JP4137966B2 - ゴム組成物 - Google Patents

Description

本発明は、ゴム組成物に関し、更に詳細には、アルカリ処理したシルク粉末を所定量配合した、フィラーの分散性に優れ、かつ高温時の弾性率に優れたゴム組成物に関する。

従来、ゴム工業において、補強性フィラーとしてカーボンブラックを配合しゴムを補強する手段が採られていたが、ゴムの発熱が高く、転がり抵抗が大きいという問題があった。そこで、近年、カーボンブラックに代わるフィラーとしてシリカを配合することで上記問題を解決している。しかしながら、シリカには、そのシリカ表面の特性上シリカ同士で凝集し易いため、混合性が悪化することが分かっている。そのため、一般には、以下の特許文献１に示されるように、シランカップリング剤を併用することによってシリカの分散性を高めることが行われてきたが、更なるゴム物性の改善のための新規なフィラーの探索が求められている。

以下の特許文献２には、所定粒径のシルク粉末を樹脂やゴムに所定量配合することで、生産効率が高く、天然品に匹敵する透湿性、吸湿性及び外観を有する成形品が得られることが開示され、また、以下の特許文献３には、伝動用ベルトの接着ゴム層にシルク短繊維などを所定量配合することで、耐久性を高めた伝動用ベルトが得られることが開示されている。しかしながら、シリカ含有ゴム組成物の混合・加工性を高め、かつ物性を改善するためにシルク粉末を配合する技術は、未だ提案されていない。

特開平７−４８４７６号公報 特許第２８３２０１０号公報 特開平９−１４４８１５号公報。

本発明では、シリカ配合系ゴム組成物に、所定量のアルカリ処理したシルク粉末を配合することで、当該ゴム組成物の混合・加工性を高め、かつ良好な物性を達成することができるゴム組成物を提供することを目的とする。

本発明によれば、ジエン系ゴム１００重量部に対して、アルカリ処理したシルク粉末０．１〜３０重量部、シリカ１０〜１００重量部、カーボンブラック５〜５０重量部、及びシリカに対して５〜２０重量％のシランカップリング剤を配合してなるゴム組成物が提供される。

本発明では、シリカ配合系ゴム組成物において、従来のシランカップリング剤と共に、所定量のアルカリ処理したシルク粉末を配合すると、混合・加工性を高め、かつ弾性率及び転がり抵抗の物性向上が図れることを見出したものである。

本発明のゴム組成物に用いられるジエン系ゴムとしては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、各種ブタジエンゴム（ＢＲ）、各種スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム、イソプレン−ブタジエン共重合体ゴムなどが挙げられる。また、前記ジエン系ゴムは、それぞれがエポキシ基、アルコキシシラン基、水酸基含有基などで変性されたものであってもよい。

本発明のゴム組成物に用いられるアルカリ処理したシルク粉末としては、例えば、タイラー篩基準による２５０メッシュの篩を用いて、最大粒径が６３μｍより小さいもの、好ましくは５０μｍ以下、更に好ましくは３５μｍ以下のものが有効に使用される。当該アルカリ処理したシルク粉末としては、粒度の小さいものほど、補強性能が向上するので好ましい。

前記アルカリ処理したシルク粉末は、例えば、シルクを水酸化ナトリウムで脆化処理後、塩酸で中和し、次いで、洗浄、乾燥を行い、ボールミルにて粉砕し、５０μｍの篩を通すことによって、容易に得ることができる。

本発明のゴム組成物に用いられるアルカリ処理したシルク粉末は、前記ジエン系ゴム１００重量部に対して、０．１〜３０重量部、より好ましくは１〜１５重量部の量で配合される。この配合量が０．１重量部未満であると所望の効果がなく、逆に３０重量部を超えると当該ゴム組成物の破断伸び及び強度が著しく低下するので好ましくない。

本発明のゴム組成物に用いられるシリカの配合量としては、前記ジエン系ゴム１００重量部に対して、１０〜１００重量部、より好ましくは４０〜８０重量部の量で配合される。このシリカ配合量が１０重量部未満では、シリカ特有の効果が得られないので好ましくなく、逆に１００重量部を超えると、当該ゴム組成物の混合・加工性が悪化し、また硬さが高くなり過ぎて成形しにくくなるので好ましくない。

本発明のゴム組成物におけるフィラーとしてシリカと併用して用いられるカーボンブラックの配合量は、前記ジエン系ゴム１００重量部に対して、５〜５０重量部、好ましくは５〜４０重量部の配合量とすることができる。この配合量が５０重量部を超えると、当該ゴム組成物の発熱が高くなり、転がり抵抗性が大きくなるので好ましくない。

更に本発明のゴム組成物には、配合シリカに対して、５〜２０重量％、好ましくは５〜１２重量％のシランカップリング剤が配合される。かかる所定量のシランカップリング剤を配合すると、シリカ−カップリング剤−ゴム間の反応効率がよく、ゴム補強性に優れるので好ましい。当該シランカップリング剤としては、含硫黄シランカップリング剤の使用が好ましく、例えば、特に、３,３´−ビス(トリメトキシ又はトリエトキシシリルプロピル)ジスルフィドが好ましく、３,３´−ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィドが最も好ましい。

本発明に係るゴム組成物には、更に、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、各種ワックス、オイル、老化防止剤、充填材、可塑剤などのタイヤ用、その他のゴム組成物用に配合されている各種配合剤を配合することができ、かかる配合剤は、一般的な方法で混練してゴム組成物とし、加硫または架橋することができる。これら配合剤の配合量も、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。

以下、実施例および比較例によって本発明を更に説明するが、本発明の技術的範囲をこれらの実施例に限定するものでないことは言うまでもない。

試験サンプルの調製
表１に示す配合（重量部）に従って、硫黄及び加硫促進剤を除くゴム、シリカ、アルカリ処理したシルク粉末などの各配合成分を１.７Ｌの密閉式バンバリーミキサーに装填して５分間混合し、当該ゴムを混合機外に放出して室温まで冷却したマスターバッチを、再度同バンバリーミキサーに投入し、これに硫黄と加硫促進剤を配合、混合してゴム組成物を得た。この未加硫ゴム組成物の一部を以下のムーニー粘度試験のサンプルに供した。次いで、この残部のゴム組成物を１５ｃｍ×１５ｃｍ×０.２ｃｍの金型中で、１６０℃、２０分間プレス加硫して試験サンプル（ゴムシート）を作製し、以下の引張試験及び粘弾性試験に供した。

試験方法
１）ムーニー粘度： ＪＩＳ Ｋ６３００−１に準拠して、ムーニー粘度計にてＬ型ロータ（３８.１ｍｍ径、５.５ｍｍ厚）を使用し、予熱時間１分、ロータの回転時間４分、１００℃、２ｒｐｍの条件で測定した。結果は、比較例１を１００として指数で示した。指数が小さい程、加工性が優れていることを示す。
２）Ｍ３００： ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して、３号ダンベルにて２ｍｍのゴムシートを打ち抜き、５００ｍｍ／分の引張速度にてＭ３００（３００％モジュラス）を測定した。結果は、比較例１を１００として指数で示した。指数が大きい程、補強性能に優れていることを示す。
３）Ｅ´（６０℃）： ＪＩＳ Ｋ６３９４に準拠して、（株）東洋精機製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用いて、静的歪＝１０％、動的歪＝±２％、周波数＝２０Ｈｚの条件下でＥ´（６０℃）を測定した。結果は、比較例１を１００として指数で示した。指数が大きい程、高温時の弾性率が高く、優れていることを示す。

実施例１〜５及び比較例１〜４
結果を、以下の表１に示す。

表１の結果から、シリカ配合系ゴム組成物に所定配合量のアルカリ処理したシルク粉末を配合した実施例１〜５では、加工性能が向上し、補強性能も向上し、更に粘弾性を改善していることが分かる。

よって、本発明のゴム組成物は、特に、タイヤのトレッド部やカーカスコート、ビードフィラー部及びリムクッション部などとして、空気入りタイヤに利用すれば極めて有用である。

Claims (2)

1. ジエン系ゴム１００重量部に対して、アルカリ処理したシルク粉末０．１〜３０重量部、シリカ１０〜１００重量部、カーボンブラック５〜５０重量部、及びシリカに対して５〜２０重量％のシランカップリング剤を配合してなるゴム組成物。
2. 請求項１に記載のゴム組成物を用いた空気入りタイヤ。