JP2001247721A - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents
タイヤトレッド用ゴム組成物Info
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Abstract
ス用空気入りタイヤの低発熱性と耐摩耗性を同時に向上
したタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することを目的
とする。 【解決手段】 シス含量を95重量%以上含みMw/M
nが3.5〜6.0であるポリブタジエンゴムを3〜3
0重量部含むゴム成分100重量部に、次の特性を有す
るカーボンブラックを5〜80重量部配合したタイヤト
レッド用ゴム組成物。(1)N2SAが130〜150
m2/g、(2)沃素吸着量(IA)が120〜130
mg/g、(3)N2SA/IAが1.00〜1.2
5、(4)比着色力が120以上、(5)Dstが60
〜90nm、(6)ΔDstが40〜60nm。
Description
イヤおよび重荷重用空気入りタイヤのトレッド用ゴム組
成物に関する。
ヤあるいは乗用車用空気入りタイヤの耐摩耗性および高
速耐久性は最も重要な特性である。したがってトレッド
用ゴム組成物には天然ゴムまたは天然ゴムに少量のシス
ポリブタジエンゴムを混合してなるゴム成分に粒子径の
小さい、すなわち比表面積の大きいカーボンブラックが
配合されていた。ここでシスポリブタジエンゴムは耐摩
耗性の観点から分岐度の小さいものが採用されているが
ゴム組成物の加工性が低下する問題があった。一方粒子
径の小さいカーボンブラックを使用すると発熱が大きく
なり、高速耐久性を損なうという問題があった。
ば特開平7−118443号公報に開示するように、タ
イヤトレッド部を厚さ方向に二分割し、キャップゴムと
ベースゴムの2層で構成することが提案されている。こ
こで外側のキャップゴムに耐摩耗性の良好なゴム組成物
を用い、内側のベースゴムに低発熱性のゴム組成物を用
いて、耐摩耗性と低発熱性を同時に満足させようとする
ものである。しかしかかるキャップゴムとベースゴムの
2層構造のトレッドゴムでは製造工程を複雑にするとと
もに、キャップゴムがある程度摩耗すると使用できなく
なる。
基本特性を損なうことなく加工性を改善したゴム組成物
であり、該ゴム組成物を乗用車用空気入りタイヤおよび
トラック・バス用空気入りタイヤに適用することによ
り、低発熱性と耐摩耗性を同時に向上したタイヤトレッ
ド用ゴム組成物を提供することを目的とする。
ゴムを3〜30重量部含むゴム成分100重量部に対し
て、カーボンブラックを5〜80重量部配合したタイヤ
トレッド用ゴム組成物において、(1)前記ポリブタジ
エンゴムはシス含量が95重量%以上で、重量平均分子
量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比Mw/Mnが
3.5〜6.0であり、(2)前記カーボンブラックは
窒素吸着比表面積(N2SA)が130〜150m2/
g、沃素吸着量(IA)が120〜130mg/g、窒
素吸着比表面積(N2SA)と沃素吸着量(IA)の比
N2SA/IAが1.00〜1.25、比着色力が12
0以上、ストークスモード径(Dst)が50〜90n
m、ストークスモード径の半値幅(ΔDst)が30〜
60nmである、ことを特徴とする前記トレッド用ゴム
組成物である。
ジエンゴムは、シス構造を95重量%以上含み、重量平
均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)の比Mw/M
nが3.5以上である。
発熱が高くなり高速耐久性が低下する。好ましくはシス
含量は97重量%以上である。
量分布が狭くなり、ゴム成分への分散あるいはカーボン
ブラックの分散が悪く加工性を損なうことになる。な
お、Mw/Mnが6.0以上になるとヒステリシスロス
が大きくなり、タイヤの発熱が激しく、耐破壊特性およ
び耐摩耗性を損なう傾向にあり好ましくない。
PS以上であることが望ましい。90CPS未満の場
合、ゴム分子の分岐度が高くなり引張強度、引裂強度お
よび耐摩耗性等の基本特性が低下する傾向がある。ここ
で粘度(TCP)は次のようにして測定される。
溶解し、キャノンフェンスケ型動粘度計にて溶液粘度を
測定した。粘度(TCP)は次の式で示される。
溶液の密度(g/cm 3)を示し25℃では0.866
である。またTsは粘度計定数で次の式で定義される。
度(CPS)、Voは校正油の密度(g/cm3)を示
す。なお校正油として昭和シェル石油(株)製JS20
0を用いた。
部に対して3〜30重量部配合される。3重量部以上配
合することにより耐摩耗性は向上するが、30重量部を
超えると加工性が低下するとともにゴム組成物の剛性が
低くなり、さらに発熱が激しくなり高速耐久性が低下す
ることとなる。
エン以外のゴムは、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、乳
化重合スチレン−ブタジエンゴム、溶液重合スチレン−
ブタジエンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム
等、タイヤに用いられる汎用ゴムが使用できるが、耐摩
耗性、耐発熱性および高速耐久性等の観点から天然ゴム
および/またはポリイソプレンゴムが最も好ましい。
ボンブラックは、まず窒素吸着比表面積(N2SA)は
130〜150m2/gである。130gm2/g未満の
場合、高度な耐摩耗性を維持することができなくなり、
他方150gm2/gを超えるとゴム配合時の粘度が高
くなって加工性、実用性に乏しくなる。なお窒素吸着比
表面積(N2SA)はASTM D3037−88に基
づいて測定される。
ン着色透過度などの表面化学性状の特性を示すもので1
20〜130mg/gの範囲である。120mg/g未
満では補強効果が不十分で、耐摩耗性は改善できず、一
方130mg/gを超えると加工性が低下する。
221(1982)「ゴム用カーボンブラックの試験方
法」に基づいて測定される。
吸着量(IA)の比(N2SA/IA)が1.00〜
1.25の範囲である。これは主に発熱性を抑制する要
素となるもので1.00未満では発熱性の抑制は不十分
で、一方1.25を超えると粘度が高くなりすぎる。か
かるカーボンブラックの特徴は小さい分子の窒素の吸着
量が、より大きい分子の沃素よりも吸着量(吸着比表面
積)が大きいので、カーボンブラック表面の凹凸が大き
く、活性が高いといえる。したがってカーボンブラック
の粒子径を変えずにゴムとの相互作用、すなわち補強効
果を高めることができるため、発熱をほとんど上げるこ
となく摩耗性を向上することができる。
以上である。比着色力は粒子径、凝集体を形成する粒子
の数および凝集体分布に関係するメジャーであり、比着
色力が120未満の場合、低ストラクチャとなり耐摩耗
性が悪くなる。なお比着色力はJIS K6221(1
982)に従って測定される。
〜90nmでストークスモード径の半値幅(ΔDst)
が30〜60nmである。
(Dst)およびアグリゲート分布を示す半値幅(ΔD
st)が大きくなるに従い、ゴム組成物の耐摩耗性が低
下する傾向を示す。逆に小さくなると発熱性の抑制効果
は減退する。したがって上記範囲の場合配合ゴムの耐摩
耗性と低発熱性をバランスよく付与する。
値幅(ΔDst)は次の方法で測定する。
を含む20vol%エタノール水溶液と混合して、カー
ボンブラックの濃度が50mg/lの溶液を作製する。
これを超音波で十分に分散させる。ディスク・セントリ
フュージ装置を回転数8000rpmに設定し、2wt
%のグリセリン水溶液よりなるスピン液を10ml加え
る。その後20vol%のエタノール水溶液よりなる1
mlのバッファ液を注入する。そしてカーボンブラック
分散液0.5mlを加えて遠心沈降を開始し、光学的に
カーボンブラックアグリゲートのストークス径の分布曲
線を記録する。分布曲線における最大頻度のストークス
径をストークスモード径Dst(nm)とし、最大頻度
の50%の頻度が得られる大小2点のストークス径の差
を半値幅ΔDst(nm)とする。なお、カーボンブラ
ックはゴム成分100重量部に対して5〜80重量部配
合される。5重量部未満の場合、耐摩耗性が十分でな
く、80重量部を超えると発熱性が悪くなる。
用いられる配合剤、たとえば加硫剤、加硫促進剤、加硫
促進助剤、プロセス油、老化防止剤その他の加工助剤等
が適宜添加され得る。
く原料ゴムおよび配合剤を1.7リットルのバンバリー
ミキサーで5分間混合した後、この混合物に加硫促進剤
と硫黄とを8インチのロール機で5分間混練して、ゴム
組成物を得た。このゴム組成物を160℃で10分間プ
レス加硫して試験片を作製し、各種試験を行なった。得
られた物性は表1に示すとおりである。なお表1に用い
たポリブタジエンの詳細な仕様は表2に、またカーボン
ブラックの詳細な仕様は表3に示している。ここで表1
で用いた配合剤の詳細は次のとおりである。
る。 (1) 引張試験 JIS K6301の「加硫ゴム物理試験法」によっ
た。
測定した。測定値は標準例の摩耗量を100とした場合
の指数[(標準例の摩耗量)/(試料の摩耗量)×10
0]で示した。数字が大きいほど耐摩耗性が良好であ
る。
プ率30%と50%の条件で測定した。(標準例の摩耗
量)×100/(試料の摩耗量)で指数表示した。値が
大きいほど耐摩耗性は良好である。
0℃から20分間繰返し圧縮を加えた後の温度変化を測
定した。
℃、ML1+4)を行なった。指数化しており数値が大き
いほど良好である。
布、Mw/Mnが2.3で本発明の範囲3.5以上から
外れるものであり、加工性が劣っている。なお比較例2
はカーボンブラックに本発明の範囲内のものを用いてお
り、引張特性、ピコ摩耗およびランボーン摩耗は標準例
よりも改善されている。
A)、沃素吸着量(IA)がいずれも高いカーボンブラ
ックを用いており、破断時伸びが低く発熱が高くなって
いる。
30重量部を超えているので加工性が悪く、また発熱性
も高くなっている。
性、低発熱性および加工性が総合的に優れた物性が得ら
れる。
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味お
よび範囲内でのすべての変更が含まれることが意図され
る。
で広い分子量分布を有するポリブタジエンゴムをゴム成
分に配合するとともに、カーボンブラックに特定の物性
のものを使用したため、引張特性を維持しながら耐摩耗
性、低発熱性および加工性を改善することができる。
Claims (2)
- 【請求項1】 ポリブタジエンゴムを3〜30重量部含
むゴム成分100重量部に対して、カーボンブラックを
5〜80重量部配合したタイヤトレッド用ゴム組成物に
おいて、 (1) 前記ポリブタジエンゴムはシス含量が95重量
%以上で、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(M
n)の比Mw/Mnが3.5〜6.0であり、 (2) 前記カーボンブラックは窒素吸着比表面積(N
2SA)が130〜150m2/g、沃素吸着量(IA)
が120〜130mg/g、窒素吸着比表面積(N2S
A)と沃素吸着量(IA)の比N2SA/IAが1.0
0〜1.25、比着色力が120以上、ストークスモー
ド径(Dst)50〜90nm、ストークスモード径の
半値幅(ΔDst)が30〜60nmであることを特徴
とするタイヤトレッド用ゴム組成物。 - 【請求項2】 粘度(TCP)が90CPS以上であ
る、請求項1記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
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