JP3341788B2 - ゴム組成物およびその製造方法 - Google Patents
ゴム組成物およびその製造方法Info
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- copolymer rubber
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
- Y02T10/86—Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐摩耗性に優れ、転が
り抵抗の改良されたタイヤのトレッド用として適するゴ
ム組成物に関する。
り抵抗の改良されたタイヤのトレッド用として適するゴ
ム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】省資源及び環境対策の観点から自動車の
燃費を改善する要求はますます強くなり、タイヤに対し
ては転がり抵抗の改善されたトレッドを有するタイヤが
求められてきた。従来からトレッド用ゴム材料に補強剤
としてカーボンブラックが用いられているが、近年補強
剤としてシリカを用い、さらなる転がり抵抗を改善しよ
うと盛んに試みられている。確かに転がり抵抗の改善に
は効果があるが、耐摩耗性はカーボンブラックを用いた
場合と比較して劣っており、改善が必要である。
燃費を改善する要求はますます強くなり、タイヤに対し
ては転がり抵抗の改善されたトレッドを有するタイヤが
求められてきた。従来からトレッド用ゴム材料に補強剤
としてカーボンブラックが用いられているが、近年補強
剤としてシリカを用い、さらなる転がり抵抗を改善しよ
うと盛んに試みられている。確かに転がり抵抗の改善に
は効果があるが、耐摩耗性はカーボンブラックを用いた
場合と比較して劣っており、改善が必要である。
【０００３】この原因の一つは、シリカは、カーボンブ
ラックと異なりゴム材料との親和性が小さいために、補
強効果の発現にとって重要であるフィラーゲルが生成し
難いことにある。シリカとゴム材料の親和性を高めるた
めにシランカップリング剤を使用する方法が種々提案さ
れてはいるが効果は充分とはいえず改善が求められてい
る。
ラックと異なりゴム材料との親和性が小さいために、補
強効果の発現にとって重要であるフィラーゲルが生成し
難いことにある。シリカとゴム材料の親和性を高めるた
めにシランカップリング剤を使用する方法が種々提案さ
れてはいるが効果は充分とはいえず改善が求められてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、このよ
うな問題点を解決し、耐摩耗性と転がり抵抗が改善され
たシリカを補強剤とするゴム組成物を開発すべく鋭意検
討した結果、特定な単量耐組成のゴムを用い、シリカと
混合することによって目的が達成されることを見いだし
本発明を完成するに到った。
うな問題点を解決し、耐摩耗性と転がり抵抗が改善され
たシリカを補強剤とするゴム組成物を開発すべく鋭意検
討した結果、特定な単量耐組成のゴムを用い、シリカと
混合することによって目的が達成されることを見いだし
本発明を完成するに到った。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、一般式
ＣＨ2 ＝ＣＲ1 −ＣＲ2 ＝ＣＨ2 （式中Ｒ1 は水素又
は低級アルキル基、Ｒ2 は低級アルキル基を表す）で示
されるモノマー０．５〜３０重量％、芳香族ビニルモノ
マー５〜６０重量％及びブタジエン２０〜９４．５重量
％を共重合させて得られる共重合ゴム１００重量部にシ
リカ２０〜１５０重量部を配合してなり、トルエン不溶
分が２５〜８０重量％であることを特徴とするゴム組成
物及び前記共重合ゴム１００重量部とシリカ２０〜１５
０重量部とを混合した後にシリカ以外の配合剤を添加し
て混合することを特徴とするゴム組成物の製造方法が提
供される。
ＣＨ2 ＝ＣＲ1 −ＣＲ2 ＝ＣＨ2 （式中Ｒ1 は水素又
は低級アルキル基、Ｒ2 は低級アルキル基を表す）で示
されるモノマー０．５〜３０重量％、芳香族ビニルモノ
マー５〜６０重量％及びブタジエン２０〜９４．５重量
％を共重合させて得られる共重合ゴム１００重量部にシ
リカ２０〜１５０重量部を配合してなり、トルエン不溶
分が２５〜８０重量％であることを特徴とするゴム組成
物及び前記共重合ゴム１００重量部とシリカ２０〜１５
０重量部とを混合した後にシリカ以外の配合剤を添加し
て混合することを特徴とするゴム組成物の製造方法が提
供される。
【０００６】上記一般式で示されるモノマーの使用量
は、全モノマー中０．５〜３０重量％である。５重量％
未満ではフィラーゲルの生成が少なく、強度特性が不充
分となり、３０重量％を超えると耐摩耗性が低下する。
好ましくは３〜２０重量％である。芳香族ビニルモルマ
ーの使用量は、全モノマー中５〜６０重量％である。５
重量％未満では強度特性が低下し、６０重量％を超える
と反発弾性が低下する。好ましくは１０〜４０重量％で
ある。
は、全モノマー中０．５〜３０重量％である。５重量％
未満ではフィラーゲルの生成が少なく、強度特性が不充
分となり、３０重量％を超えると耐摩耗性が低下する。
好ましくは３〜２０重量％である。芳香族ビニルモルマ
ーの使用量は、全モノマー中５〜６０重量％である。５
重量％未満では強度特性が低下し、６０重量％を超える
と反発弾性が低下する。好ましくは１０〜４０重量％で
ある。
【０００７】ブタジエンの使用量は、全モノマー中２０
〜９４．５重量％を超えると加工性が劣り、組成物の調
製が困難となる。好ましくは４０〜８０重量％である。
本発明で使用する共重合ゴムは以上のモノマーを共重合
することによって得られる。重合方法としては乳化重合
（ラジカル重合）や溶液重合（例えば、アニオン重合
等）が用いられる。重合の様式としては、バッチ式ある
いは連続式重合が用いられる。特に好ましい重合方法は
溶液重合であり、ｎ−ブチルリチウム等の有機アルカリ
金属触媒やアルカリ土類金属触媒によるアニオン重合で
ある。アニオン重合においては、触媒と共に通常使用さ
れる第３級アミン、エーテル類等を適宜用いることがで
きる。得られた共重合ゴムは、重合耐溶液に老化防止剤
等を添加した後、スチームストリッピング等によって凝
固分離され、乾燥される。
〜９４．５重量％を超えると加工性が劣り、組成物の調
製が困難となる。好ましくは４０〜８０重量％である。
本発明で使用する共重合ゴムは以上のモノマーを共重合
することによって得られる。重合方法としては乳化重合
（ラジカル重合）や溶液重合（例えば、アニオン重合
等）が用いられる。重合の様式としては、バッチ式ある
いは連続式重合が用いられる。特に好ましい重合方法は
溶液重合であり、ｎ−ブチルリチウム等の有機アルカリ
金属触媒やアルカリ土類金属触媒によるアニオン重合で
ある。アニオン重合においては、触媒と共に通常使用さ
れる第３級アミン、エーテル類等を適宜用いることがで
きる。得られた共重合ゴムは、重合耐溶液に老化防止剤
等を添加した後、スチームストリッピング等によって凝
固分離され、乾燥される。
【０００８】本発明のゴム組成物は、本発明の共重合ゴ
ムとシリカを先ずバンバリー等の混合機で混合し、次い
で他の原料ゴム及びその他の必要な配合剤を添加し、混
合することによって製造される。本発明の共重合ゴムと
シリカの混合時にはプロセスオイルは添加してもよい
が、ゴム組成物を用いたタイヤ等のゴム製品の酸化劣化
やオゾン劣化を防止するための老化防止剤やオゾン劣化
防止剤等の極性配合剤の添加はフィラーゲル量の生成を
低下させるので好ましくない。
ムとシリカを先ずバンバリー等の混合機で混合し、次い
で他の原料ゴム及びその他の必要な配合剤を添加し、混
合することによって製造される。本発明の共重合ゴムと
シリカの混合時にはプロセスオイルは添加してもよい
が、ゴム組成物を用いたタイヤ等のゴム製品の酸化劣化
やオゾン劣化を防止するための老化防止剤やオゾン劣化
防止剤等の極性配合剤の添加はフィラーゲル量の生成を
低下させるので好ましくない。
【０００９】混合時の温度は通常８０〜２００℃である
が、好ましくは１００〜１７０℃、さらに好ましくは１
２０〜１５０℃である。この温度で２分以上混合するの
が好ましい。８０°よりも低い温度ではシリカと共重合
ゴムとがゲルを形成しにくく、２００℃を超えると共重
合ゴム自身の劣化や焼けが生じるので好ましくないから
である。シリカの投入は一括でもよいが、好ましくは２
回以上の分割投入をするくと分散が容易になり、シリカ
と共重合ゴムとが反応し易くなる。
が、好ましくは１００〜１７０℃、さらに好ましくは１
２０〜１５０℃である。この温度で２分以上混合するの
が好ましい。８０°よりも低い温度ではシリカと共重合
ゴムとがゲルを形成しにくく、２００℃を超えると共重
合ゴム自身の劣化や焼けが生じるので好ましくないから
である。シリカの投入は一括でもよいが、好ましくは２
回以上の分割投入をするくと分散が容易になり、シリカ
と共重合ゴムとが反応し易くなる。
【００１０】本発明のゴム組成物は、耐摩耗性が改善さ
れるためには、トルエン不溶分が２５〜８０重量％であ
ることが必要である。２５重量％未満では、補強性が不
十分で強度、耐摩耗性が低下し、８０重量％を超えると
加工性が劣り、耐摩耗性や転がり抵抗も悪くなる。好ま
しくは、３０〜６５重量％である。シリカは、乾式法に
よる超微粒子のシリカ又は湿式法によるシリカのいずれ
でもよい。好ましくは湿式法によるシリカである。さら
に好ましくは、湿式法によって得られたシリカを造粒し
たものがよい。
れるためには、トルエン不溶分が２５〜８０重量％であ
ることが必要である。２５重量％未満では、補強性が不
十分で強度、耐摩耗性が低下し、８０重量％を超えると
加工性が劣り、耐摩耗性や転がり抵抗も悪くなる。好ま
しくは、３０〜６５重量％である。シリカは、乾式法に
よる超微粒子のシリカ又は湿式法によるシリカのいずれ
でもよい。好ましくは湿式法によるシリカである。さら
に好ましくは、湿式法によって得られたシリカを造粒し
たものがよい。
【００１１】シリカは、上記共重合ゴム１００重量部に
対し２０〜１５０重量部配合する。２０重量部未満では
補強性に劣り、１５０重量部を超えると混練加工性が著
しく悪くなり、強度特性にも悪影響を及ぼす。配合に際
しては、共重合ゴムと造粒されたシリカを密閉型混練機
に入れ、約８０〜２００℃で混練するのがよく、好まし
くは１００〜１７０℃、さらに好ましくは１２０〜１５
０℃で２分以上混練するのがよい。８０℃よりも低い温
度ではシリカと共重合ゴムとがゲルを形成しにくく、２
００℃を超えると共重合ゴム自身の劣化や焼けが生じる
ので好ましくないからである。シリカの投入は一括でも
よいが、好ましくは２回以上の分割投入をすると分散が
容易になり、シリカと共重合ゴムとが反応し易くなる。
対し２０〜１５０重量部配合する。２０重量部未満では
補強性に劣り、１５０重量部を超えると混練加工性が著
しく悪くなり、強度特性にも悪影響を及ぼす。配合に際
しては、共重合ゴムと造粒されたシリカを密閉型混練機
に入れ、約８０〜２００℃で混練するのがよく、好まし
くは１００〜１７０℃、さらに好ましくは１２０〜１５
０℃で２分以上混練するのがよい。８０℃よりも低い温
度ではシリカと共重合ゴムとがゲルを形成しにくく、２
００℃を超えると共重合ゴム自身の劣化や焼けが生じる
ので好ましくないからである。シリカの投入は一括でも
よいが、好ましくは２回以上の分割投入をすると分散が
容易になり、シリカと共重合ゴムとが反応し易くなる。
【００１２】このように混合して得られるゴム組成物に
は、通常使用される硫黄加硫系（硫黄／亜鉛華／ステア
リン酸／各種加硫促進剤／他）、ジエチレングリコール
等の加硫活性剤、シランカップリング剤、加工助剤、プ
ロセスオイル、カーボンブラック、炭酸カルシウム、タ
ルク等の補強剤や充填剤等が必要に応じて添加される。
また、必要に応じ、原料ゴムとして本発明の共重合ゴム
と他のゴム、例えばポリブタジエンゴム（高シス含量〜
低シス含量）、スチレン−ブタジエン共重合ゴム（溶液
重合、乳化重合）ＥＰＤＭ等をブレンドすることもでき
る。
は、通常使用される硫黄加硫系（硫黄／亜鉛華／ステア
リン酸／各種加硫促進剤／他）、ジエチレングリコール
等の加硫活性剤、シランカップリング剤、加工助剤、プ
ロセスオイル、カーボンブラック、炭酸カルシウム、タ
ルク等の補強剤や充填剤等が必要に応じて添加される。
また、必要に応じ、原料ゴムとして本発明の共重合ゴム
と他のゴム、例えばポリブタジエンゴム（高シス含量〜
低シス含量）、スチレン−ブタジエン共重合ゴム（溶液
重合、乳化重合）ＥＰＤＭ等をブレンドすることもでき
る。
【００１３】
(a) 実施例１〜４、比較例１〜４ 15リットル攪拌機付きオートクレーブにスチレン300g、
ブタジエン525g、イソプレン75g 、シクロヘキサン8500
g を入れ、TMEDA 3.0 ミリモル、n-BuLiを10.0ミリモル
加え、65℃で重合を行った。重合開始後10分からブタジ
エン600gを60分に亘って連続的に添加した。モノマー添
加終了後約30分で重合転化率は100%となり、メタノール
約２cc入れて反応を停止させた。この溶液に、2,6-ジタ
ーシャリーブチルフェノール(BHT) を10g 入れて、スチ
ームストリッピング法によって凝固回収し、真空乾燥し
て共重合ゴムを得た。同様にして実施例２〜比較例４で
使用する共重合ゴムを製造した。
ブタジエン525g、イソプレン75g 、シクロヘキサン8500
g を入れ、TMEDA 3.0 ミリモル、n-BuLiを10.0ミリモル
加え、65℃で重合を行った。重合開始後10分からブタジ
エン600gを60分に亘って連続的に添加した。モノマー添
加終了後約30分で重合転化率は100%となり、メタノール
約２cc入れて反応を停止させた。この溶液に、2,6-ジタ
ーシャリーブチルフェノール(BHT) を10g 入れて、スチ
ームストリッピング法によって凝固回収し、真空乾燥し
て共重合ゴムを得た。同様にして実施例２〜比較例４で
使用する共重合ゴムを製造した。
【００１４】この共重合ゴム120gを密閉型混練機に入
れ、素練りを140 ℃で１分間行い、日本シリカ製ニプシ
ルAQを30g 投入して1.5 分間混練した。ついで、シリカ
（日本シリカ製ニプシルAQ) と亜鉛華、ステアリン酸等
を表１に示す量で入れ、３分間混練した。密閉型混練機
から配合物を取り出し、70℃のオープンミルでシート状
にして一部を取り出してトルエンに浸漬した。このゴム
組成物をさらにオープンミルで混練して加硫促進剤と硫
黄を添加してシートを作製し、160 ℃で40分間加硫して
測定試料を作製した。
れ、素練りを140 ℃で１分間行い、日本シリカ製ニプシ
ルAQを30g 投入して1.5 分間混練した。ついで、シリカ
（日本シリカ製ニプシルAQ) と亜鉛華、ステアリン酸等
を表１に示す量で入れ、３分間混練した。密閉型混練機
から配合物を取り出し、70℃のオープンミルでシート状
にして一部を取り出してトルエンに浸漬した。このゴム
組成物をさらにオープンミルで混練して加硫促進剤と硫
黄を添加してシートを作製し、160 ℃で40分間加硫して
測定試料を作製した。
【００１５】比較例４として、実施例３と同じ共重合ゴ
ムと、表１の配合処方中の硫黄以外の全配合剤とを上記
と同じ条件で混合してゴム組成物を得た。この組成物に
硫黄をオープンミルを用いて添加した。上記同様にして
評価用の加硫物を作成した。表 １ 共重合ゴム 100重量部 ニプシルAQ 50重量部 亜鉛華 3重量部 ステアリン酸 1.5重量部 ジエチレングリコール 2重量部 ノクセラーCZ 2重量部 硫黄 325 2重量部 アロマオイル 5重量部 得られた測定試料（実施例１〜３、比較例１〜４）につ
き、下記により耐摩耗性および転がり抵抗を測定して評
価した。この結果を表２に示す。
ムと、表１の配合処方中の硫黄以外の全配合剤とを上記
と同じ条件で混合してゴム組成物を得た。この組成物に
硫黄をオープンミルを用いて添加した。上記同様にして
評価用の加硫物を作成した。表 １ 共重合ゴム 100重量部 ニプシルAQ 50重量部 亜鉛華 3重量部 ステアリン酸 1.5重量部 ジエチレングリコール 2重量部 ノクセラーCZ 2重量部 硫黄 325 2重量部 アロマオイル 5重量部 得られた測定試料（実施例１〜３、比較例１〜４）につ
き、下記により耐摩耗性および転がり抵抗を測定して評
価した。この結果を表２に示す。
【００１６】耐摩耗性の測定方法：ピコ摩耗試験機を用
いて常法により測定。比較例３を100 とする指数評価。
数値の大きい方が耐摩耗性に優れている。転がり抵抗の測定方法 ：リュプケ式反発弾性試験機を用
い、60℃で測定。比較例３を100 とする指数評価。数値
の大きい方が転がり抵抗が小さく、優れている。
いて常法により測定。比較例３を100 とする指数評価。
数値の大きい方が耐摩耗性に優れている。転がり抵抗の測定方法 ：リュプケ式反発弾性試験機を用
い、60℃で測定。比較例３を100 とする指数評価。数値
の大きい方が転がり抵抗が小さく、優れている。
【００１７】 表２から明らかなように、イソプレン含有量が少ない場
合には耐摩耗性および転がり抵抗において優れているが
（実施例１〜４）、イソプレン含有量が多くなると耐摩
耗性が著しく低下してしまう（比較例１、２、４）。ま
た、イソプレンのない比較例３ではゲル量が少ないが、
イソプレンが僅かに入った実施例１ではゲル量が増加し
ており、耐摩耗性も向上している。従来の混合方法で調
製した比較例４のゴム組成物ではトルエン不溶分が本発
明範囲外となり、耐摩耗性は改善される。
合には耐摩耗性および転がり抵抗において優れているが
（実施例１〜４）、イソプレン含有量が多くなると耐摩
耗性が著しく低下してしまう（比較例１、２、４）。ま
た、イソプレンのない比較例３ではゲル量が少ないが、
イソプレンが僅かに入った実施例１ではゲル量が増加し
ており、耐摩耗性も向上している。従来の混合方法で調
製した比較例４のゴム組成物ではトルエン不溶分が本発
明範囲外となり、耐摩耗性は改善される。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明のゴム組成物
は、前記の一般式で表わされる共役ジエンモノマーを
０．５〜３０重量％、芳香族モノビニル化合物を５〜６
０重量％、およびブタジエンを２０〜９４．９重量％を
共重合させて得られる共重合ゴム１００重量部に対し、
シリカ２０〜１５０重量部を配合してなり、トルエン不
溶分が２５〜８０重量％であるために、耐摩耗性および
転がり抵抗の両方を向上させることが可能となる。
は、前記の一般式で表わされる共役ジエンモノマーを
０．５〜３０重量％、芳香族モノビニル化合物を５〜６
０重量％、およびブタジエンを２０〜９４．９重量％を
共重合させて得られる共重合ゴム１００重量部に対し、
シリカ２０〜１５０重量部を配合してなり、トルエン不
溶分が２５〜８０重量％であるために、耐摩耗性および
転がり抵抗の両方を向上させることが可能となる。
フロントページの続き (72)発明者 日座 操 神奈川県平塚市追分２番１号 横浜ゴム 株式会社 平塚製造所内 (72)発明者 中村 昌生 神奈川県川崎市川崎区夜光１−２−１ 日本ゼオン株式会社内 (72)発明者 高岸 幸雄 神奈川県川崎市川崎区夜光１−２−１ 日本ゼオン株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−53813（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−53843（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−117448（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−17138（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−132581（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−179667（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−72745（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−200430（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C08L 9/00 - 21/00 C08K 3/36
Claims (2)
- 【請求項１】 一般式 ＣＨ2 ＝ＣＲ1 −ＣＲ2 ＝ＣＨ
2 （式中Ｒ1 は水素又は低級アルキル基、Ｒ2 は低級ア
ルキル基を表す）で示されるモノマー０．５〜３０重量
％、芳香族ビニルモノマー５〜６０重量％及びブタジエ
ン２０〜９４．５重量％を共重合させて得られる共重合
ゴム１００重量部にシリカ２０〜１５０重量部を配合し
てなり、トルエン不溶分が２５〜８０重量％であること
を特徴とするゴム組成物。 - 【請求項２】 前記共重合ゴム１００重量部とシリカ２
０〜１５０重量部とを混合した後にシリカ以外の配合剤
を添加して混合することを特徴とするゴム組成物の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26919693A JP3341788B2 (ja) | 1993-10-27 | 1993-10-27 | ゴム組成物およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26919693A JP3341788B2 (ja) | 1993-10-27 | 1993-10-27 | ゴム組成物およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07118449A JPH07118449A (ja) | 1995-05-09 |
| JP3341788B2 true JP3341788B2 (ja) | 2002-11-05 |
Family
ID=17469019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26919693A Expired - Lifetime JP3341788B2 (ja) | 1993-10-27 | 1993-10-27 | ゴム組成物およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3341788B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7619028B2 (en) | 2003-01-31 | 2009-11-17 | Tokuyama Corporation | Diene rubber composition and process for producing the same |
| JP4746989B2 (ja) * | 2003-10-31 | 2011-08-10 | 日本ゼオン株式会社 | シリカ含有共役ジエン系ゴム組成物及び成形体 |
| JP5002162B2 (ja) * | 2006-01-31 | 2012-08-15 | 株式会社ブリヂストン | 変性天然ゴム、並びにそれを用いたゴム組成物及びタイヤ |
| WO2015083746A1 (ja) * | 2013-12-03 | 2015-06-11 | バンドー化学株式会社 | コンベヤベルト |
-
1993
- 1993-10-27 JP JP26919693A patent/JP3341788B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07118449A (ja) | 1995-05-09 |
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