JP3445081B2 - Rubber composition and pneumatic tire using the rubber composition - Google Patents

Rubber composition and pneumatic tire using the rubber composition

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JP3445081B2 JP35116496A JP35116496A JP3445081B2 JP 3445081 B2 JP3445081 B2 JP 3445081B2 JP 35116496 A JP35116496 A JP 35116496A JP 35116496 A JP35116496 A JP 35116496A JP 3445081 B2 JP3445081 B2 JP 3445081B2
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rubber
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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】本発明は、加工性、補強性及
び耐摩耗性を向上させたゴム組成物及びそのゴム組成物
を使用した空気入りタイヤに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rubber composition having improved workability, reinforcement and abrasion resistance, and a pneumatic tire using the rubber composition.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、ゴム用補強性充填材として
は、カーボンブラックが使用されている。これは、カー
ボンブラックが他の充填材に較べ、高い補強性と優れた
耐摩耗性を有するためであるが、近年、省エネルギー、
省資源の社会的要請の下、とりわけ、自動車の燃料消費
を節約するため、ゴム組成物の低発熱化も同時に求めら
れるようになってきた。
2. Description of the Related Art Conventionally, carbon black has been used as a reinforcing filler for rubber. This is because carbon black has high reinforcement and excellent wear resistance as compared with other fillers, but in recent years, energy saving,
Under the social demand for resource saving, in particular, in order to save fuel consumption of automobiles, lower heat generation of rubber compositions has been required at the same time.

【0003】カーボンブラックによりゴム組成物の低発
熱化を狙う場合、カーボンブラックの少量充填、あるい
は大粒径カーボンブラックの使用が考えられるが、いづ
れの方法においても、低発熱化は補強性及び耐摩耗性と
は二率背反の関係にあることはよく知られている。
In order to reduce the heat generation of the rubber composition by carbon black, it is possible to fill a small amount of carbon black or use carbon black having a large particle size. It is well known that there is a trade-off with abrasion.

【0004】一方、ゴム組成物の低発熱化充填材として
は、湿式法含水ケイ酸(シリカ)が知られており、現在
までに、特開平3−252431号公報など、多くの特
許が出願されている。
On the other hand, as a low heat-generating filler for a rubber composition, hydrous silicic acid (silica) is known, and many patents have been filed up to the present, such as JP-A-3-252431. ing.

【0005】しかしながら、一般的に湿式法含水ケイ酸
(以下、単に「含水ケイ酸」と称す)をカーボンブラッ
クと比較すると、補強性、耐摩耗性は劣る。補強性、耐
摩耗性を改良する手段として、充填材を微粒径化(高比
表面積化)することはカーボンブラックではよく知られ
ているが、含水ケイ酸を同様に微粒径化すると、含水ケ
イ酸の分散が不十分になり、ゴム組成物のムーニー粘度
が上昇して、加工性が著しく悪化してしまう。
However, generally, when a wet method hydrous silicic acid (hereinafter, simply referred to as "hydrous silicic acid") is compared with carbon black, the reinforcing property and abrasion resistance are poor. As a means for improving the reinforcing property and wear resistance, it is well known in carbon black that the filler has a fine particle size (high specific surface area), but if the hydrous silicic acid is similarly made into a fine particle size, Dispersion of hydrous silicic acid becomes insufficient, the Mooney viscosity of the rubber composition increases, and the processability deteriorates significantly.

【0006】一般に、加工性と補強性とは共に優れてい
ることが望まれているのであるが、このように相反する
物性である。ところが、実用上は、ゴム製品の用途の多
様化と高度化とから、加工性と補強性の両者がより改善
されたゴム組成物を与える含水ケイ酸が望まれている。
しかし、従来の含水ケイ酸は、いずれも満足なゴム物性
を提供するに至っていない。このように相反する加工性
と補強性の両者ともに優れた総合的バランスをもった高
補強性充填材としての含水ケイ酸が求められている。
Generally, it is desired that both workability and reinforcing property are excellent, but these physical properties are contradictory to each other. However, practically, due to the diversification and sophistication of the uses of rubber products, hydrous silicic acid that gives a rubber composition having both improved processability and reinforcement is desired.
However, none of the conventional hydrous silicic acid has provided satisfactory rubber physical properties. As described above, there is a demand for hydrous silicic acid as a highly reinforced filler having an excellent overall balance of both workability and reinforcement.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ゴム
組成物の粘度を低くして加工性を向上させることがで
き、かつ、補強性と耐摩耗性に優れたゴム組成物及びそ
のゴム組成物を使用した空気入りタイヤを提供すること
にある。
DISCLOSURE OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a rubber composition which can reduce the viscosity of the rubber composition to improve the processability and is excellent in the reinforcing property and abrasion resistance, and the rubber thereof. It is intended to provide a pneumatic tire using the composition.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記含水
ケイ酸をゴム組成物に使用するにあたり、上記特定物性
の含水ケイ酸を配合したゴム組成物とすることにより、
上記目的のゴム組成物及びそのゴム組成物を使用した空
気入りタイヤを得ることに成功し、本発明を完成するに
至ったのである。すなわち、本発明は、次の(1)〜(6)に
存する。 (1) 天然ゴム及び/又はジエン系合成ゴム100重量部
に対して、BET法比表面積(以下、単に「N2 −S
A」と称す)が200〜300m2 /gの範囲であり、
Hg法比表面積(以下、単に「Hg−SA」と称す)が
150m2 /g以下であり、ジブチルアミン吸着量(以
下、単に「DBA」と称す)/N2 −SAの比が1.4
以下であり、かつHg−SA/N2 −SAの比が0.6
以下である含水ケイ酸を10〜90重量部配合してなる
ゴム組成物。 (2) 含水ケイ酸のHg−SAが50〜150m2 /gで
あり、DBA/N2 −SAの比が0.8〜1.4であ
り、かつHg−SA/N2 −SAの比が0.2〜0.6
である上記(1)記載のゴム組成物。 (3) シランカップリング剤を含水ケイ酸の1〜15重量
%含む上記(1)又は(2)記載のゴム組成物。 (4) シランカップリング剤として下記式(I)〜式(II
I)の内、少なくとも一つを含む上記(3)記載のゴム組成
物。
Means for Solving the Problems In using the above-mentioned hydrous silicic acid in a rubber composition, the present inventors have prepared a rubber composition containing the above-mentioned hydrous silicic acid having specific physical properties.
The present invention succeeded in obtaining a rubber composition of the above purpose and a pneumatic tire using the rubber composition, and completed the present invention. That is, the present invention resides in the following (1) to (6). (1) 100 parts by weight of natural rubber and / or diene-based synthetic rubber, BET specific surface area (hereinafter simply referred to as "N 2 -S
“A”) is in the range of 200 to 300 m 2 / g,
The Hg method specific surface area (hereinafter, simply referred to as “Hg-SA”) is 150 m 2 / g or less, and the ratio of the amount of adsorbed dibutylamine (hereinafter, simply referred to as “DBA”) / N 2 —SA is 1.4.
Hereinafter, and the and the ratio of Hg-SA / N 2 -SA 0.6
A rubber composition comprising 10 to 90 parts by weight of the following hydrous silicic acid. (2) Hg-SA of hydrous silicic acid is 50 to 150 m 2 / g, DBA / N 2 -SA ratio is 0.8 to 1.4, and Hg-SA / N 2 -SA ratio. Is 0.2 to 0.6
The rubber composition according to (1) above, which is (3) The rubber composition as described in (1) or (2) above, which contains a silane coupling agent in an amount of 1 to 15% by weight of hydrous silicic acid. (4) The following formulas (I) to (II
The rubber composition according to (3) above, which contains at least one of I).

【化4】 [Chemical 4]

【化5】 [Chemical 5]

【化6】 (5) 補強性充填材として、カーボンブラックを5〜80
重量部含み、さらに湿式法含水ケイ酸とカーボンブラッ
クの合計配合量が120重量部以下である上記(1)〜(4)
の何れか一つに記載のゴム組成物。 (6) 上記(1)〜(5)の何れか一つに記載のゴム組成物をタ
イヤトレッド部に使用した空気入りタイヤ。
[Chemical 6] (5) Carbon black of 5 to 80 is used as a reinforcing filler.
(1) to (4), wherein the total amount of wet-process hydrous silicic acid and carbon black is 120 parts by weight or less.
The rubber composition according to any one of 1. (6) A pneumatic tire using the rubber composition according to any one of (1) to (5) above in a tire tread portion.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の発明の実施の形
態等を更に詳細に説明する。充填材のゴム補強のメカニ
ズムは、充填材特有の反応性及び構造性並びに分散機能
によると、一般にいわれている。より具体的には、ゴム
の補強性能に関与する大きな因子として、含水ケイ酸の
一次粒子径及びアグリゲート径、それに伴うゴム組成物
中での分散が大きく関与することが知られている。従っ
て、これら含水ケイ酸の物性をコントロールすること
は、所望のゴムの補強性能を得る上で重要である。含水
ケイ酸の構造性については、粒子径及び細孔容積等がそ
の指標として用いられている。しかし、分散機能に関し
ては、未だ確たる指標が見出されていないのが現状であ
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail. The mechanism of the rubber reinforcement of the filler is generally said to be due to the reactivity and structure characteristic of the filler and the dispersing function. More specifically, it is known that, as a major factor involved in the reinforcing performance of rubber, the primary particle size and the aggregate size of hydrous silicic acid and the resulting dispersion in the rubber composition are greatly involved. Therefore, it is important to control the physical properties of these hydrous silicic acids in order to obtain the desired rubber reinforcing performance. Regarding the structural properties of hydrous silicic acid, the particle size, the pore volume, etc. are used as indexes. However, with regard to the diversification function, no definite index has been found yet.

【0011】本発明者らは、これら構造性のみならず、
分散機能にも着目して、含水ケイ酸によるゴム補強の研
究を重ねた。含水ケイ酸配合物の補強性能は、大きくは
含水ケイ酸のN2 −SAに比例し、N2 −SAが高いほ
ど補強性能は高い傾向にある。しかしながら、高比表面
積である含水ケイ酸ほどゴム組成物の粘度も高くなる傾
向がある。更に、比表面積が高すぎると分散不良を招
き、補強性能が逆に低下すると同時に加工性も阻害す
る。これは、以下のような理由によると考えられる。含
水ケイ酸の表面には多数のシラノール(Si−OH)基
が存在している。これらのシラノール基により、補強効
果が得られる反面、粒子間の水素結合による自己凝集力
が強く働き過ぎるためゴム内部における分散が困難とな
る。そのため、高比表面積ではあってもその一部分のみ
がゴムに接する結果となり、補強効果を逆に低下させる
ことになると解される。
The present inventors not only have these structural characteristics,
Focusing on the dispersive function, we conducted repeated research on rubber reinforcement with hydrous silicic acid. The reinforcing performance of a hydrous silicic acid composition is roughly proportional to N 2 -SA of hydrous silicic acid, and the higher the N 2 -SA, the higher the reinforcing performance. However, the viscosity of the rubber composition tends to increase as the hydrous silicic acid having a higher specific surface area. Furthermore, if the specific surface area is too high, poor dispersion is caused, conversely the reinforcing performance is lowered, and at the same time workability is impaired. It is considered that this is due to the following reasons. Many silanol (Si-OH) groups are present on the surface of hydrous silicic acid. These silanol groups provide a reinforcing effect, but on the other hand, the self-aggregation force due to hydrogen bonds between particles acts too strongly, which makes dispersion within the rubber difficult. Therefore, it is understood that even if the specific surface area is high, only a part of the high specific surface area comes into contact with the rubber, which conversely reduces the reinforcing effect.

【0012】つまり、充填材としての含水ケイ酸の比表
面積の増大(一次粒子の小径化)は、粒子表面のシラノ
ール基の増大につながる。その結果、ゴム内部での分散
不良をもたらし、補強効果の低下を招くと推測される。
このような観点から、本発明者は、従来の一次粒子径の
揃った含水ケイ酸に対して、一次粒子径が大小異なった
ものが混在し、混在の程度を調整することで含水ケイ酸
の比表面積を調整すれば、高比表面積をもった含水ケイ
酸粒子であっても、ゴム組成物内における良好なる分散
が得られると同時に、低粘度化が図れ加工性をも容易に
することができると考えた。本発明者らはかかる観点か
ら研究を重ね、前記の特定した範囲の含水ケイ酸を配合
したゴム組成物において優れた補強効果がもたらされる
ことを見出し本発明を完成するに至ったのである。
That is, an increase in the specific surface area of hydrous silicic acid as a filler (smaller diameter of primary particles) leads to an increase in silanol groups on the particle surface. As a result, it is presumed that dispersion failure occurs inside the rubber and the reinforcing effect decreases.
From such a viewpoint, the present inventor, with respect to the conventional hydrous silicic acid having a uniform primary particle diameter, those having different primary particle sizes are mixed, and the silicic acid hydrous is adjusted by adjusting the degree of mixing. By adjusting the specific surface area, even with hydrous silicate particles having a high specific surface area, good dispersion in the rubber composition can be obtained, and at the same time, low viscosity and easy processability can be achieved. I thought I could do it. The inventors of the present invention have conducted extensive research from such a viewpoint, and have found that a rubber composition containing the hydrous silicic acid in the above-specified range has an excellent reinforcing effect, and completed the present invention.

【0013】本発明に用いられる含水ケイ酸は、N2
SAが200〜300m2/gの範囲である。N2 −SA
が200m2 /g未満では補強性が劣り、逆に300m
2 /gを超えると自己凝集力があまりにも強すぎ分散不
良の原因となり補強性の低下及び粘度の上昇を招く。N
2 −SAの範囲は、好ましくは230〜280m2 /g
である。本発明に用いられる含水ケイ酸は、さらに、H
g−SAが150m2/g以下である。Hg−SAは、含
水ケイ酸の凝集粒子及び凝集粒子同志で形成される細孔
の大きさより計算される値である。算出法は、細孔を円
筒形と仮定してHg−SA=2V/rとして表される。
但し、Hg−SA=表面積(m2 /g)、V=全細孔容
積(cc/g)、r=平均細孔半径(μm)とした場合
である。Hg−SAの値が小さい含水ケイ酸は、細孔容
積が小さく、含水ケイ酸の大小の一次粒子が混在してい
て密充填に近い状態となっていること、あるいは含水ケ
イ酸のアグリゲート(凝集粒子)が大小混在していて密
充填に近い状態となっていると推測される。Hg−SA
が150m2/gを超えると高活性含水ケイ酸配合のゴム
組成物に近い挙動を示し、補強性は高いが同時にゴム粘
度も高くなり好ましくないことから、本発明の含水ケイ
酸ではHg−SAを150m2/g以下とする。Hg−S
Aは、好ましくは、50〜150m2/gの範囲、さらに
好ましくは100〜150m2 /gの範囲である。
The hydrous silicic acid used in the present invention is N 2-
SA is in the range of 200 to 300 m 2 / g. N 2 -SA
Is less than 200 m 2 / g, the reinforcing property is poor, and conversely 300 m
If it exceeds 2 / g, the self-cohesive force is too strong, which causes poor dispersion and leads to a decrease in reinforcing property and an increase in viscosity. N
The range of 2- SA is preferably 230 to 280 m 2 / g.
Is. The hydrous silicic acid used in the present invention further comprises H
g-SA is 150 m 2 / g or less. Hg-SA is a value calculated from the size of pores formed by agglomerated particles of hydrous silicic acid and the agglomerated particles. The calculation method is expressed as Hg-SA = 2V / r, assuming that the pores are cylindrical.
However, Hg-SA = surface area (m 2 / g), V = total pore volume (cc / g), and r = average pore radius (μm). The hydrated silicic acid having a small Hg-SA value has a small pore volume, is mixed with primary particles of large and small hydrated silicic acid, and is in a state close to close packing, or an aggregate of hydrated silicic acid ( It is presumed that aggregated particles) are mixed in size and are close to close packing. Hg-SA
Of more than 150 m 2 / g behaves similar to a rubber composition containing a highly active hydrous silicic acid, and since the reinforcing property is high but the rubber viscosity is also high at the same time, it is not preferable. Is 150 m 2 / g or less. Hg-S
A is preferably in the range of 50 to 150 m 2 / g, more preferably in the range of 100-150 2 / g.

【0014】さらに本発明に用いられる含水ケイ酸は、
DBA/N2 −SAの比が1.4以下である。DBA(m
・mol/kg-SiO2)(R.Meyer: Kautschuk und Gummi 7(8),1
80-182WT(1954)) は、酸性点の量を示し、含水ケイ酸の
外部表面積に比例すると言われている。外部表面積があ
まりに大きくなりすぎると、前述したように分散不良や
加工性低下等の問題を起こすことになる。一般にN2
SAが大きいものはDBAも高い傾向にあり、しばしば
高活性であるともいわれる。本発明はこのDBAとN2
−SAとのバランス関係を調整してゴム組成物の補強性
能を改善している。即ち、本発明では、DBA/N2
SAの比率を1.4以下とすることで、加工性の改善と
補強性の向上を両立させている。DBA/N2 −SAの
比は、好ましくは0.8〜1.4の範囲である。
Further, the hydrous silicic acid used in the present invention is
The DBA / N 2 -SA ratio is 1.4 or less. DBA (m
・ Mol / kg-SiO 2 ) (R. Meyer: Kautschuk und Gummi 7 (8), 1
80-182WT (1954)) indicates the amount of acidic points and is said to be proportional to the external surface area of hydrous silicic acid. If the external surface area becomes too large, problems such as poor dispersion and reduced workability will occur as described above. Generally N 2
Those with a large SA tend to have a high DBA, and are often said to have high activity. The present invention uses this DBA and N 2
-The balance relationship with -SA is adjusted to improve the reinforcing performance of the rubber composition. That is, in the present invention, DBA / N 2
By setting the ratio of SA to 1.4 or less, improvement in workability and improvement in reinforcement are both achieved. The DBA / N 2 -SA ratio is preferably in the range 0.8 to 1.4.

【0015】さらに本発明に用いられる含水ケイ酸は、
Hg−SA/N2ーSAの比が0.6以下である。Hg
−SA/N2ーSAの比は、好ましくは0.2〜0.6
の範囲、より好ましくは0.3〜0.5の範囲である。
Hg−SA/N2 −SAの比は、含水ケイ酸の一次粒子
の異なるものの混在状態の指標であり、0.6以下と小
さくすることで、ゴム組成物の粘度の上昇を抑制すると
同時に加硫物性の改善が図れる。但し、Hg−SAを小
さくしすぎたり、Hg−SA/N2 −SAの比を小さく
しすぎるとゴム組成物の粘度が下がり加工性は良くなる
が、補強性が劣ることになるので注意を要する。
Further, the hydrous silicic acid used in the present invention is
The ratio of Hg-SA / N 2 -SA is 0.6 or less. Hg
The ratio of -SA / N 2 over the SA, preferably 0.2 to 0.6
Is more preferable, and more preferably 0.3 to 0.5.
The ratio of Hg-SA / N 2 -SA is an index of the mixed state of different primary particles of hydrous silicic acid, and by setting it to be 0.6 or less, the increase of the viscosity of the rubber composition is suppressed and at the same time, it is added. Sulfur properties can be improved. However, if Hg-SA is too small or the ratio of Hg-SA / N 2 -SA is too small, the viscosity of the rubber composition is lowered and the workability is improved, but the reinforcing property is deteriorated, so be careful. It costs.

【0016】含水ケイ酸の配合量は、補強性、耐摩耗
性、作業性の面から、ゴム100重量部に対し、10〜
90重量部、好ましくは、15〜80重量部であること
が望ましい。含水ケイ酸の配合量が10重量部未満で
は、補強性、耐摩耗性効果が小さく、90重量部超過で
は、ゴム組成物の粘度が高くなり、加工性を阻害するた
め、好ましくない。
From the viewpoints of reinforcement, abrasion resistance and workability, the content of hydrous silicic acid is from 10 to 100 parts by weight of rubber.
90 parts by weight, preferably 15 to 80 parts by weight is desirable. When the content of hydrous silicic acid is less than 10 parts by weight, the reinforcing effect and abrasion resistance effect are small, and when it exceeds 90 parts by weight, the viscosity of the rubber composition becomes high and the processability is impaired, which is not preferable.

【0017】本発明に用いられるゴムとしては、天然ゴ
ム(NR)又はジエン系合成ゴムを単独又はこれらをブ
レンドして使用することができる。合成ゴムとしては、
例えば、合成ポリイソプレンゴム(IR)、ポリブタジ
エンゴム(BR)やスチレンブタジエンゴム(SBR)
等が挙げられる。
As the rubber used in the present invention, natural rubber (NR) or diene-based synthetic rubber can be used alone or in a blended form thereof. As synthetic rubber,
For example, synthetic polyisoprene rubber (IR), polybutadiene rubber (BR) and styrene butadiene rubber (SBR)
Etc.

【0018】本発明で用いるシランカップリング剤は、
下記式(I)〜式(III)に示される少なくとも一つが
挙げられる。
The silane coupling agent used in the present invention is
At least one represented by the following formulas (I) to (III) can be mentioned.

【化7】 [Chemical 7]

【化8】 [Chemical 8]

【化9】 [Chemical 9]

【0019】具体的には、ビス(3−トリエトキシシリ
ルプロピル)ポリスルフィド、γ−メルカプトプロピル
トリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエト
キシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、
γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメ
トキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、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、3−トリメトキシシ
リルプロピル−N,N−ジメチル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
ピルメタクリレートモノスルフィド、等が挙げられる。
シランカップリング剤の配合量は、含水ケイ酸の重量に
対し1〜15重量%、好ましくは1〜12重量%であ
る。シランカップリング剤の配合量が1重量%未満で
は、カップリング効果が小さく、15重量%超過では、
補強性、耐摩耗性が低下し、好ましくない。
Specifically, bis (3-triethoxysilylpropyl) polysulfide, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, γ-aminopropyltrimethoxysilane,
γ-aminopropyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-trimethoxysilylpropyl-N, N- Examples include dimethylcarbamoyl tetrasulfide, 3-trimethoxysilylpropyl benzothiazolyl tetrasulfide, 3-trimethoxysilylpropyl methacrylate monosulfide, and the like.
The compounding amount of the silane coupling agent is 1 to 15% by weight, preferably 1 to 12% by weight based on the weight of hydrous silicic acid. If the amount of the silane coupling agent is less than 1% by weight, the coupling effect is small, and if it exceeds 15% by weight,
Reinforcing property and wear resistance are deteriorated, which is not preferable.

【0020】本発明では更に補強性充填材としてカーボ
ンブラックを配合することができる。カーボンブラック
としては、SAF、ISAF、HAFが好ましく使用で
きるが、特に限定されるものではない。カーボンブラッ
クの配合量は、上記ゴム100重量部に対し、5〜80
重量部含み、さらに含水ケイ酸とカーボンブラックの合
計配合量が120重量部以下であることが好ましい。カ
ーボンブラックの配合量を上記範囲とすることにより更
に補強性と耐摩耗性を向上させることができる。
In the present invention, carbon black can be further compounded as a reinforcing filler. As the carbon black, SAF, ISAF and HAF can be preferably used, but the carbon black is not particularly limited. The amount of carbon black compounded is 5 to 80 with respect to 100 parts by weight of the rubber.
It is preferable that the total amount of hydrous silicic acid and carbon black is 120 parts by weight or less. Reinforcing properties and abrasion resistance can be further improved by setting the blending amount of carbon black within the above range.

【0021】なお、本発明においては、上記のゴム、含
水ケイ酸、シランカップリング剤、カーボンブラック以
外に、必要に応じて、軟化剤(ワックス、オイル)、老
化防止剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤等の通常
ゴム工業で使用される配合剤を適宜配合することができ
る。
In the present invention, in addition to the above-mentioned rubber, hydrous silicic acid, silane coupling agent and carbon black, if necessary, a softening agent (wax, oil), an antioxidant, a vulcanizing agent, a vulcanizing agent, Compounding agents usually used in the rubber industry, such as a vulcanization accelerator and a vulcanization accelerating aid, can be appropriately mixed.

【0022】本発明のゴム組成物は、上記ゴム成分、含
水ケイ酸、シランカップリング剤、カーボンブラック、
上記必要に応じて配合する上記ゴム配合剤等をバンバリ
ーミキサーなどの混練機で調製することができる。
The rubber composition of the present invention comprises the above rubber component, hydrous silicic acid, silane coupling agent, carbon black,
The rubber compounding agent and the like to be compounded as necessary can be prepared with a kneading machine such as a Banbury mixer.

【0023】本発明のゴム組成物は、タイヤ、コンベア
ベルト、ホースなどのゴム製品に好適に適用できるもの
であり、製品となったタイヤ、コンベアベルト、ホース
などのゴム製品は加工性、補強性、高耐摩耗性等に優れ
たものとなる。また、本発明の空気入りタイヤは、上記
ゴム組成物をタイヤトレッド部に使用したものであるの
で、タイヤトレッド部の加工性、補強性、高耐摩耗性に
優れた空気入りタイヤが得られることとなる。
The rubber composition of the present invention can be suitably applied to rubber products such as tires, conveyor belts and hoses, and the finished rubber products such as tires, conveyor belts and hoses can be processed and reinforced. It has excellent wear resistance and the like. Further, since the pneumatic tire of the present invention is one in which the rubber composition is used in the tire tread portion, it is possible to obtain a pneumatic tire excellent in workability, reinforcement property and high wear resistance of the tire tread portion. Becomes

【0024】[0024]

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて
詳細に記すが、本発明はこれら実施例に限定されるもの
ではない。実施例及び比較例で使用する含水ケイ酸は、
下記表1に示される物性となるサンプルA〜Eの含水ケ
イ酸を使用した。サンプルA〜Cは、本発明の範囲外と
なる物性の含水ケイ酸であり、サンプルD〜Eは本発明
の範囲内となる物性の含水ケイ酸である。サンプルD〜
Eについては下記製造例1〜2により得た。
EXAMPLES The present invention will be described below in detail based on Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples. The hydrous silicic acid used in Examples and Comparative Examples is
The hydrous silicic acids of Samples A to E having the physical properties shown in Table 1 below were used. Samples A to C are hydrous silicic acids having physical properties outside the scope of the present invention, and Samples D to E are hydrous silicic acids having physical properties within the scope of the present invention. Sample D ~
Regarding E, it was obtained by the following Production Examples 1 and 2.

【0025】サンプルA〜Eの含水ケイ酸の各物性値の
測定は次に示す方法により行った。 (1) ジブチルアミン吸着量(DBA) 石油ベンジン溶液中で含水ケイ酸に、一定量の過剰のn
−ジブチルアミンを添加吸着させ、残ったアミンを過塩
素酸の酢酸溶液で逆滴定して差し引き吸着したアミン量
でもってシラノール基量を定量する。単位:m・mol
/kg (2) BET法比表面積(N2 −SA) AMS−8000(大倉理研社製)で1点法により測
定。単位:m2 /g
The physical properties of the hydrous silicic acids of Samples A to E were measured by the following methods. (1) Adsorption amount of dibutylamine (DBA) A certain amount of excess n was added to hydrous silicic acid in a petroleum benzine solution.
-Add and adsorb dibutylamine, and back titrate the remaining amine with acetic acid solution of perchloric acid to subtract the amount of adsorbed amine to determine the amount of silanol groups. Unit: m · mol
/ Kg (2) BET method specific surface area (N 2 -SA) Measured by a one-point method with AMS-8000 (manufactured by Okura Riken Co., Ltd.). Unit: m 2 / g

【0026】(3) Hg法比表面積(Hg−SA) ポロシメーター2000型(伊国 Carlo Erba 社製) に
て測定。 算定法: Hg−SA=2V/r (Hg−SA=比表面積(m2 /g)、V=細孔容積
(cc/g)、r=平均半径(μm))
(3) Hg method specific surface area (Hg-SA) Measured with a porosimeter 2000 type (manufactured by Carlo Erba, Italy). Calculation method: Hg-SA = 2V / r (Hg-SA = specific surface area (m 2 / g), V = pore volume (cc / g), r = average radius (μm))

【0027】(製造例1、サンプルD)攪拌器を備えた2
00リットルジャケット付きステンレス容器に、水91
リットル及びケイ酸ナトリウム水溶液〔SiO2 150
g/l、SiO2 /Na2 O重量比3.3〕0.7リッ
トルを投入し、加熱して温度85℃とした。この時のp
Hは9.4で、SiO2濃度は1.2g/lであった。
上記水溶液に、同様のケイ酸ナトリウム水溶液と硫酸
(18. 4 mol/l)とをpHを9.5±0.5に維持
しながら同時に添加し、55分で停止した。この時のS
iO2濃度は38g/lであった。続いてこの反応で消
費されたケイ酸ナトリウムの155%の量のケイ酸ナト
リウムを含む上記と同様のケイ酸ナトリウム水溶液を3
5分間で添加した。この時のSiO2濃度は68g/l
であった。引き続いて上記と同様の硫酸の添加を20分
間行い、pH3で酸性化を終了して沈殿物を得た。全工
程反応温度は85±1℃を保った。その後得られた反応
物をフィルタープレスで濾過、水洗し、得られた湿潤ケ
ーキを箱型乾燥器で乾燥して湿式沈殿法による含水ケイ
酸を得た。
(Production Example 1, Sample D) 2 equipped with a stirrer
In a stainless steel container with a 00 liter jacket, water 91
Liter and sodium silicate aqueous solution [SiO 2 150
g / l, SiO 2 / Na 2 O weight ratio 3.3] 0.7 liter were charged and heated to a temperature of 85 ° C. P at this time
H was 9.4 and SiO 2 concentration was 1.2 g / l.
A similar aqueous solution of sodium silicate and sulfuric acid (18.4 mol / l) were simultaneously added to the above aqueous solution while maintaining the pH at 9.5 ± 0.5, and the solution was stopped at 55 minutes. S at this time
The iO 2 concentration was 38 g / l. Subsequently, an aqueous solution of sodium silicate similar to the above containing 3% of sodium silicate in an amount of 155% of the sodium silicate consumed in this reaction was added.
Added in 5 minutes. The SiO 2 concentration at this time is 68 g / l
Met. Subsequently, the same addition of sulfuric acid as described above was performed for 20 minutes, the acidification at pH 3 was completed, and a precipitate was obtained. The reaction temperature of all steps was kept at 85 ± 1 ° C. After that, the obtained reaction product was filtered with a filter press and washed with water, and the obtained wet cake was dried with a box dryer to obtain hydrous silicic acid by a wet precipitation method.

【0028】(製造例2、サンプルE)製造例1と同容
器、同原料を用い、水102リットル及びケイ酸ナトリ
ウム水溶液0.6リットルを投入し、加熱して80℃と
した。この時のpHは9.2で、SiO2濃度は0.9
g/lであった。以後製造例1と同様な方法で同時添加
を95分間行った。この時のシリカ濃度は34g/lで
あった。引き続き同時添加で消費されたケイ酸ナトリウ
ムの140%の量のケイ酸ナトリウムを含む上記と同様
のケイ酸ナトリウム水溶液を30分間で添加した。この
時のSiO2濃度は61g/lであった。その後、硫酸
で30分間酸添加を行ないpH3で終了して実施例1と
同様の方法で含水ケイ酸を得た。反応温度は全工程80
±1℃を保った。
(Production Example 2, Sample E) Using the same container and the same raw material as in Production Example 1, 102 liters of water and 0.6 liter of an aqueous sodium silicate solution were charged and heated to 80 ° C. At this time, the pH was 9.2 and the SiO 2 concentration was 0.9.
It was g / l. Thereafter, simultaneous addition was carried out for 95 minutes in the same manner as in Production Example 1. The silica concentration at this time was 34 g / l. Subsequently, an aqueous sodium silicate solution similar to the above containing sodium silicate in an amount of 140% of the sodium silicate consumed in the simultaneous addition was added in 30 minutes. At this time, the SiO 2 concentration was 61 g / l. Then, acid addition was carried out with sulfuric acid for 30 minutes, and the pH was adjusted to 3 to obtain hydrous silicic acid in the same manner as in Example 1. The reaction temperature is 80 in all steps.
The temperature was kept at ± 1 ° C.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】(実施例1〜6及び比較例1〜8)上記表
1に示される物性の含水ケイ酸(サンプルA〜E)を使
用して、下記表2及び表3に示される配合組成によりゴ
ム組成物を調製した。この実施例1〜6及び比較例1〜
8のゴム組成物について、下記測定方法によりムーニー
粘度(加工性)、補強性及び耐摩耗性を評価した。これ
らの結果を下記表2及び表3、並びに図1に示す。な
お、表2及び表3の配合組成の配合単位は重量部であ
る。
(Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 8) Using the hydrous silicic acid (Samples A to E) having the physical properties shown in Table 1 above, the compounding compositions shown in Tables 2 and 3 below were used. A rubber composition was prepared. Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 1
For the rubber composition of No. 8, Mooney viscosity (workability), reinforcing property and abrasion resistance were evaluated by the following measuring methods. The results are shown in Tables 2 and 3 below and FIG. In addition, the compounding unit of the compounding composition of Table 2 and Table 3 is a weight part.

【0031】(1) ムーニー粘度 JIS K6300に準拠して、125℃にて、予熱1
分後試験を開始し、4分後の値を、コントロールと比
較。小さいほど良好。 (2) 補強性 JIS K6251に準拠して、ダンベル状3号サンプ
ルを用いて25℃で引張り試験を行った時の引張り強度
を、コントロールと比較。大きいほど良好。 (3)耐摩耗性 ランボーン摩耗試験機を用い、BS(British Standar
d)規格903(part A)D法に準じた方法により、接
地圧5kg/cm2、スリップ率40%にて測定し、次式に
より算出した。 耐摩耗性=(コントロールの損失重量/供試試験片の損
失重量)×100 大きいほど良好。
(1) Mooney viscosity Preheating at 125 ° C. according to JIS K6300 1
Start the test after 5 minutes and compare the value after 4 minutes with the control. The smaller the better. (2) Reinforcing property According to JIS K6251, a tensile strength at the time of performing a tensile test at 25 ° C using a dumbbell-shaped No. 3 sample is compared with that of a control. Larger is better. (3) Wear resistance BS (British Standar)
d) Measured at a ground pressure of 5 kg / cm 2 and a slip ratio of 40% by a method according to the standard 903 (part A) D method, and calculated by the following formula. Abrasion resistance = (weight loss of control / weight loss of test specimen) × 100 The larger the value, the better.

【0032】[0032]

【表2】 [Table 2]

【0033】[0033]

【表3】 [Table 3]

【0034】(表2〜3、図1の考察)実施例1〜4及
び比較例1〜6は、比較例1をコントロールとし、実施
例5は比較例7をコントロールとし、実施例6は比較例
8をコントロールとしたものである。本発明の範囲内と
なる物性の含水ケイ酸(サンプルD〜E)を使用した実
施例1〜6は、本発明の範囲外となる物性の含水ケイ酸
(サンプルA〜C)を使用した比較例1〜8に較べ、ム
ーニー粘度(加工性)、補強性及び耐摩耗性を大幅に向
上することができることが判明した。このことは、図1
からも明らかである。
(Discussion of Tables 2 to 3 and FIG. 1) In Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 6, Comparative Example 1 was used as a control, Example 5 was used as Comparative Example 7, and Example 6 was used as a comparison. Example 8 was used as a control. Examples 1 to 6 using hydrous silicic acid having physical properties falling within the scope of the present invention (Samples D to E) are comparisons using hydrous silicic acid having physical properties falling outside the scope of the present invention (Samples A to C). It was found that the Mooney viscosity (workability), the reinforcing property and the wear resistance can be significantly improved as compared with Examples 1 to 8. This is
It is also clear from.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明によれば、加工性、補強性及び耐
摩耗性の大幅な向上を図ることができるゴム組成物が提
供される。また、本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム
組成物をタイヤトレッド部に使用したものであるので、
タイヤトレッド部の加工性、補強性、高耐摩耗性に優れ
た空気入りタイヤが得られることとなる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided a rubber composition capable of greatly improving workability, reinforcing property and abrasion resistance. Further, since the pneumatic tire of the present invention uses the rubber composition in the tire tread portion,
A pneumatic tire having excellent workability, reinforcing property and high wear resistance of the tire tread portion can be obtained.

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

【図1】実施例1〜6及び比較例1〜8についての、ム
ーニー粘度(指数)と耐摩耗性(指数)との関係を示す
特性図である。
FIG. 1 is a characteristic diagram showing the relationship between Mooney viscosity (index) and abrasion resistance (index) for Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 8.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C08L 9/00 C08K 5/54 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI C08L 9/00 C08K 5/54

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 天然ゴム及び/又はジエン系合成ゴム1
00重量部に対して、BET法比表面積(N2 −SA)
が200〜300m2 /gの範囲であり、Hg法比表面
積(Hg−SA)が150m2 /g以下であり、ジブチ
ルアミン吸着量(DBA)/BET法比表面積(N2
SA)の比が1.4以下であり、かつHg法比表面積
(Hg−SA)/BET法比表面積(N2 −SA)の比
が0.6以下である湿式法含水ケイ酸を10〜90重量
部配合してなるゴム組成物。
1. Natural rubber and / or diene-based synthetic rubber 1
BET specific surface area (N 2 -SA) relative to 100 parts by weight
Is in the range of 200 to 300 m 2 / g, Hg method specific surface area (Hg-SA) is 150 m 2 / g or less, and dibutylamine adsorption amount (DBA) / BET method specific surface area (N 2
SA) is 1.4 or less, and the Hg method specific surface area (Hg-SA) / BET method specific surface area (N 2 -SA) ratio is 0.6 or less. A rubber composition containing 90 parts by weight.
【請求項2】 湿式法含水ケイ酸のHg法比表面積(H
g−SA)が50〜150m2 /gであり、ジブチルア
ミン吸着量(DBA)/BET法比表面積(N2 −S
A)の比が0.8〜1.4であり、かつHg法比表面積
(Hg−SA)/BET法比表面積(N2 −SA)の比
が0.2〜0.6である請求項1に記載のゴム組成物。
2. The Hg method specific surface area (H
g-SA) is 50 to 150 m 2 / g, and the amount of adsorbed dibutylamine (DBA) / BET specific surface area (N 2 -S)
Claim ratio of A) is 0.8 to 1.4, and the ratio of Hg method specific surface area (Hg-SA) / BET method specific surface area (N 2 -SA) is 0.2 to 0.6 The rubber composition according to 1.
【請求項3】 シランカップリング剤を湿式法含水ケイ
酸の1〜15重量%含む請求項1又は2記載のゴム組成
物。
3. The rubber composition according to claim 1 or 2, which contains a silane coupling agent in an amount of 1 to 15% by weight based on the wet process silicic acid.
【請求項4】 シランカップリング剤として下記式
(I)〜式(III)の内、少なくとも一つを含む請求項
3記載のゴム組成物。 【化1】 【化2】 【化3】
4. The rubber composition according to claim 3, which comprises at least one of the following formulas (I) to (III) as a silane coupling agent. [Chemical 1] [Chemical 2] [Chemical 3]
【請求項5】 補強用充填材として、カーボンブラック
を5〜80重量部含み、さらに湿式法含水ケイ酸とカー
ボンブラックの合計配合量が120重量部以下である請
求項1〜4の何れか一つに記載のゴム組成物。
5. A reinforcing filler containing 5 to 80 parts by weight of carbon black, and the total blending amount of wet-process hydrous silicic acid and carbon black is 120 parts by weight or less. The rubber composition according to item 4.
【請求項6】 請求項1〜5の何れか一つに記載のゴム
組成物をタイヤトレッド部に使用した空気入りタイヤ。
6. A pneumatic tire using the rubber composition according to claim 1 for a tire tread portion.
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