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技術 リム接触部用ゴム組成物

出願人 横浜ゴム株式会社
発明者 沓澤龍次郎高橋直樹相部貞文井上芳久
出願日 2003年9月26日 (17年3ヶ月経過) 出願番号 2003-336231
公開日 2005年4月21日 (15年8ヶ月経過) 公開番号 2005-105001
状態 未査定
技術分野 高分子組成物 タイヤの細部 タイヤ一般
主要キーワード 既定範囲内 既定範囲 耐疲労破壊性 建設車 初期硬度 加硫剤成分 配分量 耐セット性
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2005年4月21日)のものです。
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課題

本発明の目的は、優れた耐熱老化性及び耐セット性と優れた耐疲労破壊性とを兼備するリム接触部用ゴム組成物を提供することにある。

解決手段

天然ゴム0〜60重量部及びポリブタジエンゴム100〜40重量部からなるゴム成分100重量部に対して、カーボンブラックを50〜90重量部、並びに、硫黄をa重量部、下式R2N-(C=S)-S-S-(CH2)x-S-S-(C=S)-NR2 [R=C6H5CH2, x=6]によって表される配合剤Bをb重量部、及び1種以上のスルフェンアミド系加硫促進剤を合計でc重量部配合してなるリム接触部用ゴム組成物であって、 前記a、b、及びcが、下式 1.5≦a≦3.0 0.1≦b 1.0≦a/[(2/3)×b+c]≦2.0の関係を同時に満足することを特徴とするリム接触部用ゴム組成物。

概要

背景

イヤ、特にトラックバス建設車輌等に使用される重荷重用タイヤリム接触部に使用されるゴム組成物は、リム接触部にかかる荷重高速走行による発熱等による変形や熱老化を受けやすく、その故に、ビードトウ部やリム接触部においてクラックヘタリ等が発生し、タイヤの耐久性更生性の低下につながることが多い。

そこで、従来は、走行後のクラックの発生を抑制すべく、走行に伴う老化ゴム硬化)を考慮して、リム接触部の初期硬度を低めに設定することが行われているが、このように初期硬度を低めに設定すると、耐セット性が低下し、リム接触部の変形が大きくなりがちである。また、タイヤの使用条件によっては、極端な老化(ゴムの硬化)が起こり、クラック、ゴム欠け等が発生して、タイヤの更生性が低下してしまう。

上記の如く、耐熱老化性及び耐セット性と耐疲労破壊性とは二律背反の関係にあり、優れた耐熱老化性及び耐セット性と優れた耐疲労破壊性とを兼備するリム接触部用ゴム組成物に対する継続的な要求が存在する。

この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。

特開2001−2833号公報
特開2001−348458号公報

概要

本発明の目的は、優れた耐熱老化性及び耐セット性と優れた耐疲労破壊性とを兼備するリム接触部用ゴム組成物を提供することにある。天然ゴム0〜60重量部及びポリブタジエンゴム100〜40重量部からなるゴム成分100重量部に対して、カーボンブラックを50〜90重量部、並びに、硫黄をa重量部、下式R2N-(C=S)-S-S-(CH2)x-S-S-(C=S)-NR2 [R=C6H5CH2, x=6]によって表される配合剤Bをb重量部、及び1種以上のスルフェンアミド系加硫促進剤を合計でc重量部配合してなるリム接触部用ゴム組成物であって、 前記a、b、及びcが、下式 1.5≦a≦3.0 0.1≦b 1.0≦a/[(2/3)×b+c]≦2.0の関係を同時に満足することを特徴とするリム接触部用ゴム組成物。 なし

目的

従って、本発明の目的は、優れた耐熱老化性及び耐セット性と優れた耐疲労破壊性とを兼備するリム接触部用ゴム組成物を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

天然ゴム0〜60重量部及びポリブタジエンゴム100〜40重量部からなるゴム成分100重量部に対して、カーボンブラックを50〜90重量部、並びに、硫黄をa重量部、下式R2N-(C=S)-S-S-(CH2)x-S-S-(C=S)-NR2[R=C6H5CH2, x=6]によって表される配合剤Bをb重量部、及び1種以上のスルフェンアミド系加硫促進剤を合計でc重量部配合してなるリム接触部用ゴム組成物であって、前記a、b、及びcが、下式1.5≦a≦3.00.1≦b1.0≦a/[(2/3)×b+c]≦2.0の関係を同時に満足することを特徴とするリム接触部用ゴム組成物。

技術分野

0001

本発明は、リム接触部用ゴム組成物に関する。より詳細には、本発明は、優れた耐熱老化性及び耐セット性と優れた耐疲労破壊性とを兼備するリム接触部用ゴム組成物に関する。本発明に係るリム接触部用ゴム組成物は、例えば、トラックバス建設車輌等に使用される重荷重用タイヤリム接触部に使用するのに好適である。

背景技術

0002

イヤ、特にトラック、バス、建設車輌等に使用される重荷重用タイヤのリム接触部に使用されるゴム組成物は、リム接触部にかかる荷重高速走行による発熱等による変形や熱老化を受けやすく、その故に、ビードトウ部やリム接触部においてクラックヘタリ等が発生し、タイヤの耐久性更生性の低下につながることが多い。

0003

そこで、従来は、走行後のクラックの発生を抑制すべく、走行に伴う老化ゴム硬化)を考慮して、リム接触部の初期硬度を低めに設定することが行われているが、このように初期硬度を低めに設定すると、耐セット性が低下し、リム接触部の変形が大きくなりがちである。また、タイヤの使用条件によっては、極端な老化(ゴムの硬化)が起こり、クラック、ゴム欠け等が発生して、タイヤの更生性が低下してしまう。

0004

上記の如く、耐熱老化性及び耐セット性と耐疲労破壊性とは二律背反の関係にあり、優れた耐熱老化性及び耐セット性と優れた耐疲労破壊性とを兼備するリム接触部用ゴム組成物に対する継続的な要求が存在する。

0005

この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。

0006

特開2001−2833号公報
特開2001−348458号公報

発明が解決しようとする課題

0007

従って、本発明の目的は、優れた耐熱老化性及び耐セット性と優れた耐疲労破壊性とを兼備するリム接触部用ゴム組成物を提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

上記目的は、天然ゴム0〜60重量部及びポリブタジエンゴム100〜40重量部からなるゴム成分100重量部に対して、カーボンブラックを50〜90重量部、並びに、硫黄をa重量部、下式
R2N-(C=S)-S-S-(CH2)x-S-S-(C=S)-NR2 [R=C6H5CH2, x=6]
によって表される配合剤Bをb重量部、及び1種以上のスルフェンアミド系加硫促進剤を合計でc重量部配合してなるリム接触部用ゴム組成物であって、
前記a、b、及びcが、下式
1.5≦a≦3.0
0.1≦b
1.0≦a/[(2/3)×b+c]≦2.0
の関係を同時に満足することを特徴とするリム接触部用ゴム組成物によって達成される。

発明の効果

0009

本発明により、優れた耐熱老化性及び耐セット性と優れた耐疲労破壊性とを兼備するリム接触部用ゴム組成物が提供される。

発明を実施するための最良の形態

0010

本発明は、特定のゴム成分に対して、カーボンブラック、並びに、硫黄、特定の化合物、及びスルフェンアミド系加硫促進剤を特定の配合量で配合することにより、優れた耐熱老化性及び耐セット性と優れた耐疲労破壊性とを兼備するリム接触部用ゴム組成物を提供することが可能であることを見出したことに基づくものである。

0011

すなわち、本発明に係るリム接触部用ゴム組成物は、天然ゴム0〜60重量部及びポリブタジエンゴム100〜40重量部からなるゴム成分100重量部に対して、カーボンブラックを50〜90重量部、並びに、硫黄をa重量部、下式
R2N-(C=S)-S-S-(CH2)x-S-S-(C=S)-NR2 [R=C6H5CH2, x=6]
によって表される配合剤Bをb重量部、及び1種以上のスルフェンアミド系加硫促進剤を合計でc重量部配合してなるリム接触部用ゴム組成物であって、
前記a、b、及びcが、下式
1.5≦a≦3.0
0.1≦b
1.0≦a/[(2/3)×b+c]≦2.0
の関係を同時に満足することを特徴とするリム接触部用ゴム組成物である。

0012

本発明に係るリム接触部用ゴム組成物において使用されるゴム成分としては、天然ゴム(NR)及びポリブタジエンゴム(BR)からなるゴム成分が挙げられる。より具体的には、本発明に係るリム接触部用ゴム組成物において使用されるゴム成分は、ゴム成分100重量部のうち、0〜60重量部を天然ゴムが占め、100〜40重量部をポリブタジエンゴムが占めるゴム成分である。好ましくは、本発明に係るリム接触部用ゴム組成物において使用されるゴム成分は、ゴム成分100重量部のうち、10〜50重量部を天然ゴムが占め、50〜90重量部をポリブタジエンゴムが占める。本発明に係るリム接触部用ゴム組成物においては、天然ゴムの配合量がゴム成分100重量部に対して60重量部を超える場合には、耐熱老化性が低下してしまうので好ましくない。

0013

本発明に係るリム接触部用ゴム組成物において使用されるカーボンブラックとしては、従来から空気入りタイヤにおいて使用されているいずれのカーボンブラックを使用することもできる。

0014

上記カーボンブラックの配合量は、ゴム成分100重量部に対して30〜90重量部、好ましくは40〜80重量部であるのが望ましい。カーボンブラックの配合量がゴム成分100重量部に対して30重量部未満である場合には、耐セット性が著しく低下するので好ましくない。逆に、カーボンブラックの配合量がゴム成分100重量部に対して90重量部を超える場合には、破断伸びが著しく低下するので好ましくない。

0015

上記硫黄及びスルフェンアミド系加硫促進剤としては、ゴム配合技術分野において周知のものを通常の配合量で使用することができ、それぞれ、粉末硫黄並びにN−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(TBBS)(例えば、大内新興化学工業(株)製「ノクセラーNS−P」)及びN−シクロヘキシル2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド(CBS)(例えば、大内新興化学工業(株)製「ノクセラーCZ−G」)等を例として挙げることができる。

0016

また、上記配合剤B自体は、ゴム配合技術分野において既知の化合物であり、例えば、特開2001−2833号公報において、ジエン系ゴムおよび常套の添加剤からなる加硫性ゴム組成物に、ゴム100重量部に対して、a)上記配合剤Bを0.5〜3.8重量部、b)硫黄を0.5〜2重量部、及びc)少なくとも1種の加硫促進剤を0.5〜3.0重量部を配合することによって、加硫後のゴム組成物の発熱性を悪化させること無く、耐引裂性及び耐老化性を向上させることが開示されている。

0017

しかしながら、本発明においては、ゴム成分100重量部に対する、硫黄、配合剤B、及び1種以上の特定の加硫促進剤(具体的には、スルフェンアミド系加硫促進剤)の配合量(それぞれ、a、b、及びc重量部(複数種の加硫促進剤を使用する場合には、それらの合計配分量を表す))を、上記3個の関係式を同時に満足するように規定することにより、優れた耐熱老化性及び耐セット性と優れた耐疲労破壊性とを兼備するリム接触部用ゴム組成物を提供することが可能であることを見出したものである。

0018

因みに、上記の式におけるaは、本発明に係るリム接触部用ゴム組成物における加硫剤成分(すなわち硫黄)の、ゴム成分100重量部に対する配合量であり、bは、本発明に係るリム接触部用ゴム組成物における配合剤Bの、ゴム成分100重量部に対する配合量であり、また、a/[(2/3)×b+c]は、本発明に係るリム接触部用ゴム組成物における加硫促進剤成分の配合量に対する架橋剤成分の配合量の比に対応する値である。これらの加硫系成分を、上記の式を同時に満足する条件下で配合することによって、本発明の所与の特性を有するリム接触部用ゴム組成物を得ることができる。

0019

具体的には、上記aは、1.5〜3.0重量部、好ましくは1.75〜2.5重量部であるのが望ましく、上記bは、0.1重量部以上、好ましくは0.5〜1.5重量部であるのが望ましく、そして上記a/[(2/3)×b+c]は、1.0〜2.0、好ましくは1.5〜2.0であるのが望ましい。

0020

上記aが1.5重量部未満である場合には、加硫後のゴム組成物における耐疲労破壊性及び破断伸びが不十分となり、逆に、上記aが3.0重量部を超える場合には、加硫後のゴム組成物における耐セット性が不十分となるので好ましくない。また、上記bが0.1重量部未満である場合には、配合剤Bの添加による改良効果が認められない。更に、上記a/[(2/3)×b+c]が1.0未満である場合には、加硫後のゴム組成物における耐疲労破壊性が不十分となり、逆に、上記a/[(2/3)×b+c]が2.0を超える場合には、加硫後のゴム組成物における老化後加硫物性が不十分となるので好ましくない。

0021

従って、本発明に係るリム接触部用ゴム組成物においては、上記ゴム成分に所定量のカーボンブラックを配合し、更に、上記a、b、及びcの値が上記3個の関係式を同時に満足するように、硫黄、配合剤B、及び1種以上の加硫促進剤を配合することによって、加硫後のゴム組成物において、優れた耐熱老化性及び耐セット性と優れた耐疲労破壊性とを両立させることができるのである。

0022

本発明に係るリム接触部用ゴム組成物には、充填材(例えば、シリカ)、プロセスオイル可塑剤軟化剤加硫助剤加硫遅延剤加硫活性化剤、老化防止剤等、及び/又はゴム配合技術分野において一般的に使用される他の各種添加剤を更に配合することができる。これらの添加剤の配合量も、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できる。

0023

本発明に係るリム接触部用ゴム組成物は、公知のゴム用混練機械(例えば、ロールバンバリーミキサーニーダー等)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できる。

0024

以下に記載する標準例、実施例、及び比較例によって本発明を更に詳しく説明するけれども、本発明の技術的範囲は、これらの例に限定されるものではない。

0025

標準例、実施例1〜3、及び比較例1〜5
後述する各種試験片の調製において使用される各種配合成分を、以下に列記する。

0026

配合成分
天然ゴム:RSS1号
ポリブタジエンゴム:日本ゼオン株式会社製「Nipol BR1220」
カーボンブラック:昭和キャボット株式会社製「ショウブラックN330」(HAF)
アロマオイルジャパンエナジー株式会社製「プロセスオイルX−140」
亜鉛華:正同化学工業株式会社製「酸化亜鉛3種」
ステアリン酸:千葉脂肪酸株式会社製「ビーズステアリン酸
老化防止剤(6C):FLEXSYS社製「SANTOFLEX 6PPD」(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
老化防止剤(RD):大内新興化学工業株式会社製「ノクラック224」(ポリ(2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン))

0027

硫黄:アクゾノベル社製「クリステクスHS OT 20」(20%油処理粉末硫黄)(配合量=a重量部/ゴム成分100重量部)
配合剤B: R2N-(C=S)-S-S-(CH2)x-S-S-(C=S)-NR2 [R=C6H5CH2, x=6](配合量=b重量部/ゴム成分100重量部)
加硫促進剤(NS):大内新興化学工業(株)製「ノクセラー NS−P」(N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリル−スルフェンアミド)(配合量=c重量部/ゴム成分100重量部)

0028

サンプルの調製
(1)ゴム組成物の調製
硫黄、配合物B、及び加硫促進剤を除くすべての上記成分を、以下の表Iに示す配合量で、1.8リットル密閉型ミキサーに入れて、3〜5分間混練し、165±5℃に達したときにマスターバッチを放出した。このマスターバッチに、以下の表Iに示す配合量の硫黄、配合剤B、及び加硫促進剤を添加し、8インチオープンロールで混練して、標準例、実施例1〜3、及び比較例1〜7のためのゴム組成物を得た。

0029

0030

(2)試験片の調製
上記ゴム組成物を、15×15×0.2cmの金型中で150℃において30分間プレス加硫して、各ゴム組成物についての加硫物性評価用試験片を調製した。

0031

サンプルの評価
(1)試験片の加硫物性の測定
標準例、実施例1〜3、及び比較例1〜7において得られた各種ゴム組成物からなる上記試験片の各種加硫物性を、以下の試験方法に従って測定した。

0032

1)破断伸び(EB ):
未老化の上記各種試験片(ダンベル状3号型とした)の破断伸び(EB )をJIS K6251(旧JIS K6301)に準拠して測定し、標準例の測定値を100とした指数にて表示した。破断伸び(EB )の指数が大きいほど、加硫後のゴム組成物の柔軟性が高いことを意味する。

0033

2)老化後の破断伸び(EB ):
80℃において96時間保持することによって老化させた、老化後の上記各種試験片(ダンベル状3号型とした)の破断伸び(EB )を上記と同様に測定し、標準例の測定値を100とした指数にて表示した。老化後の破断伸び(EB )の指数が大きいほど、加硫後のゴム組成物の耐熱老化性が高いことを意味する。

0034

3)耐疲労破壊性:
JIS K6251(旧K6301)に準拠して上記試験片に70%の歪みを繰り返し与え、破断に至るまでに歪みを付与した回数を6回測定し、平均値を求めた結果を、標準例を100とする指数で表した。この値が大きいほど、加硫後のゴム組成物の耐疲労破壊性が高いことを意味する。

0035

4)耐セット性:
上記各種試験片について、定荷重フレクソ試験を行い、セット量(永久歪)を標準例を100とする指数で表した。この値が小さいほど、セット量が小さく、加硫後のゴム組成物の耐セット性が高いことを意味する。

0036

(2)試験片の加硫物性の評価
すべての例についての上記1)〜4)の加硫物性測定の結果は、上記表Iに示されている。上記表Iに示されているように、すべての例において、ゴム組成物におけるゴム成分、カーボンブラック、アロマオイル、亜鉛華、ステアリン酸、及び老化防止剤の配合量は同一である。

0037

標準例の試験片は、ゴム成分100重量部に対して、2.0重量部の硫黄及び1.0重量部の加硫促進剤(NS)を含むものの、配合剤Bは含んでいない、標準的な組成を有する、対照標準となるゴム組成物から調製された試験片である。各種加硫物性の測定においては、標準例の試験片の測定値を100とした指数によって、各種試験片の物性を比較した。

0038

比較例1の試験片は、加硫促進剤成分の配合量に対する架橋剤成分の配合量の比に対応するa/[(2/3)×b+c]の値を一定(2.0)に維持しつつ、加硫促進剤(NS)の配合量を、ゴム成分100重量部に対して、1.0重量部から0.97重量部に減らし、これに対応して、配合剤Bを、ゴム成分100重量部に対して、0.05重量部配合したことを除き、標準例のゴム組成物と同じ組成を有する、比較用のゴム組成物から調製された試験片である。上記の如く配合剤Bを配合したものの、その配合量が本発明の規定量に満たないため、未老化及び老化後でのいずれの物性値も標準例と同等であり、配合剤Bの配合による改良効果は認められなかった。

0039

実施例1〜3の試験片は、加硫促進剤成分の配合量に対する架橋剤成分の配合量の比に対応するa/[(2/3)×b+c]の値を一定(2.0)に維持しつつ、加硫促進剤(NS)の一部(実施例1及び2)又は全部(実施例3)を配合剤Bによって置き換えたことを除き、上記標準例と同じ組成を有する、本発明に係るゴム組成物から調製された試験片である。実施例1から順に、実施例2、実施例3へと、加硫促進剤成分に占める配合剤Bの比率を増大させるにつれて、未老化での耐セット性及び老化後の破断伸び(EB )を標準例とほぼ同等のレベルに維持しつつ、未老化での破断伸び(EB )及び耐疲労破壊性を向上させることができた。

0040

比較例2及び3の試験片は、硫黄と加硫促進剤(NS)との配合量を、ゴム成分100重量部に対して、それぞれ、1.0重量部と0.5重量部及び3.5重量部と1.5重量部に変化させたことを除き、実施例1のゴム組成物と同じ組成を有する、比較用のゴム組成物から調製された試験片である。いずれのゴム組成物においても、a/[(2/3)×b+c]の値は本発明の既定範囲内に収まっているものの、比較例2においては、硫黄の配合量が、本発明の既定範囲を下回っているために、未老化での破断伸び(EB )及び耐疲労破壊性が悪化し、一方、比較例3においては、硫黄の配合量が、本発明の既定範囲を上回っているために、未老化での耐セット性及び老化後の破断伸び(EB )が悪化した。

0041

比較例4及び5の試験片は、硫黄と配合剤Bと加硫促進剤(NS)との配合量を、ゴム成分100重量部に対して、それぞれ、1.5重量部と1.5重量部と1.0重量部及び2.0重量部と0.5重量部と0.5重量部としたことを除き、標準例のゴム組成物と同じ組成を有する、比較用のゴム組成物から調製された試験片である。いずれのゴム組成物においても、硫黄及び配合剤Bの配合量は本発明の既定範囲内に収まっているものの、比較例4においては、a/[(2/3)×b+c]の値が本発明の既定範囲を下回っているために、未老化での破断伸び(EB )及び耐疲労破壊性が悪化し、一方、比較例5においては、a/[(2/3)×b+c]の値が本発明の既定範囲を上回っているために、未老化での耐セット性及び老化後の破断伸び(EB )が悪化した。

0042

以上の結果から、本発明の規定に従って、特定のゴム成分に対して、カーボンブラック、並びに、上記a、b、及びcの値が上記3個の関係式を同時に満足するように、硫黄、配合剤B、及び1種以上の加硫促進剤を配合することによって、加硫後のゴム組成物において、優れた耐熱老化性及び耐セット性と優れた耐疲労破壊性とを両立することができることが明らかとなった。

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