JPH06256580A - ゴム組成物 - Google Patents

ゴム組成物

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JPH06256580A
JPH06256580A JP7302393A JP7302393A JPH06256580A JP H06256580 A JPH06256580 A JP H06256580A JP 7302393 A JP7302393 A JP 7302393A JP 7302393 A JP7302393 A JP 7302393A JP H06256580 A JPH06256580 A JP H06256580A
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JP
Japan
Prior art keywords
carbon black
rubber
blackness
rubber composition
surface area
Prior art date
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Pending
Application number
JP7302393A
Other languages
English (en)
Inventor
Shiho Hamashima
志保 浜島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokai Carbon Co Ltd
Original Assignee
Tokai Carbon Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 軽トラックやトラックバス用のタイヤトレッ
ド部材として好適な優れた耐摩耗性能ならびに反発弾性
を兼備する低発熱性のゴム組成物を提供する。 【構成】 窒素吸着比表面積(N2SA)が 100〜140m2/g 、
DBP吸油量が 100〜130ml/100gのハード系領域に属
し、かつ黒色度が下記の関係式を満たす選択的特性のフ
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。 黒色度 ≦ 0.39 ×N2SA+72.0 但し、黒色度の値は、超音波分散により作製したカーボ
ンブラックペーストの基準カーボンブラック(IRB#6) に
対する反射率の割合を百分率で表したものとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、軽トラックやトラック
バス用のタイヤ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を維持しながら高い反発弾性
を具備する低発熱性の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。
【0003】例えば、ここ数年来、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
んにおこなわれてきたが、このような低燃費タイヤに対
しては比較的粒子径が大きい品種のカーボンブラックを
相対的に少ない量でゴム成分に配合した低発熱性で高反
発弾性を備えるゴム組成物が有効である。ところが、粒
子径が大きく比表面積の小さなカーボンブラックのゴム
配合は、低燃費性能を改善する目的には有効であるが、
湿潤路面での制動性および耐摩耗性といった面の特性低
下が避けられない。したがって、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
摩耗性および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、上述した背反的ゴム性能を、
配合する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、既に以下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、配合ゴムに高補強性能と高反発弾性を同時に付与
することができるカーボンブラック(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高
耐摩耗性と高反発弾性を兼備するゴム組成物(特開昭59
−140241号公報) 。 (3) N2 SAが65〜84m2/g、N2 SA/ヨウ素吸着
量(IA)の比が1.10〜1.35の範囲にあり、圧縮D
BP、ブラックネス、ヨウ素吸着量および凝集体モード
径を変数とする関係式値を一定値以上に設定した、配合
ゴムに高耐摩耗性と高反発弾性を同時に付与することが
できるカーボンブラック(特開昭62−58792 号公報) 。 (4) N2 SAが75〜105m2/g、圧縮DBP110ml
/100g 以上で、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低い特定範囲に設定すると
共に、粒子凝集体空隙直径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させた、配合ゴムに高耐
摩耗性と高反発弾性を併有させることができるカーボン
ブラック(特開平1−201367号公報) 。 (5) 窒素吸着比表面積(N2SA)が60〜100m2/gのハー
ド系領域に属し、かつアグリゲート粒間ポアのモード径
(Dp)がDp ≦ 1.543×(Dstモード径)−55.0〕の関
係式を満たすファーネスカーボンブラックを配合した、
高水準の反発弾性を保持しながら優れた耐摩耗性を有す
る低発熱性ゴム組成物(特開平4−209640号公報)。
【0005】このほか、米国特許第4360627号明
細書にはタイヤトレッドラバー用として、N2 SA85
〜95m2/g、24M4 DBP100〜104ml/100g 、T
int95〜105%で、凝集体ストークスモード径の分
布(ΔD50)を180mμ以上とした高耐摩耗性と高反
発弾性を達成するカーボンブラックが開示され、また米
国特許第4548980号明細書には、省エネルギー用
タイヤに必要な低ころがり抵抗と高度のウエットグリッ
プ性能を得るためのカーボンブラック特性として、N2
SA75〜105m2/g、N2 SA−IA≧15、N2
A−CTABSA≦5、24M4 DBP≦110、Tint
90〜110、ΔTint ≦−3が示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、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
り高水準下に耐摩耗性能と反発弾性(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。
【0007】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、軽トラックやトラックバス用の
タイヤトレッドとして好適な高度の耐摩耗性ならびに反
発弾性を兼備する低発熱性のゴム組成物を提供すること
にある。
【0008】
【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、窒素吸着比表面積(N 2S
A)が100〜140m2/g、DBP吸油量が100〜13
0ml/100g のハード系領域に属し、かつ黒色度が下記の
関係式を満たす選択的特性の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。 黒色度 ≦ 0.39×N2 SA+72.0 但し、黒色度の値は、超音波分散により作製したカーボ
ンブラックペーストの基準カーボンブラック(IRB#6) に
対する反射率の割合を百分率で表したものとする。
【0009】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。 (1) 窒素吸着比表面積(N2SA);ASTM D3037−
88“Standard Test Method for Carbon Black-Surfac
e 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。 (2) DBP吸油量;JIS K6221(1982)「ゴム用
カーボンブラックの試験方法」6・1・2項の吸油量A
法による。この方法によるIRB #6のDBP吸油量測
定値は、99.0ml/100g である。
【0010】(3) 黒色度;JIS K6221(1982)に
よる乾燥試料の作り方に基づいて処理した乾燥カーボン
ブラック0.5g を試料瓶に入れ、分散媒としてジブチ
ルフタレートを加えて超音波ホモジナイザーにより分散
する。得られたカーボンブラックペーストをフイルムア
プリケーター(膜厚0.003inch)を用いてガラス板上に薄
膜として形成し、反射計で測定する。計測された試料
(カーボンブラックペースト薄膜)の反射率と標準試料
IRB #6の反射率から、下式により黒色度を算出す
る。 黒色度=〔 (IRB #6の反射率) / (試料の反射
率)〕×100
【0011】本発明の特性を備えるファーネスカーボン
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により構成されるオイルファ
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。
【0012】上記のファ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。
【0013】
【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、窒素吸着比表面積(N2SA)100〜14
0m2/gおよびDBP吸油量100〜130ml/100g の範
囲にある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。窒素吸着比表面積が100m2/g未満であると
耐摩耗性の面で不十分となり、他方、140m2/gを上廻
ると発熱性が増大し、特に低燃費タイヤ用カーボンブラ
ックとしての使用が困難となる。またDBP吸油量が1
00ml/100g 未満であると十分な耐摩耗性が付与でき
ず、130ml/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。
【0014】超音波分散により作製したカーボンブラッ
クペーストの黒色度は、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
ターの1つであって、カーボンブラック生成過程におけ
る反応温度や燃焼ガスの撹乱度等の条件と密接に関連し
ている。このため、カーボンブラックの表面積との相関
性が高く、発明者の検討によると窒素吸着比表面積(N2S
A)が100〜140m2/g、DBP吸油量が100〜13
0ml/100g の範囲にある市販カーボンブラックの黒色度
は次式の関係にあることが確認された。 黒色度=0.39×N2 SA+80.6±3.0
【0015】したがって、本発明で特定されている黒色
度は、窒素吸着比表面積(N2SA)との関係において上式か
ら算出される値より低位にあることによって特徴づけら
れ、この選択的な性状特性が配合ゴムに対し耐摩耗性を
損ねずに反発弾性を向上させて低発熱性を付与するため
に有効機能するものと推測される。
【0016】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低発熱性を示す高
反発弾性を同時に兼備させることが可能となる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して説
明する。
【0018】実施例1〜3、比較例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450mm)、第2段狭径反応室(直径200mm 、長さ500mm)
および引き続く広径反応室(直径450mm)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(1
5/4 ℃)1.073、粘度(エングラー40/20 ℃)2.
10、トルエン不溶分0.03%、相関係数(BMCI)14
0の芳香族炭化水素油を用い、燃料油としては、比重(1
5/4 ℃)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。なお、比較例2および3は市販のハード系カーボン
ブラックである。
【0020】
【表1】 表注: 1) 東海カーボン(株)製“シースト6” 2) 東海カーボン(株)製“シースト9”
【0021】次に、表1の各カーボンブラック試料を表
2に示す配合比により天然ゴムに配合した。
【0022】
【表2】
【0023】表2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3に示した。なお、ゴム特性
の測定は下記によった。このうち、耐摩耗指数は比較例
3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、tanδ(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。
【0024】(1) 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 (2)tanδ(損失係数);Visco Elastic Spectrometer
(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℃ (3) その他の特性;JIS K6301「加硫ゴム物理
試験法」によった。
【0025】
【表3】
【0026】表3の結果から、本発明の要件を満たす実
施例1〜3のゴム組成物は、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に比べ、同
等の耐摩耗性能を保持しながら発熱性の指標となるta
nδ(損失係数)が有意に低下しており、その他の補強
特性も高水準に維持されていることが認められる。
【0027】
【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性状特性を選択
規制することにより優れた耐摩耗性ならびに反発弾性を
兼備する低発熱性のゴム組成物を提供することができ
る。したがって、軽トラックやトラックバス用のタイヤ
トレッド部材に適用して効果的な低燃費化を図ることが
可能となる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 窒素吸着比表面積(N2SA)が100〜14
    0m2/g、DBP吸油量が100〜130ml/100g のハー
    ド系領域に属し、かつ黒色度が下記の関係式を満たす選
    択的特性のファーネスカーボンブラックを、ゴム成分1
    00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。 黒色度 ≦ 0.39×N2 SA+72.0 但し、黒色度の値は、超音波分散により作製したカーボ
    ンブラックペーストの基準カーボンブラック(IRB#6) に
    対する反射率の割合を百分率で表したものとする。
JP7302393A 1993-03-08 1993-03-08 ゴム組成物 Pending JPH06256580A (ja)

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JP7302393A JPH06256580A (ja) 1993-03-08 1993-03-08 ゴム組成物

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102471608A (zh) * 2009-08-12 2012-05-23 新日化碳株式会社 硬质炭黑及橡胶组合物

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