JP2559105B2 - ゴム組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、比較的大きな歪が繰り返しかかった場合の
耐亀裂成長性、および耐カット性、耐摩耗性が優れたゴ
ム組成物に関するものである。そして、タイヤ、ゴムホ
ース、工業用ベルト、防振ゴム、防舷剤、靴底等に利用
できるゴム組成物に関するものである。

（従来の技術） 従来、ゴムとプラスチックの複合体に関する研究は、
数多くなされているが、その殆どがプラスチックの中に
少量のゴムを添加して、耐衝撃性を改良する技術に関す
るものであった。これは、次のような理由による。

一般に樹脂から成る製品は、使用される歪領域が十数
％以下であり、ブレンドされる少量のゴムと大部分を占
める樹脂との接着強度がそれ程、強くなくても界面が破
壊核となり、破壊を生じるような問題は比較的少なく、
逆に耐衝撃性は、大巾に向上する為、工業的にも非常に
よく用いられる手法のひとつとなった。

一方、ゴム組成物は、使用される歪領域が100％以上
に及びことが通常であり、ブレンドされる少量の樹脂
は、大部分のゴム対比、殆ど歪まないのでゴムと樹脂の
界面に応力が集中することになり、疲労寿命が急激に低
下するという欠点があった。この欠点の為、ゴム部分を
海層とし少量の樹脂をブレンドし、島層とした系を実際
に使用するケースは例外的なものであった。

更に少量のiso−ポリプロピレン及びポリイソプレン
（含天然ゴム）を主成分とするゴム組成物に於いて、耐
亀裂成長性、耐カット性、が改良されると言う特許出願
（特開昭57−10632）があるが、この特許に開示されて
いるのは、短繊維補強ゴム組成物を製造するに当り、短
繊維材料として、そのアモルファス部分のガラス転移温
度が、通常の使用温度領域（30〜120℃）からはずれて
いる樹脂を使用すると言う内容であった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、上述の樹脂、ゴ
ム組成物の種々の問題点を解決するため、 （１）ゴム組成物の中にブレンドされる少量の樹脂の回
りに『ゴムの弾性率』と『樹脂の弾性率』の中間の弾性
率を有する中間層の存在によって、疲労寿命が急激に低
下することが抑えられる。

（２）上記中間層の弾性率としては、ゴムの弾性率の２
倍以上で、樹脂の弾性率の1/2以下である場合、逆に元
のゴム組成物よりも疲労寿命を向上させることが出来
る。

（３）ポリプロピレンとイソプレン鎖は、温度160℃以
上、好ましくは、170〜190℃程度で積極的に反応し、ゲ
ル層を形成する。

（４）上記ゲル層を効率良く生成する系で疲労寿命が向
上する。

（５）主成分をメチル−1,4−ヘキサジエンとプロピレ
ン、あるいは／およびエチレンとするものが、さらに耐
カット性、耐摩耗性を向上させる。また疲労寿命をも向
上させることを見出した。

（問題点を解決するための手段） 本発明者等は、上述の問題点を解決するために次の手
段を、取った。

（１）イソプレンを30重量％以上含有するゴム30重量部
以上、下記構造で示される、メチル−1,4−ヘキサジエ
ンとプロピレン、あるいは／およびエチレンを主成分と
する樹脂を１〜15重量部、ヨウ素吸着量40mg/g以上、DB
P吸油量90ml/100g以上のカーボンブラックをメチル−1,
4−ヘキサジエン、プロピレン、エチレンを主成分とす
る樹脂の2.5倍以上の重量を含有して成ることを特徴と
する加硫可能なゴム組成物。

（２）Ｒの30％以上、好ましくは、60％以上がメチル基
であることを特徴とする特許請求の範囲第一項記載のゴ
ム組成物。

（３）ｍが５〜100であることを特徴とする特許請求の
範囲第一項記載のゴム組成物。

（４）ポリプロピレン部分の結晶の融点が130℃以上で
あることを特徴とする特許請求の範囲第一項記載のゴム
組成物。

（５）メチル−1,4−ヘキサジエンとプロピレン、ある
いは／およびエチレンを主成分とする樹脂の数平均分子
量が、10,000〜100,000であることを特徴とする特許請
求の範囲第一項記載のゴム組成物で解決した。

（作 用） 本発明の作用について説明する。

本発明中、イソプレン系ゴムとプロピレンを主成分と
する樹脂を共存させるのは、この両者の存在する系に16
0℃以上、好ましくは、170℃以上の温度履歴を与える
と、反応し両者の界面に於いて一次結合（化学結合）を
生成するからである。

少量のiso−ポリプロピレン及びポリイソプレン（含
天然ゴム）を主成分とするゴム組成物に於いて、耐亀裂
成長性、耐カット性、が改良されると言う特許出願（特
開昭57−10632）があるが、この特許に開示されている
のは、短繊維補強ゴム組成物を製造するに当り、短繊維
材料として、そのアモルファス部分のガラス転移温度
が、通常の使用温度領域（30〜120℃）からはずれてい
る樹脂を使用すると言う内容であった。ところが本発明
者等は、上記条件を満たす数多くの樹脂の中でiso−ポ
リプロピレンだけが、特異的に優れた物性を示すことに
気が付き鋭意検討を重ねた結果、驚くべきことにポリプ
ロピレンとポリイソプレンが同時に存在する系に160℃
以上、好ましくは、170℃以上の温度履歴をかけると反
応し両者の界面に於いて一次結合（化学結合）が生成す
ることを発見した。この現象は、ポリプロピレン以外の
ポリオレフィン例えば、特開昭57−10632に開示してあ
る他の樹脂では、全く起こらず、またポリイソプレン以
外のゴムに於いても起こらないことも分かった。

この現象に関し、鋭意研究を重ねた結果、ポリプロピ
レンの三級炭素に付いている水素は、活性が高く、200
℃以上の温度で容易に酸素ラジカルによって引き抜か
れ、ポリプロピレンのラジカルが生成されること、およ
びイソプレン鎖も二重結合の横、メチル基に遠い側のメ
チレン基は同様に活性が高く、最終的にこのポリプロピ
レンのラジカルとイソプレン鎖が反応することが分かっ
た。

さらにこの現象をゴム工業に応用する研究を行なった
結果、上記メチル−1,4−ヘキサジエンとプロピレン、
あるいは／およびエチレンを主成分とする樹脂を少量、
イソプレン鎖と混練りすると屈曲耐久性、耐摩耗性が飛
躍的に向上した組成物を得ることが出来ることを見出
し、本発明に至った。

本発明中の樹脂中の主成分であるポルプロピレンの結
晶は、ゴム組成物の通常使用温度領域に於て、融解する
のは、好ましくなく、だからといって未加硫ゴムの混練
り時にでも融解しないと、ゴム組成物中に於ける樹脂の
分散およびポリイソプレンと効率良く化学結合を生成す
るのが困難となる為好ましくない。工業的に好ましいポ
リプロピレン結晶の融点は、130℃以上である。

本発明中、Ｒの30％以上、好ましくは、50％以上をメ
チル基としたのは、本発明のポイントがポリプロピレン
とイソプレン鎖の反応であるので、プロピレン単位がこ
の程度ないと本来の効果が出て来ないからである。

本発明中、ｍの範囲としては、５〜100が好ましい
が、これは、この領域で耐摩耗性が良好であるからであ
る。

本発明中、イソプレンを30重量％以上有するゴムに限
定したのは、上述したように本発明の効果は、本質的に
ポリイソプレンとポリプロピレンが反応することによっ
て生じる為であり、これ以下では、効果が期待出来ない
からである。

本発明中、イソプレンを30重量％以上有するゴムを30
重量部以上に限定したのは、これ以上でないと十分な効
果が期待出来ないからである。

本発明中、カーボンブラックの量を樹脂の2.5倍以上
含有することに限定したのは2.5倍よりも少ないカーボ
ンブラックの量では、樹脂がゴム組成物中に充分に分散
されないからである。これは混練り時、充分に剪断応力
を発生することが出来ず、また温度もさ程高くならない
からである。

本発明中、カーボンブラックをヨウ素吸着量として40
mg/g以上DBP吸油量として90ml/100g以上に限定したのは
これ以下のカーボンブラックでは、樹脂をゴム組成物
中に充分に分散させることがむずかしいからであるし、
本発明のポイントのひとつである耐摩耗性も充分には取
れないからである。

（実施例） 以下実施例でより詳細に説明する。

［実施例１］ 実施例１では、本発明のゴム組成物対比、優れた性質
を有していることを示す。

以上の結果から本発明のゴム組成物が非常に優れてい
ることが分かる。

［実施例２〜４］ 実施例２〜４では、イソプレンを30重量部以上含有す
るゴムが30重量部以上必要なことを示す イソプレンを含有するゴムとブレンドする相手のゴム
は、SBRに限定されるものではなく、BR、EPDM、NBR等の
一般的に使用されるゴムは、そのまま使用できる。

［実施例５〜７］ 実施例５〜７は、メチル−1,4−ヘキサジエンとプロ
ピレン、あるいは／およびエチレンを主成分とする樹脂
が１〜15重量部に限定されることを示す。

［実施例８〜13］ 実施例８〜13は、カーボンブラックとしてヨウ素吸着
量40mg/g以上、DBP吸油量90ml/100g以上のものがメチル
−1,4−ヘキサジエン、プロピレン、エチレンを主成分
とする樹脂の2.5倍以上の重量必要であることを示す。

［実施例14〜16］ 実施例14〜16は、Ｒが30％以上、好ましくは、60％以
上であることを示す。

本実施例の効果の試験法は、次の試験法によって測定
した。

（試験法） （１）耐亀裂成長性 試験片60mm×100mm×1.0mmの中央に0.3mmの傷を入
れ、振動数300サイクル／分、歪50％の条件下で身長歪
を与え、これが20mmに成長するまでの時間で評価した。

価が大きい程、耐亀裂成長性が良いことを示している。

（２）耐摩耗性 ・ピコ摩耗（ASTM:D2228−69） ・アクロン摩耗（荷重6Lbs.角度15゜．本ずり1000回） （３）耐カット性 角度45度の刃を120ジュールのエネルギーで0.894m/秒
で厚さ8cmの加硫したゴム組成物に衝突させ、その時の
傷の深さを求めた。

（４）タフネス→ゴム組成物が破断するまでに蓄えられ
るエネルギー →『横軸：応力、横軸：歪』に取り引っ張り試験結果を
プロットした時の面積 （１）（２）（３）と同様にindexで表した。

（効果） 本発明の効果は各実施例に示す様に、比較的大きな歪
が繰り返しかかった場合の耐亀裂成長性、および耐カッ
ト性、耐摩耗性が優れている。

そして、本発明のゴム組成物は、ゴム製品一般に適用
でき、例えば、タイヤ、ゴムホース、工業用ベルト、防
振ゴム、防舷材、靴底等に適用可能である。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】イソプレンを30重量％以上含有するゴムを
   30重量部以上、下記構造で示される、メチル−1,4−ヘ
   キサジエンとプロピレン、あるいは／およびエチレンを
   主成分とする樹脂を１〜15重量部、ヨウ素吸着量40mg/g
   以上、DBP吸油量90ml/100g以上のカーボンブラックをメ
   チル−1,4−ヘキサジエン、プロピレン、エチレンを主
   成分とする樹脂の2.5倍以上の重量を含有して成ること
   を特徴とする加硫可能なゴム組成物。
2. 【請求項２】Ｒの30％以上、好ましくは、60％以上がメ
   チル基であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のゴム組成物。
3. 【請求項３】ｍが５〜100であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のゴム組成物。
4. 【請求項４】ポリプロピレン部分の結晶の融点が130℃
   以上であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のゴム組成物。
5. 【請求項５】メチル−1,4−ヘキサジエンとプロピレ
   ン、あるいは／およびエチレンを主成分とする樹脂の数
   平均分子量が、10,000〜100,000であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のゴム組成物。