JP3202782B2 - ゴム組成物及びこれを使用したタイヤ - Google Patents
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Description
タイヤのサイド部のゴムに使用したタイヤに関する。本
明細書中において、サイド部とは、サイドウォールゴム
及びホワイトラインゴムや装飾文字により構成される部
分を意味する。
農耕車、航空機、乗用車、二輪車、レーシングカー用の
タイヤのような空気入りタイヤのサイド部は、オゾン、
紫外線による劣化を強く受け、その結果、クラックが生
じ、サイド部の外観性を損ねるという不都合があった。
そこで、サイド部の耐候性を良くするために、サイド部
を構成するゴム組成物に、アミン系老化防止剤を配合す
ること、あるいは、高不飽和ゴムに加え、2重結合の少
ない低不飽和ゴムをブレンドすることがなされている。
また、後者のゴム組成物では、加硫性等を向上させるた
め、ゴム組成物中に、次式
等のチウラム系化合物を配合することや、ペルオキシド
化合物を配合することが知られている。
系老化防止剤を配合したゴム組成物は、老化防止剤がタ
イヤ等のゴム製品の表面にブルーミングし、表面を茶褐
色に変色させ、タイヤのサイド部として用いたときに外
観性を損ねる。また、白ゴムや装飾文字にあっては、こ
の茶褐色が致命的となるので、このアミン系老化防止剤
を用いることが出来ない。更に、非汚染のフェノール系
老化防止剤やヒンダードアミン系老化防止剤は、耐オゾ
ン性が不十分なので、サイド部のゴムとしての使用は難
しい。そのため、外観性を重視するサイド部(サイドウ
ォール及びホワイトラインや装飾文字)では、高不飽和
ゴムと低不飽和ゴムのブレンドを用いるが、TMTD配合ゴ
ム組成物にあっては、低不飽和ゴムと高不飽和ゴムとの
共加硫性が充分でなく、またゴムとの相溶性が悪いた
め、ブルーミング等の問題も生じている。更に、隣接す
るゴムとの共加硫性も劣っている。一方、ペルオキシド
による加硫は、加硫促進剤を用いた硫黄の加硫に比べ機
械的強度に劣り不都合である。
ン系ゴムをブレンドし、耐候性と耐屈曲疲労性を両立さ
せる技術としては、米国特許第3630974 号明細書や、特
開昭55-3478 号公報において既に開示されている。しか
し、これらの技術は、加硫方法についての記載はなく、
しかもこれらのゴム組成物の共加硫性は低いレベルにあ
る。
方法は、TMTDやTETDの様な短いアルキル基を有するチウ
ラム化合物あるいはジチオカルバメート化合物とベンゾ
チアゾール系加硫促進剤と硫黄を用いることが一般的で
ある(日本ゴム協会編「特殊合成ゴム10講」p24)。しか
し、この加硫系は、加硫速度を早めること及び加硫密度
を高めことに重点をおいているため、共加硫性が必ずし
も充分であるとはいえない。
耐候性等に優れ、非汚染のゴム組成物、及びこれをサイ
ド部に用いたタイヤを提供することを目的とする。
の結果、特定のチウラム化合物及び特定のジチオカルバ
メート化合物よりなる群から選択される化合物と、ベン
ゾチアゾール系加硫促進剤とを組合わせて使用すること
により、上記目的を達成できることを見い出だした。
本発明のゴム組成物は、EPDMとハロゲン化ブチルゴムと
ジエン系ゴム重量部からなる成分100 重量部に対して、
次式
数7〜12、好ましくは8の直鎖または分岐鎖アルキル基
を示す)で表されるチウラム化合物、及び、次式
好ましくは8の直鎖または分岐鎖アルキル基を示し、M
は2価以上の金属であり、nはMの金属の原子価に等し
い数である)で表されるジチオカルバメート化合物より
なる群から選択された化合物のうち少なくとも1つを0.
1 〜2.0 重量部、及びベンゾチアゾール系加硫促進剤0.
5 〜3.0 重量部を配合する。
と、前記チウラム化合物及び前記ジチオカルバメート化
合物よりなる群から選択される化合物の比が1.0 〜5.0
であると好ましい。また、前記R1, R2, R3, R4, R5及び
R6がそれぞれ2−エチルヘキシル基であり、且つMがア
ンチモンであり、nが3であると好ましい。
70且つC≧20(式中、AはEPDMの重量部、Bはハロゲン
化ブチルゴムの重量部、Cはジエン系ゴムの重量部を示
す)の関係を満たすと好ましい。更に、前記各ゴム組成
物を、タイヤのサイド部のゴムに使用すると好ましく、
例えば、トラック用、航空機用、農耕車用、大型建設用
車両用、乗用車用、二輪車用及びレーシングカー用のタ
イヤが挙げられる。
行われているミキサーやニーダーで混練りする方法にて
行うことができる。またこのとき、必要に応じてカーボ
ンブラック、炭酸カルシウム、二酸化チタン、粘土、タ
ルク、アルミナ、シリカ等の充填剤、加工性軟化剤、非
汚染性老化防止剤、樹脂、ステアリン酸、酸化亜鉛等の
加硫促進助剤、硫黄等の加硫剤、タッキファイヤー等の
加工助剤等を配合することができる。また、タイヤのサ
イド部のゴムとして使用する際には、通常のタイヤの製
造方法にて行うことができる。
然ゴム(NR) 、合成天然ゴム(IR)、スチレンブタジエン
ゴム(SBR) 、ポリブタジエンゴム(BR)、クロロプレンゴ
ム(CR)及びニトリルゴム(NBR、NIR 、NBIR) 等が挙げら
れる。
メート化合物よりなる群から選択される化合物が0.1 重
量部未満であると、例えば、サイド部のゴムとして使用
する場合、十分な加硫密度が得られず不都合であり、ま
た、2.0 重量部超過では、例えば、サイド部のゴムとし
て使用する場合、加硫密度が上がりすぎ、耐屈曲疲労性
等が劣り不都合である。R1, R2, R3及びR4の炭素数が6
以下では、ゴム中での分散が悪くなり、耐熱性等が劣り
不都合であり、また、13以上では、加硫速度が非常に遅
れるため不都合である。
下では、ゴム中での分散が悪くなり、弾性率がばらつき
不都合であり、また、13以上では、加硫速度が非常に遅
れるため不都合であり、Mの金属としては、アンチモ
ン、鉄、銅、亜鉛、ニッケル、鉛、テルル等が挙げられ
るが、Mが1価の場合は、加硫促進効果が不充分である
ため不都合である。
ては、メルカプトベンゾチアゾール(MBT) 、ジベンゾチ
アジルジスルフィド(MBTS)、N−t−ブチル−2−ベン
ゾチアゾリルスルフェンアミド(TBBS)、N−シクロヘキ
シル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(CBS) 、
N−オキシジエチレン−2−ベンゾチアゾリルスルフェ
ンアミド(MBS) 、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(DCBS)、メルカプトベン
ゾチアゾールの亜鉛塩、2−(4−モルフォリノジチ
オ)ベンゾチアゾール、2−(2,4−ジニトロ−フェ
ニル)−メルカプトベンゾチアゾール、メルカプトベン
ゾチアゾールとシクロヘキシルアミンの塩、N,N−ジ
エチルチオカルバモイル−2−ベンゾチアゾリルスルフ
ィド等が挙げられるが、好ましくはMBTSまたはMBT であ
り、0.5 重量部未満では、例えば、サイド部のゴムとし
て使用する場合、充分な加硫密度が得られず不都合であ
り、3.0 重量部超過では、例えば、サイド部のゴムとし
て加硫密度が上がり過ぎ不都合である。
と、前記チウラム化合物及び前記ジチオカルバメート化
合物よりなる群から選択される化合物の比が1.0 未満で
は、加硫密度における相剰効果が小さくなり、望ましい
加硫密度を得るため、より多くの配合量が必要となる。
その結果、加工安定性の優位が小さくなり不都合であ
る。また、5.0 超過で、同様に、加硫密度における相剰
効果が小さくなり、望ましい加硫密度を得るため、より
多くの配合量が必要となる。また、加硫速度も大幅に遅
くなり生産性の面で不都合である。更に、共加硫性も劣
り、機械的性質も満足のいく物とはならない。
B≧70且つC≧20の関係を満たすことを規定したのは、
例えば、サイド部のゴムとして使用したときの耐候性と
耐屈曲疲労性と共加硫性を考慮したためである。2×A
+Bの値が70未満であると耐候性が劣り、サイド部のゴ
ムとして使用したとき不都合である。また2×A+B≦
90としたのは、耐屈曲疲労性を考慮したためである。2
×A+B値が90を超過すると、耐屈曲疲労性が劣るため
好ましくない。また、ジエン系ゴムが20重量部未満であ
ると、同様に耐屈曲疲労性に劣り、且つ、タイヤのサイ
ドウォールゴムに使用した場合、これが隣接するトレッ
ドゴム、プライコーティングゴム等との共加硫性に劣
り、界面剥離の原因となり、タイヤのホワイトラインゴ
ムや装飾文字に使用した場合、これが隣接するサイドウ
ォールゴムとの共加硫性に劣り、界面剥離の原因とな
る。また、原料ゴム中のハロゲン化ブチルゴムは、好ま
しくは、70重量部以下である。70重量部超過であると、
本発明の加硫促進剤を用いてもスコーチの恐れがあり、
好ましくない。
る。実施例A (実施例1〜5、比較例1〜4) 表1に、ゴム組成物の配合割合(単位:重量部)、その
ゴム組成物の物性、及びそのゴム組成物をタイヤのサイ
ドウォールゴムに使用したタイヤの特性を示す。実施例
Aは、各実施例及び各比較例とも、ゴム成分が、90≧2
×A+B≧70且つC≧20(ここにおいて、式中、AはEP
DMの重量部、Bは塩素化ブチルゴム(Cl-IIR) の重量
部、Cは天然ゴム(NR) の重量部を示す) の関係を満た
している。つまり、耐候性に優れた配合のゴム成分につ
いて、本発明が規定する加硫促進剤の効果等を確認した
ものである。
及びTMTD(本発明の範囲外)を用い、ジチオカルバメー
ト化合物として、EH−Sb及びEH−Znを用い、ベンゾチア
ゾール系加硫促進剤として、MBTSを用いた。また、本発
明はチウラム化合物及びジチオカルバメート化合物より
なる群から選択される化合物、及びベンゾチアゾール系
加硫促進剤を組み合わせて使用することにより所期の目
的を達成する物であるため、比較例1から3において、
いずれかの成分を欠く配合とし、また、比較例4におい
て、チラウム化合物として本発明の範囲外のTMTDを使用
した場合を示し、各実施例との比較を行った。尚、比較
例4のTMTDは実施例1のTEHTと同モル数の配合量とし
た。
を用い、155 ℃で測定した。表中T90は最大トルク値の
90%を得るのに要する時間を示し、この数値が小さい方
が加硫速度が速く、好ましいことを示す。
た。試験法は、JIS K6300に準拠して行い、T5(単
位:分)を求めた。この数値が大きい方が、加工安定性
に優れ、好ましいことを示す。
ベル状3号形試料を用い、300 %伸張時の弾性率、及び
破断時強力を測定した。弾性率は加硫密度に比例し、こ
の数値が大きい方が加硫密度が高く、加硫促進剤として
好ましいことを示す。また、破断時強力は、共加硫性を
表し、この数値が大きい方が、共加硫性に優れ好まし
い。
試料を用い、オゾン濃度50pphm、温度40℃で測定した。
50%歪をかけ、200 時間後の亀裂の発生を確認した。表
中○と記しているものは、亀裂の発生がなかったことを
表す。亀裂の発生が少ない方がサイドゴムとして好まし
い。
ングの有無を観察した。表中○はブルーミングなし、×
はブルーミングが起こっていることを表す。サイド部の
外観性には、このブルーミングが起こらないことが望ま
しい。
った。表1中は比較例4の、表2中は比較例4の、表3
中は比較例6の、表4中は比較例8及び9(実施例16は
比較例8を、実施例17は比較例9を基準とする)の亀裂
が入るまでの屈曲回数を100 とし、指数表示した。この
数値が大きい方が、耐屈曲疲労性に優れ、好ましいこと
を示す。
張り合わせて加硫し、剥離テストを行なった。テスト方
法は、JIS K6301 に準拠して行い、比較例4,5,6,
8,9の剥離強力を100 とし、指数表示をした(尚、実
施例16は比較例8を、実施例17は比較例9を基準とす
る)。この数値が大きい方が、剥離強力が大きく、隣接
ゴムとの共加硫性に優れ、好ましいことを示す。尚、用
いた異種ゴムの配合(単位:重量部)を表5に示す。こ
の配合は、カーカスプライゴムの一般的な配合である。
ルゴムに用いたタイヤを製造し、ドラム上を60km/時で
10000Km 走行させ、その後に隣接するゴム(トレッド及
びカーカスプライ)との剥離強力を測定した(JIS K630
1 に準拠) 。このときのトレッドゴムはSBRを主成分
とする一般的なトレッド用の配合のゴム組成物よりな
り、カーカスプライは表5の配合のゴム組成物よりな
る。
は、各配合のゴム組成物(白ゴム)をタイヤサイドに円
上に配置したタイヤ(ホワイトライン)を製造し、同様
の試験を行なった。尚、このとき、白ゴムが隣接するサ
イドウォールゴムは、ジエン系ゴムが主成分の配合であ
り、その配合(単位:重量部)を表6に示した。表1中
では比較例4の、表2中では比較例5の、表3中では比
較例6の剥離強力をそれぞれ100 とし、指数表示した。
この数値が大きい方が、隣接ゴムとの共加硫性に優れ、
タイヤとしての耐久性に優れることを示す。
スルフィド(tetrakis2-ethyl hexyl thiuram disulfid
e) TOTD テトラオクチルチウラムジスルフィド(tet
ra octhyl thiuram disulfide) TMTD テトラメチルチウラムジスルフィド(tetra
methyl thiuram disulfide) EH−Sb ジ 2-エチルヘキシル ジチオカルバメー
ト アンチモン(Antimony di 2-ethyl hexyl dithiocar
bamate) EH−Zn ジ 2-エチルヘキシル ジチオカルバメー
ト 亜鉛(Zinc di 2-ethyl hexyl dithiocarbamate) TBBS N-t-ブチル-2- ベンゾチアゾリルスルフェ
ンアミド(N-t-buthyl-2-benzothiazolyl sulfenamide)
ルバメート化合物よりなる群から選択される化合物、及
びベンゾチアゾール系加硫促進剤を組み合わせて使用し
た実施例1〜5の配合のゴム組成物は、加硫速度が早
く、加工安定性に優れている。また、破断時強力が大き
く、共加硫性に優れていることがわかる。弾性率は、比
較例1〜3に比べて大きく、チウラム化合物及び/又は
ジオカルバメート化合物とベンゾチアゾール系加硫促進
剤との相乗効果が現れていることがわかる。また、耐オ
ゾン性は加硫促進剤の影響よりも、ゴム成分の影響を強
く受けるのであるが、各配合とも前記2つの式を満たし
ているので、耐オゾン性(耐候性)について良好な結果
を得ることができた。ブルーム性も優れている。耐屈曲
疲労性は弾性率が高いにもかかわらず、非常に改良され
ており、これは、共加硫性が改良されたためであると思
われる。剥離強力は、大きく改善される。この性質は、
隣接ゴム(表5の配合)との共加硫性を表し、本発明の
効果が顕著に現れている。
及びジオカルバメート化合物よりなる群から選択される
1種の加硫促進剤の配合では、破断時強力にみられるよ
うに、共加硫性の改良は余りなされず、異種ゴムとの剥
離強力、即ち、共加硫性の改良も小さい。耐屈曲疲労性
は若干改良されているようであるが、これは弾性率がか
なり小さいためであり、本質的な改良効果ではない。比
較例3では、加硫速度が遅くなり、弾性率が低く、剥離
強力も大きく劣っている。また、比較例4から、チウラ
ム化合物として本発明の範囲外のTMTDを用い、更に、ベ
ンゾチアゾール系加硫促進剤を配合した場合には、加硫
速度では、実施例同等の数値が得られるが、ブルーム
性、破断時強力、剥離強力、耐屈曲疲労性に劣っている
ことがわかる。更に、このゴム組成物を、タイヤのサイ
ドウォールに用いたタイヤの隣接ゴムとの共加硫性は、
各比較例のゴム組成物に比べ大きくサイドウォールゴム
として優れていることがわかる。
部)、そのゴム組成物の物性、及びそのゴム組成物をタ
イヤサイド部のホワイトラインゴムに使用したタイヤの
特性を示す。実施例Bは、実施例Aと同様に、各実施例
及び各比較例とも、ゴム成分が90≧2×A+B≧70且つ
C≧20の関係を満たしている。つまり、耐候性に優れた
配合のゴム成分について、本発明が規定する加硫促進剤
の効果等を確認したものであるが、実施例Aはカーボン
ブラックを配合しているが、実施例Bは、白ゴムに適用
した例であるため、炭酸カルシウムを配合している等で
相違している。
(本発明の範囲外)を用い、ジチオカルバメート化合物
として、EH−Sbを用いた。ベンゾチアゾール系加硫
促進剤としては、実施例Aと同様にMBTSを用いた。尚、
比較例5のTMTDは、実施例8のTEHTと同モル数の配合量
とした。また、MBTS/TEHT及びMBTS/EH−Sbの比を
変えた。また、ゴム成分としてC1−IIR 50重量部、EP
DM10重量部、NR40重量部を用い、充填剤として炭酸カ
ルシウムを用いた。
であると、弾性率が小さく、加硫促進剤混合の相乗効果
が表れにくくなる。また、破断時強力の改善もやや少な
めで、共加硫性としてはこの比が1.0 以上であることが
好ましいことがわかる。同様に、MBTS/TEHTの比が、5.
0 超過であると、弾性率が小さく、加硫速度も遅く、余
り好ましくない。異種ゴム(表5の配合)との剥離強力
の改良効果も小さめである。この比が、1.0 〜5.0 の範
囲にあるときに、加硫速度が早く、加工安定性に優れ、
共加硫性、耐屈曲疲労性、異種ゴムとの共加硫性に非常
に優れたゴムがえられることがわかる。
て本発明の範囲外のTMTDを用い、更に、ベンゾチアゾー
ル系加硫促進剤を配合した場合には、TMTDの相溶性が悪
いのでブルーム性が悪く、共加硫性、耐屈曲疲労性、異
種ゴムとの共加硫性に劣っていることがわかる。またこ
れらのゴム組成物を、タイヤサイド部のホワイトライン
ゴムに使用したときの隣接ゴム(表6の配合のサイドウ
ォールゴム)との共加硫性は、比較例に比べ優れ、タイ
ヤサイド部として耐久性に優れていることがわかる。
7) 表3に、同様に、ゴム組成物の配合割合(単位:重量
部)、そのゴム組成物の物性、及びそのゴム組成物をタ
イヤサイドゴム部のホワイトラインゴムに使用したタイ
ヤの特性を示す。実施例Cは、実施例A,Bと同様に、
各実施例及び各比較例とも、ゴム成分が90≧2×A+B
≧70且つC≧20の関係を満たしている。つまり、耐候性
に優れた配合のゴム成分について、本発明が規定する加
硫促進剤の効果等を確認したもので、実施例B同様、炭
酸カルシウムを充填剤として用いて白ゴムに適用した例
である。尚、実施例Bとは、ゴム成分の配合の割合を、
上記2つの式を満たす範囲内で変えている等の点におい
て相違している。
ジチオカルバメート化合物として、EH−Sbを用い
た。ベンゾチアゾール系加硫促進剤としては、MBTSを用
いた。また、比較例6として、本発明の範囲外のチウラ
ム化合物であるTMTDを用いた例を示した。尚、比較例6
のTMTDは、実施例14のTEHTと同モル数の配合量とした。
比較例7ではTEHTを単独で加硫促進剤として用いた。ま
た、MBTS/TEHT及びMBTS/EH−Sbの比は一定(3)
とした。
6,7に比べ、破断時強力、異種ゴム(表5の配合)と
の剥離強力が大きく、共加硫性においてTEHTまたはEH
−SbとMBTSの相乗効果が表れていることがわかる。ま
た、TEHT単独で用いたとき(比較例7)より弾性率も大
きく、この面でも相乗効果が現れている。またこれらの
ゴム組成物を、タイヤサイド部のホワイトラインに使用
したときの隣接ゴム(表6の配合のサイドウォールゴ
ム)との共加硫性は、比較例に比べ優れ、タイヤサイド
として耐久性に優れていることがわかる。
9) 表4に、同様に、ゴム組成物の配合割合(単位:重量
部)、そのゴム物性を示す。実施例Dは、実施例16、比
較例8では、ゴム成分としてC1−IIR 40重量部、EPDM
40重量部、NR20重量部を用い、実施例17、比較例9で
は、ゴム成分としてC1−IIR 40重量部、EPDM10重量
部、NR50重量部を用いた。即ち、(2×A+B)の値が
それぞれ90超過、及び70未満の例である。
た。ベンゾチアゾール系加硫促進剤としては、MBTSを用
いた。また、比較例8,9として、本発明の範囲外のチ
ウラム化合物であるTMTDを用いた例を示した。尚、比較
例8,9のTMTDは、実施例16,17のTEHTと同モル数の配
合量とした。
9に比べ、加工安定性、破断時強力、弾性率、耐屈曲疲
労性、異種ゴム(表5の配合)との剥離強力が大きく、
これらのポリマーにおいても共加硫性においてTEHTとMB
TSの相乗効果が現れていることがわかる。また、耐ブル
ーム性にも優れている。
特定のチウラム化合物及び/又は特定のジチオカルバメ
ート化合物を、ベンゾチアゾール系加硫促進剤と特定の
配合割合に組み合わせて使用することにより、加硫速
度、加工安定性、ブルーム性、共加硫性を共に充分満足
することのできるゴム組成物、及びこれをサイドゴムに
用いた場合、強力が大きく、異種ゴム界面での耐剥離性
等に優れたタイヤを具現化することが可能となる。
Claims (5)
- 【請求項1】 エチレンプロピレンゴム(以下EPDMとい
う)とハロゲン化ブチルゴムとジエン系ゴムからなるゴ
ム成分100 重量部に対して、 次式 【化1】 (式中、R1, R2, R3及びR4は、それぞれ独立に、炭素数
7〜12の直鎖または分岐鎖アルキル基を示す)で表され
るチウラム化合物、及び、次式 【化2】 (式中、R5及びR6は、それぞれ独立に、炭素数7〜12の
直鎖または分岐鎖アルキル基を示し、Mは2価以上の金
属であり、nはMの金属の原子価に等しい数である)で
表されるジチオカルバメート化合物よりなる群から選択
された化合物のうち少なくとも1つを0.1 〜2.0 重量
部、及びベンゾチアゾール系加硫促進剤0.5 〜3.0 重量
部を配合したことを特徴とするゴム組成物。 - 【請求項2】 前記ベンゾチアゾール系加硫促進剤と、
前記チウラム化合物及び前記ジチオカルバメート化合物
よりなる群から選択される化合物の比が1.0〜5.0 であ
ることを特徴とする請求項1記載のゴム組成物。 - 【請求項3】 前記R1, R2, R3, R4, R5及びR6がそれぞ
れ2−エチルヘキシル基であり、且つMがアンチモンで
あり、nが3であることを特徴とする請求項1または2
記載のゴム組成物。 - 【請求項4】 前記ゴム成分が、90≧2×A+B≧70且
つC≧20(式中、AはEPDMの重量部、Bはハロゲン
化ブチルゴムの重量部、Cはジエン系ゴムの重量部を示
す)の関係を満たすことを特徴とする請求項1〜3のう
ちいずれか1つの項に記載のゴム組成物。 - 【請求項5】 請求項1〜4のうちいずれか1つの項に
記載のゴム組成物を、タイヤのサイド部のゴムに使用し
たことを特徴とするタイヤ。
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1992
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