JP7377098B2 - Method for manufacturing rubber composition and method for manufacturing pneumatic tire - Google Patents
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Description
本発明は、ゴム成分、シリカおよびシランカップリング剤を含有するゴム組成物を混練する工程を有するゴム組成物の製造方法、および該ゴム組成物を原料として得られる空気入りタイヤ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, which includes a step of kneading a rubber composition containing a rubber component, silica, and a silane coupling agent, and a method for producing a pneumatic tire obtained using the rubber composition as a raw material. It is.
近年、ゴム補強用充填剤として、カーボンブラックに代えてシリカが使用されるようになってきている。しかし、シリカはカーボンブラックに比べるとゴムに対する補強性が弱いため、この補強性を高めるべく、シリカをゴム成分に配合する際にシランカップリング剤を添加するのが一般的である。シランカップリング剤を配合剤として添加することで、カップリング反応によってシランカップリング剤がシリカに固定化され、更にゴム成分がシランカップリング剤と反応するため、シリカのゴムへの分散性が向上して補強性が高まる。 In recent years, silica has come to be used instead of carbon black as a rubber reinforcing filler. However, silica has weaker reinforcing properties for rubber than carbon black, so in order to increase this reinforcing properties, a silane coupling agent is generally added when silica is blended into a rubber component. By adding a silane coupling agent as a compounding agent, the silane coupling agent is immobilized on silica through a coupling reaction, and the rubber component further reacts with the silane coupling agent, improving the dispersibility of silica into rubber. This increases reinforcing properties.
ところで、シリカとシランカップリング剤との反応を効率良く行わせるためには、ゴム成分、シリカおよびシランカップリング剤を含有するゴム組成物を特定の温度で長時間混練することが望ましい。低温環境下ではシリカとシランカップリング剤とのカップリング反応は起こりづらく、かといってあまりに高温になると、ゴムの架橋反応が起こり、粘度が急激に上昇してゲル化してしまう。 By the way, in order to efficiently perform the reaction between silica and silane coupling agent, it is desirable to knead a rubber composition containing a rubber component, silica, and silane coupling agent at a specific temperature for a long time. A coupling reaction between silica and a silane coupling agent is difficult to occur in a low-temperature environment, but if the temperature is too high, a crosslinking reaction of the rubber occurs, causing a rapid increase in viscosity and gelation.
ゴム成分、シリカ、およびシランカップリング剤を存在させた状態で密閉式混練機が備える混練室にて混練を行うと、ゴムの粘性流動による発熱、およびカップリング反応に伴う発熱に起因して、混練室内の温度が上昇する。このため、短時間のうちにゲル化される温度まで上昇してしまい、カップリング反応の時間を十分に取れないという問題がある。 When kneading is performed in the kneading chamber of a closed kneader in the presence of the rubber component, silica, and silane coupling agent, heat generation due to the viscous flow of the rubber and heat generation due to the coupling reaction occurs. The temperature inside the kneading chamber increases. For this reason, there is a problem in that the temperature rises to a temperature at which gelation occurs within a short period of time, and sufficient time is not available for the coupling reaction.
下記特許文献1には、密閉式混練機を用いてゴム成分、シリカおよびシランカップリング剤を混練する混練工程と、混練工程に引き続き、混練により得られたゴム塊を、密閉混練機下方の高温雰囲気下において所定時間保持して、ゴム塊に、シリカとシランカップリング剤との反応に必要な熱量を供給する保持工程とを有するゴム組成物の製造方法が記載されている。
下記特許文献2には、ゴム成分、シリカおよびシランカップリング剤を投入して混練し、第一混練物を得る第一工程と、第一混練物を更に混練し、第二混練物を得る第二工程と、第二混練物および加硫薬品を投入して混練し、未加硫ゴム組成物を得る第三工程とを含み、第一工程において、150~170℃の範囲内で設定された反応温度を維持しながら、ゴム成分、シリカおよびシランカップリング剤を混練する反応処理を、特定の条件を満たすまで実施するタイヤ用ゴム組成物の製造方法が記載されている。
下記特許文献3には、ゴム成分、シリカおよびシランカップリング剤を投入して混練し、第一混練物を得る第一工程と、第一混練物を更に混練し、第二混練物を得る第二工程と、第二混練物および加硫薬品を投入して混練し、未加硫ゴム組成物を得る第三工程とを含み、第一工程において、110~130℃の範囲内で設定された反応温度を維持しながら、ゴム成分、シリカおよびシランカップリング剤を混練する反応処理を、反応温度が110℃以上120℃未満の場合は90秒以上、反応温度が120~130℃の場合は30秒以上実施するタイヤ用ゴム組成物の製造方法が記載されている。
しかしながら、前記特許文献に記載の技術ではいずれも、ゴム組成物中でのシリカの分散性向上ために、さらにはゴム組成物の粘度低減のために、混練工程を複数回実施する必要がある。このため、ゴム組成物の製造工程全体で消費する電力消費が多くなる一方で、シリカの分散性に関し、さらなる向上の余地があることが判明した。 However, in all of the techniques described in the above-mentioned patent documents, it is necessary to carry out the kneading step multiple times in order to improve the dispersibility of silica in the rubber composition and further to reduce the viscosity of the rubber composition. For this reason, it has been found that while the power consumption throughout the rubber composition manufacturing process increases, there is still room for further improvement in the dispersibility of silica.
本発明は上記課題解決を図るものであり、シリカの分散性に優れ、かつ製造工程全体で消費する電力消費の低減が可能なゴム組成物の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to solve the above problems, and aims to provide a method for producing a rubber composition that has excellent dispersibility of silica and can reduce power consumption throughout the production process.
上記課題は以下の構成により達成し得る。本発明は、密閉式混練機が備える混練室内で、少なくともゴム成分、シリカおよびシランカップリング剤を含有するゴム組成物を混練する混練工程を有するゴム組成物の製造方法であって、前記密閉式混練機は、前記混練室の上方に位置し、内部に筒状の空間を有するネック部と、前記ネック部の筒状の空間内を上下に移動可能であり、前記ゴム組成物の混練時に、前記混練室内の前記ゴム組成物を上方から押付可能なラムと、を備えるものであり、前記混練工程が、一定時間の間、前記ラムを非押付状態に保持しつつ、所定の温度範囲内に温度制御した状態で混練する工程であることを特徴とするゴム組成物の製造方法に関する。 The above problem can be achieved by the following configuration. The present invention provides a method for producing a rubber composition, comprising a kneading step of kneading a rubber composition containing at least a rubber component, silica, and a silane coupling agent in a kneading chamber provided in a closed kneader, the method comprising: The kneading machine is located above the kneading chamber and has a neck portion having a cylindrical space inside, and is movable up and down within the cylindrical space of the neck portion, and when kneading the rubber composition, a ram capable of pressing the rubber composition in the kneading chamber from above, and the kneading step includes maintaining the ram in a non-pressing state for a certain period of time while keeping the rubber composition within a predetermined temperature range. The present invention relates to a method for producing a rubber composition, characterized by a step of kneading under controlled temperature.
上記ゴム組成物の製造方法において、前記混練室が、制御部によって回転速度の自動制御が可能な混練ロータを備え、内部の温度を検出して出力することが可能な混練室であり、前記混練工程の前に、前記制御部に対して制御時間および目標温度に関する設定を行う準備工程を有し、前記混練工程が、前記制御時間が経過するまでの間、前記混練室内の実測温度に関する情報および前記目標温度に基づき、前記制御部によって前記実測温度を前記目標温度とするためのPID制御によって前記回転速度を自動制御しながら前記混練室内を混練するステップであることが好ましい。 In the method for producing a rubber composition, the kneading chamber is a kneading chamber equipped with a kneading rotor whose rotational speed can be automatically controlled by a control section and capable of detecting and outputting an internal temperature, and Before the step, there is a preparatory step of setting the control time and target temperature in the control section, and the kneading step includes information about the measured temperature in the kneading chamber and information on the actual temperature in the kneading chamber until the control time elapses. Preferably, the step is to knead the inside of the kneading chamber while automatically controlling the rotational speed by PID control to set the actually measured temperature to the target temperature by the control unit based on the target temperature.
上記ゴム組成物の製造方法において、前記混練工程が、シリカとシランカップリング剤とのカップリング反応が進行する下限温度未満に温度制御した状態で、少なくともゴム成分、前記シリカおよび前記シランカップリング剤を含有するゴム組成物を混練する第1ステップと、前記カップリング反応が進行する下限温度以上に温度制御した状態で、前記カップリング反応を進行させつつ、前記ゴム組成物を混練する第2ステップと、を含み、前記第2ステップが、一定時間の間、前記ラムを非押付状態に保持しつつ、所定の温度範囲内に温度制御した状態で混練するステップであることが好ましい。 In the method for producing a rubber composition, the kneading step includes at least a rubber component, the silica, and the silane coupling agent, while the temperature is controlled below the lower limit temperature at which the coupling reaction between the silica and the silane coupling agent proceeds. A first step of kneading a rubber composition containing the above, and a second step of kneading the rubber composition while allowing the coupling reaction to proceed while the temperature is controlled to be higher than the lower limit temperature at which the coupling reaction proceeds. It is preferable that the second step is a step of kneading the ram in a non-pressed state for a certain period of time while controlling the temperature within a predetermined temperature range.
上記ゴム組成物の製造方法において、前記混練室が、制御部によって回転速度の自動制御が可能な混練ロータを備え、内部の温度を検出して出力することが可能な混練室であり、前記混練工程の前に、前記制御部に対して制御時間および目標温度に関する設定を行う準備工程を有し、前記混練工程が含む第1ステップおよび第2ステップのいずれもが、前記制御時間が経過するまでの間、前記混練室内の実測温度に関する情報および前記目標温度に基づき、前記制御部によって前記実測温度を前記目標温度とするためのPID制御によって前記回転速度を自動制御しながら前記混練室内を混練するステップであることが好ましい。 In the method for producing a rubber composition, the kneading chamber is a kneading chamber equipped with a kneading rotor whose rotational speed can be automatically controlled by a control section and capable of detecting and outputting an internal temperature, and Before the step, there is a preparation step in which settings regarding a control time and a target temperature are made to the control section, and both the first step and the second step included in the kneading step are performed until the control time elapses. During the kneading process, the control unit automatically controls the rotational speed by PID control to set the measured temperature to the target temperature based on information regarding the measured temperature in the kneading chamber and the target temperature, while kneading in the kneading chamber. Preferably, it is a step.
また、本発明は、前記いずれかに記載のゴム組成物の製造方法によりゴム組成物を製造する材料工程と、前記材料工程で製造された前記ゴム組成物を用いて未加硫タイヤを製造する工程とを含む空気入りタイヤの製造方法に関する。 The present invention also provides a material process for producing a rubber composition by any of the methods for producing a rubber composition described above, and a process for producing an unvulcanized tire using the rubber composition produced in the material process. The present invention relates to a method for manufacturing a pneumatic tire, including a process.
本発明に係るゴム組成物の製造方法では、一定時間の間、ラムをゴム組成物から非押付状態に保持しつつ、所定の温度範囲内に温度制御した状態で混練する混練工程を有する。かかる混練工程においては、ラムをゴム組成物から非押付状態、つまり混練室内の少なくとも一部が開放系となった状態でゴム組成物が混練されるため、水分などの揮発物を除去しつつ、新鮮な酸素を混入させた状態でゴム組成物を混練することができる。このため、ゴム組成物の粘度低減効果、さらにはシリカの分散効果に優れる。特に混練工程が、制御する温度域が異なる第1ステップおよび第2ステップとを含む場合であって、制御部によって混練室が備える混練ロータの回転速度がPID制御による自動制御がなされる場合、各ステップにおいてそれぞれ、一定の時間にわたって、混練室内の温度を一定の範囲内に留めることができる。これにより、温度を維持しながら一定時間にわたって混練室内で混練することができるので、ある温度以上に達した段階でゴム配合物を排出していた従来の構成と比較して、シリカの分散性に優れたゴム配合物を製造することができる。さらに、混練工程の工数低減が可能となるため、製造工程全体で消費する電力消費の低減が可能となる。特に、最終的にゴム組成物に含有するシリカを、混練工程において一括投入する場合、混練工程の工数が大幅に低減可能となるため、製造工程全体で消費する電力消費の大幅な低減が可能となる。 The method for producing a rubber composition according to the present invention includes a kneading step of kneading the rubber composition while keeping the ram in a non-pressed state for a certain period of time while controlling the temperature within a predetermined temperature range. In such a kneading step, the rubber composition is kneaded in a state where the ram is not pressed against the rubber composition, that is, in a state where at least a part of the kneading chamber is open, so volatile substances such as moisture are removed. The rubber composition can be kneaded with fresh oxygen mixed therein. Therefore, the rubber composition has an excellent viscosity reducing effect and a silica dispersing effect. In particular, when the kneading process includes a first step and a second step that have different controlled temperature ranges, and when the rotation speed of the kneading rotor provided in the kneading chamber is automatically controlled by the control unit by PID control, each In each step, the temperature in the kneading chamber can be kept within a certain range for a certain period of time. This allows kneading to be carried out in the kneading chamber for a certain period of time while maintaining the temperature, which improves the dispersibility of silica compared to the conventional structure in which the rubber compound is discharged once it reaches a certain temperature. Excellent rubber compounds can be produced. Furthermore, since it is possible to reduce the number of man-hours in the kneading process, it is possible to reduce power consumption during the entire manufacturing process. In particular, when silica, which is ultimately included in the rubber composition, is added all at once during the kneading process, the number of man-hours in the kneading process can be significantly reduced, making it possible to significantly reduce power consumption during the entire manufacturing process. Become.
本発明に係るゴム組成物の製造方法は、密閉式混練機が備える混練室内で、少なくともゴム成分、シリカおよびシランカップリング剤を含有するゴム組成物を混練する混練工程を有し、該混練工程が、一定時間の間、ラムを非押付状態に保持しつつ、所定の温度範囲内に温度制御した状態で混練する工程である点が特徴である。かかる温度制御は、制御する温度域が1段階である1ステップであってもよいが、本発明では特に混練工程が、制御する温度域が2段階であること、具体的には、以下の第1ステップおよび第2ステップを含む2ステップの混練工程を含むことが好ましい。 The method for producing a rubber composition according to the present invention includes a kneading step of kneading a rubber composition containing at least a rubber component, silica, and a silane coupling agent in a kneading chamber provided in a closed kneader, the kneading step However, it is characterized in that it is a process of kneading while keeping the ram in a non-pressing state for a certain period of time and controlling the temperature within a predetermined temperature range. Such temperature control may be performed in one step in which the temperature range to be controlled is one stage, but in the present invention, the temperature range to be controlled is two stages in particular in the present invention. It is preferable to include a two-step kneading process including a first step and a second step.
[第1ステップ]
第1ステップにおいて、シリカとシランカップリング剤とのカップリング反応が進行する下限温度未満の状態で、少なくともゴム成分、シリカおよびシランカップリング剤を含有するゴム組成物を混練する。
[First step]
In the first step, a rubber composition containing at least a rubber component, silica, and a silane coupling agent is kneaded at a temperature below the lower limit temperature at which the coupling reaction between the silica and the silane coupling agent proceeds.
ゴム成分としては、ジエン系ゴムを好適に使用可能である。ジエン系ゴムとしては、天然ゴム(NR)、ポリイソプレンゴム(IR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリブタジエンゴム(BR)、シンジオタクチック-1,2-ポリブタジエンを含有するブタジエンゴム(SPB)、クロロプレンゴム(CR)、ニトリルゴム(NBR)などが挙げられ、これらはそれぞれ単独で、または2種以上のブレンドとして用いることができる。これら例示したジエン系ゴムとしては、必要に応じて、末端を変性したもの(例えば、末端変性BRや、末端変性SBRなど)、あるいは所望の特性を付与すべく改質したもの(例えば、改質NR)も使用可能である。この末端変性ジエン系ゴムとしては、各種変性剤でポリマー末端が変性されたジエン系ゴムを用いることができ、変性方法も公知の種々の方法を用いることができる。具体的に、変性剤としては、スズ化合物、アミノベンゾフェノン化合物、イソシアネート化合物、ジグリシジルアミン化合物、環状イミン化合物、ハロゲン化アルコキシシラン化合物、グリシドキシプロピルメトキシシラン化合物、ネオジウム化合物、アルコキシシラン化合物、アミン化合物とアルコキシシラン化合物の併用などが挙げられる。合成ゴムの場合、その重合法や分子量などは特に制限されることはなく、ゴム組成物が使用される部位や用途により、ゴム種類とブレンド比率の組合せを適宜選択することができる。なお、ポリブタジエンゴム(BR)については、コバルト(Co)触媒、ネオジム(Nd)触媒、ニッケル(Ni)触媒、チタン(Ti)触媒、リチウム(Li)触媒を用いて合成したものに加えて、WO2007-129670に記載のメタロセン錯体を含む重合触媒組成物を用いて合成したものも使用可能である。これらのジエン系ゴムの中でも、BRおよび/またはSBRの使用が好ましく、SBRの使用がより好ましく、アミンおよびアルコキシシランで変性された変性SBRの使用が特に好ましい。 As the rubber component, diene rubber can be suitably used. Examples of diene rubber include natural rubber (NR), polyisoprene rubber (IR), styrene-butadiene rubber (SBR), polybutadiene rubber (BR), butadiene rubber (SPB) containing syndiotactic-1,2-polybutadiene, Examples include chloroprene rubber (CR) and nitrile rubber (NBR), and these can be used alone or as a blend of two or more. These exemplified diene rubbers may have terminals modified (for example, terminal-modified BR, terminal-modified SBR, etc.) or modified to impart desired properties (for example, modified NR) can also be used. As this end-modified diene rubber, a diene rubber whose polymer end has been modified with various modifiers can be used, and various known modification methods can be used. Specifically, modifiers include tin compounds, aminobenzophenone compounds, isocyanate compounds, diglycidylamine compounds, cyclic imine compounds, halogenated alkoxysilane compounds, glycidoxypropylmethoxysilane compounds, neodymium compounds, alkoxysilane compounds, and amines. Examples include combination use of a compound and an alkoxysilane compound. In the case of synthetic rubber, there are no particular restrictions on its polymerization method or molecular weight, and the combination of rubber type and blending ratio can be selected as appropriate depending on the site and application where the rubber composition is used. Regarding polybutadiene rubber (BR), in addition to those synthesized using cobalt (Co) catalysts, neodymium (Nd) catalysts, nickel (Ni) catalysts, titanium (Ti) catalysts, and lithium (Li) catalysts, WO2007 It is also possible to use one synthesized using a polymerization catalyst composition containing a metallocene complex described in Japanese Patent Application No. 129670. Among these diene rubbers, use of BR and/or SBR is preferred, use of SBR is more preferred, and use of modified SBR modified with amine and alkoxysilane is particularly preferred.
シリカとしては、通常のゴム補強に用いられる湿式シリカ、乾式シリカ、ゾル-ゲルシリカ、表面処理シリカなどが用いられる。なかでも、湿式シリカが好ましい。 As the silica, wet silica, dry silica, sol-gel silica, surface-treated silica, etc., which are commonly used for rubber reinforcement, are used. Among these, wet silica is preferred.
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であれば特に限定されず、ゴム組成物においてシリカとともに配合される各種の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(例えば、デグサ社製「Si69」)、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド(例えば、デグサ社製「Si75」)、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、γ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、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、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が挙げられる。 The silane coupling agent is not particularly limited as long as it contains sulfur in its molecule, and various silane coupling agents that are mixed with silica in a rubber composition can be used. For example, bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfide (for example, "Si69" manufactured by Degussa), bis(3-triethoxysilylpropyl) disulfide (for example, "Si75" manufactured by Degussa), bis(2-triethoxysilylpropyl)tetrasulfide (for example, "Si75" manufactured by Degussa), Sulfide silanes such as ethoxysilylethyl)tetrasulfide, bis(4-triethoxysilylbutyl)disulfide, bis(3-trimethoxysilylpropyl)tetrasulfide, bis(2-trimethoxysilylethyl)disulfide, and γ-mercaptopropyltrisulfide. Mercaptosilanes such as methoxysilane, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, mercaptopropylmethyldimethoxysilane, mercaptopropyldimethylmethoxysilane, mercaptoethyltriethoxysilane, 3-octanoylthio-1-propyltriethoxysilane, 3-propionylthiopropyltriethoxysilane, etc. Protected mercaptosilanes such as methoxysilane are included.
本発明に係るゴム組成物の製造方法では、混練工程が有する第1ステップ時点において、ゴム成分の全量を100質量部としたとき、シリカの配合量が30~150質量部であることが好ましい。従来は、ゴム組成物中のシリカの配合量をかかる範囲内に設定する場合、シリカの分散性向上のために、シリカを複数回に分けて混練する、あるいは一度混練したゴム組成物を再度混練する必要があったところ、本発明では第1ステップの段階で、シリカを高充填した状態、より好適には最終的にゴム組成物が含有するシリカを、混練工程において一括投入した状態で混練工程を実施することができる。しかも、後述する第2ステップを第1ステップに引き続き(ゴム組成物を排出することなく)実施することにより、ゴム組成物中のシリカを一括投入しつつ、シリカの分散性を向上し、かつ複数回の混練が不要となるため、混練工程における電力消費量の低減が可能となる。 In the method for producing a rubber composition according to the present invention, at the time of the first step of the kneading process, the amount of silica blended is preferably 30 to 150 parts by mass when the total amount of the rubber component is 100 parts by mass. Conventionally, when setting the amount of silica in a rubber composition within this range, in order to improve the dispersibility of silica, the silica was kneaded in multiple steps, or the rubber composition that had been kneaded once was kneaded again. However, in the present invention, in the first step, the silica is highly filled, more preferably, the silica contained in the final rubber composition is added all at once in the kneading process. can be carried out. Furthermore, by performing the second step (described later) following the first step (without discharging the rubber composition), the silica in the rubber composition can be added all at once, the dispersibility of silica can be improved, and multiple Since multiple kneading is not necessary, it is possible to reduce power consumption in the kneading process.
本発明に係るゴム組成物の製造方法では、混練工程におけるゴム組成物中のシリカの配合量は、ゴム成分の全量を100質量部としたとき、30~150質量部であり、80~130質量部であることが好ましい。また、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2~15質量部であることが好ましく、より好ましくは6~13質量部である。 In the method for producing a rubber composition according to the present invention, the amount of silica blended in the rubber composition in the kneading step is 30 to 150 parts by mass, and 80 to 130 parts by mass, when the total amount of the rubber component is 100 parts by mass. Preferably. Further, the amount of the silane coupling agent blended is preferably 2 to 15 parts by weight, more preferably 6 to 13 parts by weight, based on 100 parts by weight of silica.
第1ステップにおいて、シリカとシランカップリング剤とのカップリング反応が進行する下限温度はシリカとシランカップリング剤との組み合わせにより適宜決まるものであるが、例えばカップリング反応によりスルフィド結合が形成される場合、カップリング反応が進行する下限温度は135~145℃の範囲内であり、より具体的にはおよそ140℃である。したがって、第1ステップにおいて、90~130℃の範囲内で温度制御しつつゴム組成物を混練することが好ましく、100~120℃の範囲内で温度制御しつつゴム組成物を混練することがより好ましい。かかる温度範囲内で温度制御する方法としては、例えばPID制御方法が挙げられ、この点については後述する。 In the first step, the lower limit temperature at which the coupling reaction between the silica and the silane coupling agent proceeds is appropriately determined depending on the combination of the silica and the silane coupling agent. In this case, the lower limit temperature at which the coupling reaction proceeds is within the range of 135 to 145°C, more specifically approximately 140°C. Therefore, in the first step, it is preferable to knead the rubber composition while controlling the temperature within the range of 90 to 130°C, and more preferably to knead the rubber composition while controlling the temperature within the range of 100 to 120°C. preferable. An example of a method for temperature control within such a temperature range is a PID control method, which will be described later.
混練工程が有する第1ステップにおいて、密閉式混練機が備える混練室の容量に対するゴム組成物の体積を示すフィルファクターが70~80%であることが好ましい。フィルファクターが70%未満の状態で混練を実施しても、ゴム組成物の粘度が低く、温度上昇が進行し易くなる結果、温度制御が困難になる場合がある。一方、フィルファクターが80%を超えると、ゴム組成物の混合が不十分となり、シリカの分散性が向上し難い場合がある。 In the first step of the kneading process, it is preferable that the fill factor, which indicates the volume of the rubber composition relative to the capacity of the kneading chamber provided in the internal kneader, is 70 to 80%. Even if kneading is carried out in a state where the fill factor is less than 70%, the viscosity of the rubber composition will be low and the temperature will tend to rise, making temperature control difficult in some cases. On the other hand, if the fill factor exceeds 80%, mixing of the rubber composition becomes insufficient, and it may be difficult to improve the dispersibility of silica.
本発明において、フィルファクターは具体的に下記計算式により算出可能である。
[フィルファクター]=([ゴム組成物の体積]/[密閉式混練機が備える混練室の容量])×100
In the present invention, the fill factor can be specifically calculated using the following formula.
[Fill factor] = ([Volume of rubber composition] / [Capacity of kneading chamber provided in internal kneader]) x 100
本発明に係るゴム組成物の製造方法は、フィルファクターが70~80%程度の高フィルファクター混合であっても、ゴム組成物中のシリカを一括投入しつつ、シリカの分散性を向上し、かつ複数回の混練が不要となるため、混練工程における電力消費量の低減が可能となる。 The method for producing a rubber composition according to the present invention improves the dispersibility of silica while adding silica in the rubber composition at once, even in a high fill factor mixture with a fill factor of about 70 to 80%. Moreover, since multiple kneading is not necessary, it is possible to reduce power consumption in the kneading process.
[第2ステップ]
第2ステップでは、カップリング反応が進行する下限温度以上に温度制御した状態で、カップリング反応を進行させつつ、ゴム組成物を混練する。前記のとおり、例えばカップリング反応によりスルフィド結合が形成される場合、カップリング反応が進行する下限温度は135~145℃の範囲内であり、より具体的にはおよそ140℃であることから、第2ステップにおいて、140~170℃の範囲内で温度制御しつつゴム組成物を混練することが好ましく、145~165℃の範囲内で温度制御しつつゴム組成物を混練することがより好ましい。かかる温度範囲内で温度制御する方法としても、第1ステップと同様、例えばPID制御方法が挙げられる。
[Second step]
In the second step, the rubber composition is kneaded while allowing the coupling reaction to proceed while the temperature is controlled to be higher than the lower limit temperature at which the coupling reaction proceeds. As mentioned above, for example, when a sulfide bond is formed by a coupling reaction, the lower limit temperature at which the coupling reaction proceeds is within the range of 135 to 145°C, more specifically approximately 140°C. In the second step, it is preferable to knead the rubber composition while controlling the temperature within the range of 140 to 170°C, and more preferably to knead the rubber composition while controlling the temperature within the range of 145 to 165°C. As a method for controlling the temperature within such a temperature range, for example, the PID control method can be mentioned, as in the first step.
本発明では、第1ステップに引き続き(ゴム組成物を排出することなく)第1ステップを実施するため、第2ステップにおける、ゴム成分に対するシリカの配合割合およびフィルファクターは第1ステップと同じである。 In the present invention, since the first step is performed subsequent to the first step (without discharging the rubber composition), the blending ratio of silica to the rubber component and fill factor in the second step are the same as in the first step. .
本発明においては、混練工程が、一定時間の間、ラムを非押付状態に保持しつつ、所定の温度範囲内に温度制御した状態で混練する工程である点が特徴である。混練工程が第1ステップおよび第2ステップを含む2ステップを含む場合、第2ステップが、一定時間の間、ラムを非押付状態に保持しつつ、所定の温度範囲内に温度制御した状態で混練するステップであることが好ましい。この点については後述する。 The present invention is characterized in that the kneading step is a step of kneading while keeping the ram in a non-pressing state for a certain period of time and controlling the temperature within a predetermined temperature range. When the kneading process includes two steps including a first step and a second step, the second step is kneading while keeping the ram in a non-pressed state for a certain period of time and controlling the temperature within a predetermined temperature range. Preferably, the step is: This point will be discussed later.
本発明においては、第1ステップおよび第2ステップの両方において、好適にはPID制御方法を利用することができる。具体的には、以下の製造方法;
混練室が、制御部によって回転速度の自動制御が可能な混練ロータを備え、内部の温度を検出して出力することが可能な混練室であり、混練工程の前に、制御部に対して制御時間および目標温度に関する設定を行う準備工程を有し、混練工程が含む第1ステップおよび第2ステップのいずれもが、制御時間が経過するまでの間、混練室内の実測温度に関する情報および目標温度に基づき、制御部によって実測温度を目標温度とするためのPID制御によって回転速度を自動制御しながら混練室内を混練するステップであるゴム組成物の製造方法、を好適に実施することができる。
In the present invention, a PID control method can preferably be used in both the first step and the second step. Specifically, the following manufacturing method;
The kneading chamber is equipped with a kneading rotor whose rotational speed can be automatically controlled by the control unit, and is capable of detecting and outputting the internal temperature. It has a preparation process for making settings related to time and target temperature, and both the first and second steps included in the kneading process are updated with information about the measured temperature in the kneading chamber and the target temperature until the control time elapses. Based on this, it is possible to suitably carry out a method for producing a rubber composition, which is a step of kneading in a kneading chamber while automatically controlling the rotational speed by PID control to set the actually measured temperature to the target temperature by the control unit.
本発明に係るゴム組成物の製造方法は、例えば密閉式混練機を使用することができる。かかる密閉式混練機としては、噛合式インターミックスタイプミキサー、接線式バンバリータイプミキサー、加圧式ニーダーなどが使用可能であるが、特に噛合式インターミックスタイプミキサーが好適である。 In the method for producing the rubber composition according to the present invention, for example, an internal kneader can be used. As such an internal kneader, an intermeshing intermix type mixer, a tangential Banbury type mixer, a pressure kneader, etc. can be used, and an intermeshing intermix type mixer is particularly suitable.
図1に示す密閉式混練機1は、密閉式のミキサであり、ラム4の昇降に用いられるシリンダ2、少なくともゴム成分、シリカおよびシランカップリング剤を含有するゴム組成物を投入するための投入口3、ゴム組成物を混練するための混練室5、混練されたゴム組成物を排出するためのドロップドア7を備える。ラム4は、昇降によって混練室5内の圧力を調整するために配置されている。
The
ラム4が下降しつつ混練室内のゴム組成物にラム4が押付けられた状態では(押付状態)、混練室内は密閉状態に保たれつつ、ゴム組成物が混練される。本発明においては混練工程が、一定時間の間、ラムが非押付状態に保持されつつ、所定の温度範囲内に温度制御した状態で混練される。つまり、混練工程の一定時間の間、ラム4を上昇させることで、混練室内5を開放された状態(非押付状態)に保持する。このため、ゴム組成物から水分などの揮発物が除去されつつ、新鮮な酸素が混入した状態でゴム組成物の混練が実施される。
In a state where the
混練室5には、材料を混練するための一対の混練ロータ6が備えられ、この混練ロータ6はモータ(不図示)によって回転軸12を中心に回転駆動される。また、混練室5には、同室内の温度を検出するための温度センサ13が備えられている。この温度センサ13は、例えばドロップドア7の内側に設置されるものとしても構わない。
The kneading
混練ロータ6を回転させるモータは、制御部11からの制御信号に基づいて回転速度が調整される。制御部11は、温度センサ13から送られる混練室5内の温度情報に基づき、モータの回転速度の制御を行う。モータは制御部11によって回転速度を自在に変化できる構成であれば良く、例えばインバータモータで構成される。
The rotational speed of the motor that rotates the kneading
より具体的には、モータの回転速度は、制御部11の内部に設けられるPID演算処理部によって、温度センサ13が検出する混練室5内の実測温度Tpと目標温度Tsとの偏差から、比例(P)、積分(I)、及び微分(D)の演算の実行に基づくPID制御を実行する。即ち、前記PID演算処理部は、温度センサ13が検出する混練室5内の実測温度Tpと目標温度Tsとの差(偏差e)に比例して制御量を算出する比例(P)動作、偏差eを時間軸方向に積分した積分値により制御量を算出する積分(I)動作、及び偏差eの変化の傾きすなわち微分値より制御量を算出する微分(D)動作によって得られる各制御量の合算値により、モータの回転速度を決定する。
More specifically, the rotational speed of the motor is determined by a PID calculation processing section provided inside the
以下に、第1ステップおよび第2ステップを含む混練工程にPID制御方法を利用したゴム組成物の製造方法の流れを示す。密閉式混練機1内に、ゴム成分、シリカ、およびシランカップリング剤が投入されると、第1ステップにおいて、予め準備工程で入力された目標温度Ts1および制御設定時間tm1の値に基づき、制御部11によってモータへのPID制御が開始される。即ち、制御部11からの制御信号に基づきモータの回転速度が決定され、これによって混練ロータ6の回転速度が決定される。前記のとおり、第1ステップにおける目標温度Ts1は90~130℃であり、制御設定時間tm1は10~150秒であることが好ましく、40~90秒であることがより好ましい。
The flow of a method for producing a rubber composition using a PID control method in a kneading process including a first step and a second step is shown below. When the rubber component, silica, and silane coupling agent are introduced into the
ゴム成分、シリカ、およびシランカップリング剤の投入方法については、ゴム成分、シリカ、およびシランカップリング剤の各々を独立して密閉式混練機1内に投入する態様としても構わないし、ゴム成分およびシリカを投入した後、一定の混練処理を施した後にシランカップリング剤を投入する態様としても構わない。
Regarding the method of charging the rubber component, silica, and silane coupling agent, the rubber component, silica, and silane coupling agent may each be separately charged into the
制御部11は、制御開始時刻からの経過時間tが制御設定時間tm1以上になるまでの間、モータの回転速度に対するPID制御を行う。具体的な制御内容については、上述したように、温度センサ13から送られる混練室5内の実測温度Tpと目標温度Tsの偏差、偏差の積分値、偏差の微分値に基づき、回転速度を小刻みに変化させる。
The
そして、制御時間tが制御設定時間tm1以上になった時点で、制御部11はモータへのPID制御を終了し、次いで第2ステップにおける目標温度Ts1になるまでゴム組成物の温度を上昇させる。以降は第1ステップと同様であり、第2ステップにおいて、予め入力された目標温度Ts2および制御設定時間tm2の値に基づき、制御部11によってモータへのPID制御が開始される。制御設定時間tm2としては、シリカとシランカップリング剤とのカップリング反応に必要な最低時間を超える時間とする。前記のとおり、第2ステップにおける目標温度Ts2は140~170℃であり、制御設定時間tm2は30~300秒であることが好ましい。
Then, when the control time t becomes equal to or greater than the control set time tm1 , the
第1ステップおよび第2ステップを含む混練工程にPID制御方法を利用したゴム組成物の製造方法の場合、好適には第2ステップにおいて、一定時間の間、ラムを非押付状態に保持しつつ、所定の温度範囲内に温度制御した状態で混練することが好ましい。第2ステップにおいて、ラムを非押付状態に保持する時間は、5秒以上であることが好ましく、30秒以上であることが好ましく、60秒以上であることが好ましい。ただし、第2ステップの制御温度に到達した直後にラムを上昇させて非押付状態とすると、ゴム組成物の温度制御が不安定になる傾向があるため、第2ステップ開始直後ではなく、第2ステップの中間あるいは終盤に非押付状態とすることが好ましい。 In the case of a method for manufacturing a rubber composition using a PID control method in the kneading process including the first step and the second step, preferably in the second step, while holding the ram in a non-pressed state for a certain period of time, It is preferable to knead while the temperature is controlled within a predetermined temperature range. In the second step, the time for holding the ram in the non-pressed state is preferably 5 seconds or more, preferably 30 seconds or more, and preferably 60 seconds or more. However, if the ram is raised to a non-pressing state immediately after reaching the control temperature in the second step, the temperature control of the rubber composition tends to become unstable. It is preferable to bring it into a non-pressed state in the middle or end of the step.
前記第1ステップおよび第2ステップを含む混練工程終了後、ドロップドア7よりゴム組成物を排出する。その後、冷却されたゴム組成物に硫黄および加硫促進剤などの加硫系配合剤を添加し、混練する工程を経てゴム組成物が製造される。
After the kneading process including the first and second steps is completed, the rubber composition is discharged from the
本発明に係るゴム組成物の製造方法では、フィルファクターが70~80%程度の高フィルファクター混合であっても、ゴム組成物中のシリカを一括投入しつつ、混練工程における電力消費量を低減し、かつシリカの分散性に優れたゴム組成物を製造することができる。本発明に係る空気入りタイヤの製造方法は、前記ゴム組成物の製造方法によりゴム組成物を製造する材料工程と、材料工程で製造されたゴム組成物を用いて未加硫タイヤを製造する工程とを含む。本発明において製造された空気入りタイヤは、シリカの分散性に優れるため、WETグリップ性能および転がり抵抗に優れる。以下に具体的な実施例を説明する。 In the method for producing a rubber composition according to the present invention, even if the fill factor is a high fill factor mixture of about 70 to 80%, the power consumption in the kneading process is reduced while adding silica in the rubber composition at once. In addition, a rubber composition with excellent silica dispersibility can be produced. The method for producing a pneumatic tire according to the present invention includes a material step of producing a rubber composition by the method for producing a rubber composition, and a step of producing an unvulcanized tire using the rubber composition produced in the material step. including. The pneumatic tire manufactured in the present invention has excellent silica dispersibility, and therefore has excellent wet grip performance and rolling resistance. Specific examples will be described below.
各実施例および比較例においては、以下の材料を使用した。
(材料)
・SBR;商品名「SBR1502」、JSR社製
・変性S-SBR;商品名「HPR350」、JSR社製
・シリカ;商品名「ニプシールAQ」、東ソー社製
・シランカップリング剤;商品名「Si75」、デグサ社製
・ステアリン酸;「ルナックS-20」、花王社製
・カーボンブラック(N339);商品名「シーストKH」、東海カーボン社製
・オイル;商品名「プロセスNC-140」、JX日鉱日石エネルギー社製
・酸化亜鉛;商品名「酸化亜鉛2種」、三井金属鉱業社製
・ワックス;商品名「OZOACE355」、日本精鑞社製
・硫黄;商品名「5%油処理粉末硫黄」、鶴見化学工業社製
・加硫促進剤1;商品名「サンセラーDM-G」、三新化学工業社製
・加硫促進剤2;商品名「ソクシールCZ」、住友化学社製
The following materials were used in each Example and Comparative Example.
(material)
・SBR; Product name “SBR1502”, manufactured by JSR Corporation ・Modified S-SBR; Product name “HPR350”, manufactured by JSR Corporation ・Silica; Product name “Nipseal AQ”, manufactured by Tosoh Corporation ・Silane coupling agent; Product name “Si75” ”, manufactured by Degussa Corporation, stearic acid; “Lunac S-20”, manufactured by Kao Corporation, carbon black (N339); product name “SEAST KH”, manufactured by Tokai Carbon Co., Ltd., oil; product name “Process NC-140”, JX Manufactured by Nippon Oil & Energy Co., Ltd., Zinc oxide; Product name: "
比較例1
表1の「1st」に記載の配合を密閉式混練機であるバンバリーミキサーに投入し、PID制御することなく混練工程を実施し、160℃になった段階でゴム組成物を排出した。混練工程の間、ラムの下降状態を維持しつつ(押付状態)、混練を実施した。その後、シリカの分散性向上および粘度低減を目的として、「1st」で得られたゴム組成物をPID制御することなくそのまま混練し、160℃になった段階でゴム組成物を排出する再練り工程を2回実施した。最後に、「Final」に記載の加硫系配合剤(硫黄および加硫促進剤)を追加し、PID制御することなく混練工程を実施し、160℃になった段階でゴム組成物を排出することにより、ゴム組成物を製造した。
Comparative example 1
The formulation described in "1st" in Table 1 was put into a Banbury mixer, which is an internal kneading machine, and the kneading process was carried out without PID control, and the rubber composition was discharged when the temperature reached 160°C. During the kneading process, kneading was carried out while maintaining the descending state of the ram (pressing state). After that, in order to improve the dispersibility of silica and reduce the viscosity, the rubber composition obtained in "1st" is kneaded without PID control, and the rubber composition is discharged when the temperature reaches 160°C. was carried out twice. Finally, the vulcanization compounding agents (sulfur and vulcanization accelerator) described in "Final" are added, the kneading process is carried out without PID control, and the rubber composition is discharged when the temperature reaches 160 ° C. In this way, a rubber composition was produced.
得られたゴム組成物の消費エネルギー(電力量)、ムーニー粘度、さらに得られたゴム組成物を原料として製造した空気入りタイヤの湿潤路面性および低燃費性を表1に示す。 Table 1 shows the energy consumption (power amount) and Mooney viscosity of the obtained rubber composition, as well as the wet road surface properties and fuel efficiency of the pneumatic tire manufactured using the obtained rubber composition as a raw material.
[ゴム組成物の消費エネルギー(電力量)]
1st~Final工程までに消費した電力量を、比較例1を100として指数評価で表した。数値が低いほど、消費エネルギー(電力量)が小さいことを意味する。
[Energy consumption (power amount) of rubber composition]
The amount of power consumed from the 1st to Final steps was expressed as an index evaluation with Comparative Example 1 set as 100. The lower the number, the lower the energy consumption (power amount).
[ムーニー粘度]
JIS K6300に準じて、100℃でのムーニー粘度ML(1+4)を測定し、比較例1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]
Mooney viscosity ML (1+4) at 100° C. was measured according to JIS K6300, and expressed as an index with Comparative Example 1 set as 100. The smaller the index, the lower the viscosity and the better the processability.
[WETグリップ性能]
205/65R15の試験用ラジアルタイヤを4本装着し、2~3mmの水深で水をまいた路面上を走行、時速100kmにて摩擦係数を測定し、ウェットグリップ性能を評価した。比較例1を100として指数表示し、指数が大きいほどウェットグリップ性能に優れることを示す。
[WET grip performance]
Four 205/65R15 radial test tires were installed, the vehicle was run on a road surface sprinkled with water at a depth of 2 to 3 mm, and the friction coefficient was measured at 100 km/h to evaluate wet grip performance. Comparative Example 1 is set as 100 and expressed as an index, and the larger the index, the better the wet grip performance.
[転がり抵抗]
上記ウェットグリップ性能試験と同じ205/65R15試験用ラジアルタイヤを用い、JISD4234:2009に準拠し、リム(15×6JJ)、内圧(230kPa)、荷重(3.43kN)、速度(80km/h)で走行させたときの転がり抵抗を測定し、比較例1を100とした時の指数で表示した。指数は小さいほうが良好である。
[Rolling resistance]
Using the same 205/65R15 test radial tires as in the wet grip performance test above, in accordance with JISD4234:2009, the rim (15 x 6 JJ), internal pressure (230 kPa), load (3.43 kN), and speed (80 km/h) were used. The rolling resistance during running was measured and expressed as an index with Comparative Example 1 set as 100. The smaller the index, the better.
比較例2
表1の「1st」に記載の配合を密閉式混練機であるバンバリーミキサーに投入し、制御温度域を1段階(1ステップ)とするPID制御を行いつつ混練工程を実施し、160℃になった段階でゴム組成物を排出した。混練工程の間、ラムの下降状態を維持しつつ(押付状態)、混練を実施した。その後、シリカの分散性向上および粘度低減を目的として、「1st」で得られたゴム組成物をPID制御することなくそのまま混練し、160℃になった段階でゴム組成物を排出する再練り工程を1回実施した。最後に、「Final」に記載の加硫系配合剤(硫黄および加硫促進剤)を追加し、PID制御することなく混練工程を実施し、160℃になった段階でゴム組成物を排出することにより、ゴム組成物を製造した。
Comparative example 2
The formulation listed in "1st" in Table 1 was put into a Banbury mixer, which is an internal kneading machine, and the kneading process was carried out while performing PID control with a control temperature range of 1 stage (1 step) until the temperature reached 160°C. At this stage, the rubber composition was discharged. During the kneading process, kneading was carried out while maintaining the descending state of the ram (pressing state). After that, in order to improve the dispersibility of silica and reduce the viscosity, the rubber composition obtained in "1st" is kneaded without PID control, and the rubber composition is discharged when the temperature reaches 160°C. was carried out once. Finally, the vulcanization compounding agents (sulfur and vulcanization accelerator) described in "Final" are added, the kneading process is carried out without PID control, and the rubber composition is discharged when the temperature reaches 160 ° C. In this way, a rubber composition was produced.
実施例1
表1の「1st」に記載の配合を密閉式混練機であるバンバリーミキサーに投入し、制御温度域を1段階(1ステップ)とするPID制御を行いつつ混練工程を実施し、160℃になった段階でゴム組成物を排出した。PID制御の120秒のうち、終盤の60秒間はラムを上昇させつつ(非押付状態)混練を実施した。その後、シリカの分散性向上および粘度低減を目的として、「1st」で得られたゴム組成物をPID制御することなくそのまま混練し、160℃になった段階でゴム組成物を排出する再練り工程を1回実施した。最後に、「Final」に記載の加硫系配合剤(硫黄および加硫促進剤)を追加し、PID制御することなく混練工程を実施し、160℃になった段階でゴム組成物を排出することにより、ゴム組成物を製造した。
Example 1
The formulation listed in "1st" in Table 1 was put into a Banbury mixer, which is an internal kneading machine, and the kneading process was carried out while performing PID control with a control temperature range of 1 stage (1 step) until the temperature reached 160°C. At this stage, the rubber composition was discharged. During the final 60 seconds of the 120 seconds of PID control, kneading was carried out while raising the ram (in a non-pressing state). After that, in order to improve the dispersibility of silica and reduce the viscosity, the rubber composition obtained in "1st" is kneaded without PID control, and the rubber composition is discharged when the temperature reaches 160°C. was carried out once. Finally, the vulcanization compounding agents (sulfur and vulcanization accelerator) described in "Final" are added, the kneading process is carried out without PID control, and the rubber composition is discharged when the temperature reaches 160 ° C. In this way, a rubber composition was produced.
実施例2
表1の「1st」に記載の配合を密閉式混練機であるバンバリーミキサーに投入し、制御温度域を2段階(2ステップ)とするPID制御を行いつつ混練工程を実施し、160℃になった段階でゴム組成物を排出した。混練工程の第2ステップにおける第2制御時間120秒のうち、終盤の60秒間はラムを上昇させつつ(非押付状態)混練を実施した。その後、シリカの分散性向上および粘度低減を目的として、「1st」で得られたゴム組成物をPID制御することなくそのまま混練し、160℃になった段階でゴム組成物を排出する再練り工程を1回実施した。最後に、「Final」に記載の加硫系配合剤(硫黄および加硫促進剤)を追加し、PID制御することなく混練工程を実施し、160℃になった段階でゴム組成物を排出することにより、ゴム組成物を製造した。
Example 2
The formulation described in "1st" in Table 1 was put into a Banbury mixer, which is an internal kneading machine, and the kneading process was carried out while performing PID control with a two-step control temperature range, until the temperature reached 160°C. At this stage, the rubber composition was discharged. During the final 60 seconds of the second control time of 120 seconds in the second step of the kneading process, kneading was carried out while raising the ram (in a non-pressing state). After that, in order to improve the dispersibility of silica and reduce the viscosity, the rubber composition obtained in "1st" is kneaded without PID control, and the rubber composition is discharged when the temperature reaches 160°C. was carried out once. Finally, the vulcanization compounding agents (sulfur and vulcanization accelerator) described in "Final" are added, the kneading process is carried out without PID control, and the rubber composition is discharged when the temperature reaches 160 ° C. In this way, a rubber composition was produced.
実施例3
混練工程の第2ステップにおける第2制御時間120秒のうち、終盤の5秒間、ラムを上昇させつつ(非押付状態)混練を実施したこと以外は、実施例2と同様の方法によりゴム組成物を製造した。
Example 3
A rubber composition was prepared in the same manner as in Example 2, except that kneading was carried out while raising the ram (in a non-pressing state) for the final 5 seconds of the second control time of 120 seconds in the second step of the kneading process. was manufactured.
実施例4
混練工程の第2ステップにおける第2制御時間120秒のうち、終盤の100秒間、ラムを上昇させつつ(非押付状態)混練を実施したこと以外は、実施例2と同様の方法によりゴム組成物を製造した。
Example 4
A rubber composition was prepared in the same manner as in Example 2, except that kneading was carried out while raising the ram (in a non-pressing state) for the final 100 seconds of the second control time of 120 seconds in the second step of the kneading process. was manufactured.
実施例5
混練工程の第2ステップにおける第2制御時間120秒のうち、中間の60秒間、ラムを上昇させつつ(非押付状態)混練を実施したこと(押付状態30秒→非押付状態60秒→押付状態30秒)以外は、実施例2と同様の方法によりゴム組成物を製造した。
Example 5
Of the second control time of 120 seconds in the second step of the kneading process, kneading was performed while raising the ram (non-pressing state) for the middle 60 seconds (30 seconds in pressing state → 60 seconds in non-pressing state → pressing state) A rubber composition was produced in the same manner as in Example 2, except that the heating time was 30 seconds).
実施例6
混練工程の第2ステップにおける第2制御時間120秒のうち、ラムの下降(押付状態)と上昇(非押付状態)とを繰り返し、非押付状態を合計60秒間としつつ混練を実施したこと以外は、実施例2と同様の方法によりゴム組成物を製造した。
Example 6
Except for the fact that during the second control time of 120 seconds in the second step of the kneading process, the ram was repeatedly lowered (pressed state) and raised (non-pressed state), and kneaded while keeping the non-pressed state for a total of 60 seconds. A rubber composition was produced in the same manner as in Example 2.
比較例1~2、および実施例1~6で得られたゴム組成物をタイヤトレッドに適用し、試験用タイヤを作製し、WETグリップ性能と転がり抵抗とを測定した。 The rubber compositions obtained in Comparative Examples 1 to 2 and Examples 1 to 6 were applied to tire treads to produce test tires, and wet grip performance and rolling resistance were measured.
表1の結果から、実施例1~6で得られたゴム組成物はシリカの分散性に優れるため、該ゴム組成物を原料として得られたタイヤトレッドを備える空気入りタイヤはWETグリップ性能および転がり抵抗に優れることがわかる。 From the results in Table 1, the rubber compositions obtained in Examples 1 to 6 have excellent silica dispersibility, and therefore, pneumatic tires equipped with tire treads obtained using the rubber compositions as raw materials have excellent wet grip performance and rolling performance. It can be seen that it has excellent resistance.
Claims (3)
前記密閉式混練機は、前記混練室の上方に位置し、内部に筒状の空間を有するネック部と、前記ネック部の筒状の空間内を上下に移動可能であり、前記ゴム組成物の混練時に、前記混練室内の前記ゴム組成物を上方から押付可能なラムと、を備えるものであり、
前記混練工程が、一定時間の間、前記ラムを非押付状態に保持しつつ、150~170℃に温度制御した状態で混練する工程であり、
前記混練室が、制御部によって回転速度の自動制御が可能な混練ロータを備え、内部の温度を検出して出力することが可能な混練室であり、
前記混練工程の前に、前記制御部に対して制御時間および目標温度に関する設定を行う準備工程を有し、
前記混練工程が、前記制御時間が経過するまでの間、前記混練室内の実測温度に関する情報および前記目標温度に基づき、前記制御部によって前記実測温度を前記目標温度とすためのPID制御によって前記回転速度を自動制御しながら前記混練室内を混練するステップであることを特徴とするゴム組成物の製造方法。 A method for producing a rubber composition, comprising a kneading step of kneading a rubber composition containing at least a rubber component, silica, and a silane coupling agent in a kneading chamber provided in an internal kneader, the method comprising:
The closed kneading machine has a neck portion that is located above the kneading chamber and has a cylindrical space inside, and is movable up and down within the cylindrical space of the neck portion, and is configured to mix the rubber composition. A ram capable of pressing the rubber composition in the kneading chamber from above during kneading,
The kneading step is a step of kneading while keeping the ram in a non-pressing state for a certain period of time while controlling the temperature at 150 to 170 ° C. ,
The kneading chamber is a kneading chamber equipped with a kneading rotor whose rotation speed can be automatically controlled by a control unit, and whose internal temperature can be detected and output.
Before the kneading step, a preparation step of setting the control time and target temperature for the control section,
In the kneading process, the rotation is controlled by the control unit by PID control to set the measured temperature to the target temperature based on information regarding the measured temperature in the kneading chamber and the target temperature until the control time elapses. A method for producing a rubber composition , comprising the step of kneading in the kneading chamber while automatically controlling the speed .
前記密閉式混練機は、前記混練室の上方に位置し、内部に筒状の空間を有するネック部と、前記ネック部の筒状の空間内を上下に移動可能であり、前記ゴム組成物の混練時に、前記混練室内の前記ゴム組成物を上方から押付可能なラムと、を備えるものであり、
前記混練工程が、一定時間の間、前記ラムを非押付状態に保持しつつ、150~170℃に温度制御した状態で混練する工程であり、
前記混練工程が、シリカとシランカップリング剤とのカップリング反応が進行する下限温度未満に温度制御した状態で、少なくともゴム成分、前記シリカおよび前記シランカップリング剤を含有するゴム組成物を混練する第1ステップと、
前記カップリング反応が進行する下限温度以上に温度制御した状態で、前記カップリング反応を進行させつつ、前記ゴム組成物を混練する第2ステップと、を含み、
前記第2ステップが、一定時間の間、前記ラムを非押付状態に保持しつつ、所定の温度範囲内に温度制御した状態で混練するステップであり、
前記混練室が、制御部によって回転速度の自動制御が可能な混練ロータを備え、内部の温度を検出して出力することが可能な混練室であり、
前記混練工程の前に、前記制御部に対して制御時間および目標温度に関する設定を行う準備工程を有し、
前記混練工程が含む第1ステップおよび第2ステップのいずれもが、前記制御時間が経過するまでの間、前記混練室内の実測温度に関する情報および前記目標温度に基づき、前記制御部によって前記実測温度を前記目標温度とするためのPID制御によって前記回転速度を自動制御しながら前記混練室内を混練するステップであることを特徴とするゴム組成物の製造方法。 A method for producing a rubber composition, comprising a kneading step of kneading a rubber composition containing at least a rubber component, silica, and a silane coupling agent in a kneading chamber provided in an internal kneader, the method comprising:
The closed kneading machine has a neck portion that is located above the kneading chamber and has a cylindrical space inside, and is movable up and down within the cylindrical space of the neck portion, and is configured to mix the rubber composition. A ram capable of pressing the rubber composition in the kneading chamber from above during kneading,
The kneading step is a step of kneading while keeping the ram in a non-pressing state for a certain period of time while controlling the temperature at 150 to 170 ° C. ,
In the kneading step, a rubber composition containing at least a rubber component, the silica, and the silane coupling agent is kneaded in a state where the temperature is controlled to be below the lower limit temperature at which the coupling reaction between the silica and the silane coupling agent proceeds. The first step and
a second step of kneading the rubber composition while allowing the coupling reaction to proceed in a state where the temperature is controlled to be higher than the lower limit temperature at which the coupling reaction proceeds;
The second step is a step of kneading while maintaining the ram in a non-pressing state for a certain period of time and controlling the temperature within a predetermined temperature range,
The kneading chamber is a kneading chamber equipped with a kneading rotor whose rotation speed can be automatically controlled by a control unit, and whose internal temperature can be detected and output.
Before the kneading step, a preparation step of setting the control time and target temperature for the control section,
In both the first step and the second step included in the kneading process, the actually measured temperature is controlled by the controller based on the information regarding the actually measured temperature in the kneading chamber and the target temperature until the control time elapses. A method for producing a rubber composition , comprising the step of kneading in the kneading chamber while automatically controlling the rotational speed by PID control to achieve the target temperature.
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