JPH0637581B2 - ゴム組成物 - Google Patents
ゴム組成物Info
- Publication number
- JPH0637581B2 JPH0637581B2 JP62131540A JP13154087A JPH0637581B2 JP H0637581 B2 JPH0637581 B2 JP H0637581B2 JP 62131540 A JP62131540 A JP 62131540A JP 13154087 A JP13154087 A JP 13154087A JP H0637581 B2 JPH0637581 B2 JP H0637581B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon black
- rubber
- rubber composition
- stokes equivalent
- surface area
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、トラック、バスなど大型タイヤのトレッド部
材に用いて好適なゴム組成物に関する。
材に用いて好適なゴム組成物に関する。
ゴム補強用のカーボンブラックには、具備特性に応じた
多様な品種があり、これらの品種特性が、ゴムに配合し
た組成物の諸性能を決定付ける主要な因子となる。この
ため、通常ゴムへの配合にあたっては、部材用途に適合
する品種特性のカーボンブラックを選定使用する手段が
慣用されている。
多様な品種があり、これらの品種特性が、ゴムに配合し
た組成物の諸性能を決定付ける主要な因子となる。この
ため、通常ゴムへの配合にあたっては、部材用途に適合
する品種特性のカーボンブラックを選定使用する手段が
慣用されている。
例えば、トラック、バス等の大型タイヤトレッドのよう
に、苛酷な走行条件で高度の耐摩耗性が要求されるゴム
部材に対しては、ＳＡＦ（N110）、ＩＳＡＦ（Ｎ２２
０）などの、粒子径が小さく、比表面積の大きいカーボ
ンブラックを適用することが、有効とされている。
に、苛酷な走行条件で高度の耐摩耗性が要求されるゴム
部材に対しては、ＳＡＦ（N110）、ＩＳＡＦ（Ｎ２２
０）などの、粒子径が小さく、比表面積の大きいカーボ
ンブラックを適用することが、有効とされている。
ところが、このように粒子径が小さく、比表面積の大き
いカーボンブラックの使用は、配合ゴム組成物の発熱性
を増大させ、例えば、タイヤトレッドに使用した場合、
走行中に蓄熱による内部構造の破壊、あるいは構成材料
の老化を促進させる等の危険性を招く。
いカーボンブラックの使用は、配合ゴム組成物の発熱性
を増大させ、例えば、タイヤトレッドに使用した場合、
走行中に蓄熱による内部構造の破壊、あるいは構成材料
の老化を促進させる等の危険性を招く。
このようなことから、粒子径が小さく、比表面積の大き
いカーボンブラックを用いて、配合ゴム組成物に高耐摩
耗性と低発熱性とを同時に付与することができれば、タ
イヤトレッド用ゴム部材として理想的なものとなる。
いカーボンブラックを用いて、配合ゴム組成物に高耐摩
耗性と低発熱性とを同時に付与することができれば、タ
イヤトレッド用ゴム部材として理想的なものとなる。
出願人は、カーボンブラックの特性面から、上述した背
反ゴム性能を両立させる研究を試み、その成果として、
微細な粒子径を有しながら相対的にブロードな凝集体ス
トークス相当径分布を備えるカーボンブラックを配合し
た、大型タイヤトレッド用として好適なゴム組成物（特
願昭61-256944号）、また凝集体ストークス相当径分布
において特定範囲の２点の極大点を持つカーボンブラッ
クを配合した、大型タイヤトレッド用として好適なゴム
組成物（特願昭６２−９９５６）をすでに開発した。
反ゴム性能を両立させる研究を試み、その成果として、
微細な粒子径を有しながら相対的にブロードな凝集体ス
トークス相当径分布を備えるカーボンブラックを配合し
た、大型タイヤトレッド用として好適なゴム組成物（特
願昭61-256944号）、また凝集体ストークス相当径分布
において特定範囲の２点の極大点を持つカーボンブラッ
クを配合した、大型タイヤトレッド用として好適なゴム
組成物（特願昭６２−９９５６）をすでに開発した。
本発明は、引き続き問題点の解決に努めた結果、ＤＢＰ
吸油量（ＤＢＰ）、圧縮ＤＢＰ吸油量（２４Ｍ４ＤＢ
Ｐ）、ブラックネス（Ｂ）、窒素吸着比表面積（Ｎ２Ｓ
Ａ）及びよう素吸着量（ＩＡ）を変数とする式で定義さ
れる値が、特定の範囲にあるカーボンブラックを配合す
ることにより、大型タイヤトレッド用として好適なゴム
組成物が得られる事実を解明して、開発に至ったもので
ある。
吸油量（ＤＢＰ）、圧縮ＤＢＰ吸油量（２４Ｍ４ＤＢ
Ｐ）、ブラックネス（Ｂ）、窒素吸着比表面積（Ｎ２Ｓ
Ａ）及びよう素吸着量（ＩＡ）を変数とする式で定義さ
れる値が、特定の範囲にあるカーボンブラックを配合す
ることにより、大型タイヤトレッド用として好適なゴム
組成物が得られる事実を解明して、開発に至ったもので
ある。
すなわち、本発明により提供されるゴム組成物は、窒素
吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１１０〜１５５m2/gのハー
ド領域に属し、かつ、下記(1)式で定義されるＤ値及び
下記(2)式で定義されるＫ値が、下記(3)、(4)及び(5)式
を満足するカーボンブラックを、ゴム成分１００重量部
に対し３５〜１００重量部の割合で配合して成ることを
特徴とするものである。
吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１１０〜１５５m2/gのハー
ド領域に属し、かつ、下記(1)式で定義されるＤ値及び
下記(2)式で定義されるＫ値が、下記(3)、(4)及び(5)式
を満足するカーボンブラックを、ゴム成分１００重量部
に対し３５〜１００重量部の割合で配合して成ることを
特徴とするものである。
Ｄ＝〔ＤＢＰ（ml/100g）〕−〔２４Ｍ４ＤＢＰ（ml/10
0g）〕……(1) Ｋ＝〔ΔDst(nm)／▲▼(nm)〕×〔Ｎ２ＳＡ（m2/
g）／ＩＡ（mg/g）〕２×〔Ｂ(%)〕……(2) １＜Ｄ＜20……(3) 80＜Ｋ＜165……(4) 0.667（Ｎ２ＳＡ）-13.37＜Ｋ-1.96Ｄ＜（Ｎ２ＳＡ）＋
10……(5) ただし、(2)式のＢはブラックネス、▲▼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
大頻度の相当径、ΔＤstは、前記分布における最大頻度
の５０％の頻度が得られる大小２点のストークス相当径
の差を指す。
0g）〕……(1) Ｋ＝〔ΔDst(nm)／▲▼(nm)〕×〔Ｎ２ＳＡ（m2/
g）／ＩＡ（mg/g）〕２×〔Ｂ(%)〕……(2) １＜Ｄ＜20……(3) 80＜Ｋ＜165……(4) 0.667（Ｎ２ＳＡ）-13.37＜Ｋ-1.96Ｄ＜（Ｎ２ＳＡ）＋
10……(5) ただし、(2)式のＢはブラックネス、▲▼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
大頻度の相当径、ΔＤstは、前記分布における最大頻度
の５０％の頻度が得られる大小２点のストークス相当径
の差を指す。
(5)式において、Ｋ−１．９６Ｄが、０．６６７（Ｎ２
ＳＡ）−１３．３７より小さいと耐摩耗性が低下し、
（Ｎ２ＳＡ）＋１０より大きいと発熱性が増大する。
ＳＡ）−１３．３７より小さいと耐摩耗性が低下し、
（Ｎ２ＳＡ）＋１０より大きいと発熱性が増大する。
本発明に適用されるカーボンブラックの各特性値は、下
記の測定方法によって得られる値とする。
記の測定方法によって得られる値とする。
（１）窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ） ＡＳＴＭ Ｄ３０３７−８６“Standard Test Method f
or Carbon Black-Surface Area by Nitrogen Adsorptio
n”Method Ｂによる。この方法で測定したＩＲＢ＃５
の窒素吸着比表面積は８０．３m2/gとなる。
or Carbon Black-Surface Area by Nitrogen Adsorptio
n”Method Ｂによる。この方法で測定したＩＲＢ＃５
の窒素吸着比表面積は８０．３m2/gとなる。
（２）よう素吸着量（ＩＡ） ＪＩＳ Ｋ６２２１−８２“ゴム用カーボンブラックの
試験方法”６．１．１項による。
試験方法”６．１．１項による。
（３）ＤＢＰ吸油量（ＤＢＰ） ＪＩＳ Ｋ６２２１−８２“ゴム用カーボンブラックの
試験方法”６．１．２項、吸油量Ａ法（機械法）によ
る。
試験方法”６．１．２項、吸油量Ａ法（機械法）によ
る。
（４）圧縮ＤＢＰ吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ） ＡＳＴＭ Ｄ３４９３−８５ａ“Standard Test Method
for Carbon Black-Dibutyl Phthalate Adsorption Num
ber of Compressed Sample”による。
for Carbon Black-Dibutyl Phthalate Adsorption Num
ber of Compressed Sample”による。
（５）ブラックネス（Ｂ） ガラス板上に粒度１４９μ以下の乾燥カーボンブラック
試料０．５００ｇを量り採り、アマニ油を滴下しながら
十分に練り合わせたのち、フーバーマラーに移し、荷重
１５1bで２５回転の練りを５回繰り返してペーストを調
製する。このペーストの少量をガラス板上に載せ、ドク
ターブレードを用いて皮膜を形成させる。あらかじめ基
準試料ＩＲＢ＃２について同様に形成させた皮膜上に、
デンシクロン反射計（米国 Sargent Welch Scientific
社製）のヘッド３８３２Ａを置いて、値を５０％に設定
しておき、試料カーボンブラックの皮膜上に同ヘッドを
置いて、５箇所の値を読み取る。その平均値をＳとし
て、次の式によりブラックネスＢ(%)を算出する。
試料０．５００ｇを量り採り、アマニ油を滴下しながら
十分に練り合わせたのち、フーバーマラーに移し、荷重
１５1bで２５回転の練りを５回繰り返してペーストを調
製する。このペーストの少量をガラス板上に載せ、ドク
ターブレードを用いて皮膜を形成させる。あらかじめ基
準試料ＩＲＢ＃２について同様に形成させた皮膜上に、
デンシクロン反射計（米国 Sargent Welch Scientific
社製）のヘッド３８３２Ａを置いて、値を５０％に設定
しておき、試料カーボンブラックの皮膜上に同ヘッドを
置いて、５箇所の値を読み取る。その平均値をＳとし
て、次の式によりブラックネスＢ(%)を算出する。
Ｂ＝（５０／Ｓ）×１００ （６）遠心沈降法による凝集体ストークス相当径分布を
表わす値（▲▼，ΔＤSt） ＪＩＳ Ｋ６２２１(1982)５「乾燥試料の作り方」に基
づいて乾燥したカーボンブラック試料を少量の界面活性
剤を含む２０ vol％エタノール水溶液と混合して、カ
ーボンブラック濃度５０mg／ｌの分散液を作成し、超音
波で十分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 Joyes Loebl社製）を８０００rpmの
回転速度に設定し、スピン液温度２５℃の２wt％グリセ
リン水溶液）を１０ml加えたのち、１mlのバッファー液
（温度２５℃の２０vol％エタノール水溶液）を注入す
る。次いで温度２５℃のカーボンブラック分散液０．５
ml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▲▼(nm)とし、最大頻度の５０％
の頻度が得られる大小２点のストークス相当径の差をΔ
Ｄst(nm)とする。この測定方法によるＡＳＴＭ Ｄ−２
４ Standard reference Black Ｃ−３ Ｎ２３４ の
▲▼は８０nm、ΔＤstは６０nmとなる。
表わす値（▲▼，ΔＤSt） ＪＩＳ Ｋ６２２１(1982)５「乾燥試料の作り方」に基
づいて乾燥したカーボンブラック試料を少量の界面活性
剤を含む２０ vol％エタノール水溶液と混合して、カ
ーボンブラック濃度５０mg／ｌの分散液を作成し、超音
波で十分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 Joyes Loebl社製）を８０００rpmの
回転速度に設定し、スピン液温度２５℃の２wt％グリセ
リン水溶液）を１０ml加えたのち、１mlのバッファー液
（温度２５℃の２０vol％エタノール水溶液）を注入す
る。次いで温度２５℃のカーボンブラック分散液０．５
ml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▲▼(nm)とし、最大頻度の５０％
の頻度が得られる大小２点のストークス相当径の差をΔ
Ｄst(nm)とする。この測定方法によるＡＳＴＭ Ｄ−２
４ Standard reference Black Ｃ−３ Ｎ２３４ の
▲▼は８０nm、ΔＤstは６０nmとなる。
カーボンブラックの習性として、一般的にＤ値が大きく
なるに従い、ゴム組成物の耐摩耗性が低下する傾向を示
す。また、粒子径が小さく、比表面積が大きくなるに従
い、またブラックネスが高くなるに従って、耐摩耗性が
向上するが、一方、凝集体ストークス相当径分布がシャ
ープになり、発熱性が増大する。
なるに従い、ゴム組成物の耐摩耗性が低下する傾向を示
す。また、粒子径が小さく、比表面積が大きくなるに従
い、またブラックネスが高くなるに従って、耐摩耗性が
向上するが、一方、凝集体ストークス相当径分布がシャ
ープになり、発熱性が増大する。
しかし本発明のように、Ｄ値及びＫ値が(3)、(4)及び(5)
式を満足するカーボンブラックを適用すると、配合ゴム
に対し、耐摩耗性と低発熱性をバランス良く付与するた
めに有効に作用する。
式を満足するカーボンブラックを適用すると、配合ゴム
に対し、耐摩耗性と低発熱性をバランス良く付与するた
めに有効に作用する。
頭部にウィンドボックスを介して、燃焼バーナー及び原
料油噴射ノズルを同軸的に装着した燃焼室（内径５５０
mm、長さ１１００mm、このうち円錐部分２００mm）と熱
分解導管（内径９０mm、長さ７００mm）を備える２系列
の発生部を、内径３００mm、長さ４０００mmの後段広径
部位と、内径１３０mm、長さ７００mmの前段狭径部位と
を連設した主反応ゾーンの前面に、交角６０°で収れん
結合させたＹ字型構造のオイルファーネスブラック発生
炉を設置した。
料油噴射ノズルを同軸的に装着した燃焼室（内径５５０
mm、長さ１１００mm、このうち円錐部分２００mm）と熱
分解導管（内径９０mm、長さ７００mm）を備える２系列
の発生部を、内径３００mm、長さ４０００mmの後段広径
部位と、内径１３０mm、長さ７００mmの前段狭径部位と
を連設した主反応ゾーンの前面に、交角６０°で収れん
結合させたＹ字型構造のオイルファーネスブラック発生
炉を設置した。
原料油には、比重（１５／４℃）１．０７０３、エング
ラー粘度（４０／２０℃）２．１０、ベンゼン不溶分
０．０３％、相関係数（ＢＭＣＩ）１４０、初期沸点１
０３℃の芳香族炭化水素油を、また燃料油としては、比
重（１５／４℃）０．９０３、動粘度（５０℃）１６．
１cSt、残炭分５．４％、硫黄分１．８％、引火点９６
℃の炭化水素油を用いた。
ラー粘度（４０／２０℃）２．１０、ベンゼン不溶分
０．０３％、相関係数（ＢＭＣＩ）１４０、初期沸点１
０３℃の芳香族炭化水素油を、また燃料油としては、比
重（１５／４℃）０．９０３、動粘度（５０℃）１６．
１cSt、残炭分５．４％、硫黄分１．８％、引火点９６
℃の炭化水素油を用いた。
上記の発生炉、原料油及び燃料油を用い、表Ｉに示した
発生条件を適用して、本発明で使用する特性範囲のカー
ボンブラック３種類を製造した。
発生条件を適用して、本発明で使用する特性範囲のカー
ボンブラック３種類を製造した。
表IIに、製造された各カーボンブラックの窒素吸着比表
面積（Ｎ２ＳＡ）等の特性、並びにＤ値、Ｋ値及びＫ−
１．９６Ｄ等の値を示した。
面積（Ｎ２ＳＡ）等の特性、並びにＤ値、Ｋ値及びＫ−
１．９６Ｄ等の値を示した。
なお、表IIのうち比較例として示した４〜７は、従来技
術により製造された実施例と同等水準の窒素吸着比表面
積（Ｎ２ＳＡ）を有するカーボンブラックである。
術により製造された実施例と同等水準の窒素吸着比表面
積（Ｎ２ＳＡ）を有するカーボンブラックである。
次いで、表IIの各種カーボンブラックを表IIIに示す配
合比率で天然ゴムに配合した。
合比率で天然ゴムに配合した。
表IIIの配合物を１４５℃の温度で４０分間加硫して得
たゴム組成物につき、各種のゴム特性を測定した。結果
を表IIのカーボンブラックNo.に対応させて、表IVに示
した。
たゴム組成物につき、各種のゴム特性を測定した。結果
を表IIのカーボンブラックNo.に対応させて、表IVに示
した。
なお、ゴム特性の測定方法及び測定条件は下記によっ
た。
た。
（１）損失係数（tanδ） ビィスコ・エラスティック・スペクトロメーター（岩本
製作所製）を用い、次の条件で測定した。
製作所製）を用い、次の条件で測定した。
試験片 長さ３０mm、幅５mm、厚さ２mm 温度 ２５℃ 周波数 ５０Hz 動的歪み率ε ±１％ （２）摩耗量 ランボーン摩耗試験機（機械式スリップ機構）を用い、
次の条件で測定した。
次の条件で測定した。
試験片 外径４４mm、厚さ１０mm エメリーホイール ＧＣタイプ、粒度＃８０、硬度Ｈ エメリーホイール面と試験片との相対スリップ率２４
％、６０％ 試験片回転数 ５３５rpm 試験荷重 ４kg 添加カーボランダム粉 粒度＃８０、 添加量９g/min （３）その他 ＪＩＳ Ｋ６３０１−７５“加硫ゴム物理試験方法”に
よった。
％、６０％ 試験片回転数 ５３５rpm 試験荷重 ４kg 添加カーボランダム粉 粒度＃８０、 添加量９g/min （３）その他 ＪＩＳ Ｋ６３０１−７５“加硫ゴム物理試験方法”に
よった。
表IVの結果から、適用したカーボンブラックの窒素吸着
比表面積（Ｎ２ＳＡ）が同等水準に位置する場合には、
実施例によるゴム組成物は、比較例に比べ、耐摩耗性は
同等に維持されながら、発熱度を表わす損失係数（tan
δ）が有意に低い値となっており、その他の特性の劣化
も認められない。
比表面積（Ｎ２ＳＡ）が同等水準に位置する場合には、
実施例によるゴム組成物は、比較例に比べ、耐摩耗性は
同等に維持されながら、発熱度を表わす損失係数（tan
δ）が有意に低い値となっており、その他の特性の劣化
も認められない。
本発明により提供されるゴム組成物は、従来、背反特性
として両立が困難とされていた高耐摩耗性と低発熱性を
併有させ、その他のゴム性能も高水準に保持するもので
ある。従って低燃費化をもたらす大型のタイヤのトレッ
ド用ゴム部材として有用である。
として両立が困難とされていた高耐摩耗性と低発熱性を
併有させ、その他のゴム性能も高水準に保持するもので
ある。従って低燃費化をもたらす大型のタイヤのトレッ
ド用ゴム部材として有用である。
Claims (1)
- 【請求項１】窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１１０〜
１５５m2/gのハード領域に属し、かつ下記(1)式で定義
されるＤ値及び下記(2)式で定義されるＫ値が、下記
(3)、(4)及び(5)式の関係を満足するカーボンブラック
を、ゴム成分１００重量部に対し３５〜１００重量部の
割合で配合して成ることを特徴とするタイヤレッド用ゴ
ム組成物。 Ｄ＝〔ＤＢＰ（ml/100g）〕−〔２４Ｍ４ＤＢＰ（ml/10
0g）〕……(1) Ｋ＝〔ΔDst(nm)／▲▼(nm)〕×〔Ｎ２ＳＡ（m2/
g）／ＩＡ（mg/g）〕２×〔Ｂ(%)〕……(2) １＜Ｄ＜20……(3) 80＜Ｋ＜165……(4) 0.667（Ｎ２ＳＡ）-13.37＜Ｋ-1.96Ｄ＜（Ｎ２ＳＡ）＋
10……(5) ただし、(2)式のＢはブラックネス、▲▼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、ΔＤstは、前記分布におけ
る最大頻度の５０％の頻度が得られる大小２点のストー
クス相当径の差を指す。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62131540A JPH0637581B2 (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | ゴム組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62131540A JPH0637581B2 (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | ゴム組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63297439A JPS63297439A (ja) | 1988-12-05 |
| JPH0637581B2 true JPH0637581B2 (ja) | 1994-05-18 |
Family
ID=15060465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62131540A Expired - Lifetime JPH0637581B2 (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | ゴム組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0637581B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0649803B2 (ja) * | 1989-10-02 | 1994-06-29 | 東海カーボン株式会社 | タイヤトレッドゴム用カーボンブラック |
| JP2958898B2 (ja) * | 1990-11-01 | 1999-10-06 | 東海カーボン株式会社 | ゴム組成物 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61231037A (ja) * | 1985-04-05 | 1986-10-15 | Bridgestone Corp | タイヤトレツドゴム組成物 |
| JPS6257438A (ja) * | 1985-09-05 | 1987-03-13 | Bridgestone Corp | ゴム組成物 |
| JPS62104850A (ja) * | 1985-10-31 | 1987-05-15 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | ゴム組成物 |
-
1987
- 1987-05-29 JP JP62131540A patent/JPH0637581B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61231037A (ja) * | 1985-04-05 | 1986-10-15 | Bridgestone Corp | タイヤトレツドゴム組成物 |
| JPS6257438A (ja) * | 1985-09-05 | 1987-03-13 | Bridgestone Corp | ゴム組成物 |
| JPS62104850A (ja) * | 1985-10-31 | 1987-05-15 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | ゴム組成物 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63297439A (ja) | 1988-12-05 |
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