(57)【要約】【課題】ブラダーの長寿命化を充分に達成できるブラダー用ゴム組成物、及びそれを用いて作製したブラダーを提供する。【解決手段】ブチル系ゴムを含有するゴム成分と、ワックス処理酸化亜鉛とを含むブラダー用ゴム組成物に関する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブチル系ゴムを含有するゴム成分と、ワックス処理酸化亜鉛とを含むブラダー用ゴム組成物。
【請求項２】
前記ワックス処理酸化亜鉛は、該ワックス処理酸化亜鉛に含まれる酸化亜鉛の含有量がゴム成分１００質量部に対して２．２〜６．８質量部となるように配合される請求項１記載のブラダー用ゴム組成物。
【請求項３】
前記ワックス処理酸化亜鉛の酸化亜鉛１００質量部に対するワックスの含有量が５〜２０質量部である請求項１又は２記載のブラダー用ゴム組成物。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のブラダー用ゴム組成物を用いて作製したブラダー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラダー用ゴム組成物、及び、それを用いたブラダーに関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤの製造工程においては、成形工程で得られたグリーンタイヤを、加硫工程で弾性を有する加硫ゴム構造体に変える。加硫工程においては、通常、グリーンタイヤの外面からは、モールドをジャケットタイプの熱盤にとりつけるなどの方法で加熱する。また、グリーンタイヤの内面からは、袋状の形状をしたブラダーをタイヤの内部に挿入し、蒸気等を圧入して加熱する。
【０００３】
ブラダーは、加熱条件下で繰り返し使用されるため、高い耐熱性が要求される。そのため、ブラダー用ゴム組成物においては、硫黄を用いた加硫ではなく、酸化亜鉛を用いた金属架橋、又は、上記金属架橋と反応型アルキルフェノール樹脂等の架橋樹脂を用いた架橋を併用する場合がほとんどである。
【０００４】
一般にブラダー用ゴム組成物を製造する際には、まず、ゴム成分、カーボンブラック、オイル類等をゴム組成物の温度（練り温度）が１５０〜１６０℃になるまで混練り（ベース練り）し、次に、混練り後のゴム組成物に、架橋剤である酸化亜鉛等の成分を配合し、再度混練り（仕上げ練り）することになるが、練り温度を上げてしまうと架橋反応が始まってしまうため、練り温度を１００℃以上に上げる事は難しい。そのため、必然的にベース練りに比べて仕上げ練りにおける練り込み性は低下してしまい、酸化亜鉛を充分に分散させることが困難となり、ブラダーの寿命を低下させる原因となっている。
【０００５】
この原因を解決するために、予め仕上げ練りする成分（酸化亜鉛等）をマスターバッチ化して練ることも提案されているが、マスターバッチ化した場合であっても酸化亜鉛の分散性については未だ改善の余地を残すものである。
【０００６】
また、酸化亜鉛の分散性向上以外のブラダーを長寿命化する手法として、特許文献１には、ポリパラフェニレン−テレフタラミド縮合物を含有し、さらに、有機チオサルフェート化合物またはシトラコンイミド化合物を特定量含有することで、加硫回数を経ることによるブラダーの伸びを小さくし、ブラダーの寿命を延ばすブラダー用ゴム組成物について開示されている。しかし、ブラダーの長寿命化については、未だ改善の余地を残すものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−９６１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前記課題を解決し、ブラダーの長寿命化を充分に達成できるブラダー用ゴム組成物、及びそれを用いて作製したブラダーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、鋭意検討の結果、ワックス処理酸化亜鉛を配合することにより、ブラダーの寿命が向上することを見出すに至った。
すなわち、本発明は、ブチル系ゴムを含有するゴム成分と、ワックス処理酸化亜鉛とを含むブラダー用ゴム組成物に関する。
【００１０】
上記ワックス処理酸化亜鉛は、該ワックス処理酸化亜鉛に含まれる酸化亜鉛の含有量がゴム成分１００質量部に対して２．２〜６．８質量部となるように配合されることが好ましい。また、上記ワックス処理酸化亜鉛の酸化亜鉛１００質量部に対するワックスの含有量が５〜２０質量部であることが好ましい。
【００１１】
本発明はまた、上記ゴム組成物を用いて作製したブラダーに関する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ブチル系ゴムを含有するゴム成分と、ワックス処理酸化亜鉛とを含むブラダー用ゴム組成物であるため、該ゴム組成物を用いて作製したブラダーの耐破壊強度及び寿命を向上させることができる。これは、ワックス処理酸化亜鉛を配合することにより、ワックス処理酸化亜鉛（酸化亜鉛）のゴム中へのすべりが良好となり、酸化亜鉛の分散性が向上したものと推測される。そして、酸化亜鉛の分散性向上により、ブラダーゴム中での酸化亜鉛の凝集を防止するとともに、ワックスがブラダー表面に析出することで、ブラダーとタイヤ内面の離型性を向上させることができ、ブラダーの寿命を延ばすことができるものと推測される。
一方、ワックス処理酸化亜鉛を配合するのではなく、仕上げ練り時にワックスと酸化亜鉛を個別に同時に配合した場合には、酸化亜鉛の分散性向上効果はなく、むしろ仕上げ練り時にワックスを配合することにより、混練の際にスリップが生じ、酸化亜鉛の分散性を悪化させてしまう。
また、本発明のゴム組成物を用いて作製したブラダーを用いることにより、タイヤ製造時におけるブラダーの交換回数を減らすことが可能となり、タイヤ製造の生産性を高めることが可能となる。さらに、一定量のタイヤを製造するために必要なブラダーの量が少量で済むため、ブラダーを製造するために必要なゴム量も減らすことが可能となる。このように、大幅なコスト低減とともに省資源化も図ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明のブラダー用ゴム組成物は、ブチル系ゴムを含有するゴム成分と、ワックス処理酸化亜鉛とを含む。
【００１４】
本発明では、ゴム成分としてブチル系ゴムが使用される。ブチル系ゴムとしては、たとえば、臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）、塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）などのハロゲン化ブチルゴム（Ｘ−ＩＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）（以下、ハロゲン化ブチルゴムと区別して、非ハロゲン化ブチルゴムともいう）などがあげられる。これらブチル系ゴムは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、耐熱性、耐屈曲性が高いという理由から、非ハロゲン化ブチルゴムが好ましい。
【００１５】
非ハロゲン化ブチルゴム中のイソプレンの含有量は、２．０モル％以下が好ましく、１．７モル％以下がより好ましい。２．０モル％を超えると、ブラダーの耐熱性が低下し、ブラダーの寿命を向上する効果が得られ難いおそれがある。非ハロゲン化ブチルゴム中のイソプレンの含有量は、０．５モル％以上が好ましく、０．７モル％以上がより好ましい。０．５モル％未満であると、架橋によるゴム強度の向上が不足して、ブラダーの寿命を低下させるおそれがある。
【００１６】
ゴム成分１００質量％中のブチル系ゴムの含有量は、好ましくは９０質量％以上、より好ましくは９２質量％以上である。ブチル系ゴムの含有量が９０質量％未満では、耐熱性に劣る傾向がある。また、ブチル系ゴムの含有量は、好ましくは９７質量％以下、より好ましくは９５質量％以下である。ブチル系ゴムの含有量が９７質量％をこえると、ブチル系ゴム以外のゴム量が不足してゴムが柔らかくなり、ブラダーとして必要な剛性を保つことが困難となるおそれがある。
【００１７】
ゴム成分としては、ほかにも、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＩＢＲ）などのジエン系ゴムを配合してもよい。これらジエン系ゴムは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、架橋を促進させるという理由からＣＲが好ましい。
【００１８】
ゴム成分として、ＣＲを配合する場合、ゴム成分１００質量％中のＣＲの含有量は、好ましくは１質量％以上、より好ましくは３質量％以上である。ＣＲの含有量が１質量％未満では、ブラダーに必要な剛性を保つことが困難となるおそれがある。また、ＣＲの含有量は、好ましくは１０質量％以下、より好ましくは７質量％以下である。ＣＲの含有量が１０質量％をこえると、ブチル系ゴムの含有量が低下し、充分な耐屈曲性が得られないおそれがある。
【００１９】
本発明では、ワックス処理酸化亜鉛が使用される。これにより、酸化亜鉛の凝集を抑制できる。ワックス処理酸化亜鉛とは、予めワックスにより処理された酸化亜鉛である。予めワックスにより酸化亜鉛を処理することにより、酸化亜鉛の表面がワックスによりコーティングされているため、ゴム組成物中での酸化亜鉛の分散性が向上する。
【００２０】
ワックス処理酸化亜鉛は、該ワックス処理酸化亜鉛に含まれる酸化亜鉛の含有量が、ゴム成分１００質量部に対して２．２〜６．８質量部となるように配合されることが好ましい。下限は、より好ましくは２．５質量部以上、更に好ましくは３．０質量部以上、特に好ましくは４．０質量部以上である。２．２質量部未満では、架橋密度の低下により、ブラダーの寿命を充分に向上できないおそれがある。上限は、より好ましくは６．５質量部以下、更に好ましくは６．０質量部以下、特に好ましくは５．０質量部以下である。６．８質量部を超えると、破壊特性（耐破壊強度）が低下するおそれがある。
【００２１】
ワックス処理酸化亜鉛中の酸化亜鉛１００質量部に対するワックスの含有量は、好ましくは５質量部以上、より好ましくは１０質量部以上である。５質量部未満であると、酸化亜鉛の凝集を抑制する効果が充分に得られないおそれがある。
該ワックスの含有量は、好ましくは２０質量部以下、より好ましくは１５質量部以下である。２０質量部を超えると、混練時にスリップが生じ、酸化亜鉛の分散性を向上させることが困難となるおそれがある。
【００２２】
ワックス処理酸化亜鉛の市販品としては、Ｓｃｈｉｌｌ＆Ｓｅｉｌａｃｈｅｒ社製のストラクトールＸＰ１５５９等が挙げられる。
【００２３】
本発明のゴム組成物は、架橋樹脂を配合することが好ましい。架橋樹脂としては、アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂などがあげられる。アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂の種類については特に制限はない。アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂中のメチロール基の含有量は、通常、７〜１０質量％である。
【００２４】
架橋樹脂を配合する場合、架橋樹脂の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは２質量部以上、より好ましくは５質量部以上である。２質量部未満では、補強性が劣り、耐久性が悪くなる傾向がある。また、架橋樹脂の含有量は、好ましくは２０質量部以下、より好ましくは１５質量部以下である。２０質量部を超えると、混練り時の加工性が悪化する傾向がある。
【００２５】
本発明のゴム組成物は、カーボンブラックを配合することが好ましい。使用できるカーボンブラックとしては、ＧＰＦ、ＦＥＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦなどが挙げられるが、特に限定されない。カーボンブラックを配合することにより、補強性を高めることができる。
【００２６】
カーボンブラックのチッ素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は、好ましくは２０ｍ２／ｇ以上、より好ましくは４０ｍ２／ｇ以上である。２０ｍ２／ｇ未満では、補強力が不充分であり、ブラダーの寿命が低下しやすくなるおそれがある。また、該カーボンブラックのＮ２ＳＡは、好ましくは９０ｍ２／ｇ以下、より好ましくは８０ｍ２／ｇ以下である。９０ｍ２／ｇを超えると、仕上がったブラダーが硬くなり過ぎて、加硫するタイヤカバーとのフィットが悪くなり、不良タイヤが発生しやすくなるおそれがある。また、耐屈曲性が劣る傾向にある。
なお、カーボンブラックのチッ素吸着比表面積は、ＪＩＳ  Ｋ６２１７のＡ法によって求められる。
【００２７】
カーボンブラックを配合する場合、カーボンブラックの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは４０質量部以上、より好ましくは５０質量部以上である。４０質量部未満では、充分な補強性が得られ難いおそれがある。また、カーボンブラックの含有量は、好ましくは８０質量部以下、より好ましくは７０質量部以下である。８０質量部を超えると、仕上がったブラダーが硬くなり過ぎて、加硫するタイヤカバーとのフィットが悪くなり、不良タイヤが発生しやすくなるおそれがある。また、耐屈曲性が劣る傾向にある。
【００２８】
本発明のゴム組成物には、オイルを配合することが好ましい。オイルを配合することにより、加工性を改善するとともに、ゴムの強度を高めることができる。オイルとしては、例えば、プロセスオイル、植物油脂、又はその混合物を用いることができる。
【００２９】
プロセスオイルとしては、パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイル（アロマ系プロセスオイル）等が挙げられる。植物油脂としては、ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落花生湯、ロジン、パインオイル、パインタール、トール油、コーン油、こめ油、べに花油、ごま油、オリーブ油、ひまわり油、パーム核油、椿油、ホホバ油、マカデミアナッツ油、桐油等が挙げられる。なかでも、ブラダー表面にブリードし、タイヤカバーとの密着を防止する点から、植物油脂が好ましく、ひまし油がより好ましい。
【００３０】
上記ゴム組成物がオイルを含有する場合、オイルの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは０．５質量部以上、より好ましくは１質量部以上である。０．５質量部未満では、加硫後にブラダーとタイヤカバーとの密着が発生しやすくなるおそれがある。また、オイルの含有量は、好ましくは１０質量部以下、より好ましくは７質量部以下である。１０質量部を超えると、耐熱性が低下し、ブラダーの寿命が低下する傾向となる。
【００３１】
本発明のブラダー用ゴム組成物は、前記成分のほかに、ステアリン酸、無機充填剤（ホワイトカーボン、シリカ、活性化炭酸カルシウム、タルク、アルミナなど）、有機補強剤（ハイインパクトスチレン樹脂、クマロンインデン樹脂、フェノール樹脂、リグニン、変性メラミン樹脂、石油樹脂など）、耐熱性向上剤、老化防止剤、難燃剤、熱伝導付与剤などを配合することができる。
【００３２】
本発明のブラダー用ゴム組成物は、例えば、以下の方法で製造することができる。
まず、混練り工程について説明する。本実施形態の混練り工程は、ベース練り工程、仕上げ練り工程により構成される。混練り工程では、例えば、混練機を用いて、前記成分が混練りされる。混練機としては従来公知のものを使用でき、例えば、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロールなどが挙げられる。
【００３３】
＜ベース練り工程＞
ベース練り工程は、例えば、混練機を用いて、前記成分のうち、ワックス処理酸化亜鉛及び架橋樹脂以外の成分（ブチル系ゴム、クロロプレンゴム、カーボンブラック、オイル等）が混練りされる。
【００３４】
＜仕上げ練り工程＞
仕上げ練り工程では、ベース練り工程で混練りして得られたゴム組成物に、例えば、混練機を用いて、ワックス処理酸化亜鉛、架橋樹脂等の成分が混練りされる。
【００３５】
＜架橋反応工程＞
以上の混練り工程を行った後、架橋反応工程を行うことにより本発明のブラダー用ゴム組成物が得られる。上記架橋反応工程は、例えば、仕上げ練り工程により得られたゴム組成物（未架橋ゴム組成物）を１７０〜２１０℃で２４０〜３０分間架橋反応を行うことにより実施できる。
【００３６】
本発明のブラダー用ゴム組成物は、タイヤ製造のためのブラダーとして好適に使用できる。
【００３７】
本発明のブラダーは、本発明の未架橋のブラダー用ゴム組成物（上記未架橋ゴム組成物）を用いて押出し機により押出し成形し、ブラダーの形状に成形した後、１７０〜２１０℃で２４０〜３０分間架橋反応を行い、製造することができる。
【実施例】
【００３８】
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
【００３９】
以下、実施例及び比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
ブチルゴム２６８：エクソンモービル化学社製のＢＵＴＹＬ２６８（イソプレンの含有量１．５モル％）（非ハロゲン化ブチルゴム）
クロロプレンゴム：昭和電工（株）製のショウプレンＷ
カーボンブラック：三菱化学（株）製のダイアブラックＨＡＮ（Ｎ２ＳＡ８０ｍ２／ｇ）
ひまし油：コスモ油化（株）製のひまし油
ステアリン酸：日油（株）製のステアリン酸「椿」
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２種
ワックス処理酸化亜鉛：Ｓｃｈｉｌｌ＆Ｓｅｉｌａｃｈｅｒ社製のストラクトールＸＰ１５５９（酸化亜鉛１００質量部に対して、ワックス（パラフィン系ワックス）を１０質量部含有）
架橋樹脂：田岡化学工業（株）製のタッキロール２０１（アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂）
【００４０】
実施例１〜６及び比較例１〜３
表１に示す配合内容にしたがって、１．７Ｌのバンバリーミキサーを用いて、酸化亜鉛、ワックス処理酸化亜鉛、架橋樹脂以外の材料を１５０℃の条件下で４分間混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に、架橋樹脂、及び、酸化亜鉛若しくはワックス処理酸化亜鉛を添加し、１．７Ｌのバンバリーミキサーを用いて、８０℃の条件下で３分間練り込み、未架橋ゴム組成物を得た。得られた未架橋ゴム組成物を１９０℃で３０分間、２ｍｍ厚の金型で架橋反応を行い、架橋ゴム組成物を得た。
【００４１】
得られた架橋ゴム組成物を１８０℃のオーブン（空気雰囲気下）で、２４時間熱老化させた。得られたものを老化サンプルとした。
【００４２】
得られた未架橋ゴム組成物をブラダーの形状に成形し、１９０℃、３０分間架橋反応を行うことにより、ブラダー（タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５、ブラダーストレッチ（ペリフェリ：１．０８、サーカム：１．２５）、ブラダーゲージ：５ｍｍ）を作製した。
【００４３】
（引張試験）
ＪＩＳ−Ｋ６２５１に準じて、上記老化サンプルからなる３号ダンベルを用いて引張り試験を実施し、破断強度（ＴＢ）と破断時伸びＥＢ（％）を測定した。そして、比較例１のゴム強度（ＴＢ×ＥＢ／２）を１００として、下記計算式により、各配合のゴム強度を指数表示した。ゴム強度指数が大きいほど、耐破壊強度に優れることを示す。
（ゴム強度指数）＝（各配合のゴム強度）／（比較例１のゴム強度）×１００
【００４４】
（ブラダー寿命）
得られたブラダーを、タイヤ成形（１８０℃、１２分のタイヤ加硫条件）に使用し、ブラダーがパンクするまでの使用回数を調査した。結果を比較例１を１００として指数表示した。指数が大きいほど、ブラダーの寿命が長いことを示す。
【００４５】
【表１】
2011116845.tif 000002
【００４６】
表１により、ワックス処理酸化亜鉛を使用した実施例は、ワックス処理されていない酸化亜鉛を使用した比較例に比べて、耐破壊強度及びブラダーの寿命を向上させることができた。