JPH07292157A

JPH07292157A - ゴム組成物

Info

Publication number: JPH07292157A
Application number: JP6088335A
Authority: JP
Inventors: Hideki Matsui; 秀樹松井; Takatsugu Hamada; 隆次浜田; Shigeo Kimura; 重夫木村
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1994-04-26
Filing date: 1994-04-26
Publication date: 1995-11-07
Also published as: DE69510857D1; EP0679682A1; ES2136245T3; EP0679682B1; DE69510857T2; US5744536A

Abstract

(57)【要約】【目的】ゴム組成物の各種特性を向上させ、多様化す
るタイヤの要求特性を満足させる。【構成】ジエン系ゴム成分１００重量部に対し、窒素
吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が４０〜２００m²/g、ジブチ
ルテレフタレート吸収量（ＤＢＰ）が１３５〜２５０ml
/100g であるカーボンブラック１０〜１００重量部と、
シリカ１０〜１００重量部と、を配合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はゴム組成物に関し、特
に、空気入りタイヤに好適に使用可能なゴム組成物に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ゴム補強剤として、最も広く
使われてきたのはカーボンブラックである。また、その
重要コロイダル特性であるＤＢＰは、１００〜１３０ｍ
ｌ／１００ｇの範囲において一般に使用されている。そ
の理由は、この値が小さ過ぎると補強性が得られず、大
き過ぎると配向による疲労破壊強度の低下が懸念される
ためである。特に、トレッドゴムに使用する場合は、Ｄ
ＢＰ１００〜１２０ｍｌ／１００ｇの範囲が多く使用さ
れている。

【０００３】ところで、近年、低燃費化ニーズの高まり
と、湿潤路面での走行性能確保との観点から、ゴム補強
材としてシリカが注目されるようになった。しかし、シ
リカ配合は、カーボンブラック配合に比べて、通常、未
加硫ゴムの収縮量が大きい等、加工性が劣るだけでな
く、分散性が劣ること等により、高入力時の耐摩耗性が
劣ること及び帯静電性が大きいことにより、静電気によ
る不快感を与えるおそれがある等の不都合な点も有して
いた。

【０００４】また、最近、シリカの長所である低転がり
抵抗性、湿潤路面の走行性能等と、カーボンブラックの
長所である耐摩耗性と、を両立させるため、両者をブレ
ンドする試みがなされたが、これに使用されたカーボン
ブラックのＤＢＰは、従来通りの範囲であるため、シリ
カの欠点を十分には改善できず、効果のさらなる向上が
望まれていた。

【０００５】そこで、出願人は市場ニーズの変化と、カ
ーボンブラックのミクロコントロール技術の進歩を踏ま
えて、ＤＢＰが従来範囲を超えるカーボンブラックを使
用することにより、転がり抵抗と耐摩耗性とが両立する
ことを先の出願にて開示したが、多様化するタイヤ性能
ニーズの全てにおいて優れるものではなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、市場の
低燃費化ニーズは耐摩耗中心の汎用タイヤだけでなく、
オールシーズンタイヤや高性能タイヤにも広がりを見
せ、タイヤの諸性能を高次元で両立する技術開発が求め
られている。そこで、本発明は、この様なタイヤ諸性能
向上と低燃費化を同時に実現させるために、特定のカー
ボンブラックとシリカとをゴムの補強剤として配合する
ことにより、それぞれの短所を補いつつ、両者の長所を
兼ね備えた、耐摩耗性、転がり抵抗、湿潤路面の走行性
能、加工性、非帯電性などタイヤ等に要求される諸性能
を向上させたゴム組成物を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、以下の構成とする。即ち、ゴム組成物
を、ジエン系ゴム成分１００重量部に対し、Ｎ₂ＳＡが
４０〜２００m²/g、ＤＢＰが１３５〜２５０ml/100g で
あるカーボンブラック１０〜１００重量部と、シリカ１
０〜１００重量部と、を配合して構成する。また、上記
カーボンブラックのＤＢＰが１６０ml/100g 以上である
と好ましい。また、上記カーボンブラックのＮ₂ＳＡが
７０〜１１５m²/gであると好ましい。また、上記カーボ
ンブラックのＮ₂ＳＡが７０〜９０m²/g、ＤＢＰが１７
０〜２００ml/100g であると好ましい。また、上記カー
ボンブラックとシリカの配合比率が２０／８０〜８０／
２０であり、両者を合わせた配合量が４０〜１６０重量
部であると好ましい。更に、上記シリカが、ＣＴＡＢ法
表面積が１００〜３００m²/g、ＤＢＰが１５０〜３００
ml/100g であると好ましい。

【０００８】尚、本発明のゴム組成物は、空気入りタイ
ヤに好適に使用でき、特に、タイヤトレッド用に最適で
あるが、これにかぎらず、例えば、サイドウォール用
等、タイヤの他のゴム部分にも好適に使用できる。ここ
で、タイヤトレッドとは、タイヤ径方向内外で異なるゴ
ムを使用したときには、外方のいわゆるキャップゴムを
指すが、内方のいわゆるベースゴムとして使用してもよ
い。また、ジエン系ゴム成分１００重量部に対し、Ｎ₂
ＳＡが４０m²/g未満では、耐摩耗性が悪化し、２００m²
/g超過では、tan δが大きく、転がり抵抗が大きくなっ
て不都合である。また、本発明では、Ｎ₂ＳＡを、上記
の理由により、４０〜２００m²/gと規定するが、７０〜
１１５m²/g、あるいは７０〜９０m²/gとすることによ
り、より効果的である。

【０００９】また、ＤＢＰが１３５ml/100g 未満では、
シリカの分散性が改良されず、２５０ml/100g 超過のカ
ーボンブラックを製造することは技術的に困難であり、
使用不能である。また、本発明では、ＤＢＰを、上記の
理由により、１３５〜２５０ml/100g と規定するが、１
６０ml/100g 以上、あるいは１７０〜２００ml/100g と
することにより、より効果的である。配合するカーボン
ブラックが１０重量部未満（特に、総充填剤部数が８０
部を超過した場合）では、配合による分散性及び耐摩耗
性向上の効果が小さい。また、１００重量部超過では、
低転がり抵抗性及びシリカによる湿潤路面の走行性能向
上両立の効果が小さくなり、加えて、耐摩耗性も低下す
るため不都合である。

【００１０】同様に、配合するシリカが１０重量部未満
（特に、総充填剤部数が８０部を超過した場合）では、
シリカ配合による湿潤路面の走行性能向上の効果が小さ
い。また、１００重量部超過では、却って、低転がり抵
抗性が、また、耐摩耗性が低下するため、不都合であ
る。シリカとカーボンブラックの配合比率が２０／８０
未満（シリカが少ない）では、上述のように、湿潤路面
の走行性能と低転がり抵抗性の両立の効果が小さく、８
０／２０超過（カーボンブラックが少ない）では、分散
性低下による耐摩耗性が悪化し、不都合である。シリカ
とカーボンブラックの両者を合わせた配合量が４０重量
部未満では、充分な補強効果及び湿潤路面の走行性能が
得られず、１６０重量部超過では、耐摩耗性及び転がり
抵抗性が低下するため不都合である。配合するシリカの
ＣＴＡＢ法表面積が１００〜３００m²/g、ＤＢＰが１５
０〜３００ml/100g のシリカであると、充分な補強性に
よる耐摩耗性が得られ、且つ、湿潤路面の走行性能と転
がり抵抗の両立化のため効果的である。

【００１１】シリカとカーボンブラックとの相互的作用
につき説明する。（１）シリカのポリマー中での分散状態は、その粒径及
び表面官能基の性質により、通常のカーボンブラックに
比べ、分散性が劣っており、加えて、ポリマーとの補強
機構に起因して、山坂路を主体に走行するタイヤのよう
な大変形領域での耐摩耗性が劣っている。しかし、本発
明のハイストラクチャーカーボンブラックと組み合わせ
ることにより、シリカの分散性が向上する。更に、この
カーボンブラックの補強機構が一般のカーボンブラック
に比べて、大変形領域の追従性及び補強性に優れてい
る。これらの効果により、シリカ配合の欠点である高入
力時の耐摩耗性が克服される。

【００１２】（２）また、シリカを配合すると、通常の
カーボンブラックに比べて、大変形時のヒステリシスロ
スが大きくなるが、微小変形時のそれが小さいことが分
かっている。これらは、各々湿潤路面の走行性能の向上
と、転がり抵抗の低減化に有利になる。（３）一般にハイストラクチャーカーボンブラックは、
その配向性により、繰り返し入力による耐疲労破壊性が
劣ることが知られており、その使用が限定されていた。
しかし、シリカ配合は、カーボンブラックに比べて、こ
の疲労破壊性に勝っており、組み合わせることで、ハイ
ストラクチャーカーボンブラックの欠点を克服すること
が可能となる。

【００１３】（４）シリカを配合すると、電気絶縁性が
大きくなると共に、繰り返し入力により耐静電性（静電
気を発生する）となり、静電気等で使用者に不快感を与
える等の原因にもなる。本発明のハイストラクチャーカ
ーボンブラックは、一般のカーボンブラックに比べて、
導電性が高いため、電気が流れ易くなる（静電気をため
ない）ことで、この欠点が除去できる。更に、ここで、
本発明のカーボンブラックの配合割合を増せば、タイヤ
の非帯電性を増すことができる。

【００１４】（５）シリカを配合すると、補強機構の違
いにより、通常のカーボンブラックにくべて、未加硫ゴ
ムの収縮量が大きくなり、その結果、タック（粘着性）
が弱い等、加工性が劣る。本発明のハイストラクチャー
カーボンブラックは、一般のカーボンブラックに比べ
て、収縮量が小さく、その結果、タックも充分に有する
ため、組み合わせることにより、シリカ配合の加工性に
おける欠点が克服できる。（６）従って、本発明のハイストラクチャーカーボンブ
ラックとシリカの組み合わせにより、それぞれが有する
湿潤路面での走行性能、転がり抵抗の低減に大きく役立
つ。ことに、転がり抵抗の低減については、両者の組み
合わせに基づくシリカの分散性が向上することにより、
一層効果的となる。

【００１５】本発明で使用するカーボンブラックの製造
方法は、通常のオイルファーネス炉を用いて、以下の要
領で製造できる。即ち、組成の均一な高芳香族成分の原
料を用い、その反応炉への噴霧もより分布の小さい油滴
となるようなノズルを用いて、炉内の狭い領域へと噴霧
する。また、炉内温度・燃焼ガス流もより分布の小さい
条件とすることで、反応時間を均一化でき、これにより
製造可能である（比較例３，実施例６，７，８の試１，
２）。

【００１６】

【実施例】以下に、本発明を実施例に基づいて説明す
る。表１に示す各配合のゴム組成物を作成し、分散性、
体積固有抵抗値、収縮量、耐摩耗性、転がり抵抗、湿潤
路面の走行性能につき、評価した。各評価法は以下の通
りである。（１）分散性分散性の評価は、ＳＥＭ−ＩＡ（走査型電子顕微鏡−画
像処理装置）法を用いて、平均粒子径、総面積及び面積
率を求めることにより行った。各数値とも小さい方が良
好である。

【００１７】尚、測定方法は下記の手順による。クロロホルムで洗浄したカミソリの刃（シック（商
品名）の刃）により、測定試料（切り出したトレッドゴ
ム）をエタノール浸漬中にて引き切る。この際、断面を均一にするため、刃は各サンプル毎
に１枚を用い、その都度新しいものに取り替えて裁断す
る。次にこれを導電処理（カーボンコーター）して、測
定用サンプル（大きさ２０×１０．０ｍｍ以上）を作製
する。

【００１８】反射電子像（ＣＯＭＰＯ像）×１００
倍，印加電圧２５〜３０ＫＶ）にて２視野分をＳＥＭ撮
影し、これを代表とした。下地の色むらの輝度を０レベル（黒色）とし、２次
電子（ＳＥＩ）及び反射電子（ＢＥＩ）検出器の輝度を
コントラストを強調するように設定し、写真撮影する。これをＩＡ処理にて粒径、総面積及び面積率として
計測・評価する。具体的には、９００×１２００μｍの
視野に入る粒子をカウントし、粒径、総面積及び面積率
を評価する。その際、供試例それぞれにつき、２視野に
ついて行い、平均値を出して評価の対象とした。尚、面
積率とは、測定視野面積に対する前記総面積の占める割
合である。尚ＳＥＭ測定及びＩＡ処理には通常市販されている
汎様品を使用した。

【００１９】（２）体積固有抵抗値ＡＤＶＡＮＴＥＳＴＨｉｇｈＨｅｇｏｈｍＭｅｔ
ｅｒＴＲ８６０１（一般店販品）にて測定した。（３）収縮量ＭＰＴ（モンサントプロセサビリティテスター）にて
シェアレート１５３．６３（ｌ／ｓｅｃ）、長さ３０．
０ｃｍにて押出し、タルク上で放熱させ、２４時間後の
収縮量を測定した。３０ｃｍを初期長として収縮した長
さを測定し、各供試例の収縮量に対する比較例１の収縮
量の割合を１００倍し、比較例１を１００として指数表
示した。数値が大きい方が良好である。

【００２０】（４）耐摩耗性各ゴム組成物を、１９５／６５Ｒ１５サイズの乗用車タ
イヤのトレッドに適用し、このタイヤを、国産２５００
ｃｃＦＲ車に装着し、テストコースにおける高速一般路
仕様コース及び山坂路仕様コースにつき各２００００ｋ
ｍ走行時の残溝深さより求めた。同様に、比較例１を１
００として指数表示した。数値が大きい方が良好であ
る。

【００２１】（５）転がり抵抗（ＲＲ）各ゴム組成物を、１９５／６５Ｒ１５サイズの乗用車用
タイヤのタイヤトレッドに適用し、内圧２．０ｋｇ、荷
重４４０ｋｇ，リム６ＪＪ、速度８０ｋｍ／ｈのときの
値を測定し、同様に、比較例１を１００として指数表示
した。数値が大きい方が良好である。（６）湿潤路面の走行性能（ＷＥＴ性能）米国のＵＴＱＧＳ（タイヤ品質等級基準）で定められた
方法に従い、タイヤを試験用トレーラーに装着し、湿潤
アスファルト密粒度路面上を走行し、タイヤの回転をロ
ックしたときの摩擦抵抗を測定し、比較例１を１００と
して指数表示した。数値が大きい方が良好である。

【００２２】

【表１】＊１溶液重合ＳＢＲタフデン（旭化成製）＊２日本合成ゴム製＊３ＤＥＧＵＳＳＡ製シランカップリング剤Ｓｉ６９ビス−（３−トリエトキシシリルプロピル）−テトラス
ルフィド＊４Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニ
ル−ｐ−フェニレンジアミン＊５ジベンゾチアジルジスルフィド＊６ジフェニルグアニジン＊７Ｎ−ターシャリ−ブチル−２−ベンゾチアジルス
ルフェンアミド＊８ＣＴＡＢ：１８４m²/g、ＤＢＰ：２００ml/100g

【００２３】尚、カーボンブラックのＮ₂ＳＡはＡＳＴ
ＭＤ３０３７−８９、ＤＢＰはＡＳＴＭＤ２４１４
−９０に準拠した。シリカのＣＴＡＢ及びＤＢＰは、予
め２００℃、１５分間加熱により吸着水を除去したもの
を各々、ＣＴＡＢはＡＳＴＭＤ３７６５−８９、ＤＢ
Ｐは２４１４−９０に準拠して測定した。

【００２４】以上の結果より、以下のことがわかる。即
ち、分散性の評価より、各実施例とも、平均粒径、総面
積及び面積率が比較例に比べて小さくなっており、分散
性が向上したことがわかる。また、シリカ単独では分散
性が非常に悪く（比較例４）、カーボンブラックを併用
することにより改善はされるが（比較例５）、使用した
カーボンブラックのＤＢＰが規定外であるため、実施例
の分散性には劣る。体積固有抵抗値の評価より、各実施
例ともシリカ無配合の場合（比較例１〜３）と同等かそ
れにほぼ近い程度にまで低下できたことがわかる。収縮
量の評価より、各実施例とも、シリカの配合による収縮
という不都合（比較例４，５）を、充分に補っているこ
とがわかる。

【００２５】耐摩耗性の評価より、各実施例とも、シリ
カ配合による大変形領域の耐摩耗性の悪化（比較例４，
５の山坂路仕様コース）を、補うだけでなく、高速一般
路仕様コースにおいても非常に耐摩耗性が向上している
ことがわかる。転がり抵抗の評価より、シリカを配合す
ることにより、配合していない場合（比較例１〜３）に
比べて、転がり抵抗が非常に向上していることがわか
る。湿潤路面の走行性能の評価より、シリカを配合する
ことにより、配合していない場合（比較例１〜３）に比
べて、当該性能が非常に向上していることがわかる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によると、ハ
イストラクチャーのカーボンブラックをシリカと併用す
ることにより、互いの欠点を補い合い、両者の長所を生
かしたゴム組成物が得られることがわかる。即ち、シリ
カの分散性を上げて、耐摩耗性、低収縮性等に優れ、タ
イヤのトレッド用ゴムに適用した場合、耐久寿命が長
く、加工性がよく、転がり抵抗が小さく、かつ湿潤路面
の走行性能に優れた、タイヤを具現化することが可能と
なるという効果を得ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ジエン系ゴム成分１００重量部に対し、
窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が４０〜２００m²/g、ジ
ブチルテレフタレート吸収量（ＤＢＰ）が１３５〜２５
０ml/100g であるカーボンブラック１０〜１００重量部
と、シリカ１０〜１００重量部と、を配合したことを特
徴とするゴム組成物。
【請求項２】カーボンブラックのＤＢＰが１６０ml/1
00g 以上であることを特徴とする請求項１記載のゴム組
成物。
【請求項３】カーボンブラックのＮ₂ＳＡが７０〜１
１５m²/gであることを特徴とする請求項１記載のゴム組
成物。
【請求項４】カーボンブラックのＮ₂ＳＡが７０〜９
０m²/g、ＤＢＰが１７０〜２００ml/100g であることを
特徴とする請求項１記載のゴム組成物。
【請求項５】カーボンブラックとシリカの配合比率が
２０／８０〜８０／２０であり、両者を合わせた配合量
が４０〜１６０重量部であることを特徴とする請求項
１、２、３又は４記載のゴム組成物。
【請求項６】シリカの、セチルトリメチルアンモニウ
ムブロマイド（ＣＴＡＢ）法表面積が１００〜３００m²
/g、ＤＢＰが１５０〜３００ml/100g であることを特徴
とする請求項１記載のゴム組成物。