JP2012136584A - Rubber composition - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rubber composition capable of achieving higher elasticity and lower heat generation while suppressing substantial lowering of tensile elongation.SOLUTION: The rubber composition is prepared by compounding 100 pts.mass of a diene-based rubber with 10-150 pts.mass of carbon black and 1-50 pts.mass of a thermoplastic polyester resin containing in the molecule 20-50 mass% of a rubber block comprising a polymer of isoprene and/or 1,3-butadiene, and dispersing the thermoplastic polyester resin in the diene-based rubber.

Description

本発明は、ジエン系ゴムにポリエステル樹脂を分散させてなるゴム組成物に関するものである。   The present invention relates to a rubber composition obtained by dispersing a polyester resin in a diene rubber.

一般に、タイヤや防振ゴムなど、高荷重や高速走行下で使用されるゴムに要求される特性としては、高弾性、高破断伸び、耐疲労性などがある。かかる要求に応えるべくゴム組成物の高弾性化を図るための手法として、架橋剤の増量や補強性充填剤の増量といった手法があるが、これらの手法では引張伸び(破断伸び)の低下を招くという問題がある。   In general, characteristics required for rubbers used under high loads and high speeds such as tires and vibration-proof rubbers include high elasticity, high breaking elongation, and fatigue resistance. In order to meet such demands, techniques for increasing the elasticity of the rubber composition include techniques such as increasing the amount of the crosslinking agent and increasing the reinforcing filler, but these techniques cause a decrease in tensile elongation (breaking elongation). There is a problem.

高弾性化を図るための他の手法としては、下記特許文献1に記載されているように、ゴム組成物に熱硬化性のフェノール系樹脂を添加する手法がある。しかしながら、反応性のフェノール系樹脂は、加工時の温度で樹脂架橋が開始し、高粘度となるため、加工性に劣る。   As another method for achieving high elasticity, there is a method of adding a thermosetting phenolic resin to a rubber composition as described in Patent Document 1 below. However, reactive phenolic resins are inferior in processability because resin crosslinking starts at the processing temperature and becomes high viscosity.

下記特許文献2には、加工性を確保しつつ、弾性率や破断強度などの物性を向上するために、ブチルゴムに共架橋可能な液状ジエン系ゴムを添加することが提案されている。しかしながら、この文献は、主として加工性の改善を目的としたものであり、低歪み領域での高弾性化は不十分であると考えられる。   Patent Document 2 below proposes adding a liquid diene rubber capable of co-crosslinking to butyl rubber in order to improve physical properties such as elastic modulus and breaking strength while ensuring processability. However, this document is mainly intended to improve workability, and it is considered that high elasticity in a low strain region is insufficient.

一方、下記特許文献3には、ゴムと樹脂の双方の特性を発揮させるために、加硫ゴム相をマトリックス相とし、樹脂相を分散相とした複合分散体において、活性原子を有する樹脂や架橋性基を有する樹脂など、加硫剤に対して反応性を有する樹脂を用いて、ゴム相と樹脂相とを強固に接合させることが提案されている。しかしながら、この文献において、上記樹脂は冷凍粉砕法などにより予め微粉化され、これを溶融状態のゴム成分に混合して上記複合分散体を得ている。また、カーボンブラックを配合する点は開示されているものの、実際に用いられているのは、ゴム成分100質量部に対して1質量部にすぎない。そのため、この文献には、樹脂をゴム成分との混合時に溶融させて微分散化させる点についても、またその際カーボンブラックを所定量以上配合させておくことで樹脂の分散性を向上させる点についても何ら開示されていない。   On the other hand, in Patent Document 3 below, in order to exert the characteristics of both rubber and resin, in a composite dispersion in which a vulcanized rubber phase is a matrix phase and a resin phase is a dispersed phase, a resin having an active atom or a crosslink It has been proposed to firmly bond a rubber phase and a resin phase using a resin having reactivity with a vulcanizing agent such as a resin having a functional group. However, in this document, the resin is pulverized in advance by a freeze pulverization method or the like, and is mixed with a rubber component in a molten state to obtain the composite dispersion. Moreover, although the point which mix | blends carbon black is disclosed, what is actually used is only 1 mass part with respect to 100 mass parts of rubber components. Therefore, in this document, the point that the resin is melted and finely dispersed at the time of mixing with the rubber component, and that the dispersibility of the resin is improved by adding more than a predetermined amount of carbon black at that time. Is not disclosed at all.

また、下記特許文献4には、熱可塑性樹脂を添加することによりゴム組成物の強度を向上させる点が開示されており、また熱可塑性樹脂としてポリフェニレン系熱可塑性樹脂を用いることも開示されている。しかしながら、ポリフェニレン系樹脂として実際に用いられているのはポリフェニレンエーテル系樹脂であり、この樹脂はガラス転移温度が高いために、事前に冷凍粉砕法で微粉化したり、芳香族系溶媒にゴム成分とともに溶解混合させてマスターバッチ化しており、本発明の特徴は何ら開示されていない。   Further, Patent Document 4 below discloses that the strength of the rubber composition is improved by adding a thermoplastic resin, and that a polyphenylene thermoplastic resin is used as the thermoplastic resin. . However, polyphenylene ether resins are actually used as polyphenylene resins, and since these resins have a high glass transition temperature, they can be pulverized in advance by a freezing and pulverization method, or an aromatic solvent and a rubber component. It is dissolved and mixed into a master batch, and no features of the present invention are disclosed.

特開平05−051487号公報Japanese Patent Laid-Open No. 05-051487 特開昭61−243843号公報JP 61-243843 A 特開2003−049023号公報JP 2003-049023 A 特開2004−238547号公報JP 2004-238547 A

本発明は、上記問題点に鑑み、引張伸びの大幅な低下を抑えながら、高弾性化を図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。   An object of this invention is to provide the rubber composition which can aim at high elasticity, suppressing the significant fall of tensile elongation in view of the said problem.

本発明者らは、上記の点に鑑み鋭意検討していく中で、ゴム組成物に所定量のカーボンブラックを配合しつつ、熱可塑性樹脂である特定のポリエステル樹脂を配合し分散させることにより、引張伸びの大幅な低下を抑えながら、低歪み領域での高弾性化を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。   While the inventors are diligently considering in view of the above points, by blending and dispersing a specific polyester resin that is a thermoplastic resin while blending a predetermined amount of carbon black in the rubber composition, It has been found that high elasticity can be achieved in a low strain region while suppressing a significant decrease in tensile elongation, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明に係るゴム組成物は、ジエン系ゴム100質量部に、カーボンブラック10〜150質量部を配合するとともに、イソプレン及び/又は1,3−ブタジエンの重合体からなるゴムブロックを分子内に20〜50質量%有する熱可塑性のポリエステル樹脂1〜50質量部を配合し前記ジエン系ゴム中に分散させてなるものである。   That is, the rubber composition according to the present invention contains 10 to 150 parts by mass of carbon black in 100 parts by mass of a diene rubber, and contains a rubber block made of a polymer of isoprene and / or 1,3-butadiene in the molecule. 1 to 50 parts by mass of a thermoplastic polyester resin having 20 to 50% by mass is mixed and dispersed in the diene rubber.

本発明によれば、ジエン系ゴムにカーボンブラックとともに特定のポリエステル樹脂を配合し分散させることにより、引張伸びの低下を極力抑えながら、高弾性化を図ることができる。また、添加するポリエステル樹脂が熱可塑性樹脂であるため、混合時のヤケなどの不具合を回避することができ、混合方法や混合時の温度範囲の制限が少ない。また、ポリエステル樹脂がゴム変性されているため、変形に対して柔軟であり、ゴムで変性されていないポリエステル樹脂と比較して低発熱性を向上することができる。   According to the present invention, high elasticity can be achieved while suppressing a decrease in tensile elongation as much as possible by mixing and dispersing a specific polyester resin together with carbon black in diene rubber. Moreover, since the polyester resin to be added is a thermoplastic resin, problems such as burns during mixing can be avoided, and there are few restrictions on the mixing method and temperature range during mixing. In addition, since the polyester resin is rubber-modified, it is flexible against deformation, and low heat build-up can be improved as compared with a polyester resin not modified with rubber.

以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。   Hereinafter, matters related to the implementation of the present invention will be described in detail.

本発明に係るゴム組成物では、ゴム成分としてジエン系ゴムが用いられる。ジエン系ゴムとしては、特に限定されず、例えば、天然ゴム(NR)、ポリイソプレンゴム(IR)、ポリブタジエンゴム(BR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、スチレン−イソプレンゴム、ブタジエン−イソプレンゴム、スチレン−ブタジエン−イソプレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)などが挙げられ、これらはそれぞれ単独で、または2種以上混合して用いることができる。   In the rubber composition according to the present invention, a diene rubber is used as a rubber component. The diene rubber is not particularly limited. For example, natural rubber (NR), polyisoprene rubber (IR), polybutadiene rubber (BR), styrene-butadiene rubber (SBR), styrene-isoprene rubber, butadiene-isoprene rubber, Styrene-butadiene-isoprene rubber, ethylene propylene diene rubber (EPDM), chloroprene rubber (CR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR) and the like can be mentioned, and these can be used alone or in combination of two or more.

本発明に係るゴム組成物には、ゴム変性された熱可塑性ポリエステル樹脂が配合される。該ポリエステル樹脂は、イソプレン及び/又は1,3−ブタジエンの重合体からなるゴムブロックを分子内に20〜50質量%有するものである(以下、ゴム変性ポリエステル樹脂と称することがある)。   The rubber composition according to the present invention is blended with a rubber-modified thermoplastic polyester resin. The polyester resin has a rubber block composed of a polymer of isoprene and / or 1,3-butadiene in the molecule in an amount of 20 to 50% by mass (hereinafter sometimes referred to as a rubber-modified polyester resin).

前記ゴムブロックとしては、イソプレンの単独重合体からなるポリイソプレンブロックでもよく、1,3−ブタジエンの単独重合体からなるポリブタジエンブロックでもよく、あるいはまたイソプレンと1,3−ブタジエンの共重合体であるイソプレンブタジエン共重合体ブロックでもよい。   The rubber block may be a polyisoprene block made of a homopolymer of isoprene, a polybutadiene block made of a homopolymer of 1,3-butadiene, or a copolymer of isoprene and 1,3-butadiene. Isoprene butadiene copolymer block may be used.

前記ゴムブロックはポリエステル樹脂の分子内に20〜50質量%含まれるが、この含有量が20質量%未満では、ゴム変性による低発熱性の改善効果が不十分となる。逆に、含有量が50質量%を超えると、補強性が不十分となる。ここで、ゴムブロックの組成比は、H−NMR測定により得られた化学シフトから各構成成分の帰属を行い、ゴムブロックの化学シフトの信号強度とその他の成分の化学シフトの信号強度の比から求めることができる。 The rubber block is contained in the polyester resin molecule in an amount of 20 to 50% by mass. When the content is less than 20% by mass, the effect of improving the low heat build-up due to rubber modification becomes insufficient. On the other hand, when the content exceeds 50% by mass, the reinforcing property becomes insufficient. Here, the composition ratio of the rubber block is determined by assigning each constituent component from the chemical shift obtained by 1 H-NMR measurement, and the ratio of the signal strength of the chemical shift of the rubber block and the signal strength of the chemical shift of other components. Can be obtained from

上記ゴム変性ポリエステル樹脂としては、ガラス転移温度(Tg)が130℃以下であるものを用いることが好ましい。ガラス転移温度が130℃を超えるものでは、ジエン系ゴムとの混合時におけるゴム変性ポリエステル樹脂の溶融が不十分となって分散不良を招くおそれがある。ガラス転移温度は、より好ましくは110℃以下である。ガラス転移温度の下限は、特に限定されないが、使用温度(ゴム製品での使用温度)よりも高い方が好ましく、例えば5℃以上であることが好ましく、より好ましくは25℃以上である。   As the rubber-modified polyester resin, one having a glass transition temperature (Tg) of 130 ° C. or less is preferably used. When the glass transition temperature exceeds 130 ° C., the rubber-modified polyester resin is insufficiently melted when mixed with the diene rubber, which may cause poor dispersion. The glass transition temperature is more preferably 110 ° C. or lower. The lower limit of the glass transition temperature is not particularly limited, but is preferably higher than the use temperature (use temperature in rubber products), for example, preferably 5 ° C. or more, and more preferably 25 ° C. or more.

ガラス転移温度は、樹脂5mgを採取し、アルミニウム製サンプルパンに入れて密封し、セイコーインスツルメンツ(株)製示差走査熱量分析計DSC−220を用いて、−20℃から200℃まで、昇温速度20℃/分にて測定し、ガラス転移温度以下のベースラインの延長線と遷移部における最大傾斜を示す接線との交点の温度で求めた。   As for the glass transition temperature, 5 mg of resin was sampled, sealed in an aluminum sample pan, and heated from -20 ° C. to 200 ° C. using a differential scanning calorimeter DSC-220 manufactured by Seiko Instruments Inc. The measurement was performed at 20 ° C./min, and the temperature was determined at the temperature of the intersection of the base line extension below the glass transition temperature and the tangent indicating the maximum slope at the transition.

上記ゴム変性ポリエステル樹脂としては、140℃における剪断速度100s−1での溶融粘度が5000Pa・s以下であるものを用いることが好ましい。ゴム組成物の混合条件の温度範囲が通常140℃前後であり、このような温度範囲における溶融粘度が低いポリエステル樹脂であるほど、マトリックス相であるジエン系ゴム中での微分散化が促進され、高弾性化を図ることができる。特にゴム変性されたポリエステル樹脂は、溶融粘度が低いため、加工性を向上することができる。上記溶融粘度は、より好ましくは3000Pa・s以下であり、更に好ましくは2000Pa・s以下である。該溶融粘度の下限は特に限定されないが、通常は10mPa・s以上である。 As the rubber-modified polyester resin, one having a melt viscosity of 5000 Pa · s or less at a shear rate of 100 s −1 at 140 ° C. is preferably used. The temperature range of the mixing condition of the rubber composition is usually around 140 ° C., and the lower the melt viscosity in such a temperature range, the more the fine dispersion in the diene rubber that is the matrix phase is promoted, High elasticity can be achieved. In particular, a rubber-modified polyester resin has a low melt viscosity, so that processability can be improved. The melt viscosity is more preferably 3000 Pa · s or less, and still more preferably 2000 Pa · s or less. Although the minimum of this melt viscosity is not specifically limited, Usually, it is 10 mPa * s or more.

該溶融粘度の測定は、下記実施例においては、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン(株)製AR550型レオメーターを用いた。   In the following examples, the melt viscosity was measured using an AR550 type rheometer manufactured by TA Instruments Japan Co., Ltd.

上記のようなゴム変性ポリエステル樹脂としては、ポリブタジエンジオール、ポリイソプレンジオール及びイソプレンブタジエン共重合体ジオールからなる群から選択される少なくとも1種のジオール成分を二塩基酸成分と反応させて得られるものが好ましく用いられる。より詳細には、分子量数千のポリイソプレンジオールやポリブタジエンジオール、イソプレンブタジエン共重合体ジオールを共重合成分として二塩基酸成分及び他のグリコール成分とともに溶融重合させることで、共重合ポリエステル樹脂骨格に組み込んだものを用いることができる。   The rubber-modified polyester resin as described above is obtained by reacting at least one diol component selected from the group consisting of polybutadiene diol, polyisoprene diol and isoprene butadiene copolymer diol with a dibasic acid component. Preferably used. More specifically, polyisoprene diol, polybutadiene diol, and isoprene butadiene copolymer diol having molecular weight of several thousand are melt-polymerized as a copolymer component together with a dibasic acid component and other glycol components to be incorporated into a copolymer polyester resin skeleton. Can be used.

上記ジオール成分は、分子末端に水酸基を有するポリイソプレン、ポリブタジエン、又はイソプレンブタジエン共重合体であり、その分子量としては、特に限定されないが、数平均分子量が1000〜10000であることが好ましい。   The diol component is polyisoprene, polybutadiene, or isoprenebutadiene copolymer having a hydroxyl group at the molecular end, and the molecular weight is not particularly limited, but the number average molecular weight is preferably 1000 to 10,000.

ここで、数平均分子量は、ウォーターズ社製ゲル浸透クロマトグラフ(GPC)150Cを用い、テトラヒドロフランをキャリアー溶剤として流速1ml/分で測定した。検出機はRI検出器を使用し、カラムとして昭和電工(株)製 Shodex KF−802、KF−804、KF−806を3本連結しカラム温度は30℃に設定した。分子量標準サンプルとしてはポリスチレン標準物質を用いた。   Here, the number average molecular weight was measured using a gel permeation chromatograph (GPC) 150C manufactured by Waters Co., with tetrahydrofuran as a carrier solvent at a flow rate of 1 ml / min. The detector used RI detector, three Shodex KF-802, KF-804, and KF-806 by Showa Denko KK were connected as a column, and column temperature was set to 30 degreeC. A polystyrene standard was used as the molecular weight standard sample.

上記二塩基酸成分としては、例えば、琥珀酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等の脂肪族二塩基酸(脂肪族ジカルボン酸)、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族二塩基酸(脂環族ジカルボン酸)、及びテレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族二塩基酸(芳香族ジカルボン酸)、或いはこれら脂肪族、脂環族、芳香族二塩基酸化合物のジアルキルエステル化合物などが挙げられる。これらはいずれか1種又は2種以上組み合わせて用いることができる。これらの中でも、テレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族二塩基酸が、得られるゴム変性ポリエステル樹脂の物性面で好ましい。   Examples of the dibasic acid component include aliphatic dibasic acids (aliphatic dicarboxylic acids) such as oxalic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, and dodecanedioic acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3 -Alicyclic dibasic acids (cycloaliphatic dicarboxylic acid) such as cyclohexanedicarboxylic acid and 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, and aromatic dibasic acids (aromatic such as terephthalic acid, isophthalic acid, orthophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid) Group dicarboxylic acid), or dialkyl ester compounds of these aliphatic, alicyclic and aromatic dibasic acid compounds. Any of these may be used alone or in combination of two or more. Among these, aromatic dibasic acids such as terephthalic acid, isophthalic acid, orthophthalic acid, and naphthalenedicarboxylic acid are preferable from the viewpoint of the physical properties of the resulting rubber-modified polyester resin.

上記他のグリコール成分としては、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、1,6−ヘキサンジオール等の脂肪族グリコール、ビスフェノールAのエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイド付加物等の芳香族系グリコール、1,3−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、3(4),8(9)−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジメタノール等の脂環族系グリコールが挙げられ、これらはいずれか1種又は2種以上組み合わせて用いることができる。これらの中でも、共重合反応性の面と、生成するゴム変性ポリエステル樹脂中のゴム成分の共重合質量比率を上げやすいことから、液状、低分子量化合物であるエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオールが好ましい。 Examples of the other glycol components include ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2-methyl- Aliphatic glycols such as 1,3-propanediol, 1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2,2-dimethyl-1,3-propanediol, 1,6-hexanediol, Aromatic glycols such as ethylene oxide or propylene oxide adducts of bisphenol A, 1,3-bis (hydroxymethyl) cyclohexane, 1,4-bis (hydroxymethyl) cyclohexane, 3 (4), 8 (9) -tricyclo [5.2.1.0 2, 6] decane alicyclic glycols include these such as methanol These may be used alone or in combination of two or more either. Among these, since it is easy to increase the copolymerization mass ratio of the rubber component in the rubber-modified polyester resin and the surface of copolymerization reactivity, a liquid, low molecular weight compound ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, and 2-methyl-1,3-propanediol are preferred.

上記ジオール成分の反応手順としては、該ジオール成分以外の共重合成分、即ち上記二塩基酸成分および上記他のグリコール成分を先にエステル化反応あるいはエステル交換反応させてから、該ジオール成分を重合反応系に投入することが好ましい。これにより、該ジオール成分の熱履歴を低く抑え、熱分解による悪影響、例えば共重合効率の低下や生成樹脂の異常着色を避けることができる。また、ヒンダードフェノール系の酸化防止剤等の添加剤を重合反応系に予め添加しておくことも有効である。   As a reaction procedure of the diol component, a copolymerization component other than the diol component, that is, the dibasic acid component and the other glycol component are first esterified or transesterified, and then the diol component is polymerized. It is preferable to put into the system. Thereby, the thermal history of the diol component can be kept low, and adverse effects due to thermal decomposition, such as a decrease in copolymerization efficiency and abnormal coloring of the produced resin can be avoided. It is also effective to add an additive such as a hindered phenol antioxidant to the polymerization reaction system in advance.

ゴム変性ポリエステル樹脂の配合量は、上記ジエン系ゴム100質量部に対して1〜50質量部であり、1質量部以上配合することで弾性率の向上効果が得られる。一方、ゴム変性ポリエステル樹脂の配合量が多すぎると、引張強度が大幅に低下し、実用レベルの引張強度を確保することが難しくなる。ゴム変性ポリエステル樹脂の配合量は、より好ましくは5〜30質量部である。   The compounding amount of the rubber-modified polyester resin is 1 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the diene rubber, and the effect of improving the elastic modulus can be obtained by blending 1 part by mass or more. On the other hand, if the amount of the rubber-modified polyester resin is too large, the tensile strength is greatly reduced, and it becomes difficult to ensure a practical level of tensile strength. The amount of the rubber-modified polyester resin is more preferably 5 to 30 parts by mass.

本発明に係るゴム組成物には、補強性充填剤としてカーボンブラックが配合される。カーボンブラックとしては、特に限定されず、例えば、ASTMグレードで、SAFクラス(N100番台)、ISAFクラス(N200番台)、HAFクラス(N300番台)、FEF(N500番台)、GPF(N600番台)、SRF(N700番台)のものなどを挙げることができ、これらはいずれか1種、または2種以上組み合わせて用いることができる。これらの中でも、窒素吸着比表面積(NSA)が40〜150m/gであるものが特に好ましく用いられる。ここで、窒素吸着比表面積(NSA)は、JIS K6217−2に準じて測定される値である。 Carbon black is blended in the rubber composition according to the present invention as a reinforcing filler. The carbon black is not particularly limited, and is, for example, ASTM grade, SAF class (N100 series), ISAF class (N200 series), HAF class (N300 series), FEF (N500 series), GPF (N600 series), SRF. (N700 series) can be mentioned, and these can be used alone or in combination of two or more. Among these, those having a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 40 to 150 m 2 / g are particularly preferably used. Here, the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) is a value measured according to JIS K6217-2.

カーボンブラックの配合量は、上記ジエン系ゴム100質量部に対して10〜150質量部である。カーボンブラックの配合量が10質量部未満では、ゴム変性ポリエステル樹脂を微分散化させる効果が不十分となり、弾性率の大幅な向上効果は認められない。すなわち、カーボンブラックの配合量を10質量部以上とすることにより、樹脂が微分散化されて、ゴム変性ポリエステル樹脂の添加効果を発揮することができる。カーボンブラックの配合量が多いほど、混合時にゴム変性ポリエステル樹脂を砕くことによる微分散化が促進され、分散相としてのゴム変性ポリエステル樹脂の粒径を小さくすることができ、弾性率の向上につながる。一方で、配合量が150質量部を超えると、実用レベルの引張伸びを確保することが難しくなる。カーボンブラックの配合量は、20〜120質量部であることがより好ましい。   The compounding amount of carbon black is 10 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the diene rubber. When the blending amount of carbon black is less than 10 parts by mass, the effect of finely dispersing the rubber-modified polyester resin becomes insufficient, and a significant improvement effect of the elastic modulus is not recognized. That is, by setting the blending amount of carbon black to 10 parts by mass or more, the resin is finely dispersed, and the effect of adding the rubber-modified polyester resin can be exhibited. As the amount of carbon black is increased, fine dispersion by crushing the rubber-modified polyester resin during mixing is promoted, and the particle size of the rubber-modified polyester resin as a dispersed phase can be reduced, leading to an improvement in elastic modulus. . On the other hand, when the blending amount exceeds 150 parts by mass, it becomes difficult to ensure a practical level of tensile elongation. The compounding amount of carbon black is more preferably 20 to 120 parts by mass.

本発明に係るゴム組成物には、上記成分の他、シリカ等の他の充填剤、亜鉛華、ステアリン酸、オイル、ワックス、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤など、各種ゴム用薬品、添加剤などを必要に応じて添加することができる。上記加硫剤としては、硫黄、硫黄含有化合物等が挙げられ、特に限定するものではないが、その配合量は上記ジエン系ゴム100質量部に対して0.1〜10質量部であることが好ましく、より好ましくは0.5〜5質量部である。また、加硫促進剤の配合量としては、上記ジエン系ゴム100質量部に対して0.1〜7質量部であることが好ましく、より好ましくは0.5〜5質量部である。   The rubber composition according to the present invention includes various fillers such as silica, other fillers such as silica, zinc white, stearic acid, oil, wax, anti-aging agent, vulcanizing agent, and vulcanization accelerator. Chemicals, additives, etc. can be added as necessary. Examples of the vulcanizing agent include sulfur and sulfur-containing compounds, and are not particularly limited. However, the amount of the vulcanizing agent is 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the diene rubber. Preferably, it is 0.5-5 mass parts. Moreover, as a compounding quantity of a vulcanization accelerator, it is preferable that it is 0.1-7 mass parts with respect to 100 mass parts of said diene rubbers, More preferably, it is 0.5-5 mass parts.

ゴム組成物の製造方法(混合方法)としては、通常のドライ混合方法を適用することができる。すなわち、通常に用いられるバンバリーミキサーなどのバッチ式ミキサーや連続混練機などの各種混合機により、例えば180℃以下で混合(混練)することにより、ゴム組成物を得ることができる。混合温度は、ゴム組成物が軟化するとともに、ゴム変性ポリエステル樹脂が溶融する温度から選択することができ、好ましくは90〜180℃、より好ましくは120〜160℃である。   As a manufacturing method (mixing method) of the rubber composition, a normal dry mixing method can be applied. That is, a rubber composition can be obtained by mixing (kneading) at 180 ° C. or lower, for example, with various mixers such as a commonly used batch mixer such as a Banbury mixer or a continuous kneader. The mixing temperature can be selected from the temperatures at which the rubber composition softens and the rubber-modified polyester resin melts, and is preferably 90 to 180 ° C, more preferably 120 to 160 ° C.

このようにして作製されたゴム組成物では、ゴム変性ポリエステル樹脂が混合時の熱で溶融し、これが所定量のカーボンブラックの存在下でジエン系ゴムとともに混練されることにより、ジエン系ゴムからなるゴム相をマトリックス相とし、ゴム変性ポリエステル樹脂相を分散相とするゴム組成物が得られる。すなわち、ゴム変性ポリエステル樹脂をゴム配合物中に微分散させることができる。得られたゴム組成物は、強固かつ変形に対して柔軟な物理結合を有するゴム変性ポリエステル樹脂分散体がゴムマトリックス相中に存在するため、引張伸びの大幅な低下を抑えつつ、低歪み領域での高弾性化を図ることができる。また、ポリエステル樹脂がゴム変性されていることにより、樹脂分散体が変形に対してより柔軟であり、よって低発熱性を改良することができる(即ち、ヒステリシスロスを小さくして発熱しにくくなり、例えばタイヤに用いた場合には低燃費性に寄与する)。   In the rubber composition thus prepared, the rubber-modified polyester resin is melted by heat at the time of mixing, and is kneaded with the diene rubber in the presence of a predetermined amount of carbon black, thereby comprising the diene rubber. A rubber composition is obtained in which the rubber phase is the matrix phase and the rubber-modified polyester resin phase is the dispersed phase. That is, the rubber-modified polyester resin can be finely dispersed in the rubber compound. In the obtained rubber composition, a rubber-modified polyester resin dispersion having a physical bond that is strong and flexible with respect to deformation is present in the rubber matrix phase. Can be made highly elastic. Further, since the polyester resin is rubber-modified, the resin dispersion is more flexible with respect to deformation, and thus can improve the low heat buildup (that is, the hysteresis loss is reduced to make it difficult to generate heat, For example, it contributes to low fuel consumption when used in tires).

ゴムマトリックス相中におけるゴム変性ポリエステル樹脂粒子の粒径は、特に限定するものではないが、平均粒子径1μm以下の分散相を形成していることが好ましい。このような微粒子状に分散させることにより、上記本発明の効果をより高めることができる。平均粒子径は小さいほど好ましいので、下限は特に限定されないが、例えば0.01μm以上であってもよい。   The particle diameter of the rubber-modified polyester resin particles in the rubber matrix phase is not particularly limited, but it is preferable to form a dispersed phase having an average particle diameter of 1 μm or less. By dispersing in such fine particles, the effects of the present invention can be further enhanced. Since the average particle size is preferably as small as possible, the lower limit is not particularly limited, but may be, for example, 0.01 μm or more.

該分散相の平均粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM)で5000〜10000倍にて拡大撮影し、無作為抽出された10個の粒子の直径(最大径部分と最小径部分の平均値)を計測することにより、その相加平均として求められる。   The average particle size of the dispersed phase was magnified with a transmission electron microscope (TEM) at a magnification of 5000 to 10,000 times, and the diameter of 10 randomly extracted particles (average value of the maximum diameter portion and the minimum diameter portion). Is obtained as an arithmetic average thereof.

本発明に係るゴム組成物の用途は、特に限定されず、例えば、トレッドやサイドウォール等のタイヤ、防振ゴム、ゴムベルトなどの各種ゴム組成物に用いることができる。これらの中でも特に好ましくはタイヤ用ゴム組成物として用いることである。該ゴム組成物をタイヤに用いる場合、常法に従い、例えば140〜180℃で加硫成形することにより、各種空気入りタイヤのゴム部分(トレッドゴムやサイドウォールゴムなど)を構成することができる。   The use of the rubber composition according to the present invention is not particularly limited, and can be used for various rubber compositions such as tires such as treads and sidewalls, anti-vibration rubbers, rubber belts, and the like. Of these, the rubber composition for tires is particularly preferably used. When the rubber composition is used for a tire, rubber portions (tread rubber, sidewall rubber, etc.) of various pneumatic tires can be formed by vulcanization molding at, for example, 140 to 180 ° C. according to a conventional method.

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

[第1実施例]
バンバリーミキサーを使用し、下記表1に示す配合に従い、ゴム組成物を調製した。詳細には、まず、第1混合段階で、ジエン系ゴムに対して硫黄と加硫促進剤を除く成分を添加し、混練して第1混合物を得た後(排出温度:150℃)、第2混合段階において、第1混合物に加硫促進剤と硫黄を添加し混練してゴム組成物を得た(排出温度:100℃)。表1中の各成分の詳細は以下の通りである。
[First embodiment]
Using a Banbury mixer, a rubber composition was prepared according to the formulation shown in Table 1 below. Specifically, in the first mixing stage, components other than sulfur and a vulcanization accelerator are added to the diene rubber and kneaded to obtain a first mixture (discharge temperature: 150 ° C.). In the second mixing stage, a vulcanization accelerator and sulfur were added to the first mixture and kneaded to obtain a rubber composition (discharge temperature: 100 ° C.). The details of each component in Table 1 are as follows.

・IR:JSR(株)製「IR2200」
・SBR:JSR(株)製「SBR1502」
・NBR:JSR(株)製「N230SV」
・カーボンブラックHAF:三菱化学(株)製「ダイヤブラックN339」(NSA=96m/g)
・カーボンブラックSAF:東海カーボン(株)製「シースト9」(NSA=142m/g)
・カーボンブラックFEF:東海カーボン(株)製「シーストSO」(NSA=42m/g)。
IR: “IR2200” manufactured by JSR Corporation
・ SBR: "SBR1502" manufactured by JSR Corporation
・ NBR: “N230SV” manufactured by JSR Corporation
Carbon black HAF: “Dia Black N339” manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation (N 2 SA = 96 m 2 / g)
Carbon black SAF: “Seast 9” manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd. (N 2 SA = 142 m 2 / g)
Carbon black FEF: “Seast SO” (N 2 SA = 42 m 2 / g) manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.

・ゴム変性ポリエステル樹脂A:撹拌棒、温度計、リービッヒ冷却管を具備した2Lガラス製4つ口フラスコに2,6−ジメチルナフタレート244質量部、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物(三洋化成工業(株)製BPE−20F)225質量部、エチレングリコール102質量部、及び反応触媒としてチタン酸ブチルモノマー0.1質量部を仕込み、190℃、210℃、230℃各々の温度で1時間エステル交換反応を行い、発生したメタノールを溜去した。次いで、反応温度を180℃に下げ、ポリイソプレンジオール(出光興産(株)製poly−ip、数平均分子量:2500)を170質量部、及び酸化防止剤(チバスペシャリティズ・ケミカル製イルガノックス1330)を0.5質量部添加し、再び昇温し、反応温度が250℃に達したところで、系の減圧を開始し、溜分を除きつつ10分後に反応温度が260℃になるように昇温した。同温度で30分間重合反応を続けた後、反応を終了し、生成物をテフロンシート上に取り出した。得られたポリエステル樹脂は、ポリイソプレンブロックを分子内に30質量%有するポリエステル樹脂であり、溶融粘度(測定温度140℃、剪断速度100s−1)=1610Pa・s、Tg=91℃であった。 -Rubber-modified polyester resin A: 2L glass 4-neck flask equipped with a stir bar, thermometer, Liebig condenser, 244 parts by mass of 2,6-dimethylnaphthalate, ethylene oxide adduct of bisphenol A (Sanyo Chemical Industries ( Co., Ltd. BPE-20F) 225 parts by mass, 102 parts by mass of ethylene glycol, and 0.1 part by mass of butyl titanate monomer as a reaction catalyst were charged at a temperature of 190 ° C, 210 ° C and 230 ° C for 1 hour. The generated methanol was distilled off. Next, the reaction temperature was lowered to 180 ° C., 170 parts by mass of polyisoprene diol (poly-ip manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd., number average molecular weight: 2500), and antioxidant (Irganox 1330 manufactured by Ciba Specialty Chemicals) Was added, and the temperature was raised again. When the reaction temperature reached 250 ° C., pressure reduction of the system was started and the temperature was raised so that the reaction temperature reached 260 ° C. after 10 minutes while removing the distillate. did. After continuing the polymerization reaction at the same temperature for 30 minutes, the reaction was terminated and the product was taken out on a Teflon sheet. The obtained polyester resin was a polyester resin having a polyisoprene block of 30% by mass in the molecule, and had a melt viscosity (measuring temperature 140 ° C., shear rate 100 s −1 ) = 1610 Pa · s, Tg = 91 ° C.

・フェノール樹脂:住友化学工業(株)製「スミカノールT620」
・HMMM:ヘキサメトキシメチルメラミン、日本サイテックインダストリーズ(株)製「サイレッツ963L」
・ポリスチレン:ナカライテスク(株)製「スチレン(ポリマー)」(溶融粘度(測定温度140℃、剪断速度100s−1)=1450Pa・s、Tg=85℃)
・PMMA:ポリメタクリル酸メチル、ナカライテスク(株)製「メタクリル酸メチル(ポリマー)」(溶融粘度(測定温度140℃、剪断速度100s−1)=23000Pa・s、Tg=125℃)
・TPU:熱可塑性ポリウレタン、日本ミラクトラン(株)製「E380」(溶融粘度(測定温度140℃、剪断速度100s−1)=4800Pa・s、Tg=−61℃、軟化点=90℃)
・亜鉛華:堺化学工業(株)製「酸化亜鉛3種」
・ステアリン酸:日油(株)製「ステアリン酸」
・硫黄:細井化学工業(株)製「粉末硫黄150メッシュ」
・加硫促進剤:三新化学工業(株)製「サンセラーCM−G」
・ Phenolic resin: "Sumikanol T620" manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
HMMM: Hexamethoxymethylmelamine, “CYRETS 963L” manufactured by Nippon Cytec Industries, Ltd.
Polystyrene: “Styrene (polymer)” manufactured by Nacalai Tesque Co., Ltd. (melt viscosity (measuring temperature 140 ° C., shear rate 100 s −1 ) = 1450 Pa · s, Tg = 85 ° C.)
PMMA: polymethyl methacrylate, “Methyl methacrylate (polymer)” manufactured by Nacalai Tesque Co., Ltd. (melt viscosity (measuring temperature 140 ° C., shear rate 100 s −1 ) = 23000 Pa · s, Tg = 125 ° C.)
TPU: Thermoplastic polyurethane, “E380” manufactured by Nippon Milactolan Co., Ltd. (melt viscosity (measuring temperature 140 ° C., shear rate 100 s −1 ) = 4800 Pa · s, Tg = −61 ° C., softening point = 90 ° C.)
・ Zinc flower: “Zinc oxide 3 types” manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd.
・ Stearic acid: “Stearic acid” manufactured by NOF Corporation
・ Sulfur: "Sulfur powder 150 mesh" manufactured by Hosoi Chemical Co., Ltd.
・ Vulcanization accelerator: Sanshin Chemical Industry Co., Ltd. “Sunseller CM-G”

得られた各ゴム組成物について、未加硫時のムーニー粘度を測定するとともに、160℃×20分で加硫して所定形状の試験片を作製し、得られた試験片を用いて、引張伸びと動的弾性率を測定した。各評価方法は以下の通りである。   About each obtained rubber composition, while measuring the Mooney viscosity at the time of unvulcanized | curing, it vulcanizes | cures at 160 degreeC x 20 minutes, and produces the test piece of a predetermined shape, and using the obtained test piece, tension | pulling Elongation and dynamic modulus were measured. Each evaluation method is as follows.

・ムーニー粘度:JIS K6300−1に準じて、125℃でのムーニー粘度ML(1+4)を測定。 Mooney viscosity: Mooney viscosity ML (1 + 4) at 125 ° C. is measured according to JIS K6300-1.

・引張伸び:JIS K6251に準じて引張試験(ダンベル3号形、雰囲気温度23℃)を実施。 ・ Tensile elongation: A tensile test (dumbbell No. 3, type, ambient temperature 23 ° C.) was performed according to JIS K6251.

・動的弾性率:(株)上島製作所製の粘弾性スペクトロメータ「VR7110」を用い、温度25℃、周波数10Hz、初期歪み10%、動歪み5%の条件で動的弾性率を測定。 -Dynamic elastic modulus: Using a viscoelastic spectrometer "VR7110" manufactured by Ueshima Seisakusho Co., Ltd., the dynamic elastic modulus was measured under the conditions of a temperature of 25 ° C, a frequency of 10 Hz, an initial strain of 10%, and a dynamic strain of 5%.

結果は表1に示す通りであり、コントロールである比較例1のゴム組成物に対し、カーボンブラックの配合量や硫黄の配合量を増量した比較例2,3のゴム組成物では、高弾性化したものの、引張伸びが大幅に低下した。熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂を配合した比較例4では、比較例1に対して高弾性化したものの、ムーニー粘度が大幅に上昇して加工性に劣っており、また引張伸びの低下も大きかった。比較例5〜7は、ポリエステル樹脂以外の熱可塑性樹脂を配合したものであり、これらの熱可塑性樹脂では弾性率の上昇率が小さかった。   The results are as shown in Table 1, and the rubber compositions of Comparative Examples 2 and 3 in which the compounding amount of carbon black and the compounding amount of sulfur are increased with respect to the rubber composition of Comparative Example 1 as a control are increased in elasticity. However, the tensile elongation was significantly reduced. In Comparative Example 4 in which a phenol resin, which is a thermosetting resin, was blended, the elasticity increased compared to Comparative Example 1, but the Mooney viscosity significantly increased and the workability was inferior, and the decrease in tensile elongation was large. It was. Comparative Examples 5 to 7 were blended with a thermoplastic resin other than the polyester resin, and these thermoplastic resins had a small increase in elastic modulus.

これに対し、ゴム変性ポリエステル樹脂を配合した実施例1のゴム組成物であると、引張伸びが大幅に低下することなく、弾性率が大きく上昇しており、また、ムーニー粘度が低く加工性に優れるものであった。また、実施例2〜5と比較例8〜11とをそれぞれ対比すると明らかなように、ゴム変性ポリエステル樹脂を配合することにより、カーボンブラック及びジエン系ゴムの種類によらず、引張伸びを大幅に低下させることなく、弾性率が大きく上昇していた。

Figure 2012136584
In contrast, the rubber composition of Example 1 blended with a rubber-modified polyester resin has a large increase in elastic modulus without a significant decrease in tensile elongation, and has a low Mooney viscosity and processability. It was excellent. Moreover, as is clear when Examples 2 to 5 and Comparative Examples 8 to 11 are compared, by adding a rubber-modified polyester resin, the tensile elongation is greatly increased regardless of the type of carbon black and diene rubber. The elastic modulus increased greatly without decreasing.
Figure 2012136584

[第2実施例]
下記表2に示す配合に従い、上記第1実施例と同様の混合方法により、ゴム組成物を調製した。表2中の各成分の詳細は、下記のものを除き、第1実施例と同じである。
[Second Embodiment]
According to the formulation shown in Table 2 below, a rubber composition was prepared by the same mixing method as in the first example. The details of each component in Table 2 are the same as in the first example except for the following.

・ゴム変性ポリエステル樹脂B:撹拌棒、温度計、リービッヒ冷却管を具備した2Lガラス製4つ口フラスコにジメチルテレフタラート97質量部、ジメチルイソフタラート97質量部、エチレングリコール81質量部、ネオペンチルグリコール73質量部、及び反応触媒としてチタン酸ブチルモノマー0.1質量部を仕込み、190℃、210℃、230℃各々の温度で1時間エステル交換反応を行い、発生したメタノールを溜去した。次いで、反応温度を180℃に下げ、ポリブタジエンジオール(出光興産(株)製KRASOL、数平均分子量:5000)を70質量部、及び酸化防止剤(チバスペシャリティズ・ケミカル製イルガノックス1330)を0.5質量部添加し、再び昇温し、反応温度が250℃に達したところで、系の減圧を開始し、溜分を除きつつ10分後に反応温度が260℃になるように昇温した。同温度で30分間重合反応を続けた後、反応を終了し、生成物をテフロンシート上に取り出した。得られたポリエステル樹脂は、ポリブタジエンブロックを分子内に23質量%有するポリエステル樹脂であり、溶融粘度(測定温度140℃、剪断速度100s−1)=1490Pa・s、Tg=58℃であった。 ・ Rubber-modified polyester resin B: 97 parts by mass of dimethyl terephthalate, 97 parts by mass of dimethyl isophthalate, 81 parts by mass of ethylene glycol, neopentyl glycol, in a 2 L glass four-necked flask equipped with a stir bar, thermometer and Liebig condenser 73 parts by mass and 0.1 part by mass of butyl titanate monomer as a reaction catalyst were charged, and a transesterification reaction was performed at 190 ° C., 210 ° C., and 230 ° C. for 1 hour, and the generated methanol was distilled off. Subsequently, the reaction temperature was lowered to 180 ° C., 70 parts by mass of polybutadiene diol (KRASOL manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd., number average molecular weight: 5000), and 0.1 parts of antioxidant (Irganox 1330 manufactured by Ciba Specialty Chemicals). 5 parts by mass was added, the temperature was raised again, and when the reaction temperature reached 250 ° C., the pressure reduction of the system was started, and the temperature was raised so that the reaction temperature became 260 ° C. after 10 minutes while removing the distillate. After continuing the polymerization reaction at the same temperature for 30 minutes, the reaction was terminated and the product was taken out on a Teflon sheet. The obtained polyester resin was a polyester resin having a polybutadiene block in the molecule of 23% by mass, and had a melt viscosity (measuring temperature 140 ° C., shear rate 100 s −1 ) = 1490 Pa · s, Tg = 58 ° C.

・ポリエステル樹脂C:攪拌機、リービッヒ冷却管、温度計を具備した容量3Lの4つ口ガラス製フラスコに、ジメチルテレフタル酸エステル349質量部、ジメチルイソフタル酸エステル341質量部、ネオペンチルグリコール250質量部、エチレングリコール347質量部、及び触媒としてテトラブチルチタネート0.4質量部を仕込み、190℃から230℃まで徐々に昇温し、発生するメタノールを留去しつつ3時間でエステル交換反応を終了した。反応物の温度を180℃まで冷却した。ついでアジピン酸64質量部を投入し、発生する水を留去しつつ、反応温度を徐々に昇温し、1時間後に250℃に到達させた。反応系を減圧下に更に昇温し、260℃で30分間重合後、重合反応を終了した。生成した重合物をテフロンシートに取り出した。得られた樹脂は、ゴム変性していないポリエステル樹脂であり、溶融粘度(測定温度140℃、剪断速度100s−1)=740Pa・s、Tg=45℃であった。 Polyester resin C: In a 3 L four-neck glass flask equipped with a stirrer, a Liebig condenser, and a thermometer, 349 parts by mass of dimethyl terephthalate ester, 341 parts by mass of dimethyl isophthalate ester, 250 parts by mass of neopentyl glycol, 347 parts by mass of ethylene glycol and 0.4 parts by mass of tetrabutyl titanate as a catalyst were charged, the temperature was gradually raised from 190 ° C. to 230 ° C., and the transesterification reaction was completed in 3 hours while distilling off the generated methanol. The temperature of the reaction was cooled to 180 ° C. Subsequently, 64 parts by mass of adipic acid was added, and while the generated water was distilled off, the reaction temperature was gradually raised and reached 250 ° C. after 1 hour. The reaction system was further heated under reduced pressure, and after polymerization at 260 ° C. for 30 minutes, the polymerization reaction was terminated. The produced polymer was taken out into a Teflon sheet. The obtained resin was a polyester resin not modified with rubber, and had a melt viscosity (measuring temperature 140 ° C., shear rate 100 s −1 ) = 740 Pa · s, Tg = 45 ° C.

・ポリエステル樹脂D:攪拌機、リービッヒ冷却管、温度計を具備した容量3Lの4つ口ガラス製フラスコに、ジメチルテレフタル酸エステル388質量部、ジメチルイソフタル酸エステル388質量部、ネオペンチルグリコール250質量部、エチレングリコール347質量部、及び触媒としてテトラブチルチタネート0.4質量部を仕込み、190℃から230℃まで徐々に昇温し、発生するメタノールを留去しつつ3時間でエステル交換反応を終了した。反応温度を徐々に昇温し、1時間後に250℃に到達させた。反応系を減圧下に更に昇温し、260℃で60分間重合後、重合反応を終了した。生成した重合物をテフロンシートに取り出した。得られた樹脂は、ゴム変性していないポリエステル樹脂であり、溶融粘度(測定温度140℃、剪断速度100s−1)=3350Pa・s、Tg=66℃であった。 Polyester resin D: In a 3 L four-neck glass flask equipped with a stirrer, a Liebig condenser, and a thermometer, 388 parts by mass of dimethyl terephthalate ester, 388 parts by mass of dimethyl isophthalate ester, 250 parts by mass of neopentyl glycol, 347 parts by mass of ethylene glycol and 0.4 parts by mass of tetrabutyl titanate as a catalyst were charged, the temperature was gradually raised from 190 ° C. to 230 ° C., and the transesterification reaction was completed in 3 hours while distilling off the generated methanol. The reaction temperature was gradually raised and reached 250 ° C. after 1 hour. The reaction system was further heated under reduced pressure, and after polymerization at 260 ° C. for 60 minutes, the polymerization reaction was terminated. The produced polymer was taken out into a Teflon sheet. The obtained resin was a polyester resin that was not rubber-modified, and had a melt viscosity (measuring temperature 140 ° C., shear rate 100 s −1 ) = 3350 Pa · s, Tg = 66 ° C.

・ポリエステル樹脂E:撹拌棒、温度計、リービッヒ冷却管を具備した2Lガラス製4つ口フラスコにジメチルテレフタレート97質量部、2,6−ジメチルナフタレート366質量部、3(4),8(9)−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカンジメタノール(三菱化学(株)製TCD−DMグリコール)157質量部、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物(三洋化成工業(株)製BPE−20F)258質量部、エチレングリコール149質量部、及び反応触媒としてチタン酸ブチルモノマー0.2質量部を仕込み、190℃、210℃、230℃各々の温度で1時間エステル交換反応を行い、発生したメタノールを溜去した。次いで、反応温度を上げ、250℃に達した時に系の減圧を開始し、溜分を除きつつ10分後に反応温度が260℃になるように昇温した。同温度で30分間重合反応を続けた後、反応を終了し、生成物をテフロンシート上に取り出した。得られたポリエステル樹脂は、ゴム変性していないポリエステル樹脂であり、溶融粘度(測定温度140℃、剪断速度100s−1)=5150Pa・s、Tg=102℃であった。 Polyester resin E: 97 parts by mass of dimethyl terephthalate, 366 parts by mass of 2,6-dimethyl naphthalate, 3 (4), 8 (9) in a 2 L glass four-necked flask equipped with a stirring bar, a thermometer, and a Liebig condenser ) -Tricyclo [5.2.1.0 2,6 ] decandimethanol (TCD-DM glycol manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), 157 parts by mass of ethylene oxide adduct of bisphenol A (BPE manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) -20F) 258 parts by mass, 149 parts by mass of ethylene glycol, and 0.2 parts by mass of butyl titanate monomer as a reaction catalyst were generated by performing an ester exchange reaction at 190 ° C, 210 ° C, and 230 ° C for 1 hour, respectively. The methanol was distilled off. Next, the reaction temperature was raised, and when the temperature reached 250 ° C., pressure reduction of the system was started, and the temperature was raised so that the reaction temperature became 260 ° C. after 10 minutes while removing the distillate. After continuing the polymerization reaction at the same temperature for 30 minutes, the reaction was terminated and the product was taken out on a Teflon sheet. The obtained polyester resin was a polyester resin not modified with rubber, and had a melt viscosity (measuring temperature: 140 ° C., shear rate: 100 s −1 ) = 5150 Pa · s, Tg = 102 ° C.

得られた各ゴム組成物について、第1実施例と同様に、160℃×20分で加硫して所定形状の試験片を作製し、得られた試験片を用いて、引張伸びと動的弾性率を測定した。また、下記方法により、低発熱性の指標としての損失正接tanδを測定した。   Each rubber composition obtained was vulcanized at 160 ° C. for 20 minutes in the same manner as in the first example to prepare a test piece of a predetermined shape, and using the obtained test piece, tensile elongation and dynamics were obtained. The elastic modulus was measured. Further, the loss tangent tan δ as an index of low heat generation was measured by the following method.

・tanδ:(株)上島製作所製の粘弾性スペクトロメータ「VR7110」を用い、温度25℃、周波数10Hz、初期歪み10%、動歪み5%の条件でtanδを測定した。tanδが小さいほど、発熱しにくく、低発熱性に優れることを示す。 Tan δ: tan δ was measured under the conditions of a temperature of 25 ° C., a frequency of 10 Hz, an initial strain of 10%, and a dynamic strain of 5% using a viscoelastic spectrometer “VR7110” manufactured by Ueshima Seisakusho. The smaller tan δ, the less heat is generated and the lower the heat build-up property.

結果は表2に示す通りであり、ゴム変性ポリエステル樹脂を配合した実施例1及び6〜8であると、ゴム変性していないポリエステル樹脂を配合した比較例12〜16に対し、低発熱性に優れていた。これは、ゴム変性することにより樹脂自体の溶融粘度が低下し、加工性(混合性)が向上すること、また、分子内にゴムブロックを有することにより変形に対して柔軟であることによるものである。なお、溶融粘度が5000Pa・sを超えるポリエステル樹脂Eを添加した比較例12では、ポリエステル樹脂の分散性が十分でないためか、引張伸びは維持しつつも、高弾性化の度合いが小さいものであった。

Figure 2012136584
The results are as shown in Table 2, and in Examples 1 and 6 to 8 in which a rubber-modified polyester resin was blended, compared to Comparative Examples 12 to 16 in which a polyester resin that was not rubber-modified was blended, low exothermic properties. It was excellent. This is because the melt viscosity of the resin itself decreases due to rubber modification, the processability (mixability) improves, and the rubber block in the molecule makes it flexible against deformation. is there. In Comparative Example 12 in which the polyester resin E having a melt viscosity exceeding 5000 Pa · s was added, the degree of high elasticity was small while maintaining the tensile elongation because the dispersibility of the polyester resin was not sufficient. It was.
Figure 2012136584

[第3実施例]
カーボンブラックの配合量の影響を調べるために、下記表3に示す配合に従い、上記第1実施例と同様の混合方法により、ゴム組成物を調製した。表3中の各成分の詳細は、第1実施例と同じである。得られた各ゴム組成物について、160℃×20分で加硫して所定形状の試験片を作製し、得られた試験片を用いて、第1実施例と同様に、引張伸びと動的弾性率を測定した。
[Third embodiment]
In order to examine the influence of the blending amount of carbon black, a rubber composition was prepared according to the blending shown in Table 3 below by the same mixing method as in the first example. Details of each component in Table 3 are the same as in the first example. Each rubber composition obtained was vulcanized at 160 ° C. for 20 minutes to produce a test piece of a predetermined shape, and using the obtained test piece, tensile elongation and dynamics were obtained in the same manner as in the first example. The elastic modulus was measured.

結果は表3に示す通りであり、カーボンブラックが未添加の比較例17と比較例18、カーボンブラックの配合量が5質量部である比較例19と比較例20とをそれぞれ対比すると明らかなように、カーボンブラックの配合量が少ないと、ゴム変性ポリエステル樹脂の添加効果は小さく、弾性率の向上効果は殆ど得られなかった。これに対し、比較例21と実施例9とを対比すると明らかなように、カーボンブラックの配合量を10質量部とすることで、ゴム変性ポリエステル樹脂の添加効果が発揮され、高弾性化効果が明確に奏されていた。   The results are as shown in Table 3, and it is clear that Comparative Example 17 and Comparative Example 18 to which no carbon black was added were compared with Comparative Example 19 and Comparative Example 20 in which the amount of carbon black was 5 parts by mass. In addition, when the amount of carbon black is small, the effect of adding the rubber-modified polyester resin is small, and the effect of improving the elastic modulus is hardly obtained. On the other hand, as is clear from the comparison between Comparative Example 21 and Example 9, by adding 10 parts by mass of carbon black, the effect of adding the rubber-modified polyester resin is exhibited and the effect of increasing elasticity is achieved. It was played clearly.

また、比較例18と比較例20と実施例9の各ゴム組成物について、ゴム変性ポリエステル樹脂相の平均粒子径を電気顕微鏡写真により測定したところ、カーボンブラック未添加の比較例18では平均粒子径が8.7μm、カーボンブラックの配合量が5質量部の比較例20では平均粒子径が3.1μmであったのに対し、カーボンブラックの配合量が10質量部の実施例9では平均粒子径が0.95μmであった。このことから、カーボンブラックの配合量が増加するにつれて、ゴム変性ポリエステル樹脂の微分散化が図られ、微分散化による高弾性化の効果が裏付けられていた。   Further, for each rubber composition of Comparative Example 18, Comparative Example 20 and Example 9, the average particle diameter of the rubber-modified polyester resin phase was measured by an electric micrograph. In Comparative Example 20 in which the amount of carbon black was 5 parts by mass, the average particle size was 3.1 μm, whereas in Example 9 in which the amount of carbon black was 10 parts by mass, the average particle size was Was 0.95 μm. From this, as the compounding amount of carbon black increased, the rubber-modified polyester resin was finely dispersed, and the effect of increasing the elasticity by the fine dispersion was supported.

カーボンブラックの配合量は、実施例1及び9〜12に示すように、10質量部以上において配合量が多いほど、弾性率が大きく向上したが、150質量部を超えた比較例22では、引張伸びの低下が大きく実用レベルに達しないものであった。

Figure 2012136584
As shown in Examples 1 and 9 to 12, the blending amount of carbon black greatly improved as the blending amount increased at 10 parts by mass or more, but in Comparative Example 22 exceeding 150 parts by mass, The drop in elongation was so great that it did not reach the practical level.
Figure 2012136584

[第4実施例]
ゴム変性ポリエステル樹脂の配合量の影響を調べるために、下記表4に示す配合に従い、上記第1実施例と同様の混合方法により、ゴム組成物を調製した。表4中の各成分の詳細は、第1実施例と同じである。得られた各ゴム組成物について、160℃×20分で加硫して所定形状の試験片を作製し、得られた試験片を用いて、第1実施例と同様に、引張伸びと動的弾性率を測定するとともに、引張強度も測定した。引張強度の測定方法は以下の通りである。
[Fourth embodiment]
In order to examine the influence of the blending amount of the rubber-modified polyester resin, a rubber composition was prepared by the same mixing method as in the first example according to the blending shown in Table 4 below. The details of each component in Table 4 are the same as in the first example. Each rubber composition obtained was vulcanized at 160 ° C. for 20 minutes to produce a test piece of a predetermined shape, and using the obtained test piece, tensile elongation and dynamics were obtained in the same manner as in the first example. The elastic modulus was measured and the tensile strength was also measured. The measuring method of tensile strength is as follows.

・引張強度:JIS K6251に準じて引張試験(ダンベル3号形、雰囲気温度23℃)を実施。 -Tensile strength: A tensile test (dumbbell No. 3, type, ambient temperature 23 ° C.) is performed according to JIS K6251.

結果は表4に示す通りであり、1質量部以上のゴム変性ポリエステル樹脂の添加で、弾性率の向上が見られ、配合量を増やすほど、弾性率が向上した。但し、ゴム変性ポリエステル樹脂の配合量が60質量部であり、多すぎた比較例23では、引張強度が大幅に低下し、実用レベルに達しないものであった。

Figure 2012136584
A result is as showing in Table 4, and the elasticity modulus improved by the addition of 1 mass part or more of the rubber-modified polyester resin, and the elasticity modulus improved as the blending amount increased. However, the compounding amount of the rubber-modified polyester resin was 60 parts by mass, and in Comparative Example 23, which was too much, the tensile strength was significantly reduced and the practical level was not reached.
Figure 2012136584

Claims (5)

ジエン系ゴム100質量部に、カーボンブラック10〜150質量部を配合するとともに、イソプレン及び/又は1,3−ブタジエンの重合体からなるゴムブロックを分子内に20〜50質量%有する熱可塑性のポリエステル樹脂1〜50質量部を配合し前記ジエン系ゴム中に分散させてなるゴム組成物。   Thermoplastic polyester having 10 to 150 parts by mass of carbon black in 100 parts by mass of diene rubber and 20 to 50% by mass of a rubber block made of a polymer of isoprene and / or 1,3-butadiene in the molecule. A rubber composition comprising 1 to 50 parts by mass of a resin and dispersed in the diene rubber. 前記ポリエステル樹脂のガラス転移温度が130℃以下であることを特徴とする請求項1記載のゴム組成物。   The rubber composition according to claim 1, wherein the polyester resin has a glass transition temperature of 130 ° C. or lower. 前記ポリエステル樹脂が平均粒子径1μm以下の分散相を形成してなる請求項1又は2記載のゴム組成物。   The rubber composition according to claim 1 or 2, wherein the polyester resin forms a dispersed phase having an average particle diameter of 1 µm or less. 前記ポリエステル樹脂は140℃における剪断速度100s−1での溶融粘度が5000Pa・s以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載のゴム組成物。 The rubber composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the polyester resin has a melt viscosity of 5000 Pa · s or less at a shear rate of 100 s -1 at 140 ° C. 前記ポリエステル樹脂は、ポリイソプレンジオール、ポリブタジエンジオール及びイソプレンブタジエン共重合体ジオールからなる群から選択される少なくとも1種のジオール成分を二塩基酸成分と反応させて得られるものである請求項1〜4のいずれか1項に記載のゴム組成物。   The polyester resin is obtained by reacting at least one diol component selected from the group consisting of polyisoprene diol, polybutadiene diol and isoprene butadiene copolymer diol with a dibasic acid component. The rubber composition according to any one of the above.
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