JP2002053701A - タイヤ用ゴム組成物 - Google Patents
タイヤ用ゴム組成物Info
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Abstract
大幅に向上でき、また、ゴムのヒステリシスロスを悪化
させずに摩擦力を向上できるタイヤ用ゴム組成物を提供
する。 【解決手段】 ジエン系ゴム100重量部に対し、揮発
分0.4重量%以下でかつ硫黄分0.005重量%以
下、さらに真比重が1.87〜2.18である熱処理カ
ーボンブラックを3〜40重量部配合したタイヤ用ゴム
組成物。
Description
物に関し、更に詳しくは、特定の熱処理カーボンブラッ
クを配合してなるタイヤ用ゴム組成物に関する。
ヤトレッドゴムには、高い耐外傷性が要求され、硬度が
高く破断伸びが大きいゴムが求められ、また、タイヤト
レッド用ゴムとしては、安全性の観点から高い摩擦力を
もったゴムが求められている。一方、環境衛生上の観点
から、転がり抵抗の小さいタイヤ、即ちヒステリシスロ
スの小さいゴムが求められている。しかしながら、かか
る要求の全てを満たすタイヤ用ゴム組成物は、未だ得ら
れていない。
は、前記の要求を満足するようなタイヤ用ゴム組成物と
して、特定の熱処理カーボンブラックを配合したゴム組
成物を提供することを目的とする。
系ゴム100重量部に対し、揮発分0.4重量%以下で
かつ硫黄分0.005重量%以下、さらに真比重が1.
87〜2.18である熱処理カーボンブラックを3〜4
0重量部配合したタイヤ用ゴム組成物が提供される。
0重量部に対し、揮発分0.4重量%以下でかつ硫黄分
0.005重量%以下、さらに真比重が1.87〜2.
18である熱処理カーボンブラックを5〜80重量部配
合し、かつ、ゴムの膨潤度から下記式(1)を用いて計
算された網目鎖濃度ν( mol/cm3 )が2.8×10 -4
〜8.6×10-4の範囲となるように架橋されたタイヤ
トレッド用ゴム組成物が提供される。
膨潤前試験片中のゲルゴムの容積分率、VR :膨潤ゲル
中のゴムの容積分率、μ:試料ゴムと膨潤溶媒との相互
作用定数)
ーボンブラックを特定の熱処理条件で処理した熱処理カ
ーボンブラックをゴムに配合することによって、ゴムの
硬度を変えずに破断伸びを大幅に改良できること、更に
は、この熱処理カーボンブラックをゴムに配合した後、
網目鎖濃度が特定の値となるように架橋することによっ
て、ゴムのヒステリシスロスを悪化させずに摩擦力を大
幅に高めることができることを見出したものである。
は、揮発分0.4重量%以下でかつ硫黄分0.005重
量%以下、さらに真比重が1.87〜2.18にあるも
のが使用される。ここで規定する揮発分、硫黄分および
真比重に係る数値をはずれる範囲の熱処理カーボンブラ
ックを使ったゴム組成物では、いずれも所望の破断伸び
特性が得られないので好ましくない。
ックは、大気圧下、1000℃以上の温度で7日間以上
熱処理するなどして得ることができ、また、グラファイ
ト化カーボンブラックとして市販されているものから、
本発明の熱処理カーボンブラックの上記要件を満足する
もの、例えば、トーカブラック#3855(東海カーボ
ン製)等を選定することによっても入手できる。
一般タイヤ用ゴム組成物として用いる場合には、この熱
処理カーボンブラックを、ジエン系ゴム100重量部に
対して3〜40重量部配合して使用される。この範囲外
の配合量では所望の大幅な破断伸びの効果が期待できな
い。
タイヤトレッド用ゴム組成物として用いる場合には、こ
の熱処理カーボンブラックを、ジエン系ゴム100重量
部に対して5〜80重量部配合し、かつ、ゴムの膨潤度
から下記式(1):
膨潤前試験片中のゲルゴムの容積分率、VR :膨潤ゲル
中のゴムの容積分率、μ:試料ゴムと膨潤溶媒との相互
作用定数)を用いて計算された網目鎖濃度ν( mol/cm
3 )が2.8×10-4〜8.6×10-4の範囲となるよ
うに架橋することによって所望のタイヤトレッド用ゴム
組成物が得られる。上記網目鎖濃度を満足するようにゴ
ム組成物の架橋度を調整することによって、ヒステリシ
スロスを悪化させずに、ゴム組成物の摩擦力を大幅に高
めることができる。ゴムの架橋度を上記網目鎖濃度範囲
にあるように十分上げるためには、例えば、架橋剤の硫
黄量を通常よりも多く配合するか、あるいはチウラム系
の加硫促進剤やシランカップリング剤(例えば、Si6
9等)を配合することなどによって、容易に実施し得
る。
合するゴムとしてはジエン系ゴムが使用でき、例えば、
天然ゴム(NR)、各種ブタジエンゴム(BR)、各種
スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、ポリイ
ソプレンゴム(IR)、アクリロニトリルブタジエンゴ
ム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン
共重合体ゴム、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、ス
チレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム、イソプ
レン−ブタジエン共重合体ゴム等が挙げられる。ジエン
系ゴムは、本発明のタイヤトレッド用として使用する場
合には、その低転動抵抗と耐摩耗性、低温性能を両立さ
せて向上するために、平均ガラス転移温度(Tg)が−
45℃〜−15℃の範囲にある1種以上のゴムを用いる
ことが好ましい。
イヤトレッド用ゴム組成物には、更に通常の加硫または
架橋剤、加硫または架橋促進剤、各種オイル、老化防止
剤、充填剤、可塑化剤、軟化剤、その他当該ゴム用に一
般的に配合されている各種配合剤を配合することができ
る。これら添加剤の配合量も、本発明の目的に反しない
限り、従来の一般的な配合量とすることができる。
更に詳しく説明するが、本発明の技術的範囲をこれらの
実施例に限定するものでないことは言うまでもない。
成物に関して、そのJIS硬度(HS)および破断伸び
(%)に係る物性を測定、評価した。以下の実施例およ
び比較例の各例の配合に用いた配合成分には、次の市販
品を用いた。 天然ゴム:RSS#3 カーボンブラック:SEAST9(東海カーボン製) (揮発分=1.8%、硫黄分=0.8%、真比重=1.
82) 熱処理カーボンブラック−1:トーカブラック#388
5(東海カーボン製) (揮発分=0.28%、硫黄分=0.002%、真比重
=2.02) 熱処理カーボンブラック−2:トーカブラック#385
5(東海カーボン製) (揮発分=0.12%、硫黄分=0.004%、真比重
=2.02) 熱処理カーボンブラック−3:トーカブラック#384
5(東海カーボン製) (揮発分=0.38%、硫黄分=0.005%、真比重
=2.02) 熱処理カーボンブラック−4:SEAST9を1000
℃で、1時間熱処理することによって得たもの) (揮発分=0.4%、硫黄分=0.05%、真比重=
1.82) 老化防止剤:SANTOFLEX 6PPD(FLEX
SIS製) 酸化亜鉛3号:(正同化学工業製) ステアリン酸:(日本油脂製) アロマオイル:(富士興産製) 加硫促進剤:SANTOCURE NS(FLEXSI
S製) 硫黄:(軽井沢精練所製)
ーボンブラック等の配合剤を5分間配合した後、オープ
ンロールにて、加硫促進剤、硫黄を配合、混練してゴム
組成物を得た。次いで、このゴム組成物を、10MPa の
圧力下で160℃で20分間加硫して、2mm厚のシート
を作製し、JIS硬度(HS)および破断伸び(%)の
試験に供した。
りである。 1)JIS硬度(HS):JIS K6301の5.2
(スプリング硬さ、A型)に準拠して測定。 2)破断伸び(%):JIS K6301の試験法に準
拠して測定。
したゴム組成物では、硬度(HS)を一定に維持した組
成配合で、破断伸び(%)特性が大幅に向上しているこ
とがわかる。
成物について、網目鎖濃度と摩擦試験(μ peak)
およびtanδ(60℃)との関係を測定、評価した。
以下の標準例、実施例および比較例の各例の場合に用い
た配合成分には、次の市販品を用いた。 SBR−1:NIPOL 1712(日本ゼオン製) SBR−2:NIPOL 9528(日本ゼオン製) SBR−3:Tufdene 1000(旭化成工業
製) カーボンブラック:SEAST9(東海カーボン製) (揮発分=1.8%、硫黄分=0.8%、真比重=1.
82) 熱処理カーボンブラック−1:トーカブラック#388
5(東海カーボン製) (揮発分=0.28%、硫黄分=0.002%、真比重
=2.02) 熱処理カーボンブラック−2:トーカブラック#385
5(東海カーボン製) (揮発分=0.12%、硫黄分=0.004%、真比重
=2.02) 熱処理カーボンブラック−4:SEAST9を1000
℃で、1時間熱処理することによって得たもの) 老化防止剤:SANTOFLEX 6PPD(FLEX
SIS製) 酸化亜鉛3号:(正同化学工業製) ステアリン酸:(日本油脂製) アロマオイル:(富士興産製) 加硫促進剤−1:SANTOCURE NS(FLEX
SIS製) 加硫促進剤−2:ノクラックTOT−N(大内新興化学
製) 硫黄:(軽井沢精練所製)
びカーボンブラック等の配合剤を5分間混合した後、オ
ープンロールにて加硫促進剤、硫黄を配合、混練してゴ
ム組成物を得た。次いで、このゴム組成物を15cm×1
5cm×0.2cmの金型中において160℃で20分間プ
レス加硫して、試験片(ゴムシート)を作製し、所定の
試験に供した。
りである。 1)網目鎖濃度(×10-4):膨潤溶媒としてトルエン
を用いてゴムの膨潤度を測定した。ゴム試験片をトルエ
ン中に48時間浸漬し、浸漬前後の体積を測定した。S
BRとトルエンの相互作用定数μ=0.312、トルエ
ンの分子容V=106とした。 2)摩擦試験(μ peak):幅2cm、直径10cmの
円筒状のゴム試験片を加硫し、この試験片をシリコーン
カーバイトクロスを貼った回転ドラムに押しつけ、ゴム
の摩擦力を測定した。ゴム試験片と回転ドラムの回転速
度を変えながら測定し、最も高い摩擦力をμ peak
とした。 3)tanδ(60℃):東洋精機製作所製レオログラ
フソリッドを用い、初期歪=10%、動的歪=±2%、
周波数20Hzで粘弾性(試験幅:5mm)を測定した。
クを配合したゴム組成物は、所定の網目鎖濃度範囲で、
優れた摩擦ピーク値と粘弾性特性を有することがわか
る。
ックをゴム組成物に配合することにより、ゴムの硬度を
変えずに破断伸びのゴム物性を大幅に向上することがで
き、また、ゴムのヒステリシスロスを悪化させずに摩擦
力を大幅に高めることができるので、本発明のゴム組成
物はタイヤ用に有用であり、特に、タイヤトレッド用に
好適である。
Claims (3)
- 【請求項1】 ジエン系ゴム100重量部に対し、揮発
分0.4重量%以下でかつ硫黄分0.005重量%以
下、さらに真比重が1.87〜2.18である熱処理カ
ーボンブラックを3〜40重量部配合したタイヤ用ゴム
組成物。 - 【請求項2】 ジエン系ゴム100重量部に対し、揮発
分0.4重量%以下でかつ硫黄分0.005重量%以
下、さらに真比重が1.87〜2.18である熱処理カ
ーボンブラックを5〜80重量部配合し、かつ、ゴムの
膨潤度から下記式(1)を用いて計算された網目鎖濃度
ν( mol/cm3 )が2.8×10-4〜8.6×10-4の
範囲となるように架橋されたタイヤトレッド用ゴム組成
物。 【数1】 (式中、ν:網目鎖濃度、V:膨潤溶媒の分子容、g:
膨潤前試験片中のゲルゴムの容積分率、VR :膨潤ゲル
中のゴムの容積分率、μ:試料ゴムと膨潤溶媒との相互
作用定数) - 【請求項3】 前記ジエン系ゴムが、平均Tg−45℃
〜−15℃の範囲にある1種以上のゴムである、請求項
2記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
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