JP6999667B2 - ゴム組成物、ベルトコーティングゴム及びタイヤ - Google Patents
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Description
上記課題を解決するべく、例えば特許文献1には、特定グレードのカーボンブラックを用いて作成したウェットマスターバッチを用いてゴム組成物を製造することによって、表面処理カーボンブラックの分散性を高める技術が開示されている。
本発明のゴム組成物は、ゴム成分と、DBP吸収量が50~100 cm3/100gであるカーボンブラックと、フェノール樹脂と、メチレン供与体とを含み、
50%モジュラス値(M50)に対する200%モジュラス値(M200)の比が、5.0以下(M200/M50≦5.0)であることを特徴とする。
上記構成によって、低ロス性及び耐亀裂進展性を高いレベルで両立できる。
上記構成によって、低ロス性及び耐亀裂進展性を高いレベルで両立することができる。
上記構成によって、低ロス性及び耐亀裂進展性を高いレベルで両立することができる。
<ゴム組成物>
本発明のゴム組成物は、ゴム成分と、DBP吸収量が50~100 cm3/100gであるカーボンブラックと、フェノール樹脂と、メチレン供与体とを含み、50%モジュラス値(M50)に対する200%モジュラス値(M200)の比が、5.0以下(M200/M50≦5.0)であることを特徴とする。
なお、前記50%モジュラスとは、加硫ゴムの伸び50%時の引張応力のことであり、前記200%モジュラスとは、加硫ゴムの伸び200%時の引張応力のことである。これらの値については、本発明のゴム組成物を加硫し、加硫ゴムとした後、JIS K 6251(2010年)に準拠して測定することができる。なお、前記ゴム組成物を加硫する条件については、特に限定はされず、公知の加硫条件で適宜実施することができる。
本発明のゴム組成物は、ゴム成分を含む。
該ゴム成分の構成については、特に限定はされず、要求される性能に応じて適宜変更することができる。例えば、優れた耐亀裂進展性や耐摩耗性を得ることができる観点からは、天然ゴム若しくはジエン系合成ゴムを単独で、又は、天然ゴム及びジエン系合成ゴムを併用した形で、含有することができる。
また、前記ゴム成分は、前記ジエン系ゴム100%から構成することもできるが、本発明の目的を損なわない範囲であれば、ジエン系以外のゴムを含有することもできる。なお、優れた耐亀裂進展性を得ることができる観点から、前記ゴム成分におけるジエン系ゴムの含有量は、30質量%以上であることが好ましく、40質量%以上であることがより好ましく、50質量%以上であることがさらに好ましい。
また、非ジエン系ゴムについては、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、エチレンプロピレンゴム(EPM)、ブチルゴム(IIR)等が挙げられる。
なお、これらの合成ゴムについては、1種単独で用いてもよいし、2種以上のブレンドとして用いてもよい。また、これらのゴムは変性基で変性されたものでもよい。
本発明のゴム組成物は、上述したゴム成分に加えて、カーボンブラックをさらに含む。
ここで、前記カーボンブラックについては、DBP(ジブチルフタレート)吸収量が50~100cm3/100gである。
DBP吸収量が50~100cm3/100gであり、ストラクチャの低いカーボンブラックを用いることで、ゴム組成物の補強性と適度な柔軟性を両立することができ、優れた耐亀裂進展性を得ることができる。前記DBP吸収量が100cm3/100gを超えると、前記ストラクチャが高くなるため、ゴム組成物の補強性が高くなり過ぎ、柔軟性が低下するため十分な耐亀裂進展性を得ることができない。前記カーボンブラックのDBP吸収量は、90cm3/100g以下であることが好ましく、80cm3/100g以下であることがより好ましい。
なお、カーボンブラックのストラクチャとは、球状のカーボンブラック粒子がそれぞれ融着し、繋がった結果、形成された構造体(カーボンブラック粒子の凝集体)の大きさのことである。
また、前記カーボンブラックのDBP吸収量については、カーボンブラック100gが吸収するDBP(ジブチルフタレート)の量のことであり、JIS K 6217-4(2008年)に準拠して測定することができる。
なお、前記窒素吸着比表面積は、ISO4652-1に準拠して単点法にて測定することができ、例えば脱気したカーボンブラックを液体窒素に浸漬させた後、平衡時においてカーボンブラック表面に吸着した窒素量を測定し、測定値から比表面積(m2/g)を算出できる。
本発明のゴム組成物は、上述したゴム成分及びカーボンブラックに加えて、フェノール樹脂をさらに含む。
前記フェノール樹脂を、後述するメチレン供与体とともに含むことによって、ゴム組成物の前記50%モジュラス値(M50)を向上させ、優れた低ロス性を維持しつつ、ゴム組成物の補強性を向上し、優れた耐亀裂進展性を実現できる。
れる。また、前記フェノール樹脂については、変性したものを用いることができ、例えば、ロジン油、トール油、カシュー油、リノール酸、オレイン酸、リノレイン酸等の油によって変性することができる。
なお、上述したフェノール樹脂については、一種を単独して含むこともできるし、複数種を混合して含むこともできる。
本発明のゴム組成物は、上述した、ゴム成分、カーボンブラック及びフェノール樹脂に加えて、メチレン供与体をさらに含む。
前記メラミン供与体を、前記フェノール樹脂の硬化剤として含むことによって、ゴム組成物の前記50%モジュラス値(M50)を向上させ、優れた低ロス性を維持しつつ、ゴム組成物の補強性を向上できる。
なお、これらのメチレン供与体は、単独で用いても良いし、組み合わせて使用することもできる。
本発明のゴム組成物は、上述したゴム成分、カーボンブラック、フェノール樹脂及びメチレン供与体の他にも、その他の成分を、発明の効果を損なわない程度に含むことができる。
その他の成分としては、例えば、前記カーボンブラック以外の充填材、老化防止剤、架橋促進剤、架橋剤、架橋促進助剤、シランカップリング剤、ステアリン酸、オゾン劣化防止剤、界面活性剤等のゴム工業で通常使用されている添加剤を適宜含むことができる。
その中でも、前記充填材として、シリカを含むことが好ましい。より優れた低ロス性と耐亀裂進展性が得られるためである。
上述した中でも、前記シリカは、湿式シリカであることが好ましく、沈降シリカであることがより好ましい。これらのシリカは、分散性が高く、ゴム組成物の低ロス性及び耐摩耗性をより向上できるためである。なお、沈降シリカとは、製造初期に、反応溶液を比較的高温、中性~アルカリ性のpH領域で反応を進めてシリカ一次粒子を成長させ、その後酸性側へ制御することで、一次粒子を凝集させる結果得られるシリカのことである。
nM・xSiOY・zH2O・・・ (I)
(式中、Mは、アルミニウム、マグネシウム、チタン、カルシウム及びジルコニウムからなる群から選ばれる金属、これらの金属の酸化物又は水酸化物、及びそれらの水和物、並びに、これらの金属の炭酸塩から選ばれる少なくとも一種であり;n、x、y及びzは、それぞれ1~5の整数、0~10の整数、2~5の整数、及び0~10の整数である。)
前記ビスマレイミド化合物の種類については、例えば、N,N’-o-フェニレンビスマレイミド、N,N’-m-フェニレンビスマレイミド、N,N’-p-フェニレンビスマレイミド、N,N’-(4,4’-ジフェニルメタン)ビスマレイミド、2,2-ビス-[4-(4-マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン、ビス(3-エチル-5-メチル-4-マレイミドフェニル)メタンなどを例示することができる。本発明では、N,N’-m-フェニレンビスマレイミド及びN,N’-(4,4’-ジフェニルメタン)ビスマレイミド等を好適に用いることができる。
次に、本発明のゴム組成物を製造するための方法について説明する。
本発明のゴム組成物を製造する方法については、特に限定はされず、ゴム組成物を構成する各成分(ゴム成分、カーボンブラック、フェノール樹脂、メチレン供与体及びその他の成分)を、配合し、混練することによって得ることができる。
本発明のベルトコーティングゴムは、上述した本発明のゴム組成物を用いたことを特徴とする。タイヤのベルトコーティングゴムとして、本発明のゴム組成物を用いることによって、得られたベルトコーティングゴムは、優れた低ロス性及び耐亀裂進展性を有することができる。
本発明のタイヤは、上述した本発明のゴム組成物を用いたことを特徴とする。本発明のゴム組成物をタイヤ材料として用いることによって、得られたタイヤは、優れた低ロス性及び耐亀裂進展性を有することができる。
本発明のタイヤでは、具体的には、上述したゴム組成物を、いずれかの部材に適用するが、タイヤ用部材の中でも、上述したようにベルトコーティングゴムへ適用することが好ましい。なお、本発明のタイヤに充填する気体としては、通常の又は酸素分圧を変えた空気、又は窒素等の不活性ガスが挙げられる。
表1に示す配合に従って、常法で配合・混練することで、ゴム組成物のサンプルを調製する。なお、各成分の混練については、容量3.0Lのバンバリーミキサーによって行う。また、実施例7については、フェノール樹脂と、ゴム成分及びカーボンブラックとを同時に混練する。一方、その他のフェノール樹脂を配合した例については、樹脂との混錬に先立って、ゴム成分及びカーボンブラックを混練する。
なお、各サンプルのM50及びM200については、各サンプルのゴム組成物を、145℃で40分間加硫して加硫ゴムとした後、JIS K 6251(2010年)に準拠して測定を行った。
そして、調製した実施例及び比較例のゴム組成物の各サンプルについて、以下の評価を行う。
(1)低ロス性
各サンプルのゴム組成物を、145℃で40分間加硫して加硫ゴムを得る。得られた加硫ゴムに対し、スぺクトロメーター(株式会社上島製作所製)を用い、温度24℃、歪1%、周波数52Hzの条件で、損失正接(tanδ)を測定する。
評価については、比較例1のサンプルのtanδを100としたときの指数で示し、指数値が小さい程、低発熱性に優れる。評価結果を表1に示す。
各サンプルのゴム組成物を、145℃で40分間加硫して加硫ゴムを得る。得られた加硫ゴムから、2mm×50mm×6mmのシートを作製し、その中心部に微小な穴を空けて初期亀裂とした。その後、該シートに対して、2.0MPa、周波数は6Hz、雰囲気温度80℃の条件で、長辺方向に繰り返し応力を加えた。そして、サンプルごとに、繰り返し応力を加えてから、試験片が破断するまでの繰り返し回数を測定した後、その繰り返し回数の常用対数を算出する。なお、破断までの測定試験は、サンプルごとに4度実施して常用対数を算出し、それらの平均を平均常用対数とする。
評価については、比較例1の平均常用対数を100とした場合の指数として示し、サンプルの平均常用対数が大きい程、耐亀裂成長性に優れることを示す。評価結果を表1に示す。
*2 GPF級カーボンブラック、旭カーボン(株)製 「旭NPG」、DBP吸収量:89cm3/100g、窒素吸着比表面積:28m2/g
*3 住友ベークライト(株)製 「スミライトレジン PR-50235」
*4 住友ベークライト(株)製 「スミライトレジンPR-51587」
*5 ALLNEX製「CYREZ 964」
*6 東ソー・シリカ(株)製 「ニップシールAQ」、窒素吸着比表面積=210 m2/g
*7 大内新興化学工業(株)製「ノクラック NS-6」、2,2’ -メチレンビス(4-メチル-6-tert-ブチルフェノール)
*8 大内新興化学工業(株)製「ノクラック 6C」、N-(1,3-ジメチルブチル)-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン
*9 大内新興化学工業(株)製 「ノクセラー DZ」、N,N-ジシクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド
*10 OMG製 「マノボンドC」、有機酸のコバルト塩中の有機酸の一部をホウ酸で置き換えた複合塩、コバルト含有量:22.0質量%
*11 大和化成工業(株)製 「BMI-RB」
*12 HAF級カーボンブラック、旭カーボン(株)製 「旭#70」、DBP吸収量:101 cm3/100g、窒素吸着比表面積:77m2/g
Claims (7)
- ゴム成分と、DBP吸収量が50~100 cm3/100gであるカーボンブラックと、フェノール樹脂と、メチレン供与体とを含み、
50%モジュラス値(M50)に対する200%モジュラス値(M200)の比が、5.0以下(M200/M50≦5.0)であり、
前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積が70~90m 2 /gであるゴム組成物を用いてなることを特徴とする、ベルトコーティングゴム。 - 前記カーボンブラックの含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して、35~45質量部であることを特徴とする、請求項1に記載のベルトコーティングゴム。
- さらにシリカを含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載のベルトコーティングゴム。
- 前記メチレン供与体が、ヘキサメチレンテトラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ヘキサメトキシメチロールメラミン及びパラホルムアルデヒドからなる群より選択される、少なくとも一種であることを特徴とする、請求項1~3のいずれか1項に記載のベルトコーティングゴム。
- 前記フェノール樹脂の含有量が、前記ゴム成分100質量部に対して、2~10質量部であることを特徴とする、請求項1~4のいずれか1項に記載のベルトコーティングゴム。
- 前記メチレン供与体の含有量に対する前記フェノール樹脂の含有量の割合が、0.6~7であることを特徴とする、請求項1~5のいずれか1項に記載のベルトコーティングゴム。
- 請求項1~6のいずれか1項に記載のベルトコーティングゴムを用いたことを特徴とする、タイヤ。
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