(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然ゴムラテックスと、シリカを水に分散させたシリカスラリーとを混合し、得られた混合液を乾燥する天然ゴムマスターバッチの製造方法において、予め前記天然ゴムラテックスに、６０℃以上９０℃以下の温度での加熱処理、８０℃を超えないように５秒から５分間のマイクロ波照射処理から選ばれる少なくとも１つの処理を行なうことにより前記天然ゴムラテックス中のタンパク質を変性し、この処理ラテックスと前記シリカスラリーとを混合する天然ゴムマスターバッチの製造方法。
【請求項２】
前記シリカが、湿式シリカ、乾式シリカ又はコロイダルシリカである請求項１に記載の天然ゴムマスターバッチの製造方法。
【請求項３】
前記天然ゴムラテックスが、フィールドラテックス及び濃縮ラテックスから選ばれる少なくとも１つである請求項１又は２に記載の天然ゴムマスターバッチの製造方法。
【請求項４】
前記混合液の乾燥を、その混合液をパルス燃焼による衝撃波の雰囲気中に噴射して行なう請求項１，２又は３に記載の天然ゴムマスターバッチの製造方法。
【請求項５】
前記混合液の乾燥を、その混合液中の天然ゴムを凝固させて固形成分を固液分離して行なう請求項１，２又は３に記載の天然ゴムマスターバッチの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法により得られた天然ゴムマスターバッチを含むゴム組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天然ゴムマスターバッチの製造方法に関し、さらに詳しくは、天然ゴムラテックスとシリカスラリーとの混合液を乾燥して天然ゴムマスターバッチを製造する方法において、天然ゴムマスターバッチのヒステリシスロスを小さくするようにする天然ゴムマスターバッチの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、空気入りタイヤを構成するゴム組成物には、ヒステリシスロスを小さくすることにより燃費性能を向上させることが求められている。このような要求性能を向上させるため、ゴム組成物に配合するゴムマスターバッチにもヒステリシスロスを小さくする性能が求められる。
【０００３】
この対策として、特許文献１は、天然ゴムラテックス、シリカを混合し熱処理した後、水分を除去することにより天然ゴムマスターバッチを製造する方法を提案している。しかし、この製造方法により得られた天然ゴムマスターバッチでも、ヒステリシスロスを小さくし燃費性能を向上する効果は不十分であった。
【特許文献１】特開２００５−１７９４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、天然ゴムラテックスとシリカスラリーとの混合液を乾燥して天然ゴムマスターバッチを製造する方法において、天然ゴムマスターバッチの粘度を低減すると共に、ヒステリシスロスを小さくする天然ゴムマスターバッチの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成する本発明の天然ゴムマスターバッチの製造方法は、天然ゴムラテックスと、シリカを水に分散させたシリカスラリーとを混合し、得られた混合液を乾燥する天然ゴムマスターバッチの製造方法において、予め前記天然ゴムラテックスに、６０℃以上９０℃以下の温度での加熱処理、８０℃を超えないように５秒から５分間のマイクロ波照射処理から選ばれる少なくとも１つの処理を行なうことにより前記天然ゴムラテックス中のタンパク質を変性し、この処理ラテックスと前記シリカスラリーとを混合することを特徴とする。
【０００７】
前記シリカは、湿式シリカ、乾式シリカ又はコロイダルシリカがよい。また、前記天然ゴムラテックスは、フィールドラテックス及び濃縮ラテックスから選ばれる少なくとも１つであればよい。
【０００８】
前記天然ゴムラテックス、シリカスラリーを含む混合液の乾燥は、その混合液をパルス燃焼による衝撃波の雰囲気中に噴射して乾燥するとよい。或いは前記混合液の乾燥を、混合液中の天然ゴムを凝固させて固形成分を固液分離して行なうとよい。
【０００９】
このような天然ゴムマスターバッチの製造方法により得られた天然ゴムマスターバッチは、ゴム組成物に配合することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の天然ゴムマスターバッチの製造方法は、天然ゴムラテックスとシリカスラリーとを混合する前に、天然ゴムラテックスに６０℃以上９０℃以下の温度での加熱処理、８０℃を超えないように５秒から５分間のマイクロ波照射処理から選ばれる少なくとも１つの処理を行なうことにより、予め天然ゴムラテックス中のタンパク質を変性するようにしたので、混合操作及び乾燥操作を通じて天然ゴムラテックス中のタンパク質の影響を小さくして、シリカの分散性を向上し、ヒステリシスロスを小さくした天然ゴムマスターバッチを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明で使用する天然ゴムラテックスとしては、ゴムの木から採取しろ過されたフィールドラテックス及びこれを処理した濃縮ラテックスから選ばれる少なくとも１種を使用する。すなわち、フィールドラテックスと濃縮天然ゴムラテックスのいずれかを使用してもよいし、両方をブレンドして使用してもよい。好ましくは濃縮天然ゴムラテックスを使用するとよい。
【００１２】
本発明の天然ゴムマスターバッチの製造方法は、天然ゴムラテックスとシリカスラリーとを混合・乾燥する前処理として、天然ゴムラテックスに加熱処理、マイクロ波照射処理から選ばれる少なくとも１つの処理を行なう。予め天然ゴムラテックスに加熱及び／又はマイクロ波照射の処理を行なうことにより、簡単な処理でタンパク質を変性する効率を高くすることができる。このように予め天然ゴムラテックス中のタンパク質を変性することにより天然ゴムマスターバッチの製造時にタンパク質の影響を可及的に小さくするため、処理ラテックスとシリカスラリーとが均一に混合・分散するので、これを乾燥した天然ゴムマスターバッチ中のシリカの分散が均一になりヒステリシスロスを小さくすることができる。
【００１３】
これに対し、天然ゴムラテックスとシリカスラリーを混合した混合液に、加熱、マイクロ波照射から選ばれる処理を行なった場合には、天然ゴムとシリカとを均一に分散させることが困難になり、ヒステリシスロスが小さい天然ゴムマスターバッチを製造することができない。
【００１４】
本発明の製造方法において、天然ゴムラテックスを加熱してタンパク質を変性する処理条件は、好ましくは温度６０〜９０℃で０．１〜２．０時間混合・撹拌するとよい。加熱温度が６０℃未満の場合、タンパク質を十分に変性することができない。また、混合温度が９０℃を超えると、天然ゴムラテックスが熱劣化したり、ゲル化する虞がある。混合時間が０．１時間未満の場合、タンパク質の変性が不十分になる。また、混合時間が２．０時間を超えても、タンパク質の変性が頭打ちになり生産性が低下する。
【００１５】
本発明の製造方法において、天然ゴムラテックスにマイクロ波照射してタンパク質を変性する処理条件は、好ましくは８０℃を超えないように５秒から５分間マイクロ波を照射するとよい。特に、８０℃を超えないように５分間マイクロ波を照射するとよい。マイクロ波を照射する時間が１０秒未満の場合、タンパク質の変性が不十分になる。また、マイクロ波を照射する時間が１０分を超えると、生産性が悪くなる。また、マイクロ波を照射するときは、急激に温度が上がりやすいため処理温度は８０℃を超えないようにするとよい。
【００１７】
本発明の製造方法では、上述した処理により予め天然ゴムラテックス中のタンパク質を変性した処理ラテックスを、シリカスラリーと混合した混合液を調製する。シリカスラリーは、水を分散媒とし、シリカの粒子を均一に分散させた懸濁液である。天然ゴムマスターバッチにシリカを配合することにより、ヒステリシスロスを小さくすることができる。また、シリカの種類としては、特に制限されるものではなく、例えば湿式シリカ、乾式シリカ又はコロイダルシリカを例示することができる。
【００１８】
シリカスラリー中のシリカの重量分率は、好ましくは１５〜４０重量％にするとよい。スラリー中のシリカの重量分率が１５重量％未満の場合、シリカスラリーと処理ラテックスとの混合液から水分を除去する労力が多大になる。また、スラリー中のシリカの重量分率が４０重量％を超えると、処理ラテックスと混合したときに粘度が非常に高くなり乾燥する際に水分不足で温度調整が難しくなる。
【００１９】
本発明の製造方法において、処理ラテックスとシリカスラリーとを混合する方法は、特に制限されるものではなく、処理ラテックス中のゴム粒子とシリカスラリー中のシリカが均一に混合・分散するものであればよい。
【００２０】
本発明の製造方法は、上記により得られたタンパク質を変性処理した天然ゴムラテックスとシリカスラリーを含む混合液を乾燥することにより、天然ゴムマスターバッチを製造する。本発明で使用する乾燥方法としては、混合液中の天然ゴムを凝固させ得られた固形成分を固液分離し乾燥する方法又は混合液をパルス燃焼衝撃波乾燥法により乾燥する方法が好ましい。
【００２１】
凝固させた固形成分を固液分離する方法としては、ろ過、遠心分離などを例示することができる。また、得られた固形成分を乾燥する方法としては、例えば熱風乾燥法、減圧乾燥法、せん断をかけながらの乾燥法、自然乾燥法、凍結凝固法、アルコール凝固法などを例示することができる。
【００２２】
パルス燃焼衝撃波乾燥法は、天然ゴムラテックスとシリカスラリーを含む混合液を、パルス燃焼による衝撃波の雰囲気中に噴射して行なう乾燥方法であり、混合液中のゴム粒子に過剰の熱をかけずに低温で乾燥するので天然ゴムの熱劣化やゲル化を防止することができる。このため、粘度を低減し、ゴム粒子とシリカとの均一な混合状態を維持するようにした天然ゴムマスターバッチを製造することができる。
【００２３】
パルス燃焼衝撃波乾燥は、市販のパルス燃焼衝撃波乾燥装置（例えばパルテック社製ハイパルコン）を使用して行なうことができる。乾燥条件は、パルス燃焼の周波数が好ましくは５０〜１２００Ｈｚ、より好ましくは２５０〜１０００Ｈｚ、天然ゴムラテックスとシリカスラリーとの混合液を噴射する乾燥室の温度を好ましくは４０〜１００℃、より好ましくは５０〜７０℃にするとよい。パルス燃焼衝撃波乾燥の条件を上述した範囲内にすることにより、天然ゴムの熱劣化やゲル化を防止すると共に、天然ゴムマスターバッチ中のゴム粒子とシリカとの均一な混合状態で乾燥することができる。
【００２４】
本発明の天然ゴムマスターバッチの製造方法は、天然ゴムラテックスとして濃縮ラテックスを使用し、濃縮ラテックス中のタンパク質を変性する処理を行ない、この濃縮ラテックスとシリカスラリーとの混合液を上述したパルス燃焼衝撃波乾燥法により乾燥するのが特に好ましい。このように製造することにより、天然ゴムマスターバッチのシリカの分散性を一層向上させることができる。
【００２５】
本発明の製造方法により得られた天然ゴムマスターバッチは、ヒステリシスロスを小さくすることができる。このような天然ゴムマスターバッチを含むゴム組成物は、ヒステリシスロスが小さい優れた特性を有する。ゴム組成物には、天然ゴムマスターバッチ以外にタイヤ用ゴム組成物に通常用いられる充填材や添加剤などの配合剤を添加することができる。充填材としては、シリカ及びその他の無機充填材が挙げられ、その他の無機充填材は、例えばカーボンブラック、クレー、炭酸カルシウム、タルク、マイカ、水酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム等が例示される。添加剤としては、例えば、加硫又は変性剤、加硫促進剤、亜鉛華、ステアリン酸、老化防止剤、可塑剤、軟化剤、滑剤、着色剤、粘着付与剤、カップリング剤などを例示することができる。これらの充填剤及び添加剤の配合量は、本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。
【００２６】
上記により得られたゴム組成物は、空気入りタイヤの少なくとも１部材を構成するのに好適である。空気入りタイヤの構成部材としては、トレッド部、サイドウォール部、ビード部や各種補強コードの被覆ゴムなどが挙げられる。本発明の天然ゴムマスターバッチを含むゴム組成物を用いて成形したゴム部材は、天然ゴムの特性が効果的に引き出されると共に、シリカが均一に分散し、ヒステリシスロスが小さいためタイヤの燃費性能を向上することができる。
【００２７】
以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００２８】
天然ゴムマスターバッチの製造
表１に示す配合で天然ゴムラテックス（ＮＲラテックス、比較例１）又は処理ラテックス（実施例１，２）とシリカスラリーとを混合した混合液を調製し、この混合液を乾燥し４種類の天然ゴムマスターバッチ（実施例１，２、比較例１,２）を製造した。
【００２９】
比較例１
天然ゴムラテックスとして濃縮天然ゴムラテックス（固形成分６０重量％）を使用し、天然ゴムラテックス中の固形成分１００重量部に対し、シリカが６０重量部になるように天然ゴムラテックス及びシリカスラリーを配合し、室温で混合し均一化することで混合液を得た。次に、得られた混合液を、パルス燃焼衝撃波乾燥装置（パルテック社製ハイパルコン小型ラボ用乾燥機）を使用して、パルス燃焼による衝撃波の雰囲気（周波数１０００Ｈｚ、温度６０℃）中に２Ｌ／時の流量で噴射して乾燥し、比較例１の天然ゴムマスターバッチを製造した。
【００３０】
比較例２
比較例２の天然ゴムマスターバッチは、比較例１で調製した混合液を、さらに温度８０℃で２時間加熱撹拌する処理を行なったことを除き、比較例１と同様にして天然ゴムマスターバッチを製造した。
【００３１】
実施例１
実施例１の天然ゴムマスターバッチは、比較例１の天然ゴムラテックスの代わりに、予め比較例１と同じ天然ゴムラテックスを８０℃で１時間加熱撹拌を行なうことにより天然ゴムラテックス中のタンパク質を変性した処理ラテックスを使用したことを除き、比較例１と同様にして天然ゴムマスターバッチを製造した。
【００３２】
実施例２
実施例２の天然ゴムマスターバッチは、比較例１の天然ゴムラテックスの代わりに、予め比較例１と同じ天然ゴムラテックスを８０℃を超えないように１０秒間マイクロ波照射処理を行なうことにより天然ゴムラテックス中のタンパク質を変性した処理ラテックスを使用したことを除き、比較例１と同様にして天然ゴムマスターバッチを製造した。
【００３４】
天然ゴムマスターバッチの評価
表２に示す配合で、得られた天然ゴムマスターバッチ（表２中「ＮＲマスターバッチ」と記す。）を含む４種類のゴム組成物（実施例３，４、比較例３，４）を調製した。調製方法は、それぞれ加硫促進剤と硫黄を除く配合成分を秤量し、０．６Ｌのバンバリーミキサーで４分間混練し、１３０〜１４０℃で混練物を放出して室温まで冷却した。この混練物に加硫促進剤と硫黄を加え電熱ロールを用いて混合し４種類のゴム組成物を製造した。
得られた４種類のゴム組成物（実施例３，４、比較例３，４）をそれぞれ所定形状の金型中で、１６０℃、１０分間加硫して試験片を作製し、下記に示す方法によりｔａｎδを測定した。
【００３５】
ｔａｎδ
得られた試験片のｔａｎδを、岩本製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、伸長変形歪率１０％±２％、周波数２０Ｈｚの条件で、温度６０℃におけるｔａｎδを測定し、得られた結果を表２に示した。温度６０℃のｔａｎδ（６０℃）が小さいほどヒステリシスロスが小さく燃費性能が優れることを意味する。
【００３６】
【表１】
0004518195.tif 000002
【００３７】
なお、表１において使用した原材料の種類を下記に示す。
ＮＲラテックス：ＦＥＬＴＥＸ社製濃縮天然ゴムラテックス（固形成分量６０重量％になるように遠心分離器で処理したもの）
水：イオン交換水
シリカ：日本アエロジル社製アエロジルＲ２０２
【００３８】
【表２】
0004518195.tif 000003
【００３９】
なお、表２において使用した原材料の種類を下記に示す。
老化防止剤：大内新興化学工業社製ノクラック  ＭＢＺ
ステアリン酸：工業用ステアリン酸
亜鉛華：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
シランカップリング剤：デグッサ社製Ｓｉ６９
カーボンブラック：三菱化学社製ダイアブラックＡ
アロマオイル：昭和シェル石油社製デソレックス３号
加硫促進剤：大内新興化学工業社製ノクセラー  ＤＭ
硫黄：不溶性イオウ（２０％油処理）