JP2008144044A - タイヤ用ゴム組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】ゴムの破断伸びと硬度をともに向上させ、かつ良好な加工性を有するゴム組成物を提供する。
【解決手段】ジエン系ゴム１００重量部、シリカ５〜１００重量部、軟化点が１００℃以下のグリシジルエーテルタイプのエポキシ樹脂０．５〜２０重量部及び、エポキシ樹脂に対して１〜１０重量％の、分子内に窒素原子を含有する硬化剤を含んでなるタイヤ用ゴム組成物。
【選択図】なし
【解決手段】ジエン系ゴム１００重量部、シリカ５〜１００重量部、軟化点が１００℃以下のグリシジルエーテルタイプのエポキシ樹脂０．５〜２０重量部及び、エポキシ樹脂に対して１〜１０重量％の、分子内に窒素原子を含有する硬化剤を含んでなるタイヤ用ゴム組成物。
【選択図】なし
Description
本発明は、タイヤ用ゴム組成物に関し、更に詳しくは、エポキシ樹脂及び窒素含有硬化剤を配合した、ゴム組成物の破断伸びと硬度を共に向上させ、かつ良好な加工性を有するタイヤ用ゴム組成物に関する。
一般的に、ゴムの硬度を上げると破断伸びが低下することが知られており、従来は硬度を上げながら、同時に破断伸びを向上させることは相反する性能を両立させることであり、困難とされてきた。実際に、フェノール樹脂と硬化剤を併用することでゴムを硬くし、補強性を高めることが通常行われているが（例えば特許文献１参照）、ゴムを硬くするほど破断伸びが低下してしまうという欠点がある。
従って、本発明の目的はゴムの破断伸びと硬度をともに向上させ、かつ良好な加工性を有するゴム組成物を提供することにある。
本発明に従えば、ジエン系ゴム１００重量部、シリカ５〜１００重量部、軟化点が１００℃以下のグリシジルエーテルタイプのエポキシ樹脂０．５〜２０重量部及び、エポキシ樹脂に対して１〜１０重量％の、分子内に窒素原子を含有する硬化剤を含んでなるタイヤ用ゴム組成物が提供される。
本発明によれば、ジエン系ゴム１００重量部に対し、シリカを５〜１００重量部、軟化点１００℃以下のグリシジルエーテルタイプのエポキシ樹脂を０．５〜２０重量部、そして分子内に窒素原子を含有する硬化剤をエポキシ樹脂に対して１〜１０重量％配合することによって、ゴム組成物の破断伸びと硬度とをともに向上させ、かつ良好な加工性を有するゴム組成物を得ることができる。
前述の如く、従来は、一般的にゴムの硬度を上げると破断伸びが低下するので、硬度を上げながら、同時に破断伸びを向上させることは困難とされてきた。然るに、本発明者らは、前記課題を解決すべく研究を進めた結果、特定のエポキシ樹脂と硬化剤を使用することによって、ゴム組成物の破断伸びと硬度をともに向上させ、かつ良好な加工性を有するタイヤ用ゴム組成物を得ることに成功した。
本発明において使用するジエン系ゴムは、例えば天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）などを含み、これらは単独又は任意のブレンドとして使用することができる。
本発明によれば、前記ジエン系ゴム１００重量部に対し、シリカを５〜１００重量部、好ましくは１０〜９０重量部配合する。シリカの配合量が少ないとゴムの補強性が弱くなるので好ましくなく、逆に多いとゴムが硬くなりすぎ実用的でなくなるので好ましくない。なお、シリカとしては従前からタイヤゴム組成物などに使用されている任意のものとすることができ、各種市販品を利用することができる。
本発明のゴム組成物に配合するエポキシ樹脂はジエン系ゴム１００重量部に対し、０．５〜２０重量部、好ましくは１〜２０重量部配合する。この配合量が少ないと架橋成分が少なくなることから物理的特性の向上がはかれないので好ましくなく、逆に多いとゴム中の架橋構造が多くなりすぎることから実用的なゴムが得られないので好ましくない。本発明において使用するエポキシ樹脂は、グリシジルエーテルタイプのエポキシ樹脂であり、軟化点が１００℃以下、好ましくは４５〜１００℃である。エポキシ樹脂がグリシジルエーテルタイプであることにより、エポキシ基が末端にあるため、架橋が進みやすくなる。また、軟化点が１００℃以下のエポキシ樹脂であれば、分子量がそれほど大きくないため、ゴムとの相溶性も良好であるので好ましい。グリシジルエーテルタイプのエポキシ樹脂の具体例をあげれば、例えば下記式（Ｉ）及び（II）のものを例示することができる（式中、Ｒ及びＲ1はそれぞれ独立にアルキル基、好ましくは炭素数１〜１５のアルキル基あるいは水素原子を示し、ｎは平均１〜２０の数である）。かかるエポキシ樹脂は公知のものであり、例えばジャパンエポキシレジン（株）製エピコート１００１，１５７Ｓ７０、東都化成（株）製ＹＤ−０１２，ＹＤＣＮ−７０２などの市販品を用いることができる。なお、その他のエポキシ樹脂として各種ポリフェノール化合物のグリシジルエーテル化物および各種ノボラック樹脂のグリシジルエーテル化物なども使用することができる。
本発明において使用する硬化剤は分子内に窒素原子を有するもので、例えば下記式に示すような環状アミンをあげることができる。かかる環状アミンは公知のものであり、例えば大内新興化学工業（株）製ノクセラーＨ、花王（株）製カオーライザーＮｏ．３０Ｐなどの市販品を用いることができる。なお、その他の窒素含有硬化剤としてはピペラジン誘導体、ピロリジン誘導体などの各種環状アミン化合物をあげることができる。
本発明において使用する硬化剤はエポキシ樹脂重量に対し１〜１０重量％、好ましくは２〜１０重量％配合する。この配合量が少ないとエポキシ樹脂が十分に反応しないため、物理的特性の向上がはかれないので好ましくなく、逆に多いと反応に寄与しない余分な硬化剤が多くなることで物理的特性が悪化するので好ましくない。
本発明に係るゴム組成物には、前記した成分に加えて、カーボンブラックなどのその他の補強剤（フィラー）、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ用、その他のゴム組成物用に一般的に配合されている各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練して組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。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できる。
以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことはいうまでもない。
実施例１〜２及び比較例１〜５
サンプルの調製
表Ｉに示す配合において、硬化剤、加硫促進剤および硫黄を除く成分を１．８リットルの密閉型ミキサーで５分間混練し、１３５℃に達したときに放出してマスターバッチを得た。このマスターバッチに硬化剤、加硫促進剤および硫黄をオープンロールで混練し、ゴム組成物を得た。このゴム組成物を用いて以下に示す試験法で未加硫物性（ムーニー粘度）を評価した。結果は表Ｉに示す。
サンプルの調製
表Ｉに示す配合において、硬化剤、加硫促進剤および硫黄を除く成分を１．８リットルの密閉型ミキサーで５分間混練し、１３５℃に達したときに放出してマスターバッチを得た。このマスターバッチに硬化剤、加硫促進剤および硫黄をオープンロールで混練し、ゴム組成物を得た。このゴム組成物を用いて以下に示す試験法で未加硫物性（ムーニー粘度）を評価した。結果は表Ｉに示す。
次に得られたゴム組成物を所定の金型中で１６０℃で２０分間加硫して加硫ゴムシートを調製し、以下に示す試験法で加硫ゴムの物性（硬度および破断伸び）を測定した。結果は表Ｉに示す。
ゴム物性評価試験法
ムーニー粘度（ＭＬ１＋４；１００℃）：ＪＩＳ Ｋ６３００に準拠して測定した。ムーニー粘度は、加工性の指標で低い方が加工性が良好であることを示す。
ムーニー粘度（ＭＬ１＋４；１００℃）：ＪＩＳ Ｋ６３００に準拠して測定した。ムーニー粘度は、加工性の指標で低い方が加工性が良好であることを示す。
硬度（Ｈｓ，２３℃）：ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して測定した。この値が高い方が良好であることを示す。
破断伸び（ＥＢ，２３℃）：ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して測定した。この値が高い方が良好であることを示す。
表Ｉ脚注
＊１：ＴＳＲ２０
＊２：正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種
＊３：日本油脂（株）製ビーズステアリン酸ＹＲ
＊４：キャボットジャパン（株）製ショウブラックＮ３３０Ｔ
＊５：東ソー・シリカ（株）製ニップシールＡＱ
＊１：ＴＳＲ２０
＊２：正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種
＊３：日本油脂（株）製ビーズステアリン酸ＹＲ
＊４：キャボットジャパン（株）製ショウブラックＮ３３０Ｔ
＊５：東ソー・シリカ（株）製ニップシールＡＱ
＊６：エポキシ樹脂１（ジャパンエポキシレジン（株）製エピコート１００１、軟化点６４℃、グリシジルエーテルタイプ（ビスＡ型））
＊７：エポキシ樹脂２（ジャパンエポキシレジン（株）製１５７Ｓ７０、軟化点７０℃、グリシジルエーテルタイプ（ノボラック型））
＊８：エポキシ樹脂３（ジャパンエポキシレジン（株）製エピコート１００７、軟化点１２８℃、グリシジルエーテルタイプ（ビスＡ型））
＊９：エポキシ樹脂４（東邦化成（株）製ＹＨ−４３４、グリシジルアミンタイプ、粘稠性樹脂）
＊１０：エポキシ樹脂５（ダイセル化学（株）製セロキサイド２０２１Ｐ、脂環式エポキシ樹脂、液状）
＊７：エポキシ樹脂２（ジャパンエポキシレジン（株）製１５７Ｓ７０、軟化点７０℃、グリシジルエーテルタイプ（ノボラック型））
＊８：エポキシ樹脂３（ジャパンエポキシレジン（株）製エピコート１００７、軟化点１２８℃、グリシジルエーテルタイプ（ビスＡ型））
＊９：エポキシ樹脂４（東邦化成（株）製ＹＨ−４３４、グリシジルアミンタイプ、粘稠性樹脂）
＊１０：エポキシ樹脂５（ダイセル化学（株）製セロキサイド２０２１Ｐ、脂環式エポキシ樹脂、液状）
＊１１：昭和シェル石油（株）製デソレックス３号
＊１２：デグッサ社製Ｓｉ６９
＊１３：大内新興化学工業（株）製ノクセラーＮＳ−Ｐ
＊１４：鶴見化学工業（株）製金華印油入微粉硫黄
＊１５：硬化剤１（大内新興化学工業（株）製窒素含有アミン系硬化剤、三級環状アミン、ヘキサメチレンテトラミン、ノクセラーＨ）
＊１６：硬化剤２（新日本理化（株）製非窒素含有脂肪酸無水物、テトラヒドロ無水フタル酸、リカシッドＴＨ）
＊１２：デグッサ社製Ｓｉ６９
＊１３：大内新興化学工業（株）製ノクセラーＮＳ−Ｐ
＊１４：鶴見化学工業（株）製金華印油入微粉硫黄
＊１５：硬化剤１（大内新興化学工業（株）製窒素含有アミン系硬化剤、三級環状アミン、ヘキサメチレンテトラミン、ノクセラーＨ）
＊１６：硬化剤２（新日本理化（株）製非窒素含有脂肪酸無水物、テトラヒドロ無水フタル酸、リカシッドＴＨ）
実施例１及び２では破断伸びと硬度をともに向上させ、かつ良好な加工性（低いムーニー粘度）を有するゴム組成物が得られる本発明例である。これに対し、比較例１はエポキシ樹脂が配合されていない従来例で、比較例２はグリシジルエーテルタイプのエポキシ樹脂を用いているがその軟化点が１００℃を超えるため硬度は上がるが、破断伸び及びムーニー粘度が劣る。比較例３及び４は異なるタイプのエポキシ樹脂を配合した例で、ムーニー粘度及び破断伸びは良くなるが、硬度が上がらない。比較例５は窒素を含まない硬化剤を用いた例でムーニー粘度は良好であるが、破断伸びが低下し、硬度の増大も認められない。
以上の通り、従来はゴムの硬度を上げると破断伸びが低下し、硬度を上げながら、同時に破断伸びを向上させることは困難とされてきたが、本発明によれば、特定のエポキシ樹脂と硬化剤を配合することによって、ゴムの破断伸びと硬度をともに向上させ、かつ良好な加工性を有するタイヤ用ゴム組成物が得られ、空気入りタイヤのトレッド、ビードフィラーなどに使用するのに好適である。
Claims (2)
- ジエン系ゴム１００重量部、シリカ５〜１００重量部、軟化点が１００℃以下のグリシジルエーテルタイプのエポキシ樹脂０．５〜２０重量部及び、エポキシ樹脂に対して１〜１０重量％の、分子内に窒素原子を含有する硬化剤を含んでなるタイヤ用ゴム組成物。
- 前記硬化剤が環状アミンである請求項１に記載のタイヤ用ゴム組成物。
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