JPH06228373A - タイヤ用ゴム組成物 - Google Patents

タイヤ用ゴム組成物

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JPH06228373A
JPH06228373A JP5034545A JP3454593A JPH06228373A JP H06228373 A JPH06228373 A JP H06228373A JP 5034545 A JP5034545 A JP 5034545A JP 3454593 A JP3454593 A JP 3454593A JP H06228373 A JPH06228373 A JP H06228373A
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JP
Japan
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rubber
carbon black
tire
resistance
ctab
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Withdrawn
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JP5034545A
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English (en)
Inventor
Hideyuki Sakai
秀之 酒井
Hirofumi Hayashi
浩文 林
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Toyo Tire Corp
Original Assignee
Toyo Tire and Rubber Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ゴムに特定のカーボンブラックを特定量配合
することにより、ゴムの加工性,耐カットチップを損な
うことなく耐摩耗性を改良する。 【構成】 ゴム100重量部に対し、下記条件のカーボ
ンブラックを40〜60重量部配合したゴム組成物。 (イ)135m2 /g ≦CTAB≦ 155m2/g (ロ)95ml/100g ≦24M4DBP ≦105ml/100g (ハ)TINT/CTAB ≧ 0.98 (ニ)ΔDst /Dst ≧0.73

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特定のコロイダル特性
を有するカーボンブラックをジエン系ゴムに配合するこ
とにより、加硫ゴムの耐摩耗性,耐カット・チップ性と
加工性等を改良した、主としてタイヤ用ゴム組成物に関
する。
【0002】
【従来の技術】省エネルギー化の社会的要請に対応する
ために、かねてより低燃費タイヤの開発が進められてお
り、この一環としてトラック・バス用のいわゆる大型タ
イヤ分野においても、タイヤの肉厚を薄くして軽量化す
ることにより燃費を節約するという試みが考えられ、そ
のためにタイヤの肉厚を薄くすれば、特にタイヤ重量の
うち約50%を占めるタイヤトレッド部を薄くすることに
よってタイヤ重量の大幅な軽量化が実現できることはよ
く知られている。しかしながら、ここにおいてトレッド
部を単に薄くするだけでは当然のことながらタイヤの耐
摩耗寿命に悪影響を及ぼすこととなってこの点では好ま
しいことではない。
【0003】そこで、タイヤのトレッド部の肉厚を薄く
しても耐摩耗性が損なわれず、しかも充分使用に耐える
ような、換言すればトレッド部の肉厚を薄くしても現在
のタイヤと同程度の、あるいはそれ以上の優れた動的耐
摩耗性を有するタイヤ用ゴム組成物の必要性が生じてき
ており、これは緊急の課題の一つである。
【0004】ところで、耐摩耗性に優れた大型タイヤ
は、上述のとおり耐摩耗性を保持することは当然のこと
としてタイヤの寿命の向上となり、これは畢竟タイヤの
低メンテナンス化等となるのでそのメリットは少なくな
い。そこでこの目的を達成するためにはゴムの補強性の
改善が急務であり、そのためには従来の如きSAF 級のカ
ーボンブラックでは耐摩耗性を改良してタイヤ寿命を向
上させることは到底無理であると考えられる。
【0005】そこで、上記の如くタイヤの耐摩耗性を改
良する手段としてはSAF 級より小粒径のカーボンブラ
ックを配合すること、カーボンブラックの配合量を増
加させること、およびオイル, 可塑剤等を配合しない
こと、等の手だてが考えられている。しかしながら、こ
れらとて問題点がないわけではない。即ちSAF 級のカー
ボンブラックより小粒径のカーボンブラックを配合した
場合には、ゴム中におけるカーボンブラックの分散性が
不良となり易く、また配合ゴムの発熱性のアップ等にも
影響することとなる。したがってある範囲の粒径レベル
を越えると小粒子径化による耐摩耗性の改良効果は見ら
れず、また一方、カーボンブラックの配合量を増加した
場合においても同様の理由により特定配合量を越えると
カーボンブラックの配合量増加によるゴムの耐摩耗性の
改良効果は見られないのみならず、ゴムの粘度、モジュ
ラスを増加させることとなってゴムの加工性、タイヤの
耐カットチップ性に悪影響を及ぼすこととなることはよ
く知られている。
【0006】したがって、上記の如き〜の手段では
期待どおりの耐摩耗性は改良されず、また耐摩耗性が改
良されたとしても加工性、耐カットチップ性の低下はま
ぬがれ得ず、この3特性のバランスある併立は困難であ
った。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上述の
如き実情に鑑み、ゴム補強材としてのカーボンブラック
のコロイダル特性について鋭意その解明を進めた結果、
カーボンブラックのCTAB(セチルトリメチルアンモニウ
ムブロミド比表面積)と24M4DBP(圧縮後ジブチルフタレ
ート吸油量) 、TINT(着色力)とCTABとの比およびDst
(凝集体径)とΔDst (凝集体分布の半値幅)との比、
即ち分布指数がゴムの耐摩耗性、ゴムの加工性およびタ
イヤの耐カットチップ性の3特性に深く関係していると
いう知見を見出し、ここに本発明を完成するに至った。
【0008】かくして、本発明は上記知見に基づき、CT
AB,24M4CBP ,TINT/CTAB およびΔDst /Dst の特定範
囲の条件を有するカーボンブラックをゴムに対して特定
量配合することにより、ゴムの加工性、耐カットチップ
性を損なうことなくゴムの耐摩耗性を改良したタイヤ用
ゴム組成物を提供することをその目的とするものであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】しかして、上記目的に適
合する本発明は、ジエン系ゴム100重量部に対して、
下記条件により特定されるカーボンブラックを40〜6
0重量部配合してなるタイヤ用ゴム組成物を特徴とす
る。 (イ)135m2 /g ≦CTAB≦ 155m2/g (ロ)95ml/100g ≦24M4DBP ≦105ml/100g (ハ)TINT/CTAB ≧ 0.98 (ニ)ΔDst /Dst ≧0.73 ただし、CTABはセチルトリメチルアンモニウムブロミド
比表面積、24M4DBP は圧縮後のジブチルフタレート吸油
量、TINTは着色力、Dst は凝集体径およびΔDst は凝集
体分布の半値幅を指す。
【0010】本発明のゴム組成物は、上記(イ)〜
(ニ)の4条件を満足するカーボンブラック用いること
を必須要件とするもので、これによってはじめて所期の
特性を有するタイヤ用ゴム組成物となる。
【0011】上記の条件において、先ず(イ)の条件
は、カーボンブラックの粒子径(比表面積)を示すもの
であり、ここにおいてCTABが135m2 /g 未満では耐摩耗
性の改良効果が不十分である。また155m2 /g を越える
とカーボンブラックのゴム中における分散が困難とな
り、また耐摩耗性の改良も期待できず、またゴムの加工
性も劣る。
【0012】(ロ)の条件は、カーボンブラックのスト
ラクチャーを示すものであり、24M4DBP はカーボンブラ
ックを24000psi(1687kg/cm2 )の圧力で4回圧縮し、そ
の後吸油量を測定するものであって、24M4DBP が95ml/1
00g 未満では耐摩耗性の改良効果が不十分であり、また
105ml/100gを越えると耐摩耗性は改良されるものの、加
工性と耐カットチップ性が劣ることとなる。
【0013】次に(ハ)の条件は、カーボンブラックの
単位粒子径当りの比着色力を示すものであり、アグリゲ
ート構造がオープンタイプかクロースドタイプかをスト
ラクチャーの特定範囲において表すものであって、TINT
/CTAB 値が大きい程よりクロースドタイプのアグリゲー
ト構造を示すものと推定される。そして0.98未満では加
工性、耐カットチップ性を共に損なうことなく耐摩耗性
を保持することが困難となる。
【0014】次に(ニ)の条件は、カーボンアグリゲー
トの分布指数を示すもので、ΔDst/Dst 、即ち分布指
数が小さい程アグリゲート分布がシャープとなる。そし
てΔDst /Dst が0.73未満では加工性が劣るので好まし
くない。
【0015】しかして、上記各条件を満足するカーボン
ブラックのジエン系ゴムに対する配合割合は、ゴム100
重量部に対して40〜60重量部であり、40重量部未満では
十分なる耐摩耗性が得られず、また60重量部を越えると
加工性が劣り、耐カットチップ性能も低下するので好ま
しくない。
【0016】ところで、本発明においてジエン系ゴムと
は、天然ゴム(NR)をはじめスチレン−ブタジエン共
重合ゴム(SBR)、ポリイソプレンゴム(IR)、ポ
リブタジエンゴム(BR)、ポリクロロプレンゴム(C
R)、イソプレンーイソブチレン共重合ゴム(II
R)、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム(NB
R)、エチレン−プロピレン共重合ゴム(EPDM)等
であり、これらは単独もしくは混合して使用することが
できる。また、本発明のタイヤ用ゴム組成物には、加硫
剤、加硫促進剤、補強剤、軟化剤、可塑剤、充填剤、老
化防止剤等を適宜添加することができる。
【0017】上記の如く、本発明のゴム組成物は主とし
てタイヤトレッド路面部に用いられるが、それ以外の各
種タイヤ部材として例えばサイドウォール部ゴム等のい
わゆる摩耗の激しい部材にも適宜使用される。
【0018】
【作用】上記各条件を満足するカーボンブラックを天然
ゴムまたは他のジエン系合成ゴムの単独または混合体に
配合したゴムの組成物は、ゴムの加工性、耐カットチッ
プ性を損なうことなく耐摩耗性を改良するものである。
即ち、カーボンブラックの粒子径、カーボンブラックの
ストラクチャー、比着色力およびカーボンアグリケート
の分布指数のそれぞれの特定範囲を選定することによっ
て、これらが相互作用、即ち、配合されたカーボンブラ
ックの隣接粒子間距離が短くなり、それによってゴム分
子鎖のエントロピーが減少して内部エネルギー増加によ
る摩耗性悪化の抑制作用を呈し、上記3特性のバランス
を良好ならしめることとなってタイヤ用ゴム組成物とし
ての最適物性の保持と共にゴムの混練加工等における性
能向上にも作用し、タイヤ用ゴム組成物としてその適用
範囲を拡大することが可能である。
【0019】
【実施例】以下、更に本発明を実施例により説明する
が、本発明はこれらによって限定されるものではない。
【0020】次の表1に示す配合成分の配合割合をゴム
の基本配合とし、またカーボンブラックは表2に示すと
おり12種のゴム組成物を作製し、下記試験法により評
価を行った。その結果を表2に示す。
【0021】
【表1】 注)1.加硫条件 ; 140 ℃×30分 2.NRはRSS#1 を素練り後使用
【0022】試験法 CTAB比表面積(m2 /g );米国材料試験協会規格
(ASTM) D3765-80に準拠して測定した。 24M4DBP 吸油量(ml/100g);ASTM D3493-85a に準拠
して測定した。 TINT;JIS K6221 に準拠して測定した。 Dst (nm), ΔDst (nm);先ず乾燥したカーボンブラ
ックを少量の界面活性剤を含む20%エタノール水溶液と
混合してカーボンブラック濃度50ml/l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。次
に、デイスク・セントリフュージ装置(英国 Joyes Lob
el社製) を回転速度8000r.p.m に設定し、これにスピン
液(2%グリセリン水溶液)を10ml加えたのち、1mlの
緩衝液(エタノール水溶液)を注入する。次いで試料0.
5ml を注射器で加えたのち遠心沈降を開始し、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
のストークスモード径をDst とし、上記最大頻度の50%
の頻度が得られる大小2点の差(半値幅)をΔDst (nm)
とする。この測定方法によるASTM D24"Standard Refere
nce Black C ・3 (N・234)" のDst は80nm ,ΔDst は60
nmとなる。 加工性(ムーニー粘度)( ML1 + 4 );JIS K6300
に準拠して未加硫ゴムを測定した。 耐カットチップ性(M300)(MPa);JIS K6301 に準拠
して300 %の引張応力を測定した。 耐摩耗性;表2に示した配合において得たゴム組成
物を用いてトレッド部を形成したタイヤ(1000R2014PR)
を装着した実車でテストコース10万km走行し、後タイヤ
のパターンの残溝を測定し、配合No.1(コントロール)
を100 として指数で表示した。指数大程良好である。 以下余白
【0023】
【表2】
【0024】表2に示すとおり、配合No. 10〜12は本発
明の実施例を示すもので、加工性(ML 1 + 4 )、耐カッ
トチップ性(M300)および実走耐摩耗性の3特性のバラン
スが良好であるに対し、配合No.1〜9の比較例では上記
3特性のバランスは不良であって、タイヤ用ゴム組成物
としては不適である。即ち、配合No.1の比較例はカーボ
ンブラックとして市販のSAF を用いたものであるが、実
走耐摩耗性はこのレベルでは充分に満足することはでき
ない。また、No.2はカーボンブラックとして市販のICAF
を用いたものであるが、特に耐摩耗性が劣る。同様にN
o.3は24M4DBP 吸着量が低いので、耐摩耗性低く、No.4
は反対に24M4DBP が過大であるので加工性および耐カッ
トチップ性が劣る。No.5はTINT/CTAB が低いので加工性
が劣り、また、No.6はCTABの過多とTINT/CTAB の過少に
より加工性が劣ることを示している。更にNo.8,9はカー
ボンブラック配合量のみを過多と過少とし、他はNo.10
と同一条件とした場合であってNo.8は加工性が低下し、
No.9は十分なる耐摩耗性が得られていない。
【0025】上記のとおり、各比較例に比べて実施例で
は加工性および耐カットチップ性を損なうことなく、実
車摩耗性では10%以上も向上して3特性のバランスは良
好であって、タイヤ用ゴム組成物としては好適である。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のタイヤ用
ゴム組成物は前記(イ)〜(ニ)の4条件をすべて満足
するカーボンブラックをジエン系ゴムに対して特定量配
合することによってはじめてゴムの加工性(ML
1 + 4 )、耐カットチップ性(M300) および実車による
耐摩耗性の3特性のバランスを良好ならしめ得るという
効果を有する。しかも、本発明のゴム組成物はバンバリ
ーミキサーにおける混練時の混練性能も良好であるの
で、タイヤ等の生産性向上の点でも一層有利である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ジエン系ゴム100重量部に対して下記
    条件により特定されるカーボンブラックを40〜60重
    量部配合してなることを特徴とするタイヤ用ゴム組成
    物。 (イ)135m2 /g ≦CTAB≦ 155 m2 /g (ロ)95ml/100g ≦24M4DBP ≦105ml/100g (ハ)TINT/CTAB ≧ 0.98 (ニ)ΔDst /Dst ≧0.73 ただし、CTABはセチルトリメチルアンモニウムブロミド
    比表面積、24M4DBP は圧縮後のジブチルフタレート吸油
    量、TINTは着色力、Dst は凝集体径およびΔDst は凝集
    体分布の半値幅を指す。
JP5034545A 1993-01-29 1993-01-29 タイヤ用ゴム組成物 Withdrawn JPH06228373A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11209515A (ja) * 1998-01-30 1999-08-03 Bridgestone Corp 重荷重用空気入りタイヤ
JP2010215854A (ja) * 2009-03-18 2010-09-30 Toyo Tire & Rubber Co Ltd タイヤトレッド用ゴム組成物及び空気入りタイヤ
JP2011084696A (ja) * 2009-10-19 2011-04-28 Asahi Carbon Kk タイヤトレッド用カーボンブラック

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH11209515A (ja) * 1998-01-30 1999-08-03 Bridgestone Corp 重荷重用空気入りタイヤ
JP2010215854A (ja) * 2009-03-18 2010-09-30 Toyo Tire & Rubber Co Ltd タイヤトレッド用ゴム組成物及び空気入りタイヤ
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Legal Events

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Effective date: 20000404