JP4718681B2 - Rubber processing aid and rubber composition - Google Patents

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JP4718681B2 JP2000398673A JP2000398673A JP4718681B2 JP 4718681 B2 JP4718681 B2 JP 4718681B2 JP 2000398673 A JP2000398673 A JP 2000398673A JP 2000398673 A JP2000398673 A JP 2000398673A JP 4718681 B2 JP4718681 B2 JP 4718681B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴム組成物の練り特性及び加工性を改良するうえで有用なゴム加工助剤及びゴム組成物に関する。本発明のゴム加工助剤又はこの助剤の成分を使用すれば、特に、分子量の大きい原料ゴムと、粒径の小さいカーボンブラックとを含有するゴム組成物であっても、粘度が低く、優れた加工性を有するゴム組成物とすることができ、十分な物性を備える加硫ゴムとすることができる。本発明のゴム組成物は、各種の用途に用いられる防振ゴム、土木、建設用車両に装着されるクローラベルトの接地面保護シュー、自動車、自転車等の空気入りタイヤのトレッド、サイド用などとして使用することができる。
【0002】
【従来の技術】
ゴム組成物の調製においては、原料ゴムの可塑性を高め、各種助剤の均一な分散を促進し、圧延、押出、型成形などの加工性を改良するため、混練工程において、加工助剤、軟化剤等が配合される。一般に、加工助剤としては、ラウリン酸、ステアリン酸等の高級脂肪酸及び脂肪酸エステル等が使用され、軟化剤としては、プロセスオイルなどが用いられている。しかし、加工助剤、軟化剤等により加工性は向上するものの、加硫ゴムの強度等の物性が低下するという問題がある。
【0003】
また、シリカ、カーボンブラック等の充填剤とゴムとの親和性を高め、強度等を向上させるため、シランカップリング剤を配合する方法もある。しかし、この方法はシリカには効果があるものの、ゴムの充填剤として汎用されているカーボンブラックの場合は強度等の向上がないばかりか、可塑性が低下し、加工性が損なわれているのが現状である。
【0004】
更に、近年、粒径が極めて小さいカーボンブラックが供給されるようになり、一方で合成ゴムの分子量は大きくなる傾向にある。そして、これらを配合した場合は混練が容易ではなく、加工性に劣り、好ましくない。しかし、得られる加硫ゴムは優れた物性を有しており、加工性の改良が急務とされている。そこで、可塑剤等を配合し、配合物の粘度を調整し、加工性を改良することが試みられているが、可塑剤等を多量に配合しなければならず、加硫ゴムの物性の低下を招く結果となっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の従来の問題を解決するものであり、シランカップリング剤と、炭素数12以上の脂肪族炭化水素基を有する脂肪酸のアミン塩及び炭素数12以上の脂肪族炭化水素基を有する脂肪酸から誘導されたヒドロキシル酸のアミン塩のうちの少なくとも1種とを含有し、充填剤としてカーボンブラックが配合された場合にも、優れた練り特性及び加工性を有するゴム組成物とすることができ、且つ十分な強度等を備える加硫ゴムとすることができるゴム加工助剤、及びこの加工助剤又はこの助剤の成分を配合したゴム組成物を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載のゴム加工助剤は、シランカップリング剤と、(1)炭素数12以上の脂肪族炭化水素基を有する脂肪酸のアミン塩、及び(2)炭素数12以上の脂肪族炭化水素基を有する脂肪酸から誘導されたヒドロキシル酸のアミン塩のうちの少なくとも1種と、を含有するゴム加工助剤であって、
上記炭素数12以上の脂肪族炭化水素基を有する脂肪酸及び上記炭素数12以上の脂肪族炭化水素基を有する脂肪酸から誘導されたヒドロキシル酸として、ひまし油を加水分解して得られるリノール酸が含まれ、
上記アミン塩がモノアミン塩であり、
上記モノアミン塩の形成に用いられるアミンがアルカノールアミンであり、
上記アルカノールアミンがモノエタノールアミン、ジエタノールアミン及びトリエタノールアミンのうちの少なくとも1種であり、
平均粒径が30nm以下であるカーボンブラックを含有するゴム組成物に用いられることを特徴とする。
【0007】
上記「シランカップリング剤」としては、ビス−(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラサルファイド、ビス−(3−トリエトキシシリルプロピル)ジサルファイド、ビス−(3−トリエトキシシリルエチルトリレン)テトラサルファイド、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、トリス−(2−メトキシエトキシ)ビニルシラン、γ−グリシドキシロピルトリメトキシシラン、γ−(メタクリロキシプロピル)トリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【0008】
シランカップリング剤としては、ビス−(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラサルファイド、ビス−(3−トリエトキシシリルプロピル)ジサルファイド、ビス−(3−トリエトキシシリルエチルトリレン)テトラサルファイドが特に好ましく、これらを用いれば加工性及び強度等が十分に向上する。
シランカップリング剤は1種のみを使用してもよいし、2種以上を併用することもできる。
【0009】
上記「脂肪酸」及び上記「ヒドロキシル酸」として、ひまし油を加水分解して得られるリノール酸が含まれる
【0010】
上記「アミン塩」を形成するためのアミンは、モノアミン塩である。
【0011】
また、モノアミン塩の形成に用いられるアミンは、アルカノールアミンであり、モノ、ジ又はトリエタノールアミンである。このエタノールアミンとしては、N−メチルエタノールアミン、N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、N,N−ジブチルエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン等のモノアミンが挙げられる。
【0012】
脂肪酸及びその誘導体であるヒドロキシル酸とアミンとは適宜の量比で混合し、アミン塩とすることができるが、特に、アミンがアルカノールアミンである場合など、請求項記載のように、アミンが、脂肪酸又はヒドロキシル酸1モルに対して0.2〜2モルであることが好ましい。アミン、特に、エタノールアミン等のアルカノールアミンが0.2モル未満であると、強酸性を有する脂肪酸等が過剰となり、加工助剤そのものも強酸性となって加硫が阻害されることがある。一方、エタノールアミン等が2モルを越えると、このアミンによる加硫促進の作用が強くなり、通常の加硫反応が損なわれることがある。このアミンの量比は、0.4〜1.7モル、更には0.5〜1.3モルとすることがより好ましい。この範囲の量比のアミンを使用すれば、ゴム組成物の練り特性、加工性は十分に向上し、加硫反応が損なわれることもない。
【0014】
シランカップリング剤と、脂肪酸及びその誘導体であるヒドロキシル酸のアミン塩との相溶性を高めるため、請求項記載のように、脂肪酸アルコールエステルを含有させることができる。この脂肪酸アルコールエステルを配合することにより、ゴム加工助剤が長期に渡って分離することがなく、その粘度も低下する。また、脂肪酸アルコールエステルは可塑剤としても作用する。脂肪酸アルコールエステルとしては、脂肪酸と炭素数1〜8のアルコールとのエステルを使用することができる。特に、脂肪酸が炭素数12〜18の高級鎖式モノカルボン酸である場合は、相溶性を高める効果に優れ、より好ましい。
【0015】
本発明におけるアミン塩であるアルカノールアミン塩は、融点が比較的高く、0℃程度で凝固するものが多い。そのため、寒冷地、或いは温暖な地域であっても冬季には加工助剤が固化してしまって取り扱い難い場合がある。そこで、請求項記載のように、多孔質体としてのシリカを混合し、脂肪酸のアミン塩を多孔質体に吸着させ、粉体として使用することが好ましい。このように粉体であれば、環境温度にかかわりなく容易に取り扱うことができる。
【0016】
多孔質体としては、シリカを使用する。加硫剤等の他の配合剤に影響を及ぼすことがなく、且つ他の配合剤とともに容易にマスターバッチを調製することができるため、シリカを用いる。このシリカとしては、粒径が5〜100μmであり、吸油量が100〜300ml/100g(1〜3ml/g)であるシリカ、また、BET表面積が10〜600m2 /gのシリカがより好ましい。更に、加硫ゴムの補強を目的として配合されることの多いカーボンブラックシリカとの併用も有用である。
【0017】
脂肪酸及びその誘導体であるヒドロキシル酸のアミン塩とシリカとの量比は、アミン塩を100質量部(以下、「部」と略記する。)とした場合に、多孔質体であるシリカを20〜80部とすることが好ましい。多孔質体が20部未満であると、アミン塩の相当部分が吸着されずに残ってしまい、加工助剤が低温時に凝固してしまうため好ましくない。一方、多孔質体が80部であれば、アミン塩のすべてが多孔質体に吸着される。多孔質体の量比は、特に30〜70部、更には40〜60部とすることが好ましい。多孔質体の量比がこの範囲であれば、アミン塩の全量が確実に多孔質体に吸着され、加工助剤を粉体とすることができる。尚、このシリカとしては、タイヤトレッド用ゴム組成物等に一般に使用されているものをそのまま用いることができる。
【0018】
請求項記載のゴム組成物は、請求項1乃至のうちのいずれか1項に記載のゴム加工助剤と、カーボンブラックと、原料ゴムとを含有するゴム組成物であって、該原料ゴムを100部とした場合に、上記ゴム加工助剤が0.2〜6部であることを特徴とする。
【0020】
請求項記載の発明における加工助剤の配合量が0.2部未満であると、練り特性及び加工性が十分に向上しないことがある。一方、6部を越えて多量に配合すると、粘着性が増し、却って加工性が低下する傾向にある。この配合量は、特に、0.4〜4部、更には0.5〜3部とすることが好ましい。この範囲の配合量であれば、ゴム組成物の練り特性及び加工性を十分に向上させることができる。
【0021】
上記「カーボンブラック」としては、SAF、ISAF、IISA、F−HS、HAF、FEF、GPF、SRF、FT等の各種のものを使用することができる。請求項1乃至11記載のゴム加工助剤は、補強剤としてカーボブラックが配合されたゴム組成物、特に、粒径の小さいカーボンブラックが配合されたゴム組成物であっても、その加工性を十分に改良することができる。そのため、この加工助剤は、請求項14記載のように、IISA(電子顕微鏡により測定した平均粒径が22nm)、F−HS(電子顕微鏡により測定した平均粒径が23nm)、ISAF(電子顕微鏡により測定した平均粒径が22nm)、SAF(電子顕微鏡により測定した平均粒径が19nm)等の平均粒径が30nm以下のカーボンブラックを用いた場合に特に有用である。
【0022】
カーボンブラックは、原料ゴムを100部とした場合に、200部以下の配合量とすることが好ましい。この配合量は、特に150部以下、更には100部以下とすることが好ましい。カーボンブラックが200部を越える場合は、ゴム組成物の練り特性及び加工性が低下し、且つ破断伸びの低下等、加硫ゴムが硬く、脆くなる傾向にある。また、ホワイトカーボンを併用することもでき、その場合は、ホワイトカーボンを20〜50部、カーボンブラックを30〜50部、それらの合計量を50〜100部とすることが好ましい。カーボンブラックとホワイトカーボンとの配合量をこの範囲とすれば、優れた練り特性と加工性を有するゴム組成物が得られ、且つ得られる加硫ゴムの強度、耐摩耗性等が十分に向上する。尚、ホワイトカーボンは、含水微粉ケイ酸及びケイ酸カルシウムの少なくとも一方を主成分とする白色微粉末である。
【0023】
主原料である原料ゴムには各種のゴム材料を使用することができ、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)及びスチレンブタジエンゴム(SBR)等が挙げられる。これらは従来よりタイヤトレッド等に用いられているゴム組成物の配合において一般に使用されているものである。これらの原料ゴムは1種のみを使用してもよいし、2種以上を併用することもできる。原料ゴムとしては、特に、NR及びIRの少なくとも一方と、BR及びSBRの少なくとも一方とを併用することが好ましく、このような併用によって優れた耐摩耗性等を有するタイヤなどのゴム成形品とすることができる。
【0024】
NR、IRとBR、SBRとの量比は特に限定されないが、これらの原料ゴムの合計量を100部とした場合に、NR及びIRを20〜60部、BR及びSBRを80〜40部とすることが好ましい。この量比は、NR及びIRを25〜55部、特に35〜45部、BR及びSBRを75〜45部、特に65〜55部とすることがより好ましい。このような原料ゴムを使用すれば、特にタイヤトレッド等として用いた場合に、優れた耐摩耗性、耐久性等を有する成形品とすることができる。尚、NR、IRとBR、SBRの他に、ゴム組成物の練り特性、加工性等、及び加硫ゴムの耐摩耗性等を損なうことのない量比で他の原料ゴムを併用することもできる。
【0025】
請求項記載の発明において、ゴム用加工助剤は、予め原料ゴムに配合しておいてもよいし、カーボンブラック、ホワイトカーボン等、他の配合剤に混合しておいて、それらとともに原料ゴムに配合してもよい。
【0026】
ゴム組成物には、この種のゴム組成物において一般に使用されている他の配合剤が配合される。そのような配合剤としては、イオウ等の加硫剤、アルデヒド−アミン類、グアニジン類等の加硫促進剤、亜鉛華、ステアリン酸等の加硫促進助剤などが挙げられる。また、アミン類、フェノール類等の老化防止剤、プロセス油等の軟化剤などの他、粘着付与剤、可塑剤などを用いることもできる。これらの配合量は通常用いられている程度とすることができる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例により更に詳しく説明する。
(1)炭素数12以上の脂肪族炭化水素基を有する脂肪酸及びその誘導体であるヒドロキシル酸のアミン塩の調製
モル比で等量の、水添加硬化ひまし油脂肪酸(12−ヒドロキシステアリン酸)、脱水ひまし油脂肪酸(リノール酸)、及びトリエタノールアミンを混合し、ゴム加工助剤の成分である脂肪酸及びその誘導体であるヒドロキシル酸のアミン塩を調製した。
【0028】
(2)ゴム組成物及び加硫ゴムの製造
表1の配合処方で以下のようにしてゴム組成物及び加硫ゴムを製造した。
NRを、容量3リッターの二軸混練機によって、ローター回転数500rpm、温度100℃の条件下、1分間混練した。その後、所定量のゴム加工助剤と、加硫剤であるイオウ及び加硫促進剤を除くその他の配合剤とを配合して、さらに5分間混練した。次いで、この混練物にイオウと加硫促進剤とを添加し、間隙が4mmの一対の8インチロールからなる混練ロールによって、50℃で5分間混練し、ゴム組成物を調製した。その後、加硫プレスにより160℃で10分間加硫し、加硫ゴムを得た。
【0029】
(3)使用したゴム及び配合剤
▲1▼シランカップリング剤;デグッサ社製、商品名「Si69」
▲2▼NR;LEE RUBBERE社製、商品名「SMR CV60」
▲3▼カーボンブラック;昭和キャボット株式会社製、商品名「N−339」、平均粒径 25nm
▲4▼プロセスオイル;富士興産株式会社製、商品名「フッコール#3」
▲5▼ステアリン酸;新日本理化株式会社製、商品名「50s」
▲6▼亜鉛華;白水化学工業株式会社製、商品名「酸化亜鉛2種」
▲7▼イオウ;鶴見化学株式会社製、商品名「サルファクス200S」
▲8▼加硫促進剤;大内新興化学工業株式会社製;商品名「ノクセラーNS」
尚、表1の配合処方の数値はNRを100部とした場合の部である。
【0030】
(4)ムーニー粘度及び物性の測定方法
(2)で製造したゴム組成物のムーニー粘度及び加硫ゴムの物性を下記の方法により測定した。結果を表1に併記する。
▲1▼ムーニー粘度;JIS K 6300(ローターの形別;L、予熱時間;1分、ローターの作動時間;4分、測定温度;125℃)
▲2▼300%モジュラス(MPa);JIS K 6251により、3号形ダンベル状試験片を用い、伸び300%時の引張応力を測定した。
▲3▼引張伸び(%);JIS K 6251により、3号形ダンベル状試験片を用いて切断時伸びを測定した。
▲4▼引張強さ(MPa);JIS K 6251により、3号形ダンベル状試験片を用いて測定した。
▲5▼硬さ;JIS K 6253によるJIS A 硬さを測定した。
【0031】
【表1】

Figure 0004718681
【0032】
表1の結果によれば、シランカップリング剤と炭素数12以上の脂肪族炭化水素基を有する脂肪酸及びその誘導体であるヒドロキシル酸のアミン塩とを含有するゴム加工助剤を配合した実施例1〜3のゴム組成物は、ムーニー粘度が低く、良好な加工性を有する。また、加硫ゴムの300%モジュラス及び引張強度が大きく、引張伸び、硬さも十分であることが分かる。一方、加工助剤が配合されていない比較例1、アミン塩は含まれているものの、シランカップリング剤が含有されていない加工助剤が配合された比較例2〜3、及びシランカップリング剤は含まれているものの、アミン塩が含有されていない加工助剤が配合された比較例4〜7では、いずれも加工性は良好であるが、加硫ゴムの300%モジュラス及び引張強度がともに低下していることが分かる。
【0033】
【発明の効果】
請求項1記載のゴム加工助剤によれば、請求項記載のように、補強剤としてカーボンブラックが配合されたゴム組成物であっても、加工性が向上し、且つ加硫ゴムの強度等が低下することがない。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rubber processing aid and a rubber composition useful for improving the kneading characteristics and processability of a rubber composition. If the rubber processing aid of the present invention or a component of this aid is used, particularly a rubber composition containing a raw rubber having a large molecular weight and carbon black having a small particle size has a low viscosity and is excellent. Thus, a rubber composition having excellent processability can be obtained, and a vulcanized rubber having sufficient physical properties can be obtained. The rubber composition of the present invention is used for anti-vibration rubber used in various applications, civil engineering, crawler belt grounding surface protection shoes mounted on construction vehicles, pneumatic tire treads for automobiles, bicycles, etc. Can be used.
[0002]
[Prior art]
In the preparation of rubber composition, in order to improve the plasticity of the raw rubber, promote uniform dispersion of various auxiliary agents, and improve the workability of rolling, extrusion, molding, etc., in the kneading process, processing aids, softening An agent or the like is blended. Generally, higher fatty acids such as lauric acid and stearic acid and fatty acid esters are used as processing aids, and process oils are used as softening agents. However, although processability is improved by processing aids, softeners, etc., there is a problem that physical properties such as strength of vulcanized rubber are lowered.
[0003]
There is also a method of blending a silane coupling agent in order to increase the affinity between a filler such as silica and carbon black and rubber and improve the strength and the like. However, although this method is effective for silica, in the case of carbon black, which is widely used as a filler for rubber, not only is there no improvement in strength etc., but the plasticity is lowered and the workability is impaired. Currently.
[0004]
Furthermore, in recent years, carbon black having an extremely small particle size has been supplied, while the molecular weight of synthetic rubber tends to increase. And when these are mix | blended, kneading | mixing is not easy and it is inferior to workability, and is unpreferable. However, the obtained vulcanized rubber has excellent physical properties, and improvement of processability is urgently required. Therefore, attempts have been made to improve the processability by blending plasticizers, etc., adjusting the viscosity of the blends, but a large amount of plasticizers must be blended, resulting in a decrease in physical properties of vulcanized rubber. Result.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention solves the above-described conventional problems, and includes a silane coupling agent, an amine salt of a fatty acid having an aliphatic hydrocarbon group having 12 or more carbon atoms , and an aliphatic hydrocarbon group having 12 or more carbon atoms. A rubber composition containing at least one amine salt of hydroxyl acid derived from a fatty acid and having excellent kneading characteristics and processability even when carbon black is blended as a filler. It is an object of the present invention to provide a rubber processing aid capable of producing a vulcanized rubber having sufficient strength and the like, and a rubber composition containing the processing aid or a component of the aid.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The rubber processing aid according to claim 1 comprises a silane coupling agent, (1) an amine salt of a fatty acid having an aliphatic hydrocarbon group having 12 or more carbon atoms, and (2) an aliphatic hydrocarbon having 12 or more carbon atoms. A rubber processing aid containing at least one amine salt of hydroxyl acid derived from a fatty acid having a group,
Linoleic acid obtained by hydrolysis of castor oil is included as the fatty acid derived from the fatty acid having an aliphatic hydrocarbon group having 12 or more carbon atoms and the fatty acid having an aliphatic hydrocarbon group having 12 or more carbon atoms. ,
The amine salt is a monoamine salt,
The amine used to form the monoamine salt is an alkanolamine,
The alkanolamine is at least one of monoethanolamine, diethanolamine and triethanolamine;
It is used for a rubber composition containing carbon black having an average particle size of 30 nm or less.
[0007]
Examples of the “silane coupling agent” include bis- (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis- (3-triethoxysilylpropyl) disulfide, and bis- (3-triethoxysilylethyltolylene) tetrasulfide. , Vinyltrichlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, tris- (2-methoxyethoxy) vinylsilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ- (methacryloxypropyl) trimethoxysilane, γ-glycid Examples include xylpropyltrimethoxysilane, γ- (2-aminoethyl) aminopropyltrimethoxysilane, γ-chloropropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, and γ-aminopropyltrimethoxysilane.
[0008]
As the silane coupling agent, bis- (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis- (3-triethoxysilylpropyl) disulfide, and bis- (3-triethoxysilylethyltolylene) tetrasulfide are particularly preferable. If these are used, workability, strength, etc. are sufficiently improved.
A silane coupling agent may use only 1 type and can also use 2 or more types together.
[0009]
As the "fatty acid" and the "hydroxyl acid", linoleic acid obtained by hydrolysis of castor oil.
[0010]
The amine for forming the “amine salt” is a monoamine salt.
[0011]
Further, the amine used to form the monoamine salts, Ri Oh alkanolamine is a mono-, di- or triethanolamine. Examples of the ethanolamine include monoamines such as N-methylethanolamine, N, N-dimethylethanolamine, N, N-diethylethanolamine, N, N-dibutylethanolamine, and dimethylethanolamine.
[0012]
Fatty acid and its derivative hydroxyl acid and amine can be mixed in an appropriate amount ratio to form an amine salt. Especially when the amine is an alkanolamine, the amine is used as described in claim 2. It is preferable that it is 0.2-2 mol with respect to 1 mol of fatty acid or hydroxyl acid. If the amount of amine, particularly alkanolamine such as ethanolamine, is less than 0.2 mol, fatty acid having strong acidity becomes excessive, and the processing aid itself may be strongly acidic to inhibit vulcanization. On the other hand, when ethanolamine etc. exceeds 2 mol, the effect | action of the vulcanization acceleration by this amine will become strong, and a normal vulcanization reaction may be impaired. The amount ratio of the amine is more preferably 0.4 to 1.7 mol, and further preferably 0.5 to 1.3 mol. If an amine having an amount ratio in this range is used, the kneading characteristics and processability of the rubber composition are sufficiently improved, and the vulcanization reaction is not impaired.
[0014]
In order to enhance the compatibility between the silane coupling agent and the amine salt of hydroxyl acid which is a fatty acid and its derivative, a fatty acid alcohol ester can be contained as described in claim 3 . By blending this fatty acid alcohol ester, the rubber processing aid is not separated over a long period of time, and the viscosity thereof is reduced. The fatty acid alcohol ester also acts as a plasticizer. As the fatty acid alcohol ester, an ester of a fatty acid and an alcohol having 1 to 8 carbon atoms can be used. In particular, when the fatty acid is a higher chain monocarboxylic acid having 12 to 18 carbon atoms, the effect of increasing the compatibility is excellent, and it is more preferable.
[0015]
Alkanolamine salts, which are amine salts in the present invention, have a relatively high melting point and often solidify at about 0 ° C. For this reason, even in a cold region or a warm region, the processing aid may solidify in winter and be difficult to handle. Therefore, as described in claim 4, it is preferable that silica as a porous material is mixed and an amine salt of fatty acid is adsorbed on the porous material and used as a powder. Such a powder can be easily handled regardless of the environmental temperature.
[0016]
Silica is used as the porous body. Silica is used because it does not affect other compounding agents such as a vulcanizing agent and can easily prepare a masterbatch together with other compounding agents. This silica is more preferably silica having a particle size of 5 to 100 μm and an oil absorption of 100 to 300 ml / 100 g (1 to 3 ml / g), and silica having a BET surface area of 10 to 600 m 2 / g. Furthermore, a combination of carbon black and silica, which is often compounded for the purpose of reinforcing vulcanized rubber, is also useful.
[0017]
The amount ratio of the fatty acid and its amine salt of hydroxyl acid , which is a derivative thereof, to silica is 20 to 20 parts by weight when the amine salt is 100 parts by mass (hereinafter abbreviated as “part”). 80 parts is preferable. If the porous body is less than 20 parts, a substantial part of the amine salt remains without being adsorbed, and the processing aid is solidified at a low temperature, which is not preferable. On the other hand, if the porous body is 80 parts, all of the amine salt is adsorbed on the porous body. The amount ratio of the porous body is particularly preferably 30 to 70 parts, more preferably 40 to 60 parts. When the amount ratio of the porous body is within this range, the total amount of the amine salt is surely adsorbed on the porous body, and the processing aid can be made into powder. In addition, as this silica, what is generally used for the rubber composition for tire treads, etc. can be used as it is.
[0018]
A rubber composition according to claim 5 is a rubber composition containing the rubber processing aid according to any one of claims 1 to 4 , carbon black, and raw rubber, wherein the raw material When the rubber is 100 parts, the rubber processing aid is 0.2 to 6 parts.
[0020]
If the blending amount of the processing aid in the invention of claim 5 is less than 0.2 part, the kneading characteristics and processability may not be sufficiently improved. On the other hand, when it exceeds 6 parts and mix | blends in large quantities, there exists a tendency for adhesiveness to increase and for workability to decline on the contrary. In particular, the amount is preferably 0.4 to 4 parts, more preferably 0.5 to 3 parts. If it is the compounding quantity of this range, the kneading | mixing characteristic and workability of a rubber composition can fully be improved.
[0021]
As said "carbon black", various things, such as SAF, ISAF, IISA, F-HS, HAF, FEF, GPF, SRF, and FT, can be used. The rubber processing aid according to any one of claims 1 to 11 is a rubber composition containing carbo black as a reinforcing agent, particularly a rubber composition containing carbon black having a small particle size. It can be improved sufficiently. Therefore, as described in claim 14, this processing aid includes IISA (average particle diameter measured by electron microscope of 22 nm), F-HS (average particle diameter measured by electron microscope of 23 nm), ISAF (electron microscope). This is particularly useful when carbon black having an average particle size of 30 nm or less, such as SAF (average particle size measured by electron microscope of 19 nm) is used.
[0022]
The amount of carbon black is preferably 200 parts or less when the raw rubber is 100 parts. This blending amount is particularly preferably 150 parts or less, more preferably 100 parts or less. When the carbon black exceeds 200 parts, the kneading properties and processability of the rubber composition are lowered, and the vulcanized rubber tends to be hard and brittle due to a decrease in elongation at break. Moreover, white carbon can also be used together, and in that case, it is preferable that white carbon is 20 to 50 parts, carbon black is 30 to 50 parts, and the total amount thereof is 50 to 100 parts. If the blending amount of carbon black and white carbon is within this range, a rubber composition having excellent kneading characteristics and processability can be obtained, and the strength, wear resistance, etc. of the resulting vulcanized rubber can be sufficiently improved. . White carbon is a white fine powder mainly composed of at least one of water-containing fine powder silicic acid and calcium silicate.
[0023]
Various rubber materials can be used for the raw material rubber, which is the main raw material, and examples include natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), and styrene butadiene rubber (SBR). These are generally used in the blending of rubber compositions conventionally used for tire treads and the like. These raw rubbers may be used alone or in combination of two or more. As the raw material rubber, it is particularly preferable to use at least one of NR and IR and at least one of BR and SBR in combination, and such combined use provides a rubber molded article such as a tire having excellent wear resistance and the like. be able to.
[0024]
The amount ratio of NR, IR and BR, SBR is not particularly limited, but when the total amount of these raw rubbers is 100 parts, NR and IR are 20 to 60 parts, BR and SBR are 80 to 40 parts. It is preferable to do. This amount ratio is more preferably 25 to 55 parts, particularly 35 to 45 parts, and 75 to 45 parts, particularly 65 to 55 parts, BR and SBR for NR and IR. When such raw material rubber is used, a molded article having excellent wear resistance, durability, etc. can be obtained particularly when used as a tire tread or the like. In addition to NR, IR and BR, SBR, other raw material rubbers may be used in a ratio that does not impair the kneading properties, processability, etc. of the rubber composition and the wear resistance of the vulcanized rubber. it can.
[0025]
In the invention of claim 5 , the rubber processing aid may be blended in advance with the raw rubber, or mixed with other compounding agents such as carbon black and white carbon, together with the raw rubber. You may mix | blend with.
[0026]
In the rubber composition, other compounding agents generally used in this type of rubber composition are blended. Examples of such a compounding agent include vulcanizing agents such as sulfur, vulcanization accelerators such as aldehyde-amines and guanidines, and vulcanization promoting aids such as zinc white and stearic acid. In addition to anti-aging agents such as amines and phenols, softeners such as process oils, tackifiers, plasticizers, and the like can also be used. These compounding quantities can be made into the grade normally used.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
(1) Preparation of fatty acid having aliphatic hydrocarbon group having 12 or more carbon atoms and amine salt of hydroxyl acid which is a derivative thereof Water-added hardened castor oil fatty acid (12-hydroxystearic acid), dehydrated castor oil Fatty acid (linoleic acid) and triethanolamine were mixed to prepare an amine salt of a fatty acid which is a component of a rubber processing aid and a hydroxyl acid which is a derivative thereof.
[0028]
(2) Production of rubber composition and vulcanized rubber A rubber composition and vulcanized rubber were produced in the following manner according to the formulation of Table 1.
NR was kneaded for 1 minute using a twin-screw kneader with a capacity of 3 liters under conditions of a rotor rotation speed of 500 rpm and a temperature of 100 ° C. Thereafter, a predetermined amount of rubber processing aid was blended with other compounding agents excluding sulfur as a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator, and kneaded for 5 minutes. Next, sulfur and a vulcanization accelerator were added to this kneaded product, and kneaded for 5 minutes at 50 ° C. with a kneading roll consisting of a pair of 8 inch rolls with a gap of 4 mm to prepare a rubber composition. Then, it vulcanized for 10 minutes at 160 degreeC with the vulcanization press, and obtained vulcanized rubber.
[0029]
(3) Used rubber and compounding agent (1) Silane coupling agent; manufactured by Degussa, trade name “Si69”
(2) NR; manufactured by LEE RUBBERE, trade name “SMR CV60”
(3) Carbon black; manufactured by Showa Cabot Co., Ltd., trade name “N-339”, average particle size 25 nm
(4) Process oil; manufactured by Fuji Kosan Co., Ltd., trade name “Fukor # 3”
(5) Stearic acid; manufactured by Shin Nippon Rika Co., Ltd., trade name “50s”
(6) Zinc Hana; manufactured by Hakusui Chemical Co., Ltd., trade name “Zinc oxide 2 types”
(7) Sulfur; manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd., trade name “Sulfax 200S”
(8) Vulcanization accelerator; manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd .; trade name "Noxeller NS"
In addition, the numerical value of the compounding prescription of Table 1 is a part when NR is 100 parts.
[0030]
(4) Measuring method of Mooney viscosity and physical properties The Mooney viscosity of the rubber composition produced in (2) and the physical properties of the vulcanized rubber were measured by the following methods. The results are also shown in Table 1.
(1) Mooney viscosity: JIS K 6300 (rotor type: L, preheating time: 1 minute, rotor operating time: 4 minutes, measured temperature: 125 ° C.)
(2) 300% modulus (MPa): Using JIS K 6251, a No. 3 dumbbell-shaped test piece was used to measure the tensile stress at an elongation of 300%.
(3) Tensile elongation (%): The elongation at break was measured using a No. 3 type dumbbell-shaped test piece according to JIS K 6251.
(4) Tensile strength (MPa): Measured according to JIS K 6251 using No. 3 dumbbell-shaped test pieces.
(5) Hardness: JIS A hardness according to JIS K 6253 was measured.
[0031]
[Table 1]
Figure 0004718681
[0032]
According to the result of Table 1, Example 1 which mix | blended the rubber processing aid containing the silane coupling agent, the fatty acid which has a C12 or more aliphatic hydrocarbon group, and the amine salt of the hydroxyl acid which is its derivative (s). The rubber composition of ˜3 has a low Mooney viscosity and good processability. It can also be seen that the vulcanized rubber has a large 300% modulus and tensile strength, and sufficient tensile elongation and hardness. On the other hand, Comparative Example 1 containing no processing aid, Comparative Examples 2 to 3 containing a processing aid containing no amine salt but containing a silane coupling agent, and a silane coupling agent In Comparative Examples 4 to 7 in which a processing aid that does not contain an amine salt is blended, the processability is good, but both the 300% modulus and the tensile strength of the vulcanized rubber are both It turns out that it has fallen.
[0033]
【The invention's effect】
According to the rubber processing aid of claim 1, the processability is improved and the strength of the vulcanized rubber is improved even when the rubber composition contains carbon black as a reinforcing agent as in claim 5. Etc. does not decrease.

Claims (5)

シランカップリング剤と、
(1)炭素数12以上の脂肪族炭化水素基を有する脂肪酸のアミン塩、及び
(2)炭素数12以上の脂肪族炭化水素基を有する脂肪酸から誘導されたヒドロキシル酸のアミン塩のうちの少なくとも1種と、を含有するゴム加工助剤であって、
上記炭素数12以上の脂肪族炭化水素基を有する脂肪酸及び上記炭素数12以上の脂肪族炭化水素基を有する脂肪酸から誘導されたヒドロキシル酸として、ひまし油を加水分解して得られるリノール酸が含まれ、
上記アミン塩がモノアミン塩であり、
上記モノアミン塩の形成に用いられるアミンがアルカノールアミンであり、
上記アルカノールアミンがモノエタノールアミン、ジエタノールアミン及びトリエタノールアミンのうちの少なくとも1種であり、
平均粒径が30nm以下であるカーボンブラックを含有するゴム組成物に用いられることを特徴とするゴム加工助剤。
A silane coupling agent;
(1) an amine salt of a fatty acid having an aliphatic hydrocarbon group having 12 or more carbon atoms, and (2) at least of an amine salt of a hydroxyl acid derived from a fatty acid having an aliphatic hydrocarbon group having 12 or more carbon atoms. A rubber processing aid containing one kind,
Linoleic acid obtained by hydrolysis of castor oil is included as the fatty acid derived from the fatty acid having an aliphatic hydrocarbon group having 12 or more carbon atoms and the fatty acid having an aliphatic hydrocarbon group having 12 or more carbon atoms. ,
The amine salt is a monoamine salt,
The amine used to form the monoamine salt is an alkanolamine,
The alkanolamine is at least one of monoethanolamine, diethanolamine and triethanolamine;
A rubber processing aid characterized by being used in a rubber composition containing carbon black having an average particle size of 30 nm or less.
上記アミン塩の形成に用いられるアミンが、上記炭素数12以上の脂肪族炭化水素基を有する脂肪酸又は上記炭素数12以上の脂肪族炭化水素基を有する脂肪酸から誘導されたヒドロキシル酸1モルに対して0.2〜2モルである請求項1に記載のゴム加工助剤。  The amine used for forming the amine salt is based on 1 mole of hydroxyl acid derived from the fatty acid having an aliphatic hydrocarbon group having 12 or more carbon atoms or the fatty acid having an aliphatic hydrocarbon group having 12 or more carbon atoms. The rubber processing aid according to claim 1, wherein the rubber processing aid is 0.2 to 2 mol. 脂肪酸アルコールエステルを含む請求項1又は2に記載のゴム加工助剤。The rubber processing aid according to claim 1 or 2 , comprising a fatty acid alcohol ester. シリカを混合してなる請求項1乃至のうちのいずれか1項に記載のゴム加工助剤。The rubber processing aid according to any one of claims 1 to 3 , wherein silica is mixed. 請求項1乃至のうちのいずれか1項に記載のゴム加工助剤と、カーボンブラックと、原料ゴムとを含有するゴム組成物であって、該原料ゴムを100質量部とした場合に、上記ゴム加工助剤が0.2〜6質量部であることを特徴とするゴム組成物。A rubber composition containing the rubber processing aid according to any one of claims 1 to 4 , carbon black, and raw rubber, and when the raw rubber is 100 parts by mass, The rubber composition, wherein the rubber processing aid is 0.2 to 6 parts by mass.
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