JP7718271B2 - Rubber composition, cross-linked rubber product using the same, and pneumatic tire - Google Patents
Rubber composition, cross-linked rubber product using the same, and pneumatic tireInfo
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Description
本発明は、ゴム組成物に関し、さらに詳しくは、加工性が良好であり、かつ、転がり抵抗およびウェットグリップ性能のバランスに優れたゴム架橋物を得ることができるゴム組成物に関するものである。 The present invention relates to a rubber composition, and more specifically to a rubber composition that has good processability and can produce a cross-linked rubber product that has an excellent balance of rolling resistance and wet grip performance.
近年、自動車用のタイヤには、環境問題および資源問題から低燃費性が強く求められる一方で、安全性の面から例えば、ウェットグリップ性の向上が要求されている。ゴム成分に充填剤としてシリカを配合したゴム組成物の架橋物は、カーボンブラックを配合したゴム組成物の架橋物に比べて、タイヤを構成した場合の転がり抵抗が小さくなる。そのため、シリカを配合したゴム組成物の架橋物を用いてタイヤを構成することにより、低燃費性に優れたタイヤを得ることができる。 In recent years, automobile tires have come to be required to be more fuel efficient due to environmental and resource concerns, while also requiring improved wet grip performance, for example, from a safety perspective. A cross-linked rubber composition containing silica as a filler in the rubber component exhibits lower rolling resistance when used in a tire than a cross-linked rubber composition containing carbon black. Therefore, tires with excellent fuel efficiency can be obtained by using a cross-linked rubber composition containing silica.
しかしながら、従来のゴム成分にシリカを配合しても、ゴム成分とシリカとの親和性が不十分で、これらが分離しやすいことに起因して、架橋前のゴム組成物の加工性が悪く、また、これらを架橋して得られるゴム架橋物は、タイヤを構成した場合の転がり抵抗が不十分となるといった不具合がある。However, even when silica is compounded into conventional rubber components, the affinity between the rubber component and silica is insufficient, and they tend to separate easily, resulting in poor processability of the rubber composition before crosslinking. Furthermore, the crosslinked rubber obtained by crosslinking these components has problems such as insufficient rolling resistance when used to form a tire.
また、特許文献1では、タイヤの転がり抵抗およびウェットグリップ性の向上を図ることを目的として、ゴム成分に、特定構造の軟化剤を特定量配合すると共に、特定構造の炭化水素樹脂を特定量配合することが開示されている。 Furthermore, Patent Document 1 discloses that in order to improve the rolling resistance and wet grip performance of tires, a specific amount of a softener with a specific structure is blended into the rubber component, as well as a specific amount of a hydrocarbon resin with a specific structure.
特許文献1に記載の特定構造の軟化剤および炭化水素樹脂では、これらを添加して得られるエラストマー架橋物によりタイヤを製造した場合に、確かに、ウェットグリップ性および転がり抵抗の両特性を向上させることが可能であるが、未だ不十分であるといった問題がある。 The softeners and hydrocarbon resins with specific structures described in Patent Document 1 can certainly improve both wet grip and rolling resistance when tires are manufactured using the cross-linked elastomer obtained by adding these, but there is still a problem that the results are insufficient.
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、加工性が良好であり、かつ、転がり抵抗およびウェットグリップ性能のバランスに優れたゴム架橋物を得ることができるゴム組成物を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above problems, and aims to provide a rubber composition that has good processability and can produce a cross-linked rubber product that has an excellent balance of rolling resistance and wet grip performance.
本発明者等は、上記目的を達成すべく検討を行ったところ、ジエン系ゴムに、特定の炭化水素樹脂を配合することにより得られるゴム組成物であれば、優れた加工性を実現しながら、転がり抵抗およびウェットグリップ性能のバランスに優れたゴム架橋物が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。 The inventors conducted research to achieve the above-mentioned objective and discovered that a rubber composition obtained by blending a specific hydrocarbon resin with a diene rubber can produce a cross-linked rubber product that has an excellent balance of rolling resistance and wet grip performance while achieving excellent processability, leading to the completion of the present invention.
すなわち、本発明によれば、ジエン系ゴムおよび炭化水素樹脂を含有するゴム組成物であって、前記炭化水素樹脂の含有量が、前記ジエン系ゴム100質量部に対して1~200質量部であり、前記炭化水素樹脂は、テトラシクロドデセン化合物由来の単量体単位を0.1~50重量%の割合で含有し、重量平均分子量(Mw)が500~4,000の範囲内であり、軟化点が80~170℃の範囲内であるゴム組成物が提供される。 In other words, the present invention provides a rubber composition containing a diene rubber and a hydrocarbon resin, wherein the content of the hydrocarbon resin is 1 to 200 parts by mass per 100 parts by mass of the diene rubber, the hydrocarbon resin contains monomer units derived from a tetracyclododecene compound in a proportion of 0.1 to 50% by weight, the weight average molecular weight (Mw) is in the range of 500 to 4,000, and the softening point is in the range of 80 to 170°C.
本発明のゴム組成物において、前記炭化水素樹脂は、前記テトラシクロドデセン化合物由来の単量体単位0.1~50重量%に加えて、1,3-ペンタジエン単量体単位1~60重量%、炭素数4~6の脂環式モノオレフィン単量体単位1~30重量%、炭素数4~8の非環式モノオレフィン単量体単位0~50重量%、脂環式ジオレフィン単量体単位0~10重量%、芳香族モノオレフィン単量体単位0~40重量%、および、2以上の環状構造が結合した構造を有する芳香族単量体単位0~50重量%を含有し、前記炭化水素樹脂は、数平均分子量(Mn)が250~2000の範囲内であり、Z平均分子量(Mz)が1,000~10,000の範囲内であり、数平均分子量に対する重量平均分子量の比(Mw/Mn)が1.0~4.0の範囲内であり、重量平均分子量に対するZ平均分子量の比(Mz/Mw)が1.0~4.0の範囲内であることが好ましい。
本発明のゴム組成物において、前記炭化水素樹脂が、前記テトラシクロドデセン化合物由来の単量体単位として、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エン単位を含有することが好ましい。
本発明のゴム組成物において、前記テトラシクロドデセン化合物由来の単量体単位中における、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エン単位の割合が50重量%以上であることが好ましい。
本発明のゴム組成物において、前記炭化水素樹脂が、水素化物であることが好ましい。
本発明のゴム組成物は、さらにシリカを含有することが好ましい。
本発明のゴム組成物は、さらにシランカップリング剤を含有することが好ましい。
本発明のゴム組成物は、さらに架橋剤を含有することが好ましい。
In the rubber composition of the present invention, the hydrocarbon resin contains, in addition to 0.1 to 50% by weight of monomer units derived from the tetracyclododecene compound, 1 to 60% by weight of 1,3-pentadiene monomer units, 1 to 30% by weight of alicyclic monoolefin monomer units having 4 to 6 carbon atoms, 0 to 50% by weight of acyclic monoolefin monomer units having 4 to 8 carbon atoms, 0 to 10% by weight of alicyclic diolefin monomer units, 0 to 40% by weight of aromatic monoolefin monomer units, and 2 or more The hydrocarbon resin preferably contains 0 to 50% by weight of aromatic monomer units having the above structure in which the cyclic structures are bonded, and the hydrocarbon resin preferably has a number average molecular weight (Mn) in the range of 250 to 2,000, a Z average molecular weight (Mz) in the range of 1,000 to 10,000, a ratio of the weight average molecular weight to the number average molecular weight (Mw/Mn) in the range of 1.0 to 4.0, and a ratio of the Z average molecular weight to the weight average molecular weight (Mz/Mw) in the range of 1.0 to 4.0.
In the rubber composition of the present invention, the hydrocarbon resin preferably contains a tetracyclo[4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ]dodec-3-ene unit as the monomer unit derived from the tetracyclododecene compound.
In the rubber composition of the present invention, it is preferable that the proportion of tetracyclo[4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ]dodec-3-ene units in the monomer units derived from the tetracyclododecene compound is 50% by weight or more.
In the rubber composition of the present invention, the hydrocarbon resin is preferably a hydride.
The rubber composition of the present invention preferably further contains silica.
The rubber composition of the present invention preferably further contains a silane coupling agent.
The rubber composition of the present invention preferably further contains a crosslinking agent.
また、本発明によれば、上記のゴム組成物を架橋してなるゴム架橋物が提供される。
さらに、本発明によれば、上記のゴム組成物または上記のゴム架橋物をトレッドに使用したことを特徴とする空気入りタイヤが提供される。
According to the present invention, there is also provided a cross-linked rubber product obtained by cross-linking the above rubber composition.
Furthermore, according to the present invention, there is provided a pneumatic tire characterized in that the above rubber composition or the above cross-linked rubber is used in the tread.
本発明によれば、加工性が良好であり、かつ、転がり抵抗およびウェットグリップ性能のバランスに優れたゴム架橋物を得ることができるゴム組成物を提供することができる。 The present invention provides a rubber composition that has good processability and can produce a cross-linked rubber product that has an excellent balance of rolling resistance and wet grip performance.
本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴムおよび炭化水素樹脂を含有し、前記炭化水素樹脂の含有量が、前記ジエン系ゴム100質量部に対して1~200質量部であり、前記炭化水素樹脂は、テトラシクロドデセン化合物由来の単量体単位を0.1~50重量%の割合で含有し、重量平均分子量(Mw)が500~4,000の範囲内であり、軟化点が80~170℃の範囲内である。以下、本発明のゴム組成物の各成分について説明する。 The rubber composition of the present invention contains a diene rubber and a hydrocarbon resin, with the hydrocarbon resin content being 1 to 200 parts by mass per 100 parts by mass of the diene rubber. The hydrocarbon resin contains 0.1 to 50% by weight of monomer units derived from a tetracyclododecene compound, has a weight average molecular weight (Mw) in the range of 500 to 4,000, and has a softening point in the range of 80 to 170°C. Each component of the rubber composition of the present invention is described below.
<炭化水素樹脂>
本発明で用いる炭化水素樹脂は、テトラシクロドデセン化合物由来の単量体単位を0.1~50重量%の割合で含有し、重量平均分子量(Mw)が500~4,000の範囲内であり、軟化点が80~170℃の範囲内のものである。本発明で用いる炭化水素樹脂は、たとえば、テトラシクロドデセン化合物と、これと共重合可能な単量体とを含む単量体混合物を付加重合することにより製造することができる。
<Hydrocarbon resin>
The hydrocarbon resin used in the present invention contains 0.1 to 50% by weight of monomer units derived from a tetracyclododecene compound, has a weight average molecular weight (Mw) in the range of 500 to 4,000, and has a softening point in the range of 80 to 170° C. The hydrocarbon resin used in the present invention can be produced, for example, by addition polymerization of a monomer mixture containing a tetracyclododecene compound and a monomer copolymerizable therewith.
本発明で用いる炭化水素樹脂は、テトラシクロドデセン化合物由来の単量体単位を0.1~50重量%の割合で含有するものであればよく、その含有割合は特に限定されないが、好ましくは5~45重量%、より好ましくは10~40重量%、さらに好ましくは15~35重量%である。本発明においては、テトラシクロドデセン化合物由来の単量体単位を上記含有割合で含有し、かつ、重量平均分子量(Mw)および軟化点が上記所定の範囲にある炭化水素樹脂を用いることにより、ゴム組成物としての加工性に優れたものとしながら、転がり抵抗およびウェットグリップ性能のバランスに優れたゴム架橋物を得ることができるものである。The hydrocarbon resin used in the present invention may contain 0.1 to 50% by weight of monomer units derived from tetracyclododecene compounds. While the content is not particularly limited, it is preferably 5 to 45% by weight, more preferably 10 to 40% by weight, and even more preferably 15 to 35% by weight. In the present invention, by using a hydrocarbon resin that contains the above-mentioned content of monomer units derived from tetracyclododecene compounds and has a weight-average molecular weight (Mw) and softening point within the above-mentioned ranges, it is possible to obtain a cross-linked rubber product that has an excellent balance of rolling resistance and wet grip performance while also having excellent processability as a rubber composition.
特に、本発明者等が鋭意検討したところ、炭化水素樹脂中に、テトラシクロドデセン化合物由来の単量体単位を0.1~50重量%の割合で含有させることにより、重量平均分子量(Mw)および軟化点を上記範囲内に好適に制御できることを見出し、これにより、ゴム組成物としての加工性に優れたものとしながら、ゴム架橋物とした場合に、得られるゴム架橋物を転がり抵抗およびウェットグリップ性能のバランスに優れたものとすることができることを見出したものである。テトラシクロドデセン化合物由来の単量体単位の含有割合が少なすぎても、多すぎても、得られるゴム架橋物を転がり抵抗およびウェットグリップ性能のバランスに優れたものとすることが困難となる。 In particular, the inventors conducted extensive research and discovered that by incorporating 0.1 to 50% by weight of monomer units derived from a tetracyclododecene compound into a hydrocarbon resin, the weight average molecular weight (Mw) and softening point can be suitably controlled within the above ranges. This results in a rubber composition with excellent processability, and when cross-linked, the resulting cross-linked rubber exhibits an excellent balance of rolling resistance and wet grip performance. If the content of monomer units derived from a tetracyclododecene compound is too low or too high, it becomes difficult to obtain a cross-linked rubber with an excellent balance of rolling resistance and wet grip performance.
テトラシクロドデセン化合物由来の単量体単位を形成するための、テトラシクロドデセン化合物としては、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エン構造を基本骨格として有する化合物であればよいが、その具体例としては、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エン(テトラシクロドデセン)、8-メチル-テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エン、8-エチル-テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エン、8-エチリデン- テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エン、8-ビニル-テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エン、8-プロペニル-テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エンなどが挙げられる。テトラシクロドデセン化合物は、1種類のみ使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよいが、少なくともテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エンが含まれることが好ましく、テトラシクロドデセン化合物中におけるテトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エンが占める割合が50重量%以上であることがより好ましい。すなわち、本発明で用いる炭化水素樹脂に含まれるテトラシクロドデセン化合物由来の単量体単位として、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エン単位を含有することが好ましく、テトラシクロドデセン化合物由来の単量体単位中における、テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エン単位の割合が50重量%以上であることがより好ましい。 The tetracyclododecene compound for forming the tetracyclododecene compound-derived monomer unit may be any compound having a tetracyclo[4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ]dodec-3-ene structure as a basic skeleton, and specific examples thereof include tetracyclo[4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ]dodec-3-ene (tetracyclododecene), 8-methyl-tetracyclo[4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ]dodec-3-ene, 8-ethyl-tetracyclo[4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ] dodec -3-ene, 8-ethylidene-tetracyclo[4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ]dodec-3-ene, 8-vinyl-tetracyclo[4.4.0.1 2,5 . 1 7,10 ]dodec-3-ene, 8-propenyl-tetracyclo[4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ]dodec-3-ene, etc. The tetracyclododecene compound may be used alone or in combination of two or more, but it is preferred that at least tetracyclo[4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ]dodec-3-ene is contained, and it is more preferred that the proportion of tetracyclo[4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ]dodec-3-ene in the tetracyclododecene compound is 50% by weight or more. That is, the monomer units derived from the tetracyclododecene compound contained in the hydrocarbon resin used in the present invention are tetracyclo[4.4.0.1 2,5 . It is preferable that the monomer unit derived from the tetracyclododecene compound contains tetracyclo[4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ]dodec-3-ene units, and it is more preferable that the proportion of tetracyclo[4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ]dodec-3-ene units is 50% by weight or more.
本発明で用いる炭化水素樹脂は、テトラシクロドデセン化合物由来の単量体単位を0.1~50重量%の割合で含有するものであればよく、テトラシクロドデセン化合物由来の単量体単位以外の単量体単位としては、特に限定されず、任意のものを含有させることができるが、ゴム組成物の加工性、および得られるゴム架橋物の転がり抵抗およびウェットグリップ性能の観点から、1,3-ペンタジエン単量体単位1~60重量%、炭素数4~6の脂環式モノオレフィン単量体単位1~30重量%、炭素数4~8の非環式モノオレフィン単量体単位0~50重量%、脂環式ジオレフィン単量体単位0~10重量%、芳香族モノオレフィン単量体単位0~40重量%、および、2以上の環状構造が結合した構造を有する芳香族単量体単位0~50重量%を含有するものとすることが好ましい。The hydrocarbon resin used in the present invention may contain 0.1 to 50% by weight of monomer units derived from tetracyclododecene compounds. The monomer units other than those derived from tetracyclododecene compounds are not particularly limited and any may be contained. However, from the viewpoint of the processability of the rubber composition and the rolling resistance and wet grip performance of the resulting cross-linked rubber, it is preferable for the hydrocarbon resin to contain 1 to 60% by weight of 1,3-pentadiene monomer units, 1 to 30% by weight of alicyclic monoolefin monomer units having 4 to 6 carbon atoms, 0 to 50% by weight of acyclic monoolefin monomer units having 4 to 8 carbon atoms, 0 to 10% by weight of alicyclic diolefin monomer units, 0 to 40% by weight of aromatic monoolefin monomer units, and 0 to 50% by weight of aromatic monomer units having a structure in which two or more cyclic structures are bonded.
本発明で用いる炭化水素樹脂中における、1,3-ペンタジエン(ピペリレン)単量体単位の含有割合は、好ましくは1~60重量%、より好ましくは10~55重量%、さらに好ましくは20~50重量%である。1,3-ペンタジエン単量体単位の含有割合を上記範囲とすることにより、ゴム組成物としての加工性に優れたものとしながら、得られるゴム架橋物を転がり抵抗およびウェットグリップ性能のバランスにより優れたものとすることができる。なお、1,3-ペンタジエンにおけるシス/トランス異性体比は任意の比でよく、特に限定されない。The hydrocarbon resin used in the present invention preferably contains 1,3-pentadiene (piperylene) monomer units in an amount of 1 to 60% by weight, more preferably 10 to 55% by weight, and even more preferably 20 to 50% by weight. By keeping the content of 1,3-pentadiene monomer units within this range, the rubber composition can be made to have excellent processability, while the resulting cross-linked rubber can have an excellent balance of rolling resistance and wet grip performance. The cis/trans isomer ratio in 1,3-pentadiene may be any ratio and is not particularly limited.
炭素数4~6の脂環式モノオレフィン単量体単位を形成するための、炭素数4~6の脂環式モノオレフィンは、その分子構造中にエチレン性不飽和結合を1つと非芳香族性の環構造とを有する炭素数が4~6の炭化水素化合物であればよく、特に限定されないが、その具体例としては、シクロブテン、シクロペンテン、シクロヘキセン、メチルシクロブテン、メチルシクロペンテンなどが挙げられる。炭素数が4~6の炭化水素化合物は、1種類のみ使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよいが、少なくともシクロペンテンが含まれることが好ましく、炭素数4~6の脂環式モノオレフィン中におけるシクロペンテンの占める割合を50重量%以上とすることが好ましい。すなわち、本発明で用いる炭化水素樹脂に含まれる炭素数4~6の脂環式モノオレフィン単量体単位中における、シクロペンテン単位の割合が50重量%以上であることが好ましい。The 4-6 carbon atom alicyclic monoolefin used to form the 4-6 carbon atom alicyclic monoolefin monomer unit is not particularly limited as long as it is a 4-6 carbon atom hydrocarbon compound having one ethylenically unsaturated bond and a non-aromatic ring structure in its molecular structure. Specific examples include cyclobutene, cyclopentene, cyclohexene, methylcyclobutene, and methylcyclopentene. While a single type of 4-6 carbon atom hydrocarbon compound may be used, or two or more types may be used in combination, it is preferable that at least cyclopentene is included, and it is preferable that the proportion of cyclopentene in the 4-6 carbon atom alicyclic monoolefin is 50% by weight or more. In other words, it is preferable that the proportion of cyclopentene units in the 4-6 carbon atom alicyclic monoolefin monomer unit contained in the hydrocarbon resin used in the present invention is 50% by weight or more.
本発明で用いる炭化水素樹脂中における、炭素数4~6の脂環式モノオレフィン単量体単位の含有割合は、好ましくは1~30重量%、より好ましくは5~30重量%、さらに好ましくは10~30重量%、さらにより好ましくは20~30重量%である。炭素数4~6の脂環式モノオレフィン単量体単位の含有割合を上記範囲とすることにより、得られるゴム架橋物を転がり抵抗およびウェットグリップ性能により優れたものとすることができる。The hydrocarbon resin used in the present invention preferably contains alicyclic monoolefin monomer units having 4 to 6 carbon atoms in an amount of 1 to 30% by weight, more preferably 5 to 30% by weight, even more preferably 10 to 30% by weight, and even more preferably 20 to 30% by weight. By ensuring that the content of alicyclic monoolefin monomer units having 4 to 6 carbon atoms falls within the above range, the resulting cross-linked rubber product can have even better rolling resistance and wet grip performance.
炭素数4~8の非環式モノオレフィン単量体単位を形成するための、炭素数4~8の非環式モノオレフィンは、その分子構造中にエチレン性不飽和結合1つを有し、環構造を有さない炭素数が4~8の鎖状炭化水素化合物であればよく、特に限定されないが、その具体例としては、1-ブテン、2-ブテン、イソブチレン(2-メチルプロペン)などのブテン類;1-ペンテン、2-ペンテン、2-メチル-1-ブテン、3-メチル-1-ブテン、2-メチル-2-ブテンなどのペンテン類;1-ヘキセン、2-ヘキセン、2-メチル-1-ペンテンなどのヘキセン類;1-ヘプテン、2-ヘプテン、2-メチル-1-ヘキセンなどのヘプテン類;1-オクテン、2-オクテン、2-メチル-1-ヘプテン、ジイソブチレン(2,4,4-トリメチルペンテン-1および2,4,4-トリメチルペンテン-1)などのオクテン類;などが挙げられる。炭素数4~8の非環式モノオレフィンは、1種類のみ使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよいが、少なくとも2-メチル-2-ブテン、イソブチレンおよびジイソブチレンからなる群から選択される少なくとも一種が含まれることが好ましく、炭素数4~6の非環式モノオレフィン中における2-メチル-2-ブテン、イソブチレンおよびジイソブチレンの合計量が占める割合が50重量%以上であることがより好ましい。すなわち、本発明で用いる炭化水素樹脂に含まれる炭素数4~6の非環式モノオレフィン単量体単位中における、2-メチル-2-ブテン単位、イソブチレン単位およびジイソブチレン単位の合計の割合が50重量%以上であることが好ましい。 The acyclic monoolefin having 4 to 8 carbon atoms used to form the acyclic monoolefin monomer unit having 4 to 8 carbon atoms is not particularly limited as long as it has one ethylenically unsaturated bond in its molecular structure and is a chain hydrocarbon compound having 4 to 8 carbon atoms without a ring structure. Specific examples include butenes such as 1-butene, 2-butene, and isobutylene (2-methylpropene); 1-pentene, 2-pentene, 2-methyl-1-butene, 3- Examples of the acyclic monoolefin having 4 to 8 carbon atoms include pentenes such as methyl-1-butene and 2-methyl-2-butene; hexenes such as 1-hexene, 2-hexene and 2-methyl-1-pentene; heptenes such as 1-heptene, 2-heptene and 2-methyl-1-hexene; and octenes such as 1-octene, 2-octene, 2-methyl-1-heptene and diisobutylene (2,4,4-trimethylpentene-1 and 2,4,4-trimethylpentene-1). The acyclic monoolefin having 4 to 8 carbon atoms may be used alone or in combination of two or more, but preferably contains at least one selected from the group consisting of 2-methyl-2-butene, isobutylene and diisobutylene, and more preferably the total amount of 2-methyl-2-butene, isobutylene and diisobutylene accounts for 50% by weight or more of the acyclic monoolefin having 4 to 6 carbon atoms. That is, the total proportion of 2-methyl-2-butene units, isobutylene units and diisobutylene units in the acyclic monoolefin monomer units having 4 to 6 carbon atoms contained in the hydrocarbon resin used in the present invention is preferably 50% by weight or more.
本発明で用いる炭化水素樹脂中における、炭素数4~8の非環式モノオレフィン単量体単位の含有割合は、好ましくは0~50重量%、より好ましくは0~40重量%、さらに好ましくは1~30重量%、さらにより好ましくは5~30重量%である。炭素数4~8の非環式モノオレフィン単量体単位を上記割合にて含有させることにより、得られるゴム架橋物を転がり抵抗およびウェットグリップ性能により優れたものとすることができる。The hydrocarbon resin used in the present invention preferably contains acyclic monoolefin monomer units having 4 to 8 carbon atoms in an amount of 0 to 50% by weight, more preferably 0 to 40% by weight, even more preferably 1 to 30% by weight, and even more preferably 5 to 30% by weight. By containing acyclic monoolefin monomer units having 4 to 8 carbon atoms in the above amount, the resulting cross-linked rubber can have excellent rolling resistance and wet grip performance.
脂環式ジオレフィン単量体単位を形成するための、脂環式ジオレフィンは、その分子構造中にエチレン性不飽和結合を2つ以上と非芳香族性の環構造とを有する炭化水素化合物であればよく、特に限定されないが、その具体例としては、シクロペンタジエン、ジシクロペンタジエンなどのシクロペンタジエンの多量体、メチルシクロペンタジエン、メチルシクロペンタジエンの多量体などが挙げられる。脂環式ジオレフィンは、1種類のみ使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよいが、少なくともジシクロペンタジエンが含まれることが好ましく、脂環式ジオレフィン中におけるジシクロペンタジエンが占める割合が50重量%以上であることがより好ましい。すなわち、本発明で用いる炭化水素樹脂に含まれる脂環式ジオレフィン単量体単位中における、ジシクロペンタジエン単位の割合が50重量%以上であることが好ましい。The alicyclic diolefin used to form the alicyclic diolefin monomer units is not particularly limited as long as it is a hydrocarbon compound having two or more ethylenically unsaturated bonds and a non-aromatic ring structure in its molecular structure. Specific examples include cyclopentadiene polymers such as cyclopentadiene and dicyclopentadiene, methylcyclopentadiene, and methylcyclopentadiene polymers. While a single alicyclic diolefin may be used, or two or more may be used in combination, it is preferable that at least dicyclopentadiene is included, and it is more preferable that the proportion of dicyclopentadiene in the alicyclic diolefin is 50% by weight or more. In other words, it is preferable that the proportion of dicyclopentadiene units in the alicyclic diolefin monomer units contained in the hydrocarbon resin used in the present invention is 50% by weight or more.
本発明で用いる炭化水素樹脂中における、脂環式ジオレフィン単量体単位の含有割合は、好ましくは0~10重量%、より好ましくは0~7.5重量%、さらに好ましくは0~5重量%である。脂環式ジオレフィン単量体単位を上記割合にて含有させることにより、得られるゴム架橋物を転がり抵抗およびウェットグリップ性能により優れたものとすることができる。The hydrocarbon resin used in the present invention preferably contains alicyclic diolefin monomer units in an amount of 0 to 10% by weight, more preferably 0 to 7.5% by weight, and even more preferably 0 to 5% by weight. By containing alicyclic diolefin monomer units in the above amount, the resulting cross-linked rubber can have superior rolling resistance and wet grip performance.
芳香族モノオレフィン単量体単位を形成するための、芳香族モノオレフィンは、その分子構造中にエチレン性不飽和結合1つを有し、芳香族性の環構造を有する炭化水素化合物であればよく、特に限定されないが、その具体例としては、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエンなどが挙げられる。芳香族モノオレフィンは、1種類のみ使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよいが、少なくともスチレンが含まれることが好ましく、芳香族モノオレフィン中におけるスチレンが占める割合が50重量%以上であることがより好ましい。すなわち、本発明で用いる炭化水素樹脂に含まれる芳香族モノオレフィン単量体単位中における、スチレン単位の割合が50重量%以上であることが好ましい。 The aromatic monoolefin used to form the aromatic monoolefin monomer units is not particularly limited as long as it is a hydrocarbon compound having one ethylenically unsaturated bond and an aromatic ring structure in its molecular structure, but specific examples include styrene, α-methylstyrene, and vinyltoluene. A single aromatic monoolefin may be used, or two or more may be used in combination. However, it is preferable that at least styrene is included, and it is more preferable that the proportion of styrene in the aromatic monoolefin is 50% by weight or more. In other words, it is preferable that the proportion of styrene units in the aromatic monoolefin monomer units contained in the hydrocarbon resin used in the present invention is 50% by weight or more.
本発明で用いる炭化水素樹脂中における、芳香族モノオレフィン単量体単位の含有割合は、好ましくは0~40重量%、より好ましくは0~35重量%、さらに好ましくは0~30重量%である。芳香族モノオレフィン単量体単位を上記割合にて含有させることにより、得られるゴム架橋物を転がり抵抗およびウェットグリップ性能により優れたものとすることができる。The content of aromatic monoolefin monomer units in the hydrocarbon resin used in the present invention is preferably 0 to 40% by weight, more preferably 0 to 35% by weight, and even more preferably 0 to 30% by weight. By including aromatic monoolefin monomer units in the above proportions, the resulting cross-linked rubber can have superior rolling resistance and wet grip performance.
2以上の環状構造が結合した構造を有する芳香族単量体単位を形成するための、2以上の環状構造が結合した構造を有する芳香族単量体は、芳香族性の環構造を含む、2以上の環構造を有する炭化水素化合物であればよく、特に限定されないが、その具体例としては、ナフタレンなどのナフタレン骨格を有する化合物、フルオレンなどのフルオレン骨格を有する化合物、ビフェニルなどのビフェニル骨格を有する化合物、アントラセンなどのアントラセン骨格を有する化合物、フェナントレンなどのフェナントレン骨格を有する化合物、インデンなどのインデン骨格を有する化合物、ベンゾチオフェンなどのベンゾチオフェン骨格を有する化合物などが挙げられる。2以上の環状構造が結合した構造を有する芳香族単量体は、1種類のみ使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。 Aromatic monomers having a structure in which two or more cyclic structures are bonded to form aromatic monomer units having a structure in which two or more cyclic structures are bonded may be hydrocarbon compounds having two or more cyclic structures, including aromatic cyclic structures, and are not particularly limited. Specific examples include compounds having a naphthalene skeleton such as naphthalene, compounds having a fluorene skeleton such as fluorene, compounds having a biphenyl skeleton such as biphenyl, compounds having an anthracene skeleton such as anthracene, compounds having a phenanthrene skeleton such as phenanthrene, compounds having an indene skeleton such as indene, and compounds having a benzothiophene skeleton such as benzothiophene. Aromatic monomers having a structure in which two or more cyclic structures are bonded may be used alone or in combination of two or more.
本発明で用いる炭化水素樹脂中における、2以上の環状構造が結合した構造を有する芳香族単量体単位の含有割合は、好ましくは0~50重量%、より好ましくは0~40重量%、さらに好ましくは0~30重量%である。2以上の環状構造が結合した構造を有する芳香族単量体単位を上記割合にて含有させることにより、得られるゴム架橋物を転がり抵抗およびウェットグリップ性能により優れたものとすることができる。The hydrocarbon resin used in the present invention preferably contains aromatic monomer units having a structure in which two or more cyclic structures are bonded in an amount of 0 to 50% by weight, more preferably 0 to 40% by weight, and even more preferably 0 to 30% by weight. By including aromatic monomer units having a structure in which two or more cyclic structures are bonded in the above amount, the resulting cross-linked rubber product can have superior rolling resistance and wet grip performance.
また、本発明で用いる炭化水素樹脂は、上述した単量体単位以外のその他の単量体の単位を含有するものであってもよい。その他の単量体としては、上述したテトラシクロドデセン化合物を含む各単量体と共重合可能な単量体であればよく、特に限定されないが、たとえば、1,3-ブタジエン、1,2-ブタジエン、イソプレン、1,3-ヘキサジエン、1,4-ペンタジエンなどの1,3-ペンタジエン以外の非環式ポリエン;シクロヘプテンなどの炭素数7以上の脂環式モノオレフィン;エチレン、プロピレン、ノネンなどの炭素数4~8以外の非環式モノオレフィン;などが挙げられる。これらは、1種類のみ使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて使用してもよい。本発明で用いる炭化水素樹脂中における、その他の単量体の単位の含有割合は、好ましくは0~30重量%、より好ましくは0~25重量%、さらに好ましくは0~20重量%である。The hydrocarbon resin used in the present invention may also contain units of other monomers in addition to the monomer units described above. The other monomers may be any monomer copolymerizable with the monomers, including the tetracyclododecene compound described above, and are not particularly limited. Examples include acyclic polyenes other than 1,3-pentadiene, such as 1,3-butadiene, 1,2-butadiene, isoprene, 1,3-hexadiene, and 1,4-pentadiene; alicyclic monoolefins having 7 or more carbon atoms, such as cycloheptene; and acyclic monoolefins other than those having 4 to 8 carbon atoms, such as ethylene, propylene, and nonene. These may be used alone or in combination of two or more. The content of other monomer units in the hydrocarbon resin used in the present invention is preferably 0 to 30% by weight, more preferably 0 to 25% by weight, and even more preferably 0 to 20% by weight.
本発明で用いる炭化水素樹脂は、たとえば、テトラシクロドデセン化合物と、上述した各単量体とを含む単量体混合物を付加重合することにより製造することができる。付加重合する方法は、特に限定されず、炭化水素樹脂を製造するための付加重合法として公知の方法から選択することができる。また、単量体混合物を付加重合することにより炭化水素樹脂を得た後、炭化水素樹脂の重合体分子構造中に残存する不飽和結合の一部または全部を水素添加反応(水添)により飽和化した水素化物としてもよい。The hydrocarbon resin used in the present invention can be produced, for example, by addition polymerization of a monomer mixture containing a tetracyclododecene compound and each of the monomers described above. The method of addition polymerization is not particularly limited and can be selected from known addition polymerization methods for producing hydrocarbon resins. After obtaining the hydrocarbon resin by addition polymerization of the monomer mixture, some or all of the unsaturated bonds remaining in the polymer molecular structure of the hydrocarbon resin may be saturated by a hydrogenation reaction (hydrogenation) to produce a hydrogenated product.
本発明で用いる炭化水素樹脂の重量平均分子量(Mw)は、500~4,000の範囲であればよく、特に限定されないが、好ましくは750~3,500の範囲、より好ましくは1,000~3,000の範囲である。炭化水素樹脂の重量平均分子量(Mw)が小さすぎると、得られるゴム架橋物は転がり抵抗およびウェットグリップ性能のバランスに劣るものとなってしまう。一方、炭化水素樹脂の重量平均分子量(Mw)が大きすぎると、ゴム組成物としての加工性に劣るものとなってしまう。The weight-average molecular weight (Mw) of the hydrocarbon resin used in the present invention is not particularly limited as long as it is in the range of 500 to 4,000, but is preferably in the range of 750 to 3,500, and more preferably in the range of 1,000 to 3,000. If the weight-average molecular weight (Mw) of the hydrocarbon resin is too small, the resulting cross-linked rubber will have a poor balance between rolling resistance and wet grip performance. On the other hand, if the weight-average molecular weight (Mw) of the hydrocarbon resin is too large, the processability as a rubber composition will be poor.
本発明で用いる炭化水素樹脂の数平均分子量(Mn)は、好ましくは250~2,000の範囲であり、より好ましくは375~1,750の範囲、さらに好ましくは500~1,500の範囲である。炭化水素樹脂の数平均分子量(Mn)が上記範囲内であることにより、得られるゴム架橋物を転がり抵抗およびウェットグリップ性能により優れたものとすることができる。 The number average molecular weight (Mn) of the hydrocarbon resin used in the present invention is preferably in the range of 250 to 2,000, more preferably in the range of 375 to 1,750, and even more preferably in the range of 500 to 1,500. By having the number average molecular weight (Mn) of the hydrocarbon resin within the above range, the resulting cross-linked rubber product can have superior rolling resistance and wet grip performance.
本発明で用いる炭化水素樹脂のZ平均分子量(Mz)は、好ましくは1,000~10,000の範囲であり、より好ましくは1,500~8,500の範囲、さらに好ましくは2,000~7,000の範囲である。炭化水素樹脂のZ平均分子量(Mz)が上記範囲内であることにより、得られるゴム架橋物を転がり抵抗およびウェットグリップ性能により優れたものとすることができる。The Z-average molecular weight (Mz) of the hydrocarbon resin used in the present invention is preferably in the range of 1,000 to 10,000, more preferably in the range of 1,500 to 8,500, and even more preferably in the range of 2,000 to 7,000. By having the Z-average molecular weight (Mz) of the hydrocarbon resin within the above range, the resulting cross-linked rubber product can have superior rolling resistance and wet grip performance.
本発明で用いる炭化水素樹脂は、数平均分子量に対する重量平均分子量の比(Mw/Mn)が、好ましくは1.0~4.0の範囲であり、より好ましくは1.2~3.5の範囲、さらに好ましくは1.4~3.0の範囲である。この比が上記範囲内であることにより、得られるゴム架橋物を転がり抵抗およびウェットグリップ性能により優れたものとすることができる。 The hydrocarbon resin used in the present invention preferably has a ratio of weight-average molecular weight to number-average molecular weight (Mw/Mn) in the range of 1.0 to 4.0, more preferably in the range of 1.2 to 3.5, and even more preferably in the range of 1.4 to 3.0. By having this ratio within the above range, the resulting cross-linked rubber product can have excellent rolling resistance and wet grip performance.
本発明で用いる炭化水素樹脂は、重量平均分子量に対するZ平均分子量の比(Mz/Mw)が、好ましくは1.0~4.0の範囲であり、より好ましくは1.2~3.5の範囲、さらに好ましくは1.4~3.0の範囲である。この比が上記範囲内であることにより、得られるゴム架橋物を転がり抵抗およびウェットグリップ性能により優れたものとすることができる。The hydrocarbon resin used in the present invention preferably has a ratio of Z-average molecular weight to weight-average molecular weight (Mz/Mw) in the range of 1.0 to 4.0, more preferably in the range of 1.2 to 3.5, and even more preferably in the range of 1.4 to 3.0. By having this ratio within the above range, the resulting cross-linked rubber product can have even better rolling resistance and wet grip performance.
なお、本発明において、炭化水素樹脂の重量平均分子量(Mw)、Z平均分子量(Mz)、数平均分子量(Mn)は、高速液体クロマトグラフィの測定による、ポリスチレン換算の値として求めるものとする。また、炭化水素樹脂の重量平均分子量(Mw)、Z平均分子量(Mz)、数平均分子量(Mn)、およびそれらの比(Mw/Mn、Mz/Mw)は、テトラシクロドデセン化合物由来の単量体単位を0.1~50重量%の割合とした上で、各単量体組成を調整することや、後述する炭化水素樹脂の製造方法において、製造条件を調整することで、制御することができる。In the present invention, the weight-average molecular weight (Mw), Z-average molecular weight (Mz), and number-average molecular weight (Mn) of the hydrocarbon resin are determined as polystyrene-equivalent values measured by high-performance liquid chromatography. The weight-average molecular weight (Mw), Z-average molecular weight (Mz), number-average molecular weight (Mn), and their ratios (Mw/Mn, Mz/Mw) of the hydrocarbon resin can be controlled by adjusting the monomer composition while keeping the proportion of monomer units derived from tetracyclododecene compounds between 0.1 and 50% by weight, or by adjusting the production conditions in the hydrocarbon resin production method described below.
本発明で用いる炭化水素樹脂の軟化点は、80℃~170℃の範囲であればよく、特に限定されないが、好ましくは85~160℃、より好ましくは90~150℃である。炭化水素樹脂の軟化点が低すぎても、あるいは、高すぎても、得られるゴム架橋物は転がり抵抗およびウェットグリップ性能のバランスに劣るものとなってしまう。なお、炭化水素樹脂の軟化点は、テトラシクロドデセン化合物由来の単量体単位を0.1~50重量%の割合とした上で、各単量体組成を調整することや、後述する炭化水素樹脂の製造方法において、製造条件を調整することで、制御することができる。The softening point of the hydrocarbon resin used in the present invention may be in the range of 80°C to 170°C, but is not particularly limited thereto. It is preferably 85 to 160°C, and more preferably 90 to 150°C. If the softening point of the hydrocarbon resin is too low or too high, the resulting cross-linked rubber will have a poor balance between rolling resistance and wet grip performance. The softening point of the hydrocarbon resin can be controlled by adjusting the monomer composition while keeping the proportion of monomer units derived from tetracyclododecene compounds at 0.1 to 50% by weight, or by adjusting the production conditions in the hydrocarbon resin production method described below.
また、本発明で用いる炭化水素樹脂は、炭化水素樹脂の重合体分子構造中に残存する不飽和結合の一部または全部を水素添加反応(水添)により飽和化した、水素化物であってもよい。 The hydrocarbon resin used in the present invention may also be a hydrogenated product in which some or all of the unsaturated bonds remaining in the polymer molecular structure of the hydrocarbon resin have been saturated by a hydrogenation reaction (hydrogenation).
本発明で用いる炭化水素樹脂を製造する方法としては、テトラシクロドデセン化合物と、上述した各単量体とを含む単量体混合物を付加重合して、重量平均分子量(Mw)および軟化点が上記範囲にあるような炭化水素樹脂を得ることができるものである限りにおいて、特に限定されないが、たとえば、フリーデルクラフツ型のカチオン重合触媒を用いた付加重合により製造することができ、特に、ルイス酸触媒(A)を用いた、付加重合による方法が好ましい。The method for producing the hydrocarbon resin used in the present invention is not particularly limited, as long as it is possible to add-polymerize a monomer mixture containing a tetracyclododecene compound and each of the above-mentioned monomers to obtain a hydrocarbon resin having a weight-average molecular weight (Mw) and softening point within the above-mentioned ranges. For example, the hydrocarbon resin can be produced by addition polymerization using a Friedel-Crafts cationic polymerization catalyst, and addition polymerization using a Lewis acid catalyst (A) is particularly preferred.
ルイス酸触媒(A)としては、限定されないが、ハロゲン化金属からなるものが好ましく、良好な反応活性を有する点から、周期律表第III族に属する元素のハロゲン化物またはその錯体であることが好ましい。このようなルイス酸触媒の具体例としては、三塩化アルミニウム(AlCl3)、三臭化アルミニウム(AlBr3)、三塩化ガリウム(GaCl3)、三弗化ホウ素ジエチルエーテル錯体(BF3・Et2O)などを挙げることができる。なかでも汎用性などの観点から、AlCl3またはBF3・Et2Oが好適に用いられる。ルイス酸触媒(A)は、1種類のみ使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 The Lewis acid catalyst (A) is not limited, but is preferably a metal halide, and from the viewpoint of having good reaction activity, a halide of an element belonging to Group III of the periodic table or a complex thereof is preferable. Specific examples of such Lewis acid catalysts include aluminum trichloride (AlCl 3 ), aluminum tribromide (AlBr 3 ), gallium trichloride (GaCl 3 ), and boron trifluoride diethyl ether complex (BF 3 ·Et 2 O). Among these, AlCl 3 or BF 3 ·Et 2 O is preferably used from the viewpoint of versatility. The Lewis acid catalyst (A) may be used alone or in combination of two or more types.
ルイス酸触媒(A)の使用量は、特に限定されないが、重合に使用する単量体混合物100重量部に対し、好ましくは0.05~10重量部、より好ましくは0.1~5重量部である。 The amount of Lewis acid catalyst (A) used is not particularly limited, but is preferably 0.05 to 10 parts by weight, more preferably 0.1 to 5 parts by weight, per 100 parts by weight of the monomer mixture used in the polymerization.
また、ルイス酸触媒(A)は、その重合活性をより高めることができるという点より、3級炭素原子にハロゲン原子が結合したハロゲン化炭化水素(B1)、および炭素-炭素不飽和結合に隣接する炭素原子にハロゲン原子が結合したハロゲン化炭化水素(B2)から選択される少なくとも一種のハロゲン化炭化水素(B)と組み合わせて用いてもよい。 Furthermore, the Lewis acid catalyst (A) may be used in combination with at least one halogenated hydrocarbon (B) selected from halogenated hydrocarbons (B1) having a halogen atom bonded to a tertiary carbon atom and halogenated hydrocarbons (B2) having a halogen atom bonded to a carbon atom adjacent to a carbon-carbon unsaturated bond, in order to further enhance its polymerization activity.
3級炭素原子にハロゲン原子が結合したハロゲン化炭化水素(B1)の具体例としては、t-ブチルクロライド、t-ブチルブロマイド、2-クロロ-2-メチルブタン、トリフェニルメチルクロライドが挙げられる。これらのなかでも、活性と取り扱いやすさとのバランスに優れる点で、t-ブチルクロライドが特に好適に用いられる。炭素-炭素不飽和結合に隣接する炭素原子にハロゲン原子が結合したハロゲン化炭化水素(B2)の具体例としては、ベンジルクロライド、ベンジルブロマイド、(1-クロロエチル)ベンゼン、アリルクロライド、3-クロロ-1-プロピン、3-クロロ-1-ブテン、3-クロロ-1-ブチン、ケイ皮クロライドが挙げられる。これらのなかでも、活性と取り扱いやすさとのバランスに優れる点で、ベンジルクロライドが好適に用いられる。なお、ハロゲン化炭化水素(B)は、1種類のみ使用してもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 Specific examples of halogenated hydrocarbons (B1) in which a halogen atom is bonded to a tertiary carbon atom include t-butyl chloride, t-butyl bromide, 2-chloro-2-methylbutane, and triphenylmethyl chloride. Among these, t-butyl chloride is particularly preferred due to its excellent balance of activity and ease of handling. Specific examples of halogenated hydrocarbons (B2) in which a halogen atom is bonded to a carbon atom adjacent to a carbon-carbon unsaturated bond include benzyl chloride, benzyl bromide, (1-chloroethyl)benzene, allyl chloride, 3-chloro-1-propyne, 3-chloro-1-butene, 3-chloro-1-butyne, and cinnamic chloride. Among these, benzyl chloride is preferred due to its excellent balance of activity and ease of handling. It is possible to use only one type of halogenated hydrocarbon (B), or two or more types in combination.
ハロゲン化炭化水素(B)の使用量は、特に限定されないが、ルイス酸触媒(A)に対するモル比で、好ましくは0.05~50の範囲、より好ましくは0.1~10の範囲である。 The amount of halogenated hydrocarbon (B) used is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.05 to 50, more preferably 0.1 to 10, in terms of molar ratio to the Lewis acid catalyst (A).
重合反応を行うに当たり、単量体混合物や重合触媒のそれぞれの成分を重合反応器に添加する順序は特に限定されず、任意の順で添加すればよいが、重合反応を良好に制御するという観点から、単量体混合物を構成する単量体成分の一部と、ルイス酸触媒(A)とを予め重合反応器に添加し、単量体混合物を構成する単量体成分の一部と、ルイス酸触媒(A)とを予め接触させた後に、単量体混合物を構成する単量体成分の残部を重合反応器に添加して、重合反応を開始することが好ましい。この際においては、単量体混合物を構成する単量体成分の一部として、少なくとも、炭素数4~6の脂環式モノオレフィンを用い、ルイス酸触媒(A)と予め重合反応器に添加し、炭素数4~6の脂環式モノオレフィンと、ルイス酸触媒(A)とを予め接触させた後に、単量体混合物を構成する単量体成分の残部を重合反応器に添加して、重合反応を開始することがより好ましい。When conducting a polymerization reaction, the order in which the monomer mixture and polymerization catalyst components are added to the polymerization reactor is not particularly limited; they may be added in any order. However, from the perspective of better control of the polymerization reaction, it is preferable to first add a portion of the monomer components constituting the monomer mixture and the Lewis acid catalyst (A) to the polymerization reactor, contact a portion of the monomer components constituting the monomer mixture with the Lewis acid catalyst (A), and then add the remaining monomer components constituting the monomer mixture to the polymerization reactor to initiate the polymerization reaction. In this case, it is more preferable to use at least an alicyclic monoolefin having 4 to 6 carbon atoms as part of the monomer components constituting the monomer mixture, add the Lewis acid catalyst (A) to the polymerization reactor in advance, contact the alicyclic monoolefin having 4 to 6 carbon atoms with the Lewis acid catalyst (A), and then add the remaining monomer components constituting the monomer mixture to the polymerization reactor to initiate the polymerization reaction.
また、ルイス酸触媒(A)に加えて、ハロゲン化炭化水素(B)を使用する場合には、単量体混合物とルイス酸触媒(A)とを重合反応器に添加して、重合反応を開始した後に、ハロゲン化炭化水素(B)を重合反応器に添加することが好ましい。あるいは、単量体混合物とルイス酸触媒(A)と、ハロゲン化炭化水素(B)の一部と重合反応器に添加して、重合反応を開始した後に、ハロゲン化炭化水素(B)の残部を重合反応器に添加する態様も好適である。Furthermore, when a halogenated hydrocarbon (B) is used in addition to the Lewis acid catalyst (A), it is preferable to add the monomer mixture and the Lewis acid catalyst (A) to a polymerization reactor, initiate the polymerization reaction, and then add the halogenated hydrocarbon (B) to the polymerization reactor. Alternatively, it is also preferable to add the monomer mixture, the Lewis acid catalyst (A), and a portion of the halogenated hydrocarbon (B) to the polymerization reactor, initiate the polymerization reaction, and then add the remainder of the halogenated hydrocarbon (B) to the polymerization reactor.
重合反応をより良好に制御する観点からは、重合反応系に溶媒を添加して、重合反応を行うことが好ましい。溶媒の種類は、重合反応を阻害しないものであれば特に制限はないが、飽和脂肪族炭化水素または芳香族炭化水素が好適である。溶媒として用いられる飽和脂肪族炭化水素としては、たとえば、n-ペンタン、n-ヘキサン、2-メチルペンタン、3-メチルペンタン、n-ヘプタン、2-メチルヘキサン、3-メチルヘキサン、3-エチルペンタン、2,2-ジメチルペンタン、2,3-ジメチルペンタン、2,4-ジメチルペンタン、3,3-ジメチルペンタン、2,2,3-トリメチルブタン、2,2,4-トリメチルペンタンなどの炭素数5~10の鎖状飽和脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン、シクロオクタンなどの炭素数5~10の環状飽和脂肪族炭化水素が挙げられる。溶媒として用いられる芳香族炭化水素としては、たとえば、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの炭素数6~10の芳香族炭化水素などが挙げられる。溶媒は1種を単独で使用してもよいし、2種以上の混合溶媒として用いてもよい。溶媒の使用量は、特に限定されないが、重合反応に用いる単量体混合物100重量部に対して、10~1000重量部であることが好ましく、50~500重量部であることがより好ましい。なお、たとえば、C5留分に由来するシクロペンタンとシクロペンテンとの混合物のような、付加重合性成分と非付加重合性成分との混合物を重合反応系に添加して、付加重合性成分は単量体混合物の成分として用い、非付加重合性成分は溶媒として用いるような態様とすることもできる。To better control the polymerization reaction, it is preferable to add a solvent to the polymerization reaction system before conducting the polymerization reaction. There are no particular restrictions on the type of solvent as long as it does not inhibit the polymerization reaction, but saturated aliphatic hydrocarbons or aromatic hydrocarbons are preferred. Examples of saturated aliphatic hydrocarbons used as solvents include linear saturated aliphatic hydrocarbons having 5 to 10 carbon atoms, such as n-pentane, n-hexane, 2-methylpentane, 3-methylpentane, n-heptane, 2-methylhexane, 3-methylhexane, 3-ethylpentane, 2,2-dimethylpentane, 2,3-dimethylpentane, 2,4-dimethylpentane, 3,3-dimethylpentane, 2,2,3-trimethylbutane, and 2,2,4-trimethylpentane; and cyclic saturated aliphatic hydrocarbons having 5 to 10 carbon atoms, such as cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, and cyclooctane. Examples of aromatic hydrocarbons used as solvents include aromatic hydrocarbons having 6 to 10 carbon atoms, such as benzene, toluene, and xylene. The solvent may be used alone or as a mixed solvent of two or more kinds. The amount of the solvent used is not particularly limited, but is preferably 10 to 1,000 parts by weight, and more preferably 50 to 500 parts by weight, per 100 parts by weight of the monomer mixture used in the polymerization reaction. It is also possible to add a mixture of an addition-polymerizable component and a non-addition-polymerizable component, such as a mixture of cyclopentane and cyclopentene derived from a C5 fraction, to the polymerization reaction system, and use the addition-polymerizable component as a component of the monomer mixture and the non-addition-polymerizable component as a solvent.
重合反応を行う際の重合温度は、特に限定されないが、好ましくは85℃以下であり、より好ましくは-20~85℃、さらに好ましくは0~65℃である。重合温度が低すぎると重合活性が低下して生産性が劣る可能性があり、重合温度が高すぎると得られる炭化水素樹脂の色相に劣るおそれがある。重合反応を行う際の圧力は、大気圧下でも加圧下でもよい。重合反応時間は、適宜選択できるが、通常10分間~12時間、好ましくは30分間~6時間の範囲で選択される。 The polymerization temperature during the polymerization reaction is not particularly limited, but is preferably 85°C or lower, more preferably -20 to 85°C, and even more preferably 0 to 65°C. If the polymerization temperature is too low, the polymerization activity may decrease, resulting in poor productivity, while if the polymerization temperature is too high, the color of the resulting hydrocarbon resin may be poor. The pressure during the polymerization reaction may be atmospheric pressure or increased pressure. The polymerization reaction time can be selected as appropriate, but is usually selected in the range of 10 minutes to 12 hours, preferably 30 minutes to 6 hours.
重合反応は、所望の重合転化率が得られた時点で、メタノール、水酸化ナトリウム水溶液、アンモニア水溶液などの重合停止剤を重合反応系に添加することにより停止することができる。なお、重合停止剤を添加して、重合触媒を不活性化した際に生成する、溶媒に不溶な触媒残渣は濾過などにより除去してもよい。重合反応停止後、未反応の単量体と溶媒を除去し、さらに水蒸気蒸留などにより低分子量のオリゴマー成分を除去し、冷却することにより、固体状の炭化水素樹脂を得ることができる。Once the desired polymerization conversion rate has been achieved, the polymerization reaction can be terminated by adding a polymerization terminator such as methanol, aqueous sodium hydroxide, or aqueous ammonia to the polymerization reaction system. When the polymerization terminator is added to deactivate the polymerization catalyst, insoluble catalyst residue is produced, which can be removed by filtration or other methods. After the polymerization reaction has terminated, the unreacted monomer and solvent are removed, and low-molecular-weight oligomer components are further removed by steam distillation or other methods. The resulting mixture is then cooled to yield a solid hydrocarbon resin.
また、このようにして得られる本発明で用いる炭化水素樹脂について、必要に応じて、炭化水素樹脂の重合体分子構造中に残存する不飽和結合の一部または全部を水素添加反応(水添)により飽和化して、水素化物としてもよい。 Furthermore, with regard to the hydrocarbon resin used in the present invention obtained in this manner, if necessary, some or all of the unsaturated bonds remaining in the polymer molecular structure of the hydrocarbon resin may be saturated by a hydrogenation reaction (hydrogenation) to form a hydrogenated product.
炭化水素樹脂について水素添加反応を行う際における、水素添加反応方法としては、特に限定されないが、公知の方法を制限なく用いることができるが、たとえば、ニッケル触媒の存在下に水素と接触させる方法などが挙げられる。ニッケル触媒としては、特に限定されないが、反応性が高いという観点より、担体としての担持無機化合物に、金属としてのニッケルを担持してなる化合物を主成分として含む触媒が好ましい。担体としての担持無機化合物の具体例としては、シリカ、アルミナ、ボリア、シリカ-アルミナ、珪藻土、白土、粘土、マグネシア、マグネシア-シリカ(シリカ-酸化マグネシウム)、チタニア、ジルコニアなどが挙げられる。 When hydrogenating hydrocarbon resins, the hydrogenation reaction method is not particularly limited, and any known method can be used without limitation, such as contacting the resin with hydrogen in the presence of a nickel catalyst. The nickel catalyst is not particularly limited, but from the perspective of high reactivity, a catalyst containing, as its main component, a compound in which metallic nickel is supported on a supported inorganic compound as a support is preferred. Specific examples of supported inorganic compounds as supports include silica, alumina, boria, silica-alumina, diatomaceous earth, white clay, clay, magnesia, magnesia-silica (silica-magnesium oxide), titania, and zirconia.
<ジエン系ゴム>
本発明のゴム組成物は、上述した炭化水素樹脂に加えて、ジエン系ゴムを含有する。ジエン系ゴムとしては、炭化水素樹脂とともに配合することができるものであれば特に限定されない。このようなジエン系ゴムとしては、例えば、特開2015-189873号公報に記載のジエン系ゴムを挙げることができ、具体的には、天然ゴム(NB)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、エチレン-プロピレン-ジエンターポリマー(EPDM)等を挙げることができ、なかでも、スチレン-ブタジエン共重合体ゴム、ブタジエンゴム等であることが好ましい。上述したジエン系ゴムを用いることにより、ゴム組成物としての加工性に優れたものとしながら、ゴム架橋物を転がり抵抗およびウェットグリップ性能のバランスにより優れたものとすることができる。ジエン系ゴムは、1種単独で用いてもよいし、あるいは2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<Diene rubber>
The rubber composition of the present invention contains a diene rubber in addition to the hydrocarbon resin described above. The diene rubber is not particularly limited as long as it can be blended with the hydrocarbon resin. Examples of such diene rubbers include those described in JP 2015-189873 A. Specific examples include natural rubber (NB), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), and ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM). Among these, styrene-butadiene copolymer rubber and butadiene rubber are preferred. By using the diene rubber described above, the rubber composition can be made to have excellent processability while providing a cross-linked rubber with an excellent balance of rolling resistance and wet grip performance. The diene rubbers may be used alone or in combination of two or more.
また、本発明におけるジエン系ゴムは、その分子量やミクロ構造は特に限定されず、アミン、アミド、シリル、アルコキシシリル、カルボキシル、ヒドロキシル基などで末端変性されていても、エポキシ化されていてもよい。また、本発明におけるジエン系ゴムは、水素化されたものであってもよいが、水素化されていないものであることが好ましい。The diene rubber of the present invention is not particularly limited in terms of molecular weight or microstructure, and may be terminally modified with amine, amide, silyl, alkoxysilyl, carboxyl, or hydroxyl groups, or may be epoxidized. The diene rubber of the present invention may be hydrogenated, but is preferably non-hydrogenated.
本発明のゴム組成物における、ジエン系ゴムと上記炭化水素樹脂との配合割合は、ジエン系ゴム100質量部に対して、炭化水素樹脂が1~200質量部配合されていればよく、1~70質量部配合されることが好ましく、3~35質量部配合されることがより好ましい。炭化水素樹脂の配合量が少なすぎると、ゴム組成物としての加工性に劣るものとなってしまい、一方、多すぎると、得られるゴム架橋物は転がり抵抗およびウェットグリップ性能のバランスに劣るものとなってしまう。 The blending ratio of diene rubber to the hydrocarbon resin in the rubber composition of the present invention may be 1 to 200 parts by mass of hydrocarbon resin per 100 parts by mass of diene rubber, preferably 1 to 70 parts by mass, and more preferably 3 to 35 parts by mass. If the blending amount of hydrocarbon resin is too small, the rubber composition will have poor processability; on the other hand, if the blending amount is too large, the resulting cross-linked rubber will have a poor balance between rolling resistance and wet grip performance.
本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴムおよび上記炭化水素樹脂のみからなるものであってよいが、さらに、他の成分を含有するものであってもよい。本発明のゴム組成物に含有され得る他の成分としては、例えば、フィラー、シランカップリング剤、架橋剤、架橋促進剤、架橋活性化剤、老化防止剤、酸化防止剤、活性剤、プロセスオイル、可塑剤、滑剤、粘着付与剤などを挙げることができ、これらその他の配合剤をそれぞれ必要量配合できる。The rubber composition of the present invention may consist solely of a diene rubber and the above-mentioned hydrocarbon resin, but may also contain other components. Examples of other components that may be contained in the rubber composition of the present invention include fillers, silane coupling agents, crosslinking agents, crosslinking accelerators, crosslinking activators, antioxidants, antioxidants, activators, process oils, plasticizers, lubricants, and tackifiers. These other compounding ingredients may be blended in the required amounts.
本発明のゴム組成物に配合され得るフィラーとしては、ゴム組成物に一般的に使用されるものを用いることができ、例えば、カーボンブラック、クレー、珪藻土、シリカ、タルク、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、金属酸化物、マイカ、水酸化アルミニウム、各種の金属粉、木粉、ガラス粉、セラミックス粉、ガラスバルーン、シリカバルーン等の無機中空フィラー;ポリスチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン共重合体等の有機中空フィラー等を挙げることができる。 Fillers that can be compounded into the rubber composition of the present invention include those commonly used in rubber compositions, such as inorganic hollow fillers such as carbon black, clay, diatomaceous earth, silica, talc, barium sulfate, calcium carbonate, magnesium carbonate, metal oxides, mica, aluminum hydroxide, various metal powders, wood powder, glass powder, ceramic powder, glass balloons, and silica balloons; and organic hollow fillers such as polystyrene, polyvinylidene fluoride, and polyvinylidene fluoride copolymers.
シリカとしては、例えば、乾式法ホワイトカーボン、湿式法ホワイトカーボン、コロイダルシリカ、沈降シリカなどが挙げられる。これらの中でも、含水ケイ酸を主成分とする湿式法ホワイトカーボンが好ましい。また、カーボンブラック表面にシリカを担持させたカーボン-シリカデュアル・フェイズ・フィラーを用いてもよい。これらのシリカは、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。用いるシリカの窒素吸着比表面積(ASTM D3037-81に準じBET法で測定される)は、好ましくは100~400m2/g、より好ましくは150~350m2/gである。また、シリカのpHは、pH5~10であることが好ましい。 Examples of silica include dry process white carbon, wet process white carbon, colloidal silica, and precipitated silica. Among these, wet process white carbon, which is primarily composed of hydrous silicic acid, is preferred. Carbon-silica dual-phase fillers, in which silica is supported on the surface of carbon black, may also be used. These silicas may be used alone or in combination of two or more. The nitrogen adsorption specific surface area (measured by the BET method in accordance with ASTM D3037-81) of the silica used is preferably 100 to 400 m 2 /g, more preferably 150 to 350 m 2 /g. The pH of the silica is preferably 5 to 10.
本発明のゴム組成物におけるシリカの配合量は、ゴム組成物中のゴム成分100質量部に対して、好ましくは10~200質量部であり、より好ましくは20~150質量部、さらに好ましくは30~75質量部である。シリカの配合量を上記範囲とすることにより、得られるゴム架橋物を転がり抵抗およびウェットグリップ性能により優れたものとすることができる。The amount of silica compounded in the rubber composition of the present invention is preferably 10 to 200 parts by mass, more preferably 20 to 150 parts by mass, and even more preferably 30 to 75 parts by mass, per 100 parts by mass of the rubber component in the rubber composition. By keeping the amount of silica compounded within this range, the resulting cross-linked rubber product can have even better rolling resistance and wet grip performance.
フィラーとして、シリカを用いる場合には、シランカップリング剤を併用することが好ましい。シランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリエトキシシラン、β-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、N-(β-アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-オクタチオ-1-プロピル-トリエトキシシラン、ビス(3-(トリエトキシシリル)プロピル)ジスルフィド、ビス(3-(トリエトキシシリル)プロピル)テトラスルフィド、γ-トリメトキシシリルプロピルジメチルチオカルバミルテトラスルフィド、およびγ-トリメトキシシリルプロピルベンゾチアジルテトラスルフィドなどを挙げることができる。これらのシランカップリング剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。シランカップリング剤の配合量は、シリカ100質量部に対して、好ましくは0.1~30質量部、より好ましくは1~15質量部である。When using silica as a filler, it is preferable to use a silane coupling agent in combination. Examples of silane coupling agents include vinyltriethoxysilane, β-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, N-(β-aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilane, 3-octathio-1-propyl-triethoxysilane, bis(3-(triethoxysilyl)propyl)disulfide, bis(3-(triethoxysilyl)propyl)tetrasulfide, γ-trimethoxysilylpropyldimethylthiocarbamyltetrasulfide, and γ-trimethoxysilylpropylbenzothiazyltetrasulfide. These silane coupling agents can be used alone or in combination of two or more. The amount of silane coupling agent is preferably 0.1 to 30 parts by weight, more preferably 1 to 15 parts by weight, per 100 parts by weight of silica.
カーボンブラックとしては、例えば、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、およびグラファイト等を挙げることができる。これらのカーボンブラックは、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。カーボンブラックの配合量は、ゴム組成物中のゴム成分100質量部に対して、通常、120質量部以下である。 Examples of carbon black include furnace black, acetylene black, thermal black, channel black, and graphite. These carbon blacks can be used alone or in combination of two or more. The amount of carbon black blended is typically 120 parts by mass or less per 100 parts by mass of the rubber component in the rubber composition.
また、フィラーは、1種単独で用いてもよいし、あるいは2種以上を組み合わせて用いてもよい。たとえば、フィラーとして、シリカおよびカーボンブラックを混合して用いることができる。 Fillers may be used alone or in combination of two or more. For example, a mixture of silica and carbon black may be used as a filler.
シリカおよびカーボンブラック以外のフィラーの含有量としては、本発明の効果が得られる範囲であればよく、たとえば、ゴム成分100質量部に対して120質量部以下とすることができる。 The content of fillers other than silica and carbon black may be within a range that achieves the effects of the present invention, and can be, for example, 120 parts by mass or less per 100 parts by mass of the rubber component.
架橋剤としては、特に限定されないが、例えば、硫黄、ハロゲン化硫黄、有機過酸化物、キノンジオキシム類、有機多価アミン化合物、メチロール基を有するアルキルフェノール樹脂などが挙げられる。これらの中でも、硫黄が好ましく使用される。架橋剤の配合量は、ゴム組成物中のゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.1~15質量部、より好ましくは0.5~5質量部、特に好ましくは1~4質量部である。 The crosslinking agent is not particularly limited, but examples include sulfur, sulfur halides, organic peroxides, quinone dioximes, organic polyamine compounds, and alkylphenol resins having methylol groups. Of these, sulfur is preferably used. The amount of crosslinking agent blended is preferably 0.1 to 15 parts by mass, more preferably 0.5 to 5 parts by mass, and particularly preferably 1 to 4 parts by mass per 100 parts by mass of the rubber component in the rubber composition.
架橋剤として、硫黄または含硫黄化合物を用いる場合には、架橋促進剤および架橋活性化剤を併用することが好ましい。架橋促進剤としては、例えば、スルフェンアミド系架橋促進剤;グアニジン系架橋促進剤;チオウレア系架橋促進剤;チアゾール系架橋促進剤;チウラム系架橋促進剤;ジチオカルバミン酸系架橋促進剤;キサントゲン酸系架橋促進剤;などが挙げられる。これらのなかでも、スルフェンアミド系架橋促進剤を含むものが好ましい。これらの架橋促進剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いられる。架橋促進剤の配合量は、ゴム組成物中のゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.1~15質量部、より好ましくは0.5~5質量部、特に好ましくは1~4質量部である。When sulfur or a sulfur-containing compound is used as the crosslinking agent, it is preferable to use a crosslinking accelerator and a crosslinking activator in combination. Examples of crosslinking accelerators include sulfenamide-based crosslinking accelerators; guanidine-based crosslinking accelerators; thiourea-based crosslinking accelerators; thiazole-based crosslinking accelerators; thiuram-based crosslinking accelerators; dithiocarbamic acid-based crosslinking accelerators; and xanthogenic acid-based crosslinking accelerators. Of these, those containing sulfenamide-based crosslinking accelerators are preferred. These crosslinking accelerators may be used alone or in combination of two or more. The amount of crosslinking accelerator blended is preferably 0.1 to 15 parts by mass, more preferably 0.5 to 5 parts by mass, and particularly preferably 1 to 4 parts by mass per 100 parts by mass of the rubber component in the rubber composition.
架橋活性化剤としては、例えば、ステアリン酸などの高級脂肪酸;酸化亜鉛;などを挙げることができる。これらの架橋活性化剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いられる。架橋活性化剤の配合量は、ゴム組成物中のゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.05~20質量部、特に好ましくは0.5~15質量部である。 Examples of crosslinking activators include higher fatty acids such as stearic acid; zinc oxide; and the like. These crosslinking activators may be used alone or in combination of two or more. The amount of crosslinking activator blended is preferably 0.05 to 20 parts by mass, and particularly preferably 0.5 to 15 parts by mass, per 100 parts by mass of the rubber component in the rubber composition.
また、本発明のゴム組成物には、所望により、アミン系安定剤、フェノール系安定剤、リン系安定剤、イオウ系安定剤などの老化防止剤を添加してもよい。老化防止剤の添加量は、その種類などに応じて適宜決定すればよい。 If desired, antioxidants such as amine-based stabilizers, phenol-based stabilizers, phosphorus-based stabilizers, and sulfur-based stabilizers may be added to the rubber composition of the present invention. The amount of antioxidant added may be determined appropriately depending on the type of antioxidant, etc.
また、本発明のゴム組成物には、必要に応じて、酸化防止剤を添加してもよい。酸化防止剤としては、特に限定されないが、たとえば、ペンタエリスリトールテトラキス[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]、オクタデシル-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、2,6-ジ-t-ブチル-p-クレゾール、ジ-t-ブチル-4-メチルフェノールなどのヒンダードフェノール系化合物;ジラウリルチオプロピオネートなどのチオジカルボキシレートエステル類;トリス(ノニルフェニル)ホスファイトなどの亜燐酸塩類;などが挙げられる。酸化防止剤は、1種単独で用いてもよいし、あるいは2種以上を組み合わせて用いてもよい。酸化防止剤の含有量は、特に限定されないが、ゴム組成物中のゴム成分100質量部に対して、好ましくは10質量部以下であり、より好ましくは0.05~5質量部である。 Antioxidants may also be added to the rubber composition of the present invention as needed. Examples of antioxidants include, but are not limited to, hindered phenol compounds such as pentaerythritol tetrakis[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate], octadecyl-3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate, 2,6-di-t-butyl-p-cresol, and di-t-butyl-4-methylphenol; thiodicarboxylate esters such as dilauryl thiopropionate; and phosphites such as tris(nonylphenyl)phosphite. Antioxidants may be used alone or in combination of two or more. The amount of antioxidant is not particularly limited, but is preferably 10 parts by mass or less, and more preferably 0.05 to 5 parts by mass, per 100 parts by mass of the rubber component in the rubber composition.
また、本発明のゴム組成物には、ジエン系ゴムおよび上記炭化水素樹脂以外に樹脂を配合してもよい。樹脂を配合することにより、ゴム組成物に粘着性を付与させたり、ゴム組成物中の充填剤の分散性を高めることができる。その結果、得られるゴム架橋物の転がり抵抗およびウェットグリップ性能のさらなる向上が期待できる。また、可塑剤と同様な効果として、ゴム組成物の加工性を向上させることもできる。樹脂としては、例えば、C9系石油樹脂、ジシクロペンタジエン系樹脂、テルペン系樹脂、テルペンフェノール樹脂、芳香族変性テルペン樹脂、アルキルフェノール-アセチレン樹脂、ロジン系樹脂、ロジンエステル樹脂、インデン系樹脂、インデンを含有するC9系樹脂、α-メチルスチレン・インデン共重合体樹脂、クマロン-インデン樹脂、ファルネセン系樹脂、ポリリモネン樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は、変性されていたり、水素添加されていたりするものであってもよい。これらの樹脂は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いられる。樹脂の配合量は、ゴム組成物中のゴム成分100質量部に対して、好ましくは25質量部以下である。In addition, the rubber composition of the present invention may contain a resin other than the diene rubber and the hydrocarbon resin. The incorporation of a resin can impart tack to the rubber composition and enhance the dispersibility of fillers in the rubber composition. As a result, further improvements in the rolling resistance and wet grip performance of the resulting cross-linked rubber can be expected. It can also improve the processability of the rubber composition, similar to the effect of a plasticizer. Examples of resins include C9 petroleum resins, dicyclopentadiene resins, terpene resins, terpene phenol resins, aromatic-modified terpene resins, alkylphenol-acetylene resins, rosin resins, rosin ester resins, indene resins, C9 resins containing indene, α-methylstyrene-indene copolymer resins, coumarone-indene resins, farnesene resins, and polylimonene resins. These resins may be modified or hydrogenated. These resins may be used alone or in combination of two or more. The amount of resin incorporated is preferably 25 parts by mass or less per 100 parts by mass of the rubber component in the rubber composition.
本発明のゴム組成物の製造方法は、常法に従って各成分を混練すればよく、例えば、架橋剤や架橋促進剤等の熱に不安定な成分を除く成分と、ジエン系ゴムと、炭化水素樹脂とを混練後、その混練物に架橋剤や架橋促進剤等の熱に不安定な成分を混練して目的のゴム組成物を得ることができる。熱に不安定な成分を除く成分と、ジエン系ゴムと、炭化水素樹脂とを混練する際の混練温度は、好ましくは80~200℃、より好ましくは120~180℃であり、その混練時間は、好ましくは30秒~30分である。また、その混練物と熱に不安定な成分との混練は、好ましくは100℃以下、より好ましくは80℃以下まで冷却した後に行われる。The method for producing the rubber composition of the present invention simply involves kneading the components according to conventional methods. For example, the components excluding thermally unstable components such as crosslinking agents and crosslinking accelerators are kneaded with a diene rubber and a hydrocarbon resin, and then the resulting mixture is kneaded with thermally unstable components such as a crosslinking agent and crosslinking accelerator to obtain the desired rubber composition. The kneading temperature when kneading the components excluding thermally unstable components with the diene rubber and hydrocarbon resin is preferably 80 to 200°C, more preferably 120 to 180°C, and the kneading time is preferably 30 seconds to 30 minutes. Furthermore, the kneading of the kneaded mixture with the thermally unstable components is carried out after cooling the mixture to preferably 100°C or below, more preferably 80°C or below.
本発明のゴム組成物を用いることにより、転がり抵抗およびウェットグリップ性能のバランスにより優れたゴム架橋物を得ることができる。本発明のゴム組成物は、このような特性を活かし、例えば、タイヤの、トレッド(キャップトレッド、ベーストレッド)、カーカス、サイドウォール、ビード部などのタイヤ各部位の材料に用いることが好ましく、なかでも、オールシーズンタイヤ、高性能タイヤ、およびスタッドレスタイヤなどの各種タイヤにおいて、トレッド、カーカス、サイドウォール、およびビード部などのタイヤ各部位に好適に用いることができ、たとえば、タイヤのトレッド用として、特に好適に用いることができ、なかでも特に、キャップトレッドに用いることが好ましい。 By using the rubber composition of the present invention, a cross-linked rubber product can be obtained that has an excellent balance of rolling resistance and wet grip performance. Taking advantage of these properties, the rubber composition of the present invention is preferably used as a material for various tire components, such as the tread (cap tread, base tread), carcass, sidewall, and bead portions of tires. In particular, the rubber composition can be suitably used for various tire components, such as the tread, carcass, sidewall, and bead portions of various tires, including all-season tires, high-performance tires, and studless tires. It is particularly suitable for use in tire treads, and is particularly preferably used in cap treads.
<ゴム架橋物>
本発明のゴム架橋物は、上述した本発明のゴム組成物を架橋してなるものである。
本発明のゴム架橋物は、本発明のゴム組成物を用い、たとえば、所望の形状に対応した成形機、たとえば、押出機、射出成形機、圧縮機、ロールなどにより成形を行い、加熱することにより架橋反応を行い、ゴム架橋物として形状を固定化することにより製造することができる。この場合においては、予め成形した後に架橋しても、成形と同時に架橋を行ってもよい。成形温度は、通常、10~200℃、好ましくは25~120℃である。架橋温度は、通常、100~200℃、好ましくは130~190℃であり、架橋時間は、通常、1分~24時間、好ましくは2分~12時間、特に好ましくは3分~6時間である。
<Rubber cross-linked product>
The cross-linked rubber product of the present invention is obtained by cross-linking the above-mentioned rubber composition of the present invention.
The cross-linked rubber product of the present invention can be produced by using the rubber composition of the present invention, for example, molding the rubber composition into a desired shape using a molding machine such as an extruder, injection molding machine, compressor, or roll, and then heating to cause a cross-linking reaction and fix the shape as a cross-linked rubber product. In this case, cross-linking may be carried out after molding in advance or simultaneously with molding. The molding temperature is usually 10 to 200°C, preferably 25 to 120°C. The cross-linking temperature is usually 100 to 200°C, preferably 130 to 190°C, and the cross-linking time is usually 1 minute to 24 hours, preferably 2 minutes to 12 hours, and particularly preferably 3 minutes to 6 hours.
また、ゴム架橋物の形状、大きさ等によっては、表面が架橋していても内部まで十分に架橋していない場合があるので、さらに加熱して二次架橋を行ってもよい。 Also, depending on the shape, size, etc. of the cross-linked rubber product, even if the surface is cross-linked, the interior may not be sufficiently cross-linked, so secondary cross-linking may be performed by further heating.
加熱方法としては、プレス加熱、スチーム加熱、オーブン加熱、熱風加熱等のゴム組成物の架橋に用いられる一般的な方法を適宜選択すればよい。 The heating method can be selected from commonly used methods for crosslinking rubber compositions, such as press heating, steam heating, oven heating, and hot air heating.
このようにして得られる本発明のゴム架橋物は、上述した本発明のゴム組成物を用いて得られるものであるため、転がり抵抗およびウェットグリップ性能のバランスにより優れるものである。 The rubber cross-linked product of the present invention obtained in this manner is obtained using the rubber composition of the present invention described above, and therefore has an excellent balance of rolling resistance and wet grip performance.
本発明のゴム架橋物は、その優れた転がり抵抗およびウェットグリップ性能を活かし、例えば、タイヤにおいて、トレッド(キャップトレッド、ベーストレッド)、カーカス、サイドウォール、ビード部等のタイヤ各部位の材料に用いることが好ましく、なかでも、オールシーズンタイヤ、高性能タイヤ、およびスタッドレスタイヤ等の各種タイヤにおいて、トレッド、カーカス、サイドウォール、およびビード部等のタイヤ各部位に好適に用いることができ、たとえば、タイヤのトレッド用として、特に好適に用いることができ、なかでも特に、キャップトレッドに用いることが好ましい。 The cross-linked rubber product of the present invention, taking advantage of its excellent rolling resistance and wet grip performance, is preferably used, for example, as a material for various tire components such as the tread (cap tread, base tread), carcass, sidewall, and bead portion of tires. In particular, it can be suitably used for various tire components such as the tread, carcass, sidewall, and bead portion of various tires, including all-season tires, high-performance tires, and studless tires. It is particularly suitable for use as a tire tread, and is particularly preferably used for the cap tread.
次に、本発明の空気入りタイヤについて説明する。本発明の空気入りタイヤは、上述のゴム組成物をトレッドに使用したことを特徴とするものである。Next, we will explain the pneumatic tire of the present invention. The pneumatic tire of the present invention is characterized by using the above-mentioned rubber composition in the tread.
上記トレッドは、上述のゴム組成物を使用したもの、すなわち、上記ゴム組成物を用いて形成されたものであり、通常、上述した本発明のゴム組成物を架橋してなる本発明のゴム架橋物を含むものである。 The tread is made using the above-mentioned rubber composition, i.e., is formed using the above-mentioned rubber composition, and typically contains the rubber cross-linked product of the present invention obtained by cross-linking the above-mentioned rubber composition of the present invention.
上記空気入りタイヤは、そのトレッドが上記ゴム組成物を用いて形成されたものであればよく、他の部位も上記ゴム組成物を用いて形成されたものであってもよい。 The pneumatic tire may have a tread formed using the rubber composition, and other parts may also be formed using the rubber composition.
上記ゴム組成物を用いて形成されるトレッドは、トレッドの一部であってもよくトレッドの全体であってもよいが、少なくともキャップトレッドを含むことが好ましい。 The tread formed using the above rubber composition may be a portion of the tread or the entire tread, but it is preferable that it includes at least a cap tread.
また、本発明の空気入りタイヤの製造方法としては、上記組成物を用いて形成されたトレッドを有する空気入りタイヤを製造できる方法であればよく、公知の空気入りタイヤの製造方法を用いることができる。 Furthermore, the method for manufacturing the pneumatic tire of the present invention may be any method that can manufacture a pneumatic tire having a tread formed using the above composition, and known methods for manufacturing pneumatic tires can be used.
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。なお、以下について、「部」および「%」は、特に断りのない限り質量基準である。
本実施例および比較例において行った試験方法は以下のとおりである。
The present invention will be described below in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In the following, "parts" and "%" are by mass unless otherwise specified.
The test methods used in the present examples and comparative examples are as follows.
〔軟化点(℃)〕
試料となる炭化水素樹脂について、JIS K 2207に従い、軟化点を測定した。
[Softening point (℃)]
The softening point of each sample hydrocarbon resin was measured in accordance with JIS K 2207.
〔数平均分子量、重量平均分子量、Z平均分子量、および分子量分布〕
試料となる炭化水素樹脂について、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー分析を行い、標準ポリスチレン換算値の数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、およびZ平均分子量(Mz)を求め、分子量分布はMw/Mnの比およびMz/Mwの比で示した。なお、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー分析は、測定装置として、東ソー社製「HLC-8320GPC」を使用し、カラムは東ソー社製「TSKgel SuperMultiporeHZ」を3本連結したものを用い、テトラヒドロフランを溶媒として、40℃、1.0ml/minの流量で測定した。
[Number average molecular weight, weight average molecular weight, Z average molecular weight, and molecular weight distribution]
The sample hydrocarbon resin was subjected to gel permeation chromatography analysis to determine the number average molecular weight (Mn), weight average molecular weight (Mw), and Z average molecular weight (Mz) in terms of standard polystyrene, and the molecular weight distribution was expressed as the ratio of Mw/Mn and the ratio of Mz/Mw. The gel permeation chromatography analysis was performed using a Tosoh Corporation "HLC-8320GPC" measuring device and three Tosoh Corporation "TSKgel SuperMultiporeHZ" columns connected together, with tetrahydrofuran as the solvent at 40°C and a flow rate of 1.0 ml/min.
〔ムーニー粘度(ML1+4)〕
試料となるゴム組成物について、JIS K 6300-1:2001に従い、以下の条件で測定した。この特性については、基準サンプル(後述の比較例1)を100とする指数で示した。ムーニー粘度の値が小さいほど、加工性に優れると判断できる。
・試験温度:100℃
・ロータの種類:L形
・使用試験機:島津製作所社製島津ムーニービスコメーターSMV-300J
[Mooney viscosity (ML1+4)]
The sample rubber composition was measured under the following conditions in accordance with JIS K 6300-1:2001. The properties were expressed as an index, with the value of a reference sample (Comparative Example 1 described below) being set at 100. The smaller the Mooney viscosity value, the better the processability.
Test temperature: 100°C
・Rotor type: L-type ・Testing machine used: Shimadzu Mooney Viscometer SMV-300J manufactured by Shimadzu Corporation
〔引張強さ(MPa)および伸び(%)〕
試料となるゴム架橋物の試験片について、JIS K 6251:2010に従い、以下の条件で引張強さ(tensile stress(MPa))および伸び(elongation(%))を測定した。これらの特性については、基準サンプル(後述の比較例1)を100とする指数で示した。数値が大きいほど、引張強さおよび伸びに優れると判断できる。
・試験片作製方法:プレス架橋によりシート作製後、打抜き加工
・試験片形状:ダンベル状3号形
・試験片採取方向:列理に対し平行方向
・試験片数:3
・測定温度:23℃
・試験速度:500mm/min
・使用試験機:ALPHA TECHNOLOGIES社製TENSOMETER 10k
・試験機容量:ロードセル式 1kN
[Tensile strength (MPa) and elongation (%)]
For test pieces of the cross-linked rubber samples, tensile strength (MPa) and elongation (%) were measured under the following conditions in accordance with JIS K 6251:2010. These properties were expressed as an index, with the reference sample (Comparative Example 1 described below) being set at 100. It can be determined that the larger the numerical value, the better the tensile strength and elongation.
・Test piece preparation method: After preparing a sheet by press crosslinking, punching process ・Test piece shape: Dumbbell-shaped No. 3 ・Test piece collection direction: Parallel to the grain ・Number of test pieces: 3
・Measurement temperature: 23℃
Test speed: 500 mm/min
Testing machine used: ALPHA TECHNOLOGIES TENSOMETER 10k
・Testing machine capacity: Load cell type 1kN
〔損失正接tanδ〕
試料となるゴム架橋物の試験片について、JIS K 7244-4に従い、以下の測定条件で、動的歪み0.5%、10Hzの条件で、0℃および60℃での損失正接tanδを測定した。この特性については、基準サンプル(後述の比較例1)を100とする指数で示した。0℃での損失正接tanδが高いほど、ウェットグリップ性能に優れると判断でき、60℃での損失正接tanδが低いほど、転がり抵抗に優れる(60℃での損失正接tanδが低いほど、転がり抵抗が低い)と判断できる。
測定項目:動的貯蔵弾性率E’
:動的損失弾性率E”
:損失正接tanδ
・試料作製方法:シートより打抜き加工
・試験片形状:長さ50mm×幅2mm×厚さ2mm
・試験片数:1
・クランプ間距離:20mm
[Loss tangent tanδ]
For test pieces of the cross-linked rubber sample, the loss tangent tanδ was measured at 0°C and 60°C under the following measurement conditions of dynamic strain 0.5% and 10 Hz in accordance with JIS K 7244-4. This property was expressed as an index with the reference sample (Comparative Example 1 described below) set at 100. It can be determined that the higher the loss tangent tanδ at 0°C, the better the wet grip performance, and that the lower the loss tangent tanδ at 60°C, the better the rolling resistance (the lower the loss tangent tanδ at 60°C, the lower the rolling resistance).
Measurement item: Dynamic storage modulus E'
: Dynamic loss modulus E"
: Loss tangent tanδ
- Sample preparation method: punched from sheet - Test piece shape: length 50 mm x width 2 mm x thickness 2 mm
Number of test pieces: 1
Distance between clamps: 20 mm
〔製造例1〕
重合反応器に、シクロペンタン42.7部、シクロペンテン14.8部およびトルエン0.5部を仕込み、55℃に昇温した後、塩化アルミニウム1.2部を添加した。引き続き、テトラシクロドデセン(テトラシクロ[4.4.0.12,5.17,10]ドデカ-3-エン)24.6部、1,3-ペンタジエン41.1部、シクロペンテン15.2部、イソブチレン2.2部、ジイソブチレン1.2部、ジシクロペンダジエン0.4部、C4-C6不飽和炭化水素0.5部、およびC4-C6飽和炭化水素10.3部からなる混合物を、60分間に亘り温度75℃を維持して、重合反応器に連続的に添加しながら重合を行なった。その後、水酸化ナトリウム水溶液を重合反応器に添加して、重合反応を停止した。この時の重合転化率は、85%であり、得られた重合体の組成は、単量体混合物を構成する成分割合とほぼ同じであった。なお、重合反応時の重合反応器中の成分の種類および量は、単量体混合物を構成する成分(付加重合性成分)、溶媒に相当する成分(非付加重合性成分)、および重合触媒に区分して、表1にまとめて示した。重合停止により生成した沈殿物をろ過により除去した後、得られた重合体溶液を蒸留釜に仕込み、窒素雰囲気下で加熱し、重合溶媒と未反応単量体を除去した。次いで、240℃以上で、飽和水蒸気を吹き込みながら、低分子量のオリゴマー成分を留去した。溶融状態の樹脂100部に対して、老化防止剤としてペンタエリスリトールテトラキス[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](BASF社製「イルガノックス1010」)1.25部を添加し、混合した後、蒸留釜から溶融樹脂を取り出し、室温まで放冷して、製造例1の炭化水素樹脂を得た。得られた製造例1の炭化水素樹脂について、軟化点、数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)、Z平均分子量(Mz)および分子量分布(Mw/MnおよびMz/Mw)を測定した。これらの測定結果は、表1にまとめて示した。
[Production Example 1]
A polymerization reactor was charged with 42.7 parts of cyclopentane, 14.8 parts of cyclopentene, and 0.5 parts of toluene, and the temperature was raised to 55°C, followed by the addition of 1.2 parts of aluminum chloride. Subsequently, a mixture consisting of 24.6 parts of tetracyclododecene (tetracyclo[4.4.0.1 2,5 .1 7,10 ]dodec-3-ene), 41.1 parts of 1,3-pentadiene, 15.2 parts of cyclopentene, 2.2 parts of isobutylene, 1.2 parts of diisobutylene, 0.4 parts of dicyclopentadiene, 0.5 parts of C4-C6 unsaturated hydrocarbons, and 10.3 parts of C4-C6 saturated hydrocarbons was continuously added to the polymerization reactor over a period of 60 minutes while maintaining the temperature at 75°C, thereby carrying out polymerization. Thereafter, an aqueous sodium hydroxide solution was added to the polymerization reactor to terminate the polymerization reaction. The polymerization conversion rate at this time was 85%, and the composition of the resulting polymer was approximately the same as the proportions of components constituting the monomer mixture. The types and amounts of components in the polymerization reactor during the polymerization reaction are summarized in Table 1, divided into the components constituting the monomer mixture (addition-polymerizable components), the components corresponding to the solvent (non-addition-polymerizable components), and the polymerization catalyst. After removing the precipitate formed by polymerization termination by filtration, the resulting polymer solution was charged into a distillation still and heated under a nitrogen atmosphere to remove the polymerization solvent and unreacted monomers. Next, low-molecular-weight oligomer components were distilled off while blowing saturated steam at 240°C or higher. To 100 parts of the molten resin, 1.25 parts of pentaerythritol tetrakis[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate] (BASF "Irganox 1010") was added as an antioxidant. After mixing, the molten resin was removed from the distillation still and allowed to cool to room temperature, yielding the hydrocarbon resin of Production Example 1. The softening point, number average molecular weight (Mn), weight average molecular weight (Mw), Z average molecular weight (Mz), and molecular weight distribution (Mw/Mn and Mz/Mw) of the obtained hydrocarbon resin of Production Example 1 were measured. The measurement results are summarized in Table 1.
〔製造例2~8〕
重合反応器に添加する成分の種類および量、および重合温度を表1に示すとおりにそれぞれ変更したこと以外は、製造例1と同様にして、製造例2~8の炭化水素樹脂をそれぞれ得た。得られた製造例2~8の炭化水素樹脂については、製造例1と同様の測定を行った。これらの測定結果は、表1にまとめて示した。なお、製造例2~8においても、得られた重合体の組成は、単量体混合物を構成する成分割合とほぼ同じであった。
[Production Examples 2 to 8]
The hydrocarbon resins of Production Examples 2 to 8 were obtained in the same manner as Production Example 1, except that the types and amounts of components added to the polymerization reactor and the polymerization temperature were changed as shown in Table 1. The obtained hydrocarbon resins of Production Examples 2 to 8 were subjected to the same measurements as in Production Example 1. The results of these measurements are summarized in Table 1. In Production Examples 2 to 8, the compositions of the obtained polymers were also approximately the same as the proportions of the components constituting the monomer mixture.
〔実施例1〕
バンバリー型ミキサー中で、油展された乳化重合スチレンブタジエンゴム(SBR)(商品名「Nipol 1739」、日本ゼオン社製、結合スチレン量:40%、ブタジエン単位部分のビニル結合含有量:13.5モル%、重量平均分子量:690,000、分子量分布(Mw/Mn):3.98、ガラス転移温度(Tg):-35℃、ゴム成分100部に対して37.5部の伸展油を含有)96.3部(ゴム成分の含有量:70部、伸展油の含有量:26.3部)と、溶液重合ブタジエンゴム(BR)(商品名「Nipol BR1220」、日本ゼオン社製、ブタジエン単位部分のビニル結合含有量:2モル%、重量平均分子量:490,000、分子量分布(Mw/Mn):2.52、ムーニー粘度(ML1+4,100℃):44、ガラス転移温度(Tg):-110℃)30部と、を30秒素練りし、次いでシリカ(ローディア社製、商品名「Zeosil1165MP」)46.6部、カーボンブラック(キャボットジャパン社製、商品名「N339」)5部、シランカップリング剤:ビス[3-(トリエトキシシリル)プロピル]テトラスルフィド(テグッサ社製、商品名「Si69」)6部、および製造例1で得た炭化水素樹脂10部を添加して、90秒混練後、シリカ(ローディア社製、商品名「Zeosil1165MP」)23.4部、酸化亜鉛3部、ステアリン酸2部、および老化防止剤: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」)2部を添加し、更に90秒間混練し、次いで、プロセスオイル(新日本石油社製、商品名「アロマックス T-DAE」)5部を投入した。その後、90℃を開始温度として、145~155℃で60秒間以上混練(一次練り)した後、ミキサーから混練物を排出させた。
Example 1
In a Banbury mixer, 96.3 parts of oil-extended emulsion-polymerized styrene-butadiene rubber (SBR) (trade name "Nipol 1739", manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., bound styrene content: 40%, vinyl bond content in butadiene unit moieties: 13.5 mol%, weight average molecular weight: 690,000, molecular weight distribution (Mw/Mn): 3.98, glass transition temperature (Tg): -35°C, containing 37.5 parts of extender oil per 100 parts of rubber component) (rubber component content: 70 parts, extender oil content: 26.3 parts) and 100 parts of solution-polymerized butadiene rubber (BR) (trade name "Nipol BR1220" manufactured by Zeon Corporation, vinyl bond content in butadiene unit portion: 2 mol%, weight average molecular weight: 490,000, molecular weight distribution (Mw/Mn): 2.52, Mooney viscosity (ML1+4, 100°C): 44, glass transition temperature (Tg): -110°C), and 30 parts of the above were masticated for 30 seconds, and then 46.6 parts of silica (manufactured by Rhodia, trade name "Zeosil 1165MP"), 5 parts of carbon black (manufactured by Cabot Japan, trade name "N339"), and a silane coupling agent: bis[3-(triethoxysilyl)propyl]propanol 6 parts of tetrasulfide (manufactured by Tegussa, trade name "Si69") and 10 parts of the hydrocarbon resin obtained in Production Example 1 were added and kneaded for 90 seconds, after which 23.4 parts of silica (manufactured by Rhodia, trade name "Zeosil 1165MP"), 3 parts of zinc oxide, 2 parts of stearic acid, and 2 parts of an antioxidant: N-phenyl-N'-(1,3-dimethylbutyl)-p-phenylenediamine (manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd., trade name "Nocrac 6C") were added and kneaded for an additional 90 seconds, followed by the addition of 5 parts of process oil (manufactured by Nippon Oil Corporation, trade name "Aromax T-DAE"). Thereafter, the mixture was kneaded (primary kneading) for 60 seconds or more at 145 to 155°C, starting at 90°C, and then the kneaded product was discharged from the mixer.
得られた混練物を、室温まで冷却した後、再度バンバリー型ミキサー中で、90℃を開始温度として2分間混練(二次練り)した後、ミキサーから混練物を排出させた。混練終了時の混練物の温度は145℃であった。The resulting kneaded material was cooled to room temperature and then kneaded again in the Banbury mixer for 2 minutes (secondary kneading) at a starting temperature of 90°C, after which the kneaded material was discharged from the mixer. The temperature of the kneaded material at the end of kneading was 145°C.
次いで、50℃の2本のロールで、得られた混練物に、硫黄1.7部、架橋促進剤: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(CBS 商品名「ノクセラーCZ-G」、大内新興化学工業社製)1.8部、およびジフェニルグアニジン(DPG 商品名「ノクセラーD」、大内新興化学工業社製)1.7部を加えてこれらを混練(架橋剤混練り)した後、シート状のゴム組成物を取り出した。 Next, 1.7 parts of sulfur, 1.8 parts of a crosslinking accelerator: N-cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide (CBS, trade name "Noccela CZ-G", manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.), and 1.7 parts of diphenylguanidine (DPG, trade name "Noccela D", manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.) were added to the resulting kneaded mixture using two rolls at 50°C, and after kneading (crosslinking agent kneading), a sheet-shaped rubber composition was removed.
なお、一次練り、二次練り、および架橋剤混練りの混練条件は、以下に示す条件とした。 The kneading conditions for the primary kneading, secondary kneading, and crosslinking agent kneading were as shown below.
(一次練りおよび二次練りの混練条件)
・試験機:東洋精機製作所社製ラボプラストミル バンバリー型ミキサーB-600
・充填率:70~75vol%
・ロータ回転数:50rpm
・試験開始設定温度:90℃
(Mixing conditions for primary and secondary mixing)
・Testing machine: Toyo Seiki Seisakusho Laboplastomill Banbury type mixer B-600
・Filling rate: 70-75vol%
Rotor rotation speed: 50 rpm
・Test start temperature: 90℃
(架橋剤混練りの混練条件)
・試験機:池田機械工業社製電気加熱式高温ロール機
・ロールサイズ:6φ×16
・前ロール回転数:24rpm
・前後ロール回転比:1:1.22
・ロール温度:50±5℃
・切り返し回数:左右2回ずつ
・丸め通し幅:ロール間隔約0.8mm
・丸め通し回数:5回
(Kneading conditions for kneading crosslinking agent)
Testing machine: Electrically heated high-temperature roll machine manufactured by Ikeda Machinery Co., Ltd. Roll size: 6φ x 16
・Front roll rotation speed: 24 rpm
- Front and rear roll rotation ratio: 1:1.22
Roll temperature: 50±5°C
Number of turns: 2 times each on the left and right Rolling width: Roll interval approx. 0.8 mm
・Number of times rolled: 5 times
〔実施例2~5および比較例1~3〕
下記表2に示すように、製造例1で得た炭化水素樹脂の代わりに製造例2~8で得た炭化水素樹脂を用いた以外は、実施例1と同様にしてゴム組成物を得た。
[Examples 2 to 5 and Comparative Examples 1 to 3]
As shown in Table 2 below, rubber compositions were obtained in the same manner as in Example 1, except that the hydrocarbon resins obtained in Production Examples 2 to 8 were used instead of the hydrocarbon resin obtained in Production Example 1.
〔評価〕
実施例1~5および比較例1~3で得たゴム組成物を、プレス圧力約8MPa、プレス温度160℃で40分間プレス架橋し、その後さらに23℃の恒温室で一晩熟成した後、150mm×150mm×厚さ2mmのゴム架橋物の試験片を作製した。
〔evaluation〕
The rubber compositions obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 were press-crosslinked for 40 minutes at a press pressure of about 8 MPa and a press temperature of 160°C, and then further aged overnight in a thermostatic chamber at 23°C, after which test pieces of the cross-linked rubber measuring 150 mm x 150 mm x 2 mm thick were prepared.
実施例1~5および比較例1~3で得られたゴム組成物およびゴム架橋物について、ゴム組成物のムーニー粘度、ゴム架橋物の引張強さ(MPa)、伸び(%)、および損失正接tanδを測定した。結果を下記表2に示す。The Mooney viscosity of the rubber composition, and the tensile strength (MPa), elongation (%), and loss tangent tanδ of the cross-linked rubber were measured for the rubber compositions and cross-linked rubber products obtained in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 3. The results are shown in Table 2 below.
表1および2に示すように、ジエン系ゴムおよび炭化水素樹脂を含有するゴム組成物であって、前記炭化水素樹脂の含有量が、前記ジエン系ゴム100質量部に対して1~200質量部であり、前記炭化水素樹脂は、テトラシクロドデセン化合物由来の単量体単位を0.1~50重量%の割合で含有し、重量平均分子量(Mw)が500~4,000の範囲内であり、軟化点が80~170℃の範囲内であるゴム組成物は、加工性に優れたものであり、かつ、得られるゴム架橋物は、転がり抵抗およびウェットグリップ性能のバランスに優れ、さらには、引張強さおよび伸びにも優れるものであった(実施例1~5)。As shown in Tables 1 and 2, rubber compositions containing diene rubber and hydrocarbon resin, in which the content of the hydrocarbon resin is 1 to 200 parts by mass per 100 parts by mass of the diene rubber, the hydrocarbon resin contains 0.1 to 50% by weight of monomer units derived from a tetracyclododecene compound, the weight average molecular weight (Mw) is within the range of 500 to 4,000, and the softening point is within the range of 80 to 170°C, have excellent processability, and the resulting cross-linked rubber has an excellent balance of rolling resistance and wet grip performance, as well as excellent tensile strength and elongation (Examples 1 to 5).
一方、テトラシクロドデセン化合物由来の単量体単位を含有せず、かつ、重量平均分子量(Mw)が大きすぎる炭化水素樹脂を含有するゴム組成物を用いた場合には、得られるゴム架橋物は、転がり抵抗およびウェットグリップ性能に劣るものであった(比較例1,2)。
また、テトラシクロドデセン化合物由来の単量体単位を含有せず、かつ、軟化点が低すぎる炭化水素樹脂を含有するゴム組成物を用いた場合には、得られるゴム架橋物は、転がり抵抗およびウェットグリップ性能のバランスに劣るものであった(比較例3)。
On the other hand, when a rubber composition was used that did not contain a monomer unit derived from a tetracyclododecene compound and contained a hydrocarbon resin with an excessively large weight average molecular weight (Mw), the resulting cross-linked rubber was inferior in rolling resistance and wet grip performance (Comparative Examples 1 and 2).
Furthermore, when a rubber composition was used that did not contain a monomer unit derived from a tetracyclododecene compound and contained a hydrocarbon resin with an excessively low softening point, the obtained cross-linked rubber product was poor in balance between rolling resistance and wet grip performance (Comparative Example 3).
Claims (10)
前記炭化水素樹脂の含有量が、前記スチレン-ブタジエン共重合体ゴム100質量部に対して1~200質量部であり、
前記炭化水素樹脂は、
テトラシクロドデセン化合物由来の単量体単位を10~50重量%の割合で含有し、
重量平均分子量(Mw)が500~4,000の範囲内であり、
軟化点が80~170℃の範囲内であるゴム組成物。 A rubber composition containing a styrene-butadiene copolymer rubber, a hydrocarbon resin, and silica,
the content of the hydrocarbon resin is 1 to 200 parts by mass relative to 100 parts by mass of the styrene-butadiene copolymer rubber,
The hydrocarbon resin is
Contains 10 to 50% by weight of monomer units derived from a tetracyclododecene compound,
The weight average molecular weight (Mw) is in the range of 500 to 4,000,
A rubber composition having a softening point in the range of 80 to 170°C.
1,3-ペンタジエン単量体単位1~60重量%、
炭素数4~6の脂環式モノオレフィン単量体単位1~30重量%、
炭素数4~8の非環式モノオレフィン単量体単位0~50重量%、
脂環式ジオレフィン単量体単位0~10重量%、
芳香族モノオレフィン単量体単位0~40重量%、および、
2以上の環状構造が結合した構造を有する芳香族単量体単位0~50重量%を含有し、
前記炭化水素樹脂は、
数平均分子量(Mn)が250~2000の範囲内であり、
Z平均分子量(Mz)が1,000~10,000の範囲内であり、
数平均分子量に対する重量平均分子量の比(Mw/Mn)が1.0~4.0の範囲内であり、
重量平均分子量に対するZ平均分子量の比(Mz/Mw)が1.0~4.0の範囲内である請求項1に記載のゴム組成物。 The hydrocarbon resin contains, in addition to 10 to 50% by weight of the monomer units derived from the tetracyclododecene compound,
1 to 60% by weight of 1,3-pentadiene monomer units,
1 to 30% by weight of an alicyclic monoolefin monomer unit having 4 to 6 carbon atoms,
0 to 50% by weight of acyclic monoolefin monomer units having 4 to 8 carbon atoms;
0 to 10% by weight of alicyclic diolefin monomer units,
0 to 40 wt. % aromatic monoolefin monomer units, and
Contains 0 to 50% by weight of an aromatic monomer unit having a structure in which two or more cyclic structures are bonded,
The hydrocarbon resin is
The number average molecular weight (Mn) is in the range of 250 to 2000,
Z-average molecular weight (Mz) is in the range of 1,000 to 10,000;
the ratio of weight average molecular weight to number average molecular weight (Mw/Mn) is in the range of 1.0 to 4.0;
2. The rubber composition according to claim 1, wherein the ratio of the Z-average molecular weight to the weight-average molecular weight (Mz/Mw) is within the range of 1.0 to 4.0.
A pneumatic tire characterized by using the rubber composition according to any one of claims 1 to 8 or the cross-linked rubber according to claim 9 in its tread.
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