JPS61207452A - タイヤトレツド用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物、特に天然ゴ
ム及び／又はジエン系合成ゴムに特定の窒素吸着比表面
積（Ｎ２ＳＡ）、２４　Ｍ　４　ＤＢＰ吸油量及び発生
水素量を有するカーボンブラックを配合してなる、耐磨
耗性を改良したタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。

（従来の技術） 従来、タイヤトレッド用ゴム組成物の耐磨耗性を改善す
るために、 １）　　ｌ５ＡＦ、　ＳＡＦ級などでカーボンブラック
の比表面積を大きくする、すなわち、基本粒子径を小さ
くする、又は Ｓ）カーボンブラックの添加量を増す、という方向が試
みられた。

しかし、ＩＥＩの方法では、カーボンブラックの分散度
が低下するので、じゅうぶんな耐磨耗性の改善効果が得
られず、第２の方法では配合ゴムの弾性率が高くなり、
その加工性が著しく損なわれるばかりでなく、タイヤ走
行時の耐カット性、耐チッピング性が低下するに至り、
したがっていずれの方法でも満足な耐磨耗性の改善が得
られていない。

（発明が解決しようとする問題点） このような、従来の技術の流れを検討した結果、耐磨耗
性を更に改善するためには、カーボンブラックの比表面
積が小さい方向、すなわち基本粒子径が大きくなる方向
において、カーボンブラックとゴム分子との反応性を改
善することが必要であるという結論に達した。これは、
要するにゴム分子と反応してカーボンブラック周辺に形
成される補強層の質を向上させることであり、これによ
って耐磨耗性、特に耐久力の重視される大型タイヤのト
レッドの耐磨耗性を向上することをこの発明は意図する
。

（問題点を解決するための手段） カーボンブラックでは、構造の規則性の高い程その表面
は反応性に乏しくなることが認められる。

例えば、ダイヤモンドやグラファイトのような構造規則
性の高い物質の粉末をゴムに練り込んでも何ら顕著な補
強性が認められないのに対し、構造規則性の乏しいファ
ーネスブラックでは、ゴムとの反応性に富んだ表面状態
が存在し、顕著な補強効果が認められる。

本発明者は、この差異に着目し、詳細に分析した結果、
ファーネスブラックの表面にゴム分子とのラジカル反応
を起す開始剤となるような活性水素が存在することを確
認した。

この活性水素をカーボンブラックの表面に多量に有する
ファーネスブラックを製造し、これをゴムに混練りした
ところ、カーボンブラックとゴム分子との反応層、すな
わち、補強層が増加しタイ、ヤの耐磨耗性が著しく向上
することを確認し、この発明を達成するに至った。

すなわち、この発明は、天然ゴム及びジエン系合成ゴム
よりなる群の中から選ばれた少なくとも１種のゴム１０
０重量部に、カーボンブラックとして窒素吸着比表面積
（Ｎ、Ｓム）が１００　ｍｌ、３〜２００１２１”／ｇ
の範囲であり、２４　Ｍ　４　ＤＢＰ吸油量がｄ　　　
の範囲内であり、 ７０″′／　　〜ｌ　Ｂ　Ｏ／１６□ｇ００ｇ かつ１２００℃で発生する水素量をカーボンブラック１
ｇあたりに換算した量をｍ−ｍｏｌで表した発生水素量
（Ｄ）が式 ％式％ の関係を有するカーボンブラックを２０重量部〜１００
重責部配合して成るタイヤトレッドゴム組成物である。

この発明において、ジエン系合成ゴムとしては、例えば
、スチレンブタジェンゴム、ブタジェンゴム、イソプレ
ンゴム、などがあげられる。これらのゴム及び天然ゴム
は、単独でもブレンドでもゴム組成物のゴム成分として
用いうる。

この発明において、カーボンブラックの分析方法は、次
の方法による。

・窒素吸着比表面積（Ｎ、Ｓム） 窒素吸着法により測定したカーボンブラックのダラムあ
たりの表面積ｍ　であり、測定法はＡＳＴＭＤ８０Ｂ？
　（１９８４年）の方法によった。

・２４　Ｍ　４　ＤＢＰ吸油量 カーボンブラック１００１１あたりのＤＢＰ　（ジブチ
ルフタレート）の吸油量であり、測定法はムＳＴＭＤ−
８４９８（１９８４年）の方法によった。

・発生水素量 カーボンブラックを次に示す条件で１２００°Ｃで発生
する水素量をカーボンブラック１ｇあたりに換算した数
値ｍ−ｍｏｌで表したものである。

測定はｍ１図に示す装置を用いて、次のとおりに行う。

まずカーボンブラックの７０１ｖを加熱炉（ＤＴＡ）に
入れ、室温から１０°Ｃ／分の割合で昇温させる。この
際、キャリアガスとして不活性アルゴンガスを一定流量
（５０ｄ／分）で流入させる。この間、カーボンブラッ
クから発生するガスは、アルゴンガスに混入されてパイ
パスを通じて外部に放出される。加熱炉が１２００℃に
達した際、°コックを切換えカーボンブラックから発生
したガスをアルゴンガスと共に５ｄ捕集し、この混合ガ
スをガスクロマトグラム（島津製作所製ＧＣ−９Ａ　、
　ＴＯＤ検出検出用使用導く。

ガスクロマトグラムは、カラム温度、インジェクション
温度、ＴＯＤ温度がいずれも７０゛Ｃであり、ＴＯＤ電
流が６０ｍＡ、充填剤がモレキュラーシープ１８にであ
り、キャリアガスのアルゴンの流量は、捕集時にも５０
ｄ／分である。

カーボンブラックの窒素吸着比表面積Ｎ、Ｓムが１００
　ｔｎ”７９未満の場合、タイヤトレッド用ゴム組成物
の耐磨耗性がじゅうぶんでなく、またＢ　００１／９を
超えると、カーボンブラックの微粒子化が行過ぎてゴム
中でのカーボン分散度が著しく低下し加工が困難となる
。窒素吸着比板面積は、１４０　ｍｆＡ／９〜２００　
ｍｌ／ｙの範囲内が好ましい。

また、カーボンブラックの２４　Ｍ　４　ＤＢＰ吸油量
が？　Ｏｄ／ｌｏＯｇ未満の場合は、ゴム組成物の補強
性が得られず、耐磨耗性が低下するのて、トレッド用の
カーボンブラックとしては適当でなく、一方１２０ｄ／
１００ｇを超えると、ゴム組成物の弾性率が高くなり過
ぎゴムが硬化する結果、疲労性が低下するとともに未加
硫粘度も極端に上昇し加工が困難となる。

更忙、発生水素量りが−８，８０Ｘ　１Ｏ−８Ｘ　Ｎ２
５Ａ　＋８．９　Ｘ　１０−’　（”−ｍ０１／ｇ）　
未ＩＩＩ　’）ｊｌｈ合ハ、通常用イられている従来の
カーボンブラックとなり、同一比表面積での耐磨耗性の
向上は認められなかった。

カーボンブラックとしてはゴム用ファーネスブラックが
タイヤトレッドの耐磨耗性の確保上好ましい。

この発明において、カーボンブラックの使用量がゴム１
００重量部に対し２０重量部未満の場合は、配合ゴム組
成物の耐磨耗性は室内試験でさえ著しく低下し、１００
重量部を超えると未加硫時の粘度が上昇してタイヤの加
工成型は不可能となる。

この発明の、発生水素量の多いカーボンブラックは、例
えば、従来のファーネスブラックの製造において、反応
条件を一層高温高圧化し、反応時間を極端に短時間化す
ることにより得られる。

この発明忙おいて、前記のカーボンブラックの他にアロ
マオイル、スピンドルオイルなどの軟化剤、老化防止剤
、加硫促進剤、ステアリン酸、亜鉛華などの加硫促進助
剤、加硫剤などのゴム用配合剤を通常の範囲内でゴムに
配合することができる。

（実施例） 次に実施例及び比較例によってこの発明を更に詳細に説
明する。

試験ゴム組成物は、表１の配合のものを混練りしてつく
った。

！！１ 重量部　　重量部 天然ゴム　　　　　　　１０〇− ３ＢＲ１５０ａ”　　　　　　−１００カーボンブラツ
ク“”　　　　５０　　　　５０アロマオイル　　　　
　１０１５ ステアリン酸　　　　　８２ パラフィンワックス　　　　ｌｌ サントフレックス１Ｂ”　　　ｌ　　　　　１ＺｎＯ５
Ｂ 加硫促進剤Ｍｏｂｓ　　　　Ｏ，５− ＤＰＧ　　　　　−０，５ ＤＩ　　　　　−１，５ 硫黄　　　　　　　　　！、０　　１．５＊８三菱モン
サント株式会社製老化防止剤商品名タイヤでの耐磨耗性 ・耐磨耗指数 前記ゴム組成物をトレッドゴムとして用いて、ＴＢＳ　
１０００−８０　１４ＰＲＵＬＸタイヤを作成し、８万
廟走行後の浅溝を測定し、各２本ずつの平均値を算定し
、比較例１を標準として次の式により耐磨耗指数を測定
した。

タイヤの装着方法はすべて駆動輪とし、良路主体の使用
条件で判定した。

・耐磨耗性良否判定指数 従来、カーボンブラックの特性と耐磨耗性との関係につ
いて、耐磨耗性が比表面積に比例することが知られてお
り、カーボンブラックにおける比表面積以外の特性の磨
耗に対する影響を知るためには、単位体積当りの耐磨耗
性に換算する必要がある。このため、次式 トレッドゴムの耐磨耗性良否判定指数＝による耐磨耗性
良否判定指数を計算した。

各種カーボンブラックについて、その特性およびこれを
用いたタイヤの磨耗試験の結果を表２に示す。

なおり−ボンプラックの２４　Ｍ　４　ＤＢＰ吸油量が
？Ｏｄ／ＩＯＱより小さい場合は混線時のカーボン分散
性が著しく低く、加工することができなかった。

（発明の効果） 実施例及び比較例の示すとおり、特定の窒素吸着比表面
積及び２４　Ｍ　４　ＤＢＰ吸油量を有し、かつ発生水
素量が窒素吸着比表面積の特定の関数値より高いカーボ
ンブラックを天然ゴム及び／又はジエン系合成ゴムに配
合したこの発明のゴム組成物は、顕著な耐磨耗性（耐磨
耗性良否判定指数）の改善を示し、しかも、従来技術の
ようにカーボン分散度が低下したり、加工性を損なわれ
ることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、発生水素量の測定装置の略図である。 手　　続　　補　　正　　　書　　　　　　　　　　　
１昭和６０年　５月１８日 特許庁長官　　　志　　賀　　　　　学　　殿１、事件
の表示 昭和６０年特許願第　４７３４５号 ２、発明の名称 タイヤトレッド用ゴム組成物 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 （５２７）株式会社　ブリデストン ４、代理人 、　明細書第１頁第３行〜第２頁第３行の特許請求の範
囲を次のとおりに訂正する。 「２、特許請求の範囲 １、天然ゴム及びジエン系合成ゴムよりなる群の中から
選ばれた少なくとも１種のゴム１００重量部に、カーボ
ンブラックとして窒素吸着比表面積（１１１ｔｓＡ）が
１００＋ｗ”／ｇ〜２００ｍ”／ｇの範囲内であり、２
４　Ｍ　４０ＢＰ吸油量が７０’″Ｌ７１００ｇ〜１２
０　”／１０Ｑｇの範囲内であり、かつ１２００℃で発
生する水素量をカーボンブラック１ｇあたりに換算した
量をｍｏｌで表した発生水素量（Ｄ）が式 ％式％） の関係を有するカーボンブラックを２０重量部〜１００
重量部配合して成るタイヤトレッド用ゴム組成物。 ２、　カーボンブラックがゴム用ファーネスブラックで
ある特許請求の範囲第１項記載のゴム組成物。 ３、窒素吸着比表面積（Ｎ！ＳＡ）が１４０＋ｗ”／ｇ
〜２００ｍ”／ｇの範囲内である特許請求の範囲第１項
又は第２項記載のゴム組成物。」 ２、　明細書第５頁第７行及び第６頁第１３行のｒｍ−
ｍｏｌ　Ｊをｒｍｏｌ　Ｊに訂正する。 ３、　同第５頁第９行の 「Ｄ≧−３，３０Ｘ１０−”ＸＮｚ５Ａ＋８．９　ＸＩ
Ｏ−６Ｘｌ０−６（／ｇ）　Ｊを［Ｄ≧−３，３０Ｘ１
０−’ｘＮｔＳＡ＋０．８９（ｍｏｌ／ｇ）　Ｊに訂正
する。 ４、　同第８頁第８〜９行のｒ−３，３０ｘｌＯ−”ｘ
ＮｚｓＡ＋８．９　ｘ　１０−’（ｍ−Ｉｌｏｔ／ｇ）
　Ｊをｒ−３，３０ｘｌＯ−’ｘＮｚＳＡ＋０．８９（
ｍｏｌ／ｇ）　Ｊに訂正する。 ５、　同第１３頁表２を別紙のとおりに訂正する。 手　　続　　補　　正　　書　　　　　　　　　　　　
　　　１゜昭和６０年　６月１４日 「 特許庁長官　　　志　　賀　　　　　学　　殿１、事件
の表示 昭和６０年　特許願第４７３４５号 ２、発明の名称 タイヤトレッド用ゴム組成物 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 （５２７）株式会社　ブリデストン ４、代理人 ５、補正の対象　　　明細書の「特許請求の範囲」の欄
、明細書の特許請求の範囲を次のとおりに訂正する。 ２、特許請求の範囲 １８　　天然ゴム及びジエン系合成ゴムよりなる群の中
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窒素吸着比表面積（ＮｚＳＡ）が
Ｌｏｏｍ”／ｇ　〜２００ｍｚ／ｇの範囲内であり、２
４　Ｍ　４０ＢＰ吸油量が７０”／１００ｇ〜１２０　
”／１００ｇの範囲内であり、かつ１２００℃で発生す
る水素量をカーボンブラック１ｇあたりに換算した量を
ＬＡ劇、で表した発生水素量（Ｄ）が式 ％式％） の関係を有するカーボンブラックを２０重量部〜１００
重量部配合して成るタイヤトレッド用ゴム組成物。 ２、　カーボンブラックがゴム用ファーネスブラックで
ある特許請求の範囲第１項記載のゴム組成物。 ３、窒素吸着比表面積（ＮＡＳＡ）が１４０ｍ”／ｇ〜
２００ｍ”／ｇの範囲内である特許請求の範囲第１項又
は第２項記載のゴム組成物。」 ２、昭和６０年５月１８日付提出の手続補正書第４〜５
頁を別紙のとおりに訂正する。 「２．　　明細書第５頁第７行及び第６頁第１３行のｒ
ｍ−ｍｏｌ　Ｊをｒｍ−ｍｏｌ（ミリモル）」に訂正す
る。 ３、　同第５頁第９行の 「Ｄ≧−３，３０ｘｌＯ−”ｘＮ＊ｓＡ＋８．９　Ｘｌ
０−’（ｍ−ｍｏｌ／ｇ）　Ｊを「Ｄ≧−３，３０Ｘ　
１０−’　ｘ　Ｎｚ５Ａ＋０．８９（ｍ−ｍｏｌ／ｇ）
　Ｊに訂正する。 ４、　同第８頁第８〜９行のｒ　−３，３０Ｘ　１０−
”　ＸＮｚ５Ａ＋８．９　Ｘｌ０−’（ｍ−ｍｏｌ／ｇ
）　Ｊをｒ−３，３０ｘｌＯ−”ｘＮｚＳＡ＋０．８９
（ｍ−ｍｏｌ／ｇ）　ｊに訂正する。 ５、　同第１３頁表２を別紙のとおりに訂正する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、天然ゴム及びジエン系合成ゴムよりなる群の中から
   選ばれた少なくとも１種のゴム１００重量部に、カーボ
   ンブラックとして窒素吸着比表面積（Ｎ＿２ＳＡ）が１
   ００ｍ＾２／ｇ〜２００ｍ＾２／ｇの範囲内であり、２
   ４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が７０ｍｌ／１００ｇ〜１２０ｍｌ
   ／１００ｇの範囲内であり、かつ１２００℃で発生する
   水素量をカーボンブラック１ｇあたりに換算した量をｍ
   −ｍｏｌで表した発生水素量（Ｄ）が式 Ｄ≧−３．３０×１０＾−＾８×Ｎ＿２ＳＡ＋８．９×
   １０＾−＾６（ｍ−ｍｏｌ／ｇ）の関係を有するカーボ
   ンブラックを２０重量部〜１００重量部配合して成るタ
   イヤトレッド用ゴム組成物。 ２、カーボンブラックがゴム用ファーネスブラックであ
   る特許請求の範囲第１項記載のゴム組成物。 ３、窒素吸着比表面積（Ｎ＿２ＳＡ）が１４０ｍ＾２／
   ｇ〜２００ｍ＾２／ｇの範囲内である特許請求の範囲第
   １項又は第２項記載のゴム組成物。