JP4726507B2 - Rubber masterbatch and production method thereof, and rubber composition and tire using the same - Google Patents

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Description

本発明は、ゴムマスターバッチに関し、詳しくは、特定表面処理シリカを含み、優れた耐摩耗性と高い貯蔵弾性率を有するシリカ/ゴムマスターバッチ及びその製造方法、並びにこれを用いたゴム組成物及びタイヤに関する。   The present invention relates to a rubber masterbatch, and more particularly, a silica / rubber masterbatch comprising a specific surface-treated silica and having excellent wear resistance and high storage modulus, a method for producing the same, a rubber composition using the same, and Regarding tires.

一般に、シリカは表面が親水性のシラノール基で覆われており、水素結合による凝集のためゴム中での分散性が悪いことが知られている。このため、分散性を改良する手法として、従来よりシリカを用いたウェットマスターバッチが知られている(特許文献1、特許文献2など)。
また、シリカ表面をシランカップリング剤等で処理し、疎水性にすることにより分散性を改良する技術が知られており、ゴム業界では広く実施されている。例えば、特許文献3には、特定構造のシランカップリング剤により処理されたシリカをポリマーラテックスに加えることによるマスターバッチが開示されている。特許文献4には、シランカップリング剤により疎水化されたシリカとカーボンブラックを含んだゴムウェットマスターバッチが開示されている。特許文献5には、シランカップリング剤により疏水化されたシリカを含む溶液重合SBRのマスターバッチが開示されている。
In general, it is known that silica has a surface covered with hydrophilic silanol groups and has poor dispersibility in rubber due to aggregation due to hydrogen bonding. For this reason, as a method for improving dispersibility, wet master batches using silica have been conventionally known (Patent Document 1, Patent Document 2, etc.).
Further, a technique for improving dispersibility by treating a silica surface with a silane coupling agent or the like to make it hydrophobic is known and widely used in the rubber industry. For example, Patent Document 3 discloses a master batch by adding silica treated with a silane coupling agent having a specific structure to a polymer latex. Patent Document 4 discloses a rubber wet masterbatch containing silica and carbon black hydrophobized with a silane coupling agent. Patent Document 5 discloses a solution polymerization SBR masterbatch containing silica that has been submerged with a silane coupling agent.

しかし、上記技術によりシランカップリング剤処理したシリカは、処理中あるいはその後の工程において縮合によりアルコールを発生し安全上問題がある。また貯蔵弾性率(E’)が低下しゴム物性上の問題もあった。
さらに、特許文献6には、ポリシロキサンを界面活性剤を用いて懸濁させシリカスラリーに処理する工程を経て製造する充填材含有のゴム粉末が開示されている。しかし、この場合、充填材の分散性は向上するものの、シリカ表面とポロシロキサンは反応しないため、耐摩耗性などゴム物性の改善は期待できない。
However, the silica treated with the silane coupling agent by the above technique generates an alcohol by condensation during the treatment or in the subsequent process, and has a safety problem. In addition, the storage elastic modulus (E ′) was lowered and there was a problem in rubber physical properties.
Further, Patent Document 6 discloses a filler-containing rubber powder produced through a process of suspending polysiloxane using a surfactant and treating it with a silica slurry. However, in this case, although the dispersibility of the filler is improved, since the silica surface and the polysiloxane do not react, it is not possible to expect improvement in rubber properties such as wear resistance.

特開昭53−81546号公報JP-A-53-81546 WO2002/020655号公報WO2002 / 020655 publication 特開平10−231331号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-231331 特開2000−1547号公報JP 2000-1547 A 特表2002−5155158号公報Japanese translation of PCT publication No. 2002-5155158 特開2003−160668号公報JP 2003-160668 A

本発明は、かかる状況下で、ゴム分子とシリカとの親和性を向上させ、優れた耐摩耗性及び高い貯蔵弾性率(E`)を有するシリカ/ゴムマスターバッチ及びその製造方法、並びにそれを用いたゴム組成物及びタイヤを提供することを目的とするものである。   Under such circumstances, the present invention improves the affinity between rubber molecules and silica, and has a silica / rubber masterbatch having excellent wear resistance and high storage elastic modulus (E`), a method for producing the same, and a method for producing the same. The object is to provide a rubber composition and a tire used.

本発明者は、鋭意研究の結果、特定のポリシロキサンで表面処理したシリカを用いてゴムマスターバッチを製造することが有効なことを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は下記の構成からなる。
1.(A)予め下記一般式(I)
As a result of intensive studies, the present inventors have found that it is effective to produce a rubber masterbatch using silica surface-treated with a specific polysiloxane, and have completed the present invention.
That is, the present invention has the following configuration.
1. (A) The following general formula (I)

Figure 0004726507
Figure 0004726507

[式中、Xは、水素、フェニル基、アミノ基、メルカプト基及びアルキル基からなる群から選ばれたいずれか一種であり、0≦m≦1000、0≦n≦1000である。]
で表される化合物をシリカ量の0.5〜7質量%用いて、100℃以上の温度で表面処理したシリカを、水中分散させてスラリー溶液とした後、
(B)当該スラリー溶液と、ゴム溶液とを混合することを特徴とするゴムマスターバッチの製造方法。
2. スラリー溶液の特性として、(i)水分散スラリー溶液中のシリカの粒度分布は、体積平均粒子径(mv)が25μm以下で、90体積%粒径(D90)が30μm以下であり、かつ(ii)水分散スラリー溶液から乾燥回収したシリカの24M4DBP吸油量は、水中に分散させる前の24M4DBP吸油量の93%以上保持するものである前記1記載のゴムマスターバッチの製造方法。
3. ゴム溶液が、天然ゴムラテックス及び/又は合成ゴムラテックスである請求項1又は2に記載のゴムマスターバッチの製造方法。
4. シリカが、湿式シリカ、乾式シリカ、コロイダルシリカのいずれかである前記1〜3に記載のゴムマスターバッチの製造方法。
5. 凝固後のゴムマスターバッチを乾燥させる工程で、機械的せん断力をかけながら乾燥を行う前記1〜4のいずれかに記載のゴムマスターバッチの製造方法。
6. 連続混練機を用いて乾燥を行う前記5に記載のゴムマスターバッチの製造方法。
7. 連続混練機が複軸混練押出機である前記6記載のゴムマスターバッチの製造方法。
8.前記1〜7のいずれかに記載の方法により製造されたゴムマスターバッチ。
9.前記8に記載のゴムマスターバッチを用いたゴム組成物。
10. さらに、シランカップリング剤を含む前記9記載のゴム組成物。
11.前記10に記載のゴム組成物を用いたタイヤ。
[Wherein, X is any one selected from the group consisting of hydrogen, phenyl group, amino group, mercapto group and alkyl group, and 0 ≦ m ≦ 1000 and 0 ≦ n ≦ 1000. ]
Silica whose surface was treated at a temperature of 100 ° C. or higher using 0.5 to 7% by mass of the compound represented by
(B) The manufacturing method of the rubber masterbatch characterized by mixing the said slurry solution and a rubber solution.
2. As the characteristics of the slurry solution, (i) the particle size distribution of silica in the water-dispersed slurry solution has a volume average particle size (mv) of 25 μm or less, a 90 volume% particle size (D90) of 30 μm or less, and (Ii) The method for producing a rubber masterbatch according to 1 above, wherein the 24M4DBP oil absorption amount of silica recovered by drying from the water-dispersed slurry solution is maintained at 93% or more of the 24M4DBP oil absorption amount before being dispersed in water.
3. The method for producing a rubber masterbatch according to claim 1 or 2, wherein the rubber solution is natural rubber latex and / or synthetic rubber latex.
4. The method for producing a rubber master batch according to 1 to 3, wherein the silica is any one of wet silica, dry silica, and colloidal silica.
5. The method for producing a rubber master batch according to any one of 1 to 4, wherein drying is performed while applying a mechanical shearing force in the step of drying the rubber master batch after coagulation.
6. The method for producing a rubber master batch according to 5 above, wherein drying is performed using a continuous kneader.
7. The method for producing a rubber master batch according to 6 above, wherein the continuous kneader is a double-screw kneading extruder.
8). The rubber masterbatch manufactured by the method in any one of said 1-7.
9. 9. A rubber composition using the rubber master batch according to 8 above.
10. The rubber composition as described in 9 above, further comprising a silane coupling agent.
11. A tire using the rubber composition as described in 10 above.

本発明によれば、ゴムマスターバッチ製造に際し、特定化合物により表面処理したシリカを、スラリー溶液に用いることにより、シリカとゴム分子との濡れ性が著しく向上し、ゴムの耐摩耗性と貯蔵弾性率とを大幅に向上させることができる。   According to the present invention, in the production of a rubber masterbatch, silica treated with a specific compound is used in a slurry solution, so that the wettability between silica and rubber molecules is remarkably improved, and the wear resistance and storage elastic modulus of rubber. And can be greatly improved.

本発明においては、スラリーの充填材として、特定ポリシロキサン化合物で一定の熱処理条件下で表面処理したシリカが用いられる。
この特定ポリシロキサン化合物としては、下記一般式(I)
In the present invention, silica that has been surface-treated with a specific polysiloxane compound under a certain heat treatment condition is used as the filler of the slurry.
As this specific polysiloxane compound, the following general formula (I)

Figure 0004726507
Figure 0004726507

で表される化合物であることが必要である。シリカとしては、特に制限はないが、湿式シリカ、乾式シリカ及びコロイダルシリカのいずれが好ましい。
上記一般式(I)において、Xは水素、フェニル基、アミノ基、アルキル基、メルカプト基から選ばれたいずれか一種のものである。前記アルキル基は炭素数2〜20のものが好ましい。mは、0≦m≦1000、好ましくは2≦m≦500である。nは、0≦n≦1000、好ましくは0≦n≦500である。
なお、上記一般式(I)において、mの繰返し構造とnの繰返し構造はブロックでもランダムでもよく、交互であってもよい。また、流動性に問題がなければ分岐構造でもかまわない。
It is necessary to be a compound represented by Although there is no restriction | limiting in particular as silica, Any of wet silica, dry silica, and colloidal silica is preferable.
In the general formula (I), X is any one selected from hydrogen, a phenyl group, an amino group, an alkyl group, and a mercapto group. The alkyl group preferably has 2 to 20 carbon atoms. m is 0 ≦ m ≦ 1000, preferably 2 ≦ m ≦ 500. n is 0 ≦ n ≦ 1000, preferably 0 ≦ n ≦ 500.
In the general formula (I), the repeating structure of m and the repeating structure of n may be block, random, or alternating. If there is no problem in fluidity, a branched structure may be used.

表面処理をされるシリカとしては、特に制限はないが、湿式シリカ、乾式シリカ及びコロイダルシリカのいずれが好ましい。シリカを表面処理するに際し、上記一般式(I)で表される化合物は、シリカ量の0.5〜7質量%の範囲であることが必要である。0.5質量%未満では,充分な表面処理の効果が得られず、7質量%を超えれば貯蔵弾性率は低下の傾向にあると共に、スラリーの製造が困難となる。
さらに、本発明において、上記一般式(I)で表される化合物によるシリカへの表面処理は、100℃以上で加熱処理することが必要である。具体的には、シリカの表面処理は、一般式(I)に示すポリシロキサン化合物(シリコーンオイル及び変性シリコーンオイル)をヘンシェルミキサー等を用いて混合した後、好ましくは150℃以上、さらに好ましくは250〜350℃の温度で、熱処理することにより得られる。さらに、この熱処理時にKOH、(CH3)NOH、(n−C494POH、硫酸、塩酸、などの触媒を用いてもよい。
このように熱処理で、シリコーンオイル分子が切断され、これがシリカに化学的に結合することにより、ゴム分子との濡れ性が飛躍的に向上し、高い耐摩耗性と貯蔵弾性率(E')が得られる。
The surface-treated silica is not particularly limited, but any of wet silica, dry silica, and colloidal silica is preferable. When surface-treating silica, the compound represented by the general formula (I) needs to be in the range of 0.5 to 7% by mass of the amount of silica. If the amount is less than 0.5% by mass, a sufficient surface treatment effect cannot be obtained. If the amount exceeds 7% by mass, the storage elastic modulus tends to decrease and the production of the slurry becomes difficult.
Furthermore, in the present invention, the surface treatment of silica with the compound represented by the general formula (I) requires a heat treatment at 100 ° C. or higher. Specifically, the surface treatment of silica is preferably performed at 150 ° C. or more, more preferably 250 after mixing the polysiloxane compound (silicone oil and modified silicone oil) represented by the general formula (I) using a Henschel mixer or the like. It can be obtained by heat treatment at a temperature of ˜350 ° C. Furthermore, a catalyst such as KOH, (CH 3 ) NOH, (n—C 4 H 9 ) 4 POH, sulfuric acid, hydrochloric acid, or the like may be used during this heat treatment.
In this way, the silicone oil molecules are cleaved by the heat treatment and chemically bonded to the silica, so that the wettability with the rubber molecules is dramatically improved, and the high wear resistance and the storage elastic modulus (E ′) are increased. can get.

本発明においては、(A)工程において、前記の表面処理をしたシリカを水中に分散させてスラリー溶液が製造される。その製造方法は、公知の方法を用いて行なうことができ、特に限定されない。ローター・ステ−タータイプのハイシアーミキサー、高圧ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、コロイドミル等を用いてもよい。例えば、コロイドミルに水と前記表面処理シリカを入れ、高速攪拌することで調製することができる。     In the present invention, in the step (A), the surface-treated silica is dispersed in water to produce a slurry solution. The manufacturing method can be performed using a known method and is not particularly limited. A rotor / stator type high shear mixer, high-pressure homogenizer, ultrasonic homogenizer, colloid mill, or the like may be used. For example, it can be prepared by putting water and the surface-treated silica in a colloid mill and stirring at high speed.

このようにして得られるスラリー溶液の特性としては、(i)水分散スラリー溶液中の充填材の粒度分布は、体積平均粒子径(mv)が25μm以下で、90体積%粒径(D90)が30μm以下であり、かつ(ii)水分散スラリー溶液から乾燥回収した充填材の24M4DBP吸油量が、水中に分散させる前の24M4DBP吸油量の93%以上を保持するように調整されていることが好ましい。ここで、24M4DBP吸油量は、ISO 6894に準拠して測定される値である。
さらに好ましくは、体積平均粒子径(mv)が20μm以下、かつ90体積%粒径(D90)が25μm以下である。粒度が大きすぎるとゴム中の充填材分散が悪化し、補強性、耐摩耗性が悪化することがある。
The properties of the slurry solution thus obtained are as follows: (i) The particle size distribution of the filler in the water-dispersed slurry solution has a volume average particle size (mv) of 25 μm or less and a 90 volume% particle size (D90). It is preferably 30 μm or less, and (ii) the 24M4DBP oil absorption amount of the filler dried and recovered from the water-dispersed slurry solution is adjusted to maintain 93% or more of the 24M4DBP oil absorption amount before being dispersed in water. . Here, the 24M4DBP oil absorption is a value measured according to ISO 6894.
More preferably, the volume average particle diameter (mv) is 20 μm or less, and the 90 volume% particle diameter (D90) is 25 μm or less. If the particle size is too large, the filler dispersion in the rubber may be deteriorated, and the reinforcement and wear resistance may be deteriorated.

他方、粒度を小さくするためにスラリーに過度のせん断力をかけると、充填材のストラクチャーが破壊され、補強性の低下を引き起こす傾向がある。スラリー溶液から乾燥回収した充填材の24M4DBP吸油量が、スラリーに投入する前の充填材の24MDBP吸油量の93%以上であることが好ましい。さらに好ましくは96%以上である。
スラリー溶液における前記シリカの濃度は1〜15質量%が好ましく、さらに2〜10質量%の範囲であることが好ましい。1質量%未満では必要とするスラリー容量が多くなりすぎ、また15質量%以上では、スラリー溶液の粘度が高くなりすぎて、作業上問題が生じる。
On the other hand, when an excessive shearing force is applied to the slurry in order to reduce the particle size, the structure of the filler tends to be destroyed and the reinforcing property tends to be lowered. It is preferable that the 24M4DBP oil absorption amount of the filler recovered by drying from the slurry solution is 93% or more of the 24MDBP oil absorption amount of the filler before being charged into the slurry. More preferably, it is 96% or more.
The concentration of the silica in the slurry solution is preferably 1 to 15% by mass, and more preferably 2 to 10% by mass. If it is less than 1% by mass, the required slurry volume becomes too large, and if it is 15% by mass or more, the viscosity of the slurry solution becomes too high, causing problems in operation.

次に、(B)工程において、前記スラリー溶液と混合されるゴム溶液としては、天然ゴムラテックス及び/又は合成ゴムラテックスが含まれ、また、溶液重合による合成ゴムの有機溶媒溶液も含まれる。この中で、天然ゴムラテックス及び/又は合成ゴムラテックスが好ましい。
天然ゴムラテックスとしては、フィールドラテックス、アンモニア処理ラテックス、遠心分離濃縮ラテックス、酵素で処理した脱蛋白ラテックス、前記のものを組み合わせたものなど、いずれも使用することができる。
合成ゴムラテックスとしては、例えばスチレン−ブタジエン重合体ゴム、ニトリルゴム、ポリクロロプレンゴムなどのラテックスが含まれる。
Next, in the step (B), the rubber solution mixed with the slurry solution includes natural rubber latex and / or synthetic rubber latex, and also includes an organic solvent solution of synthetic rubber by solution polymerization. Of these, natural rubber latex and / or synthetic rubber latex are preferred.
As the natural rubber latex, any of field latex, ammonia-treated latex, centrifugal concentrated latex, deproteinized latex treated with an enzyme, and a combination of the above-mentioned ones can be used.
Examples of the synthetic rubber latex include latexes such as styrene-butadiene polymer rubber, nitrile rubber, and polychloroprene rubber.

前記スラリー溶液と前記ゴム溶液との混合は、例えば、ホモミキサー中に該スラリー溶液を入れ、攪拌しながら、ゴム溶液(例えばラテックス、以下同じ)を滴下する方法や、逆にゴム溶液を攪拌しながら、これに該スラリー溶液を滴下する方法がある。また、一定の流量割合をもったスラリー流とゴム溶液流とを、激しい水力攪拌の条件下で混合する方法などを用いることもできる。
マスターバッチの凝固方法としては、通常と同様、蟻酸、硫酸等の酸や、塩化ナトリウム、塩化アルミニウム等の塩の凝固剤を用いて行われる。また、本発明においては、凝固剤を添加せず、天然ゴムラテックスと前記スラリーとを混合することによって、凝固がなされる場合もある。
The slurry solution and the rubber solution can be mixed, for example, by placing the slurry solution in a homomixer and stirring the rubber solution (for example, latex, the same applies hereinafter) while stirring the rubber solution. However, there is a method of dropping the slurry solution. Also, a method of mixing a slurry flow having a constant flow rate ratio and a rubber solution flow under conditions of vigorous hydraulic stirring can be used.
As a method for coagulating the master batch, it is carried out using a coagulant such as formic acid and sulfuric acid, and a salt such as sodium chloride and aluminum chloride as usual. In the present invention, coagulation may be achieved by mixing natural rubber latex and the slurry without adding a coagulant.

マスターバッチ製造の最終工程として、乾燥が通常行われる。本発明においては、真空乾燥機、エアドライヤー、ドラムドライヤー、バンドドライヤー等の通常の乾燥機を用いることができるが、さらにシリカの分散性を向上させるためには、機械的せん断力をかけながら乾燥を行なうことが好ましい。これにより、ゴムの場合は、加工性、補強性などをより向上することができる。この乾燥は、一般的な混練機を用いて行なうことができるが、工業的生産性の観点から、連続混練機を用いることが好ましい。さらには、同方向回転、あるいは異方向回転の多軸混練押出機を用いることがより好ましい。   Drying is usually performed as the final step of master batch production. In the present invention, a normal dryer such as a vacuum dryer, an air dryer, a drum dryer, or a band dryer can be used. In order to further improve the dispersibility of silica, drying is performed while applying mechanical shearing force. Is preferably performed. Thereby, in the case of rubber | gum, workability, reinforcement, etc. can be improved more. Although this drying can be performed using a general kneader, it is preferable to use a continuous kneader from the viewpoint of industrial productivity. Furthermore, it is more preferable to use a multi-screw kneading extruder that rotates in the same direction or in different directions.

本発明のゴム組成物は、上記の方法で得られたマスターバッチを配合して得られる。
該ゴム組成物には、さらにシランカップリング剤を配合することが好ましい。このシランカップリング剤としては、例えばビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2−トリメトキシシリルエチル)テトラスルフィド、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、2−メルカプトエチルトリメトキシシラン、2−メルカプトエチルトリエトキシシラン、3−トリメトキシシリルプロピル−N、N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピル−N、N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2−トリエトキシシリルエチル−N、N−ジメチルチオカルバモイ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、3−トリエトキシシリルプロピルベンゾリルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、ビス(3−ジエトキシメチルシリルプロピル)テトラスルフィド、3−メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン、ジメトキシメチルシリルプロピル−N、N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、ジメトキシメチル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が挙げられるが、これらの中で補強性改善効果などの点から、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ポリスルフィド及び3−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアジルテトラスルフィドが好適である。これらのシランカップリング剤は一種を単独で用いてもよく、二種以上組み合わせて用いてもよい。
The rubber composition of the present invention is obtained by blending the master batch obtained by the above method.
It is preferable that a silane coupling agent is further added to the rubber composition. Examples of the silane coupling agent include bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (3-triethoxysilylpropyl) trisulfide, bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide, and bis (2-triethoxy). Silylethyl) tetrasulfide, bis (3-trimethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (2-trimethoxysilylethyl) tetrasulfide, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 2-mercaptoethyl Trimethoxysilane, 2-mercaptoethyltriethoxysilane, 3-trimethoxysilylpropyl-N, N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide, 3-triethoxysilylpropyl-N, N-dimethylthioca Vamoyl tetrasulfide, 2-triethoxysilylethyl-N, N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide, 3-trimethoxysilylpropylbenzothiazolyl tetrasulfide, 3-triethoxysilylpropylbenzoyl tetrasulfide, 3-triethoxy Silylpropyl methacrylate monosulfide, 3-trimethoxysilylpropyl methacrylate monosulfide, bis (3-diethoxymethylsilylpropyl) tetrasulfide, 3-mercaptopropyldimethoxymethylsilane, dimethoxymethylsilylpropyl-N, N-dimethylthiocarbamoyltetra Sulfide, dimethoxymethylsilylpropylbenzothiazolyl tetrasulfide, and the like. Among these, bis (( - triethoxysilylpropyl) polysulfide and 3-trimethoxysilylpropyl benzothiazyl tetrasulfide are preferable. These silane coupling agents may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more types.

前記ゴム組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、スコーチ防止剤、ステアリン酸等の通常ゴム業界で用いられる各種薬品を添加することができる。
また、このゴム組成物において、ゴム成分の全体に対して上記マスターバッチにおけるゴム成分を30質量%以上含むことが好ましい。上記マスターバッチに追加して用いられる他のゴム成分としては、通常の天然ゴム及びジエン系合成ゴムが挙げられ、ジエン系合成ゴムとしては、例えばスチレン−ブタジエン共重合体(SBR)、ポリブタジエン(BR)、ポリイソプレン(IR)、ブチルゴム(IIR)、エチレン−プロピレン共重合体及びこれらの混合物などが挙げられる。
Various chemicals usually used in the rubber industry such as a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, an anti-aging agent, an anti-scorching agent, and stearic acid are added to the rubber composition as long as the object of the present invention is not impaired. Can do.
Moreover, in this rubber composition, it is preferable that the rubber component in the said masterbatch is 30 mass% or more with respect to the whole rubber component. Examples of other rubber components used in addition to the master batch include ordinary natural rubber and diene synthetic rubber. Examples of the diene synthetic rubber include styrene-butadiene copolymer (SBR) and polybutadiene (BR). ), Polyisoprene (IR), butyl rubber (IIR), ethylene-propylene copolymer, and mixtures thereof.

本発明のゴム組成物は、タイヤ用途を始め、防振ゴム、ベルト、ホースその他の工業用品等の用途にも用いることができる。特にタイヤ用ゴムとして好適に使用され、例えばトレッドゴム、サイドゴム、プライコーティングゴム、ビードフイラーゴム、ベルトコーティングゴムなどあらゆるタイヤ部材に適用することができる。   The rubber composition of the present invention can be used not only for tire applications but also for applications such as anti-vibration rubber, belts, hoses and other industrial products. In particular, it is suitably used as tire rubber, and can be applied to all tire members such as tread rubber, side rubber, ply coating rubber, bead filler rubber, and belt coating rubber.

次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明は、この例によってなんら限定されるものではない。
各実施例、比較例における各種測定は下記により行なった。
(1)スラリー溶液中のシリカの粒度分布測定(体積平均粒子径(mv)、90体積%粒径(D90))
レーザー回折型粒度分布計(MICROTRAC FRA型)を使用し、水溶媒(屈折率1.33)を用いて測定した。粒子屈折率(Particle refractive index)は全ての測定において1.57を用いた。また、シリカの再凝集を防ぐため、分散後直ちに測定を行った。
(2)シリカの24M4DBP吸油量
ISO 6894に準拠して測定した。
(3)耐摩耗性
ランボーン型摩耗試験機を用い、室温におけるスリップ率40%で摩耗量を測定し、その逆数を、比較例1のゴム組成物を100とする指数で表示した。値が大きいほど質量減少が少なく耐摩耗性は良好である。
(4)貯蔵弾性率(E’)
東洋精機製レオログラフソリッドにより、60℃、52Hzで振幅1%で測定した。
EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by this example.
Various measurements in each example and comparative example were performed as follows.
(1) Measurement of particle size distribution of silica in slurry solution (volume average particle diameter (mv), 90 volume% particle diameter (D90))
A laser diffraction particle size distribution meter (MICROTRAC FRA type) was used, and measurement was performed using an aqueous solvent (refractive index: 1.33). A particle refractive index of 1.57 was used for all measurements. Further, in order to prevent reaggregation of silica, measurement was performed immediately after dispersion.
(2) 24M4DBP oil absorption of silica Measured according to ISO 6894.
(3) Abrasion resistance Using a Ramborn type abrasion tester, the amount of wear was measured at a slip rate of 40% at room temperature, and the reciprocal thereof was expressed as an index with the rubber composition of Comparative Example 1 as 100. The larger the value, the less the weight loss and the better the wear resistance.
(4) Storage elastic modulus (E ')
Measurement was performed at 60 ° C. and 52 Hz with an amplitude of 1% using a Toyo Seiki Rheograph Solid.

<マスターバッチの製造>
実施例1
(A)シリカの表面処理とスラリー溶液の調製
湿式シリカ(ニップシールVN3)に重合度50のポリジメチルシロキサンをシリカに対し3質量%加え、ヘンシェルミキサーを用いて、270℃で30分間激しく攪拌して表面処理されたシリカを得た。
上記の表面処理シリカを5質量%スラリーとなるように水を加え、コロイドミル(ローター径50mm)を用いて8000回転で30分間処理して、均一なスラリーを得た。
(B)ゴムマスターバッチの製造
市販の天然ゴム濃縮ラテックス(濃度60質量%、アンモニア濃度0.7質量%)をゴム濃度が20質量%になるように希釈し、その2000gを攪拌しながら上記スラリー4000gを添加し、pHが4.5になるまでギ酸を加え、凝固ゴムを得た。
凝固ゴムを水分が約30%になるまで脱水し、その後2軸押出機で乾燥し処理シリカ50部のゴムマスターバッチCを得た。
<Manufacture of master batch>
Example 1
(A) Silica Surface Treatment and Preparation of Slurry Solution 3% by mass of polydimethylsiloxane having a polymerization degree of 50 is added to wet silica (nipseal VN3) with respect to silica, and vigorously stirred at 270 ° C. for 30 minutes using a Henschel mixer. A surface-treated silica was obtained.
Water was added so that the above-mentioned surface-treated silica became a 5% by mass slurry, and treated at 8000 rpm for 30 minutes using a colloid mill (rotor diameter 50 mm) to obtain a uniform slurry.
(B) Production of rubber masterbatch Commercially available natural rubber concentrated latex (concentration 60% by mass, ammonia concentration 0.7% by mass) was diluted so that the rubber concentration was 20% by mass, and the above slurry was stirred while stirring 2000 g. 4000 g was added and formic acid was added until the pH reached 4.5 to obtain a solidified rubber.
The coagulated rubber was dehydrated until the water content was about 30%, and then dried with a twin screw extruder to obtain a rubber master batch C having 50 parts of treated silica.

実施例2
実施例1において、ポリジメチルシロキサンを、一般式でXが水素、m=140、n=60のポリシロキサンを用いたこと以外は実施例1と同様の操作を行い、ゴムマスターバッチDを得た。
比較例1
実施例1において、未処理シリカを用いたこと以外は実施例1と同様の操作を行い、ゴムマスターバッチAを得た。
比較例2
実施例1において、シリカに対するポリシロキサン量を、「3質量%」に代え、「10質量%」としたこと以外は実施例1と同様の操作を行い、ゴムマスターバッチBを得た。
Example 2
A rubber masterbatch D was obtained in the same manner as in Example 1 except that polydimethylsiloxane was used in the general formula, where X is hydrogen, m = 140, and n = 60. .
Comparative Example 1
A rubber master batch A was obtained in the same manner as in Example 1 except that untreated silica was used.
Comparative Example 2
In Example 1, rubber masterbatch B was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of polysiloxane with respect to silica was changed to “10% by mass” instead of “3% by mass”.

<ゴム組成物の評価>
比較例3
通常のドライブレンドによりシリカVN3粉末を配合した。すなわち、バンバリーミキサーにより第1表に示す配合に従って配合した後、150℃で30分間加硫してゴム組成物を得た。このものについて、耐摩耗性と貯蔵弾性率(E’)を測定した。結果を第1表に示す。
実施例3,4及び比較例3〜5
実施例1、2及び比較例1,2で得られたシリカ/ゴムマスターバッチA〜Dを、バンバリーミキサーにより第1表に示す配合に従って配合し、150℃で30分間加硫してゴム組成物について、耐摩耗性と貯蔵弾性率(E’)を測定した。結果を第1表に示す。
<Evaluation of rubber composition>
Comparative Example 3
Silica VN3 powder was blended by ordinary dry blending. That is, after blending according to the blending shown in Table 1 with a Banbury mixer, vulcanization was performed at 150 ° C. for 30 minutes to obtain a rubber composition. About this thing, abrasion resistance and storage elastic modulus (E ') were measured. The results are shown in Table 1.
Examples 3 and 4 and Comparative Examples 3 to 5
The silica / rubber master batches A to D obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were blended according to the formulation shown in Table 1 with a Banbury mixer, and vulcanized at 150 ° C. for 30 minutes for a rubber composition. Were measured for wear resistance and storage modulus (E ′). The results are shown in Table 1.

Figure 0004726507
Figure 0004726507

(注)
シリカVN3:東ソ・シリカ(株)製
シランカップリング剤Si69:デグサ社製
老化防止剤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
加硫促進剤DPG:ジフェニルグアジニン
加硫促進剤NS:N−t−ブチル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド
(note)
Silica VN3: Toso Silica Co., Ltd. Silane coupling agent Si69: Degussa anti-aging agent 6C: N- (1,3-dimethylbutyl) -N`-phenyl-p-phenylenediamine vulcanization accelerator DPG : Diphenylguanidine vulcanization accelerator NS: Nt-butyl-2-benzothiazylsulfenamide

上記の結果によれば、本発明におけるシリカ含有ゴムマスターバッチを用いた実施例3,4においては、優れた耐摩耗性と貯蔵弾性率(E')増大の大幅な改良がみられる。これに対して、未処理シリカのマスターバッチを用いた比較例4、及び実施例1においてポリシロキサンを7質量%を超えて添加した比較例5においては貯蔵弾性率E’は大きく低下している。   According to said result, in Example 3, 4 using the silica containing rubber masterbatch in this invention, the outstanding improvement of the abrasion resistance and the storage elastic modulus (E ') increase is seen. On the other hand, in Comparative Example 4 using a master batch of untreated silica and in Comparative Example 5 in which polysiloxane was added in excess of 7% by mass in Example 1, the storage elastic modulus E ′ was greatly reduced. .

ゴムへのシリカの親和性を高め、優れた耐摩耗性と高い貯蔵弾性率(E')を有するゴムマスターバッチの使用により、特にタイヤ等への用途に有用である。

The use of a rubber masterbatch that increases the affinity of silica for rubber and has excellent wear resistance and high storage modulus (E ′) is particularly useful for applications such as tires.

Claims (11)

(A)予め下記一般式(I)
Figure 0004726507
[式中、Xは、水素、フェニル基、アミノ基、メルカプト基及びアルキル基からなる群から選ばれたいずれか一種であり、0≦m≦1000、0≦n≦1000である。]
で表される化合物をシリカ量の0.5〜7質量%用いて、100℃以上の温度で表面処理したシリカを、水中に分散させてスラリー溶液とした後、
(B)当該スラリー溶液と、ゴム溶液とを混合することを特徴とするゴムマスターバッチの製造方法。
(A) The following general formula (I)
Figure 0004726507
[Wherein, X is any one selected from the group consisting of hydrogen, phenyl group, amino group, mercapto group and alkyl group, and 0 ≦ m ≦ 1000 and 0 ≦ n ≦ 1000. ]
Silica surface-treated at a temperature of 100 ° C. or higher using 0.5 to 7% by mass of the compound represented by formula (1) is dispersed in water to form a slurry solution,
(B) The manufacturing method of the rubber masterbatch characterized by mixing the said slurry solution and a rubber solution.
スラリー溶液の特性として、(i)水分散スラリー溶液中のシリカの粒度分布は、体積平均粒子径(mv)が25μm以下で、90体積%粒径(D90)が30μm以下であり、かつ(ii)水分散スラリー溶液から乾燥回収したシリカの24M4DBP吸油量は、水中に分散させる前の24M4DBP吸油量の93%以上保持するものである請求項1記載のゴムマスターバッチの製造方法。   As the characteristics of the slurry solution, (i) the particle size distribution of silica in the water-dispersed slurry solution has a volume average particle size (mv) of 25 μm or less, a 90 volume% particle size (D90) of 30 μm or less, and (ii 2. The method for producing a rubber masterbatch according to claim 1, wherein the 24M4DBP oil absorption amount of silica dried and recovered from the aqueous dispersion slurry solution is maintained at 93% or more of the 24M4DBP oil absorption amount before being dispersed in water. ゴム溶液が、天然ゴムラテックス及び/又は合成ゴムラテックスである請求項1又は2に記載のゴムマスターバッチの製造方法。 The method for producing a rubber masterbatch according to claim 1 or 2, wherein the rubber solution is natural rubber latex and / or synthetic rubber latex. シリカが、湿式シリカ、乾式シリカ、コロイダルシリカのいずれかである請求項1〜3に記載のゴムマスターバッチの製造方法。   The method for producing a rubber masterbatch according to claims 1 to 3, wherein the silica is any one of wet silica, dry silica, and colloidal silica. 凝固後のゴムマスターバッチを乾燥させる工程で、機械的せん断力をかけながら乾燥を行う請求項1〜4のいずれかに記載のゴムマスターバッチの製造方法。   The method for producing a rubber masterbatch according to any one of claims 1 to 4, wherein drying is performed while applying mechanical shearing force in the step of drying the rubber masterbatch after coagulation. 連続混練機を用いて乾燥を行う請求項5に記載のゴムマスターバッチの製造方法。   The manufacturing method of the rubber masterbatch of Claim 5 which performs drying using a continuous kneader. 連続混練機が複軸混練押出機である請求項6記載のゴムマスターバッチの製造方法。   The method for producing a rubber masterbatch according to claim 6, wherein the continuous kneader is a double-screw kneading extruder. 請求項1〜7のいずれかに記載の方法により製造されたゴムマスターバッチ。   The rubber masterbatch manufactured by the method in any one of Claims 1-7. 請求項8に記載のゴムマスターバッチを用いたゴム組成物。   A rubber composition using the rubber master batch according to claim 8. さらに、シランカップリング剤を含む請求項9記載のゴム組成物。   Furthermore, the rubber composition of Claim 9 containing a silane coupling agent. 請求項10に記載のゴム組成物を用いたタイヤ。

A tire using the rubber composition according to claim 10.

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