JPH0735454B2 - タイヤトレツド用ゴム組成物 - Google Patents
タイヤトレツド用ゴム組成物Info
- Publication number
- JPH0735454B2 JPH0735454B2 JP61256944A JP25694486A JPH0735454B2 JP H0735454 B2 JPH0735454 B2 JP H0735454B2 JP 61256944 A JP61256944 A JP 61256944A JP 25694486 A JP25694486 A JP 25694486A JP H0735454 B2 JPH0735454 B2 JP H0735454B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon black
- rubber
- δdst
- rubber composition
- surface area
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- 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
様の品種があり、これらの品種特性が配合するゴム組成
物の諸性能を決定づける主要な因子となる。このため、
通常、ゴム成分と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。
様の品種があり、これらの品種特性が配合するゴム組成
物の諸性能を決定づける主要な因子となる。このため、
通常、ゴム成分と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。
たとえば、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（N220）など粒子
径が小さく、比表面積の大きなカーボンブラックを適用
することが有効とされている。
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（N220）など粒子
径が小さく、比表面積の大きな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、この種ハード領域に属するカーボンブラック
の使用は、ゴム配合時の分散加工性を損ねるうえに配合
ゴムの発熱性を増大する性癖がある。このうち分散加工
性の低下は、ゴム成分への練り込み過程において混練物
の硬度が著増してきて円滑な均質分散が阻害される現象
で、混練に要するエネルギーや時間が増大するばかりで
なく、配合ゴムの品質特性を劣化させる要因となる。一
方、発熱性の増大は、走行中にヒステリシスロスに基づ
くタイヤ内部の畜熱作用をもたらし、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。
の使用は、ゴム配合時の分散加工性を損ねるうえに配合
ゴムの発熱性を増大する性癖がある。このうち分散加工
性の低下は、ゴム成分への練り込み過程において混練物
の硬度が著増してきて円滑な均質分散が阻害される現象
で、混練に要するエネルギーや時間が増大するばかりで
なく、配合ゴムの品質特性を劣化させる要因となる。一
方、発熱性の増大は、走行中にヒステリシスロスに基づ
くタイヤ内部の畜熱作用をもたらし、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。
このように粒子径の小さい（比表面積大）カーボンブラ
ックを用いてゴム成分への分散加工性を向上させ、最終
的に高耐摩耗性と低発熱性とを同時に付与することがで
きれば大型タイヤのタイヤトレッド部材として理想的な
ゴム性能となる。
ックを用いてゴム成分への分散加工性を向上させ、最終
的に高耐摩耗性と低発熱性とを同時に付与することがで
きれば大型タイヤのタイヤトレッド部材として理想的な
ゴム性能となる。
これまでカーボンブラックの特性面から上述した背反ゴ
ム性能を改善する努力が払われているが、未だに要求性
能を十分満足する技術は得られていない。
ム性能を改善する努力が払われているが、未だに要求性
能を十分満足する技術は得られていない。
本発明は上記の問題点を解消する目的で研究を重ねた結
果、微細な粒子径を有しながら相対的にブロードなアグ
リゲートサイズ分布を備えるカーボンブラックをゴム成
分に配合すると、背反ゴム性能の改善が効果的に進行す
るとの知見を得て開発に至ったものである。
果、微細な粒子径を有しながら相対的にブロードなアグ
リゲートサイズ分布を備えるカーボンブラックをゴム成
分に配合すると、背反ゴム性能の改善が効果的に進行す
るとの知見を得て開発に至ったものである。
本発明により提供されるタイヤトレッド用ゴム組成物
は、窒素吸着比表面積（N2SA）が100〜200m2/gのハード
領域に属し、かつ下記（１）式で定義されるアグリゲー
トサイズ分布指数（Ｔ）の値が下記（２）式の関係を満
す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なることを特徴とする。
は、窒素吸着比表面積（N2SA）が100〜200m2/gのハード
領域に属し、かつ下記（１）式で定義されるアグリゲー
トサイズ分布指数（Ｔ）の値が下記（２）式の関係を満
す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なることを特徴とする。
Ｔ＝△Dst50×△Dst75×Ｒ ……（１） 4100−18.1（N2SA）＜Ｔ＜7700−25.5（N2SA） ……
（２） 但し、（１）式中の△Dst50は遠心沈降法による凝集体
ストークス相当径分布の半値巾（nm）、△Dst75は前記
凝集体ストークス相当径分布の3/4値巾（nm）、Ｒは前
記凝集体ストークス相当径分布の最大吸光度を指す。
（２） 但し、（１）式中の△Dst50は遠心沈降法による凝集体
ストークス相当径分布の半値巾（nm）、△Dst75は前記
凝集体ストークス相当径分布の3/4値巾（nm）、Ｒは前
記凝集体ストークス相当径分布の最大吸光度を指す。
上記カーボンブラックの特性項目のうち、窒素吸着比表
面積（N2SA）100〜200m2/gの微細粒子範囲は、通常のSA
F（N110）、ISAF（N220）品種と同等のハード領域に位
置し、配合ゴムに高度の耐摩耗性を付与するための前提
要件となる。この窒素吸着比表面積（N2SA）が100m2/g
未満では大型タイヤトレッドに耐える高耐摩耗性を付与
することができず、また200m2/gを越えると分散加工性
が著しく悪化する。
面積（N2SA）100〜200m2/gの微細粒子範囲は、通常のSA
F（N110）、ISAF（N220）品種と同等のハード領域に位
置し、配合ゴムに高度の耐摩耗性を付与するための前提
要件となる。この窒素吸着比表面積（N2SA）が100m2/g
未満では大型タイヤトレッドに耐える高耐摩耗性を付与
することができず、また200m2/gを越えると分散加工性
が著しく悪化する。
（１）および（２）式により導き出されるアグリゲート
サイズ分布指数（Ｔ）に関する選択特性は、本発明を構
成するカーボンブラックがもつ独特の凝集体性状で、従
来品種のカーボンブラックに比べ一定比表面積当りのＴ
値が有意的に大きい（アグリゲートサイズ分布のブロー
ド化）ことによって特長づけられる。そして、（２）式
で与えられる範囲のＴ値を満足する場合に分散加工性な
らびに発熱性の改善効果が発揮される。
サイズ分布指数（Ｔ）に関する選択特性は、本発明を構
成するカーボンブラックがもつ独特の凝集体性状で、従
来品種のカーボンブラックに比べ一定比表面積当りのＴ
値が有意的に大きい（アグリゲートサイズ分布のブロー
ド化）ことによって特長づけられる。そして、（２）式
で与えられる範囲のＴ値を満足する場合に分散加工性な
らびに発熱性の改善効果が発揮される。
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 D3037−78“Standard Methods of Testing Carbo
n Black Surface Area by Nitrogen Adsorption"Methed
Bによる。
n Black Surface Area by Nitrogen Adsorption"Methed
Bによる。
この方法で測定したIRB＃５の窒素吸着比表面積（N2S
A）は、80.3m2/gとなる。
A）は、80.3m2/gとなる。
（２） △Dst50、△Dst75、Ｒ JIS K6221（1975）6.2.1項Ａ法に基づいて乾燥したのち
精秤採取したカーボンブラック試料を少量の界面活性剤
（分散媒）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50mg/の分散液を作成し、超音波で
十分に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２重量％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20容量％エタノール水溶液）を注入する。ついで、
温度25℃の試料液0.5ml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
クス相当の分布曲線を作成する。得られた分布曲線の半
値巾（nm）を△Dst50の値、同3/4値巾（nm）を△Dst75
の値、そして分布の最大吸光度をＲ値とする。この測定
方法によるASTM Ｄ 3324−88 Standard reference
Black Ｃ−３ N234 の△Dst50は60nm,△Dst75は34
nmとなる。
精秤採取したカーボンブラック試料を少量の界面活性剤
（分散媒）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50mg/の分散液を作成し、超音波で
十分に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２重量％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20容量％エタノール水溶液）を注入する。ついで、
温度25℃の試料液0.5ml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
クス相当の分布曲線を作成する。得られた分布曲線の半
値巾（nm）を△Dst50の値、同3/4値巾（nm）を△Dst75
の値、そして分布の最大吸光度をＲ値とする。この測定
方法によるASTM Ｄ 3324−88 Standard reference
Black Ｃ−３ N234 の△Dst50は60nm,△Dst75は34
nmとなる。
これらの特性を具備するカーボンブラックは、頭部に燃
焼バーナーおよび原料油噴射ノズルを備える燃焼室とこ
れに連続する熱分解導管とから構成された発生部を２系
列設け、両発生部の熱分解導管を円筒状の主反応ゾーン
に収斂会合したＹ字型構造のオイルファーネス炉を用
い、別系列で発生したカーボンブラック中間生成ガス流
を主反応ゾーンに同時に高速導入して相互衝突させる方
法（特開昭59−49267）によって製造される。この際、
アグリゲートサイズ分布指数（Ｔ）の調整は各系列の発
生条件を制御することにより、また窒素吸着比表面積
（N2SA）の調整は生成カーボンブラック流の炉内滞留時
間を制御することによりおこなうことができる。
焼バーナーおよび原料油噴射ノズルを備える燃焼室とこ
れに連続する熱分解導管とから構成された発生部を２系
列設け、両発生部の熱分解導管を円筒状の主反応ゾーン
に収斂会合したＹ字型構造のオイルファーネス炉を用
い、別系列で発生したカーボンブラック中間生成ガス流
を主反応ゾーンに同時に高速導入して相互衝突させる方
法（特開昭59−49267）によって製造される。この際、
アグリゲートサイズ分布指数（Ｔ）の調整は各系列の発
生条件を制御することにより、また窒素吸着比表面積
（N2SA）の調整は生成カーボンブラック流の炉内滞留時
間を制御することによりおこなうことができる。
上記のカーボンブラックは、常法に従い天然ゴム、スチ
レンブタジエンゴム、ポリブタジエンゴム、イソプレン
ゴム、ブチルゴム、その他常用カーボンブラックで補強
可能な各種合成ゴム、混合ゴムなどのエラストマーに配
合される。カーボンブラックの配合比率は、ゴム成分10
0重量部に対し35〜100重量部の割合とし、加硫剤、加硫
促進剤、老化防止剤、加硫助剤、軟化剤、可塑剤等の必
要成分とともに添加混練して本発明のタイヤトレッド用
ゴム組成物を得る。
レンブタジエンゴム、ポリブタジエンゴム、イソプレン
ゴム、ブチルゴム、その他常用カーボンブラックで補強
可能な各種合成ゴム、混合ゴムなどのエラストマーに配
合される。カーボンブラックの配合比率は、ゴム成分10
0重量部に対し35〜100重量部の割合とし、加硫剤、加硫
促進剤、老化防止剤、加硫助剤、軟化剤、可塑剤等の必
要成分とともに添加混練して本発明のタイヤトレッド用
ゴム組成物を得る。
カーボンブラックの一定比表面積当りのアグリゲートサ
イズ分布は、配合ゴムに対する分散加工性、耐摩耗性お
よび発熱性の付与に大きく関与する。従来技術では配合
ゴムに高度の耐摩耗性を付与するために窒素吸着比表面
積（N2SA）の大きな微細粒子径のカーボンブラックを用
いるが、この種カーボンブラックの粒性状はアグリゲー
トサイズ分布がシャープ化しその指数となるＴ値は必然
的に低下する。Ｔ値の低下は分散加工性と発熱性に対し
て明らかに後退要因となり、これら性能と耐摩耗性との
同時改善を不可能とする。
イズ分布は、配合ゴムに対する分散加工性、耐摩耗性お
よび発熱性の付与に大きく関与する。従来技術では配合
ゴムに高度の耐摩耗性を付与するために窒素吸着比表面
積（N2SA）の大きな微細粒子径のカーボンブラックを用
いるが、この種カーボンブラックの粒性状はアグリゲー
トサイズ分布がシャープ化しその指数となるＴ値は必然
的に低下する。Ｔ値の低下は分散加工性と発熱性に対し
て明らかに後退要因となり、これら性能と耐摩耗性との
同時改善を不可能とする。
本発明のゴム組成物に配合されるカーボンブラックは、
従来品種のハード系カーボンブラックに比べ一定比表面
積（N2SA）当りのＴの値が高位にあり、この特異な凝集
体性状が前提特性となる高窒素吸着比表面積（N2SA100
〜200m2/g）と相俟って高度の耐摩耗性を維持しながら
分散加工性ならびに発熱性を改善するために有効に作用
する。
従来品種のハード系カーボンブラックに比べ一定比表面
積（N2SA）当りのＴの値が高位にあり、この特異な凝集
体性状が前提特性となる高窒素吸着比表面積（N2SA100
〜200m2/g）と相俟って高度の耐摩耗性を維持しながら
分散加工性ならびに発熱性を改善するために有効に作用
する。
頭部にウインドボックスを介して燃焼バーナーおよび原
料油噴射ノズルを同軸的に装着した燃焼室（内径550m
m、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の前段狭径部位を連設した主反応ゾーンの前面
に交角60゜で収斂結合させたＹ字型構造のオイルファー
ネス炉を設置した。
料油噴射ノズルを同軸的に装着した燃焼室（内径550m
m、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の前段狭径部位を連設した主反応ゾーンの前面
に交角60゜で収斂結合させたＹ字型構造のオイルファー
ネス炉を設置した。
原料油には比重（15/4℃）1.0703、粘度（エングラー、
40/20℃）2.10、ベンゼン不溶分0.03％、相関係数（BMC
I）140、初期沸点103℃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、粘度（CST50℃）1
6.1、残炭分5.4％、硫黄分1.8％、 引火点96℃の炭化水素油を用いた。
40/20℃）2.10、ベンゼン不溶分0.03％、相関係数（BMC
I）140、初期沸点103℃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、粘度（CST50℃）1
6.1、残炭分5.4％、硫黄分1.8％、 引火点96℃の炭化水素油を用いた。
上記の反応炉、原料油および燃料油を用い、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（８種類）を製造した。
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（８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）およびアグリゲートサイズ分布に関係する諸
特性、計算値などを示した。
積（N2SA）およびアグリゲートサイズ分布に関係する諸
特性、計算値などを示した。
なお、表IIのうち比較例として示したRun No.9〜16は、
従来技術により製造された窒素吸着比表面積（N2SA）10
0m2/g以上のハード系カーボンブラッケで、いずれもア
グリゲートサイズ分布指数（Ｔ）の値が本発明の要件を
外れるものである。
従来技術により製造された窒素吸着比表面積（N2SA）10
0m2/g以上のハード系カーボンブラッケで、いずれもア
グリゲートサイズ分布指数（Ｔ）の値が本発明の要件を
外れるものである。
次に、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。
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
の配合カーボンブラックRun No.に対応させて表IVに示
した。
組成物につき、各種のゴム特性を測定した。結果を表II
の配合カーボンブラックRun No.に対応させて表IVに示
した。
なお、ゴム特性の測定方法および測定条件は下記によっ
た。
た。
（１） 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：厚さ10mm、外径44mm エメリーホイール:GCタイプ、粒度80、硬度Ｈ添加カー
ボンランダム粉：粒度80＃、添加量約9g/分 エメリーホイール面と試験片の相対スリップ率:24％、6
0％ 試験片回転数:535rpm 試験荷重:4kg （２） 発熱度 ASTM D623−78（グッドリッチフレキソメーター使用）
によった。
ボンランダム粉：粒度80＃、添加量約9g/分 エメリーホイール面と試験片の相対スリップ率:24％、6
0％ 試験片回転数:535rpm 試験荷重:4kg （２） 発熱度 ASTM D623−78（グッドリッチフレキソメーター使用）
によった。
（３） ムーニー粘度 JIS K6300「未加硫ゴム物理試験方法」によった。
（４） その他 すべてJIS K6301「加硫ゴム物理試験方法」によった。
表IVの結果を考察すると、適用したカーボンブラックの
窒素吸着比表面積（N2SA）が同一レベルに位置する場合
には、得られるゴム組成物の摩耗量は高水準に維持され
ながらその他のゴム特性は比較例に比べて実施例の方が
有意に向上していることが判明する。
窒素吸着比表面積（N2SA）が同一レベルに位置する場合
には、得られるゴム組成物の摩耗量は高水準に維持され
ながらその他のゴム特性は比較例に比べて実施例の方が
有意に向上していることが判明する。
例えば、実施例Run No.3（N2SA 161m2/g）と比較例Run
No.10（N2SA 160m2/g）、実施例Run No.5（N2SA 137m2/
g）と比較例Run No.13（N2SA 136m2/g）を対比すると、
耐摩耗性は同等であるにも拘らず動的性能の要因となる
反撥弾性、発熱度などは明らかに改善されており、また
分散加工性の指標となるムーニー粘度も低下改善されて
いる。
No.10（N2SA 160m2/g）、実施例Run No.5（N2SA 137m2/
g）と比較例Run No.13（N2SA 136m2/g）を対比すると、
耐摩耗性は同等であるにも拘らず動的性能の要因となる
反撥弾性、発熱度などは明らかに改善されており、また
分散加工性の指標となるムーニー粘度も低下改善されて
いる。
本発明によれば、微細な粒子径を有しながら相対的にブ
ロードなアグリゲートサイズ分布を備える特定された凝
集体性状のカーボンブラックを適用することにより、ゴ
ム成分への分散加工性を向上させるとともに高度の耐摩
耗性と低位の発熱性を併有するゴム組成物を得ることが
できる。したがって、提供されるゴム組成物は、苛酷な
走行環境で使用されるトラック、バスなどの大型タイヤ
用トレッド部材として、その要求性能を十分満足しうる
有用性がある。
ロードなアグリゲートサイズ分布を備える特定された凝
集体性状のカーボンブラックを適用することにより、ゴ
ム成分への分散加工性を向上させるとともに高度の耐摩
耗性と低位の発熱性を併有するゴム組成物を得ることが
できる。したがって、提供されるゴム組成物は、苛酷な
走行環境で使用されるトラック、バスなどの大型タイヤ
用トレッド部材として、その要求性能を十分満足しうる
有用性がある。
Claims (1)
- 【請求項１】窒素吸着比表面積（N2SA）が100〜200m2/g
のハード領域に属し、かつ下記（１）式で定義されるア
グリゲートサイズ分布指数（Ｔ）の値が下記（２）式の
関係を満たす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なることを特徴と
するタイヤトレッド用ゴム組成物。 Ｔ＝△Dst50×△Dst75×Ｒ ……（１） 4100−18.1×（N2SA）＜Ｔ＜770 ０−25.5×（N2SA） ……（２） 但し、（１）式中の△Dst50は遠心沈降法による凝集体
ストークス相当径分布の半値巾（nm）、△Dst75は前記
ストークス相当径分布の3/4値巾（nm）、Ｒは前記凝集
体ストークス相当径分布の最大吸光度を指す。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61256944A JPH0735454B2 (ja) | 1986-10-30 | 1986-10-30 | タイヤトレツド用ゴム組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61256944A JPH0735454B2 (ja) | 1986-10-30 | 1986-10-30 | タイヤトレツド用ゴム組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63112638A JPS63112638A (ja) | 1988-05-17 |
| JPH0735454B2 true JPH0735454B2 (ja) | 1995-04-19 |
Family
ID=17299525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61256944A Expired - Lifetime JPH0735454B2 (ja) | 1986-10-30 | 1986-10-30 | タイヤトレツド用ゴム組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0735454B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2958898B2 (ja) * | 1990-11-01 | 1999-10-06 | 東海カーボン株式会社 | ゴム組成物 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61207452A (ja) * | 1985-03-12 | 1986-09-13 | Bridgestone Corp | タイヤトレツド用ゴム組成物 |
-
1986
- 1986-10-30 JP JP61256944A patent/JPH0735454B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61207452A (ja) * | 1985-03-12 | 1986-09-13 | Bridgestone Corp | タイヤトレツド用ゴム組成物 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63112638A (ja) | 1988-05-17 |
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