JPH06256579A - ゴム組成物 - Google Patents
ゴム組成物Info
- Publication number
- JPH06256579A JPH06256579A JP6942993A JP6942993A JPH06256579A JP H06256579 A JPH06256579 A JP H06256579A JP 6942993 A JP6942993 A JP 6942993A JP 6942993 A JP6942993 A JP 6942993A JP H06256579 A JPH06256579 A JP H06256579A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mode diameter
- carbon black
- diameter
- rubber
- dst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 トラック、バス等を対象とする大型タイヤの
トレッド用として好適な低発熱性と高耐摩耗性能を兼備
するゴム組成物を提供する。 【構成】 ＣＴＡＢ比表面積が 100〜160m2/g 、圧縮Ｄ
ＢＰが95〜115ml/100gのハード系領域に属し、かつ下記
(1)〜(3) の選択的特性を有するファーネスカーボンブ
ラックをゴム成分 100重量部に35〜100 重量配合してな
るゴム組成物。 (1) ５≦Ｎ2 ＳＡ−ＩＡ≦１５ (2) 1.13Ｄstモード径−40.92 ≦ΔＤst≦1.13Ｄstモー
ド径−30.92 (3) Ｄｐモード径≦2.66Ｄmpモード径−15.516 但し、Ｄｐモード径は示差走査熱量計(DSC) で測定され
るカーボンブラック粒間のポア径分布における最大頻度
のモード径、Ｄmpモード径は水銀圧入法で測定される同
様のモード径を示す。
トレッド用として好適な低発熱性と高耐摩耗性能を兼備
するゴム組成物を提供する。 【構成】 ＣＴＡＢ比表面積が 100〜160m2/g 、圧縮Ｄ
ＢＰが95〜115ml/100gのハード系領域に属し、かつ下記
(1)〜(3) の選択的特性を有するファーネスカーボンブ
ラックをゴム成分 100重量部に35〜100 重量配合してな
るゴム組成物。 (1) ５≦Ｎ2 ＳＡ−ＩＡ≦１５ (2) 1.13Ｄstモード径−40.92 ≦ΔＤst≦1.13Ｄstモー
ド径−30.92 (3) Ｄｐモード径≦2.66Ｄmpモード径−15.516 但し、Ｄｐモード径は示差走査熱量計(DSC) で測定され
るカーボンブラック粒間のポア径分布における最大頻度
のモード径、Ｄmpモード径は水銀圧入法で測定される同
様のモード径を示す。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トラック、バス等に装
着する大型タイヤ用のトレッド部材として好適なゴム組
成物、詳しくは優れた耐摩耗性能と低発熱性を兼備する
ゴム組成物に関する。
着する大型タイヤ用のトレッド部材として好適なゴム組
成物、詳しくは優れた耐摩耗性能と低発熱性を兼備する
ゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】ゴム補強用のカーボンブラックには、具
備特性に応じた多様の品種があり、これらの品種特性が
ゴムに配合した組成物の諸性能を決定付けるための主要
な因子となる。このため、通常ゴムへの配合に当たって
は、部材用途に適合する品種特性のカーボンブラックを
選定使用する手段が慣用されている。
備特性に応じた多様の品種があり、これらの品種特性が
ゴムに配合した組成物の諸性能を決定付けるための主要
な因子となる。このため、通常ゴムへの配合に当たって
は、部材用途に適合する品種特性のカーボンブラックを
選定使用する手段が慣用されている。
【０００３】例えば、トラック、バス等の大型タイヤト
レッドのように過酷な走行条件において高度の耐摩耗性
が要求されるゴム部材に対しては、ＳＡＦ(N110)、ＩＳ
ＡＦ(N220)のような粒子径が小さくて比表面積が大きな
カーボンブラックを適用することが有効とされている。
ところが、この種のハード系カーボンブラックは配合ゴ
ムの発熱性を増大させる性質があるため、タイヤトレッ
ドとした場合に走行中の蓄熱による内部構造の破壊や構
成材料の老化を促進させる危険性がある。また近時、省
資源、省エネルギーの社会的要求に対応するため低燃費
タイヤの開発が盛んにおこなわれているが、低燃費タイ
ヤの開発には低発熱性の付与が不可欠の要素となる。こ
のため、粒子径が小さく、比表面積の大きいカーボンブ
ラックを用いて配合ゴムに高耐摩耗性と高反発弾性を与
える低発熱性とを同時に付与することができれば、タイ
ヤトレッド用ゴム部材として理想的なものとなる。
レッドのように過酷な走行条件において高度の耐摩耗性
が要求されるゴム部材に対しては、ＳＡＦ(N110)、ＩＳ
ＡＦ(N220)のような粒子径が小さくて比表面積が大きな
カーボンブラックを適用することが有効とされている。
ところが、この種のハード系カーボンブラックは配合ゴ
ムの発熱性を増大させる性質があるため、タイヤトレッ
ドとした場合に走行中の蓄熱による内部構造の破壊や構
成材料の老化を促進させる危険性がある。また近時、省
資源、省エネルギーの社会的要求に対応するため低燃費
タイヤの開発が盛んにおこなわれているが、低燃費タイ
ヤの開発には低発熱性の付与が不可欠の要素となる。こ
のため、粒子径が小さく、比表面積の大きいカーボンブ
ラックを用いて配合ゴムに高耐摩耗性と高反発弾性を与
える低発熱性とを同時に付与することができれば、タイ
ヤトレッド用ゴム部材として理想的なものとなる。
【０００４】本出願人は、上述した背反的なゴム性能
を、配合カーボンブラックの特性面とくに粒子径、比表
面積、ストラクチャー等の基本特性に加えて一層ミクロ
な選択的特性を付加することによって両立させる研究を
系統的に継続しており、既に下記のような開発提案をお
こなっている。 (1) 窒素吸着比表面積(N2SA)が６０m2/g以上、圧縮ＤＢ
Ｐが１１２ml/100g 以上のカーボンブラックに凝集体の
ストークスモード径および同分布を一定値以上に維持さ
せたカーボンブラック（特公平１−53978 号公報) 。 (2) Ｎ2 ＳＡ６０m2/g以上、ＤＢＰ１０８ml/100g 以
上、一定比表面積当たりの真比重値を公知のカーボンブ
ラックのそれより著しく低い特定範囲に設定するととも
に着色力ならびに凝集体モード径当たりの分布幅を一定
値以上に維持する特性のカーボンブラックを配合したゴ
ム組成物（特開昭59−140241号公報) 。 (3) Ｎ2 ＳＡが１００〜２００m2/gの範囲にあり、粒子
径に対して相対的にブロードな凝集体ストークス径分布
を備えるカーボンブラックを配合したゴム組成物（特開
昭63−112638号公報) 。 (4) Ｎ2 ＳＡが７０〜１８５m2/gの範囲にあり、凝集体
ストークス径分布が特定範囲の２点の極大点をもつカー
ボンブラックを配合したゴム組成物（特開平63−179941
号公報) 。 (5) Ｎ2 ＳＡが１１０〜１５５m2/gの範囲にあり、ＤＢ
Ｐ、圧縮ＤＢＰ、ブラックネス、Ｎ2 ＳＡおよびよう素
吸着量を変数とする式で定義される値が特定範囲にある
カーボンブラックを配合したゴム組成物（特開昭63−29
7439号公報) 。
を、配合カーボンブラックの特性面とくに粒子径、比表
面積、ストラクチャー等の基本特性に加えて一層ミクロ
な選択的特性を付加することによって両立させる研究を
系統的に継続しており、既に下記のような開発提案をお
こなっている。 (1) 窒素吸着比表面積(N2SA)が６０m2/g以上、圧縮ＤＢ
Ｐが１１２ml/100g 以上のカーボンブラックに凝集体の
ストークスモード径および同分布を一定値以上に維持さ
せたカーボンブラック（特公平１−53978 号公報) 。 (2) Ｎ2 ＳＡ６０m2/g以上、ＤＢＰ１０８ml/100g 以
上、一定比表面積当たりの真比重値を公知のカーボンブ
ラックのそれより著しく低い特定範囲に設定するととも
に着色力ならびに凝集体モード径当たりの分布幅を一定
値以上に維持する特性のカーボンブラックを配合したゴ
ム組成物（特開昭59−140241号公報) 。 (3) Ｎ2 ＳＡが１００〜２００m2/gの範囲にあり、粒子
径に対して相対的にブロードな凝集体ストークス径分布
を備えるカーボンブラックを配合したゴム組成物（特開
昭63−112638号公報) 。 (4) Ｎ2 ＳＡが７０〜１８５m2/gの範囲にあり、凝集体
ストークス径分布が特定範囲の２点の極大点をもつカー
ボンブラックを配合したゴム組成物（特開平63−179941
号公報) 。 (5) Ｎ2 ＳＡが１１０〜１５５m2/gの範囲にあり、ＤＢ
Ｐ、圧縮ＤＢＰ、ブラックネス、Ｎ2 ＳＡおよびよう素
吸着量を変数とする式で定義される値が特定範囲にある
カーボンブラックを配合したゴム組成物（特開昭63−29
7439号公報) 。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これら先行技術によれ
ば大型タイヤトレッド用として改善された高耐摩耗性と
低発熱性を兼備するゴム組成物を得ることができる。し
かし、低燃費タイヤに対する品質要求はますます高度化
しており、より高水準の耐摩耗性と低発熱性を両立させ
たゴム組成物の開発が引き続き求められているのが現状
である。
ば大型タイヤトレッド用として改善された高耐摩耗性と
低発熱性を兼備するゴム組成物を得ることができる。し
かし、低燃費タイヤに対する品質要求はますます高度化
しており、より高水準の耐摩耗性と低発熱性を両立させ
たゴム組成物の開発が引き続き求められているのが現状
である。
【０００６】本発明は、このような要請に基づき従来技
術とは異なるカーボンブラックの粒子コロイダル性状と
配合ゴム性能との技術的因果関係を解明して開発に至っ
たもので、その目的は、トラック、バス等を対象とする
大型タイヤのトレッド部材として好適な高耐摩耗性と低
発熱性を兼備するゴム組成物を提供することにある。
術とは異なるカーボンブラックの粒子コロイダル性状と
配合ゴム性能との技術的因果関係を解明して開発に至っ
たもので、その目的は、トラック、バス等を対象とする
大型タイヤのトレッド部材として好適な高耐摩耗性と低
発熱性を兼備するゴム組成物を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明によるゴム組成物は、ＣＴＡＢ比表面積が１
００〜１６０m2/g、圧縮ＤＢＰが９５〜１１５ml/100g
のハード系領域に属し、かつ下記の関係式 (1)〜(3) に
よる選択的特性を有するフアーネスカーボンブラックを
ゴム成分１００重量部に対し３５〜１００重量部の割合
で配合してなることを構成上の特徴とする。 (1) ５≦Ｎ2 ＳＡ−ＩＡ≦１５ (2) 1.13Ｄstモード径−40.92 ≦ΔＤst≦1.13Ｄstモー
ド径−30.92 (3) Ｄｐモード径≦2.66Ｄmpモード径−15.516 但し、(1) 式のＮ2 ＳＡは窒素吸着比表面積、ＩＡは沃
素吸着量を指す。(2)式のＤstモード径はディスクセン
トリフュージ装置(DCF) により測定されるカーボンブラ
ックアグリゲートのストークスモード径、ΔＤstは同ス
トークス径分布の半値幅を示す。また (3)式のＤｐモー
ド径は示差走査熱量計(DSC) により測定されるカーボン
ブラックアグリゲート粒間のポア径分布における最大頻
度のモード径、Ｄmpモード径は水銀圧入法で得られるカ
ーボンブラックアグリゲート粒間のポア径分布における
最大頻度のモード径を示す。
めの本発明によるゴム組成物は、ＣＴＡＢ比表面積が１
００〜１６０m2/g、圧縮ＤＢＰが９５〜１１５ml/100g
のハード系領域に属し、かつ下記の関係式 (1)〜(3) に
よる選択的特性を有するフアーネスカーボンブラックを
ゴム成分１００重量部に対し３５〜１００重量部の割合
で配合してなることを構成上の特徴とする。 (1) ５≦Ｎ2 ＳＡ−ＩＡ≦１５ (2) 1.13Ｄstモード径−40.92 ≦ΔＤst≦1.13Ｄstモー
ド径−30.92 (3) Ｄｐモード径≦2.66Ｄmpモード径−15.516 但し、(1) 式のＮ2 ＳＡは窒素吸着比表面積、ＩＡは沃
素吸着量を指す。(2)式のＤstモード径はディスクセン
トリフュージ装置(DCF) により測定されるカーボンブラ
ックアグリゲートのストークスモード径、ΔＤstは同ス
トークス径分布の半値幅を示す。また (3)式のＤｐモー
ド径は示差走査熱量計(DSC) により測定されるカーボン
ブラックアグリゲート粒間のポア径分布における最大頻
度のモード径、Ｄmpモード径は水銀圧入法で得られるカ
ーボンブラックアグリゲート粒間のポア径分布における
最大頻度のモード径を示す。
【０００８】上記構成によるカーボンブラックの各特性
には、以下の測定方法によって得られる値が用いられ
る。 ＣＴＡＢ比表面積；ＡＳＴＭ Ｄ３７６５−８９“Stan
dard Test Method for Carbon Black-CTAB(Cetyltrimet
hylammonium Bromide) Surface Area ”による。この方
法によるＩＲＢ #６のＣＴＡＢ比表面積測定値は、７７
m2/gである。 圧縮ＤＢＰ(24M4DBP) ；ＡＳＴＭ Ｄ３４９３−９１
“Standard Test Method for Carbon Black −n-Dibuty
l Phthalate Absorption Number of Compressed Sampl
e”による。この方法によるＩＲＢ #６の圧縮ＤＢＰ吸
油量測定値は、８７ml/100g である。 Ｎ2 ＳＡ（窒素吸着比表面積）；ＡＳＴＭ Ｄ３０３７
−８８“Standard Test Method for Carbon Black-Surf
ace Area by Nitrogen Absorption ”MethodＢによる。
この方法によるＩＲＢ #６のＮ2 ＳＡ測定値は、７６m2
/gである。 ＩＡ（沃素吸着量）；ＪＩＳ Ｋ６２２１(1982)「ゴム
用カーボンブラックの試験方法」６・１・１項による。
この方法によるＩＲＢ #６の沃素吸着量測定値は、８０
mg/gである。
には、以下の測定方法によって得られる値が用いられ
る。 ＣＴＡＢ比表面積；ＡＳＴＭ Ｄ３７６５−８９“Stan
dard Test Method for Carbon Black-CTAB(Cetyltrimet
hylammonium Bromide) Surface Area ”による。この方
法によるＩＲＢ #６のＣＴＡＢ比表面積測定値は、７７
m2/gである。 圧縮ＤＢＰ(24M4DBP) ；ＡＳＴＭ Ｄ３４９３−９１
“Standard Test Method for Carbon Black −n-Dibuty
l Phthalate Absorption Number of Compressed Sampl
e”による。この方法によるＩＲＢ #６の圧縮ＤＢＰ吸
油量測定値は、８７ml/100g である。 Ｎ2 ＳＡ（窒素吸着比表面積）；ＡＳＴＭ Ｄ３０３７
−８８“Standard Test Method for Carbon Black-Surf
ace Area by Nitrogen Absorption ”MethodＢによる。
この方法によるＩＲＢ #６のＮ2 ＳＡ測定値は、７６m2
/gである。 ＩＡ（沃素吸着量）；ＪＩＳ Ｋ６２２１(1982)「ゴム
用カーボンブラックの試験方法」６・１・１項による。
この方法によるＩＲＢ #６の沃素吸着量測定値は、８０
mg/gである。
【０００９】Ｄstモード径、ΔＤst;乾燥カーボンブラ
ック試料を少量の界面活性剤を含む２０vol%エタノール
水溶液と混合してカーボンブラック濃度５０mg/l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・セントリフュージ装置（英国Joyes Lobe
l 社製）を８０００rpm の回転数に設定し、スピン液
（２wt% グリセリン水溶液）を１０ml加えたのち、１ml
のバッファー液（20vol%エタノール水溶液）を注入す
る。ついで、カーボンブラック分散液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
光学的にカーボンブラックアグリゲートのストークス相
当径の分布曲線を作成する。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Ｄstモード径(nm)とし、
最大頻度の５０％の頻度が得られる大小２点のストーク
ス相当径の差をΔＤst(nm)とする。この測定法によるＩ
ＲＢ #６のＤstモード径は９２nm、ΔＤstは６８nmであ
る。
ック試料を少量の界面活性剤を含む２０vol%エタノール
水溶液と混合してカーボンブラック濃度５０mg/l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・セントリフュージ装置（英国Joyes Lobe
l 社製）を８０００rpm の回転数に設定し、スピン液
（２wt% グリセリン水溶液）を１０ml加えたのち、１ml
のバッファー液（20vol%エタノール水溶液）を注入す
る。ついで、カーボンブラック分散液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
光学的にカーボンブラックアグリゲートのストークス相
当径の分布曲線を作成する。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Ｄstモード径(nm)とし、
最大頻度の５０％の頻度が得られる大小２点のストーク
ス相当径の差をΔＤst(nm)とする。この測定法によるＩ
ＲＢ #６のＤstモード径は９２nm、ΔＤstは６８nmであ
る。
【００１０】Ｄｐモード径 ;ＪＩＳ Ｋ６２２１(1982)
５「乾燥試料の作り方」に基づいて乾燥したのち、精秤
採取したカーボンブラック試料を蒸留水と混合してカー
ボンブラック濃度が０．２５０g/cm3 のペーストを作成
し、超音波で十分に分散させる。超音波分散後１０分以
内に示差走査熱量計(DSC, Mettler 社製 DSC30) でアグ
リゲート粒間ポアの分布測定を開始する。この場合のペ
ースト採取量は約３〜５mgの範囲内とし、アルミ製のサ
ンプル容器に入れてシールしたのち、ペーストの質量を
確認して前記ＤＳＣ装置にセットする。ついで、次のス
テップで測定する。 室温から−８０℃まで急冷する。 −８０℃から−５℃まで１０℃/min. の速度で加熱す
る。 −５℃から−０．１℃まで１℃/min. の速度で加熱し
たのち、−０．１℃ (蒸留水の凝固点より0.1 ℃低い温
度) に１０分間保持する。 −０．１℃から−８℃まで０．１℃/min. の速度で徐
々に冷却し、補償エネルギーを記録する。 そして、の段階で得られた補償エネルギーのチャート
から各温度(0.1℃刻み）の山の高さ（ｙ）を読み取り、
下記(1) 、(2) 式からアグリゲート粒間のポア径（Ｄ
ｐ）およびポア径分布（ΔＶ／ΔＤｐ）を得る。 Ｄｐ＝（１３５．３４／ΔＴ）＋１．１４ ……(1) ΔＶ／ΔＤｐ＝Ｋ・（ΔＴ）2 ／（Ｗａ・ｙ） ……(2) (1) および(2) 式において、ΔＴは蒸留水の凝固点降下
幅、Ｗａは蒸留水の凝固熱、ＫはＤＳＣ装置の感度やサ
ンプルの質量を考慮に入れた係数である。これらの式は
Brunらによって導かれたもので、Thermochimica Acta,2
1(1977) 59〜88“A NEW METHOD FOR THE SIMULTANEOUS
DETERMINATION OF THE SIZE AND THE SHAPE OF PORES :
THE THERMOPOROMETRY”に詳説されている。なお、この
方法で測定したＩＲＢ #６のＤｐモード径は、９５．３
nmである。
５「乾燥試料の作り方」に基づいて乾燥したのち、精秤
採取したカーボンブラック試料を蒸留水と混合してカー
ボンブラック濃度が０．２５０g/cm3 のペーストを作成
し、超音波で十分に分散させる。超音波分散後１０分以
内に示差走査熱量計(DSC, Mettler 社製 DSC30) でアグ
リゲート粒間ポアの分布測定を開始する。この場合のペ
ースト採取量は約３〜５mgの範囲内とし、アルミ製のサ
ンプル容器に入れてシールしたのち、ペーストの質量を
確認して前記ＤＳＣ装置にセットする。ついで、次のス
テップで測定する。 室温から−８０℃まで急冷する。 −８０℃から−５℃まで１０℃/min. の速度で加熱す
る。 −５℃から−０．１℃まで１℃/min. の速度で加熱し
たのち、−０．１℃ (蒸留水の凝固点より0.1 ℃低い温
度) に１０分間保持する。 −０．１℃から−８℃まで０．１℃/min. の速度で徐
々に冷却し、補償エネルギーを記録する。 そして、の段階で得られた補償エネルギーのチャート
から各温度(0.1℃刻み）の山の高さ（ｙ）を読み取り、
下記(1) 、(2) 式からアグリゲート粒間のポア径（Ｄ
ｐ）およびポア径分布（ΔＶ／ΔＤｐ）を得る。 Ｄｐ＝（１３５．３４／ΔＴ）＋１．１４ ……(1) ΔＶ／ΔＤｐ＝Ｋ・（ΔＴ）2 ／（Ｗａ・ｙ） ……(2) (1) および(2) 式において、ΔＴは蒸留水の凝固点降下
幅、Ｗａは蒸留水の凝固熱、ＫはＤＳＣ装置の感度やサ
ンプルの質量を考慮に入れた係数である。これらの式は
Brunらによって導かれたもので、Thermochimica Acta,2
1(1977) 59〜88“A NEW METHOD FOR THE SIMULTANEOUS
DETERMINATION OF THE SIZE AND THE SHAPE OF PORES :
THE THERMOPOROMETRY”に詳説されている。なお、この
方法で測定したＩＲＢ #６のＤｐモード径は、９５．３
nmである。
【００１１】Ｄmpモード径;水銀ポロシメーター（マイ
クロメリティクス社製、Pore Sizer 9300 ）の専用セル
（３ml）中に粒度０．２５〜０．５０mmに調整したカー
ボンブラックペレット０．２g を装填したのち、圧力２
５〜２０００lb/in2の範囲で水銀を圧入し、圧入水銀量
が急激に増加する点の圧力を測定する。この圧力値から
カーボンブラックのアグリゲート粒間ポア径を算出し、
Ｄmpモード径(nm)とする。なお、この方法で測定したＩ
ＲＢ #６のＤmpモード径は、４０nmである。
クロメリティクス社製、Pore Sizer 9300 ）の専用セル
（３ml）中に粒度０．２５〜０．５０mmに調整したカー
ボンブラックペレット０．２g を装填したのち、圧力２
５〜２０００lb/in2の範囲で水銀を圧入し、圧入水銀量
が急激に増加する点の圧力を測定する。この圧力値から
カーボンブラックのアグリゲート粒間ポア径を算出し、
Ｄmpモード径(nm)とする。なお、この方法で測定したＩ
ＲＢ #６のＤmpモード径は、４０nmである。
【００１２】本発明の特性を備えるフアーネスカーボン
ブラックは、炉頭部に接線方向空気供給口と炉軸方向に
装着された燃焼バーナーを備える燃焼室と、該燃焼室と
同軸的に連設された原料油噴射ノズルを有する多段の狭
径反応室および広径反応室とにより構成されるオイルフ
アーネス炉を用い、原料油の分割導入条件、燃料油およ
び空気の供給量、酸素ガスの添加条件などを調整するこ
とによって製造することができる。
ブラックは、炉頭部に接線方向空気供給口と炉軸方向に
装着された燃焼バーナーを備える燃焼室と、該燃焼室と
同軸的に連設された原料油噴射ノズルを有する多段の狭
径反応室および広径反応室とにより構成されるオイルフ
アーネス炉を用い、原料油の分割導入条件、燃料油およ
び空気の供給量、酸素ガスの添加条件などを調整するこ
とによって製造することができる。
【００１３】上記のフアーネスカーボンブラックは、常
法に従って天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ポリブ
タジエンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、その他常
用のカーボンブラックで補強可能な各種ゴム、混合ゴム
などのエラストマーに配合する。カーボンブラックの配
合比率は、ゴム成分１００重量部に対し３５〜１００重
量部とし、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、加硫助
剤、軟化剤、可塑剤等の必要成分とともに混練して本発
明のゴム組成物を得る。
法に従って天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ポリブ
タジエンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、その他常
用のカーボンブラックで補強可能な各種ゴム、混合ゴム
などのエラストマーに配合する。カーボンブラックの配
合比率は、ゴム成分１００重量部に対し３５〜１００重
量部とし、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、加硫助
剤、軟化剤、可塑剤等の必要成分とともに混練して本発
明のゴム組成物を得る。
【００１４】
【作用】本発明で特定したファーネスカーボンブラック
特性項目のうち、ＣＴＡＢ比表面積１００〜１６０m2/g
と圧縮ＤＢＰ９５〜１１５ml/100g の粒子性状はハード
系領域に属し、配合ゴムに高度の耐摩耗性と適度の発熱
性を保持させるための前提条件となる。ＣＴＡＢ比表面
積が１００m2/g未満であると大型タイヤ用として十分な
耐摩耗性が付与されず、他方、１６０m2/gを上廻るとゴ
ムに対する分散性が悪化して耐摩耗性が円滑に向上しな
いうえ、発熱性も増大することから特に低燃費タイヤ用
カーボンブラックとしての使用は困難となる。また、圧
縮ＤＢＰが９５ml/100g 未満であると耐摩耗性の面で不
十分となり、１１５ml/100g を越えるとゴム配合時の粘
度が高くなって加工性が低下する。
特性項目のうち、ＣＴＡＢ比表面積１００〜１６０m2/g
と圧縮ＤＢＰ９５〜１１５ml/100g の粒子性状はハード
系領域に属し、配合ゴムに高度の耐摩耗性と適度の発熱
性を保持させるための前提条件となる。ＣＴＡＢ比表面
積が１００m2/g未満であると大型タイヤ用として十分な
耐摩耗性が付与されず、他方、１６０m2/gを上廻るとゴ
ムに対する分散性が悪化して耐摩耗性が円滑に向上しな
いうえ、発熱性も増大することから特に低燃費タイヤ用
カーボンブラックとしての使用は困難となる。また、圧
縮ＤＢＰが９５ml/100g 未満であると耐摩耗性の面で不
十分となり、１１５ml/100g を越えるとゴム配合時の粘
度が高くなって加工性が低下する。
【００１５】関係式(1) の特性は主に発熱性を抑制する
要素となるもので、（Ｎ2 ＳＡ−ＩＡ）の値が５未満で
は低燃費タイヤ用のゴム組成物に必要な発熱性の低下が
不十分となり、他方、この値が１５を越えるとゴム配合
時の粘度が高くなって実用性に乏しくなる。関係式(2)
に関与するカーボンブラックのアグリゲート分布（ΔＤ
st）は、広くなり過ぎると耐摩耗性の後退が大きくな
り、逆に狭くなり過ぎると発熱性の抑制効果が減退す
る。したがって、関係式(2) で規制した〔1.13Ｄstモー
ド径−40.92 ≦ΔＤst≦1.13Ｄstモード径−30.92 〕の
範囲が、配合ゴムに高水準の耐摩耗性と低発熱性を付与
するために最適なアグリゲート分布範囲となる。
要素となるもので、（Ｎ2 ＳＡ−ＩＡ）の値が５未満で
は低燃費タイヤ用のゴム組成物に必要な発熱性の低下が
不十分となり、他方、この値が１５を越えるとゴム配合
時の粘度が高くなって実用性に乏しくなる。関係式(2)
に関与するカーボンブラックのアグリゲート分布（ΔＤ
st）は、広くなり過ぎると耐摩耗性の後退が大きくな
り、逆に狭くなり過ぎると発熱性の抑制効果が減退す
る。したがって、関係式(2) で規制した〔1.13Ｄstモー
ド径−40.92 ≦ΔＤst≦1.13Ｄstモード径−30.92 〕の
範囲が、配合ゴムに高水準の耐摩耗性と低発熱性を付与
するために最適なアグリゲート分布範囲となる。
【００１６】関係式(3) も高耐摩耗性と低発熱性との両
立化に機能する特性要素となる。すなわち、カーボンブ
ラックアグリゲート粒間ポアのモード径は、カーボンブ
ラックが強固に融着結合した凝集体（アグリゲート）の
性状を示すパラメーターとなるもので、測定方法によっ
てその値は相違する。示差走査熱量計(DSC) により測定
されるＤｐモード径は、カーボンブラックが蒸留水に分
散した状態でのアグリゲート粒間のポア径であるため、
水銀圧入法で得られるＤmpモード径に比べると測定値は
大きくなる。発明者らの検討によると上市されている一
般のカーボンブラックは次式の関係にあることが確認さ
れた。 Ｄｐモード径＝（2.66Ｄmpモード径−8.343 ）±５ 例えば、ＩＲＢ #６のＤｐモード径の実測値は９５．３
nmであるが、この値はＤmpモード径実測値４０nmから算
出される上式によるＤｐモード径(93.1 〜103.1nm)の範
囲に入っている。本発明の選択的特性を示すカーボンブ
ラックのＤｐモード径は、Ｄmpモード径との関係におい
て上式から算出される値よりも更に低位にあり、これが
関係式(3) で特定する（2.66Ｄmpモード径−15.516）の
算出値と同等以下の水準に位置している場合に、配合ゴ
ムに対し低発熱性を損ねずに耐摩耗性を向上させるため
に有効な機能を果たす。
立化に機能する特性要素となる。すなわち、カーボンブ
ラックアグリゲート粒間ポアのモード径は、カーボンブ
ラックが強固に融着結合した凝集体（アグリゲート）の
性状を示すパラメーターとなるもので、測定方法によっ
てその値は相違する。示差走査熱量計(DSC) により測定
されるＤｐモード径は、カーボンブラックが蒸留水に分
散した状態でのアグリゲート粒間のポア径であるため、
水銀圧入法で得られるＤmpモード径に比べると測定値は
大きくなる。発明者らの検討によると上市されている一
般のカーボンブラックは次式の関係にあることが確認さ
れた。 Ｄｐモード径＝（2.66Ｄmpモード径−8.343 ）±５ 例えば、ＩＲＢ #６のＤｐモード径の実測値は９５．３
nmであるが、この値はＤmpモード径実測値４０nmから算
出される上式によるＤｐモード径(93.1 〜103.1nm)の範
囲に入っている。本発明の選択的特性を示すカーボンブ
ラックのＤｐモード径は、Ｄmpモード径との関係におい
て上式から算出される値よりも更に低位にあり、これが
関係式(3) で特定する（2.66Ｄmpモード径−15.516）の
算出値と同等以下の水準に位置している場合に、配合ゴ
ムに対し低発熱性を損ねずに耐摩耗性を向上させるため
に有効な機能を果たす。
【００１７】上記のような配合ファーネスカーボンブラ
ックの独特な性状特性ならびに機能が総合的に作用し
て、ゴム組成物に優れた耐摩耗性能と高水準の反発弾性
を示す低発熱性能を同時に付与することが可能となる。
ックの独特な性状特性ならびに機能が総合的に作用し
て、ゴム組成物に優れた耐摩耗性能と高水準の反発弾性
を示す低発熱性能を同時に付与することが可能となる。
【００１８】
実施例１〜４、比較例１〜３、参考例１〜３ 炉頭部に接線方向空気供給口と炉軸方向に装着した燃焼
バーナーを有する燃焼室（直径900mm 、長さ1000mm) 、
該燃焼室と同軸的に連結され各々炉壁を貫通する原料油
噴射ノズルを備える第１段狭径反応室（直径250mm 、長
さ500mm)、第２段狭径反応室（直径160mm 、長さ600m
m)、第３段狭径反応室（直径180mm 、長さ600mm)、およ
び引き続く広径反応室（直径400mm)とから構成されたオ
イルファーネス炉を設置した。原料油には、比重(15/4
℃）１．０７３、粘度（エングラー40/20 ℃）２．１
０、トルエン不溶分０．０３％、相関係数(BMCI)１４０
の芳香族炭化水素油を用い、燃料油としては、比重(15/
4 ℃）０．９０３、粘度(cst/50 ℃）１６．１、残炭分
５．４％、引火点９６℃の炭化水素油を用いた。
バーナーを有する燃焼室（直径900mm 、長さ1000mm) 、
該燃焼室と同軸的に連結され各々炉壁を貫通する原料油
噴射ノズルを備える第１段狭径反応室（直径250mm 、長
さ500mm)、第２段狭径反応室（直径160mm 、長さ600m
m)、第３段狭径反応室（直径180mm 、長さ600mm)、およ
び引き続く広径反応室（直径400mm)とから構成されたオ
イルファーネス炉を設置した。原料油には、比重(15/4
℃）１．０７３、粘度（エングラー40/20 ℃）２．１
０、トルエン不溶分０．０３％、相関係数(BMCI)１４０
の芳香族炭化水素油を用い、燃料油としては、比重(15/
4 ℃）０．９０３、粘度(cst/50 ℃）１６．１、残炭分
５．４％、引火点９６℃の炭化水素油を用いた。
【００１９】上記の反応炉、原料油および燃料油を用
い、各狭径反応室に対する原料油の分割供給量、燃料油
量、空気供給量、酸素ガス供給量等の生成条件を変えて
ファーネスカーボンブラックを製造した。得られたカー
ボンブラックの特性を生成条件と対応させて表１に示し
た。また、表２には参考例１〜３として市販のハード系
カーボンブラック品種の特性を示した。
い、各狭径反応室に対する原料油の分割供給量、燃料油
量、空気供給量、酸素ガス供給量等の生成条件を変えて
ファーネスカーボンブラックを製造した。得られたカー
ボンブラックの特性を生成条件と対応させて表１に示し
た。また、表２には参考例１〜３として市販のハード系
カーボンブラック品種の特性を示した。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】 表注：(1) Ｎ２２０〔東海カーボン（株）製、“シース
ト６”〕 (2) Ｎ１１０〔東海カーボン（株）製、“シースト
９”〕 (3) 東海カーボン（株）製、“シースト９Ｈ”
ト６”〕 (2) Ｎ１１０〔東海カーボン（株）製、“シースト
９”〕 (3) 東海カーボン（株）製、“シースト９Ｈ”
【００２２】次に、表１および表２の各カーボンブラッ
ク試料を表３に示す配合比により天然ゴムに配合した。
ク試料を表３に示す配合比により天然ゴムに配合した。
【００２３】
【表３】
【００２４】表３の配合物を１４５℃の温度で４０分間
加硫して得られた各ゴム組成物につき各種ゴム試験をお
こない、その測定結果を表４（実施例）および表５（比
較例、参考例）に示した。なお、ゴム特性の測定は下記
によった。このうち、摩耗量は参考例２のカーボンブラ
ックを１００とした場合の相対指数で示した。また、ｔ
ａｎδ（損失係数）は発熱性の指標となるもので、測定
値が小さくなるほど発熱度が低いことを示す。 摩耗量；ランボーン摩耗試験機（機械式スリップ機構）
を用い、次の条件で測定した。 試験片：厚さ１０mm、外径４４mm エメリーホイール：ＧＣタイプ、粒度 #８０、硬度Ｈ 添加カーボランダム粉：粒度 #８０、添加量 約９g/mi
n. エメリーホイール面と試験片の相対スリップ率：２４
％、６０％ 試験片回転数：５３５rpm 試験荷重：４kg
加硫して得られた各ゴム組成物につき各種ゴム試験をお
こない、その測定結果を表４（実施例）および表５（比
較例、参考例）に示した。なお、ゴム特性の測定は下記
によった。このうち、摩耗量は参考例２のカーボンブラ
ックを１００とした場合の相対指数で示した。また、ｔ
ａｎδ（損失係数）は発熱性の指標となるもので、測定
値が小さくなるほど発熱度が低いことを示す。 摩耗量；ランボーン摩耗試験機（機械式スリップ機構）
を用い、次の条件で測定した。 試験片：厚さ１０mm、外径４４mm エメリーホイール：ＧＣタイプ、粒度 #８０、硬度Ｈ 添加カーボランダム粉：粒度 #８０、添加量 約９g/mi
n. エメリーホイール面と試験片の相対スリップ率：２４
％、６０％ 試験片回転数：５３５rpm 試験荷重：４kg
【００２５】ｔａｎδ（損失係数）;Visco Elastic Spe
ctrometer（岩本製作所製）を用い、次の条件で測定し
た。 試験片：厚さ２mm、長さ３０mm、幅５mm 周波数：５０Hz 動的歪率：１．２％ 温 度：６０℃ その他の特性；ＪＩＳ Ｋ６３０１「加硫ゴム物理試験
法」によった。
ctrometer（岩本製作所製）を用い、次の条件で測定し
た。 試験片：厚さ２mm、長さ３０mm、幅５mm 周波数：５０Hz 動的歪率：１．２％ 温 度：６０℃ その他の特性；ＪＩＳ Ｋ６３０１「加硫ゴム物理試験
法」によった。
【００２６】
【表４】
【００２７】
【表５】
【００２８】表４および表５から、実施例の結果は同水
準のＮ2 ＳＡを有しながら本発明の選択的特性要件を外
れる比較例、参考例に比べ、発熱性の指標となるｔａｎ
δ（損失係数）と耐摩耗性が相対的に同時に改善されて
いることが認められる。また、その他の補強特性も高水
準に維持されていることが判る。
準のＮ2 ＳＡを有しながら本発明の選択的特性要件を外
れる比較例、参考例に比べ、発熱性の指標となるｔａｎ
δ（損失係数）と耐摩耗性が相対的に同時に改善されて
いることが認められる。また、その他の補強特性も高水
準に維持されていることが判る。
【００２９】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば従来技術
とは異なるカーボンブラックのミクロなコロイダル性状
を選択規制することによりトラック、バス等を対象とす
る大型タイヤ用トレッド部材として好適な高い反発弾性
を備える低発熱性と優れた耐摩耗性能を兼備するゴム組
成物を提供することができる。したがって、トラックや
バスに装着して効果的な低燃費化を図ることが可能とな
る。
とは異なるカーボンブラックのミクロなコロイダル性状
を選択規制することによりトラック、バス等を対象とす
る大型タイヤ用トレッド部材として好適な高い反発弾性
を備える低発熱性と優れた耐摩耗性能を兼備するゴム組
成物を提供することができる。したがって、トラックや
バスに装着して効果的な低燃費化を図ることが可能とな
る。
Claims (1)
- 【請求項１】 ＣＴＡＢ比表面積が１００〜１６０m2/
g、圧縮ＤＢＰが９５〜１１５ml/100g のハード系領域
に属し、かつ下記の関係式 (1)〜(3) による選択的特性
を有するファーネスカーボンブラックを、ゴム成分１０
０重量部に対し３５〜１００重量部の割合で配合してな
るゴム組成物。 (1) ５≦Ｎ2 ＳＡ−ＩＡ≦１５ (2) 1.13Ｄstモード径−40.92 ≦ΔＤst≦1.13Ｄstモー
ド径−30.92 (3) Ｄｐモード径≦2.66Ｄmpモード径−15.516 但し、(1) 式のＮ2 ＳＡは窒素吸着比表面積、ＩＡは沃
素吸着量を指す。 (2)式のＤstモード径はディスクセン
トリフュージ装置(DCF) により測定されるカーボンブラ
ックアグリゲートのストークスモード径、ΔＤstは同ス
トークス径分布の半値幅を示す。また (3)式のＤｐモー
ド径は示差走査熱量計(DSC) により測定されるカーボン
ブラックアグリゲート粒間のポア径分布における最大頻
度のモード径、Ｄmpモード径は水銀圧入法で得られるカ
ーボンブラックアグリゲート粒間のポア径分布における
最大頻度のモード径を示す。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06942993A JP3816541B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | ゴム組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06942993A JP3816541B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | ゴム組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06256579A true JPH06256579A (ja) | 1994-09-13 |
| JP3816541B2 JP3816541B2 (ja) | 2006-08-30 |
Family
ID=13402380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06942993A Expired - Fee Related JP3816541B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | ゴム組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3816541B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007031523A (ja) * | 2005-07-25 | 2007-02-08 | Toyo Tire & Rubber Co Ltd | タイヤトレッド用ゴム組成物、およびトラック・バス用空気入りラジアルタイヤ |
| JP2015528844A (ja) * | 2012-07-25 | 2015-10-01 | コンパニー ゼネラール デ エタブリッスマン ミシュラン | 濡れた路面でのグリップ特性が向上したタイヤ |
| CN106232736A (zh) * | 2014-04-22 | 2016-12-14 | 东海炭素株式会社 | 炭黑及橡胶组合物 |
| JP2018132363A (ja) * | 2017-02-14 | 2018-08-23 | 住友ゴム工業株式会社 | ゲル分の測定方法、ゴム組成物及び空気入りタイヤ |
| JP2020518701A (ja) * | 2017-05-03 | 2020-06-25 | キャボット コーポレイションＣａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | ８０〜１５０ｍ２／ｇのＳＴＳＡと少なくとも１８０ｍＬ／１００ｇのＯＡＮと少なくとも１１０ｍＬ／１００ｇのＣＯＡＮとを有するカーボンブラックおよびそれらを組み込んだゴムコンパウンド |
-
1993
- 1993-03-04 JP JP06942993A patent/JP3816541B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007031523A (ja) * | 2005-07-25 | 2007-02-08 | Toyo Tire & Rubber Co Ltd | タイヤトレッド用ゴム組成物、およびトラック・バス用空気入りラジアルタイヤ |
| JP2015528844A (ja) * | 2012-07-25 | 2015-10-01 | コンパニー ゼネラール デ エタブリッスマン ミシュラン | 濡れた路面でのグリップ特性が向上したタイヤ |
| CN106232736A (zh) * | 2014-04-22 | 2016-12-14 | 东海炭素株式会社 | 炭黑及橡胶组合物 |
| JP2018132363A (ja) * | 2017-02-14 | 2018-08-23 | 住友ゴム工業株式会社 | ゲル分の測定方法、ゴム組成物及び空気入りタイヤ |
| JP2020518701A (ja) * | 2017-05-03 | 2020-06-25 | キャボット コーポレイションＣａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | ８０〜１５０ｍ２／ｇのＳＴＳＡと少なくとも１８０ｍＬ／１００ｇのＯＡＮと少なくとも１１０ｍＬ／１００ｇのＣＯＡＮとを有するカーボンブラックおよびそれらを組み込んだゴムコンパウンド |
| JP2023010727A (ja) * | 2017-05-03 | 2023-01-20 | キャボット コーポレイション | ８０～１５０ｍ２／ｇのＳＴＳＡと少なくとも１８０ｍＬ／１００ｇのＯＡＮと少なくとも１１０ｍＬ／１００ｇのＣＯＡＮとを有するカーボンブラックおよびそれらを組み込んだゴムコンパウンド |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3816541B2 (ja) | 2006-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100610593B1 (ko) | 하드계 하이스트럭쳐 카본 블랙 및 그 카본 블랙을 배합한 고무 조성물 | |
| JP2631994B2 (ja) | タイヤトレッド用カーボンブラック | |
| JP2593113B2 (ja) | ゴム組成物 | |
| JP3895210B2 (ja) | カーボンブラック及びそのゴム組成物 | |
| JPH0643524B2 (ja) | タイヤトレッド用カーボンブラック | |
| JP3283953B2 (ja) | ゴム組成物 | |
| JP3316249B2 (ja) | ゴム組成物 | |
| JP3461396B2 (ja) | タイヤトレッド用ゴム組成物 | |
| JP3816541B2 (ja) | ゴム組成物 | |
| JP3517756B2 (ja) | タイヤトレッド用ゴム組成物 | |
| JP2958898B2 (ja) | ゴム組成物 | |
| JP2729975B2 (ja) | ゴム組成物 | |
| JP3283942B2 (ja) | ゴム組成物 | |
| JP3316267B2 (ja) | タイヤトレッド用ゴム組成物 | |
| JP3434353B2 (ja) | 大型タイヤトレッド用ゴム組成物 | |
| JP2593115B2 (ja) | ゴム組成物 | |
| JP2729973B2 (ja) | ゴム組成物 | |
| JP3510656B2 (ja) | ゴム組成物 | |
| JP3806447B2 (ja) | タイヤトレッド用ゴム組成物 | |
| JP3316248B2 (ja) | ゴム組成物 | |
| JPH03119043A (ja) | タイヤトレッドゴム用カーボンブラック | |
| JPH072866B2 (ja) | ゴム組成物 | |
| JP2729972B2 (ja) | ゴム組成物 | |
| JP2649201B2 (ja) | ゴム組成物 | |
| JP2649200B2 (ja) | ゴム組成物 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060608 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 4 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100616 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 5 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110616 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 6 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120616 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |