DE112014004146B4

DE112014004146B4 - Verfahren zur Herstellung eines nassen Kautschuk-Masterbatches, danach hergestellter nasser Kautschuk-Masterbatch, Kautschukzusammensetzung sowie Luftreifen

Info

Publication number: DE112014004146B4
Application number: DE112014004146.7T
Authority: DE
Inventors: Kenji Nomura; Makoto Tanaka; Norio Minouchi
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2013-09-10
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2017-09-07
Anticipated expiration: 2034-03-15
Also published as: US9896552B2; DE112014004146T5; US20160208058A1; JP6153257B2; CN105492506B; JP2015054870A; WO2015037261A1; CN105492506A; MY178259A

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines nassen Kautschuk-Masterbatches, der unter Anwendung von mindestens einem Füller, einem Dispergierlösungsmittel und einer Kautschuklatexlösung als Rohmaterialien erhalten wird, wobei das Verfahren einen Schritt (I) des Dispergierens des Füllers in das Dispergierlösungsmittel umfasst, um eine Füller enthaltende Aufschlämmungslösung zu erhalten, einen Schritt (II) des Mischens der Füller enthaltenden Aufschlämmungslösung mit der Kautschuklatexlösung, um eine Füller enthaltende Kautschuklatexlösung herzustellen, und einen Schritt (III) des Verfestigens und Trocknens der Füller enthaltenden Kautschuklatexlösung, wobei der Füller zwei Füllerarten umfasst, eine Rußart A, welche eine Stickstoffadsorptions-spezifische Oberfläche (N2SA-(A)-Wert) von 130 m2/g oder weniger zeigt, und eine Rußart B, die einen N2SA-(B)-Wert zeigt, der um 25 m2/g oder mehr niedriger als der N2SA-(A)-Wert ist, und wenn in Schritt (I) der Zeitraum (Minute(n)) zum Dispergieren der Rußart A im Dispergierlösungsmittel und die (Minute(n)) zum Dispergieren der Rußart B im Dispergierlösungsmittel durch α(A) beziehungsweise α(B) dargestellt werden, und ferner die Drehzahl (U/min) eines Rotors einer Dispergiermaschine, die beim Dispergieren eingesetzt wird, wenn die Rußart A dispergiert wird, und die (U/min) eines Rotors einer Dispergiermaschine, die beim Dispergieren eingesetzt wird, wenn die Rußart B dispergiert wird, durch β(A) beziehungsweise β(B) dargestellt werden, ist der folgende Ausdruck erfüllt: 1.1α(B) × β(B) ≤ α(A) × β(A) ≤ 1.5α(B) × β(B)(1)

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen nassen Kautschuk-Masterbatch, der unter Anwendung von mindestens einem Füller, einem Dispergierlösungsmittel und einer Kautschuklatexlösung als Rohmaterialien erhalten wird, ein Verfahren zur Herstellung des nassen Kautschuk-Masterbatches, eine Kautschukzusammensetzung, die den nassen Kautschuk-Masterbatch enthält, und einen Luftreifen, der durch Anwendung der Kautschukzusammensetzung erhalten wird.
STAND DER TECHNIK
In der Kautschukindustrie war es bisher bekannt, dass bei der Herstellung einer einen Füller wie Ruß enthaltenden Kautschukzusammensetzung ein nasser Kautschuk-Masterbatch verwendet wird, um die Verarbeitbarkeit der Zusammensetzung und die Dispergierbarkeit des Füllers in der Zusammensetzung zu verbessern. Dieser nasse Kautschuk-Masterbatch ist eine Substanz, die durch vorheriges Mischen des Füllers und eines Dispergierlösungsmittels in einem vorgegebenen Verhältnis, Dispergieren des Füllers in das Dispergierlösungsmittel durch mechanische Kraft, Mischen der sich ergebenden, Füller enthaltenden Aufschlämmungslösung mit einer Kautschuklatexlösung in der flüssigen Phase, nach Mischen Hinzufügen eines Verfestigers wie einer Säure, um die Mischung zu verfestigen und dann Sammeln und Trocknen der Mischung erhalten wird. Die Anwendung eines solchen nassen Kautschuk-Masterbatches ergibt eine Kautschukzusammensetzung, die einen Füller enthält mit besserer Dispergierbarkeit und besseren physikalischen Kautschukeigenschaften wie Bearbeitbarkeit und Verstärkbarkeit als die Anwendung eines trockenen Kautschuk-Masterbatches, der durch Mischen eines Füllers mit einem Kautschuk in der festen Phase erhalten wird. Die Verwendung einer solchen Kautschukzusammensetzung als Rohmaterial macht es möglich, einen Luftreifen oder irgendein anderes Kautschukprodukt herzustellen, das zum Beispiel einen verringerten Rollwiderstand und ausgezeichnete Ermüdungsfestigkeit hat.
Unter den Verfahren zur Herstellung eines nassen Kautschuk-Masterbatches wird über ein Verfahren berichtet, bei dem zwei oder mehr Rußarten zusammen verwendet werden, um den sich ergebenden vulkanisierten Kautschuk in verschiedenen physikalischen Eigenschaften zu verbessern.
Das nachstehend aufgeführte Patentdokument 1 beschreibt ein Verfahren einer Füller enthaltenden Kautschukzusammensetzung bei der: ein Dienkautschuk in einer Menge von 10 Masseteilen enthalten ist und ein vorläufig gemischter Füller, der durch vorläufiges Mischen von 80 Masse-% oder mehr einer Rußart der harten Klasse mit 20 Masse-% oder weniger eines anderen Füllers erhalten wird, in einer Menge von 1 bis 150 Masseteilen enthalten ist, und wenn der andere Füller eine Rußart enthält, wird der durchschnittliche Partikeldurchmesser von primären Aggregaten dieser Rußart auf 7/10 oder weniger von dem der primären Aggregate der Rußart der harten Klasse eingestellt.
DOKUMENT NACH DEM STAND DER TECHNIK
PATENTDOKUMENT

Patentdokument 1: JP 2002256109 A

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
VON DER ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABEN
Die Erfinder haben eifrige Untersuchungen durchgeführt, um festzustellen, dass das oben erwähnte vorhergehende Verfahren ein neu entdecktes Problem hat. Insbesondere hat das in Patentdokument 1 beschriebene Verfahren das Ziel, einen vulkanisierten Kautschuk sowohl in seinen mechanischen Eigenschaften als auch in seinen viskoelastischen Eigenschaften durch Anwendung von zwei Rußarten darin zu verbessern, die sich im durchschnittlichen Partikeldurchmesser voneinander unterscheiden. Es wird jedoch bei seinem Herstellungsprozess nicht versucht, die Dispergierbarkeit der Rußart zu erhöhen.
Angesichts des oben erwähnten Sachverhalts wurde die vorliegende Erfindung gemacht. Ein Ziel derselben ist die Bereitstellung eines nassen Kautschuk-Masterbatches, der ein Rohmaterial eines vulkanisierten Kautschuks ist, welcher sowohl in seiner niedrigen exothermen Leistung als auch seinem Ermüdungswiderstand in ausgeglichenem Verhältnis verbessert ist, eines Verfahrens zur Herstellung eines nassen Kautschuk-Masterbatches, einer Kautschukzusammensetzung und eines Luftreifens.
MITTEL ZUR LÖSUNG DER AUFGABEN
Um die oben erwähnten Probleme zu lösen, haben die Erfinder eifrige Untersuchungen über die folgende Auswirkung durchgeführt, wenn zwei oder mehr Rußarten verwendet werden: Eine Auswirkung der Dispergierbarkeit der Rußart auf die niedrige exotherme Leistung und den Ermüdungswiderstand des sich ergebenden vulkanisierten Kautschuks. Infolgedessen haben die Erfindung die folgenden Phänomene festgestellt:

(i) Die Erfinder haben Untersuchungen zur Beziehung zwischen der Stickstoffadsorptions-spezifischen Oberfläche (N₂SA) des Rußes und dessen Dispergierbarkeit durchgeführt und festgestellt, dass eine Rußart mit hoher N₂SA in ihrer Dispergierbarkeit mangelhaft ist, so dass eine große Menge Energie erforderlich ist, um die Dispergierbarkeit zu erhöhen.
(ii) Wenn zwei Rußarten, die sich in ihrer N₂SA voneinander unterscheiden, unter denselben Bedingungen dispergiert werden, wird entweder eine schlechte Dispergierung der Rußart mit hoher N₂SA oder eine Fraktur der Struktur der Rußart mit niedriger N₂SA erzeugt, so dass die verstärkende Wirkung der Rußart verringert wird.

Auf der Basis der Erkenntnisse (i) und (ii) wurde die vorliegende Erfindung erzielt. Daher ist die vorliegende Erfindung wie folgt.
Demgemäß ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren für die Herstellung eines nassen Kautschuk-Masterbatches, der unter Anwendung von mindestens einem Füller, einem Dispergierlösungsmittel und einer Kautschuklatexlösung als Rohmaterialien erhalten wird, wobei das Verfahren einen Schritt (I) des Dispergierens des Füllers in das Dispergierlösungsmittel umfasst, um eine Füller enthaltende Aufschlämmungslösung zu erhalten, einen Schritt (II) des Mischens der Füller enthaltenden Aufschlämmungslösung mit der Kautschuklatexlösung, um eine Füller enthaltende Kautschuklatexlösung zu erhalten, und einen Schritt (III) des Verfestigens und Trocknens der Füller enthaltenden Kautschuklatexlösung, wobei der Füller zwei Füllerarten umfasst, eine Rußart A, die eine Stickstoffadsorptions-spezifische Oberfläche (N₂SA-(A)Wert) von 130 m²/g oder weniger und eine Rußart B, die einen N₂SA-(B)Wert um 25 m²/g oder mehr unter dem N₂SA-(A))Wert zeigt, und im Falle, dass in Schritt (I) der Zeitraum (Minute(n)) zum Dispergieren der Rußart A in dem Dispergierlösungsmittel und die Minute(n) zum Dispergieren der Rußart B im Dispergierlösungsmittel durch α(A) beziehungsweise α(B) dargestellt werden und ferner die Drehzahl (U/min) des Rotors einer Dispergiermaschine, die beim Dispergieren eingesetzt wird, wenn die Rußart A dispergiert wird, und die Drehzahl (U/min) eines Rotors einer Dispergiermaschine, die beim Dispergieren eingesetzt wird, wenn die Rußart B dispergiert wird, durch ϐ(A) beziehungsweise ϐ(B) dargestellt werden, ist folgender Ausdruck erfüllt: 1.1α(B) × β(B) ≤ α(A) × β(A) ≤ 1.5α(B) × β(B) (1)
Beim Verfahren nach der vorliegenden Erfindung für die Herstellung eines nassen Kautschuk-Masterbatches werden mindestens folgende als Füller verwendet: zwei Füllerarten, die eine Füllerart A, welche eine Stickstoffadsorptions-spezifische Oberfläche (N₂SA-(A)-Wert) von 130 m²/g oder weniger zeigt, und eine Rußart B, die einen N₂SA-(B)-Wert zeigt, der um 25 m²/g oder mehr kleiner ist als der N₂SA-(A)-Wert, sind. Die Rußart A trägt hauptsächlich zu einer Verbesserung des sich ergebenden vulkanisierten Kautschuks in seiner niedrigen exothermen Leistung bei, und die Rußart B trägt hauptsächlich zum Ermüdungswiderstand des vulkanisierten Kautschuks bei. Die Anwendung dieser zwei Rußarten macht es möglich, dass der vulkanisierte Kautschuk, der durch den nassen Kautschuk-Masterbatch erhalten wird, welcher aus dem Herstellungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung erhalten wird, die Kompatibilität niedriger exothermer Leistung mit Ermüdungswiderstand erreicht.
Wenn jedoch, wie oben beschrieben, zwei Rußarten, die sich in der N₂SA unterscheiden, unter denselben Bedingungen dispergiert werden, wird entweder eine schlechte Dispergierung der Rußart mit hoher N₂SA erzeugt oder eine Fraktur der Struktur der Rußart mit niedriger N₂SA derart, dass der schließlich erhaltene vulkanisierte Kautschuk die Kompatibilität der niedriger exothermer Leistung mit Ermüdungswiderstand nicht erreichen kann.
Falls bei der vorliegenden Erfindung in Schritt (I) der Zeitraum (Minute(n)) zum Dispergieren der Rußart A in dem Dispergierlösungsmittel und die Minute(n) zum Dispergieren der Rußart B im Dispergierlösungsmittel durch α(A) beziehungsweise α(B) dargestellt werden, und ferner die Drehzahl (U/min) eines Rotors einer Dispergiermaschine, die beim Dispergieren eingesetzt wird, wenn die Rußart A dispergiert wird, und die Drehzahl(U/min) eines Rotors einer Dispergiermaschine, die beim Dispergieren eingesetzt wird, wenn die Rußart B dispergiert wird, durch ϐ(A) beziehungsweise ϐ(B) dargestellt werden, ist folgender Ausdruck erfüllt: 1.1α(B) × β(B) ≤ α(A) × β(A) ≤ 1.5α(B) × β(B).
Indem man dem Dispergieren der Rußart A eine größere Energie zur Verfügung stellt als dem Dispergieren der Rußart B, kann Rußart A, deren Dispergierbarkeit niedrig ist, in ihrer Dispergierbarkeit verbessert werden. Die Energie, die dem Dispergieren der Rußart B zur Verfügung gestellt wird, deren Dispergierbarkeit gut ist, wird auf ein niedriges Niveau eingeschränkt, so dass die Struktur der Rußart B erhalten bleibt, während die Dispergierbarkeit der Rußart B erhöht werden kann. Während die vorliegende Erfindung sowohl eine geringe Dispergierbarkeit der Rußart A verhindert, deren N₂SA-(A) hoch ist, als auch jede Fraktur der Struktur der Rußart B, deren N₂SA niedrig ist, macht die Erfindung es infolgedessen möglich, diese beiden Arten in ihrer Dispergierbarkeit zu verbessern, um einen vulkanisierten Kautschuk herzustellen, der eine niedrige exotherme Leistung erreicht, die mit dem Ermüdungswiderstand kompatibel ist.
Beim Herstellungsverfahren wird bevorzugt, dass bei Schritt (I) das Dispergieren der Rußart A und das der Rußart B voneinander getrennt durchgeführt werden, um die Beziehung (1) zu erfüllen, und nach Dispergieren die Resultanten im Voraus miteinander vermischt werden. Die Resultanten, die eine Rußart A enthaltende Lösung und eine Rußart B enthaltende Lösung sind, werden im Voraus miteinander vermischt, und anschließend wird die Mischung mit der Kautschuklatexlösung gemischt, um eine Füller enthaltende Kautschuklatexlösung zu erzeugen, wodurch der schließlich erhaltene vulkanisierte Kautschuk in seiner niedrigen exothermen Leistung weiter verbessert werden kann.
Bei dem Herstellungsverfahren wird bevorzugt, dass Schritt (I) ein Schritt (I-(a)) ist, bei dem, wenn der Füller in das Dispergierlösungsmittel dispergiert wird, mindestens ein Teil der Kautschuklatexlösung hier hinzugefügt wird, und damit eine Füller enthaltende Aufschlämmungslösung erhalten wird, die eine Aufschlämmungslösung ist, in der Kautschuklatexpartikel an den Füller gebondet werden, und Schritt (II) ein Schritt (II-(a)) ist, bei dem die Füller mit gebondeten Kautschuklatexpartikeln enthaltende Aufschlämmungslösung mit dem Rest der Kautschuklatexlösung gemischt wird, wodurch die Füller enthaltende Kautschuklatexlösung hergestellt wird, die eine Kautschuklatexlösung ist, bei der die Kautschuklatexpartikel am Füller gebondet sind.
Nach dem Herstellungsverfahren wird zur Zeit der Dispergierung des Füllers in das Dispergierlösungsmittel mindestens ein Teil der Kautschuklatexlösung dort hinzugefügt und hierdurch die Füller enthaltende Aufschlämmungslösung hergestellt, die eine Aufschlämmungslösung ist, in der Kautschuklatexpartikel an den Füller gebondet werden (Schritt (I-(a)). Durch diesen Schritt wird eine sehr dünne Latexphase über einen Teil oder die Gesamtheit der Fülleroberfläche hergestellt, so dass, wenn die sich ergebende Aufschlämmungslösung mit dem Rest der Kautschuklatexlösung in Schritt (II-(a)) gemischt wird, die erneute Aggregation des Füllers verhindert werden kann. Infolgedessen wird der Füller gleichmäßig dispergiert, so dass ein nasser Kautschuk-Masterbatch hergestellt werden kann, bei dem der Füller in seiner Dispergierungsstabilität ausgezeichnet ist selbst, wenn die Zeit verstreicht. Dieser nasse Kautschuk-Masterbatch ist ein Masterbatch, bei dem der Füller gleichmäßig dispergiert ist und ferner die erneute Aggregation des Füllers ebenfalls im Verlaufe der Zeit eingeschränkt wird. Folglich wird ein vulkanisierter Kautschuk, der unter Anwendung einer diesen Masterbatch enthaltenden Kautschukzusammensetzung erhalten wird, hinsichtlich niedriger exothermer Leistung und Ermüdungswiderstand deutlich verbessert.
Im Unterschied zu dem Fall, in dem lediglich durch Dispergieren eines Füllers in ein Dispergierlösungsmittel eine Aufschlämmungslösung hergestellt wird, macht das vorliegende Herstellungsverfahren die Dispergierbarkeit des Füllers in der Aufschlämmungslösung ausgezeichnet und ermöglicht es ferner, die erneute Aggregation des Füllers zu verhindern, so dass das Verfahren ebenfalls eine vorteilhafte Wirkung erzeugt, indem sie die Aufschlämmungslösung hinsichtlich ihrer Lagerungsstabilität ausgezeichnet macht.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls einen nassen Kautschuk-Masterbatch, der nach dem in einem der betreffenden Abschnitte beschriebenen Herstellungsverfahren hergestellt wird, und eine Kautschukzusammensetzung, die diesen nassen Kautschuk-Masterbatch umfasst. Bei diesem nassen Kautschuk-Masterbatch werden sowohl die Rußart A als auch die Rußart B zufriedenstellend dispergiert, ohne dass ihre Strukturen zerbrochen werden, wobei die erstere dieser Arten hauptsächlich zu einer Verbesserung des vulkanisierten Kautschuks hinsichtlich seiner niedrigen exothermen Leistung beiträgt, und letztere hauptsächlich zu einer Verbesserung des vulkanisierten Kautschuks hinsichtlich seines Ermüdungswiderstands beiträgt. Aus diesem Grund werden der vulkanisierte Kautschuk, der ein vulkanisierter Kautschuk der Kautschukzusammensetzung ist, die diesen nassen Kautschuk-Masterbatch umfasst, und ein Luftreifen der Kautschukzusammensetzung in ihrer niedrigen exothermen Leistung und ihrem Ermüdungswiderstand in ausgewogenem Verhältnis verbessert.
AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung eines nassen Kautschuk-Masterbatches, der durch Anwendung von mindestens einem Füller, einem Dispergierlösungsmittel und einer Kautschuklatexlösung als Rohmaterialien erhalten wird.
Bei der vorliegenden Erfindung bedeutet Füller einen anorganischen Füller, der normalerweise in der Kautschukindustrie verwendet wird. Beispiele hierzu umfassen Ruß, Silica, Lehm, Talk, Kalziumcarbonat, Magnesiumcarbonat und Aluminiumhydroxid. Bei der Erfindung umfassen die Rohstoffe als Füller die folgenden zwei Rußarten unter diesen anorganischen Füllern: eine Rußart A, die eine Stickstoffadsorptions-spezifische Oberfläche (N₂SA-(A)Wert) von 130 m²/g oder weniger hat, und eine Rußart B, die einen N₂SA-(B)Wert hat, der um 25 m²/g oder mehr niedriger ist als der N₂SA-(A)Wert.
Die Rußart A kann jede Rußart sein, solange die Art eine Stickstoffadsorptions-spezifische Oberfläche (N₂SA-(A)Wert) von 130 m²/g oder weniger hat, und die Art ohne jede spezielle Einschränkung anwendbar ist. Beispiele hierzu umfassen N220 (N₂SA: 119 m²/g), N234 (N₂SA: 126 m²/g), N330 (N₂SA: 79 m²/g), N339 (N₂SA: 93 m²/g), N550 (N₂SA: 42 m²/g), und N774 (N₂SA: 27 m²/g), wovon jedes zum Beispiel in ASTM D1765 beschrieben wird. Indessen kann die Rußart B jede Rußart sein, solange die Art einen N₂SA-(B)Wert zeigt, der um 25 m²/g oder mehr höher ist als der N₂SA-(A)Wert. Solange diese Beziehung erfüllt ist, können die Rußarten A und B unter den als Beispiele gegebenen Rußarten ausgewählt werden.
Um den sich ergebenden vulkanisierten Kautschuk effektiv in seiner niedrigen exothermen Leistung zu steigern, ist die Mischmenge der Rußart A bevorzugt 7 bis 68 Masseteile, besonders bevorzugt von 12 bis 48 Masseteile für 100 Masseteile der Kautschukkomponente. Um den Ermüdungswiderstand des vulkanisierten Kautschuks effektiv zu steigern, ist die Mischmenge der Rußart B bevorzugt von 8 bis 78 Masseteile, besonders bevorzugt von 12 bis 58 Masseteile für 100 Masseteile der Kautschukkomponente.
Die Rußarten A und B können beide ein durch Körnung erhaltenes gekörntes Produkt sein unter dem Aspekt ihrer Handhabbarkeit in einer normalen Kautschukindustrie oder ein nicht gekörntes Produkt.
Das Dispergierlösungsmittel ist insbesondere bevorzugt Wasser. Das Dispergierlösungsmittel kann Wasser sein, das zum Beispiel ein organisches Lösungsmittel enthält.
Als die Kautschuklatexlösung sind eine natürliche Kautschuklatexlösung und eine synthetische Kautschuklatexlösung verwendbar.
Die natürliche Kautschuklatexlösung ist ein Naturprodukt, das durch einen metabolischen Effekt einer Pflanze erzeugt wird, und ist bevorzugt eine Naturkautschuk/Wassersystemlösung, in der ein Dispergierlösungsmittel insbesondere Wasser ist. Hinsichtlich der natürlichen Latexlösung sind ein konzentrierter Latex, ein Field Latex genannter frischer Latex und andere ohne Unterschied anwendbar. Die synthetische Kautschuklatexlösung ist zum Beispiel eine Lösung des Styrol-Butadien-Kautschuks, Butadien-Kautschuks, Nitril-Kautschuks oder Chloropren-Kautschuks, die durch Emulsionspolymerisation hergestellt werden.
Nachstehend wird eine Beschreibung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung für die Herstellung eines nassen Kautschuk-Masterbatches gegeben. Dieses Herstellungsverfahren umfasst einen Schritt (I) zum Dispergieren des Füllers in das Dispergierlösungsmittel, um eine Füller enthaltende Aufschlämmungslösung herzustellen, einen Schritt (II) zum Mischen der Füller enthaltenden Aufschlämmungslösung mit einer Kautschuklatexlösung, um eine Füller enthaltende Kautschuklatexlösung herzustellen, und einen Schritt (III) des Verfestigens und Trocknens der Füller enthaltenden Kautschuklatexlösung.
Die vorliegende Erfindung hat das folgende charakteristische Merkmal: Wenn in Schritt (I) der Zeitraum (Minute(n)) zum Dispergieren der Rußart A im Dispergierlösungsmittel und der Zeitraum (Minute(n)) zum Dispergieren der Rußart B im Dispergierlösungsmittel durch α(A) beziehungsweise α(B) dargestellt werden, und ferner die Drehzahl (U/min) eines Rotors einer Dispergiermaschine, die beim Dispergieren verwendet wird, wenn die Rußart A dispergiert wird, und die Drehzahl(U/min) eines Rotors einer Dispergiermaschine, die beim Dispergieren verwendet wird, wenn Rußart B dispergiert wird, durch ϐ(A) beziehungsweise ϐ(B) dargestellt werden, ist folgender Ausdruck erfüllt: 1.1α(B) × β(B) ≤ α(A) × β(A) ≤ 1.5α(B) × β(B) (1).
Bei der vorliegenden Erfindung ist es möglich, passend die jeweiligen Zeiträume (Minute(n)) zum Dispergieren der Rußarten A und B in dem Dispergierlösungsmittel und die jeweiligen Rotordrehzahlen (U/min) der Dispergiermaschinen zu wählen, die beim Dispergieren verwendet werden, wenn die Rußarten A beziehungsweise B dispergiert werden, solange die Beziehung 1.1α(B) × β(B) ≤ α(A) × β(A) ≤ 1.5α(B) × β(B) erfüllt ist.
Bei Schritt (I) ist es zulässig, die Rußarten A und B einzuregeln, um den Ausdruck (1) zu erfüllen, zum Beispiel durch früheres Dispergieren der Rußart A in dem Dispergierlösungsmittel und Hinzufügen der Rußart B zu der sich ergebenden Aufschlämmungslösung, um diese Rußart B mit der Lösung zu vermischen. Alternativ ist es zulässig, das Dispergieren der Rußart A und der Rußart B voneinander getrennt auszuführen, um die Beziehung (1) zu erfüllen, indem man diese Arten im Voraus nach Dispergieren miteinander mischt und dann die Resultante verwendet.
Bei Schritt (I) ist das Verfahren zum Mischen von Rußart A, Rußart B und dem Dispergierlösungsmittel miteinander in Anwesenheit der Kautschuklatexlösung zum Beispiel ein Verfahren des Dispergierens dieser Rußarten dahinein unter Anwendung einer Abgabemaschine wie eines High Shear Mixers, eines Mixers mit hoher Scherwirkung oder eines Homo-Mixers. In jedem Fall muss das Verfahren so ausgewählt werden, dass die entsprechenden Rotordrehzahlen (U/min) der Dispergiermaschinen Ausdruck (1) erfüllen.
Der “High Shear Mixer” bezeichnet einen Mischer, der einen bei hoher Geschwindigkeit rotierbaren Rotor und einen festen Stator hat, bei dem der Rotor rotiert wird, um in dem Stadium eine hohe Scherwirkung auszuüben, in dem ein präziser Zwischenraum zwischen dem Rotor und dem Stator hergestellt ist. Um eine derartige hohe Scherwirkung zu erzeugen, wird bevorzugt, den Zwischenraum zwischen Rotor und Stator auf 0,8 mm oder weniger und die Umfangsgeschwindigkeit des Rotors auf 5 m/s oder mehr einzustellen. Ein solcher High Shear Mixer kann ein handelsübliches Produkt sein. Ein Beispiel hierfür ist der Mischer “High Shear Mixer”, der von Silverson Nippon Ltd. hergestellt wird.
Bei der vorliegenden Erfindung wird besonders bevorzugt, dass Schritt (I) ein Schritt (I-(a)) ist, bei dem der Füller in das Dispergierlösungsmittel dispergiert wird, mindestens ein Teil der Kautschuklatexlösung hier hinzugefügt wird und damit die Füller enthaltende Aufschlämmungslösung hergestellt wird, die eine Aufschlämmungslösung ist, in der Kautschuklatexpartikel an den Füller gebondet werden, und ferner der Schritt (II) ein Schritt (II-(a)) ist, bei dem die Füller mit gebondeten Kautschuklatexpartikeln enthaltende Aufschlämmungslösung mit dem Rest der Kautschuklatexlösung gemischt wird, wodurch die Füller enthaltende Kautschuklatexlösung hergestellt wird, die eine Kautschuklatexlösung ist, in der die Kautschuklatexpartikel an den Füller gebondet sind. Nachstehend wird Schritt (I-(a)) und Schritt (II-(a)) beschrieben.
(1) Schritt (I-(a))
Bei Schritt (I-(a)) wird zur Zeit des Dispergierens einer Dispergiermittel enthaltenden Rußart (1) und eines leitfähigen Füllers (2) in ein Dispergierlösungsmittel mindestens ein Teil der Kautschuklatexlösung hier hinzugefügt, und damit eine Aufschlämmungslösung hergestellt, die den Füller enthält, an den Kautschuklatexpartikel gebondet werden. Es ist zulässig, die Kautschuklatexlösung zuvor mit dem Dispergierlösungsmittel zu mischen und dann den Füller hinzuzufügen, um dispergiert zu werden. Es ist ebenfalls zulässig, den Füller zum Dispergierlösungsmittel hinzuzufügen und als Nächstes den Füller in das Dispergierlösungsmittel zu dispergieren, während die Kautschuklatexlösung dort bei einer vorgegebenen Geschwindigkeit hinzugefügt wird, oder den Füller in das Dispergierlösungsmittel hinzuzufügen und als Nächstes den Füller in das Dispergierlösungsmittel zu dispergieren, während die Kautschuklatexlösung, die ein vorgegebenes Volumen hat, dort in mehreren, voneinander getrennten Arbeitsgängen hinzugefügt wird. Durch das Dispergieren des Füllers in das Dispergierlösungsmittel in Anwesenheit der Kautschuklatexlösung kann die Aufschlämmungslösung hergestellt werden, die den Füller enthält, an den Kautschuklatexpartikel gebondet werden. Die Zugabemenge der Kautschuklatexlösung in Schritt (I-(a)) ist zum Beispiel von 0,075 bis 12 Masse-% der Gesamtmenge der verwendeten Kautschuklatexlösung (die Gesamtheit der jeweiligen Mengen, die in Schritt (I-(a)) und Schritt (II-(a)) hinzugefügt werden).
In Schritt (I-(a)) ist der Feststoff(Kautschuk)-Anteil in der hinzugefügten Kautschuklatexlösung bevorzugt von 0,25 bis 15 Masse.-%, besonders bevorzugt von 0,5 bis 6 Masse-% des Füllers. Außerdem ist die Konzentration des Feststoffs (Kautschuks) in der hinzugefügten Kautschuklatexlösung bevorzugt von 0,2 bis 5 Masse-%, besonders bevorzugt von 0,25 bis 1,5 Masse-%. Diese Fälle machen es möglich, einen nassen Kautschuk-Masterbatch herzustellen, in dem der Füller in seiner Dispergierbarkeit gesteigert wird, während die Kautschuklatexpartikel sicher an den Füller gebondet werden.
Bei der vorliegenden Erfindung kann zu der Zeit, in der ein Füller und ein Dispergierlösungsmittel miteinander in Anwesenheit einer Kautschuklatexlösung gemischt werden, um eine Aufschlämmungslösung herzustellen, die den Füller enthält, an den die Kautschuklatexpartikel gebondet werden, ein Tensid hinzugefügt werden, um den Füller hinsichtlich seiner Dispergierbarkeit zu verbessern. Das Tensid kann ein Tensid sein, das in der Kautschukindustrie bekannt ist. Beispiele hierzu umfassen nichtionische Tenside, anionische Tenside, kationische Tenside und amphotere Tenside. Anstatt des Tensids oder zusätzlich zum Tensid kann ein Alkohol wie Ethanol ebenfalls verwendet werden. Es wird jedoch befürchtet, dass die Anwendung des Tensids eine Verschlechterung der Kautschukeigenschaften des schließlich erhaltenen vulkanisierten Kautschuks verursacht. Daher ist die Mischungsmenge des Tensids bevorzugt 2 Masseteile oder weniger, besonders bevorzugt 1 Masseteil oder weniger für 100 Masseteile der Feststoff(Kautschuk)-Menge in der Kautschuklatexlösung. Es wird bevorzugt, das Tensid nicht substantiell zu verwenden.
Bezüglich des Füllers, an den die Kautschuklatexpartikel in der Aufschäumungslösung gebondet werden, die in Schritt (I-(a)) hergestellt wird, so ist der 90 %-Volumen-Partikeldurchmesser (µm) („D90“) bevorzugt 31 µm oder mehr, besonders bevorzugt 35 µm oder mehr. In diesem Fall ist der Füller ausgezeichnet hinsichtlich seiner Dispergierbarkeit in der Aufschlämmungslösung, und die erneute Aggregation des Füllers kann verhindert werden. Daher ist die Aufschlämmungslösung ausgezeichnet hinsichtlich Lagerbeständigkeit, und ferner ist der schließlich erhaltene vulkanisierte Kautschuk ausgezeichnet hinsichtlich exothermer Eigenschaft, Haltbarkeit und Kautschukstärke.
(2) Schritt (II-(a))
Bei Schritt (II-(a)) wird die Aufschlämmungslösung mit dem Rest der Kautschuklatexlösung gemischt, um eine Füller mit gebondeten Kautschuklatexpartikeln enthaltende Kautschuklatexlösung herzustellen. Das Verfahren zum Mischen der Aufschlämmungslösung mit dem Rest der Kautschuklatexlösung in der flüssigen Phase ist nicht besonders eingeschränkt und kann ein Verfahren zum Mischen der Aufschlämmungslösung und des Rests der Kautschuklatexlösung sein unter Anwendung einer üblichen Dispergiermaschine wie High Shear Mixer, Mischer mit hoher Scherkraft, Homo-Mischer, Kugelmühle, Perlmühle, Hochdruckhomogenisator, Ultraschallhomogenisator oder Kolloidmühle. Nach Bedarf kann zur Mischzeit das gesamte Mischsystem der Dispergiermaschine und andere erhitzt werden.
Der Rest der Kautschuklatexlösung hat bevorzugt eine höhere Feststoff(Kautschuk)-Konzentration als die Kautschuklatexlösung, die bei Schritt (I-(a)) hinzugefügt wird, in Anbetracht der Trocknungszeit und Arbeit in Schritt (III). Insbesondere ist die Feststoff(Kautschuk)-Konzentration bevorzugt von 10 bis 60 Masse-%, besonders bevorzugt von 20 bis 30 Masse-%.
(3) Schritt(III)
Bei Schritt (III) wird die Füller enthaltende Kautschuklatexlösung verfestigt. Das Verfahren für die Verfestigung kann ein Verfahren der Hinzufügung eines Verfestigers zur Ruß mit gebondeten Kautschuklatexpartikeln enthaltenden Kautschuklatexlösung sein, um ein verfestigtes Produkt zu erhalten. Der Verfestiger kann ein Verfestiger sein, wie er normalerweise angewandt wird, um eine Kautschuklatexlösung zu verfestigen wie zum Beispiel eine Säure wie Ameisensäure oder Schwefelsäure oder ein Salz wie Natriumchlorid.
Bei Schritt (III) wird das auf der Verfestigungsstufe erhaltene verfestigte Produkt von der Lösung getrennt (Fest-Flüssig-Trennung) und dann getrocknet, um einen nassen Kautschuk-Masterbatch herzustellen. Auf der Fest-Flüssig-Trennungsstufe ist es ebenfalls zulässig, wenn erforderlich, ein aggregierendes Mittel in die Füller enthaltende Kautschuklatexlösung zu inkorporieren und dann das sich daraus ergebende Aggregat zu sammeln und zu trocknen. Es ist zulässig, als aggregierendes Mittel eine Substanz, die als aggregierendes Mittel für eine Kautschuklatexlösung bekannt ist, ohne jede Einschränkung zu verwenden. Ein spezifisches Beispiel hierfür ist ein kationisches aggregierendes Mittel. Die Fest-Flüssig-Trennung kann auf eine Fachleuten bekannte Weise erreicht werden, zum Beispiel durch Zentrifugieren oder Filtrieren.
Das Verfahren für das Trocken des verfestigten Produkts kann ein Verfahren sein, bei dem eine Trocknungsmaschine verwendet wird, die verschiedener Art sein kann wie ein Ofen, ein Vakuumtrockner oder ein Lufttrockner.
Nachdem Schritt (III) durchgeführt worden ist, wird der sich ergebende nasse Kautschuk-Masterbatch mit verschiedenen Mischmitteln trocken gemischt. Verwendbare Beispiele der Mischmittel umfassen einen schwefelhaltigen Vulkanisator, einen Vulkanisationsförderer, Silica, einen Silanhaftvermittler, Zinkoxid, einen Methylenrezeptor und einen Methylendonator, Stearinsäure, ein Vulkanisationsbeschleunigungsmittel, ein Vulkanisationshemmmittel, ein organisches Peroxid, ein Antiagingmittel, Weichmacher wie Wachs und Öl, eine Verarbeitungshilfe und jedes andere Mischmittel, das normalerweise in der Kautschukindustrie verwendet wird.
Es genügt, wenn eine Schwefelart für den schwefelhaltigen Vulkanisator eine Schwefelart für gewöhnlichen Kautschuk ist. Beispiele hierzu umfassen pulvrigen Schwefel, ausgefällten Schwefel, unlöslichen Schwefel und stark dispergierten Schwefel. In der Kautschukzusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung ist der Schwefelgehalt von 0,3 bis 6 Masseteile für 100 Masseteile der Kautschukkomponente. Wenn der Schwefelgehalt weniger als 0,3 Masseteile ist, ist der vulkanisierte Kautschuk ungenügend in der Querverbindungsdichte, so dass er in Kautschukstärke und anderer Hinsicht reduziert wird. Wenn der Schwefelgehalt mehr als 6,5 Masseteile ist, wird der vulkanisierte Kautschuk insbesondere sowohl in Hitzewiderstand als auch Haltbarkeit verschlechtert. Damit der vulkanisierte Kautschuk in Hitzewiderstand und Haltbarkeit weiter verbessert werden kann, während gleichzeitig die Kautschukstärke zufriedenstellend gewährleistet wird, ist der Schwefelgehalt besonders bevorzugt von 1,5 bis 5,5 Masseteile, ganz besonders bevorzugt von 2,0 bis 4,5 Masseteile für 100 Masseteile der Kautschukkomponente.
Der Vulkanisationsförderer kann ein Vulkanisationsförderer sein, wie er zur Kautschukvulkanisation gewöhnlich verwendbar ist, Beispiele hierzu umfassen Vulkanisationsförderer des Sulfenamidtyps, Thiuramtyps, Thiazoltyps, Thioharnstofftyps, Guanidintyps und des Typs Salz der dithiocarbamischen Säure.
Diese können individuell oder in Form einer geeigneten Mischung verwendet werden. Die Mischmenge des Vulkanisationsförderers (der Vulkanisationsförderer) ist bevorzugt von 1,0 bis 5,0 Masseteile, besonders bevorzugt von 1,5 bis 4,0 Masseteile für 100 Masseteile der Kautschukkomponente.
Das Antiagingmittel kann ein Antiagingmittel sein, wie es gewöhnlich für Kautschuk verwendet werden kann. Beispiele hierfür umfassen Antiagingmittel des aromatischen Amintyps, Aminketontyps, monophenolen Typs, biphenolen Typs, polyphenolen Typs, Salz der dithiocarbamischen Säure Typs und Thioharntyps. Diese können individuell oder in Form einer geeigneten Mischung verwendet werden. Die Mischmenge des Antiagingmittels (der Antiagingmittel) ist besonders bevorzugt von 0,5 bis 6,0 Masseteile, ganz besonders bevorzugt von 1,0 bis 4,5 Masseteile für 100 Masseteile der Kautschukkomponente.
Wenn die Kautschukzusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung zum Beispiel für einen Reifen verwendet wird, können ein Methylenrezeptor und ein Methylendonator in die Zusammensetzung eingemischt werden, um die Bondfähigkeit der Zusammensetzung mit einem Gurt des Reifens zu verbessern. Der vulkanisierte Kautschuk der Kautschukzusammensetzung, die den Methylenrezeptor und den Methylendonator enthält, kann in seiner Bondfähigkeit mit einem anderen Teil durch eine Härtungsreaktion zwischen einer Hydroxylgruppe des Methylenrezeptors und einer Methylengruppe des Methylendonators gesteigert werden.
Der Methylenrezeptor kann eine Phenolverbindung oder ein Phenolharz sein, der durch Kondensieren einer Phenolverbindung mit Formaldehyd erhalten wird. Beispiele der Phenolverbindung umfassen Phenol, Resorcin und die entsprechenden Alkylderivate dieser Verbindungen. Beispiele der Alkylderivate umfassen Methylgruppenderivate wie Kresol und Xylenol und Derivate, die jeweils eine langkettige Alkylgruppe haben, wie Nonylphenyl und Oktylphenol. Die Phenolverbindung kann eine Phenolverbindung sein, die als Substituent eine Acylgruppe wie eine Acetylgruppe enthält.
Beispiele des Phenolharzes, der durch Kondensieren einer Phenolzusammensetzung mit Formaldehyd erhalten wird, umfassen Resorcin-Formaldehydharze, Phenolharze (Phenol-Formaldehydharze), Kresolharze (Kresol-Formaldehydharze) und Formaldehydharze, die jeweils aus mehrfachen Phenolverbindungen hergestellt werden. Diese Harze werden jeweils in nicht ausgehärtetem Zustand verwendet, um in einer flüssigen Form zu sein oder thermische Fluidität aufzuweisen.
Von diesen Beispielen wird Resorcin oder jedes Resorcinderivat bevorzugt, und Resorcin oder Resorcin-Alkylphenol-Formalinharz wird als Methylenrezeptor besonders bevorzugt unter dem Gesichtspunkt der Kompatibilität der Verbindung oder des Harzes mit der Kautschukkomponente oder anderen Komponenten, der Zuverlässigkeit desselben und der Dichte eines Harzes, der nach Aushärten der Verbindung erhalten wird.
Der Methylendonator kann Hexamethylenetetramin oder ein Melaminharz sein. Beispiele des Melaminharzes umfassen Methylolmelamin, ein teilweise ätherisiertes Produkt von Methylolmelamin, und ein aus Melamin, Formaldehyd und Methanol hergestelltes Kondensat. Von diesen Beispielen wird Hexamethoxymethylmelamin besonders bevorzugt.
Wie oben beschrieben, sind im nassen Kautschuk-Masterbatch, der durch Schritt (III) erhalten wird, die Rußarten A und B ausgezeichnet hinsichtlich Dispergierbarkeit. Aus diesem Grund hat ein Luftreifen, der unter Anwendung dieser Kautschukzusammensetzung hergestellt wird, einen Kautschukbereich, der die Kompatibilität der niedrigen exothermen Leistung mit Ermüdungswiderstand erreicht, wobei ein spezifisches Beispiel dieses Reifens ein Luftreifen ist, bei dem die Kautschukzusammensetzung nach der vorliegenden Erfindung für einen Laufflächengummi, Seitengummi, einen Einlagengummi oder einen Gurtbeschichtungsgummi oder Wulstfüllergummi verwendet wird.
BEISPIELE
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele dieser Erfindung genauer beschrieben.
Verwendete Materialien:

a) Füller Ruß „N110”: „SEAST 9”, hergestellt von Tokai Carbon Co., Ltd. (N₂SA: 142 m²/g) Ruß „N220”: „SEAST 6”, hergestellt von Tokai Carbon Co., Ltd. (N₂SA: 119 m²/g) Ruß „N234”: „SEAST 7HM”, hergestellt von Tokai Carbon Co., Ltd. (N₂SA: 126 m²/g) Ruß „N330”: „SEAST 3”, hergestellt von Tokai Carbon Co., Ltd. (N₂SA: 79 m²/g) Ruß „N339”: „SEAST KH”, hergestellt von Tokai Carbon Co., Ltd. (N₂SA: 93 m²/g) Ruß „N550”: „SEAST SO”, hergestellt von Tokai Carbon Co., Ltd. (N₂SA: 42 m²/g) Ruß “N774”: “SEAST S”, hergestellt von Tokai Carbon Co., Ltd. (N₂SA: 27 m²/g)
b) Dispergierlösungsmittel: Wasser
c) Kautschuklatexlösungen: Naturkautschuklatexlösung (Naturkautschuk-konzentrierter Latex), hergestellt von Regitex Co., Ltd. (Latexlösung, die durch Einregelung eines Latex erhalten wird, der einen Kautschuktrockengehalt (DRC) von 60 % hat, um eine Kautschukkonzentration von 25 Masse-% zu ergeben, Massendurchschnittsmolekulargewicht Mw = 236,000) Naturkautschuklatexlösung (Naturkautschuk Field Latex), hergestellt von der Firma Golden Hope (Latexlösung erhalten durch Einstellung eines Latex, der einen DRC-Wert von 31,2 % hat, um eine Kautschukkonzentration von 25 Masse-% zu ergeben, Massendurchschnittsmolekulargewicht Mw = 232,000)
d) Verfestiger: Ameisensäure(Lösung durch Verdünnen einer erstklassigen 85 % Lösung derselben in eine 10 %-Lösung und Einregelung auf einen pH-Wert von 1,2 erhalten), hergestellt von Nacalai Tesque, Inc.,
e) Zinkblume: Zinkblume Nr. 3, hergestellt von Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
f) Stearinsäure, hergestellt von NOF Corp.
g) Wachs, hergestellt von Nippon Seiro Co., Ltd.
h) Antiagingmittel: (A) N-Phenyl-N’-(1,3-dimethylbutyl)-p-phenylendiamin „6PPD”, hergestellt von der Firma Monsanto, Schmelzpunkt: 44°C (B) 2,2,4-Trimethyl-1,2-dihydroquinolinpolymer „RD”, hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd., Schmelzpunkt 80 bis 100°C
i) Schwefel: Schwefel, hergestellt von Tsurumi Chemical Industry Co., Ltd.
j) Vulkanisationsförderer: (A) N-Cyclohexyl-2-benzothiazol-Sulfenamid: „SANCELER CM”, hergestellt von Sanshin Chemical Industry Co., Ltd. (B) 1,3-Diphenylguanidin: „Nocceler D”, hergestellt von Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.

Beispiel 1
Zu einer der in Wasser verdünnten Latexlösungen, die eingeregelt wurde, um ihre Konzentration auf 0,5 Masse-% einzustellen, wurden 40 Masseteile von „N220” als einer Rußart A hinzugefügt, und dann wurde ein von PRIMIX Corp. hergestellter ROBOMIX verwendet, um die Rußart darin zu dispergieren (ROBOMIX Bedingung (β(A)) = 9000 U/min und Dispergierzeit (Minuten) α(A) = 35 Minuten), um eine Rußart A enthaltende Aufschlämmungslösung zu erhalten, in der Naturkautschuklatexpartikel an die Rußart A gebondet wurden (Schritt(I-(a)). Getrennt wurden zu einer der in Wasser verdünnten Latexlösungen, die eingeregelt wurde, um die Konzentration derselben auf 0,5 Masse-% einzustellen, 20 Masseteile von „N550” als eine Rußart B hinzugefügt, und dann wurde ein von PRIMIX Corp. hergestellter ROBOMIX verwendet, um den Füller darin zu dispergieren (ROBOMIX Bedingung (β(B)) = 9000 U/min und Dispergierzeit (Minuten) α(B) = 30 Minuten), um eine Rußart B enthaltende Aufschlämmungslösung zu erhalten, in der die Naturgummilatexpartikel an die Rußart B gebondet wurden (Schritt (I-(a)).
Als Nächstes wurden die Rußart A enthaltende Aufschlämmungslösung und die Rußart B enthaltende Aufschlämmungslösung, die jeweils in Schritt (I-(a)) hergestellt wurden, und der Rest der Naturkautschuklatexlösung (Lösung, die auf eine Feststoff(Kautschuk)-Konzentration von 25 Masse-% durch Hinzufügen von Wasser eingeregelt wurde), zusammen verwendet, und diese Aufschlämmungslösungen wurden zu der Latexlösung hinzugefügt, um die Feststoff(Kautschuk)-Menge auf 100 Masseteile einzustellen. Als Nächstes wurde ein Mischer für den Haushaltsgebrauch, der von Sanyo Electric Co., Ltd. hergestellt wurde, (Mischerbedingung: 11300 U/min), angewandt (30 Minuten lang), um eine Naturkautschuklatexlösung herzustellen, welche die Rußart A/B enthielt, an die Naturkautschuklatexpartikel gebondet waren. (Schritt (II-(a)).
Zu der Naturkautschuklatexlösung, die durch Schritt (II(a)) hergestellt wurde und welche die Rußart A/B enthielt, an die die Naturkautschuklatexpartikel gebondet waren, wurde eine 10-Masse-%-Lösung einer Ameisensäure in Wasser als Verfestiger hinzugefügt, bis der pH-Wert der Latexlösung auf 4 ging. In dem Stadium, in dem die Latexlösung auf 90 °C erhitzt wurde, wurde die Naturkautschuklatexlösung, welche die Rußart A/B enthielt, an die die Naturkautschuklatexpartikel gebondet waren, verfestigt (Schritt (III)).
Ein Stanzmetall 2,0 ϕ und 3,5 P aus rostfreiem Stahl wurde verwendet, um die Latexlösung zur Abtrennung des verfestigten Produkts von der Lösung zu filtrieren.
Eine monoaxiale Strangpress-Entwässerungsmaschine des Quetschtyps (V-02 Modell), hergestellt von der Suehiro EPM Corp., wurde eingesetzt, um das verfestigte Produkt zu trocknen. Auf diese Weise wurde ein nasser Naturkautschuk-Masterbatch hergestellt (Schritt (III)).
Ein B-Typ Bunbury Mischer (hergestellt von Kobe Steel, Ltd.) wurde eingesetzt, um die in Tabelle 1 beschriebenen verschiedenen Zusätze zur Herstellung einer Kautschukzusammensetzung in den sich ergebenden nassen Naturkautschuk-Masterbatch zu mischen. Die physikalischen Eigenschaften eines vulkanisierten Kautschuks der Kautschukzusammensetzung wurden gemessen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 2 und Vergleichsbeispiele 2 bis 4, 6 und 8
Bei jedem der Beispiele wurde ein nasser Kautschuk-Masterbatch unter denselben Bedingungen hergestellt außer, dass die jeweiligen Rußarten A und B, die jeweiligen Dispergierzeiträume (Minuten) α(A) und α(B) der Rußart A und B und die jeweiligen Rotordrehzahlen (U/min) β(A) und β(B) der Dispergiermaschinen, die eingesetzt wurden, als diese Arten dispergiert wurden, teilweise oder vollständig sich in die in Tabelle 1 oder 2 beschriebenen umwandelten.
Beispiele 3 bis 9
Bei jedem der Beispiele wurden die jeweiligen Typen der Rußarten A und B, die jeweiligen Dispergierzeiträume (Minuten) α(A) und α(B) der Rußarten A und B und die jeweiligen Rotordrehzahlen (U/min) β(A) und β(B) der Dispergiermaschinen, die beim Dispergieren dieser Arten eingesetzt wurden, teilweise oder vollständig in die in Tabelle 1 oder 2 beschriebenen umgewandelt. Ferner wurde ein Mischer für den Haushaltsgebrauch verwendet, der von Sanyo Electric Co. Ltd. hergestellt wurde, um die Rußart A enthaltende Aufschlämmungslösung im Voraus mit der Rußart B enthaltenden Aufschlämmungslösung zu mischen (Mischerbedingung: 11300 U/min. und Im-Voraus-Mischzeitraum: 5 Minuten). Danach wurde in Schritt (II) die Mischung mit derselben Kautschuklatexlösung vermischt, um eine Rußart A/B enthaltende Kautschuklatexlösung herzustellen. Unter denselben Bedingungen wie bei Beispiel 1, außer den hierin zuvor beschriebenen Arbeitsgängen, wurde ein nasser Kautschuk-Masterbatch hergestellt.
Vergleichsbeispiele 1, 5, 7 und 9
Bei jedem der Beispiele wurden verschiedene Mischmittel, die in Tabelle 1 oder 2 beschrieben werden, miteinander trocken gemischt anstatt ein Verfahren zur Herstellung eines Kautschuk-Masterbatches anzuwenden und dann diesen Masterbatch als Rohmaterial für die Herstellung einer Kautschukzusammensetzung zu verwenden. Auf diese Weise wurde eine Kautschukzusammensetzung hergestellt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 oder 2 gezeigt.
Bewertungen:
Bewertungen wurden zu einem Kautschuk durchgeführt, der erhalten wurde unter Anwendung einer vorgegebenen Form, in der jede der Kautschukzusammensetzungen bei 150°C 30 Minuten lang erhitzt wurde, um vulkanisiert zu werden.
Niedrige exotherme Leistung:
Nach JIS K6265 wurde die niedrige exotherme Leistung von jedem hergestellten vulkanisierten Kautschuk auf der Basis der Verlusttangente tanδ desselben durchgeführt. Ein Rheospektrometer E4000, hergestellt von der Firma UBM, wurde eingesetzt, um den Kautschuk bei 50 Hz und 80 °C unter der Bedingung einer dynamischen Beanspruchung von 2 % zu messen. Bei der Bewertung wurde der Wert des Vergleichsbeispiels 1 als 100 genommen, und Beispiele 1 bis 5 und Vergleichsbeispiele 2 bis 8 wurden jeweils auf der Basis eines hierzu relativen Indexes bewertet, ferner wurde der Wert des Vergleichsbeispiels 9 mit 100 angenommen, und Beispiele 6 bis 9 wurden jeweils auf der Basis eines hierzu relativen Indexes bewertet. Es ist erkennbar, dass bei einem niedrigeren numerischen Wert die niedrige exotherme Leistung besser ist. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 und 2 gezeigt.
Ermüdungswiderstand:
Nach JIS K6260 wurde der Ermüdungswiderstand von jedem produzierten vulkanisiertem Kautschuk bewertet. Bei der Bewertung wurde der Wert des Vergleichsbeispiels 1 mit 100 angenommen, und Beispiele 1 bis 5 und Vergleichsbeispiele 2 bis 8 wurden jeweils auf der Basis eines hierzu relative Indexes bewertet, ferner wurde der Wert des Vergleichsbeispiels 9 mit 100 angenommen, und Beispiele 6 bis 9 wurden jeweils auf der Basis eines hierzu relativen Indexes bewertet. Es ist anzumerken, dass bei einem höheren numerischen Wert der Ermüdungswiderstand besser ist. Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 und 2 gezeigt.
Aus den Ergebnissen in Tabelle 1 und 2 ist zu entnehmen, dass der vulkanisierte Kautschuk der Kautschukzusammensetzung, die den nassen Kautschuk-Masterbatch enthält, der mit dem Herstellungsverfahren nach jedem der Beispiele 1 bis 9 erhalten wurde, ausgezeichnet hinsichtlich seiner niedrigen exothermen Leistung und seines Ermüdungswiderstands war. Doch obgleich beim Vergleichsbeispiel 2 die Rußart A und die Rußart B unter denselben Bedingungen dispergiert wurden, war Rußart A hinsichtlich Dispergierbarkeit ungenügend, so dass der vulkanisierte Kautschuk weder in der niedrigen exothermen Leistung noch im Ermüdungswiderstand verbessert wurde. Bei Vergleichsbeispiel 3 wurden die Rußart A und die Rußart B unter denselben Bedingungen dispergiert, der Dispergierzeitraum wurde jedoch länger gemacht als beim Vergleichsbeispiel 2. Infolgedessen entwickelte sich eine Fraktur der Struktur bei Rußart B, so dass der vulkanisierte Kautschuk sich im Ermüdungswiderstand verschlechterte. Beim Vergleichsbeispiel 4 waren die Bedingungen für das Dispergieren der Rußart A zu intensive. Infolgedessen entwickelte sich eine Fraktur der Struktur bei Rußart A, so dass der vulkanisierte Kautschuk sich im Ermüdungswiderstand verschlechterte. Beim Vergleichsbeispiel 6 war der Unterschied im N₂SA-Wert zwischen der Rußart A und B weniger als 25, so dass weder die niedrige exotherme Leistung noch der Ermüdungswiderstand des vulkanisierten Kautschuks verbessert wurde. Beim Vergleichsbeispiel 8 war der N₂SA-Wert der Rußart A mehr als 130 m²/g, so dass der vulkanisierte Kautschuk hinsichtlich seiner niedrigen exothermen Leistung sich weitgehend verschlechtert hatte.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines nassen Kautschuk-Masterbatches, der unter Anwendung von mindestens einem Füller, einem Dispergierlösungsmittel und einer Kautschuklatexlösung als Rohmaterialien erhalten wird, wobei das Verfahren einen Schritt (I) des Dispergierens des Füllers in das Dispergierlösungsmittel umfasst, um eine Füller enthaltende Aufschlämmungslösung zu erhalten, einen Schritt (II) des Mischens der Füller enthaltenden Aufschlämmungslösung mit der Kautschuklatexlösung, um eine Füller enthaltende Kautschuklatexlösung herzustellen, und einen Schritt (III) des Verfestigens und Trocknens der Füller enthaltenden Kautschuklatexlösung, wobei der Füller zwei Füllerarten umfasst, eine Rußart A, welche eine Stickstoffadsorptions-spezifische Oberfläche (N₂SA-(A)-Wert) von 130 m²/g oder weniger zeigt, und eine Rußart B, die einen N₂SA-(B)-Wert zeigt, der um 25 m²/g oder mehr niedriger als der N₂SA-(A)-Wert ist, und wenn in Schritt (I) der Zeitraum (Minute(n)) zum Dispergieren der Rußart A im Dispergierlösungsmittel und die (Minute(n)) zum Dispergieren der Rußart B im Dispergierlösungsmittel durch α(A) beziehungsweise α(B) dargestellt werden, und ferner die Drehzahl (U/min) eines Rotors einer Dispergiermaschine, die beim Dispergieren eingesetzt wird, wenn die Rußart A dispergiert wird, und die (U/min) eines Rotors einer Dispergiermaschine, die beim Dispergieren eingesetzt wird, wenn die Rußart B dispergiert wird, durch β(A) beziehungsweise β(B) dargestellt werden, ist der folgende Ausdruck erfüllt: 1.1α(B) × β(B) ≤ α(A) × β(A) ≤ 1.5α(B) × β(B) (1)
Verfahren für die Herstellung eines nassen Kautschuk-Masterbatches nach Anspruch 1, wobei in Schritt (I) Dispersionen der Rußart A und der Rußart B getrennt voneinander durchgeführt werden, um der Beziehung (1) zu entsprechen, und diese im Voraus zur Nachbehandlung miteinander vermischt werden.
Verfahren für die Herstellung eines nassen Kautschuk-Masterbatches nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schritt (I) ein Schritt (I-(a)) ist, bei dem, wenn der Füller in das Dispergierlösungsmittel dispergiert wird, mindestens ein Teil der Kautschuklatexlösung hinzugefügt wird, wodurch die Füller enthaltende Aufschlämmungslösung hergestellt wird, die eine Aufschlämmungslösung ist, bei der Kautschuklatexpartikel an den Füller gebondet werden, und Schritt (II) ein Schritt (II-(a)) ist, in dem die Füller mit gebondeten Kautschuklatexpartikeln enthaltende Aufschlämmungslösung mit dem Rest der Kautschuklatexlösung vermischt wird, wodurch die Füller enthaltende Kautschuklatexlösung hergestellt wird, die eine Kautschuklatexlösung ist, in der die Kautschuklatexpartikel an den Füller gebondet sind.
Nasser Kautschuk-Masterbatch, der nach dem Herstellungsverfahren hergestellt wird, das in einem der Ansprüche 1 bis 3 angeführt wird.
Kautschukzusammensetzung umfassend den nassen Kautschuk-Masterbatch, der in Anspruch 4 angeführt wird.
Luftreifen, der durch die Anwendung der in Anspruch 5 angeführten Kautschukzusammensetzung erhalten wird.