JP2017019917A - Rubber composition and pneumatic tire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤに関するものである。 The present invention relates to a rubber composition and a pneumatic tire using the same.
天然ゴムを含むゴム組成物においてカーボンブラックの分散性を向上するための技術として、予め天然ゴムにカーボンブラックを分散させたカーボンマスターバッチを用いる技術が知られている。例えば、特許文献1には、天然ゴムラテックスとカーボンブラック含有スラリー溶液を液相で混合し乾燥してなるウェットマスターバッチを用いた技術が開示されている。 As a technique for improving the dispersibility of carbon black in a rubber composition containing natural rubber, a technique using a carbon master batch in which carbon black is previously dispersed in natural rubber is known. For example, Patent Document 1 discloses a technique using a wet master batch obtained by mixing natural rubber latex and a carbon black-containing slurry solution in a liquid phase and drying.
このようなカーボンマスターバッチを用いることにより、天然ゴム中におけるカーボンブラックの分散性を向上することができる。しかし、ゴム組成物が天然ゴムとブタジエンゴムとのブレンド系である場合、天然ゴムとブタジエンゴムが非相溶である上に、一般にブタジエンゴムは天然ゴムよりも耐引き裂き性に劣ることから、上記カーボンマスターバッチによりカーボンブラックの分散性を向上させたとしても、耐引き裂き性が必ずしも十分であるとはいえず、更なる耐引き裂き性の向上が求められる。 By using such a carbon master batch, the dispersibility of carbon black in natural rubber can be improved. However, when the rubber composition is a blend system of natural rubber and butadiene rubber, the natural rubber and butadiene rubber are incompatible with each other, and in general, butadiene rubber is inferior in tear resistance to natural rubber. Even if the dispersibility of carbon black is improved by the carbon masterbatch, the tear resistance is not always sufficient, and further improvement of the tear resistance is required.
なお、特許文献2には、互いに非相溶な2種以上のジエン系ゴムA及びBからなるゴム組成物に、互いに非相溶のブロックa及びbからなりブロックaがゴムAと相溶性でブロックbがゴムBと相溶性であるブロック共重合体を、配合することにより、引張強度、伸び及び耐摩耗性を改良したゴム組成物が開示されている。しかし、該ブロック共重合体として液状ポリマーを用いる点は開示されておらず、カーボンマスターバッチとの組み合わせについても示唆されていない。 In Patent Document 2, a rubber composition composed of two or more types of diene rubbers A and B that are incompatible with each other, and a block a composed of blocks a and b that are incompatible with each other are compatible with rubber A. A rubber composition having improved tensile strength, elongation and wear resistance by blending a block copolymer in which block b is compatible with rubber B is disclosed. However, the point that a liquid polymer is used as the block copolymer is not disclosed, and a combination with a carbon master batch is not suggested.
本発明は、以上の点に鑑み、耐引き裂き性を向上することができるゴム組成物を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the rubber composition which can improve tear resistance in view of the above point.
本発明に係るゴム組成物は、天然ゴムにカーボンブラックを分散させたカーボンマスターバッチと、ブタジエンゴムと、液状ブタジエン−イソプレン共重合体とを混合してなるものである。 The rubber composition according to the present invention is obtained by mixing a carbon master batch in which carbon black is dispersed in natural rubber, butadiene rubber, and a liquid butadiene-isoprene copolymer.
本発明に係る空気入りタイヤは、該ゴム組成物を用いてなるものである。 The pneumatic tire according to the present invention is formed using the rubber composition.
本発明によれば、耐引き裂き性を向上したゴム組成物を提供することができる。 According to the present invention, a rubber composition having improved tear resistance can be provided.
以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。 Hereinafter, matters related to the implementation of the present invention will be described in detail.
本実施形態に係るゴム組成物は、(A)天然ゴムにカーボンブラックを分散させたカーボンマスターバッチと、(B)ブタジエンゴムと、(C)液状ブタジエン−イソプレン共重合体とを混合してなるものである。これにより、本実施形態によれば、耐引き裂き性を向上することができるが、その理由は次のように推測される。すなわち、天然ゴムとカーボンブラックを予めマスターバッチ化することにより、カーボンブラックが天然ゴム中に微分散する。この系にブタジエンゴムと液状ブタジエン−イソプレン共重合体を添加すると、カーボンブラックにより均一に補強された天然ゴムと、液状ブタジエン−イソプレン共重合体の相互作用により、ブタジエンゴムが天然ゴム中に取り込まれる。すなわち、液状ブタジエン−イソプレン共重合体の滑剤効果により、ブタジエンゴムは、高い分散性を示し、カーボンブラックで補強された天然ゴム相の内部に取り込まれやすくなる。これにより、ブタジエンゴムは高強度の天然ゴム内にカプセル化されることになり、すなわち、耐引き裂き性の低いブタジエンゴムの周りを、耐引き裂き性に優れる天然ゴムが包み込む構造になるため、耐引き裂き性が向上すると考えられる。 The rubber composition according to this embodiment is obtained by mixing (A) a carbon master batch in which carbon black is dispersed in natural rubber, (B) butadiene rubber, and (C) a liquid butadiene-isoprene copolymer. Is. Thereby, according to this embodiment, although tear resistance can be improved, the reason is estimated as follows. That is, when natural rubber and carbon black are masterbatched in advance, carbon black is finely dispersed in natural rubber. When butadiene rubber and liquid butadiene-isoprene copolymer are added to this system, butadiene rubber is incorporated into natural rubber by the interaction of natural rubber reinforced uniformly with carbon black and liquid butadiene-isoprene copolymer. . That is, due to the lubricant effect of the liquid butadiene-isoprene copolymer, the butadiene rubber exhibits high dispersibility and is easily taken into the natural rubber phase reinforced with carbon black. As a result, butadiene rubber is encapsulated in high-strength natural rubber, that is, natural rubber with excellent tear resistance wraps around butadiene rubber with low tear resistance. It is thought that the property improves.
上記(A)のカーボンマスターバッチは、予めカーボンブラックを天然ゴムに混合した配合物である。天然ゴム(NR)は、シス−ポリイソプレンを主成分とするゴムであり、RSS、TSR、天然ゴムラテックスなど、様々な天然ゴムを用いることができる。また、カーボンブラックとしては、SAF級(N100番台)、ISAF級(N200番台)、HAF級(N300番台)、FEF級(N500番台)、GPF級(N600番台)(ともにASTMグレード)などの各種グレードのファーネスカーボンブラックを用いることができる。 The carbon masterbatch (A) is a compound in which carbon black is mixed with natural rubber in advance. Natural rubber (NR) is a rubber mainly composed of cis-polyisoprene, and various natural rubbers such as RSS, TSR, and natural rubber latex can be used. As carbon black, various grades such as SAF class (N100 series), ISAF class (N200 series), HAF class (N300 series), FEF class (N500 series), GPF class (N600 series) (both are ASTM grades), etc. Furnace carbon black can be used.
マスターバッチに含まれる天然ゴムとカーボンブラックの割合は、特に限定されず、例えば、天然ゴム100質量部に対して、カーボンブラックが10〜120質量部でもよく、20〜100質量部でもよく、30〜80質量部でもよい。なお、カーボンマスターバッチは、一実施形態として天然ゴムとカーボンブラックのみからなるが、例えば、老化防止剤、しゃく解剤、酸化亜鉛、ステアリン酸などの添加剤が配合されてもよい。 The ratio of natural rubber and carbon black contained in the masterbatch is not particularly limited. For example, carbon black may be 10 to 120 parts by mass, or 20 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of natural rubber. -80 mass parts may be sufficient. In addition, although carbon masterbatch consists only of natural rubber and carbon black as one Embodiment, For example, additives, such as anti-aging agent, a peptizer, zinc oxide, and a stearic acid, may be mix | blended.
カーボンマスターバッチとしては、ドライマスターバッチでもよく、ウェットマスターバッチでもよい。ドライマスターバッチは、天然ゴムとカーボンブラックを乾式混合(混練)して得られるカーボンマスターバッチであり、バンバリーミキサーやニーダー、ロール等の混練機に天然ゴムとカーボンブラックを投入し、混合することで製造することができる。 The carbon master batch may be a dry master batch or a wet master batch. A dry masterbatch is a carbon masterbatch obtained by dry-mixing (kneading) natural rubber and carbon black. By mixing and mixing natural rubber and carbon black in a kneader such as a Banbury mixer, kneader, or roll. Can be manufactured.
一方、ウェットマスターバッチは、カーボンブラックを水などの分散溶媒中に分散させたスラリー溶液と、天然ゴムラテックス溶液とを混合し、その後、凝固、乾燥させることにより得られるカーボンマスターバッチである。ウェットマスターバッチの製造方法としては、一実施形態として、特許第4738551号公報に記載の方法、即ち、カーボンブラックを分散溶媒中に分散させる際に、天然ゴムラテックス溶液の少なくとも一部を添加することにより、天然ゴムラテックス粒子が付着したカーボンブラックを含有するスラリー溶液を製造後、該スラリー溶液と残りの天然ゴムラテックス溶液とを混合し、次いで凝固・乾燥させる方法を用いてもよい。 On the other hand, the wet masterbatch is a carbon masterbatch obtained by mixing a slurry solution in which carbon black is dispersed in a dispersion solvent such as water and a natural rubber latex solution, and then coagulating and drying. As a method for producing a wet masterbatch, as an embodiment, the method described in Japanese Patent No. 4738551, that is, when carbon black is dispersed in a dispersion solvent, at least a part of a natural rubber latex solution is added. The slurry solution containing carbon black to which the natural rubber latex particles are adhered may be produced by mixing the slurry solution and the remaining natural rubber latex solution, and then coagulating and drying.
上記(B)のブタジエンゴムは、ブタジエンの重合体であり、種々のポリブタジエンゴムを用いることができる。ブタジエンゴム(BR)としては、特に限定するものではないが、一実施形態として、シス−1,4結合含有量が92%以上であるハイシスタイプのポリブタジエンゴムを用いてもよい。ここで、シス−1,4結合含有量は、1HNMRスペクトルの積分比により算出される値である。 The butadiene rubber (B) is a butadiene polymer, and various polybutadiene rubbers can be used. The butadiene rubber (BR) is not particularly limited, but as an embodiment, a high cis type polybutadiene rubber having a cis-1,4 bond content of 92% or more may be used. Here, the cis-1,4 bond content is a value calculated by the integration ratio of the 1 HNMR spectrum.
本実施形態に係るゴム組成物において、ゴム成分は、上記(A)のカーボンマスターバッチ中の天然ゴムと上記(B)のブタジエンゴムからなる。これら天然ゴムとブタジエンゴムの割合としては、一実施形態として、ゴム成分100質量部中、天然ゴムが20〜90質量部で、ブタジエンゴムが10〜80質量部でもよく、また、天然ゴムが40〜80質量部で、ブタジエンゴムが20〜60質量部でもよく、更に、天然ゴムが50〜70質量部で、ブタジエンゴムが30〜50質量部でもよい。なお、ゴム成分には、上記カーボンマスターバッチ由来の天然ゴムと上記ブタジエンゴムの他に、スチレンブタジエンゴム(SBR)や後添加の天然ゴムなどの各種ジエン系ゴムが配合されてもよい。 In the rubber composition according to this embodiment, the rubber component is composed of the natural rubber in the carbon master batch (A) and the butadiene rubber (B). As a ratio of these natural rubber and butadiene rubber, as one embodiment, 20 to 90 parts by mass of natural rubber and 10 to 80 parts by mass of butadiene rubber may be included in 100 parts by mass of the rubber component. -80 mass parts, butadiene rubber may be 20-60 mass parts, natural rubber may be 50-70 mass parts, and butadiene rubber may be 30-50 mass parts. The rubber component may contain various diene rubbers such as styrene butadiene rubber (SBR) and post-added natural rubber, in addition to the natural rubber derived from the carbon master batch and the butadiene rubber.
上記(C)の液状ブタジエン−イソプレン共重合体(以下、液状BIRという。)は、ブタジエンとイソプレンの共重合体であり、ブロック共重合体でもランダム共重合体でもよい。好ましくはブロック共重合体である。ブタジエンとイソプレンの比率(共重合比)は、特に限定されず、例えば、質量比で、ブタジエン/イソプレン=10/90〜90/10でもよく、30〜70/〜70/30でもよい。 The liquid butadiene-isoprene copolymer (C) (hereinafter referred to as liquid BIR) is a copolymer of butadiene and isoprene, and may be a block copolymer or a random copolymer. A block copolymer is preferred. The ratio (copolymerization ratio) of butadiene and isoprene is not particularly limited, and may be, for example, butadiene / isoprene = 10/90 to 90/10 or 30 to 70 / to 70/30 in terms of mass ratio.
液状BIRは、常温(23℃)で液状のポリマーであり、常温で固形状をなす上記ゴム成分には含まれない。液状BIRの分子量は、特に限定しないが、数平均分子量(Mn)で1,000〜8万であることが好ましく、1万〜6万であることがより好ましい。数平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)、溶媒:THF(テトロヒドロフラン)、40℃で測定される値(ポリスチレン換算値)である。 Liquid BIR is a polymer that is liquid at normal temperature (23 ° C.) and is not included in the rubber component that is solid at normal temperature. The molecular weight of the liquid BIR is not particularly limited, but is preferably 1,000 to 80,000, and more preferably 10,000 to 60,000 in terms of number average molecular weight (Mn). The number average molecular weight is a value (polystyrene conversion value) measured at 40 ° C. by GPC (gel permeation chromatography), solvent: THF (tetrohydrofuran).
ゴム組成物中における液状BIRの含有量としては、上記の天然ゴムとブタジエンゴムを含むゴム成分100質量部に対して、1〜20質量部であることが好ましい。このような含有量とすることにより、耐引き裂き性の向上効果を高めることができる。液状BIRの含有量は、より好ましくは5〜15質量部である。 As content of liquid BIR in a rubber composition, it is preferable that it is 1-20 mass parts with respect to 100 mass parts of rubber components containing said natural rubber and butadiene rubber. By setting it as such content, the improvement effect of tear resistance can be heightened. The content of liquid BIR is more preferably 5 to 15 parts by mass.
本実施形態に係るゴム組成物に含まれるカーボンブラックの量は、特に限定されず、上記ゴム成分100質量部に対して10〜70質量部でもよく、20〜50質量部でもよい。ゴム組成物に含まれるカーボンブラックは、その全量が上記カーボンマスターバッチ由来のものでもよいが、追加のカーボンブラックを配合してもよい。本実施形態に係る上記の作用効果を高める上では、上記カーボンマスターバッチ由来のカーボンブラックの比率が高いことが好ましく、例えば、ゴム組成物に含まれるカーボンブラックの50質量%以上(より好ましくは80質量%以上)がカーボンマスターバッチ由来であることが好ましく、より好ましくはゴム組成物に含まれるカーボンブラックの全量がカーボンマスターバッチ由来である。 The amount of carbon black contained in the rubber composition according to this embodiment is not particularly limited, and may be 10 to 70 parts by mass or 20 to 50 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. The total amount of carbon black contained in the rubber composition may be derived from the carbon master batch, but additional carbon black may be blended. In order to enhance the above-described effects according to the present embodiment, it is preferable that the ratio of carbon black derived from the carbon master batch is high, for example, 50% by mass or more (more preferably 80%) of carbon black contained in the rubber composition. (Mass% or more) is preferably derived from the carbon master batch, more preferably the total amount of carbon black contained in the rubber composition is derived from the carbon master batch.
本実施形態に係るゴム組成物には、充填剤としてカーボンブラックとともにシリカを配合してもよい。シリカとしては、例えば湿式沈降法シリカや湿式ゲル法シリカなどの湿式シリカが挙げられる。シリカの配合量としては、上記ゴム成分100質量部に対して50質量部以下であることが好ましく、10〜30質量部でもよい。なお、シリカを配合する場合、スルフィドシラン、メルカプトシランなどのシランカップリング剤を併用することが好ましく、その配合量はシリカ配合量に対して2〜20質量%であることが好ましい。 You may mix | blend a silica with a carbon black as a filler with the rubber composition which concerns on this embodiment. Examples of the silica include wet silica such as wet precipitation silica and wet gel silica. As a compounding quantity of a silica, it is preferable that it is 50 mass parts or less with respect to 100 mass parts of said rubber components, and 10-30 mass parts may be sufficient. In addition, when mix | blending a silica, it is preferable to use together silane coupling agents, such as sulfide silane and a mercaptosilane, and it is preferable that the compounding quantity is 2-20 mass% with respect to a silica compounding quantity.
本実施形態に係るゴム組成物には、上記成分の他、ワックス、オイル、酸化亜鉛、老化防止剤、ステアリン酸、加工助剤、加硫剤、加硫促進剤など、ゴム組成物において一般に使用される各種添加剤を配合することができる。 In addition to the above components, the rubber composition according to this embodiment is generally used in rubber compositions such as wax, oil, zinc oxide, anti-aging agent, stearic acid, processing aid, vulcanizing agent, and vulcanization accelerator. Various additives can be blended.
加硫剤としては、粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄などの硫黄が挙げられ、特に限定するものではないが、その配合量はゴム成分100質量部に対して0.3〜10質量部であることが好ましく、より好ましくは0.5〜5質量部である。また、加硫促進剤の配合量としては、ゴム成分100質量部に対して0.1〜7質量部であることが好ましく、より好ましくは0.5〜5質量部である。 Examples of the vulcanizing agent include sulfur such as powdered sulfur, precipitated sulfur, colloidal sulfur, insoluble sulfur, and highly dispersible sulfur. Although not particularly limited, the blending amount is 0 with respect to 100 parts by mass of the rubber component. It is preferable that it is 3-10 mass parts, More preferably, it is 0.5-5 mass parts. Moreover, as a compounding quantity of a vulcanization accelerator, it is preferable that it is 0.1-7 mass parts with respect to 100 mass parts of rubber components, More preferably, it is 0.5-5 mass parts.
本実施形態に係るゴム組成物は、(A)カーボンマスターバッチと、(B)ブタジエンゴムと、(C)液状BIRとを混合することにより得られる。混合は、バンバリーミキサーやニーダー、ロール等の混練機を用いた通常の乾式混合(混練)により行うことができる。詳細には、本実施形態に係るゴム組成物は、第一混合段階(ノンプロ練り工程)で、(A)カーボンマスターバッチと(B)ブタジエンゴムと(C)液状BIRとともに、加硫剤及び加硫促進剤を除く他の添加剤を添加して混練し、次いで、得られた混合物に、最終混合段階(プロ練り工程)で加硫剤及び加硫促進剤を添加して混練することにより調製することができる。 The rubber composition according to the present embodiment is obtained by mixing (A) a carbon master batch, (B) butadiene rubber, and (C) liquid BIR. Mixing can be performed by normal dry mixing (kneading) using a kneading machine such as a Banbury mixer, a kneader, or a roll. Specifically, the rubber composition according to the present embodiment is a first mixing stage (non-pro kneading process), in which (A) a carbon master batch, (B) butadiene rubber, and (C) liquid BIR, a vulcanizing agent and a vulcanizing agent. Prepared by adding other additives excluding the sulfur accelerator and kneading, then adding the vulcanizing agent and vulcanization accelerator to the resulting mixture at the final mixing stage (professional kneading process). can do.
このようにして得られるゴム組成物は、タイヤ用、防振ゴム用、コンベアベルト用などの各種ゴム部材に用いることができる。好ましくは、タイヤに用いることであり、より好ましくは、耐引き裂き性が求められるタイヤのトレッド用及び/又はサイドウォール用である。タイヤの種類としては、乗用車用、トラックやバスの重荷重用など各種用途、サイズの空気入りタイヤが挙げられる。この中でも、耐引き裂き性に対する要求性能が高い重荷重用タイヤに特に好適である。 The rubber composition thus obtained can be used for various rubber members such as tires, vibration-proof rubbers, and conveyor belts. Preferably, it is used for tires, and more preferably for tire treads and / or sidewalls where tear resistance is required. Examples of tire types include pneumatic tires of various uses and sizes such as for passenger cars, heavy loads for trucks and buses. Among these, it is particularly suitable for heavy duty tires having high performance requirements for tear resistance.
上記ゴム組成物を用いて、常法に従い、例えば、押出加工によって所定の形状に成形することにより、未加硫のトレッドゴム部材及び/又はサイドウォールゴム部材を得て、これらを他の部品と組み合わせてグリーンタイヤを作製した後、例えば140〜180℃で加硫成型することにより、空気入りタイヤを製造することができる。本実施形態に係る空気入りタイヤは、トレッドゴムとサイドウォールゴムのいずれか一方又は双方が上記実施形態に係るゴム組成物により形成されることが好ましい。 Using the rubber composition, in accordance with a conventional method, for example, by molding into a predetermined shape by extrusion, an unvulcanized tread rubber member and / or sidewall rubber member is obtained, and these are combined with other parts. After producing a green tire in combination, a pneumatic tire can be produced by, for example, vulcanization molding at 140 to 180 ° C. In the pneumatic tire according to the present embodiment, it is preferable that either one or both of the tread rubber and the sidewall rubber is formed by the rubber composition according to the above-described embodiment.
以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
B型バンバリーミキサー((株)神戸製鋼所)を使用し、下記表1及び表2に示す配合(質量部)に従い、まず、第一混合段階で、硫黄と加硫促進剤を除く成分を添加混合し(排出温度=160℃)、次いで、得られた混合物に、最終混合段階で硫黄と加硫促進剤を添加混合して(排出温度=90℃)、ゴム組成物を調製した。表1及び表2中の各成分の詳細は以下の通りである。 Using a B-type Banbury mixer (Kobe Steel Works, Ltd.), in accordance with the composition (parts by mass) shown in Table 1 and Table 2 below, first add components excluding sulfur and vulcanization accelerator in the first mixing stage After mixing (discharge temperature = 160 ° C.), sulfur and a vulcanization accelerator were added and mixed in the final mixture stage (discharge temperature = 90 ° C.) to prepare a rubber composition. The detail of each component in Table 1 and Table 2 is as follows.
・天然ゴム:RSS#3
・ブタジエンゴム:宇部興産(株)製「BR150B」(シス−1,4結合含有量=97%)
・カーボンブラック:N339、東海カーボン(株)製「シーストKH」
・シリカ:東ソー・シリカ株式会社製「ニップシールAQ」
・カップリング剤:スルフィドシランカップリング剤、エボニック・デグサ社製「Si75」
・オイル:JX日鉱日石サンエナジー(株)製「プロセスNC140」
・ステアリン酸:花王(株)製「ルナックS−20」
・亜鉛華:三井金属鉱業(株)製「亜鉛華1種」
・老化防止剤:住友化学(株)製「アンチゲン6C」
・ワックス:日本精鑞(株)製「OZOACE0355」
・加硫促進剤:住友化学(株)製「ソクシノールCZ」
・硫黄:鶴見化学工業(株)製「粉末硫黄」
・液状BIR:液状ブタジエン−イソプレンブロック共重合体(Mn:48,000)、(株)クラレ製「LIR−390」
・液状SIR:液状スチレン−イソプレン共重合体、(株)クラレ製「LIR−310」
・液状BR:液状ポリブタジエン、(株)クラレ製「LBR−305」
・液状IR:液状ポリイソプレン、(株)クラレ製「LIR−30」
・ Natural rubber: RSS # 3
・ Butadiene rubber: “BR150B” manufactured by Ube Industries, Ltd. (cis-1,4 bond content = 97%)
Carbon black: N339, “Seast KH” manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.
・ Silica: “Nip Seal AQ” manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd.
Coupling agent: sulfide silane coupling agent, “Si75” manufactured by Evonik Degussa
・ Oil: “Process NC140” manufactured by JX Nippon Oil & Energy Sun Energy Co., Ltd.
・ Stearic acid: “Lunac S-20” manufactured by Kao Corporation
・ Zinc flower: “Zinc flower 1” manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
Anti-aging agent: “Antigen 6C” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
・ Wax: Nippon Seiki Co., Ltd. “OZOACE0355”
・ Vulcanization accelerator: “Soxinol CZ” manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
・ Sulfur: “Powder sulfur” manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd.
Liquid BIR: Liquid butadiene-isoprene block copolymer (Mn: 48,000), “LIR-390” manufactured by Kuraray Co., Ltd.
Liquid SIR: Liquid styrene-isoprene copolymer, “LIR-310” manufactured by Kuraray Co., Ltd.
・ Liquid BR: Liquid polybutadiene, “LBR-305” manufactured by Kuraray Co., Ltd.
-Liquid IR: Liquid polyisoprene, "LIR-30" manufactured by Kuraray Co., Ltd.
・ドライMB1:天然ゴム(RSS#3)50質量部とカーボンブラック(東海カーボン(株)製「シーストKH」)25質量部を、1.7LのB型バンバリーミキサー((株)神戸製鋼所)に同時に投入し、混合することにより得られた、ドライマスターバッチ。天然ゴムとカーボンブックの混合は回転速度80rpmで行い、混合物の温度が140℃になった段階で排出した。 Dry MB1: 50 parts by mass of natural rubber (RSS # 3) and 25 parts by mass of carbon black (“Seast KH” manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.) 1.7 L B-type Banbury mixer (Kobe Steel Co., Ltd.) A dry masterbatch obtained by mixing and mixing at the same time. The natural rubber and carbon book were mixed at a rotational speed of 80 rpm, and discharged when the temperature of the mixture reached 140 ° C.
・ドライMB2:天然ゴムの投入量を70質量部に変更し、その他はドライMB1と同様にして作製したドライマスターバッチ。 Dry MB2: A dry masterbatch prepared by changing the amount of natural rubber charged to 70 parts by mass and the other components in the same manner as dry MB1.
・ウェットMB1:次のようにして作製した、天然ゴム50質量部に対してカーボンブラック25質量部を含有するウェットマスターバッチ。分散溶媒として水を用いて固形分(ゴム)濃度0.5質量%に調整した天然ゴムラテックス溶液((株)レヂテックス製「LA−NR(DRC=60%)」)にカーボンブラック(東海カーボン(株)製「シーストKH」)を50質量部添加し、PRIMIX社製ロボミックスを使用してカーボンブラックを分散させることにより(該ロボミックスの条件:50℃、9000rpm、30分)、天然ゴムラテックス粒子が付着したカーボンブラック含有スラリー溶液を製造した(工程I)。ここで、上記0.5質量%の天然ゴムラテックス溶液の使用量は、工程Iで得られるスラリー溶液において、水とカーボンブラックの合計量に対するカーボンブラックの含有量が5質量%となるように設定した。工程Iで製造したスラリー溶液に、残りの天然ゴムラテックス溶液(固形分濃度25質量%となるように水を添加して調整したもの。25℃)を、工程Iで使用した天然ゴムラテックス溶液と合わせて、固形分(ゴム)量で100質量部となるように添加し、次いでSANYO社製家庭用ミキサーSM−L56型を使用して混合し(ミキサー条件11300rpm、30分)、カーボンブラック含有天然ゴムラテックス溶液を製造した(工程II)。工程IIで製造したカーボンブラック含有天然ゴムラテックス溶液に、凝固剤としてギ酸10質量%水溶液をpH4(pHは東亜ディーケーケー(株)製ポータブルpH計HM-30P、JIS Z8802準拠して評価)になるまで添加し、凝固物を固液分離した後、スクイザー式1軸押出脱水機((株)スエヒロEPM製V−02型)を用いて、脱水し(180℃)、更に水分率1.5%以下まで乾燥・可塑化して(200℃)、ウェットマスターバッチを得た。 Wet MB1: A wet masterbatch containing 25 parts by mass of carbon black with respect to 50 parts by mass of natural rubber, prepared as follows. A natural rubber latex solution ("LA-NR (DRC = 60%)" manufactured by Residex Co., Ltd.) adjusted to a solid content (rubber) concentration of 0.5% by mass using water as a dispersion solvent and carbon black (Tokai Carbon ( Co., Ltd. “Seast KH”) was added in an amount of 50 parts by mass, and carbon black was dispersed using PRIMIX's ROBOMIX (conditions of the ROBOMIX: 50 ° C., 9000 rpm, 30 minutes), natural rubber latex A carbon black-containing slurry solution with particles adhered thereto was produced (Step I). Here, the amount of the 0.5% by mass natural rubber latex solution used is set so that the content of carbon black in the slurry solution obtained in Step I is 5% by mass with respect to the total amount of water and carbon black. did. The remaining natural rubber latex solution (adjusted by adding water to a solid content concentration of 25% by mass, 25 ° C.) to the slurry solution produced in step I was combined with the natural rubber latex solution used in step I. In addition, the solid content (rubber) is added so as to be 100 parts by mass, and then mixed using a household mixer SM-L56 type manufactured by SANYO (mixer conditions 11300 rpm, 30 minutes). A rubber latex solution was prepared (Step II). Until the pH of the carbon black-containing natural rubber latex solution produced in Step II is 10% by weight aqueous solution of formic acid as a coagulant (pH is evaluated according to portable pH meter HM-30P manufactured by Toa DKK Corporation, JIS Z8802) After adding and solid-liquid separation of the solidified product, it is dehydrated (180 ° C.) using a squeezer type single screw extrusion dehydrator (V-02 type manufactured by Suehiro EPM Co., Ltd.), and further moisture content is 1.5% or less. Dried and plasticized (200 ° C.) to obtain a wet masterbatch.
・ウェットMB2:天然ゴムに対するカーボンブラックの使用量を変更し、その他はウェットMB1と同様にして作製した、天然ゴム70質量部に対してカーボンブラック25質量部を含有するウェットマスターバッチ。 Wet MB2: A wet masterbatch containing 25 parts by mass of carbon black with respect to 70 parts by mass of natural rubber, which was prepared in the same manner as wet MB1, except that the amount of carbon black used was changed with respect to natural rubber.
得られた各ゴム組成物について、150℃で30分間加硫した所定形状の試験片を用いて、耐引き裂き性を評価した。耐引き裂き性の評価は、JIS K6252−1に準拠(クレセント形試験片)して引裂強さを測定し、表1では比較例1の値を100とし、表2では比較例8の値を100とした指数で示した。指数が大きいほど、引裂強さが高く、タイヤになったときの耐カット性に優れることを意味する。 About each obtained rubber composition, tear resistance was evaluated using the test piece of the predetermined shape vulcanized at 150 degreeC for 30 minutes. The tear resistance was evaluated in accordance with JIS K6252-1 (Crescent test piece) and the tear strength was measured. In Table 1, the value of Comparative Example 1 was set to 100, and in Table 2, the value of Comparative Example 8 was set to 100. It was shown as an index. The larger the index, the higher the tear strength and the better the cut resistance when it becomes a tire.
結果は、表1(天然ゴム/ブタジエンゴム=50/50)及び表2(天然ゴム/ブタジエンゴム=70/30)に示す通りである。 The results are as shown in Table 1 (natural rubber / butadiene rubber = 50/50) and Table 2 (natural rubber / butadiene rubber = 70/30).
表1に示すように、コントロールである比較例1に対して、単にカーボンマスターバッチを用いたり、あるいは液状BIRを添加したりしただけでは、比較例2〜4に示すように、耐引き裂き性の改善効果はほとんど得られなかった。また、カーボンマスターバッチと液状ポリマーを併用したものの、液状ポリマーとして液状BIRを用いていない比較例5〜7では、耐引き裂き性はかえって悪化した。これに対し、天然ゴムにカーボンブラックを分散させたカーボンマスターバッチに、ブタジエンゴムと液状BIRを添加し混合した実施例1〜4では、比較例1に対して耐引き裂き性が顕著に改善されていた。カーボンマスターバッチとしては、ドライマスターバッチ(実施例1)よりもウェットマスターバッチ(実施例2)の方が改善効果に優れていた。 As shown in Table 1, with respect to Comparative Example 1 which is a control, simply using a carbon master batch or adding liquid BIR, as shown in Comparative Examples 2 to 4, the tear resistance was improved. Almost no improvement effect was obtained. Moreover, although the carbon masterbatch and the liquid polymer were used in combination, in Comparative Examples 5 to 7 in which liquid BIR was not used as the liquid polymer, the tear resistance deteriorated. On the other hand, in Examples 1 to 4 in which butadiene rubber and liquid BIR were added to and mixed with a carbon master batch in which carbon black was dispersed in natural rubber, the tear resistance was significantly improved as compared with Comparative Example 1. It was. As the carbon master batch, the wet master batch (Example 2) was superior to the dry master batch (Example 1) in the improvement effect.
また、天然ゴム/ブタジエンゴム=70/30の配合系においても、表2に示すように、カーボンマスターバッチとともにブタジエンゴムと液状BIRを混合した実施例5〜8であると、コントロールである比較例8に対し、耐引き裂き性が顕著に改善されていた。 Further, in the blending system of natural rubber / butadiene rubber = 70/30, as shown in Table 2, when Examples 5 to 8 were prepared by mixing butadiene rubber and liquid BIR together with a carbon master batch, a comparative example as a control In contrast, the tear resistance was remarkably improved.
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