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JPH0662809B2 - 加硫可能なゴム組成物 - Google Patents
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JPH0662809B2 - 加硫可能なゴム組成物 - Google Patents

加硫可能なゴム組成物

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Publication number
JPH0662809B2
JPH0662809B2 JP60031530A JP3153085A JPH0662809B2 JP H0662809 B2 JPH0662809 B2 JP H0662809B2 JP 60031530 A JP60031530 A JP 60031530A JP 3153085 A JP3153085 A JP 3153085A JP H0662809 B2 JPH0662809 B2 JP H0662809B2
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JP
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rubber
latex
pbd
sample
parts
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信幸 伊藤
寿男 小野
澄 笠井
信夫 桜井
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日本合成ゴム株式会社
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は微細な針状のシンジオタクチック−1,2−ポリ
ブタジエン(以下1,2−PBDと略称する)がゴム中に均一
に分散されている、補強性、耐破壊特性、耐疲労特性及
び押出し加工性に優れた加硫可能なゴム組成物に関す
る。
〔従来の技術〕
近年省エネルギーの要請から、タイヤ等ゴム製品の軽量
化や商品の個性化から着色化が注目されるようになって
きた。これを実現するために、従来ゴムの補強性を高め
るために使用されているカーボンブラックの比率を低く
したり、あるいは全くなくし、その代りにナイロン、ビ
ニロン、ガラス等の短繊維を配合して短繊維補強ゴムを
作ることが多く試みられてきた。
このような短繊維補強ゴムは高い補強性を有している
が、ゴムと配合短繊維の弾性率が異なるために、ゴム組
成物に歪がかかると短繊維末端に応力が集中し、その部
分からゴム破壊される。しかもこの種の短繊維補強ゴム
においては、ゴムと短繊維の接着が十分でないために、
前記の破壊部分が短繊維の表面に沿って成長しやすく、
その結果、接着面が破壊され、大きなクリープを生じ、
繰返し伸長が与えられる場合にはゴムの破壊寿命が極め
て短いという欠点を有している。
そこで短繊維として平均径が0.2〜10μmの1,2PBD短繊
維を配合する試み(特公昭57−31746)がなされたが、
補強性能、耐破壊特性においても十分とは言えず、さら
に配合時に剪断力をかけた方向に短繊維が配向して、ゴ
ム補強性に異方性を生ずるという問題があった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
そこで本発明者等は従来の短繊維補強ゴムの上記欠点を
改良すべく種々研究を重ねた結果、耐破壊特性及び耐疲
労特性を改良することができたほか全く意外にも、補強
性、押出し加工性が著しく優れることを見出し、以下に
述べる本発明に到達した。
〔問題点を解決するための手段〕
すなわち本発明は下記に示す特定の製法で得られる最大
径が1μm以下で、かつ平均径が0.05μm以下、長さと
直径の比L/Dが2〜100の針状の1,2−PBDをゴム中1
〜50重量%含有している加硫可能ゴム組成物である。
本発明のゴム組成物に含有されている針状の1,2−PBDは
特開昭59−142222や特開昭59−271888の方法で製造され
るラテックスを凝固して得られるゴムを任意に用いるこ
とができる。
上記発明で開示される方法はシードラテックス粒子中
で、コバルト触媒を用いて1,2−PBDを重合する全く新規
な重合方法である。この方法を用いるとシードラテック
ス粒子という非常に小さなゴムマトリックス中で重合が
行われるため、得られる1,2−PBDは極微細針状にゴムマ
トリックス中に均一に分散し、全く従来にはないゴム−
極微細針状ポリマーの複合ポリマーが得られ、本発明に
おいてこの複合ポリマーをそのまま、あるいはこれに本
発明の1,2−PBDの規定範囲で、さらに他のゴムを配合す
るものである。
複合ポリマー中に含有される針状1,2−PBDは最大長が2
μm以下で、かつ平均長が0.1μm以下の極めて微細な
ものである。また針状1,2−PBDの直径は0.0001〜1.0μ
m、好ましくは0.001〜0.5μmに分布したもので、その
平均値は最大0.05μmであり、好ましくは0.003〜0.05
μm、さらに好ましくは0.005〜0.03μmである。針状
1,2−PBDの長さと直径の比L/Dは通常2〜100、好ま
しくは5〜20未満である。(図参照) ゴム中に含有される針状の1,2−PBDの量は1〜50重量
%、好ましくは5〜25重量%である。
針状の1,2−PBDの量が1重量%未満では補強性がなくな
り、また50重量%を超えると伸びが減少し、いずれも好
ましくない。
針状の1,2−PBDの1,2−構造含有率は70%以上であるこ
とが好ましい。1,2−構造含有率が70%未満ではゴムへ
の補強性が低下し好ましくない。また針状の1,2−PBDの
融点は190℃以上であることが好ましく、190℃未満では
補強性の温度依存性が大きくなり好ましくない。
針状の1,2−PBDを製造する際に使用されるシードラテッ
クスとしては天然ゴムラテックス、合成ゴムラテックス
が用いられ、合成ゴムラテックスとしては、ポリブタジ
エンラテックス、スチレン−ブタジエン共重合体ラテッ
クス、アクリルゴムラテックス、エチレン−プロピレン
三元共重合体再乳化ラツックス、ポリイソプレン再乳化
ラテックス、ブチルゴム等のジエン系合成ゴム再乳化ラ
テックスが好ましい。
また針状の1,2−PBDの複合ポリマーにさらに配合するゴ
ムは複合ポリマーを構成するゴムと同種、または異種で
もよく、それらはシードラテックスとして例示した上記
ゴムの他にNBRも可能である。
ラテックスを凝固するに先立ち、任意に老化防止剤を添
加することは好ましい。老化防止剤としては合計ゴム、
天然ゴムに通常使用されるものを用いることが可能であ
る。
本発明の針状の1,2−PBDを含有するゴムには、通常行わ
れる混練り方法により、軟化剤としてプロセスオイル、
ステアリン酸、液状ゴム等、歩行剤あるいは顔料として
カーボンブラック、シリカ、酸化チタン等を必要に応じ
て任意に混合して使用する事が可能である。
本発明のゴム組成物は特にタイヤ用として有用で、トレ
ッド、ゴムチェーファー、サイドウォール、スティフナ
ー、ビードフィラー、インナーライナー、ベルトアンダ
ークッション等に及びその他の用途に有利に使用するこ
とが出来る。
〔作用〕
針状1,2−PBDの粒径が小さいこと及びゴム中に吸収され
て重合することのために、1,2−PBDのゴム中への分散が
均一となり、これが補強性、耐破壊特性の改良に大きく
寄与すると考えられる。またこの形態が押出し加工性に
も好影響を及ぼす理由は詳かではないが、押出し時にエ
ッジへかかる応力集中が、均一に微細分散した針状1,2
−PBDによりやわらげられるために、通常の配合ではみ
られないシャープエッジを実現出来るものと考えられ
る。
〔実施例〕
以下に、実施例及び比較例により本発明を詳細に説明す
るが、本発明がこれに限定されるものではない。なお、
「部」、「%」は重量部、重量%を表わす。また試料は
以下の方法で製造した。
試料A 分散粒子の平均粒径が0.4μmの天然ゴムラテックス
(マレーシア国Felda産)を固形分で15.5部および蒸留
水48部を耐圧反応容器に入れ、径内を窒素ガスにより十
分バブリングした。次に系を5℃まで冷却した後、1,3
−ブタジエン4.7部を加えて30分間撹拌してラテックス
粒子に1,3−ブタジエンを吸収させ、これを「シード分
散体A」とした。
あらかじめ窒素置換した耐圧容器にコバルトオクチル酸
0.2mol/のn−ヘキサン容液0.50部を入れた後、シク
ロヘキサン0.84部を入れてよく撹拌した。系を5℃まで
冷却した後、1,3−ブタジエン0.17部を加えて30分間撹
拌した。これにトリイソブチルアルミニウム0.5mol/
のn−ヘキサン溶液0.59部を加え、冷却しながら30分間
撹拌し、第1の触媒成分溶液を得た。第1の触媒成分溶
液にドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.3部と窒
素によってバブリングした蒸留水15部を加え、窒素ガス
雰囲気下でホモミキサーによって予備分散した後、ホモ
ジナイザー(マントンガウリン社製「15M型」)で乳化
分散し、分散粒子の粒径0.1〜0.3μmの水性分散体を得
た。これを「第1の触媒分散体A」とした。
先に調製した「シード分散体A」に「第1の触媒分散体
A」を加え、5℃に温度を保ちながら30分間撹拌した。
次に、この液に二硫化炭素0.6mol/のn−ヘキサン溶
液(以下、「第2の触媒溶液A」と呼ぶ」を添加し、5
℃に温度をコントロールしながら3時間にわたってゆっ
くり撹拌しながら重合を行った。以上の重合において、
重合収率は98%であった。凝固物の発生は観察されなか
った。これをラテックスAとする。重合して得られたラ
テックスAにスチームを直接吹込み、残留モノマーをス
トリップした後、老化防止剤A〔Wingstay 200(グッ
ドタイヤー社製)〕を0.5部加え良く混合した後、常法
により凝固を行い、100℃熱風乾燥機に2時間放置して
乾燥し、「針状1,2−PBD補強天然ゴムA」を得た。
試料B 試料Aで「シード分散体」を調製する際、1,3−ブタジ
エン4.7部の代りに、1,3−ブタジエン2.3部加える以外
はすべて同様にして「シード分散体B」を得た。
試料Aで「シート分散体A」の代りに「シード分散体
B」を用い、「第1の触媒分散体A」及び「第2の触媒
溶液」を試料Aで使用した量の1/2倍量にする以外は
すべて同様にして重合を行い、重合収率97%でラテック
スBを得た。
試料AでラテックスAの代りにラテックスBを用い、老
化防止剤A0.5部の代りに0.45部加える以外はすべて同様
にして、凝固、乾燥を行い、「針状1,2−PBD補強天然ゴ
ムB」を得た。
試料C 試料Aで「シード分散体」を調製する際、1,3−ブタジ
エン4.7部の代りに1,3−ブタジエン1.3部加える以外は
すべて同様にして「シード分散体C」を得た。
試料Aで「シート分散体A」の代りに「シード分散体
C」を用い、「第1の触媒分散体A」及び「第2の触媒
溶液」を試料Aで使用した量の0.27倍量にする以外はす
べて同様にして重合を行い、重合収率95%でラテックス
Cを得た。
試料AでラテックスAの代りにラテックスCを用い、老
化防止剤A0.5部の代りに0.42部加える以外はすべて同様
にして凝固、乾燥を行い、「針状1,2−PBD補強天然ゴム
C」を得た。
試料D 日本合成ゴム(株)製SBラテックス1500を連続重合最
終反応容器から、あらかじめN置換した別の耐圧反応
容器に固形分15.5部とり、N,N−ジエチルヒドロキシル
アミン0.02部を重合系に添加し、反応を停止させた。ガ
スクロマトグラフィーで分析した結果、上記ラテックス
中には残留モノマーとして、1,3−ブタジエン4.7部が含
まれていた。これを「シード分散体D」とした。
試料Aで「シード分散体A」の代りに「シード分散体
D」を用いる以外はすべて全く同様に重合を行い、重合
収率97%でラテックスDを得た。また試料Aで「ラテッ
クスA」の代りに「ラテックスD」を用い、老化防止剤
A0.5部を加える代りに、老化防止剤B(2,2′−ジヒド
ロキシ−3,3′−ジ(α−メチルシクロヘキシル)−5,
5′−ジメチルジフェニルメタンを溶媒に溶かし、水に
分散させたもの(濃度40%))を0.5部加える以外はす
べて同様にして、凝固、乾燥を行い、「針状1,2−PBD補
強合成ゴムD」を得た。
試料E 試料Aで「シート分散体A」の代りに「シード分散体
D」を用い、「第1の触媒分散体A」及び「第2の触媒
溶液」を試料Aで使用した量の1/2倍量にする以外は
すべて同様にして重合を行い、重合収率49%で「ラテッ
クスE」を得た。
試料AでラテックスAの代りにラテックスEを用い、老
化防止剤0.5部の代りに0.45部加える以外はすべて同様
にして凝固、乾燥を行い、「針状1,2−PBD補強天然ゴム
E」を得た。
試料F 試料Aで「シート分散体A」の代りに「シード分散体
D」を用い、「第1の触媒分散体A」及び「第2の触媒
溶液」を試料Aで使用した量の0.27倍量にする以外はす
べて同様にして重合を行い、重合収率26%で「ラテック
スF」を得た。
試料AでラテックスAの代りにラテックスFを用い、老
化防止剤A0.5部の代りに0.42部加える以外はすべて同様
にして凝固、乾燥を行い、「針状1,2−PBD補強合成ゴム
F」を得た。
試料G 特公昭57−31746で示される方法に従い、天然ゴム100部
に対し、粒子径10〜700μmのsyn−1,2−ポリブタジエ
ン粒子(融点200℃)を15部加え、180℃で混練りし、得
られた混練り物を内径1mm、長さ/内径比20の円形ダイ
から210℃で押し出し、室温まで冷却して「短繊維1,2−
ポリブタジエン配合天然ゴムG」を得た。
A〜Fで得られた重合体について、示差熱走査熱量計に
より融点を、赤外線吸収スペクトルのMorero解析法によ
りビニル基の含有割合を重合体の薄膜切片を酸化オスミ
ニウム(OsO)で染色して、透過型電子顕微鏡で観察
し、極微細繊維の直径を測定した結果を(第1表)に示
す。また、針状1,2−PBD補強天然ゴムBの電子顕微鏡観
察写真を第1図に示す。
黒っぽい部分が天然ゴム、白っぽい筋が1,2−PBDであ
る。針状1,2−PBDは天然ゴムマトリックス中に異方性な
く、均一に分散して分布していることがわかる。
実施例1〜11,比較例1〜5 第2表に示す各種ゴム組成物を作製し、各項目の評価を
行った。なおカーボンブラックはN−330(東海カーボ
ン社製HAF)、シリカはニッポシールVN−3(日本シリ
カ社製)を使用した。
(1) 引張り強さ、伸び、300%モジュラス:JISK6301に
従い、測定した。
(2) 耐屈曲性:各種ゴム組成物を加硫した後、デマチ
ャー試験機(300サイクル/分)を用いてクラックが発
生するまでの屈曲回数で評価した。但し、評価項目欄の
値は屈曲回数に係数をかけ、適当な値になる様にし、耐
屈曲性指数とした。値が大きなほど耐屈曲性が良好な事
を示している。
(3) 耐疲労性:JIS K6301記載のダンベル状3号形打ち
抜き試料を、300サイクル/分で150%伸長歪を与え、試
料が切断されるまでの時間に適当な係数をかけ、指数で
表示した。
(4) クリープ:JIS K6301記載のリング状5号打ち抜き
型試料を100℃で100%の伸長をする様に荷重をかけ、そ
れが150%に伸長するまでの時間に適当な係数をかけ、
指数で表示した。
(5) 押し出し加工性:ASTM D2230 ガーベイダイ ス
クリュー径10φ L/D=8 ダイ温度100℃回転数20r
pmの条件で行い16点満点で評価した。
(6) 比重:20℃での試料切片の空気中と水中との重量か
ら求めた。
(7) グッドリッチ発熱:グッドリッチフレクソメータ
ーにより143ポンド/(インチ)加重、0.175インチ/
ストローク、1800rpm、20分間の条件での発熱を測定し
た。
(8) 黒色度:Color Harmony Manualに従い、黒色性を8
段階に分類し、これを評価した。
〔発明の効果〕 第2表から明らかな様に、本発明のゴム組成物はカーボ
ンブラックやシリカを充填せずとも、充分な補強性が得
られ、比重が軽く、かつグッドリッチ発熱が小さいこと
から、ゴム製品、特に省エネタイヤ等に好適に使用する
ことが出来る。
また、第2表から明らかな様に、本発明のゴム組成物
は、通常の明彩色ゴム組成物に比較して物性が著しく優
れており、強度を要する用途にも明彩色ゴム組成物を使
用する事が可能となった。
以上の様に、本発明のゴム組成物は従来の短繊維補強ゴ
ム組成物に比較して補強性に優れ、かつ破壊特性、耐疲
労特性、及び加工性にも著しく優れていることは明らか
である。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の針状1,2−PBD補強天然ゴムBの電子顕微鏡
写真である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ゴムのシードラテックス粒子中でコバルト
    触媒により重合された、最大径が1μm以下で、かつ平
    均径が0.05μm以下、長さと直径の比L/Dが2〜100
    のシンジオタクチック−1,2−ポリブタジエンをゴム中
    1〜50重量%含有している加硫可能なゴム組成物
JP60031530A 1984-07-11 1985-02-21 加硫可能なゴム組成物 Expired - Lifetime JPH0662809B2 (ja)

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