JP2003292686A - 新規ゴム用加工助剤およびそれを含有するゴム組成物 - Google Patents
新規ゴム用加工助剤およびそれを含有するゴム組成物Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シリカの凝集による未加硫ゴム組成物の粘度
抑制機能だけではなく、シランカップリング剤によるス
コーチの抑制機能も充分に備えるとともに作業性を向上
させたゴム用加工助剤の提供。 【解決手段】 下記（１）〜（４）よりなるゴム用粉末
状加工助剤。 （１）脂肪酸及び脂肪酸誘導体 （２）水 （３）界面活性剤 （４）シリカ
抑制機能だけではなく、シランカップリング剤によるス
コーチの抑制機能も充分に備えるとともに作業性を向上
させたゴム用加工助剤の提供。 【解決手段】 下記（１）〜（４）よりなるゴム用粉末
状加工助剤。 （１）脂肪酸及び脂肪酸誘導体 （２）水 （３）界面活性剤 （４）シリカ
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はシリカの凝集による
未加硫ゴム組成物の粘度抑制機能だけではなく、シラン
カップリング剤によるスコーチの抑制機能も充分備えた
新規ゴム用粉末状加工助剤とそれを含有するゴム組成物
に関するものである。
未加硫ゴム組成物の粘度抑制機能だけではなく、シラン
カップリング剤によるスコーチの抑制機能も充分備えた
新規ゴム用粉末状加工助剤とそれを含有するゴム組成物
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】タイヤトレッド用ゴム組成物は、低燃費
性や湿潤路におけるグリップ性を向上させるためにシリ
カを配合しているものが見られる。シリカを配合した未
加硫ゴム組成物はタイヤトレッド用ゴム組成物に拘わら
ずシリカの凝集性により粘度が大幅に上昇するので加工
性を損ない、強いてはゴム製品製造工程において問題を
きたすことがある。従来はシリカの凝集性による未加硫
ゴム組成物の粘度上昇を低減するために軟化剤として各
種可塑剤または鉱物系プロセスオイルを使用しており、
更に粘度の低減を促すために各種加工助剤、例えば脂肪
酸、脂肪酸エステル、脂肪酸金属塩、脂肪酸アマイド等
も使用している。
性や湿潤路におけるグリップ性を向上させるためにシリ
カを配合しているものが見られる。シリカを配合した未
加硫ゴム組成物はタイヤトレッド用ゴム組成物に拘わら
ずシリカの凝集性により粘度が大幅に上昇するので加工
性を損ない、強いてはゴム製品製造工程において問題を
きたすことがある。従来はシリカの凝集性による未加硫
ゴム組成物の粘度上昇を低減するために軟化剤として各
種可塑剤または鉱物系プロセスオイルを使用しており、
更に粘度の低減を促すために各種加工助剤、例えば脂肪
酸、脂肪酸エステル、脂肪酸金属塩、脂肪酸アマイド等
も使用している。
【０００３】一方、ゴムとシリカ間の化学的な結合を得
るためにシランカップリング剤が用いられている。種々
のシランカップリング剤の中で例えばビス（トリエトキ
シシリルプロピル）テトラスルフィド（以下ＴＥＳＰＴ
と略記する）のような硫黄含有シランカップリング剤が
性能面の有利性により一般的に使用されている。ＴＥＳ
ＰＴはゴムとシリカを混練りする工程中に用いられる
が、混練り工程において機械的な摩擦による発熱によ
り、ＴＥＳＰＴが分解するとシリカを配合した未加硫ゴ
ム組成物中に活性硫黄を放出しゴムのスコーチを促進さ
せ、結果的にゴムの粘度を大幅に上昇させる。よってゴ
ム製品製造工程において問題をきたすことがある。この
現象は不可逆的であり従来の各種加工助剤例えば脂肪
酸、脂肪酸エステル、脂肪酸金属塩、脂肪酸アマイドな
どの単独及び複数の使用でも充分に抑制することは困難
である。
るためにシランカップリング剤が用いられている。種々
のシランカップリング剤の中で例えばビス（トリエトキ
シシリルプロピル）テトラスルフィド（以下ＴＥＳＰＴ
と略記する）のような硫黄含有シランカップリング剤が
性能面の有利性により一般的に使用されている。ＴＥＳ
ＰＴはゴムとシリカを混練りする工程中に用いられる
が、混練り工程において機械的な摩擦による発熱によ
り、ＴＥＳＰＴが分解するとシリカを配合した未加硫ゴ
ム組成物中に活性硫黄を放出しゴムのスコーチを促進さ
せ、結果的にゴムの粘度を大幅に上昇させる。よってゴ
ム製品製造工程において問題をきたすことがある。この
現象は不可逆的であり従来の各種加工助剤例えば脂肪
酸、脂肪酸エステル、脂肪酸金属塩、脂肪酸アマイドな
どの単独及び複数の使用でも充分に抑制することは困難
である。
【０００４】本発明者らは（１）脂肪酸及び脂肪酸誘導
体、（２）水、（３）界面活性剤からなる乳化型加工助
剤を使用することによって上記問題点を解決することを
見出し、出願した（特願２００１−２６２３７１）が、
ペースト状の為、ハンドリング性に問題がある。
体、（２）水、（３）界面活性剤からなる乳化型加工助
剤を使用することによって上記問題点を解決することを
見出し、出願した（特願２００１−２６２３７１）が、
ペースト状の為、ハンドリング性に問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は上記従来技術の欠点に鑑み、水含有ペースト
状加工助剤を作業性向上のため粉末化するとともに、混
練り発熱の低減、シリカを配合した未加硫ゴム組成物の
粘度上昇を低減させるため、加硫物性を損なうことなく
シリカの凝集による未加硫ゴムの粘度上昇を抑制する機
能を備えたゴム用加工助剤を提供することにある。
する課題は上記従来技術の欠点に鑑み、水含有ペースト
状加工助剤を作業性向上のため粉末化するとともに、混
練り発熱の低減、シリカを配合した未加硫ゴム組成物の
粘度上昇を低減させるため、加硫物性を損なうことなく
シリカの凝集による未加硫ゴムの粘度上昇を抑制する機
能を備えたゴム用加工助剤を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決すべく鋭意検討した結果、本発明を完成するに至っ
た。即ち、本発明者らは （１）脂肪酸及び脂肪酸誘導体 （２）水 （３）界面活性剤 （４）シリカ 上記（１）〜（４）よりなる水含有粉末状加工助剤を使
用することによって上記課題を解決することを見出し、
本発明を完成するに至ったものである。
解決すべく鋭意検討した結果、本発明を完成するに至っ
た。即ち、本発明者らは （１）脂肪酸及び脂肪酸誘導体 （２）水 （３）界面活性剤 （４）シリカ 上記（１）〜（４）よりなる水含有粉末状加工助剤を使
用することによって上記課題を解決することを見出し、
本発明を完成するに至ったものである。
【０００７】本発明における水含有粉末状加工助剤組成
物中の（１）脂肪酸及び脂肪酸誘導体としては炭素数Ｃ
８〜Ｃ２４からなる飽和及び不飽和脂肪酸もしくはその
金属塩、エステル、アマイド等のゴム用の加工助剤とし
て一般的に使われている物質が挙げられる。それらを第
一成分とする。第一成分は上記物質の単独もしくは複数
の混合物でもかまわない。混合組成比は１〜５０重量％
であり、２０〜４０重量％が好ましい。
物中の（１）脂肪酸及び脂肪酸誘導体としては炭素数Ｃ
８〜Ｃ２４からなる飽和及び不飽和脂肪酸もしくはその
金属塩、エステル、アマイド等のゴム用の加工助剤とし
て一般的に使われている物質が挙げられる。それらを第
一成分とする。第一成分は上記物質の単独もしくは複数
の混合物でもかまわない。混合組成比は１〜５０重量％
であり、２０〜４０重量％が好ましい。
【０００８】（２）の水を第二成分とする。第二成分の
混合組成比は１０〜８０重量％であり、４０〜５０重量
％が好ましい。
混合組成比は１０〜８０重量％であり、４０〜５０重量
％が好ましい。
【０００９】第一成分と第二成分を乳化せしめるために
（３）の界面活性剤を用いる。界面活性剤の種類は特に
限定しないが、ノニオン系の界面活性剤であるポリオキ
シエチレンアルキルエステルが好ましく、分子量が１０
００程度のポリオキシエチレンオレイン酸エステルが特
に好ましい。混合組成比は０．１〜１０重量％であり、
２〜５重量％が好ましい。
（３）の界面活性剤を用いる。界面活性剤の種類は特に
限定しないが、ノニオン系の界面活性剤であるポリオキ
シエチレンアルキルエステルが好ましく、分子量が１０
００程度のポリオキシエチレンオレイン酸エステルが特
に好ましい。混合組成比は０．１〜１０重量％であり、
２〜５重量％が好ましい。
【００１０】（４）のシリカ（ホワイトカーボン）はゴ
ム用に一般に使用されているものを用いるが、密閉混合
機での粉体化効率を上げるために嵩比重の大きいニプシ
ールＡＱ（日本シリカ工業（株）製）が好ましく混合組
成比は１０〜９５重量％であり、２０〜９０重量％が好
ましい。
ム用に一般に使用されているものを用いるが、密閉混合
機での粉体化効率を上げるために嵩比重の大きいニプシ
ールＡＱ（日本シリカ工業（株）製）が好ましく混合組
成比は１０〜９５重量％であり、２０〜９０重量％が好
ましい。
【００１１】本発明の水含有粉末状加工助剤はゴム１０
０重量部に対して、１〜２０重量部、好ましくは５〜１
０重量部配合して使用する。
０重量部に対して、１〜２０重量部、好ましくは５〜１
０重量部配合して使用する。
【００１２】
【実施例】本発明について実施例を挙げて更に具体的に
説明するが、本発明がこれにより何等限定されるもので
ないことは勿論である。
説明するが、本発明がこれにより何等限定されるもので
ないことは勿論である。
【００１３】粉末状加工助剤調製例
１１０℃加温、混合量３ｌの加圧ニーダー（ＭＳ加圧型
ニーダー（株）森山製作所製）に高級不飽和脂肪酸亜鉛
塩（エクストンＬ−２ 川口化学工業（株）製）２５０
ｇ、ニプシールＡＱ２５０ｇを仕込みブレード回転数３
２：２１で溶融、混合、吸着を行う（所要時間２分４５
秒）。次いで５０℃で予め加温混合したポリオキシエチ
レンオレイン酸エステル（ペレテックスＥ−４５１Ｄ
ミヨシ油脂（株）製）２５ｇと工業用水４９５ｇを仕込
み９０℃で混合、乳化、吸着を行う（所要時間２分）。
更に４０℃以下まで温度を下げ冷却、凝固、粉砕を行い
（所要時間４〜６分）、４０℃以下で排出し飛散性のな
い白色粉末（ａ）を得た。同様に温度コントロール可能
な密閉式混合機であるインターナルミキサーでも全く同
様の結果を得た。
ニーダー（株）森山製作所製）に高級不飽和脂肪酸亜鉛
塩（エクストンＬ−２ 川口化学工業（株）製）２５０
ｇ、ニプシールＡＱ２５０ｇを仕込みブレード回転数３
２：２１で溶融、混合、吸着を行う（所要時間２分４５
秒）。次いで５０℃で予め加温混合したポリオキシエチ
レンオレイン酸エステル（ペレテックスＥ−４５１Ｄ
ミヨシ油脂（株）製）２５ｇと工業用水４９５ｇを仕込
み９０℃で混合、乳化、吸着を行う（所要時間２分）。
更に４０℃以下まで温度を下げ冷却、凝固、粉砕を行い
（所要時間４〜６分）、４０℃以下で排出し飛散性のな
い白色粉末（ａ）を得た。同様に温度コントロール可能
な密閉式混合機であるインターナルミキサーでも全く同
様の結果を得た。
【００１４】（参考）乳化型加工助剤調製例
高級不飽和脂肪酸亜鉛塩（エクストンＬ−２ 川口化学
工業（株）製）３３．３ｇを１２０℃で撹拌溶融する。
溶融し終えたら直ちにポリオキシエチレンオレイン酸エ
ステル（ペレテックスＥ−４５１Ｄ ミヨシ油脂（株）
製）を３．３ｇ加える。完全に溶融混合した時点で高速
撹拌しながら６０℃の水６３．４ｇを徐々に加え乳化す
る。乳化時に水が蒸発するので還流冷却器付反応機で行
う。放置徐冷後、クリーム状の乳化物（ｂ）を得た。以
上、表１に示す加工助剤が得られた。
工業（株）製）３３．３ｇを１２０℃で撹拌溶融する。
溶融し終えたら直ちにポリオキシエチレンオレイン酸エ
ステル（ペレテックスＥ−４５１Ｄ ミヨシ油脂（株）
製）を３．３ｇ加える。完全に溶融混合した時点で高速
撹拌しながら６０℃の水６３．４ｇを徐々に加え乳化す
る。乳化時に水が蒸発するので還流冷却器付反応機で行
う。放置徐冷後、クリーム状の乳化物（ｂ）を得た。以
上、表１に示す加工助剤が得られた。
【００１５】
【表１】
【００１６】混練り発熱抑制と加工性
Ｓ−ＳＢＲでの配合処方を表２に示す。配合処方の混練
りはバンバリーミキサー（ＦＡＲＲＥＬ ＢＲ型 １．
７リットル）を使用し、ローター回転数１０３ｒ．ｐ．
ｍ．でＳ−ＳＢＲ、シリカ、酸化亜鉛、ステアリン酸、
シランカップリング剤、加工助剤を一括投入し４分間混
練りを行い配合コンパウンドの排出時の温度を測定し
た。その後１０インチオープンロールで硫黄及び加硫促
進剤を添加し配合物の諸物性を測定した。未加硫ゴム組
成物の結果を表３に示す。
りはバンバリーミキサー（ＦＡＲＲＥＬ ＢＲ型 １．
７リットル）を使用し、ローター回転数１０３ｒ．ｐ．
ｍ．でＳ−ＳＢＲ、シリカ、酸化亜鉛、ステアリン酸、
シランカップリング剤、加工助剤を一括投入し４分間混
練りを行い配合コンパウンドの排出時の温度を測定し
た。その後１０インチオープンロールで硫黄及び加硫促
進剤を添加し配合物の諸物性を測定した。未加硫ゴム組
成物の結果を表３に示す。
【００１７】
【表２】
【００１８】
【表３】
【００１９】実施例１は比較例１〜３と比較すると、混
練り直後の未加硫ゴム配合物の排出温度は明らかに低く
抑えられていることがわかる。特に同様な機能を有する
比較例１よりも優れている結果が得られたことは大きな
利点である。機構的には実施例１中の水が同組成物中の
シリカに吸着され、水の気化速度が遅延したことによる
ものである。よって混練りによる発熱の抑制効果の持続
性が増大し、結果として排出温度を下げられたと考え
る。また、加工性の指標となるムーニー粘度測定結果に
おいても、比較例２及び３よりも明らかに粘度が低下し
ており、比較例１と同等な粘度レベルにある。
練り直後の未加硫ゴム配合物の排出温度は明らかに低く
抑えられていることがわかる。特に同様な機能を有する
比較例１よりも優れている結果が得られたことは大きな
利点である。機構的には実施例１中の水が同組成物中の
シリカに吸着され、水の気化速度が遅延したことによる
ものである。よって混練りによる発熱の抑制効果の持続
性が増大し、結果として排出温度を下げられたと考え
る。また、加工性の指標となるムーニー粘度測定結果に
おいても、比較例２及び３よりも明らかに粘度が低下し
ており、比較例１と同等な粘度レベルにある。
【００２０】加硫挙動
加硫挙動の結果を表４に示す。実施例１は比較例１〜３
と比較して、加硫活性度の向上によるスコーチの早期
化、加硫速度の向上及びレオメータートルクの大幅な上
昇が見られる。シリカはゴムに配合された加硫反応に関
わる加硫剤や加硫促進剤を吸着し、加硫活性度を低下さ
せる原因をつくる。よって既存の技術では加硫活性度を
向上させるため加硫剤や加硫促進剤の増量添加を強いら
れ、更に加硫助剤であるアミンやグリコール系の物質を
必要とする場合もある。この事はコストの上でも不利に
つながることは明らかである。実施例１はシリカの加硫
促進剤等の吸着を抑える効果があるので結果として加硫
剤、加硫促進剤の通常添加量において充分な加硫活性度
が得られる。スコーチの早期化を考慮する場合は、加硫
促進剤を減量することで調整でき、減量によるコスト的
な利点も得られる。
と比較して、加硫活性度の向上によるスコーチの早期
化、加硫速度の向上及びレオメータートルクの大幅な上
昇が見られる。シリカはゴムに配合された加硫反応に関
わる加硫剤や加硫促進剤を吸着し、加硫活性度を低下さ
せる原因をつくる。よって既存の技術では加硫活性度を
向上させるため加硫剤や加硫促進剤の増量添加を強いら
れ、更に加硫助剤であるアミンやグリコール系の物質を
必要とする場合もある。この事はコストの上でも不利に
つながることは明らかである。実施例１はシリカの加硫
促進剤等の吸着を抑える効果があるので結果として加硫
剤、加硫促進剤の通常添加量において充分な加硫活性度
が得られる。スコーチの早期化を考慮する場合は、加硫
促進剤を減量することで調整でき、減量によるコスト的
な利点も得られる。
【００２１】
【表４】
【００２２】加硫ゴム物性
加硫ゴム物性の結果を表５に示す。実施例１は加硫活性
度の向上によるゴム硬度およびモジュラスの向上が見ら
れる。耐熱老化性の面においても何等問題のない結果が
得られた。
度の向上によるゴム硬度およびモジュラスの向上が見ら
れる。耐熱老化性の面においても何等問題のない結果が
得られた。
【００２３】
【表５】
【００２４】
【発明の効果】以上記載した通り、本発明に従えば、表
３の実施例１が示すように、水含有粉末状加工助剤は、
従来の加工助剤である比較例２と同様の基本的な性能を
有しながら、比較例１と同等以上の付加効果が得られ
る。付加効果とは、即ち組成物中の水分の気化熱により
ゴムとシリカの混練り時の発熱を抑制することによって
ＴＥＳＰＴによるスコーチを抑制すること及びシリカに
よる加硫促進剤の損失の抑制からなる加硫活性度の向上
である。したがって、より負荷の高い混練り条件下で水
含有粉末状加工助剤は、比較例２はもとより、比較例１
と比較しても、充分な基本性能及び付加効果を期待で
き、強いては、水含有粉末状加工助剤を含むゴム組成物
は、ＴＥＳＰＴによるスコーチの危険を低減し、得られ
る加硫ゴムの物性は加硫活性度の向上により改善する。
更に粉末状であるので比較例１よりも大幅にハンドリン
グ性が改善されている事も特筆すべき点であることは無
論である。
３の実施例１が示すように、水含有粉末状加工助剤は、
従来の加工助剤である比較例２と同様の基本的な性能を
有しながら、比較例１と同等以上の付加効果が得られ
る。付加効果とは、即ち組成物中の水分の気化熱により
ゴムとシリカの混練り時の発熱を抑制することによって
ＴＥＳＰＴによるスコーチを抑制すること及びシリカに
よる加硫促進剤の損失の抑制からなる加硫活性度の向上
である。したがって、より負荷の高い混練り条件下で水
含有粉末状加工助剤は、比較例２はもとより、比較例１
と比較しても、充分な基本性能及び付加効果を期待で
き、強いては、水含有粉末状加工助剤を含むゴム組成物
は、ＴＥＳＰＴによるスコーチの危険を低減し、得られ
る加硫ゴムの物性は加硫活性度の向上により改善する。
更に粉末状であるので比較例１よりも大幅にハンドリン
グ性が改善されている事も特筆すべき点であることは無
論である。
Claims (2)
- 【請求項１】 （１）脂肪酸及び脂肪酸誘導体 （２）水 （３）界面活性剤 （４）シリカ 上記（１）〜（４）よりなるゴム用水含有粉末状加工助
剤。 - 【請求項２】 ゴム１００重量部に対して、請求項１記
載の加工助剤を１〜２０重量部配合してなるゴム組成
物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002134701A JP2003292686A (ja) | 2002-04-03 | 2002-04-03 | 新規ゴム用加工助剤およびそれを含有するゴム組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002134701A JP2003292686A (ja) | 2002-04-03 | 2002-04-03 | 新規ゴム用加工助剤およびそれを含有するゴム組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003292686A true JP2003292686A (ja) | 2003-10-15 |
Family
ID=29244191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002134701A Pending JP2003292686A (ja) | 2002-04-03 | 2002-04-03 | 新規ゴム用加工助剤およびそれを含有するゴム組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003292686A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016183263A (ja) * | 2015-03-26 | 2016-10-20 | 横浜ゴム株式会社 | シリカ組成物 |
| US10179479B2 (en) | 2015-05-19 | 2019-01-15 | Bridgestone Americas Tire Operations, Llc | Plant oil-containing rubber compositions, tread thereof and race tires containing the tread |
-
2002
- 2002-04-03 JP JP2002134701A patent/JP2003292686A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016183263A (ja) * | 2015-03-26 | 2016-10-20 | 横浜ゴム株式会社 | シリカ組成物 |
| US10179479B2 (en) | 2015-05-19 | 2019-01-15 | Bridgestone Americas Tire Operations, Llc | Plant oil-containing rubber compositions, tread thereof and race tires containing the tread |
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