JP2003286369A - Rubber-silica composite powder - Google Patents
Rubber-silica composite powderInfo
- Publication number
- JP2003286369A JP2003286369A JP2002091302A JP2002091302A JP2003286369A JP 2003286369 A JP2003286369 A JP 2003286369A JP 2002091302 A JP2002091302 A JP 2002091302A JP 2002091302 A JP2002091302 A JP 2002091302A JP 2003286369 A JP2003286369 A JP 2003286369A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rubber
- silica
- composite powder
- weight
- latex
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
Abstract
Description
【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−シリカ複合
粉末に関し、詳しくは、シリカ含有SBR等のゴムを得
る際に、混練時間を短縮でき、ゴム中でのシリカの分散
が良好で優れた引張強度・耐摩耗性を付与できるゴム−
シリカ複合粉末を提供するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、シリカは各種ゴムの補強充填
剤として広く使用されている。上記シリカのゴムへの配
合は、一般に、バンバリーミキサー、オープンロール、
ニーダー等の機械的混練装置を用いてシリカ粉末をゴム
中に混練して充填する、いわゆる乾式法が広く行われて
いる。
【0003】近年、シリカは、低燃費性と高グリップ性
を両立させるために、カーボンブラックに替わる乗用車
向けタイヤ用充填剤として注目されている。しかしなが
ら、シリカは、親水性で強い自己凝集性をもっているた
め、疎水性であるカーボンブラックと比較して、一般的
に疎水性であるゴム中へ良好に充填させることは容易で
ない。そのため、多段階での混練が必要であり、生産性
が低下するばかりか、シリカの分散性が悪く、得られる
ゴム組成物の引張強度や耐摩耗性等の特性が十分に改善
されないという欠点を有している。
【0004】上記の課題を解決するために、特開昭47
−1090号公報には、水ガラスとゴムラテックスを混
合し、次いで酸を用いてゴムを凝固させ、該凝固物をろ
過、洗浄、乾燥することにより、シリカを充填してゴム
組成物を得る方法が開示されている。
【0005】しかしながら、該凝固物の粒子径が小さい
のでろ過に時間がかかり、また、シリカの含水率が大き
いので乾燥時間を長くしなければならず、生産性が低い
という問題がある。更に、乾燥後の形態が塊状であるた
めに粉砕工程も必要となる。
【0006】また、特開2001−213971号公
報、特開2001−253975号公報には、ゴムラテ
ックススとシリカの水性懸濁液を混合し、酸や塩を用い
てゴムを凝固させ、該凝固物をろ過、乾燥することによ
り、シリカを充填したゴム組成物を得る方法が提案され
ている。しかしながら、上記のゴム組成物の製造工程に
おいても、ろ過および乾燥工程は長い時間を要し、生産
性が低いという問題がある。
【0007】一方、米国特許5166227号には、ゴ
ムラテックスとシリカを混合し、噴霧乾燥することによ
りゴム−シリカ複合粉末を効率よく得る方法が開示され
ている。しかしながら、この方法により得られるゴム−
シリカ複合粉末を用いて得られるゴム組成物はシリカの
分散性が不十分であり、引張強度・耐摩耗性等のゴム物
性に改良の余地が残されていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、生産性に優れ、シリカ含有SBR等のゴムを得る際
に混練時間を短縮でき、さらに、ゴム中でのシリカの分
散が良好で、優れた引張強度・耐摩耗性を有するゴム組
成物を得ることができるゴム−シリカ複合粉末を提供す
ることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の課
題を解決すべく鋭意研究を行なってきた。その結果、ア
ニオン系乳化剤を使用したゴムラテックス、シリカ及び
カチオン性活性剤を混合することにより、カチオン性活
性剤の作用によりゴムラテックス中のゴムとシリカとが
均一な凝固体を形成し、かかる凝集体がミクロに分散し
た状態の混合液が得られ、上記混合液を噴霧乾燥するこ
とにより、ゴムにシリカが均一に分散した複合粒子が得
られること、そして、このようにして得られた複合粒子
よりなるゴム−シリカ複合粉末は、該カチオン性活性剤
を含まない前記混合液を噴霧乾燥して得られるゴム−シ
リカ複合粉末に比して、これを使用して得られるゴム組
成物のゴム物性を著しく向上せしめることができること
を見い出し、本発明を完成するに至った。
【0010】即ち、本発明は、アニオン系乳化剤を使用
したゴムラテックス(以下、単にゴムラテックスともい
う)、シリカ及びカチオン性活性剤の混合液を噴霧乾燥
して得られた複合粒子よりなることを特徴とするゴム−
シリカ複合粉末(以下、単に複合粉末ともいう)であ
る。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明におけるゴム−シリカ複合
粉末は、アニオン系乳化剤を使用したゴムラテックス、
シリカ及びカチオン性活性剤の混合液を噴霧乾燥して得
られる複合粒子よりなる。
【0012】以下、本発明に関して詳細に説明する。
【0013】本発明においてゴムラテックスは、アニオ
ン系の乳化剤を使用して得られるゴムラテックスが使用
される。具体的には、アニオン系の乳化剤で安定化され
た天然ゴムラテックス、またはアニオン系の乳化剤を用
いた乳化重合により製造されるゴムラテックスが挙げら
れる。
【0014】上記アニオン系乳化剤としては、ステアリ
ン酸ナトリウム等の脂肪酸石鹸やロジン酸ナトリウム等
のロジン酸石鹸が代表的である。
【0015】また、ゴムラテックス中のゴム成分を具体
的に例示すると、天然ゴム(NR)ラテックス、イソプ
レンゴム(IR)ラテックス、ブタジエンゴム(BR)
ラテックス、スチレンブタジエンゴム(SBR)ラテッ
クス、クロロプレンゴムラテックス、ブチルゴムラテッ
クス、ニトリルブタジエンゴムラテックス等があげら
れ、タイヤ用途に用いる場合においては、SBR系のゴ
ムラテックスを用いることが好適である。
【0016】本発明において、ゴムラテックスとして
は、乳化重合により製造されるゴムラテックスが好まし
い。
【0017】また、ゴムラテックスとして、アミノ基、
エポキシ基等の官能基を導入した変性ゴムラテックスを
用いることができる。
【0018】更に、ゴムラテックス中にプロセスオイル
を混合した油展系のゴムラテックスを用いることもでき
る。
【0019】本発明において使用されるゴムラテックス
において、ゴム成分の含量は特に制限されず、シリカや
カチオン性活性剤との混合量等に応じて、噴霧乾燥に適
当な固形分濃度となるように適宜調節すれば良い。通常
は、ゴム成分の含量が10〜30重量%の範囲のものが
好適である。
【0020】本発明において用いられるシリカは、公知
のものが特に制限なく使用される。例えば、乾式シリ
カ、湿式シリカ、ゾル−ゲル法シリカ、コロイダルシリ
カ等が挙げられる。
【0021】一般に、上記乾式シリカは、四塩化珪素を
酸水素炎中で燃焼させて得ることができ、また、湿式シ
リカは、珪酸ソーダを鉱酸で中和することによって得ら
れる沈殿状シリカ(沈殿法シリカ)、あるいは、ゲル状
シリカ(ゲル法シリカ)が代表的である。さらに、ゾル
−ゲル法シリカは、テトラエメキシシランやテトラエト
キシシラン等の珪素アルコキシドを酸性あるいはアルカ
リ性の含水有機溶媒中で加水分解することによって得る
ことができる。
【0022】上記シリカのうち、本発明においては、生
産性に優れる湿式法シリカ、中でも沈殿法シリカを用い
るのが好ましい。また、珪酸ソーダの中和に使用する鉱
酸の一部もしくは全部として硫酸アルミニウムを用いて
中和反応せしめて得られる金属塩を多く含有した沈殿法
シリカも用いることもできる。
【0023】上記シリカをゴム用充填剤として用いるこ
とを勘案すると、比表面積が50〜500m2/g、吸
油量が100〜400cm3/100gであるものが好
適に使用される。
【0024】なお、本発明において、比表面積および吸
油量は、後述する実施例に示す方法によって測定した値
である。
【0025】本発明で用いられるシリカは、ゴムラテッ
クス、あるいはカチオン性活性剤と混合する前に、湿式
法、乾式等、公知の処理方法を用いて、公知のシランカ
ップリング剤で処理しても良い。また、後述するゴムラ
テックス、カチオン性活性剤との混合液を調整する際、
該シランカップリング剤を添加して処理することも可能
である。
【0026】本発明で用いられるカチオン性活性剤は、
水に溶解させた際に、活性イオンが陽イオンとなる化合
物が何等制限なく使用される。例えば、1〜4級アンモ
ニウム塩基を有する化合物が代表的である。また、上記
活性イオンが塩を構成するアニオンとしては、塩素イオ
ン、臭素イオンが一般的である。
【0027】カチオン性活性剤としては、一つの分子中
にラウリル基、ドデシル基、セチル基、ステアリル基、
オレイル基等のアルキル基を疎水基として有し、1〜4
級のアンモニウム塩を親水基として有したカチオン性界
面活性剤、高分子の主鎖に上記親水基を含む、あるいは
上記親水基が分岐した構造を有するカチオン性高分子な
どが好適である。
【0028】カチオン性界面活性剤の具体例としては、
アルキルアンモニウム塩、アルキルメチルアンモニウム
塩、アルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルトリメ
チルアンモニウム塩、アルキルジメチルエチルアンモニ
ウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキル
ジメチルベンジルアンモニウム塩、アルキルピリジニウ
ム塩、さらに、トリエタノールアミン・ジ脂肪酸エステ
ル4級塩、N−ヒドロキシエチル−N−メチル−プロパ
ンジアミンの脂肪酸モノエステルモノアミドの塩等があ
げられる。これらのうち、アルキルジメチルアンモニウ
ム塩等のアルキル3級アンモニウム塩、アルキルトリメ
チルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム
塩等の4級のアルキルアンモニウム塩などが挙げられ
る。
【0029】また、カチオン性高分子としては、例え
ば、上記の親水基を有するモノマーを重合したものが挙
げられ、3級および4級のアンモニウム塩を親水基とし
て有するモノマーを重合して得られるものが好適に使用
される。また、1〜3級のアミン基を有するモノマーを
重合したものでも良い。即ち、これらは酸性の水溶液に
溶解させることで、アミン基がアンモニウム塩基とな
り、カチオン性高分子として作用する。さらに、上記し
た効果を阻害しない範囲で、その他のモノマーと共重合
したものでも良い。
【0030】カチオン性高分子を具体的に例示すると、
ポリエチレンイミン、ポリビニルアミン、ポリビニルピ
リジン、ポリアミンスルホン、ポリアリルアミン、ポリ
ジアリルメチルアミン、ポリアミドアミン、ポリアミノ
アルキルアクリレート、ポリアミノアルキルメタアクリ
レート、ポリアミノアルキルアクリルアミド、ポリエポ
キシアミン、ポリアミドポリアミン、ポリエステルポリ
アミン、ジシアンジアミド・ホルマリン縮合物、ポリア
ルキレンポリアミン・ジシアンジアミド縮合物等の高分
子及びこれらのアンモニウム塩、更に、ポリジアリルジ
メチルアンモニウムクロライド、ポリビニルピリジニウ
ムクロライド、ポリメタクリル酸エステルメチルクロラ
イド等の4級アンモニウム塩等を挙げることができる。
【0031】これらのうち、ポリビニルアミン、ポリア
リルアミン、ポリジアリルメチルアミン、ポリエポキシ
アミンおよびそのアンモニウム塩、ポリジアリルジメチ
ルアンモニウムクロライド、ポリビニルピリジニウムク
ロライドが好ましい。また、上記カチオン性高分子の平
均分子量は、3,000〜1,000,000であるこ
とが好ましい。
【0032】本発明において、混合液は、ゴムラテック
ス、シリカ及びカチオン性活性剤を混合することによっ
て得ることができる。その調整方法は特に制限されるも
のではないが、代表的な調整方法を例示すれば、下記の
方法が挙げられる。
(1)ゴムラテックスとシリカとを混合後、カチオン性
活性剤をそのまま/あるいは水溶液として混合する方
法、または、カチオン性活性剤の水溶液にゴムラテック
スとシリカの混合液を混合する方法。
(2)シリカとカチオン性活性剤とを水中で混合後これ
にゴムラテックスを混合する方法、または、ゴムラテッ
クスにシリカとカチオン性活性剤とを水中で混合した水
溶液を混合する方法。
(3)ゴムラテックス、シリカ及びカチオン性活性剤を
同時に混合する方法。
【0033】前記したように、本発明において、ゴムラ
テックスは、アニオン系乳化剤で安定化されているた
め、カチオン性活性剤を混合するとゴムの一部あるいは
全部がシリカと共に凝固する。
【0034】従って、本発明においては、上記(1)、
(2)の方法が、ゴムを凝固させる際に、均一なゴムと
シリカの複合体がより得られ易いため好ましく、上記
(2)の方法が、シリカ表面でゴムが選択的に凝固する
ため最も好ましい。
【0035】本発明においては、上記ゴムラテックスの
凝固割合は特に制限されるものではないが、ゴムラテッ
クス中のゴム成分の60重量%以上が凝固するように、
カチオン性活性剤の添加量を調整することが好ましく、
70重量%以上、更には、80重量%以上を凝固させる
ようにカチオン性活性剤の添加量を調整することが最も
好ましい。
【0036】具体的には、カチオン性活性剤の使用量
は、ゴムラテックス中のゴム成分100重量部に対して
0.1〜20重量部、好ましくは0.5重量部〜20重
量部、より好ましくは1.0重量部〜20重量部配合す
ることが好ましい。
【0037】なお、上記凝固割合は、予め混合液調整前
のゴムラテックス濃度より、サンプル混合液中の総ゴム
重量を算出しておき、次いで、混合液を定量ろ紙により
ろ過し、該濾紙を通過してろ液中に存在するゴムラテッ
クスのゴム重量を測定し、前記総ゴム重量に対する割合
として求めることができる。
【0038】本発明において得られるゴム−シリカ複合
粉末が、従来のゴムラテックスとシリカを単に噴霧乾燥
して得られるものと比較して優れた引張強度・耐摩耗性
を付与できるのは、上記したように噴霧乾燥する前の混
合液中でゴムがシリカと共凝固せしめていることが大き
な要因であると考えられる。
【0039】本発明において、上記の混合を行う場合、
混合方法は特に制限されるものではなく、プロペラ、デ
ィスパー、ホモジナイザー等の一般的な分散装置を用い
て混合する方法が採用される。
【0040】本発明で用いるシリカは、そのまま用いて
も良いし、水性懸濁液として使用しても良いが、水性懸
濁液として使用するのが好ましい。即ち、水性懸濁液と
することにより、シリカのゴムラテックスへの分散が容
易になるだけではなく、シリカの平均粒子径の調整も容
易となる。該水性懸濁液中のシリカ濃度は、通常は、1
〜30重量%のものが好適に使用される。
【0041】上記シリカの水性懸濁液の製造において、
湿式シリカを用いる場合、生成したシリカを、乾燥工程
を経ていないスラリー状あるいは湿ケーク状で得、これ
を使用して上記水性懸濁液を調整することが好ましい。
即ち、乾燥工程を経ないことにより、乾燥時の乾燥収縮
による自己凝集による分散不良のデメリットを避けるこ
とができる。
【0042】本発明において、ゴムラテックス、シリ
カ、カチオン性活性剤とを混合する際の温度、pHは特
に制限されない。例えば、上記温度は10℃〜80℃が
一般的であり、上記pHは、カチオン性活性剤の性状を
考慮しながら適宜選択すれば良い。
【0043】本発明の混合液の調製に際しては、前記凝
固割合を調整するため、硫酸等の酸や食塩等を併用して
添加することもできる。また、混合後のpHについて
も、硫酸等の酸を添加してpHを7以下に調整すること
ができる。
【0044】本発明において、ゴムラテックスへのシリ
カの配合量は、特に限定されるものではなく、目的とす
る用途に応じて適宜決定されれば良い。例えば、ゴムラ
テックス中のゴム成分100重量部に対して、シリカ5
0〜500重量部、好ましくは100〜400重量部、
最も好ましくは150〜300重量部である。
【0045】本発明において用いられるシリカの平均粒
子径は、特に限定されないが、得られるシリカ充填ゴム
の強度、硬度等の物性を勘案すれば、0.1〜50μm
の範囲に調整されることが好ましい。即ち、平均粒子径
を0.1μm以上にすることにより、シリカの自己凝集
性による分散不良を防ぐことができ、得られるゴムの硬
度が良好になる。
【0046】一方、平均粒子径を50μm以下とするこ
とにより、得られるシリカ充填ゴム中でのシリカの分散
が良好となり、高い強度を有するシリカ充填ゴムを得る
ことができる。なお、前記シリカの平均粒子径は、レー
ザー回折/散乱法を用いて測定した値である。
【0047】特に、得られるゴム−シリカ複合粉末をを
タイヤ用途に使用する場合、上記シリカの平均粒子径は
1μm〜30μmとすることが好ましい。
【0048】上記シリカの平均粒子径は、ボールミル、
ミクロミル、ジェットミル等を用いて粉砕する乾式粉砕
法、水性懸濁液中でホモジナイザー、コロイドミル、高
圧ホモジナイザー等を用いて粉砕する湿式粉砕法によ
り、調整することができる。
【0049】また、シリカの平均粒子径の調整時期は何
等制限されないが、ゴムラテックスあるいはカチオン性
活性剤と混合する前に調整しても良いし、ゴムラテック
スあるいはカチオン性活性剤と混合した後に調整しても
良い。各分散機を用いる条件についても何等制限はな
く、目的とする平均粒子径が得られるように適宜調整す
れば良い。
【0050】本発明において、さらに、本発明の効果を
損なわない範囲で、例えば、カーボンブラック等の充填
剤、老化防止剤、活性剤、可塑剤等の添加剤を適宜配合
しても良い。
【0051】本発明において、上記シリカ、ゴムラテッ
クス及びカチオン性活性剤の混合液は、公知の噴霧乾燥
機を用いて噴霧乾燥され、本発明にかかる複合粒子より
なるゴム−シリカ複合粉末を得ることができる。
【0052】また、上記混合液は噴霧乾燥する前に、ろ
過、洗浄、湿ケークとし該湿ケークを水に分散させたも
のを使用しても良い。
【0053】上記噴霧乾燥方式としては、ノズル式、デ
ィスク式等をあげることができるが、ノズル式の噴霧乾
燥機の場合、噴霧ノズル径をコントロールすることによ
り、粒子径をコントロールすることができるため、好適
である。
【0054】また、本発明のゴム−シリカ複合粉体の粒
子径は、噴霧乾燥する上記混合液の固形分濃度により調
整することもできる。所望の粒子径を有するゴム−シリ
カ複合粉末を得るためには、例えば、上記混合液の固形
分濃度が80g/l〜250g/lとなるように、該混
合液を希釈あるいは濃縮することによって調整すること
ができる。
【0055】噴霧乾燥条件は、使用される噴霧乾燥機の
大きさや種類、混合液中の固形分濃度、粘度、流量など
によって適宜選択すれば良いが、乾燥温度は50℃から
250℃が適当であり、この乾燥温度の範囲内で、十分
乾燥した粉末が得られるように、他の乾燥条件を設定す
るのが望ましい。
【0056】例えば、乾燥機入り口熱風温度150℃〜
250℃とし、出口熱風温度50℃〜150℃になるよ
うに、該混合液の供給量を調整すれば良い。
【0057】また、混合液が噴霧される乾燥雰囲気とし
ては、空気;窒素、炭酸ガス等の不活性ガスなどを加熱
した各種気流が一般に用いられる。しかし、得られるゴ
ム−シリカ複合粉末中のゴム劣化、粉じん爆発の危険性
を考慮すると、ゴム量が多い場合、空気は避けることが
好ましく、不活性ガスにより酸素濃度が8容量%以下、
好ましくは、5容量%以下になるように酸素濃度を低く
したガス雰囲気下が好ましい。最も好ましいのは、前記
不活性ガス雰囲気下で行う態様である。
【0058】さらに、上記乾燥ガスには、未反応のスチ
レンモノマーを含有している可能性があるため、燃焼法
や活性炭吸着法により処理した後に、乾燥ガスの一部を
循環して使用することもできる。
【0059】本発明のゴム−シリカ複合粉末は、その複
合粒子を電子顕微鏡により観察すると、カチオン性活性
剤を含有しない従来の複合粒子の表面に比して、前記ゴ
ムとシリカとの共凝固によるものと思われる顕著な凹凸
が見られるという特徴を有する。
【0060】上記の方法により得られた複合粒子よりな
る本発明のゴム−シリカ複合粉末の粒子径は特に制限さ
れないが、振とうふるい法による平均粒子径が50〜5
00μmの球状のものが好ましい。
【0061】また、ハンドリング性を向上させるため
に、上記ゴム−シリカ複合粉末を押出し造粒機、コンパ
クター等を用いて、造粒体に成形して使用することもで
きる。
【0062】本発明の方法により得られたゴム−シリカ
複合粉末は、そのまま混練操作によりゴム組成物として
も良いし、未充填ゴムと共に混練して、所望のシリカ濃
度となるように調整されたゴム組成物としても良い。
【0063】
【実施例】本発明をさらに具体的に説明するために、以
下に実施例および比較例を挙げて説明するが、本発明は
これらの実施例に限定されるものではない。なお、実施
例および比較例における各種物性は、下記の方法により
測定した。
【0064】(1)平均粒子径
A)シリカ
光散乱回折式の粒度分布測定装置(コールター社製、コ
ールターLS−230)を用いて体積基準中位径を測定
し、この値を平均粒子径として採用した。
【0065】B)シリカ−ゴム複合粉末
振とうふるい機(田中化学機械社製)を用いて500、
300、212、150、106、53、45、25μ
m網目のふるい(JIS Z8801)をセットし、試
料20gを入れて7分間振動した後、各ふるい上の試料
重量を測定し、ふるい上のふるい上残存率が重量積算で
50%となる粒子径D50を求めた。
【0066】(2)比表面積
JIS K6220により、BET一点法により求め
た。
【0067】(3)吸油量
JIS K6220により求めた。
【0068】(4)シリカ含有率
熱分析装置TG/DTA(セイコー電子工業製TG/D
TA320)を用いて、乾燥試料の空気中での熱分解後
の残分率及び150℃までの重量減少率を測定し、下記
式を用いて算出した。測定条件は、空気中で昇温速度2
0℃/min、到達温度600℃、600℃での保持時
間20分で行った。
【0069】シリカ含有率(%)=燃焼残分率/[10
0−(150℃までの重量減少率)]
(5)300%モジュラス、引張強度、伸び
JIS K6301の引張応力試験法により測定した。
【0070】(6)摩耗減量
アクロン式摩耗試験機を用い、予備擦り1000回後の
重量と本擦り1000回後の重量の減量から求めた。
【0071】なお、本発明で用いたシリカは、以下の方
法により合成した。
(シリカ合成方法)温度調節機付きの1m3の反応容器
に珪酸ナトリウム水溶液(SiO2濃度:10g/L、
モル比:SiO2/Na2O=3.43)230Lを投
入し、85℃に昇温した。次いで、22w/v%硫酸7
3Lと珪酸ナトリウム水溶液(SiO2濃度:90g/
L、モル比:SiO2/Na2O=3.43)440L
を同時に120分かけて投入した。10分間熟成後、2
2w/v%硫酸16Lを15分かけて投入した。上記反
応は反応液温度を85℃に保持し、反応液を常時攪拌し
ながら行い、最終的に反応液のpHが3.3のシリカス
ラリーを得た。これをろ過、水洗し、シリカ湿ケークと
した。
【0072】得られたシリカの比表面積は、195m2
/gであり、吸油量は210ml/100gであった。
【0073】実施例1
上記方法で合成したシリカ湿ケークを乾燥することなく
用い、シリカ固形分濃度が13%になるように純水を混
合し、さらに重量平均分子量が2万のポリジアリルメチ
ルアンモニウムクロライドをシリカ固形分100重量部
に対し3重量部混合し、ホモジナイザーを用いて10分
間攪拌・粉砕し、シリカの水性懸濁液を得た。得られた
水性懸濁液中のシリカの平均粒子径は17μmであっ
た。
【0074】次に、ゴム100重量部に対してシリカが
200重量部になるように、シリカの水性懸濁液にSB
Rラテックス(固形分:20%)を攪拌しながら添加し
た。
【0075】得られた混合液におけるゴムラテックス中
のゴムの凝固割合は100%であった(ポリジアリルメ
チルアンモニウムクロライドの配合量はゴム100重量
部に対し6重量部)。
【0076】得られた混合液を噴霧乾燥装置にて、入り
口温度220℃、出口温度120℃になるように混合液
の供給量を調整しながら加熱された窒素ガスにより乾燥
し、ゴム−シリカ複合粉末(A)を得た。得られたゴム
−シリカ複合粉末(A)のシリカ含有率、平均粒子径
(D50)を表1に記載した。
【0077】ゴム−シリカ複合粉末(A)に表2に示す
配合量になるように、SBR、シランカップリング剤
(KBE−846、信越化学工業社製)、パラフィンワ
ックスおよびステアリン酸を添加し、バンバリーミキサ
ー(東洋精機製 ラボプラストミル型式100C ミキ
サータイプB−250)を用いて、150℃で3分混練
し、ゴム組成物(A)を得た。このゴム組成物(A)に
表2に示す配合量になるように、亜鉛華、老化防止剤
(ノクラック6C、大内新興化学工業社製)、加硫促進
剤(ノクセラーCZ、大内新興化学工業社製)および硫
黄を加えて、バンバリーミキサーを用いて70℃で1分
間混練し、ゴム組成物(B)を得た。このゴム組成物
(B)を160℃で15分間プレス加硫して試験片を作
製し、各物性を測定した。結果を表3に示す。
【0078】実施例2
実施例1において、ポリジアリルメチルアンモニウムク
ロライドの代わりに、重量平均分子量が4万のポリジア
リルジメチルアンモニウムクロライドを用いた以外は実
施例1と同様の操作を行い、ゴム−シリカ複合粉末
(B)を得た。
【0079】なお、噴霧乾燥前の混合液におけるゴムラ
テックス中のゴムの凝固割合は100%であった(ポリ
ジアリルジメチルアンモニウムクロライドの配合量はゴ
ム100重量部に対し6重量部)。
【0080】得られたゴム−シリカ複合粉末(B)のシ
リカ含有率、平均粒子径(D50)を表1に記載した。
シリカ充填ゴム(B)は、実施例1と同様に各種添加剤
を配合し、混練、加硫して試験片を作製し、各物性を測
定した。結果を表3に示す。
【0081】実施例3
実施例1において、ポリジアリルメチルアンモニウムク
ロライドの代わりにセチルトリメチルアンモニウムブロ
マイドを用いた以外は実施例1と同様の操作を行い、ゴ
ム−シリカ複合粉末(C)を得た。
【0082】なお、噴霧乾燥前の混合液におけるゴムラ
テックス中のゴムの凝固割合は80%であった(セチル
トリメチルアンモニウムブロマイドの配合量はゴム10
0重量部に対し6重量部)。
【0083】得られたゴム−シリカ複合粉末(C)のシ
リカ含有率、平均粒子径(D50)を表1に記載した。
ゴム−シリカ複合粉末(C)は、実施例1と同様に各種
添加剤を配合し、混練、加硫して試験片を作製し、各物
性を測定した。結果を表3に示す。
【0084】実施例4
実施例1において、ゴム100重量部に対してシリカ3
00重量部になるように、シリカの水性懸濁液にSBR
ラテックス(固形分:20%)を攪拌しながら添加した
以外は実施例1と同様の操作を行い、ゴム−シリカ複合
粉末(D)を得た。
【0085】なお、噴霧乾燥前の混合液におけるゴムラ
テックス中のゴムの凝固割合は100%であった(ポリ
ジアリルメチルアンモニウムクロライドの配合量はゴム
100重量部に対し9重量部)。
【0086】得られたゴム−シリカ複合粉末(D)のシ
リカ含有率、平均粒子径(D50)を表1に記載した。
ゴム−シリカ複合粉末(D)は、表2に示す配合量にな
るように、各種添加剤を配合し、実施例1と同様に混
練、加硫して試験片を作製し、各物性を測定した。結果
を表3に示す。
【0087】比較例1
実施例1で使用したシリカ湿ケークを乾燥し、シリカ粉
(A)とした。得られたシリカ粉(A)に表2に示す配
合量になるように、SBR、シランカップリング剤(K
BE−846、信越化学工業社製)、パラフィンワック
スおよびステアリン酸を添加し、バンバリーミキサー
(東洋精機製 ラボプラストミル型式100C ミキサ
ータイプB−250)を用いて150℃で3分混練し、
ゴム組成物(A)を得た。
【0088】このゴム組成物(A)に表2に示す配合量
になるように、亜鉛華、老化防止剤(ノクラック6C、
大内新興化学工業社製)、加硫促進剤(ノクセラーC
Z、大内新興化学工業社製)および硫黄を加えて、バン
バリーミキサーを用いて70℃で1分間混練し、ゴム組
成物(B)を得た。このゴム組成物(B)を160℃で
15分間プレス加硫して試験片を作製し、各物性を測定
した。結果を表4に示す。
【0089】比較例2
実施例1で使用したシリカ湿ケークを用い、シリカ濃度
が13%になるように純水を混合し、ホモジナイザーを
用いて10分間攪拌・粉砕し、シリカの水性懸濁液を得
た。得られた水性懸濁液中のシリカの平均粒子径は17
μmであった。
【0090】次に、ゴム100重量部に対してシリカが
200重量部になるように、シリカの水性懸濁液にSB
Rゴムラテックス(固形分:20%)を攪拌しながら添
加した。混合液におけるゴムラテックス中のゴムは全く
凝固していなかった。得られた混合液を実施例1と同様
に噴霧乾燥し、ゴム−シリカ複合粉末(E)を得た。
【0091】得られたゴム−シリカ複合粉末(E)のシ
リカ含有率、平均粒子径(D50)を表1に記載した。
【0092】このゴム−シリカ複合粉末(E)に実施例
1と同様に各種添加剤を配合し、混練、加硫して試験片
を作製し、各物性を測定した。結果を表4に示す。
【0093】
【表1】
【表2】
【表3】【表4】
【発明の効果】本発明のゴム−シリカ複合粉末は、アニ
オン系乳化剤を使用したゴムラテックス、シリカ及びカ
チオン性活性剤の混合液を噴霧乾燥して得られた複合粒
子よりなることより、ゴムラテックス及びシリカの混合
液を噴霧乾燥して得られる、従来のゴム−シリカ複合粉
末と比較して、優れた引張強度や耐摩耗性を有するゴム
組成物を与えることができる。
【0094】従って、従来、シリカを使用する上での耐
摩耗性や引張強度の不足が問題とされていたタイヤ等の
用途において有効である。また、噴霧乾燥によって得る
ことができるため、大量生産も容易であり、その実用的
価値は極めて高い。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0001]
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rubber-silica composite.
For powder, specifically, obtain rubber such as silica-containing SBR.
When mixing, the kneading time can be reduced and the dispersion of silica in rubber
Rubber with good tensile strength and abrasion resistance
It is intended to provide a silica composite powder.
[0002]
2. Description of the Related Art Conventionally, silica is used for reinforcing filling of various rubbers.
Widely used as an agent. Distribution of the above silica to rubber
In general, Banbury mixer, open roll,
Using a mechanical kneading device such as a kneader, the silica powder is
The so-called dry method of kneading and filling inside is widely performed
I have.
In recent years, silica has been reported to have low fuel consumption and high grip properties.
Passenger cars that replace carbon black to balance
As a filler for tires for automobiles. But
Silica is hydrophilic and has strong self-aggregation properties.
Compared to carbon black, which is hydrophobic
It is easy to pack well into hydrophobic rubber.
Absent. Therefore, kneading in multiple stages is necessary, and productivity
Not only decreases, but the dispersibility of the silica is poor, resulting in
Properties such as tensile strength and abrasion resistance of rubber composition are sufficiently improved
It has the disadvantage that it is not performed.
In order to solve the above-mentioned problems, Japanese Patent Laid-Open No.
No. 1090 discloses mixing water glass and rubber latex.
And then coagulate the rubber using an acid, and filter the coagulated product.
Filling with silica by washing, drying and drying
A method for obtaining the composition is disclosed.
However, the particle size of the coagulated product is small.
Therefore, it takes time for filtration, and the silica moisture content is large.
The drying time must be extended, and the productivity is low.
There is a problem. Furthermore, the form after drying is a lump
Therefore, a pulverizing step is also required.
[0006] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-213971 discloses
Report, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-253975,
Mix the aqueous suspension of xus and silica and use acid or salt
By coagulating the rubber, filtering and drying the coagulated product.
A method for obtaining a silica composition filled with silica has been proposed.
ing. However, in the above-mentioned rubber composition manufacturing process,
However, the filtration and drying steps take a long time,
There is a problem that is low.
On the other hand, US Pat.
Mixing latex and silica and spray drying
A method for efficiently obtaining a rubber-silica composite powder is disclosed.
ing. However, the rubber obtained by this method-
Rubber composition obtained using silica composite powder
Rubber material with insufficient dispersibility, such as tensile strength and wear resistance
There was room for improvement in sex.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is as follows.
Is suitable for obtaining rubber such as silica-containing SBR which has excellent productivity.
The kneading time can be shortened, and the silica
Rubber set with good dispersion and excellent tensile strength and wear resistance
To provide a rubber-silica composite powder capable of obtaining a product
It is to be.
[0009]
Means for Solving the Problems The present inventors have set forth the above-mentioned section.
I have been working hard to solve the problem. As a result,
Rubber latex using a nonionic emulsifier, silica and
By mixing the cationic active agent, the cationic active
The rubber and silica in the rubber latex are separated by the action of the surfactant.
A uniform coagulate is formed and such agglomerates are dispersed microscopically
To obtain a mixed liquid in a dry state.
As a result, composite particles in which silica is uniformly dispersed in rubber are obtained.
And the composite particles thus obtained
Rubber-silica composite powder comprising the cationic activator
Rubber-silicone obtained by spray-drying the mixture containing no
Rubber set obtained by using this compared to Rica composite powder
The ability to significantly improve the rubber properties of the product
And completed the present invention.
That is, the present invention uses an anionic emulsifier.
Rubber latex (hereinafter simply referred to as rubber latex)
), Spray drying a mixture of silica and cationic activator
Rubber characterized by comprising composite particles obtained by
Silica composite powder (hereinafter also simply referred to as composite powder)
You.
[0011]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Rubber-silica composite of the present invention
Powder is a rubber latex using an anionic emulsifier,
Spray dried mixture of silica and cationic activator
Consisting of composite particles.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the present invention, the rubber latex is an anio
Uses rubber latex obtained by using a rubber-based emulsifier
Is done. Specifically, it is stabilized with an anionic emulsifier.
Using natural rubber latex or anionic emulsifier
Rubber latex produced by emulsion polymerization
It is.
The anionic emulsifier includes stearyl
Fatty acid soaps such as sodium phosphate and sodium rosinate
Is typical.
The rubber component in the rubber latex is specifically
For example, natural rubber (NR) latex, isop
Ren rubber (IR) latex, butadiene rubber (BR)
Latex, styrene butadiene rubber (SBR) latex
Box, chloroprene rubber latex, butyl rubber latex
Butter, nitrile butadiene rubber latex, etc.
When used for tire applications, SBR
Preferably, latex is used.
In the present invention, as rubber latex
Is preferably a rubber latex produced by emulsion polymerization.
No.
Further, as a rubber latex, amino groups,
Modified rubber latex with a functional group such as epoxy group introduced
Can be used.
Further, process oil is added to the rubber latex.
Oil-extended rubber latex mixed with
You.
Rubber latex used in the present invention
In, the content of the rubber component is not particularly limited, silica and
Suitable for spray drying depending on the mixing amount with the cationic activator, etc.
What is necessary is just to adjust suitably so that it may become an appropriate solid content concentration. Normal
The rubber component content is in the range of 10 to 30% by weight.
It is suitable.
The silica used in the present invention is a known silica.
Is used without particular limitation. For example, dry silicon
Mosquito, wet silica, sol-gel method silica, colloidal silica
And mosquitoes.
Generally, the above-mentioned fumed silica is made of silicon tetrachloride.
It can be obtained by burning in an oxyhydrogen flame,
Lica is obtained by neutralizing sodium silicate with mineral acids.
Precipitated silica (precipitated silica) or gel
Silica (gel method silica) is typical. In addition, sol
-Gel-processed silica is
Silicon alkoxides such as xysilane
Obtained by hydrolysis in aqueous organic solvents
be able to.
Of the above-mentioned silicas, in the present invention,
Uses wet-process silica with excellent productivity, especially precipitated silica
Preferably. The minerals used to neutralize sodium silicate
Using aluminum sulfate as part or all of the acid
Precipitation method rich in metal salts obtained by neutralization reaction
Silica can also be used.
The above silica is used as a filler for rubber.
Considering that, the specific surface area is 50-500m2/ G, absorption
Oil volume is 100-400cm3/ 100g is preferred
Used appropriately.
In the present invention, specific surface area and absorption
The amount of oil is a value measured by the method described in Examples described later.
It is.
The silica used in the present invention is a rubber latex.
Or wet with a cationic surfactant before mixing.
Method, dry method, etc., using a known silane
It may be treated with a coupling agent. In addition,
Tex, when adjusting the mixture with the cationic activator,
Can be treated by adding the silane coupling agent
It is.
The cationic activator used in the present invention comprises:
Compounds that become active cations when dissolved in water
Objects are used without any restrictions. For example, 1st to 4th grade ammo
Compounds having a nickel base are typical. Also, the above
Chloride ion is an anion in which the active ion forms a salt.
And bromine ions are common.
[0027] As the cationic activator, in one molecule
Lauryl group, dodecyl group, cetyl group, stearyl group,
Having an alkyl group such as an oleyl group as a hydrophobic group;
Cationic Field Having Grade Ammonium Salt as Hydrophilic Group
Surfactant, containing the hydrophilic group in the main chain of the polymer, or
A cationic polymer having a structure in which the hydrophilic group is branched
Which is preferred.
Specific examples of the cationic surfactant include:
Alkyl ammonium salt, alkyl methyl ammonium
Salt, alkyl dimethyl ammonium salt, alkyl trim
Thilammonium salt, alkyl dimethyl ethyl ammonium
Salt, dialkyldimethylammonium salt, alkyl
Dimethylbenzylammonium salt, alkylpyridinium
Salt, triethanolamine and difatty acid
Quaternary salt, N-hydroxyethyl-N-methyl-propa
Diamine fatty acid monoester monoamide salts, etc.
I can do it. Of these, alkyl dimethyl ammonium
Alkyl tertiary ammonium salts such as
Thilammonium salt, dialkyldimethylammonium
And quaternary alkyl ammonium salts such as salts.
You.
As the cationic polymer, for example,
For example, those obtained by polymerizing the above-mentioned monomer having a hydrophilic group are listed.
Tertiary and quaternary ammonium salts as hydrophilic groups
Preferably obtained by polymerizing the monomer
Is done. Further, a monomer having a primary to tertiary amine group
Polymerized materials may be used. That is, these are converted into acidic aqueous solutions.
By dissolving, the amine group becomes an ammonium base
Act as a cationic polymer. In addition,
Copolymerized with other monomers as long as the effect of
May be done.
Specific examples of the cationic polymer include:
Polyethyleneimine, polyvinylamine, polyvinylpyrene
Lysine, polyamine sulfone, polyallylamine, poly
Diallylmethylamine, polyamidoamine, polyamino
Alkyl acrylate, polyaminoalkyl methacryl
Rate, polyaminoalkylacrylamide, polyepo
Xyamine, polyamide polyamine, polyester poly
Amine, dicyandiamide / formalin condensate, polya
High content such as condensates of alkylene polyamine and dicyandiamide
And their ammonium salts,
Methyl ammonium chloride, polyvinylpyridinium
Muchloride, polymethacrylic acid methyl chloride
And quaternary ammonium salts such as ido.
Of these, polyvinylamine, polya
Lilamine, polydiallylmethylamine, polyepoxy
Amines and their ammonium salts, polydiallyldimethyl
Luammonium chloride, polyvinylpyridinium chloride
Loride is preferred. In addition, the above-mentioned cationic polymer
The average molecular weight should be 3,000 to 1,000,000.
Is preferred.
In the present invention, the mixture is a rubber latex
By mixing silica, silica and cationic activator.
Can be obtained. The adjustment method is particularly limited,
However, if a typical adjustment method is shown as an example,
Method.
(1) After mixing rubber latex and silica, cationic
Those who mix the activator as it is / or as an aqueous solution
Or rubber latex in aqueous solution of cationic activator
A method of mixing a mixed solution of silica and silica.
(2) After mixing silica and a cationic activator in water,
Mixing rubber latex with rubber latex
Water mixed with silica and cationic activator in water
How to mix the solution.
(3) rubber latex, silica and cationic activator
How to mix at the same time.
As described above, in the present invention, the rubber rubber
Tex is stabilized by an anionic emulsifier
When a cationic surfactant is mixed, a part of rubber or
All coagulate with the silica.
Therefore, in the present invention, the above (1),
When the method (2) coagulates the rubber, a uniform rubber
Preferred because a silica composite is more easily obtained,
The method (2) is to selectively coagulate rubber on the silica surface
Most preferred.
In the present invention, the rubber latex
The coagulation ratio is not particularly limited, but the rubber
So that 60% by weight or more of the rubber component in
It is preferable to adjust the addition amount of the cationic activator,
Coagulate 70% by weight or more, and further, 80% by weight or more
It is best to adjust the amount of cationic activator
preferable.
Specifically, the amount of the cationic activator used
Is based on 100 parts by weight of rubber component in rubber latex
0.1 to 20 parts by weight, preferably 0.5 to 20 parts by weight
Parts by weight, more preferably 1.0 to 20 parts by weight.
Preferably.
The solidification ratio is determined in advance before adjusting the mixture.
From the rubber latex concentration, the total rubber in the sample mixture
Calculate the weight, and then mix the mixture with a quantitative filter paper.
Filter and pass through the filter paper to remove the rubber latet present in the filtrate.
Measure the rubber weight of the box, the ratio to the total rubber weight
Can be obtained as
Rubber-silica composite obtained in the present invention
Powder simply spray-drys conventional rubber latex and silica
Tensile strength and wear resistance compared to those obtained by
Can be mixed before spray drying as described above.
It is important that the rubber is co-coagulated with silica in the liquid mixture.
It is thought that it is a factor.
In the present invention, when the above mixing is performed,
The mixing method is not particularly limited.
Using a general dispersing device such as a disperser or a homogenizer
And a method of mixing.
The silica used in the present invention can be used as it is.
May be used as an aqueous suspension.
It is preferably used as a suspension. That is, with an aqueous suspension
By doing so, dispersion of silica in rubber latex is easy.
It not only makes it easier, but also makes it possible to adjust the average particle size of silica.
It will be easier. The silica concentration in the aqueous suspension is usually 1
Those having a concentration of about 30% by weight are preferably used.
In the preparation of the above aqueous suspension of silica,
When using wet silica, the produced silica is subjected to a drying step.
Slurry or wet cake without passing through
It is preferred to prepare the aqueous suspension using
That is, by not passing through the drying step, drying shrinkage during drying
Avoid the disadvantage of poor dispersion due to self-coagulation
Can be.
In the present invention, rubber latex, silicone latex
Temperature and pH when mixing with cationic surfactants
Not limited to For example, the temperature is 10 ° C to 80 ° C.
Generally, the above pH depends on the properties of the cationic activator.
What is necessary is just to select suitably while considering it.
In preparing the mixture of the present invention,
To adjust the solid ratio, use an acid such as sulfuric acid or salt in combination
It can also be added. In addition, about pH after mixing
Also, adjust the pH to 7 or less by adding an acid such as sulfuric acid.
Can be.
In the present invention, the rubber latex
The amount of the mosquito is not particularly limited,
It may be appropriately determined according to the intended use. For example, rubber
100 parts by weight of the rubber component in the tex, silica 5
0 to 500 parts by weight, preferably 100 to 400 parts by weight,
Most preferably, it is 150 to 300 parts by weight.
Average particle size of silica used in the present invention
Although the diameter is not particularly limited, the obtained silica-filled rubber
Taking into account physical properties such as strength and hardness,
Is preferably adjusted to the range described above. That is, the average particle size
To 0.1 μm or more, silica self-aggregation
Can prevent poor dispersion due to the
The degree becomes good.
On the other hand, the average particle size should be 50 μm or less.
The dispersion of silica in the resulting silica-filled rubber
Is good and a silica-filled rubber with high strength is obtained.
be able to. The average particle diameter of the silica is
It is a value measured using a laser diffraction / scattering method.
In particular, the obtained rubber-silica composite powder is
When used for tire applications, the average particle size of the silica is
The thickness is preferably 1 μm to 30 μm.
The average particle diameter of the silica is as follows:
Dry grinding using a micromill, jet mill, etc.
Method, homogenizer in aqueous suspension, colloid mill, high
Wet pulverization using a pressure homogenizer etc.
Can be adjusted.
What is the timing for adjusting the average particle diameter of silica?
But not limited, rubber latex or cationic
It may be adjusted before mixing with the activator,
Or after mixing with a cationic surfactant
good. There are no restrictions on the conditions for using each disperser.
And adjust appropriately so as to obtain the desired average particle size.
Just do it.
In the present invention, the effects of the present invention are further
For example, filling with carbon black
Additives such as antioxidants, antioxidants, activators and plasticizers
You may.
In the present invention, the above silica and rubber latex are used.
Mixtures of water and cationic surfactants are spray dried
Spray-dried using a machine, from the composite particles according to the present invention
Rubber-silica composite powder can be obtained.
The above-mentioned mixture is filtered before spray drying.
Excess, washing, wet cake and dispersing the wet cake in water
May be used.
The spray drying method includes a nozzle type, a
Disk type etc. can be mentioned, but nozzle type spray drying
In the case of a dryer, by controlling the spray nozzle diameter
Suitable for controlling the particle size
It is.
Further, the particles of the rubber-silica composite powder of the present invention
The diameter is adjusted according to the solid concentration of the mixture to be spray-dried.
Can also be adjusted. Rubber-silicone having desired particle size
To obtain mosquito composite powder, for example, the solid
So that the concentration is 80 g / l to 250 g / l.
Adjustment by diluting or concentrating the mixture
Can be.
The spray drying conditions depend on the spray dryer used.
Size, type, concentration of solids in the mixture, viscosity, flow rate, etc.
The drying temperature should be from 50 ° C.
250 ° C is appropriate, and within this drying temperature,
Set other drying conditions to obtain a dry powder.
Is desirable.
For example, a hot air temperature of 150 ° C.
250 ° C and outlet hot air temperature will be 50 ° C to 150 ° C
Thus, the supply amount of the mixed solution may be adjusted.
Further, a dry atmosphere in which the mixture is sprayed is used.
Heating air; inert gas such as nitrogen and carbon dioxide
Various types of air flows are generally used. But the resulting go
Risk of rubber deterioration and dust explosion
Considering that, when the amount of rubber is large, air can be avoided.
Preferably, the oxygen concentration is 8% by volume or less by an inert gas,
Preferably, lower the oxygen concentration so as to be 5% by volume or less.
It is preferable to use a gas atmosphere. Most preferably,
This is an embodiment performed in an inert gas atmosphere.
Further, unreacted steam is added to the dry gas.
The combustion method
Or dry carbon gas after treatment by activated carbon adsorption method
It can be used in circulation.
The rubber-silica composite powder of the present invention is
When the composite particles are observed with an electron microscope, the cationic activity
Compared to the surface of conventional composite particles containing no agent.
Prominent irregularities probably due to co-coagulation of silica and silica
The feature is that it can be seen.
The composite particles obtained by the above method
The particle size of the rubber-silica composite powder of the present invention is particularly limited.
No, but the average particle size by the shaking method is 50 to 5
A spherical shape of 00 μm is preferred.
Further, in order to improve the handleability,
The rubber-silica composite powder is extruded into a granulator,
Can be molded into granules using a
Wear.
Rubber-silica obtained by the method of the present invention
The composite powder is directly converted into a rubber composition by a kneading operation.
Or knead with unfilled rubber to obtain the desired silica concentration.
The rubber composition may be adjusted to a certain degree.
[0063]
EXAMPLES In order to explain the present invention more specifically, the following will be described.
Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples and Comparative Examples.
It is not limited to these examples. The implementation
Various physical properties in Examples and Comparative Examples were determined by the following methods.
It was measured.
(1) Average particle size
A) Silica
Light scattering diffraction type particle size distribution analyzer (Coulter,
The volume-based median diameter is measured using a H.L.
This value was adopted as the average particle size.
B) Silica-rubber composite powder
500 using a shaker (manufactured by Tanaka Chemical Machine Co., Ltd.)
300, 212, 150, 106, 53, 45, 25μ
Set the m-mesh sieve (JIS Z8801) and
Add 20 g of material and shake for 7 minutes, then sample on each sieve
Measure the weight, and the residual rate on the sieve
Particle size D to be 50%50I asked.
(2) Specific surface area
According to JIS K6220, BET one point method
Was.
(3) Oil absorption
It was determined according to JIS K6220.
(4) Silica content
Thermal analyzer TG / DTA (TG / D manufactured by Seiko Denshi Kogyo)
After thermal decomposition of the dried sample in air using TA320)
The residue rate of the and the weight loss rate up to 150 ° C were measured, and
It was calculated using the equation. The measurement conditions were as follows: heating rate 2 in air
0 ° C / min, at ultimate temperature of 600 ° C, when held at 600 ° C
In 20 minutes.
Silica content (%) = residual combustion ratio / [10
0- (weight loss rate up to 150 ° C.)]
(5) 300% modulus, tensile strength, elongation
It was measured by the tensile stress test method of JIS K6301.
(6) Wear reduction
Using an Akron abrasion tester, after 1000 preliminary rubs
It was determined from the weight and the weight loss after 1000 rubs.
The silica used in the present invention is as follows:
It was synthesized by the method.
(Silica synthesis method) 1m with temperature controller3Reaction vessel
Sodium silicate solution (SiO2Concentration: 10 g / L,
Molar ratio: SiO2/ Na2O = 3.43) 230 L
And heated to 85 ° C. Then, 22 w / v% sulfuric acid 7
3L and sodium silicate aqueous solution (SiO2Concentration: 90 g /
L, molar ratio: SiO2/ Na2O = 3.43) 440 L
At the same time over 120 minutes. After aging for 10 minutes, 2
16 L of 2% w / v sulfuric acid was charged over 15 minutes. Above
The reaction temperature is maintained at 85 ° C and the reaction solution is constantly stirred.
While the pH of the reaction solution is 3.3
Got a rally. This is filtered, washed with water, and wet with silica cake.
did.
The specific surface area of the obtained silica was 195 m2
/ G, and the oil absorption was 210 ml / 100 g.
Embodiment 1
Without drying the silica wet cake synthesized by the above method
Mix pure water so that the silica solids concentration becomes 13%.
And a poly (diallylmethyl) having a weight average molecular weight of 20,000.
100% by weight of silica solid content
3 parts by weight with respect to the mixture, and 10 minutes using a homogenizer.
The mixture was stirred and crushed for a while to obtain an aqueous suspension of silica. Got
The average particle size of the silica in the aqueous suspension was 17 μm.
Was.
Next, silica is added to 100 parts by weight of rubber.
Add SB to the aqueous suspension of silica so that it becomes 200 parts by weight.
Add R latex (solid content: 20%) with stirring
Was.
In the rubber latex in the obtained mixed solution
The rubber had a solidification ratio of 100% (polydiallylme
Tilammonium chloride compounding amount is rubber 100 weight
6 parts by weight per part).
The obtained mixed solution was put in a spray drying device.
Liquid mixture so that the mouth temperature is 220 ° C and the outlet temperature is 120 ° C
Dry with heated nitrogen gas while adjusting the supply amount of
Thus, a rubber-silica composite powder (A) was obtained. The obtained rubber
-Silica content of silica composite powder (A), average particle diameter
(D50) Are shown in Table 1.
The rubber-silica composite powder (A) is shown in Table 2.
SBR, silane coupling agent
(KBE-846, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), Paraffinwa
And stearic acid, add the Banbury mixer
ー (Toyo Seiki Labo Plast Mill Model 100C Miki
Kneading at 150 ° C for 3 minutes using Certype B-250)
Thus, a rubber composition (A) was obtained. This rubber composition (A)
Zinc flower, anti-aging agent so that the compounding amount shown in Table 2
(Nocrack 6C, Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.), accelerated vulcanization
(Noxeller CZ, Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.) and sulfuric acid
Add yellow and use a Banbury mixer at 70 ° C for 1 minute
Kneading was performed to obtain a rubber composition (B). This rubber composition
(B) is press vulcanized at 160 ° C for 15 minutes to produce a test piece.
And each physical property was measured. Table 3 shows the results.
Embodiment 2
In Example 1, the polydiallylmethylammonium
Polydia having a weight average molecular weight of 40,000 instead of chloride
Except for using dimethyldimethyl chloride
The same operation as in Example 1 was performed to obtain a rubber-silica composite powder.
(B) was obtained.
The rubber mixture in the mixture before spray drying was
The solidification ratio of the rubber in the tex was 100% (poly
The amount of diallyl dimethyl ammonium chloride
6 parts by weight for 100 parts by weight of the rubber).
The rubber-silica composite powder (B)
Lica content, average particle size (D50) Are shown in Table 1.
Silica-filled rubber (B) was prepared by adding various additives as in Example 1.
Are mixed, kneaded and vulcanized to prepare test specimens, and each physical property is measured.
Specified. Table 3 shows the results.
Embodiment 3
In Example 1, the polydiallylmethylammonium
Cetyltrimethylammonium broth instead of chloride
The same operation as in Example 1 was performed except for using the
A silica-silica composite powder (C) was obtained.
The rubber mixture in the mixed liquid before spray drying was
The coagulation ratio of the rubber in the tex was 80% (cetyl
The amount of trimethylammonium bromide is rubber 10
6 parts by weight with respect to 0 parts by weight).
The rubber-silica composite powder (C)
Lica content, average particle size (D50) Are shown in Table 1.
Various rubber-silica composite powders (C) were prepared in the same manner as in Example 1.
Add additives, knead and vulcanize to make test specimens,
The properties were measured. Table 3 shows the results.
Embodiment 4
In Example 1, 100 parts by weight of rubber was mixed with silica 3
00 parts by weight of SBR in the aqueous suspension of silica.
Latex (solid content: 20%) was added with stirring
Except for the above, the same operation as in Example 1 was performed to obtain a rubber-silica composite.
Powder (D) was obtained.
The rubber mixture in the mixture before spray drying was
The solidification ratio of the rubber in the tex was 100% (poly
The amount of diallyl methyl ammonium chloride is rubber
9 parts by weight for 100 parts by weight).
The rubber-silica composite powder (D)
Lica content, average particle size (D50) Are shown in Table 1.
The rubber-silica composite powder (D) had the compounding amount shown in Table 2.
In this manner, various additives are blended and mixed in the same manner as in Example 1.
A test piece was prepared by kneading and vulcanizing, and each physical property was measured. result
Are shown in Table 3.
Comparative Example 1
The silica wet cake used in Example 1 was dried, and the silica powder was dried.
(A). The obtained silica powder (A) had the distribution shown in Table 2.
SBR, silane coupling agent (K
BE-846, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), paraffin wax
And stearic acid in a Banbury mixer
(Toyo Seiki Labo Plastomill Model 100C Mixer
-Type B-250) and kneaded at 150 ° C for 3 minutes,
A rubber composition (A) was obtained.
The compounding amount shown in Table 2 in this rubber composition (A)
Zinc flower, anti-aging agent (Nocrack 6C,
Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.), vulcanization accelerator (Noxeller C
Z, Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd.) and sulfur
Knead at 70 ° C for 1 minute using a Barry mixer.
The product (B) was obtained. This rubber composition (B) is heated at 160 ° C.
Prepare test specimens by press vulcanization for 15 minutes and measure each physical property
did. Table 4 shows the results.
Comparative Example 2
Silica concentration using the silica wet cake used in Example 1
Is mixed with pure water so that the concentration becomes 13%.
And stirred for 10 minutes to obtain an aqueous suspension of silica.
Was. The average particle size of silica in the obtained aqueous suspension is 17
μm.
Next, silica is added to 100 parts by weight of rubber.
Add SB to the aqueous suspension of silica so that it becomes 200 parts by weight.
Add R rubber latex (solid content: 20%) while stirring
Added. No rubber in rubber latex in mixed solution
Had not solidified. The obtained mixture was used in the same manner as in Example 1.
To obtain a rubber-silica composite powder (E).
The rubber-silica composite powder (E) was
Lica content, average particle size (D50) Are shown in Table 1.
The rubber-silica composite powder (E) has
Various additives are blended, kneaded and vulcanized in the same manner as in 1.
Was prepared, and each physical property was measured. Table 4 shows the results.
[0093]
[Table 1]
[Table 2]
[Table 3][Table 4]
The rubber-silica composite powder of the present invention has
Rubber latex, silica,
Composite granules obtained by spray-drying a mixture of thionic activators
Of rubber latex and silica
Conventional rubber-silica composite powder obtained by spray drying the liquid
Rubber with superior tensile strength and abrasion resistance compared to powder
A composition can be provided.
Therefore, conventionally, the use of silica has a high resistance.
For tires, etc., where lack of wear and tensile strength were
It is effective in use. Also obtained by spray drying
Mass production is easy and its practical
The value is extremely high.
Claims (1)
クス、シリカ及びカチオン性活性剤の混合液を噴霧乾燥
して得られた複合粒子よりなることを特徴とするゴム−
シリカ複合粉末。Claims: 1. A rubber comprising a composite particle obtained by spray-drying a mixture of a rubber latex using an anionic emulsifier, silica and a cationic activator.
Silica composite powder.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002091302A JP3922951B2 (en) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | Rubber-silica composite powder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002091302A JP3922951B2 (en) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | Rubber-silica composite powder |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003286369A true JP2003286369A (en) | 2003-10-10 |
JP3922951B2 JP3922951B2 (en) | 2007-05-30 |
Family
ID=29236423
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002091302A Expired - Fee Related JP3922951B2 (en) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | Rubber-silica composite powder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3922951B2 (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006348065A (en) * | 2005-06-13 | 2006-12-28 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | Method for recovering dried rubber in pulse combustion and apparatus for recovering dried rubber |
JP2006348066A (en) * | 2005-06-13 | 2006-12-28 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | Method for recovering dried rubber solidified in pulse combustion and apparatus for recovering the same dried rubber |
JP2006348067A (en) * | 2005-06-13 | 2006-12-28 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | Method for recovering dried rubber in pulse combustion and apparatus for recovering the same dried rubber |
US7625971B2 (en) * | 2003-08-19 | 2009-12-01 | Tokuyama Corporation | Silica-loaded granular rubber and process for producing the same |
US7678308B2 (en) | 2004-04-01 | 2010-03-16 | Toyota Boshoku Kabushiki Kaisha | Molded woody article and process for producing molded woody article |
US7816446B2 (en) | 2004-10-01 | 2010-10-19 | Illinois Institute Of Technology | Interpenetrated rubber particles and compositions including the same |
JP2013199529A (en) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Toyo Tire & Rubber Co Ltd | Wet master batch containing silica and method of manufacturing the same |
CN114426705A (en) * | 2020-10-29 | 2022-05-03 | 广东生益科技股份有限公司 | Silica slurry composition, resin composition containing same, prepreg and laminated board |
-
2002
- 2002-03-28 JP JP2002091302A patent/JP3922951B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7625971B2 (en) * | 2003-08-19 | 2009-12-01 | Tokuyama Corporation | Silica-loaded granular rubber and process for producing the same |
KR101105213B1 (en) | 2003-08-19 | 2012-01-13 | 니폰제온 가부시키가이샤 | Silica-loaded granular rubber and process for producing the same |
US7678308B2 (en) | 2004-04-01 | 2010-03-16 | Toyota Boshoku Kabushiki Kaisha | Molded woody article and process for producing molded woody article |
US7816446B2 (en) | 2004-10-01 | 2010-10-19 | Illinois Institute Of Technology | Interpenetrated rubber particles and compositions including the same |
US8013036B2 (en) | 2004-10-01 | 2011-09-06 | Illinois Institute Of Technology | Modified rubber particles and compositions including the same |
JP2006348065A (en) * | 2005-06-13 | 2006-12-28 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | Method for recovering dried rubber in pulse combustion and apparatus for recovering dried rubber |
JP2006348066A (en) * | 2005-06-13 | 2006-12-28 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | Method for recovering dried rubber solidified in pulse combustion and apparatus for recovering the same dried rubber |
JP2006348067A (en) * | 2005-06-13 | 2006-12-28 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | Method for recovering dried rubber in pulse combustion and apparatus for recovering the same dried rubber |
JP2013199529A (en) * | 2012-03-23 | 2013-10-03 | Toyo Tire & Rubber Co Ltd | Wet master batch containing silica and method of manufacturing the same |
CN114426705A (en) * | 2020-10-29 | 2022-05-03 | 广东生益科技股份有限公司 | Silica slurry composition, resin composition containing same, prepreg and laminated board |
CN114426705B (en) * | 2020-10-29 | 2023-11-07 | 广东生益科技股份有限公司 | Silica slurry composition, resin composition containing silica slurry composition, prepreg and laminated board |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3922951B2 (en) | 2007-05-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101412515B (en) | Silicas with specific pore-size and/or particle-size distribution and the use thereof, in particular for reinforcing polymers | |
JP3958898B2 (en) | Precipitated silicic acid, process for producing the same and rubber mixture and vulcanized rubber containing the same | |
JP6526072B2 (en) | Composite and method for producing the same | |
JP4583308B2 (en) | Diene rubber composition and method for producing the same | |
CN108026315A (en) | The method for the elastomeric compound that manufacture is strengthened with silica and the product for including it | |
JP4746989B2 (en) | Silica-containing conjugated diene rubber composition and molded article | |
JPH08277346A (en) | Rubber composition based on aluminum dope precipitated silica and used for production of tire | |
JP2002515515A (en) | Elastomer composition and method for producing the same | |
JPH11124474A (en) | Silica-base rubber composition intended for manufacture of road tire of improved resistance to rolling | |
JP2003506549A (en) | Method for producing rubber silica masterbatch based on the use of polymer latex | |
JP2002241507A (en) | Diene-based rubber/inorganic compound composite and method for producing the same and rubber composition containing the same | |
JP6112362B2 (en) | Manufacturing method of masterbatch in liquid phase | |
JP4651538B2 (en) | Silica-filled rubber granules and production method thereof | |
WO2014038650A1 (en) | Silica/styrene butadiene rubber composite body, method for producing same, rubber composition and pneumatic tire | |
JP2005112918A (en) | Rubber composition | |
JP2003286369A (en) | Rubber-silica composite powder | |
JP2000351847A (en) | Rubber powder and rubber containing finely powdered filler and production of vulcanizable rubber mixture | |
JP5092344B2 (en) | Silica-containing rubber composition, process for producing the same, and crosslinked molded article thereof | |
JP2001213971A (en) | Method for manufacturing rubber comprising precipitated silicic acid | |
JP2005105154A (en) | Rubber composition | |
JP2003221402A (en) | Method for manufacturing rubber filled with silica | |
JP2003138025A (en) | Process for producing silica-filled rubber | |
JP4963865B2 (en) | Method for producing rubber composition | |
JP3998793B2 (en) | Precipitated silica and method for producing the same | |
JP5519306B2 (en) | Method for producing rubber / silica composite and rubber / silica composite |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040928 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060815 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060828 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061027 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070122 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070220 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130302 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130302 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160302 Year of fee payment: 9 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |