JP5906112B2 - ウェットマスターバッチの製造方法 - Google Patents
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なお、本発明におけるセラムとは、天然ゴムラテックスを遠心分離した際の無色あるいは黄色透明な中間層をいう。
17<E(mg/ml)/C(g)<45・・・(I)
の関係を満たすことを特徴とする。
充填剤としては、カーボンブラック、シリカ、及び一般式(II):
nM・xSiOy・zH2O・・・(II)
[式中、Mは、アルミニウム、マグネシウム、チタン、カルシウム及びジルコニウムから選ばれる金属、これらの金属の酸化物又は水酸化物、それらの水和物、及び前記金属の炭酸塩の中から選ばれる少なくとも一種であり、n、x、y及びzは、それぞれ1〜5の整数、0〜10の整数、2〜5の整数、及び0〜10の整数である。]
で表される無機充填剤を挙げることができる。ここで、カーボンブラックとしては、通常ゴム工業に用いられるものに加え、カラー用に用いられるものが使用できる。例えば、ゴム工業用ではSAF、HAF、ISAF、FEF、GPF等が挙げられ、カラー用ではHCF、MCF、RCF、LCF等が挙げられる。シリカは特に限定されないが、湿式シリカ、乾式シリカ、コロイダルシリカ等が挙げられる。
脱蛋白処理工程前の天然ゴムラテックスとしては、フィールドラテックス、アンモニア処理ラテックス、又はこれらの混合物を挙げることができる。これら天然ゴムラテックスを遠心分離すると、上澄みからは、タンパク質、脂質などを含有するゴム層(約35%)、中間層には、タンパク質、アミノ酸、有機酸を含有するセラム(天然ゴム漿液、約55%)、底部層には、タンパク質、窒素化合物、リン脂質等を含有するボトム層(沈積物層、約10%)に分離される。本発明において、E(mg/ml)は、後述する脱蛋白処理工程後の天然ゴムラテックスのセラム1ml中における蛋白質量(mg)を意味する。
本発明の脱蛋白処理工程は、公知の方法を用いることができ、蛋白分解酵素を用いる方法、界面活性剤を用い繰り返し洗浄する方法、酵素と界面活性剤とを併用する方法、ナトリウムメトキシドを用いたエステル交換処理方法、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等を用いたケン化法等が挙げられる。これらの中でも、工程の簡素化の観点から、脱蛋白処理工程は、蛋白分解酵素を用いる工程が好ましい。脱蛋白処理工程後の天然ゴムラテックスのセラム1ml中に含有される蛋白質量E(mg/ml)は、特に限定されないが、凝固工程での取り扱いの観点から、1.8〜4.8mg/mlが好ましい。
前記蛋白分解酵素を用いる工程において、蛋白分解酵素により、天然ゴムラテックス粒子の表面層成分中に存在するアミド結合を加水分解することができる。蛋白質分解酵素としては、特に限定されないが、例えば、酸性プロテアーゼ、中性プロテアーゼ、アルカリ性プロテアーゼが挙げられる。本発明においては使用するラテックスのpHの観点からアルカリ性プロテアーゼが好ましい。蛋白分解酵素を用いる工程は、使用する蛋白分解酵素に適した条件で行えばよく、特に限定されないが、25〜55℃の範囲で4〜168時間処理することが好ましい。
17<E(mg/ml)/C(g)<45・・・(I)
の関係を満たす。これにより、充填剤の分布のばらつきが抑制され、かつ乾燥後の水分率が低いウェットマスターバッチを得ることができる。これは、E/Cの値が17を超えることで、蛋白質が優先してスラリー溶液中の充填剤に吸着し、その後ゴム成分が吸着するため、その吸着速度の差により生じる時間に、攪拌による分散が十分に可能となるからであると推定される。E/Cの値が45未満であることで、水分を保持し、乾燥効率の悪化の原因となる蛋白質の量が過剰とならず、乾燥後のウェットマスターバッチの乾燥後水分率を低く抑えることができる。
上記の方法で製造されたウェットマスターバッチは、充填剤の分布のばらつきが十分抑制され、かつ乾燥後の水分率が低い。
本発明のゴム組成物は、上記の方法で得られたウェットマスターバッチを配合してなる。上記ウェットマスターバッチ中において、充填剤の分布のばらつきが抑制されているため、それを用いた本発明のゴム組成物は、硬さ、引張強さ、耐摩耗性、耐疲労性等の物性にムラが少ない。該ゴム組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、スコーチ防止剤、亜鉛華,ステアリン酸等の通常ゴム工業界で用いられる各種薬品を添加することができる。本発明のゴム組成物は、タイヤやベルト等のゴム物品、特にタイヤのトレッド用部材として好適に使用することができる。
イオン交換水中にカーボンブラックN220(旭カーボン社製)を5質量%の割合で投入し、シルバーソン社製ハイシアーミキサーにてスラリー状に分散させてスラリー溶液を調製した。
天然ゴムラテックス(アンモニア水でpH=10.2に調製、ゴム成分26.8質量%、セラム中の初期蛋白質量6.03mg/ml)に、該天然ゴムラテックス1ml当たり27μgの蛋白分解酵素を添加し、30℃で24時間反応させた。Eの値は、3.12mg/mlであった。
上記(1)で調整したスラリー溶液2.14kgと、上記(2)で調製した脱蛋白処理後の天然ゴムラテックス1kgを、インペラー型攪拌機を備えたタンクに投入し、15分間混合攪拌した。この時のCの値は、0.107gであり、E/Cの値は29.16(mg/ml・g)であった。その後、さらに攪拌しながら蟻酸を添加し、pHを約5に調整して凝固を完了させた後、20メッシュの篩を用いて固液分離し、凝固物を回収した。得られた凝固物を水洗後、130℃2時間、オーブンで加熱乾燥し、実施例1のウェットマスターバッチを得た。
脱蛋白処理工程後の天然ゴムラテックスを、遠心分離機(装置名:CS150NX 製造社名:日立工機)を用いて、40000rpmの回転速度で20分間遠心分離を行い、中間層の透明液体をセラムとして採取した。セラム中の蛋白質量は、Brad−Ford法によって測定した。具体的には、ラテックスのセラム0.05mlを水0.45mlで希釈し、Coomassie lus Assy Reagent(Thermo scientific製)1.5mlを加えて10分間放置した後、UV吸光光度計で、波長595mmの吸光度で定量した。検量線の作成には、牛血清アルブミン(BSA)を用いた。
MX−50(A&D社製)内で、得られたウェットマスターバッチ約1gを、110℃で30分間加熱し、加熱前から加熱後にかけて減量した質量を測定し、その質量からウェットマスターバッチの水分率を算出した。
得られたウェットマスターバッチ中、無作為に10箇所から約1gずつサンプリングし、それぞれ1mm角大に切断し精秤した後、るつぼに入れ750℃の電熱炉中で5分間加熱しゴム成分を燃焼させた。放冷後、残渣分を精秤し、下記式(III) :
充填部数=残渣質量/(燃焼前質量−残渣質量)×100・・・(III)
より充填剤の充填部数を算出した。10個のサンプルの標準偏差σを求めた。結果を表1、表2に示す。σが小さい程、充填剤の分布のばらつきが小さいことを示す。
Claims (4)
- 充填剤を含むスラリー溶液と脱蛋白処理工程を経た天然ゴムラテックスとを混合する混合工程、前記混合工程で得た混合液を凝固させる凝固工程、前記凝固工程で得た凝固液から凝固物を得る固液分離工程、及び、前記凝固物を乾燥させる乾燥工程を含むウェットマスターバッチの製造方法であって、
前記脱蛋白処理工程後の天然ゴムラテックスのセラム1ml中に含有される蛋白質量E(mg/ml)と、前記脱蛋白処理工程後の天然ゴムラテックス1gに対して混合するスラリー溶液に含まれる充填剤の量C(g)が下記式(I):
17<E(mg/ml)/C(g)<45・・・(I)
の関係を満たすことを特徴とする、ウェットマスターバッチの製造方法。 - 前記脱蛋白処理工程が、蛋白分解酵素を用いる工程であることを特徴とする請求項1に記載のウェットマスターバッチの製造方法。
- 前記充填剤の配合量が、前記天然ゴムラテックス中のゴム成分100質量部に対して30〜80質量部であることを特徴とする請求項1又は2に記載のウェットマスターバッチの製造方法。
- 前記充填剤が、カーボンブラックであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のウェットマスターバッチの製造方法。
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