JPS6333436A

JPS6333436A - ゴム組成物

Info

Publication number: JPS6333436A
Application number: JP17533186A
Authority: JP
Inventors: Isao Furuta; 古田　勲; Osamu Kondo; 理近藤; Keiju Chikatsu; 近津　佳重; Fumio Tsutsumi; 堤　文雄
Original assignee: Japan Synthetic Rubber Co Ltd
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 1986-07-25
Filing date: 1986-07-25
Publication date: 1988-02-13

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、常温において固体状の乳化重合スチレン−ブ
タジエン共重合体ゴムと、低分子量の乳化重合スチレン
−ブタジエン共重合体とからなるゴム組成物に関し、そ
の加硫物の物理的性質においては、高抗張力であり、か
つ耐摩耗性に優れるという特徴を有するゴム組成物を提
供するものである。

〔従来の技術〕

乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（以下、ｒ
ｓＢＲ」という）は、いわゆる汎用ゴムとして大量に生
産され１品質および価格の安定性に優れ、かつ天然ゴム
に比較して耐老化性、耐熱性、耐摩耗性に優れていると
いった特徴を有しているため、自動車用タイヤとくに乗
用車用ラジアルタイヤの素材として大量に使用されてい
る。そして、乗用車用ラジアルタイヤの部材のうち、と
くにＳＢＲが多く使用されるのはトレッド部分である。

自動車用タイヤ、とくに乗用車用ラジアルタイヤのトレ
ッドが具備すべき重要な性能の一つとして操縦安定性が
ある。操縦安定性を確保するためには、トレッド部分の
路面把握力（グリップ性）が高いことが必要であり、こ
のためにトレッド部材の改良検討がおこなわれているこ
とはいうまでもない。そのひとつの方法として、トレッ
ドパターンの改良によるアプローチがおこなわれている
。すなわち、この方法においては、トレッドに刻まれた
パターンのグループ（溝）を深くすることによって、路
面に直接触れるトレッド部分番路面から受ける圧力に対
して変形しやすくすることにより、路面からの圧力をト
レッド内部で熱エネルギーに変えてしまう能力、すなわ
ち路面からの圧力をある程度吸収してしまう能力を増加
させ、このことによりトレッドの路面把握性を向上させ
るわけである。

しかし、この方法においては、反面ではゴムの変形を容
易にすることから、トレッド部分の摩耗量が増大し、十
分な耐摩耗性を得ることができないという問題が生じる
。トレッド素材としてのゴムの耐摩耗性を向上させるた
めに従来から行なわれている方法としては、高補強性カ
ーボンブラックの充てん量を増加させる手段があるが、
この方法によると同時に硬度やモジュラスが上昇し、ト
レッド部材が変形しにくくなり、その結果路面把握性が
損こなわれるという問題をもたらす。

また、トレッド素材としてのＳＢＲのムーニー粘度（平
均分子量のパラメータ）を大きくすることで、耐摩耗性
を向上させる方法があるが、この方法ではＳＢＨの加工
性を低下させるという問題を生じ、自ら限界がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように、タイヤトレッドの路面把握性と耐摩耗性は
、これまでに知られているゴム素材を用いても、一方が
改良されれば他方が損なわれるという、いわゆる二律背
反の関係にあり、両者をともに改良することはきわめて
困難なことと考えられていた。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、（ａ）ムーニー粘度（ＭＬ、＊、、１００℃）が８０〜
１４０、結合スチレンが４５重量％以下の乳化重合スチ
レン−ブタジエン共重合体ゴム（Ａ）と、（以下、「共
重合体ゴム（Ａ）」と表わす。）と、重量平均分子量が
５００〜１５゜０００、結合スチレンが５０〜９０重量
％の乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体（Ｂ）（以
下、共重合体（Ｂ）」と表わす、）とを含み、（ｂ）前
記共重合体ゴム（Ａ）と前記共重合体ＣＢ）との配合比
が、共重合体ゴム（Ａ）１００重量部に対して共重合体
（Ｂ）１０〜６０重量部であり、（ｃ）ムーニー粘度（ＭＬ、、４，１００℃）が３０以
上である、ことを特徴とするゴム組成物によって解決される。

本発明のゴム組成物において特に特徴となる点は、低分
子量かつ高結合スチレンの共重合体（Ｂ）を共重合体ゴ
ム（Ａ）と組み合せて用いることにより、たとえば高芳
香族系伸展油を共重合体ゴム（Ａ）の可塑剤として用い
たゴム組成物に比して、加硫物において適度な硬度なら
びにモジュラスなどを保有したまま、耐摩耗性において
著しい改善を達成することができることにある。その結
果、本発明によれば、たとえば路面把握性と耐摩耗性と
いう二律背反的な特性をともに満足するタイヤトレッド
部材用のゴム素材を提供することができる。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明における共重合体ゴム（Ａ）は、乳化重合によっ
て製造され、結合スチレンが４５重量％以下のスチレン
−ブタジエン共重合体ゴムであり、ムーニー粘度（ＭＬ
ｌ、４，１００℃）（以下、単に「ムーニー粘度」と表
わす。）が８０〜１４０である。

通常、実用的に用いられるスチレン−ブタジエン共重合
体ゴムは、結合スチレンが２０〜３０重量％であり、結
合スチレンは多くとも４５重量％を越えない、結合スチ
レンが４５重量％を越えると、最終的に得られるゴム組
成物の耐摩耗性が不十分となる。

このような結合スチレンが４５重量％以下の共重合体ゴ
ム（Ａ）において、ムーニー粘度が上記の範囲外にあっ
て８０未満であると、低分子量の共重合体（Ｂ）が伸展
油と同様に可塑剤としても機能するため、最終的に得ら
れるゴム組成物のムーニー粘度が低下し、その加硫物に
対して充分な物理的性質、特に耐摩耗性の改良を期待す
ることが困難となる。

一方、共重合体ゴム（Ａ）のムーニー粘度が］−４０を
越えるものを、たとえば、高芳香族系油を３７．５部混
合しても、最終的に得られるゴム組成物のムーニー粘度
がおよそ８０程度以上と大きくなり、混練り時あるいは
押し出し成形時の発熱が大きく、またゲル化やスコーチ
が発生するなど、加工上のトラブルを起すことになり好
ましくない。

共重合体ゴム（Ａ）に混合される共重合体（Ｂ）は、乳
化重合法で製造され、低分子量かつ高結合スチレンのス
チレン−ブタジエン共重合体である。

共重合体（Ｂ）の重量平均分子量は、５００〜１５，０
００、好ましくは２，０００〜１２゜ＯｏＯである。共
重合体ＣＢ）として重合平均分子量が５００未満のもの
を用いた場合は、その加硫物が充分が物理的性質、特に
破断応力を維持することが困難となり、かつ耐摩耗性の
改良効果はほとんど期待できない。

また、共重合体（Ｂ）として重量平均分子量が１５，０
００を越えるものを用いた場合は。

加硫物は破断応力を高いレベルで維持し、かつ耐摩耗性
の改良効果も充分期待できるが、硬度およびモジュラス
が高くなって変形しにくい加硫物となるため、路面把握
性能が不十分となる。

また、共重合体（Ｂｌ）の結合スチレンは、５０〜９０
重量％であることが必要である。共重合体（Ｂ）の結合
スチレンが５０重量％未満であると、耐摩耗性の改良効
果が小さく、また、結合スチレンが９０重量％を越える
と、加硫物の硬度およびモジュラスが高くなって変形し
にくい加硫物となるため、路面把握力の低下を招くこと
となる。

共重合体（Ｂ）の重量平均分子量の範囲および結合スチ
レンの範囲は上述の通りであるが、これらの条件におい
て、特に耐摩耗性と路面把握性とのバランスが優れるも
のは、以下の条件を満足するものである。

９０〉ｘ＞５０４．１）ｙＯ，６ｘ＋１７ｙ＞１００ただし、ここにおいて、又は重量％で表現した結合スチ
レン、ｙは重量平均分子量の常用対数である。

本発明において、共重合体ゴム（Ａ）に混合される共重
合体（Ｂ）の量は、共重合体ゴム（Ａ）１００重量部に
対して１０〜６０重量部、より好ましくは２０〜４５重
量部の範囲で選び、最終的に得られるゴム組成物のムー
ニー粘度が３０以上になることが必要である。共重合体
（Ｂ）の混合量が１０重量部未満では、ゴム組成物の混
練り性、成形性といった加工性が低下し、結果として耐
摩耗性の改良がはかれない。

このような場合、たとえ高芳香族油などの可塑剤を添加
したとしても耐摩耗性の改良は期待できない。また、共
重合体（Ｂ）の混合量が６０重量部を越えると、ゴム組
成物のムーニー粘度が３０より小さくなるので、硬度、
モジュラス。

破断応力が低くなり、その結果、路面把握力は充分であ
っても耐摩耗性が低下してしまい、両特性のバランスを
良好なものとすることができない。

本発明の共重合体ゴム（Ａ）および共重合体（Ｂ）は、
いずれも通常の乳化重合技術によって製造することがで
きる。共重合体（Ｂ）は、通常のゴム状高分子量重合体
を得るにの用いられる重合処方において、ｔｅｒｔ−ド
デシルメルカプタンのような分子量調節剤を増量して反
応させることで容易に得られる。一方、ムーニー粘度が
８０〜１４０の共重合体ゴム（Ａ）は、共重合体（Ｂ）
と同様の乳化重合処方で製造することができ、重合体の
ムーニー粘度は分子量調節剤の使用量を設定することに
より目的の値に調整される。

本発明のゴム組成物を調整する方法としては、共重合体
ゴム（Ａ）と共重合体（Ｂ）をラテックス状態で混合し
た後固形化する方法、あるいは固形状の共重合体ゴム（
Ａ）と共重合体（Ｂ）を混合する方法を用いることがで
きる。さらには、分子量調節剤およびスチレンモノマー
とブタジェンモノマーの仕込比を変量させながら行う多
段重合法により、高分子量の共重合体ゴム（Ａ）と低分
子量の共重合体（Ｂ）の混合物を一挙に得ることのでき
る特殊な重合法によっても、前記混合法によるのと同様
なゴム組成物が得られる。　このようにして得た本発明
のゴム組成物は、カーボンブラック等の補強剤、加硫剤
、加硫促進剤等の配合剤を添加してタイヤ等のゴム製品
の製造に使用される。

〔実施例〕

次に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。

実施例１〜３、比較例１〜６（１）共重合体ゴム（Ａ）の製造重合処方　　　　（重量部）ブタジェン　　　　　　　　　　　　　　　　７１．０
スチレン　　　　　　　　　　　　　　　　　２９．０
重合用処理水　　　　　　　　　　　　　　２００．０
樹脂酸石けん　　　　　　　　　　　　　　　Ｓ、Ｏ硫
酸第一鉄７含水物　　　　　　　　　　　　０．０２ア
ルキルナフタレンスルフオン酸ナトリウム　　　　　　　　　０．１５エ
チレンジアミンテトラアセテート　　　　　０．１０ナ
トリウムジメチルスルホキシレート　　　　０．１０ク
メンハイドロパーオキサイド　　　　　　　０．１０第
３Ｒドデシルメルカプタン　　　　　　　０．２７以上
の重合処方により、反応温度５℃で重合し、重合転化率
６０％の時点で重合停止剤を添加したあと、未反応のス
チレンおよびブタジェンを回収し、ムーニー粘度１１０
のゴム状共重合体（結合スチレン約２３重量％）を固形
分で約２３重量％を含むラテックスを得た。

（２）共重合体（Ｂ）の製造スチレンとブタジェンの仕込み量を変え、かつ分子量調
節剤である第３級ドデシルメルカプタンのみを適宜大幅
に増量したほかは共重合体ゴム（Ａ）の場合と同様に重
合し、種々の分子量および結合スチレンをもつ８種の共
重合体を得た。これらサンプルの分子量および結合スチ
レンを第１表に示す。なお、共重合体の結合スチレンは
１００ＭＨｚのＮＭＲで測定した。また、重量平均分子
量はＧＰＣ（ゲルパーミェーションクロマトグラフィ）
で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量である。

なお、ＧＰＣはＷａｔｅｒｓ社製ｒＡＬＣ−ＧＰＣＪを
使用し、カラムは東洋曹達社製のｒＧＭＨ３Ｊ、ｒＧＭ
Ｈ６」およびｒＧ６０００Ｈ６Ｊを直列に結合して使用
した。

第１表（３）ゴム組成物の調製およびその評価（１）で得られ
た共重合体ゴム（Ａ）のラテックスと（２）で得られた
各種ラテックスとを第２表に示す所定量で混合したあと
、通常の酸−塩凝固法により凝固させ、水洗、乾燥を行
ない、実施例につき３種、比較例につき６種のゴム組成
物を得た。なお、比較例１においては、（２）で得られ
たラテックスの代りに高芳香族系伸展油「アロマ」　（
日本合成ゴム１ＩＩｙｓ＞を用いた。

これらのゴム組成物を下記の配合処方によりバンバリー
ミキサ−およびロールにより混練し。

下記の加硫条件によりプレス加硫により加硫ゴム試料を
作成した。

（配合処方）　　　　　　重量部共重合体ゴム（Ａ）１００共重合体（Ｂ　）　　　　　　３７．５亜鉛華　　　　
　　　　　３ステアリン酸　　　　　　　２カーボンブラック　　　　７５加硫促進剤　　　　　　　１．５硫黄　　　　２．０（加硫条件）１５５℃、３０分このようにして得られた加硫ゴム試料について下記の特
性試験を行なった。

■　常態物性（ＪＩＳ　　Ｋ−６３０１に準じて測定）３００％モジュラス（ｋｇ／ｄ）引張強度　　　　　（ｋｇ／Ｊ）硬度　　　（ＪＩＳ−Ａ形） ■　耐摩耗性ピコ摩耗試験法（ＡＳＴＭ　　Ｄ２２２８）によって測
定した。

■　路面把握性英国道路研究所ポータプルスキッドテスターを使用して
ウェットスキッドを測定した。

このとき、試験路面としては７スフアルトを用い、路面
を水で十分にぬらした状態で測定を行なった。

以上の特性試験の結果を第２表に示す。

第２表の結果より、以下のことが理解される。

比較例１に示されているように、低分子量の共重合体（
Ｂ）の代わりに高芳香族系伸展油を使用すると、耐摩耗
性に劣る。比較例３に示されているように、共重合体（Ｂ
）として、結合スチレンが適当であっても重量平均分子
量が過大である場合には、モジュラスおよび硬度が大幅
に上昇し、耐摩耗性、ウェットスキッドともに劣る。比
較例４に示されているように、共重合体（Ｂ）として重
量平均分子量が大きい場合には、やはりモジュラスおよ
び硬度がともに上昇し、さらにウェットスキッドが劣り
、耐摩耗性も改良されない。比較例５．６に示されてい
るように、共重合体（Ｂ）として結合スチレンが低い場
合には、モジュラスおよび硬度が低下し、比較例５にお
いては耐摩耗性が劣る。比較例２に示されるように、共
重合体（Ｂ）として結合スチレンが低くかつ重量平均分
子量が過大である場合には、耐摩耗性は改良されるがウ
ェットスキッドが劣る。

一方、本発明の実施例においては、いずれも加硫ゴムの
常態物性に優れ、さらにウェットスキツド性を損するこ
となく、耐摩耗性を改良できることがわかる。

比較例７．８実施例１〜３、比較例１〜６の項（１）において述べた
共重合体ゴム（Ａ）の製造において、重合処方における
第３級ドデシルメルカプタンのみを変量したほかは同様
に重合を行ない、ムーニー粘度が１４５および７０のゴ
ム状共重合体を含む比較用ラテックスを得た。

実施例１〜３、比較例１〜６の項（２）において述べた
低分子量の共重合体（Ｂ）のサンプルのうち、スチレン
含有量が８３．３重量％、重量平均分子量が６，５００
のもの（サンプル２）を、上述の各比較用ラテックスに
混合した後、凝固、乾燥し、ムーニー粘度が各々８８お
よび２６のゴム組成物を得た。このゴム組成物を実施例
１〜３、比較例１〜６の項（３）において述べたと同じ
処方および混練り方法で混練りし、さらにピコ摩耗およ
びウェットスキッドを測定した。結果を第３表に示す。

第３表より、比較例７に示されるように、高分子量の共
重合体ゴム（Ａ）のムーニー粘度が過大の場合には、耐
摩耗性の改良効果はあるが、ウェットスキッドが劣る。

この比較例７で耐摩耗性の改良効果が小さいのは、ゴム
組成物のムーニー粘度の高さかられかるように加工性が
きわめて悪く、混練り性が良くないため、カーボンなど
の分散が良好でなくなったためと考えらる。また、比較
例８に示されるように、共重合体ゴム（Ａ）のムーニー
粘度が過小の場合には、耐摩耗性が劣る。

なお、第３表には比較のため実施例２の結果もあわせて
記載する。

〔発明の効果〕

本発明のゴム組成物は、低分子量かつ高結合スチレンの
共重合体（Ｂ）を含有しており、その加硫物において適
度な硬度、モジュラスなどの物性値を保有した状態で優
れた耐摩耗性を有し、特に、路面把握性と耐摩耗性とい
う二律背反的な特性を要求されるタイヤトレッド部材、
その他耐摩耗性の要求されるベルトなどの各種部材の素
材として好適である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）（ａ）ムーニー粘度（ＭＬ＿１＿＋＿４、１００
℃）が８０〜１４０、結合スチレンが４５重量％以下の乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（Ａ）と、重量平均分子量が５００〜１５，０００、結合スチレンが５０〜９０重量％の乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体（Ｂ）とを含み、（ｂ）前記共重合体ゴム（Ａ）と前記共重合体（Ｂ）と
の配合比が、共重合体ゴム（Ａ）１００重量部に対して共重合体（Ｂ）１０〜６０重量部であり、（ｃ）ムーニー粘度（ＭＬ＿１＿＋＿４、１００℃）が
３０以上である、ことを特徴とするゴム組成物。