(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム成分１００質量部に対してシリカが２０〜７０質量部含有されるように、ゴムラテックスに、シリカと、界面活性剤と、水とを混合して調整してなるシリカスラリーを配合した糸状ゴム材料製造用配合ラテックスから糸状ゴム材料を成形する糸状ゴム材料の製造方法において、
機械による混練だけで、糸状ゴム材料中にシリカ粒子を均一に分散することを特徴とする糸状ゴム材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴム製品を構成するゴム組成物内にシリカ（二酸化珪素；ＳｉＯ２  ）を均一に分散させることが容易で、特に強度及び耐摩耗性が要求されるタイヤ、ベルト等の駆動部に使用されるゴム製品を構成するゴム組成物を製造するのに好適な糸状ゴム材料及びその製造方法並びにゴム製品を構成するゴム組成物の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等に使用されるタイヤ、産業用機械等に使用されるベルト等の駆動部に使用されるゴム製品は、圧力、張力を負荷された状態で長期間に亘って使用されるため、高い強度と耐磨耗性が要求されている。又、自動車にあっては、環境保護及び資源保護の観点から、低燃費化を図って二酸化炭素発生量を減少させること、そのために、タイヤの転がり抵抗を低下させることが要求されている。
ここで、シリカをゴム製品に配合すると、ゴム製品の強度及び耐磨耗性を向上させることができるとともに、タイヤに配合すると、転がり抵抗を低下させることができることも知られている。
【０００３】
このため、ゴム製品を構成するゴム組成物にシリカ粒子を配合することが為されてきたが、従来は、未加硫の固形ゴム材料にシリカ粒子を添加し、バンバリーミキサー、ニーダー等の機械を用いて混練し、配合していた。
しかし、物理的な力によって混練する方法では、シリカ粒子は嵩比重が非常に小さく、又、塊状に凝集し易い性質を有しているため、ゴム組成物内にシリカ粒子を均一に分散させるのは困難であった。
【０００４】
そのため、未加硫のゴム材料を適当な有機溶媒に溶解して溶液を作り、かかる溶液中にシランカップリング剤、水及び必要な触媒を投入し、シランカップリング剤と水とによるゾルーゲル反応を利用して、シリカ粒子を均一に分散させる方法が知られている。
しかし、この方法にあっても、シランカップリング剤は非常に高価であり、量産には向いていない上、シリカ粒子の分散も未だ十分でないという問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、シランカップリング剤等の高価な薬品を使用することなく、ミキサー、ニーダー等による混練だけで、ゴム製品を構成するゴム組成物内にシリカ粒子を均一に分散、配合することができる糸状ゴム材料の製造方法及びゴム製品を構成するゴム組成物の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ゴム材料中に５〜４０質量％のシリカを含有することを特徴とする糸状ゴム材料を提供する。
【０００７】
又、本発明は、ゴム成分１００質量部に対してシリカが２０〜７０質量部含有されるように、ゴムラテックスにシリカスラリーを配合した糸状ゴム材料製造用配合ラテックスから糸状ゴム材料を成形する糸状ゴム材料の製造方法において、機械による混練だけで、糸状ゴム材料中にシリカ粒子を均一に分散することを特徴とする糸状ゴム材料の製造方法を提案する。
【０００８】
ここで、前記シリカスラリーは、シリカと、界面活性剤と、水とを混合して調製したものとするのが好ましい。
【０００９】
さらに、本発明は、ゴム製品を構成するゴム組成物の主原料となるゴム材料と前記糸状ゴム材料とを混練する工程を有することを特徴とするゴム製品を構成するゴム組成物の製造方法を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の糸状ゴム材料及びその製造方法並びにゴム製品を構成するゴム組成物の製造方法について、好適な実施形態を挙げて具体的に説明する。
【００１１】
本発明の糸状ゴム材料は、安定剤、乳化剤等の界面活性剤を添加して調製したゴムラテックスとシリカスラリーとを混合して糸状ゴム材料製造用配合ラテックスを調製し、この糸状ゴム材料製造用配合ラテックスから従来公知のゴム糸製造方法によって成形してなるものであり、ゴム材料中に５〜４０質量％のシリカを含有することを特徴とするものであり。
【００１２】
前記ゴムラテックスとしては、天然ゴム（ＮＲ）ラテックス、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＮ、ＡＮＭ）、ニトリルイソプレンゴム（ＮＩＲ）、シリコーンゴム（Ｑ）、ウレタンゴム（Ｕ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）等のタイヤ、ベルトを成形するのに好適な合成ゴムラテックス、又は天然ゴムラテックスとこれら合成ゴムラテックスとを混合調製した混合ゴムラテックスを用いることができる。
【００１３】
以下、本発明の糸状ゴム材料の好適な製造方法について説明する。
【００１４】
［シリカスラリーの調製］
本発明に用いるシリカスラリー中のシリカ濃度（以下、単に「シリカ濃度」という。）は、糸状ゴム材料中へのシリカ粒子の分散の容易性及び糸状ゴム材料中の必要なシリカ含有量等を考慮して、２０〜５０質量％、特には３０〜４０質量％に調製するのが好ましく、その調製方法は以下の通りである。
【００１５】
（調製方法１）
図１に示すように、先ず、粉体状又はペレット状で粒径が１〜２００μｍ、好ましくは１〜３０μｍのシリカ粒子１００質量部と、このシリカ粒子を分散又は乳化させやすくするための界面活性剤として濃度５〜２０質量％のナフタレンスルフォン酸塩水溶液、濃度５〜２０質量％のカゼインアンモニア水溶液又は濃度５〜２０質量％の脂肪酸カリウム水溶液５〜３０質量部と、所定量の水とを、ボールミル容器に注入する。
【００１６】
ここで、ボールミル容器に注入するシリカ粒子の総質量は、ボールミルに使用するボールの総質量の３〜１０％、特には４〜７％とするのが、分散性の良好なシリカスラリーを調製する上で好ましい。
又、ボールミルに使用するボールの体積は、ボールミル容器の容積の３０〜６０％、特に好ましくは５０％とする。
【００１７】
ボールミル容器に注入する水は、最終設定値であるシリカ濃度より３〜５質量％だけ高濃度となるような量を加えるのが好ましい。例えば、最終のシリカ濃度を３５質量％に設定した場合には、３８〜４０質量％に調製される量に相当する水分量を加えるようにする。
【００１８】
かかるシリカスラリー調製用の各原料を注入したボールミルを、周速４５〜６０ｍ／ｍｉｎで６〜２４時間回転させて予備ミーリングを行う。
【００１９】
予備ミーリング終了後、最終設定値であるシリカ濃度となるだけの量の水をボールミル容器に注入し、周速４５〜６０ｍ／ｍｉｎで２４〜９０時間回転させて本ミーリングを行うことにより、シリカ粒子の粒径が１〜２０μｍのシリカスラリーを調製することができる。
【００２０】
（調製方法２）
本発明に用いるシリカスラリーは、ボールミルによって調製する他、図２に示すように、攪拌装置２及び粉砕装置３から構成される循環式連続粉砕装置１によっても調製することができる。
【００２１】
ボールミルを使用するシリカスラリーの調製方法におけると同様に、先ず、粉体状又はペレット状で粒径が１〜２００μｍ、好ましくは１〜３０μｍのシリカ粒子１００質量部と、このシリカ粒子を分散又は乳化させやすくするための界面活性剤として濃度５〜２０質量％のナフタレンスルフォン酸塩水溶液、濃度５〜２０質量％のカゼインアンモニア水溶液又は濃度５〜２０質量％の脂肪酸カリウム水溶液５〜３０質量部と、所定量の水とを、攪拌装置２内に注入する。
【００２２】
攪拌装置２内で所定時間だけ攪拌、混合された後、シリカスラリーは粉砕装置３に送られて所定時間だけ粉砕装置３内にて粉砕される。
図２に示すように、攪拌装置２と粉砕装置３との間でシリカスラリーは循環可能としてあり、シリカ粒子の粒径が所望の直径となるまで、攪拌及び粉砕が繰り返される。
【００２３】
ここで、攪拌装置２内に注入するシリカ粒子は、攪拌工程の初期にその全量を注入するのでなく、攪拌及び粉砕を繰り返す工程において、徐々にシリカ濃度が高くなるように、少量ずつ注入するのが好ましい。
【００２４】
循環式連続粉砕装置１において、攪拌及び粉砕を実行する時間は、最終設定値であるシリカ濃度、界面活性剤の種類及びシリカスラリーの分量等により異なるが、凝集したシリカ粒子の粒径が２０μｍ程度、好ましくは２０μｍ以下となるまで実行するのが望ましい。
【００２５】
［糸状ゴム材料製造用配合ラテックスの調製］
図１に示すように、天然ゴム、合成ゴム又はそれらの混合ゴム等のラテックス１００質量部に、ラテックスを安定化させ、粘度を調整するために、濃度を５〜３０質量％とした１価の水酸基を有するアルカリ水溶液１〜５質量部及び濃度５〜３０質量％の脂肪酸カリウム水溶液１〜５質量部を添加し、これに上記シリカスラリーを添加して混合し、糸状ゴム材料製造用配合ラテックスを調整する。
尚、１価の水酸基を有するアルカリとしては、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化アンモニウム（ＮＨ４  ＯＨ）等を使用することができる。
【００２６】
ここで、シリカスラリーの添加量は、ゴムラテックス中の乾燥ゴム成分１００質量部に対して、シリカスラリー中の乾燥シリカが２０〜７０質量部に、より好ましくは４０〜５０質量部になるようするのが望ましい。
【００２７】
尚、糸状ゴム材料製造用配合ラテックスには、必要に応じて老化防止剤等の配合剤を添加して調整することもある。
【００２８】
［糸状ゴム材料の製造］
図１に示すように、糸状ゴム材料製造用ラテックスをガラス製の毛細管を通じて酸凝固液中に自体の液圧で落下させ、又は加圧押出して凝固させる等の従来公知の湿式の紡糸方法によって、糸状ゴム材料は製造することができる。
糸状ゴム材料の外径は、糸状ゴム材料の生産性及び他のゴム材料との良好な混練性を実現するために、０．８〜３．０ｍｍ、特には１．０〜２．０ｍｍとするのが好ましい。
【００２９】
上記方法により製造した糸状ゴム材料を適宜長さで切断し、適宜間隔をおいて複数の試験片を取り出し、これら試験片をるつぼにて燃焼させて有機成分を灰化させ、残存するシリカ成分の量を計ったところ、いずれの試験片中のシリカ残存量も略同様の値を示したことから、糸状ゴム材料中には均一にシリカ粒子が分散配合されていることがわかった。
【００３０】
上記糸状ゴム材料は、天然ゴム、合成ゴム又は天然ゴムと合成ゴムとの混合ゴムからなり、かつ未加硫であることを特徴とするものであるが、タイヤ又はベルトを構成するゴム材料と同一のゴム材料を選定すれば、タイヤ又はベルトを製造する過程における固形ゴム材料等と混練する工程において、それら固形ゴム材料等との相溶性を良好なものとすることができる。
【００３１】
［自動車用タイヤの製造］
本発明の糸状ゴム材料を使用して自動車用タイヤを製造する場合には、天然ゴム、合成ゴム又はこれらの混合ゴムからなるタイヤ用固形ゴム材料に、カーボンブラック、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤等の添加剤を添加し、バンバリーミキサー等にて混練する工程において、最終製品たるタイヤを構成するゴム組成物中のシリカ含有量が所定値となるよう糸状ゴム材料を添加し、タイヤ用固形ゴム材料及び各種添加剤と共に混練するだけでよい。
【００３２】
混練工程後のタイヤトレッドの押出工程、成形工程及び加硫工程等は、従来公知のタイヤ製造方法におけると同様である。
【００３３】
本発明の糸状ゴム材料を使用すれば、自動車用タイヤの製造工程におけるゴム混練工程において、タイヤ用固形ゴム材料と糸状ゴム材料とを混練するだけで、シリカ粒子を均一に分散、配合したゴム組成物を製造することができるので、容易かつ安価にシリカを含有したタイヤを提供することが可能となる。
【００３４】
又、産業機械等に使用されるベルトを製造する場合にあっても、ベルト用ゴム材料と糸状ゴム材料との混練工程を経た後は、従来公知のベルト製造方法におけると同一の方法によってベルトを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】糸状ゴム材料の製造方法を示す概略図である。
【図２】循環式連続粉砕装置によるシリカスラリーの調製方法を示す概略図である。
【図３】タイヤの混練工程を示す概略図である。
【図１】
0003560895.tif 000002
【図２】
0003560895.tif 000003
【図３】
0003560895.tif 000004