JP2012107211A - シリカ・天然ゴム複合体及びその製造方法、ゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】界面活性剤の存在下で、天然ゴムラテックスと平均粒子径1μm以下の微粒子シリカ分散液とを混合して調製された配合ラテックスから得られるシリカ・天然ゴム複合体に関する。
【選択図】なし
Description
本発明のシリカ・天然ゴム複合体は、界面活性剤の存在下で、天然ゴムラテックスと平均粒子径1μm以下の微粒子シリカ分散液とを混合して調製された配合ラテックスから得られる。
工程1では、天然ゴムラテックスが使用される。
天然ゴムラテックスとしては、従来から公知の天然ゴムラテックスを用いることができ、例えば、天然のゴムの木から得られるフィールドラテックスのほかアンモニア処理ラテックス(たとえばハイアンモニアタイプの天然ゴムラテックス)などを用いることができる。なお、天然ゴムラテックスは、ゴム固形分が10〜70質量%のものを使用することが好ましい。
なお、シリカのBET法によるチッ素吸着比表面積は、ASTM D3037−81に準拠した方法により測定することができる。
(式(I)において、R1は炭素数3〜50のアルキル基又は炭素数3〜50のアルケニル基を表す。EOはオキシエチレン基を表す。平均付加モル数xは3〜100である。)
上記xは、好ましくは5〜50、より好ましくは8〜30である。
(式(II)において、R2は炭素数3〜50のアルキル基又は炭素数3〜50のアルケニル基を表す。EOはオキシエチレン基、AOはオキシプロピレン基又はオキシブチレン基を表す。平均付加モル数yは3〜100、平均付加モル数zは3〜100である。)
上記yは、好ましくは5〜50、より好ましくは8〜30である。
上記zは、好ましくは5〜50、より好ましくは8〜30である。
なお、EOとAOの配列はブロックでもランダムでもよい。
また、上記R6の炭素数は、好ましくは3〜8である。
[R7R8R9R10N]+X− (IV)
(式中、R7及びR8は、同一若しくは異なって、炭素数1〜22のアルキル基又はアルケニル基を表し、かつ該R7及びR8の少なくとも一方は炭素数が4以上である。R9及びR10は、炭素数1〜3のアルキル基を表す。Xは1価の陰イオンを表す。)
Xとしては、塩化物イオン、臭化物イオンなどのハロゲンイオンが挙げられる。
工程2では、工程1で得られた配合ラテックスのpHを5〜7(好ましくは6〜7)に調整し、凝固させる。pHが5未満であると、ラテックスが急速に凝固するため、シリカとゴムが分離してしまい、シリカの分散が悪化する傾向がある。また該pHが7を超えると、ラテックスの凝固反応が遅く実用的でない傾向がある。
なお、本発明のシリカ・天然ゴム複合体は、本発明の効果を阻害しない範囲で他の成分を含んでもよい。
本発明のゴム組成物は、上記シリカ・天然ゴム複合体を含有する。上記シリカ・天然ゴム複合体は、マスターバッチとして使用できる。上記シリカ・天然ゴム複合体はゴム中にシリカが均一に分散しているので、他の成分と混合したゴム組成物においてもシリカを均一に分散できる。そのため、効果的な補強性の発揮が期待できる。
本発明のゴム組成物は空気入りタイヤに好適に使用できる。上記空気入りタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法によって製造される。すなわち、必要に応じて各種添加剤を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤの各部材の形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法にて成形することにより未加硫タイヤを形成した後、加硫機中で加熱加圧してタイヤを製造することができる。
天然ゴムラテックス:ハイアンモニアタイプ(ゴム固形分濃度60質量%)
湿式シリカ:(株)トクヤマ製トクシールUSG(平均粒子径:18nm、N2SA:170m2/g)
界面活性剤(1):ハンツマン(株)製のteric 16A29(CH3(C2H4)16(OC2H4)29−OH)
界面活性剤(2):花王(株)製のPD−430(R−(OC4H8)p(OC2H4)q−OH:R=長鎖アルキル基)
界面活性剤(3):花王(株)製のEmulgen420(C8H17CH=CHC8H16(OC2H4)r−OH)
界面活性剤(4):エボニックデグッサ社製のSi363(下記式で表される界面活性剤)
シランカップリング剤:EVONIK−DEGUSSA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)
亜鉛華:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華2種
ステアリン酸:日油(株)製の椿
老化防止剤:大内新興化学工業(株)製のノクラック6C(N−(1,3−ジメチルブチル)−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン)
硫黄:鶴見化学工業(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤NS:大内新興化学工業(株)製のノクセラ−NS(N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
(シリカ分散液の調製)
湿式シリカ4.5gに純水85.5gを添加し、シリカ5%懸濁液を作製し、これを攪拌、及び超音波処理を10分間行い、シリカ分散液を得た。
天然ゴムラテックス16.7gにシリカ分散液を添加し、更に表1に示す界面活性剤を0.45g添加し、1時間混合、攪拌した。攪拌後に硫酸を加え、pH5〜7に調整し、凝固物を得た。得られた凝固物をろ過し、乾燥してシリカ・天然ゴム複合体を得た。
比較例1では、界面活性剤を添加しなかった他は実施例と同様の方法により、シリカ・天然ゴム複合体を得た。
上記複合体の調製におけるろ過操作性について、凝集塊が生成し、ろ過操作が可能であるか否かを評価した。
シリカ及び天然ゴムのロスについて、ろ過後のろ液の状態を観察し、下記基準で評価した。
透明又は半透明:ロスがほとんどない。
白濁:ロスが多い。
乾燥後試料におけるシリカ分散性を下記基準により、目視で評価した。
半透明:シリカの分散性が良好である。
不透明:シリカの分散性が悪い。
表2に示す配合に従って、1.7Lバンバリーミキサーを用いて、硫黄及び加硫促進剤以外の薬品を混練りした。次に、ロールを用いて、得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加して練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物を150℃で30分間プレス加硫して加硫物を得た。
得られた加硫物を下記により評価し、結果を表2に示した。
粘弾性スペクトロメーターVES((株)岩本製作所製)を用いて、温度50℃、初期歪み10%、動歪み2%、周波数10Hzの条件下で各配合(加硫物)のtanδを測定し、比較例2のゴム試験片(基準試験片)のtanδを100として、下記計算式により指数表示した(転がり抵抗指数)。指数が大きいほど転がり抵抗特性(低燃費性)が優れる。
(転がり抵抗指数)=(基準試験片のtanδ)/(各配合のtanδ)×100
ランボーン摩耗試験機を用いて、温度20℃、スリップ率20%及び試験時間2分間の条件下でランボーン摩耗量を測定した。更に、測定したランボーン摩耗量から容積損失量を計算し、比較例2のゴム試験片(基準試験片)の摩耗指数を100とし、下記計算式により、各配合の容積損失量を指数表示した。指数が大きいほど、耐摩耗性に優れることを示す。
(摩耗指数)=(基準試験片の容積損失量)/(各配合の容積損失量)×100
加硫物を用いて3号ダンベル型ゴム試験片を作製し、JIS K6251「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に準じて引張試験を行い、破断強度(TB)、破断時伸び(EB)を測定した。比較例2のゴム試験片(基準試験片)のTB指数、EB指数をそれぞれ100とし、下記計算式により、各配合のTB、EBを指数表示した。TB指数が大きいほど補強性に優れ、EB指数が大きいほど耐クラック性に優れることを示す。
(TB指数)=(各配合のTB)/(基準試験片のTB)×100
(EB指数)=(各配合のEB)/(基準試験片のEB)×100
特に、実施例4のシリカ・天然ゴム複合体(界面活性剤(4)(Si363)を用いて得られたシリカ・天然ゴム複合体)を用いた実施例9では、タイヤ用ゴム組成物製造時にシランカップリング剤を別途添加する必要がなく、コスト面からも優れていた。
Claims (7)
- 界面活性剤の存在下で、天然ゴムラテックスと平均粒子径1μm以下の微粒子シリカ分散液とを混合して調製された配合ラテックスから得られるシリカ・天然ゴム複合体。
- 前記界面活性剤が、非イオン性又は陽イオン性界面活性剤である請求項1記載のシリカ・天然ゴム複合体。
- 前記界面活性剤が、ポリオキシエチレン基及び炭化水素基を有する非イオン性界面活性剤である請求項1記載のシリカ・天然ゴム複合体。
- 前記界面活性剤が、第4級アンモニウム基及び炭化水素基を有する陽イオン性界面活性剤である請求項1記載のシリカ・天然ゴム複合体。
- 界面活性剤の存在下で天然ゴムラテックスと平均粒子径1μm以下の微粒子シリカ分散液とを混合して配合ラテックスを調製する工程1、及び前記工程1で得られた配合ラテックスのpHを5〜7に調整し、凝固させる工程2を含む請求項1〜4のいずれかに記載のシリカ・天然ゴム複合体の製造方法。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のシリカ・天然ゴム複合体を含むゴム組成物。
- 請求項6記載のゴム組成物を用いて作製した空気入りタイヤ。
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