JP6470015B2 - ゴム組成物の製造方法およびマスターバッチ - Google Patents

Description

本発明は、ゴム組成物の製造方法に関し、詳しくは、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲゴム）に天然ゴム（ＮＲゴム）が添加されたゴム成分に各種ゴム薬品を配合して混練りすることによりベースゴム組成物を製造するゴム組成物の製造方法およびその際に使用されるマスターバッチに関する。

近年、自動車の低燃費化やタイヤ用ゴムのウェット性能の向上などを目指して、タイヤ用ゴム材料としてシリカ配合のゴム組成物が注目されている。

このようなシリカ配合のゴム組成物は、一般に、ＳＢＲゴムにＮＲゴムが添加されたゴム成分に各種ゴム薬品を配合して混練りすることによりベースゴムを作製した後、このベースゴム組成物にさらに各種配合材料を添加して混練りすることにより製造されている（例えば、特許文献１、２）。

特開２００２―５１５５１５号公報 特開２００４―５９５９９号公報

しかしながら、従来のベースゴム組成物の製造においては、バンバリーミキサーなどの混練機へ、上記ゴム成分を投入すると同時に、シリカ、カーボン、オイルやその他のゴム薬品を投入して混練りして作製していたため、混練り時、ＳＢＲゴムの砕け不良が発生して、練り上がったベースゴム組成物をシート出しする際、シート切れが発生したり、シート出しされたベース生地に外観不良が発生したりして、安定してベースゴム組成物を製造することが難しかった。

そこで、本発明は、ＳＢＲゴムの砕け不良の発生を抑制することにより、シート切れの発生や外観不良の発生を防止して、ベースゴム組成物を安定して製造することができるゴム組成物の製造技術を提供することを課題とする。

本発明者は、鋭意検討を行い、以下に記載する発明により上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

請求項１に記載の発明は、
スチレン・ブタジエンゴムに天然ゴムが添加されたゴム成分にゴム薬品を配合してベースゴム組成物を製造するゴム組成物の製造方法であって、
スチレン・ブタジエンゴムと他の配合材料を混練りしてマスターバッチを作製するマスターバッチ作製工程と、
作製された前記マスターバッチに、さらにスチレン・ブタジエンゴムおよび他の配合材料を加えて混練りすることにより、所望する配合のベースゴム組成物を製造するゴム組成物製造工程と
を備え、
前記マスターバッチ作製工程において配合されるゴム薬品が、シリカ、オイルおよびカップリング剤であり、
前記マスターバッチにおけるシリカの配合量が、ゴム成分１００重量部に対して１５〜２５重量部であり、
前記マスターバッチにおけるオイルの配合量が、ゴム成分１００重量部に対して５〜１０重量部であり、
前記マスターバッチにおけるカップリング剤の配合量が、ゴム成分１００重量部に対して２〜５重量部である
ことを特徴とするゴム組成物の製造方法である。

請求項２に記載の発明は、
前記マスターバッチ作製工程におけるゴム成分として、前記スチレン・ブタジエンゴムに天然ゴムを添加することを特徴とする請求項１に記載のゴム組成物の製造方法である。

請求項３に記載の発明は、
前記マスターバッチ作製工程における前記スチレン・ブタジエンゴムと前記天然ゴムの重量比率が、７０：３０〜９５：５であることを特徴とする請求項２に記載のゴム組成物の製造方法である。

請求項４に記載の発明は、
前記マスターバッチ作製工程および前記ゴム組成物製造工程において、バンバリーミキサーを用いて混練りすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のゴム組成物の製造方法である。

請求項５に記載の発明は、
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のゴム組成物の製造方法において使用されるマスターバッチであって、
前記マスターバッチ作製工程に基づいて作製されていることを特徴とするマスターバッチである。

本発明によれば、ＳＢＲゴムの砕け不良の発生を抑制することにより、シート切れの発生や外観不良の発生を防止して、ベースゴム組成物を安定して製造することができるゴム組成物の製造技術を提供することができる。

以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。

本発明の実施の形態に係るゴム組成物の製造方法は、上記したように、スチレン・ブタジエンゴムに天然ゴムが添加されたゴム成分にゴム薬品を配合してベースゴム組成物を製造するゴム組成物の製造方法であって、マスターバッチ作製工程と、ゴム組成物製造工程とを備えていることを特徴としている。

即ち、本実施の形態においては、従来のように、ゴム成分を含む全ての配合材料を同時に配合して混練りしてベースゴム組成物を製造するのではなく、予めマスターバッチ（ＭＢ）を作製した後、このＭＢにさらにゴム成分や配合材料を加えて混練りすることにより、所望する配合のベースゴム組成物を製造している。

これにより、ＳＢＲゴムの砕け不良の発生を抑制することができ、その結果、シート切れの発生や外観不良の発生を防止して、ベースゴム組成物を安定して製造することができる。

以下、シリカ配合のベースゴム組成物の製造を例に挙げて、本発明を詳細に説明する。なお、このシリカ配合のベースゴム組成物には、ＳＢＲゴム、ＮＲゴム、シリカ、オイル、その他ベースゴム薬品が所定量配合される。

（１）マスターバッチ作製工程
最初に、所望するベースゴム組成物の配合から、一部のＳＢＲゴムおよびＮＲゴムを、シリカ、オイルおよびカップリング剤と共に、混練機に投入して、混練りすることにより、マスターバッチを作製する。

このとき、混練り温度は１３０〜１７０℃、混練り時間は１〜３分であることが好ましい。

混練機としては、バンバリーミキサーやニーダーなど、一般的な混練機を用いることができるが、効率的な混練りの観点から、投入材料を加圧しながら混練りすることができるバンバリーミキサーの使用が好ましい。

混練りされたマスターバッチは、混練り機から排出された後、シート出しされて、次工程であるゴム組成物製造工程に送られる。

なお、このマスターバッチ作製工程においては、ゴム成分としてＮＲゴムが添加されていなくても、最終的に得られたベースゴム組成物においてシート切れの発生を防止することができるが、上記したマスターバッチのシート出しの時点からシート切れの発生を防止するという観点からは、多少のＮＲゴムが添加されていることが好ましく、その重量比率としては、ＳＢＲゴム：ＮＲゴムが７０：３０〜９５：５であることが好ましい。

即ち、マスターバッチ中のＮＲゴムが５重量％未満（ＳＢＲゴムが９５重量％超）であると、マスターバッチのシート出しに際して生地不良が発生する恐れがある。一方、ＮＲゴムが３０重量％超（ＳＢＲゴムが７０重量％未満）であると、ゴム組成物製造工程でＳＢＲゴムの砕け不良が発生する恐れがある。

また、このマスターバッチ作製工程においては、シート生地不良や材料の混合不良などによるトラブルの防止という観点から、ＭＢにおけるゴム成分１００重量部に対して、シリカの配合量は１５〜２５重量部、オイルの配合量は５〜１０重量部、カップリング剤の配合量は２〜５重量部であることが好ましい。

（２）ゴム組成物製造工程
次に、所望する配合となるように、上記で作製されたマスターバッチに、スチレン・ブタジエンゴムおよび他の配合材料をさらに加えて混練機に投入し、混練りすることにより、所望する配合のベースゴム組成物を製造する。

このとき、混練り温度は１３０〜１７０℃、混練り時間は１〜３分であることが好ましい。また、混練機としては、バンバリーミキサーやニーダーなど、一般的な混練機を用いることができるが、上記と同様に、バンバリーミキサーの使用が好ましい。

混練りされたベースゴム組成物は、混練り機から排出された後、シート出しされて、さらに次工程であるタイヤ用ゴム材料の製造工程に送られる。

以上の工程を経ることにより、ＳＢＲゴムの砕け不良の発生を抑制することができ、その結果、シート切れの発生や外観不良の発生を防止して、ベースゴム組成物を安定して製造することができる。

１．実施例（実施例１〜５）
（１）マスターバッチの作製（ＭＢ練り）
表１の「ＭＢ練り」に示す配合の各材料をバンバリーミキサー中に投入し、回転数５０ｒｐｍ、温度１４０℃で混練りし、その後、バンバリーミキサーから排出してシート出しを行った。なお、表１においては、最終的に得られるベースゴム組成物における全ゴム成分（ＳＢＲ＋ＮＲ）を１００重量部とする配合が示されている。

（２）ベースゴム組成物の製造（ベース練り）
次に、シート出しされたマスターバッチと共に、表１の「ベース練り」に示す各材料をバンバリーミキサー中に投入し、回転数５０ｒｐｍ、温度１５０℃で混練りし、その後、バンバリーミキサーから排出してシート出しを行った（各々連続３０バッチ）。

２．比較例（比較例１）
従来のベースゴム組成物の製造方法と同様にして、表１に示す材料をバンバリーミキサー中に投入し、回転数５０ｒｐｍ、温度１５０℃で混練りし、その後、バンバリーミキサーから排出してシート出しを行った（連続３０バッチ）。

３．評価
（１）評価方法
（ａ）ＳＢＲゴムの砕け
シート出しされた各実施例および比較例のマスターバッチおよびベースゴム組成物における外観不良の発生を目視にて観察し、ＳＢＲゴムの砕けの発生を確認した。

（ｂ）シート切れ
各実施例および比較例において、マスターバッチおよびベースゴム組成物をシート出しする際に、シート切れの発生を目視にて観察し、発生回数をカウントした。

（２）評価結果
（ａ）ＳＢＲゴムの砕け
比較例１では、シート化されたマスターバッチ、ベースゴム組成物のいずれにおいても、ＳＢＲゴムの砕けが発生していた。これに対して、実施例では、いずれの場合にも、ＳＢＲゴムの砕けは見られなかった。

この結果より、マスターバッチを予め作製することにより、ＳＢＲゴムの砕け不良の発生を防止できることが確認できた。

（ｂ）シート切れ
評価結果を表２に示す。

表２に示すように、比較例１では、ベースゴム組成物のシート出しに際して１０回のシート切れが発生した。

これに対して、ＳＢＲゴム５０重量部に対してＮＲゴムが０〜１０重量部配合された実施例１〜３では、マスターバッチ作製工程において４〜２回のシート切れが発生していたものが、ゴム組成物製造工程においては発生していたシート切れが解消していた。

そして、ＳＢＲゴム５０重量部に対してＮＲゴムが１５〜２０重量部配合された実施例４、５では、マスターバッチ作製工程においてもシート切れが発生していなかった。

この結果より、マスターバッチ作製工程においてＳＢＲゴム５０重量部に対してＮＲゴムを１５重量部以上配合することにより、マスターバッチ作製工程、ゴム組成物製造工程のいずれにおいても、シート切れの発生を防止できることが確認できた。

なお、上記においては、シリカ配合のベースゴム組成物の製造を例に挙げて説明したが、シリカ配合以外のベースゴム組成物の製造においても本発明と同様の効果を発揮する。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることができる。

Claims (5)

1. スチレン・ブタジエンゴムに天然ゴムが添加されたゴム成分にゴム薬品を配合してベースゴム組成物を製造するゴム組成物の製造方法であって、
   スチレン・ブタジエンゴムと他の配合材料を混練りしてマスターバッチを作製するマスターバッチ作製工程と、
   作製された前記マスターバッチに、さらにスチレン・ブタジエンゴムおよび他の配合材料を加えて混練りすることにより、所望する配合のベースゴム組成物を製造するゴム組成物製造工程と
   を備え、
   前記マスターバッチ作製工程において配合されるゴム薬品が、シリカ、オイルおよびカップリング剤であり、
   前記マスターバッチにおけるシリカの配合量が、ゴム成分１００重量部に対して１５〜２５重量部であり、
   前記マスターバッチにおけるオイルの配合量が、ゴム成分１００重量部に対して５〜１０重量部であり、
   前記マスターバッチにおけるカップリング剤の配合量が、ゴム成分１００重量部に対して２〜５重量部である
   ことを特徴とするゴム組成物の製造方法。
2. 前記マスターバッチ作製工程におけるゴム成分として、前記スチレン・ブタジエンゴムに天然ゴムを添加することを特徴とする請求項１に記載のゴム組成物の製造方法。
3. 前記マスターバッチ作製工程における前記スチレン・ブタジエンゴムと前記天然ゴムの重量比率が、７０：３０〜９５：５であることを特徴とする請求項２に記載のゴム組成物の製造方法。
4. 前記マスターバッチ作製工程および前記ゴム組成物製造工程において、バンバリーミキサーを用いて混練りすることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のゴム組成物の製造方法。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のゴム組成物の製造方法において使用されるマスターバッチであって、
   前記マスターバッチ作製工程に基づいて作製されていることを特徴とするマスターバッチ。