JPH0553176B2 - - Google Patents

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JPH0553176B2
JPH0553176B2 JP57198332A JP19833282A JPH0553176B2 JP H0553176 B2 JPH0553176 B2 JP H0553176B2 JP 57198332 A JP57198332 A JP 57198332A JP 19833282 A JP19833282 A JP 19833282A JP H0553176 B2 JPH0553176 B2 JP H0553176B2
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JP
Japan
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rubber
carbon black
tire
rubber composition
present
Prior art date
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JP57198332A
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JPS5989339A (ja
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Susumu Sato
Masaru Onda
Mikihiko Ikegami
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Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
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Publication date
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は改良された高次構造を有するカーボン
ブラツクを配合することによりゴム組成物の高温
時の破壊特性を改善し、タイヤの耐セパレーシヨ
ン性を向上する、有利なタイヤ用ゴム組成物に関
する。 タイヤの耐セパレーシヨン性向上のためには、
タイヤ中最大の容積を占めるトレツド踏面部の発
熱性を改善することが重要であるが、同時にトレ
ツド踏面部以外の各部材の高温時の破壊特性を改
善する必要がある。 タイヤのカーカス、ベルト等の各部材の高温時
の破壊特性のうち耐セパレーシヨン性向上のため
重要な特性として、高温時の剥離抗力と高温時の
亀裂成長性とがある。 通常のカーボンブラツクにおいては、粒子径を
小さくすれば、高温時の亀裂成長性は向上する
が、高温時の剥離抗力が低下してしまい、両者の
両立は困難とされていた。 従つて、従来はハード系カーボンブラツク、例
えばHAFに比べて安価なソフト系カーボンブラ
ツクが賞用され、特にFEFが好んで用いられて
いる。 このFEFの高い剥離抗力(高温時)という特
徴を損うことなく、亀裂成長性(高温時)を改善
できれば、タイヤの耐セパレーシヨン性を向上で
きるため、従来より強く要望されていた。 本発明者らは上記に鑑み、配合するカーボンブ
ラツクの諸特性と得られるゴム組成物の物理特性
との相関性につき鋭意研究した結果、粒子径がソ
フト系領域のカーボンブラツクであつても、凝集
体分布状態をある特定の領域にすることによりゴ
ム組成物の亀裂成長性を改善できることを見い出
し本発明を達成するに至つた。 即ち本発明は天然ゴムおよび/または合成ゴム
100重量部に対してカーボンブラツクを30〜80重
量部の割合で配合してなるタイヤ用ゴム組成物で
あつて、該カーボンブラツクが電子顕微鏡による
算術平均粒子径dnが40〜50mμ、その標準偏差
Sが10〜20mμであり、遠心沈降法によるカーボ
ンブラツクの凝集体分布の半値幅ΔD50(Dst)が
80〜110mμ、その凝集体分布の最頻値Dst(モー
ド)が130〜160mμであることを特徴とするタイ
ヤ用ゴム組成物に関するものである。 ここで「電子顕微鏡による算術平均粒子径
(dn)」とはカーボンブラツク試料を超音波洗浄
法によりクロロホルムに分散された(分散条件と
しては例えば周波数28KHzで30分間超音波洗浄す
ればよい)後、分散試料をカーボン支持膜に固定
し、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1000個のカーボンブラツク粒子
について直径を測定し、3mμ区分のヒストグラ
ムから相加平均により平均粒子径(dn)を求め
た。 遠心沈降法によるカーボンブラツクの凝集体分
布は、ジヨイス・レーブル社製デイスク・セント
リユージを使用し、次の方法によつて測定を行つ
た。すなわちカーボンブラツクを精秤し、エタノ
ール20%水溶液に加え、カーボンブラツク濃度を
0.01重量%にした後超音波で分散(例えば10分
間)させ、これを試料溶液として。デイスク・セ
ントリフユージの回転速度を6000RPMに設定し、
試料溶液(0.25ml〜1.00ml)を注射器でスピン液
(2%グリセリン水溶液)30ml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。半値幅ΔD50(Dst)と最頻値
Dst(モード)は第1図より求めた。なお、図面中
破線の部分は同じ長さで、半値幅は図示する実線
部分の長さである。 以上の特性を有する本発明にかかるカーボンブ
ラツクは従来のFEFに比べ、凝集体の分布が狭
く、品質的により均質なカーボンブラツクであ
る。このカーボンブラツクはソフトカーボンブラ
ツク用の製造炉を用いて、従来のFEFの製造プ
ロセスにおいて、均質反応を行わせるように、過
度に高温にさらさないように留意すれば製造でき
る。即ち、クレオソート油、エチレンボトム油な
どの高芳香族系重質油を高温燃焼ガスとの高度な
均質混合を得るために霧化噴射ノズルを介して、
充分に均質に噴霧し、均一な微粒子油滴に分散さ
せ、さらに燃焼生成物中に懸濁したカーボン凝集
体が再循環しない様に、過度の高温に長時間さら
されないようにする。これにより凝集体分布の分
布サイズを狭くし、大きな凝集体ができるのを防
ぐのである。また反応帯での線速を上げ、水によ
る急冷の位置を変え急冷を効かすことも重要であ
る。 本発明にかかる電子顕微鏡による算術平均径子
径dnが40〜50mμ、その標準偏差Sが10〜20m
μであるカーボンブラツクにおいて、遠心沈降法
によるカーボンブラツクの凝集体分布の半値幅
ΔD50(Dst)が80mμ未満であると従来のFEFの
特徴であるゴム組成物の耐発熱性の低下が顕著と
なり、110mμを超えるとゴム組成物の耐疲労性
の低下が始まり、破壊強度及び重要な改善特性で
ある耐亀裂成長性が低下する。 また最頻値Dst(モード)が130mμ未満である
と、これを配合するゴム組成物の弾性率が著しく
低下し、タイヤ骨格材としての使用が困難とな
り、160mμを越えると隣接部材との剥離抗力が
低下するので用いられない。 本発明において合成ゴムとは、スチレン−ブタ
ジエン共重合ゴム、ポリブタジエンゴム、合成ポ
リイソプレンゴム、クロロプレンゴム、エチレン
−プロピレン−ジエン三元共重合ゴム、エチレン
−プロピレン共重合ゴム、ブチルゴム、ハロゲン
化ブチルゴム、ブタジエン−アクリロニトリル共
重合ゴム等であり、これらの内の1種または2種
以上のブレンドゴムであつてもよい。 本発明においては、上記カーボンブラツクをゴ
ム100重量部に対して30〜80重量部配合すれば本
発明の目的とする剥離抗力を損わない亀裂成長性
の改善が達成されるが、タイヤの低発熱性を重視
する場合は本発明に係るカーボンブラツクを30〜
60重量配合することが好ましい。 なお、本発明のゴム組成物は、カーボンブラツ
ク以外に、例えば硫黄等の加硫剤、加硫促進剤、
加硫促進助剤、老化防止剤、粘着付与剤、軟化剤
あるいは充填剤等を含有していてもかまわない。 以上のように、特定した範囲の特性を有するカ
ーボンブラツクを含有する本発明のタイヤ用ゴム
組成物は、ラジアルタイヤ及びバイアスタイヤの
カーカスプライコーテイングゴム、ブレーカーコ
ーテイングゴム、インナーライナーゴム、ステイ
フナーゴム、ビードフイラーゴム、サイドウオー
ルゴム、ベーストレツドゴム等、大型および小型
のタイヤの骨格部材に適用され、空気入りタイヤ
の耐セパレーシヨン性を有利に改善するが、タイ
ヤばかりでなくコンベアベルト用、ホース用のゴ
ム工業用品にも用いられる。 以下実施例によりさらに詳述する。 実施例 1 第1表、第2表に示すように、各種カーボンブ
ラツクを配合したゴム配合物を混練し、145℃で
30分間加硫し加硫物を得た。この加硫物につい
て、剥離抗力(100℃)、亀裂成長性(70℃)、反
発弾性(室温)について評価した。得た結果を第
1表、第2表に併記する。評価法については次の
通りである。 剥離抗力 各種カーボンブラツク配合のゴム配合物を混練
後、加硫前に約2mmのシートにシーテイングし、
そのシートを互いに貼り合わせ145℃×30分間加
硫する。加硫後のサンプル(厚さ約4mm)を幅11
cmの短冊状に刃型で打抜き、これをインストロン
型引張試験機にて歪200%、引張速度100mm/分で
繰り返し伸長を与えた後、直ちにこれを貼り付け
面に沿つて引張速度100mm/分にて引裂き試験を
実施し、その時得た抗力をサンプルの幅(1cm)
で割つた力を剥離抗力とした。試験は2回繰り返
し、2回の平均値を記載した。単位はKg・f/cm
である。 亀裂成長性 厚さ2mmの加硫ゴムシートをJIS1号の刃型で打
抜き、ダンベル状になつた試験片の最大歪部分
(中央部)に幅0.3mmの初期カツト(傷)をカミソ
リ刃で入れる。これを歪30%、40%、50%、60%
で繰り返し伸張を与え、それぞれの歪での破断ま
での寿命を測定する。 同時に各歪時にサンプルに加わつたエネルギー
を次式より求め、同一エネルギー時における破断
寿命を比較した。 第1表、第2表の亀裂成長性の数値は入力エネ
ルギーT=50g/mmにおける破断寿命(回数)で
あつて数値大なる方が良好である。 T=σ/2×ε×π/√1+ε ε:歪、σ:応力、π:円周率、 反発弾性 ダンロツプトリプソメーターを用いて、室温に
て測定した。
【表】
【表】
【表】
【表】 実施例 2 本発明カーボンブラツクNo.2を用いたゴム組成
物を乗用車用バイアス構造タイヤサイズ560−13、
4プライのブレーカーコーテイングゴム、プライ
コーテングゴム及びサイドウオールゴムに適用
し、市販のFEFカーボンブラツクを用いたゴム
組成物を同様に用いた比較タイヤと合わせて室内
ドラム試験を実施した。上記カーボンブラツクNo.
2は第2図に上記市販のFEFと対比し示す特性
を有した。 ゴム組成物の配合内容(重量部)は第3表に示
した(本発明のゴム組成物を用いたタイヤと比較
タイヤとの配合処方の差異はカーボン種のみ)。
ドライ試験条件は下記の通りである。 ドラム試験条件 供試タイヤに内圧1.70Kg.f/cm2を充てんした
後、試験速度を80Km/H一定にしてステツプ荷重
試験を実施した。 荷 重 走行時間 第1ステツプ 382.5Kg 5時間 第2ステツプ 405Kg 5時間 第3ステツプ 450Kg 30時間 第4ステツプ 517.5Kg 5時間 ↓ 以下5時間毎に67.5Kgずつ荷重を加えていく。 試験結果は(最終ステツプ数)×(最終ステツプ
での走行時間)で表示する。
【表】
【表】 比較タイヤでは6ステツプ×1.5時間にてブレ
ーカー・プライ間セパレーシヨンが発生し故障し
たが本発明のゴム組成物を用いたタイヤは10ステ
ツプ×0.5時間にてブレーカー・プライ間セパレ
ーシヨンが発生するのみで耐久性が向上したこと
が理解できる。 実施例 3 実施例2と同様に乗用車用ラジアルタイヤ165
SR13、4プライにおいてベーストレツドゴム、
ベルトコーテイングゴム、サイドウオールゴム、
ビードフイラーゴムの4種のゴム組成物に本発明
カーボンブラツクNo.2(本発明のゴム組成物を用
いたタイヤ)及び市販FEF(比較タイヤ)を適用
し、実施例2と同じ条件でドラム試験を実施し
た。ゴム組成物の配合処方(重量部)は第4表に
示す。
【表】 比較タイヤでは8ステツプ×3.0時間にてベー
ストレツド・ベルト間セパレーシヨンが発生し、
故障したが、本発明のゴム組成物を用いたタイヤ
は12ステツプ×0.5時間にて同様の故障が発生し
耐久性の向上がやはり確認された。 実施例 4 トラツク・バス用大型バイアスタイヤ1000−
20、14プライにおいて、ベーストレツドゴム、ブ
レーカーコーテイングゴム、プライコーテイング
ゴム、サイドウオールゴムの4種の部材の組成物
に、本発明カーボンブラツクNo.2(本発明のゴム
組成物を用いたタイヤ)及び市販FEF(比較タイ
ヤ)を適用し、以下に示す試験条件にてドラム試
験を実施した。ゴム組成物の配合処方(重量部)
は第5表に示す。
【表】 ドラム試験条件 供試タイヤ内圧6.50Kg・f/cm2を充てんした
後、試験速度を60Km/H一定にてステツプ荷重試
験を実施する。 荷 重 走行時間 第1ステツプ 1659Kg 8時間 第2ステツプ 2014.5Kg 8時間 第3ステツプ 2370Kg 8時間 ↓ 以下8時間毎に355.5Kgずつ荷重を加えていく。 試験結果は(最終ステツプ数)×(最終ステツプ
での走行時間)で表示する。 比較タイヤでは5ステツプ×1.0時間にてベー
ストレツド・ベルト間セパレーシヨンが発生し、
故障したが、本発明のゴム組成物を用いたタイヤ
は6ステツプ×2.5時間にてベーストレツド・ベ
ルト間セパレーシヨンが発生し、耐セパレーシヨ
ン性が本発明カーボンブラツクの適用により著し
く向上することが確認された。 実施例 5 トラツク・バス用大型バイアスタイヤ
1000R20、14プライにおいて、ベーストレツドゴ
ム、ベルトコーテイングゴム、プライコーテイン
グゴム、サイドウオールゴム、ステイフナーゴム
の5種の部材の組成物に本発明カーボンブラツク
No.2(本発明のゴム組成物を用いたタイヤ)及び
市販FEF(比較タイヤ)を適用し、内圧を7.25
Kg・f/cm2とした以外は実施例4と同じ試験条件
にてドラム試験を実施した。ゴム組成物の配合処
方は第6表に示す。
【表】 比較タイヤでは5ステツプ×6時間にてベルト
間セパレーシヨンが発生し故障したが、本発明の
ゴム組成物を用いたタイヤは7ステツプ×0.5時
間にてベルト間セパレーシヨンが発生し、耐セパ
レーシヨン性の向上が確認された。 以上述べたように本発明はFEFクラスの粒子
径のソフト系カーボンブラツクの凝集体分布を改
善することにより、空気入りタイヤの耐セパレー
シヨン性を改善しうるタイヤ用ゴム組成物を安価
に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はカーボンブラツクの凝集体分布曲線図
で、半値幅と最頻値の求め方を示したもので、第
2図は本発明に係るカーボンブラツクNo.2と市販
のFEFの凝集体分布曲線図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 天然ゴムおよび/または合成ゴム100重量部
    に対してカーボンブラツクを30〜80重量部の割合
    で配合してなるタイヤ用ゴム組成物であつて、該
    カーボンブラツクが電子顕微鏡による算術平均粒
    子径dnが40〜50mμ、その標準偏差Sが10〜20
    mμであり、遠心沈降法によるカーボンブラツク
    の凝集体分布の半値幅ΔD50(Dst)が80〜110m
    μ、その凝集体分布の最頻値Dst(モード)が130
    〜160mμであることを特徴とするタイヤ用ゴム
    組成物。
JP19833282A 1982-11-13 1982-11-13 タイヤ用ゴム組成物 Granted JPS5989339A (ja)

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JPS5989339A JPS5989339A (ja) 1984-05-23
JPH0553176B2 true JPH0553176B2 (ja) 1993-08-09

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