WO2005075553A1

WO2005075553A1 - 空気入りタイヤ用ゴム組成物

Info

Publication number: WO2005075553A1
Application number: PCT/JP2004/001405
Authority: WO
Inventors: Naoya Amino
Original assignee: The Yokohama Rubber Co., Ltd.
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2004-02-10
Publication date: 2005-08-18
Also published as: CN1705711B; US20080287577A1; EP1714999B1; EP1714999A1; US7714060B2; EP1714999A4; CN1705711A

Abstract

ジエン系ゴム１００重量部及び粒子径が１５～４０nm、窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡが６０～２００ｍ2／ｇで且つpHが１～５又は８．５～１３であるカーボンブラック５～１２０重量部を含んでなるタイヤ用ゴム組成物で、生産性や導電性の問題を生ずることなく、タイヤのウエット性能を改良することができる。

Description

空気入りタイヤ用ゴム組成物

技術分野

本発明は空気入りタイヤ用ゴム組成物に関し、更に詳しくは生産性や導電性の問題を生ずることなく空気入りタイヤのゥエツト性能明

を改良することができる空気入りタイヤ用ゴム組成物に関する。書

背景技術

タィャ用ゴム組成物として、空気入りタイヤのゥエツト性能と低燃費性を両立させるために、ゴム組成物中にシリ力を配合する技術が知られている (例えば土井昭政：日ゴム協誌 Vo l . 71 , p. 588 ( 1 998) 参照）。シリカがこのような特性を発現する理由としては、シリカ配合ゴムが低ひずみ域で弾性率が低いことが挙げられる。しかし、シリカを配合すると加硫速度が遅くなることや、電気抵抗が大きくなるために多量に配合できないという問題がある。

発明の開示

従って、本発明の目的は前記したシリカ配合ゴム組成物における従来技術の問題点を改良して、生産性や導電性を悪化させることなく、タイヤのウエット性能を改良することができる空気入りタイヤ用ゴム組成物を提供することにある。

本発明に従えば、（ i ) ジェン系ゴム 1 0 0重量部及び（ i i ) 粒子径が 1 5〜 4 0 mn、窒素吸着比表面積 N ₂ S Aが 6 0〜 2 0 0 m ² / gで且つ _PHが 1〜 5又は 8 . 5〜 1 3であるカーボンブラック 5〜 1 2 0重量部を含んでなる空気入りタイヤ用ゴム組成物が提供される。発明を実施するための最良の形態

本発明に係るゴム組成物に配合するジェン系ゴムは、例えばタイャ用原料ゴムとして使用することができる任意のジェン系ゴムを含み、かかる代表的なジェン系ゴムとしては、天然ゴム（NR) 、ポリイソプレンゴム（ I R) 、各種ポリブタジエンゴム（B R) 、各種スチレン一ブタジエン共重合体ゴム（ S B R) 、エチレン一プロピレン一ジェン三元共重合体ゴム（E P DM) などをあげることができる。これは単独又は任意のブレンドとして使用することができる。

本発明のタィャ用ゴム組成物には、粒子径が 1 5〜 4 0 nm、好ましくは 1 8〜 3 5 nm、窒素吸着比表面積（N₂ S A) 力 6 0〜 2 0

0 m² / g、好ましくは 7 0〜 1 8 0 m² Z gで、かつ pHが 1〜 5 又は 8. 5〜 1 3、好ましくは 2〜 4. 5又は 9〜 1 2のカーボンブラック o〜 1 2 0重量部を、好ましくは 8〜 1 1 0重量部を配合する。

本発明において使用するカーボンブラックの粒子径は A S TMD 3 8 4 9に準拠して測定した平均粒子径で、この値が小さ過ぎるとカーボンブラックのゴムへの分散性が悪化するため好ましくなく、逆に大き過ぎるとカーボンブラックの補強性が不十分となるので好ましくない。

窒素吸着比表面積 N₂ S A (m² / g ) はカーボンブラック粒子径を代表するカーボンブラックの比表面積の値で、 J I S - K 6 2 1 7に準拠して測定する。本発明において使用するカーボンブラックの N₂ S Aの値が低過ぎるとカーボンブラックの補強性が不十分となるので好ましくなく、逆に高過ぎるとカーボンブラックのゴムへの分散性が悪化するので好ましくない。

本発明において使用するカーボンブラックは、前述の如く、 PHが 1〜5又は 8 . 5〜 1 3であることが必要である。この値がこれらの範囲内のものは、例えば pH約 6〜8の通常のゴム用ファーネスブラックの領域のものと表面活性が異なるため、タイトなパウンドラパーを形成せず、つよく拘束されたゴム分子が少ないために、シリ力同様に低ひずみ域の弾性率が低くなり、結果としてタイヤのゥェット性能を向上させることができる。

本発明において使用するカーボンブラックはジブチルテレフタレ一ト吸油量 D B P Aが 3 0〜8 0 ml /100g であるのが好ましく、 3 5〜 7 5 ml/100g であるのが更に好ましい。かかる範囲の D B P A を有するカーボンブラックの使用により摩擦力がより一層高められるので好ましい。なお、生産性の問題のない範囲でシリカをカーボンブラックと併用して、ウエット性能を更に改良することもできる本発明に係るゴム組成物には、前記した必須成分に加えて、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑化剤などのタイヤ用に一般的に配合されている各種添加剤を配合することができ、かかる配合物は一般的な方法で混合して組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量も本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。

実施例

以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことはいうまでもない。

実施例 1〜 4及び比較例 1〜 6

サンプル調製表 I に示す配合（重量部）に従って、 1. 7 リットルの密閉式パンパリーミキサーを用いて、硫黄及び加硫促進剤を除く、ゴム及びカーボンブラック等の成分を 5分間混合してマスターパッチを得た後、オープンロールにて、加硫促進剤及び硫黄を混合してゴム組成物を得た。得られたゴム組成物を 1 5 X 1 5 0. 2 cmの金型で 1 6 0 °Cの温度で 3 0分間加硫し、加硫ゴムシートを得た。

次にレオメータ試験及び得られた加硫ゴムシートの粘弾性（ t a η δ ) の測定を行ない、それらの結果を表 I に示した。

比較例 1 比較例 2 比較例 3 比較例 4 実施例 1 比較例 5 実施例 2 実施例 3 比較例 6 実施例 4 配合（重量部）

NIP0L9528R 137. 5 137. 5 137. 5 137. 5 137. 5 137. 5 137. 5 137. 5 137. 5 137. 5

Nips i l AQ 40 ― ― ― ― ― ― ― ― 20

Si- 69 3. 2 ― ― ― ― ― ― ― ― 1. 6 タァフ"ラック N234 40 80 ― ― ― 一 ― ― ― ―

#44 ― ― 80 ― ― 一一 ― 一

#33 ― ― ― 80 ― ― ― 一 ― ―

MA11 ― ― 一 ― 80 ― ― ― ― 60

#7400SB ― 一一一 ― 80 ― ― 一 ―

Raveml035 一 ― ― ― ― ― 80 一 ― ―

Black Pearls L ― ― ― ― ― ― 80 ― 一

#950 ― ― ― 一 ― ― ― 80 ―

SANTOFし EX 6PPD 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 酸化亜鉛 3号 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 ステアリン酸 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

SANTOCRE NS 1. 5 1. 5 1. 5 1. 5 1. 5 1. 5 1. 5 1. 5 1. 5 1. 5 硫黄 2. 0 2. 0 2. 0 2. 0 2. 0 2. 0 2. 0 2. 0 2. 0 2. 0 カー^ンの pH 7 7 8 8 3. 5 7. 0 3. 0 3. 0 7. 0 3. 5 カーホ"ンの N₂SA 123 123 125 93 104 85 98 138 250 104 カーホ、、ンの DBPA 124 124 76 76 65 73 65 60 80 65 カーホ'、ンの粒径（nm) 22 22 24 28 29 28 26 24 16 29 評価

tan 5 /E，（0°C ) 100 93 97 98 106 96 103 104 74 111

T95 (min) 20. 6 7. 1 6. 4 6. 7 7. 2 7. 1 7. 8 10. 4 7. 3 9. 8

表 I脚注

N I P O L 9 5 2 8 R : 日本ゼオン（株）製スチレンーブタジェン共重合体ゴム（ 3 7. 5phr 油展， T g = _ 3 5 °C)

N i p s i l AQ : 日本シリカ工業製湿式シリ力

S i 一 6 9 ：デグッサ製シランカップリング剤

ダイァブラック N 2 3 4 ：三菱化学製カーボンブラック

# 4 4 : 三菱化学製カーボンブラック

# 3 3 : 三菱化学製カーボンブラック

MA 1 1 ：三菱化学製カーボンブラック

# 7 4 0 0 S B ：東海カーボン製カーボンブラック

R a V e m 1 0 3 5 ：コロンビヤンカーボン製カーボンブラック B l a c k P e a r l s L : キャボット製カーポンプラック

# 9 5 0 : 三菱化学製カーボンブラック

S ANT O F L E X 6 P P D ： F L E X S Y S製老化防止剤酸化亜鉛 3種：正同化学工業（株）製

ステアリン酸：日本油脂（株）製

ァロマオイル：富士興産（株）製

S ANT O C UR E N S ： F L E X S Y S製加硫促進剤硫黄：（株）鶴見化学工業（製）

評価試験方法

1 ) 粘弾性試験（ t a η δ /E' )

東洋精機製作所製粘弾性スぺクトロメータを用い、温度 0 °Cのもとで静的な伸長歪み 1 0 %を与えた状態で、 ± 2 %の動的歪みを、周波数 2 0 H z を与えて測定した。比較例 1 の値を 1 0 0 として指数表示した。この値が大きい程タイヤウエット性能に優れていることを示す。

2 ) レオメータ試験（T 9 5 ) J I S K 6 3 0 0に基づき 1 6 0 °Cにて 9 5 %加硫度に達する時間を測定した。この時間が短い程生産性に優れていることを示す実施例 5〜 8及び比較例 1 〜 6

表 I I に示す配合（重量部）に従って、実施例 1〜 4 と同様に.してサンプルを調製し、前述の試験法に従って評価した。結果を表 I I に示す。なお、表 I I に示す比較例 1 〜 6は表 I のものと同じである。

表 π

比較例 1 比較例 2 比較例 3 比較例 4 実施例 5 比較例 5 実施例 6 実施例 7 比較例 6 実施例 8 配合（重量部）

Nips il AQ 40 ― ― - ― 一 ― ― ― ― 20

Si - 69 3. 2 ― ― ― ― ― ― ― ― 1. 6 タ、、ィァフ、、ラック N234 40 80 ,― ― ― 一 ― ― ― 一

#44 ― 一 80 ― ― ― ― ― ― ―

#33 ― ― ― 80 一 ― ― ― ― ―

Pr intex300 ― ― 一 ― 80 ― ― ― ― 60

#7400SB ― ― ― ― ― 80 ― ― ― ―

RavemlOOO ― ― ― ― ― ― 80 ― ― 一

REAGAL660 ― ― ― 一 ― 80 ― ―

#950 ― ― 一 ― ― ― 80 ―

SANTOFLEX 6PPD 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 酸化亜鉛 3号 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 ステアリン酸 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

SANTOCRE NS 1. 5 1. 5 1. 5 1. 5 1. 5 1. 5 1. 5 1. 5 1. 5 1. 5 硫黄 2. 0 2. 0 2. 0 2. 0 2. 0 2. 0 2. 0 2. 0 2. 0 2. 0 カーホンの H 7 7 8 8 9. 5 7. 0 10 8. 5 7. 0 9. 5 カーホ、、ンの N₂SA 123 123 125 93 80 85 89 112 250 80 カーホ、、ンの DBPA 124 124 76 76 72 73 58 60 80 72 カーンの (nm) 22 22 24 28 27 28 24 24 16 27 評価

tan δ /E， (0°C ) 100 93 97 98 113 96 107 103 74 119

T95(min) 20. 6 7. 1 6. 4 6. 7 6. 9 7. 1 6, 6 7. 3 7. 3 9. 3

表 I I脚注

N I P O L 9 5 2 8 R ：日本ゼオン（株 ) 製スチレンーブタジェン共重合体ゴム ( 3 7 • 5 phr 油展， T g =一 3 5。C)

N i P s i 1 A Q 日本シリ力工業製湿式シリ力

S i - 6 9 ；デグッサ製シランカツプリング剤

ダイアブラ Vク N 2 3 4 ：三菱化学製カーボンブラック

# 4 4 ：二菱化学製力一ボンブラック

# 3 3 ：二菱化学製力一ボンブラック

P r i n t e X 3 0 0 ：デグッサ製カーポンプラック

# 7 4 0 0 S B ：東海カーボン製カーボンブラック

R a v e m 1 0 0 0 ：コロンビアン力一ボン製カーポンプラック

E A G A L 6 6 0 : キヤポット製力ボンブラック

# 9 5 0 ：三菱化学製カーボンブラ Vク

S A N T O F L E X 6 P P D ： F L E X S Y S製老化防止剤酸化亜鉛 3種：正同化学工業（株）製

ステアリン酸：日本油脂（株）製

ァロマオイル：富士興産（株）製

S A N T O CUR E N S ： F L E X S Y S製加硫促進剤硫黄： (株）鶴見化学工業製産業上の利用可能性

本発明で使用するカーボンブラックは、 pHが 1〜5又は 8. 5〜 1 3 と、通常のゴム用ファーネスブラック（pH : 約 6〜 8 ) と表面活性が異なるため、タイトなパウンドラパーを形成せず、つよく拘束されたゴム分子が少ないために、シリカを配合した場合と同様に低ひずみ域の弾性率が低くなる。本発明で使用するカーボンブラックは粒子径が 1 5 nm未満ではゴムへの分散性が悪化するために好ましくなく、粒子径が 4 O nmを超えると補強性が不十分である。また、ストラクチャ一が小さいとフイラ一がゴム中でネットワークを形成しにくいために、さらに低ひずみ域の弾性率が低下する。その結果、本発明のタイヤ用ゴム組成物は、 N. Amino, Y. Uchiyama ： Ti re science and Technol, Vol. 28， p. 178 (2000) に記載されているように、ウエット摩擦力との相関性の高い 0 °Cの t a η δ /E ' が向上し、シリカと同等以上のウエット摩擦力を発揮し、さらに、本発明によればシリカのような導電性を悪化させるという問題もなく、加硫速度も速いので、生産性が大幅に向上するという利点があり、例えば空気入りタイヤのトレツド部として使用するのに有用である。

Claims

1 . ( i ) ジェン系ゴム 1 0 0重量部及び（ i i ) 粒子径が 1 5 〜 4 0nm、窒素吸着比表面積 N₂ 3八が 6 0〜 2 0 0111² Zgで且つ pHが 1〜 5又は 8. 5〜 1 3であるカーボンブラック 5〜 1 2 0 重量部を含んでなる空気入りタイヤ用ゴム組成物。

肯

2. 前記カーポンプラックのジブチルフタレート吸油量 D B P A が 3 ◦〜 8 0 ml /100gである請求項 1 に記載のゴム組成物。

の

3. 前記ジェン系ゴムが天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジェンゴム、スチレン一ブタジエン共重合体ゴム及びエチレン一プロピレン一ジェン三元共重合体ゴムから囲選ばれた少なくとも一種である請求項 1又は 2に記載のゴム組成物。

4. 前記カーボンブラックが粒子径 1 8〜 3 5 nm、窒素吸着比表面積 N₂ S A 7 0〜 1 8 0 m² Zg、ジブチルフタレート吸油量 D B P A 3 5〜 7 5 mlZlOOgで、力つ pH力 S 2〜 4. 5又は 9〜 1 2のカーボンブラックである請求項 1 , 2又は 3に記載のゴム組成物。