JP6832110B2 - マスターバッチの製造方法 - Google Patents
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Description
(1)ゴム成分、セルロース系繊維、メチレンアクセプター化合物およびメチレンドナー化合物を含む、マスターバッチの製造方法であって、
(a1)ゴム成分とセルロース系繊維を混合して混合物を得る工程、
(b1)前記工程(a1)で得た混合物を、100〜300℃で5〜600分加熱する工程、および
(c1)前記工程(b1)で得た混合物と、メチレンアクセプター化合物およびメチレンドナー化合物とを混合する工程を含む、マスターバッチの製造方法。
(2)ゴム成分、セルロース系繊維、メチレンアクセプター化合物およびメチレンドナー化合物を含む、マスターバッチの製造方法であって、
(a2)ゴム成分、セルロース系繊維、メチレンアクセプター化合物、およびメチレンドナー化合物を含む混合物を準備する工程、ならびに
(b2)前記工程(a2)で得た混合物を、100〜300℃で5〜600分加熱する工程を含む、マスターバッチの製造方法。
(3)前記工程(a1)の混合物が、少なくとも前記ゴム成分の分散液または溶液、あるいは前記セルロース系繊維の分散液由来の分散媒または溶媒を含み、
前記工程(b1)の前に、前記ゴム成分の分散液または溶液、あるいは前記セルロース系繊維の分散液由来の分散媒または溶媒を除去する工程をさらに含む、(1)に記載の製造方法。
(4)前記工程(a2)の混合物が、少なくとも前記ゴム成分の分散液または溶液、前記セルロース系繊維の分散液、あるいはメチレンアクセプター化合物またはメチレンドナー化合物の溶液もしくは分散液に由来する分散媒または溶媒を含み、
前記工程(b2)の前に、前記ゴム成分の分散液または溶液、前記セルロース系繊維の分散液、あるいはメチレンアクセプター化合物またはメチレンドナー化合物の溶液もしくは分散液に由来する分散媒または溶媒を除去する工程をさらに含む、(2)に記載の製造方法。
(5)前記セルロース系繊維が、化学変性されたセルロース系繊維である、(1)〜(4)のいずれかに記載の製造方法。
(6)前記セルロース系繊維の長さ加重平均繊維長が50〜2000nm、長さ加重平均繊維径が2〜500nmである、(1)〜(5)のいずれかに記載の製造方法。
(7)前記ゴム成分が、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)ポリマーまたは天然ゴム(NR)ポリマーを含む、(1)〜(6)のいずれかに記載の製造方法。
(8)前記メチレンアクセプター化合物が、レゾルシン、レゾルシン誘導体、レゾルシン系樹脂、およびこれらの組合せからなる群より選択される、(1)〜(7)のいずれかに記載の製造方法。
(9)前記メチレンドナー化合物が、ヘキサメチレンテトラミンである、(1)〜(8)のいずれかに記載の製造方法。
(10)前記(1)〜(9)に記載の方法でマスターバッチを調製する工程、および
当該マスターバッチを架橋する工程を含む、ゴム組成物の製造方法。
第1の製造方法:ゴム成分とセルロース系繊維の混合物を加熱した後にメチレンアクセプター化合物およびメチレンドナー化合物を添加する。
第2の製造方法:ゴム成分、セルロース系繊維、メチレンアクセプター化合物、およびメチレンドナー化合物を含む混合物を加熱する。
以下、各態様について詳細に説明する。本発明において「X〜Y」はその端値、すなわちXとYを含む。
本発明の第1のマスターバッチの製造方法は、(a1)ゴム成分とセルロース系繊維を混合して混合物を得る工程、(b1)前記混合物を、100〜300℃で5〜600分加熱する工程、および(c1)工程(b1)で得た混合物と、メチレンアクセプター化合物およびメチレンドナー化合物とを混合する工程を含む。
本工程では、ゴム成分とセルロース系繊維を混合する。混合はホモミキサー、ホモジナイザー、プロペラ撹拌機等の公知の装置を用いて実施できる。混合する温度は限定されないが、室温(20〜30℃)が好ましい。混合時間も適宜調整してよい。
ゴム成分とはゴムの原料であって架橋してゴムとなるものをいう。天然ゴム用のゴム成分および合成ゴム用のゴム成分が存在するが、本発明においてはいずれを用いてもよく、また両者を組合せてもよい。便宜上、天然ゴム用等のゴム成分を「天然ゴムポリマー」等という。
天然ゴム(NR)ポリマーとしては、化学修飾を施さない狭義の天然ゴムポリマー;塩素化天然ゴムポリマー、クロロスルホン化天然ゴムポリマー、エポキシ化天然ゴムポリマー等の化学修飾した天然ゴムポリマー;水素化天然ゴムポリマー;脱タンパク天然ゴムポリマーが挙げられる。合成ゴムポリマーとしては例えば、ブタジエンゴム(BR)ポリマー、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)ポリマー、イソプレンゴム(IR)ポリマー、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)ポリマー、クロロプレンゴムポリマー、スチレン−イソプレン共重合体ゴムポリマー、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴムポリマー、イソプレン−ブタジエン共重合体ゴムポリマー等のジエン系ゴムポリマー;ブチルゴム(IIR)ポリマー、エチレン−プロピレンゴム(EPM、EPDM)ポリマー、アクリルゴム(ACM)ポリマー、エピクロロヒドリンゴム(CO、ECO)ポリマー、フッ素ゴム(FKM)ポリマー、シリコーンゴム(Q)ポリマー、ウレタンゴム(U)ポリマー、クロロスルホン化ポリエチレン(CSM)ポリマー等の非ジエン系ゴムポリマーが挙げられる。これらのゴムポリマーは一種のみ使用してもよいし、複数種を併用してもよい。これらの中でもNBRポリマー、NRポリマー、SBRポリマー、クロロプレンゴムポリマーが特に好ましい。
セルロース系繊維として、ミクロンオーダーの繊維径を有するセルロース繊維または当該セルロース繊維を必要に応じ化学変性した後で解繊して得たナノオーダーの繊維径を有するセルロースナノファイバーを使用できる。
平均アスペクト比=平均繊維長/平均繊維径
以下、セルロースナノファイバーの製造方法について説明する。便宜上、セルロースナノファイバーの原料となるセルロース繊維を「セルロース原料」ともいう。
セルロース原料は、グルコース単位あたり3つのヒドロキシル基を有しており、各種の化学変性を行うことが可能である。本発明では、化学変性がなされたセルロース原料およびなされていないセルロース原料のいずれも使用できる。しかしながら、化学変性されたセルロース原料を用いると繊維の微細化が十分に進んで均一な繊維長および繊維径のセルロースナノファイバーが得られるので、ゴムと複合化した際に十分な補強効果を発揮し得る。よって化学変性がなされたセルロース原料が好ましい。化学変性としては、例えば、酸化、エーテル化、リン酸化、エステル化、シランカップリング、フッ素化、カチオン化などが挙げられる。中でも、酸化(カルボキシル化)、エーテル化、カチオン化、エステル化が好ましく、以下、これらについて説明する。
本処理によって得られる酸化セルロースまたはセルロースナノファイバー中のカルボキシル基の量は、絶乾重量に対して、好ましくは0.5mmol/g以上、より好ましくは0.8mmol/g以上、さらに好ましくは1.0mmol/g以上である。当該量の上限は、好ましくは3.0mmol/g以下、より好ましくは2.5mmol/g以下、さらに好ましくは2.0mmol/g以下である。従って、当該量は0.5〜3.0mmol/gが好ましく、0.8〜2.5mmol/gがより好ましく、1.0〜2.0mmol/gがさらに好ましい。
カルボキシル基量〔mmol/g酸化セルロースまたはセルロースナノファイバー〕=a〔mL〕×0.05/酸化セルロース重量〔g〕
エーテル化としては、カルボキシメチル(エーテル)化、メチル(エーテル)化、エチル(エーテル)化、シアノエチル(エーテル)化、ヒドロキシエチル(エーテル)化、ヒドロキシプロピル(エーテル)化、エチルヒドロキシエチル(エーテル)化、ヒドロキシプロピルメチル(エーテル)化などが挙げられる。この中から一例としてカルボキシメチル化の方法を以下に説明する。
A=[(100×F’−(0.1NのH2SO4)(mL)×F)×0.1]/(水素型カルボキシメチル化セルロースの絶乾質量(g))
DS=0.162×A/(1−0.058×A)
A:水素型カルボキシメチル化セルロースの1gの中和に要する1NのNaOH量(mL)
F:0.1NのH2SO4のファクター
F’:0.1NのNaOHのファクター
カチオン化により得られるカチオン化セルロースナノファイバーは、アンモニウム、ホスホニウム、スルホニウム等のカチオン、または該カチオンを有する基を分子中に含んでいればよい。カチオン化セルロースナノファイバーは、アンモニウムを有する基を含むことが好ましく、四級アンモニウムを有する基を含むことがより好ましい。
カチオン置換度=(162×N)/(1−116×N)
N:カチオン化セルロース1gあたりの窒素含有量(mol)
エステル化の方法は特に限定されないが、例えばセルロース系原料に対し後述する化合物Aを反応させる方法が挙げられる。セルロース系原料に対し化合物Aを反応させる方法としては、例えば、セルロース系原料に化合物Aの粉末または水溶液を混合する方法、セルロース系原料のスラリーに化合物Aの水溶液を添加する方法等が挙げられる。これらのうち、反応の均一性が高まり、かつエステル化効率が高くなることから、セルロース系原料またはそのスラリーに化合物Aの水溶液を混合する方法が好ましい。
セルロース原料の解繊は、セルロース原料に化学変性を施す前に行ってもよいし、後に行ってもよい。解繊処理は1回行ってもよいし、複数回行ってもよい。複数回の場合それぞれの解繊の時期はいつでもよい。
ゴム成分と混合されるセルロース系繊維の形態は特に限定されない。例えば、セルロース系繊維が分散媒に分散した分散液、当該分散液の乾燥固形物、当該分散液の湿潤固形物を混合に供してよい。分散液におけるセルロース系繊維の濃度は、分散媒が水である場合は0.1〜5%(w/v)とすることができる。分散媒が水の他にアルコール等の有機溶媒を含む場合は、前記濃度を0.1〜20%(w/v)とすることができる。湿潤固形物とは、前記分散液と乾燥固形物との中間の態様の固形物である。前記分散液を通常の方法で脱水して得た湿潤固形物中の分散媒の量はセルロース系繊維に対して5〜15重量%であることが好ましいが、液状媒体の追加またはさらなる乾燥により分散媒の量は適宜調整できる。
本工程(a1)においては、ゴム成分とセルロール系繊維に加えて、他の配合剤を混合してもよい。他の配合剤としては、スルフェンアミド(N−t−ブチル−2−ベンゾチアゾールスルフェンアミド等)、酸化亜鉛、ステアリン酸等の加硫促進剤、加硫促進助剤、カーボンブラック、シリカ等の補強剤、シランカップリング剤、オイル、硬化レジン、ワックス、老化防止剤、しゃく解剤、着色剤、pH調整剤などゴムの分野で使用可能なものが挙げられる。本工程(a1)で得られる混合物は加熱工程(b1)に供される。後述するように加熱工程においてはゴム成分の架橋が進行しないように条件が調整されるが、当該条件の自由度を高める観点から本工程において架橋剤は混合しないことが好ましい。
セルロース系繊維としてセルロースナノファイバーを使用する場合、当該セルロースナノファイバー中には解繊が不十分なことによる未解繊繊維等の異物が存在することがある。異物を含んだままゴム組成物とすると異物等を起点としてゴム組成物が破断しやすくなり、強度の低下等が生じることがある。このため、工程(a1)におけるセルロース系繊維として、セルロースナノファイバー分散液をろ過して得た分散液またはこれから単離したセルロースナノファイバーを用いてもよい。ろ過に関しては、特願2016−136722に記載の内容を本発明において援用する。
本工程では、前記混合物を100〜300℃の条件下で5〜600分加熱する。この加熱処理によってセルロース系繊維とゴム成分の相溶性が向上する。相溶性が向上するメカニズムは限定されないが、加熱によってセルロース系繊維の表面が変性されて疎水性を帯びることによると推察される。温度が100℃未満であるとこの効果が十分に発現せず、300℃を超えるとゴム成分等が劣化する。この観点から、加熱温度の下限は105℃以上が好ましく、110℃以上がより好ましく、120℃以上がさらに好ましい。加熱温度の下限は200℃以下が好ましく、180℃以下がより好ましい。同様に加熱時間が5分未満であるとこの効果が十分に発現せず、600分を超えるとゴム成分等が劣化する。この観点から、加熱時間は5〜300分が好ましく、10〜120分がより好ましく、15〜70分がさらに好ましい。ただし、本工程の加熱温度および時間はゴム成分の架橋反応が進行しないように選択される。
前述のとおり、工程(a1)で得た混合物には、ゴム成分を分散媒に分散させた分散液または溶媒に溶解した溶液、あるいはセルロース系繊維を分散媒に分散させた分散液等に由来する液状媒体が存在する場合があるので、工程(b1)の前にこれを除去することが好ましい。具体的には混合物を乾燥して液状媒体を除去することが好ましい。乾燥温度は50〜80℃が好ましい。乾燥時間は適宜調整してよい。乾燥後の混合物は絶乾状態でもよいが、ゴム成分とセルロース系繊維の合計量に対して10重量%以下の液状媒体を含んでいてもよい。また、上記以外の液状媒体を除去する方法としては、特に制限されず従来公知の方法で行うことができる。例えば、酸や塩を添加することにより混合物を凝固させ、脱水、洗浄して乾燥する方法が挙げられる。
本工程では工程(b1)で得た混合物と、メチレンアクセプター化合物およびメチレンドナー化合物(便宜上、前者を「MA化合物」、後者を「MD化合物」、両者を合わせて「MA/MD化合物」ということがある)とを混合する。メチレンアクセプター化合物(MA化合物)とは、メチレン基を受容でき、かつメチレンドナー化合物と混合して加熱することにより重合体を形成し得る化合物である。メチレンアクセプター化合物としては例えば、フェノール、レゾルシノール、レゾルシン、クレゾールなどのフェノール化合物およびその誘導体、レゾルシン系樹脂、クレゾール系樹脂、フェノール樹脂が挙げられる。フェノール樹脂としては例えば、上記フェノール化合物およびその誘導体とホルムアルデヒド、アセトアルデヒドなどのアルデヒド化合物との縮合物が挙げられる。フェノール樹脂は、縮合の際の触媒によりノボラック樹脂(酸性触媒)、レゾール樹脂(アルカリ性触媒)に分類できるが、本発明においてはいずれを使用してもよい。フェノール樹脂は、オイルまたは脂肪酸で変性されていてもよい。オイルおよび脂肪酸としては例えば、ロジン油、トール油、カシュー油、リノール酸、オレイン酸、リノレイン酸などが挙げられる。
第2のマスターバッチの製造方法は、(a2)ゴム成分、セルロース系繊維、メチレンアクセプター化合物、およびメチレンドナー化合物を含む混合物を準備する工程、ならびに(b2)前記混合物を、100〜300℃で5〜600分加熱する工程を含む。
本工程では、ゴム成分、セルロース系繊維、メチレンアクセプター化合物(MA化合物)、およびメチレンドナー化合物(MD化合物)を含む混合物を準備する。ゴム成分、セルロース系繊維、MA/MD化合物、およびこれらの配合量については、第1の製造方法で述べたとおりである。
本工程は、以下の態様で実施することができる。
態様1:ゴム成分とセルロース系繊維との混合物と、MA/MD化合物とを混合する。
態様2:ゴム成分とMA/MD化合物との混合物と、セルロース系繊維とを混合する。
態様3:セルロース系繊維とMA/MD化合物との混合物と、ゴム成分とを混合する。
態様4:ゴム成分とMA化合物またはMD化合物の一方の化合物との混合物と、セルロース系繊維と他方の化合物の混合物とを混合する。
態様5:ゴム成分、セルロース系繊維、MA/MD化合物を混合する。
ゴム成分とセルロース系繊維との混合物との混合物は第1の製造方法の工程(a1)と同様にして調製できる。この混合物とMA/MD化合物を混合する方法は限定されない。例えば、液状媒体を含むゴム成分とセルロース系繊維との混合物に、溶媒に溶解もしくは分散媒に分散したMA/MD化合物あるいは溶媒を用いずにMA/MD化合物を添加することができる。この場合、工程(b2)を実施する前に混合物から液状媒体を除去することが好ましい。MA化合物の溶液もしくは分散液およびMD化合物の溶液もしくは分散液の濃度は、それぞれ5〜20重量%程度が好ましい。溶媒または分散媒としては、水、アルコール等の親水性溶媒が好ましい。
ゴム成分とMA/MD化合物との混合物は、ゴム成分を分散媒に分散させた分散液または溶媒に溶解した溶液に、溶媒に溶解もしくは分散媒に分散したMA/MD化合物あるいは溶媒を用いずにMA/MD化合物を添加することで調製できる。当該混合物とセルロース系繊維との混合物は第1の製造方法の工程(a1)と同様にして調製できる。この場合、工程(b2)を実施する前に混合物から液状媒体を除去することが好ましい。MA化合物の溶液およびMD化合物の溶液もしくは分散液の濃度は態様1と同様である。
セルロース系繊維とMA/MD化合物との混合物は、セルロース系繊維分散液に溶媒に溶解もしくは分散媒に分散したMA/MD化合物あるいは溶媒を用いずにMA/MD化合物を添加することで調製できる。当該混合物とゴム成分との混合物は第1の製造方法の工程(a1)と同様にして調製できる。この場合、工程(b2)を実施する前に混合物から液状媒体を除去することが好ましい。MA化合物の溶液もしくは分散液およびMD化合物の溶液もしくは分散液の濃度は態様1と同様である。
ゴム成分とMA化合物との混合物は、ゴム成分を分散媒に分散させた分散液または溶媒に溶解した溶液に、溶媒に溶解もしくは分散媒に分散したMA化合物あるいは溶媒を用いずにMA化合物を添加することで調製できる。セルロース系繊維とMD化合物との混合物は、セルロース系繊維分散液に溶媒に溶解もしくは分散媒に分散したMD化合物あるいは溶媒を用いずにMD化合物を添加することで調製できる。第1の製造方法の工程(a1)と同様にして2つの混合物をさらに混合できる。MA化合物とMD化合物を入れ替えた場合も同様である。工程(b2)を実施する前に混合物から液状媒体を除去することが好ましい。MA化合物の溶液もしくは分散液およびMD化合物の溶液もしくは分散液の濃度は態様1と同様である。
本態様では、ゴム成分、セルロース系繊維、MA/MD化合物を同時に混合する。混合は液体媒体存在下で行うことが好ましい。液体媒体は、ゴム成分の分散液または溶液、セルロースナノファイバー分散液、MA化合物溶液または分散液、あるいはMD化合物溶液または分散液に由来するものであってよい。
工程(b2)は第1の製造方法における工程(b1)と同様にして実施できる。ただし、MA/MD化合物への熱履歴の影響を考慮すると、工程(b2)における温度は工程(b1)における温度よりも低めに設定することが好ましい。具体的には150℃以下で加熱することが好ましく、120℃以下で加熱することがより好ましい。
工程(b2)で得たマスターバッチを混練りし、かつ架橋することでゴム組成物を形成できる。混練りおよび架橋については、第1の方法で述べたとおりである。
本発明のマスターバッチは、セルロース系繊維とゴム成分との密着性に優れるので、機械的特性に優れるゴム組成物を与える。ゴム組成物におけるセルロース系繊維の含有量は、ゴム成分100重量部に対して0.1〜100重量部であることが好ましい。引張強度の向上の観点からは、前記含有量はゴム成分100重量部に対して1重量部以上がより好ましく、2重量部以上がさらに好ましく、3重量部以上がよりさらに好ましい。当該量の上限は、50重量部以下がより好ましく、40重量部以下がさらに好ましく、30重量部以下がよりさらに好ましい。当該量により製造工程における加工性を保持することができる。
針葉樹由来の漂白済み未叩解クラフトパルプ(白色度85%)5.00g(絶乾)を、TEMPO(Sigma Aldrich社製)39mg(絶乾1gのセルロースに対し0.05mmol)と臭化ナトリウム514mg(絶乾1gのセルロースに対し1.0mmol)を溶解した水溶液500mLに加え、パルプが均一に分散するまで撹拌した。反応系に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を次亜塩素酸ナトリウムが5.5mmol/gになるように添加し、室温にて酸化反応を開始した。反応中は系内のpHが低下するが、3M水酸化ナトリウム水溶液を逐次添加し、pH10に調整した。次亜塩素酸ナトリウムが消費され系内のpHが変化しなくなった時点で反応を終了した。反応後の混合物をガラスフィルターで濾過してパルプ分離し、パルプを十分に水洗することで酸化されたパルプ(カルボキシル化セルロース)を得た。この時のパルプ収率は90%であり、酸化反応に要した時間は90分、カルボキシル基量は1.6mmol/gであった。反応混合物に水を加えて濃度を1.0重量%(w/v)に調整し、超高圧ホモジナイザー(20℃、150Mpa)で3回処理して、酸化セルロースナノファイバー分散液を得た。平均繊維径は3nm、アスペクト比は250であった。
<実施例1−1>
[混合工程a1]
前述のとおり得た酸化セルロースナノファイバーの固形分濃度1.04%(w/v)の水分散液673.1gと、ゴム成分として天然ゴムポリマー(商品名:商品名HA−LATEX、株式会社レヂテックス製、固形分濃度61.7%)56.7gを混合してゴム成分とセルロースナノファイバーとの重量比が100:20となるようにし、TKホモミキサー(8000rpm)で10分間撹拌した。この水性懸濁液を、70℃の加熱オーブン中で19時間乾燥して混合物を得た。
混合工程で得た乾燥後の混合物を、オーブン中、120℃にて30分加熱した。
前記天然ゴムポリマーを70℃の加熱オーブン中で19時間乾燥した。
加熱工程で得た混合物42gに、当該混合物のうち天然ゴムポリマー分の3重量倍の前記乾燥後の天然ゴムポリマーを加え、さらに硫黄4.9g、加硫促進剤(N−オキシジエチレン−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)0.98g、酸化亜鉛8.4g、ステアリン酸0.7g、レゾルシン0.88g、ヘキサメチレンテトラミン0.56gを添加し、オープンロール(関西ロール株式会社製)を用い、50℃で20分間混練して、マスターバッチのシートを得た。ゴム成分とセルロースナノファイバーとの重量比は100:5であり、ゴム成分とレゾルシンとの重量比は100:0.63であり、レゾルシンとヘキサメチレンテトラミンの重量比は100:63.6であった。
このシートを金型にはさみ、150℃で15分間プレス架橋することにより、厚さ約2mmのゴム組成物のシートを得た。これを所定の形状の試験片に裁断し、JIS K6251「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に従い、補強性の一つである引張特性を測定した。各々の数値が大きい程、ゴム組成物が良好に補強されており、ゴムの機械強度に優れることを示す。
前記加熱工程における加熱温度を150℃とした以外は、実施例1−1と同様にしてゴム組成物を製造し、評価した。
前記加熱工程を実施しなかった以外は、実施例1−1と同様にしてゴム組成物を製造し、評価した。
<実施例2−1>
[混合工程a2]
前述のとおり得た酸化セルロースナノファイバーの固形分濃度1.04%(w/v)の水分散液673.1gと、ゴム成分として天然ゴムポリマー(商品名:商品名HA−LATEX、株式会社レヂテックス製、固形分濃度61.7%)56.7gを混合してゴム成分とセルロースナノファイバーとの重量比が100:20となるようにし、さらに8.75gの10重量%レゾルシン水溶液および5.6gの10重量%ヘキサメチレンテトラミン水溶液を加え、TKホモミキサー(8000rpm)で10分間撹拌した。この水性懸濁液を、70℃の加熱オーブン中で19時間乾燥して混合物を得た。ゴム成分とレゾルシンおよびヘキサメチレンテトラミンの合計量との重量比は100:4.1であった。
混合工程で得た乾燥後の混合物を、オーブン中、120℃にて30分加熱した。
前記天然ゴムポリマーを70℃の加熱オーブン中で19時間乾燥した。
加熱工程で得た混合物43.4gに、当該混合物のうち天然ゴムポリマー分の3重量倍の乾燥した天然ゴムポリマーを加え、さらに硫黄4.9g、加硫促進剤(N−オキシジエチレン−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)0.98g、酸化亜鉛8.4g、ステアリン酸0.7gを加え、オープンロール(関西ロール株式会社製)を用い、50℃で20分間混練してマスターバッチのシートを得た。ゴム成分とセルロースナノファイバーとの重量比は100:5、ゴム成分とレゾルシンとの重量比は100:0.63であり、レゾルシンとヘキサメチレンテトラミンの重量比は100:63.6であった。
前記加熱工程における加熱温度を150℃とした以外は、実施例2−1と同様にしてゴム組成物を製造し、評価した。
前記加熱工程を実施しなかった以外は、実施例2−1と同様にしてゴム組成物を製造し、評価した。
前記天然ゴムポリマーを70℃の加熱オーブン中で19時間乾燥した。当該天然ゴムポリマー140gに、硫黄4.9g、加硫促進剤(N−オキシジエチレン−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)0.98g、酸化亜鉛8.4g、ステアリン酸0.7gを加え、オープンロール(関西ロール株式会社製)を用い、50℃で20分間混練して比較用マスターバッチのシートを得た。このシートを金型にはさみ、150℃で15分間プレス架橋することにより、厚さ約2mmの比較用ゴム組成物シートを得て、実施例1−1と同様にして評価した。
前述のとおり得た酸化セルロースナノファイバーの固形分濃度1.04%(w/v)(1重量%)水分散液673.1gと、ゴム成分として天然ゴムポリマー(商品名:商品名HA−LATEX、株式会社レヂテックス製、固形分濃度61.7%)56.7gを混合してゴム成分とセルロースナノファイバーとの重量比が100:20となるようにし、TKホモミキサー(8000rpm)で10分間撹拌した。この水性懸濁液を、70℃の加熱オーブン中で19時間乾燥して混合物を得た。
乾燥後の混合物42gに、当該混合物のうち天然ゴムポリマー分の3重量倍の乾燥した天然ゴムポリマーを加え、さらに硫黄4.9g、加硫促進剤(N−オキシジエチレン−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)0.98g、酸化亜鉛8.4g、ステアリン酸0.7gを加え、オープンロール(関西ロール株式会社製)を用い、50℃で20分間混練して、ゴム成分とセルロースナノファイバーとの重量比が100:5である比較用マスターバッチのシートを得た。比較例3と同様にして比較用ゴム組成物シートを得て、評価した。
これらの結果を表1に示す。
Claims (10)
- ゴム成分、セルロース系繊維、メチレンアクセプター化合物およびメチレンドナー化合物を含む、マスターバッチの製造方法であって、
(a1)ゴム成分とセルロース系繊維を混合して混合物を得る工程、
(b1)前記工程(a1)で得た混合物を、100〜300℃で5〜600分加熱する工程、および
(c1)前記工程(b1)で得た混合物と、メチレンアクセプター化合物およびメチレンドナー化合物とを混合する工程を含み、
前記セルロース系繊維が、カルボキシル化セルロースまたはカルボキシメチル化セルロースであり、
前記メチレンアクセプター化合物が、フェノール化合物、その誘導体、レゾルシン系樹脂、クレゾール系樹脂、またはフェノール樹脂であり、
前記メチレンドナー化合物が、ヘキサメチレンテトラミンまたはメラミン誘導体であり、
前記メチレンアクセプター化合物の含有量が、ゴム成分100重量%に対して1重量%以上であり、
前記メチレンドナー化合物の含有量が、メチレンアクセプター化合物100重量%に対して10重量%以上である、
マスターバッチの製造方法。 - ゴム成分、セルロース系繊維、メチレンアクセプター化合物およびメチレンドナー化合物を含む、マスターバッチの製造方法であって、
(a2)ゴム成分、セルロース系繊維、メチレンアクセプター化合物、およびメチレンドナー化合物を含む混合物を準備する工程、ならびに
(b2)前記工程(a2)で得た混合物を、100〜300℃で5〜600分加熱する工程を含み、
前記セルロース系繊維が、カルボキシル化セルロースまたはカルボキシメチル化セルロースであり、
前記メチレンアクセプター化合物が、フェノール化合物、その誘導体、レゾルシン系樹脂、クレゾール系樹脂、またはフェノール樹脂であり、
前記メチレンドナー化合物が、ヘキサメチレンテトラミンまたはメラミン誘導体であり、
前記メチレンアクセプター化合物の含有量が、ゴム成分100重量%に対して1重量%以上であり、
前記メチレンドナー化合物の含有量が、メチレンアクセプター化合物100重量%に対して10重量%以上である、
マスターバッチの製造方法。 - 前記工程(a1)の混合物が、少なくとも前記ゴム成分の分散液または溶液、あるいは
前記セルロース系繊維の分散液由来の分散媒または溶媒を含み、
前記工程(b1)の前に、前記ゴム成分の分散液または溶液、あるいは前記セルロース系繊維の分散液由来の分散媒または溶媒を除去する工程をさらに含む、請求項1に記載の製造方法。 - 前記工程(a2)の混合物が、少なくとも前記ゴム成分の分散液または溶液、前記セルロース系繊維の分散液、あるいはメチレンアクセプター化合物またはメチレンドナー化合物の分散液または溶液に由来する分散媒または溶媒を含み、
前記工程(b2)の前に、前記ゴム成分の分散液または溶液、前記セルロース系繊維の分散液、あるいはメチレンアクセプター化合物またはメチレンドナー化合物の分散液または溶液に由来する分散媒または溶媒を除去する工程をさらに含む、請求項2に記載の製造方法。 - 前記メチレンアクセプター化合物の含有量が、ゴム成分100重量%に対して50重量%以下であり、
前記メチレンドナー化合物の含有量が、メチレンアクセプター化合物100重量%に対して100重量%以下である、請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法。 - 前記セルロース系繊維の長さ加重平均繊維長が50〜2000nm、長さ加重平均繊維径が2〜500nmである、請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
- 前記ゴム成分が、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)ポリマーまたは天然ゴム(NR)ポリマーを含む、請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法。
- 前記メチレンアクセプター化合物が、レゾルシン、レゾルシン誘導体、レゾルシン系樹脂、およびこれらの組合せからなる群より選択される、請求項1〜7のいずれかに記載の製造方法。
- 前記メチレンドナー化合物が、ヘキサメチレンテトラミンである、請求項1〜8のいずれかに記載の製造方法。
- 請求項1〜9に記載の方法でマスターバッチを調製する工程、および
当該マスターバッチを架橋する工程を含む、ゴム組成物の製造方法。
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