JPH11335403A - Production of rubber product and rubber composition therefor - Google Patents
Production of rubber product and rubber composition thereforInfo
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- JPH11335403A JPH11335403A JP14481098A JP14481098A JPH11335403A JP H11335403 A JPH11335403 A JP H11335403A JP 14481098 A JP14481098 A JP 14481098A JP 14481098 A JP14481098 A JP 14481098A JP H11335403 A JPH11335403 A JP H11335403A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ゾル−ゲル反応を
利用して補強されたゴム製品の製法およびそれに用いる
ゴム組成物に関するものである。The present invention relates to a method for producing a rubber product reinforced by utilizing a sol-gel reaction and a rubber composition used for the method.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から、ゴム製品を補強する方法とし
て、カーボンブラックやシリカ等の充填剤をゴム中に混
入させることが行われている。この混入方法としては、
架橋前のゴムと充填剤とをバンバリーミキサー、ニーダ
ー、ロール等を用いて混練することにより機械的に練り
込む方法(混練法)が一般的である。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of reinforcing a rubber product, a filler such as carbon black or silica has been mixed into rubber. The method of mixing
Generally, a method (kneading method) of mechanically kneading the rubber before crosslinking by using a Banbury mixer, a kneader, a roll, or the like to knead the filler and the filler is generally used.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シリカ
のような白色充填剤を多量に配合して補強効果を高めよ
うとする場合、練り加工性が悪く、練り込みに時間を要
したり、未架橋ゴムと充填剤と架橋剤とを含有するゴム
組成物のムーニー粘度が上昇したりして、成形加工性が
悪いという問題が生じる。また、多量に配合すること
で、白色充填剤がゴム製品中に均一に分散されにくく、
カーボンブラック等を充填した場合に比べ、補強効果が
期待できないという問題がある。こうした問題は、充填
剤としてシリカを用いた場合、特に顕著にみられる。こ
れは、シリカ表面に水酸基が多数存在するため、シリカ
同士の凝集力が強く、またゴムとの親和力が低いためで
あると考えられる。そこで、シリカを高充填させても作
業性が悪化せず、補強効果が高いゴム製品を得ることが
できる新たな技術の開発が望まれている。However, when a large amount of a white filler such as silica is blended to enhance the reinforcing effect, the kneading processability is poor, the kneading takes time, and the uncrosslinked material is not used. For example, the Mooney viscosity of a rubber composition containing a rubber, a filler, and a cross-linking agent is increased, thereby causing a problem that molding processability is poor. In addition, by blending a large amount, it is difficult for the white filler to be uniformly dispersed in the rubber product,
There is a problem that a reinforcing effect cannot be expected as compared with the case where carbon black or the like is filled. These problems are particularly noticeable when silica is used as the filler. It is considered that this is because a large number of hydroxyl groups are present on the silica surface, so that the silica has a strong cohesive force and the affinity with the rubber is low. Therefore, there is a demand for the development of a new technology capable of obtaining a rubber product having a high reinforcing effect without deteriorating workability even if silica is highly filled.
【0004】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、補強効果が高いゴム製品を作業性よく得ること
ができる製法およびそれに用いるゴム組成物の提供をそ
の目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a production method capable of obtaining a rubber product having a high reinforcing effect with good workability and a rubber composition used therefor.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、未架橋ゴムを準備し、この未架橋ゴムを
アルコキシシラン化合物を含む補強剤液中に浸漬して膨
潤させ、ついでこの膨潤未架橋ゴムを触媒水中に浸漬し
て膨潤未架橋ゴム中でアルコキシシラン化合物の加水分
解物の重縮合体を生成させ、その後架橋剤を添加して架
橋させるゴム製品の製法を第1の要旨とする。In order to achieve the above object, the present invention provides an uncrosslinked rubber, and swells the uncrosslinked rubber by dipping it in a reinforcing agent solution containing an alkoxysilane compound. A method for producing a rubber product in which a swelled uncrosslinked rubber is immersed in catalyst water to form a polycondensate of a hydrolyzate of an alkoxysilane compound in the swelled uncrosslinked rubber, and then a crosslinking agent is added to perform crosslinking, is a first method. Make a summary.
【0006】また、本発明は、アルコキシシラン化合物
の加水分解物の重縮合体が内部に分散された未架橋ゴム
と、架橋剤とを主成分とするゴム組成物を第2の要旨と
する。Further, a second aspect of the present invention is a rubber composition mainly comprising an uncrosslinked rubber in which a polycondensate of a hydrolyzate of an alkoxysilane compound is dispersed, and a crosslinking agent.
【0007】本発明者らは、補強効果が高いゴム製品を
作業性よく得ることができる製法を開発すべく、一連の
研究を重ねた。その過程で、アルコキシシラン化合物を
出発原料とし、これを加水分解して重縮合するゾル−ゲ
ル法に着目した。すなわち、前記混練法においては、シ
リカ等の白色充填剤の充填量が多いほど補強効果が高
く、またシリカ等の白色充填剤の粒径が小さいほど補強
効果が高いことが知られているが、粒径が小さいと粒子
同士が凝集して均一に分散させることが困難なため、予
め生成されたシリカ等の白色充填剤を機械的に練り込む
のではなく、ゴム製品の内部でシリカを生成させること
を想起した。そこで、まず架橋後のゴム製品をアルコキ
シシラン化合物と水と触媒とを含む溶液中に浸漬するこ
とによりアルコキシシラン化合物を浸透させ、ゴム製品
の内部でシリカを生成する方法を検討した。この方法で
は、作業性よく補強効果の高いゴム製品を得ることがで
きるという利点を有するものの、すでに形状が定まった
ゴム製品の内部でシリカを生成するため、体積増加に伴
うゴム製品の反りや変形を生じるおそれがあり、寸法精
度が要求されるものには適さないことを突き止めた。そ
こで、架橋後ではなく、未架橋ゴムと、アルコキシシラ
ン化合物とを混練しつつ、水と触媒とを添加して、シリ
カを生成することを想起した。この方法では、混練中に
シリカを生成するので、得られるゴム製品の寸法精度が
悪くなるおそれがないという利点を有するものの、混練
時の摩擦熱等によって、沸点の低い触媒が揮散するおそ
れがあることを突き止めた。そこで、架橋後や混練時に
シリカを生成するのではなく、混練前の未架橋ゴムの内
部でシリカを生成し、これを用いてゴム製品を製造する
ことに想到した。すなわち、未架橋ゴムをアルコキシシ
ラン化合物を含む補強剤液中に浸漬して膨潤させ、つい
でこの膨潤未架橋ゴムを触媒水中に浸漬して膨潤未架橋
ゴム中でアルコキシシラン化合物の加水分解物の重縮合
体を生成させ、その後架橋剤を添加して架橋させるよう
にすれば、寸法精度が悪くなったり、触媒が揮散したり
するおそれがなく、ゴム組成物のムーニー粘度の上昇が
抑制され、補強効果が高いゴム製品が得られることを突
き止め、本発明に到達した。上記ムーニー粘度が上昇し
ない理由は、必ずしも明らかではないが、本発明者らの
推測によれば、重縮合反応時に生成するシリカオリゴマ
ーが可塑剤として作用するためと考えられる。The present inventors have conducted a series of studies in order to develop a production method capable of obtaining a rubber product having a high reinforcing effect with good workability. In the process, attention was paid to a sol-gel method in which an alkoxysilane compound was used as a starting material, and this was hydrolyzed and polycondensed. That is, in the kneading method, it is known that the reinforcing effect is higher as the filling amount of the white filler such as silica is larger, and that the reinforcing effect is higher as the particle size of the white filler such as silica is smaller. When the particle size is small, it is difficult to uniformly disperse the particles and to uniformly disperse the particles. Therefore, instead of mechanically kneading a white filler such as silica previously generated, silica is generated inside the rubber product. I remembered that. Therefore, a method was first studied in which the crosslinked rubber product was immersed in a solution containing an alkoxysilane compound, water and a catalyst to allow the alkoxysilane compound to penetrate and generate silica inside the rubber product. Although this method has the advantage that a rubber product having a high reinforcing effect can be obtained with good workability, silica is generated inside the rubber product whose shape is already determined, so that the warpage and deformation of the rubber product due to volume increase It was found that this method was not suitable for those requiring dimensional accuracy. Therefore, it was recalled that silica was formed by adding water and a catalyst while kneading an uncrosslinked rubber and an alkoxysilane compound, not after crosslinking. In this method, since silica is generated during kneading, there is an advantage that the dimensional accuracy of the obtained rubber product does not deteriorate, but a catalyst having a low boiling point may volatilize due to frictional heat at the time of kneading. I figured it out. Thus, the present inventors have conceived of producing silica inside an uncrosslinked rubber before kneading, instead of producing silica after crosslinking or during kneading, and using this to produce a rubber product. That is, the uncrosslinked rubber is immersed in a reinforcing agent solution containing an alkoxysilane compound to swell, and then the swollen uncrosslinked rubber is immersed in catalyst water to weigh the hydrolyzate of the alkoxysilane compound in the swollen uncrosslinked rubber. If a condensate is formed and then a crosslinking agent is added to cause crosslinking, there is no risk of dimensional accuracy being deteriorated or the catalyst being volatilized, and an increase in Mooney viscosity of the rubber composition is suppressed, and reinforcement is performed. The inventors have found that a highly effective rubber product can be obtained, and have reached the present invention. The reason why the Mooney viscosity does not increase is not necessarily clear, but according to the inventors' presumption, it is considered that the silica oligomer generated during the polycondensation reaction acts as a plasticizer.
【0008】特に、上記アルコキシシラン化合物として
前記一般式(1)で表わされるものを用いることが、ゴ
ム製品を補強するための形成材料として特に好ましいこ
とを突き止めた。In particular, it has been found that the use of the alkoxysilane compound represented by the general formula (1) is particularly preferable as a material for reinforcing rubber products.
【0009】また、アルコキシシラン化合物の加水分解
物の重縮合体が内部に分散された未架橋ゴムと、架橋剤
とを主成分とするゴム組成物であれば、補強効果の高い
ゴム製品の製造に用いるゴム組成物として特に好ましい
ことを突き止めた。In addition, a rubber composition containing a crosslinking agent as a main component and an uncrosslinked rubber in which a polycondensate of a hydrolyzate of an alkoxysilane compound is dispersed, can produce a rubber product having a high reinforcing effect. It has been found that the rubber composition is particularly preferable.
【0010】本発明において、「主成分とする」とは、
ゴム組成物全体に対して50重量%以上、好ましくは7
0重量%以上、最適には90重量%以上含有しているこ
とを意味し、ゴム組成物全体がそれのみからなる場合も
含む趣旨で用いている。[0010] In the present invention, the term "main component" means:
50% by weight or more, preferably 7% by weight, based on the whole rubber composition
It means that it is contained in an amount of 0% by weight or more, optimally 90% by weight or more.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態につ
いて説明する。Next, an embodiment of the present invention will be described.
【0012】本発明では、未架橋ゴムと、アルコキシシ
ラン化合物を含有する補強剤液と、触媒水と、架橋剤と
を用いる。In the present invention, an uncrosslinked rubber, a reinforcing agent solution containing an alkoxysilane compound, catalyst water, and a crosslinking agent are used.
【0013】上記未架橋ゴムとしては、特に限定される
ものではなく、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(I
R)、ブタジエンゴム(BR)、スチレン−ブタジエン
共重合ゴム(SBR)、アクリロニトリル−ブタジエン
共重合ゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、フ
ッ素ゴム(FKM)、ブチルゴム(IIR)、エチレン
−プロピレン共重合ゴム(EPM)、エチレン−プロピ
レン−ジエン三元共重合ゴム(EPDM)、水素化ニト
リルゴム(水素化NBR)、シリコーンゴム、エピクロ
ロヒドリンゴム(CO、ECO)、多硫化ゴム(T)、
ウレタンゴム(U)等があげられる。これらは単独で用
いてもよいし、二種以上併用してもよい。The uncrosslinked rubber is not particularly limited, and natural rubber (NR), isoprene rubber (I
R), butadiene rubber (BR), styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), acrylonitrile-butadiene copolymer rubber (NBR), chloroprene rubber (CR), fluorine rubber (FKM), butyl rubber (IIR), ethylene-propylene copolymer Polymerized rubber (EPM), ethylene-propylene-diene terpolymer rubber (EPDM), hydrogenated nitrile rubber (hydrogenated NBR), silicone rubber, epichlorohydrin rubber (CO, ECO), polysulfide rubber (T),
Urethane rubber (U) and the like. These may be used alone or in combination of two or more.
【0014】上記未架橋ゴムとともに用いられる補強剤
液としては、シリカモノマーであるアルコキシシラン化
合物を含有するものであれば、無溶媒タイプのものであ
ってもよいし、有機溶媒を含有するタイプのものであっ
てもよい。両者とも、未架橋ゴムを膨潤させることが可
能なため、未架橋ゴム中にアルコキシシラン化合物を浸
透させることができる。The reinforcing liquid used together with the uncrosslinked rubber may be a solvent-free type or a type containing an organic solvent as long as it contains an alkoxysilane compound as a silica monomer. It may be something. Since both can swell the uncrosslinked rubber, the alkoxysilane compound can penetrate into the uncrosslinked rubber.
【0015】上記アルコキシシラン化合物としては、特
に限定するものではないが、下記の一般式(1)で表わ
されるものが好適に用いられる。本発明で用いるアルコ
キシシラン化合物は、珪素原子に結合する四つの一価の
置換基のうち少なくとも二つがアルコキシ基であれば、
ゾル−ゲル反応によって加水分解物の重縮合体を生成で
きるが、より補強効果が高いゴム製品を製造するという
観点から、上記一般式(1)で表わされるものが好まし
い。The alkoxysilane compound is not particularly limited, but a compound represented by the following general formula (1) is preferably used. The alkoxysilane compound used in the present invention is, if at least two of the four monovalent substituents bonded to the silicon atom are alkoxy groups,
Although a polycondensate of a hydrolyzate can be produced by a sol-gel reaction, those represented by the above general formula (1) are preferable from the viewpoint of producing a rubber product having a higher reinforcing effect.
【0016】[0016]
【化2】 Embedded image
【0017】上記一般式(1)におけるアルコキシ基と
しては、炭素数1〜6のものが好ましく、具体的には、
メトキシ基、エトキシ基、ノルマルプロポキシ基、イソ
プロポキシ基、ノルマルブトキシ基、イソブトキシ基、
sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、ペンチル
オキシ基、ヘキシルオキシ基等があげられる。The alkoxy group in the general formula (1) is preferably an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms.
Methoxy group, ethoxy group, normal propoxy group, isopropoxy group, normal butoxy group, isobutoxy group,
Examples thereof include a sec-butoxy group, a tert-butoxy group, a pentyloxy group, and a hexyloxy group.
【0018】上記一価の有機基としては、アルコキシ基
以外のものであって、アルキル基、アリール基、アラル
キル基等があげられる。The monovalent organic group is other than an alkoxy group and includes an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group and the like.
【0019】そして、最適なアルコキシシラン化合物と
しては、上記R1 〜R4 のすべてがアルコキシ基であ
る、テトラアルコキシシランがあげられる。すべてがア
ルコキシ基であると、加水分解物の重縮合体の構造が緻
密となるからである。The most suitable alkoxysilane compound is tetraalkoxysilane in which all of R 1 to R 4 are alkoxy groups. This is because when all are alkoxy groups, the structure of the polycondensate of the hydrolyzate becomes dense.
【0020】上記テトラアルコキシシランとしては、特
に限定するものではないが、テトラメトキシシラン、テ
トラエトキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラフ
ェノキシシラン等があげられる。なかでも、製造時の取
り扱いの容易性、水との反応性等の観点から、特にR1
〜R4 がすべてエトキシ基である、下記の化学式(2)
で表わされるテトラエトキシシラン(TEOS)が好ま
しい。The tetraalkoxysilane is not particularly limited, but includes tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrabutoxysilane, tetraphenoxysilane and the like. Among them, from the viewpoints of ease of handling during production, reactivity with water, and the like, particularly R 1
Wherein each of R 4 to R 4 is an ethoxy group;
The preferred is tetraethoxysilane (TEOS).
【0021】[0021]
【化3】 Embedded image
【0022】上記アルコキシシラン化合物以外の構成材
料であって、有機溶媒を含有するタイプに使用される、
有機溶媒としては、特に限定するものではないが、テト
ラヒドロフラン、シクロヘキサン、酢酸イソブチル、メ
チルイソプロピルケトン、酢酸ブチル、四塩化炭素、エ
チルベンゼン、p−キシレン、メチルエチルケトン、ト
ルエン等があげられる。これらは単独で用いてもよい
し、二種以上併用してもよい。なお、有機溶媒を含有す
るタイプの補強剤液の場合は、アルコキシシラン化合物
(A)および有機溶媒(B)を配合して、混合すること
により調製される。この配合割合は、体積比で、A/B
=100/0〜10/90に設定されていることが好ま
しい。より好ましくは、A/B=100/0〜70/3
0である。なお、A/B=100/0とは、アルコキシ
シラン化合物のみで、有機溶媒を含まない無溶媒タイプ
であるという意味である。A constituent material other than the above-mentioned alkoxysilane compound, which is used for a type containing an organic solvent.
Examples of the organic solvent include, but are not particularly limited to, tetrahydrofuran, cyclohexane, isobutyl acetate, methyl isopropyl ketone, butyl acetate, carbon tetrachloride, ethylbenzene, p-xylene, methyl ethyl ketone, and toluene. These may be used alone or in combination of two or more. In the case of a reinforcing agent liquid containing an organic solvent, it is prepared by blending and mixing an alkoxysilane compound (A) and an organic solvent (B). This mixing ratio is A / B in volume ratio.
= 100/0 to 10/90. More preferably, A / B = 100/0 to 70/3
0. In addition, A / B = 100/0 means that it is a non-solvent type containing only an alkoxysilane compound and not containing an organic solvent.
【0023】上記未架橋ゴムおよび補強剤液とともに用
いられる触媒水は、水と触媒とを混合することにより調
製される。The catalyst water used together with the uncrosslinked rubber and the reinforcing agent liquid is prepared by mixing water and a catalyst.
【0024】上記水としては、特に限定するものではな
く、従来公知のものが用いられる。そして、水の使用量
は、アルコキシシラン化合物の加水分解反応を開始でき
るのであれば特に限定されるものではなく、少量であっ
ても差し支えない。The water is not particularly limited, and conventionally known water is used. The amount of water used is not particularly limited as long as the hydrolysis reaction of the alkoxysilane compound can be started, and a small amount may be used.
【0025】上記触媒としては、ゾル−ゲル反応を促進
できるのであれば特に限定するものではなく、エチレン
ジアミン、アンモニア、n−ブチルアミン、セチルアミ
ン、トリエチルアミン等の塩基性触媒や、塩酸等の酸性
触媒があげられる。なかでも、ゾル−ゲル反応がより良
好に行える点で、n−ブチルアミンが好ましい。そし
て、触媒の使用量は、アルコキシシラン化合物に対し
て、モル分率で、0.01〜1倍程度が好ましい。The catalyst is not particularly limited as long as it can promote the sol-gel reaction, and examples thereof include basic catalysts such as ethylenediamine, ammonia, n-butylamine, cetylamine and triethylamine, and acidic catalysts such as hydrochloric acid. Can be Above all, n-butylamine is preferable in that the sol-gel reaction can be performed more favorably. The amount of the catalyst to be used is preferably about 0.01 to 1 times by mole fraction with respect to the alkoxysilane compound.
【0026】上記未架橋ゴムを架橋するために用いる架
橋剤としては、特に限定するものではなく従来公知のも
のが用いられ、例えば硫黄、過酸化物があげられ、なか
でも硫黄が好ましい。The cross-linking agent used for cross-linking the uncross-linked rubber is not particularly limited, and any conventionally known cross-linking agent may be used. Examples thereof include sulfur and peroxide, with sulfur being preferred.
【0027】上記架橋剤以外に、従来公知のゴム配合剤
を添加してもよい。ゴム配合剤としては、架橋促進剤、
架橋促進助剤、架橋遅延剤、充填剤、軟化剤、可塑剤、
加工助剤、老化防止剤、シランカップリング剤等があげ
られる。In addition to the above crosslinking agents, conventionally known rubber compounding agents may be added. As a rubber compounding agent, a crosslinking accelerator,
Crosslinking accelerator, crosslinking retarder, filler, softener, plasticizer,
Processing aids, anti-aging agents, silane coupling agents, and the like.
【0028】つぎに、本発明のゴム製品の製法は、上記
各材料を用い、例えばつぎのようにして行われる。すな
わち、まず厚みが0.5〜2mm程度のシート状に成形
された未架橋ゴムを準備する。シート状に成形する方法
としては、特に限定するものではなく、カレンダー等の
従来公知の装置を用いて行うことができる。ついで、得
られたシート状の未架橋ゴムを、上記補強剤液中に所定
時間浸漬し〔例えば、室温(25℃)×48時間〕、ア
ルコキシシラン化合物が浸透した膨潤未架橋ゴムを作製
する。その後、補強剤液中から膨潤未架橋ゴムを取り出
し、過剰の補強剤液を除去する。つぎに、膨潤未架橋ゴ
ムを触媒水中に所定時間浸漬する〔例えば、室温(25
℃)×280時間〕。これにより、触媒水が膨潤未架橋
ゴム中に浸透し、浸透とともに内部に存在するアルコキ
シシラン化合物が加水分解し、この加水分解物が重縮合
して重縮合体が生成する〔インサイチュゾル−ゲル反応
(in situ Sol-Gel 反応)〕。この重縮合体には、シリ
カや、下記の一般式(3)で表わされるシリカオリゴマ
ーが含まれる。Next, the method for producing the rubber product of the present invention is carried out using the above-mentioned materials, for example, as follows. That is, first, an uncrosslinked rubber formed into a sheet having a thickness of about 0.5 to 2 mm is prepared. The method of forming the sheet is not particularly limited, and it can be performed using a conventionally known device such as a calendar. Then, the obtained sheet-like uncrosslinked rubber is immersed in the above-mentioned reinforcing agent solution for a predetermined time [for example, room temperature (25 ° C.) × 48 hours] to produce a swollen uncrosslinked rubber in which the alkoxysilane compound has penetrated. Thereafter, the swollen uncrosslinked rubber is taken out of the reinforcing agent liquid, and excess reinforcing agent liquid is removed. Next, the swollen uncrosslinked rubber is immersed in catalyst water for a predetermined time [for example, at room temperature (25
° C) x 280 hours]. As a result, the catalyst water permeates into the swollen uncrosslinked rubber, and the alkoxysilane compound present therein is hydrolyzed with the permeation, and the hydrolyzate is polycondensed to form a polycondensate (in-situ sol-gel reaction). (In situ Sol-Gel reaction)]. The polycondensate includes silica and a silica oligomer represented by the following general formula (3).
【0029】[0029]
【化4】 Embedded image
【0030】そして、必要に応じて、風乾、真空乾燥等
の処理を行ない、未反応のアルコキシシラン化合物等を
除去する。このようにして、アルコキシシラン化合物の
加水分解物の重縮合体が内部に分散された未架橋ゴムを
得ることができる。Then, if necessary, a treatment such as air drying or vacuum drying is performed to remove unreacted alkoxysilane compounds and the like. Thus, an uncrosslinked rubber in which a polycondensate of a hydrolyzate of an alkoxysilane compound is dispersed can be obtained.
【0031】上記未架橋ゴム中の重縮合体の平均粒径
は、30nm以下に設定されていることが好ましい。好
適には、1〜20nmで、最適には2〜8nmの範囲で
ある。通常、ゴム製品は、充填剤が多量に充填され、そ
の粒径が小さいほど高い補強効果が得られるので、本発
明において、重縮合体の平均粒径が上記範囲内に設定さ
れておれば、高強度のゴム製品となるからである。The average particle size of the polycondensate in the uncrosslinked rubber is preferably set to 30 nm or less. Preferably, it is in the range of 1-20 nm, optimally 2-8 nm. Normally, rubber products are filled with a large amount of filler, and a higher reinforcing effect is obtained as the particle size is smaller, so in the present invention, if the average particle size of the polycondensate is set within the above range, This is because it becomes a high-strength rubber product.
【0032】つぎに、上記重縮合体が内部に分散された
未架橋ゴムと、架橋剤を含むゴム配合剤とを適宜の割合
で配合して、ゴム組成物を調製する。そして、このゴム
組成物を用い、従来公知の方法に従い、例えば加熱架橋
することにより、ゴム製品を製造することができる。Next, an uncrosslinked rubber in which the above-mentioned polycondensate is dispersed and a rubber compounding agent containing a crosslinking agent are blended at an appropriate ratio to prepare a rubber composition. Then, using this rubber composition, a rubber product can be produced by, for example, heat crosslinking according to a conventionally known method.
【0033】この製法によれば、予めアルコキシシラン
化合物の加水分解物の重縮合体が内部に分散された未架
橋ゴムとともに架橋剤を含有するゴム組成物を用いてい
るため、ゴム組成物のムーニー粘度の上昇が抑制され、
作業性よくゴム製品を製造することができる。また、ア
ルコキシシラン化合物の加水分解物の重縮合体を、混練
のように動的な状態で生成するのではなく、静的に未架
橋ゴム中で生成するため、沸点の低い触媒が揮散すると
いったおそれもない。そして、このようにして得られた
ゴム製品は、重縮合体が内部に均一に分散されているの
で、機械的混練では得ることができない補強効果を奏す
る。また、アルコキシシラン化合物として前記一般式
(1)で表わされるものを用いた場合には、ゴムと重縮
合体の相互作用が強くなり、ヒステリシスロスの少ない
ものとなる。この理由は、ゴム製品内部にシリカネット
ワーク(架橋ゴムと重縮合体との間の一種の架橋構造)
が形成されるためと推定される。According to this production method, a rubber composition containing a crosslinking agent together with an uncrosslinked rubber in which a polycondensate of a hydrolyzate of an alkoxysilane compound is dispersed in advance is used. The rise in viscosity is suppressed,
A rubber product can be manufactured with good workability. In addition, since a polycondensate of a hydrolyzate of an alkoxysilane compound is not generated in a dynamic state like kneading, but is statically generated in an uncrosslinked rubber, a catalyst having a low boiling point may be volatilized. There is no fear. The rubber product thus obtained has a reinforcing effect that cannot be obtained by mechanical kneading since the polycondensate is uniformly dispersed therein. When the compound represented by the general formula (1) is used as the alkoxysilane compound, the interaction between the rubber and the polycondensate becomes strong, and the hysteresis loss is reduced. The reason for this is that a silica network (a kind of cross-linked structure between cross-linked rubber and polycondensate) inside the rubber product
Is formed.
【0034】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。Next, examples will be described together with comparative examples.
【0035】[0035]
【実施例】まず、未架橋のNR(RSS#3)400g
を準備し、これを二本ロールを用いて厚み1mm程度の
未架橋ゴムシートに成形した。ついで、TEOSのみか
らなる補強剤液中に、室温(25℃)で48時間の条件
で浸漬し、膨潤未架橋ゴムシートを作製した。浸漬後、
補強剤液中から膨潤未架橋ゴムシートを取り出し、過剰
TEOS分を除去した。そして、膨潤未架橋ゴムに対し
て、n−ブチルアミンが、モル分率で0.05倍となる
よう調製された触媒水中に、室温(25℃)で280時
間の条件で浸漬し、膨潤未架橋ゴムシートの内部でアル
コキシシラン化合物を加水分解し、重縮合して重縮合体
を生成した。このようにして、重縮合体が内部に分散さ
れた未架橋ゴムシート(NR Sol-Gel M/B) を作製した。
この未架橋ゴムシートにおける重縮合体の含有量を、熱
重量分析(TGA)による灰分量測定の結果から算出
し、その結果を、後記の表2に示した。EXAMPLE First, 400 g of uncrosslinked NR (RSS # 3)
Was prepared and formed into an uncrosslinked rubber sheet having a thickness of about 1 mm using two rolls. Then, it was immersed in a reinforcing agent solution consisting of only TEOS at room temperature (25 ° C.) for 48 hours to produce a swollen uncrosslinked rubber sheet. After immersion,
The swollen uncrosslinked rubber sheet was taken out of the reinforcing agent liquid and excess TEOS was removed. Then, the swelled uncrosslinked rubber is immersed in catalyst water prepared so that the molar fraction thereof becomes 0.05 times by mole fraction at room temperature (25 ° C.) for 280 hours. The alkoxysilane compound was hydrolyzed and polycondensed inside the rubber sheet to form a polycondensate. Thus, an uncrosslinked rubber sheet (NR Sol-Gel M / B) in which the polycondensate was dispersed was produced.
The content of the polycondensate in this uncrosslinked rubber sheet was calculated from the result of ash content measurement by thermogravimetric analysis (TGA), and the result is shown in Table 2 below.
【0036】つぎに、得られた未架橋ゴムシートと、後
記の表1に示す各材料とを同表に示す割合で配合し、オ
ープンロールで混練してゴム組成物を調製した。このゴ
ム組成物について、ムーニー粘度およびスコーチタイム
を測定し、その結果を、後記の表2に併せて示した。Next, the obtained uncrosslinked rubber sheet and the respective materials shown in Table 1 below were blended at the ratio shown in the same table, and kneaded with an open roll to prepare a rubber composition. The Mooney viscosity and scorch time of this rubber composition were measured, and the results are shown in Table 2 below.
【0037】そして、上記ゴム組成物を、150℃×2
0分間の条件でプレス架橋し、ゴム製品を製造した。こ
のゴム製品について、下記の方法により、50%伸長時
の応力(M50)、100%伸長時の応力(M100 )、2
00%伸長時の応力(M200)、常態物性(TB 、
EB 、HS )、比重(SG)を測定し、その結果を後記
の表2に併せて示した。Then, the above rubber composition was heated at 150 ° C. × 2
Press-crosslinking was performed for 0 minutes to produce a rubber product. For this rubber product, the stress at 50% elongation (M 50 ), the stress at 100% elongation (M 100 ),
Stress at the time of 00% elongation (M 200 ), normal state physical properties (T B ,
E B , H S ) and specific gravity (SG) were measured, and the results are shown in Table 2 below.
【0038】〔M50、M100 、M200 〕JIS K 6
301に準じて測定した。[0038] [M 50, M 100, M 200] JIS K 6
It measured according to 301.
【0039】〔常態物性〕JIS K 6301に準じ
て測定した。 TB :破断点強度 EB :破断点伸び HS :硬度[Normal physical properties] Measured according to JIS K6301. T B: strength at break E B: elongation at break H S: hardness
【0040】[0040]
【比較例】下記の表1に示す各材料を同表に示す割合で
配合して、ゴム組成物を調製した。このゴム組成物につ
いて、実施例1と同様にして、ムーニー粘度およびスコ
ーチタイムを測定し、その結果を、後記の表2に併せて
示した。Comparative Example Each of the materials shown in Table 1 below was blended in the ratio shown in the same table to prepare a rubber composition. For this rubber composition, the Mooney viscosity and scorch time were measured in the same manner as in Example 1, and the results are shown in Table 2 below.
【0041】そして、上記ゴム組成物を、150℃×2
0分間の条件でプレス架橋し、ゴム製品を製造した。こ
のゴム製品について、実施例1と同様にして、50%伸
長時の応力(M50)、100%伸長時の応力
(M100 )、200%伸長時の応力(M 200 )、常態物
性(TB 、EB 、HS )、比重(SG)を測定し、その
結果を後記の表2に併せて示した。Then, the above rubber composition was heated at 150 ° C. × 2
Press-crosslinking was performed for 0 minutes to produce a rubber product. This
About 50% elongation of the rubber product of
Long time stress (M50), Stress at 100% elongation
(M100), Stress at 200% elongation (M 200), Normal
Sex (TB, EB, HS), Specific gravity (SG)
The results are shown in Table 2 below.
【0042】[0042]
【表1】 [Table 1]
【0043】[0043]
【表2】 [Table 2]
【0044】上記表2の結果から、実施例品のゴム組成
物は、略同量の充填剤が充填されている比較例品のゴム
組成物に比べ、ムーニー粘度が大幅に低かった。また、
実施例品のゴム製品は、破断点伸び、硬度、比重といっ
た物性については比較例品のゴム製品とほとんど変わら
ないにもかかわらず、破断点強度、50%伸長時の応
力、100%伸長時の応力、200%伸長時の応力が大
きかった。特に、伸びを大きくすればするほど、応力は
より大きくなっていた。From the results shown in Table 2 above, the Mooney viscosity of the rubber composition of the example product was much lower than that of the rubber composition of the comparative product filled with substantially the same amount of filler. Also,
The rubber product of the example product has almost the same physical properties such as elongation at break, hardness, and specific gravity as the rubber product of the comparative example product, but has a strength at break, a stress at 50% elongation, and a 100% elongation. Stress and stress at 200% elongation were large. In particular, the greater the elongation, the greater the stress.
【0045】[0045]
【発明の効果】以上のように、本発明は、未架橋ゴムを
準備し、この未架橋ゴムをアルコキシシラン化合物を含
む補強剤液中に浸漬して膨潤させ、ついでこの膨潤未架
橋ゴムを触媒水中に浸漬して膨潤未架橋ゴム中でアルコ
キシシラン化合物の加水分解物の重縮合体を生成させ、
その後架橋剤を添加して架橋させるゴム製品の製法であ
る。このため、内部に上記重縮合体が分散された未架橋
ゴムと架橋剤とを主成分とするゴム組成物のムーニー粘
度は上昇せず、作業性よくゴム製品を製造することがで
きる。そして、このようにして得られたゴム製品は、重
縮合体が均一に分散され、高充填が可能なため、補強効
果の高いものとなる。As described above, according to the present invention, an uncrosslinked rubber is prepared, the uncrosslinked rubber is immersed in a reinforcing agent liquid containing an alkoxysilane compound to swell, and then the swollen uncrosslinked rubber is converted into a catalyst. Immersed in water to form a polycondensate of the hydrolyzate of the alkoxysilane compound in the swollen uncrosslinked rubber,
This is a method for producing a rubber product which is then crosslinked by adding a crosslinking agent. Therefore, the Mooney viscosity of the rubber composition containing the uncrosslinked rubber in which the polycondensate is dispersed and a crosslinking agent as main components does not increase, and a rubber product can be manufactured with good workability. The rubber product thus obtained has a high reinforcing effect because the polycondensate is uniformly dispersed and can be highly filled.
【0046】特に、アルコキシシラン化合物として前記
一般式(1)で表わされるものを用いた場合は、より補
強効果の高いゴム製品を得ることができる。In particular, when an alkoxysilane compound represented by the general formula (1) is used, a rubber product having a higher reinforcing effect can be obtained.
【0047】したがって、本発明により得られたゴム製
品は、防振ゴム、ゴムまり、コンベアベルト、オイルフ
ェンス等の、いわゆる明色ゴム用途一般に好適に用いら
れる。Therefore, the rubber product obtained by the present invention is suitably used for so-called bright rubber applications such as vibration-proof rubber, rubber jars, conveyor belts and oil fences.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯尾 真治 愛知県小牧市大字北外山字哥津3600番地 東海ゴム工業株式会社内 (72)発明者 棚橋 英明 愛知県小牧市大字北外山字哥津3600番地 東海ゴム工業株式会社内 (72)発明者 小山内 伸輔 愛知県小牧市大字北外山字哥津3600番地 東海ゴム工業株式会社内 (72)発明者 村上 公洋 愛知県小牧市大字北外山字哥津3600番地 東海ゴム工業株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shinji Iio 3600, Gezu, Kita-gaiyama, Komaki-shi, Aichi Prefecture Inside of Tokai Rubber Industries Co., Ltd. Address: Tokai Rubber Industries Co., Ltd. (72) Inventor: Shinsuke Koyamauchi, Omaki, Kochi City, Aichi Prefecture 3600 3600 Tokai Rubber Industries Co., Ltd.
Claims (3)
アルコキシシラン化合物を含む補強剤液中に浸漬して膨
潤させ、ついでこの膨潤未架橋ゴムを触媒水中に浸漬し
て膨潤未架橋ゴム中でアルコキシシラン化合物の加水分
解物の重縮合体を生成させ、その後架橋剤を添加して架
橋させることを特徴とするゴム製品の製法。An uncrosslinked rubber is prepared, the uncrosslinked rubber is immersed in a reinforcing agent solution containing an alkoxysilane compound to swell, and then the swelled uncrosslinked rubber is immersed in catalyst water to swell the uncrosslinked rubber. A method for producing a rubber product, comprising: forming a polycondensate of a hydrolyzate of an alkoxysilane compound in the solution, followed by adding a crosslinking agent to perform crosslinking.
一般式(1)で表わされるものである請求項1記載のゴ
ム製品の製法。 【化1】 2. The method for producing a rubber product according to claim 1, wherein the alkoxysilane compound is represented by the following general formula (1). Embedded image
重縮合体が内部に分散された未架橋ゴムと、架橋剤とを
主成分とすることを特徴とするゴム組成物。3. A rubber composition comprising, as main components, an uncrosslinked rubber in which a polycondensate of a hydrolyzate of an alkoxysilane compound is dispersed, and a crosslinking agent.
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JPH11335403A true JPH11335403A (en) | 1999-12-07 |
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-
1998
- 1998-05-26 JP JP14481098A patent/JP3909146B2/en not_active Expired - Fee Related
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