JP5488363B2

JP5488363B2 - リムクッション用ゴム組成物

Info

Publication number: JP5488363B2
Application number: JP2010209163A
Authority: JP
Inventors: 智之和田
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2010-09-17
Filing date: 2010-09-17
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2030-09-17
Also published as: JP2012062429A

Description

本発明は、リムクッション用ゴム組成物に関し、更に詳しくは、環境負荷の低減を図るため粉末ゴムを配合しながら、従来レベル又はそれ以上の耐摩耗性、低発熱性及び押出加工性を達成するようにしたリムクッション用ゴム組成物に関する。

空気入りタイヤのビード部の外表面には、タイヤをホイールにリム組みしたときリムに対して密着するようにリムクッションゴムが設けられている。このリムクッションゴムは、空気入りタイヤをホイールにリム組みしたときに、リムシートとリムフランジとに密着するように嵌合することにより、リムに対するリムずれを防止すると共に、エアシール性を保つものでなければならない。このためリムクッション部を構成するゴム組成物は、リムに対する耐摩耗性に優れることと共に、タイヤ回転時に繰り返し与えられる圧縮変形に対して低発熱性に優れることが望まれている。また、リムクッションは一般的に押出成形により、断面形状に鋭角部を含む薄肉形状に製造されるため押出加工性が優れることが求められる。

一方、地球環境を保護する観点から、近年、空気入りタイヤのリサイクル率を高くすることが要求されるようになり、使用済みのタイヤやチューブから回収され、再生利用される粉末ゴムを新しいゴム原料中に配合することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このような粉末ゴムをリムクッション用ゴム組成物に配合すると耐摩耗性が低下すると共に、ｔａｎδの増大を招き発熱性が悪化するという問題がある。また、粉末ゴムを配合したゴム組成物は、押出成形時にゴムの焼けが発生し易くなったり、エッジの再現性が低下したりするため、押出加工性が悪化するという問題がある。

従って、リムクッションを構成するゴム組成物に粉末ゴムを配合してリサイクル率を高くしながら、粉末ゴムを配合しないときのレベル又はそれ以上の耐摩耗性、低発熱性及び押出加工性を維持するようにしたリムクッション用ゴム組成物が望まれている。

特開平１１−３３５４８８号公報

本発明の目的は、上述する問題点を解決するもので、リサイクル率を高め環境負荷の低減を図るため粉末ゴムを配合しながら、従来レベル又はそれ以上の耐摩耗性、低発熱性及び押出加工性を達成するようにしたリムクッション用ゴム組成物を提供することにある。

上記目的を達成する本発明のリムクッション用ゴム組成物は、天然ゴムを３０〜６０重量％含むジエン系ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積が４０ｍ²／ｇ以上のカーボンブラックを７０〜９０重量部、粉末ゴムを１〜２５重量部配合すると共に、前記粉末ゴムが天然ゴムを７０重量％以上含むジエン系ゴムの加硫ゴムを粉砕した再生粉末ゴムであり、その粒径が９５μｍ以下、ポリマー含有比率が４２重量％以上、カーボンブラック含有比率が２５重量％以上３５重量％以下であることを特徴とする。

本発明のリムクッション用ゴム組成物によれば、天然ゴムを３０〜６０重量％含むジエン系ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積が４０ｍ²／ｇ以上のカーボンブラックを７０〜９０重量部、粉末ゴムを１〜２５重量部配合するようにしたので、従来のリムクッションゴムのレベル又はそれ以上の耐摩耗性、低発熱性及び押出加工性を達成することが出来る。特に、粉末ゴムの性状を、天然ゴムを７０重量％以上含むジエン系ゴムの加硫ゴムを粉砕した再生粉末ゴムであり、その粒径が９５μｍ以下、ポリマー含有比率が４２重量％以上、カーボンブラック含有比率が２５重量％以上３５重量％以下にしたので、リムクッション用ゴム組成物の耐摩耗性を低下させず、かつ発熱性を維持し、更に押出加工性を良好に維持することが出来る。

このリムクッション用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤは、耐摩耗性を良好に維持すると共に、発熱性を向上することが出来る。

本発明のリムクッション用ゴム組成物において、ゴム成分はジエン系ゴムとし、そのジエン系ゴムは、天然ゴムを３０〜６０重量％、好ましくは４０〜５５重量％含むようにする。ジエン系ゴム中の天然ゴムが３０重量％未満であると押出加工性が低下する。また、天然ゴムが６０重量％を超えると発熱性、耐摩耗性が悪化すると共に押出加工性が低下する。尚、このゴム成分中の天然ゴムの含有量は、粉末ゴム中に含まれる天然ゴムの含有量を除いたものとする。

天然ゴム以外のジエン系ゴムとしては、特に制限されるものではなく、リムクッション用ゴム組成物に通常用いられるイソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ブチルゴム等が挙げられる。好ましくはブタジエンゴムを使用すると良い。これら天然ゴム以外のジエン系ゴムは、単独又は任意のブレンドとして使用することが出来る。

本発明のリムクッション用ゴム組成物は上記ジエン系ゴムに粉末ゴムを配合する。粉末ゴムを配合することで環境貢献性を向上することが出来るが、一般的には、発熱性、耐摩耗性及び押出加工性が低下する。本発明のリムクッション用ゴム組成物においては、粉末ゴムの配合量を、ジエン系ゴム１００重量部に対して１〜２５重量部、好ましくは１０〜２０重量部にすることで、発熱性、耐摩耗性及び押出加工性の低下を抑えている。粉末ゴムの配合量が１重量部未満であると環境貢献性を向上することが出来ない。また、粉末ゴムの配合量が２５重量部を超えると発熱性、耐摩耗性及び押出加工性が悪化する。

本発明で使用する粉末ゴムとは、自動車用タイヤ、チューブ及びその他のゴム製品の使用済みのゴムや、これらのゴム製品の製造工程から出される加硫ゴムなどを粉砕し粉末状にした再生粉末ゴムである。この再生粉末ゴムの原料として使用する使用済みのゴムは特に限定されないが、好ましくはトラックバス用ラジアルタイヤのトレッド部を用いると良い。

本発明のリムクッション用ゴム組成物は、使用する再生粉末ゴムの性状を下記のようにすることで、ゴム組成物の発熱性、耐摩耗性及び押出加工性を向上可能にする。

粉末ゴム中のゴム成分は天然ゴム含有比率が７０重量％以上、好ましくは７５〜８５重量％である。天然ゴム含有比率が７０重量％未満であると耐摩耗性が低下すると共に発熱性が悪化し、かつ押出加工性が悪化する。尚、粉末ゴム中の天然ゴムの含有比率は、熱分解ガスクロマトグラフィー（ＰｙＧＣ）の測定により求めた。

本発明で使用する粉末ゴムは、その粒径を９５μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下にする。粉末ゴムの粒径が９５μｍを超えると発熱性、耐摩耗性及び押出加工性が悪化する。粒径が９５μｍ以下の粉末ゴムとしては、１６６メッシュの篩を通過した粉末ゴムを用いることが出来る。

本発明で使用する粉末ゴムは、粉末ゴム中のポリマー含有比率を４２重量％以上、好ましくは４５〜６０重量％にする。ポリマー含有比率が４２重量％未満であると発熱性、耐摩耗性及び押出加工性が悪化する。尚、粉末ゴム中のポリマー含有比率は、熱重量測定装置ＴＧＡ(ＴｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃＡｎａｌｙｚｅｒ)により算出した。

本発明で使用する粉末ゴムは、粉末ゴム中のカーボンブラック含有比率が２５〜３５重量％、好ましくは２７〜３３重量％にする。カーボンブラック含有比率が２５重量％未満であると耐摩耗性及び押出加工性が悪化する。カーボンブラック含有比率が３５重量％を超えると発熱性及び押出加工性が悪化する。尚、粉末ゴム中のカーボンブラック含有比率は、窒素下で８００℃で燃焼することで有機分を除去した粉末ゴムを酸素下で８００℃で燃焼し、酸素下での燃焼前後での重量差を測定することで求めた。

本発明のリムクッション用ゴム組成物において、カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して７０〜９０重量部、好ましくは７５〜８５重量部にする。カーボンブラックの配合が７０重量部未満であると耐摩耗性及び押出加工性が悪化する。カーボンブラックの配合が９０重量部を超えると発熱性及び押出加工性が悪化する。

使用するカーボンブラックは、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が４０ｍ²／ｇ以上、好ましくは４５〜９５ｍ²／ｇにする。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が４０ｍ²／ｇ未満であると耐摩耗性及び押出加工性が悪化する。カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は、ＪＩＳＫ６２１７−２に準拠して求められるものとする。

本発明のリムクッション用ゴム組成物には、カーボンブラック以外の無機充填剤を配合しても良い。無機充填剤としては、例えば、シリカ、クレー、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、マイカ、タルク等を例示することが出来る。

また、本発明のリムクッション用ゴム組成物には、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤などのゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤を配合することが出来、かかる添加剤は一般的な方法で混練してゴム組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することが出来る。これらの添加剤の配合量は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出来る。

本発明のリムクッション用ゴム組成物は、公知のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することが出来る。

本発明のリムクッション用ゴム組成物は、粉末ゴムを使用して環境貢献性を高くしながら、耐摩耗性を高いレベルで維持すると共に、ｔａｎδを小さくし低発熱性にすることが出来る。またゴム組成物は優れた押出加工性を有するため、品質が高い空気入りタイヤを安定的に製造することができる。本発明のリムクッション用ゴム組成物は、粉末ゴムを使用して環境貢献性を高くしながら、粉末ゴムを配合していないゴム組成物のレベルと同等以上の発熱性、耐摩耗性及び押出加工性を維持することができる。

このリムクッション用ゴム組成物は、リムクッション部に適用することが好ましく、このゴム組成物から構成されたリムクッション部を有する空気入りタイヤは、耐摩耗性に優れ、転がり抵抗が小さいため燃費性能を向上することが出来る。また空気入りタイヤの品質安定性が優れる。

以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

表１、２に示す配合からなる１８種類のゴム組成物（比較例１〜１４、実施例１〜４）を、それぞれ硫黄及び加硫促進剤を除く配合成分を秤量し、１．７Ｌのバンバリーミキサーで４分間混練し、温度１６０℃でマスターバッチを放出し室温冷却した。このマスターバッチを１．７Ｌのバンバリーミキサーに供し、硫黄及び加硫促進剤を加え混合し、リムクッション用ゴム組成物を調製した。

得られた１８種類のゴム組成物を使用して、それぞれ所定形状の金型中で、１５０℃、３０分間加硫して加硫ゴムシートを作製し、発熱性、耐摩耗性、押出加工性をそれぞれ下記の方法により測定した。

発熱性；ｔａｎδ（６０℃）
得られた加硫ゴムシートの動的粘弾性をＪＩＳＫ６３９４に準拠して、東洋精機製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚで測定し、温度６０℃におけるｔａｎδを求めた。得られた結果は、比較例１を１００とする指数とする指数にし「発熱性」として表１，２に示した。この指数が小さいほどｔａｎδ（６０℃）が小さく、タイヤにしたとき発熱性が低く優れることを意味する。

耐摩耗性
得られた試験片をＡＳＴＭ−Ｄ２２２８に準拠して、ピコ摩耗試験機を使用して摩耗量を測定した。得られた結果は、比較例１の値の逆数を１００とする指数で表わし「耐摩耗性」として表１，２に示した。この指数が大きいほど耐摩耗性に優れることを意味する。

押出加工性
単軸押出機（ブラベンダー社製プラスティコーダー、スクリュー回転数４０ｒｐｍ、シリンダ温度１００℃）を用いて、ダイス形状が半径約１４ｍｍの円に内接する頂角約３０℃の二等辺三角形（頂点の曲率半径が０．２５ｍｍ）に近似したダイから、各ゴム組成物を２０秒押出したときの、押出物のエッジ切れの度合い及び薄肉部のゴム焼けをパネラー５人が５点満点で評価し、その平均値を求めた。評点が大きいほど押出加工性が優れることを意味する。

なお、表１、２において使用した原材料の種類を下記に示す。
ＮＲ：天然ゴム、ＲＳＳ＃１
ＢＲ：ブタジエンゴム、日本ゼオン社製ＮｉｐｏｌＢＲ−１２２０
粉末ゴム１：粒径５００μｍ（３０メッシュふるいを通過）、天然ゴム含有比率８０重量％、ブタジエンゴム含有比率２０重量％、ポリマー含有比率５５重量％、カーボンブラック含有比率２７重量％
粉末ゴム２：粒径１８８μｍ（８０メッシュふるいを通過）、天然ゴム含有比率８０重量％、ブタジエンゴム含有比率２０重量％、ポリマー含有比率５５重量％、カーボンブラック含有比率２７重量％
粉末ゴム３：粒径９０μｍ（１６６メッシュふるいを通過）、天然ゴム含有比率３０重量％、スチレンブタジエンゴム含有比率７０重量％、ポリマー含有比率５５重量％、カーボンブラック含有比率２７重量％
粉末ゴム４：粒径９０μｍ（１６６メッシュふるいを通過）、天然ゴム含有比率８０重量％、スチレンブタジエンゴム含有比率２０重量％、ポリマー含有比率４０重量％、カーボンブラック含有比率３５重量％
粉末ゴム５：粒径９０μｍ（１６６メッシュふるいを通過）、天然ゴム含有比率８０重量％、ブタジエンゴム含有比率２０重量％、ポリマー含有比率５５重量％、カーボンブラック含有比率２０重量％
粉末ゴム６：粒径９０μｍ（１６６メッシュふるいを通過）、天然ゴム含有比率８０重量％、ブタジエンゴム含有比率２０重量％、ポリマー含有比率５５重量％、カーボンブラック含有比率４０重量％
粉末ゴム７：粒径９０μｍ（１６６メッシュふるいを通過）、天然ゴム含有比率８０重量％、ブタジエンゴム含有比率２０重量％、ポリマー含有比率５５重量％、カーボンブラック含有比率３０重量％
ＣＢ１：カーボンブラック、東海カーボン社製シーストＮ、窒素吸着比表面積９０ｍ²／ｇ
ＣＢ２：カーボンブラック、タイカーボン社製ＴＨＡＩＢＬＡＣＫＮ６６０、窒素吸着比表面積３５ｍ²／ｇ
亜鉛華：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
ステアリン酸：日油社製ビーズステアリン酸
オイル：昭和シェル石油社製エキストラクト４号Ｓ
硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ−Ｇ

表１及び２の結果から明らかなように、実施例１〜４のリムクッション用ゴム組成物は、いずれも比較例１と比べ発熱性を改良すると共に、耐摩耗性及び押出加工性を良好に維持することが出来る。

一方、表１の結果から明らかなように、比較例２〜４のリムクッション用ゴム組成物は、粉末ゴムの粒径が著しく大きいため発熱性、耐摩耗性及び押出加工性が悪化する。比較例５のリムクッション用ゴム組成物は、粉末ゴム中の天然ゴム成分が少ないため、発熱性、耐摩耗性及び押出加工性が悪化する。比較例６のリムクッション用ゴム組成物は、粉末ゴム中のポリマー分が少ないため、発熱性、耐摩耗性及び押出加工性が悪化する。比較例７のリムクッション用ゴム組成物は、粉末ゴム中のカーボンブラック量が少ないため、耐摩耗性及び押出加工性が低下する。比較例８のリムクッション用ゴム組成物は、粉末ゴム中のカーボンブラック量が多いため、発熱性及び押出加工性が悪化する。

また、表２の結果から明らかなように、比較例９のリムクッション用ゴム組成物は、天然ゴムの配合量が少ないため押出加工性が低下する。比較例１０のリムクッション用ゴム組成物は、天然ゴムの配合量が多いため発熱性、耐摩耗性及び押出加工性が悪化する。比較例１１のリムクッション用ゴム組成物は、カーボンブラックの配合量が少ないため耐摩耗性及び押出加工性が低下する。比較例１２のリムクッション用ゴム組成物は、カーボンブラックの配合量が多いため発熱性及び押出加工性が悪化する。比較例１３のリムクッション用ゴム組成物は、カーボンブラックの窒素比表面積が小さいため、耐摩耗性及び押出加工性が低下する。比較例１４のリムクッション用ゴム組成物は、粉末ゴムの配合量が多いため発熱性、耐摩耗性及び押出加工性が低下する。

Claims

天然ゴムを３０〜６０重量％含むジエン系ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積が４０ｍ²／ｇ以上のカーボンブラックを７０〜９０重量部、粉末ゴムを１〜２５重量部配合すると共に、前記粉末ゴムが天然ゴムを７０重量％以上含むジエン系ゴムの加硫ゴムを粉砕した再生粉末ゴムであり、その粒径が９５μｍ以下、ポリマー含有比率が４２重量％以上、カーボンブラック含有比率が２５重量％以上３５重量％以下であることを特徴とするリムクッション用ゴム組成物。
請求項１に記載のリムクッション用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤ。