JPS594631A - ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はゴム組成物に関し、高ストラクチヤーカーボン
プラックと低ストラチャーカーボンブラックとをブレン
ドして特定量配合することによって、低周波数領域、す
なわち１〜４０Ｈｚ、特に１０〜２０　Ｈｚ前後におけ
るヒステリシス損失が少なく、しかもウェットスキッド
抵抗がすぐれだコ゛ム組成物に関する。

近年、空気入シタイヤのトレッド部分に使用する加硫ゴ
ムの動的なヒステリシス損失を低減することが、低転動
抵抗タイヤを開発するという要求に関連して勇請されて
いる。

このトレッド部の加硫ゴムは耐摩耗性、運動性能などと
関連しているために補強性の強いカーボンブラックを多
量（加硫ゴムに対して１５〜３０ｖｏｚ％）に充填剤と
して使用しているので動的な状態におけるトレッド部の
加硫コゝムからのエネルギー損失が大きく、転勤抵抗を
低減できないという問題があった。

最近、更に転勤抵抗を大幅に低減したタイヤが強く要求
されるために、補強性カーボンブラックの量を減じてこ
の要求に応じつつあるが、未だ充分な低い転勤抵抗性能
を得ているわけでなく、マたこの場合には加硫ゴムの補
強性の点にも問題が生じる。

また、転勤抵抗を大幅に低減したとしても他の特性、例
えばウェット制動性能、耐摩耗性等を損う場合には好ま
しくない。

なお、転勤抵抗に対応する加硫ゴムのエネルギー損失特
性は周波数としては１０〜２０Ｈｚ付近、雰囲気温度と
しては３０〜６０℃間で、動的な歪としては５％を中心
として１〜１０％の範囲の測定値が対応しておシ、この
損失係数（ｔａｎδ）の値が低い程、転勤抵抗は低くな
る。また、タイヤのウェット制動性能の評価は加硫ゴム
のウェットスキッド抵抗で測定され、ウェットスキッド
抵抗が高い程ウェット制動性能がすぐれていることを示
す。同様にタイヤの摩耗性の評価は加硫ゴムのピコ摩耗
試験等によって測定され、摩耗減量が少ない程耐摩耗性
にすぐれていることを示す。

本発明は、トレッド用ゴム組成物として要求される加硫
特性、特にウェットスキッド抵抗を高レベルに維持しつ
つヒステリシス損失を低減したゴム組成物を提供するこ
とを目的とし、転勤抵抗を低減したタイヤのトレッド用
として利用される。

本発明者らは、トレッド部の加硫ゴムに要求される種々
の性能を大幅に変化させずに動的なヒステリシス損失を
低減させるべく研究を進め、特に補強性の強いカーボン
ブラックを含有する加硫ゴムのヒステリシス損失が発生
する機構について検討を加えた。

従来、種々の文献などに示されているこのヒステリシス
損失の発生する機構としては、加硫コゝムを構成してい
る主要な配合剤である原料ゴムに起因するヒステリシス
損失とカーボンブラックに起因するヒステリシス損失と
が考えられていだが、本発明者らが更に詳細にこの発現
する機構について検討し、次に示す新しい機構が実用的
なトレッド部の加硫ゴムにおいては主要な要因であるこ
とがわかった。すなわち補強性の強いカーボンブラック
を含む加硫ゴムに動的歪条件１〜１０％周波数条件１〜
４０Ｈｚ付近の動的変形を与えた場合の動的ヒステリシ
ス損失は主としてカーボンブラック粒子が集合して形成
されているカーボン凝集体間の固体摩擦によシエネルギ
ー消費が起とシ、これが原因でヒステリシス損失が生じ
ることが明らかになった。このカーボン凝集体間の固体
摩擦を起こし易い隣接状態をいかにして少なくするかに
ついて検討を加えたところ、カーボン凝集体の大きさが
大幅に異なる２種以上のカーボンブラックをブレンドす
ることによシ予想以上に動的ヒステリシス損失を低減さ
せ得るとの結果が得られ、本発明に到達した。なお、固
体摩擦は動的な粘弾性の動的な歪依存性を測定すること
によシ評価できる（ラバーケミストリーアンドテクノロ
ジー、５１（３）第４３７〜５２３頁（１９７８））。

すなわち本発明は、天然ゴム、ジエン系合成ゴム、ハロ
ゲン化ブチルゴムから選ばれた少なくとも１種以上から
なる原料コゝム１００重量部に対して、よう素吸着量６
５ｍｙ／ｙ以上、ジブチルフタレー）　（ＤＢＰ）吸油
量９５　ｔｙｒｉ’／　１００１以上のカーボンブラッ
クとよう素板着量６５ｍ９／、ｉ９以上、ジブチルフタ
Ｌ／−）　（ＤＢＰ）吸油量８５　ｃｍ３／　１００　
、！ｉ’以下のカーパーンブラックとを重量比で４０〜
９０：６０〜１ｏの割合で合計３０〜６０重量部配合し
たことを特徴とするゴム組成物にある。

本発明のゴム組成物に用いられる原料ゴムとしテハ、天
然ゴム、ポリイソプレンゴム、スチレン−ｙ’メタノン
共重合体ゴム、ポリブタジェンゴム等ＣＤ’）−ｃｙ系
合成コゞムおよびハロダン化ブチ／Ｉ／ゴムから選ばれ
る少なくとも１種以上の配合である。

本発明のコゞム組成物においては、原料ゴム１００重量
部に対してカーボンブラックは３０〜６０重ｉ部配合さ
れる。カーボンブラックの配合量が３０重量部未満では
ヒステリシス損失は低減するが耐摩耗性能が許容できな
いほど著しく低下する。まだ、６０重量部を超えるとカ
ーボン凝集体間の距離が接近するためにヒステリシス損
失が増大しそれぞれ好ましくない。

本発明においては、よう素吸着量６５ｍｙ／ｇ以上、Ｄ
ＢＰ吸油量９５Ｃｍ３／　１００１以上のカーボンブラ
ック（以下、高ストラクチヤーカーボンブラックという
）、例えばカーボンブラックＮ−１１０ＸＮ−２２０゜
Ｎ−２仏Ｎ−３３０、Ｎ−３３９、Ｎ−３４７等とよう
未吸着量６５ｍｇ７′μ以上、ＤＢＰ吸油量８５　ｃｍ
３／１００　！！以下ツカー　ｙＷ　ンブラック（以下
、低ストラクチヤーカーポンプラックという）、例えば
Ｎ−２１９、Ｎ−３２６、Ｎ−３２７等とを前記配合量
の範囲で混合することを必須とし、その配合重量比は、
高ストラクチヤーカーボンブラックと低ストラクヤーカ
ーボンブラックとが４０〜９０：６０〜１０の割合であ
る。ここに示すよう未成着量とはＪＩＳ　Ｋ　６２２１
の規定に基づき、カーボンブランクＩＩに対するよう素
の吸着量■を測定したものであシ、この値はカーボンブ
ラックを構成する粒子径と逆の相関関係がある。すなわ
ち、よう未成着量が大きくなると粒子径は小さくなる。

よう未成着量が６５〜／！！未満では耐摩耗性が悪くな
シ、６５〜９０　ｍｙ／　、！９０間ではカーボンブラ
ックの配合量が４５〜６０重量部の間で適し、９０ｍｇ
／ｇ以上のよう未成着量では転勤抵抗を減少させるには
カーボンブラックの配合量を３０〜４５重量部の範囲に
するのが好ましい。また’Ｉ　ＤＢＰ吸油量はＪＩＳ　
Ｋ６２２１の規定に基づき、カーボンブラック１００Ｉ
に対するジブチルフタレートの吸油量ｃｍ３を測定した
もので、その値はカーボン凝集体（一般にストラフチャ
ーとも呼ぶ）と相関関係がある。すなわちＤＢＰ吸油量
が大きくなるにつれてカーボン凝集体が大きく発達して
いることになる。カーボンブラックを１種類のみ使う場
合には、一般にＤＢＰ吸油量が大きくなると耐摩耗性に
有利であるがヒステリシス損失は大きくなる傾向を示し
、ＤＢＰ吸油量が小さくなると耐摩耗性には不利である
がヒステリシス損失は低くなる。ところが高ストラクチ
ヤーカーボンブラックに比較的少量の低ストラクチヤー
カーボンブラックをブレンドして特定範囲の量をコゝム
組成物に配合することによってもヒステリシス損失は著
しく低下する。このように２種類のＤＢＰ吸油量の異な
るカーボンブラックをブレンドする場合に特殊な効果が
得られ、わずかな耐摩耗性の低下にもかかわらず大幅な
動的ヒステリシス損失の低減が得られるという驚くべき
結果が得られる。この点から判断すると低ストラクチャ
ーカーボンブラックは必要最低限が望ましく、全体のカ
ーボンブラック使用量の１０〜６０重量係の範囲で配合
することが必要である。

本発明のゴム組成物はタイヤのトレッド部に使用される
ことからタイヤとしての運動性能および乗心地性能が良
好であることが必要で、従って力ｌ倣動性としてのＪＩ
Ｓのスプリング式硬度力玉５５〜７０の範囲にあること
が必要である。

また、本発明にはタイヤトレッド用のコ８ム組成物に、
ゴム業界で通常配合される酸化亜鉛、ステアリン酸、老
化防止剤、伸展油、加硫促進前１ｊおよびイオウ等が適
宜適量配合される。

以下、本発明を実施例および比較例に基づいて具体的に
説明する。なお、第１表中の配合はすべて重量部である
。

実施例１〜２および比較例１〜３ 第１表に示す配合で加硫促進剤およびイオウ以外の配合
剤と原料ゴムとを容量１．８ｔの・ぐンノ々リータイゾ
混合機に投入してカーボンブランクの分散が均一になる
まで混合した。更にロールにてこれらの混合物に加硫促
進剤およびイオウを添力１１混練混合し、加硫可能なコ
８ム組成物を調製した。

このゴム組成物を１４８℃、３０分プレス加硫して物性
測定用サンプルを調製し、加硫物性を測定して結果を第
１表に示しだ。なお、加硫物性の測定方法は以下の通シ
である。

加硫物性の測定はＪＩＳ　Ｋ　６３０１に準拠して行な
った。ビニ摩耗試験はＡＳＴＭ　Ｄ　２２２８に準拠し
て比較例１の摩耗減量の逆数を１００とした指数表示で
示し、指数値が高い程耐摩耗性にすぐれていることを示
す。損失係数（ｔａｎδ）は粘弾性スペクトロメーター
（老木製作所製）を用いて剪断タイプの動的刺激様式で
３０℃、６０℃、１００℃で周波数２０Ｈｚ。

動的歪±５係で測定した。また、ウェットスキ。

ド抵抗はプリティシュポータプルスキッドテスター（ス
タンレー社製）を用い、路面としてセーフティウオーク
屋外用タイプＢを使用して行ない、比較例１を１００と
した指数で表示し、指数値が高い程ウェットスキッド抵
抗が高いことを示す。

第１表に示されるように、高ストラクチヤーカーボンブ
ラックと低ストラクチヤーカーボンブラックを併用した
実施例工および２は、高ストラクチャーカーポンブラッ
クのみを使用した比較例１に比べてモジュラス等の加硫
物性はわずかに変化するのみで、ピコ摩耗指数もなだら
かに低下する傾向を示すが許容される範囲にある。一方
、動的エネルギー損失の指標であるｔａｎδは急激に低
下している。また、ウェットスキッド抵抗も低ストラク
チャーカーボンブラックを配合することによって向上す
る。

低ストラクチャーカーボンブラックの割合を多くした比
較例２はｔａｎδは低下するもののピコ摩耗指数がかな
シ低下して耐摩耗性の点で問題が生じる。低ストラクチ
ャーカーボンブラックのみを使用した比較例３はさらに
ピコ摩耗指数が低下するので好ましくない。

次にタイヤの転勤抵抗の発現する動的刺激の周波数領域
は１〜４０　Ｈｚ特に１０〜２０　Ｈｚであシ、動的歪
領域は±０．２〜±１０％の範囲にある。この刺激条件
の範囲においてはゴム組成物のなかでカーピン凝集体が
隣接していることに起因する固体摩擦、いわゆるペイン
効果が主要な部分を占めている。このカーボン凝集体の
固体摩擦を低減するのにどのようなカーボンブラックが
有効であるかを評価するために実施例１〜２および比較
例１〜３の動的粘弾性の動歪依存性を第１図および第２
図に対比して示す。なお、動的粘弾性は剪断タイプの動
的刺激様式で３０℃および１００℃にて周波数２０　Ｈ
ｚ　１動的歪０．２チ、０．５チ、ｌヂ、２ヂ、５チお
よび１０チで測定した。

第１図および第２図かられかるように、ｊａｎδ値は広
い動的歪の範囲で第１表に示したのとほぼ同様な結果が
示されている。

以上説明したごとく、高ストラクチャーカーボンブラッ
クと低ストラクチヤーカーぎンブラックとをブレンドし
て特定量配合する本発明のゴム組成物は、損失係数を大
幅に低下させたがウェットスキツド性能は影響を受けて
いない。しかも、他の加硫特性を大幅に損わないことか
ら、転勤抵抗を低減したタイヤのトレッド用ゴム組成物
として広く利用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１〜２および比較例１〜３０３０℃にお
ける動歪＠）とｔａｎδとの関係を示すグラフ、および 第２図は実施例１〜２および比較例１〜３の１００℃に
おける動歪し）とｔａｎδとの関係を示すグラフ。なお
、第１図および第２図中、１は比較例１．２は実施例１
．３は実施例２．４は比較例２および５は比較例３をそ
れぞれ示す。 特許出願人　横浜コゝム株式会社 代理人弁理士　伊　　東　　辰　　雄 代理人弁理士　伊　　東　　哲　　也

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 天然ゴム、ジエン系合成ゴム、７′Ｓロケ８ン化ブチル
   ゴムから選ばれた少なくとも１種以上からなる原料ゴム
   １００重量部に対して、よう素板着量６５ｍ９／Ｉ以上
   、ジブチルフタレート吸油量９５６ｎ３／１００Ｉ以上
   のカーボンブラックとよう素数着量６５９′Ｉ以上、ジ
   ブチルフタレート吸油量８５ｉ　／１００　Ｅ以下のカ
   ーボンブラックとを重量比で４０〜９０：６０〜１０の
   割合で合計３０〜６０重量部配合したことを特徴とする
   ゴム組成物。