JP7450323B2 - ゴム組成物及びその製造方法 - Google Patents
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Description
すなわち、本発明は、下記(式1)で表されるqの領域において、X線散乱測定又は中性子散乱測定を実施することにより得られた散乱強度曲線I(q)に対し、下記(式1-2)~(式1-7)でカーブフィッティングして得られる10nm~100μmの相関長Ξiの最大値Ξcと、該最大値Ξcの標準偏差σcとの関係がσc≦Ξc/2であり、下記(式1-8)で得られるフィラー分配性指標Dが2以下であるゴム組成物に関する。
また、σcを耐摩耗性の指標として用いることで、ゴム組成物の耐摩耗性を高精度に評価することが可能となる。
また、Ξc、σcは、上記関係を満たしていればよいが、より良好な耐摩耗性が得られるという理由から、Ξcは、好ましくは500~1800nm、より好ましくは600~1500nmであり、σcは、好ましくは50~500nm、より好ましくは100~300nmである。
なお、ここでいう混練温度とは、混練機中の混練物の実測温度であり、非接触式の温度センサなどで測定することができる。
なお、マスターバッチ化の手法としては、ポリマーとフィラーを溶媒中で混合する手法や、ポリマーとフィラーとを混練機中で混合させる方法等があるが、特に限定されない。
シクロへキサン:関東化学(株)製
ピロリジン:関東化学(株)製
ジビニルベンゼン:シグマアルドリッチ社製
1.6M n-ブチルリチウムへキサン溶液:関東化学(株)製
イソプロパノール:関東化学(株)製
スチレン:関東化学(株)製
ブタジエン:高千穂化学工業(株)製
テトラメチルエチレンジアミン:関東化学(株)製
変性剤:アヅマックス社製の3-(N,N-ジメチルアミノプロピル)トリメトキシシラン
2,6-tert-ブチル-p-クレゾール:大内新興化学工業(株)製
メタノール:関東化学(株)製
十分に窒素置換した100ml容器に、シクロヘキサン50ml、ピロリジン4.1ml、ジビニルベンゼン8.9mlを加え、0℃にて1.6M n-ブチルリチウムヘキサン溶液0.7mlを加えて攪拌した。1時間後、イソプロパノールを加えて反応を停止させ、抽出・精製を行うことでモノマー(1)を得た。
十分に窒素置換した1000ml耐圧製容器に、シクロヘキサン600ml、スチレン12.6ml、ブタジエン71.0ml、モノマー(1)0.06g、テトラメチルエチレンジアミン0.11mlを加え、40℃で1.6M n-ブチルリチウムヘキサン溶液0.2mlを加えて撹拌した。3時間後、変性剤を0.5ml加えて攪拌した。1時間後、イソプロパノール3mlを加えて重合を停止させた。反応溶液に2,6-tert-ブチル-p-クレゾール1gを添加後、メタノールで再沈殿処理を行い、加熱乾燥させてSBR(1)を得た。
SBR(1):上記方法で合成
SBR(2):日本ゼオン(株)製のNipol 1502(E-SBR、結合スチレン量:23.5質量%、ビニル量:20質量%未満)
BR:宇部興産(株)製のBR150B
マスターバッチBR:BR(宇部興産(株)製のBR150B)とシリカ(EVONIK社製のウルトラジルVN3-G)との混合物(BR100質量部に対してシリカ70質量部含有)
加硫促進剤: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-ルスルフェンアミド(TBBS))
硫黄供与体:大内新興化学工業(株)製のノクセラーTRA(ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド(DPTT))
シリカ:EVONIK社製のウルトラジルVN3-G(N2SA:175m2/g)
シランカップリング剤:EVONIK社製のSi266(ビス-(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
カーボンブラック:三菱化学(株)製のダイヤブラックI(N2SA:98m2/g、DBP:124ml/100g)
オイル:出光興産(株)製のダイアナプロセスAH-24
酸化亜鉛:三井金属工業(株)製の酸化亜鉛
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
老化防止剤:精工化学(株)製のオゾノン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)
硫黄:鶴見化学工業(株)製の粉末硫黄
表1に示す配合内容に従い、工程Xに示す各種薬品を、1.7Lバンバリーミキサーにて、排出温度100℃で5.0分間混練した(工程X)。次に、工程Xの混練物及び工程Yに示す各種薬品を、1.7Lバンバリーミキサーにて、140℃以上で30秒混練し、さらに排出温度150℃で3分間混練した(工程Y)。そして、工程Yの混練物及び工程Fに示す各種薬品を、オープンロールを用いて約80℃で3分間混練りし(工程F)、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物を所定の形状のロ金を備えた押し出し機でトレッドの形状に押し出し成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを形成し、170℃の条件下で12分間プレス加硫することにより、試験用タイヤ(タイヤサイズ:195/65R15)を製造した。
厚み約1mmのプレート状試料(成型品)を重水素化トルエンで平衡膨潤させた状態でサンプルホルダーに取り付け、室温にて試料に中性子線を照射した。試料から検出器までの距離が2.5m、10m、及びフォーカシングレンズ測定から得られた絶対散乱強度曲線を最小2乗法にて結合させた。3つの曲線の結合は、試料から検出器までの距離が2.5mの測定から得られる散乱強度曲線を固定し、10m、フォーカシングレンズ測定から得られる散乱強度曲線をシフトさせた。得られた散乱強度曲線I(q)に対して、(式1-2)~(式1-7)を用いてカーブフィッティングを行い、フィッティングパラメーターΞi(10nm~100μmの相関長(ポリマーの不均一網目構造サイズ))を最小2乗法で求め、該相関長Ξiの最大値Ξcと、その標準偏差σcを算出した。
(SANS装置)
SANS:独立行政法人日本原子力研究開発機構所有のJRR-3研究炉のビームラインSANS-J付属のSANS測定装置
(測定条件)
中性子線の波長:6.5Å
中性子線の中性子束強度:9.9×107neutrons/cm2/s
試料から検出器までの距離:2.5m、10m(なお、更に小角側の情報を得るために試料から検出器までの距離10mの条件下、フォーカシングレンズを用いた測定を行った。)
(検出器)
2次元検出器(3He 2次元検出器及び2次元フォトマル+ZnS/6LiF検出器)
特許第5596956号に記載の方法に基づいて未加硫ゴム組成物中のゲル分率を測定してから、ガスクロマトグラフィーにより、トルエン不溶分(フィラーゲル成分)中のポリマーA、Bの比率を調査した。そして、下記式(1-8)により、未加硫ゴム組成物のフィラー分配性指標Dを算出した。なお、今回の試験では、SBRをポリマーA、BRをポリマーBとした。値が1に近いほどフィラーの偏在が少なく、フィラーが良好に分散していることを示す。
上記試験用タイヤを国産FF車に装着し、8000km走行後のタイヤトレッド部の溝深さを測定し、タイヤ溝深さが1mm減るときの走行距離を算出し、下記の式により指数化した。指数が大きいほど、耐摩耗性が良好である。
(各配合のタイヤ溝が1mm減るときの走行距離)/(比較例1のタイヤ溝が1mm減るときの走行距離)×100
Claims (5)
- ゴム成分、フィラー、硫黄供与体及び硫黄原子含有加硫促進剤を含有し、
ゴム成分が、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム及びスチレンイソプレンブタジエンゴムからなる群より選択される2種であり、
フィラーが、シリカ及びカーボンブラックからなる群より選択される少なくとも1種であり、
硫黄供与体が、-Sn-(n≧2)を有するチウラム系加硫促進剤であり、
下記(式1)で表されるqの領域において、X線散乱測定又は中性子散乱測定を実施することにより得られた散乱強度曲線I(q)に対し、下記(式1-2)~(式1-7)でカーブフィッティングして得られる10nm~100μmの相関長Ξiのうち最大となるものをΞcとした場合、該Ξcの標準偏差σcとの関係がσc≦Ξc/2であり、
下記(式1-8)で得られるフィラー分配性指標Dが2以下であるゴム組成物。
- タイヤ部材に使用される請求項1記載のゴム組成物。
- X線散乱測定が小角X線散乱測定、中性子散乱測定が小角中性子散乱測定である請求項1又は2記載のゴム組成物。
- qが10nm-1以下の領域において、X線散乱測定又は中性子散乱測定を実施する請求項1~3のいずれかに記載のゴム組成物。
- 請求項1~4のいずれかに記載のゴム組成物の製造方法であって、
フィラーの非存在下でゴム成分と硫黄供与体と硫黄原子含有加硫促進剤とを混練し、その後、得られた混練物にフィラーを加え、120℃以上の混練温度で混練する工程を含むゴム組成物の製造方法。
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