ゴム−充填剤複合体の製造方法
【課題】天然ゴムのフィールドラテックスを用いながら、濃縮工程を省略しつつ、濃縮天然ゴムラテックスと同等の低発熱性、耐疲労性、耐熱老化性を発揮するゴム−充填剤複合体を提供する。
【解決手段】充填剤を含有する充填剤スラリーを混合処理チャンバー（１０）に供給しながら、天然ゴムのフィールドラテックスを流速５００ｍ／秒以上の高速流にて前記混合処理チャンバー内に噴射することにより、該フィールドラテックス中のタンパク質をゴム成分から分離し除去するとともに、前記フィールドラテックスと前記充填剤スラリーとを混合する。
【解決手段】充填剤を含有する充填剤スラリーを混合処理チャンバー（１０）に供給しながら、天然ゴムのフィールドラテックスを流速５００ｍ／秒以上の高速流にて前記混合処理チャンバー内に噴射することにより、該フィールドラテックス中のタンパク質をゴム成分から分離し除去するとともに、前記フィールドラテックスと前記充填剤スラリーとを混合する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴムと充填剤の複合体であるゴム−充填剤複合体の製造方法に関する。より詳細には、天然ゴムにカーボンブラックやシリカなどの充填剤が分散されてなるマスターバッチとして用いられるゴム−充填剤複合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤなどに用いられるゴム組成物には、補強などの目的のため、カーボンブラックなどの充填剤が配合されている。従来、かかる充填剤とゴムとの混合は、ドライ混合と称される、ゴムに対して充填剤を粉末のまま添加して混練するという手法が採られているが、この手法で充填剤をゴムに対して均一に微分散させるのには限界がある。
【０００３】
そこで、近年、カーボンブラックやシリカなどの充填剤を水に予め分散させた充填剤スラリーと、ゴムラテックスとを混合することにより、ウェットマスターバッチと称されるゴム−充填剤複合体を作製して、これをゴム組成物に配合することで、低発熱性や悪路での耐摩耗性などを改良することが提案されている（下記特許文献１〜４参照）。
【０００４】
例えば、下記特許文献１には、充填剤スラリーとゴムラテックスを混合する混合ゾーンに対して、充填剤スラリーやゴムラテックスを高圧下でジェット流として供給して両者を混合することが提案されており、これにより、ドライ混合よりも低発熱性、悪路での耐摩耗性を改良することができる。しかしながら、この文献では、ゴムラテックスを混合ゾーンに供給する際の流速が秒速１００〜８００フィート、即ち最大で２４４ｍ／秒であり、速度が不十分であって、ゴム−充填剤複合体としての最大限の性能を引き出すには不十分である。また、天然ゴムのフィールドラテックスを所定流速以上の高速流にて噴射することで、フィールドラテックス中のタンパク質を除去できる点についても開示されていない。
【０００５】
一方、天然ゴムのフィールドラテックスには、タンパク質などの非ゴム成分が含まれており、低発熱性や耐疲労性、耐熱老化性などに悪影響を与える。そのため、フィールドラテックスを濃縮してなる濃縮天然ゴムラテックスが提供されており、下記特許文献５，６には、天然ゴムのフィールドラテックスを遠心分離濃縮法により脱タンパク処理することが開示されている。しかしながら、この場合、ゴム−充填剤複合体の製造に際し、充填剤スラリーとゴムラテックスとを混合する前処理として、フィールドラテックスの濃縮工程が必要となる。
【特許文献１】特表２０００−５０７８９２号公報
【特許文献２】特開２００６−１５２１１７号公報
【特許文献３】特開２００４−９９６２５号公報
【特許文献４】特開２００４−１８２９９４号公報
【特許文献５】特開２００６−２１３７５０号公報
【特許文献６】特開２００４−２６２９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、天然ゴムのフィールドラテックスを高速噴射しながら充填剤スラリーと混合することにより、フィールドラテックス中のタンパク質を除去することで、濃縮工程を省略しつつ、濃縮天然ゴムラテックスと略同等の低発熱性、耐疲労性、耐熱老化性を得ることができるゴム−充填剤複合体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るゴム−充填剤複合体の製造方法は、充填剤を含有する充填剤スラリーを混合処理チャンバーに供給しながら、天然ゴムのフィールドラテックスを流速５００ｍ／秒以上の高速流にて前記混合処理チャンバー内に噴射することにより、該フィールドラテックス中のタンパク質をゴム成分から分離し除去するとともに、前記フィールドラテックスと前記充填剤スラリーとを混合することを特徴とする。
【０００８】
上記本発明において、より好ましくは、前記フィールドラテックスと混合する前に、前記充填剤スラリーを流速３００ｍ／秒以上で分散処理チャンバーに供給することにより前記充填剤をスラリー中に微分散させることである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、天然ゴムのフィールドラテックスを流速５００ｍ／秒以上の高速流で噴射することにより、フィールドラテックス中のタンパク質をゴム成分から分離し除去することができる。そのため、濃縮天然ゴムラテックスと略同等の低発熱性、耐疲労性、耐熱老化性を得ることができる。また、このようにフィールドラテックスを高速噴射しながら充填剤スラリーと混合するので、濃縮工程を省略することができ、加工工数を減らして、コスト低減を図ることができる。
【００１０】
また、本発明において、フィールドラテックスとの混合に先立って、充填剤スラリーを、流速３００ｍ／秒以上という音速と同等以上の高速流で処理することにより、凝集した充填剤を効果的に粉砕することができる。このようにして分散処理した充填剤スラリーをフィールドラテックスと混合することにより、充填剤をゴム成分中に均一に微分散させることができる。そのため、得られたゴム−充填剤複合体をゴム組成物に使用することで、ゴム−充填剤複合体の性能を最大限に引き出し、ゴム組成物の低発熱性、耐疲労性を更に向上させることができ、また加工性も向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。
【００１２】
本発明において、上記充填剤としては、カーボンブラックの他、シリカ、クレー、ゼオライトなどの各種無機充填剤を用いることができ、これらはいずれか単独で又は２種以上組み合わせて用いることができる。好ましくは、カーボンブラック、シリカ、又は、カーボンブラックとシリカの併用である。なお、シリカとしては、湿式シリカ、乾式シリカ、コロイダルシリカなどが挙げられる。
【００１３】
充填剤スラリーは、上記充填剤が水などの水系溶媒に分散してなるものである。かかる充填剤スラリーは、例えば、充填剤に水を加え撹拌機で撹拌することにより得ることができる。該充填剤スラリー中における充填剤の含有率は５〜２０重量％であることが、充填剤の分散工程における粉砕効果、更には、その後のフィールドラテックスとの混合工程におけるラテックスとの混合効果の点から好ましい。
【００１４】
本発明では、ゴムラテックスとして、天然ゴムのフィールドラテックスを用いる。フィールドラテックスは、天然ゴム木からのタッピングにより収集されるゴムラテックスであり、通常、ゴム濃度（ＤＲＣ：Dry Rubber Content）が３０〜４０重量％である。かかるフィールドラテックスには、タンパク質などの非ゴム成分が含まれている。そこで、本発明では、フィールドラテックスを流速５００ｍ／秒以上にて高速噴射することで脱タンパク化する。
【００１５】
次に、本発明の好適な一実施形態に係るゴム−充填剤複合体の製造方法について詳細に説明する。同実施形態に係る製造方法は、
１．充填剤スラリーを微分散化処理する分散工程と、
２．天然ゴムのフィールドラテックスを高速噴射しつつ、微分散化した充填剤スラリーと混合させる混合工程と、
を含む。
【００１６】
上記分散工程では、流速３００ｍ／秒以上の充填剤スラリーの高速流を生成して、これを分散処理チャンバーに供給することにより充填剤を粉砕してスラリー中に微分散させる。従来、特にタイヤ用途のゴム−充填剤複合体のためにこのような高速での微分散化処理は全くなされておらず、このような高速での微分散化処理がタイヤ性能に実際上有利な効果を与えるとは考えられていなかった。すなわち、充填剤をゴムに均一に分散させることは従来から求められていたものの、これほどまでに高度な微分散までは要求されていなかった。本発明は、従来のレベルを大幅に超える高速流で処理することにより、タイヤなどに用いられるゴム−充填剤複合体として実際上有利な効果を与えることを見い出したものである。
【００１７】
上記充填剤スラリーの流速は、３００〜７００ｍ／秒であることが好ましく、より好ましくは５００〜７００ｍ／秒である。下限の３００ｍ／秒について、これ未満では、微分散化効果に劣り、ゴム組成物としての低発熱性、高耐疲労性、加工性などの改良効果が不十分である。一方、微分散化効果としては流速が高いほど好ましいが、７００ｍ／秒を超えるような流速は現状の機械では制御困難であるため、上限は７００ｍ／秒以下であることが好ましい。
【００１８】
分散工程では、充填剤スラリーに、アニオン、カチオン、ノニオン、両性タイプなどの各種分散剤を予め添加することができる。具体的には、分散剤としては、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル、ラウリルベタインなどが挙げられ、これらはいずれか単独で又は２種以上組み合わせて用いることができる。
【００１９】
分散工程では、より詳細には、高圧発生器などを用いて、充填剤スラリーに超高圧の圧力エネルギーを与えて、流速３００ｍ／秒以上の高速流を生成する。例えば、４５ＭＰａ〜２４５ＭＰａという超高圧の圧力エネルギーを与えて、３００〜７００ｍ／秒に加速する。
【００２０】
そして、この高速流を分散処理チャンバーに供給し、チャンバー内での衝突、キャビテーション、乱流などの作用で充填剤の粉砕、分散などを行うことで充填剤スラリーを微分散化させる。より詳細には、（Ａ）流体が充填されたチャンバー内に上記高速流を噴射した際のキャビテーションや乱流によって微分散化する方法、（Ｂ）上記高速流を２つに分岐させて両者をチャンバー内で対向衝突させて粉砕させる方法、（Ｃ）上記高速流を球体などの剛体に対して噴射して衝突により粉砕させる方法、（Ｄ）複数のノズルで充填剤スラリーを加速して高速流を生成しこれらの高速流をチャンバー内に噴射して衝突混合させて粉砕させる方法、などが挙げられる。
【００２１】
図１は、分散工程の好適な１態様例を示したものであり、分散処理チャンバー（１）は筒状をなしている。分散処理チャンバー（１）の軸方向の一端面（１ａ）には、充填剤スラリーを供給する供給口（２）が設けられ、該供給口（２）には充填剤スラリーを上記高速流の状態にて供給する高圧発生器（３）が接続されている。分散処理チャンバー（１）の軸方向の他端部（１ｂ）には、分散処理された充填剤スラリーの排出口（４）が設けられている。
【００２２】
分散工程においては、予め分散処理チャンバー（１）内に水などの液体を充填しておき、供給口（２）から充填剤スラリーを流速３００ｍ／秒以上の高速流で分散処理チャンバー（１）内に噴射する。噴射された充填剤スラリーは、分散処理チャンバー（１）内においてキャビテーションや乱流によって充填剤が粉砕されて微分散化させる。なお、分散処理チャンバー（１）内に当初充填されていた液体は充填剤スラリーを噴射することで、当該充填剤スラリーに置換され、定常時には分散処理チャンバー（１）内は充填剤スラリーが満たされた状態となっている。このようにして微分散化された充填剤スラリーは排出口（４）から排出されて、次の混合工程に送られる。
【００２３】
次いで、混合工程では、上記で得られた微分散化した充填剤スラリーを混合処理チャンバーに供給しながら、天然ゴムのフィールドラテックスを流速５００ｍ／秒以上の高速流にて混合処理チャンバー内に噴射して、フィールドラテックスと充填剤スラリーとを混合する。
【００２４】
天然ゴムのフィールドラテックスを流速５００ｍ／秒以上の高速流で噴射することにより、混合処理チャンバー内での衝突、キャビテーション、乱流などの作用で、フィールドラテックス中のタンパク質がゴム成分から分離し、除去することができる。従来、フィールドラテックスについて、このような高速での噴射処理は全くなされておらず、本発明により初めて、タイヤなどに用いられるゴム−充填剤複合体として実際上有利な効果が見い出されたものである。
【００２５】
フィールドラテックスの流速は、５００〜７００ｍ／秒であることが好ましく、より好ましくは６００〜７００ｍ／秒である。下限の５００ｍ／秒について、これ未満では、タンパク質の除去が不十分であり、ゴム組成物としての低発熱性、高耐疲労性などの改良効果が不十分である。一方、タンパク質除去効果としては流速が高いほど好ましいが、７００ｍ／秒を超えるような流速は現状の機械では制御困難であるため、上限は７００ｍ／秒以下であることが好ましい。
【００２６】
混合工程において、より詳細には、高圧発生器などを用いて、フィールドラテックスに超高圧の圧力エネルギーを与えて、流速５００ｍ／秒以上の高速流を生成する。例えば、１２５ＭＰａ〜２４５ＭＰａという超高圧の圧力エネルギーを与えて、５００〜７００ｍ／秒に加速する。
【００２７】
混合工程は、より詳細には、（Ｅ）混合処理チャンバー内にフィールドラテックスの高速流を噴射しつつ、充填剤スラリーをその下流側から供給し、上記高速流によるキャビテーションや乱流によって両者を混合する方法、（Ｆ）フィールドラテックスと充填剤スラリーをそれぞれ高速流として混合処理チャンバー内に噴射して衝突させて混合させる方法、などが挙げられる。
【００２８】
図２は、混合工程の好適な１態様例を示したものであり、混合処理チャンバー（１０）は筒状をなしている。混合処理チャンバー（１０）の軸方向の一端面（１０ａ）には、フィールドラテックスを供給する第１供給口（１２）が設けられ、該第１供給口（１２）にはフィールドラテックスを上記高速流の状態にて供給する高圧発生器（１３）が接続されている。混合処理チャンバー（１０）の軸方向の一端部（１０ｂ）における上記第１供給口（１２）の下流側には、充填剤スラリーを供給する第２供給口（１４）が設けられ、該第２供給口（１４）には充填剤スラリーを供給するスラリー供給槽（１５）が接続されている。混合処理チャンバー（１０）の軸方向の他端部（１０ｃ）には、混合された流体を排出する排出口（１６）が設けられている。
【００２９】
混合工程においては、フィールドラテックスを第１供給口（１２）から流速５００ｍ／秒以上の高速流で混合処理チャンバー（１０）内に噴射する。噴射されたフィールドラテックスの混合処理チャンバー（１０）内における流れによる負圧によって、充填剤スラリーがスラリー供給槽（１５）から第２供給口（１４）を通って混合処理チャンバー（１０）内に吸い込まれる。そして、高速流のフィールドラテックスによる混合処理チャンバー（１０）内でのキャビテーションや乱流によって、フィールドラテックス中のタンパク質などの非ゴム成分がゴム成分から分離し除去されるとともに、フィールドラテックスと充填剤スラリーとが混合され、充填剤がゴム成分中に微分散される。このようにして得られた充填剤スラリーとフィールドラテックスの混合液は排出口（１６）から排出される。
【００３０】
なお、充填剤スラリーとフィールドラテックスとの混合比率は、ゴム成分１００重量部に対して充填剤が２０〜８０重量部となるような範囲内で行うことが好適である。
【００３１】
図３は、混合工程の他の態様例を示したものである。この例では、上述した図２に示すものと同様の構成を持つ混合処理チャンバー（２０）（２２）を左右２つ有し、両チャンバーから噴出される高速流同士を衝突させて両者を混合するように構成されている。
【００３２】
詳細には、第１の混合処理チャンバー（２０）と第２の混合処理チャンバー（２２）とが設けられ、各混合処理チャンバー（２０）（２２）には、フィールドラテックスを供給する第１供給口（２４）がそれぞれ軸方向の一端面に設けられ、各第１供給口（２４）にはフィールドラテックスを上記高速流の状態にて供給する高圧発生器（２６）が接続されている。また、各混合処理チャンバーには、第１供給口（２４）の下流側に、充填剤スラリーを供給する第２供給口（２８）がそれぞれ設けられ、両第２供給口（２８）は充填剤スラリーを供給する共通のスラリー供給槽（３０）に接続されている。各混合処理チャンバー（２０）（２２）の軸方向の他端部は衝突槽（３２）内に突き出ており、このようにして突き出た混合処理チャンバー（２０）（２２）の軸方向他端面には、混合された流体を噴射する噴射口（３４）がそれぞれ設けられ、両噴射口（３４）から噴射された高速の流体が衝突槽（３２）内で衝突するようになっている。衝突槽（３２）の下端部には、衝突により混合された流体を排出するための排出口（３６）が設けられている。
【００３３】
そして、混合工程においては、フィールドラテックスを第１供給口（２４）から流速５００ｍ／秒以上の高速流で各混合処理チャンバー（２０）（２２）内に噴射する。これにより、図２の場合と同様に、充填剤スラリーがスラリー供給槽（３０）から第２供給口（２８）を通って混合処理チャンバー（２０）（２２）内に強制的に吸い込まれ、フィールドラテックスの脱タンパク化と、フィールドラテックスと充填剤スラリーの混合がなされる。そして、このようにして混合された流体は、両混合処理チャンバー（２０）（２２）の噴射口（３４）から噴出され、衝突槽（３２）内で衝突することにより、更に均一に分散混合されて、下方の排出口（３６）から排出される。
【００３４】
以上のようにして得られたフィールドラテックスと充填剤スラリーとの混合液は、常法に従い、即ち不図示の凝固、乾燥工程を経て、固形状のゴム−充填剤複合体が得られる。
【００３５】
得られたゴム−充填剤複合体は、加硫用ゴム組成物を作製する際のマスターバッチとして用いることができる。かかるゴム組成物において、ゴム成分は、ゴム−充填剤複合体として添加されるもののみでもよいが、該ゴム−充填剤複合体とともに他のゴムを配合してもよい。その他の配合剤としては、オイル、老化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、軟化剤、加硫剤、加硫促進剤などが挙げられ、特に限定されない。
【００３６】
上記他のゴムとしては、特に限定されないが、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、及びこれらの誘導体などの各種ゴムポリマーが挙げられる。
【００３７】
上記ゴム−充填剤複合体を配合したゴム組成物であると、充填剤スラリーとの混合時にフィールドラテックスを高速噴射することで脱タンパク化できるので、フィールドラテックスの濃縮工程を省略することができ、濃縮天然ゴムラテックスと同等の低発熱性、高耐疲労性、耐熱老化性を得ることができる。しかも、予め微粉化した充填剤スラリーを用いることにより、充填剤の性能を最大限に引き出すことができ、低発熱性、高耐疲労性を更に向上するとともに、加工性を向上することができる。よって、該ゴム組成物は、タイヤのトレッドゴム、サイドウォールゴムなどのタイヤ用ゴム組成物を始めとして、各種ゴム組成物に好適に用いることができる。
【実施例】
【００３８】
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。
【００３９】
［実施例１〜４］
（マスターバッチの作製）
実施例１〜４及び比較例１〜４の各マスターバッチを以下のように作製した。
【００４０】
・実施例１：まず、分散工程において、１０重量％となるようにカーボンブラック（三菱化学株式会社製「ＭＡ６００」）に水を加え、撹拌機で撹拌した後（撹拌速度：５０ｍ／秒）、上記図１に示す分散処理チャンバー（内径＝約２０ｍｍ、長さ＝約２５ｃｍ、供給口（２）のノズル径＝０．１５ｍｍ）で分散処理した。分散処理は、上記撹拌後のスラリーを流速７００ｍ／秒（高圧発生器の圧力＝２４５ＭＰａ）で分散処理チャンバー内に噴射して行い、この分散処理を５回通過させた。
【００４１】
次いで、混合工程において、上記図２に示す混合処理チャンバー（内径＝３．２ｍｍ、長さ＝５０ｃｍ、第１供給口（１２）のノズル径＝０．１５ｍｍ）を用いて、天然ゴムのフィールドラテックス（Ｇｏｌｄｅｎ Ｈｏｐｅ社製「ＮＲラテックス」、ゴム濃度ＤＲＣ＝３０重量％）２００重量部を、第１供給口（１２）から、流速５００ｍ／秒（高圧発生器の圧力＝１２５ＭＰａ）で噴射すると共に、上記で分散させたカーボンブラックスラリー３００重量部を第２供給口（１４）から供給した。このようにして混合した後、凝固物が得られ、得られた凝固物が１重量％水分率（１００℃測定時）になるまで真空乾燥機で乾燥することにより、マスターバッチ（天然ゴム１００重量部に対してカーボンブラック５０重量部含有）を調製した。
【００４２】
・実施例２：上記実施例１において、混合工程でのフィールドラテックスの流速を６００ｍ／秒（高圧発生器の圧力＝１８０ＭＰａ）に設定し、その他は実施例１と同様にして、マスターバッチを調製した。
【００４３】
・実施例３：上記実施例１において、混合工程でのフィールドラテックスの流速を７００ｍ／秒（高圧発生器の圧力＝２４５ＭＰａ）に設定し、その他は実施例１と同様にして、マスターバッチを調製した。
【００４４】
・実施例４：上記実施例３において、カーボンブラックに水とともに分散剤（花王株式会社製「デモールＮＬ（β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナリトウム塩：アニオン性）」）を０．３重量％となるように添加してカーボンブラックスラリーを調製し、その後の分散工程及び混合工程は、実施例３と同様にして、マスターバッチを調製した。
【００４５】
・比較例１：上記実施例１において、混合処理チャンバーによる混合を行う代わりに、天然ゴムのフィールドラテックス２００重量部とカーボンブラックスラリー３００重量部を、撹拌機で撹拌し（撹拌速度：５０ｍ／秒）、その他は実施例１と同様にして、マスターバッチを調製した。
【００４６】
・比較例２：上記実施例１において、混合工程でのフィールドラテックスの流速を２４４ｍ／秒（高圧発生器の圧力＝３０ＭＰａ）に設定し、その他は実施例１と同様にして、マスターバッチを調製した。
【００４７】
・比較例３：上記実施例１において、混合工程でフィールドラテックスをそのまま用いる代わりに、該フィールドラテックスを予め遠心分離機で濃縮処理（１００００ｒｐｍ×３０分間）したラテックス１００重量部を用い、その他は実施例１と同様にして、マスターバッチを調製した。
【００４８】
・比較例４：上記実施例１において、混合工程でフィールドラテックスを用いる代わりに、濃縮天然ゴムラテックス（レヂテックス株式会社製「ＮＲラテックス」、ゴム濃度ＤＲＣ＝６０重量％）１００重量部を用い、その他は実施例１と同様にして、マスターバッチを調製した。
【００４９】
（マスターバッチの評価）
上記各マスターバッチについてタンパク質の含有量を測定した。タンパク質の含有量は、ＪＩＳ Ｋ０１０２に準拠したケルダール法により、マスターバッチのゴム成分に含まれる全窒素量を測定した。詳細には、マスターバッチに濃硫酸を加えて加熱して、分解、酸化還元反応を起こさせ、タンパク質に含まれる窒素をＮＨ３に変え、滴定によって測定して窒素量を算出した。
【００５０】
また、各マスターバッチを用いてゴム組成物を調製した。ゴム組成物の配合は、上記マスターバッチ１５０重量部（ゴム成分１００重量部）に対し、ステアリン酸（花王株式会社製「ルナックＳ−２５」）１重量部、老化防止剤（モンサント製「６ＰＰＤ」）１重量部、亜鉛華（三井金属製「亜鉛華１号」）３重量部、ワックス（日本精鑞製「ＯＺＯＡＣＥ０３５５」）１重量部、硫黄（鶴見化学工業製「油処理１５０メッシュ」）２重量部、加硫促進剤（三新化学製「ＣＢＳ」）１重量部を配合した。得られた各ゴム組成物について、分散性、疲労性、発熱性、加工性、耐熱老化性を評価し、表１に結果を示した。各評価方法は以下の通りである。なお、各サンプルの加硫条件は１５０℃×３０分である。
【００５１】
・分散性：ＡＳＴＭ Ｄ２６６３−６９のＢ法に準拠して測定、
・疲労性：ＪＩＳ Ｋ６２７０に準拠して測定し、比較例１を１００とした指数で表示。指数が大きいほど耐疲労性（耐亀裂性）が良好、
・発熱性：ＪＩＳ Ｋ６２６５に準拠して発熱温度を測定し、比較例１を１００とした指数で表示。指数が小さいほど発熱温度が低く、低発熱性が良好、
・加工性：ＪＩＳ Ｋ６３００−１に準拠してムーニー粘度を測定し、比較例１を１００とした指数で表示。指数が小さいほどムーニー粘度が低く加工性が良好、
・耐熱老化性：９０℃×９６時間で熱老化させた後、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して引張強さ（ＴＢ）の保持率を測定し、比較例１を１００とした指数で表示した。指数が大きいほど耐熱老化性が良好。
【表１】
【００５２】
表１に示すように、実施例のカーボンブラック／天然ゴム複合体を使用したゴム組成物では、高速噴射によりフィールドラテックスの脱タンパク化がなされていた。そのため、フィールドラテックスを用いたものであるにもかかわらず、濃縮天然ゴムラテックスを用いた比較例４に対して、略同等の低発熱性、耐疲労性、加工性、耐熱老化性が得られ、フィールドラテックスを高速噴射していない比較例１に比べて、これらの性能の大幅な改善が認められた。なお、比較例２では、フィールドラテックスの混合工程における流速が低く、本発明による十分な効果は得られなかった。
【００５３】
また、比較例３のように予めフィールドラテックスを遠心分離により濃縮した場合、脱タンパク化により上記性能の改善は認められたものの、遠心分離による前処理が必要であり、加工工数が１工程余分に必要であった。また、比較例４についても、濃縮天然ゴムラテックスを用いたものであるため、その濃縮工程を１工程に含めれば、加工工数が１工程余分に必要である。
【００５４】
［実施例５，６］
（マスターバッチの作製）
実施例５，６及び比較例５，６の各マスターバッチを以下のように作製した。
【００５５】
・実施例５：上記実施例１において、カーボンブラックとして三菱化学株式会社製「＃２７００」を用い、また、混合工程で上記図３に示す混合処理チャンバー（各チャンバーの内径＝約２０ｍｍ、長さ＝約１０ｃｍ、第１供給口（２４）のノズル径＝０．１５ｍｍ）を用い、その他は実施例１と同様にして、マスターバッチを調製した。
【００５６】
・実施例６：上記実施例５において、混合工程でのフィールドラテックスの流速を７００ｍ／秒（高圧発生器の圧力＝２４５ＭＰａ）に設定し、その他は実施例５と同様にして、マスターバッチを調製した。
【００５７】
・比較例５：上記実施例５において、混合処理チャンバーによる混合を行う代わりに、天然ゴムのフィールドラテックス２００重量部とカーボンブラックスラリー３００重量部を、撹拌機で撹拌し（撹拌速度：５０ｍ／秒）、その他は実施例５と同様にして、マスターバッチを調製した。
【００５８】
・比較例６：上記実施例５において、混合工程でのフィールドラテックスの流速を２４４ｍ／秒（高圧発生器の圧力＝３０ＭＰａ）に設定し、その他は実施例５と同様にして、マスターバッチを調製した。
【００５９】
（マスターバッチの評価）
上記各マスターバッチについてタンパク質の含有量を測定した。また、各マスターバッチを用いてゴム組成物を調製した。ゴム組成物の配合は、上記実施例１と同様である。得られた各ゴム組成物について、分散性、疲労性、発熱性、加工性、耐熱老化性を評価し、表２に結果を示した。各評価方法は、上記表１の場合と同じである。但し、疲労性、発熱性、加工性および耐熱老化性の指数は、比較例５を１００として表示した。
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】分散処理チャンバーの一例を示す断面図
【図２】混合処理チャンバーの一例を示す断面図
【図３】混合処理チャンバーの他の例を示す断面図
【符号の説明】
【００６１】
１…分散処理チャンバー、１ａ…一端面、１ｂ…他端部、２…供給口、３…高圧発生器、４…排出口、１０…混合処理チャンバー、１２…第１供給口、１３…高圧発生器、１４…第２供給口、１５…スラリー供給槽、１６…排出口、２０…第１混合処理チャンバー、２２…第２混合処理チャンバー、２４…第１供給口、２６…高圧発生器、２８…第２供給口、３０…スラリー供給槽、３２…衝突槽、３４…噴射口、３６…排出口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴムと充填剤の複合体であるゴム−充填剤複合体の製造方法に関する。より詳細には、天然ゴムにカーボンブラックやシリカなどの充填剤が分散されてなるマスターバッチとして用いられるゴム−充填剤複合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤなどに用いられるゴム組成物には、補強などの目的のため、カーボンブラックなどの充填剤が配合されている。従来、かかる充填剤とゴムとの混合は、ドライ混合と称される、ゴムに対して充填剤を粉末のまま添加して混練するという手法が採られているが、この手法で充填剤をゴムに対して均一に微分散させるのには限界がある。
【０００３】
そこで、近年、カーボンブラックやシリカなどの充填剤を水に予め分散させた充填剤スラリーと、ゴムラテックスとを混合することにより、ウェットマスターバッチと称されるゴム−充填剤複合体を作製して、これをゴム組成物に配合することで、低発熱性や悪路での耐摩耗性などを改良することが提案されている（下記特許文献１〜４参照）。
【０００４】
例えば、下記特許文献１には、充填剤スラリーとゴムラテックスを混合する混合ゾーンに対して、充填剤スラリーやゴムラテックスを高圧下でジェット流として供給して両者を混合することが提案されており、これにより、ドライ混合よりも低発熱性、悪路での耐摩耗性を改良することができる。しかしながら、この文献では、ゴムラテックスを混合ゾーンに供給する際の流速が秒速１００〜８００フィート、即ち最大で２４４ｍ／秒であり、速度が不十分であって、ゴム−充填剤複合体としての最大限の性能を引き出すには不十分である。また、天然ゴムのフィールドラテックスを所定流速以上の高速流にて噴射することで、フィールドラテックス中のタンパク質を除去できる点についても開示されていない。
【０００５】
一方、天然ゴムのフィールドラテックスには、タンパク質などの非ゴム成分が含まれており、低発熱性や耐疲労性、耐熱老化性などに悪影響を与える。そのため、フィールドラテックスを濃縮してなる濃縮天然ゴムラテックスが提供されており、下記特許文献５，６には、天然ゴムのフィールドラテックスを遠心分離濃縮法により脱タンパク処理することが開示されている。しかしながら、この場合、ゴム−充填剤複合体の製造に際し、充填剤スラリーとゴムラテックスとを混合する前処理として、フィールドラテックスの濃縮工程が必要となる。
【特許文献１】特表２０００−５０７８９２号公報
【特許文献２】特開２００６−１５２１１７号公報
【特許文献３】特開２００４−９９６２５号公報
【特許文献４】特開２００４−１８２９９４号公報
【特許文献５】特開２００６−２１３７５０号公報
【特許文献６】特開２００４−２６２９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、天然ゴムのフィールドラテックスを高速噴射しながら充填剤スラリーと混合することにより、フィールドラテックス中のタンパク質を除去することで、濃縮工程を省略しつつ、濃縮天然ゴムラテックスと略同等の低発熱性、耐疲労性、耐熱老化性を得ることができるゴム−充填剤複合体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るゴム−充填剤複合体の製造方法は、充填剤を含有する充填剤スラリーを混合処理チャンバーに供給しながら、天然ゴムのフィールドラテックスを流速５００ｍ／秒以上の高速流にて前記混合処理チャンバー内に噴射することにより、該フィールドラテックス中のタンパク質をゴム成分から分離し除去するとともに、前記フィールドラテックスと前記充填剤スラリーとを混合することを特徴とする。
【０００８】
上記本発明において、より好ましくは、前記フィールドラテックスと混合する前に、前記充填剤スラリーを流速３００ｍ／秒以上で分散処理チャンバーに供給することにより前記充填剤をスラリー中に微分散させることである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、天然ゴムのフィールドラテックスを流速５００ｍ／秒以上の高速流で噴射することにより、フィールドラテックス中のタンパク質をゴム成分から分離し除去することができる。そのため、濃縮天然ゴムラテックスと略同等の低発熱性、耐疲労性、耐熱老化性を得ることができる。また、このようにフィールドラテックスを高速噴射しながら充填剤スラリーと混合するので、濃縮工程を省略することができ、加工工数を減らして、コスト低減を図ることができる。
【００１０】
また、本発明において、フィールドラテックスとの混合に先立って、充填剤スラリーを、流速３００ｍ／秒以上という音速と同等以上の高速流で処理することにより、凝集した充填剤を効果的に粉砕することができる。このようにして分散処理した充填剤スラリーをフィールドラテックスと混合することにより、充填剤をゴム成分中に均一に微分散させることができる。そのため、得られたゴム−充填剤複合体をゴム組成物に使用することで、ゴム−充填剤複合体の性能を最大限に引き出し、ゴム組成物の低発熱性、耐疲労性を更に向上させることができ、また加工性も向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。
【００１２】
本発明において、上記充填剤としては、カーボンブラックの他、シリカ、クレー、ゼオライトなどの各種無機充填剤を用いることができ、これらはいずれか単独で又は２種以上組み合わせて用いることができる。好ましくは、カーボンブラック、シリカ、又は、カーボンブラックとシリカの併用である。なお、シリカとしては、湿式シリカ、乾式シリカ、コロイダルシリカなどが挙げられる。
【００１３】
充填剤スラリーは、上記充填剤が水などの水系溶媒に分散してなるものである。かかる充填剤スラリーは、例えば、充填剤に水を加え撹拌機で撹拌することにより得ることができる。該充填剤スラリー中における充填剤の含有率は５〜２０重量％であることが、充填剤の分散工程における粉砕効果、更には、その後のフィールドラテックスとの混合工程におけるラテックスとの混合効果の点から好ましい。
【００１４】
本発明では、ゴムラテックスとして、天然ゴムのフィールドラテックスを用いる。フィールドラテックスは、天然ゴム木からのタッピングにより収集されるゴムラテックスであり、通常、ゴム濃度（ＤＲＣ：Dry Rubber Content）が３０〜４０重量％である。かかるフィールドラテックスには、タンパク質などの非ゴム成分が含まれている。そこで、本発明では、フィールドラテックスを流速５００ｍ／秒以上にて高速噴射することで脱タンパク化する。
【００１５】
次に、本発明の好適な一実施形態に係るゴム−充填剤複合体の製造方法について詳細に説明する。同実施形態に係る製造方法は、
１．充填剤スラリーを微分散化処理する分散工程と、
２．天然ゴムのフィールドラテックスを高速噴射しつつ、微分散化した充填剤スラリーと混合させる混合工程と、
を含む。
【００１６】
上記分散工程では、流速３００ｍ／秒以上の充填剤スラリーの高速流を生成して、これを分散処理チャンバーに供給することにより充填剤を粉砕してスラリー中に微分散させる。従来、特にタイヤ用途のゴム−充填剤複合体のためにこのような高速での微分散化処理は全くなされておらず、このような高速での微分散化処理がタイヤ性能に実際上有利な効果を与えるとは考えられていなかった。すなわち、充填剤をゴムに均一に分散させることは従来から求められていたものの、これほどまでに高度な微分散までは要求されていなかった。本発明は、従来のレベルを大幅に超える高速流で処理することにより、タイヤなどに用いられるゴム−充填剤複合体として実際上有利な効果を与えることを見い出したものである。
【００１７】
上記充填剤スラリーの流速は、３００〜７００ｍ／秒であることが好ましく、より好ましくは５００〜７００ｍ／秒である。下限の３００ｍ／秒について、これ未満では、微分散化効果に劣り、ゴム組成物としての低発熱性、高耐疲労性、加工性などの改良効果が不十分である。一方、微分散化効果としては流速が高いほど好ましいが、７００ｍ／秒を超えるような流速は現状の機械では制御困難であるため、上限は７００ｍ／秒以下であることが好ましい。
【００１８】
分散工程では、充填剤スラリーに、アニオン、カチオン、ノニオン、両性タイプなどの各種分散剤を予め添加することができる。具体的には、分散剤としては、β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナトリウム塩、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル、ラウリルベタインなどが挙げられ、これらはいずれか単独で又は２種以上組み合わせて用いることができる。
【００１９】
分散工程では、より詳細には、高圧発生器などを用いて、充填剤スラリーに超高圧の圧力エネルギーを与えて、流速３００ｍ／秒以上の高速流を生成する。例えば、４５ＭＰａ〜２４５ＭＰａという超高圧の圧力エネルギーを与えて、３００〜７００ｍ／秒に加速する。
【００２０】
そして、この高速流を分散処理チャンバーに供給し、チャンバー内での衝突、キャビテーション、乱流などの作用で充填剤の粉砕、分散などを行うことで充填剤スラリーを微分散化させる。より詳細には、（Ａ）流体が充填されたチャンバー内に上記高速流を噴射した際のキャビテーションや乱流によって微分散化する方法、（Ｂ）上記高速流を２つに分岐させて両者をチャンバー内で対向衝突させて粉砕させる方法、（Ｃ）上記高速流を球体などの剛体に対して噴射して衝突により粉砕させる方法、（Ｄ）複数のノズルで充填剤スラリーを加速して高速流を生成しこれらの高速流をチャンバー内に噴射して衝突混合させて粉砕させる方法、などが挙げられる。
【００２１】
図１は、分散工程の好適な１態様例を示したものであり、分散処理チャンバー（１）は筒状をなしている。分散処理チャンバー（１）の軸方向の一端面（１ａ）には、充填剤スラリーを供給する供給口（２）が設けられ、該供給口（２）には充填剤スラリーを上記高速流の状態にて供給する高圧発生器（３）が接続されている。分散処理チャンバー（１）の軸方向の他端部（１ｂ）には、分散処理された充填剤スラリーの排出口（４）が設けられている。
【００２２】
分散工程においては、予め分散処理チャンバー（１）内に水などの液体を充填しておき、供給口（２）から充填剤スラリーを流速３００ｍ／秒以上の高速流で分散処理チャンバー（１）内に噴射する。噴射された充填剤スラリーは、分散処理チャンバー（１）内においてキャビテーションや乱流によって充填剤が粉砕されて微分散化させる。なお、分散処理チャンバー（１）内に当初充填されていた液体は充填剤スラリーを噴射することで、当該充填剤スラリーに置換され、定常時には分散処理チャンバー（１）内は充填剤スラリーが満たされた状態となっている。このようにして微分散化された充填剤スラリーは排出口（４）から排出されて、次の混合工程に送られる。
【００２３】
次いで、混合工程では、上記で得られた微分散化した充填剤スラリーを混合処理チャンバーに供給しながら、天然ゴムのフィールドラテックスを流速５００ｍ／秒以上の高速流にて混合処理チャンバー内に噴射して、フィールドラテックスと充填剤スラリーとを混合する。
【００２４】
天然ゴムのフィールドラテックスを流速５００ｍ／秒以上の高速流で噴射することにより、混合処理チャンバー内での衝突、キャビテーション、乱流などの作用で、フィールドラテックス中のタンパク質がゴム成分から分離し、除去することができる。従来、フィールドラテックスについて、このような高速での噴射処理は全くなされておらず、本発明により初めて、タイヤなどに用いられるゴム−充填剤複合体として実際上有利な効果が見い出されたものである。
【００２５】
フィールドラテックスの流速は、５００〜７００ｍ／秒であることが好ましく、より好ましくは６００〜７００ｍ／秒である。下限の５００ｍ／秒について、これ未満では、タンパク質の除去が不十分であり、ゴム組成物としての低発熱性、高耐疲労性などの改良効果が不十分である。一方、タンパク質除去効果としては流速が高いほど好ましいが、７００ｍ／秒を超えるような流速は現状の機械では制御困難であるため、上限は７００ｍ／秒以下であることが好ましい。
【００２６】
混合工程において、より詳細には、高圧発生器などを用いて、フィールドラテックスに超高圧の圧力エネルギーを与えて、流速５００ｍ／秒以上の高速流を生成する。例えば、１２５ＭＰａ〜２４５ＭＰａという超高圧の圧力エネルギーを与えて、５００〜７００ｍ／秒に加速する。
【００２７】
混合工程は、より詳細には、（Ｅ）混合処理チャンバー内にフィールドラテックスの高速流を噴射しつつ、充填剤スラリーをその下流側から供給し、上記高速流によるキャビテーションや乱流によって両者を混合する方法、（Ｆ）フィールドラテックスと充填剤スラリーをそれぞれ高速流として混合処理チャンバー内に噴射して衝突させて混合させる方法、などが挙げられる。
【００２８】
図２は、混合工程の好適な１態様例を示したものであり、混合処理チャンバー（１０）は筒状をなしている。混合処理チャンバー（１０）の軸方向の一端面（１０ａ）には、フィールドラテックスを供給する第１供給口（１２）が設けられ、該第１供給口（１２）にはフィールドラテックスを上記高速流の状態にて供給する高圧発生器（１３）が接続されている。混合処理チャンバー（１０）の軸方向の一端部（１０ｂ）における上記第１供給口（１２）の下流側には、充填剤スラリーを供給する第２供給口（１４）が設けられ、該第２供給口（１４）には充填剤スラリーを供給するスラリー供給槽（１５）が接続されている。混合処理チャンバー（１０）の軸方向の他端部（１０ｃ）には、混合された流体を排出する排出口（１６）が設けられている。
【００２９】
混合工程においては、フィールドラテックスを第１供給口（１２）から流速５００ｍ／秒以上の高速流で混合処理チャンバー（１０）内に噴射する。噴射されたフィールドラテックスの混合処理チャンバー（１０）内における流れによる負圧によって、充填剤スラリーがスラリー供給槽（１５）から第２供給口（１４）を通って混合処理チャンバー（１０）内に吸い込まれる。そして、高速流のフィールドラテックスによる混合処理チャンバー（１０）内でのキャビテーションや乱流によって、フィールドラテックス中のタンパク質などの非ゴム成分がゴム成分から分離し除去されるとともに、フィールドラテックスと充填剤スラリーとが混合され、充填剤がゴム成分中に微分散される。このようにして得られた充填剤スラリーとフィールドラテックスの混合液は排出口（１６）から排出される。
【００３０】
なお、充填剤スラリーとフィールドラテックスとの混合比率は、ゴム成分１００重量部に対して充填剤が２０〜８０重量部となるような範囲内で行うことが好適である。
【００３１】
図３は、混合工程の他の態様例を示したものである。この例では、上述した図２に示すものと同様の構成を持つ混合処理チャンバー（２０）（２２）を左右２つ有し、両チャンバーから噴出される高速流同士を衝突させて両者を混合するように構成されている。
【００３２】
詳細には、第１の混合処理チャンバー（２０）と第２の混合処理チャンバー（２２）とが設けられ、各混合処理チャンバー（２０）（２２）には、フィールドラテックスを供給する第１供給口（２４）がそれぞれ軸方向の一端面に設けられ、各第１供給口（２４）にはフィールドラテックスを上記高速流の状態にて供給する高圧発生器（２６）が接続されている。また、各混合処理チャンバーには、第１供給口（２４）の下流側に、充填剤スラリーを供給する第２供給口（２８）がそれぞれ設けられ、両第２供給口（２８）は充填剤スラリーを供給する共通のスラリー供給槽（３０）に接続されている。各混合処理チャンバー（２０）（２２）の軸方向の他端部は衝突槽（３２）内に突き出ており、このようにして突き出た混合処理チャンバー（２０）（２２）の軸方向他端面には、混合された流体を噴射する噴射口（３４）がそれぞれ設けられ、両噴射口（３４）から噴射された高速の流体が衝突槽（３２）内で衝突するようになっている。衝突槽（３２）の下端部には、衝突により混合された流体を排出するための排出口（３６）が設けられている。
【００３３】
そして、混合工程においては、フィールドラテックスを第１供給口（２４）から流速５００ｍ／秒以上の高速流で各混合処理チャンバー（２０）（２２）内に噴射する。これにより、図２の場合と同様に、充填剤スラリーがスラリー供給槽（３０）から第２供給口（２８）を通って混合処理チャンバー（２０）（２２）内に強制的に吸い込まれ、フィールドラテックスの脱タンパク化と、フィールドラテックスと充填剤スラリーの混合がなされる。そして、このようにして混合された流体は、両混合処理チャンバー（２０）（２２）の噴射口（３４）から噴出され、衝突槽（３２）内で衝突することにより、更に均一に分散混合されて、下方の排出口（３６）から排出される。
【００３４】
以上のようにして得られたフィールドラテックスと充填剤スラリーとの混合液は、常法に従い、即ち不図示の凝固、乾燥工程を経て、固形状のゴム−充填剤複合体が得られる。
【００３５】
得られたゴム−充填剤複合体は、加硫用ゴム組成物を作製する際のマスターバッチとして用いることができる。かかるゴム組成物において、ゴム成分は、ゴム−充填剤複合体として添加されるもののみでもよいが、該ゴム−充填剤複合体とともに他のゴムを配合してもよい。その他の配合剤としては、オイル、老化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、軟化剤、加硫剤、加硫促進剤などが挙げられ、特に限定されない。
【００３６】
上記他のゴムとしては、特に限定されないが、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、及びこれらの誘導体などの各種ゴムポリマーが挙げられる。
【００３７】
上記ゴム−充填剤複合体を配合したゴム組成物であると、充填剤スラリーとの混合時にフィールドラテックスを高速噴射することで脱タンパク化できるので、フィールドラテックスの濃縮工程を省略することができ、濃縮天然ゴムラテックスと同等の低発熱性、高耐疲労性、耐熱老化性を得ることができる。しかも、予め微粉化した充填剤スラリーを用いることにより、充填剤の性能を最大限に引き出すことができ、低発熱性、高耐疲労性を更に向上するとともに、加工性を向上することができる。よって、該ゴム組成物は、タイヤのトレッドゴム、サイドウォールゴムなどのタイヤ用ゴム組成物を始めとして、各種ゴム組成物に好適に用いることができる。
【実施例】
【００３８】
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。
【００３９】
［実施例１〜４］
（マスターバッチの作製）
実施例１〜４及び比較例１〜４の各マスターバッチを以下のように作製した。
【００４０】
・実施例１：まず、分散工程において、１０重量％となるようにカーボンブラック（三菱化学株式会社製「ＭＡ６００」）に水を加え、撹拌機で撹拌した後（撹拌速度：５０ｍ／秒）、上記図１に示す分散処理チャンバー（内径＝約２０ｍｍ、長さ＝約２５ｃｍ、供給口（２）のノズル径＝０．１５ｍｍ）で分散処理した。分散処理は、上記撹拌後のスラリーを流速７００ｍ／秒（高圧発生器の圧力＝２４５ＭＰａ）で分散処理チャンバー内に噴射して行い、この分散処理を５回通過させた。
【００４１】
次いで、混合工程において、上記図２に示す混合処理チャンバー（内径＝３．２ｍｍ、長さ＝５０ｃｍ、第１供給口（１２）のノズル径＝０．１５ｍｍ）を用いて、天然ゴムのフィールドラテックス（Ｇｏｌｄｅｎ Ｈｏｐｅ社製「ＮＲラテックス」、ゴム濃度ＤＲＣ＝３０重量％）２００重量部を、第１供給口（１２）から、流速５００ｍ／秒（高圧発生器の圧力＝１２５ＭＰａ）で噴射すると共に、上記で分散させたカーボンブラックスラリー３００重量部を第２供給口（１４）から供給した。このようにして混合した後、凝固物が得られ、得られた凝固物が１重量％水分率（１００℃測定時）になるまで真空乾燥機で乾燥することにより、マスターバッチ（天然ゴム１００重量部に対してカーボンブラック５０重量部含有）を調製した。
【００４２】
・実施例２：上記実施例１において、混合工程でのフィールドラテックスの流速を６００ｍ／秒（高圧発生器の圧力＝１８０ＭＰａ）に設定し、その他は実施例１と同様にして、マスターバッチを調製した。
【００４３】
・実施例３：上記実施例１において、混合工程でのフィールドラテックスの流速を７００ｍ／秒（高圧発生器の圧力＝２４５ＭＰａ）に設定し、その他は実施例１と同様にして、マスターバッチを調製した。
【００４４】
・実施例４：上記実施例３において、カーボンブラックに水とともに分散剤（花王株式会社製「デモールＮＬ（β−ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物のナリトウム塩：アニオン性）」）を０．３重量％となるように添加してカーボンブラックスラリーを調製し、その後の分散工程及び混合工程は、実施例３と同様にして、マスターバッチを調製した。
【００４５】
・比較例１：上記実施例１において、混合処理チャンバーによる混合を行う代わりに、天然ゴムのフィールドラテックス２００重量部とカーボンブラックスラリー３００重量部を、撹拌機で撹拌し（撹拌速度：５０ｍ／秒）、その他は実施例１と同様にして、マスターバッチを調製した。
【００４６】
・比較例２：上記実施例１において、混合工程でのフィールドラテックスの流速を２４４ｍ／秒（高圧発生器の圧力＝３０ＭＰａ）に設定し、その他は実施例１と同様にして、マスターバッチを調製した。
【００４７】
・比較例３：上記実施例１において、混合工程でフィールドラテックスをそのまま用いる代わりに、該フィールドラテックスを予め遠心分離機で濃縮処理（１００００ｒｐｍ×３０分間）したラテックス１００重量部を用い、その他は実施例１と同様にして、マスターバッチを調製した。
【００４８】
・比較例４：上記実施例１において、混合工程でフィールドラテックスを用いる代わりに、濃縮天然ゴムラテックス（レヂテックス株式会社製「ＮＲラテックス」、ゴム濃度ＤＲＣ＝６０重量％）１００重量部を用い、その他は実施例１と同様にして、マスターバッチを調製した。
【００４９】
（マスターバッチの評価）
上記各マスターバッチについてタンパク質の含有量を測定した。タンパク質の含有量は、ＪＩＳ Ｋ０１０２に準拠したケルダール法により、マスターバッチのゴム成分に含まれる全窒素量を測定した。詳細には、マスターバッチに濃硫酸を加えて加熱して、分解、酸化還元反応を起こさせ、タンパク質に含まれる窒素をＮＨ３に変え、滴定によって測定して窒素量を算出した。
【００５０】
また、各マスターバッチを用いてゴム組成物を調製した。ゴム組成物の配合は、上記マスターバッチ１５０重量部（ゴム成分１００重量部）に対し、ステアリン酸（花王株式会社製「ルナックＳ−２５」）１重量部、老化防止剤（モンサント製「６ＰＰＤ」）１重量部、亜鉛華（三井金属製「亜鉛華１号」）３重量部、ワックス（日本精鑞製「ＯＺＯＡＣＥ０３５５」）１重量部、硫黄（鶴見化学工業製「油処理１５０メッシュ」）２重量部、加硫促進剤（三新化学製「ＣＢＳ」）１重量部を配合した。得られた各ゴム組成物について、分散性、疲労性、発熱性、加工性、耐熱老化性を評価し、表１に結果を示した。各評価方法は以下の通りである。なお、各サンプルの加硫条件は１５０℃×３０分である。
【００５１】
・分散性：ＡＳＴＭ Ｄ２６６３−６９のＢ法に準拠して測定、
・疲労性：ＪＩＳ Ｋ６２７０に準拠して測定し、比較例１を１００とした指数で表示。指数が大きいほど耐疲労性（耐亀裂性）が良好、
・発熱性：ＪＩＳ Ｋ６２６５に準拠して発熱温度を測定し、比較例１を１００とした指数で表示。指数が小さいほど発熱温度が低く、低発熱性が良好、
・加工性：ＪＩＳ Ｋ６３００−１に準拠してムーニー粘度を測定し、比較例１を１００とした指数で表示。指数が小さいほどムーニー粘度が低く加工性が良好、
・耐熱老化性：９０℃×９６時間で熱老化させた後、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して引張強さ（ＴＢ）の保持率を測定し、比較例１を１００とした指数で表示した。指数が大きいほど耐熱老化性が良好。
【表１】
【００５２】
表１に示すように、実施例のカーボンブラック／天然ゴム複合体を使用したゴム組成物では、高速噴射によりフィールドラテックスの脱タンパク化がなされていた。そのため、フィールドラテックスを用いたものであるにもかかわらず、濃縮天然ゴムラテックスを用いた比較例４に対して、略同等の低発熱性、耐疲労性、加工性、耐熱老化性が得られ、フィールドラテックスを高速噴射していない比較例１に比べて、これらの性能の大幅な改善が認められた。なお、比較例２では、フィールドラテックスの混合工程における流速が低く、本発明による十分な効果は得られなかった。
【００５３】
また、比較例３のように予めフィールドラテックスを遠心分離により濃縮した場合、脱タンパク化により上記性能の改善は認められたものの、遠心分離による前処理が必要であり、加工工数が１工程余分に必要であった。また、比較例４についても、濃縮天然ゴムラテックスを用いたものであるため、その濃縮工程を１工程に含めれば、加工工数が１工程余分に必要である。
【００５４】
［実施例５，６］
（マスターバッチの作製）
実施例５，６及び比較例５，６の各マスターバッチを以下のように作製した。
【００５５】
・実施例５：上記実施例１において、カーボンブラックとして三菱化学株式会社製「＃２７００」を用い、また、混合工程で上記図３に示す混合処理チャンバー（各チャンバーの内径＝約２０ｍｍ、長さ＝約１０ｃｍ、第１供給口（２４）のノズル径＝０．１５ｍｍ）を用い、その他は実施例１と同様にして、マスターバッチを調製した。
【００５６】
・実施例６：上記実施例５において、混合工程でのフィールドラテックスの流速を７００ｍ／秒（高圧発生器の圧力＝２４５ＭＰａ）に設定し、その他は実施例５と同様にして、マスターバッチを調製した。
【００５７】
・比較例５：上記実施例５において、混合処理チャンバーによる混合を行う代わりに、天然ゴムのフィールドラテックス２００重量部とカーボンブラックスラリー３００重量部を、撹拌機で撹拌し（撹拌速度：５０ｍ／秒）、その他は実施例５と同様にして、マスターバッチを調製した。
【００５８】
・比較例６：上記実施例５において、混合工程でのフィールドラテックスの流速を２４４ｍ／秒（高圧発生器の圧力＝３０ＭＰａ）に設定し、その他は実施例５と同様にして、マスターバッチを調製した。
【００５９】
（マスターバッチの評価）
上記各マスターバッチについてタンパク質の含有量を測定した。また、各マスターバッチを用いてゴム組成物を調製した。ゴム組成物の配合は、上記実施例１と同様である。得られた各ゴム組成物について、分散性、疲労性、発熱性、加工性、耐熱老化性を評価し、表２に結果を示した。各評価方法は、上記表１の場合と同じである。但し、疲労性、発熱性、加工性および耐熱老化性の指数は、比較例５を１００として表示した。
【表２】
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】分散処理チャンバーの一例を示す断面図
【図２】混合処理チャンバーの一例を示す断面図
【図３】混合処理チャンバーの他の例を示す断面図
【符号の説明】
【００６１】
１…分散処理チャンバー、１ａ…一端面、１ｂ…他端部、２…供給口、３…高圧発生器、４…排出口、１０…混合処理チャンバー、１２…第１供給口、１３…高圧発生器、１４…第２供給口、１５…スラリー供給槽、１６…排出口、２０…第１混合処理チャンバー、２２…第２混合処理チャンバー、２４…第１供給口、２６…高圧発生器、２８…第２供給口、３０…スラリー供給槽、３２…衝突槽、３４…噴射口、３６…排出口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填剤を含有する充填剤スラリーを混合処理チャンバーに供給しながら、天然ゴムのフィールドラテックスを流速５００ｍ／秒以上の高速流にて前記混合処理チャンバー内に噴射することにより、該フィールドラテックス中のタンパク質をゴム成分から分離し除去するとともに、前記フィールドラテックスと前記充填剤スラリーとを混合する、
ことを特徴とするゴム−充填剤複合体の製造方法。
【請求項２】
前記フィールドラテックスと混合する前に、前記充填剤スラリーを流速３００ｍ／秒以上で分散処理チャンバーに供給することにより前記充填剤をスラリー中に微分散させる、請求項１記載のゴム−充填剤複合体の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の方法により製造されたゴム−充填剤複合体。
【請求項４】
請求項３記載のゴム−充填剤複合体を用いたゴム組成物。
【請求項１】
充填剤を含有する充填剤スラリーを混合処理チャンバーに供給しながら、天然ゴムのフィールドラテックスを流速５００ｍ／秒以上の高速流にて前記混合処理チャンバー内に噴射することにより、該フィールドラテックス中のタンパク質をゴム成分から分離し除去するとともに、前記フィールドラテックスと前記充填剤スラリーとを混合する、
ことを特徴とするゴム−充填剤複合体の製造方法。
【請求項２】
前記フィールドラテックスと混合する前に、前記充填剤スラリーを流速３００ｍ／秒以上で分散処理チャンバーに供給することにより前記充填剤をスラリー中に微分散させる、請求項１記載のゴム−充填剤複合体の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の方法により製造されたゴム−充填剤複合体。
【請求項４】
請求項３記載のゴム−充填剤複合体を用いたゴム組成物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−８４４７３（Ｐ２００９−８４４７３Ａ）
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５７４７５（Ｐ２００７−２５７４７５）
【出願日】平成１９年１０月１日（２００７．１０．１）
【出願人】（０００００３１４８）東洋ゴム工業株式会社 (2,711)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１日（２００７．１０．１）
【出願人】（０００００３１４８）東洋ゴム工業株式会社 (2,711)
【Ｆターム（参考）】
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