JP2018138648A - 低不飽和大豆油で伸展されたスチレン/ブタジエンゴム及びその部品を有するタイヤ - Google Patents
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Abstract
Description
一側面において、エラストマー、特に高粘度エラストマーのそのようなプレブレンド式伸展は、大豆油などの植物トリグリセリド油を用いて教示及び/又は実践されている。
従来の大豆油は、脂肪酸の飽和、モノ不飽和及びポリ不飽和トリグリセリドエステルの混合物を含むと理解されている。大豆油の不飽和エステル含量は、従来、オレイン酸ベースのエステルの形態の最低限量のモノ不飽和トリグリセリドエステル含量(例えば、大豆油の不飽和脂肪酸エステル成分の約20〜約35パーセント)を含み、ゆえに大豆油の不飽和エステルの主含量は、約70〜約80パーセントの、主に二官能性リノール酸エステルと三官能性リノレン酸エステルを含有するポリ不飽和エステルを含むと理解されている。
(A)有機溶媒溶液中で、スチレン及び1,3−ブタジエンを含むモノマーのアニオン開始重合により、合成スチレン/ブタジエンエラストマー(SSBR)を、前記SSBRと溶媒を含むセメント中に含有される形で形成させ;
(B)前記セメント中の前記モノマーの前記重合を停止させ;
(C)約5〜約60、あるいは約10〜約40phrの特殊大豆油を前記セメントとブレンドし、そして
(D)前記SSBRを、前記SSBRと前記トリグリセリド植物油を含む複合材料として回収する
ことを含み、
前記特殊大豆油は、脂肪酸の飽和、モノ不飽和及びポリ不飽和トリグリセリドエステルの混合物を含む植物トリグリセリド油であり、その不飽和脂肪酸エステル含量は、少なくとも約65パーセント、あるいは約75〜約95パーセントのモノ不飽和オレイン酸を含み、残りの不飽和エステルは主にジ不飽和リノール酸エステルとトリ不飽和リノレン酸エステルを含ポリ不飽和酸エステルを含む。
さらに本発明に従って、特殊大豆油で伸展されたSSBRの複合材料を提供する。
一態様において、そのようなSSBRは、スズ又はケイ素結合SSBRとして提供される。
さらに本発明に従って、前記特殊大豆油伸展SSBRを含有し、さらにトリグリセリド植物油及び石油系オイルの少なくとも一つを含むゴム組成物への添加剤(特殊大豆油伸展SSBR中に含有される特殊大豆油のほかに)も含有するゴム組成物を提供する。従って、そのような追加のトリグリセリド油及び/又は石油系オイルはゴム組成物自体に添加される。そのような追加の植物トリグリセリド油の代表は、例えば、大豆油、ヒマワリ油、コーン油、菜種油、キャノーラ油及び追加の大豆油(前記追加の大豆油は、オレイン酸エステル含量が例えば約15〜約30パーセントの範囲である)の少なくとも一つを含みうる。
実施において、有機溶媒溶液中でのそのようなSSBRの製造に使用されるアニオン重合は、典型的には、スチレン及び1,3−ブタジエンモノマーを含有する有機溶液重合媒体に有機リチウム開始剤を添加することによって開始される。そのような重合は、典型的には、連続又はバッチ重合技術を利用して実施される。そのような連続重合では、モノマー及び開始剤は、有機溶媒の重合媒体に連続的に添加され、合成されたゴム状スチレン/ブタジエンエラストマー(SSBR)は、その有機溶媒溶液中にそのセメントとして連続的に取り出される。そのような連続重合は、典型的には複数の反応器系で実施される。
さらに本発明に従って、ゴム組成物を提供する。該ゴム組成物は、100重量部のゴムあたりの重量部(phr)を基にして、
(A)下記を含む共役ジエン系エラストマー:
(1)約50〜約100、あるいは約50〜約80phrの、特殊大豆油伸展SSBR(本発明に従って特殊大豆油で伸展されたSSBRのSSBR成分)、及び、それに応じて
(2)約0〜約50、あるいは約20〜約50phrの、イソプレン及び1,3−ブタジエンの少なくとも一つのポリマー、及び、スチレンとイソプレン及び1,3−ブタジエンの少なくとも一つとのコポリマーの少なくとも一つを含む少なくとも一つの追加のエラストマー(前記トリグリセリド油伸展SSBRのほかに、従って前記トリグリセリド油伸展SSBR以外);
(B)約40〜約110、あるいは約50〜約80phrの下記を含む補強フィラー:
(1)アモルファス合成シリカ(例えば沈降シリカ)、又は
(2)ゴム補強カーボンブラック、又は
(3)沈降シリカとゴム補強カーボンブラックの組合せ(例えば、シリカ豊富補強フィラーの場合、約20〜約99重量パーセントの沈降シリカ、あるいは約55〜約99重量パーセントの沈降シリカ、あるいはカーボンブラック豊富補強フィラーの場合、約20〜約45重量パーセントの沈降シリカを含有する);
(C)シリカカップリング剤(前記補強フィラーが沈降シリカを含有する場合、前記沈降シリカのための)であって、前記沈降シリカ上のヒドロキシル基(例えばシラノール基)と反応する部分と前記共役ジエン系エラストマー(前記SSBRを含む)の炭素炭素二重結合と相互作用する別の異なる部分とを有するシリカカップリング剤
を含む。
前記追加のゴム、又はエラストマーの代表例は、例えば、シス1,4−ポリイソプレン、シス1,4−ポリブタジエン、イソプレン/ブタジエン、スチレン/イソプレン、スチレン/ブタジエン、及びスチレン/イソプレン/ブタジエンエラストマーである。使用できるエラストマーの追加例は、3,4−ポリイソプレンゴム、カルボキシル化ゴム、ケイ素結合及びスズ結合星状枝分れエラストマーなどである。多くの場合、所望のゴム又はエラストマーは、シス1,4−ポリブタジエン、スチレン/ブタジエンゴム及びシス1,4−ポリイソプレンゴムである。
(A)ビス(3−トリアルコキシシリルアルキル)ポリスルフィド(その連結ブリッジ中に平均約2〜約4個の範囲の硫黄原子を含有する)、又は
(B)有機アルコキシメルカプトシラン、又は
(C)それらの組合せ
を含む。
当業者であれば、加硫可能ゴム組成物は、ゴム配合分野で一般的に知られている方法によって配合されるであろうことは容易に分かるはずである。例えば、様々な追加の硫黄加硫可能エラストマーを、前記SSBR複合材料及び様々な一般的に使用されている添加剤材料、例えば、硫黄及び硫黄供与体の硬化剤、硫黄加硫硬化補助剤、例えば、活性化剤及び遅延剤及び加工添加剤、粘着付与樹脂を含む樹脂及び可塑剤、石油系又は石油由来プロセスオイルならびに前記トリグリセリド伸展SSBR以外のトリグリセリド、ゴム補強フィラーなどのフィラー、顔料、脂肪酸、酸化亜鉛、ワックス、抗酸化剤及びオゾン劣化防止剤及びしゃく解剤などと混合するなどの方法である。当業者には分かる通り、硫黄加硫可能材料及び加硫した材料(ゴム)の使用目的に応じて、上記添加剤は選択され、従来量で一般的に使用される。硫黄供与体の代表例は、元素硫黄(遊離硫黄)、アミンジスルフィド、ポリマー性ポリスルフィド及び硫黄オレフィン付加物などである。通常、硫黄加硫剤は元素硫黄であるのが望ましい。硫黄加硫剤は、例えば約0.5〜8phrの範囲の量で使用できるが、1.5〜6phrの範囲が好適であることが多い。粘着付与樹脂の典型的な量は、使用される場合、例えば約0.5〜約10phr、通常約1〜約5phrを含みうる。加工助剤の典型的な量は約1〜約50phrを含む。追加のプロセスオイルが所望される場合、加硫可能ゴム組成物への配合中に、特殊大豆油伸展SSBR中に含有される伸展用特殊大豆油のほかに、添加されてもよい。追加の石油系又は石油由来オイルは、例えば芳香族系油、パラフィン系油、ナフテン系油、及び低PCA油、例えばMEW油、TDAE油及び重ナフテン系油などでありうるが、低PCA油が好適であろう。抗酸化剤の典型的な量は例えば約1〜約5phrを含む。代表的抗酸化剤は、例えばジフェニル−p−フェニレンジアミン及びその他、例えばThe Vanderbilt Rubber Handbook(1978),344〜346ページに開示されているものであろう。オゾン劣化防止剤の典型的な量は例えば約1〜5phrを含む。脂肪酸の典型的な量は、使用される場合、ステアリン酸などでありうるが、約0.5〜約3phrを含む。酸化亜鉛の典型的な量は例えば約2〜約5phrを含む。ワックスの典型的な量は約1〜約5phrを含む。微晶質ワックスが使用されることが多い。しゃく解剤の典型的な量は、使用される場合、例えば約0.1〜約1phrの量で使用されうる。典型的なしゃく解剤は、例えば、ペンタクロロチオフェノール及びジベンズアミドジフェニルジスルフィドであろう。
本実施例において、有機溶液アニオン重合されたスチレン及び1,3−ブタジエンモノマー(SSBR)を、植物トリグリセリド大豆油として高モノ不飽和オレイン酸エステル成分を有する特殊大豆油で伸展することの効果を評価し、著しく低いオレイン酸エステル成分含量を含有するより従来的な大豆油と比較する。
実験ゴムサンプルBは、特殊大豆油で伸展されたSSBRを含有していた(大豆油をSSBRセメントとプレブレンドしてその複合材料を形成)。
4N330ゴム補強カーボンブラック、ASTM識別
5主に、ステアリン酸、パルミチン酸及びオレイン酸を含む
6スルフェンアミド及びジフェニルグアニジン促進剤
以下の表2に、表1の基本的配合に基づくゴム組成物の硬化挙動及び様々な物理的性質を示し、ここに対照ゴムサンプルA及び実験ゴムサンプルBとして報告する。応力−歪、ホットリバウンド及び硬度値など、硬化ゴムサンプルが試験される場合、ゴムサンプルは約14分間、約160℃の温度で硬化された。
表2において、高オレイン酸エステル成分含量(70パーセント)を含有し、ゆえに著しく低不飽和の特殊大豆油で伸展されたSSBRの複合材料を含有する実験ゴムサンプルBは、剛性値(硬化ゴムの貯蔵弾性率G’値)が、例えば、15パーセント歪で1224kPaのゴム組成物をもたらしたことが分かる。これは、低オレイン酸エステル成分含量を含有し、ゆえに著しく高不飽和大豆油である従来的な大豆油で伸展されたSSBRの複合材料を含有する対照ゴムサンプルAの1140kPaという値に比べて、剛性値(弾性率G’)の有益な増大であった。
1.油展スチレン/ブタジエンゴム(SSBR)の製造法であって、特殊な大豆トリグリセリド油を、有機溶媒とスチレン/ブタジエンゴムを含むセメントとブレンドし、そして前記特殊大豆油とSSBRを含む前記セメントから複合材料を回収することを含み、前記特殊大豆油は、飽和及び不飽和脂肪酸エステルの混合物を含み、前記特殊大豆油の不飽和エステル部分は、少なくとも65パーセントのオレイン酸エステルを含む方法。
(A)有機溶媒溶液中で、スチレン及び1,3−ブタジエンを含むモノマーのアニオン開始重合により、合成スチレン/ブタジエンエラストマー(SSBR)を、前記SSBRと前記溶媒を含むセメント中に含有される形で形成させ;
(B)前記セメント中の前記モノマーの前記重合を停止させ;
(C)約5〜約60phrの特殊大豆油を前記セメントとブレンドし、そして
(D)前記SSBRを、前記SSBRと前記特殊大豆油を含む複合材料として回収する
ことを含み、
前記特殊大豆油は、脂肪酸の飽和、モノ不飽和及びポリ不飽和トリグリセリドエステルの混合物を含む植物トリグリセリド油であり、その不飽和エステル含量は、少なくとも約65パーセントのモノ不飽和オレイン酸を含む、1記載の方法。
6.前記SSBRが、アミン、シロキシ、カルボキシル及びヒドロキシル基の少なくとも一つを含む少なくとも一つの官能基を含有する官能化SSBRである、1記載の方法。
8.前記SSBRが、不活性溶媒の存在下でn−ブチルリチウムを開始剤として使用するスチレンと1,3−ブタジエンのアニオン開始重合の生成物である、2記載の方法。
11.前記SSBRがスチレンと1,3−ブタジエンモノマーのアニオン開始重合生成物である、10記載のゴム組成物。
14.11記載のゴム組成物を含む部品を有するタイヤ。
15.12記載のゴム組成物を含む部品を有するタイヤ。
(A)下記を含む共役ジエン系エラストマー:
(1)約50〜約100phrの、10記載の特殊大豆油伸展SSBR複合材料、及び、それに応じて
(2)約0〜約50phrの、イソプレン及び1,3−ブタジエンの少なくとも一つのポリマー、及び、スチレンとイソプレン及び1,3−ブタジエンの少なくとも一つとのコポリマーの少なくとも一つを含む少なくとも一つの追加のエラストマー;
(B)約40〜約110phrの下記を含む補強フィラー:
(1)アモルファス合成シリカ(例えば沈降シリカ)、又は
(2)ゴム補強カーボンブラック、又は
(3)沈降シリカとゴム補強カーボンブラックの組合せ;
(C)シリカカップリング剤(前記補強フィラーが沈降シリカを含有する場合、前記沈降シリカのための)であって、前記沈降シリカ上のヒドロキシル基と反応する部分と前記共役ジエン系エラストマーの炭素炭素二重結合と相互作用する別の異なる部分とを有するシリカカップリング剤
を含み、
前記特殊大豆油は、脂肪酸の飽和、モノ不飽和及びポリ不飽和トリグリセリドエステルの混合物を含む植物トリグリセリド油であり、その不飽和エステル含量は、少なくとも約65パーセントのモノ不飽和オレイン酸を含むゴム組成物。
18.前記補強フィラーが、ゴム補強カーボンブラックと沈降シリカの組合せであって、約20〜約99重量パーセントの前記沈降シリカを含有する、16記載のゴム組成物の部品を有するタイヤ。
前記特殊大豆油は、脂肪酸の飽和、モノ不飽和及びポリ不飽和トリグリセリドエステルの混合物を含む植物トリグリセリド油であり、その不飽和エステル含量は、約75〜約95パーセントのモノ不飽和オレイン酸を含み、飽和及び不飽和脂肪酸を合わせると、約65〜約90パーセントのモノ不飽和オレイン酸エステルを含み、残りの不飽和脂肪酸エステルはポリ不飽和脂肪酸エステルを含むゴム組成物。
Claims (20)
- 油展スチレン/ブタジエンゴム(SSBR)の製造法であって、特殊な大豆トリグリセリド油を、有機溶媒とスチレン/ブタジエンゴムを含むセメントとブレンドし、そして前記特殊大豆油とSSBRを含む前記セメントから複合材料を回収することを含み、前記特殊大豆油は、飽和及び不飽和脂肪酸エステルの混合物を含み、前記特殊大豆油の不飽和エステル部分は、少なくとも65パーセントのオレイン酸エステルを含むことを特徴とする方法。
- トリグリセリド植物油伸展有機溶液重合調製スチレン/ブタジエンエラストマーの製造法であって、100重量部のエラストマーあたりの重量部(phr)を基にして、
(A)有機溶媒溶液中で、スチレン及び1,3−ブタジエンを含むモノマーのアニオン開始重合により、合成スチレン/ブタジエンエラストマー(SSBR)を、前記SSBRと前記溶媒を含むセメント中に含有される形で形成させ;
(B)前記セメント中の前記モノマーの前記重合を停止させ;
(C)5〜60phrの特殊大豆油を前記セメントとブレンドし、そして
(D)前記SSBRを、前記SSBRと前記特殊大豆油を含む複合材料として回収する
ことを含み、
前記特殊大豆油は、脂肪酸の飽和、モノ不飽和及びポリ不飽和トリグリセリドエステルの混合物を含む植物トリグリセリド油であり、その不飽和エステル含量は、少なくとも65パーセントのモノ不飽和オレイン酸を含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 前記特殊大豆油の前記不飽和エステル部分が、75〜95パーセントのモノ不飽和オレイン酸エステル成分と、少なくとも1パーセントのリノレン酸エステル成分を含有することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記特殊大豆油の前記不飽和エステル部分が、75〜95パーセントのモノ不飽和オレイン酸エステルと、1.5〜5パーセントのリノレン酸エステル成分を含有することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記SSBRがスズ又はケイ素結合SSBRであることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記SSBRが、アミン、シロキシ、カルボキシル及びヒドロキシル基の少なくとも一つを含む少なくとも一つの官能基を含有する官能化SSBRであることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記SSBRがスズ又はケイ素結合SSBRであることを特徴とする、請求項6に記載の方法。
- 前記SSBRが、不活性溶媒の存在下でn−ブチルリチウムを開始剤として使用するスチレンと1,3−ブタジエンのアニオン開始重合の生成物であることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
- 特殊大豆油で伸展された前記SSBRの複合材料であって、前記特殊大豆油は、脂肪酸の飽和、モノ不飽和及びポリ不飽和トリグリセリドエステルの混合物を含む植物トリグリセリド油であり、その不飽和エステル含量は、少なくとも65パーセントのモノ不飽和オレイン酸を含むことを特徴とする複合材料。
- 特殊大豆油で伸展されたスチレン/ブタジエンゴム(SSBR)を含有することを特徴とする、請求項9に記載のゴム組成物。
- 前記SSBRがスチレンと1,3−ブタジエンモノマーのアニオン開始重合生成物であることを特徴とする、前記請求項10に記載のゴム組成物。
- 前記ゴム組成物が、ヒマワリ油、菜種油、コーン油、キャノーラ油及び追加の大豆油(前記追加の大豆油の不飽和エステルは、15〜30パーセントの範囲のモノ不飽和オレイン酸エステル含量を有する)の少なくとも一つを含む少なくとも一つの追加の植物トリグリセリド油を含有する、請求項10に記載のゴム組成物。
- 請求項10に記載のゴム組成物を含むことを特徴とする部品を有するタイヤ。
- 請求項11に記載のゴム組成物を含むことを特徴とする部品を有するタイヤ。
- 請求項12に記載のゴム組成物を含むことを特徴とする部品を有するタイヤ。
- ゴム組成物であって、100重量部のゴムあたりの重量部(phr)を基にして、
(A)下記を含む共役ジエン系エラストマー:
(1)50〜100phrの、請求項10に記載の特殊大豆油伸展SSBR複合材料、及び、それに応じて
(2)0〜50phrの、イソプレン及び1,3−ブタジエンの少なくとも一つのポリマー、及び、スチレンとイソプレン及び1,3−ブタジエンの少なくとも一つとのコポリマーの少なくとも一つを含む少なくとも一つの追加のエラストマー;
(B)40〜110phrの下記を含む補強フィラー:
(1)アモルファス合成シリカ(例えば沈降シリカ)、又は
(2)ゴム補強カーボンブラック、又は
(3)沈降シリカとゴム補強カーボンブラックの組合せ;
(C)前記補強フィラーが沈降シリカを含有する場合における、前記沈降シリカのためのシリカカップリング剤であって、前記沈降シリカ上のヒドロキシル基と反応する部分と前記共役ジエン系エラストマーの炭素炭素二重結合と相互作用する別の異なる部分とを有するシリカカップリング剤
を含み、
前記特殊大豆油は、脂肪酸の飽和、モノ不飽和及びポリ不飽和トリグリセリドエステルの混合物を含む植物トリグリセリド油であり、その不飽和エステル含量は、少なくとも65パーセントのモノ不飽和オレイン酸を含むことを特徴とするゴム組成物。 - 前記補強フィラーがゴム補強カーボンブラックであることを特徴とする、請求項16に記載のゴム組成物の部品を有するタイヤ。
- 前記補強フィラーが、ゴム補強カーボンブラックと沈降シリカの組合せであって、20〜99重量パーセントの前記沈降シリカを含有することを特徴とする、請求項16に記載のゴム組成物の部品を有するタイヤ。
- 前記補強フィラーが、ゴム補強カーボンブラックと沈降シリカの組合せであって、20〜45重量パーセントの前記沈降シリカを含有することを特徴とする、請求項16に記載のゴム組成物の部品を有するタイヤ。
- 請求項9に記載の特殊大豆油で伸展されたスチレン/ブタジエンゴム(SSBR)を含有するゴム組成物であって、
前記特殊大豆油は、脂肪酸の飽和、モノ不飽和及びポリ不飽和トリグリセリドエステルの混合物を含む植物トリグリセリド油であり、その不飽和エステル含量は、75〜95パーセントのモノ不飽和オレイン酸を含み、飽和及び不飽和脂肪酸を合わせると、65〜90パーセントのモノ不飽和オレイン酸エステルを含み、残りの不飽和脂肪酸エステルはポリ不飽和脂肪酸エステルを含むことを特徴とするゴム組成物。
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