JP3552822B2 - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタイヤトレッド用ゴム組成物に関し、更に詳しくは高いグリップ性能を維持しながら、耐ブロー性を向上させたタイヤのトレッド用として好適なゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タイヤトレッド用ゴム組成物においては、高いグリップ性能（路面把握力）と高耐摩耗性とを両立させるために、配合するカーボンブラックの小粒径化、高ストラクチャー化、及び凝集体分布のシャープ化が検討されてきており、例えば、特開平５−２２２２４６号公報や同６−９３１３６号公報などに種々の提案がなされている。しかしながら、これらの両性能が両立された際の新たな問題点としてトレッドゴムの耐ブロー性が充分でないという問題が生じてきた。耐ブロー性を向上させようとする場合、従来はｔａｎδを下げることで対応してきているが、ｔａｎδを下げようとしてカーボンブラックの粒子径を大きくすると、グリップ性能が低下するという問題が生じる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は前記した従来技術の問題点を改良して、高性能タイヤのトレッド用として、高いグリップ性能を維持したまま、高性能タイヤにおいて重要な性質である耐ブロー性を改良したタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明に従えば、少なくとも一種のジエン系ゴム１００重量部に対し、ＣＴＡＢが１５０〜２００ｍ² ／ｇ、２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が１０６〜１４０ml／１００ｇ、遠心沈降法による凝集体ストークス相当径Ｄｓｔとその凝集体分布の半値幅ΔＤｓｔとの比ΔＤｓｔ／Ｄｓｔが０．６５〜０．８５、９５０℃における揮発分が２重量％以下でＩＡ／ＣＴＡＢが１．１５より大きいカーボンブラック４０〜２００重量部を配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物が提供される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明者らは高いグリップ性能を維持しつつタイヤトレッドの耐ブロー性を改良すべく鋭意研究を進めた結果、タイヤトレッド用ゴム組成物に配合するカーボンブラックの揮発分及び表面活性度をコントロールすることにより高いグリップ性能と耐ブロー性とを両立させることができることを見出し、本発明をなすに至った。
【０００６】
本発明に従えば、先ず、配合するカーボンブラックの９５０℃において揮発分（ＶＭ）を２．０重量％以下にすることが本発明の目的を達成するのに肝要である。即ちカーボンブラックの揮発分を下げることにより耐ブロー性が向上する。ところでカーボンブラックの揮発分を下げるには、カーボンブラックの粒径を大きくするか、表面活性を低下させるかのいずれかの方法が考えられるが、カーボンブラックの粒径を大きくすると、ｔａｎδが低下し、グリップ力が低下して、所期の目的を達成し得ない。そこで本発明では、カーボンブラックの表面活性度を下げる（即ちＩＡ／ＣＴＡＢを大きくする）ことにより、カーボンブラックの粒径を維持したまま（即ち、ｔａｎδ及びグリップ力を維持したまま）、カーボンブラックの揮発分を下げることに成功し、耐ブロー性を向上させることができることを見出した。
【０００７】
前述の如く、本発明ではグリップ力を損うことなく、耐ブロー性を向上させるために、配合するカーボンブラックの揮発分（９５０℃における揮発分）及び表面活性度を下げる。カーボンブラックの表面活性度の指標としては、ＩＡ／ＣＴＡＢ値（ＩＡ／ＣＴＡＢ＞１．１５）を用いた。本発明で用いるカーボンブラックの９５０℃における揮発分が２．０重量％より大きいと耐ブロー性が低下する。従って揮発分は２．０重量％以下であることが必要である。好ましい揮発分は０．２〜１．６重量％である。一方、粒径を大きくすることでカーボンブラックの揮発分を抑えようとすると、前述の如く、ｔａｎδ（グリップ力）が低下するので好ましくない。従ってカーボンブラックの粒径としてはＣＴＡＢ値が１５０〜２００ｍ^２ ／ｇの範囲にあることが必要であり、好ましくは１６０〜２００ｍ^２ ／ｇである。更に本発明ではカーボンブラックの表面活性を低下させるために、前述の如く、カーボンブラックのＩＡ／ＣＴＡＢ比を１．１５より大きくすることが必要であり、好ましいＩＡ／ＣＴＡＢは１．２０〜１．４０である。
【０００８】
本発明において使用するカーボンブラックは前記した９５０℃における揮発分、ＣＴＡＢ及びＩＡ／ＣＴＡＢの特性の他に、２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が１０６〜１４０ｍｌ／１００ｇ、好ましくは１１０〜１３０ｍｌ／１００ｇで、ΔＤｓｔ／Ｄｓｔが０．６５〜０．８５、好ましくは０．６５〜０．７５であることが必要である。２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が少なすぎると耐久性（耐ブロー性、耐摩耗性）が低下するので好ましくなく、逆に多過ぎると混練性が著しく低下するので好ましくない。一方、ΔＤｓｔ／Ｄｓｔが小さすぎるとカーボンブラックの製造が困難であり、逆に多過ぎると耐摩耗性及びグリップ力が共に低下するので好ましくない。
【０００９】
本発明において使用するカーボンブラックの配合量は、ゴム用カーボンブラックの場合に通常採用される配合量で良く、例えば一般道路を走行する高性能タイヤのトレッド用ゴム組成物の場合には、ゴム成分１００重量部に対して、カーボンブラック４０〜９０重量部であり、競技用タイヤトレッド用ゴム組成物の場合ではゴム成分１００重量部に対して９０〜２００重量部使用される。
【００１０】
前記したカーボンブラックの諸特性は当業界で一般的に使用されているものであるが、その内容について以下に簡単に説明する。
１）ＣＴＡＢ：ゴムとの有効比表面積（ｍ^２ ／ｇ）を表し、この値が大きいほどゴムとカーボンブラックとの相互作用が良好になる。具体的にはＡＳＴＭ−Ｄ３７６５−８０の方法に準拠して測定した値である。
２）２４Ｍ４ＤＢＰ（ジフチルフタレート）吸油量：ＡＳＴＭ−Ｄ３４９３−９０の方法に準拠して測定した値であり、この値が大きいほど補強性の高いカーボンブラックとなる。
３）ΔＤｓｔ／Ｄｓｔ：Ｄｓｔは遠心沈降法による凝集体ストークス相当径分布における最大頻度のストークス相当径（ｎｍ）であって、ΔＤｓｔ／ＤｓｔはこのＤｓｔと遠心沈降法により測定される凝集体分布の半値幅ΔＤｓｔとの比である。なお、ここでいう遠心沈降法とは、ジョイス・レーブル社製ディスク・セントリフュージを使用して凝集体分布を測定する方法であって、これはストークス径の大きい粒子ほど速く拡散することを利用して、沈降粒子の大きさを求めるという方法である。
４）９５０℃における揮発分：ＪＩＳ Ｋ ６２２１の方法に準拠して測定した値である。
５）ＩＡ：ＪＩＳ Ｋ ６２２１のＡ法に準拠して測定した値である。
【００１１】
本発明のゴム組成物の主成分であるジエン系ゴムとしては、従来タイヤトレッド用として一般的に使用されている任意のジエン系ゴム及びそのブレンドを用いることができる。具体例としては、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、スチレン含量が３０重量％以上の高スチレン含量スチレン−ブタジエン共重合ゴム、ブタジエンゴム、合成イソプレンゴム、天然ゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴムなどをあげることができ、好ましくは高スチレン含量スチレン−ブタジエン共重合ゴムまたはそれと他のジエン系ゴムとのブレンドである。
【００１２】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には、前記した各成分に加えて、オイル、硫黄、加硫促進剤、老化防止剤、充填剤、可塑剤などのタイヤ用に一般に配合されている各種添加剤を本発明の目的を損なわない範囲で配合することができ、かかる配合物は一般的な方法で加硫してタイヤトレッドを製造することができる。
【００１３】
本発明に従ったゴム組成物は前記各成分を常法に従って例えば前記各成分をバンバリーミキサー、ロールなどの混練機を用いて混練することによって得ることができる。
【００１４】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことは言うまでもない。
【００１５】
実施例１〜４及び比較例１〜６
表Ｉに示す特性を有するカーボンブラックＮ１１０及びＡ〜Ｅを用いて表ＩＩ及び表ＩＩＩ 又は表ＩＶに示す配合でタイヤトレッドゴム組成物を調製した。
【００１６】
【表１】

【００１７】
表Ｉ脚注
表Ｉに示すカーボンブラックの特性は以下の方法で測定した。
１）ＣＴＡＢ（ｍ^２ ／ｇ）：ＡＳＴＭ−Ｄ３７６５−８０の方法に準拠
２）２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量（ｍｌ／１００ｇ）：ＡＳＴＭ−Ｄ３４９３−９０の方法に準拠
３）Ｄｓｔ（ｎｍ）及びΔＤｓｔ（ｎｍ）：乾燥カーボンブラック試料を少量の界面活性剤を含む２０容量％エタノール水溶液と混合してカーボンブラック濃度５ｍｇ／１００ｃｃ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（英国 ＪｏｉｃｅＬｏｅｂｌ 社製）を８０００ｒｐｍ の回転速度に設定し、スピン液（蒸留水）を１０ｍｌ加えたのち、０．５ｍｌのバッファー液（エタノール水溶液）を注入する。ついで試料液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凝集体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（ｎｍ）とする。また、最多頻度の１／２のときの凝集体分布値を半値幅（ΔＤｓｔ）とする。
４）９５０℃における揮発分（ＶＭ）（重量％）：ＪＩＳ Ｋ ６２２１の方法に準拠。
５）ＩＡ（ｍｌ／ｇ）：ＪＩＳ Ｋ ６２２１のＡ法に準拠。
【００１８】
【表２】

【００１９】
表ＩＩ及び表ＩＩＩ 又は表ＩＶに示す配合内容（重量部）でそれぞれの成分を配合し、加硫促進剤と硫黄を除く原料ゴム及び配合剤を１．７リットルのバンバリーミキサーで５分間混合した後、この混合物に加硫促進剤と硫黄とを８インチの試験用練りロール機で４分間混練し、ゴム組成物を得た。これらのゴム組成物を１６０℃で２０分間プレス加硫して、目的とする試験片を調製し、各種試験を行い、その物性を測定した。得られた加硫物の物性は表ＩＩＩ 及び表ＩＶに示す通りである。
【００２０】
【表３】

【００２１】
【表４】

【００２２】
表 ＩＩＩ 及び表 ＩＶ に示す各種試験の試験法
１）ｔａｎδ：岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用い、伸長変形歪率１０±２％、振動数、２０Ｈｚの条件で測定した。ｔａｎδは、グリップ力の尺度であり、ｔａｎδの値が大きい程、グリップ力は大きい。
２）ブローアウト時間：グッドリッチ式フレクソメータを用い、荷重２０ｋｇ、ストローク４．４ｍｍ、回転数１８００ｒｐｍ 、雰囲気温度１００℃の条件で評価を行い、比較例１又は比較例４を１００とする指数で表示した。数値が大である程、ブロー発生までの時間が長く、耐ブロー性に優れることを意味する。
【００２３】
表ＩＩＩ 及び表ＩＶの結果から明らかなように、９５０℃における揮発分が２％より大きいカーボンブラックＡ，ＩＡ／ＣＴＡＢ値が１．１５以下のカーボンブラックＡもしくはＣ、２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が１０６ｍｌ／１００ｇ未満のカーボンブラックＮ１１０もしくはＥ，ΔＤｓｔ／Ｄｓｔが０．８５超のカーボンブラックＮ１１０もしくはＥ、更にはＣＴＡＢ値が１５０ｍ^２ ／ｇ未満のカーボンブラックＮ１１０を用いた従来例及び比較例１〜６のゴム組成物では、６０℃におけるｔａｎδが低かったり、ブロー温度が低くてブローが発生したりして実用性に欠ける。これに対し、本発明に従った実施例１，２及び実施例３〜４の配合ではグリップ性能及び耐ブロー性の両立した所望のゴム組成物が得られる。なお、実施例１〜２及び比較例１〜３は高性能乗用車用配合であり、実施例３〜４及び比較例４〜６は競技用配合である。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に従えば、特に９５０℃での揮発分が２％以下で、かつ表面活性度の低いカーボンブラックを用いることにより、高グリップ性能と高い耐ブロー性を両立させたタイヤトレッドゴム組成物を得ることができる。

Claims (1)

1. 少なくとも一種のジエン系ゴム１００重量部に対し、ＣＴＡＢが１５０〜２００ｍ² ／ｇ、２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が１０６〜１４０ml／１００ｇ、遠心沈降法による凝集体ストークス相当径Ｄｓｔとその凝集体分布の半値幅ΔＤｓｔとの比ΔＤｓｔ／Ｄｓｔが０．６５〜０．８５、９５０℃における揮発分が２重量％以下でＩＡ／ＣＴＡＢが１．１５より大きいカーボンブラック４０〜２００重量部を配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物。