JP2011026392A - Rubber composition and tire using the same - Google Patents

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    • Y02T10/86Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction 

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rubber composition suitable for various rubber products which can improve abrasion resistance and tear resistance and can simultaneously further reduce rolling resistance, and to provide a tire using the rubber composition. <P>SOLUTION: The rubber composition suitable for tire treads and the like is produced by compounding a rubber component with hydrated silica and carbon black. The hydrated silica satisfies expression: A<SB>ac</SB>≥-0.76×(CTAB)+274, wherein CTAB (m<SP>2</SP>/g) is the cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area of the hydrated silica; A<SB>ac</SB>(nm) is the primary aggregate diameter mode determined by an acoustic grain size distribution measurement method. The carbon black is obtained by a specific process, and has a dibutyl phthalate (DBP) absorption of 40 to 180 cm<SP>3</SP>/100 g, a nitrogen adsorption specific surface area (N<SB>2</SB>SA) of 40 to 300 m<SP>2</SP>/g, a specific tinctorial power (TINT) of 50 to 150% and a toluene colored transmittance of ≥90%. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、ゴム組成物及び該ゴム組成物を用いたタイヤに関し、特に、耐摩耗性及び耐テアー性等の耐久性を向上させつつ、転がり抵抗を更に低減することが可能な各種ゴム製品、タイヤ部材などに好適なゴム組成物及びそれを用いたタイヤに関する。   The present invention relates to a rubber composition and a tire using the rubber composition, and in particular, various rubber products capable of further reducing rolling resistance while improving durability such as wear resistance and tear resistance. The present invention relates to a rubber composition suitable for a tire member and a tire using the same.

従来、ゴム用補強充填剤としては、カーボンブラックが使用されている。これは、カーボンブラックがゴム組成物に高い耐摩耗性を付与し得るからである。
近年、省資源、省エネルギーの社会的な要請に伴い、自動車の燃料消費節約を目的として、タイヤゴムの低発熱も同時に求められるようになってきた。カーボンブラックの単独使用で低発熱化を図ろうとする場合、カーボヘンブラックの充填量を減らす、あるいは、粒径の大きいものを使用することが考えられるが、いずれの場合も補強、耐摩耗性、湿潤路面でのグリップ性が低下するのを避けられないことが知られている。
Conventionally, carbon black has been used as a reinforcing filler for rubber. This is because carbon black can impart high wear resistance to the rubber composition.
In recent years, with the social demands for resource and energy saving, low heat generation of tire rubber has been required at the same time for the purpose of saving fuel consumption of automobiles. When trying to reduce heat generation by using carbon black alone, it may be possible to reduce the amount of carbohen black filling or use a large particle size, but in either case reinforcement, abrasion resistance, It is known that it is inevitable that the grip performance on a wet road surface is lowered.

一方、低発熱性を向上させるために充填剤としてシリカが知られているが(例えば、特許文献1〜4)、シリカはその表面官能基であるシラノール基の水素結合により粒子同士が凝集する傾向にあり、また、シラノール基は親水性を有する−OH基のためにゴム分子とのぬれ性が良くなく、ゴム中へのシリカの分散は悪い。これをよくするためには混練時間を長くする必要がある。また、ゴム中へのシリカの分散が不十分なためゴム組成物のムーニー粘度が高くなり、押出しなどの加工性に劣るなどの欠点を有していた。さらに、シリカ粒子の表面が酸性であることから、ゴム組成物を加硫する際に、加硫促進剤として使用される塩基性物質を吸着し、加硫が十分行われず、弾性率が上がらないという欠点も有していた。   On the other hand, silica is known as a filler to improve low heat build-up (for example, Patent Documents 1 to 4), but silica tends to aggregate particles due to hydrogen bonding of silanol groups that are surface functional groups. In addition, the silanol group is not good wettability with the rubber molecule because of the —OH group having hydrophilicity, and the silica is not well dispersed in the rubber. In order to improve this, it is necessary to lengthen the kneading time. Further, since the silica is not sufficiently dispersed in the rubber, the rubber composition has a high Mooney viscosity, and has disadvantages such as inferior processability such as extrusion. Furthermore, since the surface of the silica particles is acidic, when the rubber composition is vulcanized, a basic substance used as a vulcanization accelerator is adsorbed, vulcanization is not sufficiently performed, and the elastic modulus does not increase. It also had the disadvantage of.

これらの欠点を改良するために、シランカップリング剤が開発されたが、依然としてシリカの分散は十分なレベルには達しておらず、特に工業的に良好なシリカ粒子の分散を得ることは困難であった。そこで、疎水化剤で表面を処理したシリカを混練してシランカップリング剤の反応を促進することが行われている(特許文献1)。   In order to remedy these drawbacks, silane coupling agents have been developed, but the silica dispersion has not yet reached a sufficient level, and it is difficult to obtain particularly good industrial dispersion of silica particles. there were. Therefore, it has been practiced to knead silica whose surface has been treated with a hydrophobizing agent to promote the reaction of the silane coupling agent (Patent Document 1).

また、特許文献5には、疎水性沈降ケイ酸を用いることが開示されているが、完全疎水化処理した沈降ケイ酸を用いているので、シランカップリング剤が反応する表面シラノール基が存在しなくなるため、ゴムの補強が十分にとれないという欠点があった。さらに、低発熱性を高めるため、シリカを大粒径化することが行われているが、大粒径化することでシリカの比表面積が低下し、補強性が悪くなる。特許文献6には、特殊形状のシリカを用いることが開示されているが、ゴム組成物の低発熱性、耐摩耗性が十分ではないのが現状である。   Patent Document 5 discloses the use of hydrophobic precipitated silicic acid. However, since precipitated silicic acid that has been completely hydrophobized is used, there is a surface silanol group that reacts with the silane coupling agent. As a result, there was a drawback that the rubber could not be sufficiently reinforced. Furthermore, in order to enhance the low heat build-up, silica is increased in particle size. However, by increasing the particle size, the specific surface area of silica is reduced and the reinforcing property is deteriorated. Patent Document 6 discloses the use of silica having a special shape, but the current situation is that the low heat build-up and wear resistance of the rubber composition are not sufficient.

更に、タイヤの転がり抵抗を減少させる手法としては、上述の如く、カーボンブラックの使用量を低減したり、低級カーボンブラックを使用する等して、ヒステリシスロスの低下したゴム組成物をタイヤ部材、特にトレッドゴムに用いる方法が知られているが、使用するカーボンブラックの単純な減量は、ゴム組成物の耐摩耗性を低下させることがある。また、ゴム成分中に占めるポリブタジエンゴムの割合を増大させたり、ゴム組成物を高弾性化することによって、転がり抵抗を改善することもできるが、この場合、ゴム組成物の耐テアー性が低下する点に課題がある。   Further, as a method of reducing the rolling resistance of the tire, as described above, the rubber composition having a reduced hysteresis loss is reduced by using a carbon black or by using a lower carbon black. Although methods used for tread rubber are known, simple weight loss of the carbon black used can reduce the wear resistance of the rubber composition. In addition, the rolling resistance can be improved by increasing the proportion of the polybutadiene rubber in the rubber component or increasing the elasticity of the rubber composition. In this case, however, the tear resistance of the rubber composition is lowered. There is a problem in the point.

特開平6−248116号公報JP-A-6-248116 特開平7−70369号公報JP-A-7-70369 特開平8−245838号公報JP-A-8-245838 特開平3−252431号公報JP-A-3-252431 特開平6−157825号公報JP-A-6-157825 特開2006−37046号公報JP 2006-37046 A

本発明は、上記従来技術の課題に鑑み、これを解消しようとするものであり、耐摩耗性及び耐テアー性等の耐久性を向上させつつ、転がり抵抗を更に低減することが可能なゴム組成物を提供することにある。また、本発明の他の目的は、かかるゴム組成物を用いた、タイヤ部材に適用して耐摩耗性、耐テアー性及び転がり抵抗が高度にバランスされたタイヤを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and is intended to solve this problem. A rubber composition capable of further reducing rolling resistance while improving durability such as wear resistance and tear resistance. To provide things. Another object of the present invention is to provide a tire using such a rubber composition, which is applied to a tire member and in which wear resistance, tear resistance and rolling resistance are highly balanced.

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、ゴム成分に、特定物性の含水ケイ酸、並びに、表面に存在するタール成分、特に多環芳香族成分の少ないカーボンブラックを配合したゴム組成物が耐摩耗性及び耐テアー性等の耐久性を向上させつつ、転がり抵抗を更に低減することを見出し、本発明を完成させるに至ったのである。   As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventor has formulated hydrous silicic acid having specific physical properties and carbon black with a small amount of tar components present on the surface, particularly polycyclic aromatic components, into the rubber component. The present inventors have found that the rubber composition further reduces the rolling resistance while improving the durability such as wear resistance and tear resistance, thereby completing the present invention.

すなわち、本発明のゴム組成物は、ゴム成分に対し、含水ケイ酸、及びジブチルフタレート(DBP)吸収量が40〜180cm/100gで、窒素吸着比表面積(NSA)が40〜300m/gで、比着色力(TINT)が50〜150%で、トルエン着色透過度が90%以上であるカーボンブラックを配合してなるゴム組成物であって、
前記含水ケイ酸のセチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)(m/g)と音響式粒度分布測定によって求められる一次凝集体の直径の最頻値Aac(nm)とが下記式(I):
ac≧−0.76×(CTAB)+274 ・・・・・・(I)
を満たすと共に、
前記カーボンブラックは、燃焼ガス生成帯域と、反応帯域と、反応停止帯域とが連設されてなる反応装置を用い、前記燃焼ガス生成帯域内で高温燃焼ガスを生成させ、次いで前記反応帯域に原料を噴霧導入してカーボンブラックを含む反応ガス流を形成させた後、反応停止帯域にて、多段急冷媒体導入手段により、該反応ガス流を急冷して、反応を終結させることにより得られ、該多段急冷媒体導入手段でのトルエン着色透過度が、下記式(II)及び(III):
10 < X < 40 ・・・・・・(II)
90 < Z < 100 ・・・・・・(III)
〔式中、Xは原料導入位置から第1番目の急冷媒体導入後のカーボンブラックのトルエン着色透過度(%)で、Zは最後の急冷媒体導入後のカーボンブラックのトルエン着色透過度(%)である〕の関係を満たすことを特徴とする。
なお、最後の急冷媒体導入後のカーボンブラックのトルエン着色透過度は、製造後のカーボンブラックのトルエン着色透過度と同義である。
前記カーボンブラックは、前記窒素吸着比表面積とトルエン着色透過度との関係が下記式(IV):
0.0283 × A ×(100 − B)≦ 40 ・・・(IV)
〔式中、Aは窒素吸着比表面積(m/g)で、Bはトルエン着色透過度(%)である〕を満たすカーボンブラックであることが好ましい。
更に、本発明で使用する含水ケイ酸は、上記のような指標で表すことができる構造(一次凝集)を持つことが特徴であり、後述するように、ケイ酸ナトリウム等のケイ酸アルカリ塩水溶液を硫酸等の鉱酸で中和することにより含水ケイ酸を析出、沈殿させる方法、いわゆる沈殿法含水ケイ酸の製造方法に準じた方法により得られる。
That is, the rubber composition of the present invention, the rubber component to, hydrous silicic acid, and dibutyl phthalate (DBP) absorption number of at 40~180cm 3 / 100g, a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) 40 to 300 m 2 / G, a rubber composition comprising carbon black having a specific coloring power (TINT) of 50 to 150% and a toluene coloring transmittance of 90% or more,
The cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) (m 2 / g) of the hydrated silicic acid and the mode value A ac (nm) of the diameter of the primary aggregate obtained by acoustic particle size distribution measurement are expressed by the following formula (I ):
A ac ≧ −0.76 × (CTAB) +274 (I)
While satisfying
The carbon black uses a reaction apparatus in which a combustion gas generation zone, a reaction zone, and a reaction stop zone are connected in series, generates high-temperature combustion gas in the combustion gas generation zone, and then feeds the raw material in the reaction zone To form a reaction gas stream containing carbon black, and then quenching the reaction gas stream by a multistage rapid refrigerant introduction means in the reaction stop zone to terminate the reaction, The toluene coloring permeability in the multistage rapid refrigerant introduction means is represented by the following formulas (II) and (III):
10 <X <40 (II)
90 <Z <100 (III)
[In the formula, X is the toluene coloring permeability (%) of carbon black after introduction of the first quenching medium from the raw material introduction position, and Z is the toluene coloring permeability (%) of carbon black after the last quenching medium introduction. Is satisfied].
In addition, the toluene coloring permeability of carbon black after the last rapid refrigerant introduction is synonymous with the toluene coloring permeability of carbon black after manufacture.
In the carbon black, the relationship between the nitrogen adsorption specific surface area and the toluene coloring permeability is represented by the following formula (IV):
0.0283 × A × (100−B) ≦ 40 (IV)
Carbon black satisfying [wherein A is the nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g) and B is the toluene coloring transmittance (%)) is preferable.
Furthermore, the hydrous silicic acid used in the present invention is characterized by having a structure (primary aggregation) that can be represented by the above-described index, and as described later, an aqueous alkali silicate solution such as sodium silicate. Is obtained by a method according to a method of precipitating and precipitating hydrous silicic acid by neutralizing with a mineral acid such as sulfuric acid, that is, a so-called precipitation method of producing hydrous silicic acid.

本発明のゴム組成物の他の好適例においては、含水ケイ酸が、その灼熱減量(750℃で3時間加熱した時の質量減少%)と加熱減量(105℃で2時間加熱した時の質量減少%)とが下記式(V)
(灼熱減量)−(加熱減量)≦3 ・・・・・・(V)
を満たすことが好ましい。
また、含水ケイ酸が、音響式粒度分布測定によって求められる一次凝集体の直径の最頻値が1μm以下であること、並びに、含水ケイ酸が、CTABが50〜250m/gであることが好ましい。
更に、ゴム成分が天然ゴム及び/又はジエン系合成ゴムから選ばれる少なくとも1つ以上のゴムであって、該ゴム成分100質量部に対して含水ケイ酸を10〜150質量部を配合することが好ましい。
上記含水ケイ酸に対して、シランカップリング剤を含水ケイ酸の配合量の1〜20質量%配合することが好ましく、シランカップリング剤としては、下記一般式(VI)〜(VIII)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも一種を含有せしめることが好ましい。このような含水ケイ酸を含有するゴム組成物は、低発熱性と耐摩耗性が高度に両立できる。
3−mSi−(CH−S−(CH−SiA3−m ・・(VI)
〔式中、AはC2n+1O(nは1〜3の整数)又は塩素原子であり、Bは炭素数1〜3のアルキル基であり、mは1〜3の整数、aは1〜9の整数、bは1以上の整数で分布を有していてもよい。但し、mが1の時、2つのBは同一でも異なってもよく、mが2又は3の時、2つ又は3つのAは同一でも異なってもよい。〕、
下記一般式(VII)で表される化合物:
3−mSi−(CH−Y ・・・・・・(VII)
〔式中、AはC2n+1O(nは1〜3の整数)又は塩素原子であり、Bは炭素数1〜3のアルキル基であり、Yはメルカプト基、ビニル基、アミノ基、グリシドキシ基又はエポキシ基であり、mは1〜3の整数、cは0〜9の整数である。但し、mが1の時、2つのBは同一でも異なってもよく、mが2又は3の時、2つ又は3つのAは同一でも異なってもよい。〕
および下記一般式(VIII)で表される化合物:
3−mSi−(CH−S−Z ・・・・・・(VIII)
〔式中、AはC2n+1O(nは1〜3の整数)又は塩素原子であり、Bは炭素数1〜3のアルキル基であり、Zはベンゾチアゾリル基、N,N−ジメチルチオカルバモイル基又はメタクリロイル基であり、mは1〜3の整数、aは1〜9の整数、bは1以上の整数で分布を有していてもよい。但し、mが1の時、2つのBは同一でも異なってもよく、mが2又は3の時、2つ又は3つのAは同一でも異なってもよい。〕
In another preferred embodiment of the rubber composition of the present invention, the hydrous silicic acid has its loss on ignition (mass loss% when heated at 750 ° C. for 3 hours) and weight loss on heating (mass when heated at 105 ° C. for 2 hours). (% Decrease)
(Loss on ignition)-(Lose on heating) ≤ 3 (V)
It is preferable to satisfy.
The hydrous silicic acid has a primary aggregate diameter mode determined by acoustic particle size distribution measurement of 1 μm or less, and the hydrous silicic acid has a CTAB of 50 to 250 m 2 / g. preferable.
Furthermore, the rubber component is at least one rubber selected from natural rubber and / or diene synthetic rubber, and 10 to 150 parts by mass of hydrous silicic acid may be blended with 100 parts by mass of the rubber component. preferable.
It is preferable to mix | blend 1-20 mass% of the compounding quantity of a hydrous silicic acid with respect to the said hydrous silicic acid, and it represents with the following general formula (VI)-(VIII) as a silane coupling agent. It is preferable to contain at least one selected from the group consisting of the above compounds. Such a rubber composition containing hydrous silicic acid is highly compatible with low heat buildup and wear resistance.
A m B 3-m Si- ( CH 2) a -S b - (CH 2) a -SiA m B 3-m ·· (VI)
[Wherein, A is C n H 2n + 1 O (n is an integer of 1 to 3) or a chlorine atom, B is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, m is an integer of 1 to 3, and a is 1 An integer of ˜9, b is an integer of 1 or more, and may have a distribution. However, when m is 1, two B may be the same or different, and when m is 2 or 3, two or three A may be the same or different. ],
Compound represented by the following general formula (VII):
A m B 3-m Si— (CH 2 ) c —Y (VII)
[In the formula, A is C n H 2n + 1 O (n is an integer of 1 to 3) or a chlorine atom, B is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, Y is a mercapto group, a vinyl group, an amino group, It is a glycidoxy group or an epoxy group, m is an integer of 1 to 3, and c is an integer of 0 to 9. However, when m is 1, two B may be the same or different, and when m is 2 or 3, two or three A may be the same or different. ]
And a compound represented by the following general formula (VIII):
A m B 3-m Si— (CH 2 ) a —S b —Z (VIII)
[In the formula, A is C n H 2n + 1 O (n is an integer of 1 to 3) or a chlorine atom, B is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, Z is a benzothiazolyl group, N, N-dimethylthio It is a carbamoyl group or a methacryloyl group, m is an integer of 1 to 3, a is an integer of 1 to 9, and b is an integer of 1 or more and may have a distribution. However, when m is 1, two B may be the same or different, and when m is 2 or 3, two or three A may be the same or different. ]

本発明のゴム組成物の好適例においては、前記カーボンブラックの配合量が、前記ゴム成分100質量部に対して55質量部以下含有する。この場合、ゴム組成物の低発熱性を改善できる。   In a preferred example of the rubber composition of the present invention, the amount of the carbon black is 55 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the rubber component. In this case, the low exothermic property of the rubber composition can be improved.

本発明のゴム組成物において、前記変性共役ジエン系重合体の窒素含有官能基としては、置換若しくは非置換のアミノ基、アミド基、イミノ基、イミダゾール基、ニトリル基及びピリジル基が好ましく、下記式(IV):

Figure 2011026392
[式中、Rは、それぞれ独立して炭素数1〜12のアルキル基、シクロアルキル基又は
アラルキル基である]で表される置換アミノ基、及び下記式(V):
Figure 2011026392
[式中、Rは、3〜16のメチレン基を有するアルキレン基、置換アルキレン基、オキシアルキレン基又はN−アルキルアミノ−アルキレン基を示す]で表される環状アミノ基で表される環状アミノ基が更に好ましく、ヘキサメチレンイミノ基が特に好ましい。これらの窒素含有官能基は、カーボンブラック、シリカ等の種々の充填剤を配合したゴム組成物において充填剤分散効果が高く、充填剤の補強効果を大幅に向上できる。 In the rubber composition of the present invention, the nitrogen-containing functional group of the modified conjugated diene polymer is preferably a substituted or unsubstituted amino group, amide group, imino group, imidazole group, nitrile group, and pyridyl group. (IV):
Figure 2011026392
[Wherein R 1 is each independently an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl group, or an aralkyl group], and the following formula (V):
Figure 2011026392
[Wherein R 2 represents an alkylene group having 3 to 16 methylene groups, a substituted alkylene group, an oxyalkylene group or an N-alkylamino-alkylene group], and a cyclic amino group represented by a cyclic amino group A group is further preferred, and a hexamethyleneimino group is particularly preferred. These nitrogen-containing functional groups have a high filler dispersion effect in a rubber composition containing various fillers such as carbon black and silica, and can greatly improve the reinforcing effect of the filler.

本発明のゴム組成物の他の好適例において、前記共役ジエン系重合体は、ポリブタジエンゴムであって、特に少なくとも一つのヘキサメチレンイミノ基を有するポリブタジエンゴムが好ましい。
また、本発明のゴム組成物の他の好適例においては、前記天然ゴムが、天然ゴムラテックス中のタンパク質を機械的分離方法により部分脱タンパク処理してなるラテックスから得られ、該天然ゴムの総窒素含量が0.1質量%を超え且つ0.4質量%以下の天然ゴムである。この場合、ゴム組成物の耐久性を維持しつつ、ヒステリシスロスを低減できる。
更に、本発明のタイヤは、上記ゴム組成物をトレッドゴムとして用いたことを特徴とする。
In another preferred embodiment of the rubber composition of the present invention, the conjugated diene polymer is a polybutadiene rubber, particularly preferably a polybutadiene rubber having at least one hexamethyleneimino group.
In another preferred embodiment of the rubber composition of the present invention, the natural rubber is obtained from a latex obtained by partially deproteinizing a protein in natural rubber latex by a mechanical separation method. A natural rubber having a nitrogen content of more than 0.1% by mass and 0.4% by mass or less. In this case, hysteresis loss can be reduced while maintaining the durability of the rubber composition.
Furthermore, the tire of the present invention is characterized by using the rubber composition as a tread rubber.

本発明によれば、ゴム成分に、特定の構造性含水ケイ酸、及び表面に存在するタール成分、特に多環芳香族成分の少ないカーボンブラックを配合することで、耐摩耗性及び耐テアー性等の耐久性を向上させつつ、転がり抵抗を更に低減することが可能なゴム製品、タイヤ部材に好適なゴム組成物を提供することができる。また、該ゴム組成物を用いた、耐摩耗性、耐テアー性及び転がり抵抗が高度にバランスされたタイヤを提供することができる。   According to the present invention, the rubber component is blended with a specific structural hydrous silicic acid and a tar component present on the surface, particularly carbon black with a small amount of polycyclic aromatic components, so that the wear resistance, tear resistance, etc. Thus, it is possible to provide a rubber composition suitable for a rubber product and a tire member that can further reduce rolling resistance while improving durability. Moreover, the tire which used this rubber composition and was highly balanced in abrasion resistance, tear resistance, and rolling resistance can be provided.

本発明のゴム組成物に使用するカーボンブラックを製造するためのカーボンブラック製造炉の一例の縦断正面説明図である。It is a vertical front explanatory drawing of an example of the carbon black manufacturing furnace for manufacturing carbon black used for the rubber composition of the present invention. 各製造例で得た含水ケイ酸A〜G、並び市販品2種のCTABとAacの関係を示すグラフである。Hydrous silicic acid A~G obtained in each production example, is a graph showing the relationship between the alignment commercially available two CTAB and A ac.

以下に、本発明の実施形態を詳細に説明する。
本発明のゴム組成物は、ゴム成分に対し、含水ケイ酸、及びジブチルフタレート(DBP)吸収量が40〜180cm/100gで、窒素吸着比表面積(NSA)が40〜300m/gで、比着色力(TINT)が50〜150%で、トルエン着色透過度が90%以上であるカーボンブラックを配合してなるゴム組成物であって、
前記含水ケイ酸のセチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)(m/g)と音響式粒度分布測定によって求められる一次凝集体の直径の最頻値Aac(nm)とが下記式(I):
ac≧−0.76×(CTAB)+274 ・・・・・・(I)
を満たすと共に、
前記カーボンブラックは、燃焼ガス生成帯域と、反応帯域と、反応停止帯域とが連設されてなる反応装置を用い、前記燃焼ガス生成帯域内で高温燃焼ガスを生成させ、次いで前記反応帯域に原料を噴霧導入してカーボンブラックを含む反応ガス流を形成させた後、反応停止帯域にて、多段急冷媒体導入手段により、該反応ガス流を急冷して、反応を終結させることにより得られ、該多段急冷媒体導入手段でのトルエン着色透過度が、下記式(II)及び(III):
10 < X < 40 ・・・・・・(II)
90 < Z < 100 ・・・・・・(III)
〔式中、Xは原料導入位置から第1番目の急冷媒体導入後のカーボンブラックのトルエン着色透過度(%)で、Zは最後の急冷媒体導入後のカーボンブラックのトルエン着色透過度(%)である〕の関係を満たすことを特徴とするものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
The rubber composition of the present invention, the rubber component to, hydrous silicic acid, and dibutyl phthalate (DBP) absorption number of at 40~180cm 3 / 100g, a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) 40 to 300 m 2 / g And a rubber composition comprising carbon black having a specific coloring power (TINT) of 50 to 150% and a toluene coloring transmittance of 90% or more,
The cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) (m 2 / g) of the hydrated silicic acid and the mode value A ac (nm) of the diameter of the primary aggregate obtained by acoustic particle size distribution measurement are expressed by the following formula (I ):
A ac ≧ −0.76 × (CTAB) +274 (I)
While satisfying
The carbon black uses a reaction apparatus in which a combustion gas generation zone, a reaction zone, and a reaction stop zone are connected in series, generates high-temperature combustion gas in the combustion gas generation zone, and then feeds the raw material in the reaction zone To form a reaction gas stream containing carbon black, and then quenching the reaction gas stream by a multistage rapid refrigerant introduction means in the reaction stop zone to terminate the reaction, The toluene coloring permeability in the multistage rapid refrigerant introduction means is represented by the following formulas (II) and (III):
10 <X <40 (II)
90 <Z <100 (III)
[In the formula, X is the toluene coloring permeability (%) of carbon black after introduction of the first quenching medium from the raw material introduction position, and Z is the toluene coloring permeability (%) of carbon black after the last quenching medium introduction. It is characterized by satisfying the relationship.

本発明で用いる構造性の含水ケイ酸は、シリカやカーボンブラックなどで一般に測定されている方法で測定した特性値が、次のよう関係を満たすことで確認できる。
即ち、セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)(m/g)と音響式粒度分布測定によって求められる一次凝集体の数の最頻値の直径Aac(nm)とが下記式(I)
ac≧−0.76×(CTAB)+274 ・・・・・・(I)
を満たし、好ましくは灼熱減量(750℃で3時間加熱した時の質量減少%)と加熱減量(105℃で2時間加熱した時の質量減少%)とが下記式(V)
(灼熱減量)−(加熱減量)≦3 ・・・・・・(V)
を満たす含水ケイ酸である。
The structural hydrous silicic acid used in the present invention can be confirmed by the fact that the characteristic values measured by a method generally measured with silica or carbon black satisfy the following relationship.
That is, the cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) (m 2 / g) and the diameter A ac (nm) of the mode of the number of primary aggregates determined by acoustic particle size distribution measurement are represented by the following formula (I)
A ac ≧ −0.76 × (CTAB) +274 (I)
Preferably, the loss on ignition (mass loss% when heated at 750 ° C. for 3 hours) and the weight loss on heating (mass loss% when heated at 105 ° C. for 2 hours) are represented by the following formula (V):
(Loss on ignition)-(Lose on heating) ≤ 3 (V)
Hydrous silicic acid satisfying

セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)は、含水ケイ酸表面に対するセチルトリメチルアンモニウムブロミドの吸着量から算出した含水ケイ酸の比表面積(m/g)である。
CTABの測定は、ASTM D3765−92記載の方法に準拠して行うことができる。ASTM D3765−92記載の方法は、カーボンブラックのCTABを測定する方法であるので、若干の修正を加える。即ち、カーボンブラックの標準品を使用せず、セチルトリメチルアンムニウムブロミド(以下、CE−TRABと略記する)標準液を調製し、これによって含水ケイ酸OT(ジ−2−エチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウム)溶液の標定を行い、含水ケイ酸表面に対するCE−TRAB1分子当たりの吸着断面積を0.35nmとしてCE−TRABの吸着量から、比表面積を算出する。
Cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) is the specific surface area (m 2 / g) of hydrous silicic acid calculated from the amount of cetyltrimethylammonium bromide adsorbed on the hydrous silicic acid surface.
CTAB can be measured according to the method described in ASTM D3765-92. Since the method described in ASTM D3765-92 is a method for measuring CTAB of carbon black, it is slightly modified. That is, a standard solution of cetyltrimethylammonium bromide (hereinafter abbreviated as CE-TRAB) is prepared without using a carbon black standard product, and thereby a hydrous silicate OT (sodium di-2-ethylhexylsulfosuccinate) solution is prepared. The specific surface area is calculated from the adsorption amount of CE-TRAB, assuming that the adsorption cross-sectional area per molecule of CE-TRAB on the hydrous silicate surface is 0.35 nm 2 .

本発明で用いる含水ケイ酸は、CTABが50〜250m/g、好ましくは100〜200m/gであることが望ましい。CTABが50m/g未満であるとゴム組成物の貯蔵弾性率が著しく低下し、250m/gより大きいと未加硫時のゴム組成物の粘度が上昇するおそれがある。 Precipitated silica used in the present invention, CTAB is 50 to 250 m 2 / g, it is desirable that preferably 100 to 200 m 2 / g. When the CTAB is less than 50 m 2 / g, the storage elastic modulus of the rubber composition is remarkably lowered, and when it is more than 250 m 2 / g, the viscosity of the rubber composition when unvulcanized may be increased.

含水ケイ酸の粒子径として、音響式粒度分布測定装置によって測定した径(音響式粒度分布径)が構造性の発達の指標になる。含水ケイ酸の粒子は、微粒径の粒子が一次凝集したものと、僅かに二次凝集しているものも含んでいる。
音響式粒度分布測定装置による測定は、含水ケイ酸の0.01M KCl水溶液を超音波で5分間分散処理し、泡を除去して二次凝集体を破壊した後、測定する。含水ケイ酸の一次凝集体の粒径と粒子数の分布が得られ、このうち、最も頻度が多く現われた粒子の直径をAac(nm)とすると、
ac≧−0.76×(CTAB)+274 ・・・・・・(I)
を満足するとき、ゴム組成物の低発熱性と耐摩耗性が共に改善される。Aacが、この条件を満たさない時、低発熱性と耐摩耗性のどちらか又は両方が低下する。さらに、Aacは、1μm以下であることが好ましい。1μmより大きいと含水ケイ酸が破壊核となり、ゴム組成物の力学的特性が損なわれる虞がある。
As the particle size of the hydrous silicic acid, the diameter (acoustic particle size distribution diameter) measured by an acoustic particle size distribution measuring device is an index of the development of the structure. The hydrous silicic acid particles include those in which finely sized particles are primary aggregated and those that are slightly secondary aggregated.
The measurement with an acoustic particle size distribution measuring apparatus is carried out by dispersing a hydrous silicic acid 0.01 M KCl aqueous solution with ultrasonic waves for 5 minutes to remove bubbles and destroying secondary aggregates. The distribution of the particle size and the number of particles of hydrous silicic acid primary aggregates is obtained. Of these, the most frequently occurring particle diameter is A ac (nm).
A ac ≧ −0.76 × (CTAB) +274 (I)
When both are satisfied, both the low heat build-up and the wear resistance of the rubber composition are improved. When Aac does not satisfy this condition, either or both of low heat buildup and wear resistance are reduced. Further, Aac is preferably 1 μm or less. When it is larger than 1 μm, hydrous silicic acid becomes a fracture nucleus, and the mechanical properties of the rubber composition may be impaired.

さらに、本発明で用いる含水ケイ酸を加熱した時の質量の減少(%)と灼熱した時の質量減少(%)の差が、
(灼熱減量)−(加熱減量)≦3 ・・・・・・(V)
であることが好ましい。
加熱減量及び灼熱減量は、JIS K6220−1ゴム用配合剤の試験方法に準じて行い、加熱減量は通常この場合、ゴム組成物の低発熱性を改善できる。
105±2℃で2時間加熱した時の質量の減少%、灼熱減量は通常750±25℃で3時間強熱した時の質量の減少%である。
Furthermore, the difference between the decrease in mass when the hydrous silicic acid used in the present invention is heated (%) and the decrease in mass when heated (%) is,
(Loss on ignition)-(Lose on heating) ≤ 3 (V)
It is preferable that
The weight loss by heating and the weight loss by ignition are performed in accordance with the test method for the compounding agent for JIS K6220-1 rubber, and the weight loss by heating can usually improve the low exothermic property of the rubber composition.
The weight loss% when heated at 105 ± 2 ° C. for 2 hours and the loss on ignition are usually the weight loss% when ignited at 750 ± 25 ° C. for 3 hours.

本発明で使用する含水ケイ酸は、沈殿法含水ケイ酸の製造方法に準じて製造される。例えば、予め一定量の温水を張り込んだ反応容器中に、pH、温度を制御しながらケイ酸ナトリウムおよび硫酸を入れ、一定時間添加して含水ケイ酸スラリーを得る。
続いて、該含水ケイ酸スラリーをフィルタープレス等のケーキ洗浄が可能なろ過機により濾別、洗浄して副生電解質を除去した後、得られた含水ケイ酸ケーキをスラリー化し、噴霧乾燥機等の乾燥機を用いて乾燥し製造される。
本発明で用いる上記構造性の含水ケイ酸の使用量については後述する。
The hydrous silicic acid used in the present invention is produced according to the method for producing hydrous silicic acid by precipitation method. For example, sodium silicate and sulfuric acid are placed in a reaction vessel preliminarily filled with a certain amount of warm water while controlling pH and temperature, and added for a certain period of time to obtain a hydrous silicate slurry.
Subsequently, the hydrated silicate slurry is filtered and washed by a filter capable of cake washing such as a filter press to remove the by-product electrolyte, and then the obtained hydrated silicate cake is slurried, and a spray dryer or the like It is dried and manufactured using a dryer.
The amount of the structural hydrous silicic acid used in the present invention will be described later.

本発明では、シランカップリング剤を用いることが好ましい。シランカップリング剤は含水ケイ酸表面に残存するシラノール基とゴム成分ポリマーと反応して、含水ケイ酸とゴムとの結合橋として作用し補強相を形成する。
本発明で用いられるシランカップリング剤は、好ましくは下記一般式で表される化合物よりなる群から選ばれた少なくとも一種である。
In the present invention, it is preferable to use a silane coupling agent. The silane coupling agent reacts with the silanol group remaining on the surface of the hydrous silicic acid and the rubber component polymer, and acts as a bonding bridge between the hydrous silicic acid and the rubber to form a reinforcing phase.
The silane coupling agent used in the present invention is preferably at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following general formula.

3−mSi−(CH−S−(CH−SiA3−m ・・・(VI)
[式中、AはC2n+1O(nは1〜3の整数)又は塩素原子であり、Bは炭素数1〜3のアルキル基であり、mは1〜3の整数、aは1〜9の整数、bは1以上の整数で分布を有していてもよい。但し、mが1の時、2つのBは同一でも異なってもよく、mが2又は3の時、2つ又は3つのAは同一でも異なってもよい。]
A m B 3-m Si- ( CH 2) a -S b - (CH 2) a -SiA m B 3-m ··· (VI)
[Wherein, A is C n H 2n + 1 O (n is an integer of 1 to 3) or a chlorine atom, B is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, m is an integer of 1 to 3, and a is 1 An integer of ˜9, b is an integer of 1 or more, and may have a distribution. However, when m is 1, two B may be the same or different, and when m is 2 or 3, two or three A may be the same or different. ]

3−mSi−(CH−Y ・・・・・・(VII)
[式中、AはC2n+1O(nは1〜3の整数)又は塩素原子であり、Bは炭素数1〜3のアルキル基であり、Yはメルカプト基、ビニル基、アミノ基、グリシドキシ基又はエポキシ基であり、mは1〜3の整数、cは0〜9の整数である。但し、mが1の時、2つのBは同一でも異なってもよく、mが2又は3の時、2つ又は3つのAは同一でも異なってもよい。]
A m B 3-m Si— (CH 2 ) c —Y (VII)
[Wherein, A is C n H 2n + 1 O (n is an integer of 1 to 3) or a chlorine atom, B is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, Y is a mercapto group, a vinyl group, an amino group, It is a glycidoxy group or an epoxy group, m is an integer of 1 to 3, and c is an integer of 0 to 9. However, when m is 1, two B may be the same or different, and when m is 2 or 3, two or three A may be the same or different. ]

3−mSi−(CH−S−Z ・・・・・・(VIII)
[式中、AはC2n+1O(nは1〜3の整数)又は塩素原子であり、Bは炭素数1〜3のアルキル基であり、Zはベンゾチアゾリル基、N,N−ジメチルチオカルバモイル基又はメタクリロイル基であり、mは1〜3の整数、aは1〜9の整数、bは1以上の整数で分布を有していてもよい。但し、mが1の時、2つのBは同一でも異なってもよく、mが2又は3の時、2つ又は3つのAは同一でも異なってもよい。]
A m B 3-m Si— (CH 2 ) a —S b —Z (VIII)
Wherein A is C n H 2n + 1 O (n is an integer of 1 to 3) or a chlorine atom, B is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, Z is a benzothiazolyl group, N, N-dimethylthio It is a carbamoyl group or a methacryloyl group, m is an integer of 1 to 3, a is an integer of 1 to 9, and b is an integer of 1 or more and may have a distribution. However, when m is 1, two B may be the same or different, and when m is 2 or 3, two or three A may be the same or different. ]

具体的には、一般式(VI)で表されるシランカップリング剤としては、ビス−(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス−(3−トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス−(3−メチルジメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス−(3−トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス−(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス−(3−トリメトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス−(3−トリエトキシシリルプロピル)トリスルフィド、   Specifically, as the silane coupling agent represented by the general formula (VI), bis- (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis- (3-trimethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis- ( 3-methyldimethoxysilylpropyl) tetrasulfide, bis- (3-triethoxysilylethyl) tetrasulfide, bis- (3-triethoxysilylpropyl) disulfide, bis- (3-trimethoxysilylpropyl) disulfide, bis- ( 3-triethoxysilylpropyl) trisulfide,

一般式(VII)で表されるシランカップリング剤としては、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、   Examples of the silane coupling agent represented by the general formula (VII) include 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropylmethyldimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane,

一般式(VIII)で表されるシランカップリング剤としては、3−トリメトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルメタクリロイルモノスルフィドが挙げられる。   Examples of the silane coupling agent represented by the general formula (VIII) include 3-trimethoxysilylpropyl-N, N-dimethylthiocarbamoyl tetrasulfide, 3-trimethoxysilylpropylbenzothiazolyl tetrasulfide, 3-trimethoxy And silylpropylmethacryloyl monosulfide.

シランカップリング剤の使用量は、含水ケイ酸の量に対して、1〜20質量%が好ましい。使用量が1質量%未満では、十分なカップリング効果が得られないことがあり、20質量%を超えると、ポリマーのゲル化を引き起こすことがある。   As for the usage-amount of a silane coupling agent, 1-20 mass% is preferable with respect to the quantity of a hydrous silicic acid. If the amount used is less than 1% by mass, a sufficient coupling effect may not be obtained, and if it exceeds 20% by mass, gelation of the polymer may be caused.

次に、本発明に用いるカーボンブラックは、ジブチルフタレート(DBP)吸収量が40〜180cm/100gで、窒素吸着比表面積(NSA)が40〜300m/gで、比着色力(TINT)が50〜150%で、トルエン着色透過度が90%以上で、且つ前記窒素吸着比表面積とトルエン着色透過度との関係が上記式(I)を満たすカーボンブラックを配合することが必要である。
一般に、ゴム成分、特に、窒素含有官能基を有する変性共役ジエン系重合体を含むゴム成分にカーボンブラックが配合されたゴム組成物においては、ゴム成分に対するカーボンブラックの分散性が向上し、延いてはゴム成分のヒステリシスロスが低減されるため、耐摩耗性及び転がり抵抗を向上させることができる。しかしながら、該変性共役ジエン系重合体に天然ゴムがブレンドされたゴム成分を用いる場合には、ヒステリシスロスの低減効果を更に向上させることが必要となる。なぜなら、通常の製造方法によって得られる天然ゴムは、天然ゴムラテックス中に含まれる非ゴム成分が残存することにより、その損失正接(tanδ)は高く、発熱性の低減効果が低い場合があるからである。これに対し、本発明のゴム組成物に用いるカーボンブラックは、DBP吸収量、NSA、TINT及びトルエン着色透過度が上記した範囲を満たすため、表面に存在するタール分が充分少なく、カーボンブラックとゴム分子、更に構造性含水ケイ酸との複合化が効率的に起こる結果、ゴム組成物の耐摩耗性及び低発熱性を向上させることができる。更に、本発明のゴム組成物では、表面に存在するタール成分の少ないカーボンブラック、構造性含水ケイ酸と共に、ゴム成分として更に窒素含有官能基を有する変性共役ジエン系重合体を用いることによって、カーボンブラックの分散性が更に大幅に向上するため、カーボンブラックの補強効果を更に十分に発揮しつつ、ゴム組成物中のヒステリシスロスを更に低減することができる。このため、本発明のゴム組成物は、変性共役ジエン系重合体に天然ゴムがブレンドされている場合には、ゴム製品、タイヤ部材、このタイヤ部材を備えたタイヤなどの耐摩耗性、耐テアー性及び転がり抵抗を更に十分に向上させることができる。
Next, the carbon black used in the present invention, dibutyl phthalate (DBP) absorption number of at 40~180cm 3 / 100g, a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) in 40 to 300 m 2 / g, the ratio tinting strength (TINT ) Is 50 to 150%, the toluene color permeability is 90% or more, and the relationship between the nitrogen adsorption specific surface area and the toluene color permeability needs to include carbon black satisfying the above formula (I). .
Generally, in a rubber composition in which carbon black is blended with a rubber component, particularly a rubber component containing a modified conjugated diene polymer having a nitrogen-containing functional group, the dispersibility of the carbon black with respect to the rubber component is improved and extended. Since the hysteresis loss of the rubber component is reduced, wear resistance and rolling resistance can be improved. However, when a rubber component obtained by blending natural rubber with the modified conjugated diene polymer is used, it is necessary to further improve the effect of reducing hysteresis loss. This is because natural rubber obtained by a normal production method has a high loss tangent (tan δ) due to the remaining non-rubber component contained in the natural rubber latex, and the exothermic reduction effect may be low. is there. In contrast, the carbon black used in the rubber composition of the present invention has a sufficiently low tar content on the surface because the DBP absorption amount, N 2 SA, TINT, and toluene color permeability satisfy the above-described ranges. As a result of efficient formation of the rubber and rubber molecules, and further the structural hydrous silicic acid, the wear resistance and low heat build-up of the rubber composition can be improved. Furthermore, in the rubber composition of the present invention, carbon black is obtained by using a modified conjugated diene polymer having a nitrogen-containing functional group as a rubber component together with carbon black having a small tar component present on the surface and structural hydrous silicic acid. Since the dispersibility of black is further greatly improved, it is possible to further reduce the hysteresis loss in the rubber composition while further sufficiently exerting the reinforcing effect of carbon black. Therefore, when the natural rubber is blended with the modified conjugated diene polymer, the rubber composition of the present invention has a rubber product, a tire member, and a tire equipped with the tire member. Property and rolling resistance can be further sufficiently improved.

本発明のゴム組成物において、ゴム成分としては、天然ゴム及び/又はジエン系合成ゴムから選ばれる少なくとも1つ以上のゴムを用いることができる。好ましくは、変性共役ジエン系重合体を用いることが好ましい。
用いることができる変性共役ジエン系重合体としては、窒素含有官能基を一つ以上有する限り特に制限はなく、カーボンブラックやシリカ等の充填剤と親和性を有することが一般的に知られている他の官能基、例えば、ケイ素を含む官能基又はスズを含む官能基を含んでもよい。ここで、共役ジエン系重合体としては、共役ジエン化合物と芳香族ビニル化合物との共重合体、及び共役ジエン化合物の単独重合体が好ましく、具体的には、ポリイソプレンゴム(IR)、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、ポリブタジエンゴム(BR)、イソブチレンイソプレンゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム、スチレン−イソプレン共重合体ゴム(SIR)、クロロプレンゴム(CR)等の合成ゴムが挙げられ、ポリブタジエンゴムが特に好ましい。なお、これら共役ジエン系重合体は、一種単独で用いてもよいし、二種以上をブレンドして用いてもよい。
In the rubber composition of the present invention, as the rubber component, at least one rubber selected from natural rubber and / or diene synthetic rubber can be used. Preferably, a modified conjugated diene polymer is used.
The modified conjugated diene polymer that can be used is not particularly limited as long as it has one or more nitrogen-containing functional groups, and is generally known to have an affinity for fillers such as carbon black and silica. Other functional groups may be included, for example, a functional group containing silicon or a functional group containing tin. Here, as the conjugated diene polymer, a copolymer of a conjugated diene compound and an aromatic vinyl compound and a homopolymer of a conjugated diene compound are preferable. Specifically, polyisoprene rubber (IR), styrene- Examples include synthetic rubbers such as butadiene copolymer rubber (SBR), polybutadiene rubber (BR), isobutylene isoprene rubber (IIR), halogenated butyl rubber, styrene-isoprene copolymer rubber (SIR), and chloroprene rubber (CR). Polybutadiene rubber is particularly preferred. These conjugated diene polymers may be used alone or in a blend of two or more.

また、上記共役ジエン系重合体は、例えば、単量体である共役ジエン化合物を単独で、又は単量体である芳香族ビニル化合物と共役ジエン化合物との混合物を重合して得ることができるが、本発明のトレッド用ゴム組成物においては、上記共役ジエン系重合体の分子中に少なくとも一つの窒素含有官能基を導入することが必要であるため、(1)単量体を重合開始剤を用いて重合させ、重合活性部位を有する重合体を生成させた後、該重合活性部位を各種窒素含有変性剤で変性する方法や、(2)単量体を窒素含有官能基を有する重合開始剤を用いて重合させる方法で得ることが好ましい。   The conjugated diene polymer can be obtained, for example, by polymerizing a monomer conjugated diene compound alone or a mixture of a monomer aromatic vinyl compound and a conjugated diene compound. In the rubber composition for a tread of the present invention, since it is necessary to introduce at least one nitrogen-containing functional group into the molecule of the conjugated diene polymer, (1) a monomer is used as a polymerization initiator. And a method for producing a polymer having a polymerization active site, and then modifying the polymerization active site with various nitrogen-containing modifiers, or (2) a polymerization initiator having a nitrogen-containing functional group as a monomer. It is preferable to obtain it by the method of polymerizing using.

上記変性共役ジエン系重合体の合成に用いる重合開始剤としては、有機リチウム化合物が好ましく、ヒドロカルビルリチウム及びリチウムアミド化合物が更に好ましい。なお、重合開始剤として有機リチウム化合物を用いた場合、芳香族ビニル化合物と共役ジエン化合物とは、アニオン重合で重合される。重合開始剤としてヒドロカルビルリチウムを用いる場合、重合開始末端にヒドロカルビル基を有し、他方の末端が重合活性部位である重合体が得られる。一方、重合開始剤としてリチウムアミド化合物を用いる場合、重合開始末端に窒素含有官能基を有し、他方の末端が重合活性部位である重合体が得られ、該重合体は、窒素含有変性剤で変性することなく、本発明における変性共役ジエン系重合体として用いることができる。なお、重合開始剤の使用量は、単量体100g当り0.2〜20mmolの範囲が好ましい。   The polymerization initiator used for the synthesis of the modified conjugated diene polymer is preferably an organic lithium compound, more preferably hydrocarbyl lithium and a lithium amide compound. When an organic lithium compound is used as the polymerization initiator, the aromatic vinyl compound and the conjugated diene compound are polymerized by anionic polymerization. When hydrocarbyl lithium is used as the polymerization initiator, a polymer having a hydrocarbyl group at the polymerization initiation terminal and the other terminal being a polymerization active site is obtained. On the other hand, when a lithium amide compound is used as the polymerization initiator, a polymer having a nitrogen-containing functional group at the polymerization initiation terminal and the other terminal being a polymerization active site is obtained, and the polymer is a nitrogen-containing modifier. It can be used as a modified conjugated diene polymer in the present invention without modification. In addition, the usage-amount of a polymerization initiator has the preferable range of 0.2-20 mmol per 100g of monomers.

上記ヒドロカルビルリチウムとしては、エチルリチウム、n−プロピルリチウム、イソプロピルリチウム、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−オクチルリチウム、n−デシルリチウム、フェニルリチウム、2−ナフチルリチウム、2−ブチル−フェニルリチウム、4−フェニル−ブチルリチウム、シクロヘキシルリチウム、シクロペンチルリチウム、ジイソプロペニルベンゼンとブチルリチウムとの反応生成物等が挙げられ、これらの中でも、エチルリチウム、n−プロピルリチウム、イソプロピルリチウム、n−ブチルリチウム、sec−ブチルリチウム、tert−オクチルリチウム、n−デシルリチウム等のアルキルリチウムが好ましく、n−ブチルリチウムが特に好ましい。   Examples of the hydrocarbyl lithium include ethyl lithium, n-propyl lithium, isopropyl lithium, n-butyl lithium, sec-butyl lithium, tert-octyl lithium, n-decyl lithium, phenyl lithium, 2-naphthyl lithium, and 2-butyl-phenyl. Examples include lithium, 4-phenyl-butyllithium, cyclohexyllithium, cyclopentyllithium, reaction products of diisopropenylbenzene and butyllithium, and among these, ethyllithium, n-propyllithium, isopropyllithium, n-butyl Alkyl lithium such as lithium, sec-butyl lithium, tert-octyl lithium and n-decyl lithium is preferable, and n-butyl lithium is particularly preferable.

一方、上記リチウムアミド化合物としては、リチウムヘキサメチレンイミド、リチウムピロリジド、リチウムピペリジド、リチウムヘプタメチレンイミド、リチウムドデカメチレンイミド、リチウムジメチルアミド、リチウムジエチルアミド、リチウムジプロピルアミド、リチウムジブチルアミド、リチウムジヘキシルアミド、リチウムジヘプチルアミド、リチウムジオクチルアミド、リチムジ−2−エチルヘキシルアミド、リチウムジデシルアミド、リチウム−N−メチルピペラジド、リチウムエチルプロピルアミド、リチウムエチルブチルアミド、リチウムメチルブチルアミド、リチウムエチルベンジルアミド、リチウムメチルフェネチルアミド等が挙げられ、これらの中でも、リチウムヘキサメチレンイミド、リチウムピロリジド、リチウムピペリジド、リチウムヘプタメチレンイミド、リチウムドデカメチレンイミド等の環状のリチウムアミド化合物が好ましく、リチウムヘキサメチレンイミド及びリチウムピロリジドが特に好ましい。   On the other hand, the lithium amide compounds include lithium hexamethylene imide, lithium pyrrolidide, lithium piperidide, lithium heptamethylene imide, lithium dodecamethylene imide, lithium dimethylamide, lithium diethylamide, lithium dipropylamide, lithium dibutylamide, lithium Dihexylamide, lithium diheptylamide, lithium dioctylamide, lythym-2-ethylhexylamide, lithium didecylamide, lithium-N-methylpiperazide, lithium ethylpropylamide, lithium ethylbutyramide, lithium methylbutyramide, lithium ethylbenzylamide, Lithium methyl phenethyl amide, etc., among which lithium hexamethylene imide, lithium pyrrolidide, lithium Umupiperijido, lithium heptamethylene imide, preferably lithium amide compound of the cyclic such as lithium dodecamethylene imide, lithium hexamethylene imide and lithium pyrrolidide are particularly preferable.

上記リチウムアミド化合物として、式:Li−AM[式中、AMは、下記式(IV)で表される置換アミノ基又は下記式(V)で表される環状アミノ基である]で表されるリチウムアミド化合物を用いることで、式(IV)で表される置換アミノ基及び式(V)で表される環状アミノ基からなる群から選択される少なくとも一種の窒素含有官能基が導入された変性共役ジエン系重合体が得られる。例えば、リチウムヘキサメチレンイミドを用いた場合、少なくとも一つのヘキサメチレンイミノ基が導入された変性共役ジエン系重合体が得られる。

Figure 2011026392
Figure 2011026392
The lithium amide compound is represented by the formula: Li-AM [wherein AM is a substituted amino group represented by the following formula (IV) or a cyclic amino group represented by the following formula (V)]. Modification in which at least one nitrogen-containing functional group selected from the group consisting of a substituted amino group represented by formula (IV) and a cyclic amino group represented by formula (V) is introduced by using a lithium amide compound A conjugated diene polymer is obtained. For example, when lithium hexamethyleneimide is used, a modified conjugated diene polymer into which at least one hexamethyleneimino group is introduced is obtained.
Figure 2011026392
Figure 2011026392

なお、式(IV)において、Rは、炭素数1〜12のアルキル基、シクロアルキル基又はアラルキル基であり、具体的には、メチル基、エチル基、ブチル基、オクチル基、シクロヘキシル基、3−フェニル−1−プロピル基及びイソブチル基等が好適に挙げられる。なお、Rは、それぞれ同じでも異なってもよい。一方、式(V)において、Rは、3〜16個のメチレン基を有するアルキレン基、置換アルキレン基、オキシアルキレン基又はN−アルキルアミノ−アルキレン基である。ここで、置換アルキレン基には、一置換から八置換のアルキレン基が含まれ、置換基としては、炭素数1〜12の鎖状若しくは分枝状アルキル基、シクロアルキル基、ビシクロアルキル基、アリール基及びアラルキル基が挙げられる。また、Rとして、具体的には、トリメチレン基、テトラメチレン基、ヘキサメチレン基、オキシジエチレン基、N−アルキルアザジエチレン基、ドデカメチレン基及びヘキサデカメチレン基等が好ましい。 In the formula (IV), R 1 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl group, or an aralkyl group. Specifically, a methyl group, an ethyl group, a butyl group, an octyl group, a cyclohexyl group, Preferable examples include 3-phenyl-1-propyl group and isobutyl group. R 1 may be the same or different from each other. On the other hand, in the formula (V), R 2 is an alkylene group having 3 to 16 methylene groups, a substituted alkylene group, an oxyalkylene group or an N-alkylamino-alkylene group. Here, the substituted alkylene group includes a mono- to octa-substituted alkylene group, and examples of the substituent include a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl group, a bicycloalkyl group, and an aryl group. Groups and aralkyl groups. R 2 is specifically preferably a trimethylene group, a tetramethylene group, a hexamethylene group, an oxydiethylene group, an N-alkylazadiethylene group, a dodecamethylene group, a hexadecamethylene group, or the like.

上記重合開始剤を用いて、共役ジエン系重合体を製造する方法としては、特に制限はなく、例えば、重合反応に不活性な炭化水素溶媒中で、単量体を重合させることで重合体を製造することができる。ここで、重合反応に不活性な炭化水素溶媒としては、プロパン、n−ブタン、イソブタン、n−ペンタン、イソペンタン、n−ヘキサン、シクロヘキサン、プロペン、1−ブテン、イソブテン、トランス−2−ブテン、シス−2−ブテン、1−ペンテン、2−ペンテン、1−ヘキセン、2−ヘキセン、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベ
ンゼン等が挙げられ、これらは単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。また、上記重合反応は、ランダマイザーの存在下で実施してもよい。なお、上記重合は、溶液重合で実施することが好ましく、重合反応溶液中の上記単量体の濃度は、5〜50質量%の範囲が好ましく、10〜30質量%の範囲が更に好ましい。また、重合形式は特に限定されず、回分式でも連続式でもよい。更に、重合反応の反応温度は、0〜150℃の範囲が好ましく、20〜130℃の範囲が更に好ましい。
The method for producing a conjugated diene polymer using the polymerization initiator is not particularly limited. For example, the polymer is obtained by polymerizing a monomer in a hydrocarbon solvent inert to the polymerization reaction. Can be manufactured. Here, as the hydrocarbon solvent inert to the polymerization reaction, propane, n-butane, isobutane, n-pentane, isopentane, n-hexane, cyclohexane, propene, 1-butene, isobutene, trans-2-butene, cis -2-butene, 1-pentene, 2-pentene, 1-hexene, 2-hexene, benzene, toluene, xylene, ethylbenzene, and the like may be used. These may be used alone or in combination of two or more. May be. Moreover, you may implement the said polymerization reaction in presence of a randomizer. The polymerization is preferably carried out by solution polymerization, and the concentration of the monomer in the polymerization reaction solution is preferably in the range of 5 to 50% by mass, and more preferably in the range of 10 to 30% by mass. Further, the polymerization mode is not particularly limited, and may be batch type or continuous type. Furthermore, the reaction temperature of the polymerization reaction is preferably in the range of 0 to 150 ° C, more preferably in the range of 20 to 130 ° C.

更に、上記重合活性部位を有する重合体の重合活性部位を変性剤で変性するにあたって、使用する変性剤としては、置換若しくは非置換のアミノ基、アミド基、イミノ基、イミダゾール基、ニトリル基又はピリジル基を有する窒素含有化合物が好ましい。上記変性剤として好適な窒素含有化合物としては、ジフェニルメタンジイソシアネート、クルードMDI、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等のイソシアネート化合物,4−(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4−(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4−ジメチルアミノベンジリデンアニリン、4−ジメチルアミノベンジリデンブチルアミン、ジメチルイミダゾリジノン、N−メチルピロリドン等が挙げられる。   Further, in modifying the polymerization active site of the polymer having the polymerization active site with a modifier, the modifier used is a substituted or unsubstituted amino group, amide group, imino group, imidazole group, nitrile group or pyridyl. Nitrogen-containing compounds having groups are preferred. Suitable nitrogen-containing compounds as the modifier include isocyanate compounds such as diphenylmethane diisocyanate, crude MDI, trimethylhexamethylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, 4- (dimethylamino) benzophenone, 4- (diethylamino) benzophenone, 4-dimethylamino. Examples include benzylideneaniline, 4-dimethylaminobenzylidenebutylamine, dimethylimidazolidinone, N-methylpyrrolidone and the like.

また更に、窒素含有官能基を有する重合開始剤により重合して得た重合体の重合活性部位を変性剤で変性するにあたって、変性剤としてカップリング剤を用いた場合、得られる変性共役ジエン系重合体の分子中に複数の窒素含有官能基が導入され、カーボンブラックの分散性を大幅に向上できる。なお、カップリング剤として、具体的には、SnCl、RSnCl、R SnCl、R SnCl、SiCl、RSiCl、R SiCl、R SiCl等が好ましく、Rとして、具体的には、メチル基、エチル基、n−ブチル基、ネオフィル基、シクロヘキシル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基等が挙げられる。特に、カップリング剤としては、SnCl及びSiClが好ましい。 Furthermore, when the polymerization active site of a polymer obtained by polymerization with a polymerization initiator having a nitrogen-containing functional group is modified with a modifying agent, when a coupling agent is used as the modifying agent, the resulting modified conjugated diene heavy polymer is obtained. A plurality of nitrogen-containing functional groups are introduced into the coalesced molecule, and the dispersibility of the carbon black can be greatly improved. Specific examples of the coupling agent include SnCl 4 , R 3 SnCl 3 , R 3 2 SnCl 2 , R 3 3 SnCl, SiCl 4 , R 3 SiCl 3 , R 3 2 SiCl 2 , R 3 3 SiCl, etc. Specific examples of R 3 include a methyl group, an ethyl group, an n-butyl group, a neophyll group, a cyclohexyl group, an n-octyl group, and a 2-ethylhexyl group. In particular, SnCl 4 and SiCl 4 are preferable as the coupling agent.

上記変性剤による重合活性部位の変性反応は、溶液反応で行うことが好ましく、該溶液中には、重合時に使用した単量体が含まれていてもよい。また、変性反応の反応形式は特に制限されず、バッチ式でも連続式でもよい。更に、変性反応の反応温度は、反応が進行する限り特に限定されず、重合反応の反応温度をそのまま採用してもよい。なお、変性剤の使用量は、重合体の製造に使用した重合開始剤1molに対し、0.25〜3.0molの範囲が好ましく、0.5〜1.5molの範囲が更に好ましい。   The modification reaction of the polymerization active site by the modifying agent is preferably performed by a solution reaction, and the solution may contain a monomer used at the time of polymerization. The reaction mode of the modification reaction is not particularly limited, and may be a batch type or a continuous type. Furthermore, the reaction temperature of the modification reaction is not particularly limited as long as the reaction proceeds, and the reaction temperature of the polymerization reaction may be employed as it is. In addition, the usage-amount of modifier | denaturant has the preferable range of 0.25-3.0 mol with respect to 1 mol of polymerization initiators used for manufacture of a polymer, and the range of 0.5-1.5 mol is still more preferable.

本発明のゴム組成物において、ゴム成分として用いる天然ゴムは、本来、弾性、加工性、破壊特性、低発熱性等に優れるため、各種ゴム製品、例えば、ベルトコンベア部材、タイヤ部材、特にトレッドゴムへの用途に適している。しかしながら、天然ゴムの製造方法によっては、天然ゴムラテックス中に存在する非ゴム成分の影響により、天然ゴムが本来有する物性に悪影響を与える場合がある。そこで、本発明のトレッド用ゴム組成物に用いる好適な天然ゴムとしては、天然ゴムラテックス中のタンパク質を機械的分離方法により部分脱タンパク処理してなるラテックスから得られた、総窒素含量が0.1質量%を超え且つ0.4質量%以下の天然ゴムが挙げられる。かかる天然ゴムは、天然ゴムラテックス中に存在するタンパク質の除去を、酵素処理等の化学的手段は用いず、遠心分離等の機械的手段によって行うことで、タンパク質含量の指標となる総窒素含有量が上記特定した範囲に調整されており、その結果、天然ゴムが本来有する物性を損なうことなく、低発熱性を向上させることができる。   The natural rubber used as a rubber component in the rubber composition of the present invention is inherently excellent in elasticity, processability, fracture characteristics, low heat build-up, etc., so various rubber products such as belt conveyor members, tire members, especially tread rubber Suitable for applications. However, depending on the method for producing natural rubber, the physical properties inherent to natural rubber may be adversely affected by the effects of non-rubber components present in natural rubber latex. Therefore, as a suitable natural rubber used in the rubber composition for a tread of the present invention, the total nitrogen content obtained from a latex obtained by partially deproteinizing proteins in natural rubber latex by a mechanical separation method is 0. Natural rubber exceeding 1 mass% and 0.4 mass% or less is mentioned. Such natural rubber has a total nitrogen content that is an indicator of protein content by removing proteins present in natural rubber latex by mechanical means such as centrifugation without using chemical means such as enzymatic treatment. Is adjusted to the above specified range, and as a result, the low heat build-up can be improved without impairing the physical properties inherent in natural rubber.

本発明のゴム組成物に好適な天然ゴムは、例えば、凝固前のラテックスを、その固形ゴムの総窒素含有量が一定範囲となるように、機械的分離手法、好ましくは遠心分離濃縮法によって部分脱タンパク処理を行うことで製造される。ここで、機械的分離手法以外の手法によって脱タンパク処理を行う場合には、固形ゴム中のタンパク質は減少するものの、同時に老化防止作用を有するトコトリエノール等の有効成分も失われるため、天然ゴム本来の耐老化性が低下することがある。   The natural rubber suitable for the rubber composition of the present invention is obtained by, for example, partially dividing the latex before coagulation by a mechanical separation method, preferably a centrifugal concentration method, so that the total nitrogen content of the solid rubber is within a certain range. Manufactured by deproteinization. Here, when deproteinization is performed by a method other than mechanical separation, the protein in the solid rubber is reduced, but at the same time, active ingredients such as tocotrienol having an anti-aging action are lost. Aging resistance may be reduced.

本発明のゴム組成物に好適な天然ゴムは、例えば、原料となる天然ゴムラテックスの遠心分離条件(回転数、時間等)を調整して総窒素含量を制御することができる。天然ゴム中の総窒素含量が0.1質量%以下では、耐熱老化性が低下する場合があり、一方、0.4質量%を超えると、発熱性の低減効果が十分に得られない。   The natural rubber suitable for the rubber composition of the present invention can control the total nitrogen content by adjusting, for example, the centrifugal separation conditions (rotation speed, time, etc.) of the natural rubber latex that is the raw material. If the total nitrogen content in the natural rubber is 0.1% by mass or less, the heat aging resistance may be lowered. On the other hand, if it exceeds 0.4% by mass, the effect of reducing the heat build-up is not sufficiently obtained.

なお、本発明のゴム組成物に好適な天然ゴムは、部分脱タンパク処理を行った後、得られた天然ゴムラテックスを凝固し、乾燥処理することで得ることができる。原料となる天然ゴムラテックスは、特に限定されず、フィールドラテックスや市販のラテックス等を用いることができる。   The natural rubber suitable for the rubber composition of the present invention can be obtained by subjecting the obtained natural rubber latex to coagulation and drying treatment after partial deproteinization treatment. The natural rubber latex used as a raw material is not particularly limited, and a field latex, a commercially available latex, or the like can be used.

本発明のゴム組成物のゴム成分は、天然ゴム及び上記変性共役ジエン系重合体を含むことが好ましく、天然ゴム及び該変性共役ジエン系重合体を合計で70質量%以上含むことが更に好ましく、特に、ゴム成分中に該変性共役ジエン系重合体を10〜50質量%含むことが好ましい。上記ゴム成分中の変性共役ジエン系重合体の含有量が10質量%未満では、カーボンブラック分散性の更なる向上効果が十分に得られず、一方、50質量%を超えると、作業性が低下する場合がある。なお、天然ゴム及び変性共役ジエン系重合体以外のゴム成分が含まれる場合においては、ゴム工業界で使用される一般的なゴム成分をブレンドすることができる。   The rubber component of the rubber composition of the present invention preferably contains natural rubber and the modified conjugated diene polymer, and more preferably contains 70% by mass or more of the natural rubber and the modified conjugated diene polymer in total. In particular, the rubber component preferably contains 10 to 50% by mass of the modified conjugated diene polymer. When the content of the modified conjugated diene polymer in the rubber component is less than 10% by mass, a further improvement effect of carbon black dispersibility cannot be obtained sufficiently. On the other hand, when the content exceeds 50% by mass, workability decreases. There is a case. In the case where a rubber component other than natural rubber and a modified conjugated diene polymer is included, a general rubber component used in the rubber industry can be blended.

本発明のゴム組成物のゴム成分として、変性共役ジエン系重合体を用いる場合には、天然ゴム(A)と変性共役ジエン系重合体(B)との質量比(A/B)が、90/10〜50/50であることが好ましく、80/20〜50/50であることが更に好ましい。ここで、天然ゴムと変性共役ジエン系重合体の合計に占める変性共役ジエン系重合体の割合が10質量%未満では(即ち、天然ゴムの割合が90質量%を超えると)、カーボンブラックの更なる分散性の向上が不十分で、低ロス効果が十分に得られないことがあり、一方、変性共役ジエン系重合体の割合が50質量%を超えると(即ち、天然ゴムの割合が50質量%未満では)、耐テアー性が不十分なことがあり、また、作業性が低下する。   When a modified conjugated diene polymer is used as the rubber component of the rubber composition of the present invention, the mass ratio (A / B) between the natural rubber (A) and the modified conjugated diene polymer (B) is 90. It is preferably / 10 to 50/50, and more preferably 80/20 to 50/50. Here, when the ratio of the modified conjugated diene polymer to the total of the natural rubber and the modified conjugated diene polymer is less than 10% by mass (that is, when the ratio of the natural rubber exceeds 90% by mass), the carbon black The improvement in dispersibility is insufficient, and the low-loss effect may not be sufficiently obtained. On the other hand, when the proportion of the modified conjugated diene polymer exceeds 50% by mass (that is, the proportion of natural rubber is 50% by mass). If it is less than%, the tear resistance may be insufficient, and the workability may be reduced.

本発明のゴム組成物に用いるカーボンブラックは、ジブチルフタレート(DBP)吸収量が40〜180cm/100gであり、70〜170cm/100gであるのが好ましい。カーボンブラックのDBP吸収量が40cm/100g未満では、トレッド用ゴム組成物として最低限必要な引張応力を発現させることができず、180cm/100gを超えると、最低限必要な伸びを確保することができない。 Carbon black used in the rubber composition of the present invention, dibutyl phthalate (DBP) absorption is 40~180cm 3 / 100g, preferably from 70~170cm 3 / 100g. Is less than the DBP absorption of carbon black is 40 cm 3/100 g, it is impossible to express the minimum required tensile stress as a tread rubber composition, it exceeds 180cm 3/100 g, to ensure the minimum required elongation I can't.

本発明のゴム組成物に用いるカーボンブラックは、窒素吸着比表面積(NSA)が40〜300m/gであり、70〜250m/gであるのが好ましく、70〜170m/gであるのが更に好ましい。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が40m/g未満では、トレッド用ゴム組成物として最低限必要な強力(引張強さ)を発現させることができず、300m/gを超えると、ゴム組成物中での分散性を充分に確保することができず、ゴム組成物の耐摩耗性等が低下する。 Carbon black used in the rubber composition of the present invention, the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) is 40 to 300 m 2 / g, is preferably from 70 to 250 2 / g, in 70~170m 2 / g More preferably. When the nitrogen adsorption specific surface area of carbon black is less than 40 m 2 / g, the minimum strength (tensile strength) required as a rubber composition for tread cannot be expressed, and when it exceeds 300 m 2 / g, the rubber composition The dispersibility in it cannot be ensured sufficiently, and the wear resistance of the rubber composition is lowered.

本発明のゴム組成物に用いるカーボンブラックは、比着色力(TINT)が50〜150%であり、90〜145%であるのが好ましい。カーボンブラックの比着色力50%未満では、上記ゴム組成物をトレッドに用いた場合、タイヤに実用に耐え得る強力及び耐摩耗性を発現させることができず、150%を超えると、ゴムの粘度が著しく上昇し、組成物を得ることが困難となる。   The carbon black used in the rubber composition of the present invention has a specific coloring power (TINT) of 50 to 150%, preferably 90 to 145%. If the specific coloring power of the carbon black is less than 50%, when the rubber composition is used in a tread, the tire cannot exhibit strength and abrasion resistance that can be practically used, and if it exceeds 150%, the viscosity of the rubber Increases significantly, making it difficult to obtain a composition.

本発明のゴム組成物に用いるカーボンブラックは、トルエン着色透過度が90%以上であり、95%以上であるのが好ましい。カーボンブラックのトルエン着色透過度が90%未満では、カーボンブラック表面に存在するタール分、特に芳香族成分が多く、ゴム組成物を充分に補強することができず、ゴム組成物の耐摩耗性等が低下する。   The carbon black used for the rubber composition of the present invention has a toluene coloring transmittance of 90% or more, and preferably 95% or more. When the toluene coloring transmittance of carbon black is less than 90%, the tar content present on the surface of carbon black, especially the aromatic component, is large, and the rubber composition cannot be sufficiently reinforced, and the wear resistance of the rubber composition, etc. Decreases.

本発明のゴム組成物に使用するカーボンブラックは、その窒素吸着比表面積とトルエン着色透過度とが、絶対値としてみて下記式(IV):
0.0283 × A ×(100 − B)≦ 40 ・・(IV)
〔式中、Aは窒素吸着比表面積(m/g)で、Bはトルエン着色透過度(%)である〕を満たし、下記式(XI):
0.0283 × A ×(100 − B)≦ 20 ・・(XI)
の関係を満たすのが好ましく、下記式(XII):
0.0283 × A ×(100 − B)≦ 8 ・・(XII)
の関係を満たすのが更に好ましい(式(XI)及び式(XII)中、A及びBは式(IV)と同義である)。式(IV)における左辺が40を超えるカーボンブラックは、表面にタール分が多いため、ゴム組成物を十分に補強できず、耐摩耗性が低下する。
The carbon black used in the rubber composition of the present invention has a nitrogen adsorption specific surface area and a toluene coloring transmittance as the absolute values represented by the following formula (IV):
0.0283 × A × (100−B) ≦ 40 (IV)
[Wherein, A is a nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g) and B is a toluene color permeability (%)], and the following formula (XI):
0.0283 × A × (100−B) ≦ 20 (XI)
It is preferable to satisfy the following formula (XII):
0.0283 × A × (100−B) ≦ 8 (XII)
It is more preferable to satisfy the relationship (in formulas (XI) and (XII), A and B have the same meanings as in formula (IV)). Carbon black having a left side of more than 40 in formula (IV) has a large tar content on the surface, so that the rubber composition cannot be sufficiently reinforced and wear resistance is reduced.

なお、上記カーボンブラックは、燃焼ガス生成帯域と、反応帯域と、反応停止帯域とが連設されてなる反応装置を用い、前記燃焼ガス生成帯域内で高温燃焼ガスを生成させ、次いで前記反応帯域に原料を噴霧導入してカーボンブラックを含む反応ガス流を形成させた後、反応停止帯域にて、多段急冷媒体導入手段により、該反応ガス流を急冷して、反応を終結させることにより製造されることを特徴としており、以下に、図1を参照しながら、該カーボンブラックの製造方法を詳細に説明する。   The carbon black uses a reaction device in which a combustion gas generation zone, a reaction zone, and a reaction stop zone are connected in series, generates high-temperature combustion gas in the combustion gas generation zone, and then generates the reaction zone. After the raw material is sprayed and introduced to form a reaction gas stream containing carbon black, the reaction gas stream is rapidly cooled by a multistage rapid refrigerant introduction means in the reaction stop zone to terminate the reaction. Hereinafter, the method for producing the carbon black will be described in detail with reference to FIG.

図1は、本発明のゴム組成物に使用するカーボンブラックを製造するためのカーボンブラック製造炉の一例の縦断正面説明図である。カーボンブラック製造炉1は、その内部が燃焼帯域と反応帯域と反応停止帯域とを連設した構造であり、その全体が耐火物で覆われている。また、カーボンブラック製造炉1は、燃焼帯域として、可燃性流体導入室と、炉頭部外周から酸素含有ガス導入管によって導入された酸素含有ガスを、整流板を用いて整流して可燃性流体導入室へ導入する酸素含有ガス導入用円筒と、酸素含有ガス導入用円筒の中心軸に設置され、可燃性流体導入室へ燃焼用炭化水素を導入する燃料油噴霧装置導入管とを備える。燃焼帯域内では、燃焼用炭化水素の燃焼により高温燃焼ガスを生成する。   FIG. 1 is a longitudinal front view of an example of a carbon black production furnace for producing carbon black used in the rubber composition of the present invention. The interior of the carbon black production furnace 1 has a structure in which a combustion zone, a reaction zone, and a reaction stop zone are connected in series, and the whole is covered with a refractory. Moreover, the carbon black production furnace 1 rectifies the oxygen-containing gas introduced from the outer periphery of the furnace head and the oxygen-containing gas introduction pipe by the oxygen-containing gas introduction pipe as a combustion zone using a rectifying plate, and combustible fluid. An oxygen-containing gas introduction cylinder to be introduced into the introduction chamber, and a fuel oil spray device introduction pipe that is installed on the central axis of the oxygen-containing gas introduction cylinder and introduces combustion hydrocarbons into the combustible fluid introduction chamber. In the combustion zone, high-temperature combustion gas is generated by combustion of combustion hydrocarbons.

カーボンブラック製造炉1は、反応帯域として、円筒が次第に収れんする収れん室と、収れん室の下流側に4つの原料油噴霧口を含む原料油導入室と、原料油導入室の下流側に反応室10とを備える。該原料油噴霧口は、燃焼帯域からの高温燃焼ガス流中に原料炭化水素を噴霧導入する。反応帯域内では、高温燃焼ガス流中に原料炭化水素を噴霧導入し、不完全燃焼又は熱分解反応により、原料炭化水素をカーボンブラックに転化する。   The carbon black production furnace 1 includes, as a reaction zone, a condensing chamber in which a cylinder gradually converges, a raw material oil introducing chamber including four raw material oil spray ports on the downstream side of the converging chamber, and a reaction chamber on the downstream side of the raw material oil introducing chamber. 10. The feed oil spray port sprays feed hydrocarbons into the hot combustion gas stream from the combustion zone. In the reaction zone, the raw material hydrocarbon is sprayed into the high-temperature combustion gas stream, and the raw material hydrocarbon is converted into carbon black by incomplete combustion or thermal decomposition reaction.

カーボンブラック製造炉1は、反応停止帯域として、多段急冷媒体導入手段12を有する反応継続兼冷却室11を備える。多段急冷媒体導入手段12は、反応帯域からの高温燃焼ガス流に対して、水などの急冷媒体を噴霧する。反応停止帯域内では、高温燃焼ガス流を急冷媒体により急冷して反応を終結する。また、カーボンブラック製造炉1は、反応帯域あるいは反応停止帯域において、ガス体を導入する装置を更に備えてもよい。ここで、「ガス体」としては、空気、酸素と炭化水素の混合物、これらの燃焼反応による燃焼ガス等が使用可能である。このようにして、カーボンブラックの製造において、反応ガス流が反応停止帯域に入るまでの各帯域における平均反応温度と滞留時間を制御して、各段階でのカーボンブラックのトルエン着色透過度を所望の値にすることにより、本発明のゴム組成物に使用するカーボンブラックが得られる。   The carbon black production furnace 1 includes a reaction continuation / cooling chamber 11 having a multistage rapid refrigerant introduction means 12 as a reaction stop zone. The multistage rapid refrigerant introduction means 12 sprays a rapid refrigerant such as water on the high-temperature combustion gas flow from the reaction zone. In the reaction stop zone, the high-temperature combustion gas flow is quenched by the quenching refrigerant to terminate the reaction. The carbon black production furnace 1 may further include a device for introducing a gas body in the reaction zone or the reaction stop zone. Here, as the “gas body”, air, a mixture of oxygen and hydrocarbon, a combustion gas obtained by a combustion reaction thereof, or the like can be used. In this way, in the production of carbon black, the average reaction temperature and residence time in each zone until the reaction gas flow enters the reaction stop zone are controlled, and the toluene coloring permeability of carbon black at each stage is set to a desired value. By adjusting the value, carbon black used in the rubber composition of the present invention can be obtained.

次に、上記カーボンブラック製造炉1における各帯域について説明する。燃焼帯域とは、燃料と空気との反応により高温ガス流が生成される領域であり、この下流端は原料油が反応装置内に導入される点(複数位置で導入される場合は最も上流側)を指す。また、反応帯域とは、原料炭化水素が導入された点(複数位置の場合は最も上流側)から反応継続兼冷却室11内の多段急冷水噴霧手段12(これらの手段は反応継続兼冷却室11内で抜き差し自在であり、生産する品種、特性により使用位置は選択される)の作動(水等の冷媒体を導入する)点までを指す。すなわち、原料油噴霧口で原料油を導入し、多段急冷媒体導入手段12で水を導入した場合、この間の領域が反応帯域となる。反応停止帯域とは、急冷水圧入噴霧手段を作動させた点よりも下側(図1では右側)の帯域を指す。図1において、反応継続兼冷却室11という名称を用いたのは、原料導入時点から前記反応停止用急冷水圧入噴霧手段の作動時点までが反応帯域、それ以降が反応停止帯域であり、この急冷水導入位置が要求されるカーボンブラック性能により移動することがあるためである。   Next, each zone in the carbon black production furnace 1 will be described. The combustion zone is a region where a high-temperature gas flow is generated by the reaction of fuel and air, and this downstream end is the point at which the feedstock is introduced into the reactor (the most upstream when introduced at multiple locations) ). The reaction zone refers to the multistage quench water spray means 12 in the reaction continuation / cooling chamber 11 from the point where the raw material hydrocarbon is introduced (the most upstream in the case of a plurality of positions) (these means are the reaction continuation / cooling chamber). 11 can be inserted and removed freely, and the use position is selected according to the type of product to be produced and the characteristics thereof) to the point of operation (introducing a cooling medium such as water). That is, when the raw material oil is introduced through the raw material oil spraying port and the water is introduced by the multistage rapid refrigerant introduction means 12, the region between these becomes the reaction zone. The reaction stop zone refers to a zone below (on the right side in FIG. 1) the point where the quenching water injection spray means is operated. In FIG. 1, the name of the reaction continuation / cooling chamber 11 is used because the reaction zone is from the raw material introduction time point to the operation time point of the quenching water injection spray means for stopping the reaction, and the reaction stop zone is thereafter. This is because the cold water introduction position may move depending on the required carbon black performance.

上記製造方法により得られるカーボンブラックは、上記式(II)及び式(III)の関係を満たすことを要する。なお、図1においては、Xが、第一番目の急冷媒体導入手段12−Xより急冷媒体導入後のカーボンブラックのトルエン着色透過度(%)であり、Zが、最後の急冷媒体導入手段12−Zにより急冷媒体導入後のカーボンブラックのトルエン着色透過度(%)である。ここで、上記製造方法により得られるカーボンブラックが上記式(II)及び式(III)の関係を満たせば、段階的にトルエン着色透過度を規定することにより、カーボンブラックの粒径と表面物性のバランス化を図ることができ、補強性を上げ、耐摩耗性を向上させることができる。   The carbon black obtained by the above production method needs to satisfy the relationship of the above formulas (II) and (III). In FIG. 1, X is the toluene coloring permeability (%) of carbon black after introduction of the rapid refrigerant from the first rapid refrigerant introduction means 12 -X, and Z is the final rapid refrigerant introduction means 12. -Toluene coloring permeability (%) of carbon black after rapid refrigerant introduction by -Z. Here, if the carbon black obtained by the above production method satisfies the relationship of the above formulas (II) and (III), the particle size and surface physical properties of the carbon black are determined by defining the toluene coloring transmittance step by step. Balance can be achieved, reinforcing property can be improved, and wear resistance can be improved.

上記したように、このような性状を有するカーボンブラックは、反応温度及び滞留時間を制御することにより、得ることができる。例えば、反応帯域内に原料が噴霧導入されてから、第1番目の急冷媒体が導入されるまでの帯域における滞留時間をt(秒)、この帯域での平均反応温度をT(℃)とし、第1番目の急冷媒体が導入されてから、第2番目の急冷媒体導入手段(図1において、12−Y)により急冷媒体が導入されるまでの帯域における滞留時間をt(秒)、この帯域での平均反応温度をT(℃)とし、更に、第2番目の急冷媒体が導入されてから、最後の急冷媒体が導入されるまでの帯域における滞留時間(即ち、反応停止帯域通過までの帯域における滞留時間)をt(秒)、この帯域内での平均反応温度をT(℃)とした場合、それらの滞留時間及び平均反応温度が、下記式(XIII)、式(IVX)及び式(VX):
2.00 ≦ α1 ≦ 5.00 ・・・・・・(XIII)
5.00 ≦ α2 ≦ 9.00 ・・・・・・(IVX)
−2.5 1 ×(α1+α2)+ 85.0 ≦ β ≦ 90.0・・・(VX)
[式中、α1=t×T、α2=t×T、β=t×Tである]の関係を満たすように制御されることにより、本発明のゴム組成物に使用するカーボンブラックを確実に得ることができる。
As described above, carbon black having such properties can be obtained by controlling the reaction temperature and residence time. For example, the residence time in the zone from when the raw material is sprayed into the reaction zone until the first quenching medium is introduced is t 1 (seconds), and the average reaction temperature in this zone is T 1 (° C.). And the residence time in the zone from the introduction of the first quenching medium to the introduction of the quenching medium by the second quenching medium introducing means (12-Y in FIG. 1) is t 2 (seconds). The average reaction temperature in this zone is T 2 (° C.), and the residence time in the zone from the introduction of the second sudden refrigerant body to the introduction of the last sudden refrigerant body (that is, the reaction stop zone) When the residence time in the zone until the passage is t 3 (second) and the average reaction temperature in this zone is T 3 (° C.), the residence time and the average reaction temperature are represented by the following formula (XIII) and formula (IVX) and formula (VX):
2.00 ≦ α1 ≦ 5.00 (XIII)
5.00 ≦ α2 ≦ 9.00 ・ ・ ・ ・ ・ ・ (IVX)
−2.5 1 × (α1 + α2) + 85.0 ≦ β ≦ 90.0 (VX)
Used in the rubber composition of the present invention by being controlled so as to satisfy the relationship [wherein α1 = t 1 × T 1 , α2 = t 2 × T 2 , β = t 3 × T 3 ] Carbon black can be obtained with certainty.

上記カーボンブラック製造炉1は、炉内の温度をモニターするため、任意の数箇所に熱電対を炉内に挿入できる構造を備える。平均反応温度T、T、Tを算出するために、各工程(各帯域)で、少なくとも2箇所、望ましくは3〜4箇所の温度を測定することが好ましい。更に、滞留時間t、t、tの算出は、公知の熱力学的計算方法によって導入反応ガス流体の体積を算出し、次式により算出するものとする。なお、原料油の分解反応及び急冷媒体による体積増加は無視するものとする。
滞留時間t(sec)=原料炭化水素導入位置から第1番目の急冷媒体導入位置までの反応炉内通過容積(m)/反応ガス流体の体積(m/sec)
滞留時間t(sec)=第1番目の急冷媒体導入位置から第2番目の急冷媒体が導入されるまでの反応炉内通過容積(m)/反応ガス流体の体積(m/sec)
滞留時間t(sec)=第2番目の急冷媒体導入位置から最後の急冷媒体が導入されるまでの反応炉内通過容積(m)/反応ガス流体の体積(m/sec)
The carbon black production furnace 1 has a structure in which thermocouples can be inserted into an arbitrary number of locations in order to monitor the temperature in the furnace. To calculate the average reaction temperature T 1, T 2, T 3, at each step (each band), at least two positions, preferably it is preferable to measure the temperature of 3-4 points. Further, the residence times t 1 , t 2 , and t 3 are calculated by calculating the volume of the introduced reaction gas fluid by a known thermodynamic calculation method and calculating by the following formula. Note that the increase in volume due to the decomposition reaction of the feedstock oil and the rapid cooling medium is ignored.
Residence time t 1 (sec) = reactor passage volume from raw material hydrocarbon introduction position to first quenching medium introduction position (m 3 ) / reaction gas fluid volume (m 3 / sec)
Residence time t 2 (sec) = reactor passing volume (m 3 ) / reaction gas fluid volume (m 3 / sec) from the first abrupt refrigerant introduction position to the introduction of the second abrupt refrigerant
Residence time t 3 (sec) = reactor passage volume (m 3 ) / reaction gas fluid volume (m 3 / sec) from the second abrupt refrigerant introduction position to the last abrupt refrigerant introduction

本発明のゴム組成物は、ゴム成分100質量部に対して、上記カーボンブラックを55質量部以下、好ましくは、10〜55質量部配合してなることが望ましい。カーボンブラックの配合量が10質量部未満では、ゴム組成物の補強性が十分に確保することができず、一方、55質量部を超えると、カーボンブラックの分散性が低下し、ゴム組成物の耐摩耗性、耐テアー性及び耐発熱性が低下する場合がある。また、上記カーボンブラックの配合量に対して、上記構造性の含水ケイ酸(シリカ)をゴム成分100質量部に対して10〜150質量部の範囲で配合することで、ゴム組成物の更に補強性(耐摩耗性)を確保することができ、更には、ゴム組成物のヒステリシスロスを大幅に低減することができる。即ち、ゴム組成物の低ロス性及び補強性(耐摩耗性)の高度の両立が可能となる。   The rubber composition of the present invention is formed by blending 55 parts by mass or less, preferably 10 to 55 parts by mass of the carbon black with respect to 100 parts by mass of the rubber component. If the blending amount of the carbon black is less than 10 parts by mass, the reinforcing property of the rubber composition cannot be sufficiently ensured. On the other hand, if it exceeds 55 parts by mass, the dispersibility of the carbon black decreases, Wear resistance, tear resistance, and heat resistance may be reduced. Further, the rubber composition is further reinforced by blending the structural water-containing silicic acid (silica) in the range of 10 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component with respect to the compounding amount of the carbon black. Property (abrasion resistance) can be ensured, and furthermore, the hysteresis loss of the rubber composition can be greatly reduced. That is, it is possible to achieve both a low loss property and a high level of reinforcement (wear resistance) of the rubber composition.

本発明のゴム組成物には、上記ゴム成分、好ましくは、天然ゴム及び上記変性共役ジエン系重合体を含むゴム成分、上記特性のカーボンブラック、上記構造性の含水ケイ酸、シランカップリング剤の他に、ゴム工業界で通常使用される配合剤、例えば、軟化剤、老化防止剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫剤等を、本発明の目的を害しない範囲内で適宜選択して配合することができる。これら配合剤としては、市販品を好適に使用することができる。
本発明のゴム組成物は、上記ゴム成分に、上記特性のカーボンブラックと、上記構造性の含水ケイ酸、必要に応じて適宜選択した各種配合剤とを配合して、ロール等の開放式混練機やバンバリーミキサー等の密閉式混練機等を用いて混練することにより得られ、成形加工後に加硫を行い、各種ゴム製品、例えば、ベルトコンベア部材、タイヤ部材などのゴム製品に好適なゴム組成物を製造することができる。
The rubber composition of the present invention includes the rubber component, preferably a rubber component containing natural rubber and the modified conjugated diene polymer, carbon black having the above characteristics, hydrous silicic acid having the above structure, and a silane coupling agent. In addition, compounding agents usually used in the rubber industry, such as softeners, anti-aging agents, vulcanization accelerators, vulcanization accelerators, vulcanizers, etc., are within the range that does not impair the purpose of the present invention. It can select and mix | blend suitably. As these compounding agents, commercially available products can be suitably used.
In the rubber composition of the present invention, the rubber component is blended with carbon black having the above characteristics, the structural hydrous silicic acid, and various compounding agents appropriately selected as necessary, and an open kneading such as a roll. Rubber composition suitable for various rubber products, for example, rubber products such as belt conveyor members, tire members, etc., obtained by kneading using a closed kneader such as a machine or Banbury mixer Can be manufactured.

本発明のタイヤは、上述のゴム組成物をゴム部材、好ましくは、路面との接地面となるタイヤトレッドのトレッドゴムとして用いたことを特徴とし、重荷重用タイヤとして特に好適である。
本発明のタイヤは、上記ゴム組成物をトレッドゴムとして用いる場合、耐摩耗性、耐テアー性及び転がり抵抗が極めて高度にバランスされている。なお、本発明のタイヤは、上述のゴム組成物をトレッドに用いる以外特に制限は無く、常法に従って製造することができる。また、該タイヤに充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることができる。
The tire of the present invention is characterized by using the rubber composition described above as a rubber member, preferably a tread rubber of a tire tread that serves as a contact surface with a road surface, and is particularly suitable as a heavy load tire.
In the tire of the present invention, when the above rubber composition is used as a tread rubber, the wear resistance, tear resistance and rolling resistance are extremely balanced. The tire of the present invention is not particularly limited except that the above rubber composition is used for the tread, and can be produced according to a conventional method. Moreover, as gas with which this tire is filled, inert gas, such as nitrogen, argon, helium other than normal or the air which adjusted oxygen partial pressure, can be used.

次に、実施例及び比較例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。
以下の実施例、比較例等において、ゴム成分として用いた変性ポリブタジエンゴム(HMI−BR)の製造例、部分脱タンパク処理した天然ゴム(PNR)の製造例を示す。
また、本発明の含水ケイ酸の製造例、その物性を下記表1等に示すと共に、本発明のカーボンブラックの製造例及び、その物性を下記表2、表3等に示す。
EXAMPLES Next, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited to the following Example at all.
In the following Examples, Comparative Examples, etc., production examples of modified polybutadiene rubber (HMI-BR) used as a rubber component and production examples of partially deproteinized natural rubber (PNR) are shown.
Moreover, while showing the manufacture example of the hydrous silicic acid of this invention, its physical property is shown in following Table 1, etc., the manufacturing example of the carbon black of this invention and its physical property are shown in following Table 2, Table 3, etc.

<変性ポリブタジエンゴム(HMI−BR)の製造例>
乾燥し、窒素置換した約900mLの耐圧ガラス容器に、シクロヘキサン283g、1,3−ブタジエン50g、2,2−ジテトラヒドロフリルプロパン0.0057mmol、及びヘキサメチレンイミン0.513mmolを加え、更にn−ブチルリチウム(BuLi)0.57mmolを加えた後、撹拌装置を具えた50℃の温水浴中で4.5時間重合を行った。この際の重合転化率は、ほぼ100%であった。次に、この重合反応系に、変性剤(カップリング剤)として四塩化スズ0.100mmolを速やかに加え、更に50℃で30分間攪拌して変性反応を行った。その後、重合反応系に、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール(BHT)のイソプロパノール溶液(BHT濃度:5質量%)0.5mLを加えて、反応を停止させ、更に常法に従って乾燥して変性ポリブタジエンゴム(HMI−BR)を得た。得られたHMI−BRは、ブタジエン部分のビニル結合量が14%で、ガラス転移温度(Tg)が−95℃で、カップリング効率が65%であった。
<Example of production of modified polybutadiene rubber (HMI-BR)>
Add about 283 g of cyclohexane, 50 g of 1,3-butadiene, 0.0057 mmol of 2,2-ditetrahydrofurylpropane, and 0.513 mmol of hexamethyleneimine to an about 900 mL pressure-resistant glass container that has been dried and purged with nitrogen, and further n-butyl. After 0.57 mmol of lithium (BuLi) was added, polymerization was carried out in a hot water bath at 50 ° C. equipped with a stirrer for 4.5 hours. The polymerization conversion rate at this time was almost 100%. Next, 0.100 mmol of tin tetrachloride as a modifying agent (coupling agent) was quickly added to this polymerization reaction system, and the mixture was further stirred at 50 ° C. for 30 minutes to carry out a modification reaction. Thereafter, 0.5 mL of an isopropanol solution (BHT concentration: 5% by mass) of 2,6-di-t-butyl-p-cresol (BHT) was added to the polymerization reaction system to stop the reaction, and further according to a conventional method. By drying, a modified polybutadiene rubber (HMI-BR) was obtained. The resulting HMI-BR had a vinyl bond content of the butadiene moiety of 14%, a glass transition temperature (Tg) of -95 ° C, and a coupling efficiency of 65%.

なお、得られたHMI−BRについて、H−NMRスペクトルの積分比からブタジエン部分のビニル結合量を、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)による分子量分布曲線の全体の面積に対する最も高分子量側のピーク面積の割合からカップリング率を、DSCの曲線の変曲点からガラス転移温度を求めた。 In addition, about the obtained HMI-BR, the peak of the highest molecular weight side with respect to the whole area of the molecular weight distribution curve by gel permeation chromatography (GPC) is calculated from the integration ratio of the 1 H-NMR spectrum and the vinyl bond amount of the butadiene part. The coupling rate was determined from the area ratio, and the glass transition temperature was determined from the inflection point of the DSC curve.

<部分脱タンパク処理した天然ゴム(PNR)の製造例>
アンモニア0.4質量%を添加した天然ゴムラテックス(CT−1)を、ラテックスセパレーターSLP−3000(斉藤遠心機工業製)を用いて回転数7500rpmで15分間遠心分離することにより濃縮した。更に、濃縮したラテックスを回転数7500rpmで15分間遠心分離した。得られた濃縮ラテックスを固形分として約20%に希釈した後、蟻酸を添加し、一晩放置後、凝固して得られたゴム分を、110℃で210分間乾燥し、部分脱タンパク処理した天然ゴム(PNR)を製造した。得られたPNRの総窒素含有量は、ケルダール法によって測定したところ、0.15質量%であった。
<Example of production of partially deproteinized natural rubber (PNR)>
The natural rubber latex (CT-1) added with 0.4% by mass of ammonia was concentrated by centrifuging for 15 minutes at a rotational speed of 7500 rpm using a latex separator SLP-3000 (manufactured by Saito Centrifuge Co., Ltd.). Further, the concentrated latex was centrifuged at 7500 rpm for 15 minutes. The concentrated latex obtained was diluted to about 20% as a solid content, formic acid was added, and after standing overnight, the rubber content obtained by coagulation was dried at 110 ° C. for 210 minutes and partially deproteinized. Natural rubber (PNR) was produced. The total nitrogen content of the obtained PNR was 0.15% by mass as measured by the Kjeldahl method.

含水ケイ酸の物性
(1)音響式粒度分布径の測定
各含水ケイ酸の0.01M KCl水溶液を超音波で5分間分散処理し、泡を除去した後、超音波式粒度分布測定装置DT1200(Dispertion Technology社製)を用いて、含水ケイ酸の1次凝集体の直径の最頻値Aac(nm)を測定した。
Physical Properties of Hydrous Silicic Acid (1) Measurement of Acoustic Particle Size Distribution Diameter A 0.01M KCl aqueous solution of each hydrous silicic acid is subjected to ultrasonic dispersion for 5 minutes to remove bubbles, and then an ultrasonic particle size distribution measuring device DT1200 ( Dispertion Technology Inc.) was used to measure the mode a ac in diameters of primary aggregates of precipitated silica (nm).

(2)CTABの測定
ASTM D3765−92記載の方法に準拠して実施した。ASTM D3765−92記載の方法は、カーボンブラックのCTABを測定する方法であるので、若干の修正を加えた。すなわち、カーボンブラックの標準品であるIRB#3(83.0m/g)を使用せず、別途セチルトリメチルアンムニウムブロミド(以下、CE−TRABと略記する)標準液を調製し、これによって含水ケイ酸OT(ジ−2−エチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウム)溶液の標定を行い、含水ケイ酸表面に対するCE−TRAB1分子当たりの吸着断面積を0.35nmとしてCE−TRABの吸着量から、比表面積(m/g)を算出した。これは、カーボンブラックと含水ケイ酸とでは表面が異なるので、同一表面積でもCE−TRABの吸着量に違いがあると考えられるからである。
(2) Measurement of CTAB The measurement was performed according to the method described in ASTM D3765-92. Since the method described in ASTM D3765-92 is a method for measuring CTAB of carbon black, some modifications were made. That is, a standard solution of cetyltrimethylammonium bromide (hereinafter abbreviated as CE-TRAB) is prepared without using IRB # 3 (83.0 m 2 / g), which is a standard product of carbon black, and thereby containing water. The silicate OT (sodium di-2-ethylhexylsulfosuccinate) solution was standardized, and the adsorption cross section per molecule of CE-TRAB on the hydrous silicic acid surface was set to 0.35 nm 2 from the adsorption amount of CE-TRAB. m 2 / g) was calculated. This is because carbon black and hydrous silicic acid have different surfaces, and it is considered that there is a difference in the amount of CE-TRAB adsorbed even with the same surface area.

(3)加熱減量及び灼熱減量の測定
含水ケイ酸サンプルを秤量し、加熱減量の場合は105±2℃でサンプルを2時間加熱し、灼熱減量の場合は750±25℃でサンプルを3時間加熱した後、質量を測定し、加熱前のサンプル質量との差を加熱前の質量に対して%で表した。
(3) Measurement of loss on heating and loss on ignition Weigh the hydrous silicic acid sample, heat the sample for 2 hours at 105 ± 2 ° C for loss on heating, and heat the sample for 3 hours at 750 ± 25 ° C for loss on ignition. Then, the mass was measured, and the difference from the sample mass before heating was expressed in% with respect to the mass before heating.

含水ケイ酸の製造
製造例A
攪拌機を備えた容量180Lのジャケット付ステンレス製反応槽に、水93Lとケイ酸ナトリウム水溶液(SiO 160g/L、SiO/NaOモル比3.3)0.6Lを入れ96℃に加熱した。得られた溶液中のNaO濃度は、0.005mol/Lであった。
この溶液の温度を96℃に維持しながら、上記と同じケイ酸ナトリウム水溶液を540ml/分、硫酸(18mol/L)を24ml/分の流量で同時に滴下した。流量を調整しながら、反応溶液中のNaO濃度を0.00〜0.01mol/Lの範囲に維持して中和反応を行なった。反応途中から白濁をはじめ、47分目に粘度が上昇してゲル状溶液となった。さらに添加を続けて90分で反応を停止した。反応停止後、反応液温度を96℃に30分間維持した。生じた溶液中のシリカ濃度は55g/Lであった。引き続いて、上記濃度の硫酸を溶液のpHが3になるまで添加してケイ酸スラリーを得た。得られたケイ酸スラリーをフィルタープレスで濾過、水洗を行なって湿潤ケーキを得た。次いで、湿潤ケーキを乳化装置を用いてスラリーとして、噴霧式乾燥機で乾燥して湿式法含水ケイ酸Aを得た。
Production of hydrous silicic acid Production Example A
In a 180 L jacketed stainless steel reaction vessel equipped with a stirrer, 93 L of water and 0.6 L of sodium silicate aqueous solution (SiO 2 160 g / L, SiO 2 / Na 2 O molar ratio 3.3) were placed and heated to 96 ° C. did. The concentration of Na 2 O in the obtained solution was 0.005 mol / L.
While maintaining the temperature of this solution at 96 ° C., the same sodium silicate aqueous solution as described above was simultaneously added dropwise at a flow rate of 540 ml / min and sulfuric acid (18 mol / L) at a flow rate of 24 ml / min. While adjusting the flow rate, the neutralization reaction was performed while maintaining the Na 2 O concentration in the reaction solution in the range of 0.00 to 0.01 mol / L. From the middle of the reaction, white turbidity started, and the viscosity increased at 47 minutes to form a gel solution. Further addition was continued and the reaction was stopped in 90 minutes. After stopping the reaction, the reaction solution temperature was maintained at 96 ° C. for 30 minutes. The silica concentration in the resulting solution was 55 g / L. Subsequently, sulfuric acid having the above-mentioned concentration was added until the pH of the solution reached 3, to obtain a silicic acid slurry. The obtained silicic acid slurry was filtered with a filter press and washed with water to obtain a wet cake. Next, the wet cake was made into a slurry using an emulsifier and dried with a spray dryer to obtain a wet method hydrous silicate A.

製造例B
製造例Aと同じ容器および原料を使用し、水93Lとケイ酸ナトリウム水溶液0.6Lを入れ、90℃に加熱した。得られた溶液中のNaO濃度は0.005mol/Lであった。
この溶液の温度を90℃に維持しながら、上記と同じケイ酸ナトリウム水溶液を540ml/分、硫酸(18mol/L)を24ml/分の流量で同時に滴下した。流量を調整しながら、反応溶液中のNaO濃度を0.00〜0.01mol/Lの範囲に維持して中和反応を行なった。反応途中から白濁をはじめ、47分目に粘度が上昇してゲル状溶液となった。さらに添加を続けて90分で反応を停止した。反応停止後、反応液温度を90℃に30分間維持した。生じた溶液中のシリカ濃度は55g/Lであった。引き続いて、上記濃度の硫酸を溶液のpHが3になるまで添加してケイ酸スラリーを得た。以下製造例Aと同様な方法で湿式法含水ケイ酸Bを得た。
Production example B
Using the same container and raw materials as in Production Example A, 93 L of water and 0.6 L of an aqueous sodium silicate solution were added and heated to 90 ° C. The concentration of Na 2 O in the obtained solution was 0.005 mol / L.
While maintaining the temperature of this solution at 90 ° C., the same sodium silicate aqueous solution as described above was simultaneously added dropwise at a flow rate of 540 ml / min and sulfuric acid (18 mol / L) at a flow rate of 24 ml / min. While adjusting the flow rate, the neutralization reaction was performed while maintaining the Na 2 O concentration in the reaction solution in the range of 0.00 to 0.01 mol / L. From the middle of the reaction, white turbidity started, and the viscosity increased at 47 minutes to form a gel solution. Further addition was continued and the reaction was stopped in 90 minutes. After stopping the reaction, the reaction solution temperature was maintained at 90 ° C. for 30 minutes. The silica concentration in the resulting solution was 55 g / L. Subsequently, sulfuric acid having the above-mentioned concentration was added until the pH of the solution reached 3, to obtain a silicic acid slurry. Thereafter, wet method hydrous silicic acid B was obtained in the same manner as in Production Example A.

製造例C
製造例Aと同じ容器および原料を使用し、水93Lとケイ酸ナトリウム水溶液0.6Lを入れ、84℃に加熱した。得られた溶液中のNaO濃度は0.005mol/Lであった。
この溶液の温度を84℃に維持しながら、上記と同じケイ酸ナトリウム水溶液を540ml/分、硫酸(18mol/L)を24ml/分の流量で同時に滴下した。流量を調整しながら、反応溶液中のNaO濃度を0.00〜0.01mol/Lの範囲に維持して中和反応を行なった。反応途中から白濁をはじめ、48分目に粘度が上昇してゲル状溶液となった。さらに添加を続けて90分で反応を停止した。反応停止後、反応液温度を84℃に30分間維持した。生じた溶液中のシリカ濃度は55g/Lであった。引き続いて、上記濃度の硫酸を溶液のpHが3になるまで添加してケイ酸スラリーを得た。以下製造例Aと同様な方法で湿式法含水ケイ酸Cを得た。
Production Example C
Using the same container and raw material as in Production Example A, 93 L of water and 0.6 L of sodium silicate aqueous solution were added and heated to 84 ° C. The concentration of Na 2 O in the obtained solution was 0.005 mol / L.
While maintaining the temperature of this solution at 84 ° C., the same sodium silicate aqueous solution as described above was simultaneously added dropwise at a flow rate of 540 ml / min and sulfuric acid (18 mol / L) at a flow rate of 24 ml / min. While adjusting the flow rate, the neutralization reaction was performed while maintaining the Na 2 O concentration in the reaction solution in the range of 0.00 to 0.01 mol / L. From the middle of the reaction, white turbidity started, and the viscosity increased at 48 minutes to form a gel solution. Further addition was continued and the reaction was stopped in 90 minutes. After stopping the reaction, the reaction solution temperature was maintained at 84 ° C. for 30 minutes. The silica concentration in the resulting solution was 55 g / L. Subsequently, sulfuric acid having the above-mentioned concentration was added until the pH of the solution reached 3, to obtain a silicic acid slurry. Thereafter, wet method hydrous silicic acid C was obtained in the same manner as in Production Example A.

製造例D
製造例Aと同じ容器および原料を使用し、水93Lとケイ酸ナトリウム水溶液0.6Lを入れ、90℃に加熱した。得られた溶液中のNaO濃度は0.005mol/Lであった。
この溶液の温度を90℃に維持しながら、上記と同じケイ酸ナトリウム水溶液を540ml/分、硫酸(18mol/L)を24ml/分の流量で同時に滴下した。流量を調整しながら、反応溶液中のNaO濃度を0.00〜0.01mol/Lの範囲に維持して中和反応を行なった。反応途中から白濁をはじめ、47分目に粘度が上昇してゲル状溶液となった。さらに添加を続けて90分で反応を停止した。反応停止後、反応液温度を90℃に60分間維持した。生じた溶液中のシリカ濃度は55g/Lであった。引き続いて、上記濃度の硫酸を溶液のpHが3になるまで添加してケイ酸スラリーを得た。以下製造例Aと同様な方法で湿式法含水ケイ酸Dを得た。
Production Example D
Using the same container and raw materials as in Production Example A, 93 L of water and 0.6 L of an aqueous sodium silicate solution were added and heated to 90 ° C. The concentration of Na 2 O in the obtained solution was 0.005 mol / L.
While maintaining the temperature of this solution at 90 ° C., the same sodium silicate aqueous solution as described above was simultaneously added dropwise at a flow rate of 540 ml / min and sulfuric acid (18 mol / L) at a flow rate of 24 ml / min. While adjusting the flow rate, the neutralization reaction was performed while maintaining the Na 2 O concentration in the reaction solution in the range of 0.00 to 0.01 mol / L. From the middle of the reaction, white turbidity started, and the viscosity increased at 47 minutes to form a gel solution. Further addition was continued and the reaction was stopped in 90 minutes. After stopping the reaction, the reaction solution temperature was maintained at 90 ° C. for 60 minutes. The silica concentration in the resulting solution was 55 g / L. Subsequently, sulfuric acid having the above-mentioned concentration was added until the pH of the solution reached 3, to obtain a silicic acid slurry. Thereafter, wet method hydrous silicic acid D was obtained in the same manner as in Production Example A.

製造例E
製造例Aと同じ容器および原料を使用し、水93Lとケイ酸ナトリウム水溶液0.6Lを入れ、78℃に加熱した。得られた溶液中のNaO濃度は0.005mol/Lであった。
この溶液の温度を78℃に維持しながら、上記と同じケイ酸ナトリウム水溶液を540ml/分、硫酸(18mol/L)を24ml/分の流量で同時に滴下した。流量を調整しながら、反応溶液中のNaO濃度を0.00〜0.01mol/Lの範囲に維持して中和反応を行なった。反応途中から白濁をはじめ、49分目に粘度が上昇してゲル状溶液となった。さらに添加を続けて90分で反応を停止した。反応停止後、反応液温度を78℃に60分間維持した。生じた溶液中のシリカ濃度は55g/Lであった。引き続いて、上記濃度の硫酸を溶液のpHが3になるまで添加してケイ酸スラリーを得た。以下製造例Aと同様な方法で湿式法含水ケイ酸Eを得た。
Production Example E
Using the same container and raw material as in Production Example A, 93 L of water and 0.6 L of an aqueous sodium silicate solution were added and heated to 78 ° C. The concentration of Na 2 O in the obtained solution was 0.005 mol / L.
While maintaining the temperature of this solution at 78 ° C., the same sodium silicate aqueous solution as described above was simultaneously added dropwise at a flow rate of 540 ml / min and sulfuric acid (18 mol / L) at a flow rate of 24 ml / min. While adjusting the flow rate, the neutralization reaction was performed while maintaining the Na 2 O concentration in the reaction solution in the range of 0.00 to 0.01 mol / L. From the middle of the reaction, white turbidity started, and the viscosity increased at 49 minutes to form a gel solution. Further addition was continued and the reaction was stopped in 90 minutes. After stopping the reaction, the reaction solution temperature was maintained at 78 ° C. for 60 minutes. The silica concentration in the resulting solution was 55 g / L. Subsequently, sulfuric acid having the above-mentioned concentration was added until the pH of the solution reached 3, to obtain a silicic acid slurry. Thereafter, wet method hydrous silicic acid E was obtained in the same manner as in Production Example A.

製造例F
製造例Aと同じ容器および原料を使用し、水93Lとケイ酸ナトリウム水溶液0.6Lを入れ、65℃に加熱した。得られた溶液中のNaO濃度は0.005mol/Lであった。
この溶液の温度を65℃に維持しながら、上記と同じケイ酸ナトリウム水溶液を540ml/分、硫酸(18mol/L)を24ml/分の流量で同時に滴下した。流量を調整しながら、反応溶液中のNaO濃度を0.00〜0.01mol/Lの範囲に維持して中和反応を行なった。反応途中から反応溶液は白濁をはじめ、50分目に粘度が上昇してゲル状溶液となった。さらに添加を続けて90分で反応を停止した。反応停止後、反応液温度を65℃に60分間維持した。生じた溶液中のシリカ濃度は55g/Lであった。引き続いて、上記濃度の硫酸を溶液のpHが3になるまで添加してケイ酸スラリーを得た。以下製造例Aと同様な方法で湿式法含水ケイ酸Fを得た。
Production Example F
Using the same container and raw material as in Production Example A, 93 L of water and 0.6 L of sodium silicate aqueous solution were added and heated to 65 ° C. The concentration of Na 2 O in the obtained solution was 0.005 mol / L.
While maintaining the temperature of this solution at 65 ° C., the same sodium silicate aqueous solution as described above was simultaneously added dropwise at a flow rate of 540 ml / min and sulfuric acid (18 mol / L) at a flow rate of 24 ml / min. While adjusting the flow rate, the neutralization reaction was performed while maintaining the Na 2 O concentration in the reaction solution in the range of 0.00 to 0.01 mol / L. From the middle of the reaction, the reaction solution began to become cloudy, and the viscosity increased to a gel solution at 50 minutes. Further addition was continued and the reaction was stopped in 90 minutes. After stopping the reaction, the reaction solution temperature was maintained at 65 ° C. for 60 minutes. The silica concentration in the resulting solution was 55 g / L. Subsequently, sulfuric acid having the above-mentioned concentration was added until the pH of the solution reached 3, to obtain a silicic acid slurry. Thereafter, wet method hydrous silicic acid F was obtained in the same manner as in Production Example A.

製造例G
製造例Aと同じ容器および原料を使用し、水86Lとケイ酸ナトリウム水溶液0.5Lを入れ、96℃に加熱した。得られた溶液中のNaO濃度は0.005mol/Lであった。
この溶液の温度を96℃に維持しながら、上記と同じケイ酸ナトリウム水溶液を615ml/分、硫酸(18mol/L)を27ml/分の流量で同時に滴下した。流量を調整しながら、反応溶液中のNaO濃度を0.00〜0.01mol/Lの範囲に維持して中和反応を行なった。反応途中から反応溶液は白濁をはじめ、40分目に粘度が上昇してゲル状溶液となった。さらに添加を続けて90分で反応を停止した。反応停止後、反応液温度を96℃に30分間維持した。生じた溶液中のシリカ濃度は62g/Lであった。引き続いて、上記濃度の硫酸を溶液のpHが3になるまで添加してケイ酸スラリーを得た。以下製造例Aと同様な方法で湿式法含水ケイ酸Gを得た。
なお、上記製造例で得た含水ケイ酸(構造性シリカ)A〜Gと比較するため、市販の含水ケイ酸(シリカ)である、東ソーシリカ社製のニップシールAQ、並びに、デグザ社製のULTRASIL VN2の音響式粒度分布径、CTAB、加熱減量及び灼熱減量を下記表1に示す。
また、図2に上記各製造例で得た含水ケイ酸A〜G、市販品2種のCTABと音響式粒度分布径Aacの関係をグラフで示す。
Production example G
Using the same container and raw material as in Production Example A, 86 L of water and 0.5 L of an aqueous sodium silicate solution were added and heated to 96 ° C. The concentration of Na 2 O in the obtained solution was 0.005 mol / L.
While maintaining the temperature of this solution at 96 ° C., the same aqueous sodium silicate solution as described above was simultaneously added dropwise at a flow rate of 615 ml / min and sulfuric acid (18 mol / L) at a flow rate of 27 ml / min. While adjusting the flow rate, the neutralization reaction was performed while maintaining the Na 2 O concentration in the reaction solution in the range of 0.00 to 0.01 mol / L. From the middle of the reaction, the reaction solution started to become cloudy, and the viscosity increased to a gel solution at 40 minutes. Further addition was continued and the reaction was stopped in 90 minutes. After stopping the reaction, the reaction solution temperature was maintained at 96 ° C. for 30 minutes. The silica concentration in the resulting solution was 62 g / L. Subsequently, sulfuric acid having the above-mentioned concentration was added until the pH of the solution reached 3, to obtain a silicic acid slurry. Thereafter, wet method hydrous silicic acid G was obtained in the same manner as in Production Example A.
In addition, in order to compare with the hydrous silicic acid (structural silica) AG obtained by the said manufacture example, the nip seal AQ made from Tosoh Silica which is a commercially available hydrous silicic acid (silica), and ULTRASIL made from Degussa The acoustic particle size distribution diameter, CTAB, heating loss and ignition loss of VN2 are shown in Table 1 below.
Also shown hydrated silica A~G obtained in the above Production Example 2, a relationship between commercial products two CTAB and acoustic particle size distribution diameter A ac graphically.

Figure 2011026392
Figure 2011026392

図2を見ると、各製造例で得た含水ケイ酸は、AacがY(Aac)=−0.76×(CTAB)+274の直線より上にあって、前記の式(II)を満たしているのに対して、市販の含水ケイ酸の2種は、Aacが小さいことが分かる。また、上記表1から各製造例の含水ケイ酸A〜Gは、灼熱減量と加熱減量の差が前記式(V)をも満たしている。 Referring to FIG. 2, the hydrous silicic acid obtained in each production example has an A ac above the straight line of Y (A ac ) = − 0.76 × (CTAB) +274, and the above formula (II) is On the other hand, it can be seen that two types of commercially available hydrous silicic acid have small Aac . Further, from Table 1 above, the hydrous silicic acids A to G of the respective production examples satisfy the above formula (V) in the difference between the loss on ignition and the loss on heating.

<カーボンブラックの製造例>
図1に示すカーボンブラック製造炉1を用いて、カーボンブラックを製造した。ここで、多段冷却媒体導入手段12としては、第1番目の急冷媒体導入手段12−X、第2番目の急冷媒体導入手段12−Y及び最後の急冷媒体導入手段12−Zからなる3段急冷媒体導入手段を用いた。また、製造炉内の温度をモニターするため、任意の数カ所に熱電対を炉内に挿入できる構造を備える上記製造炉を用いた。カーボンブラック製造炉において、燃料には比重0.8622(15℃/4℃)のA重油を用い、原料油としては表2に示した性状の重質油を使用した。また、表3に示すカーボンブラック製造炉の操作条件により、下記に示す物性を備えたカーボンブラックA〜Cを製造した。
<Production example of carbon black>
Carbon black was manufactured using the carbon black manufacturing furnace 1 shown in FIG. Here, as the multistage cooling medium introducing means 12, a three-stage rapid cooling comprising a first rapid refrigerant introducing means 12-X, a second rapid refrigerant introducing means 12-Y, and a final rapid refrigerant introducing means 12-Z. Media introduction means were used. Moreover, in order to monitor the temperature in a manufacturing furnace, the said manufacturing furnace provided with the structure which can insert a thermocouple in an arbitrary several places in a furnace was used. In the carbon black production furnace, A heavy oil having a specific gravity of 0.8622 (15 ° C./4° C.) was used as the fuel, and heavy oil having the properties shown in Table 2 was used as the raw material oil. Further, carbon blacks A to C having the physical properties shown below were produced according to the operating conditions of the carbon black production furnace shown in Table 3.

得られたカーボンブラックについて、ASTM D2414−88(JIS K6217−97)に準拠してジブチルフタレート(DBP)吸収量を、ASTM D3037−88に準拠して窒素吸着比表面積(NSA)を、ASTM D3265−88に準拠して比着色力(TINT)を、JIS K6218−97に準拠してトルエン着色透過度を夫々測定した。 About the obtained carbon black, dibutyl phthalate (DBP) absorption amount according to ASTM D2414-88 (JIS K6217-97), nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) according to ASTM D3037-88, ASTM The specific coloring power (TINT) was measured according to D3265-88, and the toluene coloring transmittance was measured according to JIS K6218-97.

Figure 2011026392
Figure 2011026392

Figure 2011026392
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(実施例1〜8、比較例1〜7)
次に、上記変性ポリブタジエンゴム、部分脱タンパク処理した天然ゴムなどのゴム成分、上記製造例で得た含水ケイ酸A、B、C、F、G、並びに、上記製造例で得たカーボンブラックA〜Cを用いて、下記表4及び5に示す配合処方のゴム組成物を常法に従って調製し、該ゴム組成物をトレッドゴムに適用した、サイズ:11R22.5の重荷重用タイヤを常法に従って試作し、転がり抵抗、耐摩耗性、耐テアー性及び加工性を下記の方法で評価した。これらの結果を下記表4及び5に示す。
(Examples 1-8, Comparative Examples 1-7)
Next, rubber components such as the above modified polybutadiene rubber and partially deproteinized natural rubber, hydrous silicic acid A, B, C, F, G obtained in the above production example, and carbon black A obtained in the above production example A rubber composition having the formulation shown in Tables 4 and 5 below was prepared according to a conventional method using ~ C, and the rubber composition was applied to a tread rubber. A heavy load tire of size 11R22.5 was prepared according to a conventional method. A prototype was manufactured, and rolling resistance, abrasion resistance, tear resistance and workability were evaluated by the following methods. These results are shown in Tables 4 and 5 below.

(1)転がり抵抗
供試タイヤに対し、正規荷重及び内圧の下、80km/hでの転がり抵抗を測定し、比較例1の転がり抵抗を100として指数表示した。指数値が小さい程、転がり抵抗が小さいことを
示す。
(1) Rolling resistance With respect to the test tire, the rolling resistance at 80 km / h was measured under a normal load and an internal pressure, and the rolling resistance of Comparative Example 1 was indicated as an index. It shows that rolling resistance is so small that an index value is small.

(2)耐摩耗性
供試タイヤをトラックのドライブ軸に装着して10万km走行した後の摩耗量を測定し、比較例1の摩耗量の逆数を100として指数表示した。指数値が大きい程、摩耗量が少なく、
耐摩耗性に優れることを示す。
(2) Wear resistance The amount of wear after the test tire was mounted on the drive shaft of the truck and traveled 100,000 km was measured, and the index was displayed with the reciprocal of the amount of wear in Comparative Example 1 being 100. The larger the index value, the less the wear amount.
Shows excellent wear resistance.

(3)耐テアー性
供試タイヤをトラックのドライブ軸に装着して10万km走行した後のテアーの総長さを測定し、比較例1のテアー総長さの逆数を100として指数表示した。指数値が大きい程、傷
の数が少なく、耐テアー性に優れることを示す。
(4)加工性
JIS K6300−1994に従い、Lローターを使用して、予熱1分、ローター作動時間4分、温度130℃の条件でムーニー粘度(ML1+4、130℃)を測定し、比較例1を100として指数で表示した。この値が大きい程、加工性が悪いことを示す。
(3) Tear resistance The total length of the tear after the test tire was mounted on the drive shaft of the truck and traveled 100,000 km was measured, and the reciprocal number of the total tear length of Comparative Example 1 was displayed as an index. A larger index value indicates fewer scratches and better tear resistance.
(4) Workability
According to JIS K6300-1994, Mooney viscosity (ML 1 + 4 , 130 ° C.) was measured using L rotor under conditions of preheating 1 minute, rotor operating time 4 minutes, temperature 130 ° C. displayed. It shows that workability is so bad that this value is large.

Figure 2011026392
Figure 2011026392

Figure 2011026392
Figure 2011026392

上記表4及び表5中の*1〜*7は下記のとおりである。
*1 RSS#3.
*2 上記製造例により得られた変性ポリブタジエン.
*3 東ソーシリカ社製,ニップシールAQ.
*4 信越化学工業(株)製,ABC−856.
*5 大塚化学(株)製,BMH(ナフトエ酸ヒドラジド).
*6 N−(1,3−ジメチルブチル)−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン.
*7 N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド.
* 1 to * 7 in Tables 4 and 5 are as follows.
* 1 RSS # 3.
* 2 Modified polybutadiene obtained by the above production example.
* 3 NIPSEAL AQ.
* 4 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., ABC-856.
* 5 BMH (naphthoic acid hydrazide) manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd.
* 6 N- (1,3-dimethylbutyl) -N′-phenyl-p-phenylenediamine.
* 7 N-cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamide.

上記表4及び表5の結果から明らかなように、天然ゴム及び変性共役ジエン系重合体などからなるゴム成分に、表面に存在するタール分の少ないカーボンブラック、構造性の含水ケイ酸が配合されたゴム組成物を用いた本発明範囲となる実施例1〜8のタイヤは、本発明の範囲外となる比較例1〜7に較べて、転がり抵抗、耐摩耗性、耐テアー性及び加工性が高度にバランスされていることが分かる。   As is clear from the results of Tables 4 and 5, the rubber component composed of natural rubber and modified conjugated diene polymer is blended with carbon black with a small amount of tar existing on the surface and structural hydrous silicic acid. The tires of Examples 1 to 8 that are within the scope of the present invention using the rubber composition are compared with Comparative Examples 1 to 7 that are outside the scope of the present invention, rolling resistance, wear resistance, tear resistance and workability. It can be seen that is highly balanced.

1 カーボンブラック製造炉
10 反応室
11 反応継続兼冷却室
12 多段急冷媒体導入手段
12−X 第1番目の急冷媒体導入手段
12−Y 第2番目の急冷媒体導入手段
12−Z 最後の急冷媒体導入手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Carbon black production furnace 10 Reaction chamber 11 Reaction continuation and cooling chamber 12 Multistage rapid refrigerant body introduction means 12-X First rapid refrigerant body introduction means 12-Y Second rapid refrigerant body introduction means 12-Z Last sudden refrigerant body introduction means

Claims (16)

ゴム成分に対し、含水ケイ酸、及びジブチルフタレート(DBP)吸収量が40〜180cm/100gで、窒素吸着比表面積(NSA)が40〜300m/gで、比着色力(TINT)が50〜150%で、トルエン着色透過度が90%以上であるカーボンブラックを配合してなるゴム組成物であって、
前記含水ケイ酸のセチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)(m/g)と音響式粒度分布測定によって求められる一次凝集体の直径の最頻値Aac(nm)とが下記式(I):
ac≧−0.76×(CTAB)+274 ・・・・・・(I)
を満たすと共に、
前記カーボンブラックは、燃焼ガス生成帯域と、反応帯域と、反応停止帯域とが連設されてなる反応装置を用い、前記燃焼ガス生成帯域内で高温燃焼ガスを生成させ、次いで前記反応帯域に原料を噴霧導入してカーボンブラックを含む反応ガス流を形成させた後、反応停止帯域にて、多段急冷媒体導入手段により、該反応ガス流を急冷して、反応を終結させることにより得られ、該多段急冷媒体導入手段でのトルエン着色透過度が、下記式(II)及び(III):
10 < X < 40 ・・・・・・(II)
90 < Z < 100 ・・・・・・(III)
〔式中、Xは原料導入位置から第1番目の急冷媒体導入後のカーボンブラックのトルエン着色透過度(%)で、Zは最後の急冷媒体導入後のカーボンブラックのトルエン着色透過度(%)である〕の関係を満たすことを特徴とするゴム組成物。
The rubber component, precipitated silica, and dibutyl phthalate (DBP) absorption number of 40~180cm 3 / 100g, a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) in 40 to 300 m 2 / g, the ratio tinting strength (TINT) Is a rubber composition formed by blending carbon black having a toluene coloring transmittance of 90% or more at 50 to 150%,
The cetyltrimethylammonium bromide adsorption specific surface area (CTAB) (m 2 / g) of the hydrated silicic acid and the mode value A ac (nm) of the diameter of the primary aggregate obtained by acoustic particle size distribution measurement are expressed by the following formula (I ):
A ac ≧ −0.76 × (CTAB) +274 (I)
While satisfying
The carbon black uses a reaction apparatus in which a combustion gas generation zone, a reaction zone, and a reaction stop zone are connected in series, generates high temperature combustion gas in the combustion gas generation zone, and then feeds the raw material in the reaction zone To form a reaction gas stream containing carbon black, and then quenching the reaction gas stream by a multistage rapid refrigerant introduction means in the reaction stop zone to terminate the reaction, The toluene coloring permeability in the multistage rapid refrigerant introduction means is represented by the following formulas (II) and (III):
10 <X <40 (II)
90 <Z <100 (III)
[In the formula, X is the toluene coloring permeability (%) of carbon black after introduction of the first quenching medium from the raw material introduction position, and Z is the toluene coloring permeability (%) of carbon black after the last quenching medium introduction. It is a rubber composition characterized by satisfying the relationship of
カーボンブラックは、前記窒素吸着比表面積とトルエン着色透過度との関係が下記式(IV):
0.0283 × A ×(100 − B)≦ 40 ・・・(IV)
〔式中、Aは窒素吸着比表面積(m/g)で、Bはトルエン着色透過度(%)である〕を満たすカーボンブラックであることを特徴とする請求項1に記載のゴム組成物。
In carbon black, the relationship between the nitrogen adsorption specific surface area and the toluene coloring permeability is represented by the following formula (IV):
0.0283 × A × (100−B) ≦ 40 (IV)
2. The rubber composition according to claim 1, wherein the rubber composition is a carbon black satisfying [wherein A is a nitrogen adsorption specific surface area (m 2 / g) and B is a toluene color permeability (%)). .
含水ケイ酸が、その灼熱減量(750℃で3時間加熱した時の質量減少%)と加熱減量(105℃で2時間加熱した時の質量減少%)とが下記式(V)
(灼熱減量)−(加熱減量)≦3 ・・・・・・(V)
を満たすことを特徴とする請求項1に記載のゴム組成物。
The hydrous silicic acid has an ignition loss (mass loss% when heated at 750 ° C. for 3 hours) and a heat loss (mass loss% when heated at 105 ° C. for 2 hours).
(Loss on ignition)-(Lose on heating) ≤ 3 (V)
The rubber composition according to claim 1, wherein:
含水ケイ酸が、音響式粒度分布測定によって求められる一次凝集体の直径の最頻値が1μm以下であることを特徴とする請求項1または3に記載のゴム組成物。   The rubber composition according to claim 1 or 3, wherein the hydrous silicic acid has a mode of the diameter of the primary aggregate obtained by acoustic particle size distribution measurement of 1 µm or less. 含水ケイ酸が、CTABが50〜250m/gであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のゴム組成物。 The rubber composition according to claim 1, wherein the hydrous silicic acid has a CTAB of 50 to 250 m 2 / g. ゴム成分が天然ゴム及び/又はジエン系合成ゴムから選ばれる少なくとも1つ以上のゴムであって、該ゴム成分100質量部に対して含水ケイ酸を10〜150質量部を配合してなる請求項1〜5のいずれかに記載のゴム組成物。   The rubber component is at least one rubber selected from natural rubber and / or diene synthetic rubber, and 10 to 150 parts by mass of hydrous silicic acid is blended with 100 parts by mass of the rubber component. The rubber composition in any one of 1-5. シランカップリング剤を含水ケイ酸の配合量の1〜20質量%配合したことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のゴム組成物。   The rubber composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the silane coupling agent is blended in an amount of 1 to 20 mass% of the blending amount of the hydrous silicic acid. シランカップリング剤が、下記一般式(VI)で表される化合物:
3−mSi−(CH−S−(CH−SiA3−m ・・(VI)
〔式中、AはC2n+1O(nは1〜3の整数)又は塩素原子であり、Bは炭素数1〜3のアルキル基であり、mは1〜3の整数、aは1〜9の整数、bは1以上の整数で分布を有していてもよい。但し、mが1の時、2つのBは同一でも異なってもよく、mが2又は3の時、2つ又は3つのAは同一でも異なってもよい。〕、
下記一般式(VII)で表される化合物:
3−mSi−(CH−Y ・・・・・・(VII)
〔式中、AはC2n+1O(nは1〜3の整数)又は塩素原子であり、Bは炭素数1〜3のアルキル基であり、Yはメルカプト基、ビニル基、アミノ基、グリシドキシ基又はエポキシ基であり、mは1〜3の整数、cは0〜9の整数である。但し、mが1の時、2つのBは同一でも異なってもよく、mが2又は3の時、2つ又は3つのAは同一でも異なってもよい。〕
および下記一般式(VIII)で表される化合物:
3−mSi−あs(CH−S−Z ・・・・・・(VIII)
〔式中、AはC2n+1O(nは1〜3の整数)又は塩素原子であり、Bは炭素数1〜3のアルキル基であり、Zはベンゾチアゾリル基、N,N−ジメチルチオカルバモイル基又はメタクリロイル基であり、mは1〜3の整数、aは1〜9部分脱タンパク処理した天然ゴム(PNR)の製造例の整数、bは1以上の整数で分布を有していてもよい。但し、mが1の時、2つのBは同一でも異なってもよく、mが2又は3の時、2つ又は3つのAは同一でも異なってもよい。〕
からなる群から選択される少なくとも一種であることを特徴とする請求項7に記載のゴム組成物。
A compound in which the silane coupling agent is represented by the following general formula (VI):
A m B 3-m Si- ( CH 2) a -S b - (CH 2) a -SiA m B 3-m ·· (VI)
[Wherein, A is C n H 2n + 1 O (n is an integer of 1 to 3) or a chlorine atom, B is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, m is an integer of 1 to 3, and a is 1 An integer of ˜9, b is an integer of 1 or more, and may have a distribution. However, when m is 1, two B may be the same or different, and when m is 2 or 3, two or three A may be the same or different. ],
Compound represented by the following general formula (VII):
A m B 3-m Si— (CH 2 ) c —Y (VII)
[In the formula, A is C n H 2n + 1 O (n is an integer of 1 to 3) or a chlorine atom, B is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, Y is a mercapto group, a vinyl group, an amino group, It is a glycidoxy group or an epoxy group, m is an integer of 1 to 3, and c is an integer of 0 to 9. However, when m is 1, two B may be the same or different, and when m is 2 or 3, two or three A may be the same or different. ]
And a compound represented by the following general formula (VIII):
A m B 3-m Si -as (CH 2 ) a -S b -Z (VIII)
[In the formula, A is C n H 2n + 1 O (n is an integer of 1 to 3) or a chlorine atom, B is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, Z is a benzothiazolyl group, N, N-dimethylthio It is a carbamoyl group or a methacryloyl group, m is an integer of 1 to 3, a is an integer of a production example of natural rubber (PNR) subjected to partial deproteinization treatment, and b is an integer of 1 or more and has a distribution. Also good. However, when m is 1, two B may be the same or different, and when m is 2 or 3, two or three A may be the same or different. ]
The rubber composition according to claim 7, wherein the rubber composition is at least one selected from the group consisting of:
前記カーボンブラックの配合量が、前記ゴム成分100質量部に対して55質量部以下であることを特徴とする請求項1〜8のいいずれかに記載のゴム組成物。   The rubber composition according to any one of claims 1 to 8, wherein a blending amount of the carbon black is 55 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the rubber component. ゴム成分が天然ゴム及び少なくとも一つの窒素含有官能基を有する変性共役ジエン系重合体から選ばれる少なくとも1種である請求項1に記載のゴム組成物。   2. The rubber composition according to claim 1, wherein the rubber component is at least one selected from natural rubber and a modified conjugated diene polymer having at least one nitrogen-containing functional group. 前記窒素含有官能基が、置換若しくは非置換のアミノ基、アミド基、イミノ基、イミダゾール基、ニトリル基又はピリジル基であることを特徴とする請求項10に記載のゴム組成物。   The rubber composition according to claim 10, wherein the nitrogen-containing functional group is a substituted or unsubstituted amino group, amide group, imino group, imidazole group, nitrile group, or pyridyl group. 前記窒素含有官能基が、下記式(IV):
Figure 2011026392
〔式中、Rは、それぞれ独立して炭素数1〜12のアルキル基、シクロアルキル基又は
アラルキル基である〕で表される置換アミノ基、及び下記式(V):
Figure 2011026392
〔式中、Rは、3〜16のメチレン基を有するアルキレン基、置換アルキレン基、オキ
シアルキレン基又はN−アルキルアミノ−アルキレン基を示す〕で表される環状アミノ基で表される環状アミノ基からなる群から選択されることを特徴とする請求項10に記載のゴム組成物。
The nitrogen-containing functional group has the following formula (IV):
Figure 2011026392
[Wherein, R 1 is each independently an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a cycloalkyl group, or an aralkyl group], and the following formula (V):
Figure 2011026392
[Wherein R 2 represents an alkylene group having 3 to 16 methylene groups, a substituted alkylene group, an oxyalkylene group or an N-alkylamino-alkylene group], and a cyclic amino group represented by a cyclic amino group The rubber composition according to claim 10, wherein the rubber composition is selected from the group consisting of groups.
前記窒素含有官能基が、ヘキサメチレンイミノ基であることを特徴とする請求項11に記載のゴム組成物。   The rubber composition according to claim 11, wherein the nitrogen-containing functional group is a hexamethyleneimino group. 前記共役ジエン系重合体が、ポリブタジエンゴムであることを特徴とする請求項10又は11に記載のゴム組成物。   The rubber composition according to claim 10 or 11, wherein the conjugated diene polymer is a polybutadiene rubber. 前記天然ゴムが、天然ゴムラテックス中のタンパク質を機械的分離方法により部分脱タンパク処理してなるラテックスから得られ、該天然ゴムの総窒素含量が0.1質量%を超え且つ0.4質量%以下であることを特徴とする請求項1に記載のゴム組成物。   The natural rubber is obtained from a latex obtained by partially deproteinizing protein in natural rubber latex by a mechanical separation method, and the total nitrogen content of the natural rubber exceeds 0.1% by mass and 0.4% by mass The rubber composition according to claim 1, wherein: 請求項1〜15のいずれかに記載のゴム組成物をトレッドゴムとして用いたタイヤ。   A tire using the rubber composition according to claim 1 as a tread rubber.
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