JP2012207088A - Rubber wet master batch and method of producing the same, rubber composition, and pneumatic tire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、少なくとも充填材、分散溶媒、およびゴムラテックス溶液を原料とするゴムウエットマスターバッチおよびその製造方法、ゴム組成物ならびに空気入りタイヤに関する。 The present invention relates to a rubber wet masterbatch using at least a filler, a dispersion solvent, and a rubber latex solution, a method for producing the same, a rubber composition, and a pneumatic tire.
従来から、ゴム業界においては、カーボンブラックなどの充填材を含有するゴム組成物を製造する際の加工性や充填材の分散性を向上させるために、天然ゴムウエットマスターバッチを用いることが知られている(例えば、下記特許文献1)。これは、充填材と分散溶媒とを予め一定の割合で混合し、機械的な力で充填材を分散溶媒中に分散させた充填材含有スラリー溶液と、天然ゴムラテックスと、を液相で混合し、その後、ギ酸や硫酸などの強酸や塩化アルミニウムなどの塩からなる凝固剤を用いて、天然ゴムラテックスを凝固する凝固工程を経て、最終的に脱水・乾燥するものである。かかる凝固工程では、天然ゴムラテックス中にて、ラテックスの安定剤として作用するアンモニアを凝固剤により中和して、アンモニウム塩として析出させることにより、天然ゴムラテックスを凝固させるのが一般的である。得られる天然ゴム凝固物中には、析出したアンモニウム塩が含まれるため、天然ゴム凝固物を繰り返し洗浄することにより、アンモニウム塩を除去する必要がある。かかる洗浄が不十分であると、天然ゴム凝固物を原料とした加硫ゴムの接着性、発熱性、および補強性に悪影響を及ぼすことが問題となっていた。一方、洗浄を十分に行うことは、加硫ゴムの物性を考慮すると好ましいが、多くの時間と労力を費やすため、生産性の悪化に繋がる。また、洗浄後の廃液は強酸を含有するため、廃棄の際、環境への悪影響が懸念されていた。 Conventionally, in the rubber industry, it is known to use a natural rubber wet masterbatch in order to improve the processability and dispersibility of fillers when producing rubber compositions containing fillers such as carbon black. (For example, Patent Document 1 below). This is because the filler and the dispersion solvent are mixed in advance at a certain ratio, and the slurry solution containing filler in which the filler is dispersed in the dispersion solvent by mechanical force and the natural rubber latex are mixed in the liquid phase. Thereafter, a coagulant made of a strong acid such as formic acid or sulfuric acid or a salt such as aluminum chloride is used, and finally a dehydration and drying is performed through a coagulation step of coagulating the natural rubber latex. In such a coagulation step, the natural rubber latex is generally coagulated in the natural rubber latex by neutralizing ammonia acting as a latex stabilizer with the coagulant and precipitating it as an ammonium salt. Since the obtained natural rubber coagulated product contains precipitated ammonium salt, it is necessary to remove the ammonium salt by repeatedly washing the natural rubber coagulated product. If such washing is insufficient, it has been a problem that it adversely affects the adhesiveness, heat build-up and reinforcing properties of vulcanized rubber made from natural rubber coagulum. On the other hand, it is preferable to perform sufficient washing in consideration of the physical properties of the vulcanized rubber. However, since much time and labor are consumed, the productivity is deteriorated. Moreover, since the waste liquid after washing contains a strong acid, there has been a concern about adverse environmental effects during disposal.
下記特許文献2〜5では、老化防止性能を向上することを目的として、タイヤ用ゴム組成物に茶抽出物を配合する手法が記載されている。また、下記特許文献6では、初期接着力を維持し、湿熱安定性を向上することを目的として、有機酸コバルトを含有するゴム組成物にカルシウム化合物あるいはタンニン酸を配合する手法が記載されている。しかしながら、これらの文献で配合される茶抽出物またはタンニン酸は、ゴムラテックス溶液の凝固剤と使用されるものではない。 The following Patent Documents 2 to 5 describe a method of blending a tea extract with a tire rubber composition for the purpose of improving anti-aging performance. Patent Document 6 below describes a method of blending a calcium compound or tannic acid with a rubber composition containing an organic acid cobalt for the purpose of maintaining initial adhesive strength and improving wet heat stability. . However, the tea extract or tannic acid blended in these documents is not used as a coagulant for rubber latex solutions.
ところで、天然ゴムウエットゴムマスターバッチを製造する際、その原料であるカーボンブラックスラリー溶液の分散状態に着目し、カーボンブラックの粒度分布を最適化することにより、最終的な加硫ゴムの物性向上を図る手法が報告されている。例えば、下記特許文献7では、カーボンブラックなどの充填材をあらかじめ水中に分散させたスラリー溶液と、天然ゴムラテックスとを混合する工程を含む天然ゴムウエットマスターバッチの製造方法であって、スラリー溶液中の充填材の粒度分布を90体積%粒径(D90)で30μm以下に調整した天然ゴムマスターバッチの製造方法が記載されている。また、天然ゴムウエットマスターバッチゴム組成物として、下記特許文献8では、カーボンブラックをあらかじめ水中に分散させたスラリー溶液と天然ゴムラテックスとを混合してなる製造方法により得られた天然ゴムウエットマスターバッチゴム組成物が記載されている。 By the way, when manufacturing a natural rubber wet rubber masterbatch, paying attention to the dispersion state of the carbon black slurry solution that is the raw material, and optimizing the particle size distribution of the carbon black, the physical properties of the final vulcanized rubber can be improved. Techniques to try have been reported. For example, in Patent Document 7 below, a method for producing a natural rubber wet masterbatch comprising a step of mixing a slurry solution in which a filler such as carbon black is dispersed in water in advance and a natural rubber latex, Describes a method for producing a natural rubber masterbatch in which the particle size distribution of the filler is adjusted to 90 volume% (D90) to 30 μm or less. In addition, as a natural rubber wet masterbatch rubber composition, in Patent Document 8 below, a natural rubber wet masterbatch obtained by a production method in which a slurry solution in which carbon black is previously dispersed in water and a natural rubber latex is mixed is used. A rubber composition is described.
しかしながら、本発明者らの鋭意検討の結果、上述した特許文献に記載の製造方法で得られた天然ゴムウエットマスターバッチゴム組成物の加硫ゴムでは、発熱性、強度、および耐疲労性の点でさらなる改良の余地があることが判明した。加えて、これらの特許文献に記載の製造方法では、カーボンブラックをあらかじめ水中に分散させたスラリー溶液を天然ゴムラテックスと混合する工程を有するところ、スラリー溶液調整後に天然ゴムラテックスとの混合工程までに時間を要する場合、スラリー溶液中でカーボンブラックなどの充填材の再凝集が進行し易く、かつ天然ゴムウエットマスターバッチとした後でも、充填材の再凝集が進行し易く、最終的なゴム組成物中にて局所的なカーボンブラックの分散不良が発生する恐れがあることが判明した。スラリー溶液中、さらには天然ゴムウエットマスターバッチ中で充填材の再凝集が進行し、局所的なカーボンブラックの分散不良が発生すると、発熱性、強度、および耐疲労性の点で、物性の低下が見られる。したがって、ゴムウエットマスターバッチの製造方法では、最終的な加硫ゴムの物性を考慮した場合、さらなる改良の余地があるのが実情であった。 However, as a result of intensive studies by the present inventors, in the vulcanized rubber of the natural rubber wet masterbatch rubber composition obtained by the production method described in the above-mentioned patent document, in terms of heat generation, strength, and fatigue resistance It turns out that there is room for further improvement. In addition, the manufacturing methods described in these patent documents have a step of mixing a slurry solution in which carbon black is previously dispersed in water with a natural rubber latex. When time is required, re-aggregation of filler such as carbon black is likely to proceed in the slurry solution, and re-aggregation of the filler is likely to proceed even after making a natural rubber wet masterbatch. It has been found that local carbon black dispersion failure may occur. When the filler reagglomerates in the slurry solution and also in the natural rubber wet masterbatch and local carbon black dispersion occurs, the physical properties deteriorate in terms of heat generation, strength, and fatigue resistance. Is seen. Therefore, the rubber wet masterbatch production method has room for further improvement in view of the physical properties of the final vulcanized rubber.
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、充填材を均一に分散し、経時的な充填材の再凝集を抑制すると共に、強酸などの凝固剤の使用量を低減可能なゴムウエットマスターバッチの製造方法を提供することにある。さらに本発明は、充填材が均一に分散し、経時的な充填材の再凝集が抑制されると共に、老化防止性および保存安定性に優れたゴムウエットマスターバッチであって、発熱性、耐久性およびゴム強度に優れた加硫ゴムの原料となるゴムウエットマスターバッチを提供することをも目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to uniformly disperse the filler, suppress reaggregation of the filler over time, and reduce the amount of coagulant such as strong acid used. Another object of the present invention is to provide a method for producing a rubber wet masterbatch. Further, the present invention is a rubber wet masterbatch in which the filler is uniformly dispersed, re-aggregation of the filler over time is suppressed, and has excellent anti-aging properties and storage stability. Another object of the present invention is to provide a rubber wet masterbatch that is a raw material for vulcanized rubber having excellent rubber strength.
上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。即ち、本発明に係るゴムウエットマスターバッチの製造方法は、少なくとも充填材、分散溶媒、およびゴムラテックス溶液を原料とするゴムウエットマスターバッチの製造方法であって、前記充填材を前記分散溶媒中に分散させて充填材含有スラリー溶液を製造する工程(I)と、前記充填材含有スラリー溶液と前記ゴムラテックス溶液とを混合して、充填材含有ゴムラテックス溶液を製造する工程(II)と、前記充填材含有ゴムラテックス溶液にタンニンを添加し、凝固させた後、乾燥する工程(III)と、を含むことを特徴とする。 The above object can be achieved by the present invention as described below. That is, the method for producing a rubber wet masterbatch according to the present invention is a method for producing a rubber wet masterbatch using at least a filler, a dispersion solvent, and a rubber latex solution as raw materials, and the filler is contained in the dispersion solvent. Step (I) for producing a filler-containing slurry solution by dispersing, Step (II) for producing a filler-containing rubber latex solution by mixing the filler-containing slurry solution and the rubber latex solution, Adding tannin to the filler-containing rubber latex solution, coagulating it, and then drying (III).
上記製造方法によれば、工程(I)〜工程(III)の各工程を経由して、ゴムウエットマスターバッチを含有するゴム組成物を製造するため、ゴム組成物中の充填材の分散性に優れ、発熱性が向上する。 According to the above production method, the rubber composition containing the rubber wet masterbatch is produced via each step (I) to step (III), so that the dispersibility of the filler in the rubber composition is improved. Excellent and exothermic.
さらに、上記製造方法では、凝固・乾燥する工程(III)において、凝固剤としてタンニンを使用するため、ギ酸や硫酸などの強酸や塩化アルミニウムなどの塩からなる凝固剤に比べて、環境に優しく、かつゴム凝固物の洗浄工程を省略ないしは簡略化できる。さらに、タンニンを含有するゴムウエットマスターバッチは、老化防止性に優れるため、保存時のゴム粘度上昇を抑制することができる。このため、上記製造方法により得られたゴムウエットマスターバッチは、老化防止性および保存安定性に優れる。 Furthermore, in the manufacturing method described above, since tannin is used as a coagulant in the solidification / drying step (III), compared to a coagulant composed of a strong acid such as formic acid or sulfuric acid or a salt such as aluminum chloride, In addition, the rubber solidified washing step can be omitted or simplified. Furthermore, since the rubber wet masterbatch containing tannin is excellent in anti-aging properties, an increase in rubber viscosity during storage can be suppressed. For this reason, the rubber wet masterbatch obtained by the said manufacturing method is excellent in anti-aging property and storage stability.
上記製造方法において、前記工程(I)が、前記充填材を前記分散溶媒中に分散させる際に、前記ゴムラテックス溶液の少なくとも一部を添加することにより、ゴムラテックス粒子が付着した前記充填材を含有するスラリー溶液を製造する工程(I−(a))であり、前記工程(II)が、ゴムラテックス粒子が付着した前記充填材を含有するスラリー溶液と、残りの前記ゴムラテックス溶液とを混合して、ゴムラテックス粒子が付着した前記充填材含有ゴムラテックス溶液を製造する工程(II−(a))であることが好ましい。 In the manufacturing method, when the step (I) disperses the filler in the dispersion solvent, the filler to which rubber latex particles are adhered is added by adding at least a part of the rubber latex solution. This is a step (I- (a)) for producing a slurry solution containing the slurry solution, and the step (II) mixes the slurry solution containing the filler to which rubber latex particles are adhered and the remaining rubber latex solution. And it is preferable that it is the process (II- (a)) which manufactures the said filler containing rubber latex solution to which the rubber latex particle adhered.
上記製造方法によれば、充填材を分散溶媒中に分散させる際に、ゴムラテックス溶液の少なくとも一部を添加することにより、ゴムラテックス粒子が付着した充填材を含有するスラリー溶液を製造する(工程(I−(a)))。これにより、充填材の表面の一部あるいは全部に、極薄いラテックス相が生成し、工程(II−(a))において残りのゴムラテックス溶液と混合する際、充填材の再凝集を防止することができ、かつゴムラテックス粒子が付着した充填材含有ゴムラテックス溶液を凝固・乾燥する工程(III)においても、充填材の再凝集を抑制することができる。その結果、充填材が均一に分散し、経時的にも充填材の分散安定性に優れたゴムウエットマスターバッチを製造することができる。かかるウエットマスターバッチは充填材が均一に分散し、かつ経時的な分散材の再凝集も抑制されているため、これを原料として得られる加硫ゴムでは、発熱性、耐久性およびゴム強度が著しく向上する。 According to the above production method, when the filler is dispersed in the dispersion solvent, a slurry solution containing the filler to which the rubber latex particles are adhered is produced by adding at least a part of the rubber latex solution (step) (I- (a))). As a result, a very thin latex phase is formed on a part or all of the surface of the filler, and re-aggregation of the filler is prevented when mixing with the remaining rubber latex solution in the step (II- (a)). In addition, in the step (III) of solidifying and drying the filler-containing rubber latex solution to which the rubber latex particles are adhered, reaggregation of the filler can be suppressed. As a result, it is possible to produce a rubber wet masterbatch in which the filler is uniformly dispersed and the filler has excellent dispersion stability over time. In such a wet masterbatch, the filler is uniformly dispersed and the re-aggregation of the dispersing material over time is also suppressed. Therefore, in the vulcanized rubber obtained using this as a raw material, the exothermic property, durability and rubber strength are remarkably increased. improves.
なお、上記製造方法では、単に充填材を分散溶媒中に分散させてスラリー溶液を製造する場合に比べて、スラリー溶液中の充填材の分散性に優れ、かつ充填材の再凝集を防止することができるため、スラリー溶液の保存安定性にも優れるという効果も奏する。 In the above production method, the dispersibility of the filler in the slurry solution is excellent and the reaggregation of the filler is prevented as compared with the case where the slurry solution is produced simply by dispersing the filler in the dispersion solvent. Therefore, an effect that the storage stability of the slurry solution is excellent is also achieved.
上記製造方法において、前記工程(I−(a))において、前記スラリー溶液中、ゴムラテックス粒子が付着した前記充填材の90%体積粒径(D90)が31μm以上であることが好ましい。かかる構成によれば、スラリー溶液中の充填材の分散性に優れ、かつ充填材の再凝集を防止することができるため、スラリー溶液の保存安定性に優れると共に、最終的な加硫ゴムの発熱性、耐久性およびゴム強度にも優れた未加硫ゴム組成物を製造することができる。なお、本発明において、ゴムラテックス粒子が付着した充填材のD90は、充填材に加えて、付着したゴムラテックス粒子も含めて測定した値を意味するものとする。 In the said manufacturing method, it is preferable in the said process (I- (a)) that the 90% volume particle diameter (D90) of the said filler to which the rubber latex particle adhered in the said slurry solution is 31 micrometers or more. According to such a configuration, the dispersibility of the filler in the slurry solution is excellent, and re-aggregation of the filler can be prevented, so that the slurry solution is excellent in storage stability and the final vulcanized rubber generates heat. An unvulcanized rubber composition having excellent properties, durability and rubber strength can be produced. In the present invention, D90 of the filler to which the rubber latex particles are attached means a value measured in addition to the filler and the rubber latex particles to which the rubber latex particles are attached.
上記ゴムウエットマスターバッチの製造方法では、前記工程(I−(a))において、添加する前記ゴムラテックス溶液の固形分(ゴム)量が、前記充填材との質量比で0.25〜15%であることが好ましい。また、前記工程(I−(a))において、添加する前記ゴムラテックス溶液中の固形分(ゴム)濃度が、0.2〜5質量%であることが好ましい。これらの場合、ゴムラテックス粒子を充填材に確実に付着させつつ、充填材の分散度合いを高めたゴムウエットマスターバッチを製造することができる。 In the said rubber wet masterbatch manufacturing method, in the said process (I- (a)), solid content (rubber) amount of the said rubber latex solution to add is 0.25-15% by mass ratio with the said filler. It is preferable that Moreover, in the said process (I- (a)), it is preferable that solid content (rubber) density | concentration in the said rubber latex solution to add is 0.2-5 mass%. In these cases, it is possible to produce a rubber wet masterbatch in which the degree of dispersion of the filler is increased while reliably attaching the rubber latex particles to the filler.
上記ゴムウエットマスターバッチの製造方法において、前記工程(I−(a))が、あらかじめ前記ゴムラテックス溶液の少なくとも一部と前記分散溶媒とを混合した後、前記充填材を添加し、分散させることにより、ゴムラテックス粒子が付着した前記充填材を含有する前記スラリー溶液を製造する工程であることが好ましい。かかる製造方法によれば、工程(I−(a))において、より確実かつより均一にゴムラテックス粒子が充填材に付着する。これにより、ゴムウエットマスターバッチを製造する全過程において、充填材の再凝集をより確実に抑制することができる。 In the method for producing a rubber wet masterbatch, the step (I- (a)) previously mixes at least a part of the rubber latex solution and the dispersion solvent, and then adds and disperses the filler. Preferably, this is a step of producing the slurry solution containing the filler to which rubber latex particles are attached. According to this production method, the rubber latex particles adhere to the filler more reliably and more uniformly in the step (I- (a)). Thereby, in the whole process which manufactures a rubber wet masterbatch, reaggregation of a filler can be suppressed more reliably.
本発明に係るゴムウエットマスターバッチは、前記いずれかに記載の製造方法により製造されたものである。かかるゴムウエットマスターバッチは、含有する充填材が均一に分散し、経時的な充填材の分散安定性に優れる。したがって、例えば、かかるゴム組成物を用いて得られた空気入りタイヤは、発熱性、強度、および耐疲労性がバランス良く向上し、かつ耐引裂性および接着性に優れる。 The rubber wet masterbatch according to the present invention is manufactured by any one of the manufacturing methods described above. In such a rubber wet masterbatch, the contained filler is uniformly dispersed, and the dispersion stability of the filler over time is excellent. Therefore, for example, a pneumatic tire obtained using such a rubber composition has a good balance of heat generation, strength, and fatigue resistance, and is excellent in tear resistance and adhesion.
本発明に係るゴム組成物は、前記記載のゴムウエットマスターバッチを用いて得られたものである。かかるゴム組成物は、充填材が均一に分散し、経時的な充填材の再凝集が抑制されると共に、老化防止性および保存安定性に優れる。したがって、例えば、かかるゴム組成物を用いて得られた空気入りタイヤは、発熱性、耐久性およびゴム強度に優れる。 The rubber composition according to the present invention is obtained using the rubber wet masterbatch described above. In such a rubber composition, the filler is uniformly dispersed, re-aggregation of the filler over time is suppressed, and the anti-aging property and the storage stability are excellent. Therefore, for example, a pneumatic tire obtained using such a rubber composition is excellent in heat generation, durability and rubber strength.
本発明に係るゴムウエットマスターバッチは、少なくとも充填材、分散溶媒、およびゴムラテックス溶液を原料として含有する。 The rubber wet masterbatch according to the present invention contains at least a filler, a dispersion solvent, and a rubber latex solution as raw materials.
本発明において、充填材とは、カーボンブラック、シリカ、クレー、タルク、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウムなど、ゴム工業において通常使用される無機充填材を意味する。上記無機充填材の中でも、本発明においてはカーボンブラックを特に好適に使用することができる。 In the present invention, the filler means an inorganic filler usually used in the rubber industry, such as carbon black, silica, clay, talc, calcium carbonate, magnesium carbonate, aluminum hydroxide. Among the inorganic fillers, carbon black can be particularly preferably used in the present invention.
カーボンブラックとしては、例えばSAF、ISAF、HAF、FEF、GPFなど、通常のゴム工業で使用されるカーボンブラックの他、アセチレンブラックやケッチェンブラックなどの導電性カーボンブラックを使用することができる。カーボンブラックは、通常のゴム工業において、そのハンドリング性を考慮して造粒された、造粒カーボンブラックであってもよく、未造粒カーボンブラックであってもよい。 As carbon black, for example, conductive carbon black such as acetylene black and ketjen black can be used in addition to carbon black used in ordinary rubber industry such as SAF, ISAF, HAF, FEF, and GPF. The carbon black may be a granulated carbon black or a non-granulated carbon black granulated in the normal rubber industry in consideration of its handleability.
分散溶媒としては、特に水を使用することが好ましいが、例えば有機溶媒を含有する水であってもよい。 As the dispersion solvent, it is particularly preferable to use water, but for example, water containing an organic solvent may be used.
ゴムラテックス溶液としては、天然ゴムラテックス溶液および合成ゴムラテックス溶液を使用することができる。 Natural rubber latex solution and synthetic rubber latex solution can be used as the rubber latex solution.
天然ゴムラテックス溶液は、植物の代謝作用による天然の生産物であり、特に分散溶媒が水である、天然ゴム/水系のものが好ましい。本発明において使用する天然ゴムラテックス中の天然ゴムの数平均分子量は、200万以上であることが好ましく、250万以上であることがより好ましい。なお、天然ゴムラテックスについては、濃縮ラテックスやフィールドラテックスといわれる新鮮ラテックスなど区別なく使用できる。合成ゴムラテックス溶液としては、例えばスチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴムを乳化重合により製造したものがある。 The natural rubber latex solution is a natural product produced by the metabolic action of plants, and a natural rubber / water system is particularly preferred in which the dispersion solvent is water. The number average molecular weight of the natural rubber in the natural rubber latex used in the present invention is preferably 2 million or more, and more preferably 2.5 million or more. In addition, about natural rubber latex, it can be used without distinction, such as fresh latex called concentrated latex and field latex. Examples of the synthetic rubber latex solution include those produced by emulsion polymerization of styrene-butadiene rubber, butadiene rubber, nitrile rubber, and chloroprene rubber.
タンニンは植物に由来し、タンパク質、アルカロイド、金属イオンと反応して難溶性の塩を形成する水溶性化合物の総称である。タンニンは、大きく分けて、ミモザ、ケブラチョ、ガンビア、柿などのカテコール系(Catechol group)に属する縮合型タンニン(Condensed tannin)と、チェストナッツ、オーク、茶、ミラボラム、タラ、没食子などのピロガロール系(Pyrogallol group)に属する加水分解型タンニン(Hydrolyzable tannin)とに分類できる。 Tannin is a generic name for water-soluble compounds derived from plants and reacting with proteins, alkaloids, and metal ions to form sparingly soluble salts. Tannins are roughly classified into condensed tannins belonging to catechol groups such as mimosa, quebracho, gambia, and strawberry, and pyrogallols such as chestnuts, oak, tea, milabram, cod, and gallic ( It can be classified into hydrolyzable tannin belonging to Pyrogallol group.
以下に、本発明に係るゴム組成物の製造方法について説明する。かかる製造方法は、充填材を分散溶媒中に分散させて充填材含有スラリー溶液を製造する工程(I)と、充填材含有スラリー溶液とゴムラテックス溶液とを混合して、充填材含有ゴムラテックス溶液を製造する工程(II)と、充填材含有ゴムラテックス溶液にタンニンを添加し、凝固させた後、乾燥する工程(III)と、を含むことを特徴とする。 Below, the manufacturing method of the rubber composition which concerns on this invention is demonstrated. Such a production method includes a step (I) of producing a filler-containing slurry solution by dispersing a filler in a dispersion solvent, and mixing the filler-containing slurry solution and the rubber latex solution to obtain a filler-containing rubber latex solution. And a step (III) of adding tannin to the filler-containing rubber latex solution and coagulating it, followed by drying (III).
特に、本発明においては、工程(I)が、充填材を分散溶媒中に分散させる際に、ゴムラテックス溶液の少なくとも一部を添加することにより、ゴムラテックス粒子が付着した充填材を含有するスラリー溶液を製造する工程(I−(a))であり、工程(II)が、ゴムラテックス粒子が付着した充填材を含有するスラリー溶液と、残りのゴムラテックス溶液とを混合して、ゴムラテックス粒子が付着した充填材含有ゴムラテックス溶液を製造する工程(II−(a))であることが好ましい。以下に、工程(I−(a))および工程(II−(a))について説明する。特に、本実施形態では、充填材としてカーボンブラックを使用した例について説明する。 In particular, in the present invention, when the step (I) disperses the filler in the dispersion solvent, the slurry containing the filler to which the rubber latex particles are adhered by adding at least a part of the rubber latex solution. A process for producing a solution (I- (a)), in which the process (II) is performed by mixing a slurry solution containing a filler to which rubber latex particles are adhered and the remaining rubber latex solution, thereby producing rubber latex particles. It is preferable to be a step (II- (a)) for producing a filler-containing rubber latex solution to which is adhered. The step (I- (a)) and the step (II- (a)) will be described below. In particular, in this embodiment, an example in which carbon black is used as a filler will be described.
(1)工程(I−(a))
工程(I−(a))では、カーボンブラックを分散溶媒中に分散させる際に、天然ゴムラテックス溶液の少なくとも一部を添加することにより、天然ゴムラテックス粒子が付着したカーボンブラックを含有するスラリー溶液を製造する。天然ゴムラテックス溶液は、あらかじめ分散溶媒と混合した後、カーボンブラックを添加し、分散させても良い。また、分散溶媒中にカーボンブラックを添加し、次いで所定の添加速度で、天然ゴムラテックス溶液を添加しつつ、分散溶媒中でカーボンブラックを分散させても良く、あるいは分散溶媒中にカーボンブラックを添加し、次いで何回かに分けて一定量の天然ゴムラテックス溶液を添加しつつ、分散溶媒中でカーボンブラックを分散させても良い。天然ゴムラテックス溶液が存在する状態で、分散溶媒中にカーボンブラックを分散させることにより、天然ゴムラテックス粒子が付着したカーボンブラックを含有するスラリー溶液を製造することができる。工程(I−(a))における天然ゴムラテックス溶液中のゴム成分の添加量としては、使用する天然ゴムラテックス溶液中のゴム成分の全量(工程(I−(a))および工程(II−(a))で添加する全量)に対して、0.075〜12質量%が例示される。
(1) Step (I- (a))
In the step (I- (a)), when carbon black is dispersed in a dispersion solvent, a slurry solution containing carbon black to which natural rubber latex particles are adhered by adding at least a part of the natural rubber latex solution. Manufacturing. The natural rubber latex solution may be mixed with a dispersion solvent in advance, and then carbon black may be added and dispersed. Alternatively, carbon black may be added to the dispersion solvent, and then carbon black may be dispersed in the dispersion solvent while adding the natural rubber latex solution at a predetermined addition rate, or carbon black may be added to the dispersion solvent. Then, carbon black may be dispersed in a dispersion solvent while adding a certain amount of natural rubber latex solution in several times. By dispersing carbon black in the dispersion solvent in the presence of the natural rubber latex solution, a slurry solution containing carbon black with natural rubber latex particles attached thereto can be produced. As the addition amount of the rubber component in the natural rubber latex solution in the step (I- (a)), the total amount of the rubber component in the natural rubber latex solution to be used (step (I- (a)) and step (II- ( Examples are 0.075 to 12% by mass with respect to the total amount added in a)).
工程(I−(a))では、添加する天然ゴムラテックス溶液の固形分(ゴム)量が、カーボンブラックとの質量比で0.25〜15%であることが好ましく、0.5〜6%であることが好ましい。また、添加する天然ゴムラテックス溶液中の固形分(ゴム)濃度が、0.2〜5質量%であることが好ましく、0.25〜1.5質量%であることがより好ましい。これらの場合、天然ゴムラテックス粒子をカーボンブラックに確実に付着させつつ、カーボンブラックの分散度合いを高めたゴムウエットマスターバッチを製造することができる。 In the step (I- (a)), the amount of solid content (rubber) of the natural rubber latex solution to be added is preferably 0.25 to 15% by mass ratio with respect to carbon black, 0.5 to 6% It is preferable that Moreover, it is preferable that the solid content (rubber) density | concentration in the natural rubber latex solution to add is 0.2-5 mass%, and it is more preferable that it is 0.25-1.5 mass%. In these cases, it is possible to produce a rubber wet masterbatch in which the degree of dispersion of carbon black is increased while reliably attaching the natural rubber latex particles to the carbon black.
工程(I−(a))において、天然ゴムラテックス溶液存在下でカーボンブラックおよび分散溶媒を混合する方法としては、高せん断ミキサー、ハイシアーミキサー、ホモミキサー、ボールミル、ビーズミル、高圧ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、コロイドミルなどの一般的な分散機を使用してカーボンブラックを分散させる方法が挙げられる。 In the step (I- (a)), carbon black and a dispersion solvent are mixed in the presence of a natural rubber latex solution. And a method of dispersing carbon black using a general dispersing machine such as a colloid mill.
上記「高せん断ミキサー」とは、ローターとステーターとを備えるミキサーであって、高速回転が可能なローターと、固定されたステーターと、の間に精密なクリアランスを設けた状態でローターが回転することにより、高せん断作用が働くミキサーを意味する。このような高せん断作用を生み出すためには、ローターとステーターとのクリアランスを0.8mm以下とし、ローターの周速を5m/s以上とすることが好ましい。このような高せん断ミキサーは、市販品を使用することができ、例えばSILVERSON社製「ハイシアーミキサー」が挙げられる。 The "high shear mixer" is a mixer having a rotor and a stator, and the rotor rotates with a precise clearance between a rotor capable of high-speed rotation and a fixed stator. Means a mixer with a high shearing action. In order to produce such a high shearing action, it is preferable that the clearance between the rotor and the stator is 0.8 mm or less and the circumferential speed of the rotor is 5 m / s or more. A commercial item can be used for such a high shear mixer, for example, “High Shear Mixer” manufactured by SILVERSON.
本発明においては、天然ゴムラテックス溶液存在下でカーボンブラックおよび分散溶媒を混合し、天然ゴムラテックス粒子が付着したカーボンブラックを含有するスラリー溶液を製造する際、カーボンブラックの分散性向上のために界面活性剤を添加しても良い。界面活性剤としては、ゴム業界において公知の界面活性剤を使用することができ、例えば非イオン性界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両イオン系界面活性剤などが挙げられる。また、界面活性剤に代えて、あるいは界面活性剤に加えて、エタノールなどのアルコールを使用しても良い。ただし、界面活性剤を使用した場合、最終的な加硫ゴムのゴム物性が低下することが懸念されるため、界面活性剤の配合量は、天然ゴムラテックス溶液の固形分(ゴム)量100質量部に対して、2質量部以下であることが好ましく、1質量部以下であることがより好ましく、実質的に界面活性剤を使用しないことが好ましい。 In the present invention, carbon black and a dispersion solvent are mixed in the presence of a natural rubber latex solution to produce a slurry solution containing carbon black to which natural rubber latex particles are adhered, in order to improve the dispersibility of the carbon black. An activator may be added. As the surfactant, known surfactants in the rubber industry can be used, and examples thereof include nonionic surfactants, anionic surfactants, cationic surfactants, and amphoteric surfactants. It is done. Further, alcohol such as ethanol may be used instead of or in addition to the surfactant. However, when a surfactant is used, there is a concern that the rubber properties of the final vulcanized rubber will be lowered. Therefore, the amount of the surfactant to be blended is 100 mass of solid content (rubber) of the natural rubber latex solution. The amount is preferably 2 parts by mass or less, more preferably 1 part by mass or less, and substantially no surfactant is used.
工程(I−(a))において製造されるスラリー溶液中、天然ゴムラテックス粒子が付着したカーボンブラックは、90%体積粒径(μm)(「D90」)が、31μm以上であることが好ましく、35μm以上であることがより好ましい。この場合、スラリー溶液中のカーボンブラックの分散性に優れ、かつカーボンブラックの再凝集を防止することができるため、スラリー溶液の保存安定性に優れると共に、最終的な加硫ゴムの発熱性、耐久性およびゴム強度にも優れる。なお、本発明において天然ゴムラテックス粒子が付着したカーボンブラックのD90は、カーボンブラックに加えて、付着した天然ゴムラテックス粒子も含めて測定した値を意味するものとする。 In the slurry solution produced in the step (I- (a)), the carbon black to which the natural rubber latex particles are attached preferably has a 90% volume particle size (μm) (“D90”) of 31 μm or more, More preferably, it is 35 μm or more. In this case, the dispersibility of the carbon black in the slurry solution is excellent and the reaggregation of the carbon black can be prevented, so that the storage stability of the slurry solution is excellent and the exothermic property and durability of the final vulcanized rubber are excellent. Excellent in properties and rubber strength. In the present invention, D90 of the carbon black to which the natural rubber latex particles are attached means a value measured in addition to the carbon black and including the attached natural rubber latex particles.
(2)工程(II−(a))
工程(II−(a))では、スラリー溶液と、残りの天然ゴムラテックス溶液とを混合して、天然ゴムラテックス粒子が付着したカーボンブラック含有ゴムラテックス溶液を製造する。スラリー溶液と、残りの天然ゴムラテックス溶液とを液相で混合する方法は特に限定されるものではなく、スラリー溶液および残りの天然ゴムラテックス溶液とを高せん断ミキサー、ハイシアーミキサー、ホモミキサー、ボールミル、ビーズミル、高圧ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、コロイドミルなどの一般的な分散機を使用して混合する方法が挙げられる。必要に応じて、混合の際に分散機などの混合系全体を加温してもよい。
(2) Step (II- (a))
In the step (II- (a)), the slurry solution and the remaining natural rubber latex solution are mixed to produce a carbon black-containing rubber latex solution to which the natural rubber latex particles are adhered. The method of mixing the slurry solution and the remaining natural rubber latex solution in a liquid phase is not particularly limited, and the slurry solution and the remaining natural rubber latex solution are mixed with a high shear mixer, a high shear mixer, a homomixer, and a ball mill. And a mixing method using a general disperser such as a bead mill, a high-pressure homogenizer, an ultrasonic homogenizer, and a colloid mill. If necessary, the entire mixing system such as a disperser may be heated during mixing.
残りの天然ゴムラテックス溶液は、次工程(III)での乾燥時間・労力を考慮した場合、工程(I−(a))で添加した天然ゴムラテックス溶液よりも固形分(ゴム)濃度が高いことが好ましく、具体的には固形分(ゴム)濃度が10〜60質量%であることが好ましく、20〜30質量%であることがより好ましい。 The remaining natural rubber latex solution has a higher solid content (rubber) concentration than the natural rubber latex solution added in step (I- (a)), considering the drying time and labor in the next step (III). Specifically, the solid content (rubber) concentration is preferably 10 to 60% by mass, and more preferably 20 to 30% by mass.
(3)工程(III)
工程(III)では、充填材含有天然ゴムラテックス溶液、あるいは天然ゴムラテックス粒子が付着した充填材含有天然ゴムラテックス溶液にタンニンを添加し、凝固させた後、乾燥する。充填材含有天然ゴムラテックス溶液、あるいは天然ゴムラテックス粒子が付着したカーボンブラック含有天然ゴムラテックス溶液を確実に凝固しつつ、得られる天然ゴムウエットマスターバッチの老化防止性および保存安定性をバランス良く向上するためには、ゴム成分100質量部に対するタンニンの添加量を1.0〜10質量部とすることが好ましい。なお、本発明においては、タンニンに加えて、ギ酸や硫酸などの強酸や塩化アルミニウムなどの塩からなる凝固剤を併用しても良い。タンニンと併用することにより、これらの凝固剤を併用する場合であっても、その添加量を低減することができる。タンニン以外の凝固剤を併用する場合、その添加量は、ゴム成分100質量部に対して2質量部以下とすることが好ましい。
(3) Step (III)
In the step (III), tannin is added to the filler-containing natural rubber latex solution or the filler-containing natural rubber latex solution to which the natural rubber latex particles are adhered, solidified, and then dried. Improves the anti-aging and storage stability of the resulting natural rubber wet masterbatch in a well-balanced manner while reliably coagulating the natural rubber latex solution containing filler or the carbon black-containing natural rubber latex solution to which the natural rubber latex particles are adhered. For this purpose, it is preferable that the amount of tannin added to 100 parts by mass of the rubber component is 1.0 to 10 parts by mass. In the present invention, in addition to tannin, a coagulant comprising a strong acid such as formic acid or sulfuric acid or a salt such as aluminum chloride may be used in combination. By using in combination with tannin, even when these coagulants are used in combination, the amount added can be reduced. When a coagulant other than tannin is used in combination, the amount added is preferably 2 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the rubber component.
天然ゴムラテックス粒子が付着したカーボンブラック含有天然ゴムラテックス溶液の乾燥方法としては、オーブン、真空乾燥機、エアードライヤーなどの各種乾燥装置を使用することができる。 As a method for drying the carbon black-containing natural rubber latex solution to which the natural rubber latex particles are adhered, various drying devices such as an oven, a vacuum dryer, and an air dryer can be used.
工程(III)後に得られる天然ゴムウエットマスターバッチは、ゴム100質量部に対してカーボンブラックを40〜80質量部含有することが好ましい。この場合、カーボンブラックの分散度合いと、加硫ゴムとしたときの発熱性および耐久性とを、バランス良く向上した天然ゴムウエットマスターバッチを製造することができる。 The natural rubber wet masterbatch obtained after step (III) preferably contains 40 to 80 parts by mass of carbon black with respect to 100 parts by mass of rubber. In this case, it is possible to produce a natural rubber wet masterbatch in which the degree of carbon black dispersion and the heat generation and durability when vulcanized rubber is improved in a well-balanced manner.
工程(III)後に得られる天然ゴムウエットマスターバッチは、含有するカーボンブラックが均一に分散し、経時的なカーボンブラックの分散安定性に優れる。 In the natural rubber wet masterbatch obtained after step (III), the contained carbon black is uniformly dispersed, and the dispersion stability of carbon black over time is excellent.
本発明に係るゴムウエットマスターバッチの製造方法により得られたゴムウエットマスターバッチにおいて、必要に応じて硫黄系加硫剤、加硫促進剤、シリカ、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、加硫促進助剤、加硫遅延剤、有機過酸化物、老化防止剤、ワックスやオイルなどの軟化剤、加工助剤などの通常ゴム工業で使用される配合剤を配合することにより、本発明に係るゴム組成物を製造することができる。 In the rubber wet masterbatch obtained by the method for producing a rubber wet masterbatch according to the present invention, a sulfur vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, silica, a silane coupling agent, zinc oxide, stearic acid, By adding compounding agents usually used in the rubber industry such as vulcanization accelerators, vulcanization retarders, organic peroxides, anti-aging agents, softeners such as waxes and oils, and processing aids. Such a rubber composition can be produced.
硫黄系加硫剤としての硫黄は通常のゴム用硫黄であればよく、例えば粉末硫黄、沈降硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄などを用いることができる。本発明に係るタイヤゴム用ゴム組成物における硫黄の含有量は、ゴム成分100質量部に対して0.3〜6質量部であることが好ましい。硫黄の含有量が0.3質量部未満であると、加硫ゴムの架橋密度が不足してゴム強度などが低下し、6.5質量部を超えると、特に耐熱性および耐久性の両方が悪化する。加硫ゴムのゴム強度を良好に確保し、耐熱性と耐久性をより向上するためには、硫黄の含有量がゴム成分100質量部に対して1.5〜5.5質量部であることがより好ましく、2〜4.5質量部であることがさらに好ましい。 Sulfur as the sulfur-based vulcanizing agent may be normal sulfur for rubber, and for example, powdered sulfur, precipitated sulfur, insoluble sulfur, highly dispersible sulfur and the like can be used. The sulfur content in the rubber composition for tire rubber according to the present invention is preferably 0.3 to 6 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. If the sulfur content is less than 0.3 parts by mass, the crosslinking density of the vulcanized rubber will be insufficient and the rubber strength will be reduced. If it exceeds 6.5 parts by mass, both heat resistance and durability will be improved. Getting worse. In order to secure the rubber strength of the vulcanized rubber and improve the heat resistance and durability, the sulfur content should be 1.5 to 5.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. Is more preferably 2 to 4.5 parts by mass.
加硫促進剤としては、ゴム加硫用として通常用いられる、スルフェンアミド系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤、チオウレア系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤、ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤などの加硫促進剤を単独、または適宜混合して使用しても良い。加硫促進剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して1〜5質量部であることがより好ましく、1.5〜4質量部であることがさらに好ましい。 As the vulcanization accelerator, sulfenamide vulcanization accelerator, thiuram vulcanization accelerator, thiazole vulcanization accelerator, thiourea vulcanization accelerator, guanidine vulcanization, which are usually used for rubber vulcanization. Vulcanization accelerators such as accelerators and dithiocarbamate vulcanization accelerators may be used alone or in admixture as appropriate. As for content of a vulcanization accelerator, it is more preferable that it is 1-5 mass parts with respect to 100 mass parts of rubber components, and it is further more preferable that it is 1.5-4 mass parts.
老化防止剤としては、ゴム用として通常用いられる、芳香族アミン系老化防止剤、アミン−ケトン系老化防止剤、モノフェノール系老化防止剤、ビスフェノール系老化防止剤、ポリフェノール系老化防止剤、ジチオカルバミン酸塩系老化防止剤、チオウレア系老化防止剤などの老化防止剤を単独、または適宜混合して使用しても良い。老化防止剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して1〜5質量部であることがより好ましく、2〜4.5質量部であることがさらに好ましい。 As an anti-aging agent, an aromatic amine-based anti-aging agent, an amine-ketone anti-aging agent, a monophenol anti-aging agent, a bisphenol anti-aging agent, a polyphenol anti-aging agent, dithiocarbamic acid, which are usually used for rubber Anti-aging agents such as a salt-based anti-aging agent and a thiourea-based anti-aging agent may be used alone or in an appropriate mixture. The content of the anti-aging agent is more preferably 1 to 5 parts by mass and further preferably 2 to 4.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component.
本発明に係るゴム組成物は、ゴムウエットマスターバッチに加えて、必要に応じて、硫黄系加硫剤、加硫促進剤、シリカ、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、加硫促進助剤、加硫遅延剤、有機過酸化物、老化防止剤、ワックスやオイルなどの軟化剤、加工助剤などを、バンバリーミキサー、ニーダー、ロールなどの通常のゴム工業において使用される混練機を用いて混練りすることにより得られる。 In addition to the rubber wet masterbatch, the rubber composition according to the present invention includes a sulfur-based vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, silica, a silane coupling agent, zinc oxide, stearic acid, and a vulcanization acceleration aid as necessary. Agent, vulcanization retarder, organic peroxide, anti-aging agent, softener such as wax and oil, processing aid, etc., using kneading machines used in normal rubber industry such as Banbury mixer, kneader, roll And kneading.
また、上記各成分の配合方法は特に限定されず、硫黄系加硫剤、および加硫促進剤などの加硫系成分以外の配合成分を予め混練してマスターバッチとし、残りの成分を添加してさらに混練する方法、各成分を任意の順序で添加し混練する方法、全成分を同時に添加して混練する方法などのいずれでもよい。 In addition, the blending method of each of the above components is not particularly limited, and a blending component other than a vulcanizing component such as a sulfur vulcanizing agent and a vulcanization accelerator is previously kneaded to obtain a master batch, and the remaining components are added. Any of a method of further kneading, a method of adding and kneading each component in an arbitrary order, a method of adding all components simultaneously and kneading may be used.
上述したとおり、本発明に係るゴムウエットマスターバッチは、充填材が均一に分散し、経時的な充填材の再凝集が抑制されると共に、老化防止性および保存安定性に優れる。したがって、これを用いて製造されたゴム組成物も、やはり充填材が均一に分散し、経時的な充填材の再凝集が抑制されると共に、老化防止性および保存安定性に優れる。特に、このゴム組成物を用いて製造された空気入りタイヤ、具体的にはトレッドゴム、サイドゴム、プライもしくはベルトコーティングゴム、またはビードフィラーゴムに本発明に係るゴム組成物を使用した空気入りタイヤは、充填材が良好に分散したゴム部を有することとなるため、例えば転がり抵抗が低減され、かつ発熱性、耐久性およびゴム強度に優れる。 As described above, in the rubber wet masterbatch according to the present invention, the filler is uniformly dispersed, re-aggregation of the filler over time is suppressed, and the anti-aging property and the storage stability are excellent. Therefore, the rubber composition produced using the same also has the filler uniformly dispersed, the re-aggregation of the filler over time is suppressed, and the anti-aging property and the storage stability are excellent. In particular, a pneumatic tire manufactured using this rubber composition, specifically a pneumatic tire using the rubber composition according to the present invention for tread rubber, side rubber, ply or belt coating rubber, or bead filler rubber, Since the filler has a rubber portion in which the filler is well dispersed, for example, rolling resistance is reduced, and heat generation, durability and rubber strength are excellent.
以下に、この発明の実施例を記載してより具体的に説明する。使用原料および使用装置は以下のとおりである。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The raw materials used and the equipment used are as follows.
(使用原料)
a)充填材
カーボンブラック「N110」;「シースト9」(東海カーボン社製)
b)分散溶媒 水
c)ゴムラテックス溶液
天然ゴム濃縮ラテックス溶液;レヂテックス社製(DRC(Dry Rubber Content)=60%品)を蒸留水で25質量%に希釈したもの
d)凝固剤
タンニン1;縮合型タンニン(ミモザ)(川村通商社製)
タンニン2;加水分解型タンニン(チェストナット)(川村通商社製)
ギ酸(一級85%、10%溶液を希釈して、pH1.2に調整したもの)、「ナカライテスク社製」
e)酸化亜鉛 1号亜鉛華
f)ステアリン酸 日油社製
g)ワックス 日本精鑞社製
h)老化防止剤 6PPD(モンサント社製)
i)硫黄 鶴見化学工業社製
j)加硫促進剤 N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド 「サンセラーCM」(三新化学工業社製)
(Raw materials used)
a) Filler
Carbon black “N110”; “Seast 9” (manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.)
b) Dispersion solvent Water c) Rubber latex solution Natural rubber concentrated latex solution; Reticex (DRC (Dry Rubber Content) = 60% product) diluted to 25% by mass with distilled water d) Coagulant
Tannin 1; condensed tannin (Mimosa) (manufactured by Kawamura Tsusho)
Tannin 2; Hydrolyzed tannin (chestnut) (manufactured by Kawamura Tsusho)
Formic acid (primary 85%, 10% solution diluted to pH 1.2), “manufactured by Nacalai Tesque”
e) Zinc oxide No. 1 zinc white f) Stearic acid made by NOF Corporation g) Wax made by Nippon Seiki Co., Ltd. h) Anti-aging agent 6PPD (made by Monsanto)
i) Sulfur, manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd. j) Vulcanization accelerator N-cyclohexyl-2-benzothiazolesulfenamide "Sunseller CM" (manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.)
(評価)
評価は、各ゴム組成物を所定の金型を使用して、150℃で30分間加熱、加硫して得られたゴムについて行った。
(Evaluation)
The evaluation was performed on rubber obtained by heating and vulcanizing each rubber composition at 150 ° C. for 30 minutes using a predetermined mold.
(粒度分布(90体積%粒径(D90))
工程(I)において製造したスラリー溶液中、ゴムラテックス粒子が付着した充填材のD90を、測定時の吸光度を0.01〜0.1に設定し、島津製作所社製「SALD2200」(CBの屈折率:2.0−0.10i)を使用し、D90(μm)を測定した。
(Particle size distribution (90 vol% particle size (D90))
In the slurry solution produced in the step (I), D90 of the filler to which rubber latex particles are adhered is set to an absorbance at the time of measurement of 0.01 to 0.1, and “SALD2200” (refraction of CB) manufactured by Shimadzu Corporation. D90 (μm) was measured using a ratio: 2.0-0.10i).
(ゴムウエットマスターバッチのムーニー粘度)
実施例1および比較例1については、比較例1の初期のムーニー粘度測定値を100として指数評価を行い、実施例2〜5および比較例2〜3については、比較例2の初期のムーニー粘度測定値を100として指数評価を行い、数値が小さいほどムーニー粘度上昇が小さく、良好であることを意味する。なお、ウエットマスターバッチのムーニー粘度については、JIS K6300−1に準拠して測定を行った。
(Mooney viscosity of rubber wet masterbatch)
For Example 1 and Comparative Example 1, index evaluation was performed using the initial Mooney viscosity measurement value of Comparative Example 1 as 100, and for Examples 2 to 5 and Comparative Examples 2 to 3, the initial Mooney viscosity of Comparative Example 2 was used. Index evaluation is performed with the measured value as 100, and the smaller the numerical value, the smaller the Mooney viscosity increase, which means better. The Mooney viscosity of the wet masterbatch was measured according to JIS K6300-1.
(加硫ゴムの発熱性)
JIS K6265に準じて、製造した加硫ゴムの発熱性を、損失正接tanδにより評価した。なお、tanδは、UBM社製レオスペクトロメーターE4000を使用し、50Hz、80℃、動的歪2%の状態で測定した。実施例1および比較例1については、比較例1の測定値を100として指数評価を行い、実施例2〜5および比較例2〜3については、比較例2の測定値を100として指数評価を行い、数値が小さいほど発熱性が低く、良好であることを意味する。
(Exothermic property of vulcanized rubber)
According to JIS K6265, the exothermic property of the vulcanized rubber produced was evaluated by loss tangent tan δ. Tan δ was measured using a rheometer E4000 manufactured by UBM in a state of 50 Hz, 80 ° C., and dynamic strain of 2%. For Example 1 and Comparative Example 1, index evaluation was performed with the measured value of Comparative Example 1 being 100, and for Examples 2 to 5 and Comparative Examples 2 to 3, index evaluation was performed with the measured value of Comparative Example 2 being 100. The smaller the numerical value, the lower the exotherm and the better.
(加硫ゴムのゴム強度(TB))
JIS3号ダンベルを使用して作製したサンプルをJIS K 6251に準拠して、引張強さ(TB(MPa))を測定した。実施例1および比較例1については、比較例1の測定値を100として指数評価を行い、実施例2〜5および比較例2〜3については、比較例2の測定値を100として指数評価を行い、数値が大きいほど、ゴム強度が高く、良好であることを意味する。
(Rubber strength of vulcanized rubber (TB))
A sample produced using a JIS No. 3 dumbbell was measured for tensile strength (TB (MPa)) according to JIS K 6251. For Example 1 and Comparative Example 1, index evaluation was performed with the measured value of Comparative Example 1 being 100, and for Examples 2 to 5 and Comparative Examples 2 to 3, index evaluation was performed with the measured value of Comparative Example 2 being 100. The higher the numerical value, the higher the rubber strength and the better.
(加硫ゴムの耐疲労性)
製造した加硫ゴムの耐疲労性を、JIS K6260に準拠して評価した。実施例1および比較例1については、比較例1の測定値を100として指数評価を行い、実施例2〜5および比較例2〜3については、比較例2の測定値を100として指数評価を行い、数値が大きいほど良好な耐疲労性を示す。
(Fatigue resistance of vulcanized rubber)
The fatigue resistance of the manufactured vulcanized rubber was evaluated according to JIS K6260. For Example 1 and Comparative Example 1, index evaluation was performed with the measured value of Comparative Example 1 being 100, and for Examples 2 to 5 and Comparative Examples 2 to 3, index evaluation was performed with the measured value of Comparative Example 2 being 100. The higher the value, the better the fatigue resistance.
(老化防止性能)
JIS K6251に準拠した3号型ダンベル試験片を使用し、各ダンベル試験片を2群に分け、その一方を80℃で96時間加熱(老化処理)を行った。老化処理前後のダンベル試験片を用いて、引張試験を行い、破断強度および破断伸びを測定し、それぞれについて、(((老化処理後の物性)/(老化処理前の物性))×100)により変化率(%)を算出した。実施例1および比較例1については、比較例1の測定値を100として指数評価を行い、実施例2〜5および比較例2〜3については、比較例2の測定値を100として指数評価を行い、指数が大きいほど、老化防止性能に優れることを意味する。
(Anti-aging performance)
A No. 3 type dumbbell test piece conforming to JIS K6251 was used, each dumbbell test piece was divided into two groups, and one of them was heated at 80 ° C. for 96 hours (aging treatment). Using dumbbell specimens before and after aging treatment, a tensile test is performed, and breaking strength and breaking elongation are measured. For each, (((physical properties after aging treatment) / (physical properties before aging treatment)) × 100) The rate of change (%) was calculated. For Example 1 and Comparative Example 1, index evaluation was performed with the measured value of Comparative Example 1 being 100, and for Examples 2 to 5 and Comparative Examples 2 to 3, index evaluation was performed with the measured value of Comparative Example 2 being 100. The larger the index, the better the anti-aging performance.
実施例1
0.5質量%に調整した希薄ラテックス水溶液にカーボンブラック50質量部を添加し(水中のカーボンブラックの濃度は5質量%)、これにPRIMIX社製ロボミックスを使用してカーボンブラックを分散させることにより(該ロボミックスの条件:9000rpm、30分)、天然ゴムラテックス粒子が付着したカーボンブラック含有スラリー溶液を製造した(工程(I−(a)))。工程(I−(a))で製造した天然ゴムラテックス粒子が付着したカーボンブラック含有スラリー溶液のD90は48μmであり、工程(I−(a))での天然ゴムラテックス溶液の固形分(ゴム)量(カーボンブラックとの質量比)は1%であった。
Example 1
Add 50 parts by mass of carbon black to a dilute latex aqueous solution adjusted to 0.5% by mass (the concentration of carbon black in water is 5% by mass), and disperse the carbon black using PRIMIX's Robomix. (Conditions for the robotics: 9000 rpm, 30 minutes) to produce a carbon black-containing slurry solution to which the natural rubber latex particles adhered (step (I- (a))). The D90 of the slurry containing carbon black containing the natural rubber latex particles produced in the step (I- (a)) is 48 μm, and the solid content (rubber) of the natural rubber latex solution in the step (I- (a)) The amount (mass ratio with carbon black) was 1%.
次に、工程(I−(a))で製造された天然ゴムラテックス粒子が付着したカーボンブラック含有スラリー溶液に、残りの天然ゴムラテックス溶液(固形分(ゴム)濃度25質量%となるように水を添加して調整されたもの)を、工程(I−(a))で使用した天然ゴムラテックス溶液と合わせて、固形分(ゴム)量で100質量部となるように添加し、次いでSANYO社製家庭用ミキサーSM−L56型を使用して混合し(ミキサー条件11300rpm、30分)、カーボンブラック含有天然ゴムラテックス溶液を製造した(工程(II−(a)))。 Next, to the carbon black-containing slurry solution to which the natural rubber latex particles produced in the step (I- (a)) are attached, water is added so that the remaining natural rubber latex solution (solid content (rubber) concentration is 25% by mass). Was added to the natural rubber latex solution used in the step (I- (a)) to a solid content (rubber) amount of 100 parts by mass, and then SANYO Mixing was performed using a home-made mixer SM-L56 type (mixer conditions 11300 rpm, 30 minutes) to produce a carbon black-containing natural rubber latex solution (step (II- (a))).
工程(II−(a))で製造されたカーボンブラック含有天然ゴムラテックス溶液に、凝固剤としてタンニンおよびギ酸を表1に記載の添加量にて添加し、凝固させた後、乾燥することにより、天然ゴムウエットマスターバッチを製造した(工程(III))。得られた天然ゴムウエットマスターバッチに表1に記載の各種添加剤を配合してゴム組成物とし、その加硫ゴムの物性を測定した。結果を表1に示す。 By adding tannin and formic acid as coagulants in the addition amount shown in Table 1 to the carbon black-containing natural rubber latex solution produced in the step (II- (a)), coagulating and drying, A natural rubber wet masterbatch was produced (step (III)). Various additives shown in Table 1 were blended with the obtained natural rubber wet masterbatch to obtain a rubber composition, and the physical properties of the vulcanized rubber were measured. The results are shown in Table 1.
実施例2〜5
カーボンブラックをあらかじめ水中に分散させた後(水中のカーボンブラックの濃度は5質量%)、天然ゴムラテックス溶液と混合する際に、タンニンおよびギ酸を表2に記載の添加量にて添加し、凝固させた後、乾燥することにより、天然ゴムウエットマスターバッチを製造した。得られた天然ゴムウエットマスターバッチに表2に記載の各種添加剤を配合してゴム組成物とし、その加硫ゴムの物性を測定した。結果を表2に示す。
Examples 2-5
After carbon black is previously dispersed in water (the concentration of carbon black in water is 5% by mass), tannin and formic acid are added in the amounts shown in Table 2 when mixed with the natural rubber latex solution, and coagulated. Then, a natural rubber wet masterbatch was produced by drying. Various additives shown in Table 2 were blended with the obtained natural rubber wet masterbatch to obtain a rubber composition, and the physical properties of the vulcanized rubber were measured. The results are shown in Table 2.
比較例1
カーボンブラックをあらかじめ水中に分散させたスラリー溶液を製造し(水中のカーボンブラックの濃度は5質量%)、これに天然ゴムラテックスを全量添加することにより、カーボンブラック含有天然ゴムラテックス溶液を製造したこと以外は、実施例1と同様の方法により天然ゴムウエットマスターバッチ、ゴム組成物および加硫ゴムを製造した。加硫ゴムの物性を表1に示す。
Comparative Example 1
Producing a slurry solution in which carbon black is dispersed in water in advance (the concentration of carbon black in water is 5% by mass), and adding a whole amount of natural rubber latex to this to produce a carbon black-containing natural rubber latex solution. Except for the above, a natural rubber wet masterbatch, a rubber composition, and a vulcanized rubber were produced in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the physical properties of the vulcanized rubber.
比較例2〜3
タンニンおよびギ酸の添加量を表1に記載の量に変更したこと以外は、実施例2〜5と同様の方法により天然ゴムウエットマスターバッチ、ゴム組成物および加硫ゴムを製造した。加硫ゴムの物性を表2に示す。
Comparative Examples 2-3
A natural rubber wet masterbatch, a rubber composition, and a vulcanized rubber were produced in the same manner as in Examples 2 to 5, except that the addition amounts of tannin and formic acid were changed to the amounts shown in Table 1. Table 2 shows the physical properties of the vulcanized rubber.
表1の結果から、実施例1に係るウエットマスターバッチを含有するゴム組成物の加硫ゴムでは、低発熱性、ゴム強度、耐疲労性および老化防止性能が向上することがわかる。 From the results of Table 1, it can be seen that the vulcanized rubber of the rubber composition containing the wet masterbatch according to Example 1 has improved low heat buildup, rubber strength, fatigue resistance, and anti-aging performance.
表2の結果から、実施例2〜5に係るウエットマスターバッチを含有するゴム組成物の加硫ゴムでは、低発熱性、ゴム強度、耐疲労性および老化防止性能が向上することがわかる。一方、比較例3に係るウエットマスターバッチを含有するゴム組成物の加硫ゴムでは、タンニンの案有料が少ないため、低発熱性、ゴム強度、耐疲労性および老化防止性能が殆ど向上しないことがわかる。
From the results of Table 2, it can be seen that the vulcanized rubber of the rubber composition containing the wet masterbatch according to Examples 2 to 5 improves the low heat buildup, rubber strength, fatigue resistance and anti-aging performance. On the other hand, in the vulcanized rubber of the rubber composition containing the wet masterbatch according to Comparative Example 3, the tannin is less charged, so the low heat build-up, rubber strength, fatigue resistance, and anti-aging performance are hardly improved. Recognize.
Claims (9)
前記充填材を前記分散溶媒中に分散させて充填材含有スラリー溶液を製造する工程(I)と、
前記充填材含有スラリー溶液と前記ゴムラテックス溶液とを混合して、充填材含有ゴムラテックス溶液を製造する工程(II)と、
前記充填材含有ゴムラテックス溶液にタンニンを添加し、凝固させた後、乾燥する工程(III)と、を含むことを特徴とするゴムウエットマスターバッチの製造方法。 A method for producing a rubber wet masterbatch using at least a filler, a dispersion solvent, and a rubber latex solution as raw materials,
A step (I) of producing a filler-containing slurry solution by dispersing the filler in the dispersion solvent;
Step (II) of mixing the filler-containing slurry solution and the rubber latex solution to produce a filler-containing rubber latex solution;
Adding a tannin to the filler-containing rubber latex solution, coagulating and then drying (III), and a method for producing a rubber wet masterbatch.
前記工程(II)が、ゴムラテックス粒子が付着した前記充填材を含有するスラリー溶液と、残りの前記ゴムラテックス溶液とを混合して、ゴムラテックス粒子が付着した前記充填材含有ゴムラテックス溶液を製造する工程(II−(a))である請求項1に記載のゴムウエットマスターバッチの製造方法。 When the step (I) disperses the filler in the dispersion solvent, a slurry solution containing the filler to which rubber latex particles are adhered is added by adding at least a part of the rubber latex solution. A manufacturing step (I- (a)),
In the step (II), the slurry solution containing the filler to which rubber latex particles are adhered is mixed with the remaining rubber latex solution to produce the filler-containing rubber latex solution to which rubber latex particles are adhered. The method for producing a rubber wet masterbatch according to claim 1, which is a step (II- (a)).
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