ゴム組成物の製造方法
【課題】ゴム組成物の品質の低下を防止しつつ、カーボンブラックを高充填したゴム組成物の混練工程の生産性を向上できるゴム組成物の製造方法を提供する。
【解決手段】ゴム成分１００質量部に対して、カーボンブラックを６５質量部以上含有するゴム組成物の製造方法であって、（ａ）ゴム成分を素練りする工程、（ｂ）前記（ａ）工程により素練りしたゴム成分と、カーボンブラックとを混練する工程、（ｃ）前記（ｂ）工程により混練した混練物に、オイル、ステアリン酸およびワックスからなる群より選択される少なくとも１種を液体の状態で配合する工程を含むゴム組成物の製造方法に関する。
【解決手段】ゴム成分１００質量部に対して、カーボンブラックを６５質量部以上含有するゴム組成物の製造方法であって、（ａ）ゴム成分を素練りする工程、（ｂ）前記（ａ）工程により素練りしたゴム成分と、カーボンブラックとを混練する工程、（ｃ）前記（ｂ）工程により混練した混練物に、オイル、ステアリン酸およびワックスからなる群より選択される少なくとも１種を液体の状態で配合する工程を含むゴム組成物の製造方法に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム組成物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
硫黄のような加硫剤を多く入れる手法では、ゴム製品として充分な強さを出す事ができないため、ゴム製品として充分な硬さと強さのバランスを確保するために、カーボンブラックを高充填する手法が用いられている。
【０００３】
カーボンブラックを６５質量部以上配合した（高充填した）ゴム組成物の混練工程では、混練中の温度上昇が速いため、充分にゴム組成物を練り込む前に温度が上昇してしまう。そのため、ゴム組成物を再度練り込む再練り工程を行わないと、ゴム組成物中に含まれる各成分の分散性を確保できず、また、ゴム組成物の粘度を次工程で使用可能な値まで低減させることが困難であった。このように、カーボンブラックを高充填したゴム組成物の混練工程については、再練り工程を行う必要があるため、生産性が大きく低下してしまうという問題があった。また、再練り工程を行った場合であっても、粘度が低下し過ぎたりする等、品質の低下を招く場合があった。
【０００４】
特許文献１には、混練機からゴムを排出する際のゴムの詰まりを防止し、作業効率を向上させる方法について開示されているが、ゴムの混練工程については、詳細に検討されていない。特許文献２には、通常、仕上げ練りの段階で配合される加硫促進剤をベース練りの段階で配合することにより、仕上げ練りの時間を短縮することが可能なゴム組成物の製造方法について開示されているが、カーボンブラックを高充填したゴム組成物の混練工程については、詳細に検討されていない。特許文献３には、ゴム成分を分けて混練することにより、カーボンブラックの分散性を向上させるゴム組成物の製造方法について開示されているが、カーボンブラックを高充填したゴム組成物の混練工程については、詳細に検討されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２１８６９１号公報
【特許文献２】特開２００５−２７２７６８号公報
【特許文献３】特開２００６−１３７８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決し、ゴム組成物の品質の低下を防止しつつ、カーボンブラックを高充填したゴム組成物の混練工程の生産性を向上できるゴム組成物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】
本発明者らは、ゴム成分（ポリマー）を先に素練りすることにより、ゴム成分とカーボンブラックを混練する際に、カーボンブラックのゴム成分への分散性が向上するとともに、ゴム成分とカーボンブラック等の固体の成分をある程度混練した後に、ワックス、ステアリン酸、オイルをゴム成分へ配合することにより、混練の混合効率が向上することを見出した。
【０００８】
しかし、製造工場における混練工程では、ワックス、ステアリン酸といった各成分を分別して素練り後に混練機へ投入する事は工程設計上困難な点が多かった。つまり、自動計量器が１台しかない場合には、ワックス、ステアリン酸を固体状態で配合する際に、各成分を順次計量することとなるため、計量時間が長くなり、各成分を混練機に投入するタイミングまでに計量を完了できないという不具合が生じることが多い。ワックス、ステアリン酸それぞれに対して自動計量器を設ける方法も考えられるが、設備投資費が大きくなり、さらに、混練機への投入口の設計も複雑となるので採用し難いという問題もある。そこで、本発明者らは、ワックス、ステアリン酸を液体化し、液体計量設備で計量し、混練機へ投入することにより、生産性低下、設備投資費増大等の問題を解決することに成功した。
【０００９】
以上の通り、本発明者らは、カーボンブラックを高充填したゴム組成物の混練工程において、予めゴム成分の素練りを行い、さらに、ゴム成分とカーボンブラック等の固体の成分をある程度混練した後に、ワックス、ステアリン酸、オイルを液体の状態でゴム成分へ配合することにより、再練り工程を行う必要が無くなり、カーボンブラックを高充填したゴム組成物の混練工程の生産性を向上できることを見出した。
すなわち、本発明は、ゴム成分１００質量部に対して、カーボンブラックを６５質量部以上含有するゴム組成物の製造方法であって、（ａ）ゴム成分を素練りする工程、（ｂ）上記（ａ）工程により素練りしたゴム成分と、カーボンブラックとを混練する工程、（ｃ）上記（ｂ）工程により混練した混練物に、オイル、ステアリン酸およびワックスからなる群より選択される少なくとも１種を液体の状態で配合する工程を含むゴム組成物の製造方法に関する。
【００１０】
上記ゴム組成物の製造方法において、上記カーボンブラックのよう素吸着量が７０ｍｇ／ｇ以上であることが好ましい。
【００１１】
上記ゴム組成物の製造方法において、上記ゴム成分がスチレンブタジエンゴム、およびブタジエンゴムからなる群より選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。
【００１２】
上記ゴム組成物の製造方法において、再練り工程を含まないことが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ゴム成分を素練りし（（ａ）工程）、素練りしたゴム成分とカーボンブラックを混練する（（ｂ）工程）ことにより、カーボンブラックのゴム成分への分散性を向上させることができる。さらに、（ｂ）工程により混練した混練物に、オイル、ステアリン酸、ワックス等を液体の状態で配合することにより、混練の混合効率を向上させることができる。これは、ゴム成分、カーボンブラックなどの固体の成分と共にワックス等を同時に配合して混練した場合には、混練機内部でゴム成分がスリップしてしまうため、固体の成分の分散不良を招くのに対して、本発明では、ある程度固体の成分が分散された後に、ワックス等を液体の状態で配合するため、混練の混合効率が低下することを抑制できるものと推測される。
以上の通り、本発明によれば、カーボンブラックを高充填したゴム組成物の混練工程において、予めゴム成分の素練りを行い、さらに、ゴム成分とカーボンブラック等の固体の成分をある程度混練した後に、ワックス、ステアリン酸、オイルを液体の状態でゴム成分へ配合することにより、ゴム組成物中に含まれる各成分の分散性を確保でき、また、ゴム組成物の粘度を次工程で使用可能な値まで低減させることが可能となるため、再練り工程を行う必要が無くなり、カーボンブラックを高充填したゴム組成物の混練工程の生産性を向上できる。
また、本発明では、再練り工程を行う必要が無いため、再練り工程を行うことによる粘度の大幅な低下を防止できる。さらに、カーボンブラックによる発熱が大きい場合には、混練工程の制御が困難となり、ゴムの分解が起こりやすくなってしまうが、本発明では、混練工程の制御を容易に行うことができ、ゴムの分解等を抑制することができ、ゴム組成物の品質の低下を防止できる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のゴム組成物の製造方法は、ゴム成分１００質量部に対して、カーボンブラックを６５質量部以上含有するゴム組成物の製造方法であって、（ａ）ゴム成分を素練りする工程、（ｂ）上記（ａ）工程により素練りしたゴム成分と、カーボンブラックとを混練する工程、（ｃ）上記（ｂ）工程により混練した混練物に、オイル、ステアリン酸およびワックスからなる群より選択される少なくとも１種を液体の状態で配合する工程を含む。
【００１５】
＜（ａ）工程＞
（ａ）工程では、例えば、混練機を用いて、ゴム成分が素練りされる。混練機としては従来公知のものを使用でき、例えば、バンバリーミキサーやニーダーなどの密閉型設備が挙げられる。なお、以下に述べる練り工程でも同様の混練機を使用できる。
【００１６】
素練り時のローター回転数は、５〜３５ｒｐｍであることが好ましい。ローター回転数が５ｒｐｍ未満では、充分な素練りの効果が得られず、ゴム成分の粘度低減効果が充分に得られない傾向がある。３５ｒｐｍを超えると、ゴム成分の温度が上昇しすぎて、カーボンブラック投入までに充分な素練り時間がとれず、カーボンブラックの分散不良を招く傾向がある。
【００１７】
（ａ）工程の開始から終了までに、混練機のモーターにかかるゴム成分１ｋｇあたりの積算負荷電力は、０．００５〜０．０５ｋｗ・ｈ／ｋｇであることが好ましい。下限未満の場合や、上限を超える場合には、上記ローター回転数と同様の問題が生じる傾向がある。
ここで、本発明における混練機のモーターにかかる負荷電力とは、ゴムを練る（素練り又は混練する）際に、モーターの駆動に要する電力（ｋｗ）のことである。
【００１８】
ゴム成分としては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＩＢＲ）などのジエン系ゴムが挙げられる。これらジエン系ゴム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、合成ゴムは天然ゴムよりも混練中の発熱が大きいため、ＳＢＲ、ＢＲが好適に、ＳＢＲ単独、又は、ＳＢＲとＢＲを併用することがより好適に、本発明の効果が得られる。
【００１９】
ＳＢＲとしては、溶液重合法で得られたもの、乳化重合法で得られたものが挙げられるが、特に制限はない。またＢＲとしては特に限定されず、例えば、日本ゼオン（株）製のＢＲ１２２０、宇部興産（株）製のＢＲ１３０Ｂ、ＢＲ１５０Ｂ等の高シス含有量のＢＲ、宇部興産（株）製のＶＣＲ４１２、ＶＣＲ６１７等のシンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するＢＲ等を使用できる。
【００２０】
上記（ａ）工程完了後、以下のベース練り工程に入る。本実施形態では、ベース練り工程は、（ｂ）〜（ｄ）工程により構成される。
【００２１】
＜（ｂ）工程＞
（ｂ）工程では、例えば、混練機を用いて、上記（ａ）工程により素練りしたゴム成分と、カーボンブラック等の成分が混練される。
【００２２】
（ｂ）工程は、混練機のモーターにかかるゴム成分１ｋｇあたりの（ｂ）工程開始後の積算負荷電力が、０．０２５〜０．０７５ｋｗ・ｈ／ｋｇとなるまで行うことが好ましい。０．０２５ｋｗ・ｈ／ｋｇ未満では、カーボンブラック等の原料分散性が不充分となるおそれがある。０．０７５ｋｗ・ｈ／ｋｇを超えると、ゴムを練りすぎた状態となり、（ｃ）工程で、液体化したオイル、ステアリン酸、ワックス類を投入した後にスリップが発生し、練れなくなってしまうおそれがある。
【００２３】
カーボンブラックとしては、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦなどが挙げられるが、特に限定されない。なかでも、ＳＡＦ、ＩＳＡＦなどの発熱性が高いカーボンブラックに好適に適用できる。
【００２４】
カーボンブラックのよう素吸着量は、好ましくは７０ｍｇ／ｇ以上、より好ましくは９０ｍｇ／ｇ以上である。７０ｍｇ／ｇ未満では、混練時の温度上昇（発熱）速度が遅いので、素練り工程を入れる場合と入れない場合との明らかな差が見られず、素練り工程の時間だけ生産性が低下するおそれがある。また、該カーボンブラックのよう素吸着量は、好ましくは１７０ｍｇ／ｇ以下、より好ましくは１５０ｍｇ／ｇ以下である。１７０ｍｇ／ｇを超えると、混練時の発熱が速過ぎて、カーボンブラックを充分に分散させる時間を確保できない傾向がある。カーボンブラックのよう素吸着量が上記好ましい範囲の場合、混練時の温度上昇（発熱）速度が所望の範囲内となるため、上述した本発明の効果を好適に得ることができる。
なお、カーボンブラックのよう素吸着量は、ＪＩＳ Ｋ ６２１７に基づいて測定される。
【００２５】
カーボンブラックの平均粒子径は、好ましくは１５ｎｍ以上、より好ましくは１８ｎｍ以上である。１５ｎｍ未満であると、混練時の発熱が速過ぎて、カーボンブラックを充分に分散させる時間を確保できないおそれがある。カーボンブラックの平均粒子径は、好ましくは３０ｎｍ以下、より好ましくは２５ｎｍ以下である。３０ｎｍを超えると、混練時の温度上昇（発熱）速度が遅いので、素練り工程を入れる場合と入れない場合との明らかな差が見られず、素練り工程の時間だけ生産性が低下するおそれがある。カーボンブラックの平均粒子径が上記好ましい範囲の場合、混練時の温度上昇（発熱）速度が所望の範囲内となるため、上述した本発明の効果を好適に得ることができる。
なお、本発明において平均粒子径は数平均粒子径であり、透過型電子顕微鏡により測定される。
【００２６】
カーボンブラックのジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）は、９０ｍｌ／１００ｇ以上が好ましく、１００ｍｌ／１００ｇ以上がより好ましい。９０ｍｌ／１００ｇ未満であると、混練中の発熱が遅く、本発明の効果が得られにくいおそれがある。また、カーボンブラックのＤＢＰは、１５０ｍｌ／１００ｇ以下が好ましく、１４０ｍｌ／１００ｇ以下がより好ましい。１５０ｍｌ／１００ｇを超えると、混練中の発熱が速過ぎて、カーボンブラックを充分に分散させる時間を確保できないおそれがある。カーボンブラックのＤＢＰが上記好ましい範囲の場合、混練時の温度上昇（発熱）速度が所望の範囲内となるため、上述した本発明の効果を好適に得ることができる。
なお、カーボンブラックのＤＢＰは、ＪＩＳ Ｋ６２１７−４の測定方法によって求められる。
【００２７】
（ｂ）工程により混練される成分として、上記ゴム成分、カーボンブラックの他に、従来ゴム工業で使用される配合剤、例えば、シリカ等の充填剤、シランカップリング剤、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤、老化防止剤、酸化亜鉛等を含有してもよい。
【００２８】
＜（ｃ）工程＞
（ｃ）工程では、上記（ｂ）工程により混練した混練物に対して、オイル、ステアリン酸およびワックスからなる群より選択される少なくとも１種が液体の状態で混練機に投入される。本発明の効果が充分に得られる点から、オイル、ステアリン酸、ワックスの全量を（ｃ）工程において、液体の状態で投入することが好ましい。
【００２９】
（ｃ）工程におけるオイル等の混練機への投入方法は、例えば、特開平７−１４４３２１の図３に示される混練室に連設されたオイル投入部により行うことができる。オイル投入部の数は、特に限定されないが、正確な量のオイル等を混練機に投入しやすいという理由から、オイル、ステアリン酸、ワックスのそれぞれに対してオイル投入部を設けることが好ましい。なお、オイル等の混練機への投入量は、例えば、電磁流量計、超音波流量計等の従来公知の方法により測定した流量に基づいて制御することができる。
【００３０】
本発明のゴム組成物には、オイルを配合することが好ましい。オイルとしては、例えば、プロセスオイル、植物油脂、又はその混合物を用いることができる。
【００３１】
プロセスオイルとしては、パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイル（アロマ系プロセスオイル）等が挙げられる。植物油脂としては、ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落花生湯、ロジン、パインオイル、パインタール、トール油、コーン油、こめ油、べに花油、ごま油、オリーブ油、ひまわり油、パーム核油、椿油、ホホバ油、マカデミアナッツ油、桐油等が挙げられる。なかでも、ＮＲ、ＳＢＲ、ＢＲになじみやすいという理由から、芳香族系プロセスオイル（特に、ＰＣＡ規制対応品）が好適に用いられる。
【００３２】
オイルは、例えば、温度を８０〜１２０℃にすることにより、混練機へ好適に投入することができる。
【００３３】
本発明のゴム組成物には、ステアリン酸を配合することが好ましい。ステアリン酸は、例えば、温度を８０〜１２０℃にすることにより、液体の状態とすることができる。これにより、混練機へ好適に液体状態のステアリン酸を投入することができる。
【００３４】
本発明のゴム組成物には、ワックスを配合することが好ましい。ワックスとしては、特に限定されず、従来からゴム工業で使用されるものが挙げられ、天然系ワックス、パラフィン系ワックス等の石油系ワックス等が挙げられる。
【００３５】
ワックスは、例えば、温度を８０〜１２０℃にすることにより、液体の状態とすることができる。これにより、混練機へ好適に液体状態のワックスを投入することができる。
【００３６】
＜（ｄ）工程＞
（ｄ）工程では、上記（ｃ）工程の終了後、又は、上記（ｃ）工程においてワックス等の投入を行いながら、例えば、混練機を用いて、上記（ｃ）工程によりオイル等が配合されたゴム組成物が混練される。
【００３７】
（ｄ）工程は、混練機のモーターにかかるゴム成分１ｋｇあたりの（ｄ）工程開始後の積算負荷電力が、０．０２５〜０．０７５ｋｗ・ｈ／ｋｇとなるまで行うことが好ましい。０．０２５ｋｗ・ｈ／ｋｇ未満では、充分なカーボンブラックの分散性を得ることが困難となるおそれがある。０．０７５ｋｗ・ｈ／ｋｇを超えると、練りすぎとなり、所望の加硫ゴムの物性が得られにくくなるおそれがある。
【００３８】
上記ベース練り工程の後、得られたゴム組成物に、例えば、混練機を用いて、硫黄などの加硫剤、加硫促進剤等の成分を混練する仕上げ練り工程を行い、さらに得られたゴム組成物（未加硫ゴム組成物）を１３０〜１９０℃で５〜３０分間加硫反応を行うことにより加硫工程を行うことができる。
【００３９】
上記製法により得られるゴム組成物は、ゴム成分１００質量％中のＳＢＲの含有量が、好ましくは８０質量％以上、より好ましくは８５質量％以上である。８０質量％未満であると、混練中の発熱が遅く、本発明の効果が得られにくい傾向がある。上記ＳＢＲの含有量の上限は特に限定されず、１００質量％でもよいが、好ましくは９５質量％以下、より好ましくは９０質量％以下である。
【００４０】
ゴム成分１００質量％中のＳＢＲ、及びＢＲの合計含有量は、好ましくは８０質量％以上、より好ましくは８５質量％以上である。８０質量％未満であると、混練中の発熱が遅く、本発明の効果が得られにくい傾向がある。上記合計含有量の上限は特に限定されず、１００質量％でもよいが、好ましくは９５質量％以下、より好ましくは９０質量％以下である。上記合計含有量が１００質量％に満たない場合には、ＳＢＲ、ＢＲとよく混ぜやすい（親和性が高い）という理由から、残りのゴム成分として、ＮＲを含有することが好ましい。
【００４１】
カーボンブラックの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、６５質量部以上、より好ましくは７０質量部以上、更に好ましくは７５質量部以上である。６５質量部未満では、混練時の温度上昇（発熱）速度が遅いので、素練り工程を入れる場合と入れない場合との明らかな差が見られず、素練り工程の時間だけ生産性が低下するおそれがある。また、カーボンブラックの含有量は、好ましくは１００質量部以下、より好ましくは９５質量部以下、更に好ましくは９０質量部以下である。１００質量部を超えると、混練中の発熱が速過ぎて、カーボンブラックを充分に分散させることが困難となるおそれがある。カーボンブラックの含有量が上記好ましい範囲の場合、混練時の温度上昇（発熱）速度が所望の範囲内となるため、上述した本発明の効果を好適に得ることができる。
【００４２】
上記ゴム組成物がオイルを含有する場合、オイルの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは３質量部以上、より好ましくは５質量部以上である。３質量部未満では、オイル投入後のゴムの発熱が速過ぎて、カーボンブラックを充分に分散させる練り時間が取れないおそれがある。また、オイルの含有量は、好ましくは３０質量部以下、より好ましくは２５質量部以下である。３０質量部を超えると、オイル投入後にスリップしてしまい、練れなくなるリスクが大きくなるおそれがある。
【００４３】
上記ゴム組成物がステアリン酸を含有する場合、ステアリン酸の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは０．５質量部以上、より好ましくは１質量部以上である。０．５質量部未満では、オイル投入後のゴムの発熱が速過ぎて、カーボンブラックを充分に分散させる練り時間が取れないおそれがある。また、ステアリン酸の含有量は、好ましくは７質量部以下、より好ましくは５質量部以下である。７質量部を超えると、ステアリン酸投入後にスリップしてしまい、練れなくなるリスクが大きくなるおそれがある。
【００４４】
上記ゴム組成物がワックスを含有する場合、ワックスの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは０．５質量部以上、より好ましくは１質量部以上である。０．５質量部未満では、充分な耐オゾン性能を発揮できないおそれがある。また、ワックスの含有量は、好ましくは７質量部以下、より好ましくは５質量部以下である。７質量部を超えると、多量のワックスにより、得られたタイヤ製品において、ブルーミング（ブルームの発生）による外観不良が発生しやすくなるおそれがある。
【００４５】
以上の製法により得られるゴム組成物は、トレッド、サイドウォール、クリンチエイペックス等のタイヤの各部材、その他ゴムクローラ、ゴム防舷材等に好適に使用できる。
【００４６】
上記ゴム組成物を用い、通常の方法により空気入りタイヤを製造できる。すなわち、ゴム組成物を未加硫の段階でタイヤ部材の形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法にて成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧してタイヤを製造できる。
【実施例】
【００４７】
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
【００４８】
以下、実施例及び比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
ＳＢＲ：住友化学（株）製のＳＢＲ１５０２
ＢＲ： 宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ
ＮＲ：ＴＳＲ２０
カーボンブラックＮ３５１：東海カーボン（株）製のシーストＮＨ（よう素吸着量７０ｍｇ／ｇ、数平均粒子径２９ｎｍ、ＤＢＰ１２７ｍｌ／１００ｇ）
カーボンブラックＩＳＡＦ：三菱化学（株）製のダイアブラックＩ（よう素吸着量１１８ｍｇ／ｇ、数平均粒子径２３ｎｍ、ＤＢＰ１１４ｍｌ／１００ｇ）
カーボンブラックＦＥＦ：東海カーボン（株）製のシーストＳＯ（よう素吸着量４４ｍｇ／ｇ、数平均粒子径４３ｎｍ、ＤＢＰ１１５ｍｌ／１００ｇ）
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華２種
ステアリン酸：日油（株）製のステアリン酸
老化防止剤：ＦＬＥＸＳＹＳ（株）製の老化防止剤６Ｃ（ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ、６ＰＰＤ）
アロマオイル：ジャパンエナジー（株）製のＮＣ３００Ｓ
ワックス：日本精鑞（株）製オゾエース
硫黄：日本乾硫（株）製オイル処理硫黄
加硫促進剤：精工化学（株）製のＴＢＢＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）
【００４９】
実施例１〜３
（素練り工程）
表１に示す配合内容に従い、（株）神戸製鋼社製バンバリーミキサーＢＢ２４０（有効容積２４０Ｌ）１１Ｄローターを用いて、以下に示すローター回転数、積算負荷電力でゴム成分の素練りを行った。
実施例１：ローター回転数２０ｒｐｍ、素練り工程における積算負荷電力０．０２５ｋｗ・ｈ／ｋｇ
実施例２：ローター回転数３０ｒｐｍ、素練り工程における積算負荷電力０．０２５ｋｗ・ｈ／ｋｇ
実施例３：ローター回転数６ｒｐｍ、素練り工程における積算負荷電力０．０２５ｋｗ・ｈ／ｋｇ
（混練り工程）
（ベース練り工程）
表１に示す配合内容に従い、（株）神戸製鋼社製バンバリーミキサーＢＢ２４０１１Ｄローターを用いて、充填率を７２％に設定し、素練り工程により素練りしたゴム成分と、オイル、ステアリン酸、ワックス、硫黄及び加硫促進剤以外の材料をベース練り工程開始後の積算負荷電力が０．０４５ｋｗ・ｈ／ｋｇに達するまで混練りし、混練り物を得た（ローター回転数６０ｒｐｍ）。
次に、得られた混練り物にオイル（温度１００℃）、ステアリン酸（温度１００℃）、ワックス（温度１００℃）を液体状態で投入し、オイル等投入後の積算負荷電力０．０４５ｋｗ・ｈ／ｋｇに達するまで混練りし、混練り物を得た（ローター回転数６０ｒｐｍ）。
（仕上げ練り工程）
次に、得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、ゴム温度が１００℃になるまで練り込み（ローター回転数３０ｒｐｍ、仕上げ練り工程開始後の積算負荷電力０．０５ｋｗ・ｈ／ｋｇ）、未加硫ゴム組成物を得た。
【００５０】
比較例１〜６
（ベース練り工程）
比較例１〜６では、表１に示す配合内容に従い、（株）神戸製鋼社製バンバリーミキサーＢＢ２４０１１Ｄローターを用いて、充填率を７２％に設定し、ゴム成分（素練りを行っていないゴム成分）と、硫黄及び加硫促進剤以外の材料をゴム温度が１５０℃に達するまで混練りし、混練り物を得た（ローター回転数６０ｒｐｍ）。
（再練り工程）
比較例２、３では、ベース練り工程で得られた混練り物をゴム温度が１４０℃になるまで再練りを行い（ローター回転数６０ｒｐｍ）、混練り物を得た。
（仕上げ練り工程）
次に、ベース練り工程又は再練り工程で得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、ゴム温度が１００℃になるまで練り込み（ローター回転数３０ｒｐｍ）、未加硫ゴム組成物を得た。
【００５１】
なお、表１において、ワックス、ステアリン酸、オイルの投入が「先」とは、ワックス、ステアリン酸、オイルをカーボンブラック等と同時に配合することを示し、ワックス、ステアリン酸、オイルの投入が「後」とは、カーボンブラック等を配合し、混練を行った後に、ワックス、ステアリン酸、オイルを配合することを示す。
【００５２】
（評価）
実施例および比較例で得られた未加硫ゴム組成物を４０ｍｍ角に切り出し、１６５℃１０分の加硫時間にてプレス加硫を行い加硫ゴムシートを作成した。
得られた未加硫ゴム組成物及び加硫ゴムシート用いて、以下の試験を行った。
【００５３】
（生産性）
練り工程に要した時間（実施例では、素練り工程開始〜仕上げ練り工程終了までの時間、比較例では、ベース練り工程開始〜仕上げ練り工程終了までの時間）を比較例１の練り工程に要した時間を１００として指数表示した。指数が大きいほど、生産性が良好であることを示す（９０以上で合格）。
【００５４】
（ゴム粘度指数）
未加硫ゴム組成物を縦・横４ｃｍ、厚み７〜９ｍｍに切り抜き、（株）島津製作所製ムーニービスコメーターＳＭＶ−２０２を用いて、１３０℃の条件下で、測定開始から１分間予熱し、その後４分経過した時点でのゴム組成物の粘度を測定した。
実施例１の粘度を１００として指数表示した。指数が大きい程、粘度が高いことを示す。
【００５５】
（カーボン分散度）
ＩＳＯ１１３４５に準じて加硫ゴムシートのカーボン分散度を測定した。数値が大きいほど、カーボンブラックの分散性が優れていることを示す。数値９０％以上を合格と判断した。
【００５６】
【表１】
【００５７】
表１により、ゴム成分の素練りを行わず、ワックス、ステアリン酸、オイルをカーボンブラック等と同時に配合し、再練り工程を行わなかった比較例１、４〜６と比較して、ゴム成分の素練りを行い、カーボンブラック等を配合し、混練を行った後に、ワックス、ステアリン酸、オイルを液体状態で配合した実施例では、ゴムの粘度とカーボンブラックの分散性とをバランスよく改善することができた。再練り工程を行った比較例２、３では、実施例と同等レベルのゴムの粘度とカーボンブラックの分散性が得られたが、再練り工程を行うため、生産性が実施例と比べて大幅に劣っていた。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム組成物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
硫黄のような加硫剤を多く入れる手法では、ゴム製品として充分な強さを出す事ができないため、ゴム製品として充分な硬さと強さのバランスを確保するために、カーボンブラックを高充填する手法が用いられている。
【０００３】
カーボンブラックを６５質量部以上配合した（高充填した）ゴム組成物の混練工程では、混練中の温度上昇が速いため、充分にゴム組成物を練り込む前に温度が上昇してしまう。そのため、ゴム組成物を再度練り込む再練り工程を行わないと、ゴム組成物中に含まれる各成分の分散性を確保できず、また、ゴム組成物の粘度を次工程で使用可能な値まで低減させることが困難であった。このように、カーボンブラックを高充填したゴム組成物の混練工程については、再練り工程を行う必要があるため、生産性が大きく低下してしまうという問題があった。また、再練り工程を行った場合であっても、粘度が低下し過ぎたりする等、品質の低下を招く場合があった。
【０００４】
特許文献１には、混練機からゴムを排出する際のゴムの詰まりを防止し、作業効率を向上させる方法について開示されているが、ゴムの混練工程については、詳細に検討されていない。特許文献２には、通常、仕上げ練りの段階で配合される加硫促進剤をベース練りの段階で配合することにより、仕上げ練りの時間を短縮することが可能なゴム組成物の製造方法について開示されているが、カーボンブラックを高充填したゴム組成物の混練工程については、詳細に検討されていない。特許文献３には、ゴム成分を分けて混練することにより、カーボンブラックの分散性を向上させるゴム組成物の製造方法について開示されているが、カーボンブラックを高充填したゴム組成物の混練工程については、詳細に検討されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２１８６９１号公報
【特許文献２】特開２００５−２７２７６８号公報
【特許文献３】特開２００６−１３７８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決し、ゴム組成物の品質の低下を防止しつつ、カーボンブラックを高充填したゴム組成物の混練工程の生産性を向上できるゴム組成物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】
本発明者らは、ゴム成分（ポリマー）を先に素練りすることにより、ゴム成分とカーボンブラックを混練する際に、カーボンブラックのゴム成分への分散性が向上するとともに、ゴム成分とカーボンブラック等の固体の成分をある程度混練した後に、ワックス、ステアリン酸、オイルをゴム成分へ配合することにより、混練の混合効率が向上することを見出した。
【０００８】
しかし、製造工場における混練工程では、ワックス、ステアリン酸といった各成分を分別して素練り後に混練機へ投入する事は工程設計上困難な点が多かった。つまり、自動計量器が１台しかない場合には、ワックス、ステアリン酸を固体状態で配合する際に、各成分を順次計量することとなるため、計量時間が長くなり、各成分を混練機に投入するタイミングまでに計量を完了できないという不具合が生じることが多い。ワックス、ステアリン酸それぞれに対して自動計量器を設ける方法も考えられるが、設備投資費が大きくなり、さらに、混練機への投入口の設計も複雑となるので採用し難いという問題もある。そこで、本発明者らは、ワックス、ステアリン酸を液体化し、液体計量設備で計量し、混練機へ投入することにより、生産性低下、設備投資費増大等の問題を解決することに成功した。
【０００９】
以上の通り、本発明者らは、カーボンブラックを高充填したゴム組成物の混練工程において、予めゴム成分の素練りを行い、さらに、ゴム成分とカーボンブラック等の固体の成分をある程度混練した後に、ワックス、ステアリン酸、オイルを液体の状態でゴム成分へ配合することにより、再練り工程を行う必要が無くなり、カーボンブラックを高充填したゴム組成物の混練工程の生産性を向上できることを見出した。
すなわち、本発明は、ゴム成分１００質量部に対して、カーボンブラックを６５質量部以上含有するゴム組成物の製造方法であって、（ａ）ゴム成分を素練りする工程、（ｂ）上記（ａ）工程により素練りしたゴム成分と、カーボンブラックとを混練する工程、（ｃ）上記（ｂ）工程により混練した混練物に、オイル、ステアリン酸およびワックスからなる群より選択される少なくとも１種を液体の状態で配合する工程を含むゴム組成物の製造方法に関する。
【００１０】
上記ゴム組成物の製造方法において、上記カーボンブラックのよう素吸着量が７０ｍｇ／ｇ以上であることが好ましい。
【００１１】
上記ゴム組成物の製造方法において、上記ゴム成分がスチレンブタジエンゴム、およびブタジエンゴムからなる群より選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。
【００１２】
上記ゴム組成物の製造方法において、再練り工程を含まないことが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ゴム成分を素練りし（（ａ）工程）、素練りしたゴム成分とカーボンブラックを混練する（（ｂ）工程）ことにより、カーボンブラックのゴム成分への分散性を向上させることができる。さらに、（ｂ）工程により混練した混練物に、オイル、ステアリン酸、ワックス等を液体の状態で配合することにより、混練の混合効率を向上させることができる。これは、ゴム成分、カーボンブラックなどの固体の成分と共にワックス等を同時に配合して混練した場合には、混練機内部でゴム成分がスリップしてしまうため、固体の成分の分散不良を招くのに対して、本発明では、ある程度固体の成分が分散された後に、ワックス等を液体の状態で配合するため、混練の混合効率が低下することを抑制できるものと推測される。
以上の通り、本発明によれば、カーボンブラックを高充填したゴム組成物の混練工程において、予めゴム成分の素練りを行い、さらに、ゴム成分とカーボンブラック等の固体の成分をある程度混練した後に、ワックス、ステアリン酸、オイルを液体の状態でゴム成分へ配合することにより、ゴム組成物中に含まれる各成分の分散性を確保でき、また、ゴム組成物の粘度を次工程で使用可能な値まで低減させることが可能となるため、再練り工程を行う必要が無くなり、カーボンブラックを高充填したゴム組成物の混練工程の生産性を向上できる。
また、本発明では、再練り工程を行う必要が無いため、再練り工程を行うことによる粘度の大幅な低下を防止できる。さらに、カーボンブラックによる発熱が大きい場合には、混練工程の制御が困難となり、ゴムの分解が起こりやすくなってしまうが、本発明では、混練工程の制御を容易に行うことができ、ゴムの分解等を抑制することができ、ゴム組成物の品質の低下を防止できる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のゴム組成物の製造方法は、ゴム成分１００質量部に対して、カーボンブラックを６５質量部以上含有するゴム組成物の製造方法であって、（ａ）ゴム成分を素練りする工程、（ｂ）上記（ａ）工程により素練りしたゴム成分と、カーボンブラックとを混練する工程、（ｃ）上記（ｂ）工程により混練した混練物に、オイル、ステアリン酸およびワックスからなる群より選択される少なくとも１種を液体の状態で配合する工程を含む。
【００１５】
＜（ａ）工程＞
（ａ）工程では、例えば、混練機を用いて、ゴム成分が素練りされる。混練機としては従来公知のものを使用でき、例えば、バンバリーミキサーやニーダーなどの密閉型設備が挙げられる。なお、以下に述べる練り工程でも同様の混練機を使用できる。
【００１６】
素練り時のローター回転数は、５〜３５ｒｐｍであることが好ましい。ローター回転数が５ｒｐｍ未満では、充分な素練りの効果が得られず、ゴム成分の粘度低減効果が充分に得られない傾向がある。３５ｒｐｍを超えると、ゴム成分の温度が上昇しすぎて、カーボンブラック投入までに充分な素練り時間がとれず、カーボンブラックの分散不良を招く傾向がある。
【００１７】
（ａ）工程の開始から終了までに、混練機のモーターにかかるゴム成分１ｋｇあたりの積算負荷電力は、０．００５〜０．０５ｋｗ・ｈ／ｋｇであることが好ましい。下限未満の場合や、上限を超える場合には、上記ローター回転数と同様の問題が生じる傾向がある。
ここで、本発明における混練機のモーターにかかる負荷電力とは、ゴムを練る（素練り又は混練する）際に、モーターの駆動に要する電力（ｋｗ）のことである。
【００１８】
ゴム成分としては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＩＢＲ）などのジエン系ゴムが挙げられる。これらジエン系ゴム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、合成ゴムは天然ゴムよりも混練中の発熱が大きいため、ＳＢＲ、ＢＲが好適に、ＳＢＲ単独、又は、ＳＢＲとＢＲを併用することがより好適に、本発明の効果が得られる。
【００１９】
ＳＢＲとしては、溶液重合法で得られたもの、乳化重合法で得られたものが挙げられるが、特に制限はない。またＢＲとしては特に限定されず、例えば、日本ゼオン（株）製のＢＲ１２２０、宇部興産（株）製のＢＲ１３０Ｂ、ＢＲ１５０Ｂ等の高シス含有量のＢＲ、宇部興産（株）製のＶＣＲ４１２、ＶＣＲ６１７等のシンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するＢＲ等を使用できる。
【００２０】
上記（ａ）工程完了後、以下のベース練り工程に入る。本実施形態では、ベース練り工程は、（ｂ）〜（ｄ）工程により構成される。
【００２１】
＜（ｂ）工程＞
（ｂ）工程では、例えば、混練機を用いて、上記（ａ）工程により素練りしたゴム成分と、カーボンブラック等の成分が混練される。
【００２２】
（ｂ）工程は、混練機のモーターにかかるゴム成分１ｋｇあたりの（ｂ）工程開始後の積算負荷電力が、０．０２５〜０．０７５ｋｗ・ｈ／ｋｇとなるまで行うことが好ましい。０．０２５ｋｗ・ｈ／ｋｇ未満では、カーボンブラック等の原料分散性が不充分となるおそれがある。０．０７５ｋｗ・ｈ／ｋｇを超えると、ゴムを練りすぎた状態となり、（ｃ）工程で、液体化したオイル、ステアリン酸、ワックス類を投入した後にスリップが発生し、練れなくなってしまうおそれがある。
【００２３】
カーボンブラックとしては、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦなどが挙げられるが、特に限定されない。なかでも、ＳＡＦ、ＩＳＡＦなどの発熱性が高いカーボンブラックに好適に適用できる。
【００２４】
カーボンブラックのよう素吸着量は、好ましくは７０ｍｇ／ｇ以上、より好ましくは９０ｍｇ／ｇ以上である。７０ｍｇ／ｇ未満では、混練時の温度上昇（発熱）速度が遅いので、素練り工程を入れる場合と入れない場合との明らかな差が見られず、素練り工程の時間だけ生産性が低下するおそれがある。また、該カーボンブラックのよう素吸着量は、好ましくは１７０ｍｇ／ｇ以下、より好ましくは１５０ｍｇ／ｇ以下である。１７０ｍｇ／ｇを超えると、混練時の発熱が速過ぎて、カーボンブラックを充分に分散させる時間を確保できない傾向がある。カーボンブラックのよう素吸着量が上記好ましい範囲の場合、混練時の温度上昇（発熱）速度が所望の範囲内となるため、上述した本発明の効果を好適に得ることができる。
なお、カーボンブラックのよう素吸着量は、ＪＩＳ Ｋ ６２１７に基づいて測定される。
【００２５】
カーボンブラックの平均粒子径は、好ましくは１５ｎｍ以上、より好ましくは１８ｎｍ以上である。１５ｎｍ未満であると、混練時の発熱が速過ぎて、カーボンブラックを充分に分散させる時間を確保できないおそれがある。カーボンブラックの平均粒子径は、好ましくは３０ｎｍ以下、より好ましくは２５ｎｍ以下である。３０ｎｍを超えると、混練時の温度上昇（発熱）速度が遅いので、素練り工程を入れる場合と入れない場合との明らかな差が見られず、素練り工程の時間だけ生産性が低下するおそれがある。カーボンブラックの平均粒子径が上記好ましい範囲の場合、混練時の温度上昇（発熱）速度が所望の範囲内となるため、上述した本発明の効果を好適に得ることができる。
なお、本発明において平均粒子径は数平均粒子径であり、透過型電子顕微鏡により測定される。
【００２６】
カーボンブラックのジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）は、９０ｍｌ／１００ｇ以上が好ましく、１００ｍｌ／１００ｇ以上がより好ましい。９０ｍｌ／１００ｇ未満であると、混練中の発熱が遅く、本発明の効果が得られにくいおそれがある。また、カーボンブラックのＤＢＰは、１５０ｍｌ／１００ｇ以下が好ましく、１４０ｍｌ／１００ｇ以下がより好ましい。１５０ｍｌ／１００ｇを超えると、混練中の発熱が速過ぎて、カーボンブラックを充分に分散させる時間を確保できないおそれがある。カーボンブラックのＤＢＰが上記好ましい範囲の場合、混練時の温度上昇（発熱）速度が所望の範囲内となるため、上述した本発明の効果を好適に得ることができる。
なお、カーボンブラックのＤＢＰは、ＪＩＳ Ｋ６２１７−４の測定方法によって求められる。
【００２７】
（ｂ）工程により混練される成分として、上記ゴム成分、カーボンブラックの他に、従来ゴム工業で使用される配合剤、例えば、シリカ等の充填剤、シランカップリング剤、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤、老化防止剤、酸化亜鉛等を含有してもよい。
【００２８】
＜（ｃ）工程＞
（ｃ）工程では、上記（ｂ）工程により混練した混練物に対して、オイル、ステアリン酸およびワックスからなる群より選択される少なくとも１種が液体の状態で混練機に投入される。本発明の効果が充分に得られる点から、オイル、ステアリン酸、ワックスの全量を（ｃ）工程において、液体の状態で投入することが好ましい。
【００２９】
（ｃ）工程におけるオイル等の混練機への投入方法は、例えば、特開平７−１４４３２１の図３に示される混練室に連設されたオイル投入部により行うことができる。オイル投入部の数は、特に限定されないが、正確な量のオイル等を混練機に投入しやすいという理由から、オイル、ステアリン酸、ワックスのそれぞれに対してオイル投入部を設けることが好ましい。なお、オイル等の混練機への投入量は、例えば、電磁流量計、超音波流量計等の従来公知の方法により測定した流量に基づいて制御することができる。
【００３０】
本発明のゴム組成物には、オイルを配合することが好ましい。オイルとしては、例えば、プロセスオイル、植物油脂、又はその混合物を用いることができる。
【００３１】
プロセスオイルとしては、パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイル（アロマ系プロセスオイル）等が挙げられる。植物油脂としては、ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落花生湯、ロジン、パインオイル、パインタール、トール油、コーン油、こめ油、べに花油、ごま油、オリーブ油、ひまわり油、パーム核油、椿油、ホホバ油、マカデミアナッツ油、桐油等が挙げられる。なかでも、ＮＲ、ＳＢＲ、ＢＲになじみやすいという理由から、芳香族系プロセスオイル（特に、ＰＣＡ規制対応品）が好適に用いられる。
【００３２】
オイルは、例えば、温度を８０〜１２０℃にすることにより、混練機へ好適に投入することができる。
【００３３】
本発明のゴム組成物には、ステアリン酸を配合することが好ましい。ステアリン酸は、例えば、温度を８０〜１２０℃にすることにより、液体の状態とすることができる。これにより、混練機へ好適に液体状態のステアリン酸を投入することができる。
【００３４】
本発明のゴム組成物には、ワックスを配合することが好ましい。ワックスとしては、特に限定されず、従来からゴム工業で使用されるものが挙げられ、天然系ワックス、パラフィン系ワックス等の石油系ワックス等が挙げられる。
【００３５】
ワックスは、例えば、温度を８０〜１２０℃にすることにより、液体の状態とすることができる。これにより、混練機へ好適に液体状態のワックスを投入することができる。
【００３６】
＜（ｄ）工程＞
（ｄ）工程では、上記（ｃ）工程の終了後、又は、上記（ｃ）工程においてワックス等の投入を行いながら、例えば、混練機を用いて、上記（ｃ）工程によりオイル等が配合されたゴム組成物が混練される。
【００３７】
（ｄ）工程は、混練機のモーターにかかるゴム成分１ｋｇあたりの（ｄ）工程開始後の積算負荷電力が、０．０２５〜０．０７５ｋｗ・ｈ／ｋｇとなるまで行うことが好ましい。０．０２５ｋｗ・ｈ／ｋｇ未満では、充分なカーボンブラックの分散性を得ることが困難となるおそれがある。０．０７５ｋｗ・ｈ／ｋｇを超えると、練りすぎとなり、所望の加硫ゴムの物性が得られにくくなるおそれがある。
【００３８】
上記ベース練り工程の後、得られたゴム組成物に、例えば、混練機を用いて、硫黄などの加硫剤、加硫促進剤等の成分を混練する仕上げ練り工程を行い、さらに得られたゴム組成物（未加硫ゴム組成物）を１３０〜１９０℃で５〜３０分間加硫反応を行うことにより加硫工程を行うことができる。
【００３９】
上記製法により得られるゴム組成物は、ゴム成分１００質量％中のＳＢＲの含有量が、好ましくは８０質量％以上、より好ましくは８５質量％以上である。８０質量％未満であると、混練中の発熱が遅く、本発明の効果が得られにくい傾向がある。上記ＳＢＲの含有量の上限は特に限定されず、１００質量％でもよいが、好ましくは９５質量％以下、より好ましくは９０質量％以下である。
【００４０】
ゴム成分１００質量％中のＳＢＲ、及びＢＲの合計含有量は、好ましくは８０質量％以上、より好ましくは８５質量％以上である。８０質量％未満であると、混練中の発熱が遅く、本発明の効果が得られにくい傾向がある。上記合計含有量の上限は特に限定されず、１００質量％でもよいが、好ましくは９５質量％以下、より好ましくは９０質量％以下である。上記合計含有量が１００質量％に満たない場合には、ＳＢＲ、ＢＲとよく混ぜやすい（親和性が高い）という理由から、残りのゴム成分として、ＮＲを含有することが好ましい。
【００４１】
カーボンブラックの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、６５質量部以上、より好ましくは７０質量部以上、更に好ましくは７５質量部以上である。６５質量部未満では、混練時の温度上昇（発熱）速度が遅いので、素練り工程を入れる場合と入れない場合との明らかな差が見られず、素練り工程の時間だけ生産性が低下するおそれがある。また、カーボンブラックの含有量は、好ましくは１００質量部以下、より好ましくは９５質量部以下、更に好ましくは９０質量部以下である。１００質量部を超えると、混練中の発熱が速過ぎて、カーボンブラックを充分に分散させることが困難となるおそれがある。カーボンブラックの含有量が上記好ましい範囲の場合、混練時の温度上昇（発熱）速度が所望の範囲内となるため、上述した本発明の効果を好適に得ることができる。
【００４２】
上記ゴム組成物がオイルを含有する場合、オイルの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは３質量部以上、より好ましくは５質量部以上である。３質量部未満では、オイル投入後のゴムの発熱が速過ぎて、カーボンブラックを充分に分散させる練り時間が取れないおそれがある。また、オイルの含有量は、好ましくは３０質量部以下、より好ましくは２５質量部以下である。３０質量部を超えると、オイル投入後にスリップしてしまい、練れなくなるリスクが大きくなるおそれがある。
【００４３】
上記ゴム組成物がステアリン酸を含有する場合、ステアリン酸の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは０．５質量部以上、より好ましくは１質量部以上である。０．５質量部未満では、オイル投入後のゴムの発熱が速過ぎて、カーボンブラックを充分に分散させる練り時間が取れないおそれがある。また、ステアリン酸の含有量は、好ましくは７質量部以下、より好ましくは５質量部以下である。７質量部を超えると、ステアリン酸投入後にスリップしてしまい、練れなくなるリスクが大きくなるおそれがある。
【００４４】
上記ゴム組成物がワックスを含有する場合、ワックスの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは０．５質量部以上、より好ましくは１質量部以上である。０．５質量部未満では、充分な耐オゾン性能を発揮できないおそれがある。また、ワックスの含有量は、好ましくは７質量部以下、より好ましくは５質量部以下である。７質量部を超えると、多量のワックスにより、得られたタイヤ製品において、ブルーミング（ブルームの発生）による外観不良が発生しやすくなるおそれがある。
【００４５】
以上の製法により得られるゴム組成物は、トレッド、サイドウォール、クリンチエイペックス等のタイヤの各部材、その他ゴムクローラ、ゴム防舷材等に好適に使用できる。
【００４６】
上記ゴム組成物を用い、通常の方法により空気入りタイヤを製造できる。すなわち、ゴム組成物を未加硫の段階でタイヤ部材の形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法にて成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧してタイヤを製造できる。
【実施例】
【００４７】
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
【００４８】
以下、実施例及び比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
ＳＢＲ：住友化学（株）製のＳＢＲ１５０２
ＢＲ： 宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ
ＮＲ：ＴＳＲ２０
カーボンブラックＮ３５１：東海カーボン（株）製のシーストＮＨ（よう素吸着量７０ｍｇ／ｇ、数平均粒子径２９ｎｍ、ＤＢＰ１２７ｍｌ／１００ｇ）
カーボンブラックＩＳＡＦ：三菱化学（株）製のダイアブラックＩ（よう素吸着量１１８ｍｇ／ｇ、数平均粒子径２３ｎｍ、ＤＢＰ１１４ｍｌ／１００ｇ）
カーボンブラックＦＥＦ：東海カーボン（株）製のシーストＳＯ（よう素吸着量４４ｍｇ／ｇ、数平均粒子径４３ｎｍ、ＤＢＰ１１５ｍｌ／１００ｇ）
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華２種
ステアリン酸：日油（株）製のステアリン酸
老化防止剤：ＦＬＥＸＳＹＳ（株）製の老化防止剤６Ｃ（ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ、６ＰＰＤ）
アロマオイル：ジャパンエナジー（株）製のＮＣ３００Ｓ
ワックス：日本精鑞（株）製オゾエース
硫黄：日本乾硫（株）製オイル処理硫黄
加硫促進剤：精工化学（株）製のＴＢＢＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）
【００４９】
実施例１〜３
（素練り工程）
表１に示す配合内容に従い、（株）神戸製鋼社製バンバリーミキサーＢＢ２４０（有効容積２４０Ｌ）１１Ｄローターを用いて、以下に示すローター回転数、積算負荷電力でゴム成分の素練りを行った。
実施例１：ローター回転数２０ｒｐｍ、素練り工程における積算負荷電力０．０２５ｋｗ・ｈ／ｋｇ
実施例２：ローター回転数３０ｒｐｍ、素練り工程における積算負荷電力０．０２５ｋｗ・ｈ／ｋｇ
実施例３：ローター回転数６ｒｐｍ、素練り工程における積算負荷電力０．０２５ｋｗ・ｈ／ｋｇ
（混練り工程）
（ベース練り工程）
表１に示す配合内容に従い、（株）神戸製鋼社製バンバリーミキサーＢＢ２４０１１Ｄローターを用いて、充填率を７２％に設定し、素練り工程により素練りしたゴム成分と、オイル、ステアリン酸、ワックス、硫黄及び加硫促進剤以外の材料をベース練り工程開始後の積算負荷電力が０．０４５ｋｗ・ｈ／ｋｇに達するまで混練りし、混練り物を得た（ローター回転数６０ｒｐｍ）。
次に、得られた混練り物にオイル（温度１００℃）、ステアリン酸（温度１００℃）、ワックス（温度１００℃）を液体状態で投入し、オイル等投入後の積算負荷電力０．０４５ｋｗ・ｈ／ｋｇに達するまで混練りし、混練り物を得た（ローター回転数６０ｒｐｍ）。
（仕上げ練り工程）
次に、得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、ゴム温度が１００℃になるまで練り込み（ローター回転数３０ｒｐｍ、仕上げ練り工程開始後の積算負荷電力０．０５ｋｗ・ｈ／ｋｇ）、未加硫ゴム組成物を得た。
【００５０】
比較例１〜６
（ベース練り工程）
比較例１〜６では、表１に示す配合内容に従い、（株）神戸製鋼社製バンバリーミキサーＢＢ２４０１１Ｄローターを用いて、充填率を７２％に設定し、ゴム成分（素練りを行っていないゴム成分）と、硫黄及び加硫促進剤以外の材料をゴム温度が１５０℃に達するまで混練りし、混練り物を得た（ローター回転数６０ｒｐｍ）。
（再練り工程）
比較例２、３では、ベース練り工程で得られた混練り物をゴム温度が１４０℃になるまで再練りを行い（ローター回転数６０ｒｐｍ）、混練り物を得た。
（仕上げ練り工程）
次に、ベース練り工程又は再練り工程で得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、ゴム温度が１００℃になるまで練り込み（ローター回転数３０ｒｐｍ）、未加硫ゴム組成物を得た。
【００５１】
なお、表１において、ワックス、ステアリン酸、オイルの投入が「先」とは、ワックス、ステアリン酸、オイルをカーボンブラック等と同時に配合することを示し、ワックス、ステアリン酸、オイルの投入が「後」とは、カーボンブラック等を配合し、混練を行った後に、ワックス、ステアリン酸、オイルを配合することを示す。
【００５２】
（評価）
実施例および比較例で得られた未加硫ゴム組成物を４０ｍｍ角に切り出し、１６５℃１０分の加硫時間にてプレス加硫を行い加硫ゴムシートを作成した。
得られた未加硫ゴム組成物及び加硫ゴムシート用いて、以下の試験を行った。
【００５３】
（生産性）
練り工程に要した時間（実施例では、素練り工程開始〜仕上げ練り工程終了までの時間、比較例では、ベース練り工程開始〜仕上げ練り工程終了までの時間）を比較例１の練り工程に要した時間を１００として指数表示した。指数が大きいほど、生産性が良好であることを示す（９０以上で合格）。
【００５４】
（ゴム粘度指数）
未加硫ゴム組成物を縦・横４ｃｍ、厚み７〜９ｍｍに切り抜き、（株）島津製作所製ムーニービスコメーターＳＭＶ−２０２を用いて、１３０℃の条件下で、測定開始から１分間予熱し、その後４分経過した時点でのゴム組成物の粘度を測定した。
実施例１の粘度を１００として指数表示した。指数が大きい程、粘度が高いことを示す。
【００５５】
（カーボン分散度）
ＩＳＯ１１３４５に準じて加硫ゴムシートのカーボン分散度を測定した。数値が大きいほど、カーボンブラックの分散性が優れていることを示す。数値９０％以上を合格と判断した。
【００５６】
【表１】
【００５７】
表１により、ゴム成分の素練りを行わず、ワックス、ステアリン酸、オイルをカーボンブラック等と同時に配合し、再練り工程を行わなかった比較例１、４〜６と比較して、ゴム成分の素練りを行い、カーボンブラック等を配合し、混練を行った後に、ワックス、ステアリン酸、オイルを液体状態で配合した実施例では、ゴムの粘度とカーボンブラックの分散性とをバランスよく改善することができた。再練り工程を行った比較例２、３では、実施例と同等レベルのゴムの粘度とカーボンブラックの分散性が得られたが、再練り工程を行うため、生産性が実施例と比べて大幅に劣っていた。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム成分１００質量部に対して、カーボンブラックを６５質量部以上含有するゴム組成物の製造方法であって、
（ａ）ゴム成分を素練りする工程、
（ｂ）前記（ａ）工程により素練りしたゴム成分と、カーボンブラックとを混練する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程により混練した混練物に、オイル、ステアリン酸およびワックスからなる群より選択される少なくとも１種を液体の状態で配合する工程
を含むゴム組成物の製造方法。
【請求項２】
前記カーボンブラックのよう素吸着量が７０ｍｇ／ｇ以上である請求項１記載のゴム組成物の製造方法。
【請求項３】
前記ゴム成分がスチレンブタジエンゴム、およびブタジエンゴムからなる群より選択される少なくとも１種を含む請求項１または２記載のゴム組成物の製造方法。
【請求項４】
再練り工程を含まない請求項１〜３のいずれかに記載のゴム組成物の製造方法。
【請求項１】
ゴム成分１００質量部に対して、カーボンブラックを６５質量部以上含有するゴム組成物の製造方法であって、
（ａ）ゴム成分を素練りする工程、
（ｂ）前記（ａ）工程により素練りしたゴム成分と、カーボンブラックとを混練する工程、
（ｃ）前記（ｂ）工程により混練した混練物に、オイル、ステアリン酸およびワックスからなる群より選択される少なくとも１種を液体の状態で配合する工程
を含むゴム組成物の製造方法。
【請求項２】
前記カーボンブラックのよう素吸着量が７０ｍｇ／ｇ以上である請求項１記載のゴム組成物の製造方法。
【請求項３】
前記ゴム成分がスチレンブタジエンゴム、およびブタジエンゴムからなる群より選択される少なくとも１種を含む請求項１または２記載のゴム組成物の製造方法。
【請求項４】
再練り工程を含まない請求項１〜３のいずれかに記載のゴム組成物の製造方法。
【公開番号】特開２０１０−２８５４７０（Ｐ２０１０−２８５４７０Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３８０５０（Ｐ２００９−１３８０５０）
【出願日】平成２１年６月９日（２００９．６．９）
【出願人】（０００１８３２３３）住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月９日（２００９．６．９）
【出願人】（０００１８３２３３）住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【Ｆターム（参考）】
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