JPH11293040A - ゴム用加工助剤及びそれを添加したゴム組成物、並びにゴム組成物の製造方法 - Google Patents
ゴム用加工助剤及びそれを添加したゴム組成物、並びにゴム組成物の製造方法Info
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- JPH11293040A JPH11293040A JP10108712A JP10871298A JPH11293040A JP H11293040 A JPH11293040 A JP H11293040A JP 10108712 A JP10108712 A JP 10108712A JP 10871298 A JP10871298 A JP 10871298A JP H11293040 A JPH11293040 A JP H11293040A
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Abstract
特性及び加工性を改良するえうえで有用なゴム用加工助
剤及びそれを添加したゴム組成物を提供する。また、特
定の加工助剤成分を添加し、ゴム組成物を製造する方法
を提供する。 【解決手段】 ひまし油を加水分解して得られる脂肪酸
及びその誘導体と、アミンとを混合してなるゴム用加工
助剤を得る。脂肪酸の誘導体として、ひまし油の主成分
であり、ヒドロキシ酸であるシリノール酸を使用するこ
とが好ましい。アミンとしては、脂肪酸等とアミン塩を
形成し得るものを用いることができ、特に、第一級モノ
アミンが好ましい。この加工助剤は、多孔質体、特に、
シリカに吸着させて粉体として使用することができる。
粉体であれば、冬季等、低温時にも凝固することがな
く、取り扱い易い。尚、この加工助剤は、天然ゴム、ス
チレン・ブタジエンゴム等、各種のゴム成分に添加して
使用することができる。
Description
合されたゴム組成物の練り特性及び加工性を改良するう
えで有用なゴム用加工助剤及びそれを添加したゴム組成
物に関する。また、本発明は、ゴム組成物の調製工程に
おいて、ゴム成分に、特定のゴム用加工助剤成分を添加
し、ゴム組成物を製造する方法に関する。本発明のゴム
用加工助剤は、特に、シリカを分散させる作用に優れ、
この加工助剤を使用すれば、粘度が低く、加硫速度の大
きい、加工性に優れたゴム組成物を得ることができる。
本発明のゴム組成物は、各種の用途において使用するこ
とができるが、特に、自動車、自転車等の空気入りタイ
ヤのトレッド、サイドなどとして用いることができる。
また、カーボンブラックを必須の配合剤としていないた
め、黒色以外の所望の色調を有するゴム成形品とするこ
とができる。
塑性を高め、各種助剤の均一な分散を促進し、圧延、押
出、型成形などの加工性を改良するため、混練工程にお
いて、可塑剤、軟化剤等の加工助剤が添加される。一般
に、可塑剤としては、脂肪酸エステル等が使用され、軟
化剤としては、ラウリン酸、ステアリン酸等の高級脂肪
酸及びプロセスオイルなどが用いられている。この軟化
剤は、特に、カーボンブラック等の無機充填剤を分散さ
せる優れた作用を有する。
工助剤として用いられているが、この工程における練り
特性の良否は、ゴム成形品の物性、外観等に大きな影響
を及ぼす。しかも、通常、加工助剤の添加量は少量であ
り、品質のよい成形品を得るためには、正確な計量等、
厳しい工程管理を要する。そのため、加工助剤は、一般
に、マスターバッチ法によって調製され、添加されてお
り、また、各種添加剤の添加順序の検討、練り状態に応
じた混練条件の微妙な調整等も行われている。
改良するため、シリカが配合されるようになったが、こ
のシリカは凝集性が強く、ゴム成分等、組成物の他の成
分との分散性及び相溶性に劣り、均一に分散させること
は容易ではない。そして、この凝集による分散不良のた
めゴム組成物の粘度が上昇し、加工性が低下するとの問
題がある。また、シリカの表面は酸性であって、加硫促
進剤である塩基性物質を吸着するため、加硫が阻害さ
れ、加硫ゴムの物性が低下する等の問題もある。
の問題を解決するものであり、特定の脂肪酸及びその誘
導体と、アミンとを混合してなるゴム用加工助剤、特
に、形成されるアミン塩からなる加工助剤及びそれを添
加したゴム組成物を提供することを目的とする。また、
本発明は、ゴム組成物を調製する工程において、特定の
脂肪酸及びその誘導体と、アミンとを添加し、加工助剤
として作用させてゴム組成物を製造する方法を提供する
ことを目的とする。本発明のゴム用加工助剤を使用すれ
ば、或いは本発明のゴム組成物の製造方法によれば、特
に、シリカが配合された場合であっても、このシリカを
容易に分散させることができ、優れた練り特性及び加工
性等を有するゴム組成物を得ることができる。
剤は、ひまし油を加水分解して得られる脂肪酸及びその
誘導体と、アミンとを混合してなることを特徴とする。
また、第10発明のゴム組成物は、請求項1乃至9のう
ちのいずれか1項に記載のゴム用加工助剤を含有するゴ
ム組成物であって、ゴムを100重量部とした場合に、
上記ゴム用加工助剤が0.5〜5重量部であることを特
徴とする。更に、第11発明のゴム組成物の製造方法
は、ゴム組成物を調製する工程において、ゴム成分に、
ひまし油を加水分解して得られる脂肪酸及びその誘導
体、並びにアミンを添加することを特徴とする。
ール酸のグリセリドの他、オレイン酸、リノール酸、パ
ルミチン酸及びステアリン酸のグリセリドにより構成さ
れる。これらのグリセリドを加水分解することにより、
ヒドロキシ酸であるリシノール酸と、その他の脂肪酸と
が得られる。上記「脂肪酸及びその誘導体」としては、
第2発明のように、ヒドロキシ酸である「リシノール
酸」が、練り特性を向上させる作用に優れるため好まし
い。また、リノール酸、パルミチン酸及びステアリン酸
にヒドロキシル基を導入して得られるヒドロキシ酸も同
様に使用することができる。
ン、アルカノールアミン等、各種のものを使用し得る
が、第3発明のように、脂肪酸及びその誘導体と「アミ
ン塩」を形成し得るものが好ましい。また、第4発明の
ように、「モノアミン」を用いることが好ましく、塩を
形成し易い第一級モノアミンが特に好ましい。この第一
級モノアミンであれば、比較的長鎖のアルキル基を有す
るアミンであっても使用することができるが、メチルア
ミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン
等、短鎖のアルキル基を有するものがより好ましい。更
に、塩は形成され難くなるものの、ジメチルアミン、ジ
エチルアミン、ジプロピルアミン及びジブチルアミン等
の第二級アミン、トリチメルアミン、トリエチルアミン
等の第三級アミン等、特に、短鎖のアルキル基を有する
モノアミンであれば、二級アミン、三級アミンであって
も使用することができる。
に、「アルカノールアミン」を用いることが好ましい。
このヒドロキシル基を有するアミンを使用すれば、ゴム
組成物の練り特性及び加工性がより向上する。このアル
カノールアミンとしても短鎖のアルキル基を有するもの
が好ましく、第6発明のように、「モノ、ジ及びトリエ
タノールアミン」が特に好ましい。アルカノールアミン
としては、N−メチルエタノールアミン、N,N−ジメ
チルエタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールア
ミン、N,N−ジブチルエタノールアミン、ジメチルエ
タノールアミン等のモノアミン、及びアミノエチルエタ
ノールアミン等のジアミンなどを用いることもできる。
更に、モノ、ジ及びトリイソプロパノールアミンを使用
することもできる。
量比で混合し、加工助剤とすることができるが、特に、
アミンがアルカノールアミンである場合など、第7発明
のように、脂肪酸及びその誘導体1モルに対して、アミ
ンを「0.5〜2モル」とすることが好ましい。アミ
ン、特に、エタノールアミン等のアルカノールアミンが
0.5モル未満である場合は、強酸性を有する脂肪酸等
が過剰となり、加工助剤そのものも強酸性となって加硫
が阻害されるため好ましくない。一方、エタノールアミ
ン等が2モルを越える場合は、このアミンによる加硫促
進の作用が強くなり、通常の加硫反応が損なわれること
がある。このアミンの量比は、脂肪酸及びその誘導体1
モルに対して、特に0.7〜1.7モル、更には0.8
〜1.3モルとすることが好ましい。この範囲の量比の
アミンを使用すれば、ゴム組成物の練り特性、加工性は
十分に向上し、加硫反応が損なわれることもない。
てなる、特に、アミン塩となったゴム用加工助剤は、第
10発明のように、ゴム成分を100重量部とした場合
に、「0.5〜5重量部」配合することが好ましい。加
工助剤の配合量が0.5重量部未満では、ねり特性及び
加工性が十分に向上しないことがある。一方、5重量部
を越えて多量に配合すると、粘着性が増し、却って加工
性が低下する傾向にある。この配合量は、特に、1〜4
重量部、更には1.5〜3重量部とすることが好まし
い。この範囲の配合量であれば、ゴム組成物のねり特性
及び加工性をより確実に向上させることができ、第10
発明の優れた性能のゴム組成物を容易に得ることができ
る。
ン、特に、アルカノールアミンとを混合してなるゴム用
加工助剤は、融点が比較的高く、0℃程度で凝固するも
のが多い。そのため、寒冷地、或いは温暖な地域であっ
ても冬季には固化してしまって取り扱い難い場合があ
る。そこで、第8発明のように、脂肪酸等とアミンに、
さらに多孔質体を混合し、脂肪酸のアミン塩等を多孔質
体に吸着させ、粉体として使用することが好ましい。こ
のように粉体であれば、環境温度にかかわりなく作業す
ることができる。
ミナ、酸化マグネシウム、酸化チタニウム、酸化ジルコ
ニウム、カーボンブラック及びゼオライト等を使用する
ことができる。この多孔質体としては、第9発明のよう
に、加硫剤等の他の助剤に影響を及ぼすことがなく、且
つ他の助剤とともに容易にマスターバッチを調製するこ
とができる「シリカ」が好ましい。特に、粒径が5〜1
00μmであり、吸油量が100〜300cc/100
g(1〜3cc/g)であるシリカ、また、BET表面
積が10〜600m2 /gのシリカがより好ましい。
更に、加硫ゴムの補強を目的として配合されることの多
いカーボンブラックも好ましく、これらシリカとカーボ
ンブラックとの併用も有用である。
に、脂肪酸のアミン塩等とシリカなどの多孔質体との量
比は、脂肪酸のアミン塩等を100重量部とした場合
に、多孔質体を20〜80重量部とすることが好まし
い。多孔質体が20重量部未満である場合は、脂肪酸の
アミン塩等の相当部分が吸着されずに残ってしまい、加
工助剤が低温時に凝固してしまうため好ましくない。一
方、多孔質体が80重量部であれば、脂肪酸のアミン塩
等のすべてが多孔質体に吸着され、脂肪酸のアミン塩等
が吸着されずに残ることはない。多孔質体の量比は、特
に30〜70重量部、更には40〜60重量部とするこ
とが好ましい。多孔質体の量比がこの範囲であれば、脂
肪酸のアミン塩等の全量が確実に多孔質体に吸着され、
加工助剤を粉体とすることができる。尚、このシリカと
しては、タイヤトレッド用ゴム組成物等に一般に使用さ
れているものをそのまま用いることができる。
加工において助剤として使用することができる。このゴ
ム成分としては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム
(IR)、ブタジエンゴム(BR)及びスチレン・ブタ
ジエンゴム(SBR)等、各種の合成ゴム等が挙げられ
る。これらのゴムは、従来よりタイヤトレッド等に用い
られているゴム組成物の配合において一般に使用されて
いるものであり、これらのゴムは1種のみを用いてもよ
いし、2種以上を併用してもよい。このゴム成分として
は、特に、NR及びIRのうちの少なくとも一方と、B
R及びSBRのうちの少なくとも一方とを併用すること
が好ましく、このような併用によって優れた耐摩耗性等
を有するタイヤなどのゴム成形品を得ることができる。
限定されないが、これらのゴムの合計量を100重量部
とした場合に、NR及びIRを20〜60重量部、BR
及びSBRを80〜40重量部とすることが好ましい。
この量比は、NR及びIRを25〜55重量部、特に3
5〜45重量部、BR及びSBRを75〜45重量部、
特に65〜55重量部とすることがより好ましい。この
ようなゴム成分を使用すれば、特にタイヤトレッド等と
して用いた場合に、優れた耐摩耗性、耐久性等を有する
成形品とすることができる。尚、このゴム成分には、ゴ
ム組成物の練り特性、加工性等、及び加硫ゴムの耐摩耗
性等を損なうことのない量比で他のゴムを併用すること
もできる。
BR及びSBR等、タイヤに用いられるゴム成分の加工
助剤として有用である。この加工助剤は、予めゴム成分
に添加しておいてもよいし、シリカ、カーボンブラック
等、他の配合剤に添加しておいて、それらとともにゴム
成分に添加してもよい。また、第11発明のように、ゴ
ム組成物を調製する混練工程において、この加工助剤の
成分である脂肪酸及びその誘導体、或いはアミンを、同
時に或いは別々に添加することもできる。この加工助剤
によって、シリカ、カーボンブラック或いは軟化剤等、
各種助剤のゴム成分への添加、混練が容易となり、シリ
カ等が迅速、且つ均一にゴム成分中に分散する。そのた
め、ゴム組成物の混練、分散に要する時間が短縮され、
長時間の混練による物性の低下が抑えられる。また、シ
リカ等の分散が良好であるため、その補強効果等が大き
くなり、加硫ゴムの耐摩耗性、耐久性等が十分に向上す
る。
ムの物性の向上を目的として使用されるシリカの配合量
は、ゴム成分を100重量部とした場合に、10〜80
重量部とすることが好ましい。このシリカが10重量部
未満では、特に脂肪酸のアミン塩等の加工助剤の添加量
が少ない場合に、加硫ゴムの耐摩耗性が低下することが
ある。また、ゴム組成物のムーニー粘度が低く、練り特
性が十分に向上しない。一方、この配合量が80重量部
を越える場合は、ムーニー粘度が高くなりすぎ、十分な
ゴム特性及び練り特性を得ることができない。シリカの
配合量は、特に、30〜80重量部とすることが好まし
い。この範囲の配合量であれば、より優れた練り特性及
び加工性を有するゴム組成物が得られ、加硫ゴムの耐摩
耗性等も十分に向上する。
れるカーボンブラックは、ゴム成分を100重量部とし
た場合に、200重量部以下の配合量とすることが好ま
しい。この配合量は、特に150重量部以下、更には1
00重量部以下とすることが好ましい。カーボンブラッ
クが200重量部を越える場合は、ゴム組成物の練り特
性及び加工性が低下し、且つ破断伸びの低下等、加硫ゴ
ムが硬く、脆くなる傾向にある。また、シリカとカーボ
ンブラックとを併用することもでき、その場合は、シリ
カを20〜50重量部、カーボンブラックを30〜50
重量部、それらの合計量を50〜100重量部とするこ
とが好ましい。シリカとカーボンブラックの配合量をこ
の範囲とすれば、優れた練り特性と加工性を有するゴム
組成物が得られ、且つ得られる加硫ゴムの強度、耐摩耗
性等が十分に向上する。
ゴム組成物において一般に使用されている他の助剤を適
宜用いることができる。そのような助剤としては、イオ
ウ等の加硫剤、アルデヒド−アミン類、グアニジン類等
の加硫促進剤、亜鉛華、ステアリン酸等の加硫促進助剤
などを使用することができる。また、アミン類、フェノ
ール類等の老化防止剤、プロセス油等の軟化剤などの
他、粘着付与剤、可塑剤などを用いることができる。こ
れらの助剤の添加量は通常用いられている程度とするこ
とができる。
詳しく説明する。 1)使用したゴム成分及び助剤 NR(天然ゴム);SMR CV60 ゴム用加工助剤;トリエタノールアンモニウムリシレ
ート(本発明品) リシノール酸ブチルエステル(従来品) シリカ;デグサ社製、商品名「ウルトラジルVN3」 カーボンブラック;昭和キャボット株式会社製、商品
名「N−220」 NRを除く各成分の量比は表1の通りである。尚、表1
の数値はNRを100重量部とした場合の重量部を表わ
す。
s」、1重量部 プロセスオイル;富士興産株式会社製、商品名「フッ
コール#3」、10重量部 加硫促進剤;大内新興化学工業株式会社製;商品名
「ノクセラーNS」、1.2重量部 イオウ;鶴見化学株式会社製、商品名「サルファクス
200S」、2重量部
よって、ローター回転数500rpm、温度100℃の
条件下、1分間混練した。その後、所定量のトリエタノ
ールアンモニウムリシレート等、並びにシリカ及びカー
ボンブラックのうちの少なくとも一方と、加硫剤である
イオウと加硫促進剤とを除くその他の助剤を配合して、
さらに5分間混練した。次いで、この混練物にイオウと
加硫促進剤とを添加し、間隙が4mmの一対の8インチ
ロールからなる混練ロールによって、50℃で5分間混
練し、ゴム組成物を調製した。その後、このゴム組成物
を用いて混練時のムーニー粘度及び加硫ゴムのtc90
及び分散度を測定した。結果を表1に併記する。
別;L、予熱時間;1分、ローターの作動時間;4分、
試験温度;125℃) tc90;JIS K 6300に準ずる粘度計を使
用(振幅角;1°、試験温度;160℃)し、加硫曲線
における粘度の上昇を経時的に観察し、粘度が上限値の
90%に達した時の時間を読み取る。この時間が短いほ
ど短時間で混練機に加わるトルクが減少し、短時間で加
工することができ、所謂、立ち上がりのよい加工性が得
られる。 分散度;ISO/DIN1345に準ずる分散度計を
使用し、160℃で20分間加硫した10×15×50
mmの加硫シートについて測定した。分散物の単位体積
当たりの表面積を測定するものであり、数値が大きいほ
ど分散性に優れている。
ートと、シリカ及びカーボンブラックのうちの少なくと
も一方との併用 表1のように、本発明のゴム用加工助剤であるトリエタ
ノールアンモニウムリシレートと、従来の助剤であるエ
ステルの、加工助剤としての性能を比較した。また、シ
リカとカーボンブラックについても同様に比較し、評価
した。
エステルを添加した実験例2では、それが添加されてい
ない実験例1に比べて、ムーニー粘度が低下し、tc9
0及び分散度も僅かではあるが向上している。このよう
に、従来の加工助剤であるエステルも加工性を改良する
作用を有していることが分かる。しかし、これら実験例
1及び2におけるエステルに代えて、トリエタノールア
ンモニウムリシレートを添加した実験例7では、ムーニ
ー粘度、tc90及び分散度のいずれも実験例2に比べ
て相当に向上しており、本発明の加工助剤による加工性
の向上は明らかである。このことは、シリカとカーボン
ブラックを併用した実験例3及び4と、実験例8との比
較、並びにシリカを用いた実験例5及び6と、実験例9
との比較においてもまったく同様であり、本発明の加工
助剤の優れた性能が裏付けられている。
明の加工助剤であるリシレートの効果が大きく、更には
多孔質体としてシリカを使用した場合において、より大
きな効果が得られている。即ち、実験例1〜9によれ
ば、シリカとカーボンブラックとでは、従来からいわれ
ているように、全般にシリカを配合した場合に加工性及
び分散性が低下してはいる。しかし、これがエステル或
いはリシレートの添加によって向上しており、しかも、
図1によって明らかな通り、本発明の加工助剤であるリ
シレートでは、分散度がより大きく向上している。特
に、シリカを用いた場合に効果が大きく、本発明の加工
助剤が、従来、ゴムへの分散が容易ではなかったシリカ
を配合したゴム組成物において非常に有用であることが
理解される。
と実験例2又は実験例7、実験例3と実験例4又は実験
例8、及び実験例5と実験例6又は実験例9との比較に
おいて、それぞれ改良された分散度の数値から改良前の
分散度の数値を減じ、それを改良前の分散度の数値によ
って除し、100倍した値である。
タノールアミンとのモル比を変化させ、その加工助剤と
しての性能を評価した。
実験例10では、加硫が阻害されtc90が長くなって
いる。一方、アミンの量比の高い実験例13では、加硫
は促進されるものの、分散度が低下している。このよう
に、脂肪酸とアミンとの量比によってtc90と分散度
は相反する傾向にあり、各特性のバランスを考慮すれ
ば、1モルの脂肪酸に対して、0.5〜2モルのアミン
を使用した場合に、より好ましい性能を有する加工助剤
が得られることが分かる。
に、シリカを配合したゴム組成物であっても、第10発
明のように、加工性、分散性に優れたゴム組成物を得る
ことができる。特に、第2発明の特定の脂肪酸誘導体
と、第3乃至6発明の特定のアミンとを使用することに
よって、より優れた性能のゴム用加工助剤とすることが
できる。また、第8及び9発明のように、加工助剤をシ
リカ等の多孔質体に吸着させることにより、さらに優れ
た性能の加工助剤とすることもできる。
によれば、その調製工程において、ゴム成分に特定の脂
肪酸及びその誘導体と、アミンとを添加することによ
り、容易に加工性、分散性に優れたゴム組成物を製造す
ることができる。
合されたゴム組成物において、従来のものに比べて優れ
た性能を有することを示すグラフである。
Claims (14)
- 【請求項1】 ひまし油を加水分解して得られる脂肪酸
及びその誘導体と、アミンとを混合してなることを特徴
とするゴム用加工助剤。 - 【請求項2】 上記誘導体がリシノール酸である請求項
1記載のゴム用加工助剤。 - 【請求項3】 上記アミンが、上記脂肪酸及び上記誘導
体と塩を形成し得る請求項1又は2記載のゴム用加工助
剤。 - 【請求項4】 上記アミンがモノアミンである請求項1
乃至3のうちのいずれか1項に記載のゴム用加工助剤。 - 【請求項5】 上記アミンがアルカノールアミンである
請求項1乃至4のうちのいずれか1項に記載のゴム用加
工助剤。 - 【請求項6】 上記アルカノールアミンがモノエタノー
ルアミン、ジエタノールアミン及びトリエタノールアミ
ンのうちの少なくとも1種である請求項5記載のゴム用
加工助剤。 - 【請求項7】 上記脂肪酸及び上記誘導体1モルに対し
て、上記アミンが0.5〜2モルである請求項1乃至6
のうちのいずれか1項に記載のゴム用加工助剤。 - 【請求項8】 多孔質体を混合してなる請求項1〜7の
うちのいずれか1項に記載のゴム用加工助剤。 - 【請求項9】 上記多孔質体がシリカである請求項8記
載のゴム用加工助剤。 - 【請求項10】 請求項1乃至9のうちのいずれか1項
に記載のゴム用加工助剤を含有するゴム組成物であっ
て、ゴム成分を100重量部とした場合に、上記ゴム用
加工助剤が0.5〜5重量部であることを特徴とするゴ
ム組成物。 - 【請求項11】 ゴム組成物を調製する工程において、
ゴム成分に、ひまし油を加水分解して得られる脂肪酸及
びその誘導体、並びにアミンを添加することを特徴とす
るゴム組成物の製造方法。 - 【請求項12】 上記誘導体がリシノール酸であり、上
記アミンがアルカノールアミンである請求項11記載の
ゴム組成物の製造方法。 - 【請求項13】 上記調製工程において、多孔質体を配
合する請求項11又は12記載のゴム組成物の製造方
法。 - 【請求項14】 上記多孔質体がシリカである請求項1
1乃至13のうちのいずれか1項に記載のゴム組成物の
製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP10871298A JP3379900B2 (ja) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | ゴム用加工助剤及びそれを添加したゴム組成物、並びにゴム組成物の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH11293040A true JPH11293040A (ja) | 1999-10-26 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3379900B2 (ja) |
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1998
- 1998-04-03 JP JP10871298A patent/JP3379900B2/ja not_active Expired - Lifetime
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