JPH0222348A - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、耐摩耗性および低燃費性に優れたタイヤトレ
ッド用ゴム組成物に関する。

〔従来の技術〕

従来、ゴム配合用のカーボンブラックでは、よう素吸着
法、ＢＥＴ吸着法などにより示される比表面積（又は粒
子径）とＤＢＰ吸油量により示されるストラフチャーと
が古くから主要な特性であった。

このカーボンブラックを配合したゴム組成物は、特に自
動車用タイヤのトレッド部、ベーストレッド部等のゴム
質に用いられる場合、低発熱性と高補強性とを同時に兼
ね備えることが要求される。

しかしながら、用いるカーボンブラックの粒子径が大き
くなるか又はストラフチャーが小さくなるにつれて発熱
性は低下してよくなるが、一方、補強性は悪化傾向を示
すという二律背反的関係がある。したがって、ゴム組成
物に低発熱性を保持させながら高補強性を付与すること
は極めて困難とされていた。

カーボンブラック充填ゴム組成物の動的特性に対して、
カーボンブラックの比表面積、ストラフチャー以外にい
わゆるアグリゲートサイズ及びその分布が大きな影響を
与えることも近年明らかになってきた（特開昭５９−８
６６３６号公報、特開昭５９−８６６４１号公報）。

しかし、カーボンブランクの平均アグリゲートサイズか
大きければ高反（Ω弾性のゴム組成物を与える一方で耐
摩耗性の低下をきたし、動的低特性と耐摩耗性とを兼備
することは、アグリゲートサイズ、分布の制御のみでは
殆んど不可能であった。さらに、実験室的には２種以上
のカーボンブラックをブレンドして動的特性を改良する
方法も行なわれているが（特開昭５９−４６３１号公報
）、これは動的特性改善には効果は存るものの、耐摩耗
性の低下を引き起こすだけでなく、カーボンブラック特
性による分散性の差異が生じるために、均一性を有する
製品が得られないという難点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、耐摩耗性と低発熱性とを同時に兼ね備えた、
特定のカーボンブラックを含有するゴム組成物を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、天然ゴムおよびジエン系合成ゴムよりなる群
の中からえらばれた少なくとも１種のゴム１００重量部
に対し、下記の特性を有するカーボンブラックを３５〜
７０重量部配合してなることを特徴とするタイヤトレッ
ド用ゴム組成物を要旨とする。

■　窒素吸着比表面積（Ｎ、ＳＡ）が１００〜１１５ｍ
”７ｇ。

■　下記の式で定義されるΔＤＢＰが１８ｄ／１００ｇ
以下。

ΔＤ　Ｂ　Ｐ　（ｒｎ１／１００ｇ）＝Ｄ　Ｂ　Ｐ　−
２４Ｍ　４　Ｄ　Ｂ　Ｐ■　２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が９
５−１０５ｍｌ１００ｇ。

■　窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）　（ｍ２／ｇ）　／
よう素吸着量（Ｉ八）（蹟ｇ／ｇ）の比が１．０３〜１
．１０゜■　Ｘ線回折法による（００２）面ビークの半
値幅比（試料の回折ピーク半値幅／Ｎ２２０の回折ピー
ク半値幅）が０．９１４以下で（００２）面の面間隔が
３．４０〜３．６２人。

以下、この手段につき詳しく説明する。

（１）本発明で用いるカーボンブラックは、下記の（ａ
）〜（ｄ）の特性を有するものである。

（ａ）　　窒素比表面積（Ｎ、ＳＡ）が１００〜１１５
ｍ”７ｇ　、２４Ｍ４ＤＢＰ吸油１ｉ９５〜１０５　ｍ
Ｚ／１００ｇの特性領域にあること。

窒素比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１００ｍ”／ｇ未満では耐
摩耗性が低くなり、１１５ｍ”７ｇを越すと耐発熱性が
低下するので１００〜１１５ｍ”７ｇとする。また、２
４Ｍ／ｌＤＢＰ吸油量を９５〜１０５　ｍＺ／１００ｇ
とする理由は、９５ｍ１／１００ｇ未満では、補強性が
十分でなく耐摩耗性の低下を招き、一方、１０５ｍｌ／
１００ｇ超では配合ゴムの弾性率が上昇し、トレッド部
に用いた場合には耐チッピング性が低下するためである
。

（ｂｌ　　ΔＤ　Ｅ　Ｐ　（ＤＢＰ吸油母−２４Ｆ１４
０ＢＰ吸油量）が１８ｍｌ　／１００ｇ以下の特性領域
にあること。

ΔＤＢＰは一時的ストラクチャーの割合を示すものであ
り、混合中における一時的なカーボン凝集体の崩壊の程
度の目安となることが知られている。カーボンブラック
充填ゴム組成物に力学的衝撃が加わった場合に、カーボ
ン凝集体の崩壊により力学的衝撃エネルギーを熱として
消化するためにΔＤＩ３Ｐが高いと内部発熱が高くなる
。１８ｍｌ／１００ｇより大となると、内部発熱が大き
くなり好ましくない。

（ＣＩ　　ＮｔＳＡ／１八比が１．０３〜１．１０の特
性領域にあること。

Ｎ２５Ａ／ＩＡ比で示される値はカーボンブラック表面
の、多くの種類のゴム分子に対する化学的活性度と関連
すると考えられ、此の値が１．０３を下回ると発熱の増
大をもたらし好ましくなく、１．１０より大きい値の場
合は配合ゴムの弾性率が上昇し耐チッピング性が低下す
る。

（ｄ＋　　（００２）面の面間隔が３．４０〜３．６２
人で、回折ピークの半値幅比が０．９１４以下であるこ
と。

本発明のカーボンブラックにおいては、上述した４要件
に加えてＸ線回折法で特定の面間隔、回折ピーク半値幅
を有することが必要である。

（００２）面の面間隔が３．４０人未満では、発熱性は
低下するが、同時に補強性も低下し好ましくない。

３．６２入超では、逆に耐発熱性が低下する。また、回
折ピークの半値幅比が０．９１４超では耐発熱性が大幅
に低下し好ましくない。

第１図において縦軸ＣＰＳは回折線の強さを、横軸は入
面角２θ（度）を示す。第１図では、ｄはｄ　（００２
）の最大強さを示し、ｆ、ｇはバックグラウンドとして
用いた回折線の強さを示す。

ｅは回折線の最大強さｄからバックグラウンド互に垂直
に下ろた交点で、ａ、ｃはそれぞれ筋の２等分と回折曲
線との交点であり、ｉは半値幅である。上記の各点（ａ
−ｇ）は、この回折曲線とバンクグラウンドの強度を、
微細な変動による曲線の凹凸を除去するように最も滑か
な曲線を描くことによって得られる。

（２）本発明のゴム組成物は、天然ゴムおよびジエン系
ゴムよりなる群の中からえらばれた少なくとも１種のゴ
ム１００重量部に対して上記（ａｌ〜（ｄ）の特性を有
するカーボンブラックを３５〜７０重量部配都心てなる
ものである。

ジエン系ゴムとしては、例えば、スチレン−ブタジェン
共重合体ゴム、ポリブタジェンゴム、合成ポリイソプレ
ンゴム、ブチルゴムなどのタイヤ用ゴムとして通常用い
られる各種のゴムを用いることができる。

カーボンブラックの配合割合は、ゴム１００重量部に対
して３５重量部未満では目的とする高補強性のゴム組成
物が得られず、一方、７０重量部を越えると目的とする
低発熱性のゴム組成物が得られなくなるので、３５〜７
０重昨部の範囲内でなければならない。

本発明のゴム組成物は、カーボンブラックのほかに、必
要に応じて、例えば、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤、加
硫促進助剤、老化防止剤、粘着付与剤、軟化剤、充填剤
等を含有してもよい。

以下に実施例および比較例を示す。

〔実施例、比較例〕

下記第１表に示される配合内容（重量部、カーボンブラ
ンク以外の成分は全て共通）で、種々のゴム組成物（実
施例１〜６、比較例１〜８）を作製した。

この場合に用いるそれぞれのカーボンブラックの特性を
第１表に示す。なお、その特性値は下記の測定方法＋１
）〜（５）によるものである。

（１）窒素比表面積。

ＡＳＴＭ−０３０３７−７８’″５ｔａｎｄａｒｄ　Ｍ
ｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ＴｅｓｔｉｎｇＣａｒｂｏｎ　　
Ｂｌａｃｋ−３ｕｒｆａｃｅ　　Ａｒｅａ　　ｂｙ　　
Ｎｉｔｒｏｇｅｎ　　Ａｄｓ。

ｒｐｔｉｏｎ″Ｍｅｔｈｏｄ　Ｃによる。

（２）よう素吸着量。

ＪＩＳ　Ｋ　６２２１（１９８２）　ｒゴム用カーボン
ブラック試験方法Ｊ　６．１．１による。

（３）ＤＢＰ吸油量。

ＪＩＳ　Ｋ　６２２１（１９８２）　ｒゴム用カーボン
ブラック試験方法Ｊ　６．１．２（１）　Ａ法による。

（４）２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量。

八ＳＴＭ−Ｄ３４９３による。

（５）Ｘ線回折法。

カーボンブラックのｄ　（００２）及び半値幅は、Ｃｏ
Ｋα線を用い、ピンホールスリットを使用して透過法で
求めたものである。回折ピークの半値幅比（Ｒ）は、Ｎ
２２０の（００２）回折ピーク半値幅を基準として下記
式で表わした値である。

このＲは、下記の条件下で測定されたピーク幅から計算
されたものである。

測定されたピークの半値幅Ｈは、試料そのものからくる
真の半値幅りと装置からくる半値幅ａの和である。Ｈ＝
Ｌ＋ａ、よって、基準として選んだＮ２２０において、
測定された半値幅Ｈ（Ｎ２２０）はＨ（Ｎ２２０）　＝
　Ｌ　（Ｎ２２０）　＋　ａである。また、試料におい
て測定された半値幅Ｈ（試料）＝Ｌ（試料）＋ａである
。

カーボンブラックの回折ピークはブロードであり、Ｈ≧
してあるので下記式のようになる。

Ｈ（Ｎ２２０）　　　　　Ｌ　（Ｎ２２０）測定は、理
学電機製Ｘ線回折装置（商品名ロータフレックス）を用
いて次の条件で行なった。

電圧４０ＫＶ、電流５０１１１Ａ％　Ｃｏｋａ、Ｆｅフ
ィルター使用、Ｄｒｉｖｅ　Ａｘｉｓ　２θ／θ５ＣＡ
Ｎ　５ＰＥＥＤ　１．５ＤＥＣ／ＭＩＮ　、ピンホール
スリット２１１１１φ、レシービングスリット１°　×
ビ。

試料は、試料成型用ダイス（φ−４０＋ｎ）に０．６５
ｇの粉末状カーボンブランクを入れ、錠剤成型用プレス
で２０ｔ（５分間）の荷重をかけ、得られた板杖サンプ
ルをＸ線回折用に供した。

第１表にゴム組成物の加硫物性を示す。この加硫物性は
、各種カーボンブラックを配合したゴム組成物を混練し
、１４８℃で３０分間加硫して得られた加硫物について
、粘弾性特性、ランボーン摩耗（耐摩耗性）を評価した
結果を記したものである。

発熱性の代替指標であるｔａｎδについては、粘弾性ス
ペクトロメーター（岩木製作所ｆ）１！ｌ）を用いて温
度１００℃、歪率１０±２％、周波数２０１１ｚで測定
した値を用いた。

ランボーン摩耗については、ランボーン式摩耗試験機に
より、試験片円板と研磨円板とを角度をつけずに接触回
転させ、このとき試験片との間にスリップを生じさせ、
単位時間当りの試験片の摩耗量を測定する。配合１を１
００として指数で示した。値が大なる程良好である。

（木頁以下余白） 第１表から、本発明に係るゴム組成物（実施例１．２．
３．４．５．６）は従来品種のｌ５ＡＦ（Ｎ２２０）級
ハードカーボンブラックを配合したゴム組成物（比較例
１）よりも耐摩耗性が良く、しかも発熱性の代替指標で
あるｔａｎδを低いレベルに保有することがわかる。比
較例２．３はＸ線回折ピークの半値幅、ｄ　（００２）
の面間隔を除いたカーボンブラック特性が本発明のゴム
組成物の特許請求範囲を満たすものであるが、ｔａｎδ
が本発明に比べて大幅に増加していることがわかる。ま
た、比較例４は従来品種のＨＡ　Ｆ　（Ｎ３３９）級カ
ーボンブラックを配合したゴム組成物であるが、本発明
のゴム組成物（実施例１）は比較例４よりも耐摩耗性、
耐発熱性が良好であることがわかる。さらに、本発明の
ゴム組成物（実施例２．３．４．５．６）はカーボンブ
ラック配合量、ゴム種、が本特許請求範囲内で変わって
も、本発明範囲外のゴム組成物（比較例５．７．８）に
比べ、ｔａｎδの大幅な低下、つまり発熱性が大幅に改
良されていることがわかる。比較例６は比表面積（Ｎ、
ＳＡ）以外の特性については本特許請求範囲内にあるカ
ーボンブラックを配合したゴム組成物であるが、本発明
範囲内のゴム組成物（実施例４）に比べて、耐発熱性、
耐摩耗性が劣るのが明らかである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、特定のカーボンブ
ラックをゴムに特定量配合することにより、耐摩耗性と
同時に低発熱性に優れたタイヤトレッド用ゴム組成物を
得ることができる。

このタイヤトレッド用ゴム組成物は、大型車両用タイヤ
、乗用車タイヤのトレッドゴムとして用いて効果が極め
て大である。

【図面の簡単な説明】

第１図はカーボンブラックのＸ線回折曲線を示す図面で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 天然ゴムおよびジエン系合成ゴムよりなる群の中からえ
   らばれた少なくとも１種のゴム１００重量部に対し、下
   記の特性を有するカーボンブラックを３５〜７０重量部
   配合してなることを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組
   成物。 （１）窒素吸着比表面積（Ｎ＿２ＳＡ）が１００〜１１
   ５ｍ＾２／ｇ。 （２）下記の式で定義されるΔＤＢＰが１８ｍｌ／１０
   ０ｇ以下。 ΔＤＢＰ（ｍｌ／１００ｇ）＝ＤＢＰ−２４Ｍ４ＤＢＰ （３）２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が９５−１０５ｍｌ／１０
   ０ｇ。 （４）窒素吸着比表面積（Ｎ＿２ＳＡ）（ｍ＾２／ｇ）
   ／よう素吸着量（ I Ａ）（ｍｇ／ｇ）の比が１．０３
   〜１．１０。 （５）Ｘ線回折法による（００２）面ピークの半値幅比
   （試料の回折ピーク半値幅／Ｎ２２０の回折ピーク半値
   幅）が０．９１４以下で（００２）面の面間隔が３．４
   ０〜３．６２Å。