JP2008274065A - Method for dispersing pulp and pulp-compounded rubber composition - Google Patents

Method for dispersing pulp and pulp-compounded rubber composition Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for dispersing pulp in a rubber so as to improve dispersibility of pulp to a rubber composition which pulp comprises a cellulose fiber obtained from a plant, and to provide a pulp-compounded rubber composition by using the method. <P>SOLUTION: The method for dispersing pulp comprising a cellulose fiber obtained from a plant into a rubber composition is provided, which method comprises putting the pulp comprising the cellulose fiber into a dispersion, starring, dehydrating and drying the obtained, and compounding the dried in the rubber, wherein the dispersion is prepared by putting in water, 0.5-15 wt.% water-soluble compound represented by polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyacrylic acid, polyaclylamide, polyethylene imine, an epoxy resin, polyvinylpyrrolidone or the like. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、木材、藁、バガス、笹、葦などより得られたセルロール繊維からなるパルプを短繊維としてゴム組成物中に混入する場合の分散性の改善に関するものであり、ゴム中へのパルプの分散方法とその方法を用いたパルプ配合ゴム組成物に係る。   The present invention relates to an improvement in dispersibility when pulp made of cellulose fiber obtained from wood, straw, bagasse, straw, firewood, etc. is mixed into a rubber composition as short fiber, and pulp into rubber And a pulp compound rubber composition using the method.

近年、ゴム工業分野で部品の高機能、高性能化に伴って、厳しい使用環境にも耐えうるゴム製品が望まれている。ゴム製品は、原料ゴムの選定及び配合剤等の組み合わせによりその特性が定まるが、補強性、耐摩耗性等を改善する目的で短繊維を配合することが一般的になっている。   In recent years, rubber products that can withstand harsh usage environments have been desired as the performance and performance of parts have increased in the rubber industry. The properties of rubber products are determined by the selection of raw rubber and the combination of compounding agents, but short fibers are generally blended for the purpose of improving reinforcement, wear resistance and the like.

例えば自動車部品に用いられるゴム製品の中に動力伝動用ベルトがあり、自動車のエアーコンプレッサーやオルタネータ等の補機駆動の動力伝達に広く利用されている。ベルトの種類を挙げればローエッジベルトのV芯ゴムやVリブドベルトのリブゴムとして、短繊維が配合されたゴムが用いられている。Vリブドベルトでは、リブ部に綿、ナイロン、ビニロン、レーヨン、アラミド繊維などの短繊維群をベルト幅への配向性を保って埋設することにより、ベルトの摩擦伝動部の耐側圧性高め、更に埋設した短繊維の一部を積極的に摩擦伝動部の両側壁面に露出させることによって、耐摩耗性を向上させている。   For example, rubber products used for automobile parts include power transmission belts, which are widely used for power transmission of auxiliary equipment such as air compressors and alternators for automobiles. If the kind of belt is mentioned, the rubber | gum with which the short fiber was mix | blended will be used as V core rubber of a low edge belt, or rib rubber of a V ribbed belt. In V-ribbed belts, short fibers such as cotton, nylon, vinylon, rayon, and aramid fibers are embedded in the rib part while maintaining the orientation to the belt width, thereby increasing the lateral pressure resistance of the belt friction transmission part and further embedding. The wear resistance is improved by exposing a part of the short fibers to both side walls of the friction transmission part.

更に、埋設した短繊維の一部をベルト側面に意図的に突出させることによって、リブ部の摩擦性能及び粘着による発音の抑止効果を狙った伝動ベルトも提案されている。   Furthermore, a transmission belt has also been proposed that aims at the rib frictional performance and the effect of suppressing sound generation due to adhesion by intentionally projecting a portion of the embedded short fibers to the side of the belt.

また、上記ベルトの効果をさらによいものとするために摩擦伝動部の両側壁面に突出させる短繊維として、とくにアラミド繊維を用いることにより、アラミド繊維特有の耐摩擦性によりベルト自体の耐久性の向上を意図した伝動ベルトが、例えば特許文献1に開示されている。   In addition, in order to further improve the effect of the belt, by using an aramid fiber as a short fiber protruding from both side walls of the friction transmission part, the durability of the belt itself is improved due to the friction resistance unique to the aramid fiber. For example, Patent Document 1 discloses a transmission belt intended for the above.

特開平1−164839号公報Japanese Patent Laid-Open No. 1-164839

アラミド繊維やナイロン繊維を代表とする短繊維を配合することにより、ゴム組成物の物性を向上させることができ、高性能なゴム製品を得ることができる。しかし、最近になって石油資源の枯渇の問題や廃棄物による自然への影響等の環境上の問題から、世間では石油を原料とした合成繊維ではなく天然繊維を用いるといった試みがなされている。ゴム中に配合する短繊維を天然繊維としてもゴム物性としては向上させることができるが、木材パルプ、コットンリンター、麻、稲、木材、藁、竹、バガス、笹や葦などの植物素材から得られるセルロース繊維からなるパルプは繊維が複雑に絡み合った状態であり、ゴム中に配合して混練りした場合、これらのパルプがゴム中で固まりになってしまうという問題があった。このような撚りがかかっていたりして複雑に絡み合った繊維は、糸自体を解いて単糸にしてやる必要があり、こうしてやらないと分散性にかけて、ゴム中で短繊維が固まりになって分散不良となることがあった。   By blending short fibers such as aramid fiber and nylon fiber, the physical properties of the rubber composition can be improved, and a high-performance rubber product can be obtained. However, recently, due to environmental problems such as the depletion of petroleum resources and the effects of waste on nature, attempts have been made to use natural fibers instead of synthetic fibers made from petroleum. Although the short fiber mixed in rubber can be improved as a natural fiber, it can be obtained from plant materials such as wood pulp, cotton linter, hemp, rice, wood, firewood, bamboo, bagasse, firewood and firewood. The pulp made of cellulose fibers is in a state where the fibers are intertwined in a complicated manner, and there has been a problem that when these are mixed in a rubber and kneaded, these pulps become agglomerated in the rubber. Fibers that are twisted or intricately intertwined must be unwound and made into single yarns. Otherwise, dispersibility will occur and the short fibers will harden in the rubber, resulting in poor dispersion. There was sometimes.

ゴム中に短繊維の塊があるとその塊が核となって亀裂が早期に発生し、早期に寿命を迎えてしまうといった問題もあった。   If there is a lump of short fibers in the rubber, the lump becomes a nucleus and cracks occur at an early stage, leading to a problem of reaching an early life.

そこで、本発明はこのような問題を解決し、上記のようなセルロール繊維からなるパルプにおけるゴム組成物中への分散性を改善し、例えばベルトとした場合に走行後のクラックが発生する時間を延長してベルト寿命を延ばすことができるパルプのゴムへの分散方法の提供を目的とする。   Therefore, the present invention solves such problems, improves the dispersibility of the pulp made of cellulose fibers in the rubber composition, and, for example, when a belt is used, the time for generating cracks after running is reduced. An object of the present invention is to provide a method for dispersing pulp into rubber that can be extended to extend the life of the belt.

上記のような目的を達成するために本発明の請求項1では、ゴム組成物中に植物より得られたセルロール繊維からなるパルプを分散させる方法において、水に可溶な化合物を0.5〜15wt%の割合で水中に分散させた分散液にセルロール繊維からなるパルプを投入して撹拌し、その後脱水乾燥させたものをゴム中に配合分散させてなることを特徴とする。   In order to achieve the above object, in claim 1 of the present invention, in the method of dispersing pulp made of cellulose fiber obtained from a plant in a rubber composition, a compound soluble in water is added in an amount of 0.5 to It is characterized in that a pulp made of cellulose fiber is added to a dispersion liquid dispersed in water at a rate of 15 wt%, stirred, and then dehydrated and dried to be mixed and dispersed in rubber.

請求項2では、水に可溶な化合物が、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、エポキシ化合物、ポリビニルピロリドンの中から選ばれてなる少なくとも一種の化合物である請求項1記載の短繊維の分散方法としている。   In claim 2, the water-soluble compound is at least one compound selected from polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyacrylic acid, polyacrylamide, polyethyleneimine, epoxy compound, and polyvinylpyrrolidone. The short fiber dispersion method is described.

請求項3では、ゴム組成物中に植物より得られたセルロール繊維からなるパルプを分散させたパルプ配合ゴム組成物において、水に可溶な化合物を0.5〜15wt%の割合で水中に分散させた分散液にセルロール繊維からなるパルプを投入して撹拌し、その後脱水乾燥させたものをゴム中に配合分散させてなることを特徴とする。   In Claim 3, in the pulp compound rubber composition in which the pulp composed of cellulose fiber obtained from plants is dispersed in the rubber composition, a water-soluble compound is dispersed in water at a ratio of 0.5 to 15 wt%. It is characterized in that pulp made of cellulose fiber is added to the dispersed liquid, stirred, and then dehydrated and dried to be mixed and dispersed in rubber.

請求項4では、水に可溶な化合物が、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、エポキシ化合物、ポリビニルピロリドンの中から選ばれてなる少なくとも一種の化合物である請求項3記載のパルプ配合ゴム組成物としている。   In claim 4, the water-soluble compound is at least one compound selected from polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyacrylic acid, polyacrylamide, polyethyleneimine, epoxy compound, and polyvinylpyrrolidone. It is set as the pulp compounded rubber composition of description.

請求項1によると、植物より得られたセルロールからなるパルプを水に可溶な化合物を0.5〜15wt%の割合で水中に分散させた分散液で処理するという過程を経てゴム中に投入して混練りするものであり、絡み合ったパルプが前記分散液の作用により解かれて分散し、それを乾燥させたものをゴム中に配合することによって、セルロール繊維からなるパルプがゴム中に均質に分散することができ、ゴム組成物の物性を向上させることができる。   According to claim 1, pulp made of cellulose obtained from plants is put into rubber through a process of treating with a dispersion in which a compound soluble in water is dispersed in water at a ratio of 0.5 to 15 wt%. The entangled pulp is unwound and dispersed by the action of the dispersion liquid, and the dried pulp is blended in the rubber so that the pulp made of cellulose fibers is homogeneous in the rubber. The physical properties of the rubber composition can be improved.

請求項2によると、水に可溶な化合物としてポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、エポキシ化合物、ポリビニルピロリドンを挙げており、よりパルプの分散性のよりゴム組成物を得ることができる。   According to claim 2, polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyacrylic acid, polyacrylamide, polyethyleneimine, epoxy compound, and polyvinylpyrrolidone are cited as water-soluble compounds, and a rubber composition with more pulp dispersibility is cited. Obtainable.

請求項3によると、請求項1と同様に植物より得られたセルロールからなるパルプを水に可溶な化合物を0.5〜15wt%の割合で水中に分散させた分散液で処理するという過程を経てゴム中に投入して混練りするものであり、絡み合ったパルプが前記分散液の作用により解かれて分散し、それを乾燥させたものをゴム中に配合することによって、セルロール繊維からなるパルプがゴム中に均質に分散することができ、ゴム組成物の物性を向上させることができる。   According to claim 3, the process of treating the pulp made of cellulose obtained from plants in the same manner as in claim 1 with a dispersion in which a compound soluble in water is dispersed in water at a ratio of 0.5 to 15 wt%. The kneaded pulp is kneaded through kneading, and the entangled pulp is unwound and dispersed by the action of the dispersion, and the dried pulp is blended into the rubber to form a cellulose fiber. The pulp can be uniformly dispersed in the rubber, and the physical properties of the rubber composition can be improved.

請求項4によると、請求項2と同様に水に可溶な化合物としてポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、エポキシ化合物、ポリビニルピロリドンを挙げており、よりパルプの分散性のよりゴム組成物を得ることができる。   According to claim 4, as in the case of claim 2, polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyacrylic acid, polyacrylamide, polyethyleneimine, epoxy compound, and polyvinylpyrrolidone are cited as water-soluble compounds, and the dispersibility of pulp is further increased. Thus, a rubber composition can be obtained.

本発明では、ゴム中に植物より得られるセルロース繊維からなるパルプを均質に分散させて良好な物性のパルプ配合ゴム組成物を得るために、パルプの分散方法として水に通うな化合物を0.5〜15wt%の割合で水中に分散させた分散液に少なくとも短繊維を含むパルプを投入して撹拌し、その後脱水乾燥させたものをゴム中に配合分散させるセルロース繊維からなるパルプの分散方法であり、更にはそのようにして得られたパルプ分散ゴム組成物である。   In the present invention, in order to obtain a pulp-containing rubber composition having good physical properties by uniformly dispersing pulp composed of cellulose fibers obtained from plants in rubber, 0.5 μm of a compound that can pass through water is used as a pulp dispersion method. A pulp dispersion method comprising cellulose fibers in which a pulp containing at least short fibers is added to a dispersion dispersed in water at a ratio of ˜15 wt% and stirred, and then dehydrated and dried is compounded and dispersed in rubber. Furthermore, it is a pulp-dispersed rubber composition thus obtained.

植物より得られたセルロース繊維からなるパルプは繊維同士が複雑に絡み合っていることから単にゴム中に投入して混練りしただけでは分散性が悪く、ゴム中でパルプが塊となってしまい分散不良になることがあったが、パルプに本発明の処理を行うことによってゴムへの分散がよくなりセルロース繊維からなるパルプを全体に均質に分散したゴム組成物を得ることができる。   Pulp made of cellulose fibers obtained from plants is intricately entangled with each other, so dispersibility is poor by simply putting it in rubber and kneading it, and the pulp becomes a lump in the rubber and poorly dispersed However, by subjecting the pulp to the treatment of the present invention, the dispersion into the rubber is improved, and a rubber composition in which the pulp composed of cellulose fibers is uniformly dispersed throughout can be obtained.

本発明で使用するポリマーとしては、天然ゴム(NR)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、硫黄変性または非硫黄変性のクロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリル・ブタジエンゴム(NBR)、水素化ニトリルゴム(HNBR)、エチレン・プロピレン・ジエンモノマー(EPDM)、あるいはオレフィン系、エステル系、ウレタン系の熱可塑性エラストマー等を挙げることができる。   Examples of polymers used in the present invention include natural rubber (NR), styrene-butadiene rubber (SBR), sulfur-modified or non-sulfur-modified chloroprene rubber (CR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), and hydrogenated nitrile rubber (HNBR). ), Ethylene / propylene / diene monomer (EPDM), olefin-based, ester-based, and urethane-based thermoplastic elastomers.

また、本発明で用いる植物より得られたセルロース繊維の例としては、木材、藁、竹、バガス、笹や葦などの植物繊維を挙げることができる。昨今、石油資源の枯渇の問題が注目されている中でアラミド繊維やポリアミド繊維、ポリエステル繊維等の代用としてこれらの繊維をゴム中にパルプとして配合するものである。   Moreover, as an example of the cellulose fiber obtained from the plant used by this invention, plant fibers, such as a timber, firewood, bamboo, bagasse, firewood, and firewood, can be mentioned. Recently, the problem of depletion of petroleum resources is attracting attention, and these fibers are blended as pulp in rubber as a substitute for aramid fibers, polyamide fibers, polyester fibers and the like.

本発明では前記植物より得られたセルロース繊維からなるパルプを処理するための分散液として、水に可溶な化合物を0.5〜15wt%の割合で水中に分散させた分散液を用いる。ここでいう水に可溶な化合物の例としては、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、エポキシ化合物、ポリビニルピロリドン(PVP)を挙げることができ、これらの中から選ばれてなる少なくとも1種の化合物を水中に分散させて、乳濁液もしくは縣濁液としたものをパルプの処理液として使用する。これらの化合物がセルロース繊維からなるパルプの表面に付着することによって短繊維同士の絡み合いが解けてばらばらになり、ゴム中に配合したときに全体に均質にパルプを分散することができるものである。   In this invention, the dispersion liquid which disperse | distributed the compound soluble in water in the water in the ratio of 0.5-15 wt% is used as a dispersion liquid for processing the pulp which consists of the cellulose fiber obtained from the said plant. Examples of the water-soluble compound herein include polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene oxide (PEO), polyacrylic acid, polyacrylamide, polyethyleneimine, epoxy compound, and polyvinylpyrrolidone (PVP). At least one compound selected from these is dispersed in water, and an emulsion or suspension is used as a pulp treatment liquid. When these compounds adhere to the surface of the pulp made of cellulose fibers, the entanglements between the short fibers are released and become loose, and when mixed in rubber, the pulp can be uniformly dispersed throughout.

水に可溶な化合物の水中に分散している量が、0.5wt%未満であるとセルロース繊維からなるパルプのゴム中での分散が悪くなってしまい、15wt%を超えるとゴムに対するなじみが悪くなるので好ましくない。   If the amount of the water-soluble compound dispersed in water is less than 0.5 wt%, the dispersion of pulp made of cellulose fibers in the rubber becomes poor, and if it exceeds 15 wt%, the rubber is familiar. Since it gets worse, it is not preferable.

次に、本発明の実施例と本発明の範囲から外れた比較例のゴム組成物を作成して、ゴム中へのパルプの分散状況を比較した。   Next, the rubber composition of the Example of this invention and the comparative example which remove | deviated from the range of this invention was created, and the dispersion | distribution condition of the pulp in rubber | gum was compared.

(実施例1)
実施例1として、ポリエチレンオキシドを5wt%の割合で水中に分散させた分散液中に広葉樹の木材パルプを投入して15分間撹拌し、ろ過して乾燥機で乾燥させた。エチレン・プロピレン・ジエンモノマー100質量部に対して前記で得られたパルプを10質量部の割合で配合し、オープンロールで混練した後に1.0mm厚みのシートとした。シートを観察してパルプの分散状態を確認した。その結果を表1に示す。
Example 1
As Example 1, hardwood wood pulp was put into a dispersion in which polyethylene oxide was dispersed in water at a rate of 5 wt%, stirred for 15 minutes, filtered and dried in a dryer. The pulp obtained above with respect to 100 parts by mass of ethylene / propylene / diene monomer was blended at a ratio of 10 parts by mass and kneaded with an open roll to obtain a 1.0 mm thick sheet. The sheet was observed to confirm the dispersion state of the pulp. The results are shown in Table 1.

(実施例2)
実施例1として、ポリエチレンオキシドを20wt%の割合で水中に分散させた分散液中に広葉樹の木材パルプを投入して15分間撹拌し、ろ過して乾燥機で乾燥させた。エチレン・プロピレン・ジエンモノマー100質量部に対して前記で得られたパルプを10質量部の割合で配合し、オープンロールで混練した後に1.0mm厚みのシートとした。シートを観察してパルプの分散状態を確認した。その結果を表1に示す。
(Example 2)
As Example 1, hardwood wood pulp was put into a dispersion in which polyethylene oxide was dispersed in water at a rate of 20 wt%, stirred for 15 minutes, filtered, and dried with a dryer. The pulp obtained above with respect to 100 parts by mass of ethylene / propylene / diene monomer was blended at a ratio of 10 parts by mass and kneaded with an open roll to obtain a 1.0 mm thick sheet. The sheet was observed to confirm the dispersion state of the pulp. The results are shown in Table 1.

(比較例1)
比較例1として、広葉樹の木材パルプを、そのままエチレン・プロピレン・ジエンモノマー100質量部に対して10質量部の割合で配合し、オープンロールで混入して1.0mm厚みのシートとした。シートを観察してパルプの分散状態を確認した。
(Comparative Example 1)
As Comparative Example 1, hardwood wood pulp was directly blended at a ratio of 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of ethylene / propylene / diene monomer, and mixed with an open roll to obtain a 1.0 mm thick sheet. The sheet was observed to confirm the dispersion state of the pulp.

Figure 2008274065
Figure 2008274065

表1の結果からわかるように水に可溶な化合物としてポリエチレンオキシドを分散させた分散液にて処理を行ったパルプを配合した実施例1のゴム組成物は、ゴム中のパルプの分散も良好であるという結果が出ている。実施例2はポリエチレンオキシドの割合が20wt%と好ましい範囲を超えて多くなっていることにより、分散状態が多少悪くなっているものと考えられる。また、全く処理を行わずにゴムに配合した比較例では分散状態が悪いという結果になっている。   As can be seen from the results in Table 1, the rubber composition of Example 1 in which pulp treated with a dispersion in which polyethylene oxide was dispersed as a water-soluble compound was blended had good dispersion of pulp in rubber. The result is that. In Example 2, it is considered that the dispersion state is somewhat deteriorated because the ratio of polyethylene oxide is 20 wt%, which exceeds the preferable range. Moreover, the comparative example which mix | blended with rubber | gum without performing any treatment has a result that a dispersed state is bad.

自動車用や一般産業用のゴム製品に適用することができる、石油資源を使用しない環境負荷の少ない天然の繊維材料であるパルプを分散よく配合したゴム組成物を提供することができる。   It is possible to provide a rubber composition that can be applied to rubber products for automobiles and general industries, and is a dispersion-blended blend of pulp, which is a natural fiber material that does not use petroleum resources and has a low environmental load.

Claims (4)

ゴム組成物中に植物より得られたセルロール繊維からなるパルプを分散させる方法において、水に可溶な化合物を0.5〜15wt%の割合で水中に分散させた分散液にセルロール繊維からなるパルプを投入して撹拌し、その後脱水乾燥させたものをゴム中に配合分散させてなることを特徴とするパルプの分散方法。   In a method for dispersing pulp made of cellulose fiber obtained from a plant in a rubber composition, pulp made of cellulose fiber in a dispersion in which a water-soluble compound is dispersed in water at a ratio of 0.5 to 15 wt% A method of dispersing pulp, characterized in that a mixture obtained by stirring and dehydrating and drying is blended and dispersed in rubber. 水に可溶な化合物が、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、エポキシ化合物、ポリビニルピロリドンの中から選ばれてなる少なくとも一種の化合物である請求項1記載のパルプの分散方法。   The pulp dispersion according to claim 1, wherein the water-soluble compound is at least one compound selected from polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyacrylic acid, polyacrylamide, polyethyleneimine, epoxy compound, and polyvinylpyrrolidone. Method. ゴム組成物中に植物より得られたセルロール繊維からなるパルプを分散させたパルプ配合ゴム組成物において、水に可溶な化合物を0.5〜15wt%の割合で水中に分散させた分散液にセルロール繊維からなるパルプを投入して撹拌し、その後脱水乾燥させたものをゴム中に配合分散させてなることを特徴とするパルプ配合ゴム組成物。   In a pulp-containing rubber composition in which pulp composed of cellulose fibers obtained from plants is dispersed in a rubber composition, a dispersion in which a water-soluble compound is dispersed in water at a ratio of 0.5 to 15 wt% A pulp-blended rubber composition obtained by adding and stirring pulp made of cellulose fibers and then dehydrating and drying the mixture in rubber. 水に可溶な化合物が、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、エポキシ化合物、ポリビニルピロリドンの中から選ばれてなる少なくとも一種の化合物である請求項3記載のパルプ配合ゴム組成物。   The pulp-containing rubber according to claim 3, wherein the water-soluble compound is at least one compound selected from polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyacrylic acid, polyacrylamide, polyethyleneimine, epoxy compound, and polyvinylpyrrolidone. Composition.
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