WO1997048766A1 - Procedes de production d'une composition caoutchouteuse - Google Patents

Procedes de production d'une composition caoutchouteuse Download PDF

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WO1997048766A1
WO1997048766A1 PCT/JP1996/003635 JP9603635W WO9748766A1 WO 1997048766 A1 WO1997048766 A1 WO 1997048766A1 JP 9603635 W JP9603635 W JP 9603635W WO 9748766 A1 WO9748766 A1 WO 9748766A1
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rubber
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raw
gen
parts
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PCT/JP1996/003635
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Fumito Yatsuyanagi
Hiroyuki Kaido
Tetsuji Kawazura
Original Assignee
The Yokohama Rubber Co., Ltd.
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L15/00Compositions of rubber derivatives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/04Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L9/00Compositions of homopolymers or copolymers of conjugated diene hydrocarbons

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a rubber composition excellent in the balance of t v ⁇ 5 of a vulcanized product, and particularly to a method for producing a rubber composition useful as an air tire.
  • Japanese Patent Publication No. 5-1298 discloses that the rebound resilience and tensile strength of a vulcanizate containing a conjugated gen-based polymer having an aromatic tertiary amino group at the terminal portion of the conjugated gen-based polymer are described. A rubber composition further improved from the above is described.
  • Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 55-10434 discloses that amorphous 1,2-polybutadiene and natural rubber and / or polyisoprene rubber (or even those containing a conjugated gen-based rubber) are disclosed.
  • a rubber composition for tire treads by blending carbon black with the raw material rubber consisting of: (1) a raw material containing at least 25% by weight of 1,2-polybutadiene It is described that after mixing a rubber component and a rubber black at a specific ratio, the remaining raw rubber components are added and mixed to improve the fuel efficiency and safety of automobiles.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-129241 proposes to improve the tensile strength and abrasion resistance of a vulcanizate by blending a terminal-modified conjugated polymer with a carbon black in an organic solvent. Have been. Disclosure of the invention
  • the present invention provides a rubber composition excellent in the balance of tan S of the vulcanized product, and also has excellent tan 5 balance of the vulcanized rubber and improved abrasion resistance. It is another object of the present invention to provide a method for producing a rubber composition for a tire tread.
  • a raw rubber mixture (A) containing 20 to 80% by weight of a terminal-modified and / or coupled gen-based rubber The raw rubber (B) is composed of 50 to 120 parts by weight of the raw rubber (B) and 50 to 120 parts by weight of the reinforcing agent and 20 to 80 parts by weight of the softening agent are mixed.
  • the average glass transition temperature TgA (° C) of the raw rubber (A) and the average glass transition temperature TgB (° C) of the raw rubber (B) have the following relationship, and TgA + 20 > TgB> TgA-20, and after mixing the raw rubber (A) and 80% by weight or more of the total amount of reinforcing agent at a temperature of 135 ° C or higher, the raw rubber
  • a method for producing a rubber composition for a pneumatic tire wherein (B) and the remaining reinforcing agent and softener are added and mixed.
  • the weight average molecular weight has the following relationship,
  • the average glass transition temperature TgA '(° C) of the raw rubber ( ⁇ ') and the average glass transition temperature TgB '(° C) of the raw rubber (B') have the following relationship.
  • a gen-based rubber ( ⁇ ') and 50 to 120 parts by weight of a reinforcing agent are mixed, and then 80 to 10 parts by weight of a gen-based rubber ( ⁇ ') and a gen-based rubber ( ⁇ ') are mixed.
  • a process for producing a rubber composition characterized in that 20 to 80 parts by weight of a softening agent is added to 100 parts by weight of the total of () and ( ⁇ ⁇ ').
  • a raw rubber ( ⁇ ) containing 20 to 100% by weight of a terminal-modified and / or coupled gen-based rubber Raw rubber consisting of at least one kind of gen-based rubber ( ⁇ ) 100 to 100 parts by weight of raw rubber consisting of 50 to 10 parts by weight, nitrogen adsorption specific surface area 130 to 200 m / g, DBP oil absorption
  • a rubber composition obtained by mixing 60 to 120 parts by weight of a carbon black (X) in an amount of 100 to 130 ml / 100 g and 20 to 80 parts by weight of a softening agent the amount of the raw rubber (A ⁇ )
  • the average glass transition temperature TgA "(° C) and the average glass transition temperature TgB" (° C) of the raw rubber (B ⁇ ) are as follows.
  • raw material rubber (A 80), 80-100% by weight of the total amount of carbon black and 50-100% by weight of the total amount of the softener is as follows: Raw rubber (A ⁇ ) Weight
  • a rubber composition comprising adding the raw rubber (B ⁇ ) and the remaining force—bon black and the softening agent is mixed.
  • the carbon black (X) has a nitrogen adsorption specific surface area of 90 to 120 mZg and a DBP oil absorption of 90 to 120 ml / 100 g.
  • (Y) is mixed so that the total of the carbon blacks of (X) and (Y) is 60 to 120 parts by weight, and the nitrogen adsorption of each of the carbon blacks (X) and (Y) is performed.
  • Ratio table Area S (X), S (Y) is the following relationship
  • the end-modified gen-based rubber of the raw material rubber (A ⁇ ) may be an alkali metal or an alkaline earth metal at the synthetic terminal of the rubber molecule of the solution-polymerized gen-based raw rubber. % Or more of a styrene-propylene copolymer rubber and a Z- or polystyrene rubber obtained by reacting a compound having a CO—N bond or a ——CS—N bond in the molecule,
  • Styrene-butadiene copolymer rubber and / or polybutadiene rubber and further comprising a styrene-butadiene copolymer rubber obtained by solution-polymerizing the raw material rubber (A ⁇ ).
  • the raw rubber (B ⁇ ) comprises a styrene-butadiene copolymer rubber synthesized by emulsion polymerization.
  • a rubber composition for a tire obtained by using the rubber composition.
  • the present inventors have found that the tan S power of the rubber composition is almost irrelevant to the rubber adsorption phase near the filler such as carbon black, and that it is due to the matrix phase. It has succeeded in improving the balance of tan 5 by separating the black surface and the matrix phase as much as possible.
  • a terminal-modified gen-based rubber having high reactivity with the surface of a reinforcing agent such as carbon black for example,
  • a reinforcing agent such as carbon black are pre-mixed to cover the carbon surface with a terminally modified gen-based rubber, and then a low-reactivity gen-based rubber (for example, emulsion-polymerized SBR) is added and mixed
  • a rubber composition with an improved balance of tan ⁇ of the vulcanized product can be obtained.
  • gen-based raw rubbers satisfying the above-mentioned specific relationship (111) are used, and the gen-based raw rubber ( ⁇ ′) and a sequestering agent are mixed.
  • a rubber composition having an improved balance of tan ⁇ 5 of the vulcanized product can be obtained.
  • a gen-based rubber synthesized by solution polymerization and terminal-modified and / or coupled is preferred.
  • BR BR, SBR, SIBR
  • Raw material rubber consisting of 50 to 120 parts by weight, preferably 60 to 100 parts by weight, and a softening agent (for example, aromatic process) per 100 parts by weight of raw rubber. Oil, naphthenic process oil, etc.
  • a rubber composition comprising 20 to 80 parts by weight, preferably 35 to 70 parts by weight, the average glass transition temperature TgA of the raw rubber (A).
  • the relationship between C) and the average glass transition temperature TgB (° C) of the raw rubber (B) is as follows:
  • 80% by weight or more, preferably 85 to 100% by weight of the total amount of the raw rubber (A) and the reinforcing agent is firstly 135 ° C or more, preferably 130 to 150%.
  • the mixture is mixed with a closed mixer such as a Banbury mixer, and then the raw rubber (B) and the remaining reinforcing and softening agents are mixed, preferably at a temperature of 135 ° C or higher.
  • a desired rubber composition can be obtained.
  • the terminal-modified gen-based rubber used in the first embodiment of the present invention is
  • an alkali metal at the synthetic end of rubber molecules such as solution-polymerized SBR and BR (for example, ii) alkaline earth metal (for example, Mg) Compounds having CO—N or CS—N ⁇ bonds in the molecule (for example, N, N—dimethylformamide, N, N—dimethylacetamide, N, N—dimethylbenzamide) Amides such as N, N '-dimethyl urea, N, N'-dimethyl urea such as dimethyl urea, urea lactam, N-methyl ⁇ -urea lactam, ⁇ —Methyl-2—pyrrolidone, ⁇ —vinyl-1-2—lactams such as vinylidone, etc., compounds described in JP-A-6-1103904, 1,3—dimethyl-2 —Imidazolidinone, 1, 3 — Dimethylethylenchiolea, etc. Can include
  • the coupled gen-based rubber used in the first embodiment of the present invention may be prepared according to a conventional method, for example, alkali metal at the rubber molecule end of a solution-polymerized gen-based rubber (SBR, BR, etc.). Or at least 20%, preferably 30 to 50%, of the residual terminal metal or alkaline earth metal of the gen-based rubber end-modified by the above method. Can be obtained by, for example, reacting with tin halide or silicon halide in a conventional manner.
  • the specific raw material rubber (A) and, for example, carbon black are first mixed at a temperature of 135 ° C. or higher to thereby reduce the carbon content.
  • a rubber-adsorbed phase such as terminal-modified SBR is provided around the black particles, and a raw rubber (B) serving as a matrix phase is blended with the rubber-adsorbed phase, so that a desired vulcanizate can be obtained.
  • the combined temperature is less than 135 ° C, the reaction between the reinforcing particles and the terminal-modified (and Z or force-plated) gen-based rubber (A) is insufficient, and the desired effect cannot be obtained.
  • the weight-average molecular weight Mw (B ') of a gen-based raw rubber (B') having a molecular weight range of 400,000 or more, preferably 500,000 to 1.5 million has the following relationship:
  • the average glass transition temperature TgA '(° C) of the raw rubber ( ⁇ ') and the average glass transition temperature TgB '(° C) of the raw rubber (B') have the following relationship: TgA '+20> TgB' > TgA '— 20... (I')
  • Gen-based rubber 20 to 90 parts by weight, preferably 50 to 80 parts by weight, and reinforcing agent (for example, carbon black, silica, etc.) 50 to 120 parts by weight, preferably 60 to 100 parts Parts by weight, and then 80 to 10 parts by weight, preferably 50 to 20 parts by weight, of the raw material rubber ( ⁇ ′) and the raw material rubber ( ⁇ ′) and ( ⁇ ′)
  • the vulcanizate is obtained by adding 20 to 80 parts by weight, preferably 35 to 70 parts by weight of a softening agent (for example, aromatic process oil, naphthenic process oil, etc.) based on 100 parts by weight in total.
  • a tanS balanced rubber composition is produced.
  • As the raw rubber a raw rubber dissolved in an organic solvent or a raw rubber in an aqueous emulsion can be used.
  • the present inventors further pre-mixed with the polymer under specific conditions using at least one or more carbon blacks of a grade or higher. By forming a tight net of polymer Z carbon gel at the joint stage, the wear resistance was also successfully improved.
  • the raw material rubber having high reactivity with the carbon black including the terminal-modified and / or capped gen-based rubber, is brought into contact with the carbon black. Cover the surface of the rubber black, and then add a raw rubber made of low-reactivity end-modified and / or uncoupled gen-based rubber to reduce the tan of the vulcanized rubber.
  • the black black-containing rubber composition used to obtain a tire tread composition with improved wear resistance of vulcanized rubber by setting the relationship between the blending amount of the rubber and the softener under specific conditions Can provide things .
  • the carbon black used in the third embodiment of the present invention includes a nitrogen adsorption specific surface area (measured in accordance with ASTM D 3037) of 130 to 200 m 2 Zg, and a DBP oil absorption (J1SK 6221). 100-130 ml / 100 g of high grade carbon black (X) alone, or this carbon black (X) and nitrogen adsorption specific surface area 90-120 m : g ,
  • a mixture of two types of carbon black with a carbon black (Y) having a DBP oil absorption of 90 to 120 ml / 100 g is used in each case in a range of 60 to 120 parts by weight.
  • the compounding ratio is appropriately selected and used.However, in order to make the obtained vulcanized rubber composition have abrasion resistance, these carbon blacks are used. It is necessary to determine the composition of (X) and (Y) so that the following relationship is satisfied when the specific surface area of nitrogen adsorption is S (X) and S (Y).
  • a gen-based rubber for example, polybutadiene rubber (BR), styrene, etc.
  • BR polybutadiene rubber
  • styrene etc.
  • 20-100% by weight preferably 20-80% by weight, most preferably 20-80% by weight of styrene-butadiene copolymer rubber (SBR) and styrene-propylene-butadiene copolymer rubber (SIBR)
  • SBR styrene-butadiene copolymer rubber
  • SIBR styrene-propylene-butadiene copolymer rubber
  • a raw rubber B ⁇
  • a base rubber for example, BR, SBR, SIBR obtained by emulsion polymerization or solution polymerization
  • the nitrogen adsorption specific table area 130 to 200 m 2 / g a DBP oil absorption amount 100 ⁇ i30 ml / 100 g
  • a softening agent for example, aromatic processing oil, naphthenic processing oil, etc.
  • TgA "+ 20> TgB”: 'TgA " ⁇ 10
  • raw material rubber (eight hundred) and the total amount of power black 0% by weight, preferably 85-100% by weight, and a softener in the following relationship Raw rubber (A ⁇ ) weight
  • the desired rubber composition can be obtained by mixing (B ") with the remaining carbon black, softener and other compounding agents, preferably at a temperature of 135 ° C or higher.
  • the terminal-modified gen-based rubber used in the third embodiment of the present invention may be, as described in JP-A-64-60604, an alcohol at the synthetic terminal of rubber molecules such as solution-polymerized SBR and BR according to a conventional method.
  • Li-metals eg, Li
  • alkaline earth metals eg, Mg
  • Amides such as N, N—dimethylacetamide, N, N—dimethylpentazamide, N, N′—dimethylethylurea, N, N′—ureas such as dimethylethyleneurea
  • JP-A 61-103904 discloses lactams such as dynamite, ⁇ -methyl ⁇ , kinetic lactam, ⁇ -methyl-2, pyrrolidone, ⁇ -vinyl-2, and pyrrolidone.
  • the coupled gen-based rubber used in the third embodiment of the present invention may be, for example, a solution-polymerized gen-based rubber according to a conventional method.
  • SBR, BR, etc. at the end of the rubber molecule or at the end of the rubber molecule (or at the remaining end of the gen-based rubber modified by the above method).
  • the specific raw material rubber (A) and the specific carbon black are first mixed at a temperature of 135 ° C. or more, A rubber-adsorbed phase such as terminally modified SBR is provided around the carbon black particles, and the raw material rubber (B), which becomes the matrix phase, is blended with the rubber-adsorbed phase, so that a desired vulcanized product can be obtained. it can. If the mixing temperature is lower than 135 ° C, the reaction between the carbon particles and the terminal-modified (and Z- or cupped) gen-based rubber (A) is insufficient, and the desired effect cannot be obtained.
  • a reinforcing agent and a softening agent in addition to the polymer, a reinforcing agent and a softening agent, sulfur, a vulcanization accelerator, an antioxidant, and other fillers
  • Various additives commonly used in other rubber compositions for automobile tires, such as plasticizers can be compounded, and such compounds can be vulcanized by a general method.
  • the amount of these additives can be a general amount.
  • the amount of sulfur is preferably 0.5 parts by weight or more, more preferably 1.0 to 2.5 parts by weight, per 100 parts by weight of the rubber component.
  • Vulcanization conditions are also in the general range.
  • Example I One! ⁇ 2 and Comparative Example I 1 1 to ⁇ 1 4
  • Example I-I and Comparative Examples I-I and I-II were SBR-1 (glass transition temperature-30 ° C, bonded styrene amount 20%, vinyl bond amount 65%, weight-average molecular weight 350,000 Modified coupling solution polymerized polystyrene copolymer and SBR-2 (glass transition temperature-21 ° C, bound styrene 45%, vinyl bound 12%, weight average molecular weight 1.2 million 33.3% oil-extended emulsion-polymerized styrene-butadiene copolymer) was used as the raw material rubber, and as shown in Table I-11, other components were blended to improve the vulcanization properties. evaluated. The results are also shown in Table I-11.
  • Viscoelasticity was measured using Toyo Seiki Seisakusho's rheograf solids at an initial strain of 10%, a dynamic strain of 2%, and a frequency of 20 Hz (sample width 5 mm, temperature 0 ° C and 40 ° C).
  • the value of tan0 (0 ° C) Ztan ((40 ° C) (indicated by (a) Z (b) in the table)) is evaluated, and the larger this value is, the better the balance of tan S is. (That is, the grip force of the tire is high and the rolling resistance is small).
  • Comparative Example I-11 (standard example) was one in which the rubber composition in both steps was the same, and Example I-11 was one in which all the oil-extended emulsion polymerization SBR was charged in the second step.
  • the tanS at 40 ° C is reduced by about 10%, and the temperature gradient of tan (5 is large, indicating that the fuel consumption can be reduced while maintaining the grip force of the tire.
  • Comparative Example I-12 In the second step, 30 parts by weight of the liquid-polymerized SBR was added in the second step. In contrast to Example I-11, the temperature gradient of tan 5 was worse.
  • Example I-12 and Comparative Examples I-3 to I-4 were SBR-1 (glass transition temperature-30 ° C, bound styrene 20%, vinyl bound 65%, weight average molecular weight 350,000 70 parts by weight of modified / coupled solution polymerized styrene-butadiene copolymer) and SBR-2 (glass transition temperature-36 ° C, bound styrene amount 33%, vinyl bound amount 13%, weight average molecular weight This is an example in which 720,000 33.3% oil-extended emulsion-polymerized styrene-butadiene copolymer was used as a raw material rubber in an amount of 30 parts by weight. Comparative Example 1-2 showed an effect of improving tanS as compared with Comparative Example I-13 (Standard Example) and Comparative Example I-14.
  • DPG Vulcanization accelerator
  • CZ Vulcanization accelerator
  • Comparative Example I-15 (standard example) and Comparative Example I-ii were obtained by mixing 70 parts by weight of the above SBR-1 and BR-1 (solution-polymerized butadiene having a cis bond amount of 30%, a vinyl bond amount of 13%, and a weight average molecular weight of 300,000). This is an example in which 30 parts by weight of polymer were used and distributed as shown in Table 11. The difference in Tg between these raw rubbers was 60 ° C., which did not satisfy the conditions of the present invention. Even when the unmodified oil-extended emulsified polymer SBR was added in the second step, the improvement effect of tan ⁇ was recognized. It was not.
  • Examples I-13 to I_4 and Comparative Examples I-17 (standard examples) and Comparative Examples I-18 were prepared using SBR-4 (glass transition temperature-25 ° C, bound styrene amount 15%, vinyl bond Using an end-modified Z-coupling solution polymerized styrene-butadiene polymer with a weight-average molecular weight of 350,000 and a weight-average molecular weight of 350,000) and 60 parts by weight of the above SBR-2 as raw rubber. This is an example of compounding as shown in I-2.
  • Comparative Example I-7 shows that all raw rubbers were charged in the first step
  • Comparative Example I-18 (Standard Example) had the same rubber composition in the first and second steps. It is the one that was adopted. Looking at the effects of the differences in the mixing methods, as shown in Table I-12, the method of additionally adding the raw rubber in the second step has a tan 5 reduction effect of 40 ° C, but the 0 ° C Tan 5 also decreased, and no improvement in the temperature gradient of tan 5 was observed.
  • Table I-13 shows SBR-1 (glass transition temperature-30 ° C, bound styrene content 20%, vinyl bound content 65%, weight-average molecular weight 350,000, end-modified / coupling treated solution Diene copolymer) and SBR-2
  • Glass transition temperature-21 33.3% oil-extended emulsion-polymerized styrene-butadiene polymer with 45% bound styrene, 12% vinyl bond, 1.2 million weight average molecular weight
  • SBR-5 33.3% oil-extended emulsified polystyrene-butadiene polymer with a glass transition temperature of -36 ° C, a bound styrene content of 35%, a vinyl bound content of 14%, and a weight average molecular weight of 820,000.
  • Example I-5 of the present invention tan 5 at 0 ° C increased, and tan 5 at 40 ° C decreased compared to Comparative Example I-9.
  • the tan 5 gradient is also large, indicating that low fuel consumption can be achieved while retaining the gripper in the evening, and a comparative example in which the modified solution polymerization SBR is added in the second step.
  • the tan at 0 ° C 5 decreased and the tanS at 40 ° C increased, tending to worsen.
  • Example I-11 the same applies to Example I-11.
  • SBR-1 Solution polymerization styrene with a glass transition temperature of 30 ° C, bound styrene content of 20%, vinyl bound content of 65%, weight average molecular weight of 350,000, combined with terminal modification and coupling treatment Butadiene copolymer
  • SBR-2 33.3% oil-extended emulsion-polymerized polystyrene-butadiene polymer with a glass transition temperature of 21 ° C, bound styrene amount of 45%, vinyl bond amount of 12%, weight average molecular weight of ⁇ 200,000
  • SBR-3 33.3% oil-extended emulsion-styrene-butadiene polymer with a glass transition temperature of -36 ° C, bound styrene amount of 33%, vinyl bond amount of 13%, weight average molecular weight of 720,000
  • BR-1 Solution-polymerized butadiene polymer with a glass transition temperature of 90 ° C, cis bond content of 30%, vinyl bond content of 13%, and weight average molecular weight of 300,000
  • Carbon black click one 1 Nitrogen adsorption specific surface area 117m 2 Z g, DBP oil absorption 112 ml / 100 g
  • Zinc oxide Zinc flower No. 3
  • Stearic acid Industrial stearic acid
  • Anti-aging agent 6 C N-phenyl N '— (1,3—dimethylbutyl
  • Aroma oil aromatic process oil Powder sulfur: 5% oil treated powder sulfur
  • Vulcanization accelerator CZ N—cyclohexyl 2—Venzothia jilsulfenamide
  • SBR1 Glass transition point temperature – 30 ° (:, end-modified rubber solution treated with a 20% bound styrene, 65% vinyl bond, 350,000 weight average molecular weight, and 75% coupling ratio)
  • SBR2 33.3% oil-extended emulsion-polymerized styrene rubber with a glass transition temperature of 21 ° C, a bonded styrene content of 45%, a vinyl bond content of 12%, and a weight average molecular weight of 1.2 million
  • SBR3 Glass transition temperature-25 ° C, bound polyethylene 15%, vinyl bound 75%, weight-average molecular weight 350,000, 70% coupling ratio
  • Carbon black 1 Nitrogen adsorption specific surface area 150m : 'Z g, DBP oil absorption 127ml / 100g
  • Carbon black 2 Nitrogen adsorption specific surface area 117m 2 ,, 'g DBP oil absorption
  • Zinc oxide Zinc flower No. 3
  • Stearic acid Industrial stearic acid
  • Powder sulfur 5% oil treated powder sulfur
  • Vulcanization accelerator CZ N — Cyclohexyl-1 2 — Benzothia Jillsphenamide
  • Example I The samples used for the measurement of each of the examples of 11-II-7 and Comparative Example 11-11 to 1-6 were prepared as follows.
  • the first step is to knead the vulcanization accelerator and the components excluding sulfur in a 1.8-liter closed mixer for 3 to 4 minutes, and when the temperature reaches 150 ° C 5 ° C.
  • the discharged master batch is kneaded with the remaining ingredients in the second step in a 1.8-liter closed mixer for 3 to 5 minutes.
  • the vulcanization accelerator and the components excluding sulfur are kneaded for 3 to 4 minutes with a 1.8-liter closed mixer, and the master is released when the temperature reaches 165 soil 5 ° C.
  • the batch was kneaded with a vulcanization accelerator and sulfur with an 8-inch open roll to obtain a rubber composition.
  • this composition was press-vulcanized at 160 ° C for 20 minutes in a mold of 15 ⁇ 15 ⁇ 0.2 cm to prepare a target specimen, and a sample for evaluating the vulcanization properties was prepared. Obtained.
  • the reference specimens are the comparative examples in Tables II-1 to ⁇ -2.
  • Example II-1-11-4 and Comparative Examples II-1 to 11-5 were prepared using SBR1 (glass transition temperature-30 ° C, bonded styrene amount 20%, vinyl bond amount 65%, weight average). End-modified / forced-purified solution with a molecular weight of 350,000 and a force-pulling rate of 75% Polymerized styrene-butadiene copolymer) and SBR2 (glass transition temperature-21 ° C, bound styrene amount 45%, A 33.3% oil-extended emulsion-styrene (butadiene polymer) having a vinyl bond content of 12% and a weight average molecular weight of 1.2 million was used as the raw material rubber, and as shown in Table II-1, other The components were blended and the vulcanization properties were evaluated. The results are shown in Table 11-11 below.
  • SBR2 45.0 45.0 45.0-1---45.0 Power Bon Black 1-10.0 20.0-7, 0 10.0 15.0 20.0-Power Bon Black 2 60.0 50.0 40.0 60.0 53, 0 50.0 45.0 40.0 60.0
  • the rubber compositions of Examples H-1 to ⁇ -4 satisfying all the requirements specified in the present invention satisfy the conditions of Formulas 1 V and V, and tan (balance of 5
  • the comparative example II-11 and the comparative example II-1 have a lower force than the comparative example II-11. Even if a predetermined amount of is blended, the rubber components of SBR 1 and 2 are not divided and mixed, and if the condition of Formula V is not satisfied, the balance of tan5 is poor and the wear resistance is not improved. Also, as in Comparative Example 11-14, when carbon black 1, which is a high-grade carbon black, was not used, the rubber components of SBR 1 and 2 were divided and mixed.
  • Example II—5 to H7 and Comparative Example II-16 were prepared using SBR3 (glass transition temperature: 25 ° C, bound styrene 15%, vinyl bound 75%, weight average molecular weight 350,000, 70% terminal-modified Z-strength coating solution with polystyrene-butadiene copolymer and SBR2 (glass transition temperature-21 ° C, bound styrene amount 45%, vinyl bound amount) 12%, weight average molecular weight
  • the balance of tan () is improved, and the effect of using conventional end-modified SBR is not sufficient.
  • the fuel consumption of the red fuel can be reduced, and the tan S reduction effect comparable to that of solution polymerization can be obtained by using inexpensive emulsion polymerization SBR.
  • a rubber composition with improved abrasion resistance can be obtained, and by using this as a rubber composition for tire treads, fuel efficiency has been reduced. A tire with excellent performance is provided.

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Description

明 細 書 ゴム組成物の製造方法 技術分野
本発明は加硫物の t a n <5のバラ ンスに優れたゴム組成物の製造方 法、 特に空気人り タイヤ用と して有用なゴム組成物の製造方法に関 する。 背景技術
自動車の低燃費化のためにタイ ヤ ト レ ツ ドゴムの t a n 5のバラ ン スを改良することが提案されており、 具体的には配合成分の分割混 合や末端変性ゴムの使用などが提案されている。
例えば、 特公平 5 — 1 298号公報には、 共役ジェン系重合体の末端 部分に芳香族第 3級ア ミ ノ基を有する共役ジェ ン系重合体を含む加 硫物の反撥弾性及び引張強度を一層改良したゴム組成物が記載され ている。 一方、 特開昭 55 - 1 0434号公報には無定形の 1 , 2 —ポ リ ブ タ ジェンと天然ゴム及び/も しく はポ リ イ ソプレンゴム (又は一部 共役ジェン系ゴムを含んでいてもよい) とからなる原料ゴムにカー ボンブラ ッ クを配合してタイヤ ト レツ ド用ゴム組成物を製造するに 際し、 先ず少なく とも 25重量%の 1 , 2 —ポ リ ブタ ジエンを含む原 料ゴム成分と力一ボンブラ ッ クを特定の割合で混合した後、 残りの 原料ゴム成分を添加混合して自動車の低燃費性と安全性を改善する ことが記載されている。
更に特開平 2 - 1 2924 1号公報には末端変性共役ジェ ン系重合体を 有機溶媒中でカーボンブラ ッ ク と配合して加硫物の引張強度及び耐 摩耗性を改良するこ とが提案されている。 発明の開示
しかしながら、 前記した配合成分の分割混合法や末端変性ゴムの 使用などの技術は例えばオイル及びカーボンブラ ッ クの高配合系に おいては効果がうすいなどの問題があり、 依然と してその改善が求 められている。 分割混合の場合、 特定のゴムの組合せのみが有効で あり、 利用できる範囲が制限されてしま う という問題がある。 また 、 末端変性ポ リ マーとカーボンブラ ッ クを先に混合して乳化重合ポ リ マ一を後から加える方法を採った場合には、 tan (5のバラ ンスは 改良されるが耐摩耗性が低下してしま う という問題が未だある。 従って、 本発明は加硫物の tan Sのバラ ンスに優れたゴム組成物 、 また加硫ゴムの tan5バラ ンスに優れかつ耐摩耗性を向上させた タイヤ ト レ ッ ド用ゴム組成物の製造方法を提供するこ とを目的とす る。
本発明に従えば、 末端変性及び/も しく はカ ップリ ングされたジ ェン系ゴム 20〜 80重量%を含む原料ゴム混合物 ( A ) 50〜90重量部 と、 末端変性されていない少な く と も 1 種のジェン系ゴムからなる 原料ゴム ( B ) 50〜10重量部とからなる原料ゴム 100重量部に対し 、 補強剤 50〜120 重量部と軟化剤 20〜80重量部を混合してゴム組成 物を製造するに際し、 原料ゴム ( A ) の平均ガラ ス転移温度 TgA(°C ) と原料ゴム ( B ) の平均ガラス転移温度 TgB(°C) とが以下の関係 にあり、 TgA+ 20〉 TgB> TgA— 20、 そして原料ゴム (A ) と補強 剤総量の 80重量%以上を 135°C以上の温度で混合した後、 原料ゴム
( B ) と残りの補強剤及び軟化剤を添加混合することを特徴とする 空気入り タイヤ用ゴム組成物の製造方法が提供される。
本発明に従えば、 また、 10万〜 120万の範囲の重量平均分子量 Mw
( A ' ) を有するジェン系原料ゴム ( Α ' ) と、 40万以上の重量平 均分子量 Mw ( B ' ) を有する ジェン系原料ゴム ( Β ' ) とを混合し てゴム組成物を製造するに際し、 重量平均分子量が以下の関係にあ り、
0.08≤ Mw ( A ' ) /Mw ( B ' ) < 1 - ( I I I)
原料ゴム ( Α ' ) の平均ガラ ス転移温度 TgA' (°C) と原料ゴム ( B ' ) の平均ガラス転移温度 TgB' (°C) とが以下の関係にある
TgA' + 20 > TgB' > TgA' — 20 … ( I ' )
ジェン系原料ゴム ( Α ' ) 20〜90重量部と補強剤 50〜 120 重量部と を最初に混合し、 その後ジェン系原料ゴム ( Β ' ) 80〜10重量部と ジェン系原料ゴム ( Α ' ) 及び ( Β ' ) の合計量 100重量部に対し て 20〜 80重量部の軟化剤を添加することを特徴とするゴム組成物の 製造方法が提供される。
本発明に従えば、 更に、 末端変性及び/又はカ ップリ ングされた ジェン系ゴム 20〜 100 重量%を含む原料ゴム ( Α〃 ) 50〜90重量部 と、 末端変性及びノ又は力 ップリ ングされてない少なく と も 1 種の ジェン系ゴムからなる原料ゴム ( Β〃 ) 50〜 10重量部とからなる原 料ゴム 100重量部に対して、 窒素吸着比表面積 130〜200 m / g 、 DBP吸油量 100~ 130 ml/ 100 gのカーボンブラ ッ ク ( X ) を 60 〜 120 重量部と钦化剤 20〜 80重量部を混合してなるゴム組成物にお いて、 原料ゴム ( A〃 ) の平均ガラ ス転移温度 TgA" (°C) と原料 ゴム ( B〃 ) の平均ガラス転移温度 TgB" (°C) とが以下の関係
TgA" + 20〉 TgB" > TgA" — 20
にあり、 原料ゴム ( A〃 ) とカーボンブラ ッ ク総量の 80〜 100 重量 %と軟化剤総量の 50〜100 重量%を以下の関係 : 原料ゴム ( A〃 ) 重量
原料ゴム ( A〃 ) +原料ゴム ( B )
≤ 0.7 ( IV) カーボンブラ ッ ク総量の 80〜 100 重量%の重量
軟化剤総量の 50〜 100 重量%の重量 で 135°C以上の温度で混合した後に、 原料ゴム ( B〃 ) と残りの力 —ボンブラ ッ ク及び軟化剤を添加混合する ことからなるゴム組成物 の製造方法が提供される。
また、 本発明の好ま しい態様によれば、 前記カーボンブラ ッ ク ( X ) に対して、 窒素吸着比表面積 90〜 120 m Z g、 DBP吸油量 90 〜 120 ml/ 100 gのカーボンブラ ッ ク ( Y ) を、 前記 ( X ) と ( Y ) のカーボンブラ ッ クの総和が 60〜 120 重量部となるように混合し てなり、 カーボンブラ ッ ク ( X ) , ( Y ) それぞれの窒素吸着比表 面積 S ( X ) , S ( Y ) が以下の関係
S (Y)
40≤カーボンブラ ッ ク(X) + X力一ボンブラ ッ ク(Y)
S (X)
… ( V ) にあり、 前記原料ゴム ( A〃 ) の平均ガラ ス転移温度 TgA" と原料 ゴム ( B〃 ) の平均ガラ ス転移温度 TgB" とが、 以下の関係
20°C > TgA" > - 45°C
にあり、 また、 前記原料ゴム ( A〃 ) の末端変性されたジェン系ゴ ムが、 溶液重合されたジェン系原料ゴムのゴム分子の合成末端のァ ルカ リ金属またはアルカ リ土類金属の 20 %以上を分子中に一 CO— N く又は - - CS— Nく結合を有する化合物と反応させて得られたスチレ ン一ブ夕 ジェン共重合体ゴム及び Z又はポ リ ブ夕 ジェンゴムであり 、 一方、 前記原料ゴム ( A〃 ) のカ ップリ ングされたジェン系ゴム 力く、 溶液重合されたジェン系原料ゴムのゴム分子の合成末端のアル カ リ金属またはアルカ リ土類金属の 20%以上をハロ ゲン化錫も し く はハロゲン化珪素と反応させて得られたスチ レ ン— ブタ ジエ ン共重 合体ゴム及び/又はポ リ ブタ ジエンゴムであり、 更に、 前記原料ゴ ム ( A〃 ) が溶液重合されたスチ レ ン一 ブタ ジエン共重合体ゴムか らなり、 原料ゴム ( B〃 ) が乳化重合により合成されたスチ レ ン一 ブタ ジェン共重合体ゴムからなる、 前記ゴム組成物の製造方法が提 供される。
本発明によれば、 更にまた、 前記ゴム組成物を使用 して得られる タイヤ用ゴム組成物が提供される。
本発明者らはゴム組成物の tan S力く、 カーボンブラ ッ クなどの充 塡剤近辺のゴム吸着相とはほとんど無関係であり、 マ ト リ ッ ク ス相 によるものであるこ とを見出しカーボンブラ ッ ク表面とマ ト リ ッ ク ス相を出来るだけ隔離するこ とにより tan 5のバラ ンスを改良する ことに成功したものである。
そのために、 本発明の第一の態様によれば、 カーボンブラ ッ クな どの補強剤の表面との反応性が高い末端変性ジェン系ゴム (例えば
SBR)とカーボンブラ ッ クなどの補強剤とをあらかじめ混合するこ と により、 カーボン表面を末端変性ジェ ン系ゴムで覆い、 続いて反応 性が低いジェン系ゴム (例えば乳化重合 SBR)を添加混合することに より、 加硫物の tan< のバラ ンスが改良されたゴム組成物が得られ る。
本発明の第二の態様では、 前記した特定の関係 ( 111)を満足する 2種類のジェン系原料ゴムを用いジェン系原料ゴム ( Α ' ) と捕強 剤とを混合し、 次にこれにジェン系原料ゴム ( Β ' ) と軟化剤を混 合することにより、 加硫物の tan<5のバラ ンスが改良されたゴム組 成物が得られる。 なお、 Mw ( A ' ) /Mw ( B ' ) の比が 0.08未満で は補強剤による捕強性が低下するために破断物性ゃ耐摩耗性が低下 するので好ま し く なく 、 逆に 1 を超えるとマ ト リ ッ ク ス相に補強剤 の効果がおよび tan ( のバラ ンスが低下するので好ま し く ない。 本発明の第一の態様に従えば、 溶液重合により合成されかつ末端 変性された、 そして/又はカ ップリ ングされたジェン系ゴム (例え ばポ リ ブタ ジエンゴム ( BR) 、 スチ レ ン一 ブタ ジエン共重合ゴム(S BR) 、 スチ レ ン一イ ソプレ ン一ブタ ジエン共重合ゴム(S1BR)) を 20 ~80重量%、 好ま し く は 50〜80重量%含む原料ゴム混合物 ( A ) 50 〜90重量部、 好ま しく は 50〜80重量部と、 末端変性されていないジ ェン系ゴム ( B ) (例えば乳化重合も し く は溶液重合された BR, SB R, SIBR)50〜 10重量部、 好ま し く は 50〜20重量部とから成る原料ゴ ムに、 原料ゴム 100重量部当り補強剤 (例えばカーボンブラ ッ ク、 シ リ 力など) 50〜120 重量部、 好ま し く は 60〜100 重量部及び軟化 剤 (例えば芳香族プロセス油、 ナフテ ン系プロセス油など) 20~80 重量部、 好ま しく は 35〜70重量部を配合して成るゴム組成物を製造 するにあたり、 原料ゴム ( A ) の平均ガラス転移温度 TgA (:。 C) と原 料ゴム ( B ) の平均ガラス転移温度 TgB(°C) とが以下の関係 :
TgA+ 20 > TgB> TgA— 20、
好ま し く は
20 > TgA> ― 45で力、つ、
TgA+ 20> TgB> TgA- 10
にあり、 更に、 原料ゴム (A ) と補強剤総量の 80重量%以上、 好ま し く は 85〜100 重量%を先ず 135°C以上、 好ま し く は 130〜150 。C の温度で、 例えばバンバリ一ミ キサーなどの密閉型ミ キサーで混合 し、 次に原料ゴム ( B ) と残りの補強剤及び軟化剤とを、 好ま し く は 135°C以上の温度で混合するこ とによ って所望のゴム組成物を得 ることができる。 本発明の第一の態様において使用される末端変性ジェン系ゴムは
、 特開昭 64 - 60604号公報に記載のように常法に従って、 溶液重合 S BR , B Rなどのゴム分子の合成末端のアルカ リ金属 (例えばい) ゃァ ルカ リ土類金属 (例えば Mg ) を分子中に— CO— N く も し く は— C S— N <結合を有する化合物 (例えば N, N —ジェチルホルムア ミ ド、 N , N—ジメ チルァセ ト ア ミ ド、 N, N— ジメ チルベンズア ミ ドな どのア ミ ド類、 N , N ' — ジメ チル尿素、 N, N ' — ジメ チルェチ レ ン尿素などの尿素類、 £ 一力プロラ クタム、 N —メ チルー ε —力 プロラ ク タム、 Ν —メ チルー 2 — ピロ り ドン、 Ν — ビニル一 2 — ピ 口 リ ドンなどのラ ク タム類など特開昭 6 1— 1 03904号公報に記載の化 合物、 1 , 3 — ジメ チルー 2 —イ ミ ダゾリ ジノ ン、 1, 3 — ジメ チ ルエチ レ ンチォゥ レアなど特開昭 6 1— 268702号公報に記載の化合物 などが挙げられる) と反応させて得ることができる。 この時合成末 端の変性率が高い程効果があり、 通常 20 %以上の変性率のものが使 用される。
本発明の第一の態様において使用されるカ ップリ ングされたジェ ン系ゴムは、 常法に従って、 例えば、 溶液重合されたジェン系ゴム ( S B R, B Rなど) のゴム分子末端のアルカ リ金属も しく はアルカ リ土 類金属 (又は上記方法で末端変性されたジェン系ゴムの残存末端ァ ノレ力 リ金属も し く はアル力 リ土類金属の 20 %以上、 好ま し く は 30〜 50 %を例えばハロゲン化スズも し く はハロゲン化珪素と常法に従つ て反応させて得るこ とができる。
前述の如く 、 本発明の第一の態様に従えば、 第 1 工程で特定のジ ェン系原料ゴム ( A ) と例えばカーボンブラ ッ クを先ず温度 1 35 °C 以上で混合することによりカーボンブラ ッ ク粒子の周囲に末端変性 S B Rなどのゴム吸着相を設け、 それにマ ト リ ッ クス相となる原料ゴ ム ( B ) を配合するので所望の加硫物を得ることができる。 上記混 合温度が 135°C未満では補強剤粒子と末端変性 (及び Z又は力 ップ リ ング化) ジェン系ゴム ( A ) との反応が不充分で所望の効果は得 られない。
本発明の第二の態様に従えば、 分子量の範囲が 10万〜 120万、 好 ま し く は 12万〜 90万の ジェ ン系原料ゴム ( Α ' ) の重量平均分子量 Mw ( Λ ' ) と、 分子量の範囲が 40万以上、 好ま し く は 50万〜 150万 のジェン系原料ゴム ( B ' ) の重量平均分子量 Mw ( B ' ) が以下の 関係にあり、
0.08≤Mw ( A ' ) / w ( B ' ) < 1 … (III)
好ま し く は 0. l≤ w ( A ' ) /Mw ( B ' ) ≤ 0.8
原料ゴム ( Α ' ) の平均ガラ ス転移温度 TgA' (°C) と原料ゴム ( B ' ) の平均ガラス転移温度 TgB' (°C) とが以下の関係にある TgA' +20〉 TgB' > TgA' — 20 … ( I ' )
好ま し く は TgA' + 20> TgA' 一 10
20 > TgA' >— 45 - ( I I ' )
ジェン系原料ゴム ( A) 20〜90重量部、 好ま し く は 50〜80重量部と 補強剤 (例えばカーボンブラ ッ ク、 シ リ カなど) 50〜 120 重量部、 好ま し く は 60〜100 重量部とを最初に接触させて、 その後ジェ ン系 原料ゴム ( Β ' ) 80〜10重量部、 好ま し く は 50〜20重量部と ジェン 系原料ゴム ( Α ' ) 及び ( Β ' ) の合計量 100重量部に対して 20〜 80重量部、 好ま し く は 35〜70重量部の軟化剤 (例えば芳香族プロセ ス油、 ナフテ ン系プロセス油など) を添加するこ とによって加硫物 の tanSがバラ ンス したゴム組成物が製造される。 上記原料ゴムと しては有機溶剤に溶解した原料ゴム又は水系ェマルジ ヨ ンにした原 料ゴムを用いるこ とができる。
本発明者らは、 更にカーボンブラ ッ ク と してあるグレー ド以上の ものを少く と も 1 種類以上を用いて、 特定条件下ポリマーとの前混 合の段階で、 ポ リマー Zカーボンゲルからなるタイ 卜なネ ッ ト ヮ一 クを形成させるこ とによ り、 耐摩耗性の向上を図るこ とにも成功し たものである。
そのために、 前記第一の手段では、 カーボンブラ ッ ク との反応性 が高い、 末端変性及びノ又はカ ツプリ ン グされたジェ ン系ゴムを含 む原料ゴムを力一ボンブラ ッ ク と接触させて力一ボンブラ ッ クの表 面を覆い、 続いて反応性の低い末端変性及び/又はカ ップリ ングさ れてないジェ ン系ゴムからなる原料ゴムを追加することで、 加硫ゴ ムの tan (5バラ ン スに優れたタイヤ ト レ ッ ド用ゴム組成物を得るた めに用いるカーボンブラ ッ ク含有ゴム組成物を提供する こ とができ 、 更に、 前混合する原料ゴムとカーボンブラ ッ ク と軟化剤の配合量 の関係を特定の条件に設定するこ とで、 加硫ゴムの耐摩耗性を改善 したタイヤ 卜 レ ツ ド用組成物を得るために用いるカーボンブラ ッ ク 含有ゴム組成物を提供するこ とができる。
本発明の第三の態様において使用されるカーボンブラ ッ ク と して は、 窒素吸着比表面積(ASTM D 3037に準拠して測定) 130〜 200 m 2 Z g、 DBP吸油量 (J1S K 6221に準拠して測定) 100〜130 ml/ 100 gの高グレー ドのカーボンブラ ッ ク ( X ) の単独か、 あるいは、 こ のカーボンブラ ッ ク (X ) と窒素吸着比表面積 90〜120 m : g ,
DBP吸油量 90〜 120 ml/ 100 gのカーボンブラ ッ ク (Y ) との 2種 のカーボンブラ ッ ク混合体を、 いずれの場合にも 60〜 120 重量部の 範囲で用いられる。 後者のカーボンブラ ッ クの混合系で用いる場合 には、 その配合比は適宜選定して用いられるが、 得られる加硫ゴム 組成物が耐摩耗性を有するようにするため、 これらカーボンブラ ッ ク (X ) , ( Y ) の配合は、 それぞれの窒素吸着比表面積を S ( X ) , S ( Y ) とするときに以下の関係を満足するように定めること が必要である。 S (Y)
40≤力一ボンブラ ッ ク(X) + X力一ボンブラ ッ ク(Y)
S (X)
… ( V ) しかるに、 本発明の第三の態様に従えば、 溶液重合により合成さ れかつ末端変性及び/又は力 ップリ ングされたジェン系ゴム (例え ば、 ポ リ ブタ ジエンゴム ( BR) 、 スチ レ ン一ブタ ジエン共重合ゴム (SBR) 、 スチ レ ン—プロ ピ レ ン一ブタ ジエン共重合ゴム(SIBR)) を 20〜100 重量%、 好ま し く は 20〜80重量%、 最も好ま し く は 50〜80 重量%含む原料ゴム ( A〃 ) 50〜90重量部、 好ま し く は 50〜80重量 部と、 末端変性及び Z又はカ ップリ ングされていない少なく と も 1 種のジェ ン系ゴム (例えば、 乳化重合も し く は溶液重合された BR, SBR, SIBR)からなる原料ゴム ( B〃 ) 50~ 10重量部、 好ま し く は 50 〜20重量部とから成る原料ゴム 100重量部に対して、 窒素吸着比表 面積 130〜200 m 2 / g、 DBP吸油量 100〜i30 ml/ 100 gのカー ボンブラ ッ ク ( X ) の単独か、 あるいはこのカーボンブラ ッ ク ( X ) と窒素吸着比表面積 90〜120 m 2 Zg、 DBP吸油量 90〜 120 ml 100gのカーボンブラ ッ ク (Y ) との混合体を 60~120 重量部、 好 ま し く は 60〜 100 重量部、 及び軟化剤 (例えば、 芳香族プロセス油 、 ナフテン系プロセス油など) 20〜80重量部、 好ま し く は 35〜70重 量部を配合して成るゴム組成物を製造するにあたり、 原料ゴム ( A " ) の平均ガラ ス転移温度 TgA (°C) と原料ゴム ( B〃 ) の平均ガ ラ ス転移温度 TgB (°C) とが以下の関係 :
TgA" + 20> TgB" > TgA" 一 20、
好ま し く は
20 > TgA" > 一 45で力、つ、
TgA" + 20 > TgB" :' TgA" ― 10
にあり、 更に、 原料ゴム (八〃 ) と力一ボンブラ ッ ク総量の 80〜 10 0 重量%、 好ま し く は 85〜100 重量%と軟化剤を以下の関係 原料ゴム ( A〃 ) 重量
原料ゴム ( A〃 ) +原料ゴム ( B " )
≤ 0.7 ( IV) 力ーボンブラ ッ ク総量の 80〜100 重量%の重量
軟化剤総量の 50〜100 重量%の重量 で、 先ず 135°C以上、 好ま しく は 130〜150 °Cの温度で、 例えばバ ンバリー ミ キサーなどの密閉型 ミ キサーで混合し、 次に原料ゴム ( B " ) と残りのカーボンブラ ッ ク、 軟化剤及びその他配合剤とを、 好ま し く は 135°C以上の温度で混合するこ とによって所望のゴム組 成物を得るこ とができる。
本発明の第三の態様において使用される末端変性ジェン系ゴムは 、 特開昭 64- 60604号公報に記載のように、 常法に従って、 溶液重合 SBR, BRなどのゴム分子の合成末端にアルカ リ金属 (例えば Li) や アルカ リ土類金属 (例えば Mg) を、 分子中に一 CO— N < も し く は一 CS— Nく結合を有する化合物 (例えば、 N, N— ジェチルホルムァ ミ ド、 N , N— ジメ チルァセ ト ア ミ ド、 N, N— ジメ チルペンズァ ミ ドなどのア ミ ド類、 N , N ' — ジメ チル尿素、 N , N ' — ジメ チ ルエチレン尿素などの尿素類、 ε —力プロラ ク タム、 Ν—メ チルー ε —力プロラ ク タム、 Ν—メ チルー 2 — ピロ リ ドン、 Ν— ビニルー 2 — ピロ リ ドンなどのラ ク タム類など特開昭 61— 103904号公報に記 載の化合物、 1 , 3 —ジメ チル一 2 —イ ミ ダゾリ ジン、 1 , 3 — ジ メ チルエチ レ ンチォゥ レアなど特開昭 61— 268702号公報に記載の化 合物などが挙げられる) と反応させて得るこ とができる。 この時、 合成末端の変性率が高い程効果があり、 通常 20%以上の変性率のも のが使用される。 本発明の第三の態様において使用されるカ ツプリ ングされたジェ ン系ゴムは、 常法に従って、 例えば、 溶液重合されたジェ ン系ゴム
(SBR, BRなど) のゴム分子末端のアル力 リ金属も し く はアル力 リ土 類金厲 (又は、 上記方法で末端変性されたジェ ン系ゴムの残存末端 アル力 リ金属も し く はアル力 リ土類金属の 20 %以上、 好ま し く は 30 - 50 % ) を、 例えばハロ ゲ ン化スズも し く はハ ロ ゲ ン化珪素と常法 に従って反応させて得るこ とができる。
前述の如く 、 本発明の第三の態様に従えば、 第 1 工程で特定のジ ェン系原料ゴム ( A ) と特定のカーボンブラ ッ クを先ず温度 135°C 以上で混合することにより、 カーボンブラ ッ ク粒子の周囲に末端変 性 SBRなどのゴム吸着相を設け、 それにマ 卜 リ ッ ク ス相となる原料 ゴム ( B ) を配合するので、 所望の加硫物を得るこ とができる。 上 記混合温度が 135°C未満では、 カーボン粒子と末端変性 (及び Z又 はカ ップリ ング化) ジェン系ゴム (A ) との反応が不充分で所望の 効果は得られない。
本発明の第一〜第三の態様に従つたゴム組成物には、 前記ポリ マ 一分、 補強剤及び軟化剤に加えて、 硫黄、 加硫促進剤、 老化防止剤 、 その他の充璲剤、 可塑剤などの自動車タイヤ用その他のゴム組成 物に一般に配合されている各種添加剤を配合するこ とができ、 かか る配合物は一般的な方法で加硫するこ とができる。 これらの添加剤 の配合量も、 一般的な量とするこ とができる。 例えば、 硫黄の配合 量は、 ゴム成分 100重畺部当り 0. 5重量部以上、 更に好ま し く は 1 . 0〜2. 5 重量部とするのが好ま しい。 加硫条件も一般的な範囲であ る。 これらの添加剤は、 前記第 1 工程及び第 2工程の完了後に配合 するのが一般である力 これに限定される ものではない。 実施例 以下、 実施例によって本発明を更に説明するが、 本発明の範囲を これらの実施例に限定する ものでないこ とは言う までもない。
実施例 I 一 1 〜 ! ー 2及び比較例 I 一 1 〜 〖 一 4
実施例 I 一 1 及び比較例 I 一 1 ~ I 一 2 は SBR— 1 (ガラス転移 点温度一 30°C、 結合スチ レ ン量 20%、 ビニル結合量 65%、 重量平均 分子量 35万の末端変性 カ ップリ ング処理溶液重合スチ レ ンーブ夕 ジェン共重合体) と、 SBR— 2 (ガラ ス転移点温度一 21°C、 結合ス チ レ ン量 45%、 ビニル結合量 12%、 重量平均分子量 120万の 33.3% 油展の乳化重合スチ レ ン一ブタ ジエン共重合体) とを原料ゴムと し て使用 し、 表 I 一 1 に示すように、 他の成分を配合して加硫物性を 評価した。 結果も表 I 一 1 に示す。
加硫物性( tan S ) は以下のようにして測定した。
東洋精機製作所製レオログラ フ ソ リ ツ ドを用い、 初期歪み = 10% 、 動的歪み = 2 %、 周波数 = 20Hzで粘弾性を測定した (試料幅 5 mm 、 温度 0 °C及び 40°C)
なお、 加硫物性において 0 の tan 5は高いほど湿潤路面での摩 擦力が大き く (タイヤのグリ ップ力が高い) 40°Cの tan<5は低いほ ど定エネルギー変形におけるエネルギー損失が小さい (タイヤのこ ろがり抵抗が小さい) ことを示す。 本発明では tan0 ( 0 °C) Z t an ( (40°C) (表において ( a ) Z ( b ) で表示) の値で評価し、 こ の値が大きいほど tan Sのバラ ンスが良好 (即ちタイヤのグリ ップ 力が高く ころがり抵抗が小さい) であることを示している。
比較例 I 一 1 (標準例) は両方の工程のゴム組成が同一になるよ うに したものであり、 実施例 I 一 1 は油展乳化重合 SBRをすベて第 2工程にて投入したものであり、 40°Cの tanSが約 10%低下し、 か つ tan (5の温度勾配が大き く 、 タイヤのグリ ップ力を保持しつつ低 燃費化が達成出来ることを示している。 一方比較例 I 一 2 は変性溶 液重合 SBRのう ち 30重量部を第 2工程で投入したものであり、 実施 例 I 一 1 とは対照的に tan 5の温度勾配は悪化している。
実施例 I 一 2及び比較例 I — 3 ~ I — 4 は SBR— 1 (ガラス転移 点温度一 30°C、 結合スチ レ ン量 20%、 ビニル結合量 65%、 重量平均 分子量 35万の末端変性/カ ツプリ ング処理溶液重合スチレンーブタ ジェン共重合体) 70重量部と、 SBR— 2 (ガラ ス転移点温度一 36°C 、 結合スチ レ ン量 33%、 ビニル結合量 13%、 重量平均分子量 72万の 33.3 %油展の乳化重合スチ レ ン—ブタ ジエン共重合体を原料ゴムと して 30重量部使用した例である。 これらの例でも前記例と同様に本 発明に係る実施例 I 一 2 は比較例 I 一 3 (標準例) や比較例 I 一 4 に比較して tanS改善の効果が認められた。
表 I — 1
比較例 実施例 比較例 比較例 実施例 比較例
I - 1 ' I 一 1 I 一 2 I 一 3 ' I 一 2 I 一 4 配合成分
第 1工程 (温度 140°C)
SBR- 1 49 70 40 49 70 40
SBR- 2 31.5 45
SBR- 3 31.5 45 力一ボンブラックー 1 60 60 60 60 60 60 酸化亜鉛 3 3 3 3 3 3 ステアリ ン酸 2 2 2 2 2 2 老化防止剤 (6 C) 3 3 3 3 3 3 芳香族系プロセスオイル 20 20 20 20 20 20 第 2工程 (温度 135°C)
SBR— 1 21 30 21 30
13.5 45
SBR— 3 13.5 45
最終工程 (温度 70°C)
2 2 2 2 2 2 加硫促進剤(DPG) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 加硫促進剤(CZ) 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 加硫物性
(a) tan5(0 °C) 1. 03 1. 08 1. 02 0.88 0. 90 0. 89
(b) tan<5 (40°C) 0. 31 0. 28 0. 32 0.27 0. 25 0. 27 温度勾配
(a)Z(b) 3. 3 3. 9 3. 2 3.3 3. 6 3. 3 標準例
実施例 I 一 3〜 I — 4 及び比較例 I — 5〜 ! — 8
比較例 I 一 5 (標準例) 及び比較例 I 一 ii は前記 SBR— 1 70重量 部と BR— 1 (シス結合量 30%、 ビニル結合量 13%、 重量平均分子量 30万の溶液重合ブタ ジエン重合体) 30重量部とを使用 して表 11に示 すようにして配分した例である。 これらの原料ゴムの Tgの相違は 60 °Cであり、 本発明の条件を満たしておらず、 前記非変性油展乳化重 合 SBRを第 2工程で投入しても tan δの改善効果は認められなかつ た。
実施例 I 一 3〜 I _ 4 並びに比較例 I 一 7 (標準例) 及び比較例 I 一 8 は、 SBR— 4 (ガラ ス転移温度一 25°C、 結合スチ レ ン量 15% 、 ビニル結合量 80%、 重量平均分子量 35万の末端変性 Zカ ップリ ン グ処理溶液重合スチ レ ン一ブタ ジエン重合体) 60重量部と前記 SBR -2 40重量部を原料ゴムと して使用 して表 I — 2 を示すようにして 配合した例である。
比較例 I - 7 (標準例) はすべての原料ゴムを第 1 工程で投入し たものであり、 比較例 I 一 8 (標準例) は第 1 及び第 2工程のゴム 組成が同一になるように したものである。 これらを混合方法の相違 の効果を見ると、 表 I 一 2 に示すように、 第 2工程で原料ゴムを追 加添加する方法では 40°Cの tan 5の低下効果が生じるが、 0 °Cの t an 5 も低下してしまい tan 5の温度勾配の改善は認められなレ、。
一方、 本発明の実施例 I 一 3及び I 一 4では表 I ― 2 に示すよう に 40°Cの tanSが低下し、 また tan 5の温度勾配が改良されている こ とが明らかである。 表 I — 2
比較例 比較例 比較例 比較例 実施例 実施例
I - 5 *' I 一 6 I - 7 I - 8 *' I 一 3 I 一 4
.5
Figure imgf000019_0001
加硫物性
(a) tan^ ( 0 °C) 0.54 0.5 1.04 1.00 1.01 1.07
(b) tan0 (40°C) 0.25 0.2 0.58 0.56 0.51 0.49 温度勾配
(a)Z(b) 2.2 2.1 1.8 1.8 2.0 2.2 標準例
表 I 一 3 は SBR— 1 (ガラス転移点温度一 30°C、 結合スチレン量 20%、 ビニル結合量 65%、 重量平均分子量 35万の末端変性/カ ップ リ ング処理溶液重合スチレン一ブタ ジエ ン共重合体) 及び SBR— 2
(ガラス転移点温度— 21て、 結合スチ レ ン量 45%、 ビニル結合量 12 %、 重量平均分子量 120万の 33.3%油展乳化重合スチレン -ブ夕 ジ ェン重合体) 及び SBR— 5 (ガラ ス転移点温度一 36°C、 結合スチ レ ン量 35%、 ビニル結合量 14%、 重量平均分子量 82万の 33.3%油展乳 化重合スチ レ ン一ブタジエン重合体) での例である。
比較例 I - 9 は加硫系以外の全ての配合剤を第一工程で加えたも のであり、 比較例 I 一 10及び I - 11は本発明とは逆に変性溶液重合
SBRを第 2工程で加えた場合の例である。 表 I 一 3 に示すように、 本発明である実施例 I — 5 は比較例 I — 9 に対して、 0 °Cの tan 5 が上昇し、 40°Cの tan (5が低下しており、 tan 5勾配も大き く 、 夕 ィャのグリ ップカを保持しつつ低燃費化が達成できるこ とを示して いる。 また、 逆に変性溶液重合 SBRを第 2工程で加えた場合の比較 例 I 一 i 0に対して、 比較例 I 一 9 に対して、 0 °Cの tan (5が低下し 、 40°Cの tanSが上昇しており悪化傾向にある。 実施例 1 一 6及び 比較例 I 一 11も同様である。
表 I 一 3
比較例 比較例 実施例 比較例 実施例 卜 9 *' I 一 10 I 一 5 I 一 11 I 一 6 -)Η
> 1 丄 fe mLjS I4 in ヽ
U しリ
DK 1 7Π U. Π U π Π 7 /Π U. Π U 4 πU. U ι υ. υ
CRD一 O
40. u
CDD„ ς
40. U
/ノ— ; M、 ノ、ノブノ' ノ 、'ン、/ ノク 一 厶? fin Π fin Π βη η υ υυ.リ fin π
1し ϋϋίϋ Q. Π υ 0 Q. η υ Q. Π υ 0 Q. 0 ステアリン酸 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 老化防止剤 (6 C) 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 芳香族系プロセスオイル 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 第 2工程 (温度 135 °C)
SBR- 1 ― 30.0 —— 30.0 ―
SBR- 2 — 45.0 — 最終工程 (温度 70°C)
粉末硫黄 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 加硫促進剤 CZ 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 加硫物性
(a) tan (5 ( 0 °C) 1.04 1.04 1.10 0.89 0.92
(b) tan<5 (40°C) 0.40 0.43 0.36 0.35 0.32 温度勾配
(a)/(b) 2.6 2.4 3.1 2.5 2.9 標準例
なお、 表 I 一 1 〜 I 一 3 に示した配合成分は以下の通りである。 SBR- 1 : ガラス転移点温度一 30°C、 結合スチ レ ン量 20%、 ビニル 結合量 65%、 重量平均分子量 35万の末端変性及びカ ップリ ン グ処理 を併用 した溶液重合スチ レ ン一 ブタ ジエン共重合体
SBR— 2 : ガラ ス転移点温度一 21°C、 結合スチ レ ン量 45%、 ビニル 結合量 12%、 重量平均分子量 〖20万の 33.3%油展乳化重合スチ レ ン ーブタ ジェ ン重合体
SBR- 3 : ガラ ス転移点温度一 36°C、 結合スチ レ ン量 33%、 ビニル 結合量 13%、 重量平均分子量 72万の 33.3%油展乳化重合スチ レ ン一 ブタ ジェン重合体
SBR- 4 : ガラ ス転移点温度— 25°C、 結合スチ レ ン量 15%、 ビニル 結合量 80 %、 重量平均分子量 35万の末端変性及びカ ツプリ ング処理 を併用 した溶液重合スチ レ ン一ブタ ジエン共重合体
SBR- 5 : ガラ ス転移点温度— 36°C、 結合スチ レ ン量 35%、 ビニル 結合量 14%、 重量平均分子量 82万の 33.3%油展乳化重合スチ レ ン一 ブ夕 ジェン重合体
BR- 1 : ガラ ス転移点温度一 90°C、 シス結合量 30%、 ビニル結合量 13%、 重量平均分子量 30万の溶液重合ブタ ジエン重合体
カーボンブラ ッ ク 一 1 : 窒素吸着比表面積 117m2 Z g、 DBP吸油 量 112ml/ 100 g
カーボンブラ ッ ク一 2 : 窒素吸着比表面積 I50m 2 / g、 DBP吸油 量 127mlZ 100 g
酸化亜鉛 : 亜鉛華 3号
ステア リ ン酸 : 工業用ステア リ ン酸
老化防止剤 6 C : N— フ エ二ルー N ' — ( 1 , 3 — ジメ チルブチル
) 一 ρ— フ エ二 レ ン ジァ ミ ン
ァ ロマオイ ル : 芳香族プロセスオイ ル 粉末硫黄 : 5 %油処理の粉末硫黄
加硫促進剤 CZ: N— シ ク ロへキ シルー 2 —べンゾチア ジルスルフ エ ンア ミ ド
加硫促進斉 ij DPC: ジフ ヱ二ルグ了二 ジ ン
実施例 I 1一 ] 〜 I 1一 7及び比較例 I 1一 1 〜 1 I -上
〔配合成分〕
実施例 Π - 1 ~ 11一 7及び比較例 11一 1 〜 Π - 6の各例の配合に 用いた配合成分は、 以下のとおりである。
SBR1 : ガラ ス転移点温度— 30° (:、 結合スチ レ ン量 20%、 ビニル結合 量 65%、 重量平均分子量 35万、 カ ップリ ング率が 75%の末端変性ノ 力 ップリ ング処理溶液重合スチ レ ン一ブタ ジエン共重合体
SBR2: ガラ ス転移点温度— 21°C、 結合スチ レ ン量 45%、 ビニル結合 量 12%、 重量平均分子量 120万の 33.3%油展乳化重合スチレンーブ 夕 ジェ ン重合体
SBR3: ガラス転移点温度— 25°C、 結合スチ レ ン量 15%、 ビニル結合 量 75%、 重量平均分子量 35万、 カ ップリ ング率が 70%の末端変性/ 力 ップリ ング処理溶液重合スチ レ ンーブタ ジェ ン共重合体 カーボンブラ ッ ク 1 : 窒素吸着比表面積 150m :' Z g、 DBP吸油量 127ml/ 100g
カーボンブラ ッ ク 2 : 窒素吸着比表面積 117m 2 ,,' g DBP吸油量
112ml/ 100 g
酸化亜鉛 : 亜鉛華 3号
ステア リ ン酸 : 工業用ステア リ ン酸
老化防止剤 6 C : N—フ ヱニルー N ' ― ( 1 , 3 — ジメ チルブチル
) 一 p— フ エ二 レ ン ジァ ミ ン
ァロマオイ ル : 芳香族プロセスオイ ル
粉末硫黄 : 5 %油処理の粉末硫黄 加硫促進剤 CZ : N — シク ロへキシル一 2 —ベン ゾチア ジルスフ ェ ン ァ ミ ド
〔サンプルの調製〕
実施例 I 1一 1 - I I - 7 及び比較例 1 1一 1 〜 1 I— 6の各例の測定に 用いたサンプルは、 以下のように調製した。
2 ステップ混合の場合、 1 ステップ目は、 加硫促進剤と硫黄を除 く成分を 1. 8リ ッ トルの密閉型ミ キサーで 3 〜 4分間混練し、 150 土 5 °Cに達した時に放出 したマスタ一バッチを 2 ステップ目に残り の成分と共に 1. 8リ ッ トルの密閉型ミ キサーで 3 〜 5 分間混練し、
165 = 5 °Cに達した時に放出した 2 ステ ッ プ目のマスターパ ッ チに 加硫促進剤と硫黄を 8 ィ ンチのオープンロール混練し、 ゴム組成物 を得た。 1 ステ ッ プ混合の場合、 加硫促進剤と硫黄を除く 成分を 1 . 8リ ッ トルの密閉型 ミ キサーで 3 〜 4 分間混練し、 165土 5 °Cに達 した時に放出したマスタ ーバ ッ チに加硫促進剤と硫黄を 8 ィ ンチの オープンロール混練し、 ゴム組成物を得た。
次に、 この組成物を 15 X 15 X 0. 2 cmの金型中で 160°Cで 20分プレ ス加硫して目的とする試験片を調整し、 加硫物性を評価するサンプ ルを得た。
〔試験方法〕
実施例 Π - 1 〜 1 1一 7及び比較例 1 I一 1 〜 1 1一 6 において得られ た組成物の加硫物性の試験方法は、 以下のとおりである。
加硫物性
1 ) 300 %変性応力、 破断強度 : J 1 S K 6251 (ダンベル状 3 号形) に準拠して測定
2 ) t an ^ : 東洋精機製作所製粘弾性装置レオ口グラ フ ソ リ ッ ドに て 20Hz、 初期伸長 10 %動歪み 2 %で測定 (試料幅 5 mm、 温度 0 °C及 び 60てで測定) 3 ) 耐摩耗性 : ラ ンボ一 ン型摩耗試験機で測定し、 摩耗減量を指数 表示
参照試験片での減量
耐摩耗性 (指数) = 100
各試験片での減量
但し、 参照試験片は各表 II— 1 〜 Π— 2 においてそれぞれ、 比較例
11一 1 及び II一 6 と して算出 した。
実施例 11一 1 〜 11一 4及び比較例 11一 1 〜 Π - 5
実施例 Π— 1 -11- 4及び比較例 II— 1 〜 11— 5 は、 SBR1 (ガラ ス転移点温度一 30°C、 結合スチ レ ン量 20%、 ビニル結合量 65%、 重 量平均分子量 35万、 力 ップリ ング率 75 %の末端変性/力 ップリ ング 処理溶液重合スチレン一ブタ ジエン共重合体) と、 SBR2 (ガラス転 移点温度 - 21°C、 結合スチ レ ン量 45%、 ビニル結合量 12%、 重量平 均分子量 120万の 33.3%油展乳化重合スチ レ ン—ブタ ジエ ン重合体 ) とを原料ゴムと して使用 し、 表 Π— 1 に示すように、 他の成分を 配合して加硫物性を評価した。 結果を以下の表 11一 1 に示す。
表 I I— 1
ν\ τ ν\ t卜 例 ま施例 ま ifc例 ま施例 B- 例
II- 1 11- 2 11- 3 11- 4 II- 1 II- 2 11- 3 11- 4 I [- 5 匚
( 1 STEP)
SBR1 70.0 70.0 70.0 70.0 65.0 60.0 55.0 50.0 40.0
SBR2 45.0 45.0 45.0 - 一 ― ― ― 45.0 力一ボンブラ ック 1 ― 10.0 20.0 ― 7, 0 10.0 15.0 20.0 ― 力一ボンブラック 2 60.0 50.0 40.0 60.0 53, 0 50.0 45.0 40.0 60.0
Rぉ レ ffi^l ο 9.0 υ Q (] υ Q. Π υ ο, υ 0. U ϋ. U 0 o. u n ステアリ ン酸 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 老化防止剤 6 C 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 ァロマオイル 30.0 30.0 30.0 30.0 27.5 25.0 22.5 20.0 30.0 f toカ木ホ航 9 η 9 n 9 Π ο η 9 Π U 乙, U U η υ c
丄. 1. J 1. D 1 1 c
. ς 丄. 1 丄 . 0 1.0
SBR1
SBR2 4b. U □ζ. □U. U 0 ( . D ί u. U
(V) の係数 1 37 41 45 37 40 41 43 45 37
(IV) の係数 2 0.75 0.75 0.75 0.35 0.30 0.25 0.21 0.17 0.53
-加硫物性 -
300%変形応力 (MPa) 7.9 7.5 7.3 9.1 8.7 8.0 7.5 7.1 9.1 破断強度 (MPa) 16.5 16.2 16.3 18.2 16.9 17.4 17.4 17.8 18.3
1.077 1.050 1.044 1.148 1.067 1.141 1.156 1.147 1.017 tan5 (60°C) 0.237 0.265 0.279 0.213 0.215 0.222 0.230 0.233 0.258 tan (5勾配 (0 °CZ60°C) 4.54 3.96 3.74 5.39 4.96 5.14 6.03 4.92 3.94 耐摩耗性指数 100 97 100 100 105 106 108 124 96
表 11 - 1 の結果より、 本発明で規定する要件を全て満足する実施 例 H - 1 〜 Π— 4 のゴム組成物では、 式 1 V及び Vの条件を満足し、 tan (5のバラ ンスが良好で、 かつ耐摩耗性にも優れているこ とがわ かる。 これに対して、 比較例 II一 2, II— 3 のよう に、 比較例 II一 1 に対し力一ボンブラ ッ ク 1 を所定量配合しても、 SBR 1 と 2のゴ ム成分の分割混合を採らず、 また式 Vの条件を満足しない場合には 、 tan5のバラ ンスが悪く 、 かつ耐摩耗性も改善されないこ とを示 している。 また、 比較例 11一 4 のよう に、 高グレー ドのカーボンブ ラ ッ クであるカーボンブラ ッ ク 1 を用いなかった場合は、 SBR 1 と 2のゴム成分の分割混合を採ったと きでも、 式 IV及び Vの条件を満 足せず、 tanSのバラ ンスは優れる も耐摩耗性の向上がないことを 示している。 更に、 比較例 11一 5 のように、 高グレー ドのカーボン ブラ ッ クであるカーボンブラ ッ ク 1 を用いなかった場合は、 第 1 ス テツプで SBR 1 と 2、 そ して第 2 ステツプで SBR1使用のゴム成分の 分割混合を採ったときでも、 式 IVの条件を満足せず、 結果的に tan (5のバラ ンス及び耐摩耗性と も劣ることを示している。
実施例 Π - 5 〜 H - 7及び比較例 11一 6
実施例 Π— 5 〜 H 7 及び比較例 I I一 6 は、 SBR3 (ガラス転移点 温度一 25°C、 結合スチ レ ン量 15%、 ビニル結合量 75%、 重量平均分 子量 35万、 カ ツプリ ング率 70%の末端変性 Z力 ップリ ング処理溶液 重合スチ レ ン—ブタ ジエ ン共重合体) と、 SBR2 (ガラス転移点温度 一 21°C、 結合スチ レ ン量 45%、 ビニル結合量 12%、 重量平均分子量
120万の 33.3%油展乳化重合スチ レ ン—ブタ ジエン重合体) とを原 料ゴムと して使用 し、 表 11一 2 に示すように、 他の成分を配合して 加硫物性を評価した。 結果を以下の表 II一 2 に示す。 表 11— 2 比較例 実施例 実施例 実施例 I [ - 6 [1- 5 11 - 6 11一 7
( i STEP)
SBR3 40.0 40.0 40.0 40.0
SBR2 90.0 65.0 40.0 30.0 カーボンブラ ッ ク 1 100 0
g φ #a 3.0 3.0 3.0 ステア リ ン酸 2.0 9 0 2.0 2.0 老化防止剤 6 C 3.0 3 o 3.0 3.0
Tロマ才ィ ノレ 45.0 45.0 50.0 粉末硫萤 3.0 3.0 3.0 カロ硫促進斉 IJCZ 2.0 9 0 2.0 2.0
( 2 STEP)
SBR2 25.0 45.0 60.0
( V ) の係数 1 100 100 100 100
(IV) の係数 2 0.75 0.55 0.39 0.36 一加硫物性一
300%変形応力 (MPa) 7.6 8.1 7.9 8.0 破断強度 (MPa) 16.2 16.5 16.4 16.7 tan <5 ( 0 °C) 0.930 0.951 0.974
tan (5 (60°C ) 0.495 0.489 0.481 0.473 tan (5勾配 ( 0 °C/60°C) 1.88 1.95 2.02 2.07 耐摩耗性指数 100 106 116 123 一 2 の結果よ り、 本発明で規定する要件を全て満足する実施 5 I I一 7のゴム組成物では、 式 1 V及び Vの条件を満足し、 tan ( のバラ ンスが良好で、 かつ耐摩耗性にも優れているこ とがわ かる。 これに対して、 比較例 11一 6 のように、 カーボンとの反応性 の良い SBR3を SBR2と共に使用 し、 かつ高グレー ドの力一ボンである カーボンブラ ッ ク 1 を用いた場合であっても、 これらを他の成分と 一括混合した場合には、 式 Vの条件を満足せず、 tan Sのバラ ンス 及び耐摩耗性と も実施例のものより劣るこ とを示している。 産業上の利用可能性
以上説明したように、 本発明の第一及び第二の態様に従えば、 t an ( のバラ ンスが改良され、 従来の末端変性 SBRでは使用効果が十 分でなかつた汎用 · HPT 系タイヤ 卜 レ ツ ドの低燃費化が可能となり 、 また廉価な乳化重合 SBRを使用 して溶液重合なみの tan S低減効 果を得ることができる。 更に本発明の第三の態様に従えば、 〖an <5 のバラ ンスを改良した上、 更に耐摩耗性をも向上させたゴム組成物 を得ることができ、 これをタイヤ ト レッ ド用ゴム組成物に用いるこ とで、 低燃費化を図った性能の優れたタイヤが提供される。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 末端変性及び Zも し く はカ ツプリ ングされたジェ ン系ゴム 20 〜80重量%を含む原料ゴム混合物 ( Λ ) 50〜90重量部と、 末端変性 されていない少な く と も 1 種のジェン系ゴムからなる原料ゴム ( B ) 50〜 10重量部とからなる原料ゴム 100重量部に対し、 捕強剤 50〜 120 重量部と軟化剤 20〜80重量部を混合してゴム組成物を製造する に際し、 原料ゴム (A ) の平均ガラ ス転移温度 TgA (°C) と原料ゴ ム ( B ) の平均ガラス転移温度 TgB (°C) とが以下の関係にあり、
TgA+ 20〉 TgB> TgA— 20 … ( I )
かつ、 原料ゴム ( A) と補強剤総量の 80重量%以上を 135°C以上の 温度で混合した後、 原料ゴム ( B ) と残りの補強剤及び軟化剤を添 加混合する こ とを特徴とするゴム組成物の製造方法。
2. 原料ゴム ( A) の平均ガラス転移温度 TgA (°C) が以下の範 囲にある請求の範囲第 1 項に記載のゴム組成物の製造方法。
20〉 TgA>― 45 … ( II)
3. 原料ゴム ( A ) の末端変性されたジェン系ゴムが、 溶液重合 されたジェン系原料ゴムのゴム分子の合成末端のアルカ リ金属また はアル力 リ土類金属の 20%以上を分子中に一 CO— Nく も し く は— CS 一 N <結合を有する化合物と反応させて得られたスチ レ ン一ブタ ジ ェン共重合体ゴム及び Zまたはポ リ ブタ ジェンゴムである請求の範 囲第 1 項又は第 2項に記載のゴム組成物の製造方法。
4. 原料ゴム ( A ) のカ ップリ ングされたジェ ン系ゴムが、 溶液 重合された原料ジェン系ゴムのゴム分子の合成末端のアルカ リ金属 またはアル力 リ土類金属の 20 %以上をハロ ゲン化錫も し く はハロゲ ン化珪素と反応させて得られたスチ レ ン一ブタ ジエン共重合体ゴム 及び/またはポリ ブタ ジェンゴムである請求の範囲第 】 項〜第 3項 のいずれか i 項に記載のゴム組成物の製造方法。
5. 原料ゴム ( A ) が溶液重合されたスチ レ ン一ブタ ジエン共重 合体ゴムからなり、 原料ゴム ( B ) が乳化重合により合成されたス チ レ ン一ブタ ジエン共重合体ゴムからなる請求の範囲第 1 項〜第 4 項のいずれか 1 項に記載のゴム組成物の製造方法。
6. 10万〜 120万の範囲の重量平均分子量 Mw ( A ' ) を有する ジ ェン系原料ゴム ( A ' ) と、 40万以上の重量平均分子量 Mw ( B ' ) を有する ジェン系原料ゴム ( Β ' ) とを混合してゴム組成物を製造 するに際し、 重量平均分子量が以下の関係にあり、
0.08≤ Mw ( A ' ) /Mw ( Β ' ) < 1 … ( III)
原料ゴム (Α ' ) の平均ガラ ス転移温度 TgA' (°C) と原料ゴム ( B ' ) の平均ガラス転移温度 TgB' (°C) とが以下の関係にある
TgA' + 20> TgB' > TgA' —20 - ( I ' )
ジェン系原料ゴム (Α ' ) 20〜90重量部と補強剤50〜120 重量部と を最初に混合し、 その後ジェン系原料ゴム ( Β ' ) 80〜10重量部と ジェン系原料ゴム (Α ' ) 及び ( Β ' ) の合計量 100重量部に対し て 20〜 80重量部の軟化剤を添加する こ とを特徴とするゴム組成物の 製造方法。
7. 原料ゴム (Α ' ) の平均ガラ ス転移温度 TgA' (°C) が以下 の範囲にある請求の範囲第 6項に記載のゴム組成物の製造方法。
20 > TgA' > - 45 … 。 )
8. 請求の範囲第 1 項〜第 7項のいずれか 1 項に記載の製造方法 で得られる、 タイヤ用ゴム組成物。
9. 末端変性及び/又はカ ツプリ ングされたジェン系ゴム 20〜 10 0 重量%を含む原料ゴム ( A〃 ) 50〜90重量部と、 末端変性及び Z 又はカ ツプリ ングされてない少なく と も 1 種のジェン系ゴムからな る原料ゴム ( B〃 ) 50~ 10重量部とからなる原料ゴム 100重量部に 対して、 窒素吸着比表面積 130〜200 m 2 / g、 DBP吸油量 100〜 130 ml/ 100 gの力一ボンブラ ッ ク ( X ) を 60〜 120 重量部と軟化 剤 20〜80重量部を混合してなるゴム組成物において、 原料ゴム ( A " ) の平均ガラス転移温度 TgA〃 (°C) と原料ゴム ( B〃 ) の平均 ガラ ス転移温度 TgB〃 (°C) とが以下の関係
TgA" + 20> TgB" > TgA" 一 20
にあり、 原料ゴム ( A〃 ) とカーボンブラ ッ ク総量の^)〜 100 重量 と軟化剤総量の 50〜 100 重量%を以下の関係 : 原料ゴム (A〃 ) 重量
原料ゴム ( A〃 ) +原料ゴム ( B " )
≤ 0.7 ( IV) 力一ボンブラ ッ ク総量の 80〜 100 重量%の重量
軟化剤総量の 50〜 100 重量%の重量 で 135°C以上の温度で混合した後に、 原料ゴム ( B〃 ) と残りの力 一ボンブラ ッ ク及び軟化剤を添加混合するゴム組成物の製造方法。
10. 前記カーボンブラ ッ ク ( X ) に対して、 窒素吸着比表面積 90 〜 120 m 2 / g、 DBP吸油量 90〜 120 ml/ 100 gの力一ボンブラ ッ ク (Y) を、 前記 ( X ) と (Y ) のカーボンブラ ッ クの総和が 60〜 120 重量部となるように混合してなり、 カーボンブラ ッ ク ( X ) , ( Y ) それぞれの窒素吸着比表面積 S ( X ) . S ( Y ) が以下の関 係 :
S (Y)
カーボンブラ ッ ク(X) + Xカーボンブラ ッ ク(Y)
S (X)
( V ) である請求の範囲第 9項に記載のゴム組成物の製造方法。
11. 原料ゴム ( A〃 ) の平均ガラ ス転移温度 TgA" と原料ゴム ( B " ) の平均ガラ ス転移温度 TgB〃 とが以下の関係
20°C > TgA" > ― 45°C
にある請求の範囲第 9 項又は第 10項に記載のゴム組成物の製造方法
12. 原料ゴム ( A " ) の末端変性されたジェン系ゴムが、 溶液重 合されたジェン系原料ゴムのゴム分子の合成末端のアルカ リ金属ま たはアルカ リ土類金属の 20%以上を分子中に一 CO— N く又は一 CS— N <結合を有する化合物と反応させて得られたスチ レ ンーブタ ジェ ン共重合体ゴム及び 又はボリブタ ジエンゴムである請求の範囲第 9項〜第 11項のいずれか 1 項に記載のゴム組成物の製造方法。
13. 原料ゴム ( A〃 ) のカ ップリ ングされたジェン系ゴムが、 溶 液重合されたジェン系原料ゴムのゴム分子の合成末端のアルカ リ金 属またはアル力 リ土類金属の 20%以上をハロゲン化錫も しく はハロ ゲン化珪素と反応させて得られたスチ レ ン一ブタ ジェン共重合体ゴ ム及び Z又はポ リ ブタ ジエンゴムである請求の範囲第 9 項〜第 12項 のいずれか 1 項に記載のゴム組成物の製造方法。
14. 原料ゴム ( A〃 ) が溶液重合されたスチ レ ン一ブタ ジエ ン共 重合体ゴムからなり、 原料ゴム ( B〃 ) が乳化重合により合成され たスチレン—ブタ ジェン共重合体ゴムからなる請求の範囲第 9項〜 第 13項のいずれか 1 項に記載のゴム組成物。
15. 請求の範囲第 9 項〜第 14項のいずれか i 項に記載の方法で製 造されたゴム組成物を使用 して得られる、 タイヤ用ゴム組成物。
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