JPH06200075A

JPH06200075A - タイヤ用ゴム組成物

Info

Publication number: JPH06200075A
Application number: JP4349183A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shirokawa; 隆城川; Hideyuki Oishi; 英之大石
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1992-12-28
Filing date: 1992-12-28
Publication date: 1994-07-19

Abstract

(57)【要約】【目的】発熱性と耐摩耗性を改良したタイヤ用ゴム組
成物を提供すること。【構成】本発明のタイヤ用ゴム組成物は、天然ゴムお
よび／又はポリイソプレンゴム、又はこれに他のジエン
系ゴムを40重量部以下配合したゴム成分 100重量部に対
して、ＣＴＡＢが 100〜150ｍ²/g、24Ｍ４ＤＢＰが 115
〜140ml/100g、波長342nm におけるトルエン着色透過度
が70％以下、遠心沈降法による凝集体ストークス相当径
Ｄ_stが100nm 以下、およびこのＤ_stと遠心沈降法により
測定される凝集体分布の半値幅△Ｄ_stとの比△Ｄ_st／Ｄ
_stが、0.60〜0.80の特性を満足するカーボンブラックを
30〜65重量部配合し、さらに、数平均分子量が2000〜50
000の液状ポリブタジエン、液状ポリイソプレン、液状
スチレン−ブタジエン共重合体ゴムの群から選ばれた少
なくとも１種の液状ポリマーを１〜20重量部配合してな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タイヤ用ゴム組成物の
改良に関し、さらに詳しくは、発熱性と耐摩耗性を改良
したタイヤ用ゴム組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】タイヤトレッド用ゴム組成物としては、
天然ゴム (ＮＲ) 、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム
(ＳＢＲ) 、およびポリブタジエンゴム (ＢＲ) などの
ゴムと、これらゴムに対する補強充填材としてのカーボ
ンブラックとの配合物が従来から広く用いられている。
そして、前記ゴムの種類や分子量、前記カーボンブラッ
クの種類、特性や配合量、さらには配合するオイルの種
類や配合量などを適宜設定することによって、タイヤト
レッド用ゴム組成物の混合加工性、ゴム弾性、発熱性、
耐摩耗性、および機械的性質などの種々の特性の改良が
図られている。

【０００３】ところで、従来、タイヤトレッド用ゴム組
成物の耐摩耗性を改良する方法としては、粒子径が小さ
く、比表面積の大きいカーボンブラックを使用したり、
カーボンブラックの配合量を多くする方法が知られてい
るが、これらの方法ではゴム組成物の粘度が上昇し、著
しく混練作業性を低下させる上に、さらにカーボンブラ
ックの分散を悪化させることになる。同時にゴム組成物
の発熱性を増大させるという欠点がある。

【０００４】また、逆にタイヤトレッド用ゴム組成物の
発熱性を改良するためには、配合するカーボンブラック
の粒径を大きくするか、またはカーボンブラックの配合
量を減らす方法が知られているが、この方法においては
発熱性こそ改良して得ても、耐摩耗性の低下を招くとい
う問題がある。このため、タイヤトレッド用ゴム組成物
においては、耐摩耗性と発熱性とは二律背反の関係にあ
り、両者を均衡に改良することは困難であるとされてい
た。

【０００５】しかし、それでもなおタイヤトレッド用ゴ
ム組成物の耐摩耗性と発熱性を併せて改良するための試
みが数多くなされており、たとえばカーボンブラックの
ＣＴＡＢ、24Ｍ４ＤＢＰ、ＩＳＡＦのアグリゲートの粒
径分布、およびトルエン着色透過度などを最適化する方
法などが特開昭63‐264647号公報、特開昭64-74242号公
報、特開平1-144434号公報、特開平２-22348号公報、お
よび特開平2-286727号公報等により提案されているが、
いまだ十分な耐摩耗性と低発熱性とを兼備するタイヤト
レッド用ゴム組成物は得られておらず、また、このよう
な特殊なカーボンブラックを用いた場合、混練作業性を
低下させ、カーボンブラックの分散を悪化させる場合が
多い。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みなされたものであって、耐摩耗性と低発熱性とにす
ぐれたタイヤ用ゴム組成物の提供を目的するものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のタイヤ用ゴム組
成物は、天然ゴムおよび／又はポリイソプレンゴム、又
はこれに他のジエン系ゴムを40重量部以下配合したゴム
成分 100重量部に対して、ＣＴＡＢが100〜150ｍ²/g、2
4Ｍ４ＤＢＰが115〜140ml/100g、波長342nm におけるト
ルエン着色透過度が70％以下、遠心沈降法による凝集体
ストークス相当径Ｄ_stが100nm 以下、およびこのＤ_stと
遠心沈降法により測定される凝集体分布の半値幅△Ｄ_st
との比△Ｄ_st／Ｄ_stが、0.60〜0.80の特性を満足するカ
ーボンブラックを30〜65重量部配合し、さらに、数平均
分子量が2000〜50000 の液状ポリブタジエン、液状ポリ
イソプレン、液状スチレン−ブタジエン共重合体ゴムの
群から選ばれた少なくとも１種の液状ポリマーを１〜20
重量部配合してなることを特徴とする。

【０００８】このように本発明においては、上記特定の
特性を有するカーボンブラックと液状ポリマーを併用し
たために、従来のタイヤトレッド用ゴム組成物に比較し
て、発熱性の指標である60℃のtan δを著しく改善し
(小さくし) 、混練作業性も容易で、カーボンブラック
の分散にも優れ、きわめて優れた耐摩耗性を確保するこ
とができる。

【０００９】以下、本発明の構成につき詳しく説明す
る。本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ゴム成分に対し、
カーボンブラック、および液状ポリマーを配合してなる
ことを特徴とする。ゴム成分天然ゴムおよび／又はポリイソプレンゴムを用いるか、
又は天然ゴムおよび／又はポリイソプレンゴムに対し他
のジエン系ゴムを40重量部以下、好ましくは10重量部〜
30重量部配合して全ゴム分100重量部として用いる。

【００１０】ここで、他のジエン系ゴムは、例えば、ブ
タジエンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴムであ
る。カーボンブラックＣＴＡＢが 110〜150ｍ²/g、24Ｍ４ＤＢＰが 115〜140m
l/100g、波長342nm におけるトルエン着色透過度が70％
以下、遠心沈降法による凝集体ストークス相当径Ｄ_stが
100nm 以下、およびこのＤ_stと遠心沈降法による凝集体
分布の半値幅△Ｄ_st／Ｄ_stが0.60〜0.80の特性を満足す
るものである。

【００１１】ＣＴＡＢおよび24Ｍ４ＤＢＰに関する規定
範囲は、いわゆるタイヤトレッド用カーボンブラックの
汎用範囲をカバーするものであり、この規定範囲外で
は、たとえ下記に説明する波長342nm におけるトルエン
着色透過度、Ｄ_stおよび△Ｄ_st／Ｄ_stの規定を満たした
としても、耐摩耗性および発熱性のいずれかまたは一方
が悪化する傾向を示すことになるため好ましくない。

【００１２】カーボンブラックの波長342nm におけるト
ルエン着色透過度は、とくに組成物の低発熱化にとって
欠かすことのできない条件であり、70％を超える場合に
は、満足のいく低発熱性が得られない。なお、トルエン
着色透過度は、一般にカーボンブラック表面の有機物の
量を示す尺度として考えられており、ＪＩＳ規格では波
長420nm での測定値が用いられている。そして、カーボ
ンブラックのトルエン着色透過度が低いほど、ゴムとの
相互作用が高く、高補強性と低発熱性の両立がもたらさ
れると考えられている。しかしながら、本発明者らの検
討によれば、波長420nm で測定したトルエン着色透過度
が単純に低いカーボンブラックを使用する場合には、カ
ーボンブラックの転化率が低く、収率が低下するばかり
か、かえってゴムとの相互作用が阻害される傾向がある
ことが判明した。そこで、本発明者らは、ゴムとの相互
作用を高くするために必要なカーボンブラックの表面性
状についてさらに検討を進めた結果、従来の波長420nm
に代えて、より短波長である波長342nm の条件にて測定
したトルエン着色透過度を尺度とし、その測定値を70％
以下に規定することによって、たとえ長波長側のトルエ
ン着色透過度が高くとも、ゴムの相互作用が十分に高
く、発熱性がきわめて改良されたタイヤ用ゴム組成物が
得られることを見出した。しかし、たとえ波長342nm の
条件にて測定したトルエン着色透過度であっても、その
値が70％を超えるものを使用する場合には、発熱性の低
下が少ない。そこで、本発明では、その値を70％以下、
好ましくは50％以下としている。

【００１３】Ｄ_stは遠心沈降法による凝集体ストークス
相当径分布における最大頻度のストークス相当径 (nm)
であって、この値が100nm より大きいと満足のいく耐摩
耗性が得られない。また、このＤ_stと遠心沈降法により
測定される凝集体分布の半値値△Ｄ_st／Ｄ _stが0.60未満
では発熱性が悪化し、一方、0.80を超えると耐摩耗性が
低下する。なお、ここでいう遠心沈降法とは、ジョイス
・レーブル社製ディスク・セントリフュージを使用して
凝集体分布を測定する方法であって、これはストークス
径の大きい粒子ほど速く拡散することを利用して、沈降
粒子の大きさを求めるという方法である。

【００１４】液状ポリマー数平均粒子量が2000〜50000 の液状ポリブタジエン、液
状ポリイソプレン、液状スチレン−ブタジエン共重合体
ゴムの群から選ばれた少なくとも１種のものである。液
状スチレン−ブタジエン共重合体ゴムは、結合スチレン
が35％以下、好ましくは10％〜30％、ビニル結合量が65
％以下、好ましくは20％〜50％であって、分子末端が変
性剤で変性されているとよりよい。

【００１５】変性剤は、例えば、Ｎ−置換アミノケト
ン、Ｎ−置換チオアミノケトン、Ｎ−置換アミノアルデ
ヒド、Ｎ−置換チオアミノアルデヒド、下記式 (式中、
Ｍは酸素又は硫黄原子を表わす) で示される原子団を有
する化合物である。

【００１６】

【００１７】この変性剤としては、例えば、４−ジメチ
ルアミノベンゾフェノン、４−ジエチルアミノベンゾフ
ェノン、４−ジ−ｔ−ブチルアミノベンゾフェノン、４
−ジフェニルベンゾフェノン、４, 4'−ビス (ジメチル
アミノ) ベンゾフェノン、４, 4'−ビス (ジエチルアミ
ノ) ベンゾフェノン、４, 4'−ビス (ジ−ｔ−ブチルア
ミノ) ベンゾフェノン、４, 4'−ビス (ジフェニルアミ
ノ) ベンゾフェノン、４, 4'−ビス (ジビニルアミノ)
ベンゾフェノン、４−ジメチルアミノアセトフェノン、
４−ジエチルアミノアセトフェノン、1,３−ビス (ジフ
ェニルアミノ)−２−プロパノン、1,７−ビス (メチル
エチルアミノ) −４−ヘプタノン等のＮ−置換アミノケ
トン類および対応するＮ−置換アミノチオケトン類；４
−ジメチルアミノベンズアルデヒド、４−ジフェニルア
ミノベンズアルデヒド、４−ジビニルアミノベンズアル
デヒド等のＮ−置換アミノアルデヒド類および対応する
Ｎ−置換アミノチオアルデヒド類；Ｎ−メチル−β−プ
ロピオラクタム、Ｎ−ｔ−ブチル−β−プロピオラクタ
ム、Ｎ−フェニル−β−プロピオラクタム、Ｎ−メトキ
シフェニル−β−プロピオラクタム、Ｎ−ナフチル−β
−プロピオラクタム、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ
−ｔ−ブチル−２−ピロリドン、Ｎ−フェニル−ピロリ
ドン、Ｎ−メトキシフェニル−２−ピロリドン、Ｎ−ビ
ニル−２−ピロリドン、Ｎ−ベンジル−２−ピロリド
ン、Ｎ−ナフチル−２−ピロリドン、Ｎ−メチル−５−
メチル−２−ピロリドン、Ｎ−ｔ−ブチル−５−メチル
−２−ピロリドン、Ｎ−フェニル−５−メチル−２−ピ
ロリドン、Ｎ−メチル−３, 3'−ジメチル−２−ピロリ
ドン、Ｎ−ｔ−ブチル−３, 3'−ジメチル−２−ピロリ
ドン、Ｎ−フェニル−３, 3'−ジメチル−２−ピロリド
ン、Ｎ−メチル−２−ピペリドン、Ｎ−ｔ−ブチル−２
−ピロリドン、Ｎ−フェニル−２−ピペリドン、Ｎ−メ
トキシフェニル−２−ピペリドン、Ｎ−ビニル−２−ピ
ペリドン、Ｎ−ベンジル−２−ピペリドン、Ｎ−ナフチ
ル−２−ピペリドン、Ｎ−メチル−３, 3'−ジメチル−
２−ピペリドン、Ｎ−フェニル−３, 3'−ジメチル−２
−ピペリドン、Ｎ−メチル−ε−カプロラクタム、Ｎ−
フェニル−ε−カプロラクタム、Ｎ−メトキシフェニル
−ε−カプロラクタム、Ｎ−ビニル−ε−カプロラクタ
ム、Ｎ−ベンジル−ε−カプロラクタム、Ｎ−ナフチル
−ε−カプロラクタム、Ｎ−メチル−ω−ラウリロラク
タム、Ｎ−フェニル−ω−ラウリロラクタム、Ｎ−ｔ−
ブチル−ラウリロラクタム、Ｎ−ビニル−ω−ラウリロ
ラクタム、Ｎ−ベンジル−ω−ラウリロラクタム等のＮ
−置換ラクタム類およびこれらの対応するチオラクタム
類；1,３−ジメチルエチレン尿素、1,３−ジフェニルエ
チレン尿素、1,３−ジ−ｔ−ブチルエチレン尿素、1,３
−ジビニルエチレン尿素等のＮ−置換エチレン尿素類お
よび対応するＮ−置換チオエチレン尿素類などが挙げら
れる。

【００１８】本発明では、前記ゴム成分 100重量部
に対し、前記カーボンブラックを30〜65重量部、および
前記液状ポリマーを１〜20重量部配合する。カーボンブ
ラックの配合量は、30重量部未満では耐摩耗性が不足
し、65重量部を超えると混練性の低下が大きく、好まし
くない。液状ポリマーの配合量は、１重量部未満では混
練性向上効果が小さく、20重量部超では耐摩耗性が不足
する。液状ポリマーを配合することにより、上記特定の
ゴム成分と特定のカーボンブラックの混練作業性の向上
を耐摩耗性、低発熱性を維持したまま、達成することが
できるばかりか混練作業性の向上により、カーボンブラ
ックの分散が向上し、さらに高い耐摩耗性を得ることが
できる。

【００１９】なお、本発明のタイヤ用ゴム組成物には、
ゴム工業で通常使用される配合剤、例えば、軟化剤、老
化防止剤、加硫促進剤等を必要に応じて、通常の配合量
の範囲で適宜配合することができる。

【００２０】

【実施例】表１に示す配合内容 (重量部) にて８種類の
ゴム組成物を調製した (比較例１〜５、実施例１〜３)
。これらのゴム組成物を 150℃で30分間プレス加硫し
て目的とする試験片を調製し、各種試験を行ない、その
物性を測定した。この結果を表１に示す。試験方法は下
記の通りである。

【００２１】なお、この場合に用いたカーボンブラック
の種類を表２に示す。カーボンブラック特性の測定方法
は下記の通りである。ＣＴＡＢ：ＡＳＴＭ−D3765-80による。24Ｍ４ＤＢＰ吸油量：ＡＳＴＭ−D3493による。トルエン着色透過度：ＪＩＳ K6221において、測定波長
342nm とする。Ｄ_st、△Ｄ_st ：乾燥カーボンブラック試料を少量の界
面活性剤を含む20容量％エタノール水溶液と混合してカ
ーボンブラック濃度５mg/100ccの分散液を作製し、これ
を超音波で十分に分散させて試料とする。ディスクセン
トリフィージ装置 (英国 JoiceLoebl社製) を8000rpmの
回転速度に設定し、スピン液 (蒸留水) を10ml加えたの
ち、0.５mlのバッファー液 (エタノール水溶液) を注入
する。ついで試料液0.５mlを注射器で加えて遠心沈降を
開始し、同時に記録計を作動させて光学的に凝集体スト
ークス相当径の分布曲線を作製する。得られた分布曲線
における最大頻度のストークス相当径をＤ_st(nm)とす
る。また、最多頻度の1/2 のときの凝集体分布値を半値
幅 (△Ｄ_st) とする。ムーニー粘度 (ML₁₊₄、100℃) ：ＪＩＳ K6300に準拠し
て測定。この値が小さい程、混練作業性は良好であり、
カーボンブラックの分散性も優れる。耐摩耗性の評価方法：ランボーン式摩耗試験機により、
試験片円盤と研摩円盤とを角度をつけずに接触回転さ
せ、この時の試験片との間に25％のスリップを生じさせ
て、単位時間当りの試験片の摩耗量を測定した結果を指
数評価 (指数大ほど耐摩耗性良好) 。tan δの測定方法：粘弾性スペクトロメータ (岩本製作
所社製) を用いて、温度60℃、歪み率10±２％、周波数
20Hzの条件で測定 (数値が小さいほど発熱性良好) 。

【００２２】

【００２３】注) (1) ＲＳＳ #１。 (2) NIPOLE BR 1220 (日本ゼオン製) 。

【００２４】(3) シースト 9 (東海カーボン製) 。 (4) ＬＩＲ−30 (クラレ製) 、数平均分子量：2900
0 。 (5) 液状ＳＢＲ、数平均分子量：22000 、結合スチレン
量：25％、ビニル量：35％、末端部分に４−ジメチルア
ミノベンゾフェノンを有する。 (6) 共石プロセスＸ−140。

【００２５】(7) 正同化学製、亜鉛華３号。 (8) Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェン
アミド (モンサント製Santocure NS) 。ＳＢＲのスチレン量および１,2−結合量：赤外分光分析
法で L. H. Hampton, Analytical, Chem, 21 923頁 (19
49) の方法で計算。

【００２６】

【００２７】表１の結果から明らかなように、本発明の
タイヤ用ゴム組成物は、すぐれた耐摩耗性と発熱性、混
練作業性を均衡して具備している。

【００２８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
タイヤ用ゴム組成物は、発熱性の指数である60℃のtan
δを著しく改善可能であるばかりか (tan δを小さくす
る) 、きわめて優れた耐摩耗性を確保可能であり、耐摩
耗性と発熱性とが共に優れることから、タイヤのトレッ
ド用としてはもちろんカーカス、ブレーカー、サイドゴ
ム、ビードフィラー、およびチェファーなどの各部形成
用としても有用である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】天然ゴムおよび／又はポリイソプレンゴ
ム、又はこれに他のジエン系ゴムを40重量部以下配合し
たゴム成分 100重量部に対して、ＣＴＡＢが100〜150ｍ
²/g、24Ｍ４ＤＢＰが115〜140ml/100g、波長342nm にお
けるトルエン着色透過度が70％以下、遠心沈降法による
凝集体ストークス相当径Ｄ_stが100nm以下、およびこの
Ｄ_stと遠心沈降法により測定される凝集体分布の半値幅
△Ｄ_stとの比△Ｄ_st／Ｄ_stが、0.60〜0.80の特性を満足
するカーボンブラックを30〜65重量部配合し、さらに、
数平均分子量が2000〜50000 の液状ポリブタジエン、液
状ポリイソプレン、液状スチレン−ブタジエン共重合体
ゴムの群から選ばれた少なくとも１種の液状ポリマーを
１〜20重量部配合してなるタイヤ用ゴム組成物。
【請求項２】液状スチレン−ブタジエン共重合体ゴム
が、結合スチレン量が35％以下、ビニル結合量が65％以
下であって、Ｎ−置換アミノケトン、Ｎ−置換チオアミ
ノケトン、Ｎ−置換アミノアルデヒド、Ｎ−置換チオア
ミノアルデヒド、又は下記式 (式中、Ｍは酸素又は硫黄
原子を表わす) で示される原子団を有する化合物の変性
剤で分子末端が変性されたものである請求項１記載のタ
イヤ用ゴム組成物。