JP2013159628A - Method for producing rubber composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ゴム組成物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a rubber composition.
近年、省エネルギーや省資源といった環境問題への取り組みに対する関心が高まっている。自動車用タイヤにおいては、低燃費化のためにゴム組成物のヒステリシスロス、損失係数(tanδ)を低く抑えることが求められている。例えば、ゴム組成物にシリカを配合することにより、転がり抵抗の低減やウェットグリップ性能が向上するという利点がもたらされる。 In recent years, there has been a growing interest in addressing environmental issues such as energy and resource conservation. In automobile tires, it is required to keep the hysteresis loss and loss factor (tan δ) of the rubber composition low in order to reduce fuel consumption. For example, by blending silica in the rubber composition, there are the advantages that rolling resistance is reduced and wet grip performance is improved.
しかし、シリカは表面官能基であるシラノール基の水素結合により粒子同士が凝集する傾向にあり、シリカをゴム中へ良好に分散させるためには、混練時間を長くする必要がある。また、ゴム中へのシリカ粒子の分散が不十分なためゴムコンパウンドのムーニー粘度が高くなり、押し出しなどの加工性に劣るなどの欠点を有していた。 However, silica tends to agglomerate particles due to hydrogen bonding of silanol groups which are surface functional groups, and in order to disperse silica into rubber well, it is necessary to lengthen the kneading time. Further, since the silica particles are not sufficiently dispersed in the rubber, the Mooney viscosity of the rubber compound is increased, resulting in inferior processability such as extrusion.
一方、特許文献1には、ジアミン化合物の添加によりカーボンブラックの分散性を向上し、低発熱性を改善する技術が提案されている。しかしながら、カーボンブラックよりも親水性が非常に高いシリカの分散性を改善する点については検討されておらず、加工性、ゴム強度、低燃費性、耐摩耗性をバランスよく改善するという点についても、未だに改善の余地を残している。 On the other hand, Patent Document 1 proposes a technique for improving the dispersibility of carbon black by adding a diamine compound and improving low heat buildup. However, the point of improving the dispersibility of silica, which is much more hydrophilic than carbon black, has not been studied, and the point of improving the workability, rubber strength, fuel efficiency, and wear resistance in a well-balanced manner. There is still room for improvement.
本発明は、前記課題を解決し、加工性、ゴム強度、低燃費性、耐摩耗性をバランスよく改善できるゴム組成物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 solve the above-mentioned problems and to provide a method for producing a rubber composition capable of improving workability, rubber strength, fuel efficiency and wear resistance in a well-balanced manner.
本発明は、ゴム成分と、上記ゴム成分100質量部に対して20〜80質量部のシリカと、酸性及び塩基性官能基を有する両性化合物とを含有するゴム組成物の製造方法であって、上記ゴム成分100質量%中50質量%以上の量のゴムと、上記シリカ100質量%中25質量%以上の量のシリカと、上記ゴム成分100質量部に対して0.5〜8質量部の上記両性化合物とを160℃以上に達するまで混練してマスターバッチを形成する第1混合工程と、上記マスターバッチと、シランカップリング剤とを混練する第2混合工程とを含むゴム組成物の製造方法に関する。 The present invention is a method for producing a rubber composition comprising a rubber component, 20 to 80 parts by mass of silica with respect to 100 parts by mass of the rubber component, and an amphoteric compound having acidic and basic functional groups, 0.5 to 8 parts by mass of rubber in an amount of 50% by mass or more in 100% by mass of the rubber component, silica in an amount of 25% by mass or more in 100% by mass of silica, and 100 parts by mass of the rubber component. Production of a rubber composition comprising a first mixing step of kneading the amphoteric compound until reaching 160 ° C. or more to form a master batch, and a second mixing step of kneading the master batch and a silane coupling agent. Regarding the method.
上記両性化合物が下記式(I)で表される化合物であることが好ましい。
上記両性化合物が下記式(I−1)及び/又は下記式(I−2)で表される化合物であることが好ましい。
上記式(I−2)中のMr+で表される金属イオンは、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、セシウムイオン、コバルトイオン、銅イオン、又は亜鉛イオンであることが好ましい。 The metal ion represented by Mr + in the formula (I-2) is preferably a lithium ion, a sodium ion, a potassium ion, a cesium ion, a cobalt ion, a copper ion, or a zinc ion.
上記第1混合工程において、上記シリカ100質量%中35〜90質量%の量のシリカを混練することが好ましい。 In the first mixing step, it is preferable to knead silica in an amount of 35 to 90% by mass in 100% by mass of the silica.
本発明によれば、ゴム成分と、上記ゴム成分100質量部に対して20〜80質量部のシリカと、酸性及び塩基性官能基を有する両性化合物とを含有するゴム組成物の製造方法であって、上記ゴム成分100質量%中50質量%以上の量のゴムと、上記シリカ100質量%中25質量%以上の量のシリカと、上記ゴム成分100質量部に対して0.5〜8質量部の上記両性化合物とを160℃以上に達するまで混練してマスターバッチを形成する第1混合工程と、上記マスターバッチと、シランカップリング剤とを混練する第2混合工程とを含むゴム組成物の製造方法であるので、加工性、ゴム強度、低燃費性、耐摩耗性をバランスよく改善できる。 According to the present invention, there is provided a method for producing a rubber composition comprising a rubber component, 20 to 80 parts by mass of silica with respect to 100 parts by mass of the rubber component, and an amphoteric compound having acidic and basic functional groups. The amount of the rubber component is 50% by mass or more in 100% by mass, the amount of silica is 25% by mass or more in 100% by mass of silica, and 0.5 to 8% by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. A rubber composition comprising a first mixing step in which a part of the amphoteric compound is kneaded until reaching 160 ° C. or more to form a master batch, and a second mixing step in which the master batch and a silane coupling agent are kneaded. Therefore, processability, rubber strength, fuel efficiency and wear resistance can be improved in a well-balanced manner.
本発明のゴム組成物の製造方法は、ゴム成分と、上記ゴム成分100質量部に対して20〜80質量部のシリカと、酸性及び塩基性官能基を有する両性化合物とを含有するゴム組成物の製造方法であって、上記ゴム成分100質量%中50質量%以上の量のゴムと、上記シリカ100質量%中25質量%以上の量のシリカと、上記ゴム成分100質量部に対して0.5〜8質量部の上記両性化合物とを160℃以上に達するまで混練してマスターバッチを形成する第1混合工程と、上記マスターバッチと、シランカップリング剤とを混練する第2混合工程とを含む。 The method for producing a rubber composition of the present invention comprises a rubber component, 20 to 80 parts by mass of silica with respect to 100 parts by mass of the rubber component, and an amphoteric compound having acidic and basic functional groups. The amount of rubber is 50% by mass or more in 100% by mass of the rubber component, the amount of silica is 25% by mass or more in 100% by mass of silica, and 0% with respect to 100 parts by mass of the rubber component. A first mixing step of kneading 5 to 8 parts by mass of the amphoteric compound until reaching 160 ° C. or higher to form a master batch, a second mixing step of kneading the master batch and a silane coupling agent, including.
ゴム成分と、シリカと、酸性官能基及び塩基性官能基の両官能基を有する両性化合物とを配合すると、該両性化合物の酸性官能基がゴムと反応し、塩基性官能基がシリカ表面のシラノール基と反応するため、シリカの分散性が向上するとともに、シリカの拘束により発熱を抑制できる。従って、シリカを配合した場合であっても、加工性を悪化させることなく、ゴム強度、低燃費性、耐摩耗性をバランスよく改善できる。 When a rubber component, silica, and an amphoteric compound having both an acidic functional group and a basic functional group are blended, the acidic functional group of the amphoteric compound reacts with the rubber, and the basic functional group is a silanol on the silica surface. Since it reacts with the group, the dispersibility of the silica is improved, and heat generation can be suppressed by restraining the silica. Therefore, even when silica is blended, the rubber strength, fuel efficiency and wear resistance can be improved in a well-balanced manner without deteriorating processability.
更に、本発明では、特定量以上のゴムと、特定量以上のシリカと、特定量の上記両性化合物とを160℃以上に達するまで混練してマスターバッチを形成する第1混合工程と、上記マスターバッチと、シランカップリング剤とを混練する第2混合工程とを含む製造方法によりゴム組成物を製造することにより、両性化合物を配合したことにより得られる性能の改善効果をより顕著に発揮でき、加工性、ゴム強度、低燃費性、耐摩耗性(特に、加工性、ゴム強度、低燃費性)をバランスよく改善できる。
また、マスターバッチを形成する際に、160℃以上に達するまで混練することで、両性化合物の反応性が向上し、両性化合物を配合したことにより得られる性能の改善効果をより顕著に発揮できる。
Furthermore, in the present invention, a first mixing step in which a master batch is formed by kneading a specific amount or more of rubber, a specific amount or more of silica, and a specific amount of the amphoteric compound until reaching 160 ° C. or more, and the master By producing a rubber composition by a production method including a batch and a second mixing step of kneading a silane coupling agent, the effect of improving the performance obtained by blending the amphoteric compound can be exhibited more remarkably, Processability, rubber strength, fuel efficiency, and wear resistance (particularly processability, rubber strength, fuel efficiency) can be improved in a well-balanced manner.
Moreover, when forming a masterbatch, the reactivity of an amphoteric compound improves by kneading until it reaches 160 degreeC or more, The performance improvement effect obtained by mix | blending an amphoteric compound can be exhibited more notably.
<第1混合工程>
第1混合工程では、例えば、混練機を用いて、上記ゴム成分100質量%中50質量%以上の量のゴムと、上記シリカ100質量%中25質量%以上の量のシリカと、上記ゴム成分100質量部に対して0.5〜8質量部の上記両性化合物とを160℃以上に達するまで混練してマスターバッチを形成する。混練機としては従来公知のものを使用でき、例えば、バンバリーミキサーやニーダーなどの密閉型設備が挙げられる。なお、以下に述べる混練工程でも同様の混練機を使用できる。
<First mixing step>
In the first mixing step, for example, using a kneader, rubber in an amount of 50% by mass or more in 100% by mass of the rubber component, silica in an amount of 25% by mass or more in 100% by mass of silica, and the rubber component. A master batch is formed by kneading 0.5 to 8 parts by mass of the amphoteric compound with respect to 100 parts by mass until reaching 160 ° C or higher. As the kneader, a conventionally known one can be used, and examples thereof include closed type equipment such as a Banbury mixer and a kneader. A similar kneader can also be used in the kneading step described below.
第1混合工程では、160℃以上、好ましくは163℃以上、より好ましくは165℃以上に達するまで上記成分を混練する。160℃未満であると、両性化合物を配合したことにより得られる性能の改善効果が充分に得られず、加工性、ゴム強度、低燃費性、耐摩耗性の改善効果が小さくなる。混練終了温度(排出温度)の上限は、特に限定されず、例えば、180℃以下や175℃以下とすればよい。 In the first mixing step, the above components are kneaded until reaching 160 ° C. or higher, preferably 163 ° C. or higher, more preferably 165 ° C. or higher. When the temperature is lower than 160 ° C., the effect of improving the performance obtained by blending the amphoteric compound is not sufficiently obtained, and the effect of improving workability, rubber strength, fuel efficiency and wear resistance is reduced. The upper limit of the kneading end temperature (discharge temperature) is not particularly limited, and may be, for example, 180 ° C. or lower or 175 ° C. or lower.
第1混合工程において混練されるゴムの量は、本発明の製造方法により最終的に得られるゴム組成物に含まれるゴム成分100質量%中50質量%以上、好ましくは60質量%以上、より好ましくは80質量%以上である。50質量%未満であると、充分な加工性、ゴム強度、低燃費性、耐摩耗性が得られない。該ゴム量は、100質量%であってもよい(すなわち、本発明の製造方法により最終的に得られるゴム組成物に含まれるゴム成分の全量であってもよい)が、90質量%以下、80質量%以下であってもよい。 The amount of rubber kneaded in the first mixing step is 50% by mass or more, preferably 60% by mass or more, more preferably 100% by mass of the rubber component contained in the rubber composition finally obtained by the production method of the present invention. Is 80% by mass or more. If it is less than 50% by mass, sufficient processability, rubber strength, fuel economy and wear resistance cannot be obtained. The amount of the rubber may be 100% by mass (that is, the total amount of the rubber component contained in the rubber composition finally obtained by the production method of the present invention), but 90% by mass or less, It may be 80% by mass or less.
使用できるゴム成分としては、天然ゴム(NR)、ジエン系合成ゴム(イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム(X−IIR)など)が挙げられる。ゴム成分は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、低燃費性、ゴム強度の点からは、NRが好ましく、加工性、ゴム強度、耐摩耗性の点からは、BRが好ましく、ウェットグリップ性能の点からは、SBRを使用することが好ましい。また、本発明の効果が好適に得られるという理由から、SBRと、NR及び/又はBRとを併用することが好ましく、SBRと、NR又はBRとを併用することがより好ましい。 Usable rubber components include natural rubber (NR), diene synthetic rubber (isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR), styrene isoprene butadiene rubber (SIBR), chloroprene rubber (CR). Acrylonitrile butadiene rubber (NBR), ethylene propylene diene rubber (EPDM), butyl rubber (IIR), halogenated butyl rubber (X-IIR), etc.). A rubber component may be used independently and may use 2 or more types together. Among them, NR is preferable from the viewpoint of fuel economy and rubber strength, BR is preferable from the viewpoint of workability, rubber strength, and wear resistance, and SBR is used from the viewpoint of wet grip performance. preferable. Moreover, it is preferable to use SBR and NR and / or BR together, and it is more preferable to use SBR and NR or BR together because the effect of the present invention can be suitably obtained.
SBRとしては特に限定されず、乳化重合スチレンブタジエンゴム(E−SBR)、溶液重合スチレンブタジエンゴム(S−SBR)等、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。 The SBR is not particularly limited, and those generally used in the tire industry such as emulsion polymerization styrene butadiene rubber (E-SBR) and solution polymerization styrene butadiene rubber (S-SBR) can be used.
NRとしては特に限定されず、例えば、SIR20、RSS♯3、TSR20など、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。 The NR is not particularly limited, and for example, those commonly used in the tire industry such as SIR20, RSS # 3, TSR20, and the like can be used.
BRとしては特に限定されず、例えば、日本ゼオン(株)製のBR1220、宇部興産(株)製のBR130B、BR150B等の高シス含有量のBR、宇部興産(株)製のVCR412、VCR617等のシンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するBR等を使用できる。なかでも、優れた耐摩耗性が得られるという理由から、BRのシス含量は90質量%以上が好ましく、95質量%以上がより好ましい。なお、シス含量は、赤外吸収スペクトル分析法により測定できる。 The BR is not particularly limited. For example, BR1220 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., BR130B manufactured by Ube Industries, Ltd., BR150B having a high cis content such as BR150B, VCR412 manufactured by Ube Industries, Ltd. BR containing syndiotactic polybutadiene crystals can be used. Among these, from the reason that excellent wear resistance can be obtained, the cis content of BR is preferably 90% by mass or more, and more preferably 95% by mass or more. The cis content can be measured by infrared absorption spectrum analysis.
シリカとしては、例えば、乾式法シリカ(無水シリカ)、湿式法シリカ(含水シリカ)などが挙げられる。なかでも、シラノール基が多いという理由から、湿式法シリカが好ましい。 Examples of the silica include dry method silica (anhydrous silica), wet method silica (hydrous silica), and the like. Of these, wet-process silica is preferred because it has many silanol groups.
シリカのチッ素吸着比表面積(N2SA)は、好ましくは50m2/g以上、より好ましくは80m2/g以上、更に好ましくは150m2/g以上である。50m2/g未満であると、補強効果が小さく、ゴム強度、耐摩耗性が低下する傾向がある。また、シリカのN2SAは、好ましくは300m2/g以下、より好ましくは250m2/g以下である。300m2/gを超えると、シリカが分散しにくくなり、加工性、低燃費性、ゴム強度、耐摩耗性が悪化するおそれがある。
なお、シリカのN2SAは、ASTM D3037−93に準じてBET法で測定される値である。
The nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of silica is preferably 50 m 2 / g or more, more preferably 80 m 2 / g or more, and further preferably 150 m 2 / g or more. If it is less than 50 m 2 / g, the reinforcing effect is small, and the rubber strength and wear resistance tend to decrease. Further, N 2 SA of silica is preferably 300 m 2 / g or less, more preferably 250 m 2 / g or less. When it exceeds 300 m 2 / g, silica is difficult to disperse, and there is a possibility that processability, fuel efficiency, rubber strength, and wear resistance are deteriorated.
The N 2 SA of silica is a value determined by the BET method in accordance with ASTM D3037-93.
第1混合工程において混練されるシリカ量は、本発明の製造方法により最終的に得られるゴム組成物に含まれるシリカ100質量%中25質量%以上、好ましくは35質量%以上、より好ましくは45質量%以上、更に好ましくは55質量%以上である。25質量%未満であると、充分な加工性、ゴム強度、低燃費性、耐摩耗性が得られない。該シリカ量は、好ましくは90質量%以下、より好ましくは85質量%以下、更に好ましくは75質量%以下である。90質量%を超えると、発熱性が増大し、また、加工性も悪化してしまうおそれがある。 The amount of silica kneaded in the first mixing step is 25% by mass or more, preferably 35% by mass or more, more preferably 45% in 100% by mass of silica contained in the rubber composition finally obtained by the production method of the present invention. It is at least mass%, more preferably at least 55 mass%. If it is less than 25% by mass, sufficient processability, rubber strength, fuel efficiency and wear resistance cannot be obtained. The amount of silica is preferably 90% by mass or less, more preferably 85% by mass or less, and still more preferably 75% by mass or less. If it exceeds 90% by mass, the exothermic property increases and the workability may also deteriorate.
酸性官能基と塩基性官能基とを有する両性化合物の酸性官能基としては、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基、チオスルホン酸基(−SSO3H)、ジチオカルボン酸基(−CSSH)、炭素数1〜20のアルキル基を有するチオアルキルカルボン酸基(−SRCOOH:Rは直鎖状又は分岐状のアルキル基)、フェノール性水酸基などが挙げられ、なかでも、チオスルホン酸基が好ましい。塩基性官能基としては、第1級アミノ基、第2級アミノ基、第3級アミノ基などが挙げられる。両性化合物は、該化合物の金属塩でもよい。 Examples of the acidic functional group of the amphoteric compound having an acidic functional group and a basic functional group include a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a thiosulfonic acid group (—SSO 3 H), and a dithiocarboxylic acid group (—CSSH). And a thioalkylcarboxylic acid group having an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms (-SRCOOH: R is a linear or branched alkyl group), a phenolic hydroxyl group, and the like. Among them, a thiosulfonic acid group is preferable. Examples of basic functional groups include primary amino groups, secondary amino groups, and tertiary amino groups. The amphoteric compound may be a metal salt of the compound.
上記両性化合物として、下記式(I)で表される化合物を好適に使用できる。
(式(I)中、R1は、炭素数2〜30のアルキレン基、アルケニレン基又はアルキニレン基を表す。Aは、酸性官能基を表す。R2及びR3は、同一又は異なって、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、アルケニル基若しくはアルキニル基、又は炭素数1〜20のアルコキシシリル基を表す。式(I)で表される化合物は、該化合物の金属塩でもよい。) (In the formula (I), R 1 represents an alkylene group having 2 to 30 carbon atoms, an alkenylene group or an alkynylene group. A represents an acidic functional group. R 2 and R 3 are the same or different and represent hydrogen. An atom, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group or an alkynyl group, or an alkoxysilyl group having 1 to 20 carbon atoms.The compound represented by the formula (I) may be a metal salt of the compound.)
式(I)の窒素を含む官能基部分は、シリカ表面に存在するシラノール基と反応することでシリカと結合し、酸性官能基部分は、ポリマーの二重結合と反応する。そのため、シリカの分散性が向上し、かつその分散状態を維持できる。また、反応によりシリカが拘束されているため、発熱性を抑えることも可能となる。よって、加工性、ゴム強度、低燃費性、耐摩耗性をよりバランスよく改善できる。 The functional group moiety containing nitrogen of formula (I) reacts with the silanol group present on the silica surface to bind to silica, and the acidic functional group moiety reacts with the double bond of the polymer. Therefore, the dispersibility of silica improves and the dispersion state can be maintained. Moreover, since silica is restrained by the reaction, it is possible to suppress exothermicity. Therefore, processability, rubber strength, fuel efficiency, and wear resistance can be improved in a balanced manner.
R1のアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基の炭素数は、好ましくは2〜18、より好ましくは2〜12である。R1は直鎖状、分岐状のいずれでも良く、アルキレン基の具体例としては、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基など、アルケニレン基の具体例としては、ビニレン基、プロペニレン基、ブテニレン基など、アルキニレン基の具体例としては、エチニレン基、プロピニレン基、ブチニレン基などが挙げられる。R1としては、アルキレン基が好ましい。 The carbon number of the alkylene group, alkenylene group, and alkynylene group of R 1 is preferably 2 to 18, more preferably 2 to 12. R 1 may be linear or branched, and specific examples of the alkylene group include ethylene group, propylene group, butylene group, and specific examples of the alkenylene group include vinylene group, propenylene group, butenylene group, etc. Specific examples of the alkynylene group include an ethynylene group, a propynylene group, and a butynylene group. R 1 is preferably an alkylene group.
Aの酸性官能基としては、前述の同様のものが挙げられる。R2及びR3の炭素数1〜20のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基など、アルケニル基としては、ビニル基、プロペニル基、ブテニル基など、アルキニル基としては、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基などが挙げられ、炭素数1〜20のアルコキシシリル基としては、トリエトキシシリル基、トリメトキシシリル基などが挙げられる。R2及びR3としては、水素原子が好ましい。 Examples of the acidic functional group for A include the same ones described above. Examples of the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms of R 2 and R 3 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group. An ethynyl group, a propynyl group, a butynyl group, etc. are mentioned, As a C1-C20 alkoxysilyl group, a triethoxysilyl group, a trimethoxysilyl group, etc. are mentioned. R 2 and R 3 are preferably a hydrogen atom.
本発明では、両性化合物として、下記式(I−1)で表される化合物及び/又は下記式(I−2)で表される化合物を使用することが好ましい。
上記式(I−2)で表される化合物は任意の公知の方法により製造できる。例えば、ハロアルキルアミンとチオ硫酸ナトリウムとを反応させる方法、フタルイミドのカリウム塩及びジハロアルカンを反応させて得られた化合物と、チオ硫酸ナトリウムとを反応させ、得られた化合物を加水分解する方法などが挙げられる。 The compound represented by the above formula (I-2) can be produced by any known method. For example, a method of reacting a haloalkylamine with sodium thiosulfate, a method of reacting a potassium salt of phthalimide and a dihaloalkane with sodium thiosulfate, and hydrolyzing the resulting compound. Can be mentioned.
具体的には、qが6の化合物の場合、6−ハロヘキシルアミンとチオ硫酸ナトリウムとを反応させる方法、フタルイミドのカリウム塩及び1,6−ジハロヘキサンを反応させて得られた化合物と、チオ硫酸ナトリウムとを反応させ、得られた化合物を加水分解する方法などが挙げられる。 Specifically, when q is a compound of 6, a method of reacting 6-halohexylamine with sodium thiosulfate, a compound obtained by reacting a potassium salt of phthalimide and 1,6-dihalohexane, and thiosulfuric acid Examples include a method of reacting with sodium and hydrolyzing the obtained compound.
また、qが3の化合物の場合、3−ハロプロピルアミンとチオ硫酸ナトリウムとを反応させる方法、フタルイミドのカリウム塩及び1,3―ジハロプロパンを反応させて得られた化合物と、チオ硫酸ナトリウムとを反応させ、得られた化合物を加水分解する方法などが挙げられる。 When q is a compound of 3, a method of reacting 3-halopropylamine and sodium thiosulfate, a compound obtained by reacting potassium salt of phthalimide and 1,3-dihalopropane, and sodium thiosulfate And a method of hydrolyzing the resulting compound.
上記式(I−1)で表される化合物は、例えば、上記式(I−2)で表される化合物とプロトン酸とを反応させることにより製造できる。 The compound represented by the above formula (I-1) can be produced, for example, by reacting the compound represented by the above formula (I-2) with a protonic acid.
本発明では、式(I−1)及び(I−2)で表される化合物の混合物も使用できる。該混合物は、式(I−1)で表される化合物と式(I−2)で表される化合物とを混合する方法、上記Mで示される金属を含有する水酸化物、炭酸塩及び炭酸水素塩などを用いて式(I−1)で表される化合物の一部を金属塩化する方法、プロトン酸を用いて式(I−2)で表される化合物の一部を中和する方法により製造できる。このようにして製造した式(I−1)、(I−2)で表される化合物は、濃縮、晶析などの操作により、反応混合物から取り出すことができ、取り出された式(I−1)、(I−2)で表される化合物は、通常0.1〜5%程度の水分を含む。また、本発明では、式(I−1)で表される化合物のみ、又は式(I−2)で表される化合物のみを用いることもできる。更に、複数種の式(I−1)で表される化合物、式(I−2)で表される化合物を併用することもできる。 In the present invention, a mixture of compounds represented by formulas (I-1) and (I-2) can also be used. The mixture is obtained by mixing a compound represented by the formula (I-1) and a compound represented by the formula (I-2), a metal-containing hydroxide, carbonate, and carbonic acid represented by the above M. A method of metallizing a part of the compound represented by the formula (I-1) using a hydrogen salt or the like, a method of neutralizing a part of the compound represented by the formula (I-2) using a proton acid Can be manufactured. The compounds represented by the formulas (I-1) and (I-2) thus produced can be removed from the reaction mixture by operations such as concentration and crystallization, and the extracted formula (I-1 ), The compound represented by (I-2) usually contains about 0.1 to 5% of water. In the present invention, only the compound represented by the formula (I-1) or only the compound represented by the formula (I-2) can be used. Furthermore, the compound represented by multiple types of compound represented by Formula (I-1) and the compound represented by Formula (I-2) can also be used together.
式(I−1)中、pは2〜8の整数を表し、2〜5が好ましい。式(I−2)中、qは2〜8の整数を表し、2〜5が好ましい。 In formula (I-1), p represents an integer of 2 to 8, preferably 2 to 5. In formula (I-2), q represents an integer of 2 to 8, and preferably 2 to 5.
Mr+で示される金属イオンとしては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、セシウムイオン、コバルトイオン、銅イオン及び亜鉛イオンが好ましく、リチウムイオン、ナトリウムイオン及びカリウムイオンがより好ましく、ナトリウムイオンが更に好ましい。rは金属イオンの価数を表し、当該金属において可能な範囲であれば、限定されない。通常rは、金属イオンがアルカリ金属イオンの場合は1、コバルトイオンの場合は2又は3、銅イオンの場合は1〜3の整数、亜鉛イオンの場合は2である。上記製法によれば、通常、式(I−1)で表される化合物のナトリウム塩が得られるが、カチオン交換反応を行うことで他の金属塩に変換できる。 As the metal ion represented by Mr + , lithium ion, sodium ion, potassium ion, cesium ion, cobalt ion, copper ion and zinc ion are preferable, lithium ion, sodium ion and potassium ion are more preferable, and sodium ion is more preferable. . r represents the valence of the metal ion, and is not limited as long as it is a possible range for the metal. In general, r is 1 when the metal ion is an alkali metal ion, 2 or 3 when the metal ion is cobalt ion, an integer of 1 to 3 when the metal ion is copper ion, and 2 when the metal ion is zinc ion. According to the said manufacturing method, although the sodium salt of the compound represented by a formula (I-1) is obtained normally, it can convert into another metal salt by performing a cation exchange reaction.
上記式(I−1)、(I−2)で表される化合物のメディアン径は、好ましくは0.05〜100μmの範囲であり、より好ましくは1〜100μmの範囲である。メディアン径は、レーザー回折法にて測定できる。 The median diameter of the compounds represented by the above formulas (I-1) and (I-2) is preferably in the range of 0.05 to 100 μm, more preferably in the range of 1 to 100 μm. The median diameter can be measured by a laser diffraction method.
第1混合工程において混練される上記両性化合物量は、本発明の製造方法により最終的に得られるゴム組成物に含まれるゴム成分100質量部に対して、0.5質量部以上、好ましくは0.8質量部以上である。0.5質量部未満であると、加工性、ゴム強度、低燃費性、耐摩耗性を充分に改善できない。該両性化合物量は、8質量部以下、好ましくは7質量部以下である。8質量部を超えると、耐摩耗性が悪化する。また、加工性、ゴム強度、低燃費性も低下する。 The amount of the amphoteric compound kneaded in the first mixing step is 0.5 parts by mass or more, preferably 0 with respect to 100 parts by mass of the rubber component contained in the rubber composition finally obtained by the production method of the present invention. .8 parts by mass or more. If it is less than 0.5 parts by mass, processability, rubber strength, fuel efficiency and wear resistance cannot be improved sufficiently. The amount of the amphoteric compound is 8 parts by mass or less, preferably 7 parts by mass or less. When it exceeds 8 mass parts, abrasion resistance will deteriorate. In addition, processability, rubber strength, and low fuel consumption are also reduced.
第1混合工程により混練される成分として、上記ゴム成分と、上記シリカと、上記両性化合物の他に、従来ゴム工業で使用される配合剤等を含有してもよい。 In addition to the rubber component, the silica, and the amphoteric compound, the component kneaded in the first mixing step may contain a compounding agent or the like conventionally used in the rubber industry.
従来ゴム工業で使用される配合剤としては、例えば、カーボンブラック、クレーなどの補強用充填剤、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、加工助剤、各種老化防止剤、オイルなどの軟化剤、ワックス等が挙げられる。ただし、第1混合工程では、混練温度が比較的高温であるため、これらの成分(特に、シランカップリング剤、老化防止剤、ワックス、軟化剤、酸化亜鉛、ステアリン酸)については、次の第2混合工程において、混練することが好ましい。これらの薬品(特に、老化防止剤、ワックス、軟化剤、酸化亜鉛、ステアリン酸)を比較的高温下で混練を行うと、分解等が起こり、これらの薬品を配合して得られる効果が充分に得られないおそれがあるためである。特に、第1混合工程においてシランカップリング剤を上記成分と共に混練すると、ポリマーのゲル化が生じて、加工性、ゴム強度、耐摩耗性が悪化する傾向があるため、シランカップリング剤は、第1混合工程においては混練せずに、次の第2混合工程において、混練することが好ましい。 Conventional compounding agents used in the rubber industry include, for example, reinforcing fillers such as carbon black and clay, silane coupling agents, zinc oxide, stearic acid, processing aids, various anti-aging agents, and softening agents such as oil. And wax. However, since the kneading temperature is relatively high in the first mixing step, these components (particularly silane coupling agents, anti-aging agents, waxes, softeners, zinc oxide, stearic acid) are described below. In the two mixing steps, it is preferable to knead. When these chemicals (especially anti-aging agents, waxes, softeners, zinc oxide, stearic acid) are kneaded at a relatively high temperature, decomposition occurs and the effects obtained by blending these chemicals are sufficient. This is because it may not be obtained. In particular, when the silane coupling agent is kneaded with the above components in the first mixing step, the gelation of the polymer occurs and the workability, rubber strength, and wear resistance tend to deteriorate. It is preferable not to knead in one mixing step but to knead in the next second mixing step.
<第2混合工程>
第2混合工程では、例えば、混練機を用いて、第1混合工程により得られたマスターバッチと、シランカップリング剤とを混練する。第2混合工程において、シランカップリング剤を上記マスターバッチと混練することにより、シリカの分散性がより向上し、本発明の効果がより好適に得られる。
<Second mixing step>
In the second mixing step, for example, the master batch obtained in the first mixing step and the silane coupling agent are kneaded using a kneader. In the second mixing step, by kneading the silane coupling agent with the master batch, the dispersibility of the silica is further improved, and the effects of the present invention are more suitably obtained.
第2混合工程の混練終了温度(排出温度)は、好ましくは140℃以上、より好ましくは145℃以上である。140℃未満であると、薬剤の充分な分散が得られないおそれがある。混練終了温度(排出温度)の上限は、特に限定されず、例えば、165℃以下や155℃以下とすればよい。 The kneading end temperature (discharge temperature) in the second mixing step is preferably 140 ° C. or higher, more preferably 145 ° C. or higher. If it is lower than 140 ° C, there is a possibility that sufficient dispersion of the drug cannot be obtained. The upper limit of the kneading end temperature (discharge temperature) is not particularly limited, and may be, for example, 165 ° C. or lower or 155 ° C. or lower.
シランカップリング剤としては、ゴム工業において、従来からシリカと併用される任意のシランカップリング剤を使用することができ、例えば、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィドなどのスルフィド系、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプト系、ビニルトリエトキシシランなどのビニル系、3−アミノプロピルトリエトキシシランなどのアミノ系、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシランなどのグリシドキシ系、3−ニトロプロピルトリメトキシシランなどのニトロ系、3−クロロプロピルトリメトキシシランなどのクロロ系等が挙げられる。なかでも、スルフィド系が好ましく、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィドがより好ましい。 As the silane coupling agent, any silane coupling agent conventionally used in combination with silica can be used in the rubber industry, and examples thereof include sulfide systems such as bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide, 3- Mercapto type such as mercaptopropyltrimethoxysilane, vinyl type such as vinyltriethoxysilane, amino type such as 3-aminopropyltriethoxysilane, glycidoxy type such as γ-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-nitropropyltri Examples thereof include nitro compounds such as methoxysilane, and chloro compounds such as 3-chloropropyltrimethoxysilane. Among these, sulfide type is preferable, and bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide is more preferable.
第2混合工程により混練される成分として、上記マスターバッチと、上記シランカップリング剤の他に、上記配合剤等を含有してもよい。また、配合するシリカやゴム成分の全量を第1混合工程において混練していない場合には、残りのシリカやゴム成分を第2混合工程により混練すればよい。 In addition to the master batch and the silane coupling agent, the compounding agent and the like may be contained as a component kneaded in the second mixing step. Moreover, what is necessary is just to knead | mix the remaining silica and rubber components by the 2nd mixing process, when the whole quantity of the silica and rubber component to mix | blend is not knead | mixing in the 1st mixing process.
上記配合剤のなかでも、酸化亜鉛、ステアリン酸、各種老化防止剤、オイルなどの軟化剤、ワックスを第2混合工程において混練することが好ましい。 Among the above compounding agents, zinc oxide, stearic acid, various anti-aging agents, softeners such as oil, and wax are preferably kneaded in the second mixing step.
上記第2混合工程の後、得られたゴム組成物に、例えば、混練機を用いて、硫黄などの加硫剤、加硫促進剤等の成分を混練する仕上げ練り工程を行い、さらに得られたゴム組成物(未加硫ゴム組成物)を130〜190℃で5〜30分間加硫反応を行うことにより加硫工程を行うことができる。 After the second mixing step, the obtained rubber composition is subjected to a final kneading step of kneading components such as a vulcanizing agent such as sulfur and a vulcanization accelerator using, for example, a kneader, and further obtained. The rubber composition (unvulcanized rubber composition) can be subjected to a vulcanization reaction at 130 to 190 ° C. for 5 to 30 minutes.
加硫促進剤としては、例えば、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオウレア系、グアニジン系、ジチオカルバミン酸系、アルデヒド−アミン系若しくはアルデヒド−アンモニア系、イミダゾリン系、又はキサンテート系加硫促進剤が挙げられる。なかでも、スルフェンアミド系加硫促進剤が好ましい。 Examples of the vulcanization accelerator include sulfenamide, thiazole, thiuram, thiourea, guanidine, dithiocarbamic acid, aldehyde-amine or aldehyde-ammonia, imidazoline, or xanthate vulcanization accelerators. Is mentioned. Of these, sulfenamide vulcanization accelerators are preferred.
スルフェンアミド系加硫促進剤としては、例えば、N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(TBBS)、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(CBS)、N,N’−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(DZ)などが挙げられる。なかでも、TBBSが好ましい。 Examples of the sulfenamide vulcanization accelerator include N-tert-butyl-2-benzothiazolylsulfenamide (TBBS), N-cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide (CBS), N, N And '-dicyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide (DZ). Of these, TBBS is preferable.
上記製法により得られるゴム組成物は、SBRを含有する場合、ゴム成分100質量%中のSBRの含有量は、50質量%以上、より好ましくは60質量%以上である。該SBRの含有量は、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下である。SBRの含有量が上記範囲内であると、本発明の効果がより好適に得られる。 When the rubber composition obtained by the said manufacturing method contains SBR, content of SBR in 100 mass% of rubber components is 50 mass% or more, More preferably, it is 60 mass% or more. The SBR content is preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less. When the content of SBR is within the above range, the effects of the present invention are more suitably obtained.
上記製法により得られるゴム組成物は、NRを含有する場合、ゴム成分100質量%中のNRの含有量は、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上である。10質量%未満であると、充分なゴム強度、低燃費性が得られないおそれがある。該NRの含有量は、50質量%以下、好ましくは40質量%以下である。50質量%を超えると、充分なゴム強度、加工性が得られないおそれがある。 When the rubber composition obtained by the above production method contains NR, the content of NR in 100% by mass of the rubber component is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more. If it is less than 10% by mass, sufficient rubber strength and low fuel consumption may not be obtained. The NR content is 50% by mass or less, preferably 40% by mass or less. If it exceeds 50 mass%, sufficient rubber strength and processability may not be obtained.
上記製法により得られるゴム組成物は、BRを含有する場合、ゴム成分100質量%中のBRの含有量は、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上である。10質量%未満であると、充分な耐摩耗性、低燃費性が得られないおそれがある。該BRの含有量は、50質量%以下、好ましくは40質量%以下である。50質量%を超えると、加工性が悪化するおそれがある。 When the rubber composition obtained by the said manufacturing method contains BR, content of BR in 100 mass% of rubber components becomes like this. Preferably it is 10 mass% or more, More preferably, it is 20 mass% or more. If it is less than 10% by mass, sufficient abrasion resistance and low fuel consumption may not be obtained. The BR content is 50% by mass or less, preferably 40% by mass or less. When it exceeds 50 mass%, workability may be deteriorated.
シリカの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、20質量部以上、好ましくは40質量部以上、より好ましくは60質量部以上である。20質量部未満であると、十分なゴム強度、耐摩耗性、低燃費性が得られないおそれがある。上記シリカの含有量は、好ましくは80質量部以下である。80質量部を超えると、シリカの分散性が低下し、加工性、ゴム強度、耐摩耗性、低燃費性が低下する。 The content of silica is 20 parts by mass or more, preferably 40 parts by mass or more, more preferably 60 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. If the amount is less than 20 parts by mass, sufficient rubber strength, wear resistance, and low fuel consumption may not be obtained. The content of the silica is preferably 80 parts by mass or less. When it exceeds 80 parts by mass, the dispersibility of silica is lowered, and the processability, rubber strength, wear resistance, and fuel efficiency are lowered.
上記両性化合物の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、0.5質量部以上、好ましくは0.8質量部以上である。0.5質量部未満であると、加工性、ゴム強度、低燃費性、耐摩耗性を充分に改善できない。また、該含有量は、8質量部以下、好ましくは7質量部以下である。8質量部を超えると、耐摩耗性が悪化する。また、加工性、ゴム強度、低燃費性も低下する。 The content of the amphoteric compound is 0.5 parts by mass or more, preferably 0.8 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. If it is less than 0.5 parts by mass, processability, rubber strength, fuel efficiency and wear resistance cannot be improved sufficiently. The content is 8 parts by mass or less, preferably 7 parts by mass or less. When it exceeds 8 mass parts, abrasion resistance will deteriorate. In addition, processability, rubber strength, and low fuel consumption are also reduced.
シランカップリング剤の含有量は、シリカ100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは3質量部以上、更に好ましくは5質量部以上である。1質量部未満では、ゴム強度、耐摩耗性が大きく低下する傾向がある。また、該シランカップリング剤の含有量は、好ましくは15質量部以下、より好ましくは12質量部以下である。15質量部を超えると、コストの増加に見合った効果が得られない傾向がある。 The content of the silane coupling agent is preferably 1 part by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, and further preferably 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of silica. If it is less than 1 part by mass, the rubber strength and the wear resistance tend to be greatly reduced. Further, the content of the silane coupling agent is preferably 15 parts by mass or less, more preferably 12 parts by mass or less. When it exceeds 15 parts by mass, there is a tendency that an effect commensurate with the increase in cost cannot be obtained.
加硫促進剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.2質量部以上、より好ましくは0.6質量部以上であり、また、好ましくは3質量部以下、より好ましくは2.5質量部以下である。上記範囲内に調整することで、本発明の効果が好適に得られる。 The content of the vulcanization accelerator is preferably 0.2 parts by mass or more, more preferably 0.6 parts by mass or more, and preferably 3 parts by mass or less, more preferably 100 parts by mass of the rubber component. Is 2.5 parts by mass or less. By adjusting within the above range, the effect of the present invention can be suitably obtained.
オイルの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは5質量部以上、より好ましくは10質量部以上である。5質量部未満であると、加工性に劣り、低燃費性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性が低下する傾向がある。該オイルの含有量は、好ましくは35質量部以下、より好ましくは25質量部以下である。35質量部を超えると、ウェットグリップ性能、耐摩耗性が悪化するおそれがある。 The oil content is preferably 5 parts by mass or more, more preferably 10 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. If it is less than 5 parts by mass, the processability is inferior, and the fuel economy, wet grip performance, and wear resistance tend to decrease. The oil content is preferably 35 parts by mass or less, more preferably 25 parts by mass or less. If it exceeds 35 parts by mass, wet grip performance and wear resistance may be deteriorated.
本発明の製造方法により得られるゴム組成物は、トレッド、サイドウォールなどのタイヤ部材などに好適に使用できる。 The rubber composition obtained by the production method of the present invention can be suitably used for tire members such as treads and sidewalls.
空気入りタイヤは、本発明の製造方法により得られる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、上記ゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤ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し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、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できる。 A pneumatic tire is manufactured by a normal method using the rubber composition obtained by the manufacturing method of the present invention. That is, the rubber composition is extruded in accordance with the shape of the tire member at an unvulcanized stage, molded by a normal method on a tire molding machine, and bonded together with other tire members, and unvulcanized. After forming the tire, the tire can be manufactured by heating and pressing in a vulcanizer.
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。 The present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
以下、製造例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
3−ブロモプロピルアミン臭化水素酸塩:関東化学(株)製
チオ硫酸ナトリウム・五水和物:関東化学(株)製
フタルイミドカリウム:関東化学(株)製
ジメチルホルムアミド:関東化学(株)製
Hereinafter, various chemicals used in the production examples will be described together.
3-bromopropylamine hydrobromide: manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. Sodium thiosulfate pentahydrate: manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. phthalimide potassium: manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd. dimethylformamide: manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.
(製造例1 S−(3−アミノプロピル)チオ硫酸(両性化合物A))
窒素ガスで置換した反応容器に3−ブロモプロピルアミン臭化水素酸塩75g、チオ硫酸ナトリウム・五水和物85.26g、メタノール375ml、水375mlを加え、これらの混合物を70℃、5時間還流した。放冷した後、減圧下でメタノールを除去した。残渣に水酸化ナトリウム13.68gを加え、室温で1時間攪拌した後、減圧下で溶媒を除去した。得られた残渣にエタノール600mlを加えて1.5時間還流した。熱ろ過を行い、ろ液を減圧下で濃縮し結晶を得た。結晶をろ過により取り出し、エタノールで洗浄し、更にヘキサンでの洗浄を行った。得られた結晶を真空乾燥し、S−(3−アミノプロピル)チオ硫酸ナトリウムを得た。
窒素ガスで置換した反応容器にS−(3−アミノプロピル)チオ硫酸ナトリウム52g、水90ml、5mol/l塩酸を加え、得られた溶液を減圧下で濃縮し、ろ過により結晶を取り出した。得られた結晶を真空乾燥し、S−(3−アミノプロピル)チオ硫酸(両性化合物A)を得た。
To a reaction vessel substituted with nitrogen gas, 75 g of 3-bromopropylamine hydrobromide, 85.26 g of sodium thiosulfate pentahydrate, 375 ml of methanol and 375 ml of water were added, and the mixture was refluxed at 70 ° C. for 5 hours. did. After allowing to cool, methanol was removed under reduced pressure. To the residue was added 13.68 g of sodium hydroxide, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour, and then the solvent was removed under reduced pressure. 600 ml of ethanol was added to the obtained residue and refluxed for 1.5 hours. Hot filtration was performed, and the filtrate was concentrated under reduced pressure to obtain crystals. The crystals were taken out by filtration, washed with ethanol, and further washed with hexane. The obtained crystals were vacuum-dried to obtain sodium S- (3-aminopropyl) thiosulfate.
52 g of sodium S- (3-aminopropyl) thiosulfate, 90 ml of water and 5 mol / l hydrochloric acid were added to the reaction vessel substituted with nitrogen gas, and the resulting solution was concentrated under reduced pressure, and the crystals were taken out by filtration. The obtained crystals were vacuum-dried to obtain S- (3-aminopropyl) thiosulfuric acid (amphoteric compound A).
上記製造例1で得られた両性化合物Aのメディアン径(50%D)を、(株)島津製作所製SALD−2000J型を用い、レーザー回折法(測定操作は下記のとおり)により測定したところ、メディアン径(50%D)は66.7μmであった。得られた両性化合物Aを粉砕し、そのメディアン径(50%D)を14.6μmに調製し、以下の実施例で使用した。
<測定操作>
両性化合物Aを分散溶媒(トルエン)と分散剤(10質量%スルホこはく酸ジ−2−エチルヘキシルナトリウム/トルエン溶液)との混合溶液に室温で分散させ、得られた分散液に超音波を照射しながら、該分散液を5分間撹拌して試験液を得た。該試験液を回分セルに移し、1分後に測定した。(屈折率:1.70−0.20i)
When the median diameter (50% D) of the amphoteric compound A obtained in Production Example 1 was measured by a laser diffraction method (measurement operation is as follows) using a SALD-2000J type manufactured by Shimadzu Corporation, The median diameter (50% D) was 66.7 μm. The obtained amphoteric compound A was pulverized and its median diameter (50% D) was adjusted to 14.6 μm and used in the following examples.
<Measurement operation>
Amphoteric compound A was dispersed in a mixed solution of a dispersion solvent (toluene) and a dispersant (10% by mass sodium di-2-ethylhexyl sulfosuccinate / toluene solution) at room temperature, and the resulting dispersion was irradiated with ultrasonic waves. Then, the dispersion was stirred for 5 minutes to obtain a test solution. The test solution was transferred to a batch cell and measured after 1 minute. (Refractive index: 1.70-0.20i)
以下、実施例及び比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
NR:TSR20
SBR:日本ゼオン(株)製のNipol1502
BR:宇部興産(株)製のウベポールBR150B(シス含量:97質量%)
シリカ:EVONIK−DEGUSSA社製のVN3(N2SA:175m2/g)
S−(3−アミノプロピル)チオ硫酸:製造例1で調製した両性化合物A
シランカップリング剤:EVONIK−DEGUSSA社製のSi266(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
オイル:(株)ジャパンエナジー製のプロセスX−140
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華1号
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)
ワックス:日本精蝋(株)製のオゾエース0355
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)製のノクセラーNS(N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
加硫促進剤D:大内新興化学工業(株)製のノクセラーD(N,N’−ジフェニルグアニジン)
Hereinafter, various chemicals used in Examples and Comparative Examples will be described together.
NR: TSR20
SBR: Nipol 1502 manufactured by ZEON CORPORATION
BR: Ubepol BR150B manufactured by Ube Industries, Ltd. (cis content: 97% by mass)
Silica: VN3 manufactured by EVONIK-DEGUSSA (N 2 SA: 175 m 2 / g)
S- (3-aminopropyl) thiosulfuric acid: amphoteric compound A prepared in Production Example 1
Silane coupling agent: Si266 (bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide) manufactured by EVONIK-DEGUSSA
Oil: Process X-140 manufactured by Japan Energy Co., Ltd.
Zinc oxide: Zinc Hua 1 manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Stearic acid: Anti-aging agent manufactured by NOF Corporation: NOCRACK 6C (N- (1,3-3-) manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd. Dimethylbutyl) -N′-phenyl-p-phenylenediamine)
Wax: Ozoace 0355 manufactured by Nippon Seiwa Co., Ltd.
Sulfur: powder sulfur vulcanization accelerator NS manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd. NS: Noxeller NS (N-tert-butyl-2-benzothiazolylsulfenamide) manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd
Vulcanization accelerator D: Noxeller D (N, N′-diphenylguanidine) manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd.
(実施例及び比較例)
表1、2の第1混合工程に示す配合処方にしたがい、1.7Lバンバリーミキサーを用いて、マスターバッチを調製した(第1混合工程)。なお、第1混合工程では、表に記載の排出温度に達するまで混練を実施した。
次に、得られたマスターバッチを用いて、表1、2の第2混合工程に示す配合処方に従い、1.7Lバンバリーミキサーを使用し、混練り物を調製した(第2混合工程)。第2混合工程では、比較例3を除いていずれも排出温度を150℃に設定し、150℃に達するまで混練(通常の混練工程)を実施した。なお、比較例3の第2混合工程では、排出温度を165℃に設定し、165℃に達するまで混練(通常の混練工程)を実施した。なお、比較例1〜3、6、7では、第1混合工程(マスターバッチ調製)を行うことなく、第2混合工程を実施した。
さらに、得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて80℃の条件下で3分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た(仕上げ練り工程)。
得られた未加硫ゴム組成物を160℃で30分間プレス加硫し、加硫ゴム組成物を得た。
(Examples and Comparative Examples)
A master batch was prepared using a 1.7 L Banbury mixer according to the formulation shown in the first mixing step of Tables 1 and 2 (first mixing step). In the first mixing step, kneading was performed until the discharge temperature shown in the table was reached.
Next, using the obtained master batch, a kneaded product was prepared using a 1.7 L Banbury mixer according to the formulation shown in the second mixing step of Tables 1 and 2 (second mixing step). In the second mixing step, except for Comparative Example 3, the discharge temperature was set to 150 ° C., and kneading (normal kneading step) was performed until 150 ° C. was reached. In addition, in the 2nd mixing process of the comparative example 3, discharge temperature was set to 165 degreeC, and kneading | mixing (normal kneading | mixing process) was implemented until it reached 165 degreeC. In Comparative Examples 1 to 3, 6, and 7, the second mixing step was performed without performing the first mixing step (master batch preparation).
Furthermore, sulfur and a vulcanization accelerator were added to the obtained kneaded product, and kneaded for 3 minutes at 80 ° C. using an open roll to obtain an unvulcanized rubber composition (finish kneading step).
The obtained unvulcanized rubber composition was press vulcanized at 160 ° C. for 30 minutes to obtain a vulcanized rubber composition.
得られた未加硫ゴム組成物、加硫ゴム組成物について下記の評価を行った。結果を表1、2に示した。なお、表1、2の基準比較例をそれぞれ、比較例1、6とした。 The following evaluation was performed about the obtained unvulcanized rubber composition and vulcanized rubber composition. The results are shown in Tables 1 and 2. In addition, the reference comparative examples of Tables 1 and 2 were set as Comparative Examples 1 and 6, respectively.
(ムーニー粘度の測定)
得られた未加硫ゴム組成物について、JIS K6300に準拠したムーニー粘度の測定方法に従い、130℃でムーニー粘度(ML1+4)を測定した。基準比較例のムーニー粘度(ML1+4)を100とし、下記計算式により指数表示した(ムーニー粘度指数)。指数が大きいほどムーニー粘度が低く、加工性に優れる。
(ムーニー粘度指数)=(基準比較例のML1+4)/(各配合のML1+4)×100
(Measurement of Mooney viscosity)
With respect to the obtained unvulcanized rubber composition, the Mooney viscosity (ML 1 + 4 ) was measured at 130 ° C. according to the Mooney viscosity measuring method based on JIS K6300. The Mooney viscosity (ML 1 + 4 ) of the reference comparative example was set to 100, and indexed by the following formula (Mooney viscosity index). The larger the index, the lower the Mooney viscosity and the better the processability.
(Mooney viscosity index) = (ML 1 + 4 of reference comparative example) / (ML 1 + 4 of each formulation) × 100
(ゴム強度)
JIS K6251:2010に基づいて、得られた加硫ゴム組成物からダンベル状6号形試験片を作製し、該試験片を用いて25℃雰囲気下において引張試験を実施して破断強度TB(MPa)、破断時伸びEB(%)を測定した。そして、TB×EB/2(MPa・%)を算出した。結果は、基準比較例の結果を100として指数表示した。指数が大きいほど、ゴム強度に優れることを示す。
(Rubber strength)
Based on JIS K6251: 2010, a dumbbell-shaped No. 6 test piece was prepared from the obtained vulcanized rubber composition, and a tensile test was performed in an atmosphere at 25 ° C. using the test piece to obtain a breaking strength TB (MPa ), Elongation at break EB (%) was measured. And TB * EB / 2 (MPa *%) was computed. The results are shown as an index with the result of the reference comparative example as 100. The larger the index, the better the rubber strength.
(低燃費性(転がり抵抗))
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)の損失正接(tanδ)を測定し、基準比較例の損失正接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)。指数が大きいほど低燃費性(転がり抵抗特性)に優れる。
(転がり抵抗指数)=(基準比較例のtanδ)/(各配合のtanδ)×100
(Low fuel consumption (rolling resistance))
Loss tangent (tan δ) of each compound (vulcanized product) using a viscoelastic spectrometer VES (manufactured by Iwamoto Seisakusho Co., Ltd.) under the conditions of a temperature of 50 ° C., an initial strain of 10%, a dynamic strain of 2%, and a frequency of 10 Hz. Was measured, and the loss tangent tan δ of the reference comparative example was taken as 100 and expressed as an index according to the following formula (rolling resistance index). The larger the index, the better the fuel efficiency (rolling resistance characteristics).
(Rolling resistance index) = (tan δ of reference comparative example) / (tan δ of each formulation) × 100
(摩耗試験)
得られた加硫ゴム組成物について、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、基準比較例のランボーン摩耗指数を100とし、下記計算式により、各配合(加硫物)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。
(ランボーン摩耗指数)=(基準比較例の容積損失率)/(各配合の容積損失率)×100
(Abrasion test)
About the obtained vulcanized rubber composition, the amount of lamborn wear was measured under the conditions of a temperature of 20 ° C., a slip rate of 20%, and a test time of 2 minutes using a lamborn wear tester. Further, the volume loss amount was calculated from the measured lamborn wear amount, the lamborn wear index of the reference comparative example was set to 100, and the volume loss amount of each compound (vulcanized product) was displayed as an index according to the following formula. It shows that it is excellent in abrasion resistance, so that an index | exponent is large.
(Lambourn wear index) = (volume loss rate of reference comparative example) / (volume loss rate of each formulation) × 100
表1、2の結果より、ゴム成分と、上記ゴム成分100質量部に対して20〜80質量部のシリカと、酸性及び塩基性官能基を有する両性化合物とを含有するゴム組成物の製造方法であって、上記ゴム成分100質量%中50質量%以上の量のゴムと、上記シリカ100質量%中25質量%以上の量のシリカと、上記ゴム成分100質量部に対して0.5〜8質量部の上記両性化合物とを160℃以上に達するまで混練してマスターバッチを形成する第1混合工程と、上記マスターバッチと、シランカップリング剤とを混練する第2混合工程とを含む製造方法により製造された実施例のゴム組成物では、加工性、ゴム強度、低燃費性、耐摩耗性(特に、加工性、ゴム強度、低燃費性)をバランスよく改善できた。 From the results of Tables 1 and 2, a method for producing a rubber composition containing a rubber component, 20 to 80 parts by mass of silica with respect to 100 parts by mass of the rubber component, and an amphoteric compound having acidic and basic functional groups. The amount of rubber is 50% by mass or more in 100% by mass of the rubber component, the amount of silica is 25% by mass or more in 100% by mass of silica, and 0.5 to 100 parts by mass of the rubber component. Production comprising a first mixing step of kneading 8 parts by mass of the amphoteric compound until reaching 160 ° C. or higher to form a masterbatch, and a second mixing step of kneading the masterbatch and a silane coupling agent In the rubber compositions of Examples produced by the method, processability, rubber strength, low fuel consumption, and wear resistance (particularly processability, rubber strength, low fuel consumption) were improved in a balanced manner.
比較例2、7は、両性化合物を配合したものの、通常の混練工程で配合したため(マスターバッチを調製しなかったため)、加工性、ゴム強度、低燃費性の改善効果が小さかった。比較例3は、マスターバッチを調製せずに、通常の混練工程(第2混合工程)で160℃以上に達するまで混練を実施したが、加工性、ゴム強度、耐摩耗性が悪化した。これは、高温で混練したために、シランカップリング剤により、ポリマーのゲル化が起こったためと推測される。比較例4は、マスターバッチを調製する第1混合工程を実施したものの両性化合物を配合していないため、加工性、ゴム強度、低燃費性の改善効果が小さかった。比較例5は、両性化合物を配合してマスターバッチを調製したものの、第1混合工程の混練温度(排出温度)が低いため、加工性、ゴム強度、低燃費性の改善効果が小さかった。 In Comparative Examples 2 and 7, although amphoteric compounds were blended, they were blended in a normal kneading process (because a masterbatch was not prepared), so the effect of improving processability, rubber strength, and fuel economy was small. In Comparative Example 3, kneading was performed until the temperature reached 160 ° C. or higher in a normal kneading step (second mixing step) without preparing a master batch, but the workability, rubber strength, and wear resistance were deteriorated. This is presumably because the polymer was gelled by the silane coupling agent because it was kneaded at a high temperature. Although the comparative example 4 performed the 1st mixing process which prepares a masterbatch, since the amphoteric compound was not mix | blended, the improvement effect of workability, rubber strength, and fuel-consumption property was small. In Comparative Example 5, the amphoteric compound was blended to prepare a master batch, but the kneading temperature (discharge temperature) in the first mixing step was low, so the effect of improving workability, rubber strength, and low fuel consumption was small.
Claims (5)
前記ゴム成分100質量%中50質量%以上の量のゴムと、前記シリカ100質量%中25質量%以上の量のシリカと、前記ゴム成分100質量部に対して0.5〜8質量部の前記両性化合物とを160℃以上に達するまで混練してマスターバッチを形成する第1混合工程と、
前記マスターバッチと、シランカップリング剤とを混練する第2混合工程とを含むゴム組成物の製造方法。 A method for producing a rubber composition comprising a rubber component, 20 to 80 parts by mass of silica with respect to 100 parts by mass of the rubber component, and an amphoteric compound having acidic and basic functional groups,
0.5 to 8 parts by mass of rubber in an amount of 50% by mass or more in 100% by mass of the rubber component, silica in an amount of 25% by mass or more in 100% by mass of silica, and 100 parts by mass of the rubber component. A first mixing step of kneading the amphoteric compound until reaching 160 ° C. or higher to form a master batch;
A method for producing a rubber composition comprising the masterbatch and a second mixing step of kneading the silane coupling agent.
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