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JP2758462B2 - Rubber composition - Google Patents

Rubber composition

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JP2758462B2
JP2758462B2 JP28738489A JP28738489A JP2758462B2 JP 2758462 B2 JP2758462 B2 JP 2758462B2 JP 28738489 A JP28738489 A JP 28738489A JP 28738489 A JP28738489 A JP 28738489A JP 2758462 B2 JP2758462 B2 JP 2758462B2
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JP
Japan
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carbon black
rubber
rubber composition
present
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JP28738489A
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JPH03149236A (en
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宇宙 迎
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Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
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Publication date
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、タイヤ、ホース、コンベアベルト等に用い
られるゴム組成物に関し、特に高苛酷度領域において高
補強性及び低発熱性の要求される改良されたゴム組成物
に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rubber composition used for tires, hoses, conveyor belts, and the like, and particularly requires high reinforcing properties and low heat generation in a high-severity region. It relates to an improved rubber composition.

(従来の技術) トラック・バス用タイヤのトレッド等のかなり高い耐
摩耗性が要求されるゴム配合では、従来からISAF等の高
補強性のカーボンブラックが使用されて来たが、近年、
市場の経済的要求が高まるにつれ、更に高耐摩耗性を得
ることが商品価値を決定する上で重要なポイントとなっ
てきている。
(Prior art) In rubber compounds such as treads of truck and bus tires that require extremely high abrasion resistance, highly reinforcing carbon black such as ISAF has been used in the past.
As the economic demands of the market increase, obtaining even higher abrasion resistance has become an important point in determining the commercial value.

従来からの耐摩耗性を向上させる手法としては、カー
ボンブラック配合量を増加する、プロセスオイル等の軟
化剤の量を減量する、と言うような配合量の変更、また
はISAFカーボンブラックに代わる更に補強性に優れたSA
F級のカーボンブラックを使用すること等が行われてい
る。
Conventional methods for improving abrasion resistance include increasing the amount of carbon black, reducing the amount of softeners such as process oils, changing the amount of compounding, or further reinforcing the use of ISAF carbon black. SA with excellent properties
For example, use of F-grade carbon black has been performed.

また、低発熱性を高める手法としては、カーボンブラ
ックの配合量の減少、粒径の大サイズ化、DCF(Disc Ce
ntrifuge)測定におけるアグリゲートサイズ分布のブロ
ード化が挙げられる。
Techniques for improving low heat build-up include decreasing the amount of carbon black, increasing the particle size, and increasing the DCF (Disc Ce).
ntrifuge) broadening of the aggregate size distribution in the measurement.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、カーボンブラックの量の増減、グレー
ドの変化及びアグリゲートサイズ分布のコントロールで
は、補強性と低発熱性との間に二律背反的関係を生ずる
ことになる。即ち、カーボンブラックの増量である程度
までは補強性を増大させることが可能であるが、逆に低
発熱性を低下させる結果となる。一方、カーボンブラッ
ク量を減少させると、これとは逆の現象が起こる。ま
た、カーボンブラックを微粒化、例えばISAFからSAFへ
と変化させると、補強性は増大するが、低発熱性は低下
することになる。更に、アグリゲートサイズの分布のブ
ロード化は低発熱化へとすすむが、補強性は逆に低下す
ることになる。
(Problems to be Solved by the Invention) However, increasing / decreasing the amount of carbon black, changing the grade, and controlling the aggregate size distribution cause a trade-off relationship between the reinforcing property and the low heat build-up. In other words, it is possible to increase the reinforcing property to a certain extent by increasing the amount of carbon black, but on the contrary, it results in lowering the low heat build-up. On the other hand, when the amount of carbon black is reduced, the opposite phenomenon occurs. Further, when the carbon black is atomized, for example, when the carbon black is changed from ISAF to SAF, the reinforcing property increases, but the low heat build-up property decreases. Furthermore, broadening of the aggregate size distribution leads to lower heat generation, but conversely reduces the reinforcing property.

一方、プロセスオイル等の軟化剤を減量させた場合に
は補強性と低発熱性が共に向上するが、大幅な作業性の
低下をもたらすことになる。
On the other hand, when the amount of the softening agent such as the process oil is reduced, both the reinforcing property and the low heat generation property are improved, but the workability is greatly reduced.

以上述べた如く、これまでは補強性及び低発熱性共に
十分改善されたゴム組成物は知られていなかった。
As described above, a rubber composition in which both the reinforcing property and the low heat buildup have been sufficiently improved has not been known.

そこで本発明の目的は、特に高苛酷度領域において、
補強性及び低発熱性共に改良されたゴム組成物を提供す
ることにある。
Therefore, the object of the present invention is, particularly in a high-severity region,
An object of the present invention is to provide a rubber composition having improved reinforcing properties and low heat build-up.

(課題を解決するための手段) 本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意研究検討を
重ねた結果、特定の特性要件を満たすカーボンブラック
を使用することにより上記課題を解決し得ることを突き
止め、本発明を完成するに至った。
(Means for Solving the Problems) As a result of intensive studies and studies to solve the above problems, the present inventors have found that the above problems can be solved by using carbon black satisfying specific characteristics requirements. As a result, the present invention has been completed.

すなわち、本発明は天然ゴム及び/又はジエン系合成
ゴムとカーボンブラックとを含むゴム組成物において、
該カーボンブラックが次式、 TD/IV<0.52 (式中のIVは水銀ポロシメーター法による細孔容積(cc
/100g)、TDは水銀ポロシメーター法における細孔分布
の最大ピークを占める細孔の容積(cc/100g)を示す)
で表される特性条件を満たすことを特徴とするゴム組成
物に関するものである。
That is, the present invention provides a rubber composition containing natural rubber and / or a diene-based synthetic rubber and carbon black,
The carbon black is represented by the following formula: TD / IV <0.52 (IV in the formula is a pore volume (cc) determined by a mercury porosimeter method.
/ 100g), TD indicates the volume (cc / 100g) of the pore that occupies the maximum peak of the pore distribution in the mercury porosimeter method)
The present invention relates to a rubber composition which satisfies a characteristic condition represented by the following formula:

本発明においては、上記カーボンブラックのセシルト
リメチルアンモニウムブロマイド吸着量(CTAB値)が10
5m2/g以上で、かつジブチルフタレート圧縮吸油量(24M
4DBP吸油量)が85ml/100g以上であるのが好ましい。
In the present invention, the carbon black adsorbed amount of cesyltrimethylammonium bromide (CTAB value) is 10%.
In 5 m 2 / g or more and a dibutyl phthalate compressed oil absorption (24 M
4 DBP oil absorption) is preferably 85 ml / 100 g or more.

本発明に用いるゴム成分の1つであるジエン系合成ゴ
ムの例としては、合成ポリイソブレンゴム、ポリブタジ
エンゴム、スチレンブタジンエンゴム、ブチルゴム等が
挙げられ、これらを単独もしくは2種以上併用して用い
ることができる。
Examples of the diene-based synthetic rubber which is one of the rubber components used in the present invention include synthetic polyisobrene rubber, polybutadiene rubber, styrene butadiene rubber, butyl rubber and the like, and these may be used alone or in combination of two or more. Can be used.

次に、本発明の要をなすカーボンブラックに関する水
銀ポロシメーターの測定法について説明する。
Next, a method of measuring mercury porosimeter for carbon black, which is a key of the present invention, will be described.

先ず、使用機器として、マイクロメリティック社製水
銀ポロシメーター(Pore Seizer 9310)を用意し、専用
セル(3ml)にペレット状のカーボンブラック0.2gを装
填する。その後、圧力0.17〜327kg/cm2(16〜30,000 1b
/inch2)の範囲内で水銀を圧入する。この範囲内で圧入
された水銀の量(cc)の、カーボンブラック100g当りの
修正値をIV(cc/100g)とする。また、この圧入におい
て、水銀の圧入量が急増する位置がある。例えば、IRB
(Industry Reference Black)#6は、上記手法による
465Åにピーク位置が存在している。この位置を直径で
5Å単位で測定する。さらに、この地点より、空隙直径
が50Åになるまでの水銀の圧入量を測定する(便宜上こ
の値をΔIVとする)。ここでΔIVの2倍の値(2×ΔI
V)をTDと定義する。
First, as a device to be used, a mercury porosimeter (Pore Seizer 9310) manufactured by Micromeritics Co., Ltd. is prepared, and 0.2 g of pellet-like carbon black is loaded in a dedicated cell (3 ml). After that, pressure 0.17 ~ 327kg / cm 2 (16 ~ 30,000 1b
Inject mercury within the range of / inch 2 ). The corrected value of the amount of mercury injected (cc) within this range per 100 g of carbon black is defined as IV (cc / 100 g). In addition, in this injection, there is a position where the injection amount of mercury sharply increases. For example, IRB
(Industry Reference Black) # 6
The peak position exists at 465Å. This position is measured in 5 ° units in diameter. Further, from this point, the amount of mercury injected until the void diameter becomes 50 ° is measured (this value is ΔIV for convenience). Here, twice the value of ΔIV (2 × ΔI
V) is defined as TD.

(作 用) 本発明においては、上記水銀ポロシメーター法により
定義したIV及びTDが次式、 TD/IV<0.52 の関係を満たすカーボンブラックを用いることを要す
る。これは、微小な空隙の相対量を減少させることを意
味している。
(Operation) In the present invention, it is necessary to use carbon black whose IV and TD defined by the mercury porosimeter method satisfy the following formula: TD / IV <0.52. This means that the relative amount of minute voids is reduced.

即ち、カーボンブラックの空隙直径にのみ注目し、従
来品よりも「大きな空隙直径」側に、微小な空隙の相対
量をシフトさせることで(第2図参照)分散性の低下に
伴うゴム組成物の耐摩耗性の低下を効果的に防止し得る
ことは提唱されているが(特開昭64−1362号公報)、本
発明においてはピークの空隙量、即ち微小な空隙を相対
的に減少させ(第1図参照)、凝集体とバランスを取る
ことで分散性に基づく低発熱性、加工性および更なる耐
摩耗性の向上を得ようとするものである。相対的に増加
したより大きな空隙(前述の定義で言えばIV−TDの領
域)は、補強性、特に大変形下での補強性への寄与が大
きくなる。
That is, by paying attention only to the pore diameter of carbon black and shifting the relative amount of minute pores to the “large pore diameter” side compared to the conventional product (see FIG. 2), the rubber composition accompanying the decrease in dispersibility Although it has been proposed that a decrease in abrasion resistance can be effectively prevented (Japanese Patent Laid-Open No. 64-1362), in the present invention, the amount of peak voids, that is, minute voids, is relatively reduced. (See FIG. 1), it is intended to obtain low heat generation based on dispersibility, workability, and further improvement in wear resistance by balancing with aggregates. The relatively increased larger voids (the IV-TD region in the above definition) have a greater contribution to reinforcing properties, particularly under large deformation.

上述のように、本発明においては従来の窒素吸着被表
面積(N2SA)やジブチルフタレート吸油量(DBP)とい
った大まかな測定法ではなく、カーボンブラック粒子の
つながり状態をコントロールすることで、低発熱性と補
強性の二律背反性を解決している。尚、上記式の0.52と
いう値は、経験的に求めた数値である。
As described above, in the present invention, low heat generation is achieved by controlling the connected state of the carbon black particles, instead of the conventional rough measurement methods such as the surface area of nitrogen adsorption (N 2 SA) and the oil absorption of dibutyl phthalate (DBP). It solves the trade-off between sex and reinforcement. The value of 0.52 in the above equation is a numerical value obtained empirically.

本発明において、CTAB値が105m2/g以上が好ましいと
したのは、これより小さい値の場合は、補強性が小さく
なり、本発明の効果が表れにくくなるためである。ま
た、24M4DBP吸油量が85ml/100g以上が好ましいとしたの
は、これより小さな値の場合、ゴム中での分散性および
補強性が十分に改善されず、やは本発明の効果が表れに
くいためである。
In the present invention, the reason why the CTAB value is preferably 105 m 2 / g or more is that when the CTAB value is smaller than this, the reinforcing property is reduced and the effect of the present invention is hardly exhibited. Further, the reason why the oil absorption of 24 M 4 DBP is preferably 85 ml / 100 g or more is that if the oil absorption is smaller than this value, the dispersibility and reinforcement in rubber are not sufficiently improved, and the effect of the present invention is not improved. This is because it is difficult to appear.

(実施例) 以下、実施例および比較例により本発明を具体的に説
明する。
(Examples) Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples and Comparative Examples.

先ず最初に、カーボンブラックの特性値の測定法およ
びゴム物性測定法について説明する。
First, a method for measuring the characteristic value of carbon black and a method for measuring physical properties of rubber will be described.

カーボンブラックの特性値測定法 水銀ポシメーター法は、前述の通りである。Method for measuring characteristic value of carbon black The mercury posimeter method is as described above.

CTAB値はASTM D3765−85に準拠し、また24M4DBP値はA
STM D3493−84に準拠した。
CTAB value conforms to ASTM D3765-85, also 24 M 4 DBP value A
Based on STM D3493-84.

ゴム物性測定法 ムーニー粘度はJIS 6300−1974に準拠した。Rubber physical property measuring method The Mooney viscosity was based on JIS 6300-1974.

補強性(耐摩耗指数)はランボーン試験機を用いて摩
耗損失量を測定し、下式によって算出した。
The reinforcing property (wear resistance index) was calculated by the following formula by measuring the wear loss amount using a Lambourn tester.

尚、サンプルの回転数を変化させることで、スリップ
率を変化させた(50%,20%)。スリップ率が高い程高
苛酷摩耗が生じると考えられる。
The slip ratio was changed by changing the rotation speed of the sample (50%, 20%). It is considered that the higher the slip ratio, the higher the severe abrasion.

低発熱性(Tanδ)は、岩本製作所(株)製の粘弾性
スペクトロメーターを使用し、引張りの動歪1%、周波
数50Hz25℃の条件にて測定した。尚、試験片は厚さ約2m
m、幅5mm、スラブシートを用い、試料挟の間距離2cmと
して、初期荷重み100gとした。ここで得られるTanδの
値が低いほど低発熱性である。
The low heat build-up (Tan δ) was measured using a viscoelastic spectrometer manufactured by Iwamoto Seisakusho Co., Ltd. under the conditions of a tensile dynamic strain of 1% and a frequency of 50 Hz at 25 ° C. The test piece is about 2m thick
m, width 5 mm, using a slab sheet, the distance between the samples was 2 cm, and the initial load was 100 g. The lower the value of Tan δ obtained here, the lower the heat generation.

下記の第1表に示す配合系で特性の異なる各種カーボ
ンブラックを用いたゴム組成物をバンバリーミキサーで
混練りし、先ずムーニー粘度を測定した。また、その加
硫物(加硫条件:145℃×30分)の耐摩耗指数および低発
熱性(Tanδ)を測定、評価した。得られた結果を下記
の第2〜5表に示す。
Rubber compositions using various carbon blacks having different properties in the compounding systems shown in Table 1 below were kneaded with a Banbury mixer, and the Mooney viscosity was measured first. The vulcanizate (vulcanization conditions: 145 ° C. × 30 minutes) was measured and evaluated for its wear resistance index and low heat build-up (Tan δ). The results obtained are shown in Tables 2 to 5 below.

尚、参考値として第2表中にIRB#6、三菱化成
(株)製DIABLAK−Aおよび東海カーボン(株)製シー
スト9の各カーボンブラックの水銀ポロシメーター特性
およびコロイダル特性(CTAB値、24M4DBP値)を付記す
る。
As reference values, the mercury porosimeter characteristics and colloidal characteristics (CTAB value, 24 M 4 DBP value).

第2〜5表の結果より、本発明の特性要件を満たすカ
ーボンブラックを使用したゴム組成物(実施例1〜7)
は、その要件を満たさないもの(比較例1〜4)に比し
て、加硫物の耐摩耗性、特に高苛酷度領域における耐摩
耗性および低発熱性に優れていることがわかる。
From the results of Tables 2 to 5, the rubber compositions using carbon black satisfying the characteristic requirements of the present invention (Examples 1 to 7)
Indicates that the vulcanizate is superior in wear resistance, particularly in the high-severity region, and low heat build-up as compared with those not satisfying the requirements (Comparative Examples 1 to 4).

(発明の効果) 以上条説明してきたように、本発明のゴム組成物にお
いては、特定の要件を満たす粒子のつながり方を考慮し
たカーボンブラックを補強剤として使用したことによ
り、当該加硫物の補強性(耐摩耗性)および低発熱性を
大幅に向上させることができた。
(Effects of the Invention) As described above, in the rubber composition of the present invention, carbon black is used as a reinforcing agent in consideration of the connection of particles satisfying specific requirements. Reinforcement (abrasion resistance) and low heat generation were significantly improved.

このため、各種タイヤのトレッド用としては勿論のこ
と、コンベアベルト、ホース等の各種ゴム製品に本発明
のゴム組成物を使用して、特にその耐摩耗性および低発
熱性の向上、ひいては製品の性能向上を図ることが可能
となる。
For this reason, the rubber composition of the present invention is used not only for treads of various tires but also for various rubber products such as conveyor belts and hoses, in particular, to improve the abrasion resistance and low heat build-up of the products, and thus to improve the products. Performance can be improved.

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

第1図は、従来考案された、ピーク空隙量と大きな空隙
直径との関係に基づく性能の改良を示す説明図、 第2図は、本発明における、ピーク空隙量と大きな空隙
直径との関係に基づく性能改良を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view showing an improvement in performance based on a relationship between a peak void amount and a large void diameter conventionally devised, and FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a peak void amount and a large void diameter in the present invention. It is explanatory drawing which shows the performance improvement based on.

Claims (2)

(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とカ
ーボンブラックとを含むゴム組成物において、 該カーボンブラックが次式 TD/IV<0.52 (式中のIVは水銀ポロシメーター法による細孔容積(cc
/100g)、TDは水銀ポロシメーター法における細孔分布
の最大ピークを占める細孔の容積(cc/100g)を示す)
で表される特性条件を満たすことを特徴とするゴム組成
物。
1. A rubber composition containing natural rubber and / or a diene-based synthetic rubber and carbon black, wherein the carbon black is represented by the following formula: TD / IV <0.52 (where IV is the pore volume by a mercury porosimeter method) cc
/ 100g), TD indicates the volume (cc / 100g) of the pore that occupies the maximum peak of the pore distribution in the mercury porosimeter method)
A rubber composition characterized by satisfying the characteristic condition represented by:
【請求項2】カーボンブラックのセシルトリメチルアン
モニウムブロマイド吸着量(CTAB値)が105m2/g以上
で、かつジブチルフタレート圧縮吸油量(24M4DBP吸油
量)が85ml/100g以上である請求項1に記載のゴム組成
物。
2. The carbon black has a cesyltrimethylammonium bromide adsorption amount (CTAB value) of at least 105 m 2 / g and a dibutyl phthalate compressed oil absorption ( 24 M 4 DBP oil absorption) of at least 85 ml / 100 g. 3. The rubber composition according to item 1.
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