(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一ポリマーゴム組成物の粘弾性温度分散測定のデータを入力する測定データ入力部、
ブレンド温度の選択を行う温度選定部、
ブレンドの組合せを選定する組合せ選定部、
測定データ入力部、温度選定部、および組合せ選定部からのデータにもとづきχ（カイ）パラメータの演算を行うχパラメータ演算部、
χパラメータ演算部からのデータにもとづきブレンド組合せ選定部への入力を生成する変量因子選定部、相溶／非相溶演算部、および相図導出部の系列、
χパラメータ演算部からのデータにもとづき適切な間隔で温度を変量し貯蔵弾性率Ｅ′，損失弾性率Ｅ″、および損失正接ｔａｎδを演算する温度変量部およびＥ′，Ｅ″，ｔａｎδ演算部、
Ｅ′，Ｅ″，ｔａｎδ演算部からのデータにもとづき粘弾性温度分散曲線を導出する温度分散曲線導出部、および、
温度分散曲線導出部からの特性と目標特性選定部からの目標特性を比較する特性比較部、を具備し、
引張り、せん断、および圧縮のうち一つ以上のモードによる定歪みまたは定応力の繰返し歪みの試料への付与にもとづき、複数種類の単一ポリマーゴム組成物の粘弾性特性の測定が行われ、該測定による測定値を用いて単一ポリマーゴム組成物をブレンドしたときの粘弾性温度分散の変化特性の測定が行われる、
ことを特徴とするブレンドポリマーゴム組成物の粘弾性温度分散の変化特性の測定装置。
【請求項２】
少なくとも−１００℃から１００℃までの範囲で温度制御を行う恒温槽を具備し、任意の温度における粘弾性測定が行われる、請求項１記載の装置。
【請求項３】
少なくとも−１００℃から１００℃までの範囲で一定または任意の温度および時間間隔で昇温または降温を行う温度制御装置を具備し、任意の温度範囲における粘弾性測定が行われ、粘弾性温度分散の温度分散曲線の導出が行われる、請求項１記載の装置。
【請求項４】
単一ポリマーゴム組成物の粘弾性温度分散測定のデータを入力する測定データ入力部、
ブレンド温度の選択を行う温度選定部、
ブレンドの組合せを選定する組合せ選定部、
測定データ入力部、温度選定部、および組合せ選定部からのデータにもとづきχ（カイ）パラメータの演算を行うχパラメータ演算部、
χパラメータ演算部からのデータにもとづきブレンド組合せ選定部への入力を生成する変量因子選定部、相溶／非相溶演算部、および相図導出部の系列、
χパラメータ演算部からのデータにもとづき適切な間隔で温度を変量し貯蔵弾性率Ｅ′，損失弾性率Ｅ″、および損失正接ｔａｎδを演算する温度変量部およびＥ′，Ｅ″，ｔａｎδ演算部、
Ｅ′，Ｅ″，ｔａｎδ演算部からのデータにもとづき粘弾性温度分散曲線を導出する温度分散曲線導出部、および、
温度分散曲線導出部からの特性と目標特性選定部からの目標特性を比較する特性比較部、を具備するブレンドポリマーゴム組成物の粘弾性温度分散の変化特性の測定装置を用い、
試料に一定の歪を生成し、応力の振幅と生成した歪の位相差を検出し、
該検出されたデータを計算装置へ入力し、貯蔵弾性率Ｅ′，損失弾性率Ｅ″、および損失正接ｔａｎδで表わされる粘弾性値を演算し、その結果を記憶し、
以上の過程を設定温度を変化させて順次反復し、
該過程の順次反復の後に粘弾性の温度分散曲線を導出し、得られたデータを記憶装置に記憶し、
該導出され記憶されたデータにもとづきブレンドポリマーゴム組成物の粘弾性温度分散の変化特性を測定する測定方法。
【請求項５】
ポリマーブレンドの間のχパラメータの値と単一ポリマーゴム組成物の粘弾性温度分散の特性のデータにもとづきポリマーブレンドゴム組成物の粘弾性温度分散の変化特性を測定する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
ポリマーとしてブタジエン・スチレン重合物（ＳＢＲ），ブタジエン重合物（ＢＲ）、または天然ゴム（ＮＲ）を用い、予め定められたχパラメータ値予測方法によるχパラメータ値にもとづいて、与えられたポリマーブレンドゴム組成物について粘弾性温度分散の曲線の演算を行う、請求項４または５記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴム組成物としてのブレンドポリマーゴム組成物の粘弾性温度分散の変化特性の測定装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゴム組成物としてのポリマーのミクロ構造と分子量から、ポリマーブレンドゴム組成物のχ（カイ）パラメータの値を計算により予測することは知られている。これを用いて、ウエットスキッド抵抗性、低温脆化性、および耐摩耗性を平衡させたゴム組成物を製造することが可能である。
しかし所望の粘弾性体を得るためには、実際にポリマーを混合して得られるブレンドポリマーゴム組成物の粘弾性の測定作業を繰返し実行することが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
所望の粘弾性体を得るため実際にポリマーを混合して得られたブレンドポリマーゴム組成物の粘弾性の測定作業を繰返し実行する場合において、ポリマーブレンドの組合せの数は極めて多く、測定作業には多くの時間を要するという問題がある。
【０００４】
本発明の一つの目的は、データ記憶装置からデータを引出して演算装置により演算を行い、短時間で、粘弾性の温度分散の変化特性を測定することにある。
【０００５】
本発明の他の一つの目的は、実際にポリマーを混合することなしに、ポリマーブレンドゴム組成物の粘弾性の温度分散の特性を予測することができるようにし、例えばタイヤトレッドの開発等に役立つようにすることにある。
【０００６】
本発明の他の一つの目的は、単一のポリマーゴム組成物の粘弾性温度分散の測定値から、ブレンドポリマーゴム組成物の粘弾性温度分散の特性値を求めることを可能にし、開発時間を大幅に短縮することができるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、単一ポリマーゴム組成物の粘弾性温度分散測定のデータを入力する測定データ入力部、
ブレンド温度の選択を行う温度選定部、
ブレンドの組合せを選定する組合せ選定部、
測定データ入力部、温度選定部、および組合せ選定部からのデータにもとづきχ（カイ）パラメータの演算を行うχパラメータ演算部、
χパラメータ演算部からのデータにもとづきブレンド組合せ選定部への入力を生成する変量因子選定部、相溶／非相溶演算部、および相図導出部の系列、
χパラメータ演算部からのデータにもとづき適切な間隔で温度を変量し貯蔵弾性率Ｅ′、損失弾性率Ｅ″、および損失正接ｔａｎδを演算する温度変量部およびＥ′，Ｅ″，ｔａｎδ演算部、
Ｅ′，Ｅ″，ｔａｎδ演算部からのデータにもとづき粘弾性温度分散曲線を導出する温度分散曲線導出部、および、
温度分散曲線導出部からの特性と目標特性選定部からの目標特性を比較する特性比較部、を具備し、
引張り、せん断、および圧縮のうち一つ以上のモードによる定歪みまたは定応力の繰返し歪みの試料への付与にもとづき、複数種類の単一ポリマーゴム組成物の粘弾性特性の測定が行われ、該測定による測定値を用いて単一ポリマーゴム組成物をブレンドしたときの粘弾性温度分散の変化特性の測定が行われる、
ことを特徴とするブレンドポリマーゴム組成物の粘弾性温度分散の変化特性の測定装置が提供される。
【０００８】
本発明においてはまた、単一ポリマーゴム組成物の粘弾性温度分散測定のデータを入力する測定データ入力部、
ブレンド温度の選択を行う温度選定部、
ブレンドの組合せを選定する組合せ選定部、
測定データ入力部、温度選定部、および組合せ選定部からのデータにもとづきχ（カイ）パラメータの演算を行うχパラメータ演算部、
χパラメータ演算部からのデータにもとづきブレンド組合せ選定部への入力を生成する変量因子選定部、相溶／非相溶演算部、および相図導出部の系列、
χパラメータ演算部からのデータにもとづき適切な間隔で温度を変量し貯蔵弾性率Ｅ′，損失弾性率Ｅ″、および損失正接ｔａｎδを演算する温度変量部およびＥ′，Ｅ″，ｔａｎδ演算部、
Ｅ′，Ｅ″，ｔａｎδ演算部からのデータにもとづき粘弾性温度分散曲線を導出する温度分散曲線導出部、および、
温度分散曲線導出部からの特性と目標特性選定部からの目標特性を比較する特性比較部、を具備するブレンドポリマーゴム組成物の粘弾性温度分散の変化特性の測定装置を用い、
試料に一定の歪を生成し、応力の振幅と生成した歪の位相差を検出し、
該検出されたデータを計算装置へ入力し、貯蔵弾性率Ｅ′，損失弾性率Ｅ″、および損失正接ｔａｎδで表わされる粘弾性値を計算し、その結果を記憶し、
以上の過程を設定温度を変化させて順次反復し、
該過程の順次反復の後に粘弾性の温度分散曲線を導出し、得られたデータを記憶装置に記憶し、
該導出され記憶されたデータにもとづきブレンドポリマーゴム組成物の粘弾性温度分散の変化特性を測定する測定方法が提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の理解を助けるために、計算により予測されたχパラメータの値を用いてウエットスキッド抵抗性、低温脆化性、および耐摩耗性を平衡させたゴム組成物の製造について説明する。
車両タイヤ用として、異なるガラス転移温度を有する２種以上のジエン系ゴム、充てん剤、ゴム用伸展油を配合したゴム組成物であって、配合したゴム同士の相互作用パラメータ（χeff ）とそのゴムブレンド系のスピノーダル点の相互作用パラメータ（χs ）との差（χeff −χs ）が２．０×１０-4〜１．２×１０-2の範囲内にあり、かつ配合したゴムの最も高いガラス転移温度（Ｔｇ（Ｍ））と最も低いガラス転移温度（Ｔｇ（Ｌ））との差（Ｔｇ（Ｍ）−Ｔｇ（Ｌ））が２０℃以上であるゴム組成物、は本出願人により既に提案されている（特開平８−２３１７６７号公報参照）。
【００１０】
ガラス転移温度（Ｔｇ）の低いゴムは耐摩耗性・低温脆化性に優れるがウエットスキッド抵抗性に劣っており、一方、Ｔｇの高いゴムはウエットスキッド抵抗性に優れるが耐摩耗性・低温脆化性に劣っており、そこで、異なるＴｇにもった２種以上のゴムをブレンドすることにより、これら特性をバランスさせることが考えられるが、従来のブレンド技術では、いずれもブレンドしたゴム同士が相溶してしまい、各々のゴムが持っていた特性が相殺され、各特性を高度にバランスさせることができない。
【００１１】
そこで、互いに非相溶となる２種以上のゴムを含有させることによりウエットスキッド抵抗性、低温脆化性および耐摩耗性を高度にバランスさせたゴム組成物が提案されることになる。
【００１２】
Ｔｇの異なる２種以上のジエン系ゴムを配合したゴム組成物において、相互作用パラメータ（χeff ）すなわちカイパラメータとスピノーダル点の相互作用パラメータ（χs ）との差（χeff −χs ）を特定範囲に定めることにより配合されたゴム同士を非相溶にし、さらに、ガラス転移温度の差（Ｔｇ（Ｍ）−Ｔｇ（Ｌ））を２０℃以上とすることにより、ウエットグリップと耐摩耗性、低温脆化性を高度にバランスさせる。
【００１３】
ここで、χeff は、Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，２４，４８４４（１９９１）に示される下記の式（１）によって計算される。
χeff ＝χ1 −χ2 ・・・（１）
また、χs は下記の熱力学の一般式（２）により計算される。
２χs ＝１／Ｎ1 φ1 ＋１／Ｎ2 φ2 ・・・（２）
Ｎ1:１成分の重合度、Ｎ2:２成分の重合度、φ1:１成分のモル分率
φ2:２成分のモル分率
【００１４】
χeff ＜χs ：相溶、  χeff ＞χs ：非相溶
χ1 ＝ａｅχSV＋ａｆχSB＋ｂｄχSV＋ｂｆχVB＋ｃｄχSB＋ｃｅχVB
χ2 ＝ａｂχSV＋ａｃχSB＋ｂｃχVB＋ｄｅχSV＋ｄｆχSB＋ｅｆχVB
χSV＝５６．５×１０-3＋５．６２／Ｔ
χSB＝８．４３×１０-3＋１０．２／Ｔ
χVB＝２．６９×１０-3＋１．８７／Ｔ
ａ，ｂ，ｃ：一方のジエン系ゴムにおけるそれぞれスチレン量、ビニル量、ブタジエン量
ｄ，ｅ，ｆ：他方のジエン系ゴムにおけるそれぞれスチレン量、ビニル量、ブタジエン量
【００１５】
χSV：スチレンユニットと１，２−結合ブタジエンユニットの相互作用パラメータ
χSB：スチレンユニットと１，４−結合ブタジエンユニットの相互作用パラメータ
χVB：１，２−結合ブタジエンユニットと１，４−結合ブタジエンユニットの相互作用パラメータ
χeff ：ポリマー間の相互作用パラメータ
χ1 ：ポリマー分子間の相互作用パラメータ
χ2 ：ポリマー分子内の相互作用パラメータ
χs ：ポリマーブレンド系のスピノーダル点の相互作用パラメータ
【００１６】
本発明の一実施例としてのブレンドポリマーゴム組成物の粘弾性温度分散の変化特性の測定装置が図１に示される。図１の測定装置は、単一ポリマーゴム組成物の粘弾性温度分散測定データ入力部１、χパラメータ演算部２、変量因子選定部２１、相溶／非相溶演算部２２、相図導出部２３、ブレンド組合せ選定部２４、ブレンド温度選定部２５、温度変量部３、Ｅ′，Ｅ″，ｔａｎδ演算部４、粘弾性温度分散曲線導出部５、目標特性選定部６１、および特性比較部６を有する。
【００１７】
ここに、本発明の一実施例としてのブレンドポリマーゴム組成物の粘弾性温度分散の変化特性の測定装置の原理について図２の説明図を参照しつつ説明する。図２にはポリマーＡ、ポリマーＢについての損失弾性率Ｅ″の温度分散の特性がそれぞれ示される。ポリマーＡとポリマーＢを任意の割合でブレンドしたときの粘弾性値を求めるには、図２の曲線を横軸（温度）の方向にシフトし、シフトされた曲線を加算する。
曲線は左からポリマーＢの特性、シフトされたポリマーＢの特性、シフトされたポリマーＡの特性、ポリマーＡの特性を順にあらわし、ひし形印の連続で示される曲線はブレンドの場合の合成された特性をあらわす。このようにしてブレンドポリマーゴム組成物の粘弾性温度分散の変化特性の測定を行うことができる。
【００１８】
シフト量を決定する幾つかの方法がある。すなわち、（１）シフト量Ｓ℃、は高分子と高分子の間の相互作用パラメータχにより、Ｓ／ΔＴｇ＝ａχ＋ｂであらわされ、ここにΔＴｇはポリマーＡとポリマーＢのＴｇの差である。（２）∂Ｇ／∂φ＝０となるポリマーの分率φm を求め、φm が相溶するときシフトする量をＳとする。ただしＧはギブスの自由エネルギである。（３）∂Ｇ／∂φ2 ＝０となるポリマーの分率φS を求め、φS が相溶するときシフトする量をＳとする。
ここで使用するχパラメータの値は実測値、または文献Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，２４，４８４４（１９９１）に示される計算式により計算された値であることが可能である。
【００１９】
曲線の分割および合成の方法としては、シフトされた曲線を中心に合成すればよい。その場合に、シフトされた曲線を中心に少しずつ、等間隔または任意の間隔で、さらに曲線をシフトさせて各々の曲線を合成し、それにより求める粘弾性曲線を得ることが可能である。
【００２０】
本発明の一実施例としてのブレンドポリマーゴム組成物の粘弾性温度分散の変化特性の測定方法のフローチャート図が図３および図４に示される。
ステップＳ０において測定の過程を開始し、ステップＳ１において試料を試験装置にセットし、ステップＳ２において試料長と断面積を入力し、ステップＳ４において入力データ、設定条件側をＤＡ変換し測定装置へ供給する。
【００２１】
ステップＳ５において試験を開始し、ステップＳ６において試料および試験装置を予熱し、ステップＳ７において試料に一定の歪みを生成し、応力の振幅と入力歪の位相差を検出し、ステップＳ８において検出データをＡＤ変換し計算装置へ供給する。
【００２２】
ステップＳ９において測定データからＥ′，Ｅ″，ｔａｎδ等の粘弾性値を演算し、ステップＳ１０において測定データ、演算値をデータ記憶、管理装置へ供給し、ステップＳ１１において次の設定温度で測定すべきか否かを決定する。決定の結果がイエスであればステップＳ６〜Ｓ１０を反復する。決定の結果がノウであればステップＳ１２へ進む。
【００２３】
ステップＳ１２において粘弾性の温度分散の曲線を導出しデータ記憶、管理装置へ供給し、ステップＳ１３においてブレンドするポリマーおよびブレンド比率を選択し、ステップＳ１４においてポリマー特性データを選択する。
ステップＳ１５において記憶されたデータを選択し、ステップＳ１６においてブレンドポリマーの粘弾性の変化の特性を導出し、ステップＳ１７において結果を出力する。
【００２４】
図３および図４におけるブレンドポリマーゴム組成物の粘弾性温度分散の変化特性の測定方法の一例のフローチャートに示される過程には、計算装置によるデータ処理が含まれている。このデータ処理の機能を説明するための計算装置のシステムが図５に示される。
【００２５】
図５に示される計算装置システムの図においては、システムは、単一ポリマーゴム組成物の粘弾性測定装置１００、データサーバーとしてのデータ記憶、管理装置２００、およびデータ記憶、管理と協働する処理装置３００を有する。
【００２６】
単一ポリマーゴム組成物の粘弾性測定装置１００は、ガス冷却装置１１１、加熱器１１２、および温度制御ユニット１１３をもつ温度制御装置１１０、変位検出器１２１、加振器１２２、試験槽１２３、およびロードセル１２４をもつ測定装置１２０、変位検出アンプ１３１および荷重検出アンプ１３２をもつアナログユニット１３０、ＡＤおよびＤＡ変換ユニットをもつインターフェースユニット１４０、および、入出力インターフェース１５１、ＣＰＵ１５２、メモリ１５３、入出力インターフェース１５４、磁気ディスク１５５、プリンタ１５６、キーボード１５７、ディスプレイ１５８、および出力インターフェース１５９をもつ処理装置１５０を有する。
【００２７】
データサーバーとしてのデータ記憶、管理装置２００は、データベース２０１、データベース管理プログラム２０２、データベース検索プログラム２０３、およびＣＰＵ２０４を有する。
データ記憶、管理装置と協働する処理装置３００は、入出力インターフェース３０１、ＣＰＵ３０２、メモリ３０３、入出力インターフェース３０４、ディスプレイ３０５、キーボード３０６、プリンタ３０７、および磁気ディスク３０８を有する。
【００２８】
本発明の実施例に従いブレンドポリマーゴム組成物の粘弾性温度分散の変化特性の測定により得られた特性図の例が図６〜図１１に示される。
図６および図７において、ひし形印はＳＢＲ−１（ブタジエンスチレン重合物の試料１）のみ、四角形印はＳＢＲ−１とＳＢＲ−２（ブタジエンスチレン重合物の試料２）の比率が８０／２０、三角形印はＳＢＲ−１とＳＢＲ−２の比率が６０／４０、×印はＳＢＲ−１とＳＢＲ−２の比率が４０／６０、＊印はＳＢＲ−１とＳＢＲ−２の比率が２０／８０、丸印はＳＢＲ−２のみ、の場合を、それぞれあらわす。
【００２９】
図６はＳＢＲ−１とＳＢＲ−２のブレンドについてのＥ′変化の特性を、図７はＳＢＲ−１とＳＢＲ−２のブレンドについてのｔａｎδ変化の特性をあらわす。
ＳＢＲ−１は、スチレン分率１９％、ビニル分率１０％、分子量５５００００、温度１６０℃であり、ＳＢＲ−２はスチレン分率４７％、ビニル分率１３％、分子量１２８００００である。
【００３０】
図８はＳＢＲ−３とＢＲ１２２０のブレンドについてのＥ′変化の特性を、図９はＳＢＲ−３とＢＲ１２２０のブレンドについてのｔａｎδ変化の特性をあらわす。
図８および図９において、ひし形印はＳＢＲ−３のみ、四角形印はＳＢＲ−３とＢＲ１２２０の比率が７５／２５、三角形印はＳＢＲ−３とＢＲ１２２０の比率が５０／５０、×印はＳＢＲ−３とＢＲ１２２０の比率が２５／７５、＊印はＢＲ１２２０のみの場合を、それぞれあらわす。
【００３１】
図８および図９において、ＳＢＲ−３はスチレン分率２１％、ビニル分率６７％、分子量３６００００、温度１６０℃であり、ＢＲ１２２０はスチレン分率０％、ビニル分率２％、分子量４９００００である。
【００３２】
図１０はＳＢＲ−１とＳＢＲ−３のブレンドについてのＥ′変化の特性を、図１１はＳＢＲ−１とＳＢＲ−３のブレンドについてのｔａｎδ変化の特性をあらわす。
図１０および図１１において、ひし形印はＳＢＲ−３のみ、四角形印はＳＢＲ−３とＳＢＲ−１の比率が５０／５０、三角形印はＳＢＲ−１のみの場合を、それぞれあらわす。
【００３３】
図１０および図１１において、ＳＢＲ−１はスチレン分率１９％、ビニル分率１０％、分子量５５００００、温度１６０℃であり、ＳＢＲ−３はスチレン分率２１％、ビニル分率６７％、分子量３６００００である。
【００３４】
本発明によれば、データ記憶装置からデータを引出して演算装置により演算を行い、短時間で、粘弾性の温度分散の変化特性を測定することができる。
また本発明によれば、実際にポリマーを混合することなしに、ポリマーブレンドゴム組成物の粘弾性の温度分散の特性を予測することができ、例えばタイヤトレッドの開発等に役立たせることができる。
また本発明によれば、単一ポリマーゴム組成物の粘弾性温度分散の測定値からブレンドポリマーゴム組成物の粘弾性温度分散の特性値を求めることができ、開発時間を大幅に短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としてのブレンドポリマーゴム組成物の粘弾性の温度分散の変化特性の測定装置を示す図。
【図２】ブレンドポリマーゴム組成物の粘弾性温度分散の変化特性の測定装置の原理を説明する図。
【図３】本発明の一実施例としてのブレンドポリマーゴム組成物の粘弾性温度分散の変化特性の測定方法のフローチャート図であって前半部を示すもの。
【図４】図３と同様な図であって後半部を示すもの。
【図５】計算装置によるデータ処理の機能を説明する図。
【図６】ブレンドポリマーゴム組成物の粘弾性温度分散の変化特性の測定により得られる特性図の例、その１を示すもの。
【図７】図６と同様な図であって、その２を示すもの。
【図８】図６と同様な図であって、その３を示すもの。
【図９】図６と同様な図であって、その４を示すもの。
【図１０】図６と同様な図であって、その５を示すもの。
【図１１】図６と同様な図であって、その６を示すもの。
【図１】
0003973278.tif 000002
【図２】
0003973278.tif 000003
【図３】
0003973278.tif 000004
【図４】
0003973278.tif 000005
【図５】
0003973278.tif 000006
【図６】
0003973278.tif 000007
【図７】
0003973278.tif 000008
【図８】
0003973278.tif 000009
【図９】
0003973278.tif 000010
【図１０】
0003973278.tif 000011
【図１１】
0003973278.tif 000012