JPS62277443A

JPS62277443A - 改良ゴム組成物

Info

Publication number: JPS62277443A
Application number: JP11904386A
Authority: JP
Inventors: Takashi Hatanaka; 畠中　峻; Akihiko Matsuka; 松家　秋彦
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1986-05-26
Filing date: 1986-05-26
Publication date: 1987-12-02
Anticipated expiration: 2009-08-17
Also published as: JPH0662807B2

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】３、発明の詳細な説明（産業上の利用分野）本発明は、改良ゴム組成物、特にタイヤ、ホース、コン
ベヤベルト等に使用される高補強性及び特に高耐摩耗性
を要求される改良ゴム組成物に関するものである。

（従来の技術）従来、トラック・バス用タイヤのトレッド等のようにか
なり高い耐摩耗性が要求される場合、ゴム配合には、ｌ
５ＡＦ等の高補強性のカーボンブラ・７りが使用されて
来たが、近年市場の経済性要求が高まるに連れて、耐摩
耗性のいっそうの向上が商品価値決定の重要なポイント
として要求されるに至った。

このような耐摩耗性の向上に対し、カーボンブランク配
合量の増加、プロセスオイル等の軟化剤の量の減少のよ
うな配合量の変更、又はｌ５ＡＦカーボンブラツクに代
る更に補強性にすぐれるＳＡＦ級の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、カーボンブラック配合量の増加による耐
摩耗性向上効果は、よく知られるように既に限界に近く
、配合量がこの限界を超えると耐摩耗性向上効果が減少
する反面ゴム配合物の発熱性が顕著に悪くなる（発熱量
が大きくなる）などの困難な問題が存する。

また、プロセスオイル等の軟化剤の量を減少する場合、
耐摩耗性は向上するが、練りゴムのまとまりが悪くなる
とか、ゴムの粘度が高くなるなどの現象が起こり、作業
性の著しい低下を生じてしまう。

一方２ＳＡＦカーボンブランクのように高い比表面積を
有するカーボンブランクを使用する場合、耐摩耗性の向
上が大いに期待されるが、粒子径の減少と共に配合ゴム
中でのカーボンブラックの分散性が著しく低下するので
、期待する程の耐摩耗性向上効果が得られに＜＜、更に
発熱性も悪（なると言った問題がある。この問題を解決
するために、ゴム練り時間を延長するなど多くの検討が
試みられているが、いずれもじゅうぶんな効果を上げる
ことができないか、著しい生産性低下を起こしている。

本発明は、耐摩耗性向上に伴う前記問題点、すなわち、
発熱性の悪化及び分散性低下の問題点、特にＳＡＰカー
ボンブラックを用いる場合の発熱性の悪化及び分散性低
下の問題点を解決し、高耐摩耗性を有するゴム組成物を
得ようとするものである。

（問題点を解決するための手段）カーボンブラックの基本特性としては、従来から一般に
表面積（粒子径）と粒子の繋がり（凝集体）が考えられ
ており、表面積が大きく　（粒子径が小さく）なるにつ
れて補強性、耐摩耗性が向上し、また凝集体が大きくな
る場合も、同様に耐摩耗性が向上することが知られてい
る。しかし、このような基本特性による補強性、耐摩耗
性の向上には、前記のように発熱性の悪化及び作業性の
低下を伴うことも知られている。

本発明者らは、これらの従来の特性値だけでなく、これ
らに更に凝集体の分布の仕方及び電子顕微鏡により測定
した粒子径を組み合わせて比較検討した結果、これらの
特性が特定範囲内にあるカーボンブランクを特定量配合
することにより前記問題点を解決しうろことを確かめ、
この発明を達成するに至った。

この発明は、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
、カーボンブランクとして（イ）窒素吸着比表面積（Ｎ
２ＳＡ）がｒ３０〜１６０ｍ”／ｇの範囲内であり、（υ）ジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）が１１０〜
１５０ｍ１／１００．ｇの範囲内であり、（ハ）比着色力（ＴＩＮＴ）が１２１以上であり、ヒ）
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の範囲内であり、（杓電子顕微鏡による重量平均粒子径（Ｄｗ）と算術平
均粒子径（Ｄｎ）との比Ｄｗ／Ｄｎが１．２０〜１．４
５の範囲内であり、かつ（へ）前記Ｄｎの標準偏差が６．５ｎｍ以下であるカー
ボンブランク４０〜１２０重量部を配合して成る改良ゴ
ム組成物である。

本発明において各カーボンブランクの特性値は以下の方
法により測定される。

窒素吸着比表面積（Ｎ、Ｓ八）：八ＳＴＭ　Ｄ３０３７
−８４　Ｂ法ジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）：Ｊ
ＩＳ　Ｋ６２２１−１９８２　Ａ法止着色力（ＴＩＮＴ
）：　、ｒｒｓ　Ｋ６２２１−１９８２　Ａ法また、凝
集体径分布の測定は遠心沈降法によるものであり、英国
ジョイスレーベル社（Ｊｏｙｃｅ−Ｌｏｅｂｌ）類ディ
スク・セントリフユージを使用し、次に述べる方法によ
り行った。まず、カーボンブラックを精秤、し、エタノ
ール２０％水溶液に加え、カーボンブランク濃度を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・セントリフユージの
回転数を６０００ｒｐｍに設定し、試料溶液（０，２５
−〜１．ＯＯｍｊりを注射器でスピン液（２％グリセリ
ン水溶液）３０ｄに注入して一斉に遠心沈降を開始させ
、光電沈降法により凝集体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
ような凝集体分布曲線より求めた。尚、図中ｆ３、ｆ２
は同じ長さである。

更に、電子顕微鏡による粒子径の測定は、以下の方法に
より行った。まず、カーボンブランク試料を超音波洗浄
法によりクロロホルム中に分散した後、カーボン支持膜
に固定する。分散条件としては、例えば、周波数２８Ｋ
Ｈｚで３０分間超音波洗浄を行えばよい。この試料を電
子顕微鏡で直接倍率２００００倍、総合倍率８００００
〜１０００００倍に撮影し、得られた電子顕微鏡写真か
らランダムに選んだ１０００個のカーボンブラック粒子
について直径を測定し、３ｎｍ区分のヒストグラムを作
成する。このヒストグラムのｉ番目の直径をｄｌ、頻度
をｎ８　とすると、算術平均粒子径（Ｏｎ）と重量平均
粒子径（Ｄｗ）は、下記の式により算出される。

Ｏｎ　＝　　Σｎｔｄｔ／Σｎ（Ｄｗ　＝　　Σｎ；ｄ；’／Σｎ１ｄｚ３下記の式（１
）で得られる計算粒径値（Ｄｃ）は、ラバー・エイジ（
Ｒｕｂｂｅｒ　Ａｇｅ）、１９７３年１１月号でエヌ・
エル・スミス（Ｎ、Ｌ、Ｓｍ１ｔｈ）により発表された
ものであり、カーボンブラック特性値と電子顕微鏡法に
よる粒径の測定値との回帰式か−ら得られたものである
。

Ｄｃ＝４５．６−８８．７２（ＤＢＰ／１００）＋３５
．９５（ＤＢＰ／１００）”＋３６７７／ＴＩＮＴ　　
（１）（作　用）窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１３０ｍ”／ｇ未満の
場合は、通常のＳＡＦ級カーボンブラックとしての耐摩
耗性のレベルを維持できな（なり、また、Ｎ２ＳＡが１
６０　ｍ”／ｇより大きい場合は、発熱性の悪化があま
りに大きくなる為、Ｎ２ＳＡは１３０〜１６０　ｍ”／
ｇの範囲に限定される。

ジブチルフタレート給油量（ＤＢＰ）が１１０　＋ｎｆ
／１００ｇ未満の場合は、じゅうぶんな耐摩耗性や、カ
ーボンブラックの分散性が得られず、また逆に１５０ｍ
ｊ／１００ｇより大きい場合には作業性が低下するため
、ＯＢＰは、１１０〜１５０　ｄ／１００ｇの範囲に限
定される。

比着色力（ＴＩＮＴ）が１２１より小さいと、通常のＳ
ＡＦ級カーボンブラックとしての耐摩耗性のレベルを維
持できなくなるので、ＴＩＮＴは１２１以上でなければ
ならない。

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／Ｄｓ　ｔは、凝集体
径分布のシャープさの程度を表すが、ΔＤ５０／Ｄｓｔ
　′ＩＪ＜０．７未満になると、発熱性の悪化が大きす
ぎるし、又逆に１．０より大きくなると、通常のＳＡＦ
級カーボンブランクとしての耐摩耗性レベル以上にはな
り得ないので、ΔＤ５０／Ｄｓｔの範囲は０．７〜１．
０に限定される。

電子顕微鏡による重量平均粒子径（Ｄｗ）と算術平均粒
子径（Ｏｎ）との比Ｄｗ／Ｄｎは、全体の粒子のうち、
Ｄｎより大きい粒子の占める割合を表すが、これが１．
２０未満だと発熱性の低下が大きく、逆に１，４５より
大きいと耐摩耗性が低下する傾向にあるので、Ｄｗｌｏ
ｎの範囲は１．２０〜１．４５に限定される。更に、Ｏ
ｎの標準偏差の値が６．５ｎｍ以下と言うような、シャ
ープな分布を持つことは、耐摩耗性を上げる点から必要
である。

今回検討した各種カーボンブラックの特性値を、前記の
式（１）に代入して求めた計算粒径値Ｄｃは概ねＤｎと
良く対応したが、ＯｎとＤｃとの差（Ｄｃ−Ｏｎ）が２
より大きなカーボンブラックでは、発熱性の悪化が大き
いことが分かった。

以上述べてきたように、本発明は２ＳＡＦ級の特性を持
つカーボンブランクにおいて、比較的粒子径が大きく、
発熱性の良好なもので、凝集体径の分布、及び、粒子径
の分布等を最適な範囲に設定したカーボンブラックを使
用することにより、通常のＳＡＦ級カーボンブラックを
使用する場合に比べて、優れた補強性、耐摩耗性、発熱
性を有する配合組成物を得たことにある。

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、又は併用系何れでも良い。

カーボンブラックの配合量がゴム１００重量部に対して
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、じゅうぶんな補強性、耐摩耗性を得ることは
できず、また、１２０重量部を超えると、発熱性の悪化
が大きすぎるため、カーボンブランクの配合量としては
、４０〜１２０重量部に限定される。

（実施例）大旌班上二ｉ、ル較拠上二１表１に比較検討に用いたカーボンブランクの特性値を示
す。カーボンブラック番号Ａ−Ｆの６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
Ｇ−Ｊの４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。ＧのカーボンブラックはＤｗｌｏｎが１．４５よ
り大きり、Ｄｎの標準偏差６．５ｎｍより大きい。

ＨはΔＤ５０／Ｄｓ　Ｌが１．０より大きい。■はΔＤ
５０／Ｄｓ　ｔが０．７より小さい。また、Ｊのカーボ
ンブラックは配合量変更例に使用したｌ５ＡＦ級のカー
ボンブラックである。

表２にゴム組成物の実施例６例、及び比較例５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
ランク、プロセス・オイルの配合量は変更した。

天然ゴム（Ｒ５ＳＩＩＩ）　　　　１００．０重量部カ
ーボンブラック　　　５０．０　　〃プロセス・オイル
　　　１０．０　　〃ステアリン酸　　　　　　３．０
〃亜鉛華　　　　　　　　　４．０〃老化防止剤（ＩＰＰＤ）　　　　　１．０　　”加硫促
進剤（ＯＢＳ）　　　　　０．５　　〃硫黄　　　　　
　　　　　２．５〃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ａ剤
（ＯＢＳ）は、Ｎ−オキシジエチレン−２−ベンゾチア
ジル−スルフェンアミドである。

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
。

摩耗性試験は、ランボーン式摩耗試験機を用い、摩耗損
失量を測定し、下式によって算出した。

この値が大きい程耐摩耗性が大きい。

発熱性試験は、ブリティッシュ・スタンダード９０３：
Ｐａｒｔ　Ａ８：Ｌ９６３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。

ゴム物理性試験用の各サンプル加硫条件は１４５℃、３
０分である。

（発明の効果）実施例１〜６に示したように、本発明に該当するカーボ
ンブラックＡ−Ｆを使用したゴム組成物は、比較例１〜
３に示す、従来のカーボンブラックＧ〜■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４及び比較例４〜５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
熱性及び作業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。

【図面の簡単な説明】

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。特許出願人　株式会社ブリデストン第１図ｉ晩集伴径

Claims

【特許請求の範囲】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（Ｎ＿２ＳＡ）が１３０〜１６
０ｍ＾２／ｇの範囲内であり、（ロ）ジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）が１１０〜
１５０ｍｌ／１００ｇの範囲内であり、（ハ）比着色力（ＴＩＮＴ）が１２１以上であり、（ニ
）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の範囲内であり、（ホ）電子顕微鏡による重量平均粒子径（Ｄｗ）と算術
平均粒子径（Ｄｎ）との比Ｄｗ／Ｄｎが１．２０〜１．
４５の範囲内であり、かつ（ヘ）前記Ｄｎの標準偏差が６．５ｎｍ以下であるカー
ボンブラック４０〜１２０重量部を配合して成る改良ゴ
ム組成物。