JP4602512B2

JP4602512B2 - ゴム組成物の製造方法

Info

Publication number: JP4602512B2
Application number: JP2000138261A
Authority: JP
Inventors: 康久皆川; 則子八木; 和幸西岡
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2000-05-11
Filing date: 2000-05-11
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2020-05-11
Also published as: JP2001316528A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴム組成物の製造方法、とくにグリップ特性と耐磨耗性を両立させうるゴム組成物の製造方法にかかわる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、イオウなどの加硫剤は、混練りの最後の過程で配合することが普通であった。すなわち、補強剤を配合したあとに入れるのが普通であった。
【０００３】
しかし、補強剤の配合量が多くなると、混練り中に形成される補強剤の２次凝集体の中にゴム成分が取り込まれる可能性が高くなる。このような状態で、あとからイオウなどの加硫剤を配合しても、補強剤の２次凝集体の中に取り込まれたゴム成分にはイオウなどが到達せず、ゴム全体としては加硫されたゴムでも、未加硫のゴム成分を補強剤の２次凝集体中に含むことになり、ゴムとして充分な物性が得られないという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、ゴム物性、とくにグリップ特性と耐磨耗性を両立させうるゴム組成物の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
ゴム成分、補強剤および加硫剤を含むゴム組成物の製造方法であって、ゴム成分１００重量部に対して、イオウまたはイオウを含む化合物である加硫剤０．０１〜５重量部を、８０〜１６０℃で混練りし、ついでゴム成分１００重量部に対して、補強剤５０〜１５０重量部を、８０〜１５０℃で混練りすることを特徴とするゴム組成物の製造方法、および
補強剤がカーボンブラック、シリカ、水酸化アルミニウム、クレーなどの無機充填剤からなる群から選ばれた少なくとも１種以上の無機充填剤である前記の製造方法に関する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明においては、ゴム成分、補強剤および加硫促進剤を含むゴム組成物を製造する。
【０００７】
本発明に使用されるゴム成分としては、とくに限定はないが、たとえば、天然ゴム、各種ブタジエンゴム、各種スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、イソブチレンとｐ−メチルスチレンの共重合体の臭化物、ハロゲン化ブチルゴム、アクリロニトリロブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム、イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、多硫化ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴムなどがあげられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【０００８】
本発明に使用される補強剤としては、とくに限定はないが、たとえば、カーボンブラック、シリカ、水酸化アルミニウム、クレー、アルミナ、タルク、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの無機充填剤などがあげられる。補強性の点で、補強剤がカーボンブラック、シリカ、水酸化アルミニウムおよびクレーからなる群から選ばれた少なくとも１種類の無機充填剤であることが好ましい。
【０００９】
前記補強剤の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して３０〜２００重量部であることが好ましく、より好ましくは５０〜１５０重量部である。補強剤の配合量が３０重量部未満では加硫剤を先に入れる効果があまりみられないという傾向があり、２００重量部をこえるとゴム成分に補強剤が混ざり込まなくなる傾向がある。
【００１０】
本発明に用いられる加硫剤としては、とくに限定はないが、混練り中では加硫が進まない、もしくは進みにくいという点で、イオウ、またはイオウを含む化合物であることが好ましい。イオウを含む化合物としては、たとえば、塩化イオウ化合物、有機イオウ化合物などがあげられる。
【００１１】
前記加硫剤の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して０．０１〜５重量部であることが好ましく、より好ましくは０．０５〜３重量部である。加硫剤の配合量が０．０１重量部未満では、加硫剤を先に入れる効果があまり得られないという傾向があり、５重量部をこえると一部の加硫剤により混練り中に加硫が進んでしまう傾向がある。
【００１２】
本発明のゴム組成物は、前記ゴム成分、補強剤、および加硫剤のほかに、通常ゴム配合に使用される配合剤、たとえば、プロセスオイル、老化防止剤などを適宜配合することができる。
【００１３】
本発明の製造方法では、補強剤をゴム成分と混練りする前に、加硫剤をゴム成分に混練りする。これによって、補強剤をゴム成分と混練りする過程で補強剤の２次凝集体に取り込まれるゴム成分も、事前に加硫剤が混練りされているので、加硫過程で充分に加硫され、加硫ゴムの物性を改善できると考えられる。
【００１４】
補強剤および加硫剤以外の配合剤は、加硫剤または補強剤とともに配合することができ、また、加硫剤を混練りする前、加硫剤を混練りしたのち、または、補強剤を混練りしたのちの任意の段階で配合することができる。たとえば、２種以上のゴム成分を使用する場合には、各ゴム成分に補強剤を混練りしたマスターバッチを製造し、用途などに応じて、ゴム成分の種類および配合割合を選定し、必要に応じてそのほかの成分とともに混練りすることができるが、この場合にも、マスターバッチを製造する際、補強剤を混練りする前に加硫剤を混練りすることによって、本発明の効果を達成することができる。
【００１５】
混練り装置としては、通常の加工装置、たとえば、ロール、バンバリーミキサー、ニーダーなどを使用することができる。
【００１６】
加硫剤をゴム成分に混練りする過程の混練り温度としては、加硫剤の種類にもよるが、たとえば、イオウの場合は、４０〜１６０℃が好ましく、混練り時間は１〜８分間が好ましい。混練り温度が４０℃未満ではイオウの分散がわるくなる傾向があり、１６０℃をこえるとゴムが焼けてしまう傾向がある。また、混練り時間が１分間未満ではイオウの分散が不充分となる傾向があり、８分間をこえるとイオウの分散はこれ以上変化せず、時間の浪費となる傾向あがる。
【００１７】
補強剤をゴム成分に混練りする過程の混練り温度としては４０〜１５０℃が好ましく、混練り時間は１〜８分間が好ましい。混練り温度が４０℃未満ではカーボンの分散が不充分になる傾向があり、１５０℃をこえるとゴムが焼けたり、ゴムの粘度が低くカーボンの分散がわるくなる傾向がある。また、混練り時間が１分間未満ではカーボンの分散が不充分となる傾向があり、８分間をこえるとカーボンの分散性はこれ以上変化せず、時間の浪費となる傾向がある。
【００１８】
補強剤を混練りしたのちに、必要に応じて加硫促進剤を混入し、加熱することにより、加硫することができる。
【００１９】
加硫は、１４５〜１９０℃で５〜４０分間行なうことが好ましい。
【００２０】
加硫温度が１４５℃未満では加硫が充分に進まない傾向があり、１９０℃をこえるとゴム成分の分解が激しくなる傾向がある。
【００２１】
また、加硫時間が５分間未満では充分な加硫が達成されにくいという傾向があり、４０分間をこえると加硫もどりを起こす傾向がある。
【００２２】
【実施例】
以下に実施例にもと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。
【００２３】
実施例１〜２および比較例１〜３
以下に実施例および比較例で用いた試薬をまとめて示す。
【００２４】

【００２５】
以下に実施例および比較例で用いた試料の製造方法および試験方法を示す。
【００２６】
（製造方法）
表１に示す試薬を、１．７Ｌバンバリーミキサーを用いて混練りし、４種類のマスターバッチ（ＭＢ１、ＭＢ２、ＭＢ３およびＭＢ４）を作製した。このとき、ＭＢ３およびＭＢ４はイオウより先にカーボンを投入したが、ＭＢ１およびＭＢ２は最初にイオウを投入した。カーボンの混練りは８０℃で行ない、イオウの混練りは８０℃で行なった。
【００２７】
【表１】

【００２８】
つぎに、表２に示す加硫促進剤以外の試薬を１．７Ｌバンバリーミキサーにて８０℃で５分間混練りし、そののち加硫促進剤を加えてオープンロールで５０℃で５分間混練りしてゴムシートを得た。
【００２９】
なお、バンバリーミキサーで混練りするさい、実施例１ではカーボンブラックより先にイオウを投入し、比較例１ではイオウより先にカーボンブラックを投入した。比較例３については、オープンロールで加硫促進剤を混練りするときにイオウを投入した。
【００３０】
【表２】

【００３１】
得られたゴムシートを１７０℃、２０分間の条件で加硫し、物性試験を行なった。
【００３２】
（引張試験）
ＪＩＳＫ６２５１に準じて、１００％伸張時の応力（Ｍ１００）、３００％伸張時の応力（Ｍ３００）、破断時の強度（Ｔｂ）、伸び率（Ｅｂ）を測定した。
【００３３】
（硬度測定）
ＪＩＳＫ６２５３に準じて、タイプＡデュロメーターで硬さ（Ｈｓ）を測定した。
【００３４】
（ランボーン摩擦試験）
測定温度４０℃、負荷荷重２．５ｋｇｆ、スリップ率４０％、落砂量２０ｇ／分、測定時間４分の条件で測定を行なった。
重量変化より容積損失量を計算し、比較例３の容積損失量を１００（基準）とし、下記計算式により指数（ランボーン指数）化した。指数が大きいものほど耐磨耗性に優れる。
（ランボーン指数）＝（比較例３の容積損失量）÷（容積損失量）×１００
【００３５】
（スキッド試験）
スタンレー製ポータブルスキッドテスターを用いて、スキッドレジスタンスを測定した。測定温度は室温で、路面はセイフティーウォークで行なった。スキッドレジスタンスは下記計算式により指数（スキッド指数）化した。指数が大きいほどスキッド特性に優れる。
（スキッド指数）＝（スキッドレジスタンス）÷（比較例３のスキッドレジスタンス）×１００
試験結果を表３に示す。
【００３６】
【表３】

【００３７】
従来のように加硫促進剤ともに最後にイオウを配合した比較例３は、Ｍ１００が高い割に、Ｍ３００はあまり高くなかった。
【００３８】
また、バンバリーミキサーでの混練りにおいてイオウより先にカーボンブラックを投入した比較例１では、Ｍ１００は小さくなりグリップ特性は向上したが、同時にＭ３００も小さくなり耐磨耗性が低下した。
【００３９】
これに対して、カーボンを投入する前にイオウを投入した実施例１は、バランスよくＭ１００を小さくしてＭ３００を高めることができた。この結果、耐磨耗性とグリップ特性を同時に改善することができた。
【００４０】
マスターバッチを作るときに最後にイオウを配合した比較例２は、ゴム全体が柔らかくなりグリップ特性は改善されたが、耐磨耗性が大きく低下した。
【００４１】
これに対して、マスターバッチを作るときにカーボンブラックを投入するより先にイオウを投入した実施例２は、耐磨耗性、グリップ特性ともに改善された。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、低歪み領域での弾性率を変えずに（若干低くはなるが）、高歪み領域での弾性率を上昇させることができるので、グリップ特性や乗り心地を変えずに、耐磨耗性を改善することができる。

Claims

ゴム成分、補強剤および加硫剤を含むゴム組成物の製造方法であって、
ゴム成分１００重量部に対して、イオウまたはイオウを含む化合物である加硫剤０．０１〜５重量部を、８０〜１６０℃で混練りし、
ついで
ゴム成分１００重量部に対して、補強剤５０〜１５０重量部を、８０〜１５０℃で混練りすることを特徴とするゴム組成物の製造方法。
補強剤がカーボンブラック、シリカ、水酸化アルミニウムおよびクレーからなる群から選ばれた少なくとも１種の無機充填剤である請求項１記載の製造方法。