JP2016128552A - ゴム組成物及びそれを用いたタイヤ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】共役ジエン化合物−非共役オレフィン共重合体及び非共役オレフィン重合体を有するポリマー成分と、結合剤とを含むゴム組成物であって、前記非共役オレフィン重合体が、ポリマー成分に対して10質量%以上含有されているゴム組成物、及び、該ゴム組成物を有する部材を粗和えるタイヤである。
【選択図】なし
Description
なお、未加硫時における粘度を低減させ、加工性を向上させるために、特許文献2では、ジエン系合成ゴム及び天然ゴムの少なくともいずれかと共役ジエン化合物−非共役オレフィン共重合体とを含むゴム成分を含むタイヤ用ゴム組成物であって、熱軟化性樹脂として、テルペンフェノール樹脂、C5系石油樹脂、C9系石油樹脂、C5/C9共重合系樹脂、ジシクロペンタジエン(DCPD)系樹脂、アルキルフェノール−アセチレン樹脂、及びp−tert−ブチルフェノール・アセチレン樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を配合してなる、タイヤ用ゴム組成物が提案されている。
本発明者らは、タイヤ等のゴム製品の耐候性を向上するためには、ゴム組成物の耐オゾン性及び耐亀裂成長性を向上することが重要であることに着目した。
本発明は、この着目点からなされたものであり、耐オゾン性及び耐亀裂成長性を向上させるゴム組成物及び耐オゾン性及び耐亀裂成長性を向上したタイヤを提供することを課題とするものである。
[1] 共役ジエン化合物−非共役オレフィン共重合体及び非共役オレフィン重合体を有するポリマー成分と、結合剤とを含むゴム組成物であって、前記非共役オレフィン重合体が、ポリマー成分に対して10質量%以上含有されていることを特徴とするゴム組成物、
[2] 前記結合剤は、フリーラジカル発生剤である、上記[1]に記載のゴム組成物、
[3] 前記フリーラジカル発生剤は、過酸化物、アゾ系重合開始剤から選ばれる少なくとも1種である、上記[2]に記載のゴム組成物、
[4] 前記共役ジエン化合物−非共役オレフィン共重合体における共役ジエン化合物が、ポリブタジエン、ポリイソプレンの少なくとも1種類を含むジエン系ゴムである、上記[1]〜[3]のいずれかに記載のゴム組成物。
[5] 前記非共役オレフィン重合体が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンから選択される少なくとも1種類を含むオレフィン重合体である、上記[1]〜[4]のいずれかに記載のゴム組成物、及び、
[6] 上記[1]〜[5]のいずれかに記載のゴム組成物を有する部材を備えるタイヤ
を提供するものである。
[ゴム組成物]
本発明のゴム組成物は、共役ジエン化合物−非共役オレフィン共重合体と、非共役オレフィン重合体と、結合剤とを含み、前記非共役オレフィン重合体が、ポリマー成分に対して10質量%以上含有されていることを特徴とする。
さらに、本発明のゴム組成物は、共役ジエン化合物−非共役オレフィン共重合体及び非共役オレフィン重合体を有するポリマー成分と、結合剤とを含むゴム組成物であって、耐オゾン性の観点から、前記非共役オレフィン重合体が、ポリマー成分に対して20質量%以上が好ましく、30質量%がより好ましい。
前記共役ジエン化合物−非共役オレフィン共重合体のゴム成分中の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、耐亀裂成長性とのバランスの観点から、ポリマー成分全量に対して30質量%を超え、好ましくは50質量%以上であり、また、100質量%未満、より好ましくは90質量%以下である。
前記共役ジエン化合物−非共役オレフィン共重合体のゴム成分中の含有量が、10質量%未満であると、耐亀裂成長性、耐熱性、及び耐オゾン性の向上効果が小さかったり、またはその向上効果を発揮しなかったりすることがある。
前記非共役オレフィン由来部分の含有量が50mol%を超えるとフィラーとの混練性や加工性が問題になることがある。
上述した共役ジエン化合物の具体例のいずれを用いても、同様のメカニズムで前記共役ジエン化合物−非共役オレフィン共重合体を調製することができる。
ここで、平均分子量及び分子量分布は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によりポリスチレンを標準物質として求めることができる。
前記共役ジエン化合物−非共役オレフィン共重合体は、下記に示す重合触媒または重合触媒組成物の存在下、共役ジエン化合物と非共役オレフィンとを重合させることができる。なお、重合方法としては、溶液重合法、懸濁重合法、液相塊状重合法、乳化重合法、気相重合法、固相重合法等の任意の方法を用いることができる。また、重合反応に溶媒を用いる場合、用いられる溶媒は重合反応において不活性であればよく、例えば、トルエン、シクロヘキサン、ノルマルヘキサン、またそれらの混合物等が挙げられる。
上記重合触媒組成物としては、下記一般式(I):
(式中、Mは、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムを示し、CpRは、それぞれ独立して無置換もしくは置換インデニルを示し、Ra〜Rfは、それぞれ独立して炭素数1〜3のアルキル基又は水素原子を示し、Lは、中性ルイス塩基を示し、wは、0〜3の整数を示す)で表されるメタロセン錯体、及び下記一般式(II):
(式中、Mは、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムを示し、CpRは、それぞれ独立して無置換もしくは置換インデニルを示し、X’は、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシド基、チオラート基、アミド基、シリル基又は炭素数1〜20の炭化水素基を示し、Lは、中性ルイス塩基を示し、wは、0〜3の整数を示す)で表されるメタロセン錯体、並びに下記一般式(III):
(式中、Mは、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムを示し、CpR’は、無置換もしくは置換シクロペンタジエニル、インデニル又はフルオレニルを示し、Xは、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシド基、チオラート基、アミド基、シリル基又は炭素数1〜20の炭化水素基を示し、Lは、中性ルイス塩基を示し、wは、0〜3の整数を示し、[B]−は、非配位性アニオンを示す)で表されるハーフメタロセンカチオン錯体からなる群より選択される少なくとも1種類の錯体を含む重合触媒組成物(以下、第一重合触媒組成物ともいう)が挙げられ、該重合触媒組成物は、更に、通常のメタロセン錯体を含む重合触媒組成物に含有される他の成分、例えば助触媒等を含んでいてもよい。ここで、メタロセン錯体は、一つ又は二つ以上のシクロペンタジエニル又はその誘導体が中心金属に結合した錯体化合物であり、特に、中心金属に結合したシクロペンタジエニル又はその誘導体が一つであるメタロセン錯体を、ハーフメタロセン錯体と称することがある。なお、重合反応系において、第一重合触媒組成物に含まれる錯体の濃度は0.1〜0.0001mol/Lの範囲であることが好ましい。
(式中、Rは水素原子、メチル基又はエチル基を示す。)
(式中、X’’はハライドを示す。)
(式中、X’’はハライドを示す。)
また、上記重合触媒組成物としては、
(A)成分:希土類元素化合物又は該希土類元素化合物とルイス塩基との反応物であって、希土類元素と炭素との結合を有さない該希土類元素化合物又は反応物と、
(B)成分:非配位性アニオンとカチオンとからなるイオン性化合物(B−1)、アルミノキサン(B−2)、並びにルイス酸、金属ハロゲン化物とルイス塩基との錯化合物及び活性ハロゲンを含む有機化合物のうち少なくとも一種のハロゲン化合物(B−3)よりなる群から選択される少なくとも一種とを含む重合触媒組成物(以下、第二重合触媒組成物ともいう)を好適に挙げることができ、
該第二重合触媒組成物が、イオン性化合物(B−1)及びハロゲン化合物(B−3)の少なくとも一種を含む場合、該重合触媒組成物は、更に、
(C)成分:下記一般式(X):
YR1 aR2 bR3 c・・・ (X)
[式中、Yは、周期律表第1族、第2族、第12族及び第13族から選択される金属であり、R1及びR2は、同一又は異なり、炭素数1〜10の炭化水素基又は水素原子で、R3は炭素数1〜10の炭化水素基であり、但し、R3は上記R1又はR2と同一又は異なっていてもよく、また、Yが周期律表第1族から選択される金属である場合には、aは1で且つb及びcは0であり、Yが周期律表第2族及び第12族から選択される金属である場合には、a及びbは1で且つcは0であり、Yが周期律表第13族から選択される金属である場合には、a,b及びcは1である]で表される有機金属化合物を含むことを特徴とする。
(C)成分:下記一般式(X):
YR1 aR2 bR3 c・・・ (X)
[式中、Yは、周期律表第1族、第2族、第12族及び第13族から選択される金属であり、R1及びR2は、同一又は異なり、炭素数1〜10の炭化水素基又は水素原子で、R3は炭素数1〜10の炭化水素基であり、但し、R3は上記R1又はR2と同一又は異なっていてもよく、また、Yが周期律表第1族から選択される金属である場合には、aは1で且つb及びcは0であり、Yが周期律表第2族及び第12族から選択される金属である場合には、a及びbは1で且つcは0であり、Yが周期律表第13族から選択される金属である場合には、a,b及びcは1である]で表される有機金属化合物を含むことを要する。上記イオン性化合物(B−1)及び上記ハロゲン化合物(B−3)は、(A)成分へ供給するための炭素原子が存在しないため、該(A)成分への炭素供給源として、上記(C)成分が必要となる。なお、上記重合触媒組成物が上記アルミノキサン(B−2)を含む場合であっても、該重合触媒組成物は、上記(C)成分を含むことができる。また、上記第二重合触媒組成物は、通常の希土類元素化合物系の重合触媒組成物に含有される他の成分、例えば助触媒等を含んでいてもよい。
M11X11 2・L11w・・・ (XI)
M11X11 3・L11w・・・ (XII)
[式中、M11は、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムを示し、X11は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、アルコキシド基、チオラート基、アミド基、シリル基、アルデヒド残基、ケトン残基、カルボン酸残基、チオカルボン酸残基又はリン化合物残基を示し、L11は、ルイス塩基を示し、wは、0〜3を示す]で表されることができる。
上記活性ハロゲンを含む有機化合物としては、ベンジルクロライド等が挙げられる。
YR1 aR2 bR3 c・・・ (X)
[式中、Yは、周期律表第1族、第2族、第12族及び第13族から選択される金属であり、R1及びR2は、同一又は異なり、炭素数1〜10の炭化水素基又は水素原子で、R3は炭素数1〜10の炭化水素基であり、但し、R3は上記R1又はR2と同一又は異なっていてもよく、また、Yが周期律表第1族から選択される金属である場合には、aは1で且つb及びcは0であり、Yが周期律表第2族及び第12族から選択される金属である場合には、a及びbは1で且つcは0であり、Yが周期律表第13族から選択される金属である場合には、a,b及びcは1である]で表される有機金属化合物であり、下記一般式(Xa):
AlR1R2R3・・・ (Xa)
[式中、R1及びR2は、同一又は異なり、炭素数1〜10の炭化水素基又は水素原子で、R3は炭素数1〜10の炭化水素基であり、但し、R3は上記R1又はR2と同一又は異なっていてもよい]で表される有機アルミニウム化合物であることが好ましい。式(X)の有機アルミニウム化合物としては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリ−n−プロピルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリ−n−ブチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリ−t−ブチルアルミニウム、トリペンチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリシクロヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム;水素化ジエチルアルミニウム、水素化ジ−n−プロピルアルミニウム、水素化ジ−n−ブチルアルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウム、水素化ジヘキシルアルミニウム、水素化ジイソヘキシルアルミニウム、水素化ジオクチルアルミニウム、水素化ジイソオクチルアルミニウム;エチルアルミニウムジハイドライド、n−プロピルアルミニウムジハイドライド、イソブチルアルミニウムジハイドライド等が挙げられ、これらの中でも、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、水素化ジエチルアルミニウム、水素化ジイソブチルアルミニウムが好ましい。以上に述べた(C)成分としての有機アルミニウム化合物は、1種単独で使用することも、2種以上を混合して用いることもできる。なお、上記第二重合触媒組成物における有機アルミニウム化合物の含有量は、(A)成分に対して1〜50倍モルであることが好ましく、約10倍モルであることが更に好ましい。
上記重合触媒としては、共役ジエン化合物と非共役オレフィンとの重合用であり、下記式(A):
RaMXbQYb・・・ (A)
[式中、Rはそれぞれ独立して無置換もしくは置換インデニルを示し、該RはMに配位しており、Mはランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムを示し、Xはそれぞれ独立して炭素数1〜20の炭化水素基を示し、該XはM及びQにμ配位しており、Qは周期律表第13族元素を示し、Yはそれぞれ独立して炭素数1〜20の炭化水素基又は水素原子を示し、該YはQに配位しており、a及びbは2である]で表されるメタロセン系複合触媒が挙げられる。
[式中、M1は、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムを示し、CpRは、それぞれ独立して無置換もしくは置換インデニルを示し、Ra及びRbは、それぞれ独立して炭素数1〜20の炭化水素基を示し、該Ra及びRbは、M1及びAlにμ配位しており、Rc及びRdは、それぞれ独立して炭素数1〜20の炭化水素基又は水素原子を示す]で表されるメタロセン系複合触媒が挙げられる。
以下に、上記メタロセン系複合触媒を詳細に説明する。上記メタロセン系複合触媒は、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムの希土類元素と周期律表第13族元素とを有し、下記式(A):
RaMXbQYb・・・ (A)
[式中、Rはそれぞれ独立して無置換もしくは置換インデニルを示し、該RはMに配位しており、Mはランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムを示し、Xはそれぞれ独立して炭素数1〜20の炭化水素基を示し、該XはM及びQにμ配位しており、Qは周期律表第13族元素を示し、Yはそれぞれ独立して炭素数1〜20の炭化水素基又は水素原子を示し、該YはQに配位しており、a及びbは2である]で表されることを特徴とする。上記メタロセン系重合触媒を用いることで、共役ジエン化合物−非共役オレフィン共重合体を製造することができる。また、上記メタロセン系複合触媒、例えば予めアルミニウム触媒と複合させてなる触媒を用いることで、共重合体合成時に使用されるアルキルアルミニウムの量を低減したり、無くしたりすることが可能となる。なお、従来の触媒系を用いると、共重合体合成時に大量のアルキルアルミニウムを用いる必要がある。例えば、従来の触媒系では、金属触媒に対して10当量以上のアルキルアルミニウムを用いる必要があるところ、上記メタロセン系複合触媒であれば、5当量程度のアルキルアルミニウムを加えることで、優れた触媒作用が発揮される。
(式中、M2は、ランタノイド元素、スカンジウム又はイットリウムを示し、CpRは、それぞれ独立して無置換もしくは置換インデニルを示し、RE〜RJは、それぞれ独立して炭素数1〜3のアルキル基又は水素原子を示し、Lは、中性ルイス塩基を示し、wは、0〜3の整数を示す)で表されるメタロセン錯体を、AlRKRLRMで表される有機アルミニウム化合物と反応させることで得られる。なお、反応温度は室温程度にすればよいので、温和な条件で製造することができる。また、反応時間は任意であるが、数時間〜数十時間程度である。反応溶媒は特に限定されないが、原料及び生成物を溶解する溶媒であることが好ましく、例えばトルエンやヘキサンを用いればよい。なお、上記メタロセン系複合触媒の構造は、1H−NMRやX線構造解析により決定することが好ましい。
また、上記重合触媒組成物は、上記メタロセン系複合触媒と、ホウ素アニオンとを含むことを特徴とし、更に、通常のメタロセン系触媒を含む重合触媒組成物に含有される他の成分、例えば助触媒等を含むことが好ましい。なお、上記メタロセン系複合触媒とホウ素アニオンとを合わせて2成分触媒ともいう。上記第三重合触媒組成物によれば、上記メタロセン系複合触媒と同様に、更にホウ素アニオンを含有するため、各単量体成分の共役ジエン化合物−非共役オレフィン共重合体中での含有量を任意に制御することが可能となる。
非共役オレフィンの濃度/共役ジエン化合物の濃度≧1.0
の関係を満たすことが好ましく、更に好ましくは下記式:
非共役オレフィンの濃度/共役ジエン化合物の濃度≧1.3
の関係を満たし、一層好ましくは下記式:
非共役オレフィンの濃度/共役ジエン化合物の濃度≧1.7
の関係を満たす。非共役オレフィンの濃度/共役ジエン化合物の濃度の値を1以上とすることで、反応混合物中に非共役オレフィンを効率的に導入することができる。
本発明における非共役オレフィン系重合体は、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリブテン(PB)から選ばれる1種以上の重合体であることが好ましい。ポリエチレン(PE)としては、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)であることが好ましい。
本発明の加硫後のゴム組成物における、共役ジエン化合物−非共役オレフィン共重合体と、非共役オレフィン重合体との界面に化学結合が存在することが好ましい。ここで、化学結合とは、共有結合、配位結合、水素結合、ファンデルワールス結合等が挙げられるが、結合の安定性が高い共有結合が好ましい。
そこで、本発明における結合剤は、フリーラジカル発生剤であることが好ましい。
フリーラジカル発生剤としては、過酸化物、アゾ系重合開始剤から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
過酸化物は、無機過酸化物と有機過酸化物とが挙げられるが、タイヤ用のゴム組成物の場合には、有機過酸化物が好ましい。
有機過酸化物としては、
ジクミルペルオキシド;
α,α’−(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン;
t−ブチルクミルペルオキシド;
2,5−ジメチル−2,5−(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン;
2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3等のジアルキルペルオキシド類、
1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン;
1,1−ジ(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン;
4,4−ジ(t−ブチルパーオキシ)吉草酸n−ブチル;
2,2−ジ(t−ブチルパーオキシ)ブタン;
4,4−ジ(t−ブチルパーオキシ)バレリアン酸n一ブチルエステル;
1,1−ジ(t−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン;
2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキサン)プロパンなどのパーオキシケタール類、
パーオキシネオデカン酸2,2,4−トリメチルペンチル;
パーオキシネオデカン酸α−クミル;
パーオキシネオヘキサン酸t−ブチル;
パーオキシネオピバリン酸t−ブチル;
パーオキシ酢酸t−ブチル;パーオキシラウリル酸t−ブチル;
パーオキシ安息香酸t−ブチル;
パーオキシフタル酸t−ブチル;
パーオキシイソフタル酸t−ブチル;パーオキシ安息香酸t−ヘキシルなどのアルキルパーエステル類などが挙げられる。
これらの有機過酸化物の使用量は、状況に応じて適宜選定すればよいが、ポリマー成分(共役ジエン化合物−非共役オレフィン共重合体と、非共役オレフィン重合体の総質量)100質量部に対して0.01〜1.0質量部の範囲が好ましい。
アゾ系重合開始剤としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル(AMBN)、2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル(ADVN)、2,2’−アゾビス−4−アゾビスシアノバレリックアシッド(塩)(ACVA)などが挙げられる。
これらのアゾ系重合開始剤の使用量は、状況に応じて適宜選定すればよいが、ポリマー成分(共役ジエン化合物−非共役オレフィン共重合体と、非共役オレフィン重合体の総質量)100質量部に対して0.01〜1.0質量部の範囲が好ましい。
本発明のゴム組成物においては、必要に応じ、充填材を配合することができる。
充填材としては、カーボンブラック及びシリカから1種以上選ばれる充填材が好ましく用いられる。
前記カーボンブラックとしては特に制限はなく、従来ゴムの充填材として使用されているものの中から、任意のものを適宜選択して用いることができる。例えば、SRF、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAFなどが用いられ、特に耐屈曲性及び耐破壊性に優れるFEF、HAF、ISAF、SAF等が好適に挙げられ、窒素吸着比表面積N2SA(JIS K 6217−2:2001に準拠する。)が30〜150m2/gであることが好ましく、35〜130m2/gであることがさらに好ましい。
このカーボンブラックは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
一方、シリカとしては、例えば湿式シリカ(含水ケイ酸)、乾式シリカ(無水ケイ酸)、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウムなどが挙げられるが、中でも湿式シリカが好ましい。
この湿式シリカのBET比表面積(ISO 5794/1に基づき測定する。)は40〜350m2/gであるのが好ましい。BET比表面積がこの範囲であるシリカは、ゴム補強性とゴム成分中への分散性とを両立できるという利点がある。この観点から、BET比表面積が80〜300m2/gの範囲にあるシリカが更に好ましい。このようなシリカとしては東ソー・シリカ(株)社製「ニプシルAQ」、「ニプシルKQ」、デグッサ社製「ウルトラジルVN3」等の市販品を用いることができる。
このシリカは1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明のゴム組成物においては、充填材としてシリカを用いる場合、その補強性をさらに向上させる目的で、シランカップリッグ剤を配合することができる。
このシランカップリング剤としては、例えばビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2−トリメトキシシリルエチル)テトラスルフィド、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、2−メルカプトエチルトリメトキシシラン、2−メルカプトエチルトリエトキシシラン、3−トリメトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2−トリエトキシシリルエチル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルベンゾリルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、ビス(3−ジエトキシメチルシリルプロピル)テトラスルフィド、3−メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン、ジメトキシメチルシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、ジメトキシメチルシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィドなどが挙げられるが、これらの中で補強性改善効果などの点から、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ポリスルフィドおよび3−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が好適である。
これらのシランカップリング剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
本発明のゴム組成物には、本発明の目的が損なわれない範囲で、所望により、通常ゴム工業界で用いられる各種薬品、例えば、加硫促進剤、スコーチ防止剤、亜鉛華、ステアリン酸などを含有させることができる。
本発明で使用できる加硫促進剤は、特に限定されるものではないが、例えば、M(2−メルカプトベンゾチアゾール)、DM(ジベンゾチアジルジスルフィド)等のチアゾール系、CZ(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)、TBBS(N−(tert−ブチル)−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)、DZ(N,N−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)、NOBS(N−オキシジエチレン−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)等のスルフェンアミド系、あるいはDPG(1,3−ジフェニルグアニジン)等のグアニジン系の加硫促進剤等を挙げることができ、その配合量は、ゴム成分(マトリックス及びドメインの総質量)100質量部に対し、0.1〜5.0質量部が好ましく、さらに好ましくは0.2〜3.0質量部である。
本発明のゴム組成物は、各配合成分を、バンバリーミキサー、ロール、インターナルミキサーなどの混練り機を用いて混練りすることにより調製することができる。加硫後において該マトリックスと該ドメインとの間の界面に化学結合が存在するようにするためには、通常の硫黄架橋剤に加えて、有機過酸化物架橋剤を配合することが好ましい。
このようにして調製された本発明のゴム組成物は、タイヤ、特に空気入りタイヤの耐オゾン性を大幅に向上し得る。
本発明のタイヤ、特に空気入りタイヤは、前述した本発明のゴム組成物をサイドウォール表層部用部材及びトレッド接地部用部材の少なくとも1種以上の部材に用いることが耐オゾン性を大幅に向上させる観点から好ましい。
本発明のタイヤは、通常の方法によって製造される。すなわち、必要に応じて、上記のように各種薬品を含有させた本発明のゴム組成物が未加硫の段階で、サイドウォール表層部用部材及び/又はトレッド用部材に押出し加工され、タイヤ成形機上で通常の方法により貼り付け成形され、生タイヤが成形される。この生タイヤを加硫機中で加熱加圧して、タイヤが得られる。
タイヤ内に充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を変えた空気、又は窒素などの不活性ガスを用いることができる。
JIS K 6259に従って耐オゾン性を測定した。各実施例及び比較例で得られた加硫ゴムのサンプルについて、20mm×100mm×1.0mmの試験片とし、表面をアセトン洗浄した直後に、30%の動的伸張を与えながら、40℃、オゾン濃度50pphmの恒温槽中に100時間放置し、上記処理がなされた試験片を撮影した。
得られた画像から、試料全体に対する亀裂の面積の割合を算出し、比較例4を100として規格化した。亀裂が全くないと0となり、値が小さいほど耐オゾン性が高い。なお、耐オゾン性として55以下であれば、十分にタイヤの耐オゾン性能を発揮する。評価結果を表1、2に示す。
また、100時間放置後のサンプル茶変性についても目視で判断し、茶変していないものを○、茶変したものを×とした。評価結果を表1、2に示す。
各実施例及び比較例で得られた加硫ゴムのサンプルについて、JIS3号試験片中心部に0.5mmの亀裂を入れ、60℃で0〜60%の一定歪みで繰り返し疲労を与え、サンプルが切断するまでの回数を測定し、評価を行った。
評価は、比較例4を100としたときの指数で表示し、指数値が大きい程、耐亀裂成長性(定歪)が良好となる。評価結果を表1、2に示す。なお、指数値が80以上であれば、タイヤの耐亀裂成長性としては十分な値である。
十分に乾燥した1L耐圧ステンレス反応器に、トルエン溶液200gを添加した後、エチレンを1.5MPaで導入した。一方、窒素雰囲気下のグローブボックス中で、ガラス製容器にビス(2−フェニルインデニル)ガドリニウムビス(ジメチルシリルアミド)[(2−PhC9H6)2GdN(SiHMe2)2]55.1μmol、ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート[Me2NHPhB(C6F5)4]61μmol、およびジイソブチルアルミニウムハイドライド0.80mLを仕込み、トルエン20mLに溶解させて触媒溶液とした。次にグローブボックスから触媒溶液を取り出し、全量を重合溶液に添加した。その後、1,3−ブタジエンを含むトルエン溶液を1,3−ブタジエン換算で2g/minの速度にて156分間連続的に添加したのち、さらに10分間重合を行った。重合後、2,2’−メチレン−ビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)(NS−5)5質量%のイソプロパノール溶液2mLを加えて反応を停止させ、更に大量のメタノールで共重合体を分離し、70℃で真空乾燥し、エチレン−ブタジエン共重合体(EBR)を得た。得られたEBRの収量は92gであった。
得られたEBRについて、エチレン含有率、重量平均分子量(Mw)、分子量分布(Mw/Mn)を下記の方法で測定した。
その結果、得られたEBR中のブタジエン部分のミクロ構造として、シス−1,4結合量は98%、1,2−ビニル結合量は1.2%であった。重量平均分子量Mwは350000であり、分子量分布Mw/Mnは、3.2であった。また、エチレン含有率は19mol%(ブタジエン含有率は81mol%)であった。
ブロックポリエチレン融解温度(DSCピーク温度)は、109℃であり、連鎖構造はブロックであった。
表1、2に示す各配合処方に基づき、バンバリーミキサーを用いて、開始温度110℃、回転速度70rpmで、3分マスターバッチ練り工程を行った後、酸化亜鉛、加硫促進剤、硫黄及び結合剤を最終練り工程にて混練りし、各実施例及び比較例のゴム組成物を調製した。
得られた各ゴム組成物を160℃、20分の加硫条件で加硫して所定の試験片を作成した後、耐オゾン性と耐亀裂成長性を評価した。結果を表1、2に示す。
※1: ポリブタジエン: JSR株式会社製ポリブタジエンゴム、商品名「BR01」
※2: ポリエチレン: 日本ポリエチレン株式会社製ポリエチレンゴム、商品名「KS340T」
※3: カーボンブラック: 東海カーボン株式会社製、商品名「シーストF」
※4: 加硫促進剤a: ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィド、大内新興化学工業株式会社製、商品名「ノクセラーDM−P」
※5: 加硫促進剤b: N−(tert−ブチル)−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、大内新興化学工業株式会社製、商品名「ノクセラーNS−P」
※6: 有機過酸化物: ジクミルペルオキシド(純度40質量%)、日油株式会社製、商品名「パークミルD−40」
※7: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、大内新興化学工業株式会社)製、商品名「ノクラック6C」
Claims (6)
- 共役ジエン化合物−非共役オレフィン共重合体及び非共役オレフィン重合体を有するポリマー成分と、結合剤とを含むゴム組成物であって、
前記非共役オレフィン重合体が、ポリマー成分に対して10質量%以上含有されていることを特徴とするゴム組成物。 - 前記結合剤は、フリーラジカル発生剤である、請求項1に記載のゴム組成物。
- 前記フリーラジカル発生剤は、過酸化物、アゾ系重合開始剤から選ばれる少なくとも1種である、請求項2に記載のゴム組成物。
- 前記共役ジエン化合物−非共役オレフィン共重合体における共役ジエン化合物が、ポリブタジエン、ポリイソプレンの少なくとも1種類を含むジエン系ゴムである、請求項1〜3のいずれか1項に記載のゴム組成物。
- 前記非共役オレフィン重合体が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンから選択される少なくとも1種類を含むオレフィン重合体である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のゴム組成物。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のゴム組成物を有する部材を備える、タイヤ。
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