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JP2015189970A - rubber composition - Google Patents

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JP2015189970A
JP2015189970A JP2014070804A JP2014070804A JP2015189970A JP 2015189970 A JP2015189970 A JP 2015189970A JP 2014070804 A JP2014070804 A JP 2014070804A JP 2014070804 A JP2014070804 A JP 2014070804A JP 2015189970 A JP2015189970 A JP 2015189970A
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JP
Japan
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rubber
ammonium ion
rubber composition
ion
carbon black
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JP2014070804A
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Japanese (ja)
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インポータ ティラワット
Importer Teerawat
インポータ ティラワット
和宏 秋川
Kazuhiro Akigawa
和宏 秋川
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Ube Corp
Original Assignee
Ube Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rubber composition having excellent low heat build-up and elasticity and consisting of an organified clay where a specific quaternary organic ammonium ion is introduced in interlayer, carbon black, a silane coupling agent and a dispersant with polybutadiene.SOLUTION: There are provided a hydrocarbon composition containing a vulcanizable rubber (A) and a laminar clay mineral (B) to which quaternary ammonium (RRN(XH)) (B) is introduced, carbon black (C), a silane coupling agent (D) and a dispersant (E), and a hydrocarbon compound where Rand Rrepresent at least one kind of any functional group selected from a group consisting of hydrogen, methyl, ethyl, propyl, butyl or pentyl group, N is a nitrogen element and XH has 20 to 10 carbon atoms in the formula and terminals are hydrogenated.

Description

本発明は、低発熱性および弾性特性に優れたポリブタジエンに特定の第4級有機アンモニウムイオンを層間に導入した有機化クレイ、カーボンブラック、シランカップリング剤および分散剤からなるゴム組成物を提供する。   The present invention provides a rubber composition comprising an organic clay, a carbon black, a silane coupling agent, and a dispersant obtained by introducing a specific quaternary organic ammonium ion into a polybutadiene having excellent low heat buildup and elastic properties. .

ゴムを補強する効果を期待して、一般にカーボンブラックやシリカなどのフィラーを配合する。近年、さまざまなフィラーの使用が試行され、粘土化合物などを配合することで補強効果以外の派生した効果を生みだすゴム組成物の開発がなされている。   In general, fillers such as carbon black and silica are blended in view of the effect of reinforcing rubber. In recent years, the use of various fillers has been tried, and the development of rubber compositions that produce derived effects other than the reinforcing effect by blending clay compounds and the like has been made.

特に、層状粘土鉱物を有機化処理した化合物、いわゆる有機化クレイをゴム組成物に配合した発明が報告されている。
こうした処理を加えることで、優れたガスバリヤ特性を示すランフラットタイヤおよびタイヤ用インナーライナーを提供している(特許文献1)。
また、層状粘土鉱物をゴムラテックスの存在下に有機オニウムイオンで有機化することによって分散性を改善した有機化層状粘土鉱物を製造する方法も開示されている(特許文献2)。
さらに粘土鉱物をアンモニウム基の重合残基を含む有機化合物で処理することにより、熱安定性の高い有機化粘土鉱物が製造できる(特許文献3)。
In particular, there has been reported an invention in which a compound obtained by organically treating a layered clay mineral, so-called organic clay, is blended in a rubber composition.
By applying such treatment, a run-flat tire and an inner liner for a tire exhibiting excellent gas barrier characteristics are provided (Patent Document 1).
Also disclosed is a method for producing an organized layered clay mineral having improved dispersibility by organizing the layered clay mineral with an organic onium ion in the presence of rubber latex (Patent Document 2).
Further, by treating the clay mineral with an organic compound containing a polymerization residue of an ammonium group, an organized clay mineral with high thermal stability can be produced (Patent Document 3).

こうした特徴をタイヤ等に使用した例もある。たとえば、ゴム成分とシリカおよびモンモリロナイトを含む無機フィラーと天然ゴムおよびエポキシ化天然ゴムに配合し、高剛性、低発熱性で、調製時の加工性にも優れるタイヤを製造している(特許文献4)。
しかしながら、加工性を維持しつつ、低発熱性や他の機械強度等を上げるには、基材となるゴム変性による方法が多く、製造コスト等の上昇にもつながっていた。
There are also examples in which these characteristics are used for tires and the like. For example, a rubber component, an inorganic filler containing silica and montmorillonite, natural rubber, and epoxidized natural rubber are blended to produce a tire having high rigidity, low heat build-up, and excellent workability during preparation (Patent Document 4). ).
However, in order to increase the low exothermic property and other mechanical strength while maintaining the workability, there are many methods by modifying the rubber used as the base material, leading to an increase in manufacturing costs.

特開2007−112847号公報JP 2007-112847 A 特開2005−289758号公報JP 2005-289758 A 特開2005−076001号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-076001 特許第4968732号Japanese Patent No. 4968732

本願発明は、ポリブタジエンに特定の第4級有機アンモニウムイオンを層間に導入した有機化クレイにカーボンブラック、シランカップリング剤および分散剤を入れることで低発熱性および弾性特性に優れたゴム組成物を提供できる。   The present invention provides a rubber composition excellent in low heat buildup and elastic properties by adding carbon black, a silane coupling agent and a dispersing agent to an organized clay in which a specific quaternary organic ammonium ion is introduced between polybutadienes. Can be provided.

加硫可能なゴム(A)、下記一般式(1)からなる第四級アンモニウムが挿入されている層状粘土鉱物(B)、カーボンブラック(C)、シランカップリング剤(D)および分散剤(E)を含むゴム組成物に関する。

Figure 2015189970
式中RおよびRは水素、メチル、エチル、プロピル、ブチルあるいはペンチル基からなる群から選択される少なくとも一種の官能基のいずれかを示し、Nは窒素元素およびHXは炭素数が20〜10であって、末端が水素化された炭化水素化合物。 Vulcanizable rubber (A), layered clay mineral (B) in which quaternary ammonium having the following general formula (1) is inserted, carbon black (C), silane coupling agent (D) and dispersant ( E).
Figure 2015189970
Wherein R 1 and R 2 are any one of at least one functional group selected from the group consisting of hydrogen, methyl, ethyl, propyl, butyl or pentyl groups, N is a nitrogen element, and HX is a carbon atom having 20 to 20 carbon atoms. 10. A hydrocarbon compound having a hydrogenated terminal.

該(A)の加硫可能なゴムが、シス-1,4構造が80%以上であり、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)が25〜80のポリブタジエンであることを特徴とする前記のゴム組成物に関する。 The vulcanizable rubber (A) is a polybutadiene having a cis-1,4 structure of 80% or more and a Mooney viscosity (ML 1 + 4 , 100 ° C.) of 25-80. Relates to the composition.

該(B)の第四級アンモニウムが挿入される前の層状粘土鉱物の層間が3nm以上であることを特徴とする前記のゴム組成物に関する。   The layered clay mineral before the quaternary ammonium of (B) is inserted has a thickness of 3 nm or more.

該分散剤(E)がエチレングリコールであることを特徴とする前記のゴム組成物に関する。   The dispersant (E) is ethylene glycol, and relates to the rubber composition described above.

本発明によれば、ゴム組成物の発熱性をより抑えることができる。   According to the present invention, the exothermic property of the rubber composition can be further suppressed.

(加硫可能なゴム)
加硫可能なゴムとしては、天然ゴム(NR)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、ニトリルゴム(NBR)、ブチルゴム(IIR)、クロロプレンゴム(CR)、ポリイソプレン、ポリブタジエンゴム(BR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ブチルゴム、塩素化ブチルゴム、臭素化ブチルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等のジエン系ゴムを挙げることができる。これらはいずれか単独で、又は2種以上のブレンドで用いることができる。
ここで、加硫可能なゴムは、ゴム組成物100phr(重量部)中に50phr以上含有し、より好ましくは60phr以上である。
この中でも特にポリブタジエンが特に好ましい。
ポリブタジエンとしては、コバルト触媒系で重合されたポリブタジエンが良いが、ネオジム触媒、ニッケル触媒およびリチウム触媒によるポリブタジエンでもよい。
さらにそのミクロ構造が1,4−シス結合の割合が80モル%以上の高シス−BRが好ましく、さらには1,4−シス結合の割合が90モル%以上、特に好ましくは1,4−シス結合の割合が95モル%以上のものが好ましい。
加硫した場合、タイヤなどとして使用した場合の耐摩耗性の向上が図れるからである。あるいは沸騰n−ヘキサン不溶分(主にシンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン)の割合が1〜30重量%含んだビニル・シス−ポリブタジエン(VCR)なども補強効果がさらに高くなるという点で、より好適である。
(Vulcanizable rubber)
Examples of vulcanizable rubber include natural rubber (NR), ethylene propylene diene rubber (EPDM), nitrile rubber (NBR), butyl rubber (IIR), chloroprene rubber (CR), polyisoprene, polybutadiene rubber (BR), styrene- Examples thereof include diene rubbers such as butadiene rubber (SBR), butyl rubber, chlorinated butyl rubber, brominated butyl rubber, and acrylonitrile-butadiene rubber. These can be used alone or in a blend of two or more.
Here, the vulcanizable rubber is contained in an amount of 50 phr or more, more preferably 60 phr or more, in 100 phr (parts by weight) of the rubber composition.
Of these, polybutadiene is particularly preferred.
As polybutadiene, polybutadiene polymerized with a cobalt catalyst system is preferable, but polybutadiene based on a neodymium catalyst, a nickel catalyst, and a lithium catalyst may be used.
Further, a high cis-BR having a microstructure with a 1,4-cis bond ratio of 80 mol% or more is preferred, a 1,4-cis bond ratio of 90 mol% or more, particularly preferably 1,4-cis bond. Those having a bond ratio of 95 mol% or more are preferred.
This is because when vulcanized, wear resistance when used as a tire can be improved. Alternatively, vinyl cis-polybutadiene (VCR) containing 1 to 30% by weight of boiling n-hexane insoluble matter (mainly syndiotactic-1,2-polybutadiene) is further enhanced in the reinforcing effect. More preferred.

また、ポリブタジエンのムーニー粘度(ML1+4,100℃)が25〜80であることが好ましく、29〜69がより好ましく、30〜50が特に好ましい。
一般にムーニー粘度が低いほうが加工性が良くなるが機械強度が弱くなる、一方、ムーニー粘度が高くなると機械強度が高くなるが加工性が悪くなる傾向を示すため、上記範囲内が好ましい。
Moreover, it is preferable that the Mooney viscosity (ML1 + 4,100 degreeC) of polybutadiene is 25-80, 29-69 are more preferable, 30-50 are especially preferable.
Generally, the lower the Mooney viscosity, the better the workability, but the lower the mechanical strength. On the other hand, the higher the Mooney viscosity, the higher the mechanical strength, but the lower the workability.

(第4級有機アンモニウムイオン)
第4級有機アンモニウムイオンとしては、式(1)のXHで示すような炭素数が20〜10であって、末端が水素化された炭化水素化合物が2つ付いているものが好ましい。この場合2つのXHは炭素数が20〜10であれば、同一化学構造式でもよく、違う化学構造式であっても良い。
さらにR1およびR2は水素、メチル、エチル、プロピル、ブチルあるいはペンチル基からなる群から選択される少なくとも一種の官能基のいずれかであることが好ましい。特に層状粘土鉱物の層間に導入された場合、層内部の表面に強い極性による結合の強さの観点から水素、メチル、エチルがより好ましく、メチル基が最も好ましい。R1およびR2は、同一化学構造式でもよく、違う化学構造式であっても良い。
(Quaternary organic ammonium ion)
As the quaternary organic ammonium ion, those having 20 to 10 carbon atoms as indicated by XH in formula (1) and having two hydrogenated hydrocarbon compounds are preferable. In this case, the two XHs may have the same chemical structural formula or different chemical structural formulas as long as the carbon number is 20 to 10.
R 1 and R 2 are preferably any one of at least one functional group selected from the group consisting of hydrogen, methyl, ethyl, propyl, butyl and pentyl groups. In particular, when introduced between layers of a layered clay mineral, hydrogen, methyl and ethyl are more preferable, and a methyl group is most preferable from the viewpoint of the strength of bonding due to strong polarity on the surface inside the layer. R 1 and R 2 may have the same chemical structural formula or different chemical structural formulas.

1およびR2が、同一化学構造式の場合、XHも同一化学構造式であると、層間に導入された際の立体構造が均一化するのでより好ましい形態となる。一方、R1およびR2が、違う化学構造式であった場合は、式(1)で示した場合の中心元素のNを介して最も遠いXHと分子間距離が同じであることが好ましい。このような第4級有機アンモニウムイオンが層間に導入されることにより、立体構造のバランスから層同士の間隔が均質に保たれるためである。
故に、本願発明の効果を最大限に達成するために導入される最も良い形態は、R1およびR2が同一かつ、2つのXHが同一の対象な構造を持つ第4級有機アンモニウムイオンである。
In the case where R 1 and R 2 have the same chemical structural formula, if XH is also the same chemical structural formula, the three-dimensional structure when introduced between the layers becomes uniform, which is a more preferable form. On the other hand, when R 1 and R 2 have different chemical structural formulas, it is preferable that the intermolecular distance is the same as XH farthest through N as the central element in the case of formula (1). This is because such quaternary organic ammonium ions are introduced between the layers, so that the distance between the layers is kept uniform from the balance of the three-dimensional structure.
Therefore, the best form to be introduced in order to achieve the maximum effect of the present invention is a quaternary organic ammonium ion in which R 1 and R 2 are the same and two XHs have the same target structure. .

一方、第1級、第2級、第3級有機アンモニウムイオンでも使用は可能であるが、層間での結合基が1乃至3しか持たない故、結合基を4つ持つ第4級有機アンモニウムイオンに比べると効果は低くなる。   On the other hand, primary, secondary, and tertiary organic ammonium ions can also be used, but since there are only 1 to 3 bonding groups between layers, quaternary organic ammonium ions having four bonding groups. The effect is low compared to.

特に本願発明では、重合前の段階では層状粘土鉱物の層間間隔をより広く均質に保ったままにしておき、加硫可能なゴムの重合段階になると、層状粘土鉱物の各層が分散良くばらばらに崩れていくことが重要である。
故に、重合前の層状粘土鉱物の層間間隔は、層状かつ最大限まで間隔を広げた状態が好ましい。
In particular, in the present invention, the interlayer spacing of the layered clay mineral is kept wider and homogeneous in the stage before polymerization, and when the vulcanizable rubber polymerization stage is reached, each layer of the layered clay mineral collapses with good dispersion. It is important to continue.
Therefore, the interlayer spacing of the layered clay mineral before polymerization is preferably in a layered state with the spacing extended to the maximum.

具体的化合物として、式(1)のXHで示すような炭素数が20の第4級有機アンモニウムイオンとしては、ジイコサニルアンモニウムイオン、ジイコサニルジメチルアンモニウムイオン、ジイコサニルジエチルアンモニウムイオン、ジイコサニルジプロピルアンモニウムイオン、ジイコサニルジブチルアンモニウムイオン、ジイコサニルジペンチルアンモニウムイオンなどである。
式(1)のXHで示すような炭素数が19の第4級有機アンモニウムイオンとしては、ジノナデシルアンモニウムイオン、ジノナデシルジメチルアンモニウムイオン、ジノナデシルジエチルアンモニウムイオン、ジノナデシルジプロピルアンモニウムイオン、ジノナデシルジブチルアンモニウムイオン、ジノナデシルジペンチルアンモニウムイオンである。
式(1)のXHで示すような炭素数が18の第4級有機アンモニウムイオンとしては、ジオクタデシルアンモニウムイオン、ジオクタデシルジメチルアンモニウムイオン、ジオクタデシルジエチルアンモニウムイオン、ジオクタデシルジプロピルアンモニウムイオン、ジオクタデシルジブチルアンモニウムイオン、ジオクタデシルジペンチルアンモニウムイオン、ジオレイルアンモニウムイオン、ジオレイルジメチルアンモニウムイオン、ジオレイルジエチルアンモニウムイオン、ジオレイルジプロピルアンモニウムイオン、ジオレイルジブチルアンモニウムイオン、ジオレイルジペンチルアンモニウムイオンである。
式(1)のXHで示すような炭素数が17の第4級有機アンモニウムイオンとしては、ジヘプタデシルアンモニウムイオン、ジヘプタデシルジメチルアンモニウムイオン、ジヘプタデシルジエチルアンモニウムイオン、ジヘプタデシルジプロピルアンモニウムイオン、ジヘプタデシルジブチルアンモニウムイオン、ジヘプタデシルジペンチルアンモニウムイオンである。
式(1)のXHで示すような炭素数が16の第4級有機アンモニウムイオンとしては、ジヘキサデシルアンモニウムイオン、ジヘキサデシルジメチルアンモニウムイオン、ジヘキサデシルジエチルアンモニウムイオン、ジヘキサデシルジプロピルアンモニウムイオン、ジヘキサデシルジブチルアンモニウムイオン、ジヘキサデシルジペンチルアンモニウムイオン、である。
式(1)のXHで示すような炭素数が15の第4級有機アンモニウムイオンとしては、ジペンタデシルアンモニウムイオン、ジペンタデシルジメチルアンモニウムイオン、ジペンタデシルジエチルアンモニウムイオン、ジペンタデシルジプロピルアンモニウムイオン、ジペンタデシルジブチルアンモニウムイオン、ジペンタデシルジペンチルアンモニウムイオンである。
式(1)のXHで示すような炭素数が14の第4級有機アンモニウムイオンとしては、ジテト ラデシルアンモニウムイオン、ジテトラデシルジメチルアンモニウムイオン、ジテトラデシルジエチルアンモニウムイオン、ジテトラデシルジプロピルアンモニウムイオン、ジテトラデシルジブチルアンモニウムイオン、ジテトラデシルジペンチルアンモニウムイオンである。
式(1)のXHで示すような炭素数が13の第4級有機アンモニウムイオンとしては、ジトリ デシルアンモニウムイオン、ジトリデシルジメチルアンモニウムイオン、ジトリデシルジエチルアンモニウムイオン、ジトリデシルジプロピルアンモニウムイオン、ジトリデシルジブチルアンモニウムイオン、ジトリデシルジペンチルアンモニウムイオンである。
式(1)のXHで示すような炭素数が12の第4級有機アンモニウムイオンとしては、ジドデ シルアンモニウムイオン、ジドデシルジメチルアンモニウムイオン、ジドデシルジエチルアンモニウムイオン、ジドデシルジプロピルアンモニウムイオン、ジドデシルジブチルアンモニウムイオン、ジドデシルジペンチルアンモニウムイオンである。
式(1)のXHで示すような炭素数が11の第4級有機アンモニウムイオンとしては、ジウン デシルアンモニウムイオン、ジウンデシルジメチルアンモニウムイオン、ジウンデシルジエチルアンモニウムイオン、ジウンデシルジプロピルアンモニウムイオン、ジウンデシルジブチルアンモニウムイオン、ジウンデシルジペンチルアンモニウムイオンである。
式(1)のXHで示すような炭素数が10の第4級有機アンモニウムイオンとしては、ジデシ ルアンモニウムイオン、ジデシルジメチルアンモニウムイオン、ジデシルジエチルアンモニウムイオン、ジデシルジプロピルアンモニウムイオン、ジデシルジブチルアンモニウムイオン、ジデシルジペンチルアンモニウムイオンなどがあげられる。
この中でも特に、炭素数が16以上の第4級有機アンモニウムイオンが層状粘土鉱物の層間間隔を均質かつ最大に広げるという点で好ましい。
Specific examples of the quaternary organic ammonium ion having 20 carbon atoms represented by XH in the formula (1) include diicosanyl ammonium ion, diicosanyl dimethyl ammonium ion, diicosanyl diethyl ammonium ion, dii Cosanyldipropylammonium ion, diicosanyldibutylammonium ion, diicosanyldipentylammonium ion, and the like.
The quaternary organic ammonium ions having 19 carbon atoms as represented by XH in formula (1) include dinonadecyl ammonium ion, dinonadecyl dimethyl ammonium ion, dinonadecyl diethyl ammonium ion, dinonadecyl dipropyl ammonium ion. Ions, dinonadecyl dibutylammonium ion, and dinonadecyl dipentylammonium ion.
The quaternary organic ammonium ion having 18 carbon atoms as represented by XH in the formula (1) includes dioctadecyl ammonium ion, dioctadecyl dimethyl ammonium ion, dioctadecyl diethyl ammonium ion, dioctadecyl dipropyl ammonium ion, dioctadecyl. Dibutyl ammonium ion, dioctadecyl dipentyl ammonium ion, dioleyl ammonium ion, dioleyl dimethyl ammonium ion, dioleyl diethyl ammonium ion, dioleyl dipropyl ammonium ion, dioleyl dibutyl ammonium ion, dioleyl dipentyl ammonium ion.
Examples of the quaternary organic ammonium ion having 17 carbon atoms as represented by XH in the formula (1) include diheptadecyl ammonium ion, diheptadecyl dimethyl ammonium ion, diheptadecyl diethyl ammonium ion, and diheptadecyl dipropyl ammonium ion. Ions, diheptadecyldibutylammonium ion, and diheptadecyldipentylammonium ion.
The quaternary organic ammonium ions having 16 carbon atoms as represented by XH in formula (1) include dihexadecyl ammonium ion, dihexadecyl dimethyl ammonium ion, dihexadecyl diethyl ammonium ion, and dihexadecyl dipropyl ammonium ion. Ions, dihexadecyl dibutyl ammonium ion, dihexadecyl dipentyl ammonium ion.
The quaternary organic ammonium ions having 15 carbon atoms as represented by XH in formula (1) include dipentadecyl ammonium ion, dipentadecyl dimethyl ammonium ion, dipentadecyl diethyl ammonium ion, and dipentadecyl dipropyl ammonium ion. Ions, dipentadecyl dibutyl ammonium ion, dipentadecyl dipentyl ammonium ion.
The quaternary organic ammonium ions having 14 carbon atoms as represented by XH in formula (1) include ditetradecyl ammonium ion, ditetradecyl dimethyl ammonium ion, ditetradecyl diethyl ammonium ion, and ditetradecyl dipropyl ammonium ion. Ions, ditetradecyl dibutyl ammonium ion, and ditetradecyl dipentyl ammonium ion.
The quaternary organic ammonium ions having 13 carbon atoms as represented by XH in the formula (1) include ditridecyl ammonium ion, ditridecyl dimethyl ammonium ion, ditridecyl diethyl ammonium ion, ditridecyl dipropyl ammonium ion, ditridecyl ion. Dibutylammonium ion and ditridecyldipentylammonium ion.
The quaternary organic ammonium ions having 12 carbon atoms as represented by XH in formula (1) include didodecylammonium ion, didodecyldimethylammonium ion, didodecyldiethylammonium ion, didodecyldipropylammonium ion, didodecyl. Dibutylammonium ion and didodecyldipentylammonium ion.
The quaternary organic ammonium ions having 11 carbon atoms represented by XH in the formula (1) include diundecyl ammonium ion, diundecyl dimethyl ammonium ion, diundecyl diethyl ammonium ion, diundecyl dipropyl ammonium ion, diundecyl. Dibutylammonium ion and diundecyldipentylammonium ion.
The quaternary organic ammonium ions having 10 carbon atoms as represented by XH in formula (1) include didecyl ammonium ion, didecyl dimethyl ammonium ion, didecyl diethyl ammonium ion, didecyl dipropyl ammonium ion, didecyl ion. Examples thereof include dibutylammonium ion and didecyldipentylammonium ion.
Among these, quaternary organic ammonium ions having 16 or more carbon atoms are particularly preferable in that the interlayer spacing of the layered clay mineral is uniformly and maximized.

また、式(1)のXHで示すような炭素数10〜20の第4級有機アンモニウムイオンは単独でも用いる事が出来るが、数種類の混合物であっても良い。
例えば、式(1)のXHで示す炭素数が18の前記成分が50〜80モル%、炭素数が16の前記成分が20〜40モル%および炭素数が14の前記成分が0〜10モル%からなる混合物が最適であり、特に式(1)のR1およびR2がメチル基であり、XHが末端水素化した牛脂のような第4級有機アンモニウムイオン混合物であると更に良い。
Further, a quaternary organic ammonium ion having 10 to 20 carbon atoms as represented by XH in the formula (1) can be used alone, but may be a mixture of several kinds.
For example, the component having 18 carbon atoms represented by XH in the formula (1) is 50 to 80 mol%, the component having 16 carbon atoms is 20 to 40 mol%, and the component having 14 carbon atoms is 0 to 10 mol. A mixture of quaternary organic ammonium ions such as beef tallow in which R 1 and R 2 in formula (1) are methyl groups and XH is terminal hydrogenated is even better.

炭素数が21以上になると分子の立体構造が大きくなりすぎて層間への導入が難しくなるために分散性が不良となるため好ましくなく、逆に炭素数が9以下になると分子の立体構造が小さくなりすぎて層間隔が狭すぎて、重合段階での分散性が不良となるために粘度低減に寄与しなくなる。   When the number of carbon atoms is 21 or more, the three-dimensional structure of the molecule becomes too large, making it difficult to introduce between layers, resulting in poor dispersibility. Conversely, when the number of carbon atoms is nine or less, the three-dimensional structure of the molecule is small. The layer spacing is too narrow and the dispersibility in the polymerization stage becomes poor, so that it does not contribute to viscosity reduction.

(層状粘土鉱物)
層状粘土鉱物は特に限定されないが、モンモリロナイト、ベントナイト、カオリナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、スチーブンサイトなどの各種粘土鉱物(層状珪酸塩鉱物)が挙げられる。
ただし、層間に導入する第4級有機アンモニウムイオンは、炭素数が10〜20のものであるため、層間隔が大きいものが好適である。特にモンモリロナイトであって、第4級有機アンモニウムイオンが導入される前の層間隔が1.6nm以上のものが好ましく、2.0nm以上のものがより好ましく、3.0nm以上のものが特に好ましく、3.5nm以上のものが最も好ましい。
(Layered clay mineral)
The layered clay mineral is not particularly limited, and examples thereof include various clay minerals (layered silicate minerals) such as montmorillonite, bentonite, kaolinite, beidellite, nontronite, saponite, hectorite, soconite, and stevensite.
However, since the quaternary organic ammonium ions introduced between the layers have 10 to 20 carbon atoms, those having a large layer spacing are preferable. Particularly montmorillonite, preferably having a layer spacing of 1.6 nm or more before introduction of quaternary organic ammonium ions, more preferably 2.0 nm or more, particularly preferably 3.0 nm or more, Most preferable is 3.5 nm or more.

使用する量としては、少量であっても加硫速度増加とムーニー粘度低減の効果を発揮するので、ポリブタジエン100重量部(phr)に対して0.1〜14phrが良く、1〜13phrがより好ましく、1〜12phrが特に好ましい。また、使用量の上限は大量に入れすぎた場合に粘土鉱物によるゴムの色合い等が悪くなる可能性がある。一方、少なすぎるとその効果が得られないため、上記範囲内が好ましい。
本願発明の実施例で記載している有機化クレイとは、上記層状粘土鉱物に4級有機アンモニウムイオンが挿入された形態のものを意味する。
The amount used is 0.1 to 14 phr, more preferably 1 to 13 phr with respect to 100 parts by weight of polybutadiene (phr), since the effect of increasing the vulcanization rate and reducing the Mooney viscosity is exhibited even with a small amount. 1 to 12 phr is particularly preferable. Moreover, when the upper limit of the amount used is excessively large, there is a possibility that the color of rubber due to clay minerals will deteriorate. On the other hand, if the amount is too small, the effect cannot be obtained.
The organized clay described in the examples of the present invention means a form in which a quaternary organic ammonium ion is inserted into the layered clay mineral.

(カーボンブラック)
本発明に係るゴム組成物には、ゴム補強材としてカーボンブラックを添加する。
カーボンブラックの配合量は、ポリブタジエン100phrに対して49〜26phrであることが好ましく、より好ましくは45〜30phr、特に好ましくは49〜40phrである。
特にゴム補強材と4級有機アンモニウムイオンを層間導入した層状粘土鉱物との重量比(該層状粘土鉱物/ゴム補強材)としては0.002〜0.53が良く、0.02〜0.35がより好ましく、0.02〜0.32が特に好ましい。
上記範囲内では、ゴム補強材としての効果と層状珪酸塩鉱物の効果のバランスが良く、機械物性を上昇させ、かつ発熱性を抑えるだけでなく、粘度も下げることで加工性が改善される。
(Carbon black)
Carbon black is added as a rubber reinforcing material to the rubber composition according to the present invention.
The blending amount of carbon black is preferably 49 to 26 phr, more preferably 45 to 30 phr, and particularly preferably 49 to 40 phr with respect to 100 phr of polybutadiene.
In particular, the weight ratio between the rubber reinforcing material and the layered clay mineral into which quaternary organic ammonium ions are introduced (the layered clay mineral / rubber reinforcing material) is preferably 0.002 to 0.53, and 0.02 to 0.35. Is more preferable, and 0.02 to 0.32 is particularly preferable.
Within the above range, the effect of the rubber reinforcing material and the effect of the layered silicate mineral are well balanced, not only increasing the mechanical properties and suppressing heat generation, but also improving the workability by reducing the viscosity.

また、ゴム補強材としてシリカを使用すると、効果があまり得られない。   Further, when silica is used as the rubber reinforcing material, the effect is not obtained so much.

使用するカーボンブラックの種類としては、粒子径が90nm以下、ジブチルフタレート(DBP)吸油量が70ml/100g以上のカーボンブラックで、例えば、FEF,FF,GPF,SAF,ISAF,SRF,HAF等が挙げられる。   The type of carbon black used is carbon black having a particle diameter of 90 nm or less and a dibutyl phthalate (DBP) oil absorption of 70 ml / 100 g or more, for example, FEF, FF, GPF, SAF, ISAF, SRF, HAF and the like. It is done.

(分散剤)
本発明に係るゴム組成物には、ポリエチレングリコールなどの分散剤を添加する。
ポリエチレングリコールは、一般に活性剤として使用されているケースが多いが、本願発明では活性剤としての働きではなく、有機化クレイのゴムへの分散状態を高める目的として使用されるものである。
ゴムと有機化クレイ混合系におけるポリエチレングリコールは、有機化クレイのシリケート層間に挿入され、シリケートの水酸基に基づく特性を減少させる。その結果、ゴムのマトリクス中へのシリケートの分散性が改善される。更に、ポリエチレングリコールの重合度が過剰になると、加硫剤の吸着を防止し、架橋度を向上させる。
使用する分散剤としては、ポリエチレングリコールをはじめとするポリエーテル系化合物が好ましい。
使用する量としては、有機化クレイ4phrに対して0.1〜10phrであることが好ましく、より好ましくは1.0〜7phr、特に好ましくは1.5〜5phrである。
前記使用量の範囲外では、分散性の効果が得られにくくなり、低発熱性の効果も低くなるため好ましくない。
(Dispersant)
A dispersant such as polyethylene glycol is added to the rubber composition according to the present invention.
Polyethylene glycol is generally used as an activator in many cases, but in the present invention, it is not used as an activator but is used for the purpose of increasing the dispersion state of the organoclay in rubber.
The polyethylene glycol in the rubber and organized clay mixture system is inserted between the silicate layers of the organized clay and reduces the properties based on the hydroxyl groups of the silicate. As a result, the dispersibility of the silicate in the rubber matrix is improved. Furthermore, when the polymerization degree of polyethylene glycol is excessive, adsorption of the vulcanizing agent is prevented and the degree of crosslinking is improved.
As the dispersant to be used, polyether compounds such as polyethylene glycol are preferable.
The amount to be used is preferably 0.1 to 10 phr, more preferably 1.0 to 7 phr, and particularly preferably 1.5 to 5 phr with respect to 4 phr of the organized clay.
Outside the range of the amount used, it is difficult to obtain a dispersibility effect, and a low heat generation effect is also lowered, which is not preferable.

(シランカップリング剤)
シランカップリング剤の配合量は、前記カーボンブラック46重量部に対して0.1〜10phrであることが好ましく、より好ましくは1.0〜7phr、特に好ましくは1.5〜5phrである。
前記使用量の範囲外では、分散性の効果が得られにくくなり、低発熱性の効果も低くなるため好ましくない。
(Silane coupling agent)
The compounding amount of the silane coupling agent is preferably 0.1 to 10 phr, more preferably 1.0 to 7 phr, and particularly preferably 1.5 to 5 phr with respect to 46 parts by weight of the carbon black.
Outside the range of the amount used, it is difficult to obtain a dispersibility effect, and a low heat generation effect is also lowered, which is not preferable.

シランカップリング剤の具体例としては、たとえば、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(2−トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、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)テトラスルフィド、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、2−メルカプトエチルトリメトキシシラン、2−メルカプトエチルトリエトキシシラン、3−ニトロプロピルトリメトキシシラン、3−ニトロプロピルトリエトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリエトキシシラン、2−クロロエチルトリメトキシシラン、2−クロロエチルトリエトキシシラン、3−トリメトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2−トリメトキシシリルエチル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィドなどがあげられる。これらは単独で用いてもよく2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランがシランカップリング剤を添加することによる効果が大きく、コスト面でも優位である点から好ましい。   Specific examples of the silane coupling agent include, for example, bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis (2-triethoxysilylethyl) tetrasulfide, bis (3-trimethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis ( 2-trimethoxysilylethyl) tetrasulfide, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 2-mercaptoethyltrimethoxysilane, 2-mercaptoethyltriethoxysilane, 3-nitropropyltrimethoxysilane, 3-nitropropyltriethoxysilane, 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-chloropropyltriethoxysilane, 2-chloroethyltrimethoxysilane, 2-chloroethyltriethoxysilane, 3-trimethyl Xylsilylpropyl-N, N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide, 3-triethoxysilylpropyl-N, N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide, 2-trimethoxysilylethyl-N, N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide, 3- Examples include trimethoxysilylpropylbenzothiazole tetrasulfide, 3-triethoxysilylpropylbenzothiazole tetrasulfide, 3-triethoxysilylpropyl methacrylate monosulfide, and 3-trimethoxysilylpropyl methacrylate monosulfide. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide and 3-mercaptopropyltrimethoxysilane are preferable because they have a large effect by adding a silane coupling agent and are advantageous in terms of cost.

各成分の混練方法は、機械的混練方法、溶液混練方法あるいは両者の組み合わせによる混練方法のいずれを用いても良い。   As a kneading method for each component, any of a mechanical kneading method, a solution kneading method, or a kneading method using a combination of both may be used.

(機械的混練方法)
本願発明では、各成分を通常行われているバンバリー、オープンロール、ニーダー、二軸混練り機などを用いて機械的な混練によってゴム組成物を製造する事が好適である。
機械的混練を用いると、各成分同士の摩擦力により4級有機アンモニウムイオンを含んだ層状粘土鉱物が各層からバラバラに劈開し、分散状態が良好になりやすいからである。
(Mechanical kneading method)
In the present invention, it is preferable to produce a rubber composition by mechanical kneading using a Banbury, an open roll, a kneader, a biaxial kneader or the like in which each component is usually performed.
This is because when mechanical kneading is used, the layered clay mineral containing quaternary organic ammonium ions is cleaved apart from each layer due to the frictional force between the components, and the dispersion state tends to be good.

混練温度は、90℃〜140℃が好ましい。
機械的混練法においては、混練開始温度が90℃であるものの、ゴム、添加剤およびゴム補強材を混練していると5分以内で混練機内部の温度が140〜150℃に上昇するからである。上記温度より高い温度で混練するとゴム組成物の熱分解や物性低下を招くため好ましくない。一方、上記温度範囲より低い温度ではゴム、添加剤およびゴム補強材が低流動によりブレンド化が困難となるため好ましくない。
The kneading temperature is preferably 90 ° C to 140 ° C.
In the mechanical kneading method, although the kneading start temperature is 90 ° C., the temperature inside the kneader rises to 140 to 150 ° C. within 5 minutes when the rubber, additive and rubber reinforcing material are kneaded. is there. Kneading at a temperature higher than the above temperature is not preferable because it causes thermal decomposition and deterioration of physical properties of the rubber composition. On the other hand, when the temperature is lower than the above temperature range, the rubber, additive, and rubber reinforcing material are difficult to blend due to low flow, which is not preferable.

具体的な機械的混練方法としては、先ず充填剤(カーボンブラック及び有機粘土)および添加剤を含むゴム組成物を、プラストミルを用いて開始温度90℃、5分間調製する。
その後ジエン系ゴムを1分間混練した後、前記の充填剤および添加剤の予備混合ゴム組成物を添加し、混合する。
As a specific mechanical kneading method, first, a rubber composition containing a filler (carbon black and organic clay) and an additive is prepared using a plastmill at an initial temperature of 90 ° C. for 5 minutes.
Thereafter, the diene rubber is kneaded for 1 minute, and then the premixed rubber composition of the filler and additive is added and mixed.

(溶液混練方法)
本願発明では、さらに各成分を溶媒に溶解した状態で混練することもできる。
具体的な溶媒としては、ベンゼン、トルエン、シクロヘキサンなど脂肪族あるいは芳香族有機溶媒が用いられる。この中でも非極性の脂肪族飽和炭化水素溶媒が良く、特にシクロヘキサンが好ましい。
溶液混練方法を用いると、各成分の溶液中での分散状態が良好になりやすいからである。
(Solution kneading method)
In the present invention, each component can be further kneaded in a state dissolved in a solvent.
Specific examples of the solvent include aliphatic or aromatic organic solvents such as benzene, toluene, and cyclohexane. Of these, nonpolar aliphatic saturated hydrocarbon solvents are preferred, and cyclohexane is particularly preferred.
This is because when the solution kneading method is used, the dispersion state of each component in the solution tends to be good.

本願発明では有機粘土が剥離し、ジエン系ゴムへの分散が良好になるという理由で、ジエン系ゴムや有機粘土を溶解するシクロヘキサンが用いられた。   In the present invention, cyclohexane that dissolves diene rubber or organic clay is used because the organic clay peels off and the dispersion into the diene rubber becomes good.

混練温度は、室温が好ましい。室温より高い温度になると、挿入した有機アンモニウムと粘土の表面での相互作用が弱まり、その結果ジエン系ゴムが粘土層間に入り込むのが阻害されてしまうからである。
具体的な溶液混練方法としては、ジエン系ゴムと有機粘土をシクロヘキサン100mlに対してジエン系ゴムを10グラムの割合で、室温で6時間以上溶解させた。
初めにジエン系ゴムをシクロヘキサンに室温で1時間掛けて溶解し、その後、有機粘土を添加、混合した。
6時間後、前記有機粘土を含んだジエン系ゴム溶液をエタノールで洗浄し、その後、溶媒を除去するためにオーブンを用いて乾燥した。
The kneading temperature is preferably room temperature. When the temperature is higher than room temperature, the interaction between the inserted organic ammonium and the clay surface is weakened, and as a result, the diene rubber is prevented from entering the clay layer.
As a specific solution kneading method, diene rubber and organoclay were dissolved at a rate of 10 grams of diene rubber in 100 ml of cyclohexane at room temperature for 6 hours or more.
First, the diene rubber was dissolved in cyclohexane at room temperature for 1 hour, and then the organoclay was added and mixed.
After 6 hours, the diene rubber solution containing the organoclay was washed with ethanol, and then dried using an oven to remove the solvent.

(機械的混練+溶液混練方法)
本願発明ではさらに前記の機械的混練と溶液混練方法を組み合わせた方法によってもゴム組成物を製造する事が可能である。
具体的には、以下の3つの方法が挙げられる。
(1)機械的混練した後に溶液混練によって得た組成物を入れる方法
(2)溶液混練した後に機械的混練によって得た組成物を入れる方法
(3)機械的混練した組成物と溶液混練によって得た組成物を同時に入れる方法
本願発明では、これら3つ全ての方法を適用可能である。
(Mechanical kneading + Solution kneading method)
In the present invention, the rubber composition can also be produced by a method combining the mechanical kneading and the solution kneading methods.
Specifically, there are the following three methods.
(1) Method of putting composition obtained by solution kneading after mechanical kneading (2) Method of putting composition obtained by mechanical kneading after solution kneading (3) Obtained by solution kneading with mechanically kneaded composition In the present invention, all these three methods can be applied.

上記(1)における具体的な混練方法としては、先ず混練開始温度60〜90℃にて2本ロールミルあるいはプラストミルを用いて有機粘土をジエン系ゴム中に分散させる。
次に、その有機粘土を伴ったジエン系ゴム組成物を有機溶媒(トルエン、シクロヘキサンあるいは脂肪族飽和炭化水素など)に溶解させ、少なくとも6時間攪拌した後、エタノールで洗浄し、溶媒を除去するためにオーブンで乾燥させる。
その後、有機粘土を伴ったジエン系ゴム組成物にカーボンブラック、酸化亜鉛、ステアリン酸、アロマオイルおよび酸化防止剤などの添加剤を、初期温度90℃、終期温度150℃にてプラストミルを用いて5分間混合する。
当該製法によって得られた一次配合物は、混練温度が30〜60℃にて6インチの2ロールミルを用いて混練し、シート状に引き延ばされた。
As a specific kneading method in the above (1), first, an organic clay is dispersed in a diene rubber using a two-roll mill or a plast mill at a kneading start temperature of 60 to 90 ° C.
Next, the diene rubber composition with the organic clay is dissolved in an organic solvent (toluene, cyclohexane, aliphatic saturated hydrocarbon, etc.), stirred for at least 6 hours, and then washed with ethanol to remove the solvent. Dry in the oven.
Thereafter, additives such as carbon black, zinc oxide, stearic acid, aroma oil and antioxidant are added to the diene rubber composition accompanied with the organic clay by using a plastmill at an initial temperature of 90 ° C. and an end temperature of 150 ° C. Mix for minutes.
The primary blend obtained by the production method was kneaded using a 6-inch two-roll mill at a kneading temperature of 30 to 60 ° C. and stretched into a sheet.

上記(2)における具体的な混練方法としては、ジエン系ゴムと有機粘土を有機溶媒100mlに対してジエン系ゴムを10グラムの割合(1グラム-ジエン系ゴム/10ml-有機溶媒)で、室温で6時間以上溶解させる。
ここで、有機溶媒としてはベンゼン、トルエン、シクロヘキサンなど脂肪族あるいは芳香族有機溶媒である。特にシクロヘキサンが好ましい溶媒である。
はじめにジエン系ゴムを溶媒に溶かし、室温で1時間攪拌する。その後、その中へ有機粘土を加えて攪拌する攪拌する。
6時間後、有機粘土を含んだジエン系ゴム溶液を洗浄し、エタノールを用いて沈殿させた後、オーブンで溶媒を除去する。
その後、得られた有機粘土を含んだジエン系ゴム組成物にカーボンブラック、酸化亜鉛、ステアリン酸、アロマオイルおよび酸化防止剤などの添加剤を、初期温度90℃、終期温度150℃にてプラストミルを用いて5分間混合する。
当該製法によって得られた一次配合物は、混練温度が30〜60℃にて6インチの2ロールミルを用いて混練し、シート状に引き延ばされた。
As a specific kneading method in the above (2), diene rubber and organoclay at a ratio of 10 grams of diene rubber to 100 ml of organic solvent (1 gram-diene rubber / 10 ml-organic solvent) at room temperature. For 6 hours or more.
Here, the organic solvent is an aliphatic or aromatic organic solvent such as benzene, toluene or cyclohexane. Cyclohexane is a particularly preferable solvent.
First, the diene rubber is dissolved in a solvent and stirred at room temperature for 1 hour. Then, the organoclay is added to it and stirred.
After 6 hours, the diene rubber solution containing the organoclay is washed and precipitated with ethanol, and then the solvent is removed in an oven.
Thereafter, additives such as carbon black, zinc oxide, stearic acid, aroma oil and antioxidant are added to the diene rubber composition containing the organic clay, and plastomyl is applied at an initial temperature of 90 ° C. and an end temperature of 150 ° C. And mix for 5 minutes.
The primary blend obtained by the production method was kneaded using a 6-inch two-roll mill at a kneading temperature of 30 to 60 ° C. and stretched into a sheet.

上記(3)における具体的な混練方法としては、はじめに混練開始温度60〜90℃にて2本ロールミルあるいはプラストミルを用いて有機粘土をジエン系ゴム中に分散させ、それにカーボンブラック、酸化亜鉛、ステアリン酸、アロマオイルおよび酸化防止剤などの添加剤を、初期温度90℃、終期温度150℃にてプラストミルを用いて5分間混合する。これを機械混練によって製造した1次配合物とする。
次いでジエン系ゴムと有機粘土を有機溶媒100mlに対してジエン系ゴムを10グラムの割合(1グラム-ジエン系ゴム/10ml-有機溶媒)で、室温で6時間以上溶解させ、洗浄と溶媒除去したものにカーボンブラック、酸化亜鉛、ステアリン酸、アロマオイルおよび酸化防止剤などの添加剤を、初期温度90℃、終期温度150℃にてプラストミルを用いて5分間混合する。これを溶液混練方法によって製造した1次配合物とする。
前述の1次配合物同士を混練温度が30〜60℃にて6インチの2ロールミルを用いて混練し、シート状に引き延ばされた。
As a specific kneading method in the above (3), first, an organic clay is dispersed in a diene rubber using a two-roll mill or a plast mill at a kneading start temperature of 60 to 90 ° C., and carbon black, zinc oxide, stearin Additives such as acids, aroma oils and antioxidants are mixed for 5 minutes using a plastmill at an initial temperature of 90 ° C. and an end temperature of 150 ° C. This is a primary blend produced by mechanical kneading.
Next, the diene rubber and the organic clay were dissolved at a ratio of 10 grams (1 gram-diene rubber / 10 ml-organic solvent) with respect to 100 ml of the organic solvent at room temperature for 6 hours or more, and washed and the solvent was removed. To this, additives such as carbon black, zinc oxide, stearic acid, aroma oil and antioxidant are mixed at an initial temperature of 90 ° C. and an end temperature of 150 ° C. using a plastmill for 5 minutes. This is the primary blend produced by the solution kneading method.
The above primary blends were kneaded using a 6-inch two-roll mill at a kneading temperature of 30 to 60 ° C. and stretched into a sheet.

(その他添加剤)
本発明に係るゴム組成物には、上述した各成分の他に、カーボンブラック、シリカおよびポリブタジエン樹脂などの補強性充填剤以外にも、アロマオイル、酸化亜鉛、ステアリン酸、老化防止剤、ワックス、粘着付与剤(タッキファイヤー)など、ゴム組成物において一般に使用される各種添加剤を適宜配合することができる。
また、加硫促進剤は、公知の加硫促進剤、例えばアルデヒド類、アンモニア類、アミン類、グアニジン類、チオウレア類、チアゾール類、チウラム類、ジチオカーバメイト類、キサンテート類などが用いられる。ゴム成分100phrに対して0〜5phr、好ましくは0.5〜3phrである。
さらに、加硫剤としては、公知の加硫剤、例えば硫黄、有機過酸化物、樹脂加硫剤、酸化マグネシウムなどの金属酸化物などが用いられる。ゴム成分100phrに対して0.5〜5phr、好ましくは1.5〜3phrである。
老化防止剤としては、アミン・ケトン系、イミダゾール系、アミン系、フェノール系、硫黄系及び燐系などが挙げられる。
プロセスオイルは、アロマティック系、ナフテン系、パラフィン系のいずれを用いてもよい。
(Other additives)
In addition to the above-mentioned components, the rubber composition according to the present invention, in addition to reinforcing fillers such as carbon black, silica and polybutadiene resin, aroma oil, zinc oxide, stearic acid, anti-aging agent, wax, Various additives generally used in rubber compositions such as a tackifier (tackifier) can be appropriately blended.
As the vulcanization accelerator, known vulcanization accelerators such as aldehydes, ammonia, amines, guanidines, thioureas, thiazoles, thiurams, dithiocarbamates, xanthates and the like are used. It is 0-5 phr with respect to 100 phr of rubber components, Preferably it is 0.5-3 phr.
Further, as the vulcanizing agent, known vulcanizing agents such as sulfur, organic peroxides, resin vulcanizing agents, metal oxides such as magnesium oxide, and the like are used. 0.5 to 5 phr, preferably 1.5 to 3 phr with respect to 100 phr of the rubber component.
Examples of the anti-aging agent include amine / ketone series, imidazole series, amine series, phenol series, sulfur series and phosphorus series.
The process oil may be any of aromatic, naphthenic, and paraffinic.

(実施例)
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。
(Example)
Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

得られた各ゴム組成物について、以下に評価方法を示す。
(1)発熱温度(上昇)の測定
JIS K6265に準拠し、グッドリッチフレクソメーターを用い、100℃、歪み0.175インチ、荷重55ポンド、振動数毎分1,800回の条件で温度上昇(ΔT)を測定した。数値が小さいほど低発熱性が良好であることを示す。
(2)モジュラスの測定
引張弾性率(Modulus)はJIS K6251に従い、50%、100%及び300%を測定した。
An evaluation method is shown below for each of the obtained rubber compositions.
(1) Measurement of heat generation temperature (rise) In accordance with JIS K6265, using a Goodrich flexometer, the temperature rises under the conditions of 100 ° C, strain 0.175 inch, load 55 pounds, frequency 1,800 times per minute. (ΔT) was measured. It shows that low exothermic property is so favorable that a numerical value is small.
(2) Measurement of modulus The tensile modulus (Modulus) was measured according to JIS K6251 at 50%, 100% and 300%.

(比較例1)
250mlのプラストミルにて初期温度90℃、終期温度150℃の条件でジエン系ゴムとして、市販のシス-1,4-ポリブタジエン(宇部興産社製UBEPOL BR150)100重量部を1分間混合した後、46重量部のFEFカーボンブラック、4重量部の有機粘土(Cloisite 15A)、10重量部のアロマオイル、1重量部の酸化亜鉛、2重量部のステアリン酸、1重量部の酸化を防止剤(4,6−ビス(オクチルメチル)−o−クレゾール)を含む予備混合ゴム組成物を添加し、混合時間を全工程で5分間行った。
得られた配合物を、混練温度が30〜60℃にて6インチの2ロールミルを用いて混練し、シート状に引き延ばし、1次配合物を得た。
次いで1次配合物に加硫剤として硫黄および加硫促進剤を表1の配合量で混入し、6インチの2本ロールミルを用いて温度60〜70℃の範囲で練った後、最終的にはシート状に引き延ばし、2次配合物を得た。
この2次配合物のサンプルはAlpha Technologies社製 RPA−2000を用いて加硫工程での加硫時間の測定やペイン効果の分析がなされた。
上記の有機クレイにより補強されたゴム組成物は、キュラストメーターにより観測された加硫時間、好ましくは12分〜34分間の間にて150℃で成形加工される。
本願発明のゴム加硫物は、弾性特性および発熱特性など諸物性が測定された。
(Comparative Example 1)
After mixing 100 parts by weight of commercially available cis-1,4-polybutadiene (UBEPOL BR150 manufactured by Ube Industries) as a diene rubber under the conditions of an initial temperature of 90 ° C. and an end temperature of 150 ° C. in a 250 ml plastmill, Parts by weight FEF carbon black, 4 parts by weight organoclay (Cloisite 15A), 10 parts by weight aroma oil, 1 part by weight zinc oxide, 2 parts by weight stearic acid, 1 part by weight oxidation inhibitor (4 A premixed rubber composition containing 6-bis (octylmethyl) -o-cresol) was added and the mixing time was 5 minutes in all steps.
The obtained blend was kneaded using a 6-inch two-roll mill at a kneading temperature of 30 to 60 ° C. and stretched into a sheet to obtain a primary blend.
Next, sulfur and a vulcanization accelerator are mixed in the primary blend as vulcanizing agents in the blending amounts shown in Table 1, and after kneading in a temperature range of 60 to 70 ° C. using a 6-inch two-roll mill, finally, Was stretched into a sheet to obtain a secondary blend.
A sample of this secondary blend was subjected to measurement of vulcanization time in the vulcanization process and analysis of the Payne effect using RPA-2000 manufactured by Alpha Technologies.
The rubber composition reinforced with the above organic clay is molded at 150 ° C. during the vulcanization time observed with a curast meter, preferably between 12 minutes and 34 minutes.
The physical properties of the rubber vulcanizate of the present invention, such as elastic properties and heat generation properties, were measured.

(比較例2)
4重量部の有機粘土(Cloisite 15A)を1,2-ポリブタジエンに変えた以外は比較例1と同様にして行った。
(Comparative Example 2)
The same procedure as in Comparative Example 1 was conducted except that 4 parts by weight of organoclay (Cloisite 15A) was changed to 1,2-polybutadiene.

(実施例1)
250mlのプラストミルにて初期温度90℃、終期温度150℃の条件でジエン系ゴムとして、市販のシス-1,4-ポリブタジエン(宇部興産社製UBEPOL BR150)100重量部を1分間混合した後、46重量部のFEFカーボンブラック、4重量部の有機粘土(Cloisite 15A)、2重量部のシランカップリング剤、2重量部のポリエチレングリコール、10重量部のアロマオイル、1重量部の酸化亜鉛、2重量部のステアリン酸、1重量部の酸化を防止剤(4,6−ビス(オクチルメチル)−o−クレゾール)を含む予備混合ゴム組成物を添加し、混合時間を全工程で5分間行った。
得られた配合物を、混練温度が30〜60℃にて6インチの2ロールミルを用いて混練し、シート状に引き延ばし、1次配合物を得た。
次いで1次配合物に加硫剤として硫黄および加硫促進剤を表1の配合量で混入し、6インチの2本ロールミルを用いて温度60〜70℃の範囲で練った後、最終的にはシート状に引き延ばし、2次配合物を得た。
この2次配合物のサンプルはAlpha Technologies社製 RPA−2000を用いて加硫工程での加硫時間の測定やペイン効果の分析がなされた。
上記の有機クレイにより補強されたゴム組成物は、キュラストメーターにより観測された加硫時間、好ましくは12分〜34分間の間にて150℃で成形加工される。
本願発明のゴム加硫物は、引張弾性特性および発熱特性など諸物性が測定された。
(Example 1)
After mixing 100 parts by weight of commercially available cis-1,4-polybutadiene (UBEPOL BR150 manufactured by Ube Industries) as a diene rubber under the conditions of an initial temperature of 90 ° C. and an end temperature of 150 ° C. in a 250 ml plastmill, Parts by weight FEF carbon black, 4 parts by weight organoclay (Cloisite 15A), 2 parts by weight silane coupling agent, 2 parts by weight polyethylene glycol, 10 parts by weight aroma oil, 1 part by weight zinc oxide, 2 parts by weight A premixed rubber composition containing 1 part by weight of stearic acid and 1 part by weight of an antioxidant (4,6-bis (octylmethyl) -o-cresol) was added and the mixing time was 5 minutes in all steps.
The obtained blend was kneaded using a 6-inch two-roll mill at a kneading temperature of 30 to 60 ° C. and stretched into a sheet to obtain a primary blend.
Next, sulfur and a vulcanization accelerator are mixed in the primary blend as vulcanizing agents in the blending amounts shown in Table 1, and after kneading in a temperature range of 60 to 70 ° C. using a 6-inch two-roll mill, finally, Was stretched into a sheet to obtain a secondary blend.
A sample of this secondary blend was subjected to measurement of vulcanization time in the vulcanization process and analysis of the Payne effect using RPA-2000 manufactured by Alpha Technologies.
The rubber composition reinforced with the above organic clay is molded at 150 ° C. during the vulcanization time observed with a curast meter, preferably between 12 minutes and 34 minutes.
The rubber vulcanizate of the present invention was measured for various physical properties such as tensile elastic characteristics and heat generation characteristics.

(比較例3)
250mlのプラストミルにて初期温度90℃、終期温度150℃の条件でジエン系ゴムとして、市販のシス-1,4-ポリブタジエン(宇部興産社製UBEPOL BR150)100重量部を1分間混合した後、46重量部のFEFカーボンブラック、4重量部の有機粘土(Cloisite 15A)、2重量部のシリカ、2重量部のシランカップリング剤、2重量部のポリエチレングリコール、10重量部のアロマオイル、1重量部の酸化亜鉛、2重量部のステアリン酸、1重量部の酸化を防止剤(4,6−ビス(オクチルメチル)−o−クレゾール)を含む予備混合ゴム組成物を添加し、混合時間を全工程で5分間行った。
得られた配合物を、混練温度が30〜60℃にて6インチの2ロールミルを用いて混練し、シート状に引き延ばし、1次配合物を得た。
次いで1次配合物に加硫剤として硫黄および加硫促進剤を表1の配合量で混入し、6インチの2本ロールミルを用いて温度60〜70℃の範囲で練った後、最終的にはシート状に引き延ばし、2次配合物を得た。
この2次配合物のサンプルはAlpha Technologies社製 RPA−2000を用いて加硫工程での加硫時間の測定やペイン効果の分析がなされた。
上記の有機クレイにより補強されたゴム組成物は、キュラストメーターにより観測された加硫時間、好ましくは12分〜34分間の間にて150℃で成形加工される。
本願発明のゴム加硫物は、引張弾性特性および発熱特性など諸物性が測定された。
(Comparative Example 3)
After mixing 100 parts by weight of commercially available cis-1,4-polybutadiene (UBEPOL BR150 manufactured by Ube Industries) as a diene rubber under the conditions of an initial temperature of 90 ° C. and an end temperature of 150 ° C. in a 250 ml plastmill, Parts by weight FEF carbon black, 4 parts by weight organoclay (Cloisite 15A), 2 parts by weight silica, 2 parts by weight silane coupling agent, 2 parts by weight polyethylene glycol, 10 parts by weight aroma oil, 1 part by weight A premixed rubber composition containing 2 parts by weight of zinc oxide, 2 parts by weight of stearic acid, and 1 part by weight of an antioxidant (4,6-bis (octylmethyl) -o-cresol) is added, and the mixing time is set to all steps. For 5 minutes.
The obtained blend was kneaded using a 6-inch two-roll mill at a kneading temperature of 30 to 60 ° C. and stretched into a sheet to obtain a primary blend.
Next, sulfur and a vulcanization accelerator are mixed in the primary blend as vulcanizing agents in the blending amounts shown in Table 1, and after kneading in a temperature range of 60 to 70 ° C. using a 6-inch two-roll mill, finally, Was stretched into a sheet to obtain a secondary blend.
A sample of this secondary blend was subjected to measurement of vulcanization time in the vulcanization process and analysis of the Payne effect using RPA-2000 manufactured by Alpha Technologies.
The rubber composition reinforced with the above organic clay is molded at 150 ° C. during the vulcanization time observed with a curast meter, preferably between 12 minutes and 34 minutes.
The rubber vulcanizate of the present invention was measured for various physical properties such as tensile elastic characteristics and heat generation characteristics.

表1より、所定量の有機クレイ、カーボンブラック、シランカップリング剤および分散剤をポリブタジエンに配合することで、ゴム組成物の発熱性および引張弾性率を改善することができる。   From Table 1, the exothermic property and tensile elastic modulus of the rubber composition can be improved by blending predetermined amounts of organic clay, carbon black, silane coupling agent and dispersant into polybutadiene.

Figure 2015189970
Figure 2015189970

ゴム組成物の配合成分を以下に示す。
(1)ポリブタジエンは、宇部興産社製のUBEPOL150を使用した。
(2)有機化クレイは、Southern Clay Products社製Cloisite15A(登録商標)を用いた。
(3)カーボンブラックは、三菱化学社製のFEFカーボンブラックを用いた。
(4)シリカは東ソー・シリカ(株)製、商品名 ニップシールAQを用いた。
(5)酸化亜鉛は、堺化学工業製のSazex1号を用いた。
(6)ステアリン酸は、旭電化株式会社製のアデカ脂肪酸 SA−300を用いた。
(7)加硫促進剤は、大内新興化学工業株式会社製のノクセラーNSを用いた。
(8)硫黄は、エスアンドエスジャパン社製の不溶性硫黄ストラクトール SU109を
用いた。
(9)1,2-ポリブタジエンは、JSR社製RB830を使用した。
(10)シランカップリング剤はデグサ・ヒュルヌ製、商品名 Si69を用いた。
(11)ポリエチレングリコールは、日本油脂(株)製のPEG 4000を用いた。
The compounding components of the rubber composition are shown below.
(1) As polybutadiene, UBEPOL150 manufactured by Ube Industries, Ltd. was used.
(2) Cloisite 15A (registered trademark) manufactured by Southern Clay Products was used as the organized clay.
(3) As the carbon black, FEF carbon black manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation was used.
(4) Silica was manufactured by Tosoh Silica Co., Ltd., and trade name NIPSEAL AQ.
(5) Sasex No. 1 manufactured by Sakai Chemical Industry was used as the zinc oxide.
(6) Adeka fatty acid SA-300 manufactured by Asahi Denka Co., Ltd. was used as stearic acid.
(7) Noxeller NS manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd. was used as the vulcanization accelerator.
(8) Sulfur used was insoluble sulfur structol SU109 manufactured by S & S Japan.
(9) RB830 manufactured by JSR Corporation was used as 1,2-polybutadiene.
(10) The product name Si69 manufactured by Degussa Hyrun was used as the silane coupling agent.
(11) PEG 4000 manufactured by NOF Corporation was used as the polyethylene glycol.

本願発明で得られたゴム組成物は、タイヤ部材のみならず、コンベアベルト、空気バネ、防振ゴムなどの弾性特性および低発熱性を要求される用途にも用いることができる。   The rubber composition obtained in the present invention can be used not only for tire members but also for applications requiring elastic properties and low heat generation properties such as conveyor belts, air springs, and vibration-proof rubbers.

Claims (4)

加硫可能なゴム(A)、下記一般式(1)からなる第四級アンモニウムが挿入されている層状粘土鉱物(B)、カーボンブラック(C)、シランカップリング剤(D)および分散剤(E)を含むゴム組成物。
Figure 2015189970
式中RおよびRは水素、メチル、エチル、プロピル、ブチルあるいはペンチル基からなる群から選択される少なくとも一種の官能基のいずれかを示し、Nは窒素元素およびHXは炭素数が20〜10であって、末端が水素化された炭化水素化合物
Vulcanizable rubber (A), layered clay mineral (B) in which quaternary ammonium having the following general formula (1) is inserted, carbon black (C), silane coupling agent (D) and dispersant ( A rubber composition comprising E).
Figure 2015189970
Wherein R 1 and R 2 are any one of at least one functional group selected from the group consisting of hydrogen, methyl, ethyl, propyl, butyl or pentyl groups, N is a nitrogen element, and HX is a carbon atom having 20 to 20 carbon atoms. Hydrocarbon compound having a terminal 10 and hydrogenated
該(A)の加硫可能なゴムが、シス-1,4構造が80%以上であり、ムーニー粘度(ML1+4,100℃)が25〜80のポリブタジエンであることを特徴とする請求項1に記載のゴム組成物。 The vulcanizable rubber (A) is a polybutadiene having a cis-1,4 structure of 80% or more and a Mooney viscosity (ML 1 + 4 , 100 ° C) of 25-80. The rubber composition as described in 2. 該(B)の第四級アンモニウムが挿入される前の層状粘土鉱物の層間が3nm以上であることを特徴とする請求項1または2に記載のゴム組成物。   The rubber composition according to claim 1 or 2, wherein the interlayer of the layered clay mineral before the quaternary ammonium of (B) is inserted is 3 nm or more. 該分散剤(E)がエチレングリコールであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のゴム組成物。   The rubber composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the dispersant (E) is ethylene glycol.
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