JP3152445B2 - ゴム組成物 - Google Patents

ゴム組成物

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JP3152445B2 JP05406691A JP5406691A JP3152445B2 JP 3152445 B2 JP3152445 B2 JP 3152445B2 JP 05406691 A JP05406691 A JP 05406691A JP 5406691 A JP5406691 A JP 5406691A JP 3152445 B2 JP3152445 B2 JP 3152445B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、タイヤトレッド部材に
用いて好適なゴム組成物、とくに苛酷な条件で使用され
る大型タイヤトレッド用として優れた耐摩耗性を示すゴ
ム組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】トラック、バス等の大型タイヤにとっ
て、摩耗寿命の改善は最も重要な要求性能の1つであ
る。従来、この要求に対するトレッド用ゴム面からの改
善策として、カーボンブラックの配合量を増加する、天
然ゴムにブタジエンゴムをブレンド使用する、プロセス
オイルなどの軟化剤の添加を抑える等の手段が採られて
いる。
【0003】例えば、この種のゴム組成物としては、ゴ
ム成分がトランス-1,4- 結合含有率が50〜80%のブタジ
エンゴムと天然ゴムが重量比で5/95〜70/30 の割合から
なり且つ充填するカーボンブラックのN2 SAが120m2/
g 以上のトレッド用に好適な耐摩耗性と耐カット性を備
えるトラックバス用タイヤ (特開平1−182332号公報)
、ブタジエンゴム15〜70重量部と天然ゴムおよび/ま
たはイソプレンゴム30〜85重量部とからなるゴム成分10
0 重量部に対し、セシルトリメチルアンモニウムブロマ
イド(CTAB)吸着比表面積 140〜150m2/g およびDBP吸
油量 130〜150ml/100gのカーボンブラック30〜75重量部
を配合した大型タイヤトレッド用ゴム組成物 (特開平2
−185543号公報) などが提案されている。
【0004】しかしながら、従来技術で採られてきた耐
摩耗性の改善策は必ずしも要求目的に対して十分とは言
えない。すなわち、ゴム中のカーボンブラック配合量を
増大させると、適正配合範囲の上限までは耐摩耗性を向
上させることが可能となるがそれ以上の配合は逆に耐摩
耗性を後退させるほか、耐発熱性の低下やコンパウンド
の著しい粘度上昇による加工性の悪化を招く。また、ブ
タジエンゴムの添加量増加でも耐摩耗性の向上は認めら
れるものの改善効果が不十分であり、軟化剤の添加抑制
により耐摩耗性を向上させようとする場合には同時にコ
ンパウンドの粘度上昇に伴う加工性の低下を惹起する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ゴム成分と
配合カーボンブラック特性との関係について鋭意研究を
重ねたところ、天然ゴムおよび/またはポリイソプレン
ゴムにポリブタジエンゴムをブレンドしたゴム成分に対
しては、従来知られている高ストラクチャー化に加えて
アグリゲートのストークスモード径を相対的に大きくし
たカーボンブラックの配合が特に苛酷な使用条件におけ
る耐摩耗性を優位に向上させ得ることを実証して開発に
至ったものである。
【0006】したがって、本発明の目的は大型タイヤト
レッド用として優れた耐摩耗性を発揮するゴム組成物を
提供するところにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明によるゴム組成物は、天然ゴムおよび/また
はポリイソプレンゴム40〜80重量部とポリブタジエンゴ
ム20〜60重量部からなるゴム成分 100重量部に、下記の
選択的特性を有するカーボンブラックを30〜70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。 (1) 100 ≦ N2 SA ≦ 160 (2) 100 ≦ 24M4DBP ≦ 120 (3) Dst ≧ 0.2×24M4DBP− 0.6×N2 SA+137 但し、N2 SAは窒素吸着比表面積(m2/g)、24M4DBP
は圧縮DBP吸油量(ml/100g) 、Dstは遠心沈降法によ
る凝集体ストークス径分布における最大頻度のストーク
スモード径(nm)を指すものとする。
【0008】上記構成によるカーボンブラックの各特性
は、以下の測定方法によって得られる値が用いられる。 N2 SA ASTM D3037−88 “Standard Test Method for C
arbon Black-SurfaceArea by Nitrogen Absorption ”M
ethodBによる。 24M4DBP ASTM D3493−85a “Standard Test Method for C
arbon Black-DibutylPhthalate Absorption Number of
Compressed Sample”による。 Dst 乾燥カーボンブラックを少量の界面活性剤を含む20%エ
タノール水溶液と混合してカーボンブラック濃度50mg/l
の分散液を作製し、これを超音波で十分に分散させて試
料とする。ディスクセントリフュージ装置(DCF)を8000r
pm の回転速度に設定し、スピン液(2%グリセリン水溶
液) を10ml加えたのち、1mlのバッファー液 (エタノー
ル水溶液) を注入する。ついで、試料0.5ml を注射器で
加えて遠心沈降を開始し、同時に記録計を作動させて光
学的にカーボンブラックアグリゲートにおけるストーク
ス相当径の分布曲線を作成する。得られた分布曲線にお
ける最大頻度のストークス相当径をDstモード径とす
る。
【0009】本発明におけるゴム成分は、天然ゴム、ポ
リイソプレンもしくはこれらの混合ゴム40〜80重量部に
ポリブタジエンゴム20〜60重量部を配合した組成のもの
を使用する。ポリブタジエンゴムはゴム成分の耐摩耗性
を向上させるために添加するが、その配合量が20重量部
未満では耐摩耗性の向上効果が不足し、60重量部を越え
ると外観が悪くなる。
【0010】一方、本発明で特定したカーボンブラック
特性項目のうち、N2 SAが100m2/g 未満では特に苛酷
度が低い条件での耐摩耗性が低下し、160m2/g を越える
と未加硫ゴムの粘度が高くなり過ぎて加工性が減退す
る。24M4DBPが100ml/100gを下廻ると特に苛酷度が高
い条件での耐摩耗性が不足し、120ml/100gを上廻る場合
にはゴムに対する分散性が低下して加工性を損ねる。ま
た、Dstモード径が〔 0.2×24M4DBP− 0.6×N2
A+137 〕以上の要件を満たさないとカーボンブラック
アグリゲートが相対的に小さくなり過ぎてゴムへの分散
が悪くなり、十分な耐摩耗性を付与することができなく
なる。したがって、これらのゴム成分ならびにカーボン
ブラック特性に関する全要件を満足する場合に大型タイ
ヤのトレッド部材に好適な耐摩耗性をもつゴム組成物と
なる。
【0011】上記の特性を備えるカーボンブラックは、
炉頭部に接線方向の空気供給口と炉軸方向に装着された
燃焼バーナーを有する燃焼室と、同軸的に第1段狭径反
応室、第2段狭径反応室および広径反応室とをを連設し
た構造のオイルファーネス炉を用い、原料油を前記第1
段狭径反応室と第2段狭径反応室に分割して導入するプ
ロセスにおいて燃焼条件、原料油の供給条件等を制御す
るとによって製造することができる。
【0012】天然ゴムおよび/またはポリイソプレンゴ
ムとポリブタジエンゴムからなるゴム成分と上記のカー
ボンブラックは、常法に従って配合し加硫剤、加硫促進
剤、老化防止剤、加硫助剤、軟化剤、可塑剤等の必要成
分とともに混練する。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30〜70重量部の範囲に設定す
る。この配合比率が30重量部未満では十分な補強性能が
得られず、70重量部を越すと分散が悪くなる。
【0013】
【作用】本発明で対象とする天然ゴムおよび/またはポ
リイソプレンゴムとポリブタジエンゴムからなるゴム成
分にカーボンブラックを配合する際に問題となるのは、
各ゴム相へのカーボンブラックの分配と各ゴム相でのカ
ーボンブラックの分散化である。各ゴム相におけるカー
ボンブラックの分配に偏りがあったり、分散が不十分で
ある場合には良好な耐摩耗性が得られ難い。
【0014】しかし、本発明で特定した高ストラクチャ
ーでアグリゲートのストークスモード径が相対的に大き
いカーボンブラックは、ゴム成分との混練過程でより大
きな剪断力を受けるため各ゴム相に均等に分配され且つ
均一に分散する。この作用を介して優れた耐摩耗性が付
与される。特に耐摩耗性の向上は高ストラクチャー特性
のカーボンブラック配合時において効果が大きく、高入
力使用条件で実用性の高い耐摩耗性能が発揮される。
【0015】
【実施例】炉頭部に接線方向空気供給口と炉軸方向に装
着された燃焼バーナーを備える燃焼室(直径900mm 、長
さ1000mm) を設け、該燃焼室と同軸的に連結する第1段
狭径反応室(直径200mm 、長さ600mm)、第2段狭径反応
室(直径160mm 、長さ600mm)および引き続く広径反応室
(直径400mm)とから構成され、第1段反応室に第1原料
油噴霧ノズル、第2段反応室に第2原料油噴霧ノズルを
各設定したオイルファーネス炉を用い、発生条件を変え
て4種類のカーボンブラックを製造した。原料油として
は、比重(15/4 ℃)1.073、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 ℃)16.1 、残炭分 5.4%、引火点9
6℃の炭化水素油を用いた。表1に発生条件、表2に得
られたカーボンブラックの特性を種別符号(A〜D)に
対応させて表示した。なお、表2の種別符号F,Hは高
ストラクチャーでありながら本発明の選択的特性要件を
外れる市販のカーボンブラックである。
【0016】
【0017】
【0018】実施例1〜4、比較例1〜5 表2に示した各カーボンブラック(CB)を用いて天然
ゴム(NR)とポリブタジエンゴム(BR)からなるゴ
ム成分と配合し、配合物を145 ℃の温度で50分間加硫し
てゴム組成物を作製した。得られた各ゴム組成物につき
ランボーン摩耗試験およびピコ摩耗試験をおこない、そ
の結果をゴム配合割合と対比させて表3に示した。
【0019】なお、摩耗試験の測定は下記によりおこな
い、測定値を比較例1の摩耗量を 100とした場合の指数
〔(比較例1摩耗量)/(試料摩耗量)×100 〕として
示した。 ランボーン摩耗試験 低苛酷度使用条件での耐摩耗性はランボーン摩耗試験機
〔(株)岩本製作所製〕を用い、次の条件で測定した。 試験片:厚さ 10mm 、外径 44mm エメリーホイール:GCタイプ、粒度80、硬度 H 添加カーボランダム粉:粒度80メッシュ、添加量 約9
g/min. エメリーホイール面と試験片の相対スリップ率:24% 試験片回転数:535rpm 試験荷重:4kg ピコ摩耗試験 高苛酷度使用条件での耐摩耗性はピコ摩耗試験機を用
い、ASTMD2228に準拠して測定した。
【0020】
【0021】表3の結果から、本発明の要件を満たす実
施例1〜4はいずれも耐摩耗性が向上しており、特に比
較例と比べて高苛酷度使用条件で耐摩耗性の明らかな増
大が認められる。
【0022】実施例5〜8、比較例6〜9 天然ゴム(NR)、ポリブタジエンゴム(BR)および
カーボンブラック(CB)の配合比率を表4のようにし
てゴム組成物を作製した。その他の配合成分、加硫条件
は全て表3と同一とした。得られたゴム組成物の耐摩耗
指数を配合条件と対比させて表4に示した。
【0023】
【0024】表4の耐摩耗データは、表3と同傾向の結
果を示している。なお、ゴム成分としてポリイソプレン
ゴムとポリブタジエンゴムの組成、または天然ゴムとポ
リイソプレンゴムにポリブタジエンゴムを配合した組成
のものを用いた場合も、同様な結果が得られた。
【0025】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば特に苛酷
度の高い使用条件で優れた耐摩耗性能を示すゴム組成物
を提供することができる。したがって、苛酷な走行環境
で使用されるトラック、バス等の大型タイヤ用トレッド
ゴムとして極めて有用である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 天然ゴムおよび/またはポリイソプレン
    ゴム40〜80重量部とポリブタジエンゴム20〜60重量部か
    らなるゴム成分 100重量部に、下記の選択的特性を有す
    るカーボンブラックを30〜70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。 (1) 100 ≦ N2 SA ≦ 160 (2) 100 ≦ 24M4DBP ≦ 120 (3) Dst ≧ 0.2×24M4DBP− 0.6×N2 SA+137 但し、N2 SAは窒素吸着比表面積(m2/g)、24M4DBP
    は圧縮DBP吸油量(ml/100g) 、Dstは遠心沈降法によ
    る凝集体ストークス径分布における最大頻度のストーク
    スモード径(nm)を指す。
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