JP5159147B2 - ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
一般に、タイヤの耐摩耗性を向上させるために、トレッド用のゴム組成物には、補強性の高い充填材としてカーボンブラックが配合される。また、使用するカーボンブラックの諸物性を選択することで、タイヤの諸性能を調節することができ、例えば、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド(CTAB)吸着比表面積の大きい微粒子径のカーボンブラックを適用することで、カーボンブラックとゴム成分との接触面積を増加させることができ、また、ジブチルフタレート(DBP)吸油量が多いカーボンブラックを適用することで、カーボンブラックとゴム成分との相互作用を増加させることができ、その結果としてゴム組成物の耐摩耗性を向上させることができる。
また、水銀ポロシメータ法による細孔容積と水銀ポロシメータ法における細孔分布の最大ピークを占める細孔の容積とが特定の範囲にあるカーボンブラックを適用することで、補強性及び低発熱性が改善されたゴム組成物が得られることが開示されている(特許文献2参照)。
しかしながら、このような技術をもってしても、耐摩耗性と転がり抵抗とを高度にバランスすることは難しく、更なる改良が必要である。
すなわち本発明は、
[1] ジエン系ゴムを含むゴム成分に100質量部に対して、下記式(I)
Rm>−0.125×X+40・・・(I)
[式中、Rmは、小角X線散乱法によって求めたカーボンブラックの一次粒子径分布の半値幅(nm)、Xはセチルトリメチルアンモニウムブロマイド(CTAB)吸着比表面積(m2/g)を示す。]の関係を満たし、かつ下記式(II)
Rd>−0.105×X+42・・・(II)
[式中、Rdは、小角X線散乱法によって求めたカーボンブラックの一次粒子径の最頻度値(nm)を示す。]の関係を満たし、さらに該セチルトリメチルアンモニウムブロマイド(CTAB)吸着比表面積が75〜150(m 2 /g)であるカーボンブラックを10〜100質量部配合してなることを特徴とするゴム組成物、
[2] さらに、カーボンブラックのジブチルフタレート(DBP)吸油量が110〜220(ml/100g)の範囲内である上記(1)に記載のゴム組成物、
[3] 上記(1)又は(2)に記載のゴム組成物をタイヤ部材のいずれかに適用したことを特徴とする空気入りタイヤ。
[4] 前記タイヤ部材がトレッドである上記(3)に記載の空気入りタイヤ。
を提供するものである。
Rm>−0.125×X+40・・・(I)
[式中、Rmは、小角X線散乱法によって求めたカーボンブラックの一次粒子径分布の半値幅、Xはセチルトリメチルアンモニウムブロマイド(CTAB)吸着比表面積(m2/g)を示す。]の関係を満たすカーボンブラックを10〜100質量部配合してなる。
一般に、カーボンブラックの一次粒子径を小さくすることで、カーボンブラックの表面積が増加することによってカーボンブラックとゴム成分との接触面積が増加するため、微粒径カーボンブラックを適用することによってゴム組成物の耐摩耗性を向上させることが出来る。しかしながら、該微粒径カーボンブラック配合したゴム組成物をタイヤに適用すると、タイヤの転がり抵抗が上昇してしまう。そのため微粒径のカーボンブラックを用いたのでは、耐摩耗性と転がり抵抗を同時に改善することが出来ない。それに対して本発明では、同等の粒子径(CTAB吸着比表面積)を有するカーボンブラックにおいて、前記(I)式に示されているように、小角X線散乱方によって算出された一次粒子径分布の半値幅(Rm)を大きくすることが必要であり、同時に前記(II)式に示されている小角X線散乱方によって算出された一次粒子径分布の最頻値(Rd)を大きくすることが好ましい。これによって耐摩耗性維持しつつ、転がり抵抗を大幅に低減することが可能となった。
Rd>−0.105×X+42・・・(II)
[式中、Rdは、小角X線散乱法によって求めたカーボンブラックの一次粒子径の最頻度値を示す。]
大粒径のカーボンブラックと微粒径のカーボンブラックをブレンドしても小角X線散乱方によって算出された一次粒子径分布の半値幅(Rm)は大きくなるものの、CTAB吸着比表面積や小角X線散乱方によって算出された一次粒子径分布の最頻値(Rd)はブレンド前のそれぞれのカーボンブラックの値の中心値にしかならない。
つまり、本発明のゴム組成物に用いられるカーボンブラックは、単にブレンドしたカーボンブラックとは特性が大きく異なるものである。
上記加硫剤としては、硫黄等が挙げられ、その使用量は、ゴム成分100質量部に対し、硫黄分として0.1〜10.0質量部が好ましく、0.5〜5.0質量部がより好ましい。
本発明で使用できる加硫促進剤は、特に限定されるものではないが、例えば、M(2−メルカプトベンゾチアゾール)、DM(ジベンゾチアジルジスルフィド)、CZ(N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド)等のチアゾール系、あるいはDPG(ジフェニルグアニジン)等のグアニジン系の加硫促進剤等を挙げることができ、その使用量は、ゴム成分100質量部に対し、0.1〜5.0質量部が好ましく、更に好ましくは0.2〜3.0質量部である。
また、本発明のゴム組成物で使用できるプロセス油としては、例えばパラフィン系、ナフテン系、アロマチック系等を挙げることができる。引張強度、耐摩耗性を重視する用途にはアロマチック系が、ヒステリシスロス、低温特性を重視する用途にはナフテン系又はパラフィン系が用いられる。その使用量は、ゴム成分100質量部に対して、0〜100質量部が好ましく、100質量部以下であれば加硫ゴムの引張強度、低発熱性が良好となる。
<カーボンブラックの製造例>
第1表に示す条件でカーボンブラックをそれぞれ製造した。
*.カーボンブラックA〜D:上記製造条件にて得られた本発明に係わるカーボンブラック
*.カーボンブラックE:Cabot社製、N234「VULCAN7H」
*.カーボンブラックF:Degussa社製、N330
*.カーボンブラックG:Cabot社製、N134「VULCAN1H」
第1表に示した本発明に係わるカーボンブラックA〜D及び市販のカーボンブラックE、Fを使用してバンバリーミキサ−を用いて表2に示す配合処方のゴム組成物を調製した。また市販品のカーボンブラックと本発明に係わるカーボンブラックの特性値を測定し、その結果を表3に示す。
(1)CTAB吸着比表面積
ASTM D3765法に準拠して測定した。単位質量あたりの比表面積(m2/g)で表示される。
(2)DBP吸油量
ASTM D2414法に準拠して測定した。カーボンブラック100g当りに吸収されるジブチルフタレート(DBP)のmlで表される。
(3)一次粒子径分布Rm、Rdの測定
測定には理学電気(株)社製のRU−200(回転対陰極型)を使用した。X線源としてCuKα線を使用。出力は30kV−300mAで実施。光学系は理学電気(株)社製のKratkyカメラを使用。検出器は理学電気(株)社製の位置敏感型比例係数装置(PSPC)を使用した。
(1)耐摩耗性の評価
調製した組成物をトレッドに用いて常法によりトラック用タイヤ(タイヤサイズ11R22.5)を試作した。
前記トラック用タイヤを車両に装着し、4万km走行した時点でトレッド溝深さの減量を測定し、比較基準となるタイヤ溝深さの減量の逆数を100として指数で表した。この値が大きい程耐摩耗性に優れている。評価結果を第3表に示す。
(2)転がり抵抗の測定
ドラム試験機の上でフリー回転させたときの走行抵抗を測定した。これによりこれにより得た抵抗値を用いて次式に従って転がり抵抗指数を求めた。
転がり抵抗指数=比較対照するタイヤの転がり抵抗×100/従来タイヤの転がり抵抗
すなわち数値が小さいほど転がり抵抗は良好である。評価結果を第3表に示す。
比較例1及び比較例2は式(I)を満足していないためCTABの値が同じ実施例1、実施例3対比転がり抵抗が高いことがわかる。
Claims (4)
- ジエン系ゴムを含むゴム成分に100質量部に対して、下記式(I)
Rm>−0.125×X+40・・・(I)
[式中、Rmは、小角X線散乱法によって求めたカーボンブラックの一次粒子径分布の半値幅(nm)、Xはセチルトリメチルアンモニウムブロマイド(CTAB)吸着比表面積(m2/g)を示す。]の関係を満たし、かつ下記式(II)
Rd>−0.105×X+42・・・(II)
[式中、Rdは、小角X線散乱法によって求めたカーボンブラックの一次粒子径の最頻度値(nm)を示す。]の関係を満たし、さらに該セチルトリメチルアンモニウムブロマイド(CTAB)吸着比表面積が75〜150(m 2 /g)であり、Rdの最大値は44nmであるカーボンブラックを10〜100質量部配合してなることを特徴とするゴム組成物。 - さらに、カーボンブラックのジブチルフタレート(DBP)吸油量が110〜220(ml/100g)の範囲内である請求項1に記載のゴム組成物。
- 請求項1又は2に記載のゴム組成物をタイヤ部材のいずれかに適用したことを特徴とする空気入りタイヤ。
- 前記タイヤ部材がトレッドである請求項3に記載の空気入りタイヤ。
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