JP5738587B2

JP5738587B2 - ゴム組成物

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Publication number: JP5738587B2
Application number: JP2010288576A
Authority: JP
Inventors: 小島　正章; 正章小島; 靖浩菱川; 木津本　博俊; 博俊木津本; 上乃　均; 均上乃
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd; Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd; Toyo Tire Corp
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2015-06-24
Anticipated expiration: 2030-12-24
Also published as: JP2012136586A

Description

本発明は、ジエン系ゴムにポリエステル樹脂を配合してなるゴム組成物に関するものである。

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。

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。

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。

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、ゴム成分として各種ジエン系ゴムが用いられる点は開示されているものの、低極性のジエン系ゴムをベースゴムとした上で、添加する樹脂に対して中間の極性を有するジエン系ゴムを相溶化剤として所定量配合することは開示されていない。

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。

特開平０５−０５１４８７号公報特開昭６１−２４３８４３号公報特開２００３−０４９０２３号公報特開２００４−２３８５４７号公報

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、また加工性を確保しつつ、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。

本発明者らは、上記の点に鑑み鋭意検討していく中で、低極性のジエン系ゴムに高極性の熱可塑性ポリエステル樹脂を配合するとともに、極性がこれらの中間となるジエン系ゴムを相溶化剤として所定量配合することにより、未加硫ゴムの加工性を確保しつつ、また加硫ゴムの引張伸びの低下を抑えながら、優れた耐疲労性と高弾性化を達成できることを見い出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の請求項１に係るゴム組成物は、ＳＰ値が１７．２（ＭＰａ）^1/2未満の低極性ジエン系ゴム１００質量部に対し、ガラス転移温度が１３０℃以下でありかつＳＰ値が２０．０（ＭＰａ）^1/2以上である熱可塑性ポリエステル樹脂を０．５〜４０質量部含有するとともに、ＳＰ値が１７．４〜１９．９（ＭＰａ）^1/2 でありかつ数平均分子量が５００００以上である高極性ジエン系ゴムを前記熱可塑性ポリエステル樹脂に対して２〜３０質量％含有するものである。
本発明の請求項３に係るゴム組成物は、ＳＰ値が１７．２（ＭＰａ） ^1/2 未満の低極性ジエン系ゴム１００質量部に対し、ガラス転移温度が１３０℃以下でありかつＳＰ値が２０．０（ＭＰａ） ^1/2 以上である熱可塑性ポリエステル樹脂を０．５〜４０質量部含有するとともに、ＳＰ値が１７．２（ＭＰａ） ^1/2 以上２０．０（ＭＰａ） ^1/2 未満でありかつ数平均分子量が５００００以上である高極性ジエン系ゴムを前記熱可塑性ポリエステル樹脂に対して２〜３０質量％含有し、前記低極性ジエン系ゴムが、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、スチレン−イソプレンゴム、ブタジエン−イソプレンゴム及びスチレン−ブタジエン−イソプレンゴムから選択される少なくとも１種であり、前記高極性ジエン系ゴムが、ニトリルゴム及びエポキシ化天然ゴムから選択される少なくとも１種であるものである。

本発明によれば、未加硫ゴムの加工性を確保しつつ、また加硫ゴムの引張伸びの低下を抑えながら、高弾性化を図ることができるとともに、耐疲労性を向上することができる。

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。

本発明に係るゴム組成物では、ベースとなるゴムとしてＳＰ値が１７．２（ＭＰａ）^1/2未満の低極性ジエン系ゴムが用いられる。かかる低極性ジエン系ゴムとしては、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（ＳＩＢＲ）等の極性基を持たない未変性のジエン系ゴムが挙げられ、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。このような天然ゴムなどの低極性のジエン系ゴムをベースゴムとして用いることにより、耐疲労性が向上する。該低極性ジエン系ゴムのＳＰ値の下限は、特に限定されないが、通常は１５．０（ＭＰａ）^1/2以上である。

本発明において、ＳＰ値（溶解度パラメータ）は、「ポリマー・エンジニアリング・アンド・サイエンス（ＰｏｌｙｍｅｒＥｎｇ．& Ｓｃｉ．）」第１４巻、第２号（１９７４年）、第１４８〜１５４頁に記載されているＦｅｄｏｒｓの式により算出される値δ［（ＭＰａ）^1/2］（２５℃）であり、即ち下記式（１）により算出される。

δ＝（ΔＥ／Ｖ）^1/2＝（ΣΔｅｉ／ΣΔｖｉ）^1/2 （１）
式中、ΔＥは蒸発エネルギー、Ｖはモル体積、Δｅｉは原子または原子団の蒸発エネルギー、Δｖｉはモル体積である。

本発明に係るゴム組成物には、ガラス転移温度（Ｔｇ）が１３０℃以下でありかつＳＰ値が２０．０（ＭＰａ）^1/2以上である熱可塑性ポリエステル樹脂が配合される。かかる熱可塑性ポリエステル樹脂は、低極性ジエン系ゴムとの混合時における熱で溶融され、該低極性ジエン系ゴム中に分散される。そのため、低極性ジエン系ゴムからなるゴム相をマトリックス相とし、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。

上記ポリエステル樹脂のガラス転移温度が１３０℃以下であることにより、低極性ジエン系ゴムとの混合時に溶融し、ゴム組成物の粘度を下げることができるので、加工性を向上することができる。ガラス転移温度が１３０℃を超えるものでは、低極性ジエン系ゴムとの混合時におけるポリエステル樹脂の溶融が不十分となって、加工性に劣り、また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℃以下であり、更に好ましくは９０℃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、−８０℃以上であることが好ましい。

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、−１００℃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。

ポリエステル樹脂のＳＰ値は２０．０（ＭＰａ）^1/2以上であり、ＳＰ値が高いほど物理的結合力が高まり、硬度や弾性率などの強度が向上する。ＳＰ値の上限は特に限定されないが、通常は２８．０（ＭＰａ）^1/2以下である。

該ポリエステル樹脂としては、芳香族二塩基酸を酸成分の主成分とする芳香族系ポリエステル樹脂と脂肪族二塩基酸を酸成分の主成分とする脂肪族系ポリエステル樹脂があるが、ジエン系ゴム成分との混合により得られる複合物の物性を考慮すると芳香族系ポリエステル樹脂が好ましい。また、該ポリエステル樹脂としては、分子末端に水酸基を有するものが好ましい。

上記芳香族系ポリエステル樹脂の代表的な例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリアルキレンテレフタレートや、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート等のポリアルキレンナフタレートなどが挙げられるが、これらは各々単独、或いは２種以上を併用して用いてもよい。

芳香族系ポリエステル樹脂としては、上記代表例以外に、以下に挙げる芳香族二塩基酸の１種又は２種以上を組み合わせた二塩基酸成分を主成分とし、これら二塩基酸成分と種々のグリコール化合物を共重合させた芳香族系共重合ポリエステル樹脂を挙げることが出来る。すなわち芳香族二塩基酸成分としてはテレフタル酸、イソフタル酸、オルソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、１，２−ナフタレンジカルボン酸、１，４−ナフタレンジカルボン酸、或いはこれらのジアルキルエステル化合物又は酸無水物を挙げることが出来る。またこれら芳香族二塩基酸成分と共重合される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−ブチレングリコール、１，３−ブチレングリコール、１，４−ブチレングリコール、１，５−ペンタンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオ−ル等を挙げることが出来る。更に主成分として酸成分を構成する上記芳香族二塩基酸成分と共重合することが出来るその他二塩基酸成分としては、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や、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸、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等の脂環族二塩基酸が挙げられる。

また、該ポリエステル樹脂は、結晶性でも非晶性でもよい。固体状態の樹脂を加熱して行くと、結晶性ポリエステル樹脂ではある温度を境界に樹脂の状態が固体状態から溶融状態へと急激に変化するが、その温度を融点と呼ぶ。一方で非晶性ポリエステル樹脂の場合はガラス転移温度を境に樹脂の状態が固体状態から溶融状態へと徐々に変化して行く。これら融点、ガラス転移温度は示差走査熱量分析計で測定できる。樹脂サンプルを樹脂が固体状態である低温領域から一定昇温条件下に加熱して行くと、樹脂サンプルが結晶性であれば、測定チャート上にベースラインに対して下に凸の鋭い吸熱ピークが現れる。本発明においては、この吸熱ピークの頂点が示す温度を融点とする。一方、ガラス転移温度は明確なピークとしては現れず、屈曲点として現れる。本発明においては、低温度側からのベースラインの延長線と屈曲点における最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度とする。一般に結晶性ポリエステル樹脂では融点温度より低い温度域にガラス転移温度を示す屈曲点が現れる。なお、本発明においては、融点が認められるポリエステル樹脂を結晶性ポリエステルとする。また、融点が認められずガラス転移温度が認められるポリエステル樹脂を非晶性ポリエステルとする。以下、融点をＴｍ、ガラス転移温度をＴｇと略記する場合がある。

熱可塑性ポリエステル樹脂の配合量は、低極性ジエン系ゴム１００質量部に対して０．５〜４０質量部である。該配合量が０．５質量部未満では、硬度や弾性率の向上効果が不十分である。逆に、該配合量が４０質量部を超えると、引張強度や引張伸びの低下が大きくなる。熱可塑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。

本発明に係るゴム組成物には、ＳＰ値が１７．２（ＭＰａ）^1/2以上２０．０（ＭＰａ）^1/2未満であり、上記低極性ジエン系ゴムよりも極性の高い高極性ジエン系ゴムが配合される。上記のように低極性ジエン系ゴムと熱可塑性ポリエステル樹脂とは極性が大きく異なるために、ゴム相と樹脂相の混合度が十分とは言えない。そこで、相溶化剤として、これらの中間のＳＰ値を持つジエン系ゴムを適量配合することにより、耐疲労性を劇的に向上することができる。すなわち、高極性ジエン系ゴムは、分散相である熱可塑性ポリエステル樹脂相とマトリックス相である上記ゴム相との間に介在して両者の混合度を向上するものと考えられ、また、ジエン系ゴムであることから、マトリックス相を構成する低極性ジエン系ゴムに対して架橋結合され、一体化効果を高めることができる。ＳＰ値が１７．２（ＭＰａ）^1/2未満のジエン系ゴムでは、相溶化剤としての耐疲労性向上効果は得られない。該高極性ジエン系ゴムのＳＰ値は、相溶化剤としての効果をより発揮させるため、１７．４〜１９．９（ＭＰａ）^1/2であることが好ましく、より好ましくは１７．８〜１９．８（ＭＰａ）^1/2である。

該高極性ジエン系ゴムとしては、数平均分子量（Ｍｎ）が５００００以上であるものが用いられる。数平均分子量が５００００未満のような低分子量で液状のジエン系ゴムでは、強度低下を招き、また耐疲労性の向上効果も損なわれる。高極性ジエン系ゴムの数平均分子量は、１０万以上であることがより好ましく、より好ましくは３０万以上である。数平均分子量の上限は、特に限定されないが、１００万以下であることが好ましく、より好ましくは８０万以下である。

ここで、ジエン系ゴムの数平均分子量は、テトロヒドロフラン（ＴＨＦ）を展開溶媒としてゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ、東ソー社製「ＨＣＬ−８２２０」、測定温度４０℃、カラム：「ＴＳＫｇｅｌＳｕｐｅｒＨＺＭ−Ｍ」×３連結）により測定される値である。

該高極性ジエン系ゴムの具体例としては、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、多硫化ゴム（Ｔ）等が挙げられ、これらはそれぞれ単独で用いても、２種以上併用してもよい。

高極性ジエン系ゴムとしてニトリルゴムを用いる場合、アクリロニトリル含有量（ニトリル量）が１８〜３５重量％のものを用いることが好ましい。また、エポキシ化天然ゴムを用いる場合、エポキシ化率が２０〜６０モル％のものを用いることが好ましい。なお、エポキシ化率とは、エポキシ化前の天然ゴムの全二重結合に対する変性率をいう。

該高極性ジエン系ゴムの配合量は、熱可塑性ポリエステル樹脂に対して２〜３０質量％（即ち、熱可塑性ポリエステル樹脂１００質量部に対して高極性ジエン系ゴムが２〜３０質量部）である。該配合量が２質量％未満では、耐疲労性の向上効果が不十分である。逆に該配合量が３０質量％を超えると、相溶化剤としてだけでなく、ベースゴムとしての役割が出てきて相対的に樹脂比率が下がるため、硬度や弾性率が低下し、また耐疲労性が低下する傾向となる。該配合量は、より好ましくは５〜２５質量％である。

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を配合することが好ましい。カーボンブラックを所定量配合することにより、熱可塑性ポリエステル樹脂を微分散化させる効果を高めることができる。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（Ｎ_２ＳＡ）が４０〜１５０ｍ^２／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（Ｎ_２ＳＡ）は、ＪＩＳＫ６２１７−２に準じて測定される値である。

カーボンブラックの配合量は、上記低極性ジエン系ゴム１００質量部に対して１０〜１５０質量部であることが好ましい。カーボンブラックの配合量が１０質量部未満では、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、弾性率の向上効果が十分に発揮させないおそれがある。カーボンブラックの配合量が多いほど、混合時に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。

本発明に係るゴム組成物には、上記成分の他、カーボンブラック以外の充填剤、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。カーボンブラック以外の充填剤としては、シリカ、タルク、クレーなどが挙げられる。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。

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、低極性ジエン系ゴムと熱可塑性ポリエステル樹脂と高極性ジエン系ゴムを、通常に用いられるバンバリーミキサーや二軸混練機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。予め、これらのうち２種類を別に混合してマスターバッチを作製してもよい。混合温度は、ゴム組成物が軟化するとともに、熱可塑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。

このようにして作製されたゴム組成物では、上記熱可塑性ポリエステル樹脂が混合時の熱で溶融し、これが所定量の高極性ジエン系ゴムとともに低極性ジエン系ゴムに混練されることにより、低極性ジエン系ゴムからなるゴム相をマトリックス相とし、熱可塑性ポリエステル樹脂相を分散相とし、両者の界面に高極性ジエン系ゴムからなる層が介在したゴム組成物が得られ、熱可塑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。

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、ビードゴムやトレッド、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（ビードゴム、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。

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。

１．ポリエステル樹脂の合成例
下記実施例、比較例で用いたポリエステル樹脂を次のようにして合成した。なお、ポリエステル樹脂の組成と、数平均分子量の測定方法は以下の通りである。

・樹脂組成：サンプル約５ｍｇを、重クロロホルム：トリフルオロ酢酸＝９：１（体積比）の混合溶媒０．７ｍｌに溶解し、¹Ｈ−ＮＭＲ（Ｖａｒｉａｎ製、ＵＮＩＴＹ５００）を使用して求めた。樹脂組成は、酸成分とグリコール成分について各々のトータル量を１００モル％として示した。

・数平均分子量：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ＳｈｏｄｅｘＫＦ−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。

（ポリエステル樹脂Ａ）
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、分析と性能評価に供した。得られた樹脂は、非晶性熱可塑性ポリエステル樹脂であり、その樹脂組成と、Ｔｇ、ＳＰ値、数平均分子量を表１に示した。

（ポリエステル樹脂Ｂ）
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、分析と性能評価に供した。得られた樹脂は、非晶性熱可塑性ポリエステル樹脂であり、その樹脂組成と、Ｔｇ、ＳＰ値、数平均分子量を表１に示した。

（ポリエステル樹脂Ｃ，Ｄ）
前記ポリエステル樹脂Ｂと同様の方法で、但し、原料を変更して、ポリエステル樹脂Ｃ、Ｄを得た。得られた樹脂は、非晶性熱可塑性ポリエステル樹脂であり、その樹脂組成と、Ｔｇ、ＳＰ値、数平均分子量を表１に示した。

（ポリエステル樹脂Ｅ）
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２３３質量部、１，４−ブタンジオール５１３質量部、及び触媒としてテトラブチルチタネート０．３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。次いでＰＴＭＧ１０００（ポリテトラメチレングリコール、数平均分子量１０００）を３００質量部添加し、更に昇温して２５０℃に到達後反応系を減圧下で徐々に昇温し、２６０℃で６０分間重合後、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、分析と性能評価に供した。得られた樹脂は、結晶性熱可塑性ポリエステル樹脂であり、その樹脂組成と、Ｔｇ，Ｔｍ、ＳＰ値、数平均分子量を表１に示した。

２．ゴム組成物の調製
バンバリーミキサーを使用し、下記表２〜４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、低極性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：約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：約１００℃）。表２〜４中の各成分の詳細は以下の通りである。

［低極性ジエン系ゴム］
・天然ゴム：ＲＳＳ３号（ＳＰ値＝１７．０（ＭＰａ）^1/2）
・ＳＢＲ：ＪＳＲ（株）製「ＳＢＲ１５０２」（ＳＰ値＝１７．０（ＭＰａ）^1/2）。

［補強剤］
・カーボンブラック：ＨＡＦ、三菱化学（株）製「ダイヤブラックＮ３３９」（Ｎ_２ＳＡ＝９６ｍ^２／ｇ）。

［樹脂］
・フェノール樹脂：住友化学工業（株）製「スミカノールＴ６２０」（ＳＰ値＝２２．６（ＭＰａ）^1/2、但し、下記硬化剤による硬化後のＳＰ値）
・硬化剤：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」
［相溶化剤］
・ＩＲ：ＪＳＲ（株）製「ＩＲ２２００」（Ｍｎ＝５０万、ＳＰ値＝１７．０（ＭＰａ）^1/2）
・ＳＢＲ：ＪＳＲ（株）製「ＳＢＲ１５０２」（Ｍｎ＝４６万、ＳＰ値＝１７．０（ＭＰａ）^1/2）
・ＮＢＲ：ＪＳＲ（株）製「Ｎ２３０ＳＶ」（ニトリル量＝３５質量％、Ｍｎ＝４０万、ＳＰ値＝１９．８（ＭＰａ）^1/2）
・ＥＮＲ２５：ＭＲＢ社製「ＥＮＲ２５」（エポキシ化率＝２５モル％、Ｍｎ＝６８万、ＳＰ値＝１７．８（ＭＰａ）^1/2）
・ＥＮＲ５０：ＭＲＢ社製「ＥＮＲ５０」（エポキシ化率＝５０モル％、Ｍｎ＝５３万、ＳＰ値＝１８．５（ＭＰａ）^1/2）
・ＬＩＲ：変性液状イソプレンゴム、（株）クラレ製「ＬＩＲ４１０」（Ｍｎ＝２５０００、ＳＰ値＝１７．２（ＭＰａ）^1/2）。

各ゴム組成物には、共通配合として、低極性ジエン系ゴム１００質量部に対して、ステアリン酸（日本油脂（株）製「ステアリン酸」）２．０質量部、亜鉛華（堺化学工業（株）製「酸化亜鉛３種」）２．０質量部、硫黄（細井化学工業（株）製「粉末硫黄１５０メッシュ）２．０質量部、加硫促進剤（三新化学工業（株）製「サンセラーＣＭ−Ｇ」）１．０質量部を配合した。

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、硬度、動的弾性率、引張強さ、引張伸び、耐疲労性を測定した。各測定方法は以下の通りである。

・ムーニー粘度：ＪＩＳＫ６３００−１に準じて、１２５℃でのムーニー粘度ＭＬ（１＋４）を測定。

・硬度：ＪＩＳＫ６２５３に準じてデュロメータタイプＡで測定した（雰囲気温度２３℃）。

・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。

・引張強さ、引張伸び：ＪＩＳＫ６２５１に準じて引張試験（ダンベル３号形、雰囲気温度２３℃）を実施。

・耐疲労性：ＪＩＳＫ６２６０に準じてデマーチャ屈曲亀裂試験を実施し、亀裂が３級に達するのに要する屈曲回数を測定した。評価は、天然ゴム系では実施例３を１００とした指数で表示し、ＳＢＲ系では実施例１２を１００とした指数で表示した。数字が大きいほど耐疲労性に優れることを示す。なお、耐疲労性の測定は、硬度が６９〜９０の範囲内のものについて行った。

表２に示すように、コントロールである比較例１のゴム組成物に対し、熱硬化性のフェノール樹脂を配合した比較例２では、硬度及び弾性率は大幅に向上したものの、ムーニー粘度が高く、加工性に劣るものであり、引張伸びも大幅に低下していた。また、比較例２では、相溶化剤としてＮＢＲを配合したものの、耐疲労性に劣るものであった。

これに対し、本発明に係る実施例１〜６であると、ムーニー粘度が低く、加工性に優れたものでありながら、比較例１に対し、硬度及び弾性率が顕著に向上しており、また引張伸びの低下も抑えられていた。また、フェノール樹脂を配合した比較例２や相溶化剤未添加の比較例７に対し、耐疲労性が大幅に向上していた。

比較例３では、熱可塑性ポリエステル樹脂のガラス転移温度が高すぎたために、ムーニー粘度が高く、加工性が劣っており、また、引張伸びの低下も大きいものであった。比較例４，５では、相溶化剤としてＳＰ値の低いジエン系ゴムを用いたため、耐疲労性の改善効果が認められなかった。また、比較例６では、相溶化剤として数平均分子量の小さい液状ジエン系ゴムを用いたため、硬度や弾性率の向上幅が小さく、また耐疲労性の改善効果も得られなかった。

相溶化剤の配合量については、表３の実施例７，８及び比較例７，８に示すように、熱可塑性ポリエステル樹脂に対する配合量が５０質量％のように高すぎると、硬度及び弾性率の向上効果が損なわれ、耐疲労性も低下する傾向となった。

熱可塑性ポリエステル樹脂の配合量については、表３の実施例９〜１１及び比較例９，１０に示すように、配合量が０．２質量部と少なすぎると、硬度や弾性率の向上効果が得られず、逆に配合量が６０質量部と多すぎると、引張強度や引張伸びの低下が大きくなり、また硬くなりすぎて耐疲労性も測定できなかった。

表４に示すように、ベースゴムである低極性ジエン系ゴムとしてＳＢＲを用いた場合でも、天然ゴムを用いた場合と同様の傾向が見られ、本発明に係る実施例１２であると、ムーニー粘度が低く、加工性に優れたものでありながら、比較例１１に対し、硬度及び弾性率が顕著に向上しており、また引張伸びの低下も抑えられていた。また、相溶化剤を添加していない比較例１３に対し、耐疲労性が大幅に向上していた。

Claims

ＳＰ値が１７．２（ＭＰａ）^1/2未満の低極性ジエン系ゴム１００質量部に対し、ガラス転移温度が１３０℃以下でありかつＳＰ値が２０．０（ＭＰａ）^1/2以上である熱可塑性ポリエステル樹脂を０．５〜４０質量部含有するとともに、ＳＰ値が１７．４〜１９．９（ＭＰａ）^1/2 でありかつ数平均分子量が５００００以上である高極性ジエン系ゴムを前記熱可塑性ポリエステル樹脂に対して２〜３０質量％含有することを特徴とするゴム組成物。
更にカーボンブラックを、前記低極性ジエン系ゴム１００質量部に対して、１０〜１５０質量部を含有することを特徴とする請求項１記載のゴム組成物。
ＳＰ値が１７．２（ＭＰａ） ^1/2 未満の低極性ジエン系ゴム１００質量部に対し、ガラス転移温度が１３０℃以下でありかつＳＰ値が２０．０（ＭＰａ） ^1/2 以上である熱可塑性ポリエステル樹脂を０．５〜４０質量部含有するとともに、ＳＰ値が１７．２（ＭＰａ） ^1/2 以上２０．０（ＭＰａ） ^1/2 未満でありかつ数平均分子量が５００００以上である高極性ジエン系ゴムを前記熱可塑性ポリエステル樹脂に対して２〜３０質量％含有し、
前記低極性ジエン系ゴムが、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、スチレン−イソプレンゴム、ブタジエン−イソプレンゴム及びスチレン−ブタジエン−イソプレンゴムから選択される少なくとも１種であり、前記高極性ジエン系ゴムが、ニトリルゴム及びエポキシ化天然ゴムから選択される少なくとも１種であることを特徴とするゴム組成物。