JP5219235B2 - Natural rubber mastication method - Google Patents
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Description
本発明は、天然ゴムの素練り方法に関し、詳しくは製品、特にはタイヤの性能の劣化を招くことなく天然ゴムの素練り効率の向上を図ることができる天然ゴムの素練り方法に関する。 The present invention relates to a natural rubber mastication method, and more particularly to a natural rubber mastication method capable of improving the efficiency of mastication of natural rubber without deteriorating the performance of products, particularly tires.
一般的に、天然ゴムは、合成ゴムと比較して分子量が大きいため、ゴム製品工場において各種配合剤を均一に混練りすることが難しいことから、天然ゴムを少量の素練り促進剤と共に混練りし、ゴム分子量を適度な大きさに下げる操作が必要となる。この操作を、「素練り」という。 In general, natural rubber has a higher molecular weight than synthetic rubber, so it is difficult to uniformly knead various compounding agents in a rubber product factory. Therefore, natural rubber is kneaded with a small amount of a kneading accelerator. However, an operation for lowering the rubber molecular weight to an appropriate size is required. This operation is called “scouring”.
素練りする場合、練りが促進されるに伴って熱が発生し、練られているゴム配合物の温度が上昇する。この温度の上昇に伴って生じるゴム焼け等の問題を回避する目的で、通常、天然ゴムをバンバリーミキサに投入した後、しゃく解剤(素練り促進剤)が添加されている。 When kneading, heat is generated as the kneading is promoted, and the temperature of the kneaded rubber compound rises. For the purpose of avoiding problems such as rubber burning caused by the increase in temperature, a peptizer (peptizer) is usually added after natural rubber is charged into a Banbury mixer.
しかし、バンバリーミキサ自体の冷却効率だけでは、天然ゴムの混練物の温度上昇を十分に抑えることができないため、通常では、1〜3分でバンバリーミキサからアンダーローラへ落下させ、取り出す工程を複数回繰り返して多ステージとすることが一般的である。 However, since the temperature rise of the natural rubber kneaded product cannot be sufficiently suppressed only by the cooling efficiency of the Banbury mixer itself, the process of dropping from the Banbury mixer to the under roller in one to three minutes and taking it out is usually performed several times. It is common to repeat the process in multiple stages.
かかる素練りが終了した後は、原料天然ゴムにカーボンブラック、加硫剤、オイル等を添加してバンバリーミキサ等で混練する。この混合練りには各種の混練方法が知られている。一般的な混合練り手順は、第1ステップとして、原料ゴムと加硫剤を除くゴム配合剤とをバンバリーミキサで混練するノンプロ練りが行われ、次いで、第2ステップとして、このノンプロ練りのゴムを上記バンバリーミキサから排出して十分に冷却した後に、この冷却したゴムをバンバリーミキサに移し替え、加硫剤を含むゴム配合剤を添加して更に混練するプロ練りが行われる。ここで、ノンプロ練りは、カーボンブラック等の分散を十分に行うことを目的とするものであり、また、プロ練りは主に加硫剤等の分散を十分に行うことを目的とするものである(特許文献1)。
トラックバス用ラジアルタイヤ(TBR)や建設車両用ラジアルタイヤ(OR)においては、トレッドゴムの耐摩耗性の向上を図るために高補強性カーボンブラックが適用され、その結果、プロ練りゴムの粘度が高くなり、このことが精錬工程から押出工程までの生産性を低下させる原因となっていた。 For truck and bus radial tires (TBR) and construction vehicle radial tires (OR), high-reinforcing carbon black is applied to improve the wear resistance of the tread rubber. This increased the productivity from the refining process to the extrusion process.
プロ練りゴムの粘度を低く抑えるために、素練り工程においてカーボンブラックを多量に、例えば、ゴム分100質量部に対し10〜20質量部投入し、これにより練り工程を削減できることは知られていたが、タイヤの性能、特には耐摩耗性が確保できないため、実用化には至っていなかった。 In order to keep the viscosity of the professional kneaded rubber low, it has been known that a large amount of carbon black is added in the kneading process, for example, 10 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber, thereby reducing the kneading process. However, since the performance of the tire, particularly the wear resistance, cannot be ensured, it has not been put to practical use.
そこで本発明の目的は、上記問題点を解消し、製品の性能の劣化を招くことなく天然ゴムの素練り効率を向上させることができる天然ゴムの素練り方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a natural rubber mastication method capable of solving the above-mentioned problems and improving the natural rubber mastication efficiency without causing deterioration of product performance.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、天然ゴムをバンバリーミキサにて素練りする際、少量のカーボンブラックを添加することにより上記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the above object can be achieved by adding a small amount of carbon black when kneading natural rubber with a Banbury mixer. It came to complete.
即ち、本発明の天然ゴムの素練り方法は、天然ゴムを主要ゴム成分とする原料ゴムをバンバリーミキサにて素練りする天然ゴムの素練り方法において、素練り時に前記原料ゴムにカーボンブラックを該原料ゴム100質量部に対し5〜10質量部添加し、かつ、素練りの第1工程において、前記カーボンブラックの添加を原料ゴムのみの素練りを30〜45秒行った後に行うことを特徴とするものである。 That is, the natural rubber mastication method of the present invention is a natural rubber mastication method in which a raw rubber containing natural rubber as a main rubber component is masticated with a Banbury mixer, and carbon black is added to the raw rubber during mastication. 5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the raw rubber, and in the first step of kneading, the carbon black is added after masticating only the raw rubber for 30 to 45 seconds. To do.
本発明においては、素練りの第1工程の時間を、カーボンブラック未添加時に要する当該時間の1.2〜1.5倍とすることが好ましく、また、素練りに要するエネルギーをカーボンブラック未添加時に要する当該エネルギーの1.2〜1.5倍とすることが好ましい。また、本発明においては、素練り工程を2工程から好適に構成することができる。 In the present invention, the time for the first step of mastication is preferably 1.2 to 1.5 times the time required when carbon black is not added, and the energy required for mastication is not added with carbon black It is preferable to make it 1.2 to 1.5 times the energy required sometimes. Moreover, in this invention, a mastication process can be comprised suitably from 2 processes.
本発明によれば、製品の性能、特にはタイヤの耐摩耗性の劣化を招くことなく天然ゴムの素練り効率を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the efficiency of mastication of natural rubber without causing deterioration of product performance, particularly tire wear resistance.
以下、本発明の実施の形態につき具体的に説明する。
本発明においては、天然ゴムを主要ゴム成分とする原料ゴムをバンバリーミキサにて素練りする天然ゴムの素練り工程において、素練り時に原料ゴムにカーボンブラックを該原料ゴム100質量部に対し5〜10質量部添加することが肝要である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described.
In the present invention, in a natural rubber mastication process in which a raw rubber containing natural rubber as a main rubber component is masticated by a Banbury mixer, carbon black is added to the raw rubber at 100 mass parts of the raw rubber during mastication. It is important to add 10 parts by mass.
本発明は、TBRやORのように天然ゴムの配合が多く、素練り工程が多くなることが避けられない素練りに特に好適であり、かかる素練りの効率の向上を図るものである。よって、原料ゴムは天然ゴムを主要ゴム成分とするものである。配合し得る他のゴム成分としては、ポリブタジエンゴム、ポリイソプレンゴム、EPDMゴム、ハロゲン化ブチルゴム、ブチルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエンゴム等を好適に挙げることができる。また、原料ゴムに、通常、しゃく解剤(素練り促進剤)として使用されているチオフェノールやジスルフィド等を適宜添加することができる。 The present invention is particularly suitable for kneading, in which natural rubber is compounded in a large amount like TBR and OR, and an increase in the number of mastication steps is inevitable, and the efficiency of such mastication is improved. Therefore, the raw rubber has natural rubber as a main rubber component. Preferred examples of other rubber components that can be blended include polybutadiene rubber, polyisoprene rubber, EPDM rubber, halogenated butyl rubber, butyl rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, acrylonitrile-styrene-butadiene rubber, and the like. Moreover, thiophenol, a disulfide, etc. which are normally used as a peptizer (peptizer) can be suitably added to raw rubber.
また、かかる原料ゴムにカーボンブラックを該原料ゴム100質量部に対し5〜10質量部添加して素練りすることにより、製品としてのタイヤの性能、特には耐摩耗性を損なうことなく、素練り物の粘度を低下させることができ、その結果、素練り工程の総工程数を低減することができる。ここで、カーボンブラックの添加量が5質量部未満であると素練り物の粘度低下効果が少なく、一方、10質量部を超えると製品としてのタイヤの性能、特には耐摩耗性が確保できなくなる。 Also, by adding 5 to 10 parts by mass of carbon black to 100 parts by mass of the raw material rubber and kneading, the kneaded product is obtained without impairing the performance of the tire as a product, particularly the wear resistance. As a result, the total number of mastication steps can be reduced. Here, if the amount of carbon black added is less than 5 parts by mass, the effect of reducing the viscosity of the kneaded product is small. On the other hand, if it exceeds 10 parts by mass, the performance of the tire as a product, particularly the wear resistance, cannot be ensured.
本発明においては、素練りの第1工程の時間をカーボンブラック未添加時に要する当該時間、即ち、従来の素練りの第1工程の時間の1.2〜1.5倍とすることが好ましく、特には1.5倍程度とする。これにより製品としてのタイヤの性能、特には耐摩耗性を良好に確保することができる。特に好ましくは、素練りの第1工程において原料ゴムのみの素練りを30〜45秒行った後にカーボンブラックを15秒程度にわたり添加し、その後さらに30〜45秒素練りを行う。この際、素練りに要するエネルギーは、好適には、カーボンブラック未添加時に要する当該エネルギー、即ち、従来の素練りに要するエネルギーの1.2〜1.5倍とする。これにより、本発明では製品タイヤの性能を損なうことなく従来の素練りの工程数を低減することができ、好適には、2工程で行うことができる。 In the present invention, the time required for the first step of mastication is preferably 1.2 to 1.5 times the time required when carbon black is not added, that is, the time of the first step of conventional mastication, In particular, it is about 1.5 times. As a result, the performance of the tire as a product, particularly the wear resistance, can be ensured satisfactorily. Particularly preferably, carbon black is added for about 15 seconds after mastication of only the raw rubber for 30 to 45 seconds in the first step of mastication, and then mastication is further performed for 30 to 45 seconds. At this time, the energy required for mastication is preferably 1.2 to 1.5 times the energy required when carbon black is not added, that is, the energy required for conventional mastication. Thereby, in this invention, the number of processes of the conventional mastication can be reduced, without impairing the performance of a product tire, Preferably it can carry out in two processes.
本発明において使用し得るバンバリーミキサの諸条件のうち、バンバリーミキサのロータ部分の容積を除いた実質対比の充填率を表すフィルファクタを50〜80%、ロータの回転数を8〜80rpm、温度を150〜180℃などとすることができ、これらの条件は特に制限されるベきものではない。 Among the various conditions of the Banbury mixer that can be used in the present invention, the fill factor representing the substantial contrast ratio excluding the volume of the rotor portion of the Banbury mixer is 50 to 80%, the rotational speed of the rotor is 8 to 80 rpm, and the temperature is The temperature may be 150 to 180 ° C., and these conditions are not particularly limited.
次に、本発明を実施例及び比較例に基づいて具体的かつ詳細に説明する。
実施例
バンバリーミキサによる素練りの第1工程において、先ず、原料ゴムである天然ゴムのみの素練りを45秒行った後、カーボンブラックを15秒程度にわたり添加し、その後さらに30〜45秒素練りを行った他は常法に従い素練りを行った。このとき、素練りに要したエネルギーはカーボンブラックを添加しない従来の素練りに要するエネルギーの1.5倍とした。
Next, the present invention will be described specifically and in detail based on examples and comparative examples.
Example In the first step of kneading with a Banbury mixer, first, mastication of only natural rubber as a raw rubber was performed for 45 seconds, then carbon black was added over about 15 seconds, and then masticated for another 30 to 45 seconds. Other than having performed, practiced according to the ordinary method. At this time, the energy required for mastication was 1.5 times the energy required for conventional mastication without adding carbon black.
次いで、素練り物をバンバリーミキサからアンダーローラへ落下させ、取り出し、2回目の素練りを常法に従い60秒間行い、最終素練り物を得た。 Next, the kneaded product was dropped from the Banbury mixer onto the under roller, taken out, and the second mastication was performed for 60 seconds in accordance with a conventional method to obtain a final kneaded product.
比較例
バンバリーミキサによる素練りの第1工程において、カーボンブラックを添加することなく60秒間素練りを行い、かつこの素練りを合計で3回行った他は実施例と同様にして素練りを行った。尚、実施例において素練りに要したエネルギーは、この比較例の素練りに要したエネルギーの1.5倍の関係にある。
Comparative Example In the first step of mastication with a Banbury mixer, mastication was carried out in the same manner as in Example except that mastication was carried out for 60 seconds without adding carbon black and this mastication was carried out three times in total. It was. Note that the energy required for mastication in the examples is 1.5 times the energy required for mastication in this comparative example.
実施例および比較例で得られた素練り物に、常法に従い、加硫剤を除くゴム配合剤をバンバリーミキサで混練するノンプロ練りを行い、次いで、ノンプロ練り物をバンバリーミキサから排出して十分に冷却した後に、この冷却したノンプロ練り物をバンバリーミキサに移し替え、加硫剤を含むゴム配合剤を添加して更に混練するプロ練りを行った。 The kneaded products obtained in the examples and comparative examples were subjected to non-pro kneading in which a rubber compounding agent excluding the vulcanizing agent was kneaded with a Banbury mixer according to a conventional method, and then the non-pro kneaded materials were discharged from the Banbury mixer and cooled sufficiently. After that, the cooled non-pro kneaded product was transferred to a Banbury mixer, and a rubber compounding agent containing a vulcanizing agent was added and further kneading was performed.
実施例および比較例の素練り物の分子量とその後のプロ練り物の粘度との関係を図1に示す。また、実施例および比較例で得られたプロ練り物のカーボンブラック分散性、粘度、生産性および耐摩耗性を以下のようにして評価した。
(1)カーボンブラック分散性
米国Tech Pro社製DISPERGRADERを用いて測定した、RCBメソッドのX値を指標とした。数値が大なる程分散性は良好である。
(2)粘度
JIS K6300に準拠して予熱1分、測定4分にてムーニー粘度ML1+4を測定した。
(3)生産性
原料ゴム1トン当たりの処理時間により生産性を評価した。
(4)耐摩耗性
プロ練り物をトレッドゴムとして使用してタイヤを作製し、作製されたタイヤを実車に装着して実車走行させ、走行後におけるトレッドの摩耗量を比較例を100として指数表示した。
得られた結果を下記の表1に示す。
FIG. 1 shows the relationship between the molecular weight of the kneaded materials of Examples and Comparative Examples and the viscosity of the subsequent kneaded products. Moreover, the carbon black dispersibility, viscosity, productivity, and abrasion resistance of the pro-kneaded products obtained in Examples and Comparative Examples were evaluated as follows.
(1) Carbon black dispersibility The X value of the RCB method measured using DISPERGRADER manufactured by Tech Pro, USA was used as an index. The greater the value, the better the dispersibility.
(2) Viscosity According to JIS K6300, Mooney viscosity ML 1 + 4 was measured by preheating for 1 minute and measuring for 4 minutes.
(3) Productivity Productivity was evaluated based on the processing time per ton of raw rubber.
(4) Abrasion resistance A tire was produced using a pro-kneaded product as a tread rubber, and the produced tire was mounted on an actual vehicle and traveled on an actual vehicle. .
The obtained results are shown in Table 1 below.
図1より、実施例においては比較例に比し粘度低減効果に優れていることが分かる。また、上記表1より、実施例では耐摩耗性が損なわれることなく生産性が向上していることが分かる。 From FIG. 1, it can be seen that the example is superior in the viscosity reducing effect as compared with the comparative example. Moreover, it can be seen from Table 1 that productivity is improved without impairing wear resistance in the examples.
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