JP3363300B2 - Rubber composition - Google Patents

Rubber composition

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JP3363300B2 JP34960795A JP34960795A JP3363300B2 JP 3363300 B2 JP3363300 B2 JP 3363300B2 JP 34960795 A JP34960795 A JP 34960795A JP 34960795 A JP34960795 A JP 34960795A JP 3363300 B2 JP3363300 B2 JP 3363300B2
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  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、たとえば低燃費
タイヤやゴルフボール等の、強度と低エネルギーロス性
と高反発性との高度なバランスが要求されるゴム製品を
製造しうる、新規なゴム組成物に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a novel rubber capable of producing a rubber product such as a fuel-efficient tire or a golf ball which requires a high balance of strength, low energy loss and high resilience. It relates to a composition.

【0002】[0002]

【従来の技術】ゴム製品を補強する場合、加硫前のゴム
と、カーボンブラックやシリカ(ホワイトカーボン)等
の補強材とを、たとえばインターナルミキサ等を用いて
混練して、そのせん断力によって、ゴム中に補強材を練
り込むのが一般的である。かかる従来の補強方法(混練
法)においては、補強材粒子の粒径が小さいほど補強効
果が向上して、加硫後のゴム製品の強度が向上すること
が知られている。
2. Description of the Related Art In the case of reinforcing a rubber product, rubber before vulcanization and a reinforcing material such as carbon black or silica (white carbon) are kneaded by using, for example, an internal mixer, and the shearing force is applied. It is common to knead a reinforcing material into rubber. In such a conventional reinforcing method (kneading method), it is known that the smaller the particle size of the reinforcing material particles is, the more the reinforcing effect is improved, and the strength of the rubber product after vulcanization is improved.

【0003】しかし、粒径の小さい補強材粒子ほど、ゴ
ム中に練り込むのが困難であるため、上記混練法では、
ゴム製品の補強効果に自ずと限界があった。また上記混
練法では、ゴムに対する補強材の添加量を多くするほ
ど、加硫後のゴム製品の強度は向上するが、それにとも
なって損失係数tanδが大きくなって、ゴム製品の低
エネルギーロス性が低下するとともに、ゴム製品の反発
性が低下してしまういわゆるペイン効果が増大するとい
う問題もあった。
However, the smaller the particle size of the reinforcing material, the more difficult it is to knead into the rubber.
There was a limit to the reinforcing effect of rubber products. Further, in the above kneading method, the strength of the rubber product after vulcanization is improved as the amount of the reinforcing material added to the rubber is increased, but the loss coefficient tan δ is increased accordingly, and the low energy loss property of the rubber product is reduced. There is also a problem in that the so-called Pain effect, which reduces the resilience of the rubber product, increases with the decrease.

【0004】補強材としてシリカを使用する場合に、少
量のシランカップリング剤を添加すると、当該シランカ
ップリング剤を添加しない場合と比べてゴム製品の強度
をさらに向上でき、かつ低エネルギーロス性を向上でき
ることが知られているが、基本的に混練法によっている
以上、その効果にも限界があった。またシランカプリン
グ剤の添加では、ゴム製品の反発性の低下を防止できな
いだけでなく、かえって反発性が低下するおそれもあっ
た。
When silica is used as a reinforcing material, the addition of a small amount of a silane coupling agent can further improve the strength of the rubber product as compared with the case where the silane coupling agent is not added, and has a low energy loss property. It is known that this can be improved, but the effect is limited because the kneading method is basically used. Further, addition of the silane coupling agent may not prevent the reduction of the resilience of the rubber product, but may rather reduce the resilience.

【0005】そこで近時、従来の混練法に代わるゴム製
品の補強方法として、アルコキシシラン化合物からの、
ゾル−ゲル法によるシリカの生成反応を利用した方法が
提案された。すなわち、ゴム製品を製造するいずれかの
段階で、ゴム中にアルコキシシラン化合物を添加し、こ
れを加水分解したのち重縮合させると、ゴム製品中に、
混練法では練り込むことが困難な微小粒径のシリカ微粒
子を生成、分散できるため、ゴム製品の強度を、混練法
では実現困難であった高レベルまで向上できると考えら
れたのである。
Therefore, recently, as an alternative to the conventional kneading method for reinforcing a rubber product, an alkoxysilane compound has been used.
A method utilizing a sol-gel method for forming silica has been proposed. That is, at any stage of manufacturing a rubber product, when an alkoxysilane compound is added to the rubber, and this is hydrolyzed and then polycondensed, in the rubber product,
It was thought that the strength of the rubber product could be improved to a high level, which was difficult to achieve by the kneading method, because it was possible to generate and disperse fine silica particles having a minute particle diameter that were difficult to knead by the kneading method.

【0006】そこで、上記ゾル−ゲル法によるシリカの
生成反応を利用したゴムの補強方法を実用化すべく、種
々の検討がなされている。たとえば手嶋らは、ゾル−ゲ
ル反応に必要な水をゴム中に円滑に導入するため、当該
ゴムに、親水性基を有する共重合ポリマーを相溶化剤と
して配合することを提案している(九州産業大学工学部
研究報告、第29号、第125頁)。
Therefore, various studies have been made in order to put into practical use a rubber reinforcing method utilizing the silica-forming reaction by the sol-gel method. For example, Teshima et al. Have proposed to incorporate a copolymer having a hydrophilic group into the rubber as a compatibilizer in order to smoothly introduce water necessary for the sol-gel reaction into the rubber (Kyushu. Research Report, Faculty of Engineering, Sangyo University, No. 29, p. 125).

【0007】また矢嶋らは、シリカ微粒子のより効率的
な生成を目的として、シリカの生成反応に対する、各種
化合物(酸、塩基等)の触媒としての機能について比較
検討を行っている(第6回エラストマー討論会講演要旨
集、第2頁)。
Further, Yajima et al. Have conducted comparative studies on the function of various compounds (acids, bases, etc.) as a catalyst for the silica production reaction for the purpose of more efficient production of silica fine particles (6th session). Proceedings of the Elastomers Symposium, page 2).

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
に種々検討がなされているにも拘らず、ゾル−ゲル法に
よるシリカの生成反応を利用したゴム製品の補強方法で
は、現在のところ、必ずしも満足できる補強効果がえら
れていないのが現状である。この発明の目的は、ゾル−
ゲル法によるシリカの生成反応を利用した補強方法によ
る、強度と低エネルギーロス性と高反発性との高度なバ
ランスが要求されるゴム製品を製造しうる、ゴム組成物
の実用化を可能とする技術を提供することにある。
However, in spite of various investigations as described above, the method for reinforcing a rubber product using the silica-forming reaction by the sol-gel method is not always available at present. The current situation is that a satisfactory reinforcing effect is not obtained. The object of the present invention is to
It enables the practical application of a rubber composition capable of producing a rubber product that requires a high balance of strength, low energy loss and high resilience by a reinforcing method utilizing a silica formation reaction by a gel method. To provide the technology.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】ゾル−ゲル法による従来
のゴム製品の補強方法において、十分な補強効果がえら
れない原因としては、アルコキシシラン化合物や水、あ
るいは生成後のシリカ微粒子の、ゴムに対する親和性が
必ずしも良好でないことが考えられる。たとえばゾル−
ゲル法による従来の補強方法では、一般に、加硫後のゴ
ム製品を、アルコキシシラン化合物および水を溶解しう
る適当な溶媒で膨潤させて、当該ゴム製品中にアルコキ
シシラン化合物と水とを含有させることが行われてい
る。
In the conventional method for reinforcing a rubber product by the sol-gel method, the reason why a sufficient reinforcing effect cannot be obtained is that an alkoxysilane compound, water, or silica fine particles after generation are used as rubber. It is considered that the affinity for is not necessarily good. For example, sol
In the conventional reinforcing method by the gel method, generally, the rubber product after vulcanization is swollen with a suitable solvent capable of dissolving the alkoxysilane compound and water, and the alkoxysilane compound and water are contained in the rubber product. Is being done.

【0010】このため、アルコキシシラン化合物の含有
量、ひいてはシリカ微粒子の含有量は、当該アルコキシ
シラン化合物と、ゴム製品を構成するゴムとの親和性に
よって大きく左右され、そのコントロールが容易でな
い。そして、とくにアルコキシシラン化合物との親和性
が十分でないゴム(ほとんどのゴムがそうであるが)か
らなるゴム製品の場合は、アルコキシシラン化合物の含
有量を、十分な補強効果がえられるほど多くできないた
め、当該ゴム製品に対する補強効果が十分にえられない
ことになる。
Therefore, the content of the alkoxysilane compound, and thus the content of the silica fine particles, is greatly influenced by the affinity between the alkoxysilane compound and the rubber constituting the rubber product, and its control is not easy. And especially in the case of a rubber product made of a rubber having an insufficient affinity with the alkoxysilane compound (as is the case with most rubbers), the content of the alkoxysilane compound cannot be increased so much as to obtain a sufficient reinforcing effect. Therefore, the reinforcing effect on the rubber product cannot be sufficiently obtained.

【0011】そこで、アルコキシシラン化合物の含有量
をコントロールすべく、ゴム製品の架橋度を調整した
り、溶媒を工夫したり、あるいは触媒を工夫したりする
試みがなされているが、いずれも満足のゆくものではな
かった。たとえばゴム製品の架橋密度が低いほど、アル
コキシシラン化合物の膨潤量が増大し、シリカ微粒子の
含有量が増加するため、ゴム製品の架橋密度を下げるこ
とが考えられるが、このように架橋密度を低下させた場
合には、ゴム製品自体の物性が低下するという問題が生
じる。
In order to control the content of the alkoxysilane compound, attempts have been made to adjust the degree of crosslinking of rubber products, devise a solvent, or devise a catalyst, but they are all satisfactory. It wasn't something going on. For example, the lower the crosslink density of a rubber product is, the more the swelling amount of the alkoxysilane compound is increased, and the higher the content of silica fine particles is. Therefore, it is considered that the crosslink density of the rubber product is lowered. When it is made to exist, there arises a problem that the physical properties of the rubber product itself are deteriorated.

【0012】また、上記のようにアルコキシシラン化合
物とゴムとの親和性が十分でない場合は、当該アルコキ
シシラン化合物をゴム中に均一かつ安定に含有させるこ
とができないため、ゴム製品に、シリカ微粒子の濃度の
高いところと低いところとが生じたり、あるいは生成さ
れるシリカ微粒子の粒径が大きくなったりするという現
象も生じる。
When the affinity between the alkoxysilane compound and the rubber is not sufficient as described above, the alkoxysilane compound cannot be uniformly and stably contained in the rubber, so that the rubber product contains silica fine particles. There is also a phenomenon that a high concentration and a low concentration occur, or that the particle size of silica fine particles produced becomes large.

【0013】その結果、シリカ微粒子の濃度にばらつき
が生じた場合は、濃度の低いところがゴム製品全体の強
度向上の妨げとなり、またシリカ微粒子の粒径が大きく
なった場合には、前述した小粒径化による補強効果が低
下してしまい、いずれの場合にもゴム製品に対する補強
効果が十分にえられないことになる。さらにシリカ微粒
子の、ゴムに対する親和性が十分でない場合には、衝撃
によってゴムとシリカ微粒子との界面ではく離が生じや
すくなる等、シリカ微粒子による補強効果が十分に発揮
されないため、やはりゴム製品に対する補強効果が十分
にえられないことになる。
As a result, when the concentration of the silica fine particles varies, the low concentration hinders the improvement of the strength of the entire rubber product, and when the particle size of the silica fine particles becomes large, the above-mentioned small particles are used. The reinforcing effect due to the diameter reduction decreases, and in any case, the reinforcing effect on the rubber product cannot be sufficiently obtained. Furthermore, if the affinity of silica particles for rubber is not sufficient, the impact of peeling easily occurs at the interface between rubber and silica particles, and the reinforcing effect of silica particles cannot be fully exerted. It will not be effective enough.

【0014】そこで発明者らは、これら諸問題の原因で
ある、ゴムとアルコキシシラン化合物との親和性を改善
すべく検討を行った結果、ゾル−ゲル法によってシリカ
微粒子を析出させる際に、ゴム中に所定量のシランカッ
プリング剤および/または所定量のカーボンブラックを
存在させておくと、前記のような諸問題を解決して、強
度と低エネルギーロス性と高反発性との高度なバランス
が要求されるゴム製品を製造しうるゴム組成物が得られ
ることを見いだした。
Therefore, as a result of studies to improve the affinity between the rubber and the alkoxysilane compound, which is the cause of these problems, the inventors have found that when the silica fine particles are deposited by the sol-gel method, the rubber is The presence of a prescribed amount of silane coupling agent and / or a prescribed amount of carbon black solves the above-mentioned problems and provides a high balance of strength, low energy loss and high resilience. It has been found that a rubber composition capable of producing a rubber product required for is obtained.

【0015】したがってこの発明のゴム組成物は、ゴム
100重量部に対して、(1) 0.1〜40重量部のシラ
ンカップリング剤、および(2) 1〜60重量部のカーボ
ンブラックのうち少なくとも一方の存在下で、当該ゴム
中に含有させた、一般式(1) :
Therefore, the rubber composition of the present invention comprises (1) 0.1 to 40 parts by weight of a silane coupling agent, and (2) 1 to 60 parts by weight of carbon black per 100 parts by weight of rubber. The general formula (1) contained in the rubber in the presence of at least one of the following:

【0016】[0016]

【化2】 [Chemical 2]

【0017】〔式中、R1 ,R2 ,R3 およびR4 は、
同一または異なる1価の有機基を示す。ただし、R1
2 ,R3 およびR4 のうち少なくとも1つはアルコキ
シ基である。〕で表されるアルコキシシラン化合物か
ら、ゾル−ゲル法によって生成されたシリカ微粒子が分
散されていることを特徴としている。
[Wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are
The same or different monovalent organic groups are shown. However, R 1 ,
At least one of R 2 , R 3 and R 4 is an alkoxy group. ] The silica fine particles produced by the sol-gel method are dispersed from the alkoxysilane compound represented by the following formula.

【0018】上記構成からなるこの発明のゴム組成物の
うち、シランカップリング剤を使用したものは、当該シ
ランカップリング剤の作用によって、シリカ微粒子の原
料であるアルコキシシラン化合物や水、あるいは生成し
たシリカ微粒子の、ゴム分子に対する親和性が向上し、
その結果、上記シリカ微粒子のゴム中への分散性や、ゴ
ムに対する親和性が向上する。
Among the rubber compositions of the present invention having the above-mentioned constitution, those using a silane coupling agent are produced by the action of the silane coupling agent, that is, the alkoxysilane compound or water which is the raw material of the silica fine particles, or water. The affinity of silica particles for rubber molecules is improved,
As a result, the dispersibility of the silica fine particles in rubber and the affinity for rubber are improved.

【0019】またカーボンブラックを使用したものは、
当該カーボンブラック表面の種々の官能基(たとえば−
COOH、−OH、=O等)の作用によって、上記アル
コキシシラン化合物や水、あるいは生成したシリカ微粒
子の、ゴム分子に対する親和性が向上するため、やはり
シリカ微粒子のゴム中への分散性が向上する。さらにシ
ランカップリング剤とカーボンブラックとを併用したも
のは、両者の相乗効果によって、シリカ微粒子のゴム中
への分散性や、ゴムに対する親和性がより一層、向上す
る。
The one using carbon black is
Various functional groups (for example, −
COOH, —OH, ═O, etc.) improves the affinity of the above-mentioned alkoxysilane compound, water, or generated silica fine particles for rubber molecules, and thus also improves the dispersibility of silica fine particles in rubber. . Further, in the case where the silane coupling agent and carbon black are used in combination, the dispersibility of the silica fine particles in the rubber and the affinity for the rubber are further improved by the synergistic effect of both.

【0020】よってこの発明のゴム組成物は、ゴム中
に、微小でかつ平均した粒径のシリカ微粒子が、ゴムと
の良好な親和性を維持しつつ均一に分散されたものとな
り、混練法では実現できなかった高強度と低エネルギー
ロス性とを兼ね備えたゴム製品を製造することが可能と
なる。また発明者らが検討したところ、この発明のゴム
組成物は、たとえシリカの含有量が増加しても、ペイン
効果による反発性の低下を抑制して、ゴム製品の高反発
性を維持できることが明らかとなった。
Therefore, in the rubber composition of the present invention, fine silica particles having a fine and average particle size are uniformly dispersed in the rubber while maintaining a good affinity with the rubber. It becomes possible to manufacture a rubber product having both high strength and low energy loss property which could not be realized. Further, as a result of studies by the inventors, the rubber composition of the present invention can suppress the reduction of the resilience due to the Payne effect and maintain the high resilience of the rubber product even if the content of silica is increased. It became clear.

【0021】ペイン効果の主たる原因は、ゴム製品が衝
撃を受けた際に、補強材の高次構造の崩壊が生じること
にある。ところがこの発明のゴム組成物からなるゴム製
品は、前記のようにゴム中に、微小でかつ平均した粒径
のシリカ微粒子が均一に分散された特有の構造を有して
おり、衝撃によって崩壊する高次構造を有しないため、
ペイン効果による反発性の低下が生じないのである。
The main cause of the Pain effect is that when the rubber product is impacted, the higher order structure of the reinforcing material collapses. However, the rubber product comprising the rubber composition of the present invention has a unique structure in which fine silica particles having a fine and average particle size are uniformly dispersed in the rubber as described above, and it collapses due to impact. Since it has no higher-order structure,
The reduction of the resilience due to the Payne effect does not occur.

【0022】したがってこの発明のゴム組成物によれ
ば、高強度、低エネルギーロス性で、しかも高反発性を
有するゴム製品をえることができる。
Therefore, according to the rubber composition of the present invention, a rubber product having high strength, low energy loss and high resilience can be obtained.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下に、この発明を説明する。こ
の発明のゴム組成物は、従来同様に、 あらかじめ加硫したゴムを、アルコキシシラン化合
物、またはアルコキシシラン化合物を溶解する溶媒にて
膨潤させ、ついで水を加えて、当該ゴム中にアルコキシ
シラン化合物と水とを含有させたのち、ゾル−ゲル法に
よってシリカ微粒子を生成することで製造される他、 加硫前のゴムの溶液またはエマルジョン中に、シラ
ンカップリング剤とアルコキシシラン化合物と水とを混
合し、ゾル−ゲル法によってシリカ微粒子を生成した
後、ゴムを加硫する方法や、あるいは インターナルミキサー等による混練状態で、加硫前
のゴム中にシランカップリング剤とアルコキシシラン化
合物と水とを混合し、ゾル−ゲル法によってシリカ微粒
子を生成した後、ゴムを加硫する方法等によって製造す
ることもできる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below. The rubber composition of the present invention, as in the prior art, swells a previously vulcanized rubber with an alkoxysilane compound, or a solvent that dissolves the alkoxysilane compound, and then adds water to form an alkoxysilane compound in the rubber. In addition to water, it is produced by producing silica fine particles by the sol-gel method, and a silane coupling agent, an alkoxysilane compound and water are mixed in a rubber solution or emulsion before vulcanization. Then, after generating silica fine particles by the sol-gel method, the rubber is vulcanized, or in a kneaded state by an internal mixer or the like, the silane coupling agent, the alkoxysilane compound, and water are added to the rubber before vulcanization. It is also possible to produce a composition by mixing the above, producing silica fine particles by the sol-gel method, and then vulcanizing the rubber. That.

【0024】なお上記の方法では、加硫後のゴムへの
アルコキシシラン化合物等の添加時に、同時にシランカ
ップリング剤を含浸、添加してもよいが、シランカップ
リング剤をゴムにより一層有効に作用させるには、加硫
前のゴムにシランカップリング剤を添加して混練した
後、ゴムを加硫するのがよい。一方、カーボンブラック
は溶媒不溶の固体であり、加硫後のゴムへの含浸等が不
可能であるため、加硫前のゴムに添加して混練した後、
ゴムを加硫させる必要がある。
In the above method, the silane coupling agent may be impregnated and added at the same time when the alkoxysilane compound or the like is added to the rubber after vulcanization, but the silane coupling agent acts more effectively on the rubber. To do so, it is preferable to add a silane coupling agent to the rubber before vulcanization and knead the vulcanized rubber. On the other hand, since carbon black is a solvent-insoluble solid and cannot be impregnated into the rubber after vulcanization, after addition to the rubber before vulcanization and kneading,
Rubber needs to be vulcanized.

【0025】また上記の方法では、膨潤の条件を工夫
することで、シリカ微粒子の含有量を、ゴム組成物の厚
み方向に変化(自然のばらつきでなく、あくまでも意図
的に変化)させることにより、物性値、たとえば強度が
厚み方向に傾斜したゴム組成物や、表面のみ高強度のゴ
ム組成物等を製造することもできる。ゴムとしては、種
々のゴム材料が使用可能であり、たとえば天然ゴム(N
R)、ブタジエンゴム(BR)、イソプレンゴム(I
R)、スチレン−ブタジエン共重合ゴム(SBR)、ア
クリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム(NBR)、ク
ロロプレンゴム(CR)、ふっ素ゴム(FKM)、ブチ
ルゴム(IIR)、エチレン−プロピレン共重合ゴム
(EPM)、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム
(EPDM)、シリコーンゴム、エピクロロヒドリンゴ
ム(CO、ECO)、多硫化ゴム(T)、ウレタンゴム
(U)、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重
合体(SBS)、スチレン−イソプレン−スチレンブロ
ック共重合体(SIS)、1,2−ポリブタジエン、ト
ランスポリイソプレン等があげられる。これらは単独で
使用される他、2種以上を併用することもできる。
Further, in the above method, by changing the swelling condition, the content of the silica fine particles is changed in the thickness direction of the rubber composition (not a natural variation but an intentional change). It is also possible to produce a rubber composition having physical properties such as strength inclined in the thickness direction, or a rubber composition having high strength only on the surface. As the rubber, various rubber materials can be used. For example, natural rubber (N
R), butadiene rubber (BR), isoprene rubber (I
R), styrene-butadiene copolymer rubber (SBR), acrylonitrile-butadiene copolymer rubber (NBR), chloroprene rubber (CR), fluorine rubber (FKM), butyl rubber (IIR), ethylene-propylene copolymer rubber (EPM), Ethylene-propylene-diene copolymer rubber (EPDM), silicone rubber, epichlorohydrin rubber (CO, ECO), polysulfide rubber (T), urethane rubber (U), styrene-butadiene-styrene block copolymer (SBS). , Styrene-isoprene-styrene block copolymer (SIS), 1,2-polybutadiene, trans polyisoprene and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

【0026】ゴムは、たとえば過酸化物架橋、硫黄加硫
等、ゴムの種類に応じた種々の加硫系にて加硫すること
ができ、ゴムには、採用する加硫系に応じて、たとえば
架橋剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延
剤等が、従来と同程度の割合で添加される。またゴムに
は、たとえば各種軟化剤、可塑剤、加工助剤、老化防止
剤等の種々の添加剤を、従来と同程度の割合で添加して
もよい。
The rubber can be vulcanized by various vulcanization systems depending on the type of the rubber, such as peroxide crosslinking, sulfur vulcanization, etc. For example, a cross-linking agent, a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, a vulcanization accelerating aid, a vulcanization retarder, etc. are added in the same proportions as in the past. Further, various additives such as various softening agents, plasticizers, processing aids, and anti-aging agents may be added to the rubber in the same proportion as in the past.

【0027】シランカップリング剤としては、たとえば
メルカプトシラン類、ビニルシラン類、メタクリロキシ
シラン類、アミノシラン類、グリシドキシシラン類、テ
トラスルフィド型のシラン類等があげられ、これらの中
から、ゴムの種類や加硫系等を考慮して、使用するシラ
ンカップリング剤が適宜選択される。たとえば過酸化物
架橋系のゴムには、メルカプトシラン類、ビニルシラン
類、またはメタクリロキシシラン類が好適であり、硫黄
加硫系のゴムには、テトラスルフィド型のシラン類、ま
たはメルカプトシラン類が好適である。
Examples of the silane coupling agent include mercaptosilanes, vinylsilanes, methacryloxysilanes, aminosilanes, glycidoxysilanes, tetrasulfide type silanes, and the like. The silane coupling agent to be used is appropriately selected in consideration of the type and vulcanization system. For example, mercaptosilanes, vinylsilanes, or methacryloxysilanes are suitable for peroxide-crosslinked rubber, and tetrasulfide-type silanes or mercaptosilanes are suitable for sulfur-vulcanized rubber. Is.

【0028】シランカップリング剤の添加量は、前記の
ように、ゴム100重量部に対して0.1〜40重量部
に限定される。シランカップリング剤の添加量が上記範
囲未満では、その添加効果がえられず、高強度、低エネ
ルギーロス性で、かつ高反発性のゴム組成物がえられな
い。また逆に、シランカップリング剤の添加量が上記範
囲を超えても、それ以上の添加効果がえられず、添加し
たシランカップリング剤がむだになるだけでなく、かか
る多量のシランカップリング剤を、たとえば加硫前のゴ
ムと均一に混練するのが困難で、ゴム組成物を製造でき
なくなるおそれもある。
As described above, the amount of the silane coupling agent added is limited to 0.1 to 40 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the rubber. If the amount of the silane coupling agent added is less than the above range, the effect of the addition cannot be obtained, and a rubber composition having high strength, low energy loss and high resilience cannot be obtained. On the contrary, even if the addition amount of the silane coupling agent exceeds the above range, further addition effect cannot be obtained, and the added silane coupling agent is not only wasted, but also such a large amount of silane coupling agent is used. Is difficult to uniformly knead with, for example, the rubber before vulcanization, and there is a possibility that a rubber composition cannot be produced.

【0029】なお、シランカップリング剤の添加量は、
上記範囲内でもとくに0.5〜20重量部であるのが好
ましく、1〜10重量部であるのがさらに好ましい。カ
ーボンブラックとしては、種々のグレードのものが使用
できるが、ゴム用として汎用されるゴムファーネスブラ
ック、とくにSAF、ISAF、HAF等が好適であ
る。
The amount of silane coupling agent added is
Within the above range, it is particularly preferably 0.5 to 20 parts by weight, and more preferably 1 to 10 parts by weight. Although various grades of carbon black can be used, rubber furnace blacks generally used for rubber, particularly SAF, ISAF, HAF, etc. are preferable.

【0030】カーボンブラックの添加量は、前記のよう
に、ゴム100重量部に対して1〜60重量部に限定さ
れる。カーボンブラックの添加量が上記範囲未満では、
その添加効果がえられず、高強度、低エネルギーロス性
で、かつ高反発性のゴム組成物がえられない。また逆
に、カーボンブラックの添加量が上記範囲を超えた場合
には、加硫前のゴムが硬くなりすぎて、混練が不可能と
なり、ゴム組成物を製造できなくなる。
As described above, the amount of carbon black added is limited to 1 to 60 parts by weight with respect to 100 parts by weight of rubber. If the amount of carbon black added is less than the above range,
The effect of addition cannot be obtained, and a rubber composition having high strength, low energy loss and high resilience cannot be obtained. On the other hand, when the amount of carbon black added exceeds the above range, the rubber before vulcanization becomes too hard and kneading becomes impossible, and the rubber composition cannot be produced.

【0031】なお、カーボンブラックの添加量は、上記
範囲内でもとくに5〜50重量であるのが好ましい。上
記シランカップリング剤および/またはカーボンブラッ
クの存在下、水とともにゴム中に含有されるアルコキシ
シラン化合物としては、前記一般式(1) で表される化合
物があげられる。
The addition amount of carbon black is preferably 5 to 50 weight, especially within the above range. Examples of the alkoxysilane compound contained in the rubber together with water in the presence of the silane coupling agent and / or carbon black include the compounds represented by the general formula (1).

【0032】なお、一般式(1) 中の基R1 〜R4 は、前
述したように、そのうちの少なくとも1つがアルコキシ
基であればよいが、生成されるシリカ微粒子の構造を、
補強効果にすぐれた密なものとするには、基R1 〜R4
がいずれもアルコキシ基であるテトラアルコキシシラン
化合物が、より好適に使用される。かかるテトラアルコ
キシシラン化合物の具体例としては、これに限定されな
いが、たとえば基R1 〜R4 がいずれもエトキシ基であ
る、下記式(1-1) :
As described above, at least one of the groups R 1 to R 4 in the general formula (1) may be an alkoxy group.
In order to obtain a dense and excellent reinforcing effect, the groups R 1 to R 4
A tetraalkoxysilane compound in which each is an alkoxy group is more preferably used. Specific examples of such a tetraalkoxysilane compound include, but are not limited to, the following formula (1-1) in which each of the groups R 1 to R 4 is an ethoxy group:

【0033】[0033]

【化3】 [Chemical 3]

【0034】で表されるテトラエトキシシラン(以下
「TEOS」という)が、製造や取り扱いの容易さ、あ
るいは水との反応性等の点から、好適に使用される。ア
ルコキシシラン化合物の、ゴムへの含有量は、とくに前
述したの製造方法でゴム組成物を製造する場合、従来
と違って、シランカップリング剤の添加量を増減するこ
とで、容易にコントロールできる。
Tetraethoxysilane (hereinafter referred to as "TEOS") represented by the following formula is preferably used from the viewpoint of easy production and handling, reactivity with water, and the like. The content of the alkoxysilane compound in the rubber can be easily controlled by increasing or decreasing the addition amount of the silane coupling agent, which is different from the conventional case, particularly when the rubber composition is manufactured by the above-described manufacturing method.

【0035】つまり、ゴムに対するシランカップリング
剤の添加量を増加させると、アルコキシシラン化合物の
ゴムへの含有量が増加し、逆にゴムに対するシランカッ
プリング剤の添加量を減少させると、アルコキシシラン
化合物のゴムへの含有量が減少する。よって、アルコキ
シシラン化合物のゴムへの含有量、ひいてはシリカ微粒
子の含有量を考慮して、シランカップリング剤の添加量
を、前記の範囲内で増減するようにすればよい。
That is, when the amount of the silane coupling agent added to the rubber is increased, the content of the alkoxysilane compound in the rubber is increased, and conversely, when the amount of the silane coupling agent added to the rubber is decreased, the alkoxysilane is increased. The content of the compound in the rubber is reduced. Therefore, the addition amount of the silane coupling agent may be increased or decreased within the above range in consideration of the content of the alkoxysilane compound in the rubber and the content of the silica fine particles.

【0036】なおシリカ微粒子の含有量は、ゴム組成物
の用途によって異なる、当該ゴム組成物に要求される物
性(とくに強度、エネルギーロス性、反発性)に応じて
最適な値を設定すればよい。水は、アルコキシシラン化
合物の加水分解反応を開始しうる程度の、少量の添加で
よい。
The content of the silica fine particles may be set to an optimum value depending on the physical properties required for the rubber composition (particularly strength, energy loss property, repulsion property), which vary depending on the use of the rubber composition. . Water may be added in a small amount so as to start the hydrolysis reaction of the alkoxysilane compound.

【0037】またこの発明では、アルコキシシラン化合
物の加水分解反応、縮合反応を促進する触媒として、ブ
チルアミン等の塩基触媒、塩酸等の酸性触媒、もしくは
ジブチルチンジラウレート等のすず化合物等を、少量添
加することもできる。アルコキシシラン化合物から、ゾ
ル−ゲル法によって生成するシリカ微粒子の粒径は、と
くに限定されないが、高強度、低エネルギーロス性でし
かも高反発性のゴム組成物をえるには、シリカ微粒子の
粒径は120Å以下であるのが好ましい。シリカ微粒子
の粒径を上記範囲内にするには、ゾル−ゲル反応を実施
する際に、アルコキシシラン化合物をゴム中にできるだ
け均一に分散させておくことが必要である。このため
に、たとえば(a) アルコキシシラン化合物とゴムの親和
性を高める、(b) ゴムとして、アルコキシシラン化合物
のアルコキシ基と反応しうる官能基を導入したゴムを使
用する、等の方法が好ましい。
In the present invention, a small amount of a basic catalyst such as butylamine, an acidic catalyst such as hydrochloric acid, or a tin compound such as dibutyltin dilaurate is added as a catalyst for promoting the hydrolysis reaction and condensation reaction of the alkoxysilane compound. You can also The particle size of the silica fine particles produced from the alkoxysilane compound by the sol-gel method is not particularly limited, but in order to obtain a rubber composition having high strength, low energy loss and high resilience, the particle size of the silica fine particles is Is preferably 120 Å or less. In order to keep the particle size of the silica fine particles within the above range, it is necessary to disperse the alkoxysilane compound in the rubber as uniformly as possible when carrying out the sol-gel reaction. For this reason, it is preferable to use, for example, (a) enhancing the affinity between the alkoxysilane compound and the rubber, (b) using as the rubber a rubber having a functional group capable of reacting with the alkoxy group of the alkoxysilane compound introduced therein. .

【0038】なおシリカ微粒子の粒径は、上記範囲内で
もとくに10〜100Åであるのが好ましく、20〜8
0Åであるのがさらに好ましい。
The particle size of the silica fine particles is preferably 10 to 100Å, and more preferably 20 to 8 even within the above range.
More preferably, it is 0Å.

【0039】[0039]

【実施例】以下にこの発明を、実施例、比較例に基づい
て説明する。 《シランカップリング剤添加−過酸化物架橋系》 実施例1 未加硫のブタジエンゴム〔宇部興産(株)製の商品名B
R−150L〕100重量部と、架橋剤であるジクミル
ペルオキシド〔日本油脂(株)製の商品名パークミル
D〕1重量部と、シランカップリング剤であるγ−メル
カプトプロピルトリメトキシシラン〔信越化学(株)製
の商品名KBM803〕0.2重量部とを、オープンロ
ールで混練して厚み2mmのシート状に成形した後、1
60℃で20分間、プレス加硫してゴムシートをえた。
EXAMPLES The present invention will be described below based on Examples and Comparative Examples. << Adding Silane Coupling Agent-Peroxide Crosslinking System >> Example 1 Unvulcanized butadiene rubber [trade name B manufactured by Ube Industries, Ltd.
R-150L] 100 parts by weight, 1 part by weight of dicumyl peroxide [trade name of Park Mill D manufactured by NOF CORPORATION] as a cross-linking agent, and γ-mercaptopropyltrimethoxysilane [Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.] as a silane coupling agent. 0.2 part by weight of KBM803 (trade name, manufactured by Co., Ltd.) is kneaded with an open roll to form a sheet having a thickness of 2 mm, and then 1
A rubber sheet was obtained by press vulcanization at 60 ° C. for 20 minutes.

【0040】つぎに、1.5リットルのテトラヒドロフ
ラン(THF)に400gのTEOSを溶解したゾル−
ゲル反応溶液に、上記ゴムシート100gを浸漬して膨
潤させた後、2.8gのn−ブチルアミン(触媒)、お
よび少量の水を加えて室温で72時間、放置して、ゾル
−ゲル反応を行わせた。そして、ゴムシートをTHF中
より取り出して一晩、放置して乾燥させた後、50℃の
オーブン中で72時間、加熱してゾル−ゲル反応を完遂
させて、実施例1のゴム組成物を作製した。 実施例2〜5 γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランの配合量を
1重量部(実施例2)、2重量部(実施例3)、3重量
部(実施例4)、または30重量部(実施例5)とした
こと以外は実施例1と同様にして、ゴムシートをえた。
そして各ゴムシートを、実施例1と同様にゾル−ゲル反
応溶液で処理して、実施例2〜5のゴム組成物を作製し
た。 比較例1 シランカップリング剤であるγ−メルカプトプロピルト
リメトキシシランを配合しなかったこと以外は実施例1
と同様にして、ゴムシートをえた。そしてこのゴムシー
トを、実施例1と同様にゾル−ゲル反応溶液で処理し
て、比較例1のゴム組成物を作製した。 比較例2 γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランの配合量を
50重量部としたところ、ロール加工性が悪く混練でき
なかったので、その後の試験を断念した。 比較例3 比較例1でえたゴムシートをゾル−ゲル反応溶液で処理
せずに、比較例3とした。 比較例4〜6 実施例2、3、4でえたゴムシートをゾル−ゲル反応溶
液で処理せずに、比較例4(←実施例2のゴムシー
ト)、比較例5(←実施例3のゴムシート)および比較
例6(←実施例4のゴムシート)とした。 比較例7 未加硫のブタジエンゴム〔前出の商品名BR−150
L〕100重量部と、架橋剤であるジクミルペルオキシ
ド〔前出の商品名パークミルD〕1重量部と、シランカ
ップリング剤であるγ−メルカプトプロピルトリメトキ
シシラン〔前出の商品名KBM803〕1重量部と、補
強材用のシリカ粒子〔平均粒径160Å、日本シリカ
(株)製の商品名ニップシールVN3〕10重量部と
を、オープンロールで混練して厚み2mmのシート状に
成形した後、160℃で20分間、プレス加硫して、比
較例7のゴム組成物を作製した。 比較例8 γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランの配合量を
2重量部、シリカ粒子の配合量を20重量部としたこと
以外は比較例7と同様にして、比較例8のゴム組成物を
作製した。 比較例9 γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランを配合せ
ず、かつシリカ粒子の配合量を20重量部としたこと以
外は比較例7と同様にして、比較例9のゴム組成物を作
製した。
Next, a sol containing 400 g of TEOS dissolved in 1.5 liter of tetrahydrofuran (THF).
After swelling 100 g of the above rubber sheet by swelling it in a gel reaction solution, 2.8 g of n-butylamine (catalyst) and a small amount of water were added and left at room temperature for 72 hours to carry out sol-gel reaction. Let it be done. Then, the rubber sheet was taken out from THF and left overnight to be dried, and then heated in an oven at 50 ° C. for 72 hours to complete the sol-gel reaction to obtain the rubber composition of Example 1. It was made. Examples 2 to 5 1 part by weight of γ-mercaptopropyltrimethoxysilane (Example 2), 2 parts by weight (Example 3), 3 parts by weight (Example 4), or 30 parts by weight (Example) A rubber sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that 5) was adopted.
Then, each rubber sheet was treated with the sol-gel reaction solution in the same manner as in Example 1 to prepare the rubber compositions of Examples 2-5. Comparative Example 1 Example 1 except that γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, which is a silane coupling agent, was not added.
A rubber sheet was obtained in the same manner as in. Then, this rubber sheet was treated with a sol-gel reaction solution in the same manner as in Example 1 to prepare a rubber composition of Comparative Example 1. Comparative Example 2 When the compounding amount of γ-mercaptopropyltrimethoxysilane was set to 50 parts by weight, the roll processability was poor and kneading could not be performed, so the subsequent test was abandoned. Comparative Example 3 The rubber sheet obtained in Comparative Example 1 was not treated with the sol-gel reaction solution, and Comparative Example 3 was obtained. Comparative Examples 4 to 6 The rubber sheets obtained in Examples 2, 3 and 4 were not treated with the sol-gel reaction solution, but Comparative Example 4 (← rubber sheet of Example 2) and Comparative Example 5 (← of Example 3). Rubber sheet) and Comparative Example 6 (← rubber sheet of Example 4). Comparative Example 7 Unvulcanized butadiene rubber [trade name BR-150 described above
L] 100 parts by weight, 1 part by weight of a cross-linking agent dicumyl peroxide [Parkmill D, trade name above], and silane coupling agent γ-mercaptopropyltrimethoxysilane [trade name KBM803 above] 1 After 10 parts by weight and 10 parts by weight of silica particles for reinforcing material [average particle size 160Å, Nipseal VN3 manufactured by Nippon Silica Co., Ltd.] were kneaded with an open roll to form a sheet having a thickness of 2 mm, Press vulcanization was performed at 160 ° C. for 20 minutes to prepare a rubber composition of Comparative Example 7. Comparative Example 8 A rubber composition of Comparative Example 8 was prepared in the same manner as Comparative Example 7 except that the amount of γ-mercaptopropyltrimethoxysilane was 2 parts by weight and the amount of silica particles was 20 parts by weight. . Comparative Example 9 A rubber composition of Comparative Example 9 was produced in the same manner as Comparative Example 7 except that γ-mercaptopropyltrimethoxysilane was not compounded and the compounding amount of silica particles was 20 parts by weight.

【0041】上記各実施例、比較例(比較例2は除く)
について、以下の各試験を行い、その特性を評価した。 シリカ含有量測定 実施例、比較例のゴム組成物を熱重量分析した際にえら
れる灰分量から、各実施例、比較例のゴム組成物の、シ
リカ含有量〔phr〕を求めた。 引張強度試験 実施例、比較例のゴム組成物の、25%伸長時の応力M
25を、JIS K 6301「加硫ゴム物理試験方法」
所載の引張試験方法に則って測定した。なお引張速度は
500mm/分とした。 損失係数、せん断弾性率測定 実施例、比較例のゴム組成物の損失係数tanδおよび
せん断弾性率G′を、岩本製作所製の粘弾性スペクトロ
メータを用いて測定した。測定の条件は、25℃、10
Hz、せん断歪率±0.5%とした。 シリカ粒子径計測 各実施例、比較例のうち実施例4、比較例1および比較
例8のゴム組成物について、透過型電子顕微鏡写真(倍
率2万〜4万倍程度)を撮影し、その写真を倍率8万〜
28万倍に引伸して、写真に写った任意のシリカ粒子2
0個の直径をノギスにて計測した。そして、計測値の平
均値から、実際の粒子径を算出した。
Each of the above Examples and Comparative Examples (excluding Comparative Example 2)
The following tests were carried out to evaluate the characteristics. Silica Content Measurement The silica content [phr] of the rubber compositions of Examples and Comparative Examples was determined from the ash content obtained when thermogravimetric analysis was performed on the rubber compositions of Examples and Comparative Examples. Tensile Strength Test The stress M at 25% elongation of the rubber compositions of Examples and Comparative Examples
25 , JIS K 6301 "vulcanized rubber physical test method"
It was measured according to the tensile test method described. The tensile speed was 500 mm / min. Measurement of Loss Coefficient, Shear Elastic Modulus The loss coefficient tan δ and the shear elastic modulus G ′ of the rubber compositions of Examples and Comparative Examples were measured using a viscoelastic spectrometer manufactured by Iwamoto Seisakusho. The measurement conditions are 25 ° C and 10
Hz and shear strain rate ± 0.5%. Silica Particle Size Measurement Regarding the rubber compositions of Example 4, Comparative Example 1 and Comparative Example 8 among Examples and Comparative Examples, transmission electron microscope photographs (magnification: about 20,000 to 40,000 times) were taken, and the photographs were taken. Magnification from 80,000
Arbitrary silica particles 2 in the photograph, magnified 280,000 times
The diameter of 0 pieces was measured with a caliper. Then, the actual particle size was calculated from the average value of the measured values.

【0042】以上の結果を表1〜表3に示した。また、
比較例1と実施例1〜4(いずれもゾル−ゲル法)、お
よび比較例3、7、8(比較例7、8は混練法)につい
て、それぞれ上記表1〜表3中のシリカ含有量と引張強
度M25との関係を図1、シリカ含有量とせん断弾性率
G′との関係を図2、損失係数tanδとの関係を図3
に、それぞれプロットした。
The above results are shown in Tables 1 to 3. Also,
For Comparative Example 1 and Examples 1 to 4 (all are sol-gel methods), and Comparative Examples 3, 7, and 8 (Comparative Examples 7 and 8 are kneading methods), the silica contents in Tables 1 to 3 above, respectively. And tensile strength M 25 are shown in FIG. 1, silica content and shear modulus G ′ are shown in FIG. 2, and loss coefficient tan δ is shown in FIG.
Are plotted respectively.

【0043】[0043]

【表1】 [Table 1]

【0044】[0044]

【表2】 [Table 2]

【0045】[0045]

【表3】 [Table 3]

【0046】これらの表や図にみるように、混練法、ゾ
ル−ゲル法のいずれにおいても、シリカ含有量の増加と
ともに、引張強度M25およびせん断弾性率G′が増大す
るが、混練法では、それにともなって損失係数tanδ
も増大するのに対し、ゾル−ゲル法では、損失係数ta
nδをシリカ含有量に関係なく、ほぼ一定の、低いレベ
ルに抑えることができた。
As shown in these tables and figures, in both the kneading method and the sol-gel method, the tensile strength M 25 and the shear modulus G'increase as the silica content increases. , And the loss coefficient tan δ
The loss factor ta increases in the sol-gel method.
It was possible to suppress nδ to a substantially constant low level regardless of the silica content.

【0047】また、ゾル−ゲル法の代表として実施例4
と比較例1の透過型電子顕微鏡写真(ともに倍率4万
倍)、混練法の代表として比較例8のゴム組成物の透過
型電子顕微鏡写真(倍率8万倍)を比較すると、比較例
8のゴム組成物は、図6に示すように混練法に特有なシ
リカ粒子の高次構造(図中の黒い点の集まり)が観察さ
れたが、実施例4、比較例1のゴム組成物は、図4およ
び図5に示すように微小粒径でかつ粒径の揃ったシリカ
微粒子(図中の黒い点)が、ほぼ均一に分散しているの
が観察された。
In addition, as a representative of the sol-gel method, Example 4 was used.
And a transmission electron micrograph of Comparative Example 1 (both magnification 40,000 times) and a transmission electron microscope photograph of the rubber composition of Comparative Example 8 (magnification 80,000 times) as a representative of the kneading method. In the rubber composition, as shown in FIG. 6, a higher-order structure of silica particles (collection of black dots in the figure) peculiar to the kneading method was observed, but the rubber compositions of Example 4 and Comparative Example 1 were As shown in FIGS. 4 and 5, it was observed that the silica fine particles having a fine particle size and a uniform particle size (black dots in the figures) were dispersed almost uniformly.

【0048】また図4に示す実施例4のゴム組成物と、
図5に示す比較例1のゴム組成物とを比較すると、シラ
ンカップリング剤を使用した前者は、シランカップリン
グ剤を使用しなかった後者に比べて、より微小粒径のシ
リカ微粒子が多数、緻密な分散構造を構成していること
がわかった。 《シランカップリング剤添加−硫黄加硫系》 実施例6 未加硫のスチレンブタジエンゴム〔日本合成ゴム(株)
製の商品名SL−574〕100重量部と、加硫剤であ
る硫黄1.2重量部と、加硫促進剤〔大内新興化学
(株)製の商品名ノクセラーCZ〕0.64重量部と、
加硫促進助剤である亜鉛華5重量部およびステアリン酸
1重量部と、シランカップリング剤であるビス(3−ト
リエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド〔デグサ
社製の商品名Si69〕3重量部とを、オープンロール
で混練して厚み2mmのシート状に成形した後、160
℃で60分間、プレス加硫してゴムシートをえた。
Further, the rubber composition of Example 4 shown in FIG.
Comparing with the rubber composition of Comparative Example 1 shown in FIG. 5, the former using the silane coupling agent has a larger number of silica fine particles having a finer particle size than the latter not using the silane coupling agent. It was found that it constitutes a dense dispersion structure. << Adding Silane Coupling Agent-Sulfur Vulcanization System >> Example 6 Unvulcanized Styrene Butadiene Rubber [Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd.]
Manufactured by Ouchi Shinko Chemical Co., Ltd., 0.64 parts by weight, and vulcanization accelerator 1.2 parts by weight of sulfur which is a vulcanizing agent. When,
5 parts by weight of zinc white as a vulcanization accelerator and 1 part by weight of stearic acid, and 3 parts by weight of bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide [trade name Si69 manufactured by Degussa Co.] as a silane coupling agent. Was kneaded with an open roll to form a sheet having a thickness of 2 mm, and then 160
A rubber sheet was obtained by press vulcanization at 60 ° C. for 60 minutes.

【0049】そしてこのゴムシートを、実施例1と同様
にゾル−ゲル反応溶液で処理して、実施例6のゴム組成
物を作製した。 実施例7〜9 ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフ
ィドの配合量を10重量部(実施例7)、30重量部
(実施例8)、または40重量部(実施例9)としたこ
と以外は実施例6と同様にして、ゴムシートをえた。そ
して各ゴムシートを、実施例1と同様にゾル−ゲル反応
溶液で処理して、実施例7〜9のゴム組成物を作製し
た。 比較例10 ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフ
ィドを配合しなかったこと以外は実施例6と同様にし
て、ゴムシートをえた。そしてこのゴムシートを、実施
例1と同様にゾル−ゲル反応溶液で処理して、比較例1
0のゴム組成物を作製した。
Then, this rubber sheet was treated with a sol-gel reaction solution in the same manner as in Example 1 to prepare a rubber composition of Example 6. Examples 7-9 The compounding amount of bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide was 10 parts by weight (Example 7), 30 parts by weight (Example 8), or 40 parts by weight (Example 9). A rubber sheet was obtained in the same manner as in Example 6 except for the above. Then, each rubber sheet was treated with the sol-gel reaction solution in the same manner as in Example 1 to prepare the rubber compositions of Examples 7 to 9. Comparative Example 10 A rubber sheet was obtained in the same manner as in Example 6 except that bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide was not added. Then, this rubber sheet was treated with a sol-gel reaction solution in the same manner as in Example 1, and Comparative Example 1
A rubber composition of 0 was prepared.

【0050】上記各実施例、比較例について、前記シリ
カ含有量測定、損失係数、およびせん断弾性率測定の各
試験を行い、その特性を評価した。結果を表4に示す。
With respect to each of the above-mentioned Examples and Comparative Examples, each test of the above-mentioned silica content measurement, loss coefficient, and shear elastic modulus measurement was conducted to evaluate the characteristics. The results are shown in Table 4.

【0051】[0051]

【表4】 [Table 4]

【0052】上記表4にみるように硫黄加硫系において
も、先の過酸化物架橋系と同様に、損失係数tanδ
を、ほぼ一定の低いレベルに抑えることができた。 《カーボンブラック添加−硫黄加硫系》 実施例10 未加硫のスチレンブタジエンゴム〔前出の商品名SL−
574〕100重量部と、加硫促進助剤である亜鉛華5
重量部およびステアリン酸1重量部と、カーボンブラッ
クISAF〔三菱化成(株)製の商品名N220、窒素
吸着比表面積115m2 /g、DBP吸油量114ml
/100g〕5重量部とをテスト用バンバリーミキサー
で混練し、ついで加硫剤である硫黄1.2重量部と、加
硫促進剤〔前出の商品名ノクセラーCZ〕0.64重量
部とを添加してオープンロールで混練して厚み2mmの
シート状に成形した後、160℃で60分間、プレス加
硫してゴムシートをえた。
As shown in Table 4 above, also in the sulfur vulcanization system, the loss factor tan δ is the same as in the above peroxide crosslinking system.
Could be suppressed to an almost constant low level. << Carbon Black Addition-Sulfur Vulcanization System >> Example 10 Unvulcanized Styrene Butadiene Rubber [Product Name SL-
574] 100 parts by weight and vulcanization acceleration aid zinc white 5
Parts by weight and 1 part by weight of stearic acid, carbon black ISAF [trade name N220 manufactured by Mitsubishi Kasei Co., nitrogen adsorption specific surface area 115 m 2 / g, DBP oil absorption 114 ml
/ 100 g ] 5 parts by weight with a test Banbury mixer, and then 1.2 parts by weight of sulfur which is a vulcanizing agent and 0.64 parts by weight of a vulcanization accelerator [trade name of NOXCELLER CZ mentioned above]. After adding and kneading with an open roll to form a sheet having a thickness of 2 mm, it was press-vulcanized at 160 ° C. for 60 minutes to obtain a rubber sheet.

【0053】そしてこのゴムシートを、実施例1と同様
にゾル−ゲル反応溶液で処理して、実施例10のゴム組
成物を作製した。 実施例11、12 カーボンブラックの配合量を20重量部(実施例1
1)、または50重量部(実施例12)としたこと以外
は実施例10と同様にして、ゴムシートをえた。そして
各ゴムシートを、実施例1と同様にゾル−ゲル反応溶液
で処理して、実施例11、12のゴム組成物を作製し
た。 比較例11 カーボンブラックの配合量を70重量部としたところ硬
すぎて混練できなかったので、その後の試験を断念し
た。 比較例12 未加硫のスチレンブタジエンゴム〔前出の商品名SL−
574〕100重量部と、加硫促進助剤である亜鉛華5
重量部およびステアリン酸1重量部と、補強材用のシリ
カ粒子〔平均粒径160・、前出の商品名ニップシール
VN3〕25重量部とをテスト用バンバリーミキサーで
混練し、ついで加硫剤である硫黄1.2重量部と、加硫
促進剤〔前出の商品名ノクセラーCZ〕0.64重量部
とを添加して、オープンロールで混練して厚み2mmの
シート状に成形した後、160℃で60分間、プレス加
硫して、比較例12のゴム組成物を作製した。 比較例13 カーボンブラックISAF〔前出の商品名N220、窒
素吸着比表面積115m2 /g、DBP吸油量114
l/100g〕20重量部を配合したこと以外は比較例
12と同様にして、比較例13のゴム組成物を作製し
た。
Then, this rubber sheet was treated with a sol-gel reaction solution in the same manner as in Example 1 to prepare a rubber composition of Example 10. Examples 11 and 12 Carbon black was added in an amount of 20 parts by weight (Example 1).
A rubber sheet was obtained in the same manner as in Example 10 except that 1) or 50 parts by weight (Example 12) was used. Then, each rubber sheet was treated with the sol-gel reaction solution in the same manner as in Example 1 to prepare the rubber compositions of Examples 11 and 12. Comparative Example 11 When the compounding amount of carbon black was set to 70 parts by weight, it was too hard to knead, so the subsequent test was abandoned. Comparative Example 12 Unvulcanized styrene-butadiene rubber [trade name SL-
574] 100 parts by weight and vulcanization acceleration aid zinc white 5
By weight, 1 part by weight of stearic acid and 25 parts by weight of silica particles for reinforcing material [average particle size 160., Nipseal VN3, trade name mentioned above] were kneaded with a Banbury mixer for testing, and then a vulcanizing agent. 1.2 parts by weight of sulfur and 0.64 parts by weight of a vulcanization accelerator [trade name of NOXCELLER CZ mentioned above] were added, and the mixture was kneaded with an open roll to form a sheet having a thickness of 2 mm, and then 160 ° C. By press vulcanization for 60 minutes to prepare a rubber composition of Comparative Example 12. Comparative Example 13 Carbon black ISAF [trade name N220 mentioned above, nitrogen adsorption specific surface area 115 m 2 / g, DBP oil absorption 114 m
The rubber composition of Comparative Example 13 was produced in the same manner as in Comparative Example 12 except that 20 parts by weight of 1/100 g ].

【0054】上記各実施例、比較例(比較例11は除
く)について、前記シリカ含有量測定、損失係数、およ
びせん断弾性率測定の各試験を行い、その特性を評価し
た。以上の結果を、前記比較例10の結果と合わせて表
5に示す。
With respect to each of the above Examples and Comparative Examples (excluding Comparative Example 11), the respective tests of the above-mentioned silica content measurement, loss coefficient and shear elastic modulus measurement were carried out, and the characteristics thereof were evaluated. The above results are shown in Table 5 together with the results of Comparative Example 10.

【0055】[0055]

【表5】 [Table 5]

【0056】上記表5にみるようにカーボンブラック添
加系でも、混練法では、シリカ含有量の増加とともに損
失係数tanδも増大するのに対し、ゾル−ゲル法で
は、損失係数tanδをシリカ含有量に関係なく、ほぼ
一定の、低いレベルに抑えることができた。 《シランカップリング剤−カーボンブラック併用−硫黄
加硫系》 実施例13 未加硫のスチレンブタジエンゴム〔前出の商品名SL−
574〕100重量部と、加硫促進助剤である亜鉛華5
重量部およびステアリン酸1重量部と、シランカップリ
ング剤であるビス(3−トリエトキシシリルプロピル)
テトラスルフィド〔前出の商品名Si69〕10重量部
と、カーボンブラックISAF〔前出の商品名N22
0、窒素吸着比表面積115m2 /g、DBP吸油量1
14ml/100g〕20重量部とをテスト用バンバリ
ーミキサーで混練し、ついで加硫剤である硫黄1.2重
量部と、加硫促進剤〔前出の商品名ノクセラーCZ〕
0.64重量部とを添加してオープンロールで混練して
厚み2mmのシート状に成形した後、160℃で60分
間、プレス加硫してゴムシートをえた。
As shown in Table 5, even in the carbon black-added system, the loss coefficient tan δ increases with the silica content in the kneading method, whereas the loss coefficient tan δ becomes the silica content in the sol-gel method. Regardless, I was able to keep it at a fairly low level. << Silane Coupling Agent-Carbon Black Combined-Sulfur Vulcanizing System >> Example 13 Unvulcanized Styrene Butadiene Rubber [Product Name SL-
574] 100 parts by weight and vulcanization acceleration aid zinc white 5
Parts by weight and 1 part by weight of stearic acid, and bis (3-triethoxysilylpropyl) which is a silane coupling agent.
10 parts by weight of tetrasulfide [trade name Si69 mentioned above] and carbon black ISAF [trade name N22 mentioned above]
0, nitrogen adsorption specific surface area 115 m 2 / g, DBP oil absorption 1
14 ml / 100 g ] 20 parts by weight are kneaded in a test Banbury mixer, and then 1.2 parts by weight of sulfur which is a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator [Nocceller CZ, trade name mentioned above].
0.64 parts by weight was added, and the mixture was kneaded with an open roll to form a sheet having a thickness of 2 mm, and then press-vulcanized at 160 ° C. for 60 minutes to obtain a rubber sheet.

【0057】そしてこのゴムシートを、実施例1と同様
にゾル−ゲル反応溶液で処理して、実施例13のゴム組
成物を作製した。 比較例14 カーボンブラックISAF〔前出の商品名N220、窒
素吸着比表面積115m2 /g、DBP吸油量114
l/100g〕20重量部と、シランカップリング剤で
あるビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラス
ルフィド〔前出の商品名Si69〕5重量部とを配合し
たこと以外は比較例12と同様にして、比較例14のゴ
ム組成物を作製した。
Then, this rubber sheet was treated with a sol-gel reaction solution in the same manner as in Example 1 to prepare a rubber composition of Example 13. Comparative Example 14 Carbon black ISAF [trade name N220 mentioned above, nitrogen adsorption specific surface area 115 m 2 / g, DBP oil absorption 114 m
1/100 g ] 20 parts by weight and 5 parts by weight of bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide [trade name Si69 mentioned above] which is a silane coupling agent, were added in the same manner as in Comparative Example 12. Thus, a rubber composition of Comparative Example 14 was produced.

【0058】上記実施例、比較例について、前記シリカ
含有量測定、損失係数、およびせん断弾性率測定の各試
験を行い、その特性を評価した。また実施例13のゴム
組成物について、透過型電子顕微鏡写真(倍率12.5
万倍)を撮影し、その写真を倍率50万倍に引伸して、
写真に写った任意のシリカ粒子20個の直径をノギスに
て計測した。そして、計測値の平均値から、実際の粒子
径を算出した。
With respect to the above Examples and Comparative Examples, the respective tests of the above-mentioned silica content measurement, loss coefficient and shear elastic modulus measurement were conducted, and the characteristics thereof were evaluated. Further, with respect to the rubber composition of Example 13, a transmission electron micrograph (magnification: 12.5)
10,000 times), and enlarge the picture to 500,000 times,
The diameter of 20 arbitrary silica particles shown in the photograph was measured with a caliper. Then, the actual particle size was calculated from the average value of the measured values.

【0059】以上の結果を表6に示す。Table 6 shows the above results.

【0060】[0060]

【表6】 [Table 6]

【0061】上記表6にみるように、シランカップリン
グ剤−カーボンブラック併用系でも、ゾル−ゲル法で
は、損失係数tanδを、混練法に比べて低いレベルに
抑えることができた。また、上記実施例13のゴム組成
物の透過型電子顕微鏡写真(倍率12.5万倍)をみる
と、図7に示すように、微小粒径でかつ粒径の揃ったシ
リカ微粒子(図中の黒い点)が、ほぼ均一に分散してい
るのが観察された。
As shown in Table 6 above, even in the combined use system of silane coupling agent and carbon black, the sol-gel method could suppress the loss coefficient tan δ to a level lower than that of the kneading method. Further, when a transmission electron micrograph (magnification of 125,000) of the rubber composition of Example 13 is seen, as shown in FIG. 7, silica fine particles having a fine particle size and a uniform particle size (in the figure, It was observed that the black dots) were dispersed almost uniformly.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明のゴム組
成物は、シランカップリング剤および/またはカーボン
ブラックの存在下で、ゾル−ゲル法によって、基材ゴム
中にシリカ微粒子を分散させたものゆえ、高強度、低エ
ネルギーロス性で、しかも高反発性を有している。よっ
てこの発明のゴム組成物は、たとえば低燃費タイヤ用ゴ
ム材料やゴルフボール用材料等の、強度と低エネルギー
ロス性と高反発性との高度なバランスが要求されるゴム
製品に広く使用できるという特有の作用効果を奏する。
As described above in detail, the rubber composition of the present invention has silica fine particles dispersed in a base rubber by a sol-gel method in the presence of a silane coupling agent and / or carbon black. Therefore, it has high strength, low energy loss, and high resilience. Therefore, the rubber composition of the present invention can be widely used in rubber products such as rubber materials for fuel-efficient tires and materials for golf balls, which require a high balance of strength, low energy loss and high resilience. Has a unique effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】ゾル−ゲル法または混練法で製造したゴム組成
物中におけるシリカの含有量と、引張強度M25との関係
を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the content of silica in a rubber composition produced by a sol-gel method or a kneading method and the tensile strength M 25 .

【図2】ゾル−ゲル法または混練法で製造したゴム組成
物中におけるシリカの含有量と、せん断弾性率G′との
関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the content of silica in the rubber composition produced by the sol-gel method or the kneading method and the shear elastic modulus G ′.

【図3】ゾル−ゲル法または混練法で製造したゴム組成
物中におけるシリカの含有量と、損失係数tanδとの
関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the content of silica in the rubber composition produced by the sol-gel method or the kneading method and the loss coefficient tan δ.

【図4】実施例4のゴム組成物中における、シリカの粒
子構造を示す透過型電子顕微鏡写真である。
4 is a transmission electron micrograph showing the particle structure of silica in the rubber composition of Example 4. FIG.

【図5】比較例1のゴム組成物中における、シリカの粒
子構造を示す透過型電子顕微鏡写真である。
5 is a transmission electron micrograph showing the particle structure of silica in the rubber composition of Comparative Example 1. FIG.

【図6】比較例8のゴム組成物中における、シリカの粒
子構造を示す透過型電子顕微鏡写真である。
6 is a transmission electron micrograph showing the particle structure of silica in the rubber composition of Comparative Example 8. FIG.

【図7】実施例13のゴム組成物中における、シリカの
粒子構造を示す透過型電子顕微鏡写真である。
7 is a transmission electron micrograph showing the particle structure of silica in the rubber composition of Example 13. FIG.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C08K 5/541 C08K 5/54 (72)発明者 寺川 克美 兵庫県神戸市西区宮下2丁目14番24号 (72)発明者 宮本 芳明 兵庫県神戸市西区美賀多台1丁目3番 2703号 (72)発明者 杉谷 信 奈良県櫻井市大字忍阪294−20 (72)発明者 伴野 誠二 兵庫県神戸市北区鹿の子台北町1−4− 13 (56)参考文献 特開 平7−33910(JP,A) 特開 平5−125191(JP,A) 特開 平5−271549(JP,A) 特開 平6−136321(JP,A) 特開 平8−319362(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 21/00 C08J 3/24 CEQ C08K 3/04 C08K 3/36 C08K 5/541 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identifier FI C08K 5/541 C08K 5/54 (72) Inventor Katsumi Terakawa 2-14-24 Miyashita, Nishi-ku, Kobe-shi, Hyogo (72) Inventor Yoshiaki Miyamoto 1-32703 Migatadai, Nishi-ku, Kobe-shi, Hyogo (72) Inventor Nobu Sugitani 294-20 Shinosaka, Sakurai-shi, Nara (72) Inventor Seiji Banno 1-Kanoko-Taipei, Kita-ku, Kobe-shi, Hyogo 4-13 (56) Reference JP-A-7-33910 (JP, A) JP-A-5-125191 (JP, A) JP-A-5-271549 (JP, A) JP-A-6-136321 (JP, A) JP-A-8-319362 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) C08L 21/00 C08J 3/24 CEQ C08K 3/04 C08K 3/36 C08K 5/541

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ゴム100重量部に対して、(1) 0.1〜
40重量部のシランカップリング剤、および(2) 1〜6
0重量部のカーボンブラックのうち少なくとも一方の存
在下で、当該ゴム中に含有させた、一般式(1) : 【化1】 〔式中、R1 ,R2 ,R3 およびR4 は、同一または異
なる1価の有機基を示す。ただし、R1 ,R2 ,R3
よびR4 のうち少なくとも1つはアルコキシ基であ
る。〕で表されるアルコキシシラン化合物から、ゾル−
ゲル法によって生成されたシリカ微粒子が分散されてい
ることを特徴とするゴム組成物。
1. The amount of (1) 0.1 to 100 parts by weight of rubber.
40 parts by weight of silane coupling agent, and (2) 1-6
In the presence of at least one of 0 parts by weight of carbon black, the compound represented by the general formula (1): [In the formula, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 represent the same or different monovalent organic groups. However, at least one of R 1 , R 2 , R 3 and R 4 is an alkoxy group. ] From the alkoxysilane compound represented by
A rubber composition, wherein silica fine particles produced by a gel method are dispersed.
【請求項2】ゴム中に分散されたシリカ微粒子の平均粒
径が120Å以下である請求項1記載のゴム組成物。
2. The rubber composition according to claim 1, wherein the silica fine particles dispersed in the rubber have an average particle diameter of 120 Å or less.
【請求項3】過酸化物架橋されている請求項1または2
記載のゴム組成物。
3. A peroxide-crosslinked product according to claim 1 or 2.
The rubber composition described.
【請求項4】硫黄加硫されている請求項1または2記載
のゴム組成物。
4. The rubber composition according to claim 1, which is sulfur vulcanized.
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