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JP2022047509A - Method for Producing Cellulose Nanofiber-Containing Rubber Composition - Google Patents

Method for Producing Cellulose Nanofiber-Containing Rubber Composition Download PDF

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JP2022047509A
JP2022047509A JP2021139971A JP2021139971A JP2022047509A JP 2022047509 A JP2022047509 A JP 2022047509A JP 2021139971 A JP2021139971 A JP 2021139971A JP 2021139971 A JP2021139971 A JP 2021139971A JP 2022047509 A JP2022047509 A JP 2022047509A
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water
organic solvent
soluble organic
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JP2021139971A
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直哉 本玉
Naoya Hongyoku
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Sanyo Color Works Ltd
Original Assignee
Sanyo Color Works Ltd
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Abstract

To provide a method capable of efficiently producing a rubber composition which has cellulose nanofibers uniformly dispersed therein and has suitable physical characteristics.SOLUTION: The method for producing a cellulose nanofiber-containing rubber composition includes a step of kneading a rubber component containing an ethylene-propylene-diene rubber, and an unmodified cellulose nanofiber dispersion in the presence of a water-soluble organic solvent having a boiling point of 150°C or higher and 220°C or lower and an SP value of 8.5-11.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、セルロースナノファイバー含有ゴム組成物の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a rubber composition containing cellulose nanofibers.

ゴム組成物において、ゴム成分中に配合される充填剤としてセルロース繊維を含有することに より、得られるゴムの物理的特性を向上させることが知られている(特許文献1)。そのような、セルロース繊維としては、ミクロフィブリル化されたセルロースが挙げられる。しかしながら、一般的にミクロフィブリル化セルロースは、漂白や、ミクロフィブリルユニットどうしの結合力を低下させて、ミクロフィブリルユニットへの解繊効率を高めるといった目的から、リグニンを化学的に除去した木材パルプを原料として用いられており、リグニンを除去した木材パルプから製造されたミクロフィブリル化セルロースは、主としてセルロースに由来する親水性を備えているため、疎水性であるゴム成分となじみが悪い。そのため、ミクロフィブリル化セルロースをそのままゴム成分に配合して繊維強化ゴムを製造しようとすると、繊維の分散性が悪くなり、得られるゴムの物理的特性の向上を抑制してしまうという問題があった。 It is known that the rubber composition contains cellulose fibers as a filler to be blended in the rubber component to improve the physical properties of the obtained rubber (Patent Document 1). Examples of such cellulose fibers include microfibrillated cellulose. However, in general, microfibrillated cellulose is a wood pulp from which lignin is chemically removed for the purpose of bleaching and reducing the binding force between microfibril units to increase the efficiency of defibration into microfibril units. Microfibrillated cellulose, which is used as a raw material and is produced from wood pulp from which lignin has been removed, has hydrophilicity mainly derived from cellulose, and therefore has poor compatibility with the hydrophobic rubber component. Therefore, if an attempt is made to produce a fiber-reinforced rubber by directly blending microfibrillated cellulose into a rubber component, there is a problem that the dispersibility of the fiber deteriorates and the improvement of the physical properties of the obtained rubber is suppressed. ..

例えば、特許文献1には、平均繊維径が0.5μm未満のセルロース系繊維と、ゴムラテックスと、を撹拌混合して得られるゴム/セルロース系繊維のマスターバッチが記載されており、その製造方法として、平均繊維径が0.5μm未満のセルロース系繊維を水中でフィブリル化させた分散液と、ゴムラテックスと、を混合して乾燥させることにより、セルロース系繊維をゴム中に均一に分散させたゴム/セルロース系繊維のマスターバッチが作製されている。
しかしながら、乳化重合で合成されるジエン系ゴムと異なり、エチレンプロピレンジエンゴムは炭化水素系溶媒中で合成されるため、エチレンプロピレンジエンゴムのラテックス水分散液は市場にほとんど流通せず、上記の製造手法が利用できない。
For example, Patent Document 1 describes a master batch of a rubber / cellulosic fiber obtained by stirring and mixing a cellulosic fiber having an average fiber diameter of less than 0.5 μm and a rubber latex, and a method for producing the same. As a result, the cellulosic fibers were uniformly dispersed in the rubber by mixing and drying a dispersion liquid in which cellulosic fibers having an average fiber diameter of less than 0.5 μm were fibrillated in water and rubber latex. A master batch of rubber / cellulosic fibers has been produced.
However, unlike the diene-based rubber synthesized by emulsion polymerization, ethylene propylene diene rubber is synthesized in a hydrocarbon-based solvent, so that the latex aqueous dispersion of ethylene propylene diene rubber is hardly distributed in the market, and the above-mentioned production The method is not available.

また、特許文献2には、トルエンに機械的解繊手段によって製造されたセルロース微細繊維を分散させた分散体と、トルエンにエチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)を溶解させた溶液とを混合し、トルエンを気化させてセルロース微細繊維/EPDMのマスターバッチを作製し、次いでEPDMを素練りすると共に、そこにマスターバッチを投入して混練して最終的に未架橋ゴム組成物を作製することが記載されている(実施例3-1)。
しかしながら、トルエンのように非水溶性有機溶剤を用いる場合は、セルロースナノファイバーの製造時からトルエンを使用しなければ一般的にトルエン溶媒中でセルロースナノファイバーは分散せず凝集してしまう。ディスクミルや高圧分散等の機械解繊はセルロースの解繊時に発熱が発生するため、トルエンのような引火点の低い有機溶剤を用いる場合、非常に危険を伴う。
Further, in Patent Document 2, a dispersion in which cellulose fine fibers produced by mechanical defibration means are dispersed in toluene and a solution in which ethylene propylene diene rubber (EPDM) is dissolved in toluene are mixed and toluene is used. It is described that a master batch of cellulose fine fibers / EPDM is prepared by vaporizing, and then EPDM is kneaded and the master batch is put into the master batch and kneaded to finally prepare an uncrosslinked rubber composition. (Example 3-1).
However, when a water-insoluble organic solvent such as toluene is used, the cellulose nanofibers generally do not disperse and aggregate in the toluene solvent unless toluene is used from the time of producing the cellulose nanofibers. Mechanical defibration such as disc mills and high-pressure dispersion generates heat when defibrating cellulose, which is extremely dangerous when an organic solvent having a low flash point such as toluene is used.

また、セルロースナノファイバーは、水分散液として市場に提供されているが、水分散液から水を除去する乾燥工程においてセルロースナノファイバーは水素結合を形成して凝集するため、ゴム成分や樹脂成分との複合化過程において、セルロースナノファイバーが高度に解繊された状態で存在できず、複合材料をセルロースナノファイバーによって十分に補強することができなかった。
そこで、セルロースナノファイバー水分散液とゴムラテックス又は樹脂エマルジョンとを混合する方法が提案されている(特許文献3、4)。
しかしながら、これらの方法で製造された複合材料は、ゴムラテックス又は樹脂エマルジョンの特性に影響されることがあった。また、ゴムラテックス又は樹脂エマルジョンとして市場に流通していないゴムや樹脂への適用ができなかった。
In addition, cellulose nanofibers are offered on the market as an aqueous dispersion, but since cellulose nanofibers form hydrogen bonds and aggregate in the drying step of removing water from the aqueous dispersion, they can be combined with rubber components and resin components. In the compounding process of, the cellulose nanofibers could not exist in a highly deflated state, and the composite material could not be sufficiently reinforced by the cellulose nanofibers.
Therefore, a method of mixing a cellulose nanofiber aqueous dispersion with a rubber latex or a resin emulsion has been proposed (Patent Documents 3 and 4).
However, the composite materials produced by these methods may be affected by the properties of the rubber latex or resin emulsion. In addition, it could not be applied to rubber or resin that is not on the market as rubber latex or resin emulsion.

特開2006-206864号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-206864 特開2019-163861号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-163861 特開2015-98576号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-98576 特開2016-29169号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-29169

そこで、本発明の目的とするところは、セルロースナノファイバーが均一に分散されており、好適な物理特性を有するゴム組成物を効率よく製造することができる方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method capable of efficiently producing a rubber composition in which cellulose nanofibers are uniformly dispersed and have suitable physical characteristics.

本発明者らは、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)を含有するゴム成分を用いたゴム組成物中に未変性セルロースナノファイバーを十分に分散させる技術開発を目的として鋭意検討した結果、溶剤として、沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤を用いることで、ゴム組成物中にセルロースナノファイバーを非常に均一にかつ効率よく分散させることができ、そして得られるゴム組成物が好適な物理特性を有することを見出して本発明を完成するにいたった。
また、SP値が10以上の水溶性有機溶剤とSP値が9以下の非水溶性有機溶剤との混合溶剤であって、前記水溶性有機溶剤及び前記非水溶性有機溶剤の少なくとも一方の溶剤の沸点が150℃以上220℃以下であり、前記混合溶剤のSP値が8.5~11である混合溶剤を用いることでも、ゴム組成物中にセルロースナノファイバーを非常に均一にかつ効率よく分散させることができ、そして得られるゴム組成物が好適な物理特性を有することを見出して本発明を完成するにいたった。
As a result of diligent studies for the purpose of developing a technique for sufficiently dispersing unmodified cellulose nanofibers in a rubber composition using a rubber component containing ethylene propylene diene rubber (EPDM), the present inventors have made a boiling point as a solvent. By using a water-soluble organic solvent having an SP value of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11, cellulose nanofibers can be dispersed very uniformly and efficiently in the rubber composition, and can be obtained. They have found that the rubber composition has suitable physical properties and have completed the present invention.
Further, it is a mixed solvent of a water-soluble organic solvent having an SP value of 10 or more and a water-insoluble organic solvent having an SP value of 9 or less, and is a solvent of at least one of the water-soluble organic solvent and the water-insoluble organic solvent. Even when a mixed solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of the mixed solvent of 8.5 to 11 is used, the cellulose nanofibers are dispersed very uniformly and efficiently in the rubber composition. It was possible, and the resulting rubber composition was found to have suitable physical properties, which led to the completion of the present invention.

本発明の第一の実施形態は、沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤の存在下で、
EPDMを含むゴム成分と、
未変性セルロースナノファイバー分散体とを混練する工程を有する、
セルロースナノファイバー含有ゴム組成物の製造方法に関する。
The first embodiment of the present invention is in the presence of a water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11.
With rubber components containing EPDM,
It has a step of kneading with an unmodified cellulose nanofiber dispersion.
The present invention relates to a method for producing a rubber composition containing cellulose nanofibers.

前記第一の実施形態では、EPDMを含むゴム成分を沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤で膨潤させる工程、及び
膨潤されたゴム成分と未変性セルロースナノファイバー分散体とを混練する工程
を有してもよい。
In the first embodiment, the step of swelling the rubber component containing EPDM with a water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11, and the swollen rubber component and unmodified cellulose. It may have a step of kneading with the nanofiber dispersion.

前記第一の実施形態では、沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤で膨潤された、EPDMを含むゴム成分と、
沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤と、
未変性セルロースナノファイバー分散体と
を混練する工程を有してもよい。
In the first embodiment, a rubber component containing EPDM, which is swollen with a water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11, is used.
A water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11
It may have a step of kneading with an unmodified cellulose nanofiber dispersion.

前記第一の実施形態では、前記沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤が、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤及びエステル系溶剤からなる群より選ばれる1種以上であってもよい。 In the first embodiment, the water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11 is selected from the group consisting of alcohol-based solvents, ether-based solvents and ester-based solvents1. It may be more than a seed.

前記第一の実施形態では、前記未変性セルロースナノファイバー分散体が、沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤の分散体であってもよい。 In the first embodiment, the unmodified cellulose nanofiber dispersion may be a dispersion of a water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11.

また、本発明の第二の実施形態は、SP値が10以上の水溶性有機溶剤とSP値が9以下の非水溶性有機溶剤との混合溶剤であって、前記水溶性有機溶剤及び前記非水溶性有機溶剤の少なくとも一方の溶剤の沸点が150℃以上220℃以下であり、前記混合溶剤のSP値が8.5~11である混合溶剤の存在下で、
エチレンプロピレンジエンゴムを含むゴム成分と、
未変性セルロースナノファイバー分散体とを混練する工程を有する、セルロースナノファイバー含有ゴム組成物の製造方法に関する。
Further, the second embodiment of the present invention is a mixed solvent of a water-soluble organic solvent having an SP value of 10 or more and a water-insoluble organic solvent having an SP value of 9 or less, wherein the water-soluble organic solvent and the non-water-soluble organic solvent are used. In the presence of a mixed solvent in which the boiling point of at least one of the water-soluble organic solvents is 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and the SP value of the mixed solvent is 8.5 to 11.
With rubber components including ethylene propylene diene rubber,
The present invention relates to a method for producing a cellulose nanofiber-containing rubber composition, which comprises a step of kneading with an unmodified cellulose nanofiber dispersion.

前記第二の実施形態では、エチレンプロピレンジエンゴムを含むゴム成分を前記混合溶剤で膨潤させる工程、及び
膨潤されたゴム成分と未変性セルロースナノファイバー分散体とを混練する工程
を有してもよい。
The second embodiment may include a step of swelling the rubber component containing ethylene propylene diene rubber with the mixed solvent, and a step of kneading the swelled rubber component with the unmodified cellulose nanofiber dispersion. ..

前記第二の実施形態では、前記混合溶剤で膨潤された、エチレンプロピレンジエンゴムを含むゴム成分と、
前記混合溶剤と、
未変性セルロースナノファイバー分散体と
を混練する工程を有してもよい。
In the second embodiment, the rubber component containing ethylene propylene diene rubber swollen with the mixed solvent is used.
With the mixed solvent
It may have a step of kneading with an unmodified cellulose nanofiber dispersion.

前記第二の実施形態では、前記水溶性有機溶剤がN-メチルピロリドン又は1-メトキシ-2-プロパノールであり、前記非水溶性有機溶剤が酢酸ブチル又はメトキシブチルアセテートであってもよい。 In the second embodiment, the water-soluble organic solvent may be N-methylpyrrolidone or 1-methoxy-2-propanol, and the water-insoluble organic solvent may be butyl acetate or methoxybutyl acetate.

前記第二の実施形態では、前記未変性セルロースナノファイバー分散体が、前記混合溶剤の分散体であってもよい。 In the second embodiment, the unmodified cellulose nanofiber dispersion may be a dispersion of the mixed solvent.

前記第一又は前記第二の実施形態では、前記未変性セルロースナノファイバーの平均繊維径が20~1000nmであってもよい。 In the first or second embodiment, the average fiber diameter of the unmodified cellulose nanofibers may be 20 to 1000 nm.

前記第一又は前記第二の実施形態では、前記沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤又は前記混合溶剤で膨潤され、かつ、未変性セルロースナノファイバーが分散されているゴム成分から1重量%以下となるように前記水溶性有機溶剤又は前記混合溶剤を除去する工程を有してもよい。 In the first or second embodiment, the unmodified cellulose nanofibers swollen with the water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11 or the mixed solvent are obtained. It may have a step of removing the water-soluble organic solvent or the mixed solvent so as to be 1% by weight or less from the dispersed rubber component.

前記第一又は前記第二の実施形態では、セルロースナノファイバー含有ゴム組成物中の未変性セルロースナノファイバーの固形分濃度が3~30phrであってもよい。 In the first or second embodiment, the solid content concentration of the unmodified cellulose nanofibers in the cellulose nanofiber-containing rubber composition may be 3 to 30 phr.

本発明によれば、前記第一又は前記第二の実施形態のいずれであっても、未変性セルロースナノファイバーをゴム組成物中に非常に均一にかつ効率よく分散させることができる。そして、得られるゴム組成物を架橋して得られたゴム成形物は、ゴム硬度が高く、弾性もあるため、好適な物理特性を有するものである。 According to the present invention, the unmodified cellulose nanofibers can be dispersed very uniformly and efficiently in the rubber composition in either the first or the second embodiment. The rubber molded product obtained by cross-linking the obtained rubber composition has high rubber hardness and elasticity, and therefore has suitable physical characteristics.

以下、本発明に係るセルロースナノファイバー含有ゴム組成物の製造方法の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of a method for producing a cellulose nanofiber-containing rubber composition according to the present invention will be described.

(第一の実施形態)
本発明の第一の実施形態に係るセルロースナノファイバー含有ゴム組成物の製造方法(以下、第一の実施形態に係る製造方法ともいう)は、
沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤の存在下で、
EPDMを含むゴム成分と、
未変性セルロースナノファイバー分散体とを混練する工程を有する。
(First embodiment)
The method for producing a cellulose nanofiber-containing rubber composition according to the first embodiment of the present invention (hereinafter, also referred to as the production method according to the first embodiment) is
In the presence of a water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11.
With rubber components containing EPDM,
It has a step of kneading with an unmodified cellulose nanofiber dispersion.

第一の実施形態に係る製造方法では、前記のように、溶剤として、沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤を用いることで、ゴム組成物中に未変性セルロースナノファイバーが非常に均一にかつ効率よく分散することができ、得られるゴム組成物を架橋処理して得られたゴム成形物は、ゴム硬度が高く、弾性もあるため、好適な物理特性を有するものになる。 In the production method according to the first embodiment, as described above, a water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11 is used in the rubber composition. Unmodified cellulose nanofibers can be dispersed very uniformly and efficiently, and the rubber molded product obtained by cross-linking the obtained rubber composition has high rubber hardness and elasticity, so that it is suitable physics. It will have characteristics.

第一の実施形態に係る製造方法で用いる沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤は、沸点が150℃以上であることで、ゴム成分と未変性セルロースナノファイバーとを混錬時でも気化しにくく、ゴム成分中において未変性セルロースナノファイバーが十分に分散し易くなる。また、有機溶剤が水溶性であることで、未変性セルロースナノファイバーの凝集が抑制され、SP値が8.5~11であることで、EPDMを含むゴム成分を膨潤し易くなり、未変性セルロースナノファイバーがゴム成分中で分散し易くすることができる。
なお、使用する有機溶剤として、沸点150℃以上220℃以下の範囲、SP値8.5~11の範囲あるいは水溶性のいずれかの物性が外れた場合には、後述の比較例に記載のように、ゴム硬度が低くなったり、ゴム成分中における未変性セルロースナノファイバーの分散性が悪くなったり、ゴム組成物を混練し難くなり、生産性が悪くという傾向がある。
したがって、前記第一の実施形態に係る製造方法において、前記の特定の範囲の沸点及びSP値を有する水溶性有機溶剤を用いることは、所定の物理特性を有するゴム組成物(以下、第一ゴム組成物)を得るために必要である。
The water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11 used in the production method according to the first embodiment has a rubber component and unmodified cellulose having a boiling point of 150 ° C. or higher. It is difficult to vaporize the nanofibers even during kneading, and the unmodified cellulose nanofibers are easily sufficiently dispersed in the rubber component. Further, since the organic solvent is water-soluble, the aggregation of the unmodified cellulose nanofibers is suppressed, and when the SP value is 8.5 to 11, the rubber component containing EPDM is easily swelled, and the unmodified cellulose is easily swelled. Nanofibers can be easily dispersed in the rubber component.
If the organic solvent to be used has a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower, an SP value of 8.5 to 11, or any of the water-soluble physical properties is out of the range, as described in the comparative example below. In addition, the rubber hardness tends to be low, the dispersibility of the unmodified cellulose nanofibers in the rubber component is poor, the rubber composition is difficult to knead, and the productivity tends to be poor.
Therefore, in the production method according to the first embodiment, using a water-soluble organic solvent having the boiling point and SP value in the specific range is to use a rubber composition having predetermined physical characteristics (hereinafter, first rubber). It is necessary to obtain the composition).

前記SP値は、溶解パラメーター(Solubility Parameter)をいい、本発明ではHSPiP ver.5.2.06 によって計算した値を用いている。 The SP value refers to a solubility parameter, and in the present invention, the value calculated by HSPiP ver.5.2.06 is used.

沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤としては、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤、エステル系溶剤等が挙げられる。
前記アルコール系溶剤としては、例えば、3-メトキシブタノール、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール、ダイアセトンアルコール等が挙げられる。
前記エーテル系溶剤としては、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールn-プロピルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル等が挙げられる。
前記エステル系溶剤としては、例えば、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル等が挙げられる。
前記水溶性有機溶剤は、単独で又は2種以上を混合して用いてもよい。
前記水溶性有機溶剤の種類としては、特に限定はないが、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノールは水比率20%以上で引火点が消滅するため、安全に製造することができる。
Examples of the water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11 include alcohol-based solvents, ether-based solvents, ester-based solvents and the like.
Examples of the alcohol solvent include 3-methoxybutanol, 3-methoxy-3-methyl-1-butanol, diacetone alcohol and the like.
Examples of the ether-based solvent include diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monoterriary butyl ether, dipropylene glycol methyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, and propylene glycol n-propyl ether. , Triethylene glycol dimethyl ether and the like.
Examples of the ester solvent include diethylene glycol monoethyl ether acetate and ethyl lactate.
The water-soluble organic solvent may be used alone or in combination of two or more.
The type of the water-soluble organic solvent is not particularly limited, but 3-methoxy-3-methyl-1-butanol can be safely produced because the flash point disappears when the water ratio is 20% or more.

また、前記第一の実施形態に係る製造方法において、前記沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤以外の他の水溶性有機溶剤を併用してもよい。 Further, in the production method according to the first embodiment, a water-soluble organic solvent other than the water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11 may be used in combination. ..

前記他の水溶性有機溶剤としては、例えば、N-メチルピロリドン(沸点202℃、SP値11.5)、1-メトキシ-2-プロパノール(沸点120℃、SP値10.2)、プロピレングリコール(沸点188℃、SP値14.5)、ピリジン(沸点115℃、SP値15.1)、アセトニトリル(沸点82℃、SP値12.2)、イソプロピルアルコール(沸点82℃、SP値13.3)、エチルアルコール(沸点78℃、SP値13.3)、メチルアルコール(沸点65℃、SP値14.7)等が挙げられる。 Examples of the other water-soluble organic solvent include N-methylpyrrolidone (boiling point 202 ° C., SP value 11.5), 1-methoxy-2-propanol (boiling point 120 ° C., SP value 10.2), and propylene glycol ( Boiling point 188 ° C., SP value 14.5), pyridine (boiling point 115 ° C., SP value 15.1), acetonitrile (boiling point 82 ° C., SP value 12.2), isopropyl alcohol (boiling point 82 ° C., SP value 13.3) , Ethyl alcohol (boiling point 78 ° C., SP value 13.3), methyl alcohol (boiling point 65 ° C., SP value 14.7) and the like.

前記沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤に対して前記他の水溶性有機溶剤を併用する場合、得られる混合溶剤のSP値が8.5~10.1の範囲内になればよく、混合する有機溶剤同士の比率については特に限定はない。 When the other water-soluble organic solvent is used in combination with the water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11, the SP value of the obtained mixed solvent is 8.5 to 10 The ratio may be within the range of .1 and the ratio of the organic solvents to be mixed is not particularly limited.

なお、本発明において膨潤とは、前記水溶性有機溶剤がゴム成分のポリマー分子の間に入り込み、分子間を広げようとする力と、架橋された網目の弾性とが釣り合った状態をいう。膨潤は、水溶性有機溶剤とゴム成分のポリマーとの親和性に依存し、両者の親和性がよいほど膨潤が大きくなる。 In the present invention, the swelling refers to a state in which the force of the water-soluble organic solvent entering between the polymer molecules of the rubber component and trying to widen the molecules and the elasticity of the crosslinked mesh are balanced. The swelling depends on the affinity between the water-soluble organic solvent and the polymer of the rubber component, and the better the affinity between the two, the greater the swelling.

前記第一の実施形態に係る製造方法で用いるゴム成分は、第一ゴム組成物の主成分であり、ジエン系ゴムのようにラテックスゴムを利用できない固形のEPDMを含有するものである。 The rubber component used in the production method according to the first embodiment is the main component of the first rubber composition and contains solid EPDM in which latex rubber cannot be used, such as diene-based rubber.

EPDMとともに使用できるゴム成分としては、SP値8.5~11の水溶性有機溶剤に膨潤する固形のゴムであればよく、特に限定はないが、例えば、天然ゴム、合成ジエン系ゴム、及び天然ゴムと合成ジエン系ゴムとの混合物、並びにこれら以外の非ジエン系ゴムが挙げられる。 The rubber component that can be used together with EPDM may be a solid rubber that swells in a water-soluble organic solvent having an SP value of 8.5 to 11, and is not particularly limited. For example, natural rubber, synthetic diene rubber, and natural rubber. Examples thereof include a mixture of rubber and synthetic diene-based rubber, and non-diene-based rubber other than these.

天然ゴムとしては、天然ゴムラテックス、技術的格付けゴム(TSR)、スモークドシート(RSS)、ガタパーチャ、杜仲由来天然ゴム、グアユール由来天然ゴム、ロシアンタンポポ由来天然ゴム、樹脂成分発酵ゴム等が挙げられる。またこれら天然ゴムを変性した、エポキシ化天然ゴム、メタクリル酸変性天然ゴム、スチレン変性天然ゴム等の変性天然ゴム等も、本発明の天然ゴムに含まれる。 Examples of the natural rubber include natural rubber latex, technically rated rubber (TSR), smoked sheet (RSS), gutta-percha, natural rubber derived from Tochu, natural rubber derived from guayule, natural rubber derived from Russian dandelion, and resin component fermented rubber. Further, the natural rubber of the present invention also includes modified natural rubber such as epoxidized natural rubber, methacrylic acid-modified natural rubber, and styrene-modified natural rubber modified from these natural rubbers.

合成ジエン系ゴムとしては、スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、イソプレンゴム(IR)、ニトリルゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、スチレン-イソプレン-スチレンブロック共重合体(SIS)、スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体(SBS)、エチレン-α-オレフィン共重合ゴム(SPO)、エチレン-α-オレフィン-ジエン共重合ゴム、及びこれらの変性合成ジエン系ゴムが挙げられる。変性合成ジエン系ゴムには、主鎖変性、片末端変性、両末端変性等の変性手法によるジエン系ゴムが包含される。ここで、変性合成ジエン系ゴムの変性官能基としては、エポキシ基、アミノ基、アルコキシ基、水酸基、アルコキシシリル基、ポリエーテル基、カルボキシル基等の各種官能基が挙げられ、これら官能基は1種又は2種以上が変性合成ジエン系ゴムに含まれていてもよい。 Examples of the synthetic diene-based rubber include styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), butadiene rubber (BR), isoprene rubber (IR), nitrile rubber (NBR), chloroprene rubber (CR), and styrene-isoprene-styrene block co-weight. Combined (SIS), styrene-butadiene-styrene block copolymer (SBS), ethylene-α-olefin copolymer rubber (SPO), ethylene-α-olefin-diene copolymer rubber, and modified synthetic diene-based rubbers thereof. Can be mentioned. The modified synthetic diene-based rubber includes a diene-based rubber obtained by a modification method such as main chain modification, single-ended modification, and double-ended modification. Here, examples of the modified functional group of the modified synthetic diene rubber include various functional groups such as an epoxy group, an amino group, an alkoxy group, a hydroxyl group, an alkoxysilyl group, a polyether group and a carboxyl group, and these functional groups are 1 The seed or two or more may be contained in the modified synthetic diene rubber.

合成ジエン系ゴムの製造方法は、特に制限はなく、乳化重合、溶液重合、ラジカル重合、アニオン重合、カチオン重合等が挙げられる。また、合成ジエン系ゴムのガラス転移点においても、特に制限はない。 The method for producing the synthetic diene rubber is not particularly limited, and examples thereof include emulsion polymerization, solution polymerization, radical polymerization, anionic polymerization, and cationic polymerization. Further, the glass transition point of the synthetic diene rubber is not particularly limited.

前記第一の実施形態に係る製造方法で用いるセルロースナノファイバー分散体は、未変性セルロースナノファイバーが分散された液状物である。 The cellulose nanofiber dispersion used in the production method according to the first embodiment is a liquid substance in which unmodified cellulose nanofibers are dispersed.

前記未変性セルロースナノファイバーとは、原料植物から得られるセルロースナノファイバーに対して改質するための変性処理を加えていないものをいう。
セルロースナノファイバーは、植物繊維を細かくほぐすことで得られる植物細胞壁の骨格成分で構成されたセルロースを由来とする繊維材料である。セルロースナノファイバーの原料植物としては、例えば、木材、竹、稲、じゃがいも、サトウキビ、水草、海藻等が挙げられる。
また、セルロースナノファイバーは、セルロースのみからなるものであってもよいし、リグニンを含有するリグノセルロースナノファイバーであってもよい。
これらの未変性セルロースナノファイバーは、2種以上を混合して用いてもよい。
The unmodified cellulose nanofibers are those that have not been subjected to a modification treatment for modifying cellulose nanofibers obtained from a raw material plant.
Cellulose nanofibers are fiber materials derived from cellulose composed of skeletal components of plant cell walls obtained by finely loosening plant fibers. Examples of raw material plants for cellulose nanofibers include wood, bamboo, rice, potatoes, sugar cane, aquatic plants, and seaweeds.
Further, the cellulose nanofibers may be composed of cellulose alone or may be lignocellulosic nanofibers containing lignin.
Two or more kinds of these unmodified cellulose nanofibers may be mixed and used.

前記未変性セルロースナノファイバーは、平均繊維径が1000nm以下のものであればよいが、第一ゴム組成物中に分散し易く、また、好適な強度及び弾性を得られ易い観点から、50~500nmであることが好ましい。
また、前記未変性セルロースナノファイバーの繊維長としては、第一ゴム組成物中に分散し易く、また、好適な強度及び弾性を得られ易い観点から、1~1000μmであることが好ましい。
本発明における前記平均繊維径や繊維長は、走査電子顕微鏡や原子間力顕微鏡によって測定することができる。
The unmodified cellulose nanofibers may have an average fiber diameter of 1000 nm or less, but from the viewpoint of being easily dispersed in the first rubber composition and easily obtaining suitable strength and elasticity, the unmodified cellulose nanofibers have a diameter of 50 to 500 nm. Is preferable.
The fiber length of the unmodified cellulose nanofibers is preferably 1 to 1000 μm from the viewpoint that it is easy to disperse in the first rubber composition and it is easy to obtain suitable strength and elasticity.
The average fiber diameter and fiber length in the present invention can be measured by a scanning electron microscope or an atomic force microscope.

前記第一の実施形態に係る製造方法において、前記セルロースナノファイバー分散体としては、沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤の分散体が挙げられる。
セルロースナノファイバー分散体中の未変性セルロースナノファイバーの含有量としては、特に限定はないが、1~30重量%に調整されていればよい。
In the production method according to the first embodiment, examples of the cellulose nanofiber dispersion include a dispersion of a water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11.
The content of the unmodified cellulose nanofibers in the cellulose nanofiber dispersion is not particularly limited, but may be adjusted to 1 to 30% by weight.

セルロースナノファイバーを、沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤に分散させる方法としては、公知の手法であればよく、特に限定はない。
また、セルロースナノファイバーを水に分散させ、次いで、水を沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤に置換して、セルロースナノファイバー分散体を作製してもよい。
The method for dispersing the cellulose nanofibers in a water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11 may be any known method and is not particularly limited.
Further, the cellulose nanofibers are dispersed in water, and then the water is replaced with a water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11, to prepare a cellulose nanofiber dispersion. May be good.

前記第一の実施形態に係る製造方法において、水溶性有機溶剤が膨潤しているEPDMを含むゴム成分と、セルロースナノファイバー分散体とを混練して、未変性セルロースナノファイバーを分散させる方法としては、例えば、
1-1)EPDMを含むゴム成分と沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤に分散されたセルロースナノファイバー分散体とを混練する工程を含む方法、
2-1)EPDMを含むゴム成分を沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤で膨潤させる工程、及び
膨潤されたゴム成分とセルロースナノファイバー分散体とを混練する工程を含む方法、
In the production method according to the first embodiment, as a method of kneading a rubber component containing EPDM in which a water-soluble organic solvent is swollen and a cellulose nanofiber dispersion to disperse unmodified cellulose nanofibers. ,for example,
1-1) A method comprising a step of kneading a rubber component containing EPDM and a cellulose nanofiber dispersion dispersed in a water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11.
2-1) A step of swelling a rubber component containing EPDM with a water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11, and a step of swelling the rubber component and a cellulose nanofiber dispersion. Methods involving kneading steps,

具体的には、1-1)の方法としては、混練機で素練りしているEPDMを含むゴム成分に、沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤に分散されたセルロースナノファイバー分散体を投入し、これらを混錬しながら前記水溶性有機溶剤を気化させる方法が挙げられる。
また、2-1)の方法としては、混練機で素練りしているEPDMを含むゴム成分に、沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤を投入し、それらを混練しながら、ゴム成分を膨潤させ、次いで、沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤に分散されたセルロースナノファイバー分散体を投入し、これらを混錬しながら前記水溶性有機溶剤を気化させる方法が挙げられる。
また、2-1)の方法において、混練装置の種類や水溶性有機溶剤の種類によっては、沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤を投入し、それらを混練しながら、ゴム成分を膨潤させる工程は省くことができる。
なお、ゴム成分と混練する水溶性有機溶剤と、セルロースナノファイバー分散体に使用する水溶性有機溶剤とは、種類が同じであっても異なっていてもよい。
Specifically, as the method 1-1), a water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11 is added to a rubber component containing EPDM kneaded with a kneader. Examples thereof include a method in which the cellulose nanofiber dispersion dispersed in the above is charged and the water-soluble organic solvent is vaporized while kneading the dispersion.
In addition, as the method of 2-1), a water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11 is added to the rubber component containing EPDM kneaded by the kneader. The rubber component was swelled while kneading them, and then the cellulose nanofiber dispersion dispersed in a water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11 was added. A method of vaporizing the water-soluble organic solvent while kneading the rubber can be mentioned.
Further, in the method of 2-1), depending on the type of the kneading device and the type of the water-soluble organic solvent, a water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11 is added. The step of swelling the rubber component while kneading can be omitted.
The water-soluble organic solvent kneaded with the rubber component and the water-soluble organic solvent used for the cellulose nanofiber dispersion may be of the same type or different.

前記混練機としては、密閉式混合機(バンバリーミキサー、ショーミキサー、ニーダー混合機等)、ロール、押出機(ゴルドンプラスチケーター、トランスファーミキサー、キャビティトランスファーミキサー、ピンタイプミキサー、ツインスクリュータイプエクストルーダー等)等が挙げられる。 The kneader includes a closed mixer (Banbury mixer, show mixer, kneader mixer, etc.), roll, extruder (Gordon plastic mixer, transfer mixer, cavity transfer mixer, pin type mixer, twin screw type extruder, etc.). And so on.

前記ゴム成分を膨潤させる温度条件として、ゴム成分が架橋しない温度であればよく、ゴム成分の種類により適宜調整すればよく、特に限定はないが、80~130℃が好ましい。
また、前記ゴム成分を膨潤させる混練時間については、特に限定はない。
The temperature condition for swelling the rubber component may be any temperature as long as the rubber component does not crosslink, and may be appropriately adjusted depending on the type of the rubber component. The temperature is not particularly limited, but is preferably 80 to 130 ° C.
Further, the kneading time for swelling the rubber component is not particularly limited.

前記混練しながら水溶性有機溶剤を気化させる温度条件としては、ゴム成分が架橋しない温度であればよく、特に限定はないが、100~150℃が好ましい。
また、前記混練は、第一ゴム組成物の周囲に水溶性有機溶剤が確認できないようになるまで続ければよく、具体的な時間については特に限定はないが、1~3時間であればよい。
更に混錬機と有機溶剤回収装置併用することで、水溶性有機溶剤を回収することができ、再生することで環境に優しく、コスト削減につながる。
The temperature condition for vaporizing the water-soluble organic solvent while kneading may be any temperature as long as the rubber component does not crosslink, and is not particularly limited, but is preferably 100 to 150 ° C.
Further, the kneading may be continued until a water-soluble organic solvent cannot be confirmed around the first rubber composition, and the specific time is not particularly limited, but may be 1 to 3 hours.
Furthermore, by using the kneader and the organic solvent recovery device together, the water-soluble organic solvent can be recovered, and the regeneration is environmentally friendly and leads to cost reduction.

(第二の実施形態)
本発明の第二の実施形態に係るセルロースナノファイバー含有ゴム組成物の製造方法(以下、第二の実施形態に係る製造方法ともいう)は、
SP値が10以上の水溶性有機溶剤とSP値が9以下の非水溶性有機溶剤との混合溶剤(以下、第二実施形態の混合溶剤ともいう)であって、前記水溶性有機溶剤及び前記非水溶性有機溶剤の少なくとも一方の溶剤の沸点が150℃以上220℃以下であり、前記混合溶剤のSP値が8.5~11である混合溶剤の存在下で、
エチレンプロピレンジエンゴムを含むゴム成分と、
未変性セルロースナノファイバー分散体とを混練する工程を有する。
(Second embodiment)
The method for producing a cellulose nanofiber-containing rubber composition according to a second embodiment of the present invention (hereinafter, also referred to as a production method according to the second embodiment) is
A mixed solvent of a water-soluble organic solvent having an SP value of 10 or more and a water-insoluble organic solvent having an SP value of 9 or less (hereinafter, also referred to as a mixed solvent of the second embodiment), wherein the water-soluble organic solvent and the above-mentioned In the presence of a mixed solvent in which the boiling point of at least one of the water-insoluble organic solvents is 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and the SP value of the mixed solvent is 8.5 to 11.
With rubber components including ethylene propylene diene rubber,
It has a step of kneading with an unmodified cellulose nanofiber dispersion.

第二の実施形態に係る製造方法では、前記のような特定の物性を有する水溶性有機溶剤と特定の物性を有する非水溶性有機溶剤とを混合し、得られる混合溶剤のSP値を8.5~11に調整することで、ゴム成分と未変性セルロースナノファイバーとを混錬時でも溶剤が気化しにくく、ゴム成分中において未変性セルロースナノファイバーが十分に分散し易くなり、また、未変性セルロースナノファイバーの凝集が抑制され、EPDMを含むゴム成分を膨潤し易くなり、未変性セルロースナノファイバーがゴム成分中で分散し易くすることができる。したがって、第一の実施形態と同様に、第二の実施形態に係る製造方法で得られるゴム組成物(以下、第二ゴム組成物)を架橋処理して得られたゴム成形物は、ゴム硬度が高く、弾性もあるため、好適な物理特性を有するものになる。
なお、第二の実施形態に係る製造方法において、前記水溶性有機溶剤のSP値の上限値及び前記非水溶性有機溶剤のSP値の下限値については、前記第二実施形態の混合溶剤のSP値を特定の範囲に調整できればよく、特に限定はない。
In the production method according to the second embodiment, the water-soluble organic solvent having specific physical properties and the water-insoluble organic solvent having specific physical properties are mixed as described above, and the SP value of the obtained mixed solvent is set to 8. By adjusting to 5 to 11, the solvent is less likely to vaporize even when the rubber component and the unmodified cellulose nanofibers are kneaded, the unmodified cellulose nanofibers are easily sufficiently dispersed in the rubber component, and the unmodified cellulose nanofibers are not modified. The aggregation of the cellulose nanofibers is suppressed, the rubber component containing EPDM can be easily swollen, and the unmodified cellulose nanofibers can be easily dispersed in the rubber component. Therefore, similarly to the first embodiment, the rubber molded product obtained by cross-linking the rubber composition obtained by the production method according to the second embodiment (hereinafter referred to as the second rubber composition) has a rubber hardness. Because of its high elasticity and elasticity, it has suitable physical characteristics.
In the production method according to the second embodiment, the upper limit of the SP value of the water-soluble organic solvent and the lower limit of the SP value of the water-insoluble organic solvent are set to the SP of the mixed solvent of the second embodiment. It suffices if the value can be adjusted to a specific range, and there is no particular limitation.

前記SP値が10以上の水溶性有機溶剤としては、N-メチルピロリドン(沸点202℃)、1-メトキシ-2-プロパノール(沸点120℃)、プロピレングリコール(沸点188℃)、ピリジン(沸点115℃)、アセトニトリル(沸点82℃)、イソプロピルアルコール(沸点82℃)、エチルアルコール(沸点78℃)、メチルアルコール(沸点65℃)等が挙げられる。
前記SP値が9以下の非水溶性有機溶剤としては、酢酸ブチル(沸点126℃)、メトキシブチルアセテート(沸点172℃)、キシレン(沸点140℃)、トルエン(沸点110℃)、ミネラルスピリット(沸点130~230℃)等が挙げられる。
第二の実施形態に係る製造方法では、前記SP値が10以上の水溶性有機溶剤及び前記SP値が9以下の非水溶性有機溶剤の少なくとも一方の溶剤の沸点が150℃以上220℃以下であり、前記第二実施形態の混合溶剤のSP値が8.5~11となるように、前記水溶性有機溶剤及び前記非水溶性有機溶剤を選択すればよい。
中でも、前記第二実施形態の混合溶剤の分散性に優れる観点から、前記水溶性有機溶剤としてN-メチルピロリドン又は1-メトキシ-2-プロパノール、前記非水溶性有機溶剤として酢酸ブチル又はメトキシブチルアセテートを用いることが好ましい。
Examples of the water-soluble organic solvent having an SP value of 10 or more include N-methylpyrrolidone (boiling point 202 ° C.), 1-methoxy-2-propanol (boiling point 120 ° C.), propylene glycol (boiling point 188 ° C.), and pyridine (boiling point 115 ° C.). ), acetonitrile (boiling point 82 ° C.), isopropyl alcohol (boiling point 82 ° C.), ethyl alcohol (boiling point 78 ° C.), methyl alcohol (boiling point 65 ° C.) and the like.
Examples of the water-insoluble organic solvent having an SP value of 9 or less include butyl acetate (boiling point 126 ° C.), methoxybutyl acetate (boiling point 172 ° C.), xylene (boiling point 140 ° C.), toluene (boiling point 110 ° C.), and mineral spirit (boiling point). 130-230 ° C) and the like.
In the production method according to the second embodiment, the boiling point of at least one of the water-soluble organic solvent having an SP value of 10 or more and the water-insoluble organic solvent having an SP value of 9 or less is 150 ° C. or more and 220 ° C. or less. The water-soluble organic solvent and the water-insoluble organic solvent may be selected so that the SP value of the mixed solvent of the second embodiment is 8.5 to 11.
Above all, from the viewpoint of excellent dispersibility of the mixed solvent of the second embodiment, N-methylpyrrolidone or 1-methoxy-2-propanol is used as the water-soluble organic solvent, and butyl acetate or methoxybutyl acetate is used as the water-insoluble organic solvent. It is preferable to use.

前記第二実施形態の混合溶剤中における前記水溶性有機溶剤と前記非水溶性有機溶剤との混合比率については、得られる第二実施形態の混合溶剤のSP値を8.5~11の範囲に調整できる混合比率にすればよく、特に限定はない。 Regarding the mixing ratio of the water-soluble organic solvent and the water-insoluble organic solvent in the mixed solvent of the second embodiment, the SP value of the obtained mixed solvent of the second embodiment is in the range of 8.5 to 11. The mixing ratio may be adjusted, and there is no particular limitation.

前記第二の実施形態に係る製造方法で用いるゴム成分は、第二ゴム組成物の主成分である。具体的には、第一の実施形態に係る製造方法で使用できるゴム成分であればよい。ゴム成分の詳しい説明は省略する。 The rubber component used in the production method according to the second embodiment is the main component of the second rubber composition. Specifically, any rubber component that can be used in the production method according to the first embodiment may be used. A detailed description of the rubber component will be omitted.

前記第二の実施形態に係る製造方法で用いるセルロースナノファイバー分散体は、未変性セルロースナノファイバーが分散された液状物である。具体的には、第一の実施形態に係る製造方法で使用できるセルロースナノファイバーであればよい。セルロースナノファイバーの詳しい説明は省略する。 The cellulose nanofiber dispersion used in the production method according to the second embodiment is a liquid substance in which unmodified cellulose nanofibers are dispersed. Specifically, any cellulose nanofibers that can be used in the production method according to the first embodiment may be used. Detailed description of cellulose nanofibers will be omitted.

前記第二の実施形態に係る製造方法において、前記セルロースナノファイバー分散体としては、前記水溶性有機溶剤と前記非水溶性有機溶剤との混合溶剤(第二実施形態の混合溶剤)の分散体が挙げられる。
セルロースナノファイバー分散体中の未変性セルロースナノファイバーの含有量としては、特に限定はないが、1~30重量%に調整されていればよい。
In the production method according to the second embodiment, as the cellulose nanofiber dispersion, a dispersion of a mixed solvent of the water-soluble organic solvent and the water-insoluble organic solvent (mixed solvent of the second embodiment) is used. Can be mentioned.
The content of the unmodified cellulose nanofibers in the cellulose nanofiber dispersion is not particularly limited, but may be adjusted to 1 to 30% by weight.

セルロースナノファイバーを、前記第二実施形態の混合溶剤に分散させる方法としては、公知の手法であればよく、特に限定はない。
また、セルロースナノファイバーを水に分散させ、次いで、前記第二実施形態の混合溶剤を混合して水を前記混合溶剤に置換して、セルロースナノファイバー分散体を作製してもよい。
The method for dispersing the cellulose nanofibers in the mixed solvent of the second embodiment may be any known method, and is not particularly limited.
Further, the cellulose nanofibers may be dispersed in water, and then the mixed solvent of the second embodiment may be mixed to replace the water with the mixed solvent to prepare a cellulose nanofiber dispersion.

第二の実施形態に係る製造方法において、前記第二実施形態の混合溶剤が膨潤しているEPDMを含むゴム成分と、セルロースナノファイバー分散体とを混練して、未変性セルロースナノファイバーを分散させる方法としては、例えば、
1-2)EPDMを含むゴム成分と前記第二実施形態の混合溶剤に分散されたセルロースナノファイバー分散体とを混練する工程を含む方法、
2-2)EPDMを含むゴム成分を前記第二実施形態の混合溶剤で膨潤させる工程、及び
膨潤されたゴム成分とセルロースナノファイバー分散体とを混練する工程を含む方法。
In the production method according to the second embodiment, the rubber component containing EPDM in which the mixed solvent of the second embodiment is swollen is kneaded with the cellulose nanofiber dispersion to disperse the unmodified cellulose nanofibers. As a method, for example,
1-2) A method comprising a step of kneading a rubber component containing EPDM and a cellulose nanofiber dispersion dispersed in the mixed solvent of the second embodiment.
2-2) A method including a step of swelling a rubber component containing EPDM with the mixed solvent of the second embodiment, and a step of kneading the swelled rubber component with a cellulose nanofiber dispersion.

具体的には、1-2)の方法としては、混練機で素練りしているEPDMを含むゴム成分に、前記第二実施形態の混合溶剤に分散されたセルロースナノファイバー分散体を投入し、これらを混錬しながら前記第二実施形態の混合溶剤を気化させる方法が挙げられる。
また、2-2)の方法としては、混練機で素練りしているEPDMを含むゴム成分に、前記第二実施形態の混合溶剤を投入し、それらを混練しながら、ゴム成分を膨潤させ、次いで、前記第二実施形態の混合溶剤に分散されたセルロースナノファイバー分散体を投入し、これらを混錬しながら前記水溶性有機溶剤を気化させる方法が挙げられる。
また、2-2)の方法において、混練装置の種類や有機溶剤の種類によっては、前記第二実施形態の混合溶剤を投入し、それらを混練しながら、ゴム成分を膨潤させる工程は省くことができる。
なお、ゴム成分と混練する水溶性有機溶剤と、セルロースナノファイバー分散体に使用する水溶性有機溶剤及び非水溶性有機溶剤とは、種類が同じであっても異なっていてもよい。
Specifically, as the method of 1-2), the cellulose nanofiber dispersion dispersed in the mixed solvent of the second embodiment is added to the rubber component containing EPDM kneaded by the kneader. A method of vaporizing the mixed solvent of the second embodiment while kneading these can be mentioned.
Further, as the method of 2-2), the mixed solvent of the second embodiment is added to the rubber component containing EPDM kneaded by the kneader, and the rubber component is swollen while kneading them. Next, a method of adding the cellulose nanofiber dispersion dispersed in the mixed solvent of the second embodiment and kneading them to vaporize the water-soluble organic solvent can be mentioned.
Further, in the method of 2-2), depending on the type of the kneading device and the type of the organic solvent, the step of adding the mixed solvent of the second embodiment and kneading them while swelling the rubber component may be omitted. can.
The water-soluble organic solvent kneaded with the rubber component and the water-soluble organic solvent and the water-insoluble organic solvent used for the cellulose nanofiber dispersion may be the same type or different.

前記混練機としては、前記第一の実施形態の製造方法で使用できる装置であればよく、特に限定はない。 The kneading machine may be any device as long as it can be used in the manufacturing method of the first embodiment, and is not particularly limited.

前記ゴム成分を膨潤させる温度条件として、ゴム成分が架橋しない温度であればよく、ゴム成分の種類により適宜調整すればよく、特に限定はないが、80~130℃が好ましい。
また、前記ゴム成分を膨潤させる混練時間については、特に限定はない。
The temperature condition for swelling the rubber component may be any temperature as long as the rubber component does not crosslink, and may be appropriately adjusted depending on the type of the rubber component. The temperature is not particularly limited, but is preferably 80 to 130 ° C.
Further, the kneading time for swelling the rubber component is not particularly limited.

前記混練しながら前記第二実施形態の混合溶剤を気化させる温度条件としては、ゴム成分が架橋しない温度であればよく、特に限定はないが、100~150℃が好ましい。
また、前記混練は、第二ゴム組成物の周囲に前記第二実施形態の混合溶剤が確認できないようになるまで続ければよく、具体的な時間については特に限定はないが、1~3時間であればよい。
更に混錬機と有機溶剤回収装置併用することで、前記第二実施形態の混合溶剤を回収することができ、再生することで環境に優しく、コスト削減につながる。
The temperature condition for vaporizing the mixed solvent of the second embodiment while kneading may be any temperature as long as the rubber component does not crosslink, and is not particularly limited, but is preferably 100 to 150 ° C.
Further, the kneading may be continued until the mixed solvent of the second embodiment cannot be confirmed around the second rubber composition, and the specific time is not particularly limited, but is 1 to 3 hours. All you need is.
Further, by using the kneader and the organic solvent recovery device together, the mixed solvent of the second embodiment can be recovered, and the regeneration is environmentally friendly and leads to cost reduction.

また、前記第一又は第二の実施形態の製造方法では、得られる第一又は第二ゴム組成物中に、カーボンブラック、着色剤、フィラー、オイル、可塑剤、界面活性剤、加工助剤等の任意成分を添加してもよい。
これらの任意成分を添加するタイミングとしては、特に限定はないが、前記1-1)又は1-2)の方法であれば、膨潤されたゴム成分とセルロースナノファイバー分散体とを混練する工程であればよく、前記2-1)又は2-2)の方法であれば、ゴム成分と水溶性有機溶剤又は前記第二実施形態の混合溶剤とセルロースナノファイバー分散体とを混練する工程であればよい。
Further, in the production method of the first or second embodiment, carbon black, a colorant, a filler, an oil, a plasticizer, a surfactant, a processing aid, etc. are contained in the obtained first or second rubber composition. Any component of may be added.
The timing of adding these optional components is not particularly limited, but in the case of the method 1-1) or 1-2) above, in the step of kneading the swollen rubber component and the cellulose nanofiber dispersion. If it is the step of kneading the rubber component and the water-soluble organic solvent or the mixed solvent of the second embodiment and the cellulose nanofiber dispersion, the method may be 2-1) or 2-2). good.

前記第一又は第二の実施形態の製造方法では、前記水溶性有機溶剤又は前記第二実施形態の混合溶剤で膨潤され、かつ、未変性セルロースナノファイバーが分散されているゴム成分から1重量%以下となるように前記水溶性有機溶剤又は前記第二実施形態の混合溶剤を除去してもよい。
前記ゴム成分から前記水溶性有機溶剤又は前記第二実施形態の混合溶剤を除去する方法としては、前記混練機において温度を高く調整しながら混練を続ける方法、真空減圧乾燥等が挙げられる。
このように水溶性有機溶剤又は前記第二実施形態の混合溶剤を除去することで、いわゆるマスターバッチを作製することができる。
In the production method of the first or second embodiment, 1% by weight is added to the rubber component that is swollen with the water-soluble organic solvent or the mixed solvent of the second embodiment and in which the unmodified cellulose nanofibers are dispersed. The water-soluble organic solvent or the mixed solvent of the second embodiment may be removed as follows.
Examples of the method for removing the water-soluble organic solvent or the mixed solvent of the second embodiment from the rubber component include a method of continuing kneading while adjusting the temperature to a high level in the kneader, vacuum vacuum drying, and the like.
By removing the water-soluble organic solvent or the mixed solvent of the second embodiment in this way, a so-called masterbatch can be produced.

本発明の製造方法では、前記第一又は第二ゴム組成物中における未変性セルロースナノファイバーの分散性が非常に優れているために、未変性セルロースナノファイバーの固形分濃度は、3~30phr(per hundred rubber)に調整されていることで、得られる前記第一又は第二ゴム組成物を架橋して得られたゴム成形物は、ゴム硬度が高く、弾性もあるため、好適な物理特性を有するものとなる。 In the production method of the present invention, the dispersibility of the unmodified cellulose nanofibers in the first or second rubber composition is very excellent, so that the solid content concentration of the unmodified cellulose nanofibers is 3 to 30 phr ( The rubber molded product obtained by cross-linking the first or second rubber composition obtained by adjusting to per hungred rubber) has high rubber hardness and elasticity, and therefore has suitable physical properties. Will have.

本発明の製造方法で得られた前記第一又は第二ゴム組成物は伝動ベルト、ウェザーストリップ、防振ゴム、ホース、電線被覆、パッキン等への利用用途が挙げられる。 The first or second rubber composition obtained by the production method of the present invention may be used for transmission belts, weather strips, anti-vibration rubbers, hoses, electric wire coatings, packings and the like.

以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

〔セルロースナノファイバー分散体の製造例〕
クラフトパルプ30重量部に精製水970重量部を加えて撹拌した。6インチのマスコロイダー(増幸産業製石臼式磨砕機)を用いて、ディスク接触クリアランスからクリアランスを徐々に小さくしながら分散を行い、接触クリアランスが120μm小さくとなった時点で終点とし、ブフナロートを用いてセルロースナノファイバー分散体が7.5重量%になるまでろ過濃縮を行いセルロースナノファイバー水分散体を調製した(固形分濃度7.5重量%、平均繊維径80~200nm、繊維長100μm)。
[Production example of cellulose nanofiber dispersion]
970 parts by weight of purified water was added to 30 parts by weight of kraft pulp and stirred. Using a 6-inch mascoroider (Masuko Sangyo's stone mill type grinder), disperse while gradually reducing the clearance from the disk contact clearance, and when the contact clearance becomes 120 μm smaller, the end point is set and a buchnaroto is used. A cellulose nanofiber aqueous dispersion was prepared by filtering and concentrating until the cellulose nanofiber dispersion became 7.5% by weight (solid content concentration 7.5% by weight, average fiber diameter 80 to 200 nm, fiber length 100 μm).

前記のようにして得られた固形分濃度7.5重量%のセルロースナノファイバー水分散体400重量部にジエチレングリコールジメチルエーテル(東邦化学社製:沸点162℃、SP値9.0の水溶性有機溶剤)を900重量部加えて攪拌した。
ブフナロートを用いてセルロースナノファイバー分散体が400重量部になるまでろ過濃縮し、その後、ジエチレングリコールジメチルエーテルを900重量部加えて攪拌し、ブフナロートを用いてセルロースナノファイバー分散体が400重量部になるまでろ過濃縮を行った。得られたセルロースナノファイバー分散体の水分は10%以下であった。このセルロースナノファイバー分散体を以降の実施例で使用した。
Diethylene glycol dimethyl ether (manufactured by Toho Chemical Industry Co., Ltd .: water-soluble organic solvent having a boiling point of 162 ° C. and an SP value of 9.0) in 400 parts by weight of an aqueous dispersion of cellulose nanofibers having a solid content concentration of 7.5% by weight obtained as described above. Was added in an amount of 900 parts by weight and stirred.
Filtrate and concentrate the cellulose nanofiber dispersion to 400 parts by weight using Buchnaroth, then add 900 parts by weight of diethylene glycol dimethyl ether and stir, and filter to 400 parts by weight of the cellulose nanofiber dispersion using Buchnaroto. Concentration was performed. The water content of the obtained cellulose nanofiber dispersion was 10% or less. This cellulose nanofiber dispersion was used in subsequent examples.

〔実施例1〕
混練機(日本スピンドル製造社製 S型双腕型ニーダー (混合容量1L))で素練りしているEPDM「EPT-4021H」(三井化学社製)300重量部に、ジエチレングリコールジメチルエーテル(沸点162℃、SP値9.0)60重量部を投入し、100℃で混練しながら、ゴム成分を膨潤させた。
次いで、混練を続けながら、あらかじめ調製しておいた未変性セルロースナノファイバー(CNF)を6重量%含有するジエチレングリコールジメチルエーテル分散体500重量部を段階的に投入した。
次いで、100~120℃で加熱しながら混練を続け、ジエチレングリコールジメチルエーテルの含有量が1重量%以下となるまでジエチレングリコールジメチルエーテルを除去して、ゴム組成物(未変性セルロースナノファイバーの固形分濃度10phr)を得た。
[Example 1]
Diethylene glycol dimethyl ether (boiling point 162 ° C., boiling point 162 ° C., in 300 parts by weight of EPDM "EPT-4021H" (manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) being kneaded with a kneader (S-type double-arm kneader manufactured by Nihon Spindle Manufacturing Co., Ltd. (mixing capacity 1 L)) SP value 9.0) 60 parts by weight was added, and the rubber component was swollen while kneading at 100 ° C.
Then, while continuing the kneading, 500 parts by weight of the diethylene glycol dimethyl ether dispersion containing 6% by weight of the unmodified cellulose nanofibers (CNF) prepared in advance was added stepwise.
Then, kneading was continued while heating at 100 to 120 ° C., the diethylene glycol dimethyl ether was removed until the content of the diethylene glycol dimethyl ether became 1% by weight or less, and the rubber composition (solid content concentration of unmodified cellulose nanofibers 10 phr) was obtained. Obtained.

〔実施例2~6〕
EPDMと混練する有機溶媒と、セルロースナノファイバー分散体の有機溶媒を下記表1に記載のものに替えた以外は、実施例1と同様にして、ゴム組成物を得た。
なお、表中、有機溶媒が水溶性であるものは「∞」で示す。
[Examples 2 to 6]
A rubber composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the organic solvent to be kneaded with EPDM and the organic solvent of the cellulose nanofiber dispersion were replaced with those shown in Table 1 below.
In the table, those in which the organic solvent is water-soluble are indicated by "∞".

[比較例1~13]
EPDMと混練する有機溶媒と、セルロースナノファイバー分散体の有機溶媒を下記表2、3に記載のものに替えた以外は、実施例1と同様にして、ゴム組成物を得た。
[Comparative Examples 1 to 13]
A rubber composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the organic solvent to be kneaded with EPDM and the organic solvent of the cellulose nanofiber dispersion were replaced with those shown in Tables 2 and 3 below.

(試験例1)
実施例1~6及び比較例1~13で得られたゴム組成物のゴム硬度、未変性セルロースナノファイバーの分散性を以下の手順で評価した。
(Test Example 1)
The rubber hardness of the rubber compositions obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 13 and the dispersibility of the unmodified cellulose nanofibers were evaluated by the following procedure.

[ゴム硬度]
1)各ゴム組成物110重量部、過酸化架橋剤(DCP-40(日油社製))7.5重量部、酸化亜鉛5重量部及びステアリン酸1重量部を、二本ロールに配合して70~80℃で10分混練した。
次いで、前記二本ロールを操作して厚さ2.2~2.6mmのシートを作製した。
次いで、厚さ2mmの金属枠を用いて170℃で20分間熱プレスをかけて架橋処理を施して厚さ2mmの試験片を得た。
2)得られた試験片を3枚重ねて厚さ6mmとし、テクロック社製のデジタルデュロメータ「GSD-719J-R(タイプA)」でランダムに5点を測定し、その中心値をゴム硬度とした。
[Rubber hardness]
1) 110 parts by weight of each rubber composition, 7.5 parts by weight of a cross-linking agent (DCP-40 (manufactured by NOF CORPORATION)), 5 parts by weight of zinc oxide and 1 part by weight of stearic acid are blended into two rolls. The mixture was kneaded at 70 to 80 ° C. for 10 minutes.
Next, the two rolls were operated to prepare a sheet having a thickness of 2.2 to 2.6 mm.
Then, using a metal frame having a thickness of 2 mm, heat pressing was performed at 170 ° C. for 20 minutes to carry out a cross-linking treatment to obtain a test piece having a thickness of 2 mm.
2) Three obtained test pieces were stacked to make a thickness of 6 mm, and 5 points were randomly measured with a digital durometer "GSD-719J-R (type A)" manufactured by Teclock, and the center value was defined as rubber hardness. did.

[分散性]
成形後のゴム表面の粗粒の有無を目視で確認し以下の基準で判断した。
「〇」粗粒がほとんどないもの
「△」粗粒が確認できるもの
「×」確認できる粗粒が多数あるもの
[Dispersity]
The presence or absence of coarse particles on the rubber surface after molding was visually confirmed and judged according to the following criteria.
"○" There are almost no coarse grains "△" There are many coarse grains that can be confirmed "×" There are many coarse grains that can be confirmed

[総合評価]
生産効率の評価として混錬時間を加えて以下の基準で総合的に判断した。
「〇」分散性が「〇」であり、ゴム硬度が75以上かつ混錬時間が3時間未満のもの
「△」分散性が「〇」であり、ゴム硬度が75以上、混錬時間が3時間未満のうち1つ又は2つを満たすもの
「×」分散性が「×」のもの
[Comprehensive evaluation]
As an evaluation of production efficiency, kneading time was added and a comprehensive judgment was made based on the following criteria.
"○" Dispersibility is "○", rubber hardness is 75 or more and kneading time is less than 3 hours "△" Dispersibility is "○", rubber hardness is 75 or more, kneading time is 3 Those that satisfy one or two of less than time "x" Those with dispersibility of "x"

得られた結果を表4に示す。
表4に示す結果から、実施例1~6のゴム成形物は、ゴム硬度が高くかつ未変性セルロースナノファイバーの粗粒がゴム成形物中に見られなかったのに対して、比較例1~13のゴム成形物はゴム硬度が実施例1~6よりも低く、しかも分散性の評価の多くが「△」又は「×」であった。
また、ゴム成形物を触って確認したところ、実施例1~6のゴム成形物は、分散性の評価が「×」である比較例1~4、7、13のものと比べて、変形し難く、明らかに弾性率が高かった。
以上のことから、実施例1~6で得られたゴム組成物は、摩擦伝動ベルト、ウェザーストリップ、防振ゴム、ホース、電線被覆、パッキン等の用途に好適に使用することができることがわかる。
The results obtained are shown in Table 4.
From the results shown in Table 4, the rubber molded products of Examples 1 to 6 had high rubber hardness and coarse particles of unmodified cellulose nanofibers were not found in the rubber molded products, whereas the rubber molded products of Comparative Examples 1 to 6 were not found. The rubber molded product of No. 13 had a rubber hardness lower than that of Examples 1 to 6, and most of the evaluations of dispersibility were "Δ" or "x".
Further, when the rubber molded products were touched and confirmed, the rubber molded products of Examples 1 to 6 were deformed as compared with those of Comparative Examples 1 to 4, 7, and 13 in which the evaluation of dispersibility was "x". It was difficult and the elastic modulus was obviously high.
From the above, it can be seen that the rubber compositions obtained in Examples 1 to 6 can be suitably used for applications such as friction transmission belts, weather strips, anti-vibration rubbers, hoses, electric wire coatings, and packings.

なお、表4に記載の溶剤種について、
「ジグリム」は、ジエチレングリコールジメチルエーテル、
「EDM」は、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、
「EDGAC」は、エチルジグリコールアセテート、
「ブチルセロソルブ」は、エチレングリコールn-ブチルエーテル、
「メトブタ」は、3-メトキシブタノール、
「ソルフィット」は、3-メトキシ-3-メチル-1-ブタノール、
「メトアセ」は、メトキシブチルアセテート、
「PMA」は、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、
「酢酸セロソルブ」は、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、
「BDG」は、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、
「PM」は、プロピレングリコールモノメチルエーテル、
「NMP」は、N-メチル-2-ピロリドン、
「DMF」は、ジメチルホルムアミド、
「PG」は、プロピレングリコール、
「EG」は、エチレングリコール
を示す。
Regarding the solvent types listed in Table 4,
"Diglyme" is diethylene glycol dimethyl ether,
"EDM" is diethylene glycol ethylmethyl ether,
"EDGAC" is ethyl diglycol acetate,
"Butyl cellosolve" is ethylene glycol n-butyl ether,
"Metobuta" is 3-methoxybutanol,
"Solfit" is 3-methoxy-3-methyl-1-butanol,
"Metose" is methoxybutyl acetate,
"PMA" is propylene glycol monomethyl ether acetate,
"Cellosolve acetate" is ethylene glycol monoethyl ether acetate,
"BDG" is a diethylene glycol monobutyl ether,
"PM" is propylene glycol monomethyl ether,
"NMP" is N-methyl-2-pyrrolidone,
"DMF" is dimethylformamide,
"PG" is propylene glycol,
"EG" indicates ethylene glycol.

Figure 2022047509000001
Figure 2022047509000001

Figure 2022047509000002
Figure 2022047509000002

Figure 2022047509000003
Figure 2022047509000003

Figure 2022047509000004
Figure 2022047509000004

〔実施例7〕
酢酸ブチルとN-メチル-2-ピロリドンとを1:1の容量比で混合したところ、得られた混合溶剤のSP値が10.1であることを確認した。
上記の混合溶剤を溶剤として用いる以外は、実施例1と同様にして、ゴム組成物(未変性セルロースナノファイバーの固形分濃度10phr)を得た。
[Example 7]
When butyl acetate and N-methyl-2-pyrrolidone were mixed in a volume ratio of 1: 1, it was confirmed that the SP value of the obtained mixed solvent was 10.1.
A rubber composition (solid content concentration of unmodified cellulose nanofibers: 10 phr) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the above mixed solvent was used as a solvent.

〔実施例8、9、比較例14~17〕
表5に示す有機溶剤を用いた混合溶剤を用いた以外は、実施例7と同様にして、ゴム組成物(未変性セルロースナノファイバーの固形分濃度10phr)を得た。
[Examples 8 and 9, Comparative Examples 14 to 17]
A rubber composition (solid content concentration of unmodified cellulose nanofibers of 10 phr) was obtained in the same manner as in Example 7 except that the mixed solvent using the organic solvent shown in Table 5 was used.

実施例7~9、比較例14~17で得られたゴム組成物のゴム硬度、未変性セルロースナノファイバーの分散性を、実施例1と同じ手順で評価した。
得られた結果を表5に示す。
表5に示す結果より、実施例7~9のゴム成形物は、ゴム硬度が高くかつ未変性セルロースナノファイバーの粗粒がゴム成形物中に見られなかったのに対して、比較例14~17のゴム成形物はゴム硬度が実施例1~6よりも低く、しかも分散性の評価が「△」であった。
また、ゴム成形物を触って確認したところ、実施例7~9のゴム成形物は、実施例1のゴム成形物と同様に、変形し難く、弾性率が高かった。
以上のことから、実施例7~9で得られたゴム組成物は、摩擦伝動ベルト、ウェザーストリップ、防振ゴム、ホース、電線被覆、パッキン等の用途に好適に使用することができることがわかる。
The rubber hardness of the rubber compositions obtained in Examples 7 to 9 and Comparative Examples 14 to 17 and the dispersibility of the unmodified cellulose nanofibers were evaluated by the same procedure as in Example 1.
The results obtained are shown in Table 5.
From the results shown in Table 5, in the rubber molded products of Examples 7 to 9, the rubber hardness was high and coarse particles of unmodified cellulose nanofibers were not found in the rubber molded products, whereas the rubber molded products of Comparative Examples 14 to 14 to 9 were not found. The rubber molded product of No. 17 had a rubber hardness lower than that of Examples 1 to 6, and the evaluation of dispersibility was “Δ”.
Further, when the rubber molded product was touched and confirmed, the rubber molded product of Examples 7 to 9 was not easily deformed and had a high elastic modulus, like the rubber molded product of Example 1.
From the above, it can be seen that the rubber compositions obtained in Examples 7 to 9 can be suitably used for applications such as friction transmission belts, weather strips, anti-vibration rubbers, hoses, electric wire coatings, and packings.

Figure 2022047509000005
Figure 2022047509000005

〔参考例〕
EPDMをスチレンブタジエンゴム(品名 JSR 1502 JSR製)に変更した以外は、実施例3と同様に操作して参考例のゴム組成物を得た。
次いで、参考例のゴム組成物110重量部、硫黄1.5重量部、酸化亜鉛5重量部、ステアリン酸1重量部、チラウム系加硫促進剤TMTD(ノクセラーTT-P(大内新興化学工業社製))1重量部、チアゾール系加硫促進剤MBT(ノクセラーM-P(大内新興化学工業社製))0.5重量部を、二本ロールに配合して70~80℃で10分混練した。
次いで、前記二本ロールを操作して厚さ2.2~2.6mmのシートを作製した。
次いで、厚さ2mmの金属枠を用いて150℃で20分間熱プレスをかけて架橋処理を施して厚さ2mmの試験片を得た。
得られた試験片のゴム硬度、分散性、混錬時間、総合評価を、試験例1に基づいて行った。得られた結果を表6に示す。
表6に示す結果から、参考例のゴム成形物は、ゴム硬度が高くかつ未変性セルロースナノファイバーの粗粒がゴム成形物中に見られなかった。また、参考例のゴム成形物を触って確認したところ、変形し難く、明らかに弾性率が高かったことから、参考例で得られたゴム組成物は、摩擦伝動ベルト、ウェザーストリップ、防振ゴム、ホース、電線被覆、パッキン等の用途に好適に使用することができることがわかる。
[Reference example]
A rubber composition of a reference example was obtained by operating in the same manner as in Example 3 except that EPDM was changed to styrene butadiene rubber (product name: JSR 1502 JSR).
Next, 110 parts by weight of the rubber composition of the reference example, 1.5 parts by weight of sulfur, 5 parts by weight of zinc oxide, 1 part by weight of stearic acid, and a thiazole-based vulcanization accelerator TMTD (Noxeller TT-P (Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd.) )) 1 part by weight and 0.5 part by weight of thiazole-based vulcanization accelerator MBT (Noxeller MP (manufactured by Ouchi Shinko Kagaku Kogyo Co., Ltd.)) in two rolls and mixed at 70-80 ° C for 10 minutes. Kneaded.
Next, the two rolls were operated to prepare a sheet having a thickness of 2.2 to 2.6 mm.
Then, using a metal frame having a thickness of 2 mm, heat pressing was performed at 150 ° C. for 20 minutes to carry out a cross-linking treatment to obtain a test piece having a thickness of 2 mm.
The rubber hardness, dispersibility, kneading time, and comprehensive evaluation of the obtained test piece were carried out based on Test Example 1. The results obtained are shown in Table 6.
From the results shown in Table 6, in the rubber molded product of the reference example, the rubber hardness was high and coarse particles of unmodified cellulose nanofibers were not found in the rubber molded product. Further, when the rubber molded product of the reference example was touched and confirmed, it was hard to be deformed and the elastic modulus was clearly high. Therefore, the rubber composition obtained in the reference example was a friction transmission belt, a weather strip, and a vibration-proof rubber. It can be seen that it can be suitably used for applications such as hoses, wire coatings, and packings.

Figure 2022047509000006
Figure 2022047509000006

Claims (13)

沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤の存在下で、
エチレンプロピレンジエンゴムを含むゴム成分と、
未変性セルロースナノファイバー分散体とを混練する工程を有する、セルロースナノファイバー含有ゴム組成物の製造方法。
In the presence of a water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11.
With rubber components including ethylene propylene diene rubber,
A method for producing a cellulose nanofiber-containing rubber composition, which comprises a step of kneading with an unmodified cellulose nanofiber dispersion.
エチレンプロピレンジエンゴムを含むゴム成分を沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤で膨潤させる工程、及び
膨潤されたゴム成分と未変性セルロースナノファイバー分散体とを混練する工程
を有する、請求項1に記載の製造方法。
A step of swelling a rubber component containing ethylene propylene diene rubber with a water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11, and a swelled rubber component and an unmodified cellulose nanofiber dispersion. The production method according to claim 1, further comprising a step of kneading.
沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤で膨潤された、エチレンプロピレンジエンゴムを含むゴム成分と、
沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤と、
未変性セルロースナノファイバー分散体と
を混練する工程を有する、請求項1に記載の製造方法。
A rubber component containing ethylene propylene diene rubber swelled with a water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11.
A water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11
The production method according to claim 1, further comprising a step of kneading the unmodified cellulose nanofiber dispersion.
前記沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤が、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤及びエステル系溶剤からなる群より選ばれる1種以上である、請求項1~3のいずれかに記載の製造方法。 Claim 1 is that the water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11 is at least one selected from the group consisting of alcohol-based solvents, ether-based solvents and ester-based solvents. The manufacturing method according to any one of 3 to 3. 前記未変性セルロースナノファイバー分散体が、沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤の分散体である、請求項1~4のいずれかに記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 4, wherein the unmodified cellulose nanofiber dispersion is a dispersion of a water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11. .. SP値が10以上の水溶性有機溶剤とSP値が9以下の非水溶性有機溶剤との混合溶剤であって、前記水溶性有機溶剤及び前記非水溶性有機溶剤の少なくとも一方の溶剤の沸点が150℃以上220℃以下であり、前記混合溶剤のSP値が8.5~11である混合溶剤の存在下で、
エチレンプロピレンジエンゴムを含むゴム成分と、
未変性セルロースナノファイバー分散体とを混練する工程を有する、セルロースナノファイバー含有ゴム組成物の製造方法。
A mixed solvent of a water-soluble organic solvent having an SP value of 10 or more and a water-insoluble organic solvent having an SP value of 9 or less, wherein the boiling point of at least one of the water-soluble organic solvent and the water-insoluble organic solvent is In the presence of a mixed solvent having a temperature of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of the mixed solvent of 8.5 to 11.
With rubber components including ethylene propylene diene rubber,
A method for producing a cellulose nanofiber-containing rubber composition, which comprises a step of kneading with an unmodified cellulose nanofiber dispersion.
エチレンプロピレンジエンゴムを含むゴム成分を前記混合溶剤で膨潤させる工程、及び
膨潤されたゴム成分と未変性セルロースナノファイバー分散体とを混練する工程
を有する、請求項6に記載の製造方法。
The production method according to claim 6, further comprising a step of swelling a rubber component containing ethylene propylene diene rubber with the mixed solvent, and a step of kneading the swelled rubber component with an unmodified cellulose nanofiber dispersion.
前記混合溶剤で膨潤された、エチレンプロピレンジエンゴムを含むゴム成分と、
前記混合溶剤と、
未変性セルロースナノファイバー分散体と
を混練する工程を有する、請求項6に記載の製造方法。
A rubber component containing ethylene propylene diene rubber swollen with the mixed solvent and
With the mixed solvent
The production method according to claim 6, further comprising a step of kneading the unmodified cellulose nanofiber dispersion.
前記水溶性有機溶剤がN-メチルピロリドン又は1-メトキシ-2-プロパノールであり、前記非水溶性有機溶剤が酢酸ブチル又はメトキシブチルアセテートである、請求項6~8のいずれかに記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 6 to 8, wherein the water-soluble organic solvent is N-methylpyrrolidone or 1-methoxy-2-propanol, and the water-insoluble organic solvent is butyl acetate or methoxybutyl acetate. .. 前記未変性セルロースナノファイバー分散体が、前記混合溶剤の分散体である、請求項6~9のいずれかに記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 6 to 9, wherein the unmodified cellulose nanofiber dispersion is a dispersion of the mixed solvent. 前記未変性セルロースナノファイバーの平均繊維径が20~1000nmである、請求項1~10のいずれかに記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 10, wherein the unmodified cellulose nanofibers have an average fiber diameter of 20 to 1000 nm. 前記沸点150℃以上220℃以下かつSP値8.5~11である水溶性有機溶剤又は前記混合溶剤で膨潤され、かつ、未変性セルロースナノファイバーが分散されているゴム成分から1重量%以下となるように前記水溶性有機溶剤又は前記混合溶剤を除去する工程を有する、請求項1~11のいずれかに記載の製造方法。 1% by weight or less from the rubber component swelled with the water-soluble organic solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher and 220 ° C. or lower and an SP value of 8.5 to 11 or the mixed solvent and in which unmodified cellulose nanofibers are dispersed. The production method according to any one of claims 1 to 11, further comprising a step of removing the water-soluble organic solvent or the mixed solvent. セルロースナノファイバー含有ゴム組成物中の未変性セルロースナノファイバーの固形分濃度が3~30phrである、請求項1~12のいずれかに記載の製造方法。
The production method according to any one of claims 1 to 12, wherein the solid content concentration of the unmodified cellulose nanofibers in the cellulose nanofiber-containing rubber composition is 3 to 30 phr.
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