JPH07149841A - イソプレン−ブタジエンゴム - Google Patents
イソプレン−ブタジエンゴムInfo
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- Y10T152/10—Tires, resilient
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Abstract
なイソプレン−ブタジエンゴムおよびこれを用いて製造
したトラックのタイヤを提供する。 【構成】 約20〜約50重量%のイソプレンおよび約
50〜約80重量%の1,3-ブタジエンから誘導される反
復単位よりなることを特徴とし、イソプレンおよび1,3-
ブタジエンから誘導される反復単位が本質的にはランダ
ムな順序にあり、該ゴムの反復単位の約3〜約10%が
1,2-ポリブタジエン単位であり、該ゴムの反復単位の約
50〜約70%が1,4-ポリブタジエン単位であり、該ゴ
ムの反復単位の約1〜約4%が3,4-ポリイソプレン単位
であり、重合体の反復単位の約25〜約40%が1,4-ポ
リイソプレン単位であり、ゴムのガラス転移温度が約−
90℃〜約−75℃であり、そしてゴムのムーニー粘度
が約55〜約140である、トラックのタイヤトレッド
の製造に特に有用なイソプレン−ブタジエンゴム。
Description
ッドの製造に特に有用なイソプレン−ブタジエンゴムお
よびこれを用いて製造したトラックのタイヤに関する。
経費の1つである。近年、トラックをよりエネルギー効
率のよいものにする多くの改良がなされてきた。例え
ば、よりよい燃料効率は、抗力係数をより低くする気体
力学的デザインにすることによって得られる。燃料効率
の改良はまた、燃料の節約にもなる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っても得られる。
発力の高いゴムをタイヤのトレッドの製造に用いる。そ
のようなゴムで製造されたタイヤは転がる間のエネルギ
ー損失がより少なくなる。この解決策に伴うこれまでの
問題は、タイヤの湿潤けん引および湿潤スキッド抵抗特
性を折衷しなければならないことである。これは、低エ
ネルギー損失をもたらす良好な転がり抵抗および高エネ
ルギー損失をもたらす良好なけん引特性が粘弾性的に一
致しない性質であるからである。
の釣り合いをとるために、各種合成および天然ゴム混合
物がタイヤトレッドに通常用いられる。例えば、スチレ
ン−ブタジエンゴムおよびポリブタジエンゴムの各種混
合物が自動車のタイヤトレッド用のゴム材料として一般
的に用いられる。しかしながら、そのような配合物はあ
らゆる目的に対して全体的に満足のいくものではない。
能特性が改良されたタイヤを、複数のガラス転移温度を
有するゴム状重合体をトレッドゴムとして用いることに
よって製造しうることが記載されている。これらの複数
のガラス転移温度を有するゴム状重合体は約−110℃
〜−20℃の第1ガラス転移温度、約−50℃〜0℃の
第2ガラス転移温度を示す。米国特許第4,843,1
20号によると、これらの重合体は、少なくとも1つの
共役ジオレフィン単量体を第1反応帯域でガラス転移温
度が−110℃〜−20℃の第1重合体セグメントを製
造するのに十分な温度および条件下で重合し、そしてそ
の後、上記重合を第2反応帯域でガラス転移温度が−2
0℃〜20℃の第2重合体セグメントを製造するのに十
分な温度および条件下で続けることによって製造され
る。そのような重合は通常、有機リチウム触媒で触媒さ
れ、そして通常、不活性有機溶剤中で行われる。
数のガラス転移温度を有しそしてタイヤトレッドの製造
に用いるのにすぐれた組み合わせの性質を有するスチレ
ン、イソプレンおよびブタジエンのゴム状三元重合体を
製造する方法が記載されており、その方法はスチレン、
イソプレンおよび1,3−ブタジエンを有機溶剤中、約
40℃以下の温度で、(a)トリピペリジノホスフィン
オキサイドおよびアルカリ金属アルコキシドよりなる群
からえらばれる少なくとも1員、および(b)有機リチ
ウム化合物の存在下で三元重合することよりなるもので
ある。
周トレッドを有する空気入りタイヤが記載されており、
そのトレッドは、100重量部のゴム(phr)に基づ
いて、(A)スチレン、イソプレン、ブタジエン三元重
合体ゴム(SIBR)が約10〜約90重量部および
(B)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うちの少なくとも1つの約70〜
約30重量%からなる硫黄硬化ゴム組成物であり、上記
SIBRゴムが(1)約10〜約35重量%の結合スチ
レン、(2)約30〜約50重量%の結合イソプレンお
よび(3)約30〜約40重量%の結合ブタジエンから
なり、そして単一ガラス転移温度(Tg)が約−10℃
〜約−40℃であることを特徴とし、さらに上記結合ブ
タジエン構造が約30〜約40%の1,2−ビニル単位
を含み、上記結合イソプレン構造が約10〜約30%の
3,4−単位を含み、そして結合ブタジエンの1,2−
ビニル単位の%および結合イソプレンの3,4−単位の
%の合計が約40〜約70%であるトレッドである。
は、改良された転がり抵抗およびトレッド耐摩耗特性を
示すトラックタイヤトレッドの製造に特に有用なスチレ
ン−イソプレン−ブタジエンゴムが記載されており、こ
のゴムは約5〜約20重量%のスチレン、約7〜約35
重量%のイソプレンおよび約55〜約88重量%の1,
3−ブタジエンから誘導される反復単位からなり、スチ
レン、イソプレンおよび1,3−ブタジエンから誘導さ
れる反復単位は本質的にランダムな順序にあり、約25
%〜約40%の1,3−ブタジエンから誘導される反復
単位はシス−微細構造のものであり、約40%〜約60
%の1,3−ブタジエンから誘導される反復単位はトラ
ンス−微細構造のものであり、約5〜約25%の1,3
−ブタジエンから誘導される反復単位はビニル−微細構
造のものであり、約75%〜約90%のイソプレンから
誘導される反復単位は1,4−微細構造のものであり、
約10%〜約25%のイソプレンから誘導される反復単
位は3,4−微細構造のものであり、ゴムのガラス転移
温度は約−90℃〜−70℃であり、ゴムの数平均分子
量は約150,000〜約400,000であり、ゴム
の重量平均分子量は約300,000〜約800,00
0であり、ゴムの不均質性は約0.5〜約1.5であ
る。
点は、湿潤けん引および湿潤スキッド抵抗を犠牲にする
ことなく、エネルギー効率のよいトラックのタイヤを得
ることである。
ックタイヤの転がり抵抗およびトレッド耐摩耗特性を、
本発明のイソプレン−ブタジエンゴム(IBR)をトレ
ッドに配合することによって著しく改良することができ
ることを見いだした。さらに重要なことは、転がり抵抗
およびトレッド耐摩耗特性におけるこの改良は、湿潤け
ん引および湿潤スキッド抵抗を犠牲にすることなく得る
ことができることである。この特定のIBRをトレッド
に用いて製造したトラックタイヤはまた、少なくとも従
来のトラックタイヤに見られるのと同じくらいに良好な
ストーンカット抵抗(stone cutting)を示す。
ドの製造に特に有用なイソプレン−ブタジエンゴムに関
するものであり、このゴムは約20〜約50重量%のイ
ソプレンおよび約50〜約80重量%の1,3−ブタジ
エンから誘導される反復単位よりなり、イソプレンおよ
び1,3−ブタジエンから誘導される反復単位は本質的
にランダムな順序にあり、上記ゴムの反復単位の約3〜
約10%は1,2−ポリブタジエン単位であり、上記ゴ
ムの反復単位の約50〜約70%は1,4−ポリブタジ
エン単位であり、上記ゴムの反復単位の約1〜約4%は
3,4−ポリイソプレン単位であり、重合体の反復単位
の約25〜約40%は1,4−ポリイソプレン単位であ
り、ゴムのガラス転移温度は約−90℃〜約−75℃で
あり、そしてゴムのムーニー粘度は約55〜約140で
ある。
入りトラックタイヤに関するものであり、このトレッド
は、100重量部のゴムに基づいて、(a)約25〜約
75部のイソプレン−ブタジエンゴム、但し、このゴム
は約20〜約50重量%のイソプレンおよび約50〜約
80重量%の1,3−ブタジエンから誘導される反復単
位よりなり、イソプレンおよび1,3−ブタジエンから
誘導される反復単位は本質的にランダムな順序にあり、
上記ゴムの反復単位の約3〜約10%は1,2−ポリブ
タジエン単位であり、上記ゴムの反復単位の約50〜約
70%は1,4−ポリブタジエン単位であり、上記ゴム
の反復単位の約1〜約4%は3,4−ポリイソプレン単
位であり、重合体の反復単位の約25〜約40%は1,
4−ポリイソプレン単位であり、ゴムのガラス転移温度
は約−90℃〜約−75℃であり、そしてゴムのムーニ
ー粘度は約55〜約140である;および(b)約25
〜約75部の天然ゴムからなる硫黄硬化ゴム組成物であ
る。
りトラックタイヤに関するものであり、このトレッド
は、100重量部のゴムに基づいて、(a)約80〜約
95部のイソプレン−ブタジエンゴム、但し、このゴム
は約20〜約50重量%のイソプレンおよび約50〜約
80重量%の1,3−ブタジエンから誘導される反復単
位よりなり、イソプレンおよび1,3−ブタジエンから
誘導される反復単位は本質的にランダムな順序にあり、
上記ゴム中の反復単位の約3〜約10%は1,2−ポリ
ブタジエン単位であり、上記ゴム中の反復単位の約50
〜約70%は1,4−ポリブタジエン単位であり、上記
ゴム中の反復単位の約1〜約4%は3,4−ポリイソプ
レン単位であり、重合体の反復単位の約25〜約40%
は1,4−ポリイソプレン単位であり、ゴムのガラス転
移温度は約−90℃〜約−75℃であり、そしてゴムの
ムーニー粘度は約55〜約140である;および(b)
約5〜約20部の3,4−ポリイソプレンゴムからなる
硫黄硬化ゴム組成物である。
用いて溶液重合によって製造される。このIBRの合成
に用いる方法は、約70〜約140℃で実施される連続
法として行われる。意外にも、ゲル形成はそのような重
合を微量の極性変性剤、例えばN,N,N′,N′−テ
トラメチルエチレンジアミン(TMEDA)の存在下で
行うことによって妨げうることが分かった。
れる。そのような溶液重合は1種以上の芳香族、パラフ
ィン系またはシクロパラフィン系化合物の炭化水素溶剤
中で通常行われる。これらの溶剤は1分子当たり4〜1
0の炭素原子を通常含んでおり、重合条件下では液体で
ある。適当な有機溶剤のいくつかの代表例はペンタン、
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、エチルベンゼン等の単独また
は混合物である。
重量%の単量体を重合媒質中に含める。そのような重合
媒質はもちろん有機溶剤、1,3−ブタジエン単量体お
よびイソプレン単量体からなる。たいていの場合、重合
媒質は10〜30重量%の単量体を含有しているのが好
ましい。重合媒質が20〜25重量%の単量体を含有し
ているのが一般により好ましい。
典型的に約20〜約50重量%のイソプレンおよび約5
0〜約80重量%の1,3−ブタジエン単量体を含む。
単量体含有組成物は約25〜約35重量%のイソプレン
および約65〜約85重量%の1,3−ブタジエン単量
体を含んでいるのが典型的に好ましい。
の連続法では、単量体および有機リチウム開始剤を連続
的に反応容器または一連の反応容器に供給する。反応容
器の圧力は典型的には、重合反応条件下で実質的に液相
を維持するのに十分な圧力である。反応媒質は一般に、
共重合の間、約70〜約140℃で維持する。これは、
共重合を一連の反応容器で行う場合および反応温度を重
合プロセスにつれて反応容器毎に上昇させる場合に一般
に好ましいことである。例えば、第1反応器の温度を約
70〜90℃に維持し、そして第2反応器の温度を約9
0〜約100℃に維持する2つの反応器システムを用い
るのが好ましい。
いることができる有機リチウム化合物には、有機モノリ
チウム化合物および有機単一官能価リチウム化合物があ
る。有機多官能価リチウム化合物は一般に有機ジリチウ
ム化合物または有機トリリチウム化合物である。適当な
多官能価有機リチウム化合物いくつかの代表例には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、1,5,1
5−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がある。
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(式中、Rは炭素原子数1〜約20の
ヒドロカルビル基である)で表すことができる。一般
に、そのような一官能価有機リチウム化合物は1〜約1
0個の炭素原子を含有している。用いうる有機リチウム
化合物のいくつかの代表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、t−
オクチルリチウム、n−デシルリチルム、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
−ブチルフェニルリチウム、p−トリルリチウム、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である。
れるIBRの望まれる分子量によって決まる。有機リチ
ウム開始剤の量はムーニー粘度が55〜140のIBR
が製造されるように選択する。好ましくは、有機リチウ
ム開始剤の量はムーニー粘度が85〜130のIBRが
製造されるように選択する。さらに好ましくは、有機リ
チウム開始剤の量はムーニー粘度が115〜125のI
BRが製造されるように選択する。
れる重合体の分子量(ムーニー粘度)は触媒の使用量に
逆比例する。一般に、約0.01〜約1phm(重量に
基づく単量体100部当たりの部)の有機リチウム化合
物が用いられる。たいていの場合、約0.015〜約
0.1phmの有機リチウム化合物を用いるのが好まし
く、約0.025〜0.07phmの有機リチウム化合
物を用いるのが最も好ましい。
を微量の極性変性剤、例えばN,N,N′,N′−テト
ラメチルエチレンジアミン(TMEDA)の存在下で行
う。このためには、極性変性剤を使用反応容器へ連続的
に供給するのが非常に好ましい。ルイス塩基として作用
するエーテルおよび第3アミンは、使用しうる極性変性
剤の代表例である。一般的な極性変性剤のいくつかの具
体例にはジエチルエーテル、ジーn−プロピルエーテ
ル、ジイソプロピルエーテル、ジーn−ブチルエーテ
ル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチレングリコ
ールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエ
ーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエ
チレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリ
コールジメチルエーテル、トリメチルアミン、トリエチ
ルアミン、N,N,N′,N′−テトラメチルエチレン
ジアミン、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリ
ン、N−フェニルモルホリン等がある。ジピペリジノエ
タン、ジピロリジノエタン、テトラメチルエチレンジア
ミン、ジエチレングリコール、ジメチルエーテル、TM
EDAおよびテトラヒドロフランが非常に好ましい変性
剤の代表的なものである。米国特許第4,022,95
9号には、エーテルおよび第3アミンを極性変性剤とし
て使用することがさらに詳しく記載されている。
連続的に供給してもよい。1,2−ブタジエンは一般的
には、10〜約500ppm(百万部当たりの部)の濃
度で重合媒質中に存在させる。1,2−ブタジエンは約
50〜約300ppmのレベルで存在させるのが一般に
好ましい。1,2−ブタジエンは約100〜約200p
pmのレベルで存在させるとさらに好ましい。
チウム化合物が約0.01:1〜約0.2:1となるモ
ル比で存在させる。極性変性剤が作用して生成されるI
BRのガラス転移温度が上昇するので、極性変性剤対有
機リチウム開始剤のモル比は約0.2:1を越えてはな
らない。
75℃の好ましい範囲内に保つには、用いる極性変性剤
の量をゲル化の抑制に必要な最少限の量にすべきであ
る。極性変性剤対有機リチウム化合物のモル比は一般に
約0.2:1を越えてはならない。これは、極性変性剤
対有機リチウム化合物の比率がそのように高い比率であ
ると、ガラス転移温度が−70℃を越えるIBRが生成
されることになるからである。一般に、極性変性剤対有
機リチウム化合物のモル比は約0.05:1〜約0.1
5:1の範囲内で用いる。一般に、極性変性剤対有機リ
チウム化合物のモル比が約0.08:1〜約0.12:
1の範囲内であるとさらに好ましい。
った後、リビング中間重合体を任意に部分的にジビニル
ベンゼン、四塩化スズまたは四塩化珪素と結合させても
よい。これは一般に第2反応容器で行われる。例えば、
リビング中間重合体を第1反応容器からポンプで第2反
応容器に送り、そこでカップリング剤を重合媒質に加え
てもよい。カップリング剤は単量体変換率が72〜90
%となった後に加えるのが好ましく、単量体変換率が7
5〜85%となった後に加えるとさらに好ましい。
合体鎖の活性を殺してしまわない好ましい程度に、重合
体の分子量を大きく上昇させるのに十分なレベルで加え
る。カップリング剤の不在下では、全ての重合体鎖が完
全に成長することになる(しかし、分子量を大きく上昇
させることはできない)。有機リチウム開始剤対カップ
リング剤のモル比が4以上では、カップリングを完了さ
せることは可能であるが、カップリングが終了すること
によってそれ以上の重合およびより高いレベルの変換は
得られなくなる。もちろん最適なレベルはこれらの2つ
の極限の間にある。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である。有
機リチウム化合物対カップリング剤のモル比は約8:1
〜約12:1であるのが好ましい。というのは、これら
は分子量を好ましい程度に大きくするのに十分なカップ
リングを誘導し、同時に許容される変換レベルを得るの
に適した数のリビング鎖を残すからである。より少ない
リビング鎖がカップリング後にあるので、まだ活性なリ
ビング鎖は、カップリング剤を用いなかった別のものよ
り大きな分子量となる。
リングされるので、リビング重合体鎖はカップリング工
程後にも存在する。従って、そのような場合、まだ活性
なリビング重合体鎖との共重合が続いて、共重合が続く
につれて分子量は増加する。その後、共重合は、約90
%を越える変換率が得られるまで、この工程で続く。変
換率は約95%を越えるのが好ましく、約99%を越え
る本質的に定量的な変換に達するのが好ましい。
収する。IBRは標準的な方法、例えばデカンテーショ
ン、濾過、遠心分離等によって有機溶剤から回収するこ
とができる。炭素原子数が1〜約4の低級アルコールを
重合体溶液に加えることによって、IBRを有機溶剤か
ら沈殿させるのがしばしば望ましい。IBRの重合体セ
メントからの沈殿に適した低級アルコールにはメタノー
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−ブチルアルコールがある。IB
Rの重合体セメントからの沈殿に低級アルコールを利用
することは、またリチウム末端基を不活性化することに
よってリビングIBR鎖を「殺す」ことでもある。IB
Rを有機溶剤から回収した後、蒸気ストリッピングを用
いてゴム中の揮発性有機化合物のレベルを減じることが
できる。
0〜約50重量%のイソプレンおよび約50〜約80重
量%の1,3−ブタジエンから誘導される反復単位より
なることを特徴とし、イソプレンおよび1,3−ブタジ
エンから誘導される反復単位は本質的にランダムな順序
にあり、上記ゴムの反復単位の約3−約10%は1,2
−ポリブタジエン単位であり、上記ゴムの反復単位の約
50〜約70%は1,4−ポリブタジエン単位であり、
上記ゴムの反復単位の約1〜約4%は3,4−ポリイソ
プレン単位であり、重合体の反復単位の約25〜約40
%は1,4−ポリイソプレン単位であり、ゴムのガラス
転移温度は約−90℃〜約−75℃であり、そしてゴム
のムーニー粘度は約55〜約140である。イソプレン
−ブタジエンゴムはムーニーML−4粘度が約85〜約
130であるのが好ましい。
%のイソプレンおよび約60〜約70重量%の1,3−
ブタジエンから誘導されるのが好ましく、イソプレンお
よび1,3−ブタジエンから誘導される反復単位は本質
的にランダムな順序にあり、上記ゴム中の反復単位の約
5〜約8%は1,2−ポリブタジエン単位であり、上記
ゴム中の反復単位の約55〜約65%は1,4−ポリブ
タジエン単位であり、上記ゴム中の反復単位の約1〜約
3%は3,4−ポリイソプレン単位であり、重合体の反
復単位の約28〜約36%は1,4−ポリイソプレン単
位であり、ゴムのガラス転移温度は約−85℃〜約−8
0℃であり、そしてゴムのムーニー粘度は約115〜約
125である。
誘導される反復単位は、これらが誘導される単量体と
は、二重結合が重合反応によって消費された点で異な
る。
誘導される反復単位は、IBR中で本質的にランダムな
順序にある。ここで用いる「ランダム」という語は、イ
ソプレンから誘導される反復単位が重合体全体に十分に
分散し、1,3−ブタジエンから誘導される反復単位と
混じっていることを意味する。本特許の目的の場合、
「ランダム」はIBR中の60%を越えるイソプレンが
3つ以下の反復単位のブロックで存在することを意味す
る。
は核磁気共鳴スペクトル測定(NMR)によって測定す
る。ガラス転移温度は、毎分10℃の加熱速度で示差走
査熱量測定法によって測定し、分子量はゲル透過クロマ
トグラフィー(GPC)によって測定する。
を示し、従ってよりよいエネルギー効率であるトラック
タイヤの製造に特に有用である。IBRは天然ゴムまた
は3,4−ポリイソプレンと配合してトレッドコンパウ
ンドを形成する。そのようなトレッドコンパウンドの1
つは、100重量部のゴムに基づいて、(a)約25〜
約75部のIBRおよび(b)約25〜約75部の天然
ゴムよりなる。このトレッドコンパウンドは、約45〜
約55部のIBRおよび約45〜約55部の天然ゴムを
含んでいるのが好ましい。
い配合物は、100重量部のゴムに基づいて、(a)約
80〜約95部のIBRおよび(b)約5〜約20部の
3,4−ポリイソプレンゴムよりなる。このゴム配合物
は、約85〜90部のIBRおよび約10〜約15部の
3,4−ポリイソプレンゴムを含んでいるのが好まし
い。
−微細構造含有率は、NMRスペクトル法で測定して5
5〜80%である。従って3,4−ポリイソプレンのシ
ス−1,4−微細構造含有率は20〜45%である。ま
た、10℃/分の加熱速度の示差走査熱量測定法で測定
した3,4−ポリイソプレンのガラス転移温度は−25
℃〜10℃である。さらに、ゲル透過クロマトグラフィ
ーで測定した3,4−ポリイソプレンの数平均分子量
(Mn)は少なくとも220,000であり、不均質性
(μ)は1.8未満である。不均質性は式:U=Mw/
Mn−1(式中、Mwはゲル透過クロマトグラフィーで
測定した3,4−ポリイソプレンの重量平均分子量であ
る)で提示した。
239,023号に記載の技術によって合成することが
できる。3,4−ポリイソプレンを製造するためのこの
方法は次の工程を含むものである: (1)(a)有機
鉄化合物中の鉄が+3の酸化状態である、有機溶剤に可
溶性の有機鉄化合物、(b)水、アルコールおよびカル
ボン酸よりなる群から選ばれるプロトン性化合物を有機
アルミニウム化合物に加えることによって製造された部
分的に加水分解された有機アルミニウム化合物、および
(c)キレート化芳香族アミンよりなる触媒系を、キレ
ート化アミン対有機鉄化合物のモル比が約0.1:1〜
約1:1、有機アルミニウム化合物対有機鉄化合物のモ
ル比が約5:1〜約200:1、プロトン性化合物対有
機アルミニウム化合物のモル比が約0.001:1〜約
0.2:1で、イソプレン単量体および有機溶剤を含有
する重合媒質に加え、そして(2)イソプレン単量体を
約−10℃〜約100℃で重合する。
ことができる3,4−ポリイソプレンゴムの代表例はV
estogrip A6001の商標名でHuels
AG社から販売されているものである。
および標準的な方法を用いて混合することができる。例
えば、IBR含有配合物は典型的にはカーボンブラッ
ク、硫黄、充填剤、促進剤、油、ワックス、スコーチ防
止剤および加工助剤と共に配合される。たいていの場
合、IBR含有ゴム配合物は硫黄および/または硫黄含
有化合物、少なくとも1種の充填剤、少なくとも1種の
促進剤、少なくとも1種の分解防止剤、少なくとも1種
のプロセス油、酸化亜鉛、任意に粘着付与剤樹脂、任意
に強化樹脂、任意に1種以上の脂肪酸、任意にしゃく解
剤、および任意に1種以上のスコーチ防止剤と共に混合
する。そのような配合物は通常、約0.5〜5phr
(重量でゴム100部当たりの部)、好ましくは1〜
2.5phrの硫黄および/または硫黄含有化合物を含
有する。ブルームが問題となる場合は、不溶性硫黄を用
いるのが好ましい。
0〜80phrの少なくとも1種の充填剤を配合物中に
用いる。たいていの場合、少なくともいくらかのカーボ
ンブラックを充填剤中に用いる。もちろん充填剤は全部
をカーボンブラックからなるようにしてもよい。シリカ
を充填剤に加えると、引き裂き抵抗および熱の上昇を改
良することができる。粘土および/またはタルクを充填
剤に含めてコストを下げることもできる。配合物はまた
通常、0.1〜2.5phr、好ましくは0.2〜1.
5phrの少なくとも1種の促進剤を含む。酸化防止剤
およびオゾン亀裂防止剤のような分解防止剤を一般に配
合物中に0.25〜10phr、好ましくは1〜5ph
rの量で含有させる。プロセス油は一般に配合物中に2
〜100phr、好ましくは5〜50phrの量で含有
させる。本発明のIBR含有配合物はまた0.5〜10
phr、好ましくは1〜5phrの酸化亜鉛を含有す
る。これらの配合物は0〜10phrの粘着付与剤樹
脂、0〜10phrの強化樹脂、1〜10phrの脂肪
酸、0〜2.5phrのしゃく解剤、および0〜1ph
rのスコーチ防止剤を含有してもよい。
イヤ製造法に関連させてタイヤトレッドに用いることが
できる。タイヤは標準的な手順を用いて製造し、トレッ
ドゴムとして一般に用いられるゴム化合物をIBRで置
換するだけである。IBR含有配合物を用いてタイヤを
製造した後、通常のタイヤ硬化サイクルで加硫すること
ができる。本発明によって製造されるタイヤは広い温度
範囲で硬化することができる。しかしながら、本発明の
タイヤは約132℃(270°F)〜約166℃(33
0°F)で硬化するのが好ましい。より一般的には本発
明のタイヤは143℃(290°F)〜約154℃(3
10°F)で硬化させる。本発明のタイヤの加硫に用い
る硬化サイクルは、約10〜約14分が好ましく、約1
2分の硬化サイクルが最も好ましい。
は説明のためのものであり、本発明の範囲または本発明
を実施しうる方法を限定するものと見なすべきではな
い。断りがなければ、全ての部および%は重量によるも
のである。
2反応器(各10リッター)連続システムで合成した。
ヘキサン中にイソプレンおよび1,3−ブタジエンを含
有するプレミックスを、第1重合反応器に100g/分
の速度で連続的に入れた。イソプレン対1,3−ブタジ
エンを30:70の比で含有するプレミックス単量体溶
液の全単量体濃度は11%であった。重合はn−ブチル
リチウムの0.107M溶液を第1反応器へ0.32g
/分の速度で加えることによって開始した。両反応器の
滞留時間は1.16時間に設定した。平均単量体変換率
を測定したところ、第1反応器では62%、第2反応器
では93%であった。
(重合停止剤としての)および酸化防止剤を含む保持タ
ンクに連続的に押し出した。次に、得られた重合セメン
トを蒸気ストリップし、回収したIBRを真空中、60
℃で乾燥した。イソプレンおよびブタジエン単量体は反
応器に連続的にポンプで送ったので、IBR中のイソプ
レン分布はランダムであった。重合体は測定したとこ
ろ、ガラス転移温度が−84℃であり、ムーニーML−
4粘度は85であった。また測定したところ、6&の
1,2−ポリブタジエン単位、60%の1,4−ポリブ
タジエン単位、32%の1,4−ポリイソプレン単位お
よび2%の3,4−ポリイソプレン単位を含む微細構造
であった。
合物中に一般に用いられる回収されたIBRゴムおよび
媒質シス−1,4−ポリブタジエン(対照として)を、
カーボンブラック、硫黄、天然ゴムおよび促進剤を含む
トラックタイヤトレッド配合物を用いて混合した。天然
ゴムはIBRまたは対照媒質シス−1,4−ポリブタジ
エンに対して1:1の比率で配合物に含めた。それらの
コンパウンドの物理的性質およびタイヤ性能特性をそれ
ぞれ表1および2に示す。
トレッド深さの測定値の標準偏差である。評点が高いほ
ど改良されている。
タイヤの転がり抵抗の減少の程度であり、従って改良さ
れていることを意味する。
マイル/時間(56km/時間)で走らせながら赤外高
温計で測定したトレッド温度である。評点が高いほど、
温度が低く、よりすぐれている。
い条件下での耐摩耗率であり、都市部および州の条件を
シミュレートする。
び時間、砂利道を一般に8000マイル(12,875
km)走行した後のチッピング、チャンキングおよびカ
ッティングに対する抵抗の程度である。
められた時間、高速道路を一般に60,000マイル
(96,560km)走行した後の、残りのタイヤトレ
ッドの深さである。トレッド耐摩耗性の評点の増加は、
改良を意味する。
ソプレン−ブタジエン共重合(IBR)を、未変性n−
ブチルリチウム触媒を使用して合成した。使用手順にお
いて、ヘキサン中にイソプレンおよび1,3−ブタジエ
ンを含有するシリカ/分子ふるい/アルミナ乾燥プレミ
ックス10,900gを、5ガロン(19リッター)反
応器へ入れた。プレミックス単量体溶液のイソプレン:
1,3−ブタジエン比は25:75であり、全単量体濃
度は19%であった。単量体プレミックス溶液は予めn
−ブチルリチウム溶液で不純物を掃去してあった。重合
はn−ブチルリチウムの1.6M溶液4.18mlを加
えることによって開始した。反応器は、実質的に完全な
単量体の変換がなされるまで(約3時間かかった)、約
65℃で維持した。次に重合媒質をエタノールで重合停
止し、重合体を1phr(重合体100部当たりの部)
の酸化防止剤で安定化した。ヘキサンを蒸発させた後、
回収した重合体を50℃の真空オーブンで乾燥した。測
定したところ、生成されたイソプレン−ブタジエン共重
合体のガラス転移温度(Tg)は−88℃であった。ま
た、7%の1,2−ポリブタジエン単位、68%の1,
4−ポリブタジエン単位、1%の3,4−ポリイソプレ
ン単位および24%の1,4−ポリイソプレン単位を含
む微細構造であることも分かった。
タジエン比を25:75から35:65、40:60、
50:50、60:40および75:25に変えた他
は、実施例1に記載の手順を用いた。得られたイソプレ
ン−ブタジエン共重合体のTgおよび微細構造を表3に
示す。
詳細について示したが、当業者であれば本発明の範囲か
ら逸脱することなく様々な変更が可能であることは明ら
かである。
Claims (5)
- 【請求項1】 トラックのタイヤトレッドの製造に特に
有用なイソプレン−ブタジエンゴムであって、該ゴムが
約20〜約50重量%のイソプレンおよび約50〜約8
0重量%の1,3−ブタジエンから誘導される反復単位
よりなることを特徴とし、イソプレンおよび1,3−ブ
タジエンから誘導される反復単位は本質的にランダムな
順序にあり、該ゴムの反復単位の約3〜約10%が1,
2−ポリブタジエン単位であり、該ゴムの反復単位の約
50〜約70%が1,4−ポリブタジエン単位であり、
該ゴムの反復単位の約1〜約4%が3,4−ポリイソプ
レン単位であり、重合体の反復単位の約25〜約40%
が1,4−ポリイソプレン単位であり、ゴムのガラス転
移温度が約−90℃〜約−75℃であり、そしてゴムの
ムーニー粘度が約55〜約140である、上記のイソプ
レン−ブタジエンゴム。 - 【請求項2】 ゴムの反復単位が約30〜約40重量%
のイソプレンおよび約60〜約70重量%の1,3−ブ
タジエンから誘導されることを特徴し;該ゴムの反復単
位の約5〜約8%が1,2−ポリブタジエン単位であ
り;該ゴムの反復単位の約55〜約65%が1,4−ポ
リブタジエン単位であり;該ゴムの反復単位の約1〜約
3%が3,4−ポリイソプレン単位であり;重合体の反
復単位の約28〜約36%が1,4−ポリイソプレン単
位であり;ゴムのガラス転移温度が約−85℃〜約−8
0℃であり;ゴムのムーニー粘度が約85〜約130で
あり;そしてイソプレン−ブタジエンゴムのイソプレン
の60%以上が3つ以下の反復単位のブロックで存在す
る、請求項1記載のイソプレン−ブタジエンゴム。 - 【請求項3】 トレッドが、100重量部のゴムに基づ
いて、(a)約25〜約75部の請求項1記載のイソプ
レン−ブタジエンゴム;および(b)約25〜約75部
の天然ゴムからなることを特徴とする硫黄硬化ゴム組成
物である、外周トレッドを有する空気入りトラックタイ
ヤ。 - 【請求項4】 トレッドが、100重量部のゴムに基づ
いて、(a)約80〜約95部の請求項1記載のイソプ
レン−ブタジエンゴム;および(b)約5〜約20部の
3,4−ポリイソプレンゴムからなることを特徴とする
硫黄硬化ゴム組成物である、外周トレッドを有する空気
入りトラックタイヤ。 - 【請求項5】 3,4−ポリイソプレンゴムの3,4−
微細構造含有率が約55%〜約80%であることを特徴
とし;示差走査熱量測定法で測定した3,4−ポリイソ
プレンのガラス転移温度が−25℃〜10℃であり;
3,4−ポリイソプレンの数平均分子量が少なくとも2
20,000およびゲル透過クロマトグラフィーで測定
した不均質性が1.8未満である、請求項4記載の空気
入りトラックタイヤ。
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