JP3946146B2 - タイヤ用ゴム組成物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタイヤ用ゴム組成物に関し、更に詳しくは生産性や導電性の問題を生ずることなく空気入りタイヤのウエット性能を改良することができるタイヤ用ゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤ用ゴム組成物として、空気入りタイヤのウエット性能と低燃費性を両立させるためにシリカを配合した技術が知られている（例えば非特許文献１参照）。シリカがこのような特性を発現する理由としては、シリカ配合ゴムが低ひずみ域で弾性率が低いことが挙げられる。しかし、シリカを配合すると加硫速度が遅くなることや、電気抵抗が大きくなるために多量に配合できないという問題がある。
【０００３】
【非特許文献１】
土井昭政：日ゴム協誌Vol. 71, p. 588（1998）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は前記したシリカ配合における従来技術の問題点を改良して生産性や導電性を悪化させることなくタイヤのウエット性能を改良することができるタイヤ用ゴム組成物を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に従えば、ジエン系ゴム１００重量部及び粒子径が１５〜４０nm、窒素吸着比表面積Ｎ2 ＳＡが６０〜２００ｍ2 ／ｇ、ジブチルフタレート吸油量ＤＢＰＡが３０〜８０ ml/100g で且つpHが１〜５又は８．５〜１３であるカーボンブラック５〜１２０重量部を含んでなるタイヤ用ゴム組成物が提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明においてゴム組成物に配合するジエン系ゴムとしては、例えばタイヤ用原料ゴムとして使用することができる任意のジエン系ゴムを含み、かかる代表的なジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、各種ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、各種スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）などをあげることができる。これは単独又は任意のブレンドとして使用することができる。
【０００７】
本発明のタイヤ用ゴム組成物には、粒子径が１５〜４０nm、好ましくは１８〜３５nm、窒素吸着比表面積Ｎ2 ＳＡが６０〜２００ｍ 2 ／ｇ、好ましくは７０〜１８０ｍ2 ／ｇで、かつpHが１〜５又は８．５〜１３、好ましくは２〜４．５又は９〜１２のカーボンブラック５〜１２０重量部を、好ましくは８〜１１０重量部を配合する。なお、本発明において使用するカーボンブラックは上記要件に加えてジブチルフタレート吸油量ＤＢＰＡが３０〜８０ml/100g であるのが好ましい。
【０００８】
本発明において使用するカーボンブラックの粒子径はＡＳＴＭＤ３８４９に準拠して測定し、この値が小さ過ぎるとカーボンブラックのゴムへの分散性が悪化するため好ましくなく、逆に大き過ぎるとカーボンブラックの補強性が不十分となるので好ましくない。
【０００９】
Ｎ2 ＳＡ（ｍ2 ／ｇ）はカーボンブラックの比表面積を示すカーボンブラック粒子径を代表する値で、ＪＩＳ−Ｋ６２１７にて測定する。本発明において使用するカーボンブラックのＮ2 ＳＡの値が低過ぎるとカーボンブラックの補強性が不十分となるので好ましくなく、逆に高過ぎるとカーボンブラックのゴムへの分散性が悪化するので好ましくない。
【００１０】
本発明において使用するカーボンブラックは前述の如く、pHが１〜５又は８．５〜１３であることが必要である。この値がこれらの範囲内のものは例えばpH約６〜８の通常のゴム用ファーネスブラックの領域のものと表面活性が異なるため、タイトなバウンドラバーを形成せず、つよく拘束されたゴム分子が少ないために、シリカ同様に低ひずみ域の弾性率が低くなり、結果としてタイヤのウェット性能を向上させることができる。
【００１１】
本発明において使用するカーボンブラックはＤＢＰＡが３０〜８０ ml/100g 、好ましくは３５〜７５ ml/100g である。かかる範囲のＤＢＰＡの使用により摩擦力がより一層高められるので好ましい。なお、生産性の問題のない範囲でシリカをカーボンブラックと併用することもできる。
【００１２】
本発明に係るゴム組成物には、前記した必須成分に加えて、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑化剤などのタイヤ用に一般的に配合されている各種添加剤を配合することができ、かかる配合物は一般的な方法で混練して組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量も本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。
【００１３】
【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いうまでもない。
【００１４】
実施例１〜４及び比較例１〜６
サンプル調製
表Ｉに示す配合（重量部）に従って、１．７リットルの密閉式バンバリーミキサーを用いて、硫黄及び加硫促進剤を除く、ゴム及びカーボンブラック等の配合剤を５分間混合してマスターバッチを得た後、オープンロールにて、加硫促進剤及び硫黄を混合してゴム組成物を得た。得られたゴム組成物を１５×１５×０．２cmの金型で１６０℃の温度で３０分間加硫し、加硫ゴムシートを得た。
【００１５】
次にレオメータ試験及び得られた加硫ゴムシートの粘弾性を測定し、その結果も表Ｉに示した。
【００１６】
【表１】
【００１７】
表Ｉ脚注
ＮＩＰＯＬ９５２８Ｒ：日本ゼオン（株）製スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（３７．５phr 油展，Ｔｇ＝−３５℃）
Ｎｉｐｓｉｌ ＡＱ：日本シリカ工業製湿式シリカ
Ｓｉ−６９：デグッサ製シランカップリング剤
ダイアブラック Ｎ２３４：三菱化学製カーボンブラック
＃４４：三菱化学製カーボンブラック
＃３３：三菱化学製カーボンブラック
ＭＡｌｌ：三菱化学製カーボンブラック
＃７４００ＳＢ：東海カーボン製カーボンブラック
Ｒａｖｅｍ１０３５：コロンビヤンカーボン製カーボンブラック
Ｂｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ Ｌ：キャボット製カーボンブラック
＃９５０：三菱化学製カーボンブラック
ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ ６ＰＰＤ：ＦＬＥＸＳＹＳ 製 老化防止剤
酸化亜鉛３種：正同化学工業（株）製
ステアリン酸：日本油脂（株）製
アロマオイル：富士興産（株）製
ＳＡＮＴＯＣＵＲＥ ＮＳ：ＦＬＥＸＳＹＳ 製 加硫促進剤
硫黄：（株）鶴見化学工業（製）
【００１８】
評価試験方法
１）粘弾性試験（ｔａｎδ／Ｅ’）
東洋精機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０℃で測定し、比較例１の値を１００として指数表示した。この値が大きい程タイヤウェット性能に優れていることを示す。
２）レオメータ試験（Ｔ９５）
ＪＩＳ Ｋ６３００に基づき１６０℃にて９５％加硫度に達する時間を測定した。この時間が短い程生産性に優れていることを示す。
【００１９】
実施例５〜８及び比較例１〜６
表ＩＩに示す配合（重量部）に従って、実施例１〜４と同様にしてサンプルを調製し、評価を行なった。結果を表ＩＩに示す。なお、比較例１〜６は表Ｉのものと同じである。
【００２０】
【表２】
【００２１】
表ＩＩ脚注
ＮＩＰＯＬ９５２８Ｒ：日本ゼオン（株）製スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（３７．５phr 油展，Ｔｇ＝−３５℃）
Ｎｉｐｓｉｌ ＡＱ：日本シリカ工業製湿式シリカ
Ｓｉ−６９：デグッサ製シランカップリング剤
ダイアブラック Ｎ２３４：三菱化学製カーボンブラック
＃４４：三菱化学製カーボンブラック
＃３３：三菱化学製カーボンブラック
Ｐｒｉｎｔｅｘ３００：デグッサ製カーボンブラック
＃７４００ＳＢ：東海カーボン製カーボンブラック
Ｒａｖｅｍ １０００：コロンビアンカーボン製カーボンブラック
ＲＥＡＧＡＬ６６０：キャボット製カーボンブラック
＃９５０：三菱化学製カーボンブラック
ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ ６ＰＰＤ：ＦＬＥＸＳＹＳ 製 老化防止剤
酸化亜鉛３種：正同化学工業（株）製
ステアリン酸：日本油脂（株）製
アロマオイル：富士興産（株）製
ＳＡＮＴＯＣＵＲＥ ＮＳ：ＦＬＥＸＳＹＳ 製 加硫促進剤
硫黄：（株）鶴見化学工業製
【００２２】
【発明の効果】
本発明で使用するカーボンブラックは、pHが１〜５又は８．５〜１３と、通常のゴム用ファーネスブラック（pH：約６〜８）と表面活性が異なるため、タイトなバウンドラバーを形成せず、つよく拘束されたゴム分子が少ないために、シリカ同様に低ひずみ域の弾性率が低くなる。粒子径が１５nm未満ではゴムへの分散性が悪化するために好ましくなく、粒子径が４０nmを超えると補強性が不十分である。また、ストラクチャーが小さいとフィラーがゴム中でネットワークを形成しにくいために、さらに低ひずみ域の弾性率が低下する。その結果、本発明のタイヤ用ゴム組成物は、N. Amino, Y. Uchiyama : Tire science and Technol, Vol. 28, p. 178（2000）に記載されているようにウエット摩擦力と相関の高い０℃の ｔａｎδ／E’が向上し、シリカと同等以上のウエット摩擦力を発揮する。さらに、本発明によればシリカのような導電性を悪化させるという問題がなく、加硫速度も速いので、生産性が大幅に向上するという利点がある。
【発明の属する技術分野】
本発明はタイヤ用ゴム組成物に関し、更に詳しくは生産性や導電性の問題を生ずることなく空気入りタイヤのウエット性能を改良することができるタイヤ用ゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤ用ゴム組成物として、空気入りタイヤのウエット性能と低燃費性を両立させるためにシリカを配合した技術が知られている（例えば非特許文献１参照）。シリカがこのような特性を発現する理由としては、シリカ配合ゴムが低ひずみ域で弾性率が低いことが挙げられる。しかし、シリカを配合すると加硫速度が遅くなることや、電気抵抗が大きくなるために多量に配合できないという問題がある。
【０００３】
【非特許文献１】
土井昭政：日ゴム協誌Vol. 71, p. 588（1998）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は前記したシリカ配合における従来技術の問題点を改良して生産性や導電性を悪化させることなくタイヤのウエット性能を改良することができるタイヤ用ゴム組成物を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に従えば、ジエン系ゴム１００重量部及び粒子径が１５〜４０nm、窒素吸着比表面積Ｎ2 ＳＡが６０〜２００ｍ2 ／ｇ、ジブチルフタレート吸油量ＤＢＰＡが３０〜８０ ml/100g で且つpHが１〜５又は８．５〜１３であるカーボンブラック５〜１２０重量部を含んでなるタイヤ用ゴム組成物が提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明においてゴム組成物に配合するジエン系ゴムとしては、例えばタイヤ用原料ゴムとして使用することができる任意のジエン系ゴムを含み、かかる代表的なジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、各種ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、各種スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）などをあげることができる。これは単独又は任意のブレンドとして使用することができる。
【０００７】
本発明のタイヤ用ゴム組成物には、粒子径が１５〜４０nm、好ましくは１８〜３５nm、窒素吸着比表面積Ｎ2 ＳＡが６０〜２００ｍ 2 ／ｇ、好ましくは７０〜１８０ｍ2 ／ｇで、かつpHが１〜５又は８．５〜１３、好ましくは２〜４．５又は９〜１２のカーボンブラック５〜１２０重量部を、好ましくは８〜１１０重量部を配合する。なお、本発明において使用するカーボンブラックは上記要件に加えてジブチルフタレート吸油量ＤＢＰＡが３０〜８０ml/100g であるのが好ましい。
【０００８】
本発明において使用するカーボンブラックの粒子径はＡＳＴＭＤ３８４９に準拠して測定し、この値が小さ過ぎるとカーボンブラックのゴムへの分散性が悪化するため好ましくなく、逆に大き過ぎるとカーボンブラックの補強性が不十分となるので好ましくない。
【０００９】
Ｎ2 ＳＡ（ｍ2 ／ｇ）はカーボンブラックの比表面積を示すカーボンブラック粒子径を代表する値で、ＪＩＳ−Ｋ６２１７にて測定する。本発明において使用するカーボンブラックのＮ2 ＳＡの値が低過ぎるとカーボンブラックの補強性が不十分となるので好ましくなく、逆に高過ぎるとカーボンブラックのゴムへの分散性が悪化するので好ましくない。
【００１０】
本発明において使用するカーボンブラックは前述の如く、pHが１〜５又は８．５〜１３であることが必要である。この値がこれらの範囲内のものは例えばpH約６〜８の通常のゴム用ファーネスブラックの領域のものと表面活性が異なるため、タイトなバウンドラバーを形成せず、つよく拘束されたゴム分子が少ないために、シリカ同様に低ひずみ域の弾性率が低くなり、結果としてタイヤのウェット性能を向上させることができる。
【００１１】
本発明において使用するカーボンブラックはＤＢＰＡが３０〜８０ ml/100g 、好ましくは３５〜７５ ml/100g である。かかる範囲のＤＢＰＡの使用により摩擦力がより一層高められるので好ましい。なお、生産性の問題のない範囲でシリカをカーボンブラックと併用することもできる。
【００１２】
本発明に係るゴム組成物には、前記した必須成分に加えて、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑化剤などのタイヤ用に一般的に配合されている各種添加剤を配合することができ、かかる配合物は一般的な方法で混練して組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量も本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。
【００１３】
【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いうまでもない。
【００１４】
実施例１〜４及び比較例１〜６
サンプル調製
表Ｉに示す配合（重量部）に従って、１．７リットルの密閉式バンバリーミキサーを用いて、硫黄及び加硫促進剤を除く、ゴム及びカーボンブラック等の配合剤を５分間混合してマスターバッチを得た後、オープンロールにて、加硫促進剤及び硫黄を混合してゴム組成物を得た。得られたゴム組成物を１５×１５×０．２cmの金型で１６０℃の温度で３０分間加硫し、加硫ゴムシートを得た。
【００１５】
次にレオメータ試験及び得られた加硫ゴムシートの粘弾性を測定し、その結果も表Ｉに示した。
【００１６】
【表１】
表Ｉ脚注
ＮＩＰＯＬ９５２８Ｒ：日本ゼオン（株）製スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（３７．５phr 油展，Ｔｇ＝−３５℃）
Ｎｉｐｓｉｌ ＡＱ：日本シリカ工業製湿式シリカ
Ｓｉ−６９：デグッサ製シランカップリング剤
ダイアブラック Ｎ２３４：三菱化学製カーボンブラック
＃４４：三菱化学製カーボンブラック
＃３３：三菱化学製カーボンブラック
ＭＡｌｌ：三菱化学製カーボンブラック
＃７４００ＳＢ：東海カーボン製カーボンブラック
Ｒａｖｅｍ１０３５：コロンビヤンカーボン製カーボンブラック
Ｂｌａｃｋ Ｐｅａｒｌｓ Ｌ：キャボット製カーボンブラック
＃９５０：三菱化学製カーボンブラック
ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ ６ＰＰＤ：ＦＬＥＸＳＹＳ 製 老化防止剤
酸化亜鉛３種：正同化学工業（株）製
ステアリン酸：日本油脂（株）製
アロマオイル：富士興産（株）製
ＳＡＮＴＯＣＵＲＥ ＮＳ：ＦＬＥＸＳＹＳ 製 加硫促進剤
硫黄：（株）鶴見化学工業（製）
【００１８】
評価試験方法
１）粘弾性試験（ｔａｎδ／Ｅ’）
東洋精機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０℃で測定し、比較例１の値を１００として指数表示した。この値が大きい程タイヤウェット性能に優れていることを示す。
２）レオメータ試験（Ｔ９５）
ＪＩＳ Ｋ６３００に基づき１６０℃にて９５％加硫度に達する時間を測定した。この時間が短い程生産性に優れていることを示す。
【００１９】
実施例５〜８及び比較例１〜６
表ＩＩに示す配合（重量部）に従って、実施例１〜４と同様にしてサンプルを調製し、評価を行なった。結果を表ＩＩに示す。なお、比較例１〜６は表Ｉのものと同じである。
【００２０】
【表２】
表ＩＩ脚注
ＮＩＰＯＬ９５２８Ｒ：日本ゼオン（株）製スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（３７．５phr 油展，Ｔｇ＝−３５℃）
Ｎｉｐｓｉｌ ＡＱ：日本シリカ工業製湿式シリカ
Ｓｉ−６９：デグッサ製シランカップリング剤
ダイアブラック Ｎ２３４：三菱化学製カーボンブラック
＃４４：三菱化学製カーボンブラック
＃３３：三菱化学製カーボンブラック
Ｐｒｉｎｔｅｘ３００：デグッサ製カーボンブラック
＃７４００ＳＢ：東海カーボン製カーボンブラック
Ｒａｖｅｍ １０００：コロンビアンカーボン製カーボンブラック
ＲＥＡＧＡＬ６６０：キャボット製カーボンブラック
＃９５０：三菱化学製カーボンブラック
ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ ６ＰＰＤ：ＦＬＥＸＳＹＳ 製 老化防止剤
酸化亜鉛３種：正同化学工業（株）製
ステアリン酸：日本油脂（株）製
アロマオイル：富士興産（株）製
ＳＡＮＴＯＣＵＲＥ ＮＳ：ＦＬＥＸＳＹＳ 製 加硫促進剤
硫黄：（株）鶴見化学工業製
【００２２】
【発明の効果】
本発明で使用するカーボンブラックは、pHが１〜５又は８．５〜１３と、通常のゴム用ファーネスブラック（pH：約６〜８）と表面活性が異なるため、タイトなバウンドラバーを形成せず、つよく拘束されたゴム分子が少ないために、シリカ同様に低ひずみ域の弾性率が低くなる。粒子径が１５nm未満ではゴムへの分散性が悪化するために好ましくなく、粒子径が４０nmを超えると補強性が不十分である。また、ストラクチャーが小さいとフィラーがゴム中でネットワークを形成しにくいために、さらに低ひずみ域の弾性率が低下する。その結果、本発明のタイヤ用ゴム組成物は、N. Amino, Y. Uchiyama : Tire science and Technol, Vol. 28, p. 178（2000）に記載されているようにウエット摩擦力と相関の高い０℃の ｔａｎδ／E’が向上し、シリカと同等以上のウエット摩擦力を発揮する。さらに、本発明によればシリカのような導電性を悪化させるという問題がなく、加硫速度も速いので、生産性が大幅に向上するという利点がある。
Claims (1)
- ジエン系ゴム１００重量部及び粒子径が１５〜４０nm、窒素吸着比表面積Ｎ2 ＳＡが６０〜２００ｍ2 ／ｇ、ジブチルフタレート吸油量ＤＢＰＡが３０〜８０ ml /100gで且つpHが１〜５又は８．５〜１３であるカーボンブラック５〜１２０重量部を含んでなるタイヤ用ゴム組成物。
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