JPH0519583B2 - - Google Patents

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JPH0519583B2
JPH0519583B2 JP60071066A JP7106685A JPH0519583B2 JP H0519583 B2 JPH0519583 B2 JP H0519583B2 JP 60071066 A JP60071066 A JP 60071066A JP 7106685 A JP7106685 A JP 7106685A JP H0519583 B2 JPH0519583 B2 JP H0519583B2
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JP
Japan
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rubber
carbon black
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specific surface
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Keizo Okamoto
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
  • Tires In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明は耐摩耗性および低燃費性の優れたタイ
ヤトレツドゴム組成物に関するものである。 (従来の技術) 従来、タイヤ、特に大型車輌用のタイヤのトレ
ツドゴムの省燃費性を確保するためには、 (ア) スチレンブタジエンゴム(SBR)は不適当
で、天然ゴム(NR)、ブタジエンゴム(BR)
が最もよく、これ等のゴムを用いる、 (イ) カーボンブラツクを低補強性カーボンブラツ
クに置換する、 (ウ) カーボンブラツクの配合添加量を下げる方法
が用いられる。 一方耐摩耗性を向上させるためには、 (ア) カーボンブラツクの配合量を増加する、 (イ) カーボンブラツクを比表面積の高い高補強性
カーボンブラツクに置換する、 (ウ) ゴム分としてNR,BRを用いる 方法が用いられている。 (発明が解決しようとする問題点) しかしながら上記省燃費性を確保する方法にお
いて(イ)および(ウ)のようにすると耐摩耗性が低下
し、また耐摩耗性を向上させる方法においてゴム
分のBRが多すぎると耐摩耗性が低下するので、
NRを50重量%以上とする必要があり、また(ア)、
(イ)では省燃費性が低下するという問題点があつ
た。このように従来の手法では省燃費性を確保す
る手法と耐摩耗性を向上させる手法とでは相反す
る傾向を示し、両特性を両立させることは不可能
であり、これまで両特性を兼備したタイヤレツド
ゴム、特にトラツク・バス用等の大型車輌用空気
入りタイヤに適したトレツドゴム組成物の開発が
望まれていた。 (問題点を解決するための手段) 本発明は、使用するゴム分を最適化し、即ち
NR単独もしくはNRと少なくとも1種のジエン
系合成ゴムを50重量%以下の分量でブレンドした
ブレンドゴムを使用し、カーボンブラツクの特性
を改良し、即ち発熱性を改善するためにカーボン
ブラツクの特性を見直し、凝集体の強度を上げて
カーボンブラツクに混練時の剪断力がかかるよう
にし、これによりゴム中のカーボンブラツク分散
度を著しく向上させ、発熱特性tan δを低下さ
せ、更にゴムの硬度が高すぎるとゴムの疲労性が
低下し、タイヤの外観性能が悪化し、一方硬度が
低くなると高入力時の耐摩耗性が低下するのでゴ
ム硬度を最適化し、タイヤレツドゴム組成物の耐
摩耗性と低燃費性の両立を可能にしたものであ
る。 このようにし達成されたゴム組成物は、天然ゴ
ム単独または天然ゴムと50重量%以下の少なくと
も1種のジエン系合成ゴムとのブレンドゴム100
重量部に対して、次の条件: (ア) 窒素吸着比表面積(N2SA)が115〜135m2/
g、 (イ) 以下の式で定義される凝集体強度(ΔDBP)
が18ml/100g以下 ΔDBP(ml/100g)=DBP−24M4DBP、 (ウ) 24M4DBP吸油量が95〜110ml/100g、 (エ) 窒素吸着比表面積(N2SA)(m2/g)/よ
う素吸着比表面積(IA)(mg/g)の比が1.05
〜1.20 を満足するカーボンブラツクを35〜55重量部配合
したことを特徴とする。 本発明のゴム組成物に用いるゴムは、天然ゴム
単独または天然ゴムと少なくとも1種のジエン系
合成ゴムとのブレンンドゴムを用いるが、ジエン
系合成ゴムとしては、ブタジエンゴム(BR)、
スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ポリイソプ
レンゴム(IR)、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化
ブチルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム
(NBR)、エチレン−プロピレン−ジエン三元共
重合ゴム(EPDM)等がある。ブレンドゴムを
用いる場合のジエン系合成ゴムの配合量は、50重
量%より多くなると耐摩耗性が低下するので、50
重量%以下とする。 次にカーボンブラツクとしては、上記(ア)〜(エ)の
条件を満足することが必要であり、(ア)の窒素吸着
比表面積(N2SA)は115m2/g未満では耐摩耗
性が低くなり、135m2/gを越すとカーボンブラ
ツクの分散度が低下するので、115〜135m2/gと
する。 (イ)の条件として凝集体強度(ΔDBP)を18ml/
100g以下とする理由は、24M4DBPがカーボン
ブラツク高次構造を一定の圧力で破壊した後の
DBP(ジブチルフタレートの略)吸油量で、
ASTMD3493の破壊回数を4回にした時のDBP
吸油量であり、凝集体強度(ΔDBP)が18ml/
100gより大になるとレジエンスを高くすること
ができず、省燃費性が低下する。また混練中のス
トラクチヤー破壊が進行し、カーボンブラツクの
配合ゴム中での分散性が低下し、加硫後のゴム組
成物において、分散不良によるカーボンブラツク
同志の巨大凝集塊でのカーボンブラツク−カーボ
ンブラツク間のスリツプによるロスエネルギーの
増加によつて省燃費性が低下するためである。 次に(ウ)の条件として24M4DBPを95〜110ml/
100gとする理由は、95ml/100g未満では混練中
のカーボンブラツクへ剪断力の低下により配合ゴ
ム中での分散性が低下し、加硫後のゴム組成物に
おいて、分散不良によるカーボンブラツク同志の
巨大凝集塊でのカーボンブラツク−カーボンブラ
ツク間のスリツプによるロスエネルギーが増加
し、省燃費性が低下し、一方110ml/100gを越え
る場合は、配合ゴムの弾性率が上昇し、トレツド
の耐チツピング性が低下するためである。 更に(エ)の条件として窒素吸着比表面積
(N2SA)(m2/g)/よう素吸着比表面積(IA)
(mg/g)の比を1.05〜1.20とするのは、1.05未満
ではカーボンブラツクの表面活性度が低下し、カ
ーボンブラツクとゴム(ポリマー)のゲル量が不
足し、耐摩耗性を含む補強性が低下し、一方1.20
を越すと混練初期の段階でカーボンブラツクとポ
リマーのゲル化反応が進行し、分散性の低下をき
たし、耐摩耗性が低下するからである。 すなわち、ヨウ素吸着比表面積(IA)は、イ
オン的吸着が関与するが、このヨウ素吸着比表面
積が低い値のカーボンブラツクは表面の汚れが目
立ち、このことは原料油の残渣油がカーボンブラ
ツクの表面に残つていることを意味し、非イオン
である油により、ヨウ素吸着非表面積の値を低下
させる。 一方過剰酸化履歴を経たカーボンブラツクは、
その表面に0=Cもしくは
【式】の活性官 能基を多く有するものとなる。 ところで、N1SA/IAの比が1.05より小になる
と、カーボンブラツク表面の残渣油によつて表面
の活性度が低くなりすぎ、カーボンブラツクとポ
リマーの反応生成物を主体とするゲル量が不足す
る結果をもたらす。ゲル量はポリマーとカーボン
ブラツクの補強層を左右し、ゲル量の増強はタイ
ヤトレツドゴム組成物に使用されて耐摩耗性の向
上をもたらすものであるが、ゲル量の不足は耐摩
耗性を低下させる。またN2SA/IA比が1.20より
大になるとカーボンブラツクの表面活性度が高す
ぎ混練初期すなわちカーボンブラツクのゴムへの
分散が行なわれないうちに巨大凝集塊のままカー
ボンブラツクとポリマーのゲル化反応が進行し、
分散性が低い状態でポリマーとカーボンブラツク
の補強層が生成されてしまうため耐摩耗性を低下
させる。 本発明のゴム組成物においては上記(ア)〜(エ)の条
件を満足するカーボンブラツクをゴム分100重量
に対して35〜55重量部配合するが、この理由は35
重量部未満ではカーボンブラツクの効果が充分発
揮されず、耐摩耗性が不足し、一方55重量部を越
すとカーボンブラツクによるロスが増加し、省燃
費性が不足するためである。 次にゴムの硬度(Hd)は、カーボンブラツク
の配合部数に支配される(同じ挙動となる)が、
トレツドゴムの性能判断の目安として通常用いら
れる重要なメジヤであり、ポリマー種、架橋密度
等の配合要因をすべて含めて、55〜67の範囲とす
るのが好ましい。硬度が55より低いと耐摩耗性が
不足し、67より高いと省燃費性が不足し、タイヤ
の外観性能を低下する。 本発明のゴム組成物には、この他通常使用され
ている配合剤、例えば加硫剤、加硫促進剤、プロ
セスオイル、老化防止剤、酸化防止剤、充填剤等
が通常使用される分量で適宜添加される。 (実施例) 本発明を次の実施例により説明する。 実施例 第1表に示す実施例のゴム組成物および比較の
ため従来例、比較例のゴム組成物(但し配合量は
重量部)を14種つくつた。 これらのゴム組成物を用いてトラツク・バス用
タイヤ(TBR)1000R−20 14PR R220をつく
り、実車走行テストを行い約3万Km走行後、トレ
ツドゴムのパターンの残溝深さから溝深さが1mm
減少する間に走行できる距離を算出し(mm当りの
走行距離)、第1表中供試No.1の従来例(コント
ロール)の値の逆数で割り100を乗じて得た数値
を耐摩耗性の評価値として第1表に併記した。 また次に示す評価方法でカーボンブラツクおよ
びゴム組成物の特性を評価し、第1表に示す。 評価方法 窒素吸着比表面積(N2SA)(m2/g)
ASTM D−3037 24M4DBP吸油量 ASTM D−3493 DBP吸油量 JIS K−6221 よう素吸着比表面積(IA) JIS K−6221 ゴム硬度 JIS K−6301 レジリエンス
ブリテイツシユ・スタンダードBS:903:1950 セクシヨン22−3 尚省燃費性メジヤーとしてレジリエンスのメジ
ヤーを代用した。レジリエンスが高い程省燃費性
であることが一般的に認められている。
【表】
【表】 第1表から明らかな通り、実施例で示した本発
明のゴム組成物は耐摩耗性と省燃費性を得るため
に必要にレジリエンスとが共に高いレベルである
ことがわかる。 第1図に、第1表の供試No.1〜9および11,12
の耐摩耗性指数と省燃費性(レジリエンス、%)
をプロツトしたものを示す。 第1図によれば、本発明の実施例9および11の
ゴム組成物は、従来例もしくは比較例1〜8,12
〜14対比耐摩耗性を高度に維持しながら、省燃費
性の代替指標であるレジリエンスを高いレベルに
保有するものであることがわかる。 第1表中、供試No.10はトレツドに多くのチツピ
ングがみられ耐摩耗性の評価測定が不可能であつ
た。また供試No.13は室内摩耗評価試験の結果から
極めて低いレベルであつたため実車摩耗試験は危
険と判断され、実車試験は実施しなかつた。供試
No.14はレジリエンスが低すぎ省燃費性が本発明の
主旨に合致しないため実車耐摩耗性試験は実施さ
れなかつた。 (発明の効果) 以上説明してきたように、本発明のゴム組成物
は前記(ア)〜(エ)の特性を具えたカーボンブラツクを
特定量配合したことにより、耐摩耗性と同時に低
燃費性が優れており、タイヤ、特に大型車輌用タ
イヤのトレツドゴムとして用いて効果が極めて大
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例、従来例および比較例のゴム組
成物の耐摩耗性と省燃費性の関係を示す線図であ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 天然ゴム単独または天然ゴムと50重量%以下
    の少なくとも1種のジエン系合成ゴムとのブレン
    ドゴム100重量部に対して、次の条件: (ア) 窒素吸着比表面積(N2SA)が115〜135m2/
    g、 (イ) 以下の式で定義される凝集体強度 (ΔDBP)が18ml/100g以下 ΔDBP(ml/100g)=DBP−24M4DBP (ウ) 24M4DBP吸油量95〜110ml/100g、 (エ) 窒素吸着比表面積(N2SA)(m2/g)/よ
    う素吸着比表面積(IA)(mg/g)の比が1.05
    〜1.20 を満足するカーボンブラツクを35〜55重量部配合
    したことを特徴とするタイヤレツドゴム組成物。
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