JP2810131B2

JP2810131B2 - ゴム組成物

Info

Publication number: JP2810131B2
Application number: JP20018389A
Authority: JP
Inventors: 和秀佐藤; 宇宙迎; 正徳川村
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1989-08-03
Filing date: 1989-08-03
Publication date: 1998-10-15
Anticipated expiration: 2013-10-15
Also published as: JPH0364336A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、タイヤ、ホース、コンベアベルト等に用い
られる補強性、特に耐摩耗性、および低発熱性並びに加
工性の改良されたゴム組成物に関するものである。

（従来の技術）トラック・バス用タイヤのトレッド等のかなり高い耐
摩耗性が要求されるゴム配合では、従来からISAF等の高
補強性のカーボンブラックが使用されて来たが、近年市
場の経済性要求が高まるにつれ、更に高耐摩耗性を得る
ことが商品価値を決定する重要なポイントとなってい
る。

従来からの耐摩耗性を向上させる手法としては、カー
ボンブラック配合量を増加する、プロセスオイル等の軟
化剤の量を減量する、と言うような配合量の変更、また
はISAFカーボンブラックに代る更に補強性にすぐれるSA
F級のカーボンブラックを使用すること等が行われてい
る。

（発明が解決しようとする課題）然しながら、カーボンブラックの配合量を増加させる
と、ある配合量の範囲内では耐摩耗性は向上するが、増
加とともにその効果が次第に減少し加えて、ゴム配合の
耐摩耗性が低下する等のデメリットが大きくなる。

次に、プロセスオイル等の軟化剤を減量させると、耐
摩耗性は向上するが、反面、練ゴムのまとまりが悪くな
る。また、ゴムの粘度が高くなる等、大幅な作業性の低
下をおこす。

また、SAFクラスのカーボンブラックを用いると、や
はり耐摩耗性は向上するが、粘度上昇による作業性も悪
化する等の問題点がある。

そのため、ゴム練り時間の延長等、製造技術の面から
種々検討が加えられているが、十分な効果が得られるま
でに至っていない。

そこで本発明の目的は、粘度上昇による作業性の悪化
がなく、低発熱性および高補強性、特に高耐摩耗性を有
するゴム組成物を提供することにある。

（課題を解決するための手段）本発明者等は、この課題を解決するため鋭意研究、検
討を重ねた結果、特定の特性要件を満たすSAFカーボン
ブラックがこの解決に有効であることを突き止め、本発
明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、天然ゴムおよび／またはジエン
系合成ゴムとカーボンブラックとを含むゴム組成物にお
いて、該カーボンブラックのN₂SA値が130m²/g以上であ
り、かつ次式、電子スピン共鳴（ESR）スペクトルにお
ける線幅（式中、ＭはN₂SA値で130m²/g以上を示す）で表わされ
る特性（ただし、mT≧ｅ^0.11T−7.56＋５（式中、Ｔはトルエン着色透過度（％）で100〜60を示
す）で表わされる特性領域を除く。）を有することを特
徴とするゴム組成物に関するものである。

本発明のゴム成分の一つであるジエン系合成ゴムの例
としては、合成イソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、
スチレンブタジエンゴム等が挙げられ、これらを単独も
しくは２種以上併用して用いることができる。

（作用）先ず、本発明の要をなすカーボンブラックについて説
明する。

まず、このカーボンブラックはN₂SA値が130m²/g以上
であり、かつ次式、 ESRスペクトルにおける線幅で表わされる特性を有することを要するが、これは次の
ような理由に基づくものである。

すなわち、ESRスペクトル測定における線幅は、低温
短時間で焼成されたものほど小さくなるといわれてい
る。このようなカーボンブラックはポリマーとの濡れ性
に優れ、配合ゴム物性に高補強性と低発熱性の両立をも
たらす。しかし、かかるカーボンブラックは黒鉛化度が
低いために、カーボンブラック自身の補強性に欠点があ
る。本発明に係るカーボンブラックは、正にこれらの二
律背反性を克服し得るカーボンブラックであり、表面は
ポリマーとの濡れ性に優れ、一方N₂SA値が130m²/g以上
であるために補強性にも優れている。その満たすべき条
件が上記式で表わされる関係である。

また、N₂SA値が130m²/gより小さい場合、ESRで観測可
能なラジカルのメリットが現れにくく、カーボンブラッ
ク自身の補強性にも悪影響を与え、配合ゴムの補強性を
も低下させる原因となる。よってN₂SA値は130m²/g以上
であることが望ましい。

また、かかるカーボンブラックは₂₄M₄DBP吸油量（240
00Psiで４回圧縮した後のヂブチルフタレート吸着量）
が85ml/100g以上であるのが好ましい。これは、この値
が85ml/100gよりも小さい値のカーボンブラックを配合
したゴム組成物は、特に高シビアリティ領域における耐
摩耗性が劣るためである。

更に、上記カーボンブラックはN₂SA値（窒素吸着法比
表面積）（m²/g）とCTAB値との差が10m²/g以下であるの
が好ましい。この理由は、この値が10m²/gを超えるとカ
ーボンブラック表面の細孔が増し、配合ゴムの粘度が上
がり，分散不良による補強性の低下、ひいては耐摩耗性
が不十分となり好ましくないからである。

尚、本発明のゴム組成物にはゴム工業で通常使用され
る配合剤、例えば補強充填剤、加硫剤、加硫促進剤、加
硫促進助剤、老化防止剤等を適宜配合することができる
のは勿論のことである。

（実施例）以下、実施例および比較例により本発明をより具体的
に説明する。

先ず最初に、カーボンブラックの特性値の測定法およ
びゴム物性測定法について述べる。

（ア）カーボンブラックの特性値測定法 N₂SA値はASTM D 3037−84 B法に準拠した。

トルエン着色透過度はJIS Ｋ−6221−1982に準拠し
た。

CTAB値はASTM D3765−85に準拠した。

₂₄M₄DBP吸油量はASTM D3493−84に準拠した。

ESRスペクトルは電子スピン共鳴装置JES−RE 2X（日
本電子（株）製）を用い、以下の測定条件にて測定し
た。

測定温度 25℃ マイクロ波出力 1mW 中心磁場 331mT 磁場掃引幅 150mT（331±75mT）磁場掃引時間 12min 変調周波数 100KHz 変調磁場 2mT タイムコンスタント 1sec 尚、ESRスペクトルにおける線幅は、ESRスペクトルの
ピークとピークの差をΔＨとし（第１図参照）、このΔ
Ｈを線幅と定義した。

（イ）ゴム物性測定法ムーニー粘度は、JIS 6300−1974に準拠した。

耐摩耗性を表わす耐摩耗指数は、ランボーン試験機を
用いて摩耗損失量を測定し、次式によって算出した。

注）実施例１に関しては比較例１をコントロールとす
る。

実施例2,3,4に関しては比較例２をコントロールとす
る。

実施例５に関しては比較例３をコントロールとする。

実施例６に関しては比較例４をコントロールとする。

発熱性を表わすTanδ値は、岩本製作所（株）製の粘
弾性スペクトロメータを使用し、引張りの動歪１％、周
波数50Hz、25℃の条件で測定した。尚、試験片は厚さ約
2mm、幅5mmのスラブシートを用い、試料挟み間距離2cm
として初期荷重を100gとした。このTanδ（指数）の値
が低いほど、低発熱性である。

Tanδ（指数）は次式に従い算出した。

下記の第１表に示す配合系で、特性の異なるカーボン
ブラックを用いたゴム組成物をバンバリーミキサーで混
練りし、上記ムーニー粘度を測定した。また、その145
℃×30分加硫物の耐摩耗指数およびTanδ値（指数）を
測定評価した。その結果を下記の第２表に示す。

第２表の結果より、本発明の特性要件を満たすカーボ
ンブラックを使用したもの（実施例１〜６）は、その要
件を満たさないもの（比較例１〜４）に比べて、未加硫
物のムーニー粘度が小さく、このため加硫物の耐摩耗性
および低発熱性に優れていることが分かる。

（発明の効果）以上説明してきたように、特定の要件を満たすカーボ
ンブラックをジエン系ゴムに配合した本発明のゴム組成
物においては、これを補強剤として使用することによ
り、加工性の重要なファクターとなる未加硫物のムーニ
ー粘度を低く抑えられ、しかもこの加硫物の耐摩耗性お
よび低発熱性を大幅に向上することができる。このた
め、各種タイヤのトレッド用としては勿論のこと、コン
ベアベルトやホース等の各種ゴム製品に使用して、特に
その耐摩耗性および低発熱性の向上、ひいては製品の性
能向上に寄与することができる。また、上述の如く未加
硫物のムーニー粘度が小さく、加工作業性が良好である
ことから、製品製造上でのメリットが大である。

【図面の簡単な説明】

第１図はESRスペクトルを示す線図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−286727（ＪＰ，Ａ) 特開平２−272043（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−186746（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−156145（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−34072（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−26044（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C08L 7/00 - 21/02 C08K 3/04 C09C 1/48

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】天然ゴムおよび／またはジエン系合成ゴム
とカーボンブラックとを含むゴム組成物において、該カーボンブラックのN₂SA値（窒素吸着法比表面積）が
130m²/g以上であり、かつ次式、電子スピン共鳴スペクトルにおける線幅（式中、ＭはN₂SA値（窒素吸着法比表面積）で130m²/g
以上を示す）で表わされる特性（ただし、mT≧ｅ
^0.11T−7.56＋５（式中、Ｔはトルエン着色透過度（％）で100〜60を示
す）で表わされる特性領域を除く。）を有することを特
徴とするゴム組成物。
【請求項２】上記カーボンブラックの₂₄M₄DBP吸油量が8
5ml/100g以上である請求項１記載のゴム組成物。
【請求項３】上記カーボンブラックのN₂SA値（m²/g）−
CTAB値（m²/g）の値が10以下である請求項１または２記
載のゴム組成物。