JP2000256506A - ゴム組成物 - Google Patents

ゴム組成物

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JP2000256506A
JP2000256506A JP11058775A JP5877599A JP2000256506A JP 2000256506 A JP2000256506 A JP 2000256506A JP 11058775 A JP11058775 A JP 11058775A JP 5877599 A JP5877599 A JP 5877599A JP 2000256506 A JP2000256506 A JP 2000256506A
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JP
Japan
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weight
rubber
clay
rubber composition
parts
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JP11058775A
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English (en)
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Noriko Yagi
則子 八木
Kiyoshige Muraoka
清繁 村岡
Yasuhisa Minagawa
康久 皆川
Naohiko Kikuchi
尚彦 菊地
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Sumitomo Rubber Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Rubber Industries Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/86Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction 

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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工性を低下させずにウェットグリップ性
能、耐摩耗性、転がり抵抗特性のバランスを向上させた
ゴム組成物を提供する。 【解決手段】 天然ゴムおよび(または)ジエン系合成
ゴム100重量部に対し、式:Al23・2SiO2
2H2Oで表わされる成分を主成分とする水分率が0.
5重量%より大きいクレー5〜30重量部と、窒素吸着
比表面積が70〜300m2/gのカーボンブラック5
〜100重量部とを配合してなるゴム組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、加工性、耐摩耗性
を低下させることなく低発熱性を維持したウェットグリ
ップ性能に優れたゴム組成物に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】近
年、自動車タイヤに要求される特性は低燃費性の他、操
縦安定性、耐摩耗性、乗り心地など多岐にわたり、これ
ら性能を向上させるために種々の工夫がなされている。
これらの性能のうち、とくにタイヤのグリップ性能と転
がり抵抗特性は、いずれもゴムのヒステリシスロスに関
する特性である。一般に、ヒステリシスロスを大きくす
るとグリップ力は高くなり制動性能が向上するが、転が
り抵抗も大きくなり燃費の増大をもたらす。このよう
に、グリップ性能と転がり抵抗特性とは相反する関係に
あるため、両特性を同時に満足させるべく種々のタイヤ
用ゴム組成物が提案されている。
【0003】たとえば、タイヤ用のゴム組成物におい
て、とくにポリマーとカーボンブラックが両特性に大き
く影響することから、ポリマーとして、スチレン−ブタ
ジエン共重合体を用いる場合には、結合スチレンの含有
率、ブタジエン部分の1,2−結合含有率を適宜選択し
て、転がり抵抗特性とグリップ性能の双方の向上を図っ
ている。
【0004】一方、カーボンブラックについては、粒子
径を大きくしたり、配合量を少なくすると、耐カットチ
ッピング性能などが低下することから、カーボンブラッ
ク粒子表面の活性度を向上させたタイプのカーボンブラ
ックが開発され、効果をあげている。
【0005】しかし、一般的にグリップ性能を向上させ
ると、グリップ性能と相反する性質である耐摩耗性が低
下してしまうという問題もある。
【0006】これらの問題点を解決すべく、従来から種
々の提案がなされている。たとえば特開平7−1333
75号公報、特開平8−311245号公報には、ジエ
ン系ゴムに焼成クレーを配合したゴム組成物が、特開平
8−3373号公報には、特定のジエン系ゴムにジエン
系ゴムとカオリナイトからなる加硫ゴム粉末を配合した
ゴム組成物がそれぞれ開示されており、グリップ力の向
上などに効果があることが記載されている。また、特開
平8−59893号公報、特開平8−59894号公報
には、特定のスチレン含有量を有するSBRに特定の組
成を有する無機化合物粉体とカーボンブラックとを配合
したゴム組成物が、特開平7−149954号公報、特
開平9−31250号公報には、ブタジエン部分中の
1,2−結合の含有率が特定の範囲を有するジエン系ゴ
ムにカオリナイトを主成分とするクレーを配合したゴム
組成物が開示されており、同様の効果があることが記載
されている。
【0007】しかし、加工性、耐摩耗性を低下させるこ
となく低発熱性を維持したウェットグリップ性能に優れ
たゴム組成物は未だに存在しないのが現状である。ま
た、前記各公報には、クレー中の水分とタイヤ性能との
関係についての記載がなく、いずれも満足のいく性能を
達成できるものではない。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
諸問題を改善すべく鋭意検討した結果、特定の組成と水
分率を有するクレーをタイヤトレッドに配合することに
より、加工性を低下させずにウェットグリップ性能、耐
摩耗性、転がり抵抗特性のバランスを向上させる方法を
開発し、本発明を完成するに至った。
【0009】すなわち、本発明は、天然ゴムおよび(ま
たは)ジエン系合成ゴム100重量部に対し、式:Al
23・2SiO2・2H2Oで表わされる成分を主成分と
する水分率が0.5重量%より大きいクレー5〜30重
量部と、窒素吸着比表面積(以下、N2SAともいう)
が70〜300m2/gのカーボンブラック5〜100
重量部とを配合してなるゴム組成物に関する。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明に使用されるゴム成分は、
天然ゴム(NR)および(または)ジエン系合成ゴムで
ある。ジエン系合成ゴムとしては、スチレン−ブタジエ
ンゴム(SBR)、ポリブタジエンゴム(BR)、ポリ
イソプレンゴム(IR)、エチレン−プロピレン−ジエ
ンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム(CR)、アク
リロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)などがあげら
れ、本発明に使用されるゴム成分中に1種類または2種
類以上含まれていてもよい。これらのうちでは、ウェッ
トグリップ性能、耐摩耗性の点から、スチレン−ブタジ
エンゴム(SBR)が好ましい。
【0011】つぎに、本発明のゴム組成物は、クレーを
含んでいる。本発明で用いるクレーは式:Al23・2
SiO2・2H2Oで表わされる成分を主成分とする。す
なわちクレー中の80〜100重量%、好ましくは95
〜100重量%が前記式で表わされる成分である。な
お、のこりの成分は一般的なクレーの構成成分であれば
よく、とくに制限はないが、たとえば酸化鉄(III)
(Fe23)や酸化チタン(TiO2)などがあげられ
る。
【0012】前記クレーの水分率は、0.5重量%より
大きく、前記水分率が0.5重量%以下になると、耐摩
耗性が低下するため好ましくない。また、水分率が大き
すぎると、分散不良になるため、1.5重量%以下であ
ることが好ましい。なお、前記水分率は、クレーに付着
している水分量を重量%で表わした値であり、クレーを
100〜110℃で乾燥させたときの重量減少量から求
められる重量%である。
【0013】前記クレーの粒度分布測定により求められ
る平均粒子径は、0.1〜3.5μm、さらには0.2
〜2.5μmであるのが、ウェットグリップ性能、耐摩
耗性の点から好ましい。前記平均粒子径が3.5μmを
こえると、耐摩耗性が低下する傾向がある。
【0014】本発明のゴム組成物中に含まれるクレーの
配合量は、前記ゴム成分100重量部に対して5〜30
重量部、好ましくは5〜25重量部である。前記配合量
が5重量部未満になると、ウェットグリップ性能の改善
効果が小さくなり、30重量部をこえると、耐摩耗性が
わるくなるため好ましくない。
【0015】本発明において用いるカーボンブラック
は、窒素吸着比表面積(N2SA)が70〜300m2
g、好ましくは100〜250m2/gである。カーボ
ンブラックのN2SAが70m2/gより小さくなると、
分散性や補強効果が小さくなり、300m2/gをこえ
ると、分散性がわるくなり、発熱性が増大し、耐摩耗性
が低下するため好ましくない。
【0016】前記カーボンブラックの例としては、前記
のような特性を有するHAF、ISAF、SAFなどが
あげられるが、とくに限定されるものではない。
【0017】本発明のゴム組成物中に含まれるカーボン
ブラックの配合量は、前記ゴム成分100重量部に対し
て、5〜100重量部、好ましくは25〜65重量部で
ある。前記配合量が5重量部未満になると、充分な補強
効果が得られず耐摩耗性が低下し、100重量部をこえ
ると、耐摩耗性の向上が望めない割に混練り作業性が低
下するため好ましくない。
【0018】なお、本発明のゴム組成物には、前記以外
にもゴム工業で通常使用されてるいシリカ、シランカッ
プリング剤、硫黄などの加硫剤、各種加硫促進剤、各種
軟化剤、各種老化防止剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、酸
化防止剤、オゾン劣化防止剤などの添加剤を配合するこ
とができる。
【0019】
【実施例】つぎに、本発明のゴム組成物を実施例に基づ
いてより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定さ
れるものではない。
【0020】なお、実施例および比較例で用いたゴム組
成物の原料および試験方法を、以下にまとめて示す。
【0021】SBR1502:ジェイエスアール(株)
製のSBR1502(スチレン−ブタジエン共重合体) NIPOL9520:日本ゼオン(株)製のNIPOL
9520(スチレン−ブタジエン共重合体、油展量:3
7.5phr) カーボンブラック:昭和キャボット社製のショウブラッ
クN220(N2SA:125m2/g) シリカ:デグッサ社製のUltrasil VN3(N
2SA:210m2/g) クレー1:バーゲス・ピグメント社製のBURGESS
#80(SiO2:44.8〜45.3重量%、Al2
3:37.5〜39.7重量%、水分率:1.0重量%
以下、平均粒子径:0.65μm) クレー2:バーゲス・ピグメント社製のBURGESS
#28(SiO2:44.8〜45.3重量%、Al2
3:37.5〜39.7重量%、水分率:1.0重量%
以下、平均粒子径:0.2μm) 焼成クレー:バーゲス・ピグメント社製のBURGES
S#30(SiO2:51.0〜52.4重量%、Al2
3:42.1〜44.3重量%、水分率:0.5重量
%以下、平均粒子径:1.2μm) シランカップリング剤:デグッサ社製のSi69(ビス
(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィ
ド) アロマオイル:(株)ジャパンエナジー社製のJOMO
プロセスX140 老化防止剤:大内新興化学工業(株)製のノクラック6
C(N−(1,3−ジメチルブチル)−N′−フェニル
−p−フェニレンジアミン) 特殊ワックス:大内新興化学工業(株)製のサンノック
N ステアリン酸:日本油脂(株)製のステアリン酸 酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華1号 硫黄:鶴見化学(株)製の粉末硫黄 加硫促進剤A:大内新興化学工業(株)製のノクセラー
NS(N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルス
ルフェンアミド) 加硫促進剤B:大内新興化学工業(株)製のノクセラー
D(N,N′−ジフェニル・グアニジン)
【0022】(ムーニー粘度(加工性))JIS K6
300に準拠して、L型ローターを用い、予熱1分、測
定時間4分、温度130℃にて所定のグリーンゴム組成
物のML(1+4)を測定し、比較例1のムーニー粘度
を100とし、式 ムーニー粘度指数={比較例1のムーニー粘度/各配合
のムーニー粘度}×100 で指数表示した。指数が大きい方が、ムーニー粘度が低
く、加工性に優れている。
【0023】(摩耗試験)ランボーン摩耗試験機にて、
温度20℃、スリップ率20%、試験時間5分間の条件
で所定の加硫物のランボーン摩耗量を測定し、各配合の
容積損失を計算し、比較例1の損失量を100とし、
式: ランボーン摩耗指数={比較例1の損失量/各配合の損
失量}×100 で指数表示した。指数が大きい方が耐摩耗性が優れる。
【0024】(粘弾性試験)所定の加硫物のtanδを
粘弾性スペクトロメーター VES(岩本製作所製)
で、温度70℃、初期歪み10%、動歪み2%の条件で
測定し、比較例1のtanδを100とし、式: 転がり抵抗指数={比較例1のtanδ/各配合のta
nδ}×100 で指数表示した。指数が大きいほど転がり抵抗特性に優
れている。
【0025】(ウェットスキッド試験)スタンレー社製
のポータブルスキッドテスターを用いてASTM E3
03−83の方法にしたがって所定の加硫物のウエット
スキッド抵抗を測定し、比較例1の測定値を100と
し、式: ウェットスキッド指数={各配合の測定値/比較例1の
測定値}×100 で指数表示した。指数が大きい方がウェッドスキッド性
能が優れる。
【0026】実施例1〜2および比較例1〜3 表1に示す原料(硫黄および加硫促進剤A、加硫促進剤
Bを除く)を表1に示す組成になるように配合し、バン
バリーミキサーで120〜180℃で3〜5分間混練り
した。つぎに、50℃で硫黄および加硫促進剤を添加し
てオープンロールで10分間混練りし、各種グリーンゴ
ム組成物を得た。得られたグリーンゴム組成物を用いて
ムーニー粘度の測定を行ない、さらにこれらのグリーン
ゴム組成物を170℃で20分間プレス加硫して加硫物
を得、のこりの特性の試験を行なった。結果を表1に示
す。
【0027】
【表1】
【0028】表1の結果から、水分率が0.5重量%を
こえるクレーを所定量配合した実施例1および2の組成
物は、加工性、耐摩耗性、転がり抵抗特性、ウェットグ
リップ性能のバランスがよいことがわかる。
【0029】一方、クレーを用いずにカーボンブラック
のみを充填剤として配合した比較例1、大部分のカーボ
ンブラックのかわりにシリカを配合した比較例2の組成
物は、いずれも前記性能およびそのバランスがわるいこ
とがわかる。
【0030】また、水分率が低いクレーを配合した比較
例3の組成物は、クレーを実施例1および2と同じ量配
合しているにもかかわらず、実施例1および2の組成物
に比べて加工性や摩耗性が大きく低下し、水分率の選択
が重要であることがわかる。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、加工性、耐摩耗性を低
下させることなく低発熱性を維持したウェットグリップ
性能に優れたゴム組成物を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊地 尚彦 兵庫県神戸市西区学園西町7−3−716− 302 Fターム(参考) 4J002 AC011 AC031 AC061 AC071 AC081 AC091 BB151 DA037 DJ036 GN01

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 天然ゴムおよび(または)ジエン系合成
    ゴム100重量部に対し、式:Al23・2SiO2
    2H2Oで表わされる成分を主成分とする水分率が0.
    5重量%より大きいクレー5〜30重量部と、窒素吸着
    比表面積が70〜300m2/gのカーボンブラック5
    〜100重量部とを配合してなるゴム組成物。
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