JP7215672B2 - ゴムマスターバッチおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
(1)ジエン系ゴム100質量部に対して、カルボキシ基を0.5~3.0mmol/g含有する酸化セルロースナノファイバーを1~50質量部、好ましくは1~30質量部含むゴムマスターバッチであって、24時間トルエンに浸漬することを3回繰り返して可溶分を除去し、パルスNMR測定により、30℃においてsolid echo法で測定される緩和時間T2成分を3種類に分離した際の中間成分の緩和時間T2mが50~100μsである、ゴムマスターバッチ。
(2)緩和時間T2成分を、ワイブル係数として緩和時間の長い方から1~1.6、1.2~2、1.5~2を用いて3種類に分離する、(1)に記載のゴムマスターバッチ。
(3)前記ジエン系ゴムがスチレン-ブタジエン共重合体ゴムである、(1)または(2)に記載のゴムマスターバッチ。
(4)ジエン系ゴム100質量部に対して、カルボキシ基を0.5~3.0mmol/g含有する酸化セルロースナノファイバーを1~50質量部、好ましくは1~30質量部含み、固形分濃度(乾燥ゴム分)が60質量%以下である原料分散液を、周波数250~1200Hzおよび温度40~140℃の条件下において、パルス乾燥機によりパルス乾燥させる工程を含む、ゴムマスターバッチの製造方法。
本発明は、ジエン系ゴム100質量部に対して、カルボキシ基を0.5~3.0mmol/g含有する酸化セルロースナノファイバーを1~50質量部含むゴムマスターバッチであって、24時間トルエンに浸漬することを3回繰り返して可溶分を除去し、パルスNMR測定により、30℃においてsolid echo法で測定される緩和時間T2成分を3種類に分離した際の中間成分の緩和時間T2mが50~100μsであるゴムマスターバッチ、およびその製造方法である。
まず、乾燥質量を精秤したセルロース試料から0.5~1質量%スラリーを調製し、0.1Mの塩酸水溶液によってpHを約2.5とした後、0.05Mの水酸化ナトリウム水溶液を滴下して電気伝導度測定を行う。測定はpHが約11になるまで続ける。電気伝導度の変化が緩やかな弱酸の中和段階において消費された水酸化ナトリウム量(V)から、下記式を用いてカルボキシ基含有量を決定する。
カルボキシ基含有量(mmol/g)=V(ml)×0.05/セルロース試料の乾燥質量(g)
24時間トルエンに浸漬することを3回繰り返して可溶分を除去したゴムマスターバッチの試験サンプルを直径9mmのNMR管に注入し、パルスNMR装置JNM-MU25(日本電子社製)を用いて、solid echo法にて30℃下のスピン-スピン緩和時間(T2)を求める。T2を測定する際の条件は、ゴム量が0.3g以上あれば積算回数は1000~10000の間が好ましく、積算回数が1000以下の場合は測定精度が低くなる可能性がある。そして、得られた信号の減衰曲線をワイブル係数(W)を用いて下記数1に示す数式(1)でカーブフィティングすることで3成分に分離するが、緩和時間T2の長いほうから、それぞれ1~1.6(W1)、1.2~2(W2)、1.5~2(W3)のワイブル係数(但し、W1≦W2≦W3)を用いて分離するのが好適である。なお、異なる3つのワイブル係数(W1<W2<W3)を用いて3成分に分離するのがより好ましい。以上により、それぞれの成分に関して、緩和時間と水素原子の組成を求めることが出来る。酸化セルロースナノファイバー配合ゴムマスターバッチの場合、30℃において、緩和時間が最も短いものは酸化セルロースナノファイバーの結晶由来の水素原子に起因するものと考えられ、中間成分の緩和時間T2mが酸化セルロースナノファイバーと結合しているゴム分子に起因するものであると考えられる。
具体的には、天然ゴム(NR;SIME DARBY PLANTATION SDN BHD製,HYTEX HA)あるいはスチレン・ブタジエンゴム(SBR;日本ゼオン社製,NIPOL SBR 1502、重量平均分子量5.0×105)のゴムラテックスに、充填剤(フィラー)としてカルボキシ基を1.5mmol/g含有する酸化セルロースナノファイバー(CNF;日本製紙社製,Cellenpoa)あるいはシリカ粒子(Solvay社製,Zeosil 1165)を、前記NRまたはSNR100質量部に対する割合(phr:per hundred rubber)として下記表1に示す量混合分散して、固形分濃度(乾燥ゴム分)が60質量%以下であるスラリー状態の原料分散液(実施例1~2および比較例1~5)を取得した。
具体的には、各ゴムマスターバッチと加硫系成分を除く成分(酸化亜鉛(ZnO、正同化学工業社製)、およびステアリン酸(日油社製))を下記表2に示す配合量(質量部)で、混合温度160℃の条件において接線式ミキサーにより3分30秒間混錬して各混合物を得た。次に、この各混合物に加硫系成分(硫黄(四国化成工業社製,ミュークロン OT-20)および加硫促進剤(大内新興化学工業社製,ノクセラーNS-P)を加え、混合温度100℃の条件においてオープンロールにより混錬し、これを所定の金型中において160℃15分間プレス加硫して、加硫ゴム試験片に調製した実施例1~2および比較例1~4のゴム組成物を得た。
測定装置:偏光顕微鏡(ECLIPSE LV100N POL、ニコンインスツルメンツ社製)
観察条件:倍率200倍
Claims (4)
- ジエン系ゴム100質量部に対して、カルボキシ基を1.0~2.0mmol/g含有する酸化セルロースナノファイバーを5~30質量部含むゴムマスターバッチであって、24時間トルエンに浸漬することを3回繰り返して可溶分を除去し、パルスNMR測定により、30℃においてsolid echo法で測定される緩和時間T2成分を3種類に分離した際の中間成分の緩和時間T2mが50~100μsである、ゴムマスターバッチ。
- 前記緩和時間T2成分を、ワイブル係数として緩和時間の長い方から1~1.6、1.2~2、1.5~2を用いて3種類に分離する、請求項1に記載のゴムマスターバッチ。
- 前記ジエン系ゴムがスチレン-ブタジエン共重合体ゴムである、請求項1または2に記載のゴムマスターバッチ。
- ジエン系ゴム100質量部に対して、カルボキシ基を1.0~2.0mmol/g含有する酸化セルロースナノファイバーを5~30質量部含み、固形分濃度(乾燥ゴム分)が60質量%以下である原料分散液を、周波数250~1200Hzおよび温度40~140℃の条件下において、パルス乾燥機によりパルス乾燥させる工程を含む、ゴムマスターバッチの製造方法。
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