JP6114081B2 - 加硫ブラダー用ゴム組成物およびそれを用いたタイヤ用加硫ブラダー - Google Patents
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Description
ここで、加硫ブラダーの使用回数(ブラダーライフ)を延長することができれば、タイヤの製造コストの低下につながるため、当業界では、ブラダーライフを延長する多くの試みがなされている。
例えば下記特許文献1には、ゴム成分、並びに、酸化亜鉛とエチレンプロピレンジエン共重合体及び/又はブチル系ゴム(A)とを混合して得られるマスターバッチを含むブラダー用ゴム組成物が開示されている。しかしながら従来技術では、ブラダーライフの延長に今だ改善の余地がある。
すなわち本発明は以下の通りである。
1.ブチルゴム90〜98質量部とクロロプレンゴム2〜10質量部とを含むゴム成分100質量部に対し、酢酸リグニン0.05〜15質量部と、カーボンブラック20〜70質量部と、フェノール系樹脂1〜15質量部と、を含み、
前記カーボンブラックは、窒素吸着比表面積(N2SA)が70〜120m2/gのカーボンブラックが前記ゴム成分100質量部に対して20質量部以上含まれ、かつ
前記酢酸リグニンの軟化点が50〜250℃である
ことを特徴とする加硫ブラダー用ゴム組成物。
2.前記1に記載の加硫ブラダー用ゴム組成物を用いて成形したタイヤ用加硫ブラダー。
(ゴム成分)
本発明の加硫ブラダー用ゴム組成物は、ゴム成分としてブチルゴム(IIR)およびクロロプレンゴム(CR)を使用する。ブチルゴムには、Br-IIRやCl-IIRなどのハロゲン化されたものを用いることもできる。
また本発明において、ゴム成分は、その全体を100質量部としたときに、ブチルゴム90〜98質量部およびクロロプレンゴム2〜10質量部を含む。
本発明には、リグニンとして酢酸リグニンが用いられる。
酢酸リグニンは、針葉樹、広葉樹などの木本系植物、麦藁などの草本系植物といった植物を原料とし、当該植物の細胞壁から、いわゆる酢酸蒸解法によって抽出することにより得られる。酢酸蒸解法の詳細については特に限定されるものではなく、例えば、原料としての植物を、数%の水と極微量の塩酸とを含む酢酸溶液中に浸漬した後、加熱するといった、公知の各種の方法を採用することができる。
酢酸リグニンは、加硫ブラダ用ゴム組成物を調製する際、すなわち特定の比表面積を有するカーボンブラックおよびフェノール系樹脂とともにゴム成分に対して配合する際には固体である。このため、配合時の作業性および取り扱い性に優れる。配合時の作業性および取扱い性は、固体の酢酸リグニンを粉砕し、粉末状に加工することでより向上させることができる。
また、加硫ブラダ用ゴム組成物を調製するための混練時には、一般的に、ゴム成分の温度が酢酸リグニンの軟化点を超えるか、または軟化点に近い温度となる。これにより、酢酸リグニンはゴム成分中で流動性を発現するか、または相溶性に優れた状態になると考えられ、その結果 、酢酸リグニンがゴム成分中に均一に分散する。
ゴム成分中でのリグニン類の流動状態または相溶状態については、後述する実施例1〜3と比較例1〜2との対比により明示している。すなわち、酢酸リグニンは、加硫時の流動性が良好であるか、または加硫時にゴム成分との相溶性が良好であると考えられ、ゴム成分への分散性が良好となる。これに対し、クラフトリグニンやリグニンスルホン酸カルシウムは、加硫時の流動性や加硫時のゴム成分との相溶性が十分でないと考えられ、ゴム成分への分散性が低くなる。
なお、酢酸リグニンの軟化点は、示差走査型熱量計(DSC)を用いて測定した。具体的には、まず測定試料を、一旦250℃まで昇温して、5分間保持した後、直ちに室温まで冷却した。この試料約10mgを秤取し、−20℃から250℃程度までの温度範囲で、毎分10℃の条件で昇温しながら測定した。測定結果から得られたカーブの吸熱ピークの値を軟化点とした。
本発明で使用されるカーボンブラックは、窒素吸着比表面積(N2SA)が70〜120m2/gである必要がある。窒素吸着比表面積(N2SA)が前記範囲外であると、ブラダーライフを延長することができない。
なお本発明で必要に応じてアセチレンブラックを併用することもできる。
なお窒素吸着比表面積(N2SA)は、JIS K6217−2に準拠して求めるものとする。
本発明で使用されるフェノール系樹脂は、ゴム成分の架橋剤として用いられる公知のものを使用することができ、例えばアルキルフェノール樹脂等が挙げられる。アルキルフェノール樹脂としては、炭素数1〜18のアルキル基を有するフェノール類、例えばクレゾール、イソプロピルフェノール、t−ブチルフェノール、アミルフェノール、t−オクチルフェノール、ノニルフェノール、ドデシルフェノール、アリルフェノール、シクロヘキシルフェノール、4,6−ジオクチルレゾルシン等から得られるもの、及びそれらの誘導体、例えばメチロール化誘導体及びハロゲン化誘導体が挙げられる。このようなアルキルフェノール樹脂は市販されており、例えばヒタノール2501Y(日立化成工業(株)製)、タッキロール250−I(商品名、田岡化学工業(株)製)等がある。
本発明のゴム組成物は、各種充填剤を配合することができる。充填剤としてはとくに制限されず、用途により適宜選択すればよいが、例えばシリカ、無機充填剤等が挙げられる。無機充填剤としては、例えばクレー、タルク、炭酸カルシウム等を挙げることができる。
本発明のゴム組成物は、ゴム成分100質量部に対し、酢酸リグニン0.05〜15質量部と、カーボンブラック20〜70質量部と、フェノール系樹脂1〜15質量部と、を含み、前記カーボンブラックは、窒素吸着比表面積(N2SA)が70〜120m2/gのカーボンブラックが前記ゴム成分100質量部に対して20質量部以上含まれることを特徴とする。
酢酸リグニンの配合量が0.05質量部未満であると、配合量が少な過ぎて本発明の効果を奏することができない。逆に15質量部を超えると、破断物性が低下しブラダーライフが悪化する。
前記窒素吸着比表面積(N2SA)が70〜120m2/gのカーボンブラックの配合量が20質量部未満であるとモジュラスが低下し、ブラダーライフが悪化する。
また、カーボンブラックの配合量が70質量部を超えると、破断物性が低下しブラダーライフが悪化する。
フェノール系樹脂が1質量部未満であると、ゴム成分の架橋が達成されず、逆に15質量部を超えると、破断物性が低下しブラダーライフが悪化する。
前記カーボンブラックのさらに好ましい配合量は、ゴム成分100質量部に対し、40〜60質量部である。
また、前記窒素吸着比表面積(N2SA)が70〜120m2/gのカーボンブラックの配合量は、ゴム成分100質量部に対し、40〜50質量部であるのがさらに好ましい。
前記フェノール系樹脂のさらに好ましい配合量は、ゴム成分100質量部に対し、4〜8質量部である。
サンプルの調製
表1に示す配合(質量部)において、フェノール系樹脂を除く成分を1.7リットルの密閉式バンバリーミキサーで5分間混練した後、約150℃でミキサー外に放出させて室温冷却した。続いて、該組成物にフェノール系樹脂を加えてオープンロールにて混練し、ゴム組成物を得た。次に得られたゴム組成物を所定の金型中で160℃、20分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を得、以下に示す試験法で加硫ゴム試験片の物性を測定した。
ブラダーライフ:ゴム組成物から作製したブラダーを用いてブラダー加硫機に取り付け、水蒸気圧1.5MPa、加硫機温度170℃、加硫時間10分の条件で、195/65R15サイズのタイヤの加硫を行い、エアが漏れて使えなくなるまでの加硫回数を測定した。結果は比較例1の値を100として指数表示した。この指数が高いほどブラダーライフが改善されていることを意味する。
結果を表1に併せて示す。
*2:CR(昭和電工(株)製ショウプレンW)
*3:カーボンブラック−1(キャボットジャパン(株)製ショウブラックN220、N2SA=119m2/g)
*4:カーボンブラック−2(キャボットジャパン(株)製ショウブラックN330、N2SA=78m2/g)
*5:カーボンブラック−3(キャボットジャパン(株)製ショウブラックN110、N2SA=127m2/g)
*6:アセチレンブラック
*7:酢酸リグニン(軟化点:50〜200℃)
*8:オイル(昭和シェル石油(株)製エキストラクト4号S)
*9:酸化亜鉛(正同化学工業(株)製酸化亜鉛3種)
*10:フェノール系樹脂(日立化成工業(株)製ヒタノール2501Y)
これに対し、比較例2は、酢酸リグニンの配合量が本発明で規定する上限を超えているので、破断伸びが低下し、ブラダーライフが悪化した。
比較例3は、窒素吸着比表面積(N2SA)が70〜120m2/gのカーボンブラックの配合量が本発明で規定する下限未満であるので、モジュラスが低下し、ブラダーライフが悪化した。
比較例4は、窒素吸着比表面積(N2SA)が70〜120m2/gのカーボンブラックの配合量が本発明で規定する上限を超えているので、破断伸びが低下し、ブラダーライフが悪化した。
比較例5は、カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)が本発明で規定する上限を超えているので、モジュラスが低下し、ブラダーライフが悪化した。
比較例6は、架橋剤としてのフェノール系樹脂を配合していないので、試験片が作成できず、各種測定が不可であった。
比較例7は、フェノール系樹脂の配合量が本発明で規定する上限を超えているので、破断伸びが低下し、ブラダーライフが悪化した。
Claims (2)
- ブチルゴム90〜98質量部とクロロプレンゴム2〜10質量部とを含むゴム成分100質量部に対し、酢酸リグニン0.05〜15質量部と、カーボンブラック20〜70質量部と、フェノール系樹脂1〜15質量部と、を含み、
前記カーボンブラックは、窒素吸着比表面積(N2SA)が70〜120m2/gのカーボンブラックが前記ゴム成分100質量部に対して20質量部以上含まれ、かつ
前記酢酸リグニンの軟化点が50〜250℃である
ことを特徴とする加硫ブラダー用ゴム組成物。 - 請求項1に記載の加硫ブラダー用ゴム組成物を用いて成形したタイヤ用加硫ブラダー。
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