JP4573523B2 - Silica masterbatch, method for producing the same, and rubber composition using silica masterbatch - Google Patents
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Description
本発明は、シリカマスターバッチおよびそれを用いてなるゴム組成物に関する。とりわけ、ゴム成分、シリカおよびシラン化合物からなるシリカマスターバッチ、ならびに、それを用いてなるタイヤ用ゴム組成物に関する。 The present invention relates to a silica masterbatch and a rubber composition using the same. In particular, the present invention relates to a rubber component, a silica masterbatch composed of silica and a silane compound, and a tire rubber composition using the same.
自動車などのタイヤに対しては、自動車などの低燃費化およびタイヤ交換時期の長期間化の観点から、低い転がり抵抗と耐摩耗性をバランス良く兼ね備えたタイヤが要求されている。 For tires such as automobiles, tires that have a good balance between low rolling resistance and wear resistance are required from the viewpoint of reducing fuel consumption and extending the period of tire replacement.
近年、このような性能を発現させるものとしてシリカが注目されている。たとえば、ガラス転移温度の高いスチレン−ブタジエンゴム(SBR)とカーボンブラックを混合してカーボンブラックマスターバッチを製造し、これとガラス転移温度の低いSBRおよびシリカを混合することによりゴム組成物を製造することが提案されている。この方法によれば、ガラス転移温度の高いSBR相と低いSBR相の海島構造が得られ、海相にシリカが、島相にカーボンブラックが偏分散するため、シリカの特徴である低転がり抵抗とカーボンブラックの特徴である耐摩耗性の両方を発揮することができる(特許文献1参照)。しかしながら、この方法では、これらの性能の向上は充分とはいえなかった。 In recent years, silica has attracted attention as a material that exhibits such performance. For example, a styrene-butadiene rubber (SBR) having a high glass transition temperature and carbon black are mixed to produce a carbon black masterbatch, and a rubber composition is produced by mixing this with SBR and silica having a low glass transition temperature. It has been proposed. According to this method, an SBR phase with a high glass transition temperature and a low SBR phase sea-island structure are obtained, and silica is segregated in the sea phase and carbon black is segregated in the island phase. Both wear resistance, which is a characteristic of carbon black, can be exhibited (see Patent Document 1). However, this method has not been sufficient to improve these performances.
シリカは、極性物質であるため、非極性物質であるポリマーとの相溶性に劣る。そのため、シラン化合物との併用による使用が常法となっている。前記の性能を発現させるには、シリカとシラン化合物、さらにポリマーを効率よく反応させることが必要であり、混練り工程において、シリカとシラン化合物の反応を阻害する薬品を別工程で投入するなどの改善が試みられている。しかしながら、シリカとシラン化合物の反応効率、ポリマー中での分散性の観点から、いまだ改良の余地が残されている。また、このような方法では、反応効率や分散性は、混練り条件(混練り温度、薬品投入のタイミングなど)により大きく左右されてしまう。 Since silica is a polar substance, it is inferior in compatibility with a polymer that is a nonpolar substance. Therefore, the combined use with a silane compound has become a common method. In order to express the above performance, it is necessary to efficiently react silica and silane compound and further polymer, and in the kneading process, a chemical that inhibits the reaction between silica and silane compound is added in another process. Improvements are being attempted. However, there is still room for improvement from the viewpoint of the reaction efficiency between silica and silane compounds and the dispersibility in the polymer. In such a method, reaction efficiency and dispersibility are greatly affected by kneading conditions (kneading temperature, timing of adding chemicals, etc.).
本発明は、シリカとシラン化合物、シラン化合物とポリマーの反応効率を向上させるとともに、ポリマー中でのシリカの分散性が良好であるシリカマスターバッチおよび、その製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a silica masterbatch that improves the reaction efficiency of silica and a silane compound, a silane compound and a polymer, and has good dispersibility of silica in the polymer, and a method for producing the same.
さらに、本発明は、転がり抵抗の低減効果および耐摩耗性に優れるタイヤ用ゴム組成物を提供することを目的とする。 Furthermore, an object of the present invention is to provide a rubber composition for tires that is excellent in rolling resistance reduction effect and wear resistance.
本発明は、天然ゴムおよび/または乳化重合ポリマー、シリカならびにシラン化合物を混合したのち、熱処理することを特徴とするシリカマスターバッチの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a silica masterbatch, characterized in that natural rubber and / or an emulsion polymerized polymer, silica and a silane compound are mixed and then heat-treated.
前記乳化重合ポリマーが、乳化重合スチレン−ブタジエンゴムであることが好ましい。 The emulsion polymerization polymer is preferably an emulsion polymerization styrene-butadiene rubber.
また、本発明は、天然ゴムラテックスおよび/または乳化重合ポリマーエマルジョン、シリカならびにシラン化合物を混合したのち、熱処理することを特徴とするシリカマスターバッチの製造方法に関する。 The present invention also relates to a method for producing a silica masterbatch, characterized in that natural rubber latex and / or emulsion polymer emulsion, silica and silane compound are mixed and then heat-treated.
前記乳化重合ポリマーエマルジョンが乳化重合スチレン−ブタジエンゴムエマルジョンであることが好ましい。 The emulsion polymer emulsion is preferably an emulsion polymerized styrene-butadiene rubber emulsion.
前記の各製造方法において、シリカとして、未乾燥シリカを用いることが好ましい。 In each of the above production methods, it is preferable to use undried silica as the silica.
前記の各製造方法において、熱処理後に水分除去することが好ましい。 In each of the above production methods, it is preferable to remove water after the heat treatment.
さらに、本発明は、前記の各製造方法によって得られるシリカマスターバッチに関する。 Furthermore, this invention relates to the silica masterbatch obtained by each said manufacturing method.
さらに、本発明は、前記シリカマスターバッチを用いて得られるゴム組成物であって、シリカマスターバッチ中のゴム成分が該ゴム組成物中に含まれる全ゴム成分の30重量%以上であり、全ゴム成分100重量部に対して20〜100重量部のシリカおよびシラン化合物4〜12重量部を含有するゴム組成物に関する。 Furthermore, the present invention is a rubber composition obtained using the silica masterbatch, wherein the rubber component in the silica masterbatch is 30% by weight or more of the total rubber component contained in the rubber composition, The present invention relates to a rubber composition containing 20 to 100 parts by weight of silica and 4 to 12 parts by weight of a silane compound with respect to 100 parts by weight of a rubber component.
本発明によれば、ゴム成分(特に、乳化重合ポリマーエマルジョン、および/または天然ゴムラテックス)、シリカ(特に、未乾燥シリカ)およびシラン化合物を予め混合し、熱処理を加えることにより、反応性(シランの反応率)の高いシリカマスターバッチを得ることができる。 According to the present invention, a reactive (silane) is obtained by premixing a rubber component (especially an emulsion polymer emulsion and / or natural rubber latex), silica (especially undried silica) and a silane compound and applying heat treatment. A silica masterbatch with a high reaction rate) can be obtained.
また、該シリカマスターバッチを用いることによって、転がり抵抗の低減効果および優れた耐摩耗性を有するタイヤ用ゴム組成物が得られる。 Further, by using the silica masterbatch, a tire rubber composition having an effect of reducing rolling resistance and excellent wear resistance can be obtained.
本発明のシリカマスターバッチの製造方法では、予め、ゴム成分、シリカおよびシラン化合物を混合し、熱処理を加えることによって、シリカ−シラン化合物間の反応効率が高く、かつポリマー中での分散性が良好なシリカマスターバッチを製造する。 In the method for producing a silica masterbatch of the present invention, a rubber component, silica and a silane compound are mixed in advance, and heat treatment is performed, whereby the reaction efficiency between the silica and the silane compound is high and the dispersibility in the polymer is good. A fresh silica masterbatch.
ゴム成分としては、天然ゴムおよび/または乳化重合ポリマーを用いる。 As the rubber component, natural rubber and / or an emulsion polymerization polymer are used.
前記乳化重合ポリマーとしては、たとえば、乳化重合スチレン−ブタジエンゴム(E−SBR)などがあげられ、とくに製造工程上、シリカと同じ水溶液中での反応を介する点で、E−SBRが好ましく用いられる。 Examples of the emulsion-polymerized polymer include emulsion-polymerized styrene-butadiene rubber (E-SBR), and E-SBR is preferably used in terms of a reaction in the same aqueous solution as silica particularly in the production process. .
前記E−SBRのスチレン単位量の上限は、E−SBR中に45重量%、さらには40重量%であることが好ましい。スチレン単位量が45重量%をこえると、耐摩耗性能に劣る傾向がある。 The upper limit of the styrene unit amount of the E-SBR is preferably 45% by weight, more preferably 40% by weight in the E-SBR. When the styrene unit amount exceeds 45% by weight, the wear resistance tends to be inferior.
前記E−SBRのガラス転移温度(Tg)の下限は−60℃、さらには−50℃であることが好ましい。Tgが−60℃未満では、グリップ性能に劣る傾向がある。また、Tgの上限は−20℃、さらには−30℃であることが好ましい。Tgが−20℃をこえると、低温においての脆化によりクラックが発生する傾向がある。 The lower limit of the glass transition temperature (Tg) of the E-SBR is preferably −60 ° C., more preferably −50 ° C. When Tg is less than −60 ° C., grip performance tends to be inferior. The upper limit of Tg is preferably −20 ° C., more preferably −30 ° C. When Tg exceeds −20 ° C., cracks tend to occur due to embrittlement at low temperatures.
ゴム成分は、ゴムラテックスの状態で混合することが好ましい。たとえば、乳化重合ポリマーとしては、固体状態の前、すなわち、凝集、乾燥させる前の乳化重合ポリマーエマルジョンを混合することが好ましい。また、天然ゴム(NR)の場合、天然ゴムラテックスを用いることが好ましく、E−SBRの場合、E−SBRエマルジョンを用いることが好ましい。 The rubber component is preferably mixed in a rubber latex state. For example, as the emulsion polymer, it is preferable to mix an emulsion polymer emulsion before solid state, that is, before aggregation and drying. In the case of natural rubber (NR), natural rubber latex is preferably used. In the case of E-SBR, it is preferable to use E-SBR emulsion.
前記シリカも同様に、シリカの乾燥前、すなわち未乾燥シリカを混合することが好ましい。 Similarly, the silica is preferably mixed with silica before drying, that is, undried silica.
ゴムラテックスおよび未乾燥シリカを混合することで、未乾燥シリカが微粒子状態に保たれ、ポリマー溶液中での分散性がよくなり、またシラン化合物との反応効率も増大する結果、転がり抵抗の低減効果、および耐摩耗性の向上を実現することができる。 By mixing rubber latex and undried silica, the undried silica is kept in a fine particle state, the dispersibility in the polymer solution is improved, and the reaction efficiency with the silane compound is increased, resulting in a reduction in rolling resistance. , And improved wear resistance.
前記シラン化合物としては、たとえば、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、トリエトキシシリルプロピルイソシアネート、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−(ポリエチレンアミノ)−プロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N’−ビニルベンジル−N−トリメトキシシリルプロピルエチレンジアミン塩などのシランカップリング剤があげられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the silane compound include bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (triethoxysilylpropyl) disulfide, triethoxysilylpropyl isocyanate, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, and γ-methacryloxypropyl. Trimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ- (polyethyleneamino) -propyltrimethoxysilane, N-β- (amino Examples thereof include silane coupling agents such as ethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane and N′-vinylbenzyl-N-trimethoxysilylpropylethylenediamine salt. These may be used alone or in combination of two or more.
前記ゴム成分、シリカならびにシラン化合物がそれぞれ固体の場合は、バンバリーミキサー、ニーダーを、ゴム成分がゴムラテックス、シリカが未乾燥シリカの場合は水溶液槽中で混合することができる。 When the rubber component, silica and silane compound are solid, a Banbury mixer and a kneader can be mixed, and when the rubber component is rubber latex and the silica is undried silica, they can be mixed in an aqueous solution tank.
シリカマスターバッチ中のゴム成分100重量部に対して、シリカの含有量は、下限で20重量部、さらには30重量部であることが好ましい。シリカの含有量が20重量部未満では、シリカを配合することにより得られる効果が発現しない傾向がある。また、シリカの含有量が上限で100重量部、さらには80重量部であることが好ましい。シリカの含有量が100重量部をこえると、ベールへの加工が困難となる傾向がある。 With respect to 100 parts by weight of the rubber component in the silica masterbatch, the content of silica is preferably 20 parts by weight at the lower limit, and more preferably 30 parts by weight. When the content of silica is less than 20 parts by weight, the effect obtained by blending silica tends not to be exhibited. Further, the upper limit of the silica content is preferably 100 parts by weight, more preferably 80 parts by weight. If the content of silica exceeds 100 parts by weight, processing into a veil tends to be difficult.
前記シラン化合物の含有量の下限は、前記シリカマスターバッチ中のゴム成分100重量部に対して4重量部、さらには6重量部であることが好ましい。シラン化合物の含有量が4重量部未満では、シリカの表面をコーティングする充分な量ではなく、シリカの凝集を抑えられない結果、ムーニー粘度の増大、分散不良などが発生する傾向がある。また、シラン化合物の含有量の上限は、15重量部、さらには12重量部であることが好ましい。シラン化合物の含有量が15重量部をこえると、シラン中に含まれる硫黄により、加工性(スコーチ)が悪くなる傾向がある。 The lower limit of the content of the silane compound is preferably 4 parts by weight, more preferably 6 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the rubber component in the silica masterbatch. If the content of the silane compound is less than 4 parts by weight, it is not a sufficient amount for coating the surface of the silica, and the aggregation of the silica cannot be suppressed. Moreover, it is preferable that the upper limit of content of a silane compound is 15 weight part, Furthermore, 12 weight part. When the content of the silane compound exceeds 15 parts by weight, the workability (scorch) tends to deteriorate due to sulfur contained in the silane.
つぎに、得られた混合物を、適切な温度で熱処理する。前記ゴム成分、シリカおよびシラン化合物を混合したのち、さらに熱処理することによって、反応性および分散性が向上するという利点がある。 Next, the obtained mixture is heat-treated at an appropriate temperature. There is an advantage that the reactivity and dispersibility are improved by mixing the rubber component, silica and silane compound and then further heat-treating.
熱処理温度は、下限で100℃、さらには120℃であることが好ましい。100℃未満では、未反応のシランが残る傾向がある。また、上限で200℃、さらには170℃であることが好ましい。200℃をこえると、シランとポリマーの反応が起こり、ムーニー粘度の急激な増大が起こる傾向がある。 The heat treatment temperature is preferably 100 ° C., more preferably 120 ° C. at the lower limit. Below 100 ° C., unreacted silane tends to remain. Moreover, it is preferable that it is 200 degreeC at the upper limit, Furthermore, it is 170 degreeC. When the temperature exceeds 200 ° C., the reaction between the silane and the polymer occurs, and the Mooney viscosity tends to increase rapidly.
熱処理時間は、下限で60分間、さらには120分間であることが好ましい。60分間未満では、反応を完結させるのに不充分である。また、上限で360分間、さらには240分間であることが好ましい。360分間をこえると、工程面においてコスト面でのデメリットが生じる傾向がある。 The heat treatment time is preferably 60 minutes at the lower limit, and more preferably 120 minutes. Less than 60 minutes is insufficient to complete the reaction. Further, it is preferably 360 minutes at the upper limit, and more preferably 240 minutes. If it exceeds 360 minutes, there is a tendency that cost disadvantages occur in the process.
つぎに、本発明のゴム組成物について記述する。本発明のゴム組成物は、前記シリカマスターバッチを他の材料と混練してなるものである。 Next, the rubber composition of the present invention will be described. The rubber composition of the present invention is obtained by kneading the silica masterbatch with other materials.
シリカマスターバッチと共に混練されるゴム成分の具体的な例としては、たとえば、天然ゴム(NR)、各種ブタジエンゴム(BR)、各種スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、イソプレンゴム(IR)、ブチルゴム(IIR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム、イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、多硫化ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムなどがあげられる。これらは、単独で使用してもよく、2種類以上をブレンドして用いてもよい。ブレンドする場合のブレンド比にもとくに限定はない。これらのうちでは、タイヤトレッド用途として加工性がよいことや、タイヤトレッド用途として好適な耐摩耗性を得るなどの点から、NR、BR、SBR、IR、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴムなどが好ましい。 Specific examples of the rubber component kneaded with the silica masterbatch include, for example, natural rubber (NR), various butadiene rubbers (BR), various styrene-butadiene copolymer rubbers (SBR), isoprene rubber (IR), Butyl rubber (IIR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR), acrylonitrile-styrene-butadiene copolymer rubber, chloroprene rubber, ethylene-propylene copolymer rubber, styrene-isoprene copolymer rubber, styrene-isoprene-butadiene copolymer rubber , Isoprene-butadiene copolymer rubber, chlorosulfonated polyethylene, acrylic rubber, epichlorohydrin rubber, polysulfide rubber, silicone rubber, fluorine rubber, urethane rubber and the like. These may be used alone or in a blend of two or more. There is no particular limitation on the blend ratio when blending. Among these, NR, BR, SBR, IR, styrene-isoprene-butadiene copolymer rubber, etc. from the viewpoint of good workability for tire tread applications and obtaining wear resistance suitable for tire tread applications. Is preferred.
本発明のゴム組成物には、そのほかにも、タイヤトレッド用ゴム組成物の製造に一般に使用されるカーボンブラックおよび/またはシリカなどの補強剤、プロセスオイル、ワックス、老化防止剤、シランカップリング剤などのシラン化合物、ステアリン酸、酸化亜鉛などの添加剤、硫黄、加硫促進剤などの加硫剤を、必要に応じて通常使用される量、配合・添加してもよい。 In addition to the above, the rubber composition of the present invention includes a reinforcing agent such as carbon black and / or silica generally used for the production of a rubber composition for tire treads, process oil, wax, anti-aging agent, and silane coupling agent. A silane compound such as stearic acid and zinc oxide, and a vulcanizing agent such as sulfur and a vulcanization accelerator may be blended and added in an amount usually used as necessary.
本発明のゴム組成物は、たとえば、前記シリカマスターバッチにその他の材料を加えた混合物を、バンバリーミキサーなどを用いて混練することによって得ることができる。このとき混練温度の下限は、約80℃、さらには約100℃であることが好ましい。混練温度が約80℃より低いと、ゴム粘度が上昇して作業性が低下することがある。また、混練温度の上限は、約200℃、さらには180℃であることが好ましい。200℃をこえると、焼けが発生する傾向がある。 The rubber composition of the present invention can be obtained, for example, by kneading a mixture obtained by adding other materials to the silica master batch using a Banbury mixer or the like. At this time, the lower limit of the kneading temperature is preferably about 80 ° C., more preferably about 100 ° C. If the kneading temperature is lower than about 80 ° C., the rubber viscosity may increase and workability may decrease. Further, the upper limit of the kneading temperature is preferably about 200 ° C., more preferably 180 ° C. When the temperature exceeds 200 ° C., burning tends to occur.
シリカマスターバッチにおけるゴム成分の配合量は、ゴム組成物中に含まれる全ゴム成分の30重量%以上、さらには50重量%以上、とくには80重量%となるように決定することが好ましい。シリカマスターバッチ中のゴム成分が30重量%未満では、シリカマスターバッチを用いる効果が得られない傾向がある。 The compounding amount of the rubber component in the silica masterbatch is preferably determined so as to be 30% by weight or more, further 50% by weight or more, particularly 80% by weight of the total rubber component contained in the rubber composition. If the rubber component in the silica masterbatch is less than 30% by weight, the effect of using the silica masterbatch tends not to be obtained.
以上のようにして得られる本発明のゴム組成物は、全ゴム成分100重量部に対して、シリカの含有量(シリカマスターバッチ中のシリカと、ゴム組成物混練時に添加したシリカの合計量)の下限が、20重量部、さらには30重量部であることが好ましい。全シリカの含有量が20重量部未満では、充分な効果が得られない傾向がある。また、全シリカの含有量の上限が、100重量部、さらには80重量部であることが好ましい。全シリカの含有量が100重量部をこえると、ムーニー粘度が上昇することにより加工性が悪化する傾向がある。 The rubber composition of the present invention obtained as described above has a silica content (the total amount of silica in the silica masterbatch and silica added during kneading of the rubber composition) with respect to 100 parts by weight of the total rubber component. Is preferably 20 parts by weight, more preferably 30 parts by weight. If the total silica content is less than 20 parts by weight, sufficient effects tend not to be obtained. The upper limit of the total silica content is preferably 100 parts by weight, more preferably 80 parts by weight. When the total silica content exceeds 100 parts by weight, processability tends to deteriorate due to an increase in Mooney viscosity.
また、全ゴム成分100重量部に対して、シリカ化合物の含有量(シリカマスターバッチ中のシラン化合物と、ゴム組成物混練時に添加したシラン化合物の合計量)の下限が4重量部であることが好ましい。シラン化合物の含有量が4重量部未満では、シリカの表面をコーティングする充分な量ではなく、シリカの凝集を抑えられない結果、ムーニー粘度の増大、分散不良などが発生する傾向がある。また、シラン化合物の含有量の上限は、12重量部であることが好ましい。シラン化合物の含有量が12重量部をこえると、シラン中に含まれる硫黄により、加工性(スコーチ)が悪くなる傾向がある。 The lower limit of the content of the silica compound (the total amount of the silane compound in the silica masterbatch and the silane compound added during kneading of the rubber composition) is 4 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total rubber component. preferable. When the content of the silane compound is less than 4 parts by weight, it is not a sufficient amount for coating the surface of the silica, and aggregation of the silica cannot be suppressed. As a result, Mooney viscosity increases, poor dispersion and the like tend to occur. Moreover, it is preferable that the upper limit of content of a silane compound is 12 weight part. When the content of the silane compound exceeds 12 parts by weight, the workability (scorch) tends to deteriorate due to sulfur contained in the silane.
本発明のゴム組成物の用途としては、とくに限定するものではないが、タイヤトレッド部に用いることが好ましく、本発明のゴム組成物をトレッドの形状に成形し、一般的なタイヤの成形、加硫方法にてタイヤを製造することができる。 The use of the rubber composition of the present invention is not particularly limited, but it is preferably used for a tire tread portion. The rubber composition of the present invention is molded into a tread shape to form a general tire. A tire can be manufactured by a sulfur method.
以下に、実施例に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらのみに制限されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples, but the present invention is not limited thereto.
以下に、実施例および比較例で用いた材料および試験方法をまとめて示す。
(材料)
NR(固体):テックビーハング社製のRSS♯3
E−SBR(固体):住友化学工業(株)製のSBR1502(スチレン単位量:23重量%、Tg:−54℃)
シリカ(粉末):デグッサ社製のVN3
シラン化合物:デグッサ社製のSi69(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド)
カーボンブラック:三菱化学(株)製のダイヤブラックI
アロマオイル:出光興産(株)製のダイアナプロセスPS32
老化防止剤:精工化学(株)製のオゾノン6C
ワックス:大内新興化学工業(株)製のサンノックワックス
ステアリン酸:日本油脂(株)製の桐
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛2種
硫黄:軽井沢硫黄(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS
The materials and test methods used in the examples and comparative examples are summarized below.
(material)
NR (solid): RSS # 3 manufactured by Tech Bee Hang
E-SBR (solid): SBR1502 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. (styrene unit amount: 23 wt%, Tg: −54 ° C.)
Silica (powder): VN3 manufactured by Degussa
Silane compound: Si69 (bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide) manufactured by Degussa
Carbon Black: Diamond Black I manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
Aroma oil: Diana Process PS32 manufactured by Idemitsu Kosan Co., Ltd.
Anti-aging agent: Ozonon 6C manufactured by Seiko Chemical Co., Ltd.
Wax: Sannox wax manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd. Stearic acid: Tungsten zinc oxide manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd .: 2 types of zinc oxide manufactured by Mitsui Kinzoku Mining Co., Ltd. Powder sulfur vulcanization accelerator: NOCSELER NS manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd.
(試験方法)
転がり抵抗
加硫ゴムサンプルより試験片を作製し、(株)岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用いて、周波数10Hz、動歪み2.0%の条件下で、60℃における損失正接(tanδ)の測定を行なった。得られたtanδの値の逆数をとり、E−SBR系では比較例1を、NR系では比較例2をそれぞれ100(基準)として指数で示した。指数が大きいほどtanδが小さく、転がり抵抗が低減され良好であることを示している。
(Test method)
Rolling resistance A test piece was prepared from a vulcanized rubber sample, and loss tangent (tan δ) at 60 ° C. under a condition of a frequency of 10 Hz and a dynamic strain of 2.0% using a viscoelastic spectrometer manufactured by Iwamoto Seisakusho Co., Ltd. Was measured. The reciprocal of the obtained value of tan δ was taken and indicated as an index with Comparative Example 1 as 100 (reference) for the E-SBR system and Comparative Example 2 as the NR system. The larger the index, the smaller the tan δ, indicating that the rolling resistance is reduced and better.
耐摩耗性
加硫ゴムサンプルより試験片を作製し、(株)岩本製作所製のランボーン摩耗試験機を用いて、表面回転速度80m/分、落砂量20g/分、スリップ率30%、負荷荷重40Nにて摩耗試験を実施し、摩耗減量を測定した。試験結果を、E−SBR系では比較例1を、NR系では比較例2を100(基準)として指数で示した。指数が大きいほど耐摩耗性が優れることを示している。
Abrasion resistance A test piece was prepared from a vulcanized rubber sample, and surface rotation speed was 80m / min, sand fall rate was 20g / min, slip rate was 30%, load load using a lambone wear tester manufactured by Iwamoto Seisakusho Co., Ltd. A wear test was carried out at 40 N, and wear loss was measured. The test results are shown as an index with Comparative Example 1 as the E-SBR system and Comparative Example 2 as 100 (reference) in the NR system. The larger the index, the better the wear resistance.
実施例1〜4および比較例1<E−SBR系>
(シリカマスターバッチの製造方法)
(1)シリカマスターバッチA
E−SBRエマルジョンを凝集させずに、未乾燥シリカ、およびシラン化合物を、100℃で60分間混合した。このとき、E−SBRのゴム分:シリカの固形分:シラン化合物の重量比が100:56:4となるように混合した(シリカの固形分+シラン化合物=60)。
得られた混合物を、170℃で240分間熱処理したのち、水分除去し、シリカマスターバッチAを製造した。
Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 <E-SBR system>
(Manufacturing method of silica masterbatch)
(1) Silica masterbatch A
Without agglomerating the E-SBR emulsion, undried silica and the silane compound were mixed at 100 ° C. for 60 minutes. At this time, E-SBR was mixed so that the weight ratio of rubber content: silica solid content: silane compound was 100: 56: 4 (silica solid content + silane compound = 60).
The obtained mixture was heat-treated at 170 ° C. for 240 minutes, and then water was removed to produce silica master batch A.
(2)シリカマスターバッチB
E−SBR(固体)、シリカ(固体)、およびシラン化合物を、バンバリーミキサーを用いて、100℃で5分間混練りしたのち、170℃で3分間熱処理し、シリカマスターバッチBを製造した。
(2) Silica masterbatch B
E-SBR (solid), silica (solid), and the silane compound were kneaded at 100 ° C. for 5 minutes using a Banbury mixer, and then heat treated at 170 ° C. for 3 minutes to produce silica master batch B.
(ゴム組成物の製造方法)
表1記載の成分を、バンバリーミキサーを用いて約150℃で5分間混練りした。得られた混練物に硫黄および加硫促進剤を加えて2軸オープンロールにより80℃で5分間練りこんだ。得られたゴム組成物を160℃で18分間加硫することにより、加硫ゴムサンプルを得た。
(Method for producing rubber composition)
The components listed in Table 1 were kneaded at about 150 ° C. for 5 minutes using a Banbury mixer. Sulfur and a vulcanization accelerator were added to the obtained kneaded product and kneaded at 80 ° C. for 5 minutes with a biaxial open roll. The obtained rubber composition was vulcanized at 160 ° C. for 18 minutes to obtain a vulcanized rubber sample.
得られた加硫ゴムサンプルについて、転がり抵抗および耐摩耗性の試験を行なった。結果を表1に示す。 The obtained vulcanized rubber samples were tested for rolling resistance and wear resistance. The results are shown in Table 1.
比較例1のE−SBR(固体)、シリカ(固体)およびシラン化合物を、シリカマスターバッチAで等量置換した実施例1では、転がり抵抗が低減し、耐摩耗性が向上した。 In Example 1 in which E-SBR (solid), silica (solid) and silane compound of Comparative Example 1 were substituted with equal amounts of silica masterbatch A, the rolling resistance was reduced and the wear resistance was improved.
比較例1のE−SBR(固体)、シリカ(固体)およびシラン化合物を、シリカマスターバッチBで等量置換した実施例2、ならびにシリカマスターバッチAで部分置換し、残りのE−SBR(固体)、シリカ(固体)およびシラン化合物を、さらに添加した実施例3でも、同様の効果が得られた。シリカマスターバッチAで部分置換し、残りのE−SBR(固体)、シリカ(固体)およびシラン化合物をさらに添加した実施例4では、耐摩耗性が向上した。 The E-SBR (solid), silica (solid) and silane compound of Comparative Example 1 were partially substituted with the same amount of silica masterbatch A in Example 2, and silica masterbatch A, and the remaining E-SBR (solid ), Silica (solid) and a silane compound were also added in Example 3, and the same effect was obtained. In Example 4 in which partial substitution was performed with silica masterbatch A and the remaining E-SBR (solid), silica (solid) and silane compound were further added, the wear resistance was improved.
実施例5〜8および比較例2<NR系>
(シリカマスターバッチの製造方法)
シリカマスターバッチC
天然ゴムラテックス(NRラテックス)のゴム分:シリカの固形分:シラン化合物の重量比が100:56:4となるように混合した(シリカの固形分+シラン化合物=60)。
得られた混合物を、150℃で240分間熱処理したのち、水分除去し、シリカマスターバッチCを製造した。
Examples 5 to 8 and Comparative Example 2 <NR system>
(Manufacturing method of silica masterbatch)
Silica masterbatch C
Natural rubber latex (NR latex) was mixed so that the weight ratio of rubber content: silica solid content: silane compound was 100: 56: 4 (silica solid content + silane compound = 60).
The obtained mixture was heat-treated at 150 ° C. for 240 minutes, and then water was removed to produce a silica master batch C.
シリカマスターバッチD
NR(固体)、シリカ(固体)、およびシラン化合物を、バンバリーミキサーを用いて、100℃で5分間混練りしたのち、150℃で3分間熱処理し、シリカマスターバッチDを製造した。
Silica masterbatch D
NR (solid), silica (solid), and a silane compound were kneaded at 100 ° C. for 5 minutes using a Banbury mixer, and then heat-treated at 150 ° C. for 3 minutes to produce silica master batch D.
(ゴム組成物の製造方法)
表2記載の主要成分を用いたほかは、E−SBR系と同様にして加硫ゴムサンプルを得た。得られた加硫ゴムサンプルについて、転がり抵抗および耐摩耗性の試験を行なった。結果を表2に示す。
(Method for producing rubber composition)
A vulcanized rubber sample was obtained in the same manner as the E-SBR system except that the main components listed in Table 2 were used. The obtained vulcanized rubber samples were tested for rolling resistance and wear resistance. The results are shown in Table 2.
比較例2のNR(固体)、シリカ(固体)およびシラン化合物を、シリカマスターバッチCで等量置換した実施例5では、転がり抵抗が低減し、耐摩耗性が向上した。 In Example 5 in which NR (solid), silica (solid), and silane compound of Comparative Example 2 were substituted with equal amounts of silica masterbatch C, the rolling resistance was reduced and the wear resistance was improved.
比較例2のNR(固体)、シリカ(固体)およびシラン化合物を、シリカマスターバッチDで等量置換した実施例6、ならびにシリカマスターバッチCで部分置換し、残りのNR(固体)、シリカ(固体)およびシラン化合物を、さらに添加した実施例7でも、同様の効果が得られた。 NR (solid), silica (solid) and silane compound of Comparative Example 2 were partially substituted with silica masterbatch D in equivalent amount of Example 6 and silica masterbatch C, and the remaining NR (solid), silica ( The same effect was also obtained in Example 7 in which a solid) and a silane compound were further added.
シリカマスターバッチCで部分置換し、残りのNR(固体)、シリカ(固体)およびシラン化合物を後添加した実施例8では、耐摩耗性が向上した。 In Example 8 where partial substitution was performed with silica masterbatch C and the remaining NR (solid), silica (solid) and silane compound were added afterwards, the wear resistance was improved.
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