JP2849237B2 - ゴム組成物 - Google Patents

ゴム組成物

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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
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  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐破壊特性および耐摩
耗性を損なうことなく大きな滑り摩擦抵抗性を有し、し
かも比重の小さなゴム組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、タイヤは勿論、他のゴム製品にお
いても、従来の耐破壊特性および耐摩耗性を損なうこと
なく、色々な使用条件下で大きな滑り摩擦抵抗性を有す
るゴム製品へのニーズが高まりつつある。他方、最近の
地球環境保全という観点よりゴム製品の軽量化というニ
ーズも高まってきている。
【0003】かかるニーズに対し、滑り摩擦抵抗性を高
めるために、乳化重合にて得られる、tan δの大きなス
チレンブタジエンゴムを使用し、カーボンブラックの充
填量を多くし、適正なゴム硬度および実用上における加
工性を考慮した上でオイルを多量に配合するという方法
が採用されている。しかし、このような配合条件では現
在要求されているような滑り摩擦抵抗性を十分に得るこ
とはできず、また動的使用条件下でゴム製品内部の発熱
が大きくなり、ゴムの劣化に伴う耐久性が著しく低下す
るばかりでなく、ゴム製品の比重も大きくなるという問
題がある。
【0004】近年、上述の方法に代わり、溶液重合によ
るスチレンブタジエンゴムに対する種々の検討により、
特定の分子構造を持つ溶液重合によるスチレンブタジエ
ンゴムの適用とか、ゴム中に特殊な繊維または充填剤を
配合する等の方法が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、適用すべき重
合体の分子構造を特定化することにより得られる滑り摩
擦抵抗性は、通常の路面上ではかなり良好な効果を奏す
るものの、氷の上では十分な効果が得られなかった。ま
た、ゴム中に特殊な繊維または充填剤を配合する場合に
は、かかる氷上においても滑り摩擦抵抗性において良好
な効果を得ることができるが、添加した繊維や充填剤が
ゴム中で、いわゆる異物としてふるまうため、耐破壊特
性や耐摩耗性において著しい低下を来すことが大きな欠
点となる。
【0006】以上のように、耐破壊特性および耐摩耗性
を損なうことなく、いかなる状態の路面においても大き
な滑り摩擦抵抗性を有し、なおかつ比重の小さなゴム組
成物は現在までのところ得られていないのが実状であ
る。そこで、本発明の目的は、耐破壊特性および耐摩耗
性を損なうことなく、いかなる状態の路面においても大
きな滑り摩擦抵抗性を有し、なおかつ比重の小さなゴム
組成物を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らの検討の結
果、ゴム組成物に特殊な配合薬品を入れることにより、
ゴムと粒子状物質との間に界面結合を形成せしめたとし
ても、例えばタイヤ等のように動的な外部変形が断続的
に入力されるような場合には、かかる方法で形成され得
る界面結合は必ずしも十分とはいえないことが分かって
きた。そこで、本発明者らは、ゴムと粒子状物質との間
において有効な界面結合を形成させるべく更に鋭意検討
した結果、添加された粒子状物質とゴムとの界面で共架
橋構造を形成させた場合に上記課題を解決し得ることを
見い出し、本発明を完成するに至った。
【0008】すなわち、本発明のゴム組成物は、ゴム成
分100重量部に対して、平均粒径1〜500μm、か
つ融点110℃以上の結晶性シンジオタクチック−1,
2−ポリブタジエン樹脂を5〜60重量部配合されてお
り、前記樹脂が粒状で分散されてなることを特徴とす
る。
【0009】本発明において使用するシンジオタクチッ
ク−1,2−ポリブタジエン樹脂の粒子は、粒径が1〜
500 μm の範囲内であることを要する。この粒径が1μ
m 未満の場合は、本発明の目的である滑り摩擦抵抗性の
向上が十分ではないという問題がある。一方、粒径が 5
00μm を越えると耐破壊特性や耐摩耗特性が低下するた
め、好ましくない。ここで用いるシンジオタクチック−
1,2−ポリブタジエン樹脂の形状は粒状であることが
好ましい。すなわち、樹脂がゴム組成物に練り込まれた
後、樹脂の最長径と最短径の比Mの平均値が6以下、好
ましくは4以下であることである。本発明で用いる樹脂
がミクロ短繊維状の場合、配合ゴムの加工時、例えばロ
ール作業や押出し時に配向するため、本発明の目的であ
る摩擦係数の向上に対する効果も方向依存性を持ち、好
ましくないからである。また、かかるシンジオタクチッ
ク−1,2−ポリブタジエン樹脂の粒子は、融点が 110
℃以上のものである必要がある。融点が 110℃未満のシ
ンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン樹脂は結晶
化度が低いため、粒子自体の硬さが低くなるので好まし
くない。また、動的な使用条件下では内部発熱により粒
子が軟化したり変形したりするため、目的とする滑り摩
擦抵抗性の改善が達成できないという問題も生じる。
【0010】本発明のゴム組成物においては、ゴム分 1
00重量部に対し上記シンジオタクチック−1,2−ポリ
ブタジエン樹脂の粒子の割合が5重量部未満であると、
得られるゴム製品の滑り摩擦抵抗性の向上は殆ど認めら
れず、また比重の低下に関する寄与も少ない。一方、こ
のシンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン樹脂の
粒子の割合が60重量部を越える場合には、得られるゴム
製品の滑り摩擦抵抗性の向上及び比重の低下に対する効
果は見られるが、反面、ゴム製品の耐破壊特性や耐摩耗
性が大きく低下するばかりか、ゴム組成物の加工性も著
しく悪化し、実用に適しなくなるので、好ましくない。
【0011】上記シンジオタクチック−1,2−ポリブ
タジエンの製造方法としては、例えば特公昭53−39917
号公報、特公昭54−5436号公報、特公昭56−18005 号公
報等に記載された方法を用いることができる。但し、本
発明に用い得るシンジオタクチック−1,2−ポリブタ
ジエンの製造方法は、これらの方法に限定されるもので
はない。
【0012】尚、本発明のゴム組成物は、ゴム業界で通
常用いられる配合剤、例えば他のポリマー、カーボンブ
ラック、加硫剤、加硫促進剤等を適宜必要量配合するこ
とができるのは勿論のことである。
【0013】
【作用】本発明のゴム組成物には、高結晶性のシンジオ
タクチック−1,2−ポリブタジエン樹脂の粒子が分散
されており、従って、このゴム組成物の表面は硬い粒子
状物質が露出した構造を有している。よって、濡れた路
面や氷上においても、良好な滑り摩擦抵抗性を有する。
また、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン樹
脂は加硫等によりゴムとの間に強固な架橋構造を形成す
る。このため、タイヤのように、動的な外部変形が断続
的に入力されるゴム製品に用いた場合でも、従来のゴム
組成物とは異なり粒子がマトリックスたるゴムから剥
離、脱落することが殆どなくなり、耐破壊特性や耐摩耗
性が著しく改善される。
【0014】
【実施例】以下、実施例および比較例によって本発明を
具体的に説明する。初めに、以下の実施例における各物
性値の測定方法について述べる。 1) シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン樹脂
の融点 セイコー電子(株)製の示唆熱分析計DSC200 を用
い、昇温速度10℃/分で30℃から250 ℃までの温度範囲
で昇温し、得られた吸熱ピークから融点温度を測定し
た。
【0015】2) すべり摩擦抵抗性 ドライスキッド抵抗性:岩本製作所(株)製のスペ
クトロメーターを用い、30℃、周波数10Hzにおける Tan
δの値を指標とした。結果は指数で表示し、値の大きい
程良好であることを示す。 ウェットスキッド抵抗性:スタンレー社製スキッド
抵抗計を用いて室温で測定した。結果は指数で表示し、
値の大きい程良好であることを示す。 アイススキッド抵抗性:ゴムの氷上摩擦係数、特に
0℃付近の湿潤状態における氷上摩擦係数は、表面温度
が−0.5 ℃の氷上に通常加硫法により得られたスラブシ
ートより得た試料表面(試料寸法、長さ10mm、幅10mm、
厚さ5mm) と氷を接触させ、協和海面科学 (株) 製の動
・静摩擦係数計を用いて測定した。測定条件として、荷
重5kgf /cm2 とし、滑り速度10mm/sec、雰囲気温度−
2℃、表面状態は鏡面に近似して行った。
【0016】3) 破壊特性:JIS K 6301に準拠して測定
し、引張強さの指数として表示した。値の大きい程結果
が良好である。 4) 耐摩耗性:岩本製作所(株)製のランボーン摩耗測
定機により測定した。結果は指数で表示し、値の大きい
程良好であることを示す。 5) 比重:東洋精機(株)製のオートマチックデエンシ
メーター(AVTOMATIC DENSIMETER) を用いて測定した。
【0017】次に、本実施例で用いたシンジオタクチッ
ク−1,2−ポリブタジエン樹脂の製造方法について説
明する。空気を窒素ガスで置換した容量2l のオートク
レーブに脱水ベンゼン760 ccを入れ、1,3−ブタジエ
ン 74 gを溶解した。これにコバルトオクトエート1mm
ol(濃度1m mol/ccのベンゼン溶液を使用) を加え、1
分後にトリエチルアルミニウム2m mol(濃度1m mol/cc
のベンゼン溶液)を加え、撹拌し、次いで1分後に表1
に示す量のアセトンを添加した。更に1分後、二酸化炭
素0.6m mol(濃度0.3 m mol/ccのベンゼン溶液)を添加
し、10℃で60分間撹拌し、1,3−ブタジエンの重合を
行った。
【0018】得られたシンジオタクチック−1,2−ポ
リブタジエン樹脂生成液に、2,4−ジ−ターシャリ−
ブチル−p−クレゾール 0.75 gを加えた。次いで、メ
タノール 1000 ccの中に、シンジオタクチック−1,2
−ポリブタジエン樹脂生成液を加え、シンジオタクチッ
ク−1,2−ポリブタジエン樹脂を析出沈澱させた。こ
のシンジオタクチック−1,2−ポリブタジエンを更に
メタノールで洗浄し、メタノールをろ別した後、真空乾
燥した。
【0019】
【0020】次に、上述のようにして製造したシンジオ
タクチック−1,2−ポリブタジエン樹脂とゴムとの間
の共架橋構造の有無を以下に示す方法により判定した。
厚さ約1mmのシンジオタクチック−1,2−ポリブタジ
エン樹脂またはナイロン−6のシートと、表2に示す配
合処方(重量部)により混練した厚さ約1mmの未加硫ゴ
ムシートとを、図1に示すように端部にセロファンフィ
ルム2を介在させて張り合わせ、2mm厚シート用プレス
金型中で所定の加硫条件で加硫した。
【0021】次いで、このシートを幅1cmに裁断した
後、図1に示す剥離試験を剥離速度20mm/minにて行っ
た。剥離試験の結果、図1に示す樹脂1の側にゴム3の
付着が殆んど認められない場合(界面剥離)には共架橋
性無しとし、一方、樹脂1の側にゴム3が明らかに付着
している場合(凝集剥離)には、共架橋性有りと判断し
た。結果を表3に示す。
【0022】
【0023】
【0024】表3から分かるように、シンジオタ
クチック−1,2−ポリブタジエン樹脂を粒子状物質と
してゴム組成物中に配合し、その配合物を通常の方法で
加硫した場合、マトリックスとなるゴム部と当該粒子状
物質との界面において共架橋構造を有することは明らか
である。よって、共架橋構造を形成し得ないナイロン−
6の粒子状物質と比べて、著しく破壊強度の面において
向上効果があることが分かる。また、このような破壊強
度の向上効果は、以下に示す耐摩耗性においても充分な
効果を示すことを期待することができる。
【0025】実施例1〜4、比較例1〜3 表1に示すシンジオタクチック−1,2−ポリブタジエ
ン樹脂A,B,C,D,E,Fを通常実施される方法に
て平均粒径 150μm とした。なお、粒径の測定は ALPI
NE社製エアージェットシープ粒度測定機 200 LS 型を用
いて測定し、累積50%の粒径をもって平均粒径とした。
得られたシンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン
樹脂を表4に示す配合処方(重量部)にて配合し、加硫
物を得た。得られた加硫物の物性を表4に併記する。
【0026】
【表4】
【0027】実施例5〜8,比較例4〜6 表1に示すシンジオタクチック−1,2−ポリブタジエ
ン樹脂Bを通常実施される方法にて粉砕時間を調製する
ことにより表5に示す平均粒子径とした。
【0028】 表5に示すシンジオタクチック−1,2−ポリブタジ
エン樹脂を表6に示す配合処方(重量部)にて配合し、
加硫物を得た。得られた加硫物の物性を表6に併記す
る。
【0029】
【表6】
【0030】実施例9〜11、比較例7〜9 表5に示すB−3のシンジオタクチック−1,2−ポリ
ブタジエン樹脂を使用し、これを表7に示す配合処方
(重量部)にて配合し、加硫物を得た。得られた加硫物
の物性を表7に併記する。
【0031】
【表7】 注)混練性の評価基準は下記の通りである。 〇:混練物がロール上でシート状一体物となり、後の加
工ができる。 ×:混練物がロール上で一体物とならず、後の作業がで
きない。
【0032】
【発明の効果】実施例における試験結果からも明らかな
ように、本発明のゴム組成物においては、特定の粒径及
び融点を持つシンジオタクチック−1,2−ポリブタジ
エン樹脂の粒子をゴム分に対し特定量配合したことによ
り、耐破壊特性および耐摩耗特性を損なうことなく、大
きなすべり摩擦抵抗性に顕著な改良効果が認められ、し
かも比重が小さいため、その効果は極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】ゴムと樹脂の共架橋性の有無を調べる剥離試験
の説明図である。
【符号の説明】
1 樹脂 2 セロファンフィルム 3 ゴム
フロントページの続き (72)発明者 石口 康治 千葉県市原市五井南海岸8番の1 宇部 興産株式会社 千葉石油化学工場内 (56)参考文献 特開 平1−109104(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08L 7/00 - 21/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゴム成分100重量部に対して、平均粒
    径1〜500μm、かつ融点110℃以上の結晶性シン
    ジオタクチック−1,2−ポリブタジエン樹脂を5〜6
    0重量部配合してなるゴム組成物において、前記樹脂が
    粒状で分散されてなることを特徴とするゴム組成物。
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