JP2018104586A - Production method of rubber composition for tire and production method of pneumatic tire - Google Patents

Production method of rubber composition for tire and production method of pneumatic tire Download PDF

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由佳理 富崎
Yukari Tomizaki
由佳理 富崎
良治 児島
Ryoji Kojima
良治 児島
剛史 土田
Takashi Tsuchida
剛史 土田
彩加 北王
Ayaka Kitao
彩加 北王
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method of a rubber composition for a tire having low fuel consumption property, fracture property and workability which are improved in a balanced manner.SOLUTION: The production method of a rubber composition for a tire is provided, including a first step of charging a rubber composition, silica and a silane coupling agent and kneading them to obtain a first kneaded article, a second step of further kneading the first kneaded article to obtain a second kneaded article, and a third step of charging the second kneaded article and a vulcanization agent and kneading them to obtain an unvulcanized rubber. In the first step, a reaction processing for kneading the rubber component, the silica and the silane coupling agent while maintaining a reaction temperature set in the range of 110 to 130°C, is conducted for 90 sec. or more when the reaction temperature is 110°C or more and less than 120°C, and for 30 sec. or more when the reaction temperature is 120 to 130°C.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、タイヤ用ゴム組成物の製造方法及び空気入りタイヤの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a tire rubber composition and a method for producing a pneumatic tire.

近年、環境意識の高まりを受けて、自動車の燃費向上のため、タイヤの転がり抵抗低減が求められている。 In recent years, in response to increasing environmental awareness, there is a demand for reducing rolling resistance of tires in order to improve the fuel efficiency of automobiles.

一般的に、転がり抵抗を低減するためには、トレッドゴムにシリカを配合する手法が使用されるが、シリカを配合すると、混練後のムーニー粘度が高くなり、加工性が低下するという課題がある。シリカは、表面がシラノール基に覆われた親水性の素材であり、タイヤ用ゴム組成物に使用されるジエン系ゴムには混ざりにくいが、シランカップリング剤と併用することにより、シリカとシランカップリング剤が重縮合によって結合し、シリカの表面が疎水化されるため、ジエン系ゴムにも容易に分散させることができる(例えば、特許文献1参照)。 Generally, in order to reduce rolling resistance, a method of blending silica with tread rubber is used. However, when silica is blended, there is a problem that Mooney viscosity after kneading increases and processability decreases. . Silica is a hydrophilic material whose surface is covered with silanol groups, and it is difficult to mix with diene rubber used in tire rubber compositions, but when used in combination with a silane coupling agent, silica and silane cups are used. Since the ring agent is bonded by polycondensation and the surface of the silica is hydrophobized, it can be easily dispersed in a diene rubber (see, for example, Patent Document 1).

また、最近では、各国でのタイヤラベリング制度の施行により、低燃費性のみならず、低燃費性と背反する性能である破壊特性などを高次元で両立させることがトレッドゴムに求められているが、現在の技術ではこの要求の達成は不充分である。 Also, recently, with the enforcement of tire labeling systems in each country, tread rubber is required to have not only low fuel consumption but also high level of compatibility with fracture characteristics that are contrary to low fuel consumption. The current technology is insufficient to achieve this requirement.

特開2002−363346号公報JP 2002-363346 A

本発明は、前記課題を解決し、低燃費性、破壊特性及び加工性がバランスよく改善されたタイヤ用ゴム組成物の製造方法、及び空気入りタイヤ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 tire rubber composition and a method for producing a pneumatic tire in which fuel economy, fracture characteristics and processability are improved in a well-balanced manner.

本発明は、ゴム成分、シリカ及びシランカップリング剤を投入して混練し、第一混練物を得る第一工程と、前記第一混練物を更に混練し、第二混練物を得る第二工程と、前記第二混練物及び加硫薬品を投入して混練し、未加硫ゴム組成物を得る第三工程とを含み、前記第一工程において、110〜130℃の範囲内で設定された反応温度を維持しながら、前記ゴム成分、前記シリカ及び前記シランカップリング剤を混練する反応処理を、前記反応温度が110℃以上120℃未満の場合は90秒以上、前記反応温度が120〜130℃の場合は30秒以上実施するタイヤ用ゴム組成物の製造方法に関する。 The present invention includes a first step in which a rubber component, silica and a silane coupling agent are added and kneaded to obtain a first kneaded product, and a second step in which the first kneaded product is further kneaded to obtain a second kneaded product. And a third step in which the second kneaded product and the vulcanized chemical are added and kneaded to obtain an unvulcanized rubber composition. In the first step, the temperature is set within a range of 110 to 130 ° C. While maintaining the reaction temperature, the reaction treatment for kneading the rubber component, the silica, and the silane coupling agent is 90 seconds or more when the reaction temperature is 110 ° C. or more and less than 120 ° C., and the reaction temperature is 120 to 130. In the case of ° C., the present invention relates to a method for producing a rubber composition for tires that is carried out for 30 seconds or more.

本発明はまた、前記製造方法で得られたタイヤ用ゴム組成物を用いて空気入りタイヤを作製する空気入りタイヤの製造方法に関する。 The present invention also relates to a method for manufacturing a pneumatic tire in which a pneumatic tire is manufactured using the tire rubber composition obtained by the manufacturing method.

本発明によれば、所定の温度でゴム成分、シリカ及びシランカップリング剤を混練する反応処理を所定の時間実施することにより、低燃費性、破壊特性及び加工性がバランスよく改善されたタイヤ用ゴム組成物を製造することができる。 According to the present invention, for a tire in which fuel efficiency, fracture characteristics, and workability are improved in a well-balanced manner by performing a reaction process for kneading a rubber component, silica, and a silane coupling agent at a predetermined temperature for a predetermined time. A rubber composition can be produced.

本発明は、ゴム成分、シリカ及びシランカップリング剤を投入して混練し、第一混練物を得る第一工程と、前記第一混練物を更に混練し、第二混練物を得る第二工程と、前記第二混練物及び加硫薬品を投入して混練し、未加硫ゴム組成物を得る第三工程とを含み、前記第一工程において、110〜130℃の範囲内で設定された反応温度を維持しながら、前記ゴム成分、前記シリカ及び前記シランカップリング剤を混練する反応処理を、前記反応温度が110℃以上120℃未満の場合は90秒以上、前記反応温度が120〜130℃の場合は30秒以上実施するタイヤ用ゴム組成物の製造方法である。 The present invention includes a first step in which a rubber component, silica and a silane coupling agent are added and kneaded to obtain a first kneaded product, and a second step in which the first kneaded product is further kneaded to obtain a second kneaded product. And a third step in which the second kneaded product and the vulcanized chemical are added and kneaded to obtain an unvulcanized rubber composition. In the first step, the temperature is set within a range of 110 to 130 ° C. While maintaining the reaction temperature, the reaction treatment for kneading the rubber component, the silica, and the silane coupling agent is 90 seconds or more when the reaction temperature is 110 ° C. or more and less than 120 ° C., and the reaction temperature is 120 to 130. In the case of ℃, it is a manufacturing method of the rubber composition for tires carried out for 30 seconds or more.

ゴム組成物中にシリカなどの充填剤を分散させるためには、まず、ゴム成分(ポリマー)を可塑化し、充填剤を取り込みやすい状態にすることが必要である。本発明では、第一工程において、反応処理を実施することにより、ゴム成分を充分に可塑化することができるため、充填剤が良好に分散し、低燃費性、破壊特性及び加工性がバランスよく改善されたタイヤ用ゴム組成物を製造することが可能となる。 In order to disperse a filler such as silica in the rubber composition, it is first necessary to plasticize the rubber component (polymer) so that the filler can be easily taken up. In the present invention, since the rubber component can be sufficiently plasticized by carrying out the reaction treatment in the first step, the filler is well dispersed, and the fuel economy, fracture characteristics and processability are well balanced. An improved rubber composition for tires can be produced.

また、近年開発が進む変性ポリマーは、通常のポリマーと比較して可塑化しにくい傾向があるため、本発明が特に有効である。 In addition, modified polymers that have been developed in recent years tend to be less plasticized than ordinary polymers, and thus the present invention is particularly effective.

まず、本発明で使用する各成分について説明する。 First, each component used in the present invention will be described.

(ゴム成分)
ゴム成分としては、ジエン系ゴムを用いることが好ましい。ジエン系ゴムは、天然ゴム(NR)、ジエン系合成ゴムを使用でき、ジエン系合成ゴムとしては、例えば、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)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせてもよい。なかでも、低燃費性、破壊特性及び加工性をバランス良く示すことから、NR、BR、SBRが好ましく、BR、SBRがより好ましい。
(Rubber component)
As the rubber component, diene rubber is preferably used. As the diene rubber, natural rubber (NR) or diene synthetic rubber can be used. Examples of the diene synthetic rubber include isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene butadiene rubber (SBR), and acrylonitrile butadiene rubber. (NBR), chloroprene rubber (CR), butyl rubber (IIR) and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, NR, BR, and SBR are preferable, and BR and SBR are more preferable because they exhibit low fuel consumption, fracture characteristics, and processability in a well-balanced manner.

低燃費性、破壊特性及び加工性がバランス良く得られるという理由から、本発明の製造方法により得られるゴム組成物において、ゴム成分100質量%中のBRの含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは15質量%以上であり、また、好ましくは70質量%以下、より好ましくは50質量%以下である。 In the rubber composition obtained by the production method of the present invention, the BR content in 100% by mass of the rubber component is preferably 5% by mass or more because the fuel efficiency, fracture characteristics and processability can be obtained in a good balance. More preferably, it is 15 mass% or more, preferably 70 mass% or less, more preferably 50 mass% or less.

低燃費性、破壊特性及び加工性がバランス良く得られるという理由から、本発明の製造方法により得られるゴム組成物において、ゴム成分100質量%中のSBRの含有量は、好ましくは30質量%以上、より好ましくは50質量%以上であり、また、好ましくは95質量%以下、より好ましくは85質量%以下である。 In the rubber composition obtained by the production method of the present invention, the SBR content in 100% by mass of the rubber component is preferably 30% by mass or more because the fuel efficiency, fracture characteristics, and processability can be obtained in a good balance. More preferably, it is 50 mass% or more, preferably 95 mass% or less, more preferably 85 mass% or less.

(シリカ)
シリカとしては、とくに制限されるわけではないが、乾式法により調製されたシリカ(無水シリカ)や湿式法により調製されたシリカ(含水シリカ)などがあげられ、表面のシラノール基が多く、シランカップリング剤との反応点が多いという理由から、湿式法により調製されたシリカが好ましい。シリカは、1種のみを用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。シリカの市販品としては、エボニック社製のウルトラシルVN3などが挙げられる。
(silica)
Silica is not particularly limited, but includes silica prepared by a dry process (anhydrous silica) and silica prepared by a wet process (hydrous silica), and has many silanol groups on the surface. Silica prepared by a wet method is preferred because it has many reactive sites with the ring agent. Silica may be used alone or in combination of two or more. Examples of commercially available silica include Ultrasil VN3 manufactured by Evonik.

シリカの窒素吸着比表面積(NSA)は、破壊特性の観点から、好ましくは90m/g以上、より好ましくは95m/g以上、更に好ましくは100m/g以上である。また、シリカのNSAは、シリカの分散性の観点から、好ましくは300m/g以下、より好ましくは240m/g以下である。
なお、シリカの窒素吸着比表面積は、ASTM D3037−81に準じてBET法で測定される値である。
Nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of the silica, from the viewpoint of fracture properties, preferably 90m 2 / g or more, more preferably 95 m 2 / g or more, further preferably 100 m 2 / g or more. Further, N 2 SA of silica is preferably 300 m 2 / g or less, more preferably 240 m 2 / g or less, from the viewpoint of dispersibility of silica.
The nitrogen adsorption specific surface area of silica is a value measured by the BET method according to ASTM D3037-81.

本発明の製造方法により得られるゴム組成物において、シリカの含有量は、補強性の観点から、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、更に好ましくは50質量部以上である。また、シリカの含有量は、加工性の観点から、好ましくは200質量部以下、より好ましくは180質量部以下、更に好ましくは100質量部以下である。 In the rubber composition obtained by the production method of the present invention, the content of silica is preferably 5 parts by mass or more, more preferably 10 parts by mass or more, and more preferably 10 parts by mass or more, from the viewpoint of reinforcing properties. Preferably it is 50 mass parts or more. The silica content is preferably 200 parts by mass or less, more preferably 180 parts by mass or less, and still more preferably 100 parts by mass or less, from the viewpoint of processability.

(シランカップリング剤)
シランカップリング剤としては、第一工程における反応処理時の温度制御が容易であること、ゴム組成物の補強性改善効果に優れるなどの点から、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィドなどのスルフィド系シランカップリング剤が好ましく、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。これらのシランカップリング剤は単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(Silane coupling agent)
As the silane coupling agent, bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide, bis (bis) is preferable because it is easy to control the temperature during the reaction treatment in the first step and is excellent in the reinforcing effect of the rubber composition. Sulfide-based silane coupling agents such as (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide and 3-trimethoxysilylpropylbenzothiazolyl tetrasulfide are preferable, and bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide is more preferable. These silane coupling agents may be used alone or in combination of two or more.

本発明の製造方法により得られるゴム組成物において、シランカップリング剤の含有量は、補強性の観点から、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2質量部以上である。また、シランカップリング剤の含有量は、費用対効果の観点から、好ましくは20質量部以下、より好ましくは15質量部以下である。 In the rubber composition obtained by the production method of the present invention, the content of the silane coupling agent is preferably 1 part by mass or more, more preferably 2 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of silica from the viewpoint of reinforcing properties. It is. In addition, the content of the silane coupling agent is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 15 parts by mass or less, from the viewpoint of cost effectiveness.

(加硫薬品)
加硫薬品としては、例えば、加硫剤、加硫促進剤などが挙げられ、加硫剤、加硫促進剤を併用することが好ましい。
(Vulcanized chemicals)
Examples of vulcanizing chemicals include vulcanizing agents and vulcanization accelerators, and it is preferable to use vulcanizing agents and vulcanization accelerators in combination.

加硫剤としては、有機過酸化物、硫黄系加硫剤などを使用することができる。有機過酸化物としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3、1,3−ビス(t−ブチルパーオキシプロピル)ベンゼンなどが挙げられる。また、硫黄系加硫剤としては、例えば、硫黄、モルホリンジスルフィドなどが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、本発明の効果が良好に得られるという理由から、硫黄系加硫剤が好ましく、硫黄がより好ましい。 As the vulcanizing agent, organic peroxides, sulfur-based vulcanizing agents and the like can be used. Examples of the organic peroxide include benzoyl peroxide, dicumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, t-butyl cumyl peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, cumene hydroperoxide, 2,5-dimethyl-2, 5-di (t-butylperoxy) hexane, 2,5-dimethyl-2,5-di (benzoylperoxy) hexane, 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexyne- Examples include 3,1,3-bis (t-butylperoxypropyl) benzene. Examples of the sulfur vulcanizing agent include sulfur and morpholine disulfide. These may be used alone or in combination of two or more. Especially, since the effect of this invention is acquired favorably, a sulfur type vulcanizing agent is preferable and sulfur is more preferable.

低燃費性、破壊特性及び加工性がバランス良く得られるという理由から、本発明の製造方法により得られるゴム組成物において、加硫剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上であり、また、好ましくは8質量部以下、より好ましくは5質量部以下である。 In the rubber composition obtained by the production method of the present invention, the content of the vulcanizing agent is preferably based on 100 parts by mass of the rubber component, because low fuel consumption, destructive properties and processability can be obtained in a good balance. It is 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass or more, and preferably 8 parts by mass or less, more preferably 5 parts by mass or less.

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、アルデヒド−アンモニア系、イミダゾリン系、キサンテート系加硫促進剤などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、本発明の効果が良好に得られるという理由から、スルフェンアミド系、グアニジン系が好ましく、スルフェンアミド系、グアニジン系の併用がより好ましい。 Examples of the vulcanization accelerator include sulfenamide, thiazole, thiuram, thiourea, guanidine, dithiocarbamic acid, aldehyde-amine, aldehyde-ammonia, imidazoline, and xanthate vulcanization accelerators. Is mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, sulfenamide-based and guanidine-based are preferable, and the combined use of sulfenamide-based and guanidine-based is more preferable because the effects of the present invention can be obtained satisfactorily.

低燃費性、破壊特性及び加工性がバランス良く得られるという理由から、本発明の製造方法により得られるゴム組成物において、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0.5質量部以上、より好ましくは1.5質量部以上であり、また、好ましくは10質量部以下、より好ましくは8質量部以下である。 In the rubber composition obtained by the production method of the present invention, the content of the vulcanization accelerator is preferably based on 100 parts by mass of the rubber component because the fuel efficiency, fracture characteristics and processability can be obtained in a good balance. Is 0.5 parts by mass or more, more preferably 1.5 parts by mass or more, and preferably 10 parts by mass or less, more preferably 8 parts by mass or less.

(その他の成分)
本発明の製造方法により得られるゴム組成物には、前記成分以外にも、ゴム組成物の製造に一般に使用される配合剤、例えば、カーボンブラック;老化防止剤;オイルなどの軟化剤;ステアリン酸、酸化亜鉛などの加硫助剤;などを配合することができる。
(Other ingredients)
In addition to the above components, the rubber composition obtained by the production method of the present invention includes a compounding agent generally used in the production of a rubber composition, such as carbon black; an anti-aging agent; a softening agent such as oil; and stearic acid. Vulcanization aids such as zinc oxide; and the like can be blended.

次に、本発明の製造方法における各混練工程について説明する。 Next, each kneading step in the production method of the present invention will be described.

(第一工程)
第一工程は、ゴム成分、シリカ及びシランカップリング剤を投入して混練し、第一混練物を得る工程である。
(First step)
The first step is a step in which a rubber component, silica and a silane coupling agent are added and kneaded to obtain a first kneaded product.

この工程では、110〜130℃の範囲内で設定された反応温度を維持しながら、ゴム成分、シリカ及びシランカップリング剤を混練する反応処理を、所定の時間実施する。これにより、ゴム成分が充分に可塑化し、シリカなどの充填剤を良好に分散させることが可能となる。 In this step, a reaction process for kneading the rubber component, silica, and silane coupling agent is performed for a predetermined time while maintaining a reaction temperature set within a range of 110 to 130 ° C. As a result, the rubber component is sufficiently plasticized, and a filler such as silica can be well dispersed.

反応温度を110℃以上とすることで、ゴム成分を効率よく可塑化することができる。また、反応温度が高すぎると、ゴム成分が充分に可塑化していない状態でシランカップリング剤とシリカとの反応が進行してしまい、シリカの分散性が悪化する場合があるが、反応温度を130℃以下とすることで、シリカとシランカップリング剤との反応を抑制しながら、ゴム成分の可塑化を進行させることができる。 By setting the reaction temperature to 110 ° C. or higher, the rubber component can be efficiently plasticized. If the reaction temperature is too high, the reaction between the silane coupling agent and silica proceeds in a state where the rubber component is not sufficiently plasticized, and the dispersibility of the silica may deteriorate. By setting it as 130 degrees C or less, plasticization of a rubber component can be advanced, suppressing reaction with a silica and a silane coupling agent.

反応温度が110℃以上120℃未満の場合、反応処理を実施する時間は、90秒以上であればよく、反応温度が120〜130℃の場合、反応処理を実施する時間は、30秒以上であればよい。いずれの場合も、上限は特に限定されないが、製造効率の観点から、好ましくは300秒以下である。 When the reaction temperature is 110 ° C. or more and less than 120 ° C., the time for performing the reaction treatment may be 90 seconds or more, and when the reaction temperature is 120 to 130 ° C., the time for performing the reaction treatment is 30 seconds or more. I just need it. In either case, the upper limit is not particularly limited, but is preferably 300 seconds or less from the viewpoint of production efficiency.

第一工程の手順としては、例えば、反応温度を110℃に設定した場合、混練中にゴム温度が110℃に到達したら、110℃を維持するように、ミキサーの回転数、ラムの降下圧力、チャンバー内の温度などを調整しながら混練を行う(反応処理)。この反応処理を所定の時間実施することで、ゴム成分を可塑化することができる。 As the procedure of the first step, for example, when the reaction temperature is set to 110 ° C., when the rubber temperature reaches 110 ° C. during the kneading, the rotation speed of the mixer, the ram dropping pressure, Kneading is performed while adjusting the temperature in the chamber (reaction treatment). By carrying out this reaction treatment for a predetermined time, the rubber component can be plasticized.

反応処理中のゴム温度(混練物の温度)は、得られるゴム組成物の品質安定化の観点から、できる限り一定であることが好ましく、具体的には、設定された反応温度の±3℃の範囲であることが好ましい。 The rubber temperature during the reaction treatment (temperature of the kneaded product) is preferably as constant as possible from the viewpoint of stabilizing the quality of the resulting rubber composition, and specifically, ± 3 ° C. of the set reaction temperature. It is preferable that it is the range of these.

第一工程では、反応処理を実施した後、更に混練を行い、ゴム温度が140〜170℃となった時点で排出することが好ましい。このように、反応処理を実施した後、ゴム温度を高くすることで、ゴム成分が充分に可塑化してから、シリカとシランカップリング剤との反応を進行させることができる。また、第一工程において、反応処理を除いた混練時間は特に限定されないが、1〜15分程度が好ましい。 In the first step, after carrying out the reaction treatment, it is preferable to perform further kneading and discharge when the rubber temperature reaches 140 to 170 ° C. Thus, after carrying out the reaction treatment, the reaction between silica and the silane coupling agent can proceed after the rubber component is sufficiently plasticized by increasing the rubber temperature. In the first step, the kneading time excluding the reaction treatment is not particularly limited, but is preferably about 1 to 15 minutes.

第一工程で使用する混練機としては、密閉型のバンバリーミキサーが好ましい。バンバリーミキサーのローターの形状は、接線式、噛合式のいずれであってもよい。 The kneading machine used in the first step is preferably a closed Banbury mixer. The shape of the rotor of the Banbury mixer may be tangential or meshing.

第一工程で投入するゴム成分、シリカ及びシランカップリング剤は、全量であっても一部であってもよいが、全量であることが好ましい。 The rubber component, silica, and silane coupling agent to be added in the first step may be all or part of them, but the total amount is preferable.

第一工程では、ゴム成分、シリカ及びシランカップリング剤以外に、他の成分を投入して混練してもよい。他の成分としては、加硫薬品以外の成分であれば特に限定されないが、例えば、カーボンブラック、オイル、老化防止剤、ワックス、ステアリン酸、酸化亜鉛などが挙げられる。 In the first step, in addition to the rubber component, silica, and silane coupling agent, other components may be added and kneaded. Other components are not particularly limited as long as they are components other than vulcanized chemicals, and examples thereof include carbon black, oil, anti-aging agent, wax, stearic acid, and zinc oxide.

(第二工程)
第二工程は、第一工程で得られた第一混練物を更に混練し、第二混練物を得る工程である。第二工程を設けることで、シリカの分散が促進される。
なお、第二工程では、第一混練物のみを更に混練してもよいし、第一混練物とともに、他の成分を投入して混練してもよい。
(Second step)
The second step is a step of further kneading the first kneaded product obtained in the first step to obtain a second kneaded product. By providing the second step, dispersion of silica is promoted.
In the second step, only the first kneaded product may be further kneaded, or other components may be added and kneaded together with the first kneaded product.

第二工程では、第一工程と同様の混練機で混練を行い、ゴム温度が140〜170℃となった時点で排出することが好ましい。また、第二工程の混練時間は特に限定されないが、1〜15分程度が好ましい。 In the second step, kneading is preferably performed using the same kneader as in the first step, and the rubber is preferably discharged when the rubber temperature reaches 140 to 170 ° C. The kneading time in the second step is not particularly limited, but is preferably about 1 to 15 minutes.

(第三工程)
第三工程は、第二工程で得られた第二混練物及び加硫薬品を投入して混練し、未加硫ゴム組成物を得る工程である。
(Third process)
The third step is a step in which the second kneaded product and vulcanized chemical obtained in the second step are added and kneaded to obtain an unvulcanized rubber composition.

第三工程では、混練中のゴム温度の上昇によってスコーチが発生することを防止するため、ゴム温度が所定の温度(好ましくは100〜120℃)に達した時点で混練を終了し、未加硫ゴム組成物を混練機から排出することが好ましい。また、第三工程の混練時間は特に限定されないが、1〜15分程度が好ましい。 In the third step, in order to prevent scorch from being generated due to an increase in rubber temperature during kneading, kneading is terminated when the rubber temperature reaches a predetermined temperature (preferably 100 to 120 ° C.), and unvulcanized. The rubber composition is preferably discharged from the kneader. The kneading time in the third step is not particularly limited, but is preferably about 1 to 15 minutes.

第三工程で使用する混練機は、第一工程と同様、密閉型のバンバリーミキサーであってもよいし、オープンロールであってもよい。 As in the first step, the kneader used in the third step may be a closed Banbury mixer or an open roll.

(その他の工程)
第三工程で得られた未加硫ゴム組成物を、タイヤ部材(好ましくはキャップトレッド)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することで、タイヤを製造することができる。
(Other processes)
The unvulcanized rubber composition obtained in the third step is extruded according to the shape of the tire member (preferably cap tread), molded by a normal method on a tire molding machine, and other tire members The tire can be manufactured by pasting together and forming an unvulcanized tire, followed 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、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。
SBR:日本ゼオン(株)製のNS616
BR:日本ゼオン(株)製のBR1220(シス1、4含有率:96質量%)
カーボンブラック:三菱化学(株)製のシーストN220
シリカ:エボニック社製のウルトラシルVN3(平均一次粒子径:17nm、NSA:175m/g)
オイル:(株)ジャパンエナジー製のプロセスX−140
シランカップリング剤:エボニック社製のSi266(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
老化防止剤:住友化学(株)製のアンチゲン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:大内新興化学工業(株)製のサンノックN
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華1号
硫黄:軽井沢硫黄(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤(1):大内新興化学工業(株)製のノクセラーCZ(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)
加硫促進剤(2):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.
SBR: NS616 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.
BR: BR1220 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. (cis 1, 4 content: 96% by mass)
Carbon black: Seast N220 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
Silica: Ultrasil VN3 manufactured by Evonik (average primary particle size: 17 nm, N 2 SA: 175 m 2 / g)
Oil: Process X-140 manufactured by Japan Energy Co., Ltd.
Silane coupling agent: Si266 (bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide) manufactured by Evonik
Anti-aging agent: Antigen 6C (N- (1,3-dimethylbutyl) -N′-phenyl-p-phenylenediamine) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
Wax: Sunnock N manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd.
Stearic acid: Stearic acid “椿” manufactured by NOF Corporation
Zinc oxide: Zinc Hua No. 1 manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Sulfur: Powder sulfur vulcanization accelerator manufactured by Karuizawa Sulfur Co., Ltd. (1): Noxeller CZ (N-cyclohexyl manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd.) -2-Benzothiazolylsulfenamide)
Vulcanization accelerator (2): Noxeller D (N, N'-diphenylguanidine) manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd.

(実施例及び比較例)
(第一工程)
表1に示す配合内容に従い、硫黄及び加硫促進剤以外の材料をバンバリーミキサーに投入して混練し、第一混練物を得た。混練は、設定された反応温度にゴム温度が到達してから、ゴム温度が反応温度の±3℃となるように調整しながら実施し、所定の時間(反応時間)が経過してから、ゴム温度が165℃になった時点で排出した。各例の反応温度、反応時間は表2〜6に示したとおりである。反応処理を除いた混練時間は10分であった。
(第二工程)
得られた第一混練物をバンバリーミキサーに投入して更に混練し、ゴム温度が165℃になった時点で排出した。混練時間は5分であった。
(第三工程)
得られた第二混練物、硫黄及び加硫促進剤をオープンロールに投入して混練し、未加硫ゴム組成物を得た。混練は、ゴム温度が110℃になった時点で終了した。混練時間は2分であった。
(加硫工程)
得られた未加硫ゴム組成物を170℃で15分間加硫し、加硫ゴム組成物を得た。
(Examples and Comparative Examples)
(First step)
In accordance with the formulation shown in Table 1, materials other than sulfur and a vulcanization accelerator were put into a Banbury mixer and kneaded to obtain a first kneaded product. The kneading is carried out while adjusting the rubber temperature to be within ± 3 ° C. of the reaction temperature after the rubber temperature reaches the set reaction temperature, and after a predetermined time (reaction time) has elapsed, It was discharged when the temperature reached 165 ° C. The reaction temperature and reaction time in each example are as shown in Tables 2-6. The kneading time excluding the reaction treatment was 10 minutes.
(Second step)
The obtained first kneaded product was put into a Banbury mixer and further kneaded, and discharged when the rubber temperature reached 165 ° C. The kneading time was 5 minutes.
(Third process)
The obtained second kneaded product, sulfur and vulcanization accelerator were put into an open roll and kneaded to obtain an unvulcanized rubber composition. The kneading was finished when the rubber temperature reached 110 ° C. The kneading time was 2 minutes.
(Vulcanization process)
The obtained unvulcanized rubber composition was vulcanized at 170 ° C. for 15 minutes to obtain a vulcanized rubber composition.

上記で得られた第一混練物、加硫ゴム組成物について、下記の評価を行った。結果を表2〜6に示す。
なお、下記評価において、表2の基準比較例は比較例1、表3の基準比較例は比較例7、表4の基準比較例は比較例10、表5の基準比較例は比較例11、表6の基準比較例は比較例12とした。
The following evaluation was performed about the 1st kneaded material and vulcanized rubber composition which were obtained above. The results are shown in Tables 2-6.
In the following evaluation, the reference comparative example of Table 2 is Comparative Example 1, the reference comparative example of Table 3 is Comparative Example 7, the reference comparative example of Table 4 is Comparative Example 10, the reference comparative example of Table 5 is Comparative Example 11, The reference comparative example in Table 6 was set as Comparative Example 12.

(ムーニー粘度)
JIS K6300に従い、130℃で、上記第一混練物のムーニー粘度を測定した。結果は、基準比較例を100として指数表示した(第一工程後のVIS指数)。指数が小さいほど加工性に優れることを示す。
(Mooney viscosity)
According to JIS K6300, the Mooney viscosity of the first kneaded product was measured at 130 ° C. The results are shown as an index with the reference comparative example being 100 (VIS index after the first step). The smaller the index, the better the workability.

(tanδ)
(株)上島製作所製のスペクトロメーターを用いて、動的歪振幅1%、周波数10Hz、温度60℃で、上記加硫ゴム組成物のtanδを測定した。結果は、基準比較例を100として指数表示した(tanδ指数)。指数が小さいほど転がり抵抗が低く、低燃費性に優れることを示す。
(Tan δ)
Using a spectrometer manufactured by Ueshima Seisakusho, tan δ of the vulcanized rubber composition was measured at a dynamic strain amplitude of 1%, a frequency of 10 Hz, and a temperature of 60 ° C. The results were expressed as an index with the reference comparative example being 100 (tan δ index). The smaller the index, the lower the rolling resistance and the better the fuel efficiency.

(破壊エネルギー)
JIS K 6251「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム―引張特性の求め方」に従い、上記加硫ゴム組成物から形成した厚さ2mmの3号ダンベルを用いて引張り試験を実施し、破断強度(TB)及び破断伸び(EB)をそれぞれ測定した。そして、TBとEBの積で定義される破壊エネルギーについて、基準比較例を100として指数表示した(破壊エネルギー指数)。指数が大きいほど破壊特性に優れることを示す。
(Destructive energy)
In accordance with JIS K 6251 “Vulcanized Rubber and Thermoplastic Rubber-Determination of Tensile Properties”, a tensile test was conducted using a No. 3 dumbbell with a thickness of 2 mm formed from the above vulcanized rubber composition. And elongation at break (EB) were measured. Then, the breaking energy defined by the product of TB and EB was displayed as an index (breaking energy index) with the reference comparative example being 100. The larger the index, the better the fracture characteristics.

(性能指標)
各例の性能を総合的に評価するため、下記計算式により性能指標を算出した。
性能指標=((100/第一工程後のVIS指数)×100+(100/tanδ指数)×100+破壊エネルギー指数)/3
(Performance index)
In order to comprehensively evaluate the performance of each example, a performance index was calculated by the following formula.
Performance index = ((100 / VIS index after first step) × 100 + (100 / tan δ index) × 100 + fracture energy index) / 3

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表2〜6で示されているように、第一工程において、反応温度を110〜130℃の範囲内で設定し、所定の時間、反応処理を実施した実施例1〜13は、各々の基準比較例と比較して、低燃費性、破壊特性及び加工性が顕著に改善された。
反応温度を110〜130℃の範囲外で設定した比較例1〜6、12〜17では、反応時間を長くしても、充分な性能の改善は見られなかった。
これらの結果から、配合薬品の種類を変更しなくても、ゴム成分の可塑化に着目して混練方法を調整するという簡便な手法により、シリカの分散性を向上できることが明らかとなった。
As shown in Tables 2 to 6, in the first step, Examples 1 to 13 in which the reaction temperature was set within the range of 110 to 130 ° C. and the reaction treatment was performed for a predetermined time are shown in the respective standards. Compared with the comparative example, fuel efficiency, fracture characteristics, and processability were significantly improved.
In Comparative Examples 1 to 6 and 12 to 17 in which the reaction temperature was set outside the range of 110 to 130 ° C., even if the reaction time was increased, sufficient performance improvement was not observed.
From these results, it became clear that the dispersibility of silica can be improved by a simple method of adjusting the kneading method by paying attention to the plasticization of the rubber component without changing the kind of compounding chemical.

Claims (2)

ゴム成分、シリカ及びシランカップリング剤を投入して混練し、第一混練物を得る第一工程と、
前記第一混練物を更に混練し、第二混練物を得る第二工程と、
前記第二混練物及び加硫薬品を投入して混練し、未加硫ゴム組成物を得る第三工程とを含み、
前記第一工程において、110〜130℃の範囲内で設定された反応温度を維持しながら、前記ゴム成分、前記シリカ及び前記シランカップリング剤を混練する反応処理を、前記反応温度が110℃以上120℃未満の場合は90秒以上、前記反応温度が120〜130℃の場合は30秒以上実施するタイヤ用ゴム組成物の製造方法。
A rubber component, silica and a silane coupling agent are added and kneaded to obtain a first kneaded product;
A second step of further kneading the first kneaded product to obtain a second kneaded product;
Adding the second kneaded product and the vulcanized chemical and kneading to obtain a non-vulcanized rubber composition,
In the first step, a reaction process in which the rubber component, the silica, and the silane coupling agent are kneaded while maintaining a reaction temperature set within a range of 110 to 130 ° C, the reaction temperature is 110 ° C or higher. A method for producing a rubber composition for a tire, which is carried out for 90 seconds or more when the reaction temperature is less than 120 ° C, and for 30 seconds or more when the reaction temperature is 120 to 130 ° C.
請求項1の製造方法で得られたタイヤ用ゴム組成物を用いて空気入りタイヤを作製する空気入りタイヤの製造方法。 The manufacturing method of the pneumatic tire which produces a pneumatic tire using the rubber composition for tires obtained by the manufacturing method of Claim 1.
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