JP3477228B2 - トラックタイヤトレッド製造に有用なスチレン−ブタジエンゴム - Google Patents

トラックタイヤトレッド製造に有用なスチレン−ブタジエンゴム

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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、トラックタイヤのトレ
ッド材料に有用なスチレン−ブタジエンゴムに関し、そ
れの製造方法に関し、それを使用するトレッドを有する
トラック空気タイヤに関する。
【0002】
【従来の技術】燃料費用はトラック輸送産業により出会
う主要な経費の一つである。最近、トラックを一層エネ
ルギー効率よくする多くの改造が行なわれて来た。例え
ば低い抗力係数を提供するより一層空気力学的な設計を
行なうことにより、より良好な燃料効率が達成される。
改良された燃料効率はより小さい転がり抵抗を示すタイ
ヤを設計することによりまた達成されることができる。
【0003】タイヤの転がり抵抗を減少させるために、
高い反発弾性を有するゴムがタイヤのトレッドを造るの
に用いられることができる。そのようなゴムを用いて造
られたタイヤは走行中により小さいエネルギー損失をう
ける。この方法に伴なう伝統的な問題はタイヤの湿潤け
ん引力と湿潤滑り抵抗とを妥協させていることである。
これは低いエネルギー損失を優先する良好な転がり抵抗
と高いエネルギー損失を優先する良好なけん引力特性と
が粘弾性的に相矛盾する性質であるからである。
【0004】これらの二つの粘弾性的に相矛盾する性質
のバランスをとるために、種々のタイプの合成および天
然ゴムの混合物がタイヤトレッドに通常利用される。例
えば、スチレン−ブタジエンゴムとポリブタジエンゴム
の種々の混合物が自動車タイヤトレッドのためのゴム材
料として普通使用される。しかしながらそのようなブレ
ンドはあらゆる目的のために完全には満足できるもので
はない。
【0005】米国特許第4,843,120号は改良さ
れた性能特性を有するタイヤがトレッドゴムとして複数
のガラス転移温度を有するゴム状重合体を使用すること
により造られ得ることを開示している。複数のガラス転
移温度を有するこれらのゴム状重合体は約−110℃〜
−20℃の範囲内である第1のガラス転移温度を示しそ
して約−50℃〜0℃の範囲である第2のガラス転移温
度を示す。米国特許第4,843,120号によれば、
これらの重合体は、−110℃〜−20℃であるガラス
転移温度を有する第1重合体セグメントを生成するのに
十分な温度で且つ十分な条件下第1反応帯域において少
なくとも1種の共役ジオレフィン単量体を重合し、そし
て次に−20℃〜20℃であるガラス転移温度を有する
第2重合体セグメントを生成するのに十分な温度で且つ
十分な条件下に第2反応帯域において前記重合を続ける
ことによって造られる。そのような重合は通常有機リチ
ウム触媒で触媒作用されそして通常不活性有機溶媒中で
行なわれる。
【0006】米国特許第5,137,998号は、
(a)トリピペリジノホスフィンオキシドおよびアルカ
リ金属オキシド類よりなる群から選ばれた少なくとも1
種の1員および(b)有機リチウム化合物、の存在下に
約40℃より高くない温度で有機溶媒中で、スチレン、
イソプレンおよび1,3−ブタジエンを三元重合させる
ことを含んで成る、複数のガラス転移温度を有しそして
タイヤトレッドをつくるのに使用されるための優れた性
質の組み合わせを有するスチレン、イソプレンおよびブ
タジエンのゴム状三元重合体を造る方法を開示してい
る。
【0007】米国特許第5,047,483号は外周ト
レッドを有する空気タイヤを開示しており、前記トレッ
ドは100重量部(phr)のゴムに基づいて、(A)
約10〜約90重量部のスチレン、イソプレン、ブタジ
エン三元共重合体ゴム(SIBR)および(B)シス
1,4−ポリイソプレンゴムおよびシス1,4−ポリブ
タジエンゴムの少なくとも1種の約70〜約30重量パ
ーセントを含んで成る硫黄加硫ゴム組成物であり、前記
SIBRゴムは(1)約10〜約35重量パーセントの
結合スチレン、(2)約30〜約50重量パーセントの
結合イソプレンおよび(3)約30〜約40重量パーセ
ントの結合ブタジエンを含み、そして約−10℃〜約−
40℃の範囲にある単一ガラス転移温度を有することに
より特徴づけられ、そしてさらに前記結合ブタジエン構
造は約30〜約40パーセントの1,2−ビニル単位を
含有し、前記結合イソプレン構造は約10〜約30パー
セントの3,4−単位を含有しそして結合ブタジエンの
1,2−ビニル単位のパーセントと結合イソプレンの
3,4−単位のパーセントの合計は約40〜約70パー
セントの範囲にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】トラックタイヤのトレッ
ドに本発明のスチレン−ブタジエンゴム(SBR)を導
入することによりトラックの転がり抵抗およびトレッド
摩耗特性が非常に改良されることができることが予期せ
ず見い出された。さらに重要なことには転がり抵抗およ
びトレッド摩耗特性におけるこの改良は湿潤けん引力お
よび湿潤滑り抵抗を犠牲にすることなしに達成されるこ
とができる。トラックタイヤのトレッドにこの特定のS
BRを使用することにより造られたトラックタイヤはま
た従来のトラックタイヤにおいて観察されたストーンカ
ッティング(stone cutting)に対する抵
抗と少なくとも同程度に良好であるストーンカッティン
グに対する抵抗を示す。
【0009】さらに特定的には、本発明はトラックタイ
ヤトレッドを造るのに使用するために特に有用であるス
チレン−ブタジエンゴムを開示し、前記ゴムは約10重
量パーセント〜約20重量のスチレンおよび約80重量
パーセント〜約90重量パーセントの1,3−ブタジエ
ンから誘導される繰返し単位を含んで成り、スチレンお
よび1,3−ブタジエンから誘導される繰返し単位はス
チレン繰返し単位の少なくとも約55%が唯一つのスチ
レン繰返し単位のブロックにあり、スチレン繰返し単位
の少なくとも約75%が1つまたは2つの繰返し単位の
ブロックにありそしてスチレン繰返し単位の少なくとも
約5%が8つより多くの繰返し単位のブロックにある配
列分布を有し、1,3−ブタジエンから誘導された繰返
し単位の約32%〜約40%がシス−ミクロ構造のもの
であり、1,3−ブタジエンから誘導された繰返し単位
の約50%〜約60%がトランス−ミクロ構造のもので
あり、1,3−ブタジエンから誘導された繰返し単位の
約6%〜約15%がビニル−ミクロ構造のものであり、
該ゴムは約−85℃〜約−70℃の範囲内にあるガラス
転移温度を有し、該ゴムは約150,000〜約40
0,000の範囲内である数平均分子量を有し、該ゴム
は約300,000〜約800,000の重量平均分子
量を有しそして該ゴムは約0.5〜約1.5の範囲内で
ある不均一度を有する。
【0010】本発明はさらに、下記外周トレッドを有す
る空気トラックタイヤを開示し、該トレッドは、ゴム1
00重量部基準で (a)約10重量パーセント〜約20重量パーセントの
スチレンおよび約80重量パーセント〜約90重量パー
セントの1,3−ブタジエンから誘導される繰返し単位
から構成されるスチレン−ブタジエンゴムであって、ス
チレンおよび1,3−ブタジエンから誘導される繰返し
単位はスチレン繰返し単位の少なくとも約55%が唯一
のスチレン繰返しのブロックにあり、スチレン繰返し単
位の少なくとも約75%が1つまたは2つの繰返し単位
のブロックにありそしてスチレン繰返し単位の少なくと
も約5%が8つより多くの繰返し単位のブロックにある
配列分布を有し、1,3−ブタジエン誘導される繰返し
単位の約32%〜約40%はシス−ミクロ構造のもので
あり、1,3−ブタジエンから誘導される繰返し単位の
約50%〜約60%はトランス−ミクロ構造のものであ
り、1,3−ブタジエンから誘導される繰返し単位の約
6%〜約15%がビニル−ミクロ構造のものであり、該
ゴムは約−85℃〜約−70℃の範囲内であるガラス転
移温度を有し、該ゴムは150,000〜400,00
0の範囲内である数平均分子量を有し、該ゴムは30
0,000〜800,000の重量平均分子量を有しそ
して該ゴムは0.5〜1.5の範囲内である不均一度を
有する、前記スチレン−ブタジエンゴム約35〜約65
部と、 (b)天然ゴム約35〜約65部を含んで成る硫黄加硫
ゴム組成物であることを特徴とする。
【0011】本発明はまた、下記の外周トレッドを有す
る空気トラックタイヤを開示し、前記トレッドは、ゴム
100重量部基準で (a)約10重量パーセント〜約20重量パーセントの
スチレンおよび約80重量パーセント〜約90重量パー
セントの1,3−ブタジエンから誘導される繰返し単位
を含んで成るスチレン−ブタジエンゴムであって、スチ
レンおよび1,3−ブタジエンから誘導された繰返し単
位はスチレン繰返し単位の少なくとも約55%が唯一の
スチレン繰返し単位のブロックにあり、スチレン繰返し
単位の少なくとも約75%が1つまたは2つの繰返し単
位のブロックにありそしてスチレン繰返し単位の少なく
とも約5%が8つより多くの繰返し単位のブロックにあ
る配列分布を有し、1,3−ブタジエンから誘導された
繰返し単位の約32%〜約40%がシス−ミクロ構造の
ものであり、1,3−ブタジエンから誘導された繰返し
単位の約50%〜約60%がトランス−ミクロ構造のも
のであり、1,3−ブタジエンから誘導された繰返し単
位の約6%〜約15%がビニル−ミクロ構造のものであ
り、該ゴムは約−85℃〜約−70℃の範囲内にあるガ
ラス転移温度を有し、該ゴムは150,000〜40
0,000の範囲内にある数平均分子量を有し、該ゴム
は300,000〜800,000の重量平均分子量を
有しそして該ゴムは0.5〜1.5の範囲内である不均
一度を有する、前記スチレン−ブタジエンゴム約50〜
約70部、 (b)天然ゴム約15〜約45部、および (c)高シス−1,4−ポリブタジエン約2〜約20部
を含んで成る硫黄加硫ゴム組成物であることを特徴とす
る。
【0012】本発明のSBRは有機リチウム開始剤を使
用する溶液重合反応により造られる。このSBRを合成
するのに使用される方法は約75℃〜約150℃の範囲
内の温度で行なわれる連続方法として行なわれる。その
ような重合反応を、1,2−ブタジエンおよびN,N,
N′,N′−テトラメチルエチレンジアミンの存在下に
行なうことによりゲルの蓄積が防止されることができる
ことが予期せず見い出された。
【0013】本発明はさらに特定的には、 (1)有機溶媒中で、全単量体に基づいて約10重量パ
ーセント〜約20重量パーセントのスチレンおよび約8
0重量パーセント〜約90重量パーセントの1,3−ブ
タジエンを、約60%〜100%の範囲にある転換率に
なるまで連続的に溶液共重合してリビング中間重合体
(即ち活性末端を有する中間重合体)を生成し、該共重
合は有機リチウム化合物を用いて開始され、該共重合は
10ppm〜500ppmの1,2−ブタジエンの存在
下に行なわれ、該共重合は約0.01:1 〜約0.2:
1の範囲内であるN,N,N′,N′−テトラメチルエ
チレンジアミン対有機リチウム化合物のモル比でN,
N,N′,N′−テトラメチルエチレンジアミンの存在
下に行なわれ、そして該共重合は約75℃〜約150℃
の範囲にある温度で行なわれ; (2)ジビニルベンゼン、四塩化錫および四塩化珪素か
らなる群から選ばれたカップリング剤を用いて該リビン
グ中間重合体を部分的にカップリングさせ、該有機リチ
ウム化合物対該カップリング剤のモル比は約6:1〜約
20:1の範囲内にあり、 (3)スチレン−ブタジエンゴムを生成するように該共
重合を続けさせそして有機溶媒からスチレン−ブタジエ
ンゴムを回収させる、工程を含んで成る、トラックタイ
ヤトレッドを造るのに使用するために特に有用であるス
チレン−ブタジエンゴムを製造する方法を開示する。
【0014】本発明のSBRは溶液重合により合成され
る。そのような溶液重合反応は通常、1種またはそれ以
上の芳香族化合物、パラフィン系化合物またはシクロパ
ラフィン系化合物であり得る炭化水素溶媒中で行なわれ
る。これらの溶媒は通常1分子あたり4〜10個の炭素
原子を含有しそして重合の条件下液体である。適当な有
機溶媒のいくつかの代表的な例はペンタン、イソオクタ
ン、シクロヘキサン、n−ヘキサン、ベンゼン、トルエ
ン、キシレン、エチルベンゼン等を単独でまたは混合物
で包含する。
【0015】本発明の溶液重合反応において、重合反応
媒体中に通常約5〜約35重量パーセントの単量体が存
在する。そのような重合反応媒体は勿論、有機溶媒、
1,3−ブタジエン単量体およびイソプレン単量体を包
含する。たいていの場合において、重合反応媒体は10
〜30重量パーセントの単量体を含有するのが好まし
い。一般に重合反応媒体は20〜25重量パーセントの
単量体を含有するのがさらに好ましい。
【0016】本発明の重合反応に使用される単量体仕込
み組成物は典型的には約10重量パーセント〜約20重
量パーセントのスチレンおよび約80重量パーセント〜
約90重量パーセントの1,3−ブタジエンを含有す
る。典型的には単量体仕込み組成物は約16重量パーセ
ント〜約19重量パーセントのスチレンおよび約81重
量パーセント〜約84重量パーセントの1,3−ブタジ
エンを含むのが好ましい。一般に単量体仕込組成物は約
18重量パーセントのスチレンおよび約82重量パーセ
ントの1,3−ブタジエンを含むのがさらに好ましい。
【0017】本発明のSBRは連続的であることを基本
として合成される。この連続方法において単量体および
有機リチウム開始剤は反応容器中に連続的に供給され
る。反応容器中の圧力は典型的には重合反応の条件下実
質的に液相を維持するのに十分である。反応媒体は一般
に共重合反応全体にわたって、約75℃〜約150℃の
範囲内である温度で維持される。一般には共重合反応は
約80℃〜約120℃の範囲内にある温度で行なわれる
のが好ましい。典型的には共重合反応は約90℃〜約1
00℃の範囲内にある温度で行なわれるのがさらに好ま
しい。
【0018】本発明の共重合反応において開始剤として
使用されることができる有機リチウム化合物は有機モノ
リチウム化合物および有機単官能性リチウム化合物を包
含する。有機多官能性リチウム化合物は典型的には有機
ジリチウム化合物または有機トリリチウム化合物であ
る。適当な多官能性有機リチウム化合物の或る代表的な
例は1,4−ジリチオブタン、1,10−ジリチオデカ
ン、1,20−ジリチオエイコサン、1,4−ジリチオ
ベンゼン、1,4−ジリチオナフタレン、9,10−ジ
リチオアントラセン、1,2−ジリチオ−1,2−ジフ
ェニルエタン、1,3,5−トリリチオペンタン、1,
5,15−トリリチオエイコサン、1,3,5−トリリ
チオシクロヘキサン、1,3,5,8−テトラリチオデ
カン、1,5,10,20−テトラリチオエイコサン、
1,2,4,6−テトラリチオシクロヘキサン、4,
4′−ジリチオビフェニル等を包含する。
【0019】通常使用されることができる有機リチウム
化合物は有機モノリチウム化合物である。好ましい有機
リチウム化合物は式R−Li(但し、Rは1〜約20個
の炭素原子を含有する炭化水素基を表わす。)によって
表わされることができるアルキルリチウム化合物であ
る。一般にそのような単官能性有機リチウム化合物は1
〜約10個の炭素原子を含有する。使用されることがで
きる有機リチウム化合物の或る代表的な例はメチルリチ
ウム、エチルリチウム、イソプロピルリチウム、n−ブ
チルリチウム、sec−ブチルリチウム、n−オクチル
リチウム、tert−オクチルリチウム、n−デシルリ
チウム、フェニルリチウム、1−ナフチルリチウム、4
−ブチルフェニルリチウム、p−トリルリチウム、1−
ナフチルリチウム、4−フェニルブチルリチウム、シク
ロヘキシルリチウム、4−ブチルシクロヘキシルリチウ
ムおよび4−シクロヘキシルブチルリチウムを包含す
る。
【0020】使用される有機リチウム開始剤の量は合成
されるSBRにとって望ましい分子量によって左右され
るだろう。有機リチウム開始剤の量は約150,000
〜約400,000の範囲内にある数平均分子量および
約300,000〜約800,000の範囲内にある重
量平均分子量を有するSBRの生成を生ずるように選ば
れる。有機リチウム開始剤の量は約250,000〜3
00,000の範囲内にある数平均分子量および約50
0,000〜約600,000の範囲内にある重量平均
分子量を有するSBRの生成を生ずるように選ばれるの
が好ましい。
【0021】一般に、すべてのアニオン重合反応におい
て、生成する重合体の分子量は使用される触媒の量に反
比例する。一般に約0.01〜約1phm(単量体10
0重量部あたりの部)の有機リチウム化合物が使用され
る。多くの場合において、約0.015〜約0.1ph
mの有機リチウム化合物を使用するが好ましく、約0.
025phm〜0.07phmの有機リチウム化合物を
使用するのが最も好ましい。
【0022】ゲル化を防止するために、1,2−ブタジ
エンおよびN,N,N′,N′−テトラメチルエチレン
ジアミン(TMEDA)の存在下にそのような重合反応
を行なうのが重要である。この理由のために、1,2−
ブタジエンおよびTMEDAがまた使用される反応容器
中に連続的に供給される。1,2−ブタジエンは典型的
には10〜約500ppm(100万部あたりの部)の
範囲内にある濃度で重合反応媒体中に存在する。一般に
1,2−ブタジエンは約50ppm〜約300ppmの
範囲内にある水準で存在するのが好ましい。一般に1,
2−ブタジエンが約100ppm〜約200ppmの範
囲内にある水準で存在するのがさらに好ましい。TME
DAは典型的には約0.01:1〜約0.2:1の範囲
内にある、TMEDA対有機リチウム化合物のモル比で
存在する。TMEDAは重合調整剤として働らきそして
生成するSBRのガラス転移温度を増大させるので、T
MEDA対有機リチウム開始剤のモル比は約0.2:1
より大きくは超えるべきでない。
【0023】約−85℃〜約−70℃の所望の範囲内の
SBRのガラス転移温度を維持するために、使用される
TMEDAの量はゲル化を防止するのに必要とされる最
少量であるべきである。約0.2:1より大きなTME
DA対有機リチウム化合物のモル比はTMEDA対有機
リチウム化合物のそのような高い比が−70℃大きいガ
ラス転移温度を有する生成SBRを生ずる可能性がある
ので、典型的には超えられない。一般に約0.05:1
〜約0.15:1の範囲内にあるTMEDA対有機リチ
ウム化合物のモル比が使用される。典型的にはTMED
A対有機リチウム化合物のモル比は約0.08:1〜約
0.12:1の範囲内にあるのがさらに好ましい。
【0024】約70%〜約100%の単量体転換率が達
成された後リビング中間重合体はジビニルベンゼン、四
塩化錫または四塩化珪素と部分的にカップリングされ
る。これは典型的には第2の反応容器中で行なわれる。
例えばリビング中間重合体は重合反応媒体中にカップリ
ング剤が加えられる第2反応容器に第1反応容器からポ
ンプ輸送されることができる。カップリング剤は、72
%〜90%の単量体転換率が達成された後加えられるの
が好ましくそして75%〜85%の単量体転換率が達成
された後加えられるのがさらに好ましい。
【0025】カップリング剤は、すべてのリビング中間
重合体鎖を失活することなしに所望の程度にまで重合体
の分子量を急上昇させるのに十分である水準で加えられ
る。カップリング剤が存在しないとすべての重合体鎖は
生長を完成させる可能性がある(しかし分子量急上昇が
起る可能性はない)。4またはそれ以上の有機リチウム
開始剤対カップリング剤のモル比で完全なカップリング
は可能であるがしかしカップリングは停止反応によるの
で、それ以上の重合およびより高い水準の転換は達成さ
れることは出来ない。勿論最適な水準はこれらの二つの
極値の間にある。一般に有機リチウム化合物対カップリ
ング剤のモル比は約6:1〜約20:1の範囲内にあ
る。約8:1〜約12:1の範囲内にある有機リチウム
化合物対カップリング剤のモル比は、許容できる転換水
準に達成させるのに適当な数のリビング鎖(活性末端を
有する鎖)を残しながらそれらは分子量において所望の
増大を達成させるのに十分なカップリングを誘導するの
で、好ましい。カップリング後より少ないリビング鎖が
存在するので、いぜんとして活性であるリビング鎖は、
カップリング剤が存在しなかったならば達成されたであ
ろう分子量より高い分子量が達成される。
【0026】リビング中間重合体は部分的にのみカップ
リングされるのでリビング重合体鎖はカップリング工程
後いぜんとして存在する。本発明の方法の第3工程にお
いて共重合を続けさせ、共重合が続く限りいぜんとして
末端活性である重合体鎖は分子量において増大する。こ
の工程において約95パーセント以上の転換率が達成さ
れるまで共重合反応を続けさせる。転換率は約98パー
セント以上であるのが好ましく、本質的には約99パー
セントより大きい定量的転換率が達成されるのが好まし
い。
【0027】生成されたSBRは次に有機溶媒から回収
される。SBRは傾瀉、ろ過、遠心分離、等のような標
準の技術によって有機溶媒から回収されることができ
る。多くの場合、重合体溶液に1〜約4個の炭素原子を
含有する低級アルコールを添加することにより有機溶媒
からSBRを沈殿させるのが望ましい。重合体セメント
からSBRを沈殿させるための適当な低級アルコール類
はメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、
n−プロピルアルコールおよびt−ブチルアルコールを
包含する。重合体セメントからSBRを沈殿させるため
の低級アルコールの使用はまたリチウム末端基を不活性
化させることによりリビングSBR鎖を“失活させ
る”。SBRが有機溶媒から回収された後、ゴム中の揮
発性有機化合物の水準を減少させるために、水蒸気スト
リッピング処理が使用されることができる。
【0028】本発明の方法により造られたSBRは、約
10重量パーセント〜約20重量パーセントのスチレン
および約80重量パーセント〜約90重量パーセントの
1,3−ブタジエンから誘導される繰返し単位から構成
され、スチレンおよび1,3−ブタジエンから誘導され
た繰返し単位は、スチレン繰返し単位の少なくとも約5
5%が唯一のスチレン繰返し単位のブロックにあり、ス
チレン繰返し単位の少なくとも約75%が1つまたは2
つの繰返し単位のブロックにありそしてスチレン繰返し
単位の少なくとも約5%が8つより多くの繰返し単位の
ブロックにある配列分布を有しており、1,3−ブタジ
エンから誘導された繰返し単位の約32%〜約40%は
シス−ミクロ構造のものであり、1,3−ブタジエンか
ら誘導された繰返し単位の約50%〜約60%がトラン
ス−ミクロ構造のものであり、1,3−ブタジエンから
誘導された繰返し単位の約6%〜約15%がビニル−ミ
クロ構造のものであり、該ゴムは約−85℃〜約−70
℃の範囲内にあるガラス転移温度を有しており、該ゴム
は150,000〜400,000の範囲内にある数平
均分子量を有しており、該ゴムは300,000〜80
0,000の重量平均分子量を有しておりそして該ゴム
は0.5〜1.5の範囲内にある不均一度を有している
ことにより特徴づけられる。
【0029】SBRにおける繰返し単位は約16重量パ
ーセント〜約19重量パーセントのスチレンおよび約8
1重量パーセント〜約84重量パーセントの1,3−ブ
タジエンから誘導されるのが好ましい。SBRにおける
繰返し単位は約18重量パーセントのスチレンおよび約
82重量パーセントの1,3−ブタジエンから誘導され
る繰返し単位からなるのが最も好ましい。スチレンまた
は1,3−ブタジエンから誘導されるこれらの繰返し単
位は、重合反応により二重結合が消費された点におい
て、それらが誘導される単量体とは異なっている。
【0030】SBRにおいてスチレンおよび1,3−ブ
タジエンから誘導された繰返し単位はトラックタイヤト
レッドを造るのに使用される場合所望の特性を得るため
に重要である配列分布を有する。SBRにおけるスチレ
ンの55%以上が唯一のスチレン繰返し単位のブロック
に存在することが測定された。スチレンから誘導される
SBRにおける繰返し単位の75%以上が1つまたは2
つの繰返し単位のブロックにある。SBRにおけるスチ
レンの80%以上が3つまたはそれ以下の繰返し単位の
ブロックにある。SBRに存在するスチレンの85%以
上が4つまたはそれ以下の繰返し単位のブロックに存在
する。SBRに存在するスチレンの90%以上が5つま
たはそれ以下の繰返し単位のブロックに存在する。SB
Rに存在するスチレンの92%以上が6つまたはそれ以
下の繰返し単位のブロックにある。SBRに存在するス
チレンの93%以上が7つまたはそれ以下の繰返し単位
のブロックにある。SBRに存在するスチレンの94%
以上が8つまたはそれ以下の繰返し単位のブロックにあ
る。しかし存在するスチレンの5%以上が8つより多い
繰返し単位のブロックにある。
【0031】好ましくは、1,3−ブタジエンから誘導
された繰返し単位の約34%〜約38%はシス−ミクロ
構造のものである。好ましくは、1,3−ブタジエンか
ら誘導された繰返し単位の約53%〜約57%はトラン
ス−ミクロ構造のものである。好ましくは1,3−ブタ
ジエンから誘導された繰返し単位の約7%〜約12%は
ビニル−ミクロ構造のものである。SBRは約−80℃
〜約−75℃の範囲内にあるガラス転移温度を有するの
が好ましい。
【0032】SBRは約250,000〜約300,0
00の範囲内にある数平均分子量を有するのが好まし
い。SBRは約500,000〜約600,000の範
囲内にある重量平均分子量を有するのが好ましい。SB
Rは約0.8〜1.2の範囲内にある不均一度(u)を
有するのが好ましい。不均一度は方程式:
【数1】 により定義づけられる。云い換えるとSBRの重量平均
分子量対その数平均分子量の比は2:1が好ましい。
【0033】この特許出願の目的のために、重合体のミ
クロ構造は核磁気共鳴分光測定(NMR)により測定さ
れる。ガラス転移温度は10℃/分の加熱速度で示差走
査熱量測定により測定されそして分子量はゲル浸透クロ
マトグラフィ(GPC)により測定される。
【0034】本発明のSBRは、より低い転がり抵抗を
示しそしてしたがってエネルギー的により効率のよいト
ラックタイヤをつくるのに使用するのに特に有用であ
る。SBRはトレッド配合物をつくるのに天然ゴムおよ
び場合により高シス1,4−ポリブタジエンとブレンド
される。一つのそのようなトレッド配合物はゴムの10
0重量部に基いて、(a)約35部〜約65部のSBR
および(b)約35部〜約65部の天然ゴムを含んで成
る。このトレッド配合物は約45部〜約55部のSBR
および約45部〜約55部の天然ゴムを含有するのが好
ましい。トラックタイヤをつくるのに使用するのに他の
非常に好ましくは、ゴムの100重量部に基いて、
(a)50部〜70部のSBR、(b)約15部〜約4
5部の天然ゴムおよび(c)約2部〜約20部の高シス
1,4−ポリブタジエンからなる。このゴムブレンドは
約55部〜約65部のSBR、約5部〜約15部の高シ
ス1,4−ポリブタジエンおよび約25部〜約40部の
天然ゴムを含有するのが好ましい。典型的にはそのよう
なブレンドにおいて使用される高シス1,4−ポリブタ
ジエンはブタジエン繰返し単位の少なくとも80%がシ
ス1,4−異性ブタジエン単位である。多くの場合にお
いて高シス1,4−ポリブタジエンは少なくとも約90
%シス1,4−異性ブタジエン単位を含有する。高シス
1,4−ポリブタジエンは米国特許第3,856,76
4号に記載されているように、(1)有機アルミニウム
化合物、(2)有機ニッケル化合物および(3)弗化水
素複合体からなる触媒を使用する溶液重合反応により造
られることができる。
【0035】これらのSBR含有ブレンドは従来の成分
および標準の技術を使用して配合されることができる。
例えばSBR含有ブレンドは典型的にはカーボンブラッ
ク、硫黄、充てん剤、促進剤、油類、ワックス、早期加
硫防止剤および加工助剤とブレンドされる。たいていの
場合において、SBR含有ゴムブレンドは、硫黄および
(または)硫黄含有化合物、少なくとも1種の充てん
剤、少なくとも1種の促進剤、少なくとも1種の抗分解
剤、少なくとも1種の加工油、酸化亜鉛、場合により粘
着剤樹脂、場合により強化用樹脂、場合により1種また
はそれ以上の脂肪酸、場合によりしゃく解剤、そして場
合により1種またはそれ以上のスコーチ禁止剤と配合さ
れるだろう。そのようなブレンドは通常約0.5〜5p
hr(ゴム100重量部あたりの部)の硫黄および(ま
たは)硫黄含有化合物を含有し、1phr〜2.5ph
rが好ましい。ブルームが問題である場合において不溶
性硫黄を使用するのが望ましい可能性がある。
【0036】通常、10〜150phrの少なくとも1
種の充てん剤がブレンドに使用され、30〜80phr
が好ましい。多くの場合において充てん剤において少な
くとも若干のカーボンブラックが使用される。充てん剤
は勿論全体的にカーボンブラックからなることができ
る。引裂き抵抗および熱蓄積を改良するためにシリカを
充てん剤に包含させることができる。費用を減少させる
ためにクレーおよび(または)滑石を充てん剤に包含さ
せることができる。ブレンドはまた通常0.1〜2.5
phrの少なくとも1種の促進剤を含み、0.2〜1.
5phrが好ましい。酸化防止剤およびオゾン劣化防止
剤のような抗分解剤は一般に0.25〜10phrの範
囲の量でブレンド中に含まれ、1〜5phrの範囲が好
ましい。加工油は一般に2〜100phrの範囲の量で
ブレンド中に含まれ、5〜50phrの範囲の量が好ま
しい。本発明のSBR含有ブレンドはまた通常0.5〜
10phrの酸化亜鉛を含有し、1〜5phrが好まし
い。場合によりこれらのブレンドは0〜10phrの粘
着剤樹脂、0〜10phrの強化用樹脂、1〜10ph
rの脂肪酸、0〜2.5phrのしゃく解剤そして0〜
1phrのスコーチ禁止剤を含有することができる。
【0037】本発明のSBR含有ゴムブレンドは普通の
タイヤ製造技術と組み合わせてタイヤトレッドにおいて
使用されることができる。トレッドゴムとして典型的に
使用されるゴム配合物の代りに単に本SBRを用いて標
準方法を使用してタイヤがつくられる。本SBR含有ブ
レンドを用いてタイヤが造られた後普通のタイヤ硬化サ
イクルを用いて加硫されることができる。本発明に従っ
て造られたタイヤは広い温度範囲にわたって硬化される
ことができる。しかしながら本発明のタイヤは約132
℃(270°F)〜約166℃(330°F)の範囲の
温度で硬化されるのが一般に好ましい。本発明のタイヤ
は約143℃(290°F)〜約154℃(310°
F)の範囲の温度で硬化されるのがさらに典型的であ
る。本発明のタイヤを加硫するために使用される硬化サ
イクルは約10〜約14分の期間を有するのが一般に好
ましく、約12分間の硬化サイクルが最も好ましい。
【0038】
【実施例】本発明は単に例示の目的のためである次の実
施例により例示されそして本発明の範囲または本発明が
実施され得る方法を限定するものとして見なされるべき
でない。他のように特に示されない限りすべての部およ
びパーセンテージは重量により与えられる。
【0039】
【実施例1】この実験において造られたSBRは95℃
で連続システムで2つの反応器(各々10リットル)中
で合成された。ヘキサン中にスチレンおよび1,3−ブ
タジエンを含有する予混合物を65.6グラム/分の速
度で連続的に第1重合反応器中に仕込んだ。予混合単量
体溶液は18:82のスチレン対1,3−ブタジエンの
比を含有しそして合計の単量体濃度は14%であった。
0.4グラム/分の速度で第1反応器中にn−ブチルリ
チウムの0.128M溶液を加えることにより重合反応
を開始させた。少量(0.08phm、即ち単量体10
0グラムあたりのグラム)のN,N,N′,N′−テト
ラメチルエチレンジアミン(TMEDA)をスチレンラ
ンダム化剤およびゲル防止剤として使用しそしてジビニ
ルベンゼン(DVB;0.015phm)をカップリン
グ/ブランチング剤として使用した。TMEDAを第1
反応器に連続的に加えた。両方の反応器のための、滞留
時間は2時間に調節された。DVBをゲル防止剤として
第2反応器に連続的に加えた。第2反応器で本質的に完
全な単量体転換が得られた。次に、重合停止剤(メタノ
ール)および酸化防止剤を含有する収容タンクに重合反
応媒体を連続的に押し込んだ。次に得られた重合体セメ
ントを水蒸気ストリッピング処理しそして回収されたS
BRを60℃で真空オーブン中で乾燥した。
【0040】スチレンから誘導された繰返し単位は、ス
チレンの約60%が唯一の単位のブロックにあり、スチ
レンの約18%が2つの単位のブロックにあり、スチレ
ンの約6%が3つの単位のブロックにあり、スチレンの
約5%が4つの単位のブロックにあり、スチレンの約2
%が5つの単位のブロックにあり、スチレンの約1.5
%が6つの単位のブロックにあり、スチレンの約1%が
7つの単位のブロックにあり、スチレンの約1%が8つ
の単位のブロックにあり、そしてスチレンの約5.5%
が8つより多くの単位のブロックにある配列分布を有し
た。重合体は−75℃のガラス転移温度を有しそして8
5のムーニーML−4粘度を有すると測定された。ま
た、それは18%スチレン単位、30%シス1,4−ポ
リブタジエン単位、45%トランス1,4−ポリブタジ
エン単位および7%1,2−ポリブタジエン単位を含有
するミクロ構造を有すると測定された。
【0041】溶液SBRは、天然ゴム、カーボンブラッ
ク、酸化防止剤、硫黄およびセミーEV加硫系との50
/50ブレンドからなるラジアルトラックトレッド配合
物に配合された。次に配合物の性質を天然ゴム/ポリブ
タジエンブレンドと比較した。配合物の物理的性質を表
1に挙げる。同じ配合物についてのタイヤ試験データを
表2に示す。
【0042】トレッド配合物は、ラグトレッドパターン
を有するサイズ11R24.5の高荷重に耐えられるラ
ジアルトラックタイヤに造られた。次にタイヤは、トラ
ックシティサービスに模擬する高速摩耗条件でハイウエ
イサービスにおけるトレッド摩耗について、けん引力性
能についてそしてタイヤ転がり抵抗について試験され
た。高荷重に耐えられるトラックタイヤにおいて、この
開示において記載された本溶液SBRの使用により: (1)ハイウエイサービスにおけるトレッド摩耗性能に
おいて29%の改良; (2)転がり抵抗において7%の減少:これは改良され
た自動車燃料節約を生ずる; (3)シティタイプ(city type)トレッド摩
耗性能において8%までの改良; (4)タイヤ湿潤滑りにおける湿潤けん引力性能におけ
る維持;を可能にする。
【0043】伝統的重合体の使用は、タイヤ転がり抵抗
性能および湿潤取り扱い特性の両方において改良を可能
にしないことに注目すべきである。
【0044】
【表1】
【表2】 (1)タイヤ走行温度は、タイヤが35マイル/時間に
ある間に赤外高温計で測定されたトレッド温度である。
より高い等級がより低い温度であり且つ良好である。
【0045】(2)転がり抵抗、即ちタイヤ抗力等級
(より高いとより良好である)。
【0046】(3)広域トレッド摩耗は、インステート
ハイウエイ上で60000マイルのサービス後残留する
タイヤトレッドノンスキッドである。
【0047】(4)摩耗の一様性は等級として表わされ
たトレッドノンスキッド測定の標準偏差である(より高
いとより良好である)。
【0048】(5)高速トレッド摩耗性能は摩耗条件下
の摩耗の割合である。より高い等級がより良好である。
【0049】(6)損傷抵抗は砂利道上で8,000マ
イルの走行後のチッピング(chipping)、チャ
ンキング(chunking)、およびカッティングに
対する抵抗の測定値である。
【0050】本発明を例示する目的のために或る代表的
な態様および詳細が示されたけれども、本発明の範囲か
ら逸脱することなしに種々の変更および改修がなされる
ことができることは当業者に明らかであろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル・ブレンダン・ロジャーズ アメリカ合衆国オハイオ州44333,アク ロン,モアウッド・ロード 3261 (72)発明者 アデル・ファーハン・ハラサ アメリカ合衆国オハイオ州44210,バス, エベレット・ロード 5040 (72)発明者 ウエン−リャン・ス アメリカ合衆国オハイオ州44321,コプ レイ,コネストガ・トレイル 4482 (72)発明者 バリー・アレン・マトラナ アメリカ合衆国オハイオ州44313,アク ロン,リバティー・ドライブ 1639 (72)発明者 スタンレイ・マイケル・メジンスキ アメリカ合衆国オハイオ州44260,モガ ドア,バレー・クレスト・ドライブ 408 (56)参考文献 特開 昭61−255917(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08F 297/04

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トラックタイヤトレッドを造るのに使用
    するために特に有用であるスチレン−ブタジエンゴムで
    あって、前記ゴムは10重量パーセント〜20重量パー
    セントのスチレンおよび80重量パーセント〜90重量
    パーセントの1,3−ブタジエンから誘導される繰返し
    単位を含んで成り、スチレンおよび1,3−ブタジエン
    から誘導された繰返し単位はスチレン繰返し単位の少な
    くとも55%が唯一のスチレン繰返し単位のブロックに
    あり、スチレン繰返し単位の少なくとも75%が1つま
    たは2つの繰返し単位のブロックにありそしてスチレン
    繰返し単位の少なくとも5%が8つより多い繰返し単位
    のブロックにある配列分布を有し、1,3−ブタジエン
    から誘導された繰返し単位の32%〜40%がシス−ミ
    クロ構造のものであり、1,3−ブタジエンから誘導さ
    れた繰返し単位の50%〜60%がトランス−ミクロ構
    造のものであり、1,3−ブタジエンから誘導された繰
    返し単位の6%〜15%がビニル−ミクロ構造のもので
    あり、該ゴムは−85℃〜−70℃の範囲内にあるガラ
    ス転移温度を有しており、該ゴムは150,000〜4
    00,000の範囲内にある数平均分子量を有してお
    り、該ゴムは300,000〜800,000の重量平
    均分子量を有しており、そして該ゴムは0.5以上1.
    2未満の範囲内にある不均一度を有している、ことを特
    徴とし、 (1)有機溶媒中で、全単量体に基づいて10重量パー
    セント〜20重量パーセントのスチレンおよび80重量
    パーセント〜90重量パーセントの1,3−ブタジエン
    を、60%〜100%の範囲にある転換率になるまで連
    続的に溶液共重合させてリビング中間重合体を生成し、
    該共重合は有機リチウム化合物を用いて開始され、該共
    重合は10ppm〜500ppmの1,2−ブタジエン
    の存在下に行なわれ、該共重合は0.01:1〜0.
    2:1の範囲内にあるN,N,N′,N′−テトラメチ
    ルエチレンジアミン対有機リチウム化合物のモル比で
    N,N,N′,N′−テトラメチルエチレンジアミンの
    存在下に行なわれそして該共重合は75℃〜150℃の
    範囲内にある温度で行なわれ、 (2)ジビニルベンゼン、四塩化錫および四塩化珪素か
    らなる群から選ばれたカップリング剤を用いて該リビン
    グ中間重合体を部分的にカップリングさせ、しかも該有
    機リチウム化合物対該カップリング剤のモル比は6:1
    〜20:1の範囲内にあり、 (3)スチレン−ブタジエンゴムを生成するように該共
    重合を続けさせ、そして 有機溶媒からスチレン−ブタジエンゴムを回収する、 工程を含んで成ることを特徴とする方法によって製造さ
    れる、 前記のスチレン−ブタジエンゴム。
  2. 【請求項2】 ゴムにおける繰返し単位が16重量パー
    セント〜19重量パーセントのスチレンおよび81重量
    パーセント〜84重量パーセントのブタジエンから誘導
    され、スチレンから誘導されたゴム中の繰返し単位の少
    なくとも80%が3つまたはそれ以下の繰返し単位のブ
    ロックにあり、1,3−ブタジエンから誘導された繰返
    し単位の34パーセント〜38パーセントがシス−ミク
    ロ構造のものであり、1,3−ブタジエンから誘導され
    た繰返し単位の53パーセント〜57パーセントがトラ
    ンス−ミクロ構造のものであり、1,3−ブタジエンか
    ら誘導された繰返し単位の7パーセント〜12パーセン
    トがビニル−ミクロ構造のものであり、前記ゴムが25
    0,000〜300,000の範囲内にある数平均分子
    量を有しており、前記ゴムが500,000〜600,
    000の範囲内にある重量平均分子量を有しておりそし
    て前記ゴムが0.8以上で1.2未満の範囲内である不
    均一度を有している、請求項1に記載のスチレン−ブタ
    ジエンゴム。
  3. 【請求項3】 前記ゴムが−80℃〜−75℃の範囲内
    にあるガラス転移温度を有する請求項2に記載のスチレ
    ン−ブタジエンゴム。
  4. 【請求項4】 外周トレッドを有する空気トラックタイ
    ヤであって、前記トレッドは、ゴム100重量部基準で (a)10重量パーセント〜20重量パーセントのスチ
    レンおよび80重量パーセント〜90重量パーセントの
    1,3−ブタジエンから誘導される繰返し単位を含んで
    成るスチレン−ブタジエンゴムであって、スチレンおよ
    び1,3−ブタジエンから誘導された繰返し単位はスチ
    レン繰返し単位の少なくとも55%が唯一のスチレン繰
    返し単位のブロックにあり、スチレン繰返し単位の少な
    くとも75%が1つまたは2つの繰返し単位のブロック
    にあり、そしてスチレン繰返し単位の少なくとも5%が
    8つより多くの繰返し単位のブロックにある配列分布を
    有しており、1,3−ブタジエンから誘導された繰返し
    単位の32%〜40%はシス−ミクロ構造のものであ
    り、1,3−ブタジエンから誘導された繰返し単位の5
    0%〜60%はトランス−ミクロ構造のものであり、
    1,3−ブタジエンから誘導された繰返し単位の6%〜
    15%はビニル−ミクロ構造のものであり、該ゴムは−
    85℃〜−70℃の範囲にあるガラス転移温度を有し、
    該ゴムは150,000〜400,000の範囲内にあ
    る数平均分子量を有し、該ゴムは300,000〜80
    0,000の重量平均分子量を有しそして該ゴムは0.
    5以上1.2未満の範囲内にある不均一度を有してい
    る、スチレン−ブタジエンゴム35〜65部、および (b)天然ゴム35〜65部を含んで成る硫黄加硫ゴム
    組成物であることを特徴し、 該スチレン−ブタジエンゴムが、(1)有機溶媒中で、
    全単量体に基づいて10重量パーセント〜20重量パー
    セントのスチレンおよび80重量パーセント〜90重量
    パーセントの1,3−ブタジエンを、60%〜100%
    の範囲にある転換率になるまで連続的に溶液共重合させ
    てリビング中間重合体を生成し、該共重合は有機リチウ
    ム化合物を用いて開始され、該共重合は10ppm〜5
    00ppmの1,2−ブタジエンの存在下に行なわれ、
    該共重合は0.01:1〜0.2:1の範囲内にある
    N,N,N′,N′−テトラメチルエチレンジアミン対
    有機リチウム化合物のモル比でN,N,N′,N′−テ
    トラメチルエチレンジアミンの存在下に行なわれそして
    該共重合は75℃〜150℃の範囲内にある温度で行な
    われ、 (2)ジビニルベンゼン、四塩化錫および四塩化珪素か
    らなる群から選ばれたカップリング剤を用いて該リビン
    グ中間重合体を部分的にカップリングさせ、しかも該有
    機リチウム化合物対該カップリング剤のモル比は6:1
    〜20:1の範囲内にあり、 (3)スチレン−ブタジエンゴムを生成するように該共
    重合を続けさせ、そして 有機溶媒からスチレン−ブタジエンゴムを回収する、 工程を含んで成ることを特徴とする方法によって製造さ
    れる、 前記の空気トラックタイヤ。
  5. 【請求項5】 (1)有機溶媒中で、全単量体に基づい
    て10重量パーセント〜20重量パーセントのスチレン
    および80重量パーセント〜90重量パーセントの1,
    3−ブタジエンを、60%〜100%の範囲にある転換
    率になるまで連続的に溶液共重合させてリビング中間重
    合体を生成し、該共重合は有機リチウム化合物を用いて
    開始され、該共重合は10ppm〜500ppmの1,
    2−ブタジエンの存在下に行なわれ、該共重合は0.0
    1:1〜0.2:1の範囲内にあるN,N,N′,N′
    −テトラメチルエチレンジアミン対有機リチウム化合物
    のモル比でN,N,N′,N′−テトラメチルエチレン
    ジアミンの存在下に行なわれそして該共重合は75℃〜
    150℃の範囲内にある温度で行なわれ、 (2)ジビニルベンゼン、四塩化錫および四塩化珪素か
    らなる群から選ばれたカップリング剤を用いて該リビン
    グ中間重合体を部分的にカップリングさせ、しかも該有
    機リチウム化合物対該カップリング剤のモル比は6:1
    〜20:1の範囲内にあり、 (3)スチレン−ブタジエンゴムを生成するように該共
    重合を続けさせ、そして 有機溶媒からスチレン−ブタジエンゴムを回収する、 工程を含んで成ることを特徴とする、請求項1に記載の
    スチレン−ブタジエンゴムを製造する方法。
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