JP2004346250A

JP2004346250A - ゴム組成物

Info

Publication number: JP2004346250A
Application number: JP2003146937A
Authority: JP
Inventors: Norio Minouchi; 則夫箕内; Toshio Azechi; 利夫畦地
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2003-05-23
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2004-12-09

Abstract

【課題】強度や硬度などのゴム特性を低下することなく優れた高減衰性を有するゴム組成物を提供する。
【解決手段】ジエン系ゴムをゴム成分とし、ゴム成分１００重量部に対して芳香族系オリゴマーを３〜３０重量部含有してなるゴム組成物であり、前記芳香族系オリゴマーがベンゼン環を２〜４個有する多環芳香族化合物を含むもので、その重量平均分子量が１０００〜４０００である。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強度や硬度などゴム組成物のゴム特性を低下することなく高減衰性を有するゴム組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車や車両に用いられる防振ゴム、建築物、橋梁などに用いられる免震ゴム、またタイヤのトレッドやサイドウォールなどに用いられるゴム組成物は、振動や衝撃を吸収し騒音を防止するため、またタイヤの転がり抵抗や乗り心地を向上するために減衰性を有するゴム組成物が使用されている。
【０００３】
ゴム組成物の減衰性を向上するには、小粒径のカーボンブラックやオイルなどの軟化剤を多量に配合することが行われているが、カーボンブラックなどのフィラーを増量すると加工性を低下させると共に破壊特性やクリープ性、タイヤの転がり抵抗性が悪化し、軟化剤を増量するとゴム強度や硬度が低下する。また、ゴム成分としてガラス転移温度の高いポリマーを用いると減衰性を向上することができるが、ゴム組成物の耐寒性、耐摩耗性、転がり抵抗を低下させるという欠点があり、従来の配合系による改良では減衰性と他のゴム特性とをバランス良く向上することは困難であった。
【０００４】
例えば、タイヤトレッド用ゴム組成物に加工助剤を添加することで未加硫ゴムの粘度を下げて加工性を改良すると共に、加硫ゴムの転がり抵抗と耐摩耗性を改良することが行われているが、減衰性の向上には到っていない（特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−２４８１１４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、強度や硬度などゴム組成物のゴム特性を低下することなく、防振・免震ゴム、タイヤの各部材を始めとする広い分野における製品に適用することのできる優れた減衰性を発揮するゴム組成物を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、ジエン系ゴム成分に特定の芳香族系オリゴマーを配合することで、ゴム組成物の減衰性の指標となる損失正接（ｔａｎδ）の値を上昇させることを見い出し本発明を完成するに到った。
【０００８】
すなわち、本発明は、ジエン系ゴムをゴム成分とし、ゴム成分１００重量部に対して芳香族系オリゴマーを３〜３０重量部含有してなることを特徴とするゴム組成物である。
【０００９】
本発明において、前記芳香族系オリゴマーはベンゼン環を２〜４個有する多環芳香族化合物を含むものである。
【００１０】
この発明のゴム組成物によれば、ジエン系ゴム成分に芳香族系オリゴマーを所定量含有することで、強度や硬度などの他のゴム特性に影響を与えることなく、ゴム組成物の損失正接（ｔａｎδ）を上昇させゴム組成物の減衰性を向上することができる。
【００１１】
上記芳香族系オリゴマーの含有量は、ゴム成分１００重量部に対して３重量部未満ではｔａｎδの上昇が得られず、３０重量部を超えるとゴム強度や硬度が低下し好ましくない。
【００１２】
また、前記芳香族系オリゴマーの重量平均分子量は１０００〜４０００であることが好ましく、重量平均分子量が１０００未満であるとｔａｎδの上昇が十分でなく減衰性の向上効果が小さく、４０００を超えると未加硫ゴムの加工性が悪化する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
本発明のゴム組成物に用いられるジエン系ゴム成分としては、天然ゴム（ＮＲ）、溶液重合又は乳化重合のスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、各種シス含有率のブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等のジエン系合成ゴム、及びそれらの各種変性剤による末端変性ポリマーや水素添加したポリマー等が挙げられ、その単独又は２種類以上をブレンドしたものを用いることができる。
【００１５】
すなわち、本発明のゴム組成物のゴム成分は、例えば防振ゴムにはＮＲ単独又はＮＲとＢＲのブレンドを主成分として用いて動倍率低下や剛性向上を合わせて図り、また低燃費タイヤのトレッド用には溶液重合ＳＢＲを主成分として低転がり抵抗性、操縦安定性、耐摩耗性などの向上を同時に図ることができ、その用途によってゴム成分を適宜選択し用いることができる。
【００１６】
本発明のゴム組成物に用いられる芳香族系オリゴマーは、ベンゼン環を２〜４個有する多環芳香族化合物を含むものであり、その重量平均分子量は１０００〜４０００であることが好ましい。
【００１７】
本発明の多環芳香族化合物は、２〜４個のベンゼン環が縮合した化合物であり、例えば、２環式縮合物のナフタレン、３環式縮合物のアントラセン、フェナントレン、４環式縮合物のナフタセン、クリセンなどが挙げられ、その置換基がメチル基などのアルキル基、ニトロソ基などで置換されたものでもよい。
【００１８】
本発明に用いられる芳香族系オリゴマーとしては、上記ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ナフタセン、クリセンなどの多環芳香族化合物の１種又は２種以上の混合物を、硫酸、リン酸等の無機酸やしゅう酸等の有機酸などを触媒として反応させ得られるものが挙げられる。
【００１９】
また、上記多環芳香族化合物の１種又は２種以上の混合物とフェノール、アルキルフェノールなどのフェノール類と、或いはホルムアルデヒドなどのホルムアルデヒド類とを上記酸触媒を触媒として反応させて得られるものが挙げられる。
【００２０】
芳香族系オリゴマーの重量平均分子量は１０００〜４０００であることが好ましく、重量平均分子量が１０００未満であるとｔａｎδの上昇が少なく減衰性向上の目的が満足できず、４０００を超えると未加硫ゴムの粘度が上がり加工性が悪化し、ゴム混練やロール加工の工程性が低下する。
【００２１】
この芳香族系オリゴマーの重量平均分子量は、多環芳香族化合物の種類や混合比率、フェノール類やホルムアルデヒド類との重量比、触媒の種類、反応条件（温度、時間、反応後の蒸留など）等により調整することができる。
【００２２】
本発明において、芳香族系オリゴマーの含有量は、ゴム成分１００重量部に対して３〜３０重量部である。この含有量が３重量部未満であると減衰性向上の効果が十分得られず、３０重量部を超えるとゴム組成物の硬度、強度などのゴム特性が低下、またオリゴマーがブリードしやすくなり好ましくない。
【００２３】
また、ジエン系ゴムでも分子内にハロゲンやニトリル基のような極性基を持たないＮＲ、ＳＢＲ、ＢＲなどの非極性ゴムを主ゴム成分に用いる場合は、芳香族系オリゴマーのブリードが極性ゴムの場合よりも生じやすくなるので、オリゴマーの含有量を配合系によって調整する必要がある。
【００２４】
本発明のゴム組成物は、芳香族系オリゴマーの１種又は２種以上を所定量含有することで、ゴム組成物のｔａｎδを上昇させ減衰性を向上するもので、オリゴマーの配合によりゴム強度や硬度などの他のゴム特性に影響を与えることがないという特長を有している。
【００２５】
本発明のゴム組成物は、上記のゴム成分、芳香族系オリゴマーと共に、通常のゴム組成物に配合され使用されるカーボンブラック、シリカ、シランカップリング剤、加硫剤としての硫黄、加硫促進剤、加硫促進助剤、各種プロセスオイル、亜鉛華、ステアリン酸、各種軟化剤や樹脂類、ワックス、老化防止剤、クレーや炭酸カルシウムなどの各種充填剤、その他のゴム組成物用に一般的に配合される各種配合剤を配合することができる。
【００２６】
この各種配合剤は、ゴム組成物の用途、すなわち防振・免震ゴムやタイヤトレッドなどの用途、その要求特性に従い適宜選択し、その配合量も本発明の効果を損なわない範囲で用いればよい。
【００２７】
本発明で使用できるカーボンブラックとしては、ゴム組成物の要求特性に従ってその粒子径、ストラクチャーなどから選択し、具体的にはＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ級等の公知のカーボンブラックが挙げられ、その１種又は２種以上を用いることができ、その配合量はゴム成分１００重量部に対して３０〜１２０重量部程度の範囲で用いられる。
【００２８】
また、加硫促進剤としてもその要求特性に従い適宜選択し用いることができ、例えば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（ＣＺ）、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＮＳ）、ジベンゾチアジルジスルフィド（ＤＭ）、２−メルカプトベンゾチアゾール（Ｍ）、Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド（ＤＺ）、１，３−ジフェニルグアニジン（Ｄ）、テトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド（ＴＯＴ）などの公知の加硫促進剤が挙げられ、ゴム成分１００重量部に対して０．５〜５重量部程度を用いることができる。
【００２９】
老化防止剤についても公知の老化防止剤を選択し用いることができ、例えばＮ−フェニル−Ｎ’−（１，３−ジメチルブチル）−ｐ−フェニレンジアミン（６Ｃ）やＮ−フェニル−Ｎ’−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン（３Ｃ）、２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン重合物（ＲＤ）などが挙げられ、ゴム成分１００重量部に対して０．５〜５重量部程度を用いることができる。
【００３０】
本発明のゴム組成物は、ゴム工業において通常に使用されるバンバリーミキサー、ニーダ、ロール等の混練装置を使用して混練、製造される。
【００３１】
本発明のゴム組成物は、ゴム強度や硬度などのゴム特性を低下させることなく優れた減衰性を有するもので、ゴム組成物単独で防振、制振材料として使用してもよく、他の構成部材との複合体として使用してもよいし、タイヤのトレッド部、サイドウォール部やクッションゴムとしてのタイヤ部材としても有用である。
【００３２】
従って、ゴム組成物の用途によって、ゴム成分とカーボンブラックや加硫促進剤、老化防止剤等の配合剤と配合量を選択し、芳香族系オリゴマーの種類、含有量を適宜調整すればよい。また、エチレン酢酸ビニル樹脂（ＥＶＡ）等の弾性を有する樹脂にも適用し減衰効果を向上することもできる。
【００３３】
（実施例）
以下に、本発明に係わるゴム組成物を実施例により説明する。
【００３４】
［実施例１］
ゴム成分としてＳＢＲを使用した表２に記載の各実施例、比較例のゴム組成物を、表に記載の通りのカーボンブラックと芳香族系オリゴマーの配合量を変量し、表１に示す共通配合成分と共に通常の２０リットル容量のバンバリーミキサーを使用して混練し作成した。
【００３５】
使用したＳＢＲはＪＳＲ（株）製、ＳＢＲ１７１２（３７．５％油展）、ＨＡＦカーボンブラックは昭和キャボット（株）製、ショウブラックＮ３３０である。
【００３６】
芳香族系オリゴマーは、ナフタセン含量８０％、重量平均分子量２５００である。
【００３７】
得られた各ゴム組成物の損失正接（ｔａｎδ）、引張強度（ＴＢ）を下記試験方法で測定し、結果を表２に示す。結果は比較例１を１００とする指数で示し、何れも数値が大きいほど良い。
【００３８】
損失正接（ｔａｎδ）：レオロジー社（株）製スペクトロメーターを用い、周波数＝１０Ｈｚ、初期歪＝１０％、振幅＝２％の引張りモード条件で、温度２３℃において測定した。
【００３９】
引張強度（ＴＢ）：ＪＩＳＫ６２５１に準拠し測定した。
【００４０】
【表１】

【００４１】
【表２】

【００４２】
表２の結果より、本発明のＳＢＲをゴム成分に使用したゴム組成物は強度（ＴＢ）を維持し、ｔａｎδを上昇させ減衰性を向上することができる。芳香族系オリゴマーの配合量が少ない比較例２はｔａｎδの上昇が得られず減衰性向上の効果がなく、また多すぎる比較例３ではｔａｎδは大きくなり減衰性は向上するが強度が低下してしまう。
【００４３】
［実施例２］
ゴム成分としてＮＲを使用した表４に記載の各実施例、比較例のゴム組成物を、表に記載の通りのカーボンブラックと芳香族系オリゴマー及びアロマオイルの配合量を変量し、表３に示す共通配合成分と共に通常の２０リットル容量のバンバリーミキサーを使用して混練し作成した。
【００４４】
使用したＮＲはＲＳＳ＃３、ＳＡＦカーボンブラックは昭和キャボット（株）製、ショウブラックＮ１１０である。
【００４５】
芳香族系オリゴマーは、ナフタセン含量８０％、重量平均分子量２５００である。
【００４６】
得られた各ゴム組成物の損失正接（ｔａｎδ）、引張強度（ＴＢ）を実施例１と同様に測定し、結果を表４に示す。結果は比較例４を１００とする指数で示し、何れも数値が大きいほど良い。
【００４７】
【表３】

【００４８】
【表４】

【００４９】
表４の結果より明らかに、本発明のＮＲをゴム成分に使用したゴム組成物においても強度（ＴＢ）を維持し、ｔａｎδを上昇させ減衰性を向上することができる。芳香族系オリゴマーの配合量が少ない比較例５はｔａｎδの上昇が得られず、また多すぎる比較例６では強度が低下し、また従来のアロマオイルを２５重量部配合した比較例７ではｔａｎδは上昇するが強度の低下が大きく両者の両立が得られないことが分かる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるゴム組成物によれば、強度や硬度などゴム組成物のゴム特性を低下することなく優れた高減衰性を得ることができ、防振・免震ゴム、タイヤ各部の部材として、さらに家電製品、ＯＡ機器用、スポーツ用品、産業機器、精密機器、輸送機器、建築土木、医療、レジャーなどの広分野におけるゴム製品に適用し優れた減衰性を発揮することができる。

Claims

ジエン系ゴムをゴム成分とし、ゴム成分１００重量部に対して芳香族系オリゴマーを３〜３０重量部含有してなる
ことを特徴とするゴム組成物。
前記芳香族系オリゴマーがベンゼン環を２〜４個有する多環芳香族化合物を含む
ことを特徴とする請求項１に記載のゴム組成物。
前記芳香族系オリゴマーの重量平均分子量が１０００〜４０００である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のゴム組成物。