JP6961996B2 - ポリマー組成物の製造方法及びゴム組成物 - Google Patents

ポリマー組成物の製造方法及びゴム組成物 Download PDF

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Description

本発明は、ポリマー組成物の製造方法、ゴム組成物、及び該ゴム組成物を用いた空気入りタイヤに関する。
タイヤトレッドには、主に低燃費性、耐摩耗性、ウェットグリップ性能などの性能を高レベルで付与することが要求され、これらの性能の改善方法について種々の検討がなされている。
例えば、各種性能バランス向上のために、ポリマー分散性やフィラー分散性を向上する加工方法として、混練回数の増加、マスターバッチ化など、多くの技術が知られている。素材面からは、低燃費性の改善方法として、ポリマー末端にフィラーと親和性のある官能基を導入する技術、耐摩耗性の改善方法として、分子量25万以上の高分子量ポリマーを用いる技術、ウェットグリップ性能の改善方法として、高ガラス転移温度(Tg)のポリマーを使用する技術、等が知られている。
しかしながら、2種以上のポリマー(ゴム)を用いる場合、一般に各ポリマーを混練機に投入し、混練する方法が用いられているが、互いのポリマーの分散は十分ではなく、所望の物性を持つポリマー組成物を得ることは難しい。また、極性が大きく異なるポリマーをブレンドした場合、非相溶で相分離が進行するため、大きな海島構造が形成される。そのため、優れたポリマー分散性やフィラー分散性は得られず、性能バランスとして十分満足するレベルではない。
ポリマー分散性の改良技術として、ポリマー重合後に別のポリマーを重合して2種のポリマー溶液を混合させる手法もあるが、アニオン重合手法と乳化重合手法のポリマーの組み合わせは不可能である等、重合手法が限られてしまうため、技術的な制約が大きい。
本発明は、前記課題を解決し、2種以上の共役ジエン系ポリマー(ゴム)が高度に微分散し、優れた加工性、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性等の付与が可能なポリマー組成物の製造方法、ゴム組成物、及びそれを用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。
本発明は、2種以上の共役ジエン系ポリマーについて、各ポリマー溶液を調製する工程と、各ポリマー溶液を混合してブレンドポリマー溶液を調製する工程と、ブレンドポリマー溶液を凍結乾燥する工程とを含むポリマー組成物の製造方法に関する。
前記共役ジエン系ポリマーは、重量平均分子量が10万〜120万であることが好ましい。
前記各ポリマー溶液は、前記共役ジエン系ポリマー濃度が0.5〜10質量%であることが好ましい。
前記各ポリマー溶液は、前記共役ジエン系ポリマーと、該共役ジエン系ポリマーのSP値の0.8〜1.2倍のSP値を有する溶媒との溶液であることが好ましい。
本発明は、海島構造を持つポリマー組成物を含み、島の50%以上が真円度1.0〜1.5の形状を有するゴム組成物に関する。
前記島の60%以上が真円度1.0〜1.5の形状を有することが好ましい。
本発明はまた、前記ゴム組成物を用いて作製した空気入りタイヤに関する。
本発明によれば、2種以上の共役ジエン系ポリマーについて、各ポリマー溶液を調製する工程と、各ポリマー溶液を混合してブレンドポリマー溶液を調製する工程と、ブレンドポリマー溶液を凍結乾燥する工程とを含むポリマー組成物の製造方法であるので、2種以上の共役ジエン系ポリマー(ゴム)が高度に微分散し、優れた加工性、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性等の付与が可能なポリマー組成物を提供できる。
海島構造を有するポリマー組成物の模式図の一例。
〔ポリマー組成物の製造方法〕
本発明は、2種以上の共役ジエン系ポリマーについて、各ポリマー溶液を調製する工程と、各ポリマー溶液を混合してブレンドポリマー溶液を調製する工程と、ブレンドポリマー溶液を凍結乾燥する工程とを含むポリマー組成物の製造方法である。該製造方法により、2種以上の共役ジエン系ポリマーが高度に微分散したポリマー組成物を調製できる。
このように各ポリマーが高度に微分散した組成物が作製される理由は必ずしも明らかではないが、以下のように推察される。
先ず、使用する2種以上の各共役ジエン系ポリマーについて、各ポリマーを充分に溶解可能な溶媒に溶解し、ポリマー1種が充分に溶解した各ポリマー溶液を調製することで、各溶液のポリマー鎖の絡まり合いが解かれ、バラバラになる。次いで、各ポリマー溶液を充分に混合することで、異種ポリマーが絡み合い、2種以上のポリマーが充分に絡み合う。更に、異種のポリマー鎖が絡み合ったポリマー溶液を急冷して凍結させ、得られた固体を凍結乾燥により溶媒を留去することにより、異種ポリマーが絡まりあった状態を保持した上で、ポリマー分(ゴム分)のみを回収できる。よって、2種以上のポリマーが高度に微分散した状態のポリマー組成物が得られる。
従って、このような急冷・凍結乾燥手法で得られた2種以上のポリマーが高度に分散した海島構造等、高度に各ポリマーが微分散したポリマー組成物をゴム成分として用いたゴム組成物は、各ポリマーを混練機に投入、混練する通常の混練手法や、2種以上のポリマーが溶解した溶液をメタノール等の貧溶媒で沈殿(析出)させる方法で得られたものに比べ、優れた加工性、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性等の物性を付与できる。
(各ポリマー溶液の調製工程)
前記製造方法では、先ず、2種以上の共役ジエン系ポリマーについて、1種の共役ジエン系ポリマーを溶解した各ポリマー溶液を調製する工程が実施される。
2種以上の共役ジエンポリマーがブレンド時に絡まり合い、所望のポリマー微分散効果を奏する点から、各共役ジエン系ポリマーの重量平均分子量(Mw)は、10万以上が好ましく、20万以上がより好ましく、25万以上が更に好ましい。ポリマー溶液の調製時の溶解性を確保してポリマー鎖の絡まり合いを良好に解き、所望のポリマー微分散効果を奏する点から、該Mwは、150万以下が好ましく、120万以下がより好ましい。
なお、本明細書において、Mw、Mnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)(東ソー(株)製GPC−8000シリーズ、検出器:示差屈折計、カラム:東ソー(株)製のTSKGEL SUPERMALTPORE HZ−M)による測定値を基に標準ポリスチレン換算により求めたものである。
各共役ジエン系ポリマーの溶解度パラメーター(SP値)は、ポリマー鎖の絡まり合いを良好に解き、所望のポリマー微分散効果を奏する点から、7.0〜11.0が好ましく、7.5〜10.5がより好ましく、7.3〜10.3が更に好ましい。各ジエン系ポリマーのSP値に幅(範囲)がある場合、該各ジエン系ポリマーのSP値は、その平均値を意味する。
なお、共役ジエン系ポリマーのSP値は、「Polymer Engineering and Science,Vol.14,No.2,p147〜154(1974)」記載の方法により計算される値である。すなわち、SP値(δ(25℃))は、δ=(ΔE/V)1/2で表される値である(ΔE、V:それぞれ凝集エネルギー密度、モル体積)。
2種以上の共役ジエン系ポリマーを構成する各ポリマーとしては、共役ジエン系モノマーを構成単位に有するポリマーであれば特に限定されず、イソプレン系ゴム、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)等のジエン系ゴムが挙げられる。なかでも、本発明の効果の点から、SBR、BR、イソプレン系ゴムが好ましく、SBRがより好ましい。
SBRとしては特に限定さないが、溶液重合SBR(S−SBR)、乳化重合SBR(E−SBR)などが挙げられる。SBRは、非変性SBR、変性SBRのいずれも使用可能である。市販品としては、住友化学(株)、JSR(株)、旭化成(株)、日本ゼオン(株)等の製品を使用できる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
SBRのスチレン含量は、好ましくは10質量%以上、より好ましくは15質量%以上である。該スチレン含量は、好ましくは40質量%以下、より好ましくは35質量%以下である。上記範囲内にすることで、本発明の効果が充分に得られる傾向がある。なお、本明細書において、スチレン含量は、H−NMR測定により算出される。
BRとしては特に限定されず、高シス含量のBR(ハイシスBR)、シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するBR等、タイヤ分野において公知のものを使用できる。BRは、非変性BR、変性BRのいずれも使用可能である。市販品としては、宇部興産(株)、JSR(株)、旭化成(株)、日本ゼオン(株)等の製品を使用できる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
イソプレン系ゴムとしては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、改質NR、変性NR、変性IR等が挙げられる。NRは、SIR20、RSS♯3、TSR20等、IRは、IR2200等、タイヤ工業で一般的なものを使用できる。改質は、脱タンパク質天然ゴム(DPNR)、高純度天然ゴム(UPNR)等、変性NRは、エポキシ化天然ゴム(ENR)、水素添加天然ゴム(HNR)、グラフト化天然ゴム等、変性IRは、エポキシ化イソプレンゴム、水素添加イソプレンゴム、グラフト化イソプレンゴム等、が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
2種以上の共役ジエン系ポリマーを構成する各ポリマーとして、特許第6008310号公報に記載されている共役ジエン系単量体と下記式(1)で表される化合物とを共重合して合成される共重合体も好適に使用できる。特に、SBR、BR又はイソプレン系ゴムと共に2種以上の共役ジエン系ポリマーとして使用することが好ましく、SBRと共に使用することがより好ましい。
Figure 0006961996
(式(1)中、R11及びR12は、同一若しくは異なって、水素原子又は炭素数1〜30の炭化水素基を表す。)
前記共重合体は、構成単位として、共役ジエン系単量体に基づく単量体単位を有している。共役ジエン系単量体としては、例えば、1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン等が挙げられ、なかでも、低燃費性、耐摩耗性及びウェットグリップ性能の観点から、1,3−ブタジエン、イソプレンが好ましく、1,3−ブタジエンがより好ましい。これらは、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
前記共重合体において、共役ジエン系単量体単位の含有量は、該共重合体を構成する構成単位100質量%中、耐摩耗性の点から、好ましくは5質量%以上、より好ましくは30質量%以上、更に好ましくは50質量%以上である。該含有量は、低燃費性の点から、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下、更に好ましくは80質量%以下である。
前記共重合体は、構成単位として、上記式(1)で表される化合物に基づく単量体単位を有する。
11及びR12の炭化水素基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基等が挙げられる。なかでも、脂肪族炭化水素基が好ましい。炭化水素基の炭素数は、好ましくは1〜20、より好ましくは1〜10である。
11及びR12の脂肪族炭化水素基としては、炭素数1〜20のものが好ましく、1〜10のものがより好ましい。好ましい例として、アルキル基が挙げられ、具体的には、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、へキシル基、へプチル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基等が挙げられる。なかでも、良好な加工性を得ながら、低燃費性、耐摩耗性及びウェットグリップ性能の性能バランスを顕著に改善できる点から、メチル基、エチル基が好ましく、エチル基がより好ましい。
11及びR12の脂環式炭化水素基としては、炭素数3〜8のものが好ましく、具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロプロペニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロヘプテニル基、シクロオクテニル基等が挙げられる。
11及びR12の芳香族炭化水素基としては、炭素数6〜10のものが好ましく、具体的には、フェニル基、ベンジル基、フェネチル基、トリル(tolyl)基、キシリル(xylyl)基、ナフチル基等が挙げられる。なお、トリル基及びキシリル基におけるベンゼン環上のメチル基の置換位置は、オルト位、メタ位、パラ位のいずれの位置でもよい。
上記式(1)で表される化合物として、具体的には、例えば、イタコン酸、イタコン酸1−メチル、イタコン酸4−メチル、イタコン酸ジメチル、イタコン酸1−エチル、イタコン酸4−エチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸1−プロピル、イタコン酸4−プロピル、イタコン酸ジプロピル、イタコン酸1−ブチル、イタコン酸4−ブチル、イタコン酸ジブチル、イタコン酸1−エチル4−メチル等が挙げられる。なかでも、良好な加工性を得ながら、低燃費性、耐摩耗性及びウェットグリップ性能の性能バランスを顕著に改善できる点から、イタコン酸ジエチル、イタコン酸ジブチル、イタコン酸1−プロピルが好ましく、イタコン酸ジエチルがより好ましい。これらは、単独で用いても2種以上を併用してもよい。
前記共重合体において、上記式(1)で表される化合物単位の含有量は、低燃費性の点から、該共重合体を構成する構成単位100質量%中、好ましくは5質量%以上、より好ましくは8質量%以上、更に好ましくは10質量%以上である。該含有量は、耐摩耗性の点から、好ましくは95質量%以下、より好ましくは50質量%以下、更に好ましくは40質量%以下である。
前記共重合体は、構成単位として、下記式(2)で表される化合物に基づく単量体単位を有することが好ましい。上記共重合体が、上記構成単位に加えて、下記式(2)で表される化合物に基づく単量体単位(好ましくはスチレン)を有することにより、ウェットグリップ性能、耐摩耗性をより顕著に改善でき、良好な加工性を得ながら、低燃費性、耐摩耗性及びウェットグリップ性能の性能バランスをより顕著に改善できる。
Figure 0006961996
(式(2)中、R21は、水素原子、炭素数1〜3の脂肪族炭化水素基、炭素数3〜8の脂環式炭化水素基、又は炭素数6〜10の芳香族炭化水素基を表し、R22は、水素原子又はメチル基を表す。)
上記式(2)で表される化合物において、炭素数1〜3の脂肪族炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基等の炭素数1〜3のアルキル基が挙げられ、なかでもメチル基が好ましい。
上記式(2)で表される化合物において、炭素数3〜8の脂環式炭化水素基としては、上記式(1)で表される化合物と同様のものが挙げられる。
上記式(2)で表される化合物において、炭素数6〜10の芳香族炭化水素基としては、上記式(1)で表される化合物と同様のものが挙げられ、反応性が高い点で、フェニル基、トリル基、ナフチル基が好ましく、フェニル基がより好ましい。
21としては、炭素数6〜10の芳香族炭化水素基が好ましく、R22としては、水素原子が好ましい。
上記式(2)で表される化合物としては、例えば、スチレン、2−メチルスチレン、3−メチルスチレン、4−メチルスチレン、α−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、ビニルエチルベンゼン、α−ビニルナフタレン、β−ビニルナフタレン、ビニルキシレン等が挙げられ、なかでも反応性が高い点で、スチレン、α−メチルスチレン、α−ビニルナフタレン、β−ビニルナフタレンが好ましく、スチレンがより好ましい。
前記共重合体中において、上記式(2)で表される化合物単位の含有量は、前記共重合体を構成する構成単位100質量%中、好ましくは1質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは10質量%以上である。また、該含有量は、好ましくは50質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。上記範囲内であると、本発明の効果を充分に発揮できる。
上記共重合体中において、上記式(1)で表される化合物単位及び上記式(2)で表される化合物単位の合計含有量は、上記共重合体を構成する構成単位100質量%中、好ましくは5質量%以上、より好ましくは8質量%以上、更に好ましくは10質量%以上、特に好ましくは15質量%以上である。また、該含有量は、好ましくは95質量%以下、より好ましくは70質量%以下、更に好ましくは50質量%以下、特に好ましくは40質量%以下、最も好ましくは30質量%以下である。上記範囲内であると、本発明の効果を充分に発揮できる。
なお、前記共重合体において、上記共役ジエン系単量体単位、上記式(1)又は(2)で表される化合物単位等、各種単量体単位の含有量は、NMR(ブルガー社製)により測定できる。
各ポリマー溶液の調製工程では、2種以上の共役ジエン系ポリマーについて、このうちのポリマー1種を溶媒に溶解したポリマー溶液がそれぞれ調製されるが、該溶媒は特に限定されず、溶解するポリマーに応じて、該ポリマーの溶解が可能な溶媒を適宜選択すれば良い。
溶媒としては、特に限定されず、無極性溶媒と極性溶媒のいずれも使用できる。無極性溶媒としては、トルエン、ノルマルヘキサン、シクロヘキサン、キシレン、ベンゼンなどの炭化水素系溶媒、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、ジクロロエタン、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン化炭化水素系溶媒などが挙げられる。極性溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶媒、酢酸エチルなどのエステル系溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル系溶媒、メタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール系溶媒、アセトニトリル、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドなどが挙げられる。
共役ジエン系ポリマーがSBR、BRの場合、シクロヘキサンを好適に使用できる。高極性の共役ジエン系ポリマー(SBRや、変性イソプレン系ゴム、変性BR、変性SBR等の変性ゴム)の場合、ジオキサンを好適に使用できる。また、全体的には、ベンゼンも使用可能である。
後の凍結乾燥で昇華しやすい溶媒を選択すると作業性が良好になる点から、溶媒として、低融点のものを用いることが好ましい。溶媒の融点は、20℃以下が好ましく、15℃以下がより好ましい。下限は特に限定されないが、−10℃以上が好ましく、0℃以上がより好ましい。なお、融点は、走査速度10℃/分に設定したDSCで測定した場合の融解ピーク温度(JIS K7121)による融点である。
各ポリマー溶液の調製工程では、共役ジエン系ポリマー濃度が0.5〜10質量%の各ポリマー溶液を調製することが好ましい。0.5質量%以上にすることで、急冷・凍結乾燥において良好な作業性が確保できる傾向がある。10質量%以下にすることで、ポリマー鎖が解かれやすい状態になる傾向がある。該濃度は、より好ましくは0.5〜2.0質量%である。
各ポリマー溶液の調製工程では、共役ジエン系ポリマーと、該共役ジエン系ポリマーのSP値の0.8〜1.2倍のSP値を有する溶媒との各ポリマー溶液を調製することが好ましい。ポリマーのSP値(cal/cm)に近いSP値を有する溶媒を選択することで、ポリマーが解されやすくする。共役ジエン系ポリマーと溶媒のSP値は近いほど好適で、0.9〜1.1倍がより好ましい。
なお、溶媒のSP値は、化合物の構造に基づいてHoy法によって算出された溶解度パラメーター(Solubility Parameter)を意味する。Hoy法とは、例えば、K.L.Hoy “Table of Solubility Parameters”,Solvent and Coatings Materials Reserch and Development Department,Union Carbites Corp.(1985)に記載された計算方法である。
各ポリマー溶液の調製方法としては特に限定されず、共役ジエン系ポリマー、溶媒を混合、溶解する方法等、公知の手法を用いて、溶媒に共役ジエン系ポリマーが溶解した各ポリマー溶液を調製できる。
(ブレンドポリマー溶液の調製工程)
ブレンドポリマー溶液の調製工程では、各ポリマー溶液の調製工程で作製したそれぞれのポリマー溶液を混合して、2種以上の共役ジエン系ポリマーが溶解したブレンドポリマー溶液を調製する。
各ポリマー溶液の混合方法としては特に限定されず、各ポリマー溶液を同一容器に導入し、必要に応じて公知の手段で撹拌する方法等、公知の手法を用いて、溶媒に2種以上の共役ジエン系ポリマーが溶解したブレンドポリマー溶液を調製できる。
(ブレンドポリマー溶液の凍結乾燥工程)
ブレンドポリマー溶液の凍結乾燥工程では、ブレンドポリマー溶液の調製工程で作製したブレンドポリマー溶液を凍結乾燥する。凍結乾燥とは、凍結状態にある溶媒を、減圧下昇華させることにより2種以上のジエン系ポリマーを乾燥させる手法を意味する。凍結乾燥の方法としては、通常の凍結乾燥方法であれば、いずれも支障は無い。
例えば、ブレンドポリマー溶液を−20〜−200℃の範囲に急冷し、得られた固体を10Torr以下の減圧下で溶媒を分離させながら、乾燥させる。具体的には、液体窒素でブレンドポリマー溶液を急冷し(〜1min以内)、固化したブレンドポリマー溶液が溶解しないように、冷却しながら(例えば、0℃以下に保持しながら)、排気量の大きい真空ポンプを用いて凍結乾燥することで、実施できる。
なお、このような急冷・凍結乾燥でなく、例えば、メタノール等の貧溶媒でポリマー分を析出、加熱乾燥することでもポリマーブレンド物は得られるが、相分離が進行するためにポリマードメインが連なり、大きな海島構造が形成され、真円度が小さくなり、所望の物性が発現しない。
凍結乾燥の後、必要に応じて、数日かけて固化溶媒(溶媒)を昇華させて完全に除去することで、2種以上のジエン系ポリマーが高度に微分散したポリマー組成物(ポリマーブレンド物)が得られる。
〔ゴム組成物〕
本発明のゴム組成物は、海島構造を持つポリマー組成物を含み、島の50%以上が真円度1.0〜1.5の形状を有するものである。該ゴム組成物は、2種以上のポリマーからなる海島構造のポリマードメインが微分散化しているので、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性等の各種物性に優れている。
このようなゴム組成物は、例えば、前記製造方法で得られたポリマー組成物をゴム成分として使用し、他の材料とともに混練することで製造できる。すなわち、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロールなどで、前記ポリマー組成物、他の材料を混練りし、その後加硫する方法等により製造できる。
ポリマー組成物(前記2種以上の共役ジエン系ポリマーが高度に微分散したポリマー組成物)は、海島構造を有する。例えば、前述のSBRを多量、共役ジエン系単量体と上記式(1)で表される化合物とを共重合して合成される共重合体(高SP値)を少量含むポリマー組成物は、図1に示される海島構造1を持ち、高SP値の共重合体11が島、SBR12が海を形成している。
ポリマー組成物は、島(島を構成する共役ジエン系ポリマー)の50%以上が真円度1.0〜1.5の形状を有している。すなわち、ポリマー組成物中に存在する島の総個数のうち、50%以上(個数)が真円度1.0〜1.5の形状を有する。好ましくは島の60%以上、より好ましくは島の70%以上が上記範囲の真円度を有する。上記範囲の真円度を持つ島の存在割合の上限は特に限定されず、高いほど望ましい。
なお、島の真円度は、後述の実施例に記載の方法で測定できる。
ポリマー組成物の島の平均サイズは、50〜300nmが好ましく、50〜200nmがより好ましく、50〜100nmが更に好ましい。
島の平均サイズの測定方法は、電子顕微鏡写真(SEM)を撮影が用いられる。具体的には、島を電子顕微鏡で写真撮影し、島の形状が円状の場合には円の直径、針状又は棒状の場合には短径、不定型の場合には中心部からの平均サイズ、を島のサイズとし、100個の島の平均値を平均サイズとする。
前記ゴム組成物では、ゴム成分としての前記ポリマー組成物の含有量は、本発明の効果の点から、ゴム成分100質量%に対し、好ましくは50質量%以上、より好ましくは75質量%以上、更に好ましくは85質量%以上、特に好ましくは95質量%以上であり、多いほど良い。
ゴム組成物を構成するゴム成分として、本発明の効果を阻害しない範囲内で、前記ポリマー組成物以外の他のゴム成分を添加してもよい。他のゴム成分としては、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)等のジエン系ゴム等が挙げられる。また、ポリマー組成物を構成する共役ジエン系ポリマーを別途添加してもよい。
前記ゴム組成物では、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性等の点から、充填剤として、シリカを配合することが好ましい。
シリカの含有量は、ゴム100質量部に対して、好ましくは20質量部以上、より好ましくは40質量部以上である。下限以上にすることで、優れた耐摩耗性、ウェットグリップ性能が得られる傾向がある。該含有量は、好ましくは100質量部以下、より好ましくは80質量部以下である。上限以下にすることで、良好な加工性、低燃費性が得られる傾向がある。
シリカとしては特に限定されず、例えば、乾式法シリカ(無水ケイ酸)、湿式法シリカ(含水ケイ酸)等が挙げられるが、シラノール基が多いという理由から、湿式法シリカが好ましい。なお、シリカは、単独又は2種以上を併用できる。市販品としては、東ソーシリカ(株)製のNipsil AQ(NSA:200m/g、CTAB比表面積:155m/g);ローディア社製のZeosil Premium 200MP(NSA:200m/g、CTAB比表面積:200m/g)、HRS 1200MP(NSA:200m/g、CTAB比表面積:195m/g);エボニック社製のウルトラシル 9000GR(NSA:240m/g、CTAB比表面積:200m/g)等が挙げられる。
シリカの窒素吸着比表面積(NSA)は、耐摩耗性、ウェットグリップ性能の点から、100m/g以上が好ましく、150m/g以上がより好ましい。該NSAは、良好な加工性、低燃費性が得られるという点から、300m/g以下が好ましく、200m/g以下がより好ましい。なお、シリカの窒素吸着比表面積は、ASTM D3037−81に準じてBET法で測定される値である。
充填剤100質量%中のシリカの含有率は、60質量%以上が好ましい。これにより、良好な低燃費性、耐摩耗性、ウェットグリップ性能がバランス良く改善され、本発明の効果が良好に得られる。より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは80質量%以上である。上限は特に限定されないが、好ましくは98質量%以下、より好ましくは95質量%以下である。
前記ゴム組成物では、シリカとともにシランカップリング剤を含むことが好ましい。シランカップリング剤としては、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド等のスルフィド系、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−オクタノイルチオプロピルトリエトキシシランなどのメルカプト系、ビニルトリエトキシシランなどのビニル系、3−アミノプロピルトリエトキシシランなどのアミノ系、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシランのグリシドキシ系、3−ニトロプロピルトリメトキシシランなどのニトロ系、3−クロロプロピルトリメトキシシランなどのクロロ系等が挙げられる。なかでも、スルフィド系シランカップリング剤が好ましい。なお、シランカップリング剤の含有量は、シリカ100質量部に対して、好ましくは0.5〜30質量部、より好ましくは1.5〜15質量部である。
シランカップリング剤としては、例えば、デグッサ社、Momentive社、信越シリコーン(株)、東京化成工業(株)、アヅマックス(株)、東レ・ダウコーニング(株)等の製品を使用できる。
前記ゴム組成物では、充填剤として、カーボンブラックを含むことが好ましい。これにより、耐摩耗性、ウェットグリップ性能等が向上し、これらと低燃費性の性能バランスが顕著に改善される。
カーボンブラックとしては、特に限定されないが、N134、N110、N220、N234、N219、N339、N330、N326、N351、N550、N762等が挙げられる。市販品としては、旭カーボン(株)、キャボットジャパン(株)、東海カーボン(株)、三菱化学(株)、ライオン(株)、新日化カーボン(株)、コロンビアカーボン社等の製品を使用できる。
カーボンブラックの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは1.0質量部以上、より好ましくは2.5質量部以上である。下限以上にすることで、添加による効果が得られる傾向がある。該含有量は、低燃費性、加工性等の点から、15質量部以下が好ましく、10質量部以下がより好ましく、8質量部以下が更に好ましい。
カーボンブラックのチッ素吸着比表面積(NSA)は、良好なウェットグリップ性能、耐摩耗性等が得られる点から、80m/g以上が好ましく、100m/g以上がより好ましく、110m/g以上が更に好ましい。該NSAは、良好な分散性が得られる点から、200m/g以下が好ましく、150m/g以下がより好ましい。なお、カーボンブラックのNSAは、JIS K 6217−2:2001によって求められる。
シリカ及びカーボンブラックの合計含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは12質量部以上、より好ましくは35質量部以上である。下限以上にすることで、ウェットグリップ性能、耐摩耗性が向上する傾向がある。また、該含有量は、好ましくは150質量部以下、より好ましくは100質量部以下、更に好ましくは85質量部以下である。上限以下にすることで、良好なフィラー分散性、加工性が得られる傾向がある。
前記ゴム組成物には、カーボンブラック、シリカ以外の無機充填剤や有機充填剤を配合してもよい。前記無機充填剤としては、タルク、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、チタン白、チタン黒、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化アルミニウムマグネシウム、クレー、パイロフィライト、ベントナイト、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウムカルシウム、ケイ酸マグネシウム、炭化ケイ素、ジルコニウム、酸化ジルコニウム等が挙げられる。前記有機充填剤としては、セルロースナノファイバー等が挙げられる。
前記ゴム組成物には、オイル、液状ジエン系重合体等の軟化剤を配合してもよい。
オイルとしては、例えば、プロセスオイル、植物油脂、又はその混合物が挙げられる。プロセスオイルとしては、例えば、パラフィン系プロセスオイル、アロマ系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイルなどを用いることができる。植物油脂としては、ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落花生湯、ロジン、パインオイル、パインタール、トール油、コーン油、こめ油、べに花油、ごま油、オリーブ油、ひまわり油、パーム核油、椿油、ホホバ油、マカデミアナッツ油、桐油等が挙げられる。
オイルとしては、例えば、出光興産(株)、三共油化工業(株)、(株)ジャパンエナジー、オリソイ社、H&R社、豊国製油(株)、昭和シェル石油(株)、富士興産(株)等の製品を使用できる。
液状ジエン系重合体は、常温(25℃)で液体状態のジエン系重合体である。液状ジエン系重合体は、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が、1.0×10〜2.0×10であることが好ましく、3.0×10〜1.5×10であることがより好ましい。液状ジエン系重合体としては、液状スチレンブタジエン共重合体、液状ブタジエン重合体、液状イソプレン重合体、液状スチレンイソプレン共重合体などが挙げられる。
前記ゴム組成物に軟化剤を配合する場合、その含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは1〜20質量部である。
前記ゴム組成物には、ワックスを配合してもよい。
ワックスとしては、特に限定されず、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油系ワックス;植物系ワックス、動物系ワックス等の天然系ワックス;エチレン、プロピレン等の重合物等の合成ワックスなどが挙げられる。なかでも、石油系ワックスが好ましく、パラフィンワックスがより好ましい。
ワックスの含有量は、前記性能バランスの観点から、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.3〜20質量部、より好ましくは0.5〜10質量部である。
なお、ワックスとしては、例えば、大内新興化学工業(株)、日本精蝋(株)、精工化学(株)等の製品を使用できる。
前記ゴム組成物は、老化防止剤を含むことが好ましい。
老化防止剤としては、例えば、フェニル−α−ナフチルアミン等のナフチルアミン系老化防止剤;オクチル化ジフェニルアミン、4,4′−ビス(α,α′−ジメチルベンジル)ジフェニルアミン等のジフェニルアミン系老化防止剤;N−イソプロピル−N′−フェニル−p−フェニレンジアミン、N−(1,3−ジメチルブチル)−N′−フェニル−p−フェニレンジアミン、N,N′−ジ−2−ナフチル−p−フェニレンジアミン等のp−フェニレンジアミン系老化防止剤;2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリンの重合物等のキノリン系老化防止剤;2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、スチレン化フェノール等のモノフェノール系老化防止剤;テトラキス−[メチレン−3−(3′,5′−ジ−t−ブチル−4′−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン等のビス、トリス、ポリフェノール系老化防止剤などが挙げられる。なかでも、p−フェニレンジアミン系老化防止剤、キノリン系老化防止剤が好ましく、N−(1,3−ジメチルブチル)−N′−フェニル−p−フェニレンジアミン、2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリンの重合物がより好ましい。
老化防止剤の含有量は、前記性能バランスの観点から、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.3〜10質量部以上、より好ましくは0.5〜7質量部以上である。
なお、老化防止剤としては、例えば、精工化学(株)、住友化学(株)、大内新興化学工業(株)、フレクシス社等の製品を使用できる。
前記ゴム組成物は、ステアリン酸を含むことが好ましい。ステアリン酸の含有量は、前記性能バランスの観点から、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5〜10質量部以上、より好ましくは1〜5質量部以上である。
なお、ステアリン酸としては、従来公知のものを使用でき、例えば、日油(株)、NOF社、花王(株)、和光純薬工業(株)、千葉脂肪酸(株)等の製品を使用できる。
前記ゴム組成物は、酸化亜鉛を含むことが好ましい。酸化亜鉛の含有量は、前記性能バランスの観点から、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5〜10質量部以上、より好ましくは1〜5質量部以上である。
なお、酸化亜鉛としては、従来公知のものを使用でき、例えば、三井金属鉱業(株)、東邦亜鉛(株)、ハクスイテック(株)、正同化学工業(株)、堺化学工業(株)等の製品を使用できる。
前記ゴム組成物は、硫黄を含むことが好ましい。
硫黄の含有量は、本発明の効果の点から、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5〜10質量部、より好ましくは1〜5質量部、更に好ましく1〜3質量部である。
硫黄としては、ゴム工業において一般的に用いられる粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄、可溶性硫黄などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、硫黄としては、例えば、鶴見化学工業(株)、軽井沢硫黄(株)、四国化成工業(株)、フレクシス社、日本乾溜工業(株)、細井化学工業(株)等の製品を使用できる。
前記ゴム組成物は、加硫促進剤を含むことが好ましい。
加硫促進剤の含有量は、前記性能バランスの観点から、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは1〜10質量部、より好ましくは3〜7質量部である。
加硫促進剤としては、2−メルカプトベンゾチアゾール、ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィド、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド等のチアゾール系加硫促進剤;テトラメチルチウラムジスルフィド(TMTD)、テトラベンジルチウラムジスルフィド(TBzTD)、テトラキス(2−エチルヘキシル)チウラムジスルフィド(TOT−N)等のチウラム系加硫促進剤;N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N−t−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−オキシエチレン−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N−オキシエチレン−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N,N’−ジイソプロピル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド等のスルフェンアミド系加硫促進剤;ジフェニルグアニジン、ジオルトトリルグアニジン、オルトトリルビグアニジン等のグアニジン系加硫促進剤を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、前記性能バランスの観点から、スルフェンアミド系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤が好ましい。
前記ゴム組成物は、前記の混練方法で製造できるが、混練条件としては、加硫剤及び加硫促進剤以外の添加剤を混練するベース練り工程では、混練温度は、通常50〜200℃、好ましくは80〜190℃であり、混練時間は、通常30秒〜30分、好ましくは1分〜30分である。加硫剤、加硫促進剤を混練する仕上げ練り工程では、混練温度は、通常100℃以下、好ましくは室温〜80℃である。また、加硫剤、加硫促進剤を混練した組成物は、通常、プレス加硫などの加硫処理が施される。加硫温度としては、通常120〜200℃、好ましくは140〜180℃である。
前記ゴム組成物は、トレッド(キャップトレッド)に好適に用いられるが、トレッド以外の部材、例えば、サイドウォール、ベーストレッド、アンダートレッド、クリンチエイペックス、ビードエイペックス、ブレーカークッションゴム、カーカスコード被覆用ゴム、インスレーション、チェーファー、インナーライナー等や、ランフラットタイヤのサイド補強層に用いてもよい。
本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法で製造される。
すなわち、前記成分を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でトレッドなどの各タイヤ部材の形状にあわせて押出し加工し、他のタイヤ部材とともに、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することによりタイヤを得る。
本発明の空気入りタイヤは、乗用車用タイヤ、重荷重用タイヤ(トラック・バス用タイヤ)等に使用できる。
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
以下のSSBR−A、SSBR−Bの製造に用いた薬品について説明する。
n−ヘキサン:関東化学(株)製
スチレン:関東化学(株)製
1,3−ブタジエン:東京化成工業(株)製
テトラメチルエチレンジアミン:関東化学(株)製
n−ブチルリチウム:関東化学(株)製の1.6M n−ブチルリチウムヘキサン溶液
メタノール:関東化学(株)製
2,6−tert−ブチル−p−クレゾール:大内新興化学工業(株)製のノクラック200
<製造例1−1:SSBR−Aの製造>
充分に窒素置換した30L耐圧容器にn−ヘキサンを18L、スチレンを480g、1,3−ブタジエンを1520g、テトラメチルエチレンジアミン10mmolを加え、40℃に昇温した。次に、n−ブチルリチウム10mLを加えた後、50℃に昇温させ3時間撹拌した。その後、反応溶液にメタノール15mLを加えて反応を止め、反応溶液に2,6−tert−ブチル−p−クレゾール0.1gを添加後、反応溶液を18Lのメタノールが入ったステンレス容器に入れて凝集体を回収した。得られた凝集体を24時間減圧乾燥させ、SSBR−Aを得た。
得られたSSBR−Aは、Mw30万、SP値8〜9(平均値8.5)、スチレン含有量は24質量%であった。
<製造例1−2:SSBR−Bの製造>
n−ブチルリチウム10mLをn−ブチルリチウム2mLに変更した以外は、製造例1−1と同様にしてSSBR−Bを得た。
得られたSSBR−Bは、Mw120万、SP値8〜9(平均値8.5)、スチレン含有量は24質量%であった。
以下の重合体A〜Dの製造に用いた薬品について説明する。
イオン交換水:自社製
ロジン酸カリウム石鹸:ハリマ化成(株)製
脂肪酸ナトリウム石鹸:和光純薬工業(株)製
塩化カリウム:和光純薬工業(株)製
ナフタレンスルホン酸ソーダホルマリン縮合物:花王(株)製
1,3−ブタジエン:高千穂商事(株)製の1,3−ブタジエン
t−ドデシルメルカプタン:和光純薬工業(株)製のtert−ドデシルメルカプタン(連鎖移動剤)
Si363:デグッサ社製の3−[エトキシビス(3,6,9,12,15−ペンタオキサオクタコサン−1−イルオキシ)シリル]−1−プロパンチオール(連鎖移動剤、下記式で表される化合物)
Figure 0006961996
3−メルカプトプロピオン酸2−エチルヘキシル:東京化成工業(株)製(連鎖移動剤)
オクタン酸2−メルカプトエチル:東京化成工業(株)製(連鎖移動剤)
3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン:東京化成工業(株)製(連鎖移動剤)
ハイドロサルファイドナトリウム:和光純薬工業(株)製
FeSO:和光純薬工業(株)製の硫酸第二鉄
EDTA:和光純薬工業(株)製のエチレンジアミン四酢酸ナトリウム
ロンガリット:和光純薬工業(株)製のソディウム・ホルムアルデヒド・スルホキシレート
重合開始剤:日油(株)製のパラメンタンヒドロペルオキシド
重合停止剤:和光純薬工業(株)製のN,N−ジエチルヒドロキシルアミン
2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール:住友化学(株)製のスミライザーBHT
イタコン酸ジエチル(IDE):東京化成工業(株)製
(乳化剤の調製)
イオン交換水9356g、ロジン酸カリウム石鹸1152g、脂肪酸ナトリウム石鹸331g、塩化カリウム51g、ナフタレンスルホン酸ソーダホルマリン縮合物30gを添加し70℃で2時間撹拌、乳化剤を調製した。
<製造例2−1:重合体Aの製造>
内容積50リットルのステンレス製重合反応機を洗浄、乾燥し、乾燥窒素で置換した後に1,3−ブタジエン3500g、イタコン酸ジエチル(IDE)1500g、t−ドデシルメルカプタン3.67g、上記乳化剤9688g、ハイドロサルファイドナトリウム6.3ml(1.8M)、活性剤(FeSO/EDTA/ロンガリット)各6.3ml、重合開始剤6.3ml(2.3M)を添加し、攪拌下に10℃で3時間重合を行った。重合完了後、N,N−ジエチルヒドロキシルアミン2.9gを添加し、30分反応させ重合反応容器の内容物を取り出し、10gの2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾールを加え、水の大部分を蒸発させた後、55℃で12時間減圧乾燥し、重合体Aを得た。
得られた重合体Aは、Mw80万、SP値9〜10(平均値9.5)であった。
<製造例2−2:重合体Bの製造>
t−ドデシルメルカプタン3.67gをt−ドデシルメルカプタン6.11gに変更した以外は、製造例2−1と同様にして、重合体Bを得た。
得られた重合体Bは、Mw30万、SP値9〜10(平均値9.5)であった。
<製造例2−3:重合体Cの製造>
イタコン酸ジエチル(IDE)1500gをイタコン酸ジエチル(IDE)500gに変更した以外は、製造例2−1と同様にして、重合体Cを得た。
得られた重合体Cは、Mw30万、SP値8〜9(平均値8.5)であった。
<製造例2−4:重合体Dの製造>
t−ドデシルメルカプタン3.67gをt−ドデシルメルカプタン4.47gに、イタコン酸ジエチル(IDE)1500gをイタコン酸ジエチル(IDE)500gに変更した以外は、製造例2−1と同様にして、重合体Dを得た。
得られた重合体Dは、Mw60万、SP値8〜9(平均値8.5)であった。
<製造例3−1:重合体組成物A−A(凍結乾燥品)の製造>
5Lガラス反応器中、製造例1−1で製造したSSBR−A70gをシクロヘキサン(融点6.5℃、SP値8.2)3,500mLに溶解し、別の5Lガラス反応器中、製造例2−1で製造した重合体A(高SP値ゴム)30gをジオキサン(融点11.8℃、SP値10.0)1,500mLに溶解させて、それぞれポリマー溶液濃度を2%に調整した。
各ポリマー溶液を5L耐圧ガラス反応器に移し、室温で24h撹拌してポリマーブレンド溶液を調製した。
そのポリマー溶液を撹拌しながら液体窒素(−196℃)に注ぎ急冷させて、固化させた。固形物を真空乾燥容器に移し、0℃以下に保ちながら高真空ポンプで減圧し、凍結乾燥させた。3日間、固化溶媒を昇華させて完全に除去し、高度に微分散したポリマーブレンド物(重合体組成物A−A(凍結乾燥品))を得た。
<製造例3−2:重合体組成物A−B(凍結乾燥品)の製造>
製造例2−1で製造した重合体A(高SP値ゴム)30gを、製造例2−2で製造した重合体B(高SP値ゴム)30gに変更した以外は、製造例3−1と同様にして、高度に微分散したポリマーブレンド物(重合体組成物A−B(凍結乾燥品))を得た。
<製造例3−3:重合体組成物A−C(凍結乾燥品)の製造>
製造例2−1で製造した重合体A(高SP値ゴム)30gを、製造例2−3で製造した重合体C(高SP値ゴム)30gに変更した以外は、製造例3−1と同様にして、高度に微分散したポリマーブレンド物(重合体組成物A−C(凍結乾燥品))を得た。
<製造例3−4:重合体組成物A−D(凍結乾燥品)の製造>
製造例2−1で製造した重合体A(高SP値ゴム)30gを、製造例2−4で製造した重合体D(高SP値ゴム)30gに変更した以外は、製造例3−1と同様にして、高度に微分散したポリマーブレンド物(重合体組成物A−D(凍結乾燥品))を得た。
<製造例3−5:重合体組成物B−A(凍結乾燥品)の製造>
製造例1−1で製造したSSBR−A70gを、製造例1−2で製造したSSBR−B70gに変更した以外は、製造例3−1と同様にして、高度に微分散したポリマーブレンド物(重合体組成物B−A(凍結乾燥品))を得た。
<製造例4−1:重合体組成物A−A(メタノール沈殿品)の製造>
5Lガラス反応器中、製造例1−1で製造したSSBR−A70gをシクロヘキサン3,500mLに溶解し、別の5Lガラス反応器中、製造例2−1で製造した重合体A(高SP値ゴム)30gをジオキサン1,500mLに溶解させて、それぞれポリマー溶液濃度を2質量%に調整した。
各ポリマー溶液を5L耐圧ガラス反応器に移し、室温で24h撹拌してポリマーブレンド溶液を調製した。
18Lの貧溶媒(メタノール)にそのポリマー溶液を注いでポリマー分を回収し、40℃のオーブンで3日間加熱乾燥させ、ポリマーブレンド物(重合体組成物A−A(メタノール沈殿品))を得た。
<製造例4−2:重合体組成物A−B(メタノール沈殿品)の製造>
製造例2−1で製造した重合体A(高SP値ゴム)30gを、製造例2−2で製造した重合体B(高SP値ゴム)30gに変更した以外は、製造例4−1と同様にして、ポリマーブレンド物(重合体組成物A−B(メタノール沈殿品))を得た。
以下、実施例及び比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
SSBR−A:製造例1−1
SSBR−B:製造例1−2
重合体A:製造例2−1
重合体B:製造例2−2
重合体C:製造例2−3
重合体D:製造例2−4
重合体組成物A−A(凍結乾燥品):製造例3−1
重合体組成物A−B(凍結乾燥品):製造例3−2
重合体組成物A−C(凍結乾燥品):製造例3−3
重合体組成物A−D(凍結乾燥品):製造例3−4
重合体組成物B−A(凍結乾燥品):製造例3−5
重合体組成物A−A(メタノール沈殿品):製造例4−1
重合体組成物A−B(メタノール沈殿品):製造例4−2
カーボンブラック:キャボットジャパン(株)製のショウブラックN220(NSA:111m/g、DBP:115ml/100g)
シリカ:エボニックデグッサ社製のULTRASIL VN3(NSA:175m/g)
シランカップリング剤:エボニックデグッサ社製のSi75(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華1号
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
老化防止剤:住友化学(株)製のアンチゲン6C(N−(1,3−ジメチルブチル)−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン)
ワックス:大内新興化学工業(株)製のサンノックN
硫黄:軽井沢硫黄(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤1:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS(N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
加硫促進剤2:大内新興化学工業(株)製のノクセラーD(N,N’−ジフェニルグアニジン)
〔実施例及び比較例〕
表1に示す配合内容に従い、硫黄及び加硫促進剤を除く各種薬品を、バンバリーミキサーにて、150℃で5分間混練りした。得られた混練物に、硫黄及び加硫促進剤を添加して、オープンロールを用いて、170℃で12分間混練りし、未加硫ゴム組成物を得た。
得られた未加硫ゴム組成物を、170℃で20分間プレス加硫し、加硫ゴム組成物を得た。
得られた未加硫ゴム組成物及び加硫ゴム組成物を使用して、下記の評価を行った。それぞれの試験結果を表1に示す。
(真円度)
加硫ゴム組成物中のポリマードメイン(ポリマー組成物)の真円度は、電子顕微鏡写真(SEM)を撮影し、少なくとも100個以上の島に対し、画像処理ソフトImage−Proを用いて真円度を算出した。真円の場合は1であり、真円性が小さくなると1よりも大きな値となる。
(真円度)=(島の周囲長)/(4π×(面積))
(加工性)
JIS K6300に準じて、得られた各未加硫ゴム組成物のムーニー粘度を130℃で測定した。測定結果を、比較例1を100とした指数で示した。指数が大きいほど粘度が低く、加工性に優れることを示す。
(低燃費性)
粘弾性スペクトロメーターVES((株)岩本製作所製)を用いて、温度60℃、初期歪み10%、動歪み2%の条件下で各加硫ゴム組成物のtanδを測定した。測定結果を、比較例1を100とした指数で示した。指数が大きいほど、低燃費性に優れることを示す。
(ウェットグリップ性能)
各加硫ゴム組成物から調製した試験片について、レオメトリックス・サイエンティフィック社製の粘弾性試験機(ARES)を使用して、ねじりモードで、粘弾性パラメータを測定した。0℃において周波数10Hz、ひずみ1%でtanδを測定した。測定結果を、比較例1を100とした指数で示した。指数が大きいほど、ウェットグリップ性能に優れることを示す。
(耐摩耗性)
ランボーン型摩耗試験機を用いて、室温、負荷荷重1.0kgf、スリップ率30%の条件で上記加硫ゴム組成物の摩耗量を測定し、下記計算式により指数表示した。指数が大きいほど、耐摩耗性に優れることを示す。
(耐摩耗性指数)=(比較例1の摩耗量)/(各配合の摩耗量)×100
Figure 0006961996
表1から、2種以上の共役ジエン系ポリマーについて、各ポリマー溶液を調製する工程と、各ポリマー溶液を混合してブレンドポリマー溶液を調製する工程と、ブレンドポリマー溶液を凍結乾燥する工程とを含む製造方法で得られたポリマー組成物は、小さい島を持つ海島構造を有し、かつ真円度1.0〜1.5の島の存在割合も高かった。
また、このようなポリマー組成物をゴム成分として用いた実施例のゴム組成物は、単にゴム成分を混練した比較例や、貧溶媒でポリマーを析出させた比較例に比べ、加工性、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性の性能バランスが顕著に優れていた。
1 海島構造
11 高SP値の共重合体
12 SBR

Claims (7)

  1. 2種以上の共役ジエン系ポリマーについて、各ポリマー溶液を調製する工程と、
    各ポリマー溶液を混合してブレンドポリマー溶液を調製する工程と、
    ブレンドポリマー溶液を凍結乾燥する工程と
    を含むポリマー組成物の製造方法。
  2. 共役ジエン系ポリマーは、重量平均分子量が10万〜120万である請求項1記載のポリマー組成物の製造方法。
  3. 各ポリマー溶液は、共役ジエン系ポリマー濃度が0.5〜10質量%である請求項1又は2記載のポリマー組成物の製造方法。
  4. 各ポリマー溶液は、共役ジエン系ポリマーと、該共役ジエン系ポリマーのSP値の0.8〜1.2倍のSP値を有する溶媒との溶液である請求項1〜3のいずれかに記載のポリマー組成物の製造方法。
  5. 海島構造を持つポリマー組成物を含み、島の50%以上が真円度1.0〜1.5の形状を有し、
    前記ポリマー組成物が、スチレンブタジエンゴム、及び、共役ジエン系単量体と下記式(1)で表される化合物とを共重合して合成される共重合体を含むゴム組成物。
    Figure 0006961996
    (式(1)中、R 11 及びR 12 は、同一若しくは異なって、水素原子又は炭素数1〜30の炭化水素基を表す。)
  6. 島の60%以上が真円度1.0〜1.5の形状を有する請求項5記載のゴム組成物。
  7. 請求項5又は6記載のゴム組成物を用いて作製した空気入りタイヤ。

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