(57)【要約】【課題】環境負荷低減を達成すると共に、従来の粉末ゴム配合ゴム組成物と比較して、耐摩耗性が改良された粉末ゴム配合ゴム組成物及びそれを用いたタイヤを提供すること。【解決手段】ゴム成分１００質量部に対して、５０〜１００メッシュ［ＡＳＴＭ  Ｄ５６０３−０１（２００８）］の粉末ゴムを５質量部以上かつ４０質量部未満、及び硫黄を２．０質量部より多く配合してなるゴム組成物、及びそのゴム組成物をトレッドに用いてなるタイヤである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム成分１００質量部に対して、５０〜１００メッシュ［ＡＳＴＭ  Ｄ５６０３−０１（２００８）］の粉末ゴムを５質量部以上かつ４０質量部未満、及び硫黄を２．０質量部より多く配合してなるゴム組成物。
【請求項２】
前記粉末ゴムが、６０〜８０メッシュ［ＡＳＴＭ  Ｄ５６０３−０１（２００８）］の粉末ゴムである、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項３】
前記粉末ゴムの配合量が、ゴム成分１００質量部に対して、５〜３５質量部である、請求項１又は２に記載のゴム組成物。
【請求項４】
前記ゴム成分が、天然ゴム及び合成ジエン系ゴムから選ばれるジエン系ゴムを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載のゴム組成物。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のゴム組成物をトレッドに用いたことを特徴とするタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム組成物及びそれを用いたタイヤに関する。さらに詳しくは、本発明は高い破壊特性を維持し、使用済みタイヤ等のゴム製品から得られる廃ゴムのリサイクル率を向上し得る粉末ゴム含有ゴム組成物及びそれを用いたタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
廃タイヤは一般のプラスチック製品と比較しても回収率が高く、特にセメント工場を中心として、燃料として再利用されている。しかし、近年、環境問題の高まりとともに、タイヤゴム片あるいはゴム粉末をそのまま使用するいわゆるマテリアルリサイクル率の向上が求められている。
特許文献１には、天然ゴムと４０メッシュ以下の微粒径粉末ゴムとをマスターバッチにする発明が開示されている。
また、特許文献２には、天然ゴムおよび／または合成イソプレンゴムとブタジエンゴムとからなるジエン系ゴム１００質量部に対し、４０メッシュ以上の粒径を有する加硫粉末ゴム及び軟化剤９を配合してなるタイヤキャップトレッド用ゴム組成物が提案されている。
しかしながら、上記の粉末ゴム配合ゴム組成物は、近年の環境負荷低減の観点から、使用済みゴム製品のマテリアルリサイクル率向上の要請に応え得るものの、耐摩耗性を確保することが困難であった。
【０００３】
【特許文献１】特表２０１２−５０４１８５号公報
【特許文献２】特開２０１２−１１６９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、このような状況下、環境負荷低減を達成すると共に、従来の粉末ゴム配合ゴム組成物と比較して、耐摩耗性が改良された粉末ゴム配合ゴム組成物及びそれを用いたタイヤを提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、前記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、粉末ゴムの粒径と、ゴム組成物中の硫黄濃度との関係を適切にすることにより、粉末ゴムとゴム組成物との界面の硫黄濃度段差を低減し、ゴム組成物の耐摩耗性を改良し得ることを知見して、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、
［１］  ゴム成分１００質量部に対して、５０〜１００メッシュ［ＡＳＴＭ  Ｄ５６０３−０１（２００８）］の粉末ゴムを５質量部以上かつ４０質量部未満、及び硫黄を２．０質量部より多く配合してなるゴム組成物、及び
［２］  ［１］に記載のゴム組成物をトレッドに用いたことを特徴とするタイヤ、
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、環境負荷低減を達成すると共に、従来の粉末ゴム配合ゴム組成物と比較して、耐摩耗性が改良された粉末ゴム配合ゴム組成物及びタイヤを提供することすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明のゴム組成物は、ゴム成分１００質量部に対して、５０〜１００メッシュ［ＡＳＴＭ  Ｄ５６０３−０１（２００８）］の粉末ゴムを５質量部以上かつ４０質量部未満、及び硫黄を２．０質量部より多く配合してなることを特徴とする。
ここで、５０メッシュ［ＡＳＴＭ  Ｄ５６０３−０１（２００８）］の粉末ゴムとは、ＡＳＴＭ  Ｄ５６０３−０１（２００８）に規定された５０メッシュの篩を通過した粉末ゴムをいう。同様にして、１００メッシュ［ＡＳＴＭ  Ｄ５６０３−０１（２００８）］の粉末ゴムとは、ＡＳＴＭ  Ｄ５６０３−０１（２００８）に規定された１００メッシュの篩を通過した粉末ゴムをいう。
５０メッシュ［ＡＳＴＭ  Ｄ５６０３−０１（２００８）］以上の粉末ゴムを用いるのは、粉末ゴムの表面積を小さくすることにより、粉末ゴムとゴム組成物との界面の硫黄濃度段差を低減するためであり、１００メッシュ［ＡＳＴＭ  Ｄ５６０３−０１（２００８）］以下の粉末ゴムを用いるのは、同一配合量での粉末ゴム粒子の数を限定することにより、粉末ゴムとゴム組成物との界面の破壊核の発生数を制限するためである。この観点から、６０〜１００メッシュ［ＡＳＴＭ  Ｄ５６０３−０１（２００８）］の粉末ゴムであることが好ましく、６０〜８０メッシュ［ＡＳＴＭ  Ｄ５６０３−０１（２００８）］の粉末ゴムであることがさらに好ましい。
以下、［ＡＳＴＭ  Ｄ５６０３−０１（２００８）］を省略して、単に、「３０メッシュ」、「４０メッシュ」、「５０メッシュ」、「６０メッシュ」、「８０メッシュ」、「１００メッシュ」と略称することがある。
ゴム成分１００質量部に対して、５０〜１００メッシュ［ＡＳＴＭ  Ｄ５６０３−０１（２００８）］の粉末ゴムを５質量部以上かつ４０質量部未満配合するのは、配合量が５質量部未満では、マテリアルリサイクル率向上の要請に応え得ることが困難であるからであり、配合量が４０質量部以上であると、耐摩耗性を改良することが困難となるからである。この観点から、粉末ゴムの配合量が、ゴム成分１００質量部に対して、５〜３５質量部であることが好ましく、５〜３０質量部であることがより好ましく、５〜２５質量部であることがさらに好ましい。
【０００８】
本発明に係る粉末ゴムの製造方法は、限定されないが、例えば、以下のようにして製造される。
チップ状に処理されたゴム原材料を微粉砕手段によって、必要に応じて固着防止剤を添加しながら、荒粉砕、中粉砕および仕上げ粉砕によって荒粉砕ゴムから中粉砕ゴムを経て微粉砕ゴムに順次仕上げていく微粉砕工程（Ａ）と、上記微粉砕ゴムを分級して少なくともその一部を微粉末ゴム製品として回収する分級回収工程（Ｂ）を有する微粉砕ゴム処理方法によって製造されてもよい。
さらに、詳細に説明すると、下記の３工程を備えていることが好ましい。
予備粉砕工程（Ｙ）：ゴムチップを予備粉砕手段である予備粉砕機によって細粉砕ゴムに加工する。但し、予備粉砕工程は必要に応じて上記製法に組み込まれる、選択的な工程である。
微粉砕工程（Ａ）：上記細粉砕ゴムを微粉砕手段である微粉砕機によって、必要に応じて固着防止剤を添加しながら段階的に粉砕して最終的に微粉砕ゴムに仕上げる。
分級回収工程（Ｂ）：分級手段である分級機により上記微粉砕ゴムを所定の粒径を有する粉末ゴム（所定の粒径より小さい粒径を有する微粉末ゴムを含む。）とそれ以外のものに分級（選別）して製品として回収する。分級に当たっては、所定の篩目開きのＡＳＴＭ  Ｄ５６０３−０１（２００８）に規定されたメッシュの篩を用いればよい。
予備粉砕工程（Ｙ）においては、例えば廃タイヤ（ビートワイヤ、スチールベルト及びプライなどタイヤ補強材除去処理済）を幾つかに切断したカットタイヤを所定の大きさに破砕したゴムチップ（タイヤチップ）をゴム原材料として予備粉砕機に投入し、粉砕室内に設けられている粉砕部によって細粉砕ゴムに加工する。予備粉砕機に供給するゴムチップは適宜であるが、１mm〜８mm程度の大きさにカットしておくことが、細粉砕ゴムの粒径を小さくするのに役立つ。ゴムチップに対して予め加熟しておくことによって、予備粉砕機による細粉砕を円滑にするが、通常の温度で処理することに何等の問題はなく、予熱の付加作業をするか否かは適宜選択される。
またゴムチップを予備粉砕機で複数回繰り返して粉砕することにより、小さい粒径の細粉砕ゴムを生産することができる。
ゴムチップの大きさの範囲は１mm〜８mmに限られないが、ゴムチップの大きさを上記範囲内にすることで、予備粉砕工程（Ｙ）以前において粉砕加工に手間をかけることなく、予備粉砕工程（Ｙ）における粉砕効率の低下が抑制される。
予備粉砕機としては、ゴムチップを攪拌粉砕する押出機、ロールによって粉砕するロール粉砕機など適宜のものが選択される。
【０００９】
微粉砕工程（Ａ）においては、予備粉砕機で処理された上記細粉砕ゴムは微粉砕機によって荒粉砕から中粉砕を経て仕上げ粉砕されて微粉砕ゴムに加工される。微粉砕機は荒粉砕部、中粉砕部及び仕上げ粉砕部を上段（又は上流）から下段（又は下流）に向けて連続的に配置しているロール粉砕手段が好ましい。仕上げ粉砕工程で処理された微粉砕ゴムは分級回収工程（Ｂ）における分級機へ送られる。
【００１０】
微粉砕工程において、必要に応じて添加される固着防止剤は、荒粉砕部、中粉砕部及び仕上げ粉砕部の上部に配置してある攪拌器に供給され、攪拌器内で粉砕ゴムと均一に攪拌されて上記荒粉砕部、中粉砕部及び仕上げ粉砕部にそれぞれ投入される。
固着防止剤は、充填材（炭酸カルシウム、アルミナ、酸化亜鉛等）や補強材（カーボンブラック、タルク、シリカなど）が適当である。固着防止剤の種類は、製造コスト、微粉砕ゴムの用途などを考慮して適宜選択される。
固着防止剤を添加することによって粉砕ゴムの表面がコーティングされ、粉砕ゴム同士が再び付着結合することが抑制され、分級機による分級（選別）が効率的にかつ容易となる利点がある。この種の利点を確保しながらも、固着防止剤の添加量が少ないことがコストダウンに寄与し、タイヤの原材料として再利用するのに好都合である。
【００１１】
本発明の粉末ゴム組成物に用いる粉末ゴムは、廃ゴム製品をリサイクルした加硫粉末ゴム（再生粉末ゴム）であり、この粉末ゴムの原料となる廃ゴムのゴム種は、特に限定されるものではなく、天然ゴム及び合成ゴムの中から選ばれる少なくとも一種を含むものであればよい。合成ゴムとしては、ジエン系ゴムが好ましく、例えば、ポリイソプレンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、高シス−１,４−ポリブタジエンゴム、低シス−１,４−ポリブタジエンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体ゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等が挙げられる。
【００１２】
本発明の粉末ゴム配合ゴム組成物に用いられるゴム成分は、ゴム状物質であればよく、制限されないが、天然ゴム及び合成ジエン系ゴムから選ばれるジエン系ゴムを含むことが好ましい。合成ジエン系ゴムとしては、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体ゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等の合成ゴムが挙げられる。これらのジエン系ゴムは、一種単独で用いても、複数種を混合して用いてもよい。
【００１３】
本発明のゴム組成物に配合される硫黄は、粉末硫黄であることが好ましく、石油由来の粉末硫黄、火山由来の鉱山系粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄等のいずれでもよい。また、モルホリン・ジスルフィド；多硫化物重合体（ポリスルフィド）；テトラメチルチウラム・ジスルフィド、２−（４’−モルホリノジチオ）ベンゾチアゾールなどの含硫黄加硫促進剤等の、硫黄を放出し得る硫黄化合物であってもよい。但し、硫黄化合物の場合の硫黄の配合量は、硫黄化合物から放出可能な硫黄を、本発明の硫黄ゴム組成物に配合される硫黄として算出される。
本発明のゴム組成物において、ゴム成分１００質量部に対して、硫黄を２．０質量部より多く配合するのは、硫黄２．０質量部以下ではゴム組成物の耐摩耗性が低下するためであるこの観点から、硫黄２．１質量部以上配合することが好ましい。また、本発明のゴム組成物において、ゴム成分１００質量部に対して、硫黄を１０質量部以下配合することが好ましい。硫黄の配合量が１０質量部以下であれば、ゴム組成物の耐破壊特性が向上するからである。この観点から、硫黄の配合量が、ゴム成分１００質量部に対して、５質量部以下であることが好ましい。
【００１４】
本発明のゴム組成物に、所望により、カーボンブラック及び無機充填材から選ばれる少なくとも１種の充填材を配合することが好ましい。
カーボンブラックとしては、特に制限はなく、例えば高、中又は低ストラクチャーのＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＩＩＳＡＦ、Ｎ３３９、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦグレードのカーボンブラック、特にＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＩＩＳＡＦ、Ｎ３３９、ＨＡＦ、ＦＥＦグレードのカーボンブラックを用いるのが好ましい。窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ、ＪＩＳ Ｋ ６２１７−２：２００１に準拠して測定する）が３０〜２５０ｍ2／ｇであることが好ましい。このカーボンブラックは１種を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。
【００１５】
また、無機充填材としては、シリカ、γ−アルミナ、α−アルミナ等のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、ベーマイト、ダイアスポア等のアルミナ一水和物（Ａｌ2Ｏ3・Ｈ2Ｏ）、ギブサイト、バイヤライト等の水酸化アルミニウム［Ａｌ（ＯＨ）3］、炭酸アルミニウム［Ａｌ2（ＣＯ3）3］、水酸化マグネシウム［Ｍｇ（ＯＨ）2］、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ3）、タルク（３ＭｇＯ・４ＳｉＯ2・Ｈ2Ｏ）、アタパルジャイト（５ＭｇＯ・８ＳｉＯ2・９Ｈ2Ｏ）、チタン白（ＴｉＯ2）、チタン黒（ＴｉＯ2n-1）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、水酸化カルシウム［Ｃａ（ＯＨ）2］、酸化アルミニウムマグネシウム（ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3）、クレー（Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）、カオリン（Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2・２Ｈ2Ｏ）、パイロフィライト（Ａｌ2Ｏ3・４ＳｉＯ2・Ｈ2Ｏ）、ベントナイト（Ａｌ2Ｏ3・４ＳｉＯ2・２Ｈ2Ｏ）、ケイ酸アルミニウム（Ａｌ2ＳｉＯ5 、Ａｌ4・３ＳｉＯ4・５Ｈ2Ｏ等）、ケイ酸マグネシウム（Ｍｇ2ＳｉＯ4、ＭｇＳｉＯ3等）、ケイ酸カルシウム（Ｃａ2・ＳｉＯ4等）、ケイ酸アルミニウムカルシウム（Ａｌ2Ｏ3・ＣａＯ・２ＳｉＯ2等）、ケイ酸マグネシウムカルシウム（ＣａＭｇＳｉＯ4）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、水酸化ジルコニウム［ＺｒＯ（ＯＨ）2・ｎＨ2Ｏ］、炭酸ジルコニウム［Ｚｒ（ＣＯ3）2］、各種ゼオライトのように電荷を補正する水素、アルカリ金属又はアルカリ土類金属を含む結晶性アルミノケイ酸塩などが使用できる。
【００１６】
上記の無機充填材の内、低転がり性と耐摩耗性の両立の観点からシリカが好ましい。シリカとしては市販のあらゆるものが使用でき、なかでも湿式法シリカ、乾式法シリカ、コロイダルシリカを用いるのが好ましく、湿式法シリカを用いるのがより好ましく、湿式法シリカの内、沈降法シリカを用いるのが特に好ましい。シリカのＢＥＴ比表面積（ＩＳＯ  ５７９４／１に準拠して測定する）は４０〜３５０ｍ2／ｇであるのが好ましい。ＢＥＴ表面積がこの範囲であるシリカは、ゴム補強性とゴム成分中への分散性とを両立できるという利点がある。この観点から、ＢＥＴ表面積が８０〜３５０ｍ2／ｇの範囲にあるシリカが更に好ましく、ＢＥＴ表面積が１２０〜３５０ｍ2／ｇの範囲にあるシリカが特に好ましい。このようなシリカとしては東ソー・シリカ株式会社製、商品名「ニプシルＡＱ」（ＢＥＴ比表面積 ＝２０５ｍ2／ｇ）、「ニプシルＫＱ」、デグッサ社製商品名「ウルトラジルＶＮ３」（ＢＥＴ比表面積 ＝１７５ｍ2／ｇ）等の市販品を用いることができる。
【００１７】
本発明のゴム組成物に用いられる充填材は、ゴム成分１００質量部に対して、２０〜１５０質量部使用することが好ましい。２０質量部以上であれば、ゴム組成物の耐摩耗性向上の観点から好ましく、１５０質量部以下であれば、転がり抵抗低減の観点から好ましい。
前記充填材中、カーボンブラックが３０質量％以上であることが好ましく、４０質量％以上であることがより好ましく、７０質量％以上であることが更に好ましい。
また、前記充填材中、無機充填材が７０質量％以下であることが好ましく、６０質量％以下であることがより好ましく、３０質量％以下であることが更に好ましい。
【００１８】
本発明のゴム組成物には、上述の粉末ゴム、ゴム成分の他、老化防止剤、硫黄を含まない加硫剤、加硫促進剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、軟化剤等のゴム業界で通常使用される配合剤を、本発明の目的に反しない範囲内で適宜選択して配合することができる。これら配合剤としては、市販品を好適に使用することができる。なお、本発明のゴム組成物は、ゴム成分に対して、粉末ゴムと、必要に応じて適宜選択した各種配合剤とを配合して、混練り、熱入れ、押出等することにより製造することができる。
【００１９】
本発明のタイヤは、上述した本発明のゴム組成物をトレッドに用いたことを特徴とする。上述した粉末ゴムを配合した本発明のゴム組成物は、十分な耐摩耗性を有しているため、トレッドに好適に使用することができる。
また、本発明のタイヤである空気入りタイヤに充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることができる。
【実施例】
【００２０】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。なお、耐摩耗性は下記の方法に基づいて評価した。
＜耐摩耗性＞
供試タイヤのトレッド部を半分バフさせたものを車両に装着し、１万ｋｍ走行後、溝深さの平均値から１ｍｍ 当たりの走行距離を求めて、比較例１の走行距離を１００として、下記式により指数表示した。指数値が高いほど耐摩耗性に優れていることを示す。
耐摩耗性指数＝［（供試タイヤの溝深さ１ｍｍ当たりの走行距離）／（比較例１のタイヤの溝深さ１ｍｍ当たりの走行距離）］×１００
【００２１】
実施例１〜３及び比較例１〜７
第１表に示す配合処方により、密閉型混練り装置（バンバリーミキサー）を用いて、通常の混練り方法により、実施例１〜３及び比較例１〜７のゴム組成物を調製した。
次に、実施例１〜３及び比較例１〜７のゴム組成物をタイヤのトレッドゴムに用いたトラック・バス用空気入りラジアルタイヤ（サイズ：１１Ｒ２２．５）を試作し、摩耗性を上記の方法によって評価した。評価結果を第１表に示す。
【００２２】
【表１】
2015229754.tif 000002
【００２３】
［注］
第１表で用いられた＊１〜＊１１の材料は以下の通りである。
＊１）ＳＢＲ：  乳化重合スチレンブタジエン共重合体ゴム、ＪＳＲ株式会社製、商品名「ＳＢＲ＃１５００」
＊２）ＢＲ：  ポリブタジエンゴム、ＪＳＲ株式会社製、商品名「ＢＲ０１」
＊３）８０メッシュ粉末ゴム：  ８０メッシュ［ＡＳＴＭ  Ｄ５６０３−０１（２００８）］の篩を通過した粉末ゴム、Lehigh Technologies社製、商品名「PolyDyne 80」
＊４）６０メッシュ粉末ゴム：  株式会社新生ゴム製、商品名「Ｐ−５０」を用いて、さらに６０メッシュ［ＡＳＴＭ  Ｄ５６０３−０１（２００８）］の篩を通過した粉末ゴム
＊５）４０メッシュ粉末ゴム：  ４０メッシュ［ＡＳＴＭ  Ｄ５６０３−０１（２００８）］の篩を通過した粉末ゴム、Lehigh Technologies社製、商品名「PolyDyne 40」
＊６）３０メッシュ粉末ゴム：  ３０メッシュ［ＡＳＴＭ  Ｄ５６０３−０１（２００８）］の篩を通過した粉末ゴム、株式会社新生ゴム製、商品名「Ｐ−３０」
＊７）カーボンブラック：  Ｎ２２０、旭カーボン株式会社製、商品名「旭＃８０」
＊８）加硫促進剤ＣＺ：  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、大内新興化学工業株式会社製、商品名「ノクセラーＣＺ」
【００２４】
第１表の結果から明らかなように、実施例１〜３の本発明のゴム組成物は、比較例４〜７の対比すべきゴム組成物と比較して、耐摩耗性に優れていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明のゴム組成物は、耐摩耗性に優れるので、タイヤのトレッド部材として利用され、特に、トラック・バス用タイヤ、オフザロードタイヤ（建設車両用途、鉱山用車両用途等）等の重荷重用空気入りタイヤのトレッド部材に好適に用いられ、使用済みタイヤ等のゴム製品から得られる廃ゴムのマテリアルリサイクル率を向上させることができる。