(57)【要約】【課題】加工性を低下させることなく耐摩耗性に優れたゴム組成物を提供する。【解決手段】ポリブタジエンゴム４０〜１０重量％と天然ゴムまたは合成ポリイソプレンゴム６０〜９０重量％からなるゴム組成物であって、前記ポリブタジエンゴムが、重量平均分子量が４７×１０4〜６７×１０4、分子量分布が２．５〜３．０、２５℃におけるトルエン溶液粘度が５０〜１００ｃｐｓ、かつ、シス−１，４ブタジエン単位量が９６％以上であって、分子量の異なる２種以上のポリブタジエンを溶液重合段階でブレンドして得られたものであるゴム組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリブタジエンゴム４０〜１０重量％と天然ゴムまたは合成ポリイソプレンゴム６０〜９０重量％からなるゴム組成物であって、
前記ポリブタジエンゴムが、重量平均分子量が４７×１０4〜６７×１０4、分子量分布が２．５〜３．０、２５℃におけるトルエン溶液粘度が５０〜１００ｃｐｓ、かつ、シス−１，４ブタジエン単位量が９６％以上であって、分子量の異なる２種以上のポリブタジエンを溶液重合段階でブレンドして得られたものであるゴム組成物。
【請求項２】
前記分子量の異なる２種以上のポリブタジエンの分子量分布の差が０．５以内である請求項１記載のゴム組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム組成物に関し、とりわけ、大型トラック・バス用タイヤに用いられるゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、トラック・バス用ラジアルタイヤの耐摩耗性を向上させるために、微粒子カーボンブラックを適用したり、合成ポリブタジエンゴム（以下ＢＲ）を適用する手法が幅広く用いられている。
【０００３】
とくに最近は、Ｎ１１０（ＡＳＴＭ）よりもさらに微細な微粒子カーボンブラックを用いて耐摩耗性を向上させる技術が多々開発されている。しかしながら、それに伴ってゴムの未加硫時の粘度が増大し、実際のタイヤ製造工程において用いることができない、また、用いることができたとしても粘度低下のために混練回数を増やすなど、加工性において欠点を伴う場合が多かった。
【０００４】
これを回避するためには、カーボンブラックによって耐摩耗性を向上させるよりも、ポリマーにＢＲを適用することで耐摩耗性を向上させる手段がよく用いられる。しかし、ＢＲの使用量がゴム成分中で４０重量％をこえると、ゴムの引張り強度・伸びを必要レベル以上確保することが困難となり易く、製品において走行によるゴム欠けが多発するという問題があった。
【０００５】
以上のように、ＢＲの適用量には限界点があるので、ＢＲの種類を変えることによって耐摩耗性を向上させる取り組みが多々なされてきた。たとえば、低分子量ＢＲおよび高分子量ＢＲをヘキサン溶液中においてブレンドして得られたＢＲを用いる方法が提案されている。しかし、両成分が充分に分散できないため、耐摩耗性が低下するという問題があった（特許文献１参照）。また、分子量が高く、分子量分布が狭く、トルエン溶液粘度が高いタイプのＢＲ（例：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｌなど）を用いることが提案されている。しかしながら、このようなＢＲを１０重量％以上用いると、タイヤ製造工程において、ロールへの巻き付き性が低下したり、ロールにおける熱入れ作業に時間がかかるなどの問題が発生し易くなるという問題があった。また、一度ロールへ巻きついても、ゴムの温度が上昇すると再度ロールから浮くなどの２次浮き現象が発生する場合もあり、この場合は次工程へのゴム搬送が極めて困難となるという問題があった。これらの問題を解決するために、従来は少量のオイルや脂肪酸などを加えたり、低分子量のポリブタジエンをブレンドするなどの手法が用いられてきたが、耐摩耗性の低下は避けられないのが現状であった。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１２４４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、加工性を低下させることなく、耐摩耗性に優れたゴム組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ポリブタジエンゴム４０〜１０重量％と天然ゴムまたは合成ポリイソプレンゴム６０〜９０重量％からなるゴム組成物であって、前記ポリブタジエンゴムが、重量平均分子量が４７×１０4〜６７×１０4、分子量分布が２．５〜３．０、２５℃におけるトルエン溶液粘度が５０〜１００ｃｐｓ、かつ、シス−１，４ブタジエン単位量が９６％以上であって、分子量の異なる２種以上のポリブタジエンを溶液重合段階でブレンドして得られたものであるゴム組成物に関する。
【０００９】
前記ゴム組成物は、分子量の異なる２種以上のポリブタジエンの分子量分布の差が０．５以内であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、工場での加工性・生産性を低下させることなく、耐摩耗性に優れた大型トラック・バス用タイヤに用いられるゴム組成物を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、ポリブタジエンゴムと天然ゴムまたは合成ポリイソプレンゴムからなる。
【００１２】
ポリブタジエンゴムは、分子量の異なる２種以上のポリブタジエンをそれらの溶液重合段階（合成段階）でブレンドすることにより得られる。具体的には、溶液重合段階の単体成分を重合し、溶液を揮発させる前の時点で、分子量の異なる２種以上のポリブタジエンをブレンドする。この時点でブレンドすることにより、溶液を揮発させた後で単体成分をブレンドする方法よりも極めて均質に混ぜ合わせることが可能になるので、ポリブタジエンの低分子量成分により摩耗を低下させるという不利益を防ぐ効果が得られる。
【００１３】
従来、狭い分子量分布、高分子量を有するポリブタジエンに、低分子量ポリブタジエンや少量のオイル・脂肪酸を、ゴム混練時にブレンドすることが試みられてきたが、一般的には耐摩耗性が低下した。しかしながら、本発明では、高分子量のポリブタジエンに低分子量のポリブタジエンを溶液重合段階で少量ブレンドしたポリブタジエンゴムを用いることにより、耐摩耗性を低下させることなく、加工性も良好であるゴム組成物を得ることができる。
【００１４】
ゴムを練る段階で、狭い分子量分布を示し、高分子量であるポリブタジエンに、狭い分子量分布を示し、低分子量であるポリブタジエンを混ぜる従来の方法では、低分子量ポリブタジエンがゴム中に充分均一に分散できないので、一般的に耐摩耗性が低下する。本発明のゴム組成物に用いられるポリブタジエンゴムは、分子量の異なる２種以上のポリブタジエンを合成段階にて溶液中で完全に分散させて得られるものであり、低分子量成分による耐摩耗性低下への影響が出難いのが特徴である。
【００１５】
前記溶液重合に使用される溶媒としては、ベンゼンが好ましい。
【００１６】
重量平均分子量の異なる２種以上のポリブタジエンのうち、高分子量成分は、重量平均分子量（Ｍｗ）が５９×１０4〜６５×１０4であることが好ましい。高分子成分の重量平均分子量の下限については６０×１０4であることがより好ましい。また、上限については６３×１０4であることがより好ましい。高分子量成分のＭｗが５９×１０4未満では耐摩耗性が低下する傾向があり、６３をこえると加工性の改善が難しくなる傾向がある。
【００１７】
また、高分子量成分の分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は２．５〜３．０である。高分子量成分の分子量分布の上限については２．７であることが好ましい。高分子量成分の（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．５未満では加工性の改善が難しくなる傾向があり、３．０をこえると耐摩耗性が低下する傾向がある。
【００１８】
重量平均分子量の異なる２種以上のポリブタジエンのうち、低分子量成分は、重量平均分子量（Ｍｗ）が４５×１０4〜５５×１０4であることが好ましい。高分子成分の重量平均分子量の下限については４８×１０4であることがより好ましい。また、上限については５３×１０4であることがより好ましい。低分子量成分のＭｗが４５×１０4未満では耐摩耗性が低下する傾向があり、５５×１０4をこえると加工性の改善が難しくなる傾向がある。
【００１９】
また、低分子量成分の分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は２．５〜３．０である。低分子量成分のＭｗ／Ｍｎの下限については２．７であることがより好ましい。低分子量成分の（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．５未満では、加工性の改善が難しくなる傾向があり、３．０をこえると耐摩耗性が低下する傾向がある。
【００２０】
前記２種以上のポリブタジエンの分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）の差は、０．５以内、さらには０．３以内であることが好ましい。とくには、２種以上のポリブタジエン成分の（Ｍｗ／Ｍｎ）は、同じであることが好ましい。（Ｍｗ／Ｍｎ）の差が０．５をこえると、耐摩耗性と加工性の両立が困難になる傾向がある。
【００２１】
前記２種以上のポリブタジエンのブレンド比は、高分子量成分が１〜３０重量％、低分子量成分が１〜５０重量％であることが好ましい。高分子量成分のブレンド比の下限については５重量％であることがより好ましい。高分子量成分のブレンド比の上限については１０重量％であることがより好ましい。また、低分子量成分のブレンド比の下限については１０重量％であることがより好ましい。低分子量成分のブレンド比の上限については２０重量％であることがより好ましい。低分子量成分が１重量％未満で、高分子量成分が３０重量％をこえると加工性の改善が困難となる傾向がある。逆に、低分子量成分が５０重量％をこえ、高分子量成分が１重量％未満では耐摩耗性が低下する傾向がある。
【００２２】
ブレンドは、たとえば各成分重合完了後、溶媒を揮発する以前の段階にて撹拌混合することによって行なうことができる。
【００２３】
ブレンドして得られるポリブタジエンゴムの重量平均分子量（Ｍｗ）は、４７×１０4〜６７×１０4である。該ポリブタジエンゴムの重量平均分子量（Ｍｗ）の下限については４８×１０4であることが好ましく、４９×１０4であることがより好ましい。該ポリブタジエンゴムの重量平均分子量（Ｍｗ）の上限については６０×１０4であることが好ましく、５５×１０4であることがより好ましい。ポリブタジエンゴムのＭｗが４７×１０4未満では耐摩耗性が低下し、６７×１０4をこえると加工性の改善が困難になる。
【００２４】
また、前記ポリブタジエンゴムの分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、２．５〜３．０である。ポリブタジエンゴムの分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）の下限については２．６であることが好ましく、２．７であることがより好ましい。ポリブタジエンゴムの分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）の上限については２．９であることが好ましく、２．８であることがより好ましい。ポリブタジエンゴムの（Ｍｗ／Ｍｎ）が２．５未満では加工性の改善が困難になり、３．０をこえると耐摩耗性が低下する。
【００２５】
また、前記ポリブタジエンゴムは、２５℃で測定したトルエン溶液粘度（Ｔ−ｃｐ）が５０〜１００ｃｐｓである。トルエン溶液粘度（Ｔ−ｃｐ）の下限については６０ｃｐｓであることが好ましく、７０ｃｐｓであることがより好ましい。トルエン溶液粘度（Ｔ−ｃｐ）の上限については９０ｃｐｓであることが好ましく、８５ｃｐｓであることがより好ましい。（Ｔ−ｃｐ）が５０ｃｐｓ未満では、耐摩耗性が低下となり、１００ｃｐｓをこえると加工性の改善が困難になる。
【００２６】
さらに、前記ポリブタジエンゴムは、シス−１，４ブタジエン単位量が９６％以上であり、９７．５％以上であることが好ましい。シス−１，４ブタジエン単位量が９６％未満では耐摩耗性が低下となり、
前記ポリブタジエンゴムと天然ゴムまたは合成イソプレンゴムとの配合比は、ポリブタジエンゴムが４０〜１０重量％、天然ゴムまたは合成イソプレンゴムが６０〜９０重量％である。ポリブタジエンゴムの配合比の下限については１５重量％であることが好ましい。ポリブタジエンゴムの配合比の上限については３０重量％であることが好ましい。天然ゴムまたは合成イソプレンゴムの配合比の下限については７０重量％であることが好ましい。天然ゴムまたは合成イソプレンゴムの配合比の上限については８５重量％であることが好ましい。ポリブタジエンゴムが４０重量％をこえ、天然ゴムまたは合成イソプレンゴムが６０重量％未満では、耐ゴム欠け性能が低下し、加工性が悪化する。逆に、ポリブタジエンゴムが１０重量％未満で、天然ゴムまたは合成イソプレンゴムが６０重量％をこえると耐摩耗性が低下する。
【００２７】
混練りは、たとえば一般的な密閉式バンバリーミキサー、ニーダー、オープンロールなどによって行なうことができる。
【００２８】
なお、本発明のゴム組成物には、前記ポリブタジエンゴムと天然ゴムまたは合成イソプレンゴムのほかにも、カーボンブラックを混練りすることが好ましい。
【００２９】
前記カーボンブラックの配合量は、前記ポリブタジエンゴムと天然ゴムまたは合成イソプレンゴムとの合計量１００重量部に対して、４０〜７０重量部であることが好ましい。カーボンブラックの配合量の下限については４５重量部であることがより好ましい。カーボンブラックの配合量の上限については６０重量部であることが好ましい。カーボンブラックの配合量が４０重量部未満では耐摩耗性が低下する傾向があり、７０重量部をこえると加工性が悪化する傾向がある。
【００３０】
本発明のゴム組成物には、そのほかにも、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、充填剤、オイル、亜鉛華、脂肪酸などの通常ゴム業界で用いられるゴム用各種添加物を混練りすることができる。
【００３１】
前記オイルとしては、たとえば、アロマティック系オイル、ナフテン系オイル、パラフィン系オイルなどがあげられる。
【００３２】
前記脂肪酸としては、たとえば、ステアリン酸、パルミチン酸、ナフテン酸などがあげられる。
【００３３】
このようにして得られる本発明のゴム組成物は、多成分系ポリブタジエンがゴム中に均一に分散しており、耐摩耗性および加工性ともに優れている。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらのみに制限されるものではない。
【００３５】
＜測定＞
前記製造例１および２で得られた試作品ＡおよびＢと、宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｌ、ＢＲ１５０Ｂ、ＢＲ３４０Ｌ、ＢＲ１５０、試作品Ａおよび試作品Ｂについて、以下の測定を行なった。結果を表１に示す。
【００３６】
（分子量測定）
ゲルパーミエーションクロマトグラフ（ＧＰＣ）により、ポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）および数平均分子量（Ｍｎ）を測定し、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）を求めた。
【００３７】
（トルエン溶液粘度）
ポリブタジエンゴムをトルエンに溶解させて５％トルエン溶液を調製し、キャノンフェンスク型動粘度計（＃４００）を用いて、動粘度計流下時間よりＴ−ｃｐを算出し、測定温度２５℃の条件でトルエン溶液粘度（Ｔ−ｃｐ）を測定した。
【００３８】
【表１】
2005139396.tif 000002
【００３９】
実施例１〜４および比較例１〜６
＜タイヤの製造＞
表２に示す材料と、酸化亜鉛３重量部、ステアリン酸２重量部、老化防止剤２重量部、ワックス２重量部を、密閉式バンバリーミキサーを用いて１６０℃排出で合計６分間混練した。つぎに、硫黄１、加硫促進剤１．５重量部を加えて、密閉式バンバリーミキサーを用いて１００℃排出で２分間混練りし、ゴム組成物を調製した。
【００４０】
得られたゴム組成物を４０〜６０℃に温調された直径４０インチ、幅２ｍのロールに約２００ｋｇ充填し、回転数１２ｒｐｍの状態にてロールへの巻き付き性を評価することにより、１１Ｒ２２．５  １４ＰＲ  オールシーズンパターンのタイヤを製造した。
【００４１】
なお、ポリブタジエンゴム以外の材料としては、以下のものを使用した。
天然ゴム（ＮＲ）：マレーシア製のＳＭＲ２０
カーボンブラックＮ１１０：三菱化学（株）製のダイアブラックＡ
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製
ステアリン酸：日本油脂（株）製
老化防止剤６Ｃ：大内新興化学工業（株）製
ワックス：日本精鑞（株）製
硫黄：日本乾硫（株）製
加硫促進剤ＮＳ：大内新興化学工業（株）製
【００４２】
＜試験＞
実施例および比較例で得られたゴム組成物およびタイヤについて、以下の評価を行なった。結果を表２に示す。
【００４３】
（加工性評価）
ゴム組成物をロールに巻き付けたときの加工性（ロール浮き）を、以下の基準で評価した。
◎：ロールの巻き付きが早く、巻き付き後の浮きは発生せず。
○：ロールの巻き付きがやや遅い、巻き付き後の浮きは発生せず。
△：ロールの巻き付きが遅く、巻き付き後の浮きも発生。生産効率上問題あるレベル。
【００４４】
（耐摩耗性）
ロードテストを行ない、耐摩耗性・ゴム欠け性を測定した。測定結果を比較例１の場合を１００として指数表示した。指数が大きいほど耐摩耗性が良好であることを示す。
【００４５】
（耐ゴム欠け性）
ロードテストを行ない、タイヤのゴム欠けの状態を以下の基準で目視にて評価した。
◎：ゴム欠けは発生していても微少であり、使用上問題のないレベル。
○：ゴム欠けが多いがパターンがもげるような大きな欠けには至っておらず、使用可能      なレベル。
△：ゴム欠けが大きく発生して、摩耗後半にはパターンがもげてベーストレッド・スチ      ールベルトの露出が認められるレベル。使用上問題と考えられるレベル。
【００４６】
【表２】
2005139396.tif 000003