JP5829056B2 - Method for producing rubber composition - Google Patents

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Description

本発明は、ゴム組成物に関し、より詳細には、シリカ配合の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 rubber composition, and more particularly, to a method for producing a rubber composition containing silica.

ゴム組成物の低発熱化などを図るために、補強性充填剤としてシリカを配合することが知られている。しかしながら、シリカは、表面に存するシラノール基の影響により凝集しやすく、分散性に劣ることから、その性能を十分に発揮させることは難しい。そのため、シリカの分散性を改良するために、シランカップリング剤が併用されている。シランカップリング剤は、シリカとともにゴム成分に添加し混合することにより、シリカ表面のシラノール基と反応するとともに、ゴム成分のポリマーと反応することで、両者の間を連結して、シリカの分散性を向上させる。   In order to reduce the heat generation of the rubber composition, it is known to add silica as a reinforcing filler. However, silica easily aggregates due to the influence of silanol groups present on the surface and is inferior in dispersibility, so that it is difficult to sufficiently exhibit its performance. Therefore, in order to improve the dispersibility of silica, a silane coupling agent is used in combination. The silane coupling agent is added to and mixed with the rubber component together with the silica to react with the silanol groups on the silica surface and react with the polymer of the rubber component to link the two together and disperse the silica. To improve.

ところで、シリカ配合のゴム組成物における混合工程は、(1)ゴム成分とシリカ、シランカップリング剤のほか、オイル、亜鉛華、ステアリン酸及び老化防止剤などの薬品を比較的高温(150〜160℃程度)で混合(ノンプロ混合)し、(2)その直後に硫黄及び加硫促進剤を比較的低温(例えば100℃以下)で混合(ファイナル混合)するのが一般的である。その際、シランカップリング剤とシリカの反応を進行させるほど、特性がよくなると考えられており、高温で混合することにより反応を進行させることが一般に行われている。しかしながら、それだけでは反応の進行が十分ではない場合がある。   By the way, in the mixing process in the rubber composition containing silica, (1) In addition to the rubber component, silica, and silane coupling agent, chemicals such as oil, zinc white, stearic acid, and anti-aging agent are relatively high temperature (150 to 160). (2) generally immediately after that, sulfur and a vulcanization accelerator are mixed (final mixing) at a relatively low temperature (for example, 100 ° C. or less). In that case, it is thought that a characteristic will improve, so that reaction of a silane coupling agent and a silica advances, and it is generally performed to advance reaction by mixing at high temperature. However, the reaction may not be sufficiently advanced by itself.

そこで、下記特許文献1では、ノンプロ混合後に高温(例えば100〜200℃)で熱処理することにより、シランカップリング剤の反応を進行させることが開示されている。また、下記特許文献2では、硫黄及び加硫促進剤を混合するファイナル混合後に、40〜100℃で熱処理することにより、シランカップリング剤の反応を進行させることが開示されている。これらの熱処理により一部の特性は改良されるものの、加工性、補強性及び低発熱性のバランスは必ずしも十分とは言えない。   Therefore, in the following Patent Document 1, it is disclosed that the reaction of the silane coupling agent is advanced by heat treatment at a high temperature (for example, 100 to 200 ° C.) after non-pro mixing. Patent Document 2 below discloses that the reaction of the silane coupling agent is advanced by heat treatment at 40 to 100 ° C. after final mixing in which sulfur and a vulcanization accelerator are mixed. Although some characteristics are improved by these heat treatments, the balance of workability, reinforcement and low heat build-up is not always sufficient.

一方、下記特許文献3には、シリカ配合のゴム組成物において、添加したシランカップリング剤の反応率を測定する方法が開示されており、また、常温下でもシランカップリング剤の反応が進行することが開示されている。しかしながら、この文献では、シランカップリング剤の反応が常温で進行することを開示するにとどまり、常温で熟成させることでシランカップリング剤の反応率が向上したゴム混合物を用いて、該ゴム混合物に加硫剤等を添加してゴム組成物を調製する点についても、また、それにより加工性と補強性と低発熱性とのバランスが向上する点についても開示されていない。より詳細には、特許文献3には、未加硫段階でのシランカップリング剤の反応率が低発熱性と相関することが開示されているが、実際には、未加硫段階での反応率が高くても、それだけでは加工性と補強性と低発熱性とのバランスという点で必ずしも十分とはいえない場合があり、これら特性のバランスを向上することが求められる。   On the other hand, Patent Document 3 below discloses a method for measuring the reaction rate of an added silane coupling agent in a rubber composition containing silica, and the reaction of the silane coupling agent proceeds even at room temperature. It is disclosed. However, this document only discloses that the reaction of the silane coupling agent proceeds at room temperature, and using a rubber mixture in which the reaction rate of the silane coupling agent is improved by aging at room temperature, There is no disclosure regarding the point of preparing a rubber composition by adding a vulcanizing agent or the like, and the point that the balance between processability, reinforcement and low heat build-up is improved. More specifically, Patent Document 3 discloses that the reaction rate of the silane coupling agent in the unvulcanized stage correlates with the low exothermic property. Even if the rate is high, it may not always be sufficient in terms of the balance between workability, reinforcement, and low heat build-up, and it is required to improve the balance of these characteristics.

特開2005−179436号公報JP 2005-179436 A 特開平11−263878号公報JP-A-11-263878 特開2010−216952号公報JP 2010-216952 A

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、シリカ配合のゴム組成物において、加工性と補強性と低発熱性のバランスを向上することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the above point, and it aims at improving the balance of workability, reinforcement property, and low heat build-up in the rubber composition containing silica.

本発明の第1の態様に係るゴム組成物の製造方法は、ゴム成分にシリカとシランカップリング剤を添加し混合することで前記シランカップリング剤の反応率が50〜80%であるノンプロゴム混合物を得て、該ノンプロゴム混合物を15〜30℃で熟成させて前記シランカップリング剤の反応率が90%以上である熟成ゴム混合物を得て、該熟成ゴム混合物に加硫剤と加硫促進剤を添加し混合するものである。   The method for producing a rubber composition according to the first aspect of the present invention is a non-pro rubber mixture in which a reaction rate of the silane coupling agent is 50 to 80% by adding and mixing silica and a silane coupling agent to a rubber component. The non-pro rubber mixture is aged at 15 to 30 ° C. to obtain an aged rubber mixture in which the reaction rate of the silane coupling agent is 90% or more, and a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator are added to the aged rubber mixture. Is added and mixed.

本発明の第2の態様に係るゴム組成物の製造方法は、ゴム成分にシリカとシランカップリング剤を添加し最高混合温度を120〜140℃として混合することで前記シランカップリング剤の反応率が50〜80%であるノンプロゴム混合物を得て、該ノンプロゴム混合物を15〜30℃で80〜300時間熟成させて熟成ゴム混合物を得て、該熟成ゴム混合物に加硫剤と加硫促進剤を添加し混合するものである。 In the method for producing a rubber composition according to the second aspect of the present invention, the reaction rate of the silane coupling agent is obtained by adding silica and a silane coupling agent to the rubber component and mixing at a maximum mixing temperature of 120 to 140 ° C. Is obtained by aging the non-pro rubber mixture at 15 to 30 ° C. for 80 to 300 hours to obtain an aged rubber mixture, and the aging rubber mixture is mixed with a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator. Add and mix.

本発明に係るゴム組成物は、これらの方法により製造されたものである。   The rubber composition according to the present invention is produced by these methods.

本発明によれば、シリカ配合のノンプロゴム混合物を常温域で熟成させることによりシランカップリング剤の反応を穏やかに進行させることができ、加工性と補強性と低発熱性のバランスを向上することができる。   According to the present invention, the reaction of the silane coupling agent can be allowed to proceed gently by aging the silica-containing non-pro rubber mixture at room temperature, and the balance between workability, reinforcement and low heat build-up can be improved. it can.

以下、本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.

本実施形態に係るゴム組成物の製造方法は、(1)ゴム成分にシリカとシランカップリング剤を添加し混合することでノンプロゴム混合物を得るノンプロ混合工程と、(2)該ノンプロゴム混合物を常温域(15〜30℃)で熟成させることで熟成ゴム混合物を得る熟成工程と、(3)該熟成ゴム混合物に加硫剤と加硫促進剤を添加し混合するファイナル混合工程(プロ混合工程)とを含むものである。このようにノンプロゴム混合物を15〜30℃という常温域で一定時間熟成させることにより、シランカップリング剤を穏やかに反応させることができる。そして、かかる穏やかな反応により反応率を向上させたゴム混合物を用いて、ファイナル混合工程で加硫剤及び加硫促進剤を添加し混合することにより、低発熱性が良好になるだけでなく、加工性及び補強性も改善される。このように常温熟成することで、加熱処理を行うことなく、また特別な薬品を使用することもなく、上記特性のバランスに優れたゴム組成物を得ることができる。   The manufacturing method of the rubber composition according to the present embodiment includes (1) a non-pro mixing step of obtaining a non-pro rubber mixture by adding and mixing silica and a silane coupling agent to a rubber component, and (2) the non-pro rubber mixture at room temperature. An aging step for obtaining an aging rubber mixture by aging at (15 to 30 ° C.), and (3) a final mixing step (pro-mixing step) for adding a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator to the aging rubber mixture and mixing them. Is included. In this way, the silane coupling agent can be allowed to react gently by aging the non-pro rubber mixture for a certain period of time in a normal temperature range of 15 to 30 ° C. And by using a rubber mixture whose reaction rate has been improved by such a mild reaction, by adding and mixing a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator in the final mixing step, not only low exothermicity is improved, Processability and reinforcement are also improved. By aging at room temperature in this way, a rubber composition having an excellent balance of the above characteristics can be obtained without performing heat treatment and without using special chemicals.

本実施形態において、ゴム成分としては、特に限定されず、例えば、天然ゴム(NR)、エポキシ化天然ゴム(ENR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリブタジエンゴム(BR)、ポリイソプレンゴム(IR)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)及びブチルゴム(IIR)などの各種ジエン系ゴムが挙げられる。これらのゴムは、単独又は2種類以上ブレンドして用いることができる。   In the present embodiment, the rubber component is not particularly limited. For example, natural rubber (NR), epoxidized natural rubber (ENR), styrene butadiene rubber (SBR), polybutadiene rubber (BR), and polyisoprene rubber (IR). And various diene rubbers such as ethylene propylene diene rubber (EPDM), chloroprene rubber (CR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR) and butyl rubber (IIR). These rubbers can be used alone or in combination of two or more.

本実施形態において、シリカとしては、特に限定されず、例えば、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が、中でも湿式シリカが好ましい。シリカのコロイダル特性は、特に限定されず、例えば、BET法による窒素吸着比表面積(BET)80〜300m/gであるものが好ましく用いられ、より好ましくは100〜250m/gであり、更に好ましくは150〜230m/gである。なお、シリカのBET比表面積はISO 5794に記載のBET法の一点値により測定される。シリカの配合量は、特に限定されず、好ましくはゴム成分100質量部に対して5〜150質量部であり、より好ましくは10〜120質量部であり、更に好ましくは30〜100質量部である。 In the present embodiment, the silica is not particularly limited, and examples thereof include wet silica (hydrous silicic acid), dry silica (anhydrous silicic acid), calcium silicate, aluminum silicate, and the like, among which wet silica is preferable. . Colloidal properties of the silica is not particularly limited, for example, those which are nitrogen adsorption specific surface area (BET) 80~300m 2 / g by BET method is preferably used, more preferably from 100 to 250 m 2 / g, further Preferably it is 150-230 m < 2 > / g. The BET specific surface area of silica is measured by a single point value of the BET method described in ISO 5794. The blending amount of silica is not particularly limited, and is preferably 5 to 150 parts by mass, more preferably 10 to 120 parts by mass, and further preferably 30 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. .

本実施形態において、シランカップリング剤としては、分子中に硫黄を含むものが好ましく用いられ、ゴム組成物においてシリカとともに配合される各種の硫黄含有シランカップリング剤を用いることができる。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)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(4−トリエキトシシリルブチル)ジスルフィド、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)ジスルフィドなどのスルフィドシラン;
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、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルジメチルメトキシシラン、メルカプトエチルトリエトキシシラン、式:HS−(CH−Si(OC(O(CO)−C1327で表されるエボニック・デグサ社製「VP Si363」(式中、m=平均1、n=平均2、k=平均5)などのメルカプトシラン;
3−オクタノイルチオ−1−プロピルトリエトキシシラン(式:CH(CHC(=O)S−(CH−Si(OC)、3−プロピオニルチオプロピルトリメトキシシランなどの保護化メルカプトシラン(即ち、メルカプト基がアシル基で保護されたチオールエステル構造を持つシラン化合物)などが挙げられ、これらはいずれか1種単独で、又は2種以上組み合わせて用いることができる。シランカップリング剤の配合量は、シリカ100質量部に対して2〜25質量部であることが好ましく、より好ましくは4〜15質量部である。
In this embodiment, as a silane coupling agent, what contains sulfur in a molecule | numerator is used preferably, and various sulfur containing silane coupling agents mix | blended with a silica in a rubber composition can be used. For example, bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide, bis (2-triethoxysilylethyl) tetrasulfide, bis (4-triethoxysilylbutyl) disulfide, bis ( Sulfide silanes such as 3-trimethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (2-trimethoxysilylethyl) disulfide;
3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, 3-mercaptopropyldimethylmethoxysilane, mercaptoethyltriethoxysilane, formula: HS— (CH 2 ) 3 —Si ( OC 2 H 5 ) m (O (C 2 H 4 O) k —C 13 H 27 ) “VP Si363” manufactured by Evonik Degussa, represented by n (where m = average 1, n = average 2, mercaptosilane such as k = average 5);
3-octanoylthio-1-propyltriethoxysilane (Formula: CH 3 (CH 2) 6 C (= O) S- (CH 2) 3 -Si (OC 2 H 5) 3), 3- propionylthiocholine trimethoxysilane Protected mercaptosilane such as silane (that is, a silane compound having a thiol ester structure in which a mercapto group is protected with an acyl group) and the like can be mentioned, and these can be used alone or in combination of two or more. it can. It is preferable that the compounding quantity of a silane coupling agent is 2-25 mass parts with respect to 100 mass parts of silica, More preferably, it is 4-15 mass parts.

本実施形態において、加硫剤としては、特に限定するものではないが、通常は硫黄が用いられる。加硫剤としての硫黄としては、例えば、粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、オイル処理硫黄などが挙げられる。これらはそれぞれ単独で、又は2種以上混合して用いることができる。加硫剤の配合量としては、特に限定するものではないが、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。   In the present embodiment, the vulcanizing agent is not particularly limited, but usually sulfur is used. Examples of sulfur as a vulcanizing agent include powdered sulfur, precipitated sulfur, colloidal sulfur, insoluble sulfur, and oil-treated sulfur. These may be used alone or in combination of two or more. Although it does not specifically limit as a compounding quantity of a vulcanizing agent, It is preferable that it is 0.1-10 mass parts with respect to 100 mass parts of said rubber components, More preferably, it is 0.5-5 mass parts. is there.

本実施形態において、加硫促進剤としては、特に限定されず、例えば、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)、N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(BBS)、N−オキシジエチレン−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(OBS)、N,N−ジイソプロピル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(DPBS)などのスルフェンアミド系、テトラメチルチウラムジスルフィド(TMTD)、テトラブチルチウラムジスルフィド(TBTD)などのチウラム系、1,3−ジフェニルグアニジン(DPG)、1,3−ジ−O−トリルグアニジン(DOTG)などのグアニジン系、ジベンゾチアゾリルジスルフィド(MBTS)、2−メルカプトベンゾチアゾール(MBT)などのチアゾール系などが挙げられる。これらはそれぞれ単独で、又は2種以上組み合わせて用いることができる。加硫促進剤の配合量としては、特に限定するものではないが、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。   In the present embodiment, the vulcanization accelerator is not particularly limited. For example, N-cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide (CBS), N-tert-butyl-2-benzothiazolylsulfenamide ( BBS), N-oxydiethylene-2-benzothiazolylsulfenamide (OBS), N, N-diisopropyl-2-benzothiazolylsulfenamide (DPBS) and other sulfenamides, tetramethylthiuram disulfide (TMTD) ), Thiurams such as tetrabutylthiuram disulfide (TBTD), guanidines such as 1,3-diphenylguanidine (DPG), 1,3-di-O-tolylguanidine (DOTG), dibenzothiazolyl disulfide (MBTS) 2-mercaptobenzothiazole (MBT) How thiazole-based and the like. These can be used alone or in combination of two or more. Although it does not specifically limit 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. It is.

本実施形態に係るゴム組成物には、上記した成分の他に、カーボンブラックなどの他の補強性充填剤、プロセスオイルなどの軟化剤、可塑剤、老化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、ワックス、樹脂類など、通常ゴム工業で使用される各種添加剤を配合することができる。   In the rubber composition according to this embodiment, in addition to the above-described components, other reinforcing fillers such as carbon black, softeners such as process oil, plasticizers, anti-aging agents, zinc white, stearic acid, wax Various additives usually used in the rubber industry, such as resins, can be blended.

上記(1)のノンプロ混合工程では、ゴム成分に、シリカ、シランカップリング剤、及び、その他の添加剤を添加して混合することにより、未加硫のゴム組成物としてのノンプロゴム混合物を得る。混合は、ゴム分野において一般に使用される各種混合機、例えば、バンバリーミキサーやロール、ニーダーなどを用いて行うことができ、好ましくはバンバリーミキサー等の密閉式混練機を用いることである。   In the non-pro mixing step (1), silica, a silane coupling agent, and other additives are added to the rubber component and mixed to obtain a non-pro rubber mixture as an unvulcanized rubber composition. Mixing can be performed using various mixers generally used in the rubber field, for example, a Banbury mixer, a roll, a kneader, etc., preferably using a closed kneader such as a Banbury mixer.

該ノンプロ混合工程で添加するその他の添加剤には、加硫剤と加硫促進剤を含まないことが好ましい。すなわち、ノンプロゴム混合工程において、ゴム成分に配合するその他の添加剤には加硫剤と加硫促進剤を含めないことが好ましい。加硫剤と加硫促進剤を除くその他の添加剤については、ノンプロゴム混合段階で全て配合してもよい。   It is preferable that the other additive added in the non-pro mixing step does not contain a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator. That is, in the non-pro rubber mixing step, it is preferable not to include a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator in other additives blended in the rubber component. All other additives except the vulcanizing agent and the vulcanization accelerator may be blended in the non-pro rubber mixing stage.

一般に、ノンプロ混合工程では、比較的高温(150〜160℃程度)で混合するが、本実施形態においては、通常よりもやや低温で混合し排出する。すなわち、ノンプロゴム混合物を得る際の最高混合温度(排出温度)は、通常よりも低い120〜140℃であることが好ましい。最高混合温度を140℃以下に設定することにより、ノンプロ混合排出の段階でシランカップリング剤の反応が進行しすぎることを防止して、その後の熟成工程での反応の進行効果を確保することができ、またスコーチによる未加硫粘度の上昇を抑えて加工性を向上することができる。また、最高混合温度を120℃以上に設定することにより、ノンプロ混合排出の段階でのシランカップリング剤の反応率をある程度確保して、その後の常温熟成で反応率を十分に高めることが容易となる。   In general, in the non-pro mixing step, mixing is performed at a relatively high temperature (about 150 to 160 ° C.), but in the present embodiment, mixing is performed at a temperature slightly lower than usual and discharged. That is, the maximum mixing temperature (discharge temperature) when obtaining the non-pro rubber mixture is preferably 120 to 140 ° C., which is lower than usual. By setting the maximum mixing temperature to 140 ° C. or lower, it is possible to prevent the reaction of the silane coupling agent from proceeding excessively at the stage of non-pro mixing discharge, and to ensure the progress effect of the reaction in the subsequent aging process. In addition, workability can be improved by suppressing an increase in the unvulcanized viscosity due to the scorch. In addition, by setting the maximum mixing temperature to 120 ° C. or higher, it is easy to secure a certain degree of reaction rate of the silane coupling agent at the stage of non-pro mixing discharge and sufficiently increase the reaction rate by subsequent normal temperature aging. Become.

本実施形態に係るノンプロ混合段階では、シランカップリング剤の反応率が50〜80%であるノンプロゴム混合物を得る。ノンプロ混合後の反応率を50%以上として、当該反応率をある程度高くしておくことにより、その後の常温熟成で反応率を更に高めたときに、補強性の改善効果を大きくすることができる。また、常温熟成に要する時間の短縮化が図られる(即ち、ノンプロ混合段階での反応率が低すぎると、常温熟成に時間がかかりすぎるため実用化は困難となる)。また、ノンプロ混合後の反応率を80%以下とすることで、常温熟成での反応率の向上代を確保して、常温熟成による有利な効果を発揮することができる。ノンプロゴム混合物の反応率は、より好ましくは60〜80%である。なお、シランカップリング剤の反応率は、シランカップリング剤やシリカの種類及び量にもよるが、ノンプロ混合工程での最高混合温度(排出温度)の影響が大きく、該混合温度を適宜に設定することにより、50〜80%の範囲内に調整することができる。   In the non-pro mixing stage according to the present embodiment, a non-pro rubber mixture in which the reaction rate of the silane coupling agent is 50 to 80% is obtained. By setting the reaction rate after non-pro mixing to 50% or more and increasing the reaction rate to some extent, when the reaction rate is further increased by subsequent normal temperature aging, the effect of improving the reinforcing property can be increased. Moreover, the time required for normal temperature aging can be shortened (that is, if the reaction rate in the non-pro mixing stage is too low, it will take too much time for normal temperature aging to be practically used). In addition, by setting the reaction rate after non-pro mixing to 80% or less, it is possible to secure an allowance for improving the reaction rate at room temperature aging, and to exert advantageous effects due to room temperature aging. The reaction rate of the non-pro rubber mixture is more preferably 60 to 80%. Although the reaction rate of the silane coupling agent depends on the type and amount of the silane coupling agent and silica, the influence of the maximum mixing temperature (discharge temperature) in the non-pro mixing process is large, and the mixing temperature is set appropriately. By adjusting, it can adjust in the range of 50 to 80%.

シランカップリング剤の反応率は、特開2010−216952号公報に記載の方法により測定される。すなわち、未加硫のゴム組成物に対しゴム成分が溶解しない溶媒(但し、未反応のシランカップリング剤を含む薬品が溶解する有機溶媒)を用いて抽出処理を行うことにより、ゴム組成物中に含まれる未反応のシランカップリング剤を抽出し、抽出後のゴム組成物に含まれる硫黄量を定量することで反応済みのシランカップリング剤の含有量を求めるか、又は、抽出液に含まれる硫黄量を定量することで未反応のシランカップリング剤の含有量を求め、求めた反応済み又は未反応のシランカップリング剤の含有量を、前記シランカップリング剤の配合量と比較することによりシランカップリング剤の反応率を求めることができる。硫黄量の定量は、公知の種々の硫黄分析装置を用いて行うことができ、例えば、イオンクロマトグラフ法(日本ダイオネクス株式会社製「ICS−1500」)や、酸素気流燃焼−赤外線吸収法(LECOジャパン株式会社製硫黄炭素分析装置「SC−632」)などが挙げられる。   The reaction rate of the silane coupling agent is measured by the method described in JP 2010-216952 A. That is, in the rubber composition, an extraction treatment is performed using a solvent in which the rubber component does not dissolve in the unvulcanized rubber composition (however, an organic solvent in which a chemical containing an unreacted silane coupling agent dissolves). The unreacted silane coupling agent contained in is extracted, and the content of the reacted silane coupling agent is determined by quantifying the amount of sulfur contained in the rubber composition after extraction, or contained in the extract. The content of unreacted silane coupling agent is determined by quantifying the amount of sulfur produced, and the obtained content of reacted or unreacted silane coupling agent is compared with the blended amount of the silane coupling agent. Thus, the reaction rate of the silane coupling agent can be determined. The amount of sulfur can be quantified using various known sulfur analyzers, for example, ion chromatography (“ICS-1500” manufactured by Nippon Dionex Co., Ltd.), oxygen stream combustion-infrared absorption method (LECO). Japan Co., Ltd. sulfur carbon analyzer “SC-632”).

詳細には、シランカップリング剤の反応率は、下記式(A)により求められる。   In detail, the reaction rate of a silane coupling agent is calculated | required by following formula (A).

反応率(%)={(S−S)/S}×(m/m)×100 …(A)
式中、Sは、抽出後のゴム組成物に含まれる硫黄分(質量%)である。Sは、シランカップリング剤を除いて同配合のゴム組成物について測定した抽出後のゴム組成物に含まれる硫黄分(質量%)である。Sは、シランカップリング剤の配合量から算出される抽出前のゴム組成物中に含まれるシランカップリング剤による硫黄分(質量%)である。mは、抽出前のゴム組成物の質量であり、mは、抽出後のゴム組成物の質量である。
Reaction rate (%) = {(S−S 0 ) / S r } × (m / m 0 ) × 100 (A)
In formula, S is a sulfur content (mass%) contained in the rubber composition after extraction. S 0 is the sulfur content (% by mass) contained in the rubber composition after extraction measured for the rubber composition of the same composition excluding the silane coupling agent. Sr is the sulfur content (mass%) by the silane coupling agent contained in the rubber composition before extraction calculated from the blending amount of the silane coupling agent. m 0 is the mass of the rubber composition before extraction, and m is the mass of the rubber composition after extraction.

ノンプロ混合後のゴム混合物(ノンプロゴム混合物)は、ロールなどを用いてシート状に薄く引き伸ばされることが好ましい。シート状とすることで、次の熟成工程において、ゴム混合物の全体を速やかに一定の温度にすることができ、温度ムラを抑制して反応率のバラツキを抑えることができる。   The rubber mixture after non-pro mixing (non-pro rubber mixture) is preferably stretched thinly into a sheet using a roll or the like. By making it into a sheet form, in the next aging step, the entire rubber mixture can be quickly brought to a constant temperature, temperature unevenness can be suppressed, and variations in reaction rate can be suppressed.

本実施形態では、上記ノンプロ混合工程においてノンプロゴム混合物を得た後、ファイナル混合工程に進む前に、上記(2)の熟成工程を行う。熟成工程では、ノンプロゴム混合物を、15〜30℃という常温域で一定時間熟成させることにより、シランカップリング剤の反応を進行させて、反応率が90%以上の熟成ゴム混合物を得る。すなわち、ノンプロ混合工程の直後では十分でなかったシランカップリング剤の反応を、常温域で熟成することにより穏やかに進行させ、反応率を90%以上に高めることが好ましい。このように常温域で熟成させることにより、シランカップリング剤をシリカ粒子表面に対して理想的に反応させることができ、分散性や補強性の向上に寄与することができる。これに対し、ノンプロ混合後に加熱処理する場合には、後記の比較例にも示されるように、シランカップリング剤の反応率は向上するものの、シリカの補強性を高めるようなシリカ粒子表面との反応よりもシランカップリング剤同士の自己縮合が起きるためと考えられ、補強性を向上することはできない。熟成ゴム混合物の反応率は、より好ましくは93〜100%であり、更に好ましくは95〜99%である。なお、熟成ゴム混合物での反応率の測定は、上記ノンプロゴム混合物での反応率の測定と同様に行うことができる。   In the present embodiment, after the non-pro rubber mixture is obtained in the non-pro mixing step, the aging step (2) is performed before proceeding to the final mixing step. In the aging step, the non-pro rubber mixture is aged at a room temperature of 15 to 30 ° C. for a certain period of time, whereby the reaction of the silane coupling agent is advanced to obtain an aged rubber mixture having a reaction rate of 90% or more. That is, it is preferable that the reaction of the silane coupling agent, which is not sufficient immediately after the non-pro mixing step, is allowed to proceed gently by aging in the normal temperature range, and the reaction rate is increased to 90% or more. By aging in such a normal temperature range, the silane coupling agent can be ideally reacted with the surface of the silica particles, which can contribute to improvement in dispersibility and reinforcement. On the other hand, when heat treatment is performed after non-pro mixing, the reaction rate of the silane coupling agent is improved as shown in the comparative example described later, but the silica particle surface that enhances the silica reinforcement is improved. This is probably because the self-condensation between the silane coupling agents occurs rather than the reaction, and the reinforcing property cannot be improved. The reaction rate of the aging rubber mixture is more preferably 93 to 100%, still more preferably 95 to 99%. The reaction rate in the aged rubber mixture can be measured in the same manner as the reaction rate in the non-pro rubber mixture.

ノンプロゴム混合物を熟成させる熟成温度は上記のように15〜30℃であり、より好ましくは20〜30℃である。また、ノンプロゴム混合物を熟成される熟成時間は、反応率が90%以上になるまで熟成するものであれば、特に限定するものではないが、80〜300時間であることが好ましく、より好ましくは100〜250時間である。なお、従来は、ノンプロ混合による排出後、すぐにファイナル混合工程を行っており、このように長時間にわたって熟成することは、生産性の観点からなされておらず、当業者の技術常識に反するものであった。本実施形態では、かかる技術常識に反して敢えて常温域での熟成を行うことにより上記優れた効果を見出したものである。   The aging temperature for aging the non-pro rubber mixture is 15 to 30 ° C as described above, and more preferably 20 to 30 ° C. The aging time for aging the non-pro rubber mixture is not particularly limited as long as the aging time is 90% or more, but is preferably 80 to 300 hours, more preferably 100. ~ 250 hours. Conventionally, the final mixing process is performed immediately after discharge by non-pro mixing, and aging for such a long time is not made from the viewpoint of productivity and is contrary to the technical common sense of those skilled in the art. Met. In this embodiment, contrary to such technical common sense, the above-mentioned excellent effect has been found by aging in a normal temperature range.

本実施形態では、常温域で熟成した後に、熟成ゴム混合物に加硫剤と加硫促進剤を添加し混合するファイナル混合工程を行う。常温域での熟成による穏やかな反応により反応率を向上させたゴム混合物を用いて、ファイナル混合工程で加硫剤及び加硫促進剤を添加し混合することにより、後記実施例に示されるように、加工性と補強性と低発熱性のバランスを向上することができる。ファイナル混合工程での混合も、ゴム分野において一般に使用される各種混合機、例えば、バンバリーミキサーやロール、ニーダーなどを用いて行うことができる。ファイナル混合は、比較的低温(100℃以下)で行うことが好ましく、これにより、架橋の進行による未加硫ゴム組成物のムーニー粘度の上昇を抑えることができる。   In this embodiment, after aging in a normal temperature range, a final mixing step is performed in which a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator are added to and mixed with the aging rubber mixture. As shown in the examples below, by using a rubber mixture whose reaction rate has been improved by a mild reaction by aging in a normal temperature range, and adding and mixing a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator in the final mixing step. The balance between workability, reinforcement and low heat build-up can be improved. Mixing in the final mixing step can also be performed using various mixers generally used in the rubber field, for example, a Banbury mixer, a roll, a kneader or the like. The final mixing is preferably carried out at a relatively low temperature (100 ° C. or lower), whereby the increase in Mooney viscosity of the unvulcanized rubber composition due to the progress of crosslinking can be suppressed.

なお、上記実施形態では、ノンプロ混合工程として1回の混合工程の場合について説明したが、ノンプロ混合工程を複数回に分けて複数回の混合工程の後に、熟成工程を行ってもよい。また、ノンプロ混合工程の後に、添加剤を添加せずに再練りを行うリミル工程を実施し、その後、上記熟成工程を行うようにしてもよい。また、熟成工程の後に、追加のノンプロ混合工程を実施し、その後ファイナル混合工程を行うようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the case of one mixing step as the non-pro mixing step has been described, but the non-pro mixing step may be divided into a plurality of times and the aging step may be performed after the plurality of mixing steps. Further, after the non-pro mixing step, a remill step of re-kneading without adding an additive may be performed, and then the aging step may be performed. Further, after the ripening step, an additional non-pro mixing step may be performed, and then the final mixing step may be performed.

本実施形態では、ノンプロゴム混合物及び熟成ゴム混合物について上記所定の反応率のものを得るが、反応率を測定すること自体はゴム組成物の製造方法において必須ではない。すなわち、ゴム組成物の製造工程を定める際に上記各段階での反応率を測定して、該反応率が上記所定範囲内に入るように排出温度や熟成条件などを決定しておけば、実際のゴム組成物の製造に際しては反応率を測定する必要はない。もちろん、ゴム組成物の製造方法として、上記反応率の測定ステップを含むものであってもよい。   In the present embodiment, the non-pro-rubber mixture and the aged rubber mixture are obtained with the above predetermined reaction rate, but measuring the reaction rate itself is not essential in the method for producing a rubber composition. That is, when determining the production rate of the rubber composition, the reaction rate at each of the above steps is measured, and if the discharge temperature, aging conditions, etc. are determined so that the reaction rate falls within the predetermined range, In the production of the rubber composition, it is not necessary to measure the reaction rate. Of course, the method for producing the rubber composition may include a step for measuring the reaction rate.

このようにして得られるゴム組成物の用途は、特に限定されず、タイヤ(例えば、トレッドやサイドウォール、ビード部などの各部位)、防振ゴム(例えば、エンジンマウント、ストラットマウント、ボディマウント、サスペンションブッシュなど)、免震ゴム(建築用免震ゴムなど)、コンベアベルトなどのベルトなど、各種ゴム製品に用いることができる。好ましくは、タイヤに用いることであり、常法に従い、例えば140〜200℃で加硫成形することにより、各種空気入りタイヤのゴム部分(トレッドゴムやサイドウォールゴムなど)を構成することができる。   The use of the rubber composition thus obtained is not particularly limited, and tires (eg, parts such as treads, sidewalls, and bead parts), vibration-proof rubbers (eg, engine mounts, strut mounts, body mounts, Suspension bush, etc.), seismic isolation rubber (construction seismic isolation rubber, etc.), and belts such as conveyor belts can be used for various rubber products. Preferably, it is used for a tire, and rubber parts (tread rubber, sidewall rubber, etc.) of various pneumatic tires can be constituted by vulcanization molding at 140 to 200 ° C., for example, according to a conventional method.

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.

[第1実施例]
ゴム組成物の配合は下記表1に示す通りであり、実施例及び比較例ともに共通の配合とした。
[First embodiment]
The blending of the rubber composition is as shown in Table 1 below, and the blending was common to the examples and comparative examples.

Figure 0005829056
Figure 0005829056

下記表2に示す条件に従い、各ゴム組成物を調製した(該当する処理条件に「○」を付している)。詳細には、まず、ノンプロ混合工程において、硫黄と加硫促進剤を除く成分をバンバリーミキサーで混合し、表2に示す排出温度にて排出して、ノンプロゴム混合物を得た。得られたノンプロゴム混合物は、ロールを用いて厚さ=2mmのシート状に形成した。次いで、比較例1,6,8,10,11,12及び14では、常温熟成も加熱処理も行うことなく、ノンプロ混合後、直ちにファイナル混合工程を行うことでゴム組成物を調製した。ファイナル混合は、ノンプロゴム混合物に硫黄及び加硫促進剤を加えて、オープンロールにより60℃で5分間練り込んで行った。これに対し、実施例1〜3及び比較例7,9,13及び15では、上記シート状のノンプロゴム混合物を常温(25℃)で168時間熟成させた後、比較例1と同様にファイナル混合工程を行うことでゴム組成物を調製した。比較例2では、上記シート状のノンプロゴム混合物を常温(25℃)で24時間熟成させた後、比較例1と同様にファイナル混合を行った。比較例3は、上記シート状のノンプロゴム混合物を、170℃で3分間加熱処理を行った後、比較例1と同様にファイナル混合を行ったものであり、上記特許文献1に記載された技術に対応する。比較例4では、比較例1と同様に、常温熟成も加熱処理も行うことなく、ノンプロ混合後、直ちにファイナル混合工程を行った後、得られたファイナルゴムをロールにより厚さ=2mmのシート状に形成し、該シート状のファイナルゴムを常温(25℃)で168時間熟成させてゴム組成物を得た。比較例5は、比較例4と同様にファイナルゴムをシート状に形成した後、該シート状のファイナルゴムを50℃で96時間加熱処理してゴム組成物を調製したものであり、上記特許文献2に記載された技術に対応する。   Each rubber composition was prepared according to the conditions shown in Table 2 below ("○" is given to the corresponding treatment conditions). Specifically, first, in the non-pro mixing step, the components excluding sulfur and the vulcanization accelerator were mixed with a Banbury mixer and discharged at the discharge temperature shown in Table 2 to obtain a non-pro rubber mixture. The obtained non-pro rubber mixture was formed into a sheet having a thickness of 2 mm using a roll. Next, in Comparative Examples 1, 6, 8, 10, 11, 12, and 14, a rubber composition was prepared by performing a final mixing step immediately after non-pro mixing without performing normal temperature aging and heat treatment. Final mixing was performed by adding sulfur and a vulcanization accelerator to the non-pro rubber mixture and kneading with an open roll at 60 ° C. for 5 minutes. In contrast, in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 7, 9, 13, and 15, the sheet-like non-pro rubber mixture was aged at room temperature (25 ° C.) for 168 hours, and then the final mixing step as in Comparative Example 1. The rubber composition was prepared by performing. In Comparative Example 2, the sheet-like non-pro rubber mixture was aged at room temperature (25 ° C.) for 24 hours and then subjected to final mixing in the same manner as in Comparative Example 1. In Comparative Example 3, the sheet-like non-pro rubber mixture was subjected to a heat treatment at 170 ° C. for 3 minutes and then subjected to final mixing in the same manner as in Comparative Example 1, and the technique described in Patent Document 1 was applied. Correspond. In Comparative Example 4, as in Comparative Example 1, a final mixing step was performed immediately after non-pro mixing without performing normal temperature aging and heat treatment, and the final rubber thus obtained was formed into a sheet having a thickness of 2 mm by a roll. And the sheet-like final rubber was aged at room temperature (25 ° C.) for 168 hours to obtain a rubber composition. In Comparative Example 5, a final rubber was formed into a sheet shape in the same manner as in Comparative Example 4, and then the sheet-like final rubber was heat treated at 50 ° C. for 96 hours to prepare a rubber composition. This corresponds to the technique described in 2.

上記ゴム組成物の調製過程において、ノンプロ混合直後のゴム組成物(ノンプロゴム混合物)について、シランカップリング剤の反応率を測定した。また、該ノンプロゴム混合物について常温熟成又は加熱処理を行った実施例及び比較例については、かかる処理後におけるシランカップリング剤の反応率も測定した。   In the process of preparing the rubber composition, the reaction rate of the silane coupling agent was measured for the rubber composition immediately after non-pro mixing (non-pro rubber mixture). Moreover, about the Example and comparative example which performed normal temperature aging or heat processing about this non-pro rubber mixture, the reaction rate of the silane coupling agent after this process was also measured.

得られた各ゴム組成物について、未加硫状態でのムーニー粘度を測定するとともに、160℃×30分間で加硫した所定形状の試験サンプルについて、300%モジュラスを測定した。また、該ゴム組成物を用いて、キャップ/ベース構造のトレッドを有するタイヤのキャップトレッドに適用し、205/65R15 94Hの空気入りラジアルタイヤを常法に従い製造し、転がり抵抗を評価した。各測定・評価方法は以下の通りである。   About each obtained rubber composition, while measuring the Mooney viscosity in an unvulcanized state, 300% modulus was measured about the test sample of the predetermined shape vulcanized at 160 degreeC * 30 minutes. Further, the rubber composition was applied to a cap tread of a tire having a tread having a cap / base structure, and a 205 / 65R159H pneumatic radial tire was produced according to a conventional method, and rolling resistance was evaluated. Each measurement / evaluation method is as follows.

(シランカップリング剤の反応率)
特開2010−216952号公報に記載の方法に従い、質量m=1.00gに調整した厚み1mm以下のシート状の試料を、アセトンで8時間ソックスレー抽出を行い、抽出後のゴム組成物を30℃で5時間真空乾燥して質量mを測定した。次いで、日本ダイオネクス株式会社製イオンクロマトグラフ「ICS−1500」により、抽出後のゴム組成物に含まれる硫黄分S(硫黄濃度:質量%)を求めた。また、表1に示す配合においてシランカップリング剤を配合しない以外は同一のゴム組成物を同様の操作により作製し、抽出後のゴム組成物に含まれる硫黄分S(質量%)を求め、上記式(A)によりシランカップリング剤の反応率を求めた。なお、シランカップリング剤の配合量から算出される抽出前のゴム組成物中に含まれるシランカップリング剤による硫黄分S(質量%)は0.587である。
(Reaction rate of silane coupling agent)
According to the method described in JP 2010-216952 A, a sheet-like sample having a thickness of 1 mm or less adjusted to mass m 0 = 1.00 g is subjected to Soxhlet extraction with acetone for 8 hours, and the rubber composition after extraction is 30 The mass m was measured by vacuum drying at 5 ° C. for 5 hours. Subsequently, the sulfur content S (sulfur concentration: mass%) contained in the rubber composition after extraction was determined by an ion chromatograph “ICS-1500” manufactured by Nippon Dionex Co., Ltd. Also, except for not blending the silane coupling agent in the formulation shown in Table 1 were prepared by the same operation with the same rubber composition, determine the sulfur content S 0 (wt%) contained in the rubber composition after extraction, The reaction rate of the silane coupling agent was determined from the above formula (A). Incidentally, the sulfur content S r (wt%) with a silane coupling agent contained in the rubber composition before extraction, which is calculated from the amount of the silane coupling agent is 0.587.

(ムーニー粘度)
JIS K6300に準拠して東洋精機(株)製ロータレスムーニー測定機を用い、未加硫ゴムを100℃で1分間余熱後、4分後のトルク値をムーニー単位で測定した値であり、比較例1の値を100とした指数で表示した。指数が小さいほど粘度が低く、加工性に優れることを示す。
(Mooney viscosity)
Using a Toyo Seiki Co., Ltd. rotorless Mooney measuring machine in accordance with JIS K6300, after preheating the unvulcanized rubber at 100 ° C for 1 minute, the torque value after 4 minutes was measured in Mooney units. Displayed as an index with the value of Example 1 as 100. The smaller the index, the lower the viscosity and the better the workability.

(300%モジュラス)
JIS K6251に準じて引張試験(ダンベル3号形)を実施し、300%伸長時のモジュラス値を比較例1の数値を100とした指数で表示した。300%モジュラスは値が大きいほどシランカップリング剤がシリカ補強に対して効果があることを示しており、従って、上記指数が大きい程、補強性に優れ、望ましいことを示す。
(300% modulus)
A tensile test (dumbbell No. 3 type) was carried out according to JIS K6251 and the modulus value at 300% elongation was displayed as an index with the value of Comparative Example 1 as 100. The larger the value of the 300% modulus, the more effective the silane coupling agent is for silica reinforcement. Therefore, the larger the index, the better the reinforcing property and the more desirable.

(転がり抵抗)
使用リムを15×6.5JJとしてタイヤを装着し、空気圧230kPa、荷重4.4kNとして、転がり抵抗測定用の1軸ドラム試験機にて23℃で80km/hで走行させたときの転がり抵抗を測定した。結果は、比較例1の値を100とした指数で表示した。指数が小さいほど、転がり抵抗が小さく(低発熱性に優れ)、従って燃費性に優れることを示す。
(Rolling resistance)
Rolling resistance when running at 23km and 80km / h on a single-axis drum tester for rolling resistance measurement, with a rim of 15x6.5JJ and tires mounted, air pressure of 230kPa and load of 4.4kN It was measured. The results were expressed as an index with the value of Comparative Example 1 as 100. The smaller the index, the smaller the rolling resistance (excellent in low heat generation), and thus the better fuel economy.

結果は表2に示す通りである。ノンプロ混合工程での排出温度を140℃として、ノンプロ混合後あるいはファイナル混合後に、常温熟成あるいは加熱処理を行って比較したところ、熟成や加熱処理のいずれも行わない比較例1に対し、ノンプロ混合後に十分な常温熟成を行った実施例1では、ムーニー粘度が低くなり、300%モジュラスは高くなり、転がり抵抗が低くなっていた。これはいずれも特性として優れており、シランカップリング剤が常温で穏やかにシリカ粒子表面と反応することにより理想的に働いていることが分かる。これに対し、比較例2では、常温熟成が不十分であり、改善効果はほとんど見られなかった。ノンプロ混合後に加熱処理を行った比較例3では、300%モジュラスが低くなっていた。これは、加熱処理によりシランカップリング剤の反応は進行するが、シリカの補強性を高めるようなシリカ粒子表面との反応よりもシランカップリング剤同士の自己縮合が起きているためであると考えられる。一方、ファイナル混合後に常温熟成した比較例4や、加熱処理した比較例5では、いずれもムーニー粘度が大きくなっており、これはスコーチが起きてしまっているためと考えられる。また、比較例4,5では、300%モジュラスも低下しており、シランカップリング剤が自己縮合していると考えられる。   The results are as shown in Table 2. The discharge temperature in the non-pro mixing step was set to 140 ° C., and after non-pro mixing or final mixing, comparison was made by performing normal temperature aging or heat treatment, and compared to Comparative Example 1 in which neither aging nor heat treatment was performed, after non-pro mixing In Example 1 where sufficient room temperature aging was performed, the Mooney viscosity was low, the 300% modulus was high, and the rolling resistance was low. All of these are excellent in characteristics, and it can be seen that the silane coupling agent works ideally by gently reacting with the surface of the silica particles at room temperature. On the other hand, in Comparative Example 2, the room temperature aging was insufficient and almost no improvement effect was observed. In Comparative Example 3 in which heat treatment was performed after non-pro mixing, the 300% modulus was low. This is thought to be because the reaction of the silane coupling agent proceeds by heat treatment, but the self-condensation of the silane coupling agents occurs rather than the reaction with the silica particle surface that enhances the silica reinforcement. It is done. On the other hand, in Comparative Example 4 that was aged at room temperature after final mixing and in Comparative Example 5 that was heat-treated, Mooney viscosity was high, which is considered to be due to scorching. Moreover, in Comparative Examples 4 and 5, the 300% modulus is also lowered, and it is considered that the silane coupling agent is self-condensed.

ノンプロ混合工程での排出温度が120℃の場合(比較例10,実施例2)、及び130℃の場合(比較例11,実施例3)も、140℃の場合と同様に、常温熟成により特性改良の効果が現れていた。   When the discharge temperature in the non-pro mixing step is 120 ° C. (Comparative Example 10 and Example 2) and 130 ° C. (Comparative Example 11 and Example 3), the characteristics are obtained by aging at room temperature as in the case of 140 ° C. The effect of the improvement appeared.

一方、排出温度が100℃の場合(比較例6,7)、及び110℃の場合(比較例8,9)には、ノンプロ混合排出後のシランカップリング剤の反応率が低すぎるため、常温熟成を行った後も反応が十分進行しておらず、特性の改良が十分でなかった。また、排出温度が150℃の場合(比較例12,13)、及び160℃の場合(比較例14,15)は、シランカップリング剤の反応がノンプロ混合排出の段階で進行してしまっているため、常温熟成による反応の進行の効果が得られないばかりか、排出温度が高いため、スコーチが生じてしまい、ムーニー粘度が増加していた。   On the other hand, when the discharge temperature is 100 ° C. (Comparative Examples 6 and 7) and 110 ° C. (Comparative Examples 8 and 9), the reaction rate of the silane coupling agent after non-pro mixed discharge is too low. Even after aging, the reaction did not proceed sufficiently and the characteristics were not improved sufficiently. When the discharge temperature is 150 ° C. (Comparative Examples 12 and 13) and 160 ° C. (Comparative Examples 14 and 15), the reaction of the silane coupling agent proceeds at the stage of non-pro mixed discharge. Therefore, not only the effect of the progress of reaction due to normal temperature aging cannot be obtained, but also the discharge temperature is high, scorching occurs, and the Mooney viscosity increases.

Figure 0005829056
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[第2実施例]
ゴム組成物の配合は、シランカップリング剤として、3−オクタノイルチオ−1−プロピルトリエトキシシラン(GEシリコーンズ社製「NXT」)を用い、その他は第1実施例と同様とした。下記表3に示す条件に従い、第1実施例と同様にして、比較例16及び実施例4のゴム組成物を調製した。詳細には、比較例16では、常温熟成も加熱処理も行うことなく、ノンプロ混合後、直ちにファイナル混合工程を行うことでゴム組成物を調製した。実施例4では、シート状のノンプロゴム混合物を常温(25℃)で168時間熟成させた後、ファイナル混合工程を行うことでゴム組成物を調製した。その他の調製方法は第1実施例と同様である。
[Second Embodiment]
The rubber composition was blended in the same manner as in Example 1 except that 3-octanoylthio-1-propyltriethoxysilane (“NXT” manufactured by GE Silicones) was used as the silane coupling agent. According to the conditions shown in Table 3 below, rubber compositions of Comparative Example 16 and Example 4 were prepared in the same manner as in the first example. Specifically, in Comparative Example 16, a rubber composition was prepared by performing a final mixing step immediately after non-pro mixing without performing normal temperature aging and heat treatment. In Example 4, a rubber composition was prepared by aging a sheet-like non-pro rubber mixture at room temperature (25 ° C.) for 168 hours and then performing a final mixing step. Other preparation methods are the same as those in the first example.

比較例16及び実施例4について、ノンプロ混合直後及び常温熟成後のシランカップリング剤の反応率を、第1実施例と同様にして測定した。なお、この場合、S(質量%)=0.224である。 About Comparative Example 16 and Example 4, the reaction rate of the silane coupling agent immediately after non-pro mixing and after normal temperature aging was measured in the same manner as in the first example. In this case, S r (mass%) = 0.224.

また、各ゴム組成物について、ムーニー粘度、300%モジュラス、及び転がり抵抗を、第1実施例と同様に測定評価した(但し、比較例16をコントロールとして、その値を100とした指数で表示した)。   For each rubber composition, the Mooney viscosity, 300% modulus, and rolling resistance were measured and evaluated in the same manner as in the first example (however, the comparative example 16 was used as a control, and the value was displayed as an index of 100). ).

結果は、表3に示す通りであり、シランカップリング剤として保護化メルカプトシランを用いた場合についても、スルフィドシランを用いた第1実施例と同様に、ノンプロ混合後に常温熟成を行った実施例4では、ムーニー粘度が低くなり、300%モジュラスは高くなり、転がり抵抗が低くなっており、すなわち、加工性と補強性、低燃費性のバランスに優れていた。   The results are as shown in Table 3, and also in the case of using protected mercaptosilane as the silane coupling agent, as in the first example using sulfide silane, an example in which normal temperature aging was performed after non-pro mixing was performed. In No. 4, the Mooney viscosity was low, the 300% modulus was high, and the rolling resistance was low, that is, the balance between workability, reinforcement, and fuel efficiency was excellent.

Figure 0005829056
Figure 0005829056

[第3実施例]
ゴム組成物の配合は、シランカップリング剤として、3−メルカプトプロピルトリエキシシラン(モメンティブパフォーマンスマテリアルズ社製「A−1891」)を用い、その他は第1実施例と同様とした。下記表4に示す条件に従い、第1実施例と同様にして、比較例17及び実施例5のゴム組成物を調製した。詳細には、比較例17では、常温熟成も加熱処理も行うことなく、ノンプロ混合後、直ちにファイナル混合工程を行うことでゴム組成物を調製した。実施例5では、シート状のノンプロゴム混合物を常温(25℃)で168時間熟成させた後、ファイナル混合工程を行うことでゴム組成物を調製した。その他の調製方法は第1実施例と同様である。
[Third embodiment]
The rubber composition was blended in the same manner as in the first embodiment except that 3-mercaptopropyltriexisilane (“A-1891” manufactured by Momentive Performance Materials) was used as the silane coupling agent. According to the conditions shown in Table 4 below, rubber compositions of Comparative Example 17 and Example 5 were prepared in the same manner as in the first example. Specifically, in Comparative Example 17, a rubber composition was prepared by performing a final mixing step immediately after non-pro mixing without performing normal temperature aging and heat treatment. In Example 5, a rubber composition was prepared by aging a sheet-like non-pro rubber mixture at room temperature (25 ° C.) for 168 hours and then performing a final mixing step. Other preparation methods are the same as those in the first example.

比較例17及び実施例5について、ノンプロ混合直後及び常温熟成後のシランカップリング剤の反応率を、第1実施例と同様にして測定した。なお、この場合、S(質量%)=0.343である。 About the comparative example 17 and Example 5, the reaction rate of the silane coupling agent immediately after non-pro mixing and after normal temperature aging was measured like the 1st example. In this case, S r (mass%) = 0.343.

また、各ゴム組成物について、ムーニー粘度、300%モジュラス、及び転がり抵抗を、第1実施例と同様に測定評価した(但し、比較例17をコントロールとして、その値を100とした指数で表示した)。   For each rubber composition, the Mooney viscosity, 300% modulus, and rolling resistance were measured and evaluated in the same manner as in the first example (however, the comparative example 17 was used as a control and the value was expressed as an index of 100). ).

結果は、表4に示す通りであり、シランカップリング剤としてメルカプトシランを用いた場合についても、スルフィドシランを用いた第1実施例と同様に、ノンプロ混合後に常温熟成を行った実施例5では、ムーニー粘度が低くなり、300%モジュラスは高くなり、転がり抵抗が低くなっており、すなわち、加工性と補強性、低燃費性のバランスに優れていた。   The results are as shown in Table 4, and also in the case of using mercaptosilane as the silane coupling agent, as in Example 1 in which sulfide silane was used, Example 5 in which room temperature aging was performed after non-pro mixing was used. The Mooney viscosity was low, the 300% modulus was high, and the rolling resistance was low. That is, the balance between workability, reinforcement and low fuel consumption was excellent.

Figure 0005829056
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以上のように、ノンプロ混合排出段階でのシランカップリング剤の反応率が50〜80%のゴムを常温熟成させ、熟成後の反応率が90%以上となるようにしたものを用いてファイナル混合を行うことにより、燃費性がよくなるだけでなく、加工性と補強性も改善され、これらの特性のバランスに優れたゴム組成物を得ることができる。   As described above, final mixing is performed using a rubber having a reaction rate of 50 to 80% of the silane coupling agent in the non-pro mixing and discharging stage which is aged at room temperature and the reaction rate after aging is 90% or more. By performing the above, not only the fuel efficiency is improved, but also the workability and the reinforcing property are improved, and a rubber composition having an excellent balance of these characteristics can be obtained.

Claims (4)

ゴム成分にシリカとシランカップリング剤を添加し混合することで前記シランカップリング剤の反応率が50〜80%であるノンプロゴム混合物を得て、該ノンプロゴム混合物を15〜30℃で熟成させて前記シランカップリング剤の反応率が90%以上である熟成ゴム混合物を得て、該熟成ゴム混合物に加硫剤と加硫促進剤を添加し混合することを特徴とするゴム組成物の製造方法。   Silica and a silane coupling agent are added to the rubber component and mixed to obtain a non-pro rubber mixture in which the reaction rate of the silane coupling agent is 50 to 80%, and the non-pro rubber mixture is aged at 15 to 30 ° C. A method for producing a rubber composition, comprising obtaining an aged rubber mixture having a reaction rate of a silane coupling agent of 90% or more, and adding and mixing a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator to the aged rubber mixture. 前記ノンプロゴム混合物を得る際の最高混合温度が120〜140℃であることを特徴とする請求項1記載のゴム組成物の製造方法。   The method for producing a rubber composition according to claim 1, wherein the maximum mixing temperature when obtaining the non-pro rubber mixture is 120 to 140 ° C. 前記ノンプロゴム混合物を熟成させる時間が80〜300時間であることを特徴とする請求項1又は2記載のゴム組成物の製造方法。   The method for producing a rubber composition according to claim 1 or 2, wherein the time for aging the non-pro rubber mixture is 80 to 300 hours. ゴム成分にシリカとシランカップリング剤を添加し最高混合温度を120〜140℃として混合することで前記シランカップリング剤の反応率が50〜80%であるノンプロゴム混合物を得て、該ノンプロゴム混合物を15〜30℃で80〜300時間熟成させて熟成ゴム混合物を得て、該熟成ゴム混合物に加硫剤と加硫促進剤を添加し混合することを特徴とするゴム組成物の製造方法。   By adding silica and a silane coupling agent to the rubber component and mixing at a maximum mixing temperature of 120 to 140 ° C., a non-pro rubber mixture in which the reaction rate of the silane coupling agent is 50 to 80% is obtained, and the non-pro rubber mixture is obtained. A method for producing a rubber composition, comprising aging at 15 to 30 ° C. for 80 to 300 hours to obtain an aged rubber mixture, and adding and mixing a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator to the aged rubber mixture.
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