JP4782487B2 - ハイブリッドフィラーと、それを用いたゴム組成物および樹脂組成物 - Google Patents

ハイブリッドフィラーと、それを用いたゴム組成物および樹脂組成物 Download PDF

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Description

本発明は、ゴム製品や樹脂製品の成形加工に用いられるハイブリッドフィラーと、このハイブリッドフィラーを含有するゴム組成物および樹脂組成物とに関する。
ゴム中に、補強剤としてのシリカを配合する方法としては、例えば、バンバリーミキサ、オープンロール、ニーダーなどを用いて混練する、いわゆる混練法が採用されている。
しかし、シリカは、その表面にシラノール基を有しており、親水性を示すことから、一般に疎水性を示すゴムとの親和性が低い。しかも、シリカは、自己凝集性が強いことから、ゴム中にシリカを均一に分散させることは容易ではない。
一方、特許文献1には、水ガラスとゴムラテックスとの混合物を、酸を用いて共同沈殿させることにより、粗粒状の加硫可能な混合物を製造する方法が提案されている。
また、特許文献2には、エチレン基をもつゴム本体と、このゴム本体に結合して、末端にシラノールのピリジニウム塩をもつ側鎖とからなる有機−無機ハイブリッド体が、非特許文献1には、水ガラスから調製されたケイ酸と、2−ビニルピリジン−スチレン−ブタジエン共重合体ゴムとを用いて複合化されたゴム(ケイ酸PSBR)が、それぞれ記載されており、これらのゴムが、低ヒステリシス損失といった特性を有することが示されている。
特開昭47−1090号公報 特開平11−255843号公報 「水ガラスを用いた複合化 − ケイ酸2−ビニルピリジニウム−スチレン−ブタジエン共重合体ゴムの調製および物性」、高分子論文集(Kobunshi Ronbunshu)、59巻、1号、p.15〜20(2002年1月)
しかるに、特許文献1に記載の方法により得られる加硫可能な混合物は、粒子径が2〜3mm程度の粗粒状物であって、例えば、この混合物を、原料ゴム中に補強剤として配合させる場合には、均一な分散状態を得るために、あらかじめ、粉砕などによって上記混合物の粒子径を小さくする必要がある。それゆえ、上記の加硫可能な混合物を使用するには、余分の手間やコストがかかる。
一方、特許文献2に記載の有機−無機ハイブリッド体や、非特許文献1に記載のケイ酸PSBRは硬度が高く、しかも、分子中にピリジニウム基を有することから、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)などの汎用の原料ゴムとの間に、大きな極性の差異が生じている。それゆえ、上記の有機−無機ハイブリッド体やケイ酸PSBRを、ドライブレンドによって、原料ゴム中に均一に分散させることは困難である。さらに、上記の有機−無機ハイブリッド体やケイ酸PSBRは、原料ゴム中で凝集体として存在しやすく、この凝集体は、ゴム成形体の内部に破壊を生じさせる起点となることから、ゴム製品の機械的強度が低下するという不具合を招くおそれがある。
そこで、本発明の目的は、原料ゴムや熱可塑性樹脂中での分散性が良好で、ゴム製品や樹脂製品の機械的強度や、ヒステリシス損失、耐摩耗性などの機械的特性を向上させる効果に優れたハイブリッドフィラーと、機械的強度や上記の機械的特性に優れたゴム製品または樹脂製品を得るためのゴム組成物または樹脂組成物とを提供することである。
上記目的を達成するために、本発明は、
(1)分子鎖の末端にアミノ基を有するアミノ変性ゴムと、水ガラスとを含む配合ラテックスを、酸または塩により凝固させて得られることを特徴とする、ハイブリッドフィラー、
(2)前記アミノ変性ゴムのアミノ基の含有量が、0.5〜20重量%であることを特徴とする、前記(2)に記載のハイブリッドフィラー、
)前記アミノ変性ゴムが、アミノ変性ジエン系ゴムであることを特徴とする、前記(1)または(2)に記載のハイブリッドフィラー、
)前記ジエン系ゴムが、スチレンとブタジエンとの共重合体であることを特徴とする、前記()に記載のハイブリッドフィラー、
)前記水ガラスから生成されるケイ酸成分を、SiO換算量として、前記アミノ変性ゴム100重量部に対して、1〜90重量部含有することを特徴とする、前記(1)〜()のいずれかに記載のハイブリッドフィラー、
)原料ゴムと、前記原料ゴム中に分散された前記(1)〜()のいずれかに記載のハイブリッドフィラーとを含むゴム組成物であって、前記ハイブリッドフィラーの配合割合が、前記ゴム組成物全体に対して3〜85重量%であることを特徴とする、ゴム組成物、
)熱可塑性樹脂と、前記熱可塑性樹脂中に分散された前記(1)〜()のいずれかに記載のハイブリッドフィラーとを含む樹脂組成物であって、前記ハイブリッドフィラーの配合割合が、前記樹脂組成物全体に対して3〜85重量%であることを特徴とする、樹脂組成物、
を提供するものである。
本発明のハイブリッドフィラーは、極めて微細な粉末として生成することから、粉砕などの処理を経ることなく、そのままの状態で配合させることにより、原料ゴム中において、均一に分散させることができる。
なお、特許文献2に記載のケイ酸PSBRは、複合化の処理条件などによっては、粒状から粉末状の形態で得られることから、これを直接に、原料ゴムに配合させることができるものの、上述のとおり、ケイ酸PSBRは、原料ゴム中に、直径2〜3mm程度の凝集体を生じさせることがあり、ゴム製品の機械的強度の低下を招く原因となる。また、ケイ酸PSBRには、未反応のピリジンモノマーが微量に残存していることがあり、このピリジンモノマーによって臭気を生じるという不具合もある。
これに対し、本発明のハイブリッドフィラーは、上述のとおり、極めて微細な粉末として生成するものであることから、原料ゴムなどに混合しても、肉眼で確認し得る程度の凝集体が生じない。また、ハイブリッドフィラー中にピリジンモノマーを残留させることがなく、臭気を生じるという不具合を防止することができる。しかも、本発明のハイブリッドフィラーは、ゴム粒子の表面にケイ酸成分(シリカ)が極めて微細な状態で高度に分散した状態となっていることから、例えば、シリカ微粒子を分散させる通常のシリカ配合系のゴム組成物または樹脂組成物とは異なり、フィラー・補強剤の配合量を抑制しつつ、優れた補強効果を発揮させることができる。
また、本発明のハイブリッドフィラーを含有するゴム組成物や樹脂組成物を用いて、成型加工することにより、得られたゴム製品または樹脂製品についての機械的強度や、ヒステリシス損失などの機械的特性を優れたものとすることができる。すなわち、本発明のハイブリッドフィラーは、ゴム組成物または樹脂組成物用のフィラー・補強剤として好適である。
本発明のハイブリッドフィラーは、アミノ変性ゴムと、水ガラスとを含む配合ラテックスを、酸または塩により凝固させたものである。
アミノ変性ゴムは、分子中に、通常、分子鎖の末端に、アミノ基を有しているゴムである。また、上記アミノ基は、水ガラスから生成されるケイ酸成分(シラノール基)と相互作用を示す官能基である。
アミノ変性ゴムのラテックスを、水ガラスとの共存下で酸または塩により凝固させたときには、平均粒径(50%粒径)が0.1〜0.5mm程度の、微粉末状のハイブリッドフィラーが生成される。
上記アミノ変性ゴムのゴム(アミノ変性ゴムのうち、アミノ基を除いた部分)としては、例えば、SBR(スチレンとブタジエンとの共重合体;スチレン−ブタジエンゴム)、SBIR(スチレンとイソプレンとブタジエンとの共重合体)、MSBR(α−メチルスチレンとブタジエンとの共重合体)、p−メチルスチレンとイソブチレンとの共重合体の臭素化物、NBR(アクリロニトリルとブタジエンとの共重合体;アクリロニトリル−ブタジエンゴム)、NBIR(アクリロニトリルとブタジエンとイソプレンとの共重合体)、NIR(アクリロニトリルとイソプレンとの共重合体)、IR(イソプレンゴム)、IIR(イソブテンとイソプレンとの共重合体;ブチルゴム)、BR(ブタジエンゴム)、CR(クロロプレンゴム)、EPDM(エチレンとプロピレンとジエンとの共重合体)などが挙げられる。なかでも、好ましくは、SBR、NBR、IR、IIR、BRなどのジエン系ゴムが挙げられ、より好ましくは、SBRが挙げられる。
アミノ変性ゴムのアミノ基含有量(アミノ変性ゴムのゴム分子全体に占めるアミノ基(−NH2)の重量割合)は、好ましくは、0.5重量%以上、より好ましくは、2重量%以上、さらに好ましくは、2〜20重量%である。
上記アミノ基含有量が0.5重量%を下回るときは、水ガラスから生成されるケイ酸成分(シラノール基)と相互作用する部位が少なくなり、その結果、上記ハイブリッドフィラーに所望の特性を付与できなくなったり、ゴム製品または樹脂製品の機械的強度や機械的特性を向上させる効果が不十分になったりするおそれがある。逆に、上記アミノ基含有量が20重量%を上回るときは、ゴム中にケイ酸成分(シリカ)が混入されにくくなったり、ケイ酸成分(シリカ)の分散不良が生じやすくなったりするおそれがある。
上記アミノ変性ゴムは、本発明の作用効果を損なうことがない範囲において、さらに、その分子中に、カルボキシル基、カルバモイル基、N−ヒドロキシメチルカルバモイル基またはエポキシ基を有していてもよい。
上記の、分子中にカルボキシル基を有するアミノ変性ゴムのうち、アミノ基を除いた部分としては、例えば、XSBR(カルボキシル化されたスチレンとブタジエンとの共重合体)、XNBR(カルボキシル化されたアクリロニトリルとブタジエンとの共重合体)、XBR(カルボキシル化されたブタジエンゴム)、XCR(カルボキシル化されたクロロプレンゴム)などが挙げられ、好ましくは、XSBRが挙げられる。
上記の、分子中にカルバモイル基またはN−ヒドロキシメチルカルバモイル基を有するアミノ変性ゴムは、分子中に、アミノ基と、カルバモイル基またはN−ヒドロキシメチルカルバモイル基とを有するゴムであって、具体的には、例えば、アミノ−アミド変性SBR、アミノ−アミド変性XSBRなどが挙げられる。
上記の、分子中にエポキシ基を有するアミノ変性ゴムのうち、アミノ基を除いた部分としては、例えば、ENR(エポキシ化天然ゴム)などが挙げられる。
上記アミノ変性ゴムは、上記例示のもののなかでも、特に好ましくは、アミノ変性XSBRである。
水ガラスは、通常、下記式で示される組成で表される。
Na2O・nSiO2・mH2
上記係数nは、SiO2/Na2Oの分子比で示される値であって、一般にモル比と呼ばれる(JIS K 1408-1966)に規定の範囲である。この係数nは、特に限定されないが、好ましくは、2.1〜3.1であり、より好ましくは、3.1である。上記係数nが3.1であるときは、水ガラス中のケイ酸成分の含有量(SiO2換算量)が多くなることから、ゴムとの複合化処理の効率が向上する。
なお、一般に、上記係数nが3.1である水ガラスは、水ガラス3号として市販されている。本発明に使用可能な水ガラスは、これに限定されるものではなく、例えば、JIS K 1408に規定の1〜3号水ガラスや、その他各種のグレード品を使用することができる。
水ガラスの配合量は、水ガラスから生成されるケイ酸成分についての、ハイブリッドフィラー中での含有量(SiO2換算量)が、後述する範囲となるように設定すればよい。
ハイブリッドフィラー中での、水ガラスから生成されるケイ酸成分の含有量(SiO2換算量)は、アミノ変性ゴム100重量部に対して、1〜50重量部、好ましくは、3〜40重量部、より好ましくは、5〜35重量部である。ケイ酸成分の含有量(SiO2換算量)が、アミノ変性ゴム分100重量部に対して1重量部を下回ると、水ガラスの配合に伴う効果が得られにくくなる。逆に、ケイ酸成分の含有量(SiO2換算量)が、アミノ変性ゴム分100重量部に対して50重量部を上回ると、アミノ変性ゴムとの相互作用に関わらない水ガラスが生じることから、水ガラスが無駄になる。
配合ゴムラテックスを凝固させるための酸としては、例えば、硫酸、塩酸などが挙げられ、好ましくは、硫酸が挙げられる。
また、配合ゴムラテックスを凝固させるための塩としては、例えば、金属塩、より詳しくは、例えば、硝酸カルシウム、塩化カルシウムなどのカルシウム塩などが挙げられる。なお、これに限定されないが、塩の価数は、好ましくは、2価または3価である。
本発明のハイブリッドフィラーは、アミノ変性ゴムのラテックスと、水ガラスとを配合して、配合ラテックスを調製した後、得られた配合ラテックスに酸または塩を配合して、配合ラテックスを凝固させることにより、得ることができる。
アミノ変性ゴムラテックスのゴム固形分濃度は、特に限定されず、取扱性の観点から適宜設定すればよい。通常、ゴム固形分濃度は、30〜60重量%に設定するのが適当である。
配合ラテックスへの酸または塩の配合は、配合ラテックスを撹拌しながら、酸、塩またはこれらの水溶液をゆっくりと滴下させることが好ましい。
配合ラテックスに酸または塩を配合する際の条件としては、特に限定されないが、例えば、配合ラテックスの温度は、好ましくは、0〜90℃であり、より好ましくは、30〜60℃である。
本発明のゴム組成物は、原料ゴムと、上記原料ゴム中に分散された上記ハイブリッドフィラーと、さらに必要に応じて、架橋剤とを含むものである。
また、本発明の樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と、上記熱可塑性樹脂中に分散された上記ハイブリッドフィラーとを含むものである。
原料ゴムとしては、例えば、SBR、SBIR、MSBR、NBR、NBIR、NIR、IR、IIR、BR、CR、EPDMなどのゴムが挙げられる。なかでも、好ましくは、SBRが挙げられる。
また、熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル,ポリ酢酸ビニル,ポリ塩化ビニリデン、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアリレートなどの、種々の熱可塑性樹脂が挙げられる。
架橋剤としては、ゴムを加硫させたり、加硫を促進させたりするための、種々の薬剤が挙げられる。これら架橋剤は、上記ゴム組成物を形成する原料ゴムの種類に応じて、適宜選択して使用すればよい。
上記ゴム組成物または上記樹脂組成物における上記ハイブリッドフィラーの配合割合は、特に限定されず、所望の補強効果に応じて、適宜設定すればよいが、一般的には、上記ハイブリッドフィラーの配合割合は、ゴム組成物または樹脂組成物全体に対して、好ましくは、3〜85重量%であり、より好ましくは、10〜50重量%である。
上記ゴム組成物および上記樹脂組成物において、上記ハイブリッドフィラーは、ドライブレンドによって、原料ゴムまたは熱可塑性樹脂と混合させればよい。ドライブレンドの方法については、特に限定されず、例えば、バンバリーミキサ、オープンロール、ラボプラストミルなどの混練機や、1軸、2軸などの押出機を用いて、常法に従って混練すればよい。
また、上記ゴム組成物および上記樹脂組成物には、カップリング剤を配合してもよい。カップリング剤としては、特に限定されず、種々のカップリング剤が挙げられるが、なかでも、好ましくは、シランカップリング剤や、チタン系、アルミニウム系などのカップリング剤が挙げられ、より好ましくは、シランカップリング剤が挙げられる。
次に、本発明を実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。
実施例および比較例に使用する成分は、次のとおりである。
・アミノ変性XSBRラテックス:全固形分43%、アミノ基含有量0.5〜5重量%、カルボキシル基含有量(アミノ変性XSBRのゴム分子全体に占めるカルボキシル基の重量割合)約0.5〜4重量%、商品名「Nipol LX407K3」、日本ゼオン(株)製
・非油展SBR:非油展の乳化重合SBR、商品名「Nipol 1502」、日本ゼオン(株)製
・カルボキシル化PSBRラテックス:カルボキシ変性PSBRラテックス、全固形分36.0%、ブタジエン:スチレン:ビニルピリジン=70:15:15(単量体単位の重量比)、カルボキシル基の含有量(カルボキシル化PSBRのゴム分子全体に占めるカルボキシル基の重量割合)0.5〜4重量%、商品名「Nipol LX603」、日本ゼオン(株)製
・NR:NRラテックス(ハイアンモニアタイプ、ゴム分60%)のゴム分を2N−硫酸で凝固させた未加硫ゴム
・ENR:エポキシ化率25%の未加硫エポキシ化天然ゴム
・水ガラス:水ガラス3号(Na2O・nSiO2・mH2O、n=3.2)、ケイ酸成分(シリカ)の含有量(SiO2換算量)28%相当、富士化学(株)製
・粉末硫黄:粉末状(200メッシュ)の硫黄
・加硫促進剤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(CBS)、商品名「ノクセラーCZ」、大内新興化学工業(株)製
・加硫促進剤D:商品名「ソクシノールD」、住友化学(株)製
・シリカ微粒子:商品名「ニプシル(Nipsil)AQ」、東ソー・シリカ(株)製
・シランカップリング剤:商品名「Si−266」、信越化学工業(株)製
<ハイブリッドフィラーおよびゴム組成物の製造>
実施例1
アミノ変性XSBRラテックスと水ガラスとを、前記水ガラスから生成されるケイ酸成分の量(SiO2換算量)が前記アミノ変性XSBR分100重量部に対して10重量部となるように配合して、1時間撹拌することにより、配合ラテックスを得た。
次いで、上記配合ラテックスを2N−硫酸中にゆっくりと滴下し、こうして得られた凝固物を、一昼夜、蒸留水に浸漬させて、洗浄した。なお、上記蒸留水は、数回交換した。
さらに、上記凝固物を、60℃で数時間〜2日間かけて乾燥させることにより、粉末状のハイブリッドフィラー(ケイ酸−アミノ変性XSBR)を得た。得られたハイブリッドフィラー中のケイ酸成分(シリカ)の含有量を、熱重量測定装置(TGA)で測定したところ、SiO2換算量で9.8重量%であった。
次に、非油展SBR100重量部に対して、上記ハイブリッドフィラーを11重量部配合し、さらに、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、粉末硫黄および加硫促進剤(CBS,DPG)を、表1に示す割合で配合して、混練機(混練試験装置ミックスラボ、(株)モリヤマ製)にて混練することにより、配合ゴム(ゴム組成物)を得た。
また、この配合ゴムをシート状に成形して、170℃で12分間、プレス加硫することにより、加硫ゴムシートを得た。
実施例2
非油展SBR100重量部に対する、上記ハイブリッドフィラー(ケイ酸−アミノ変性XSBR)の配合量を33重量部とし、さらに、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、粉末硫黄および加硫促進剤(CBS,DPG)の配合量を、表1に示す割合としたこと以外は、実施例1と同様にして、配合ゴムを得た。また、この配合ゴムをシート状に成形して、170℃で12分間、プレス加硫することにより、加硫ゴムシートを得た。
実施例3
非油展SBR100重量部に対する、上記ハイブリッドフィラー(ケイ酸−アミノ変性XSBR)の配合量を55重量部とし、さらに、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、粉末硫黄および加硫促進剤(CBS,DPG)の配合量を、表1に示す割合としたこと以外は、実施例1と同様にして、配合ゴムを得た。また、この配合ゴムをシート状に成形して、170℃で12分間、プレス加硫することにより、加硫ゴムシートを得た。
実施例4
NR100重量部に対して、実施例1で作製したのと同じハイブリッドフィラー(ケイ酸−アミノ変性XSBR)33重量部を配合し、さらに、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、粉末硫黄および加硫促進剤(CBS,DPG)を、表1に示す割合で配合して、混練機(前出)にて混練することにより、配合ゴムを得た。また、この配合ゴムをシート状に成形して、170℃で12分間、プレス加硫することにより、加硫ゴムシートを得た。
実施例5
ENR100重量部に対して、実施例1で作製したのと同じハイブリッドフィラー(ケイ酸−アミノ変性XSBR)33重量部を配合し、さらに、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、粉末硫黄および加硫促進剤(CBS,DPG)を、表1に示す割合で配合して、混練機(前出)にて混練することにより、配合ゴムを得た。また、この配合ゴムをシート状に成形して、170℃で12分間、プレス加硫することにより、加硫ゴムシートを得た。
比較例1
カルボキシル化PSBRラテックスと水ガラスとを、前記水ガラスから生成されるケイ酸成分の量(SiO2換算量)が前記カルボキシル化PSBR分100重量部に対して10重量部となるように配合して、1時間撹拌することにより、配合ラテックスを得た。
次いで、上記配合ラテックスを2N−硫酸中にゆっくりと滴下し、こうして得られた凝固物を、一昼夜、イオン交換水に浸漬させて、洗浄した。なお、上記イオン交換水は、数回交換した。
さらに、上記凝固物を、水絞りロールで水洗しながら、薄いシート状に成形し、40℃のオーブン中で乾燥させることにより、未加硫ゴム(ケイ酸−カルボキシル化PSBR)を得た。
なお、この未加硫のケイ酸−カルボキシル化PSBRは、凝固させる際のハンドリング次第で、混練や成形が可能な未加硫ゴムとして得られるだけでなく、粉末状のフィラーとしても得ることができる。また、上記未加硫ゴム中のケイ酸成分(シリカ)の含有量は、SiO2換算量で、約10重量%であった。
次に、上記未加硫のケイ酸−カルボキシル化PSBR30重量部と、非油展SBR100重量部との混合物に対して、シリカ微粒子、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、粉末硫黄および加硫促進剤(CBS,DPG)を、表1に示す割合で配合して、混練機(前出)にて混練することにより、配合ゴムを得た。また、この配合ゴムをシート状に成形して、170℃で12分間、プレス加硫することにより、加硫ゴムシートを得た。
比較例2
アミノ変性XSBRラテックスを2N−硫酸中にゆっくりと滴下し、こうして得られた凝固物を、一昼夜、イオン交換水に浸漬させて、洗浄した。なお、上記イオン交換水は、数回交換した。次いで、上記凝固物を水絞りロールで水洗しながら、薄いシート状に成形し、40℃のオーブン中で乾燥させることにより、未加硫のアミノ変性XSBRを得た。
次に、上記未加硫のアミノ変性XSBR30重量部と、非油展SBR100重量部との混合物に対して、シリカ微粒子、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、粉末硫黄および加硫促進剤(CBS,DPG)を、表1に示す割合で配合して、混練機(前出)にて混練することにより、配合ゴムを得た。また、この配合ゴムをシート状に成形して、170℃で12分間、プレス加硫することにより、加硫ゴムシートを得た。
比較例3
NR100重量部と、比較例2で作製したのと同じ未加硫のアミノ変性XSBR30重量部との混合物に対して、シリカ微粒子、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、粉末硫黄および加硫促進剤(CBS,DPG)を、表1に示す割合で配合して、混練機(前出)にて混練することにより、配合ゴムを得た。また、この配合ゴムをシート状に成形して、170℃で12分間、プレス加硫することにより、加硫ゴムシートを得た。
比較例4
ENR100重量部と、比較例2で作製したのと同じ未加硫のアミノ変性XSBR30重量部との混合物に対して、シリカ微粒子、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、粉末硫黄および加硫促進剤(CBS,DPG)を、表1に示す割合で配合して、混練機(前出)にて混練することにより、配合ゴムを得た。また、この配合ゴムをシート状に成形して、170℃で12分間、プレス加硫することにより、加硫ゴムシートを得た。
比較例5
非油展SBR100重量部と、比較例2で作製したのと同じ未加硫のアミノ変性XSBR10重量部との混合物に対して、シリカ微粒子、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、粉末硫黄および加硫促進剤(CBS,DPG)を、表1に示す割合で配合して、混練機(前出)にて混練することにより、配合ゴムを得た。また、この配合ゴムをシート状に成形して、170℃で12分間、プレス加硫することにより、加硫ゴムシートを得た。
比較例6
非油展SBR100重量部と、比較例2で作製したのと同じ未加硫のアミノ変性XSBR50重量部との混合物に対して、シリカ微粒子、シランカップリング剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、粉末硫黄および加硫促進剤(CBS,DPG)を、表1に示す割合で配合して、混練機(前出)にて混練することにより、配合ゴムを得た。また、この配合ゴムをシート状に成形して、170℃で12分間、プレス加硫することにより、加硫ゴムシートを得た。
実施例1〜5におけるハイブリッドフィラーおよび配合ゴムと、比較例1〜6における未加硫ゴムおよび配合ゴムとについての組成を、表1および表2に示す。
Figure 0004782487
Figure 0004782487
<加硫ゴムシートの評価>
各実施例および比較例で得られた加硫ゴムシートについて、下記の物性を評価した。
(1) 機械的強度
JIS K 6251「加硫ゴムの引張試験方法」に準拠して、100%伸び時の引張応力M100(MPa)、引張強さTB(MPa)および切断時伸びEB(%)を測定した。測定には、加硫ゴムシートをくり抜いて得られた試験片(ダンベル3号形)を使用し、測定条件は、温度23℃、引張速度500mm/分とした。
(2) 硬さ
JIS K 6253「加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの硬さ試験方法」に準拠して、加硫ゴムシートのデュロメータ硬さ(タイプA)を測定した。
(3) ヒステリシス損失
加硫ゴムシートを打ち抜いて得られた試験片(ダンベル3号形)の伸びが100%になるまで引っ張った後、元に戻す操作を3回繰り返して、1回目および3回目の引張−復元操作におけるそれぞれのヒステリシスループに基づいて、ヒステリシス損失(%)を算出した。
(4) 摩耗指数
JIS K 6264(1993)「加硫ゴムの摩耗試験方法」に規定の「ランボーン摩耗試験」に従って、測定温度40℃、負荷荷重2.5kg重(約24.5N)、スリップ率40%、落砂量20g/分、試験時間4分の条件で、加硫ゴムシート打ち抜いて得られた試験片の単位時間当たりの摩耗容積T(容積損失量;cm3/分)と、標準試験片(JIS K 6264に規定のもの。)の単位時間当たりの摩耗容積S(cm3/分)と、を測定した。次いで、下記式より、摩耗抵抗指数I(ランボーン指数)を算出した。摩耗抵抗指数が大きいものほど、耐摩耗性に優れている。
摩擦抵抗指数I=S/T×100
(5) 凝集体の有無
各実施例および比較例で得られた加硫ゴムシートから、それぞれ、厚さ約0.05mmの薄層シートを切り出して、光学顕微鏡(30倍)により目視で観察することにより、ゴム中にSiO2分の凝集体が存在しているか否かを確認した。
また、上記加硫ゴムシートから切り出された厚さ30〜50nmのサンプルを、透過型電子顕微鏡(TEM)で観察することにより、ゴム中でのケイ酸成分(シリカ)凝集体の大きさ(μm)やドメイン(海−島構造の島部をなすケイ酸成分(シリカ)領域)の大きさ(μm)を測定した。
<ハイブリッドフィラーおよび未加硫ゴムの評価>
ピリジン臭の有無
実施例1〜5で得られたハイブリッドフィラー(ケイ酸−アミノ変性XSBR)、比較例1で得られた未加硫ゴム(ケイ酸−カルボキシル化PSBR)、および、比較例2〜6で得られた未加硫のアミノ変性XSBRについて、それぞれ、ピリジンの臭気の有無を確認した。
以上の結果を表3および表4に示す。
Figure 0004782487
Figure 0004782487
表3および表4より明らかなように、実施例1〜5で得られたハイブリッドフィラー(ケイ酸−アミノ変性XSBR)は、ゴム組成物中でのハイブリッドフィラーの分散性が極めて良好であって、比較例1〜6のゴム組成物に対して、顕著な差異が観察された。
さらに、実施例1〜5で得られたハイブリッドフィラーを用いることにより、従来のシリカ配合系によるゴム組成物(比較例2〜6)に比べて、高モジュラス、高ヒステリシス損失であり、かつ、耐摩耗性にも優れたゴム組成物を得ることができた。
また、実施例1〜5で得られたハイブリッドフィラーを用いることにより、ピリジンの臭気を防止することができ、この作用効果については、ケイ酸−カルボキシル化PSBRを用いた比較例1に比べて、顕著であった。

Claims (7)

  1. 分子鎖の末端にアミノ基を有するアミノ変性ゴムと、水ガラスとを含む配合ラテックスを、酸または塩により凝固させて得られることを特徴とする、ハイブリッドフィラー。
  2. 前記アミノ変性ゴムのアミノ基の含有量が、0.5〜20重量%であることを特徴とする、請求項1に記載のハイブリッドフィラー。
  3. 前記アミノ変性ゴムが、アミノ変性ジエン系ゴムであることを特徴とする、請求項1または2に記載のハイブリッドフィラー。
  4. 前記ジエン系ゴムが、スチレンとブタジエンとの共重合体であることを特徴とする、請求項に記載のハイブリッドフィラー。
  5. 前記水ガラスから生成されるケイ酸成分を、SiO換算量として、前記アミノ変性ゴム100重量部に対して、1〜90重量部含有することを特徴とする、請求項1〜のいずれかに記載のハイブリッドフィラー。
  6. 原料ゴムと、前記原料ゴム中に分散された請求項1〜のいずれかに記載のハイブリッドフィラーとを含むゴム組成物であって、
    前記ハイブリッドフィラーの配合割合が、前記ゴム組成物全体に対して3〜85重量%であることを特徴とする、ゴム組成物。
  7. 熱可塑性樹脂と、前記熱可塑性樹脂中に分散された請求項1〜のいずれかに記載のハイブリッドフィラーとを含む樹脂組成物であって、
    前記ハイブリッドフィラーの配合割合が、前記樹脂組成物全体に対して3〜85重量%であることを特徴とする、樹脂組成物。
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