JP2649200B2 - ゴム組成物 - Google Patents
ゴム組成物Info
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Description
てプライルース現象を効果的に軽減することができる新
規特性のゴム組成物に関する。
カーボンブラックには特性に応じた多様の品種があり、
主に平均粒子径、比表面積、ストラクチャー等の粒子特
性に基づいて分類される。また、これらの品種特性は配
合対象となるゴム成分の諸性能を決定づける重要な要因
となることから、ゴムの用途目的に最も適合する品種の
カーボンブラックを選定して使用に供されている。例え
ば、タイヤカーカス部位はタイヤの受ける荷重、衝撃お
よび充填空気圧などに耐えなければならないために高い
抗張積が要求されるが、このような用途に対しては比較
的粒子径が小さく、ストラクチャーの低いN219(ISAF-L
s)やN326(HAF-Ls) などのハード系品種が選択的に使用
されている。
高速耐久性が強く要求されるようになり、タイヤ構造も
ラジアル化が進んでカーカスコードにはポリエステル、
スチールなど高弾性率の線材が複雑に充填されている。
このため、走行時におけるコード周の伸縮や接地時にお
けるコード方向の剪断歪が大きくなって、カーカスプラ
イのゴム部分に亀裂破壊として現出する所謂「プライル
ース現象」が発生し易くなっている。
めには、走行時に発熱によるゴムの熱老化を防ぎ、同時
に走行時の繰り返し歪による疲労劣化を低減化すること
が有効とされている。ゴム組成物に対する低発熱性の付
与は、粒子径が大きく、比表面積の小さいソフト系領域
のカーボンブラック品種を配合することが有効とされて
いるが、この種のカーボンブラックは補強性能が不十分
で破断強度が弱いため、カーカスコードとゴム成分との
接合界面に剥離現象が発生して耐久性が維持できなくな
る。
る手段として、粒子径、比表面積、ストラクチャーなど
の基本特性以外のカーボンブラック性状をミクロに評価
し、目的ゴム性能を全てカバーするような特性範囲のカ
ーボンブラックを選択してゴム成分に配合する技術が有
用されている。例えば前記のプライルース現象を軽減す
る高度の補強性能および伸びと低発熱性とを同時に配合
ゴム組成物に付与するためのタイヤカーカス用ファーネ
スブラックとして、窒素吸着比表面積(N2SA)が60m2/g以
上、DBP吸油量が60〜90ml/100g のハード系領域に属
し、真比重値が{(1.8379 −0.0006×(N2SA)}式により
算出される値以下であり、かつ凝集体のストークスモー
ド径Dstが{0.286 ×(DBP) −0.621 ×(N2SA)+114.4
}式から算出される値以下の選択的特性のものが本出
願人によって開発されている(特公平1−54376 号公
報) 。
タイヤ使用状態はますます苛酷化しており、タイヤカー
カス用のゴム組成物に対しても一層高水準の破断強度と
伸び率を保持しながら低発熱性を付与する性能特性が求
められている。
前記課題を解決するための研究を重ねた結果、上記の先
行技術と同等のハード系領域に属するファーネスカーボ
ンブラックにおいて、水銀圧入法によるカーボンブラッ
ク粒子空隙直径がこれまで知られているカーボンブラッ
クに比べて小さな特性のものを選択配合したゴム組成物
は、タイヤカーカス用ゴム組成物としての要求性能に対
し優れた改善効果を与える事実を解明して本発明を開発
するに至ったものである。
件におけるプライルース現象を軽減し得る高度の補強性
能ならびに伸び率を有し同時に優れた低発熱性を兼備す
るタイヤカーカス用に好適なゴム組成物を提供すること
にある。
めの本発明によるゴム組成物は、窒素吸着比表面積(N2S
A)が60m2/g以上、DBP吸油量(DBP) が50〜90ml/100g
のハード系領域に属し、かつ下記の選択的特性を備える
ファーネスカーボンブラックをゴム成分 100重量部に対
し35〜100 重量部の割合で配合してなることを構成上の
特徴とする。 空隙直径(Dmp) ≦−0.1892×(N2SA)+43.3524 但し、空隙直径(Dmp) は、水銀圧入法により圧力25〜30
000psiの範囲で測定されるカーボンブラック粒間空隙容
積の最大頻度を示す圧力からの算出値とする。
は、以下の測定方法によって得られる値が用いられる。 窒素吸着比表面積(N2SA);ASTM D3037−88 “St
andard Test Method for Carbon Black-SurfaceArea by
Nitrogen Absorption ”MethodBによる。この方法に
よるIRB#6の測定値は、76m2/gである。 DBP吸油量(DBP) ;JIS K6221(1982)「ゴム用カ
ーボンブラックの試験方法」6 ・1 ・2 項、吸油量A法
による。この方法によるIRB#6の測定値は、99.0ml/1
00g である。
ック試料を粒径 250〜500 μm の範囲に篩分級し、JI
S K6221(1982)5「乾燥試料の作り方」に従って乾燥
したのち、精秤する。このカーボンブラック試料を粉体
測定用専用セルに装填し、水銀圧入式粒間空隙測定装置
(マイクロメリテクス社製,Poresizer9300型)により25
〜30000psiの範囲で圧力を変化させて水銀圧入量を測定
する。この測定データから下記 (1)式により空隙容積(V
mp: 単位ml/g) を算出する。 (1)式において、Aは圧力25psi 時における装置の指示
値、Bは各圧力における装置の指示値を指し、セル定数
はセル固有の補正係数でセル購入時の各セルに示される
定数である。 (1)式で求められる各圧力での空隙容積
は、圧力25psi を基準とした累積容積である。この空隙
容積(Vmp) の値と下記 (2)式により与えられる各圧力で
の空隙直径との関係をグラフ化すると空隙の最大頻度を
示す部分の変曲点が表れる。この変曲点における空隙直
径値(単位:nm) を空隙直径(Vmp) とする。 なお、 (2)式における数値 180は水銀を圧入する場合に
与えられる物理定数である。
ックの特性項目のうち、窒素吸着比表面積(N2SA)が60m2
/g以上の粒子径範囲およびDBP吸油量50〜90ml/100g
のストラクチャー範囲は通常品種のハード系領域に属
し、配合ゴムに高度の補強性能を付与するとともに適度
の低発熱性を保持させるための前提要件となる。この窒
素吸着比表面積(N2SA)が60m2/g未満では強度特性の低下
が著しく、また、DBP吸油量が50ml/100g 以下では、
カーボンブラックの分散が困難となり十分な補強効果が
認められず、90ml/100g 以上では特に伸び特性の低下が
著しくなる。
関する選択的特性は、カーボンブラックが強固に融着結
合したストラクチャー性状を示す指標となるもので、一
定比表面積当たりにおけるカーボンブラックの粒間空隙
が相対的に小さいことに特徴付けられる。そして、空隙
直径(Dmp) ≦−0.1892×(N2SA)+43.3524 の要件を満た
す場合に配合ゴムに高水準の強度特性と改善された低発
熱性を付与することが可能となる。
ブラックは、炉頭部に接線方向の空気供給口と炉軸方向
に挿着された燃焼バーナーを有する燃焼室と、これに同
軸的に連設された原料油噴射ノズルを備える二段の狭径
反応ゾーンおよび広径反応ゾーンからなる構造のオイル
ファーネス炉を用い、燃料油供給量、空気供給量、酸素
ガス添加量、各狭径反応ゾーンに対する原料油供給量等
の生成条件を制御するとによって製造することができ
る。
法に従って天然ゴムまたは各種の合成ゴム成分と配合す
る。カーボンブラックの配合比率は、ゴム成分 100重量
部に対し35〜100 重量部とし、加硫剤、加硫促進剤、老
化防止剤、加硫助剤、可塑剤等の必要成分とともに混練
して本発明にゴム組成物を得る。
求められる空隙直径(Dmp) は、上述したようにカーボン
ブラックが強固に融着結合した凝集性状を示すパラメー
ターであって、その性状変動はカーボンブラック生成過
程における反応温度や燃焼ガスの撹乱度合などと密接に
関係している。特にカーボンブラックの特性としては比
表面積との相関性が高い。本発明のファーネスカーボン
ブラックは、粒間空隙直径が比表面積値に対して相対的
に小さい性状を保有しているが、この空隙直径(Dmp) が
〔−0.1892×(N2SA)+43.3524 〕値と同等以下の要件を
満たす場合に配合ゴム組成物に対して優れた補強性能な
らびに低発熱性を付与するために効果的に作用する。こ
の関係は本発明者が研究の過程で実験的に求めたもの
で、本式で求められたASTM D-24 Standard Refere
nce Black C-3(N234) の空隙直径(Dmp) は32nmである。
およびDBP吸油量によるゴム性能の調整化作用と相俟
って、タイヤカーカスとした場合のプライルース現象を
効果的に軽減し、苛酷な走行条件下での安定性と耐久性
を著しく高めるために寄与する。
明する。
焼バーナーを有する燃焼室(直径800mm 、長さ900mm)、
前記燃焼室と同軸的に連結してそれぞれに原料油噴射ノ
ズルを備える第一狭径反応ゾーン(直径160mm 、長さ50
0mm)と第二狭径反応ゾーン(直径250mm 、長さ500mm)、
引き続き連設された広径反応ゾーン(直径400mm)とから
構成されたオイルファーネス炉を設置した。この発生炉
を用い、燃料油、空気供給量および酸素ガス添加量など
の燃焼条件、第一狭径反応ゾーンおよび第二狭径反応ゾ
ーンに対する原料油供給条件を表1のように設定して本
発明の特性要件を満たす3種類のファーネスカーボンブ
ラックを製造した。原料油としては、比重(15/4 ℃)1.0
73、粘度(エングラー40/20 ℃)2.10 、トルエン不溶分
0.03%、相関係数(BMCI)140 の芳香族炭化水素油を、ま
た燃料油には、比重(15/4 ℃)0.903、粘度(Cst/50 ℃)1
6.1 、残炭分 5.4%、引火点96℃の炭化水素油を用い
た。
種特性を、実施例No. に対応させて表3に示した。
バーナーおよび原料油噴射ノズルを有する燃焼室(直径
800mm 、長さ900mm)を設置し、該燃焼室と同軸的に連結
する狭径反応ゾーン(直径160mm 、長さ1000mm) および
引き続く広径反応ゾーン (直径400mm)とから構成された
オイルファーネス炉を用い、表2の発生条件により3種
類のファーネスカーボンブラックを製造した。原料油お
よび燃料油は実施例と同一のものを用いた。
ブラックの特性を表3に併載した。なお、表3に示した
比較例4および5は市販されているファーネスカーボン
ブラックの特性である(比較例4:東海カーボン(株)
製、シースト300 、比較例5:東海カーボン(株)製、
シースト600 )。
4に示す配合比により天然ゴムに配合した。
して得られた各ゴム組成物につき各種ゴム特性を測定
し、結果を表5に示した。なお、ゴム特性の測定は下記
によった。 tanδ(損失係数);岩本製作所製のVisco Elastic
Spectrometerを用い、次の条件で測定した。 試験片:厚さ2mm、長さ30mm、幅5mm 周波数:50Hz 動的歪率:1.0 % その他の特性 ;JIS K6301「一般ゴム試験法」に従
って測定した。
ルにありながら本発明の選択的特性要件を外れる比較例
に比べ、引張り強さ、伸びおよび低発熱性の指標となる
tanδ(損失係数)の全てが有意に改善向上している
ことが認められる。
ファーネスカーボンブラックの特性を規制することによ
りタイヤカーカス用として好適な高度の強度性能と低発
熱性とを同時に兼備するゴム組成物を提供することが可
能となる。したがって、苛酷な走行条件下においてもプ
ライルース現象が効果的に軽減され、安全性および耐久
性が向上する。
Claims (1)
- 【請求項1】 窒素吸着比表面積(N2SA)が60m2/g以上、
DBP吸油量(DBP)が50〜90ml/100g のハード系領域に
属し、かつ下記の選択的特性を備えるファーネスカーボ
ンブラックをゴム成分 100重量部に対し35〜100 重量部
の割合で配合してなることを特徴とするゴム組成物。 空隙直径(Dmp) ≦−0.1892×(N2SA)+43.3524 但し、空隙直径(Dmp) は、水銀圧入法により圧力25〜30
000psiの範囲で測定されるカーボンブラック粒子空隙容
積の最大頻度を示す圧力からの算出値とする。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4084649A JP2649200B2 (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | ゴム組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4084649A JP2649200B2 (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | ゴム組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05247269A JPH05247269A (ja) | 1993-09-24 |
JP2649200B2 true JP2649200B2 (ja) | 1997-09-03 |
Family
ID=13836560
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4084649A Expired - Lifetime JP2649200B2 (ja) | 1992-03-06 | 1992-03-06 | ゴム組成物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2649200B2 (ja) |
-
1992
- 1992-03-06 JP JP4084649A patent/JP2649200B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05247269A (ja) | 1993-09-24 |
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