JP5606940B2 - Method for producing rubber composition - Google Patents
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Description
本発明は、タイヤに用いられるゴム組成物の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a rubber composition used for a tire.
自動車の低燃費化の要求は近年ますます高まり、タイヤについても低燃費化が強く求められている。タイヤの転がり抵抗は、ゴム組成物の発熱性と関係することが知られている。そのため、ゴム組成物のヒステリシスロスを低減すること、すなわち、損失係数(tanδ)を低く抑えることにより、発熱性を抑え、タイヤの低燃費性を向上させるために、様々な検討がなされている。 In recent years, there has been an increasing demand for lower fuel consumption in automobiles, and there is a strong demand for lower fuel consumption in tires. It is known that the rolling resistance of a tire is related to the heat buildup of the rubber composition. For this reason, various studies have been made to reduce the hysteresis loss of the rubber composition, that is, to suppress the loss factor (tan δ), thereby suppressing the heat generation and improving the fuel efficiency of the tire.
かかる要求に応えるため、スチレンブタジエンゴムなどのジエン系合成ゴムにおいて、ポリマー製造時に変性基を添加して、末端変性ポリマーを作成することが知られている。末端変性ジエン系ゴムは、未変性のジエン系ゴムと比べて、カーボンブラック等の補強性フィラーとの相性が良いことから、発熱を抑えて低燃費性を向上させることができる。しかしながら、この手法は、アニオン重合下でしか実施することができないため、より簡易な方法で低発熱性を向上することが求められている。 In order to meet such demands, it is known that a diene-based synthetic rubber such as styrene butadiene rubber is added with a modifying group during production of the polymer to produce a terminal-modified polymer. Since the terminal-modified diene rubber has better compatibility with a reinforcing filler such as carbon black than the unmodified diene rubber, heat generation can be suppressed and fuel efficiency can be improved. However, since this method can only be carried out under anionic polymerization, it is required to improve the low heat build-up by a simpler method.
本発明者は、ある種のジカルボン酸化合物がカーボンの解凝集に寄与し、カーボンブラックの分散性を向上させることにより低発熱性に寄与することを見出し、この知見に基づき本発明を完成した。 The present inventor has found that certain dicarboxylic acid compounds contribute to the deagglomeration of carbon and contribute to low heat build-up by improving the dispersibility of carbon black, and based on this finding, the present invention has been completed.
これに関し、特許文献1には、ジエン系ゴムを含むタイヤにおいて、ポリスルフィドジカルボン酸をシリカ配合時のカップリング剤として使用することが記載されている。 In this regard, Patent Document 1 describes that polysulfide dicarboxylic acid is used as a coupling agent when silica is blended in a tire containing a diene rubber.
また、特許文献2には、ジエン系ゴム組成物において、カルボン酸基含有ジスルフィドのアルキルアミン塩を加硫促進剤として使用することが記載されている。 Patent Document 2 describes the use of an alkylamine salt of a carboxylic acid group-containing disulfide as a vulcanization accelerator in a diene rubber composition.
さらに、特許文献3には、ジエン系ゴムに、硫黄と共に、アミノ基、カルボキシル基等を有するジスルフィド化合物を配合し、カーボンブラックを配合せずに予備混合したのちに、カーボンブラックを配合して混合するゴム組成物の製造方法が記載されている。 Furthermore, in Patent Document 3, disulfide is compounded with disulfide compound having amino group, carboxyl group, etc. in diene rubber, premixed without compounding carbon black, and then blended with carbon black. A method for producing a rubber composition is described.
しかしいずれの文献にも、ジカルボン酸化合物をカーボンブラックの分散性向上に使用することについては記載されていない。また、引用文献3には、第1の混合工程でカーボンブラックを配合すると、ジスルフィドを介してジエン系ゴムとカーボンブラックが結合してしまい、加工性・分散性が低下する旨記載されている(段落[0024])。 However, none of the documents describes the use of a dicarboxylic acid compound for improving the dispersibility of carbon black. Moreover, in the cited document 3, when carbon black is mix | blended at a 1st mixing process, diene type rubber | gum and carbon black will couple | bond together via a disulfide, and it describes that workability and a dispersibility fall. Paragraph [0024]).
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、カーボンブラックの分散性を向上させることにより得られるタイヤの発熱性を改良し、よって低燃費性を向上させることができるゴム組成物の製造方法を提供する。 The present invention has been made in view of the above, and a method for producing a rubber composition capable of improving the heat buildup of a tire obtained by improving the dispersibility of carbon black and thus improving the fuel efficiency. I will provide a.
本発明のゴム組成物の製造方法は、上記の課題を解決するために、ジエン系ゴムからなるゴム成分とカーボンブラックとを含有し、シリカの含有量が前記カーボンブラックを基準として5.0質量%未満であり、かつ炭酸カルシウムを含有しないゴム組成物の製造方法であって、ゴム成分100質量部に対して、カーボンブラック25質量部以上と、このカーボンブラックを基準として0.1質量%より大きく、2.0質量%以下である割合の次式(1)で表されるジカルボン酸化合物とを配合して混合する工程を含み、タイヤのトレッドゴム又はサイドウォール用ゴム組成物を製造するものとする。 In order to solve the above problems, the method for producing a rubber composition of the present invention contains a rubber component made of a diene rubber and carbon black, and the silica content is 5.0 mass based on the carbon black. der than% is, and a method for producing a rubber composition containing no calcium carbonate, with respect to 100 parts by mass of the rubber component, 0.1 mass% of carbon black 25 parts by mass or more and a carbon black as a reference larger, it viewed including the step of mixing by blending a dicarboxylic acid compound represented by the ratio of the following equation is not more than 2.0 mass% (1), producing a tread rubber or the rubber composition for a side wall of the tire Shall be.
HOOC−(CH2)n−Sx−(CH2)m−COOH … (1)
但し、式(1)において、nは1〜6の数を示し、mは0〜6の数を示し、xは0〜6の数を示す。
HOOC- (CH 2) n -S x - (CH 2) m -COOH ... (1)
However, in Formula (1), n shows the number of 1-6, m shows the number of 0-6, x shows the number of 0-6.
本発明の製造方法によれば、式(1)で表されるジカルボン酸がゴム組成物中におけるカーボンの解凝集を助け、分散性を向上させることによって、低燃費性の改善されたタイヤを製造することが可能となる。 According to the production method of the present invention, the dicarboxylic acid represented by the formula (1) assists the deagglomeration of carbon in the rubber composition and improves the dispersibility, thereby producing a tire with improved fuel efficiency. It becomes possible to do.
以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。 Hereinafter, matters related to the implementation of the present invention will be described in detail.
本発明の製造方法においては、ゴム成分100質量部に対して、カーボンブラック25質量部以上を配合し、好ましくは30〜150質量部の範囲で配合する。カーボンブラックの配合量が25質量部未満では配合により期待される補強効果が得難く、一方、150質量部を超えると、加工性・破断伸びなどが悪化するおそれがある。 In the manufacturing method of this invention, 25 mass parts or more of carbon black is mix | blended with respect to 100 mass parts of rubber components, Preferably it mix | blends in 30-150 mass parts. If the blending amount of the carbon black is less than 25 parts by mass, it is difficult to obtain the reinforcing effect expected by blending. On the other hand, if it exceeds 150 parts by mass, the workability and elongation at break may be deteriorated.
本発明の製造方法においては、上記カーボンブラックの解凝集効果を得るために、次式(1)で表されるジカルボン酸化合物をカーボンブラックの配合工程と同一工程において配合して混合する。 In the production method of the present invention, in order to obtain the deagglomeration effect of the carbon black, a dicarboxylic acid compound represented by the following formula (1) is blended and mixed in the same step as the blending step of carbon black.
HOOC−(CH2)n−Sx−(CH2)m−COOH … (1)
但し、式(1)において、nは1〜6の数を示し、mは0〜6の数を示し、xは0〜6の数を示す。
HOOC- (CH 2) n -S x - (CH 2) m -COOH ... (1)
However, in Formula (1), n shows the number of 1-6, m shows the number of 0-6, x shows the number of 0-6.
カーボンブラックと同一工程で配合され、混合されたジカルボン酸化合物は、カーボン凝集体の隙間に入り込むことによってカーボンの解凝集に寄与し、カーボンブラックの分散性が向上する結果として低発熱性が向上し、ひいてはタイヤの低燃費性が改善すると考えられる。 The dicarboxylic acid compound blended and mixed in the same process as carbon black contributes to the deagglomeration of carbon by entering the gaps between the carbon aggregates, and as a result, the dispersibility of the carbon black is improved and the low heat build-up is improved. As a result, it is considered that the fuel efficiency of the tire is improved.
上記式(1)で表されるジカルボン酸化合物の具体例としては、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、ジチオジプロピオン酸、チオジプロピオン酸等が挙げられる。これらジカルボン酸化合物は市販されているものを使用することができ、公知の方法で製造することもできる。 Specific examples of the dicarboxylic acid compound represented by the above formula (1) include malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, dithiodipropionic acid, thiodipropionic acid and the like. These dicarboxylic acid compounds can use what is marketed, and can also be manufactured by a well-known method.
ジカルボン酸化合物の配合量は、カーボンブラックを基準として0.1質量%より大きく、5.0質量%未満であるのが好ましく、2.0質量%以下であるのがより好ましい。0.1質量%未満では、所望のカーボンブラックの解凝集効果、すなわち低燃費化効果が得られ難い。一方、2.0質量%を超える場合、低燃費化効果は低下しないが、配合量の増加に比例した効果が得られ難くなり、コスト面で不利になるため、通常は2.0質量%以下で使用するのが好ましい。 The blending amount of the dicarboxylic acid compound is preferably greater than 0.1% by mass and less than 5.0% by mass, more preferably 2.0% by mass or less, based on carbon black. If it is less than 0.1% by mass, it is difficult to obtain a desired deagglomerating effect of carbon black, that is, an effect of reducing fuel consumption. On the other hand, if it exceeds 2.0% by mass, the effect of reducing fuel consumption will not be reduced, but it becomes difficult to obtain an effect proportional to the increase in the amount of blending, and this is disadvantageous in terms of cost. Is preferably used.
本発明に係るゴム組成物の製造方法においては、上記ジカルボン酸化合物をカーボンブラックと同一工程で配合する以外は、従来のタイヤ用ジエン系ゴム組成物の製造方法に準じた組成及び工程を採用することができる。 In the method for producing a rubber composition according to the present invention, a composition and steps according to a conventional method for producing a diene rubber composition for tires are adopted except that the dicarboxylic acid compound is blended in the same step as that of carbon black. be able to.
本発明で使用可能なジエン系ゴムとしては、各種天然ゴム(NR)、各種ポリイソプレンゴム(IR)、各種スチレンブタジエンゴム(SBR)、各種ポリブタジエンゴム(BR)等が挙げられ、これらはいずれか一種を用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。好ましくは、天然ゴム及び/又はイソプレンゴムを用いる。 Examples of the diene rubber that can be used in the present invention include various natural rubbers (NR), various polyisoprene rubbers (IR), various styrene butadiene rubbers (SBR), various polybutadiene rubbers (BR), etc. One kind may be used, or two or more kinds may be used in combination. Preferably, natural rubber and / or isoprene rubber is used.
本発明の製造法では、シリカは使用しないか、使用する場合はカーボンブラックに対して5.0質量%未満で使用する。5.0質量%以上配合すると、ジカルボン酸がシリカと反応してしまい、目的とするカーボンブラックの解凝集効果が得られ難くなるためである。シリカを使用する場合、その例としては、湿式シリカ(含水ケイ酸),乾式シリカ(無水ケイ酸),ケイ酸カルシウム,ケイ酸アルミニウム等が挙げられる。 In the production method of the present invention, silica is not used or, if used, less than 5.0% by mass with respect to carbon black. This is because when the blending amount is 5.0% by mass or more, the dicarboxylic acid reacts with silica, and it is difficult to obtain the intended deaggregation effect of the carbon black. When silica is used, examples thereof include wet silica (hydrous silicic acid), dry silica (anhydrous silicic acid), calcium silicate, aluminum silicate, and the like.
本発明に係るゴム組成物には、上記の各成分の他に、亜鉛華、ステアリン酸、老化防止剤、ワックス、加硫剤、加硫促進剤など、タイヤ用ゴム組成物において一般に使用される各種添加剤を配合することができる。上記加硫剤としては、硫黄、硫黄含有化合物等が挙げられ、特に限定するものではないが、その配合量は上記ゴム成分100質量部に対して0.1〜10質量部であることが好ましく、より好ましくは0.5〜5質量部である。また、加硫促進剤の配合量としては、上記ゴム成分100質量部に対して0.1〜7質量部であることが好ましく、より好ましくは0.5〜5質量部である。該ゴム組成物は、通常のバンバリーミキサーやニーダーなどのゴム用混練機を用いて、常法に従い混練することで調製される。 The rubber composition according to the present invention is generally used in tire rubber compositions such as zinc white, stearic acid, anti-aging agent, wax, vulcanizing agent, and vulcanization accelerator in addition to the above components. Various additives can be blended. Examples of the vulcanizing agent include sulfur and sulfur-containing compounds, and are not particularly limited. However, the blending amount is preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. More preferably, it is 0.5-5 mass parts. Moreover, as a compounding quantity of a vulcanization accelerator, it is preferable that it is 0.1-7 mass parts with respect to 100 mass parts of said rubber components, More preferably, it is 0.5-5 mass parts. The rubber composition is prepared by kneading according to a conventional method using a rubber kneader such as a normal Banbury mixer or kneader.
以上の製造方法により得られるゴム組成物はタイヤのトレッドゴムやサイドウォールゴムとして用いることができ、このゴム組成物を、常法に従い、例えば140〜180℃で加硫成形することにより、タイヤを形成することができる。 The rubber composition obtained by the above production method can be used as a tread rubber or a side wall rubber of a tire, and the rubber composition is vulcanized and molded at, for example, 140 to 180 ° C. according to a conventional method. Can be formed.
以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.
バンバリーミキサーを使用し、下記表1に示す配合(質量部)に従い、まず、第一混合段階で、硫黄と加硫促進剤を除く成分を添加混合し、次いで、得られた混合物に、最終混合段階で硫黄と加硫促進剤を添加混合してタイヤ用ゴム組成物を調製した。表1中の各配合物の詳細は以下の通りである。 Using a Banbury mixer, according to the composition (parts by mass) shown in Table 1 below, first, in the first mixing stage, components other than sulfur and vulcanization accelerator are added and mixed, and then the resulting mixture is finally mixed. A rubber composition for a tire was prepared by adding and mixing sulfur and a vulcanization accelerator in the stage. The details of each formulation in Table 1 are as follows.
・NR:天然ゴム(RSS#3)
・カーボンブラック:東海カーボン(株)製「シースト3」
・亜鉛華:三井金属鉱業(株)製「亜鉛華3号」
・ステアリン酸:花王(株)製「ルナックS20」
・硫黄:鶴見化学工業(株)製「5%油処理粉末硫黄」
・加硫促進剤:大内新興化学工業(株)製「ノクセラーNS−G」
・ジチオプロピオン酸:SC有機化学(株)製
・チオジプロピオン酸:SC有機化学(株)製
・アジピン酸:ナカライテスク(株)製
・ジチオジグリコール酸二アンモニウム:東京化成(株)製(45%水溶液)
・ NR: Natural rubber (RSS # 3)
・ Carbon black: “Seast 3” manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd.
・ Zinc flower: "Zinc flower 3" manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
・ Stearic acid: “Lunac S20” manufactured by Kao Corporation
・ Sulfur: “5% oil-treated powder sulfur” manufactured by Tsurumi Chemical Co., Ltd.
・ Vulcanization accelerator: “Noxeller NS-G” manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd.
・ Dithiopropionic acid: manufactured by SC Organic Chemical Co., Ltd. ・ Thiodipropionic acid: manufactured by SC Organic Chemical Co., Ltd. ・ Adipic acid: manufactured by Nacalai Tesque Co., Ltd. 45% aqueous solution)
得られた各ゴム組成物について、150℃で30分間加硫した所定形状の試験片を用いて、MHと損失係数tanδとを測定した。各測定方法は以下の通りである。 About each obtained rubber composition, MH and loss factor tan-delta were measured using the test piece of the predetermined shape vulcanized at 150 degreeC for 30 minutes. Each measuring method is as follows.
・MH:150℃で45分間加硫したときの最大トルクを、比較例1の値を100とした指数で示した。数値が大きいほど加硫度が高いことを意味する。 MH: The maximum torque when vulcanized at 150 ° C. for 45 minutes is indicated by an index with the value of Comparative Example 1 as 100. The larger the value, the higher the degree of vulcanization.
・損失係数tanδ:JIS K6394に準拠し、東洋精機(株)製の粘弾性試験機を使用し、周波数10Hz,静歪10%, 動歪2%, 温度70℃で損失係数tanδを測定し、比較例1の値を100とした指数で示した。数値が小さいほど、低発熱性に優れることを示す。 Loss coefficient tan δ: Based on JIS K6394, using a viscoelasticity tester manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd., measuring the loss coefficient tan δ at a frequency of 10 Hz, a static strain of 10%, a dynamic strain of 2%, and a temperature of 70 ° C. The value is shown as an index with the value of Comparative Example 1 being 100. It shows that it is excellent in low exothermic property, so that a numerical value is small.
表1に示された結果から分かるように、本発明に係る実施例1〜6により得られたゴム組成物は、加硫度が実質的に上昇することなく、低燃費性が顕著に向上しているのが認められた。これは配合したジカルボン酸化合物が、加硫促進剤としては作用せず、カーボンの分散性向上に寄与したことを示している。これに対し、ジカルボン酸化合物の配合量が少ない比較例2では低燃費化効果が実質的に得られなかった。また、ジチオジグリコール酸二アンモニウムを使用した比較例3では、ある程度の低燃費化効果が得られたが、加硫度が大きく上昇し、ジカルボン酸化合物がむしろ加硫促進剤として作用したことが分かる。 As can be seen from the results shown in Table 1, the rubber compositions obtained in Examples 1 to 6 according to the present invention have significantly improved fuel efficiency without substantially increasing the degree of vulcanization. It was recognized that This indicates that the blended dicarboxylic acid compound did not act as a vulcanization accelerator and contributed to the improvement of carbon dispersibility. On the other hand, in Comparative Example 2 in which the amount of the dicarboxylic acid compound is small, the effect of reducing fuel consumption was not substantially obtained. Moreover, in Comparative Example 3 using diammonium dithiodiglycolate, a certain level of fuel economy was obtained, but the degree of vulcanization increased greatly and the dicarboxylic acid compound acted as a vulcanization accelerator. I understand.
本発明の製造方法により得られる組成物は、乗用車、ライトトラック、トラック・バス等の各種タイヤに用いることができる。 The composition obtained by the production method of the present invention can be used for various tires such as passenger cars, light trucks, trucks and buses.
Claims (1)
ゴム成分100質量部に対して、カーボンブラック25質量部以上と、このカーボンブラックを基準として0.1質量%より大きく、2.0質量%以下である割合の次式(1)で表されるジカルボン酸化合物とを配合して混合する工程を含み、
タイヤのトレッドゴム又はサイドウォール用ゴム組成物を製造する
ことを特徴とするゴム組成物の製造方法。
HOOC−(CH2)n−Sx−(CH2)m−COOH … (1)
但し、式(1)において、nは1〜6の数を示し、mは0〜6の数を示し、xは0〜6の数を示す。 Containing a rubber component and carbon black consisting of a diene rubber, a method of manufacturing the silica content of the Ri less than 5.0% by mass of carbon black as a reference, and a rubber composition containing no calcium carbonate And
Represented by the following formula (1) with respect to 100 parts by mass of the rubber component , a ratio of 25 parts by mass or more of carbon black and a ratio of 0.1% by mass or more and 2.0% by mass or less based on the carbon black. look including the step of mixing by blending a dicarboxylic acid compound,
A method for producing a rubber composition, comprising producing a tread rubber for a tire or a rubber composition for a sidewall .
HOOC- (CH 2) n -S x - (CH 2) m -COOH ... (1)
However, in Formula (1), n shows the number of 1-6, m shows the number of 0-6, x shows the number of 0-6.
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