン(株)製)
SBR2:NS612(スチレン含有率:15質量%、ビニル含有率:30質量%、Tg:−65℃、Mw:78万、非油展、日本ゼオン(株)製)
BR:CB25(Nd触媒を希土類系BR、シス1,4結合含有率:98.2質量%、トランス1,4結合含有率:1.4質量%、ビニル含有率:0.4%、Tg:−110℃、ランクセス社製)
(ワックス)
パラフィン:オゾエース355(融点:70℃、日本精鑞(株)製)
マイクロクリスタリン1:Hi−Mic1080(融点:84℃、日本精鑞(株)製)
マイクロクリスタリン2:Hi−Mic1070(融点:80℃、日本精鑞(株)製)
マイクロクリスタリン3:Hi−Mic1045(融点:72℃、日本精鑞(株)製)
(フィラー)
カーボンブラック:ショーブラックN220(通常カーボン、N2SA:114m2/g、キャボットジャパン(株)製)
シリカ:ULTRASIL VN3(BET:175m2/g、エボニックデグサ社製)
シランカップリング剤:Si75(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、エボニックデグサ社製)
(炭化水素樹脂)
炭化水素樹脂1:YSレジン TO125(スチレンテルペン樹脂、軟化点:125℃、Tg:64℃、SP値:8.73、Mw:800、ヤスハラケミカル(株)製)
炭化水素樹脂2:Sylvatraxx4401(αメチルスチレン樹脂、軟化点:85℃、Tg:43℃、SP値:9.1、Mw:700、Arizona chemical社製)
炭化水素樹脂3:ハリスターTF(ロジンエステル樹脂、軟化点:80℃、Mw:1000、ハリマ化成(株)製)
炭化水素樹脂4:ARUFON UF−5041(無溶剤型スチレンアクリル樹脂(カルボキシル基含有)、純度:98質量%以上、軟化点:125℃、Tg:77℃、酸価:260mgKOH/g、SP値:11.3、Mw:7500、東亞合成(株)製)
炭化水素樹脂5:NOVARES C10(液状クマロンインデン樹脂、軟化点:10℃、Tg:−30℃、SP値:8.8、Mw:350、Ruetgers Chemicals社製)
(界面活性剤)
界面活性剤1:ニューポールPE−64(プルロニック型非イオン界面活性剤、SP値:9.2、三洋化成工業(株)製)
界面活性剤2:50HB−100(連鎖エチレンオキサイド、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブチルエーテル、EO平均付加モル数:5、PO平均付加モル数:5、SP値:9.5、三洋化成工業(株)製)
界面活性剤3:50HB−2000(連鎖エチレンオキサイド、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブチルエーテル、EO平均付加モル数:35、PO平均付加モル数:28、SP値:9.5、三洋化成工業(株)製)
界面活性剤4:三洋化成工業(株)製の試作品(ヤシ油脂肪酸Nメチルモノエタノールアミド、SP値:10.8)
(その他)
加工助剤1:ステアリン酸 椿(融点53℃、SP値:9.1、日油(株)製)
加工助剤2:EF44(脂肪酸亜鉛、ストラクトール社製)
加工助剤3:WB16(脂肪酸カルシウム塩、脂肪酸モノエタノールアミドおよび脂肪酸モノエタノールアミドのエステルとの混合物、透明融点:101℃、SP値:10.0、ストラクトール社製)
プロセスオイル:ダイアナプロセスAH−24(出光興産(株)製)
老化防止剤1:アンチゲン6C(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、住友化学(株)製)
老化防止剤2:ノクラック224(2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン重合体、大内新興化学工業(株)製)
酸化亜鉛:亜鉛華、第2種、比重5.6
硫黄:HK−200−5(オイル分5質量%、細井化学工業(株)製)
加硫促進剤1:ノクセラーNS−G(TBBS、N−tert−ブチル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド、大内新興化学工業(株)製)
加硫促進剤2:ノクセラーD(DPG、1,3−ジフェニルグアニジン、大内新興化学工業(株)製)
表1〜表2に示す配合処方に従い、1.7Lの密閉型バンバリーミキサーを用いて、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を排出温度160℃で5分間混練りし、混練物を得た。さらに、得られた混練物をバンバリーミキサーにより、排出温度150℃で4分間、再度混練りした(リミル)。次に、2軸オープンロールを用いて、得られた混練物に硫黄および加硫促進剤を添加し、4分間、105℃になるまで練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物を170℃で12分間プレス加硫することで、試験用ゴム組成物を作製した。
所定のリブパターン付きタイヤ金型で、生ラバーを約100本程度加硫し(170℃、12分間)、サマータイヤ(サイズ:195/65R15)を製造し、リブパターンのゴム欠け発生率を指数化した。通常、鋭角のパターンエッジ、サイプ底等でタイヤが金型から外される際に、ゴム欠けが発生する。結果は比較例1の離型性を100として指数表示した。離型性指数が大きいほど離型性に優れることを示す。なお、105以上を性能目標値とした。
各サマータイヤを試験用実車(国産FF車、排気量:2000cc)の全輪に装着し、湿潤路面において初速度100km/hからの制動距離を測定した。下記の式により比較例1を100として指数表示した。指数が大きいほど、ウェットグリップ性能に優れることを示す。なお、100以上を最低目標値とし、101以上がより好ましい。
(ウェットグリップ性能指数)=
(比較例1のタイヤの制動距離)/(各試験用タイヤの制動距離)×100
名古屋にて、サマータイヤを屋内の倉庫に7月に1ヵ月間放置し、色差度計を用いてL*を測定し、指標100として評価した。数値が大きいほど、白色化度合が小さい。
Claims (5)
- ゴム成分と、前記ゴム成分100質量部に対し、炭素数40〜70の分岐アルカンを0.3〜3質量部と、炭素数45以上の直鎖アルカンを1.2質量部以下と、重量平均分子量が300〜15000の炭化水素樹脂を0.1〜100質量部とを含む、ゴム組成物。
- さらに、前記ゴム成分100質量部に対し、炭素数20〜32の直鎖アルカンを1.2質量部以下含む、請求項1記載のゴム組成物。
- 前記炭化水素樹脂は、
軟化点が160℃以下であり、かつ、
前記ゴム成分100質量部に対し、1.0質量部以上含まれる、請求項1または2記載のゴム組成物。 - 金型に接するように使用される、請求項1〜3のいずれか1項に記載のゴム組成物。
- タイヤ外層用途に使用される、請求項1〜3のいずれか1項に記載のゴム組成物。
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