JPH0723434B2 - 改良されたゴム組成物 - Google Patents
改良されたゴム組成物Info
- Publication number
- JPH0723434B2 JPH0723434B2 JP61133925A JP13392586A JPH0723434B2 JP H0723434 B2 JPH0723434 B2 JP H0723434B2 JP 61133925 A JP61133925 A JP 61133925A JP 13392586 A JP13392586 A JP 13392586A JP H0723434 B2 JPH0723434 B2 JP H0723434B2
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- Japan
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- carbon black
- rubber
- surface area
- specific surface
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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、改良されたゴム組成物、特にタイヤ、ホー
ス、コンベアベルト等に使用される高補強性及び高耐摩
耗性を要求されるゴム組成物に関する。
ス、コンベアベルト等に使用される高補強性及び高耐摩
耗性を要求されるゴム組成物に関する。
（従来の技術） 従来、補強性ゴム充填剤として知られているISAF級のカ
ーボンブラックは比表面積が大きく、補強性が高く、ま
た耐摩耗性が優れているため、例えばタイヤでは道路と
接触するため高い耐摩耗性能が要求されるトレッド部分
の配合等に通常使用されており、高補強性及び高耐摩耗
性の良いゴム組成物を得るために、カーボンブラック配
合量の増加，プロセスオイル等の軟化剤の量の減少等の
ような配合量の変更、又は更に高い比表面積を有するカ
ーボンブラックの使用等が行われている。
ーボンブラックは比表面積が大きく、補強性が高く、ま
た耐摩耗性が優れているため、例えばタイヤでは道路と
接触するため高い耐摩耗性能が要求されるトレッド部分
の配合等に通常使用されており、高補強性及び高耐摩耗
性の良いゴム組成物を得るために、カーボンブラック配
合量の増加，プロセスオイル等の軟化剤の量の減少等の
ような配合量の変更、又は更に高い比表面積を有するカ
ーボンブラックの使用等が行われている。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、ISAF級のカーボンブラック配合量の増加
による補強性及び耐摩耗性向上効果は、よく知られてい
るように、一方ではゴム配合物の発熱性が顕著に悪くな
り（発熱量が大きくなる）、また、配合ゴム粘度の上昇
も大きくなって加工性が困難になるという欠点があっ
た。また、軟化剤を減少・除去すると弾性率や伸び等の
ゴム物性が大巾に変化する丈でなく、配合ゴム粘度の上
昇によりゴム加工性の低下を生じた。更に、カーボンブ
ラックを変更することについては、その重要な特性値の
一つである比表面積を大きくすることは補強性・耐摩耗
性の向上にはなるが発熱性能も低下し同時にコスト高に
なるという不利があった。また、他の重要な特性値であ
るストラクチャーを増大させると、補強性・耐摩耗性は
向上するが弾性率の大幅な変化や疲労性の低下などを生
じる問題があった。
による補強性及び耐摩耗性向上効果は、よく知られてい
るように、一方ではゴム配合物の発熱性が顕著に悪くな
り（発熱量が大きくなる）、また、配合ゴム粘度の上昇
も大きくなって加工性が困難になるという欠点があっ
た。また、軟化剤を減少・除去すると弾性率や伸び等の
ゴム物性が大巾に変化する丈でなく、配合ゴム粘度の上
昇によりゴム加工性の低下を生じた。更に、カーボンブ
ラックを変更することについては、その重要な特性値の
一つである比表面積を大きくすることは補強性・耐摩耗
性の向上にはなるが発熱性能も低下し同時にコスト高に
なるという不利があった。また、他の重要な特性値であ
るストラクチャーを増大させると、補強性・耐摩耗性は
向上するが弾性率の大幅な変化や疲労性の低下などを生
じる問題があった。
本発明は、前記発熱性の悪化、加工性の低下、ゴム物性
の大巾な変化及び経済的不利などの問題点を解決したう
えで、高補強性と高耐摩耗性の双方を満足させたゴム組
成物を得ることを目的としたものである。
の大巾な変化及び経済的不利などの問題点を解決したう
えで、高補強性と高耐摩耗性の双方を満足させたゴム組
成物を得ることを目的としたものである。
（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、前述カーボンブラックの増量や軟化剤の
減量等による従来の考え方とは別の観点から、更にカー
ボンブラックの特性について種々検討を行なった結果、
特定カーボンブラックを配合することにより前記問題点
を解決しうることを確かめ、この発明を達成するに至っ
た。即ち、従来の代表的特性である比表面積、ストラク
チャーの他にカーボンブラックのミクロ構造因子である
カーボンブラックの平均凝集体径の大きさとその径の分
布に着目して検討を行なった。
減量等による従来の考え方とは別の観点から、更にカー
ボンブラックの特性について種々検討を行なった結果、
特定カーボンブラックを配合することにより前記問題点
を解決しうることを確かめ、この発明を達成するに至っ
た。即ち、従来の代表的特性である比表面積、ストラク
チャーの他にカーボンブラックのミクロ構造因子である
カーボンブラックの平均凝集体径の大きさとその径の分
布に着目して検討を行なった。
ここに、カーボンブラックの凝集体とは、カーボンブラ
ックの基本構造のうち、粒状一次粒子が多数個溶融連結
した最小分散単位を言い、その径の大きさと分布は、主
として遠心沈降法によって測定される。
ックの基本構造のうち、粒状一次粒子が多数個溶融連結
した最小分散単位を言い、その径の大きさと分布は、主
として遠心沈降法によって測定される。
従来カーボンブラックの平均凝集体径が大きければ、ゴ
ム組成物の物性として発熱性が改良され事は判っていた
が、比表面積の低下を伴なう事から、補強性・耐摩耗性
の低下を生じるものであった。即ち、平均凝集体径のコ
ントロールだけでは配合ゴムの諸特性を維持して補強性
・耐摩耗性を向上することは出来ていなかった。
ム組成物の物性として発熱性が改良され事は判っていた
が、比表面積の低下を伴なう事から、補強性・耐摩耗性
の低下を生じるものであった。即ち、平均凝集体径のコ
ントロールだけでは配合ゴムの諸特性を維持して補強性
・耐摩耗性を向上することは出来ていなかった。
本発明では更に凝集体分布について種々の検討評価を進
めた所、凝集体分布を特定のシャープな型にする事によ
り、発熱性・加工性・コストを大きく損なう事無く、補
強性・耐摩耗性の向上効果を得ることが出来た。
めた所、凝集体分布を特定のシャープな型にする事によ
り、発熱性・加工性・コストを大きく損なう事無く、補
強性・耐摩耗性の向上効果を得ることが出来た。
本発明は天然ゴム及びジエン系合成ゴムより成る群の中
から選ばれた少なくとも１種のゴム100重量部に、カー
ボンブラックとして （イ） 窒素吸着比表面積（N2SA）が100〜125m2/gの範
囲内であり、 （ロ） ジブチルフタレート吸油量（DBP）が105〜130m
l/100gの範囲内であり、 （ハ） 凝集体径分布の半価幅（ΔD50）と凝集体径分
布の最頻値（Dst）との比ΔD50/Dstが0.7〜1.0の範囲で
あり、かつ （ニ） 窒素吸着比表面積（N2SA）と沃素吸着比表面積
（IA）との比（N2SA/IA）は0.90〜1.05の範囲であるカ
ーボンブラック40〜120重量部を配合して成る改良され
たゴム組成物である。
から選ばれた少なくとも１種のゴム100重量部に、カー
ボンブラックとして （イ） 窒素吸着比表面積（N2SA）が100〜125m2/gの範
囲内であり、 （ロ） ジブチルフタレート吸油量（DBP）が105〜130m
l/100gの範囲内であり、 （ハ） 凝集体径分布の半価幅（ΔD50）と凝集体径分
布の最頻値（Dst）との比ΔD50/Dstが0.7〜1.0の範囲で
あり、かつ （ニ） 窒素吸着比表面積（N2SA）と沃素吸着比表面積
（IA）との比（N2SA/IA）は0.90〜1.05の範囲であるカ
ーボンブラック40〜120重量部を配合して成る改良され
たゴム組成物である。
本発明において各カーボンブラックと特性値は、以下の
方法により測定される。
方法により測定される。
窒素吸着比表面積（N2SA）:ASTM D3037−84 B法 沃素吸着比表面積（IA）:ASTM 1510−81 ジブチルフタレート吸油量（DBP）:JIS K6221−1982 A
法 また凝集体の測定は、遠心沈降法によるものであり英国
ジョイス・レーベル（Joyse−Loebl）社製ディスク・セ
ントリフュージ（DISC CENTRIFUGE）を使用し、以下の
方法で行なった。
法 また凝集体の測定は、遠心沈降法によるものであり英国
ジョイス・レーベル（Joyse−Loebl）社製ディスク・セ
ントリフュージ（DISC CENTRIFUGE）を使用し、以下の
方法で行なった。
先ず、試料カーボンブラックを精秤し、エタノール20％
水溶液に加え、カーボンブラック濃度を0.01重量％にし
た後、超音波で10分間程度分散させ、これを試料溶液と
した。ディスク・セントリフュージの回転数を6,000rpm
に設定し、試料溶液（0.25ml〜1.00ml）を注射器でスピ
ン液（２％グリセリン水溶液）30mlに注入し、一斉に遠
心沈降させ、光電沈降法により凝集体系分布曲線を作成
した。
水溶液に加え、カーボンブラック濃度を0.01重量％にし
た後、超音波で10分間程度分散させ、これを試料溶液と
した。ディスク・セントリフュージの回転数を6,000rpm
に設定し、試料溶液（0.25ml〜1.00ml）を注射器でスピ
ン液（２％グリセリン水溶液）30mlに注入し、一斉に遠
心沈降させ、光電沈降法により凝集体系分布曲線を作成
した。
半価幅（ΔD50）と最頻値（DST）は、第一図に示すよう
な凝集体径分布曲線から求めた。尚、図中f1とf2は同じ
長さである。
な凝集体径分布曲線から求めた。尚、図中f1とf2は同じ
長さである。
（作用） 窒素吸着比表面積（N2SA）が100m2/g未満の場合は、通
常のISAF級のカーボンブラックとしての補強製、耐摩耗
性能のレベルが維持できなくなり、125m2/gより大きい
場合は、発熱性能の低下が余りに大きくなるため、N2SA
は100〜125m2/gの範囲に限定される。
常のISAF級のカーボンブラックとしての補強製、耐摩耗
性能のレベルが維持できなくなり、125m2/gより大きい
場合は、発熱性能の低下が余りに大きくなるため、N2SA
は100〜125m2/gの範囲に限定される。
ジプチルフタレート吸油量（DBP）が105ml/100g未満を
場合は、充分な耐摩耗性能や、カーボンブラックの分配
性が得られず、また逆に、130ml/100gより大きい場合に
は作業性が低下するので、DBPは105〜130ml/gの範囲に
限定される。更に好ましくは110〜130ml/gの範囲に限定
される。
場合は、充分な耐摩耗性能や、カーボンブラックの分配
性が得られず、また逆に、130ml/100gより大きい場合に
は作業性が低下するので、DBPは105〜130ml/gの範囲に
限定される。更に好ましくは110〜130ml/gの範囲に限定
される。
凝集体径分布の半価幅ΔD50が小さいと、即ち凝集体径
の分布がシャープであると、カーボンブラックの均質性
が高まり、補強効果が増大する。
の分布がシャープであると、カーボンブラックの均質性
が高まり、補強効果が増大する。
本発明者らは、ISAF級のカーボンブラックに付いてこの
観点から、評価検討を進めた結果、凝集体分布の半価幅
（ΔD50）と凝集体径の最頻値（Dst）との比（ΔD50/Ds
t）が1.0以下という狭い凝集体径分布を持つ範囲になる
と、従来の広い凝集体径分布を持つカーボンブラックに
較べて、優れた耐摩耗性・補強性が得られることを見出
だした。但し、このΔD50/Dstの値が0.7より小さくなる
と、耐発熱性の低下が大きくなるため、望ましい範囲は
0.7〜1.0になる。
観点から、評価検討を進めた結果、凝集体分布の半価幅
（ΔD50）と凝集体径の最頻値（Dst）との比（ΔD50/Ds
t）が1.0以下という狭い凝集体径分布を持つ範囲になる
と、従来の広い凝集体径分布を持つカーボンブラックに
較べて、優れた耐摩耗性・補強性が得られることを見出
だした。但し、このΔD50/Dstの値が0.7より小さくなる
と、耐発熱性の低下が大きくなるため、望ましい範囲は
0.7〜1.0になる。
さらに、窒素吸着比表面積（N2SA）と沃素吸着比表面積
（IA）との比（N2SA/IA）が0.90より小さいと従来のカ
ーボンブラックに対する耐摩耗性能・補強性の向上効果
が失われてしまう。又、1.05より大きいと配合ゴムの粘
度が大巾に上がり、加工性が低下してしまう。ことため
望ましい範囲は0.90〜1.05となる。
（IA）との比（N2SA/IA）が0.90より小さいと従来のカ
ーボンブラックに対する耐摩耗性能・補強性の向上効果
が失われてしまう。又、1.05より大きいと配合ゴムの粘
度が大巾に上がり、加工性が低下してしまう。ことため
望ましい範囲は0.90〜1.05となる。
使用するゴム成分としては、天然ゴム、ジエン系合成ゴ
ムの単独、或いは併用系のいずれでも良い。
ムの単独、或いは併用系のいずれでも良い。
カーボンブラックの配合量が40重量部未満では、上記本
発明のカーボンブラックであっても、充分な補強効果・
耐摩耗性向上効果を示す事は出来ない。又、120重量部
より多い場合には、耐発熱性の低下が大きすぎるため、
カーボンブラックの配合量としてはゴム成分100重量部
に対して、40〜120重量部の範囲に限定される。
発明のカーボンブラックであっても、充分な補強効果・
耐摩耗性向上効果を示す事は出来ない。又、120重量部
より多い場合には、耐発熱性の低下が大きすぎるため、
カーボンブラックの配合量としてはゴム成分100重量部
に対して、40〜120重量部の範囲に限定される。
（実施例） 実施例１〜４、比較例１〜７ 表１に比較検討に用いたカーボンブラックの特性値を示
す。カーボンブラック番号Ａ〜Ｄの４種類が本発明に該
当するカーボンブラックであり、カーボンブラック番号
Ｅ〜Ｉの５種類が比較例に用いたカーボンブラックであ
る。
す。カーボンブラック番号Ａ〜Ｄの４種類が本発明に該
当するカーボンブラックであり、カーボンブラック番号
Ｅ〜Ｉの５種類が比較例に用いたカーボンブラックであ
る。
比較例のカーボンブラックはそれぞれ次の特性を持って
いる。カーボンブラックE,Fは凝集体分布の半価幅（ΔD
50）と凝集体径の最頻値（Dst）との比（ΔD50/Dst）が
0.7より小及び1.0より大である。カーボンブラックG,H
は窒素吸着比表面積（N2SA）と沃素吸着比表面積（IA）
との比（N2SA/IA）が0.9より小及び、1.05より大であ
る。又、カーボンブラックＩは一般市販のISAFカーボン
ブラックであり、本発明に使用するカーボンブラックと
は（ΔD50/Dst）が大巾に異なることが判る。
いる。カーボンブラックE,Fは凝集体分布の半価幅（ΔD
50）と凝集体径の最頻値（Dst）との比（ΔD50/Dst）が
0.7より小及び1.0より大である。カーボンブラックG,H
は窒素吸着比表面積（N2SA）と沃素吸着比表面積（IA）
との比（N2SA/IA）が0.9より小及び、1.05より大であ
る。又、カーボンブラックＩは一般市販のISAFカーボン
ブラックであり、本発明に使用するカーボンブラックと
は（ΔD50/Dst）が大巾に異なることが判る。
表２にゴム組成物の実施例及び比較例を示す。
実施例及び比較例の基本的な配合内容は以下の通りであ
るが、表２に示す通り、比較検討に応じて、カーボンブ
ラック、プロセス・オイルの配合量は変更した。
るが、表２に示す通り、比較検討に応じて、カーボンブ
ラック、プロセス・オイルの配合量は変更した。
天然ゴム（RSS＃１） 100.0重量部 カーボンブラック 50.0重量部 プロセス・オイル 10.0重量部 ステアリン酸 3.0重量部 亜鉛華 4.0重量部 老化防止剤（IPPD） 1.0重量部 加硫促進剤（OBS） 0.5重量部 硫黄 2.5重量部 老化防止剤（IPPD）は、Ｎ−フェニル−Ｎ′−イソプロ
ピル−ｐ−フェニレンジアミンである。加硫促進剤（OB
S）は、NNオキシジエチレン−２−ベンゾチアジル−ス
ルフエンアミドである。
ピル−ｐ−フェニレンジアミンである。加硫促進剤（OB
S）は、NNオキシジエチレン−２−ベンゾチアジル−ス
ルフエンアミドである。
ムーニー粘度試験はJIS K 6300−1974に準じて行った。
この値が小さい方が作業性が良好である。
この値が小さい方が作業性が良好である。
摩耗性試験は、ランボーン式摩耗性試験機を用い、摩耗
損失量を測定し、下式によって算出した。
損失量を測定し、下式によって算出した。
耐摩耗指数 ＝IRB#5試験片の容積損失量／供試試験片の容積損失量 この値が大きい程耐摩耗性が大きい。
発熱性試験は、プリティッシュ・スタンダード903:Part
A8:1963に準じて行った反発弾性試験の結果から、下式
によって算出した。
A8:1963に準じて行った反発弾性試験の結果から、下式
によって算出した。
発熱性指数 ＝供試試験片の反発弾性率/IRB#5試験片の反発弾性率 発熱性指数が大きい程、発熱性が良いこと、すなわち発
熱量が小さいことを示す。ゴム引張強さ試験は、JIS K
6301−1975に準じて行った。
熱量が小さいことを示す。ゴム引張強さ試験は、JIS K
6301−1975に準じて行った。
ゴム物理性試験用の各サンプル加硫条件は145℃、30分
である。
である。
（発明の効果） 実施例１〜４に示したように、本発明に該当するカーボ
ンブラックＡ〜Ｄを使用したゴム組成物は、比較例１〜
５に示す従来のカーボンブラックＥ〜Ｉを使用したゴム
組成物と比べ、発熱性及び加工性を損なうことなく、補
強性及び耐摩耗性に優れたものとなっている。
ンブラックＡ〜Ｄを使用したゴム組成物は、比較例１〜
５に示す従来のカーボンブラックＥ〜Ｉを使用したゴム
組成物と比べ、発熱性及び加工性を損なうことなく、補
強性及び耐摩耗性に優れたものとなっている。
また、実施例6,7に示したように、本発明の効果は、従
来の配合手法である、カーボンブラックの増量、又はプ
ロセス・オイルの減量と比較しても、発熱性及び加工性
を損なうことなく、良好な補強性及び耐摩耗性を得てい
る。
来の配合手法である、カーボンブラックの増量、又はプ
ロセス・オイルの減量と比較しても、発熱性及び加工性
を損なうことなく、良好な補強性及び耐摩耗性を得てい
る。
第１図は、凝集体分布曲線より凝集体系分布の半価幅及
び最頻値を求める方法を示すグラフである。 ΔD50……凝集体系分布の半価幅 Dst……凝集体系分布の最頻値
び最頻値を求める方法を示すグラフである。 ΔD50……凝集体系分布の半価幅 Dst……凝集体系分布の最頻値
Claims (1)
- 【請求項１】天然ゴム及びジエン系合成ゴムより成る群
の中から選ばれた少なくとも１種のゴム100重量部に、
カーボンブラックとして （イ）窒素吸着比表面積（N2SA）が100〜125m2/gの範囲
内であり、 （ロ）ジブチルフタレート吸油量（DBP）が105〜130ml/
100gの範囲内であり、 （ハ）凝集体径分布の半価幅（ΔD50）と凝集体径分布
の最頻値（Dst）との比ΔD50/Dstが0.7〜1.0の範囲であ
り、かつ （ニ）窒素吸着比表面積（N2SA）と沃素吸着比表面積
（IA）との比（N2SA/IA）は0.90〜1.05の範囲であるカ
ーボンブラック40〜120重量部を配合して成る改良され
たゴム組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61133925A JPH0723434B2 (ja) | 1986-06-11 | 1986-06-11 | 改良されたゴム組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61133925A JPH0723434B2 (ja) | 1986-06-11 | 1986-06-11 | 改良されたゴム組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62290738A JPS62290738A (ja) | 1987-12-17 |
| JPH0723434B2 true JPH0723434B2 (ja) | 1995-03-15 |
Family
ID=15116291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61133925A Expired - Lifetime JPH0723434B2 (ja) | 1986-06-11 | 1986-06-11 | 改良されたゴム組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0723434B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991013944A1 (en) * | 1990-03-13 | 1991-09-19 | Cabot Corporation | Improved treadwear/hysteresis carbon blacks |
| US5124396A (en) * | 1990-03-13 | 1992-06-23 | Cabot Corporation | Treadwear/hysteresis carbon blacks |
| JP3992814B2 (ja) * | 1998-01-30 | 2007-10-17 | 株式会社ブリヂストン | 重荷重用空気入りタイヤ |
| KR20030042891A (ko) * | 2001-11-26 | 2003-06-02 | 한국타이어 주식회사 | 타이어 트레드용 고무 조성물 |
| US7238741B2 (en) * | 2004-05-13 | 2007-07-03 | Columbian Chemicals Company | Carbonaceous material with broad aggregate size distribution and improved dispersibility |
| US7847009B2 (en) | 2004-05-13 | 2010-12-07 | Columbian Chemicals Company | Carbonaceous material with dissociated aggregate size and particle size distribution and improved dispersibility |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59140241A (ja) * | 1983-01-31 | 1984-08-11 | Tokai Carbon Co Ltd | ゴム組成物 |
| JPS59184231A (ja) * | 1983-04-04 | 1984-10-19 | Tokai Carbon Co Ltd | 高弾性ゴム用カ−ボンブラツク |
| JPS60208369A (ja) * | 1984-04-03 | 1985-10-19 | Asahi Carbon Kk | カ−ボンブラツク |
| JPS6134072A (ja) * | 1984-07-25 | 1986-02-18 | Asahi Carbon Kk | 補強用フア−ネスカ−ボンブラツク |
-
1986
- 1986-06-11 JP JP61133925A patent/JPH0723434B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59140241A (ja) * | 1983-01-31 | 1984-08-11 | Tokai Carbon Co Ltd | ゴム組成物 |
| JPS59184231A (ja) * | 1983-04-04 | 1984-10-19 | Tokai Carbon Co Ltd | 高弾性ゴム用カ−ボンブラツク |
| JPS60208369A (ja) * | 1984-04-03 | 1985-10-19 | Asahi Carbon Kk | カ−ボンブラツク |
| JPS6134072A (ja) * | 1984-07-25 | 1986-02-18 | Asahi Carbon Kk | 補強用フア−ネスカ−ボンブラツク |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62290738A (ja) | 1987-12-17 |
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