JP3410984B2 - ゴム組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、加工性、耐摩耗性
を低下させることなく、電気伝導性、低発熱性を維持し
たウェットグリップ性能に優れたゴム組成物に関する。 【０００２】 【従来の技術および発明が解決しようとする課題】近
年、自動車タイヤに要求される特性は、低燃費性の他、
操縦安定性、耐摩耗性、乗り心地など多岐にわたり、こ
れら性能を向上させるために種々の工夫がなされてい
る。これらの性能のうち、とくにタイヤのグリップ性能
と転がり抵抗特性は、いずれもゴムのヒステリシスロス
に関する特性である。一般に、ヒステリシスロスを大き
くするとグリップ力は高くなり、制動性能が向上する
が、転がり抵抗も大きくなり、燃費の増大をもたらす。
このように、グリップ性能と転がり抵抗特性とは相反す
る関係にあるため、両特性を同時に満足させるべく種々
のタイヤ用ゴム組成物が提案されている。 【０００３】たとえばタイヤ用ゴム組成物において、と
くにポリマー成分とカーボンブラックが両特性に大きく
影響することから、ポリマー成分として、スチレン−ブ
タジエン共重合体を用いる場合には、結合スチレンの含
有率、ブタジエン部分の１，２−結合含有率を適宜選択
して、転がり抵抗特性とグリップ性能との双方の向上を
図っている。 【０００４】一方、カーボンブラックについては、粒子
径を大きくしたり、配合量を少なくすると、耐カットチ
ッピング性能などが低下することから、カーボンブラッ
ク粒子表面の活性度を向上させたタイプのカーボンブラ
ックが開発され、効果をあげている。 【０００５】しかし、一般にグリップ性能を向上させる
と、グリップ性能と相反する性質である耐摩耗性が低下
してしまうという問題もある。 【０００６】前記問題に対して、近年、たとえばヨーロ
ッパ特許第５０１２２７号公報には、特殊なシリカと混
練り方法の工夫により、ウェット性能を向上させたタイ
ヤトレッド用ゴム組成物およびその製造方法が開示され
ており、特開平７−１４９９５０号公報、特開平８−５
９８９３号公報、特開平８−５９８９４号公報には、天
然ゴムやジエン系ゴムにカーボンブラックおよび（また
は）シリカと水酸化アルミニウムなどの無機充填剤を配
合してウェット性能を向上させたタイヤトレッド用ゴム
組成物、特開平９−２５５８１４号公報には、スチレン
成分含有量が３０〜４０重量％のゴムにカーボンブラッ
クと水酸化アルミニウムおよび（または）クレーを配合
してウェット性能を向上させたタイヤトレッド用ゴム組
成物、特開平１０−５９７１３号公報には、特定の中心
粒子径、ＢＥＴ比表面積および細孔径を有する水酸化ア
ルミニウムを補強剤に用いたタイヤトレッド用ゴム組成
物などが開示されている。しかしながら、前者の場合
は、シリカを大量に配合することによりゴムの加工性が
わるくなり、また、ゴムの電気伝導性が小さくなって静
電気発生の問題が生じる。また、後者の場合は、ウェッ
トスキッド性能が充分でないという問題がある。 【０００７】また、特開平１０−３１６８００号公報、
特許第２７８８２１２号公報、ＷＯ９６／３７５４７号
公報には、表面に固定されたシリカを有するカーボンブ
ラックを配合したゴム組成物が開示されており、従来の
シリカ充填剤を用いたものと比較して電気抵抗が小さい
ことが記載されているが、未だウェットスキッド性能の
点で充分ではない。 【０００８】これらの問題点を解決すべく、従来から種
々の提案がなされているが、加工性、耐摩耗性を低下さ
せることなく、また、電気伝導性、低発熱性を維持した
ウェットグリップ性能に優れたゴム組成物は、いまだに
存在しないのが現状である。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明は、前記諸問題を
改善し、加工性、耐摩耗性を低下させることなく、電気
伝導性、低発熱性、ウェットグリップ性能のバランスに
優れたゴム組成物を提供すべく鋭意検討した結果なされ
たものである。 【００１０】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１００重量部に対し、補強用充
填剤として、シリカが固定化されたカーボンブラックを
２０〜１００重量部および平均粒子径が０．１〜１０μ
ｍでＢＥＴ比表面積が２０ｍ ²／ｇ以上の水酸化アルミ
ニウムを５〜３０重量部配合したゴム組成物（請求項
１）に関する。 【００１１】 【発明の実施の形態】本発明のゴム組成物に使用される
ゴム成分は、天然ゴム（ＮＲ）および（または）ジエン
系合成ゴムである。前記ジエン系合成ゴムとしては、と
くに限定はないが、たとえばスチレン−ブタジエンゴム
（ＳＢＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、ポリイソプ
レンゴム（ＩＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム
（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニ
トリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）などがあげられる。
これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて
用いてもよい。 【００１２】つぎに、本発明のゴム組成物は、シリカが
固定化されたカーボンブラックおよび水酸化アルミニウ
ムを含んでいる。 【００１３】前記シリカが固定化されたカーボンブラッ
クとしては、たとえばシリカを表面に付着または沈積さ
せたカーボンブラック（以下、シリカ表面処理カーボン
ブラックという）、カーボンブラックとシリカとが１つ
の粒子内で３次元的に混ざりあい、シリカとカーボンブ
ラックとがいずれも粒子表面に露出しているもの（以
下、シリカ含有カーボンブラックという）などがあげら
れる。前記のような構造にすることにより、耐摩耗性、
電気伝導性などに優れるが、表面に存在する官能基の数
が少ないため、ゴム成分との化学的な親和力が低く、混
練りにて分散させにくいというシリカの欠点を改善する
ことができ、シリカとカーボンブラックの長所を効果的
に発揮させることができる。 【００１４】前記シリカ表面処理カーボンブラックは、
とくに限定されないが、たとえばオイルファーネス法な
どでカーボンブラックを製造したのち、ホワイトカーボ
ンを生成させる雰囲気中に投入し、カーボンブラック表
面にシリカを付着させることにより製造される。一例と
して、特開昭６３−６３７５５号公報に記載の方法をあ
げると、カーボンブラックを水中に分散させ、ｐＨを６
以上、好ましくは１０〜１１に調整し、温度を７０℃以
上、好ましくは８５〜９５℃に保ちながら、たとえばケ
イ酸ナトリウムを加水分解させ、カーボンブラック粒子
表面上に無定形シリカを付着または沈積させることによ
って製造することができる。このような方法で製造され
た場合、シリカは全量がカーボンブラック表面に物理的
もしくは化学的に結合しているとは限らないが、透過型
電子顕微鏡観察によれば、カーボンブラック上にシリカ
が存在することが確認されている。 【００１５】また、前記シリカ含有カーボンブラックも
とくに限定はないが、たとえば有機シロキサンを原料油
と同時に反応させて製造するなどの方法があげられ、有
機シロキサンを原料油と同時に反応させ、一段階で製造
する方法が好ましい。前記好ましい製造方法について
は、たとえばＷＯ ９６／３７５４７号公報に詳しく開
示されている。 【００１６】使用できるカーボンブラックの例として
は、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦなどがあげられるが、と
くに限定されるものではない。 【００１７】なお、前記シリカ含有カーボンブラック
は、カーボン部とシリカ部とがともに粒子表面に露出し
ているため、シリカ表面処理カーボンブラックにくら
べ、ゴム成分との親和性などの点で好ましい。シリカ含
有カーボンブラックの具体例をあげれば、たとえばキャ
ボット社製のＥＣＯＢＬＡＣＫ（ＣＲＸ２０００（商品
名））があげられる。 【００１８】前記シリカが固定化されたカーボンブラッ
クにおけるシリカの含有率としては、０．１〜３０重量
％、さらには０．３〜２０重量％が好ましい。前記含有
率が０．１重量％より少ないと、ウェット性能の改善効
果が小さくなる傾向があり、３０重量％より多いと、電
気伝導性と加工性がわるくなる傾向がある。 【００１９】前記固定化されたシリカを有するカーボン
ブラックの窒素吸着比表面積（以下、Ｎ₂ＳＡという）
は、７０〜３００ｍ²／ｇ、さらには１００〜２５０ｍ²
／ｇが好ましい。前記Ｎ₂ＳＡが７０ｍ²／ｇ未満になる
と、分散性改良効果や補強効果が小さくなる傾向があ
り、３００ｍ²／ｇをこえると、分散性がわるくなり、
発熱性が増大し、耐久性が低下する傾向がある。 【００２０】前記シリカが固定化されたカーボンブラッ
クの配合量は、前記ゴム成分１００重量部に対して、２
０〜１００重量部、好ましくは３０〜８０重量部であ
る。前記配合量が２０重量部未満になると、充分な電気
伝導性が得られず、１００重量部をこえると、それ以上
の耐摩耗性向上効果が小さい割に混練り作業性が低下す
るため好ましくない。 【００２１】前記水酸化アルミニウムは、他の特性を維
持しながら、さらにウェットスキッド性能を改善するた
めに用いられる成分である。 【００２２】前記水酸化アルミニウムの平均粒子径は、
ウェットスキッド性能と耐摩耗性とのバランスの点か
ら、０．１〜１０μｍ、好ましくは０．１〜５μｍであ
る。前記平均粒子径が０．１μｍより小さいと、グリッ
プ性能の向上が望めない割に混練り加工性が低下し、１
０μｍをこえると、耐摩耗性が低下するので好ましくな
い。 【００２３】前記水酸化アルミニウムのＢＥＴ比表面積
（以下、ＢＥＴという）は、グリップ性能改善効果と耐
摩耗性とのバランスの点から、２０ｍ²／ｇ以上、好ま
しくは３０〜５００ｍ²／ｇ、さらに好ましくは５０〜
３５０ｍ²／ｇ、とくに好ましくは７０〜３５０ｍ²／ｇ
である。前記ＢＥＴが２０ｍ²／ｇ未満になると、グリ
ップ性能改善効果が小さくなり、耐摩耗性が低下し、５
００ｍ²／ｇをこえると、分散性が低下する傾向があ
る。 【００２４】前記水酸化アルミニウムの配合量は、前記
ゴム成分１００重量部に対して、５〜３０重量部、好ま
しくは１０〜２５重量部である。前記配合量が５部未満
になると、ウェットグリップ性能に対する改善効果が小
さく、３０重量部をこえると、耐摩耗性がわるくなるた
め好ましくない。 【００２５】なお、本発明のゴム組成物には、前記以外
にもゴム工業で通常使用されているシリカ、シランカッ
プリング剤、硫黄などの加硫剤、各種加硫促進剤、各種
軟化剤、各種老化防止剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、酸
化防止剤、オゾン劣化防止剤などの添加剤を配合するこ
とができる。 【００２６】 【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明するが、これらは本発明を限定するものではない。 【００２７】（原料） ジエン系合成ゴム ＳＢＲ１５０２：ジェイエスアール（株）製のＳＢＲ１
５０２（商品名）（スチレン−ブタジエン共重合体） ＮＩＰＯＬ９５２０：日本ゼオン（株）製のＮＩＰＯＬ
９５２０（商品名）（スチレン−ブタジエン共重合体、
油展量：３７．５ｐｈｒ）シリカが固定化されたカーボ
ンブラック ＣＲＸ２０００：昭和キャボット社製のＣＲＸ２０００
（商品名）（Ｎ₂ＳＡ：１５４．３ｍ²／ｇ、ＤＢＰ吸油
量：１１３ｍｌ／１００ｇ、ヨウ素吸着表面積：１２２
ｇ／ｋｇ、シリカ含有率：４．７重量％） 水酸化アルミニウム 水酸化アルミニウムＡ：昭和電工（株）製のハイジライ
トＨ−４３（平均粒子径：０．６μｍ、ＢＥＴ：６．５
ｍ²／ｇ） 水酸化アルミニウムＢ：住友化学工業（株）製のＵＦ−
ＡＴＨ２５０（平均粒子径：２．５μｍ、ＢＥＴ：２５
０ｍ²／ｇ） 水酸化アルミニウムＣ：特開平１０−５９７１３号公報
に記載の合成方法により合成したもの（平均粒子径：２
μｍ、ＢＥＴ：６０ｍ²／ｇ） シリカ：デグッサ社製のＵｌｔｒａｓｉｌ ＶＮ３（Ｎ
₂ＳＡ：２１０ｍ²／ｇ） カーボンブラック：昭和キャボット社製のショウブラッ
クＮ２２０（Ｎ₂ＳＡ：１２５ｍ²／ｇ） シランカップリング剤：デグッサ社製のＳｉ６９（ビス
（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィ
ド） アロマオイル：（株）ジャパンエナジー社製のＪＯＭＯ
プロセスＸ１４０ 特殊ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノック
Ｎ 老化防止剤：大内新興化学工業（株）製のノクラック６
Ｃ（Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ′−フェニル
−ｐ−フェニレンジアミン） ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸 酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号 硫黄：鶴見化学（株）製の粉末硫黄 加硫促進剤Ａ：大内新興化学工業（株）製のノクセラー
ＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルス
ルフェンアミド） 加硫促進剤Ｂ：大内新興化学工業（株）製のノクセラー
Ｄ（Ｎ，Ｎ′−ジフェニル・グアニジン） 【００２８】（加工性）ＪＩＳ Ｋ６３００に定められ
たムーニー粘度の測定法にしたがい、１３０℃で所定の
ゴム組成物のムーニー粘度ＭＬ（１＋４）を測定し、指
数表示した。数値が大きいほど、ムーニー粘度が低く、
加工性に優れていることを示す。 【００２９】（耐摩耗性）所定のゴム組成物を１７０℃
で２０分間プレス加硫して得られた加硫ゴムを用い、ラ
ンボーン摩耗試験機を用いて、温度２０℃、スリップ率
２０％、試験時間５分間の測定条件で摩耗量を測定し、
各配合の容積損失を計算し、比較例１の損失量を１００
として、次式で指数表示した。数値が大きいほど、耐摩
耗性が優れることを示す。 【００３０】摩耗指数＝（比較例１の損失量／各配合の
損失量）×１００ 【００３１】（転がり抵抗指数）所定のゴム組成物を１
７０℃で２０分間プレス加硫して得られた加硫ゴムを用
い、粘弾性スペクトロメーターＶＥＳ（岩本製作所製）
を用いて、温度７０℃、初期歪み１０％、動歪み２％の
測定条件で各配合のｔａｎδを測定し、比較例１のｔａ
ｎδを１００として、次式で指数表示した。数値が大き
いほど、転がり抵抗特性に優れることを示す。 【００３２】転がり抵抗指数＝（比較例１のｔａｎδ／
各配合のｔａｎδ）×１００ 【００３３】（ウェットスキッド指数）所定のゴム組成
物をトレッドに適用して１７０℃で２０分間加硫して得
られたタイヤサイズが１８５／６５Ｒ１４のタイヤ、国
産ＦＦ車（排気量１８００ｃｃ）を用い、時速６４ｋｍ
／ｈの条件でＡＢＳ制御したときのアスファルトウェッ
ト路面での制動距離を測定し、指数で表示した。数値が
大きいほど、ウェットスキッド性能に優れることを示
す。 【００３４】（体積固有抵抗）所定のゴム組成物を１７
０℃で２０分間加硫して得られたゴムシートをロール軸
に平行な方向に切り取り、所定の電極を備えたゴム試験
片を作成し、該試験片を２３±２℃で４８時間保持した
のち、電極間の抵抗値Ｒを同温度で測定し、体積固有抵
抗Ｒｖ（Ｒｖ＝（ａ×ｂ×Ｒ）／Ｌ）を算出した。ここ
で、ａ、ｂはそれぞれゴム試験片の厚み、ゴム試験片の
幅を表わし、Ｌは測定電極間の距離を表わす。 【００３５】実施例１〜３および比較例１〜９ 表１に記載の原料を表１に記載の組成になるように配合
し、バンバリーミキサーにて常法にしたがって混練り
し、各種ゴム組成物を得て各評価に供した。結果を表１
に示す。 【００３６】 【表１】 【００３７】表１の結果から、シリカが固定化されたカ
ーボンブラックのみを用いた比較例３は、通常のカーボ
ンブラックを用いた比較例１に比べて転がり抵抗特性や
ウェットスキッド特性がある程度向上していることがわ
かる。しかし、所定の水酸化アルミニウムをシリカが固
定化されたカーボンブラックと併用した実施例１〜３で
は、転がり抵抗特性やウェットスキッド特性が、さらに
向上していることがわかる。 【００３８】 【発明の効果】本発明によれば、加工性、耐摩耗性を低
下させることなく、電気伝導性、低発熱性を維持したウ
ェットグリップ性能に優れたゴム組成物を得ることがで
きる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−255814（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−60846（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−46047（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−118780（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08L 7/00 C08L 9/00 C08K 3/04 C08K 3/22

Claims (1)

1. (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１００重量部に対し、補強用充填剤として、シリカ
   が固定化されたカーボンブラックを２０〜１００重量部
   および平均粒子径が０．１〜１０μｍでＢＥＴ比表面積
   が２０ｍ²／ｇ以上の水酸化アルミニウムを５〜３０重
   量部配合したゴム組成物。