JPS61215638A - シリカ配合ゴム組成物 - Google Patents

シリカ配合ゴム組成物

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JPS61215638A
JPS61215638A JP5608785A JP5608785A JPS61215638A JP S61215638 A JPS61215638 A JP S61215638A JP 5608785 A JP5608785 A JP 5608785A JP 5608785 A JP5608785 A JP 5608785A JP S61215638 A JPS61215638 A JP S61215638A
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JP
Japan
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silica
rubber
rubber composition
weight
strength
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Pending
Application number
JP5608785A
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English (en)
Inventor
Susumu Sato
進 佐藤
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Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は優れた引張破壊強度を有するシリカ配合ゴム組
成物に関するものである。
(従来の技術)゛ 従来、シリカ配合ゴム組成物は、白色ゴム材料或いは任
意の色に着色されたゴム材料の需要を満たすため、ゴム
補強充填剤としてカーボンブラックの代わりにシリカを
用いてつくられている。
(発明が解決しようとする問題点) シリカ配合ゴム組成物に用いられるシリカは主として湿
式法によるもので、多くの市販品が知られている。
このようなシリカを補強充填剤として用いたゴム組成物
にあっては、シリカを混練する際シリカのゴム中への分
散性が悪いため引張破壊強度が低く、高破壊強度が要求
される用途には尚満足に用いられないという問題があっ
た。この問題を解決するためこれまでは長時間をかけて
混゛練りを実施しているが、生産性の低下が著しいと言
う問題点があり、また一方でシリカの分散性を促進する
ような分散剤(油剤)の検討がなされてきたが、特に生
産性が改善されるということもなく、要するに混練時間
の大幅な短縮には至っていない。
従って生産性よく製造され、しかもシリカの補強効果が
充分発揮され、破壊強度の満足されるシリカ配合ゴム組
成物の開発が望まれていた。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、シリカ自体の粒径と凝集体強度の検討の結果
として、 (イ)BET吸着比表面積が150m2/g〜250m
”/g。
(1:1)DBP吸油量が170m n/100g〜3
00m i/100g。
(ハ)次式 %式%() 24MlDBP吸入量(+njりで表わされる凝集体強
度が45m Il/100g以下 の条件を満足するシリカを用いると、このシリカはゴム
中の分散性がよく、補強性を損なうことなく、引張破壊
強度の改善されたゴム組成物が得られることを知見した
ことに基づくものである。
従って本発明のシリカ配合ゴム組成物は、天然ゴムおよ
び合成ゴムから成る群から選ばれた少なくとも1種のゴ
ム100重量部に対して、珪酸質充填剤として、前記(
イ)、(ロ)$よび(ハ)の条件を満足するシリカを2
0〜100重量部配合したことを特徴とするものである
ここでBET吸着比表面積とは、BET法により測定さ
れる吸着比表面積で、ASTM D−3037にその測
定は規定されており、BETはプルナウア一エメットー
テーラー(Brunauer−Bmmett−Tell
er)の略である。このBET吸着比表面積値はシリカ
の基本粒子径の代用値として用いられるものである。
本発明の組成物においては、ゴム分として天然ゴムおよ
び合成ゴムの内のいずれか1種または2種以上を使用す
るが、合成ゴとしてはジエン系ゴムが好ましく例えばス
チレンブタジェンゴム(SBR)。
ポリブタジェンゴム(OR)、ポリイソプレンゴム(I
R)。
アクリロトリル−ブタジェンゴム、エチレンプロピレン
ゴム(BPDM)およびハロゲン化ゴム等が好ましく使
用される。
次にシリカに関して、本発明者によると、一般にシリカ
はその表面に93i−OH基またはの極性が高く、これ
によるシリカ粒子−粒子間の凝集性が高く、またシリカ
粒子を構成している凝集体の強度が低く、混練時に凝集
体が破壊され、小分化されるためシリカ凝集体に剪断力
がかかりにくく、この結果シリカの分散性が著しく悪く
、補強効果が充分に発揮されず、引張強度が低下する。
しかるに本発明で使用するシリカは前記(イ)。
(ロ)および(ハ)の条件を満足する凝集体の高次構造
が発達したもので、ゴムに対する分散性がよく、ゴム組
成物中で短時明混合されで充分な協力を発揮する。そし
て(イ)の条件としてBET吸着比表面積値を150m
’/g〜250m2/gに規定する理由は、150m2
/g未満では、ゴムの引張破壊強度が十分に得られず、
一方25qm”/gを越えるシリカ凝集体同士の凝集力
が高くなりすぎ、シリカのゴム中への分散性が悪くなる
ためである。
また(口)の条件としてDBP (ジブチルフタレート
の略)吸油量を170m I!/100g〜170m 
I!/100gに規定する理由は170m fl/10
qg未満では凝集体が小さすぎて混練時に剪断力がかか
りにくく、ゴム中での分散性が低下し、一方300m 
f! /100gを越えると凝集体の高次構造が発達し
すぎたものとなり、破壊されやすいシリカ凝集体に変質
する結果、混練中におけるシリカの分散性が著しく悪く
、一定混練時間における分散性を低下させるからである
このDBP吸油量はシリカの高次構造を表わすメジャー
で、JIS K6221に準拠して測定される。
更に(ハ)の条件として、凝集体強度を45m l /
100とする理由は、24MlDBPがシリカの高次構
造を一定の圧力で破壊した後のDBP吸油量で、A37
M03493の破壊回数を1回にした時のDBP吸油量
であり、凝集体強度(ΔDBP)が45m I! /1
00gより大となると凝集体の強度が不足し混線中に、
凝集体が破壊され、シリカ凝集体に十分な剪断力だかか
りにくくなり分散性が悪くなるためである。
本発明で使用するシリカの製造方法は、限定されたもの
ではないが、シリカを製造する反応段階で高次構造を形
成してしまうようにすることが必要であり、例えばアル
カリ金属珪酸塩と鉱酸、例えば硫酸、塩酸等を、好まし
くは高温、例えば90℃以上で高剪断性を与えるべき強
攪拌下で、反応中のPHを中性付近(PH7〜9)とし
て反応させ、生成物を250℃〜500℃、好ましくは
350℃〜450℃で加熱処理することより得られる。
シリカの配合量はゴム成分100重量部に対して20〜
100重量部であるが、20重量部未満では効果がなく
、100重量部を越えると未加硫時の粘度が高くなりす
ぎ、ゴム組成物の加工性、作業性が高くなり好ましくな
い。
次に本発明のゴム組成物には通常シリカと一緒にゴム1
00重量部に対して結合剤としてシランカップリング剤
を0.1〜20重量部、加硫促進剤を0.1〜5.0重
量部添加するのが好ましい。シランカップリング剤は0
.1重量部未満では添加した効果がなく、20重量部を
越えると加硫後のゴムの引張破壊強度が低下して好まし
くなく、加硫促進剤は、0.1重量部未満では添加した
効果が得られず、5.0重量部を越えると加硫ゴムのモ
ジユラスが高くなりすぎ、ゴム焼けの原因となり好まし
くない。また硫黄は必ずしも配合する必要はないが、4
重量部以下の分量で、加硫促進剤とのバランスをとりな
がら配合し、ゴム架橋を調整することができる。
本発明のゴム組成物には、この他通常使用されている配
合剤、例えばプロセスオイル、老化防止剤、酸化防止剤
、充填剤等を通常使用される分量で適宜添加することが
できる。
以上の構成から成る本発明のゴム組成物は、各種タイヤ
の構成部材、特にトレッドゴム、サイドウオールゴム、
或いは各種工業用製品、ゴム靴塵等として広く使用する
ことができる。
(実施例) 次に本発明を実施例および比較例により説明する。また
例中で使用するシリカの製造法を参考例として示す。
参考例 珪酸ナトリウムおよび硫酸の各原料用の流量計。
電気加温による温度調節計を有し、強攪拌装置としてT
KホモミクサーO型(特殊機化工業株式会社製)を設置
した401ステンレス製反応槽に温水15〜251を仕
込み珪酸す) IJウム(Nazoo、 74モル/1
 、 Sin、 /Na2Oモル比3.20 )を投入
し、P)18.5に調整した。水液を90〜95℃に加
温し、珪酸ナトリウムを2.51 /Hr 〜3.5 
I!/Hrで流下させ、硫酸をP)18〜9になるよう
に同時添加した。反応時間を300〜400分とした。
反応中の温度は80〜95℃に維持し、撹拌機回転数は
1.000〜6.00Orpmとした。引き続き反応終
了液を、硫酸を添加してPHを3.0に調節し、このシ
リカースリラーは真空濾過器によって濾過水洗した。得
られた湿潤ケークを通常の箱型乾燥機を用い約105℃
で乾燥した。本反応により珪酸ナトリウムおよび硫酸の
流下速度、反応温度、回転数をそれぞれ上記した範囲内
で変化させることにより比表面積150〜270m2/
gを有するシリカを得た。本反応で得たシリカをさらに
、温度調節針材の電気炉で250℃〜500℃で加熱゛
し第1表に示した特性を有する各種のシリカを得た。
尚第1表に示す供試Nα1.2.3.4.5.13.1
5に用いたシリカはBB’I’比表面積197m2/g
を有するシリカを最終加熱工程で400℃で熱処理した
もの、供試Nα6.7.10.11.12.14.16
は最終工程の加熱処理を行わなかったものであり、供試
Nα8に用いたシリカはBIliT比表面積比表面積1
66奢’/るシリカを最終加熱工程で400℃で熱処理
したもの、さらに供試Nα9に用いたシリカはBET比
表面積245m”/gを有するシリカを最終加熱工程で
熱処理したものである。
° 次に、第1表に示す如く、ゴム100重量部に対し
シリカを変量とし、下記配合成分を神戸製鋼製DOC型
バンバリーミキサ−を使用し、充填率60%。
ローター回転数6Orpm、循環水温80℃の条件下で
混練り時間を第1表に示すように変化させてゴム組成物
を得た。各ゴム組成物を145℃で30分間ポストキニ
アーにて2mm厚さのスラブ状シートを作成し、引張破
壊強度をJISK6301に準じて測定し、シリカの分
散度の代用値として第1表に示す。
配合成分           配合量(重量部)シラ
ンカップリング剤        10(SI69 、
西独デグサ社、商品名)ステアリン酸        
    2老化防止剤(Santoflex 13) 
      0.5スピンドルオイル        
  10パラフインワツクス          1亜
鉛華(ZnO)              4ポリプ
ロピレングリコール22 (PEG) 硫黄               0.5o。5(発
明の効果) 以上説明してきたように、本発明のシリカ配合ゴム組成
物は、前記(イ)、(ロ)詔よび(ハ)の条件を満足す
るものであることにより凝集体の高次構造が必要とされ
る程度に発達したシリカを使用したことにより、シリカ
のゴム中への分散性が改善され、シリカは加熱によりそ
れ自体疎水化し、シランカップリング剤等の油状物質が
シリカに吸着され易くなったため、シリカとゴム間の界
面結合が強化され、シリカの補強性と相まって組成物の
引張破壊強度が著しく向上したという効果が得られた。
1閤鯛愈値ム′W値1^粁「春虐ゴ1t「春虐ゴム曾手
  続  補  正  書 昭和60年5月28日 特許庁長官   志  賀     学  殿■、事件
の表示 昭和60年特許願第56087号 2、発明の名称 シリカ配合ゴム組成物 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 (527)株式会社 ブリデストン を代理人 に訂正する。
2、同第5頁第9〜10行「協力」を「強力」に訂正す
る。
8、同第6頁第18行「剪断力だ」を「剪断力が」に訂
正する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、天然ゴムおよび合成ゴムから成る群から選ばれた少
    なくとも1種のゴム100重量部に対して珪酸塩質充填
    剤として (イ)BET吸着比表面積が150m^2/g〜250
    m^2/g、(ロ)DBP吸油量が170ml/100
    g〜300ml/100、(ハ)次式 凝集体強度(ΔDBP)=DBP吸油量(ml)−24
    M1DBP吸入量(ml)で表わされる凝集体強度が4
    5ml/100g以下 の条件を満足するシリカを20〜100重量部配合した
    ことを特徴とするシリカ配合ゴム組成物。
JP5608785A 1985-03-22 1985-03-22 シリカ配合ゴム組成物 Pending JPS61215638A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07196850A (ja) * 1991-02-25 1995-08-01 Michelin & Cie ゴム組成物および前記組成物を主成分とするタイヤ外皮
WO1996030444A1 (fr) * 1995-03-29 1996-10-03 Nippon Zeon Co., Ltd. Composition de caoutchouc dienique
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