JP2010509432A - カーボンブラックを含むエラストマー組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】カーボンブラックはCOANが約90〜150ml/100gで、BETが50〜69m2/gで、分散指数DIが1.15以上(DIはdmodeに対するdwの比)である。
Description
本発明の一つの実施例では、COANは約95〜120ml/100gにすることができる。本発明の一つの実施例では、カーボンブラックはLのdmodeに対する比は約0.7〜約1.5にすることができる。変形例では、Lのdmodeに対する比は0.8以上且つ1.2以下にすることができる。
本発明の別の実施例は上記のエラストマー組成物を含むタイヤ、その他の製品である。一つの実施例のタイヤは上記エラストマー組成物を含むサイドウォール、カーカス、カーカス補強材、トレッドおよび/またはアンダートレッドを有する。
本発明の上記および上記以外の特徴、観点および効果は添付図面を参照した本発明の好ましい実施例を含む以下のより詳細な説明からより良く理解できよう。
dw=Σ(nidi 5/nidi 4) (1)
(ここで、iはサンプル数(一般に1〜100の値)、nは質量分布の頻度(重量%)、dは対応するストークス直径である。加重平均dwは直径に上記指数を掛けることで直径の大きい粒子の重要度が強調される。
以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、以下の実施例は本発明を説明するためのもので、本発明を限定するものではない。
実施例で開示した組成物の特性は以下で説明する方法で評価する。
引張弾性率はASTM D412(1998)に従って、ASTM C試験片に対して10%(M10)、23℃の温度で測定する。引張弾性率は真の割線伸び率(true secant moduli)(MPa)、すなわち、所定の伸び率で試験片の実際の断面になるように減少した割線弾性率である。
ヒステリシス損失(%)は下記式(3)に従って60℃、第6インパクトでの弾性反撥によって測定する:
HL(%)=100{(W0−W1)/W1} (3)
(ここで、W0は供給されたエネルギーで、W1は復元されたエネルギーである)
引裂き抵抗指数は100℃で測定する。破断加重(FRD)(厚さ(N/mm))および破断伸び率(ARD)(%)を各深さが3mmの3つのノッチが付けられた寸法が10×142×2.5mmの試験片に対して測定する。引き裂き抵抗指数は下記式(4)によって与えられる:
TR=(FRD*ARD)/100 (4)
カーボンブラック分散性はDispergraderで測定し、サンプル中のカーボンブラック分散性の指標としてZノート(Z note)で採点する。Zノート結果が高いほど、混合物中のカーボンブラック分散は良い。
動的性質:
材料の動的特徴はASTM D5992に従ってMTS 831エラストマー試験装置で測定する。10Hzの周波数、80℃で交互単一正弦波剪断応力を受けた加硫材料のサンプル(厚さが4mmで、断面が400mm2の円筒形試験片)の応答を記録する。走査を0.1〜50%(行きサイクル)、次いで50〜0.1%(戻りサイクル)の変形幅で行う。10%変形での剪断率G*(MPa)および損失角タンジェントデルタの最大値(max tanδ)を戻りサイクル中に測定する。
この実施例では本発明のエラストマー組成物と充填剤としてシリカを含む他のエラストマー組成物との物理特性を比較した。[表3]に示す成分の中で硫黄と硬化剤とを除いたものをバンバリーミキサーで2分間混合し、3つのエラストマー配合物を調製した。バンバリーミキサーの容量は配合物2、3の場合は270リットル、配合物1の場合は370リットルであった。次いで、硫黄および硬化剤をロールミル上で添加した。配合物1、2の場合は25分間、配合物3の場合は15分間、150℃で加硫した。次いで、配合物を試験し、その物理特性を測定した。
この実施例では本発明のエラストマー組成物と、充填剤として種々のカーボンブラックを含むその他のエラストマー組成物との物理特性を比較した。実施例1に記載の方法を用いて3.5リットル容のバンバリーミキサーで10のエラストマー配合物を調製した。混合時間は約4分で、硬化は150℃で15分間行った。次いで、配合物を試験し、物理特性を測定した。
10の配合物はそれぞれ同じ基本配合物から成り、配合物中で用いるカーボンブラックのタイプと量のみが異なる。配合物中では5種類のカーボンブラックを2つの使用量で用いた。基本配合物の組成は[表5]に示した。カーボンブラックの物理特性は[表2]に示してある。[表6]はカーボンブラックの使用量を各配合物毎の重量%エラストマー含有量として示した。[表7]は各配合物の物理特性を示している。
この実施例では2つのタイヤの性能を比較する。第1タイヤはカーボンブラックSR401を含む組成物で作られたアンダートレッドを有する本発明の一つの実施例である。第2タイヤも基本的に第1タイヤと同じであるが、別のカーボンブラック(LH30)とシリカとを含む組成物で作られたアンダートレッドを含む点が異なる。両者の比較から、実施例1で証明された本発明エラストマー組成物の驚くべき物理特性によって、SR401カーボンブラックを含む組成物で作られたアンダートレッドを有するタイヤは、タイヤ性能が予想通り向上することが分かる。
次に、11R22.5サイズの2本のミシュランXDA−3タイヤを製造した。その一つは実施例1の配合物1の材料で作られたアンダートレッドを有し、他方は実施例1の配合物3の材料で作られたアンダートレッドを有する。タイヤ膨張時の転がり抵抗を試験し、試験中のタイヤの両ショルダーおよびセンターの温度を測定した。結果は[表8]に示す。
Claims (19)
- 一種または複数の天然ゴム、一種または複数の合成ゴムまたはこれらの組合せの中から選択されるエラストマーと、COANが約90〜150ml/100gで、BETが50〜69m2/gで、分散指数DIが1.15以上(DIはdmodeに対するdwの比)であることを特徴とするカーボンブラックとを含むエラストマー組成物。
- 分散指数DIが1.2以上である請求項1に記載のエラストマー組成物。
- COANが90〜140ml/100gである請求項1に記載のエラストマー組成物。
- COANが95〜120ml/100gである請求項1に記載のエラストマー組成物。
- カーボンブラックのdmodeに対するLの比が約0.7〜約1.5である請求項1に記載のエラストマー組成物。
- dmodeに対するLの比が0.8以上である請求項5に記載のエラストマー組成物。
- dmodeに対するLの比が0.8以上で且つ1.2以下である請求項6に記載のエラストマー組成物。
- dmodeに対するLの比が0.9〜1.2である請求項6に記載のエラストマー組成物。
- 一種または複数の合成ゴムがスチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ポリイソプレンゴム、ブチルゴムまたはこれらの組合せの中から選択される請求項1に記載のエラストマー組成物。
- エラストマー組成物が、エラストマー100ポンド当たり約20〜約200ポンドの量のカーボンブラックを含む請求項1に記載のエラストマー組成物。
- BETが約57〜63m2/gである請求項1に記載のエラストマー組成物。
- 請求項1に記載のエラストマー組成物を含むタイヤ。
- タイヤのサイドウォールが請求項1に記載のエラストマー組成物を含む請求項12に記載のタイヤ。
- タイヤのカーカス補強材が請求項1に記載のエラストマー組成物を含む請求項12に記載のタイヤ。
- タイヤのアンダートレッドが請求項1に記載のエラストマー組成物を含む請求項12に記載のタイヤ。
- タイヤのトレッドが請求項1に記載のエラストマー組成物を含む請求項12に記載のタイヤ。
- 請求項1に記載のエラストマー組成物を混合し、混合したエラストマー組成物を含む一つまたは複数のタイヤ部品を形成し、混合したエラストマー組成物を含む一つまたは複数のタイヤ部品を有するタイヤを組み立てる段階を含むタイヤの製造方法。
- タイヤの硬化段階をさらに含む請求項17に記載の方法。
- 一つまたは複数のタイヤ部品がトレッド、アンダートレッド、カーカス、カーカス補強材およびこれらの組合せの中から選択される請求項17に記載の方法。
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