JP7142182B1 - ゴム組成物、ゴム架橋物、タイヤおよびゴム架橋物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
0.8分 < tc10 < 5.0分 (1)
[3]前記共役ジエン系共重合体が、イソプレン単量体単位を80~100重量%含有するイソプレン含有ブロックを含む[1]または[2]に記載のゴム組成物。
[4][1]~[3]のいずれかに記載のゴム組成物を架橋してなるゴム架橋物。
[5][5]に記載のゴム架橋物を含むタイヤ。
[6]共役ジエン系共重合体、シリカ、スルフィド系シランカップリング剤、および架橋剤を混合した後、室温で1~21日間静置してゴム組成物を得る工程、および、前記ゴム組成物を架橋させる工程を備えるゴム架橋物の製造方法。
[7]前記共役ジエン系共重合体が、1,3-ブタジエン単位40~96.9重量%、イソプレン単量体単位0.1~10重量%および芳香族ビニル単量体単位3~50重量%を含む[6]に記載のゴム架橋物の製造方法。
[8]前記共役ジエン系共重合体が、イソプレン単量体単位を80~100重量%含有するイソプレン含有ブロックを含む[6]または[7]に記載のゴム架橋物の製造方法。
本発明のゴム組成物は、共役ジエン系共重合体、シリカ、スルフィド系シランカップリング剤、および架橋剤を含有し、振動式加硫試験機を用いてJIS K6300-2に従い測定される加硫特性指標であるtc10の値が、下記式(1)を満たすものである。
0.8分 < tc10 < 5.0分 (1)
本発明のゴム組成物は、ゴム成分として、共役ジエン系重合体を含有する。
-Z1-Z2-E1 (5)
上記一般式(5)中、Z1は、炭素数1~10のアルキレン基、またはアルキルアリーレン基であり、Z2はメチレン基、硫黄原子、または酸素原子であり、E1はエポキシ基を有する炭素数2~10の炭化水素基である。
本発明で用いる共役ジエン系重合体は、たとえば、不活性溶媒中で、重合開始剤を用いて、少なくとも共役ジエン化合物を含む単量体混合物を重合することにより得ることができる。本発明で用いる共役ジエン系重合体は、溶液重合法により得られたものであることが好ましい。
本発明のゴム組成物は、上述した共役ジエン系重合体に加えて、シリカを含有する。
本発明のゴム組成物は、上述した共役ジエン系重合体およびシリカに加えて、スルフィド系シランカップリング剤を含有する。
本発明のゴム組成物は、上述した共役ジエン系重合体、シリカおよびスルフィド系シランカップリング剤に加えて、架橋剤を含有する。
本発明のゴム組成物は、振動式加硫試験機を用いてJIS K6300-2に従い測定される加硫特性指標であるtc10の値が、下記式(1)を満たすものである。
0.8分 < tc10 < 5.0分 (1)
本発明のゴム組成物は、好適には、共役ジエン系共重合体、シリカ、スルフィド系シランカップリング剤、架橋剤、および、必要に応じて用いられる各種の配合剤を混合した後、室温(20~30℃)で1~21日間静置する製造方法により製造することができる。室温(20~30℃)で1~21日間静置することにより、ゴム組成物が、上述した各成分を含有するとともに、加硫特性指標であるtc10の値が、上記の特定された範囲内となるように、加硫特性が制御されたものとなる。
本発明のゴム組成物を架橋することにより、本発明のゴム架橋物を得ることができる。本発明のゴム組成物は、好適には、後述する本発明のゴム架橋物の製造方法により製造することができる。
本発明は、ゴム架橋物の製造方法にも関する。
共役ジエン系重合体の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によりポリスチレン換算の分子量に基づくチャートを得て、得られたチャートに基づいて求めた。ゲルパーミエーションクロマトグラフィの具体的な測定条件は、以下のとおりとした。
測定器:高速液体クロマトグラフ(東ソー社製、商品名「HLC-8320」)
カラム:東ソー社製ポリスチレン系カラム、商品名「GMH-HR-H」を二本直列に連結した。
検出器:示差屈折率(RI)
溶離液:テトラヒドロフラン
カラム温度:40℃
なお、カップリング率は、上記の条件のゲルパーミエーションクロマトグラフィにより得られた溶出曲線において、最も小さいピークトップ分子量(カップリング反応前の重合体鎖に対応するピークトップ分子量)を有するピークを特定した後、当該ピークのピークトップ分子量の1.5倍以上のピークトップ分子量(カップリング重合体に対応するピークトップ分子量)を有する部分の溶出面積を求め、これを全溶出面積で除し、百分率に変換することにより求めた。
共役ジエン系重合体の芳香族ビニル単量体単位含有量、およびビニル結合含有量は、1H-NMRにより測定した。
油展共役ジエン系重合体のムーニー粘度(ML1+4,100℃)は、JIS K6300-1に従い、ムーニー粘度計(島津製作所社製)を用いて測定した。
JIS K6300-2に従い、振動式加硫試験機(ALPHA TECHNOLOGIES社製)を用いて、測定温度160℃、測定時間60分、振動数毎分100回、振幅角±1°の条件にて、加硫特性指標であるtc10(単位:分)を測定した。
ISO6502に従い、振動式加硫試験機(ALPHA TECHNOLOGIES社製)を用いて、測定温度160℃、測定時間60分、振動数毎分100回、振幅角±1°の条件にて、加硫特性指標であるMH-MLを測定した。各実施例・比較例におけるMH-MLについて、比較例2におけるMH-MLを100とする指数を算出し、(MH-ML)指数の値とした。(MH-ML)指数の値が大きいほど、架橋密度が高く、耐久性に優れるゴム架橋物を与えることができることを意味する。
厚さ2mmのゴム架橋物シートを、幅4mm、長さ40mmの短冊状に打ち抜き、試験片を得た。得られた試験片について、粘弾性測定装置(上島製作所社製)を用いて、周波数10Hz、初期伸張10%、歪振幅2%および温度60℃の条件で、損失正接(tanδ(60℃))を測定した。各実施例・比較例における損失正接(tanδ(60℃))について、比較例2における損失正接(tanδ(60℃))を100とする指数を算出し、低燃費特性の値とした。低燃費特性の値が大きいほど、得られるゴム架橋物が低燃費特性に優れることを意味する。
未架橋ゴム組成物を加工し、3cm四方かつ約6gの試験片を作製した。試験片を100℃にて4分間予熱した後、PREMIER RPA(ALPHA TECHNOLOGIES社製)を用いて、温度40℃、周波数10Hzの条件下で、動的歪0.7%および42%における貯蔵弾性率G‘を測定した。動的歪0.7%における貯蔵弾性率G‘と、動的歪42%における貯蔵弾性率G‘の差(ΔG’)の絶対値を算出した。比較例2における貯蔵弾性率G‘の差(ΔG’)の絶対値を、各実施例・比較例における貯蔵弾性率G‘の差(ΔG’)の絶対値で除して、100倍した値を算出し、各実施例・比較例におけるペイン効果指数の値とした。なお、貯蔵弾性率G‘の差(ΔG’)の絶対値と、ペイン効果指数の値とは反比例し、貯蔵弾性率G‘の差(ΔG’)の絶対値が比較例2における値と同値の場合、ペイン効果指数の値は100となり、貯蔵弾性率G‘の差(ΔG’)の絶対値が小さいほど、ペイン効果指数の値は大きくなり、貯蔵弾性率G‘の差(ΔG’)の絶対値が大きいほど、ペイン効果指数の値は小さくなる。ペイン効果指数の値が大きいほど、未架橋のゴム組成物に含まれるフィラーの分散状態が良好であり、それにより製品安定性に優れることを意味する。
窒素置換された800ml容器に、シクロヘキサン140.8g、およびテトラメチルエチレンジアミン3.0mmolを添加し、さらに、ノルマルブチルリチウム30.0mmolを添加した。次いで、イソプレン113.6g、およびスチレン9.2gをゆっくりと添加し、50℃の容器内で120分反応させることにより、活性末端を有する重合体ブロック(A)を含む重合溶液を得た。得られた重合体ブロック(A)の重量平均分子量(Mw)は6,500、分子量分布(Mw/Mn)は1.10、スチレン単量体単位含有量は7.5%、イソプレン単量体単位含有量は92.5%、およびビニル結合含有量は7.0%であった。
内容積20Lの攪拌機付きオートクレーブに、窒素雰囲気下、工業用ヘキサン7,956g、シクロヘキサン1,014g、テトラメチルエチレンジアミン4.25mmol、1,3-ブタジエン408g、およびスチレン680gを仕込んだ。重合の失活に作用する不純物を予め無毒化させるため、スカベンジャーとして少量のノルマルブチルリチウムをオートクレーブに加えた後、上記にて得られた活性末端を有する重合体ブロック(A)をリチウム原子含有量に換算して7.08mmol加え、50℃で重合成長反応させた。20分間重合反応を継続したのちに、1,3-ブタジエン612gを80分かけて連続的に添加した。その後重合転化率が95%から100%の範囲になったことを確認してから、下記式(10)で表されるポリオルガノシロキサンを、エポキシ基の含有量が3.19mmolとなるように添加し、20分間反応させた。その後、重合停止剤として、オートクレーブ内のリチウム総量に対して2当量のメタノールを添加して、共役ジエン系重合体を含有する溶液を得た。この溶液に、老化防止剤として、2,4-ビス(オクチルチオメチル)-6-メチルフェノールを、共役ジエン系重合体100部に対して0.20部添加して、共役ジエン系重合体P1を含む重合溶液を得た。得られた共役ジエン系重合体P1について、上記の方法に従い測定したところ、重量平均分子量(Mw)は724,000、カップリング率は50.7%、スチレン単位含有量は40.7重量%、ブタジエン単位中のビニル結合含有量は29.1モル%であった。
内容積20Lの攪拌機付きオートクレーブに、窒素雰囲気下、工業用ヘキサン7,956g、シクロヘキサン1,014g、テトラメチルエチレンジアミン4.80mmol、1,3-ブタジエン408g、およびスチレン680gを仕込んだ。重合の失活に作用する不純物を予め無毒化させるため、スカベンジャーとして少量のノルマルブチルリチウムをオートクレーブに加えた後、ノルマルブチルリチウム6.67mmol加え、50℃で重合開始反応させた。20分間重合反応を継続したのちに、1,3-ブタジエン612gを80分かけて連続的に添加した。その後重合転化率が95%から100%の範囲になったことを確認してから、上記式(10)で表されるポリオルガノシロキサンを、エポキシ基の含有量が3.20mmolとなるように添加し、20分間反応させた。その後、重合停止剤として、オートクレーブ内のリチウム総量に対して2当量のメタノールを添加して、共役ジエン系重合体P2を含有する溶液を得た。この溶液に、老化防止剤として、2,4-ビス(オクチルチオメチル)-6-メチルフェノールを、共役ジエン系重合体100部に対して0.20部添加して、共役ジエン系重合体P2を含む重合溶液を得た。得られた共役ジエン系重合体P2について、上記の方法に従い測定したところ、重量平均分子量(Mw)は728,000、カップリング率は53.0%、スチレン単位含有量は41.3重量%、ブタジエン単位中のビニル結合含有量は28.5モル%であった。
〔ゴム組成物およびゴム架橋物の製造と評価〕
容量600mlのブラベンダータイプミキサー中で、油展共役ジエン系重合体P1を88重量部(ゴム成分としては80重量部)と、ポリブタジエンゴム(日本ゼオン社製、商品名:Nipol BR1220)20重量部とを30秒素練りし、次いでシリカ(Evonik社製、商品名:ULTRASIL 7000GR)80重量部と、プロセス油(ENEOS社製、商品名:アロマックスT-DAE)を22.0重量部と、ビス(3-(トリエトキシシリル)プロピル)テトラスルフィド(スルフィド系シランカップリング剤、Evonik社製、商品名:Si69)を6.4重量部と、カーボンブラック(キャボットジャパン社製、商品名:N339)を5.0重量部と、酸化亜鉛(正同化学工業社製、商品名:酸化亜鉛 2種)を3.0重量部と、ステアリン酸(新日本理化社製、商品名:ステアリン酸 50S)を2.0重量部と、N-フェニル-N’-(1,3-ジメチルブチル)-p-フェニレンジアミン(大内新興化学工業社製、商品名:ノクラック6C)を2.0重量部とを添加し、さらに4.5分間混練し、一次混練後の共役ジエン系重合体組成物をラボプラストミルから放出した。該組成物放出時のラボプラストミルの指示温度は160℃であった。混練物を、室温まで冷却した後、再度ブラベンダータイプミキサー中で、110℃を開始温度として3分間混練した後、二次混練後の混錬物をラボプラストミルから放出した。次いで、50℃のオープンロールで、得られた混練物に、硫黄(鶴見化学工業社製、商品名:金華印微粉硫黄 200mesh)1.7重量部と、N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(大内新興化学工業社製、商品名:ノクセラー CZ-G)を1.8重量部と、1,3-ジフェニルグアニジン(大内新興化学工業社製、商品名:ノクセラーD)1.7重量部とを加えて、これらを50℃に設定されたオープンロールで混練し、シート状にして室温に冷ますことで静置前のゴム組成物を得た。この静置前のゴム組成物を室温で1日経過させることで、ゴム組成物を得た後に、tc10、(MH-ML)指数およびペイン効果指数の測定および評価を行った。また、得られたゴム組成物を160℃で10分間プレス架橋することで、ゴム架橋物の試験片を作製した。この試験片を用いて、60tanδ指数の評価を行なった。評価した結果を表1に示す。
実施例1の静置前のゴム組成物を、室温で1日経過させる代わりに、室温で7日経過させる以外は同様にして、ゴム架橋物を得た。評価した結果を表1に示す。
実施例1の静置前のゴム組成物を、室温で1日経過させる代わりに、室温で14日経過させる以外は同様にして、ゴム架橋物を得た。評価した結果を表1に示す。
実施例1の静置前のゴム組成物を、室温で1日経過させる代わりに、室温で0日経過させる以外は同様にして(すなわち、室温での静置を行わずに、速やかに次の操作を行うことで)、ゴム架橋物を得た。評価した結果を表1に示す。
実施例1の油展共役ジエン系重合体P1の代わりに、油展共役ジエン系重合体P2を用いた以外は同様にして、ゴム架橋物を得た。評価した結果を表1に示す。
Claims (7)
- 共役ジエン系共重合体、シリカ、スルフィド系シランカップリング剤、および架橋剤を含有し、
前記共役ジエン系共重合体が、1,3-ブタジエン単位40~96.9重量%、イソプレン単量体単位0.1~10重量%および芳香族ビニル単量体単位3~50重量%を含み、
振動式加硫試験機を用いてJIS K6300-2に従い測定される加硫特性指標であるtc10の値が、下記式(1)を満たすゴム組成物。
0.8分 < tc10 < 5.0分 (1) - 前記共役ジエン系共重合体が、イソプレン単量体単位を80~100重量%含有するイソプレン含有ブロックを含む請求項1に記載のゴム組成物。
- 請求項1または2に記載のゴム組成物を架橋してなるゴム架橋物。
- 請求項3に記載のゴム架橋物を含むタイヤ。
- 共役ジエン系共重合体、シリカ、スルフィド系シランカップリング剤、および架橋剤を混合した後、室温で1~21日間静置してゴム組成物を得る工程、および、
前記ゴム組成物を架橋させる工程を備えるゴム架橋物の製造方法。 - 前記共役ジエン系共重合体が、1,3-ブタジエン単位40~96.9重量%、イソプレン単量体単位0.1~10重量%および芳香族ビニル単量体単位3~50重量%を含む請求項5に記載のゴム架橋物の製造方法。
- 前記共役ジエン系共重合体が、イソプレン単量体単位を80~100重量%含有するイソプレン含有ブロックを含む請求項5または6に記載のゴム架橋物の製造方法。
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