(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム組成物を含有するサイドウォールを含むタイヤであって、前記ゴム組成物が、一種または複数の天然ゴム、一種または複数の合成ゴムまたはこれらの組合せの中から選択されるエラストマーと、ＣＯＡＮが９７〜１１５ｍｌ／１００ｇで、ＢＥＴが５０〜６９ｍ2／ｇで、分散指数ＤＩが１．１５より大きく（ＤＩはｄmodeに対するｄwの比）、ヨウ素吸着数が５０〜６０ｍｇ／ｇで、ＯＡＮが１５０〜１７０ｍｌ／１００ｇであることを特徴とするカーボンブラックとを含むタイヤ。
【請求項２】
カーボンブラックの分散指数ＤＩが１．６以下である請求項１に記載のタイヤ。
【請求項３】
カーボンブラックのｄmodeに対するＬの比が０．７〜１．５である請求項１に記載のタイヤ。
【請求項４】
カーボンブラックのｄmodeに対するＬの比が０．８より大きく且つ１．２未満である請求項３に記載のタイヤ。
【請求項５】
カーボンブラックのＢＥＴが５７〜６３ｍ2／ｇである請求項１に記載のタイヤ。
【請求項６】
一種または複数の合成ゴムがスチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ポリイソプレンゴム、ブチルゴムまたはこれらの組合せの中から選択される請求項１に記載のタイヤ。
【請求項７】
前記組成物が、エラストマー１００ポンド当たり２０〜２００ポンドの量のカーボンブラックを含む請求項１に記載のタイヤ。
【請求項８】
ゴム組成物を含有するトレッドを含むタイヤであって、前記ゴム組成物が、一種または複数の天然ゴム、一種または複数の合成ゴムまたはこれらの組合せの中から選択されるエラストマーと、ＣＯＡＮが９７〜１１５ｍｌ／１００ｇで、ＢＥＴが５０〜６９ｍ2／ｇで、分散指数ＤＩが１．１５より大きく（ＤＩはｄmodeに対するｄwの比）、ヨウ素吸着数が５０〜６０ｍｇ／ｇで、ＯＡＮが１５０〜１７０ｍｌ／１００ｇであることを特徴とするカーボンブラックとを含むタイヤ。
【請求項９】
カーボンブラックの分散指数ＤＩが１．６以下である請求項８に記載のタイヤ。
【請求項１０】
カーボンブラックのｄmodeに対するＬの比が０．７〜１．５である請求項８に記載のタイヤ。
【請求項１１】
カーボンブラックのｄmodeに対するＬの比が０．８より大きく且つ１．２未満である請求項１０に記載のタイヤ。
【請求項１２】
カーボンブラックのＢＥＴが５７〜６３ｍ2／ｇである請求項８に記載のタイヤ。
【請求項１３】
一種または複数の合成ゴムがスチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ポリイソプレンゴム、ブチルゴムまたはこれらの組合せの中から選択される請求項８に記載のタイヤ。
【請求項１４】
前記組成物が、エラストマー１００ポンド当たり２０〜２００ポンドの量のカーボンブラックを含む請求項８に記載のタイヤ。
【請求項１５】
ゴム組成物を含有するアンダートレッドを含むタイヤであって、前記ゴム組成物が、一種または複数の天然ゴム、一種または複数の合成ゴムまたはこれらの組合せの中から選択されるエラストマーと、該エラストマー１００ポンド当たり２０〜２００ポンド(phr)の量
のカーボンブラックであって、ＣＯＡＮが９７〜１１５ｍｌ／１００ｇで、ＢＥＴが５０〜６９ｍ2／ｇで、分散指数ＤＩが１．１５より大きく（ＤＩはｄmodeに対するｄwの比）、ヨウ素吸着数が５０〜６０ｍｇ／ｇで、ＯＡＮが１５０〜１７０ｍｌ／１００ｇであることを特徴とする前記カーボンブラックとを含むタイヤ。
【請求項１６】
カーボンブラックの分散指数ＤＩが１．６以下である請求項１５に記載のタイヤ。
【請求項１７】
カーボンブラックのｄmodeに対するＬの比が０．７〜１．５である請求項１５に記載のタイヤ。
【請求項１８】
カーボンブラックのｄmodeに対するＬの比が０．８より大きくで且つ１．２未満である請求項１７に記載のタイヤ。
【請求項１９】
カーボンブラックのＢＥＴが５７〜６３ｍ2／ｇである請求項１５に記載のタイヤ。
【請求項２０】
一種または複数の合成ゴムがスチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ポリイソプレンゴム、ブチルゴムまたはこれらの組合せの中から選択される請求項１５に記載のタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的にはカーボンブラックを含むエラストマー組成物、特にタイヤおよびその部品に有用なエラストマー組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カーボンブラックはゴム、その他のエラストマーコンパウンドのコンパウンディングや調製で顔料、充填材、強化剤として広く用いられている。この材料はタイヤ製造で用いられるエラストマーコンパウンドの強化剤として特に有用である。
【０００３】
ファーネスタイプのカーボンブラックは炉型反応装置中で炭化水素原料を高温燃焼ガスを用いて熱分解して製造される。この熱分解燃焼で得られる生成物はカーボンブラック粒子の集合体である。カーボンブラックは一般にその物理的特徴に基づいて特徴付けられ、その物理的特徴としては粒径、比表面積、凝集サイズ、形状、分布および表面の化学的および物理的性質が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【０００４】
カーボンブラックはＡＳＴＭ  Ｄ１７６５に規定される標準的な分類系に従って分類される。この規格ではゴムグレードのカーボンブラックは４文字の命名法で分類され、その最初の文字はカーボンブラックを含む典型的なゴムコンパウンドの硬化速度に与えるカーボンブラックの影響の指標を表し、２番目の文字はグループ番号で、カーボンブラックの平均表面積に関する情報を表し、最後の２文字は任意に割り当てられる。例えば、Ｎ３４７カーボンブラックの「Ｎ」は硬化速度に通常の影響を与えるカーボンブラックであることを表し、グループ番号「３」は窒素平均表面積が７０〜９９ｍ2／ｇであるカーボンブラックを表す。
【０００５】
タイヤの製造では、カーボンブラックはタイヤで用いた時にゴム混合物（ミックス、mix）が好ましい特徴となるように選択される。例えば、トラックタイヤのトレッドは分類でＮ２００シリーズに割り当てられるカーボンブラックの物理特性を有するカーボンブラックを含むゴム混合物から製造される。一方、タイヤカーカスはカーボンブラック分類のＮ６００シリーズの物理特性を有するカーボンブラックを含むゴム混合物から製造される。この選択は各クラスのカーボンブラックがゴムの物理特性、例えばゴム混合物のヒステリシスおよび剛性に与える公知の効果に基づいて行われる。
【０００６】
タイヤ製造用エラストマーコンパウンドで使用可能な強化剤または充填材はカーボンブラックだけではない。例えば、カーボンブラックの一部または全部の代わりにシリカをエラストマーコンパウンドに添加することもでき、それによって特定の性能特性を高くすることができる。しかし、エラストマー混合物で強化剤としてシリカを使用するといくつかの欠点がある。すなわち、得られたエラストマーコンパウンドの熱伝導性が低下し、電気抵抗性および密度が高くなり、加工性が悪くなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、エラストマー組成物とそのエラストマー組成物で作られる製品とを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一つの実施例のエラストマー組成物はエラストマーとカーボンブラックとを含み、カーボンブラックはＣＯＡＮが約９０〜１５０ｍｌ／１００ｇで、ＢＥＴが５０〜６９ｍ2／ｇで、分散指数ＤＩが１．１５より大きい。分散指数ＤＩはｄmodeに対するｄwの比である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一つのカーボンブラックサンプルの分布曲線グラフで、ストークス直径に対する質量分布の頻度をプロットしたもの。
【図２】物理特性が異なる複数のカーボンブラックの分布曲線グラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一つの実施例でのエラストマーは一種または複数の天然ゴム、一種または複数の合成ゴムまたはこれらの組合せの中から選択できる。一種または複数の合成ゴムは例えばスチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ポリイソプレンゴム、ブチルゴムまたはこれらの組合せの中から選択できる。
本発明の一つの実施例では、ＣＯＡＮは約９５〜１２０ｍｌ／１００ｇにすることができる。本発明の一つの実施例では、カーボンブラックはＬのｄmodeに対する比は約０．７〜約１．５にすることができる。変形例では、Ｌのｄmodeに対する比は０．８より大きく且つ１．２未満にすることができる。
【００１１】
本発明のエラストマー組成物中のカーボンブラックの使用量は例えばエラストマー１００ポンド当たり約２０〜約２００ポンドにすることができるが、これらの量に限定されるものではない。
本発明の別の実施例は上記のエラストマー組成物を含むタイヤ、その他の製品である。一つの実施例のタイヤは上記エラストマー組成物を含むサイドウォール、カーカス、カーカス補強材、トレッドおよび／またはアンダートレッドを有する。
【００１２】
本発明のさらに他の対象はタイヤの製造方法にある。この方法は上記エラストマー組成物を混合する段階、混合したエラストマー組成物を含む一つまたは複数のタイヤ部品を形成する段階、混合したエラストマー組成物を含む一つまたは複数のタイヤ部品を有するタイヤを組み立てる段階を含む。この方法はタイヤを硬化させる段階をさらに含むこともできる。一つまたは複数の部品は例えばトレッド、アンダートレッド、カーカス、カーカス補強材およびこれらの組合せの中から選択できる。
本発明の上記および上記以外の特徴、観点および効果は添付図面を参照した本発明の好ましい実施例を含む以下のより詳細な説明からより良く理解できよう。
【００１３】
カーボンブラックは当業者に周知の標準的方法で決定される種々の物理特性によって記載される。カーボンブラックの物理特性は製造条件に依存し、例えば製造プロセスの温度、圧力、原料、滞留時間、急冷温度および流量を変更することによって変えることができる。
【００１４】
［表１］はカーボンブラックの物理特性のリストで、各物理特性を求めるのに用いられる対応試験法も示してある。特に説明の無い限り、本発明で用いられるカーボンブラックの全ての物理特性は［表１］に示す方法で測定される。
【００１５】
【表１】
0005575479.tif 000002
【００１６】
本発明のエラストマー組成物はＢＥＴ窒素吸着によって測定される表面積が５０〜６９ｍ2／ｇであるカーボンブラックを含む。ゴム製品で用いられるカーボンブラックの標準分類系を示すＡＳＴＭ  Ｄ１７６５でＮ４００シリーズに分類されるカーボンブラックは平均ＢＥＴ窒素表面積が５０〜６９ｍ2／ｇのカーボンブラックである。
【００１７】
本発明で有用なカーボンブラックのさらに他の特徴は特定分布のストークス直径を有する粒子の凝集体を含む点にある。カーボンブラックの凝集体の直径の分布はBrookhaven Instrumentから市販の「ＤＣＰ」（ディスク遠心分離光沈降速度計）型の遠心分離光沈降速度計で測定する。この測定の操作法は以下の通り：
【００１８】
カーボンブラックのサンプルをＪＩＳ Ｋ６２２１（１９７５）規格で乾燥する。乾燥した１０ｍｇのカーボンブラックを１５％濃度のエタノールと０．０５％濃度の非イオン界面活性剤との水溶液４０ｍｌに懸濁する。
【００１９】
６００ワットの超音波プローブを用いて１０分間超音波処理してカーボンブラックの分散体を得る。この目的のためにBioblockから市販の「Vibracell 1/2インチ」超音波発生器を用い、そのパワーの６０％（すなわち最大振幅の６０％）に調整する。
【００２０】
１５ｍｌの水（０．０５％非イオン界面活性剤を含む）と１ｍｌのエタノールとから成る勾配溶液を上記光沈降速度計のディスクに注入し、８，０００回転／分で回転させた後、０．３０ｍｌのカーボンブラックの懸濁液を上記勾配溶液の表面上に注入する。質量サイズの分布曲線を１２０分間記録する。ｄw、ｄmode、Ｌおよびｄ50%の値はソフトウェアプログラムを用いて得られる。
【００２１】
［図１］はストークス直径に対して質量分布の頻度をプロットしたカーボンブラックサンプルの分布曲線グラフである。すなわち、ストークス直径に対する質量分布（重量％）の頻度をプロットして分布曲線１０が得られる。ｄmode１２は分布曲線１０のピークのストークス直径を表す。ｄ50%１４はメジアンを表す。分布の半分はｄ50%以上であり、分布の半分はｄ50%以下である。Ｌ１８はストークス直径の最大頻度ｄmode１２の５０％に等しい質量分布２２に対応するストークス直径差である。
【００２２】
加重平均直径ｄw１６は分布曲線から下記の式（１）で求めることができる加重平均直径である：
ｄw＝Σ（nidi5/nidi4)        （１）
（ここで、ｉはサンプル数（一般に１〜１００の値）、ｎは質量分布の頻度（重量％）、ｄは対応するストークス直径である。加重平均ｄwは直径に上記指数を掛けることで直径の大きい粒子の重要度が強調される。
【００２３】
既に述べたように、本発明で有用なカーボンブラックは特定分布に含まれるストークス直径を有する粒子の凝集体を含む点に特徴がある。特に、カーボンブラックは分散指数（ＤＩ）が１．１５より大きいことを特徴とする。分散指数ＤＩはｄwのｄmodeに対する比である。ここで、ｄmodeは所定カーボンブラックサンプルの直径分布のピークでのストークス直径であり、ｄwは上記の式（１）で求められる。本発明の一つの実施例のカーボンブラックはＤＩが１．２より大きく、別の実施例ではＤＩが約１．４より大きい。本発明の一つの実施例ではカーボンブラックのＤＩは１．１５より大きく〜約１．６０または約２．５の高い値であるが、この最大値は単なる例であり、本発明を限定するものではない。
【００２４】
本発明の一つの実施例の特徴はカーボンブラックのＬ／ｄmode比が約０．７〜約１．５である点にある。別の実施例のカーボンブラックのＬ／ｄmode比は０．８より大きく〜約１．５であり、別の実施例のカーボンブラックのＬ／ｄmode比は０．８より大きく〜１．２である。
【００２５】
特に、本発明のエラストマー組成物で用いられるカーボンブラックはＢＥＴ全窒素表面積が５０〜６９ｍ2／ｇであることを特徴とする。一つの実施例のＢＥＴ全窒素表面積は約５５〜約６５ｍ2／ｇにすることができ、別の実施例では約５７〜約６３ｍ2／ｇにすることができる。本発明の一つの実施例のカーボンブラックは圧搾油吸着数（ＣＯＡＮ、compressed oil adsorption number）が約９０〜１５０ｍｌ／１００ｇである点に特徴がある。別の実施例のカーボンブラックはＣＯＡＮが約９５〜１２０ｍｌ／１００ｇであり、さらに別の実施例では約９７〜１１５ｍｌ／１００ｇにすることができる。
【００２６】
本発明の一つの実施例のカーボンブラックはさらに、ヨウ素吸着数が約５０〜約６０ｍｇ／ｇで、および／または、油吸着数（ＯＡＮ、oil adsorption number）が約１５０〜約１７０ｍｌ／１００ｇである点に特徴がある。別の一つの実施のカーボンブラックのＯＡＮは約１５５〜約１７５ｍｌ／１００ｇである。
【００２７】
エラストマー組成物中でのカーボンブラックの配合量は制限されない。本発明の一つの実施例でのカーボンブラックの配合量はエラストマー１００重量部に対して約１０〜約２００重量部にすることができる。カーボンブラック使用量の有効範囲は本発明の一つの実施例では３０〜７０ｐｈｒであり、好ましくは３５〜６５ｐｈｒである。
【００２８】
本発明の一つの実施例では強化充填剤として本発明の特性を有するカーボンブラックのみを含むか、または、強化用の有機充填剤および／または無機充填剤とのブレンドを含むことができる。本発明の強化充填剤をブレンドで有することを特徴とする一つの実施例は、本発明の特性を有するカーボンブラックを強化充填剤のブレンド物の５０％より大きいまたは７０％より大きい重量分率で含む。
【００２９】
既に述べたように、本発明の一つの実施例では強化充填剤としてシリカを全く含まないが、別の実施例ではシリカを含むことができる。シリカはそのような組成物に、組成物に添加されるカーボンブラックの量よりも少ない量または多い量で添加できる。しかし、その量は上記と同様に一般に強化充填剤ブレンド物の５０重量％以下である。
【００３０】
驚くべきことに、本発明の一つの実施例のエラストマー組成物は、低いヒステリシスと、高い剛性および良好な引裂き抵抗性の両方とを有するという強化充填剤として多量のシリカを含むエラストマー組成物の物理特性の組合せを有する。既に述べたように、本発明の一つの実施例の変性エラストマー組成物では、シリカ含有量の全部または一部を本発明の使用に適したカーボンブラックで置換した。この変性エラストマー組成物ではシリカの代わりにカーボンブラックを用いた場合でも、低いヒステリシス、高い剛性および良好な引裂き抵抗といった物理特性を維持するという利点がある。さらに、この変性エラストマー組成物は高価な成分（シリカおよび／またはシラン）の代わりにより安価な成分（カーボンブラック）を用いることができ、しかも、少なくともある種の実施例では、エラストマー組成物中でのシリカに関連する上記問題が減るか、無くなるという利点がある。
【００３１】
本発明のエラストマー組成物で使用するのに適したエラストマーには例えば一種または複数の天然ゴム、一種または複数の合成ゴムまたはこれらの組合せが含まれる。合成ゴムとしてはスチレン−ブタジエンゴム、ブチルゴム、ポリイソプレン、ポリブタジエンおよびエチレンプロピレンターポリマーが挙げられるが、これらに限定されるものではない。合成ゴムとしては１，３−ブタジエン、スチレン、イソプレン、イソブチレン、２，３−ジメチル−１，３ブタジエン、アクリロニトリル、エチレン、プロピレン等から製造されるポリマー、例えばホモポリマー、コポリマーおよびターポリマーが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３２】
本発明のエラストマー組成物は当業者に周知の他の成分、例えば硬化剤、強化充填剤、カップリング剤、種々の加工助剤、油増量剤、抗劣化剤、抗酸化剤またはこれらの組合わせを含むことができる。本発明のエラストマー組成物中に含むことができる硬化剤は例えばエラストマー組成物を加硫するための硫黄、硫黄供与体、活性化剤、促進剤、過酸化物やエラストマー組成物のその他の加硫系である。
【００３３】
本明細書に開示したエラストマー組成物は種々のエラストマー製品、例えばトレッドコンパウンド、アンダートレッドコンパウンド、サイドウォールコンパウンド、ワイヤスキムコンパウンド、インナーライナーコンパウンド、ビード、頂部、カーカス補強材などのタイヤカーカスで用いる任意のコンパウンドや、その他のタイヤ部品で用いる任意のコンパウンド、工業用ゴム製品、シール、タイミングベルト、動力伝達ベルト装置、その他のゴム商品に用いることができる。本発明は本発明のゴム組成物から作られる製品を含む。
【００３４】
本発明のエラストマー組成物はトラックタイヤおよび大型車両用タイヤを含む重荷重を支持するためのタイヤでの使用に特に適している。このようなタイヤは一般にエラストマーで被覆された補強線または金属ワイヤのプライから成る補強材を有する。特に、これらのタイヤは底部領域に一つまたは複数のビードワイヤと一方のビードから他方のビードへ延びるカーカス補強材とを有し、クラウン領域に少なくとも２つのクラウンプライを有するクラウン補強材を有する。
【００３５】
カーカスの「バンド」（タイヤの周方向中心面の両側にある中心領域）は重荷重下での走行時に極めて大きな曲げ応力を受けるため、この「バンド」には高い機械的強度を与える必要がある。同様に、タイヤの底部領域（カーカスの２つの折返し部に近い所）は極めて高い使用温度領域になることがあるため、この底部領域のヒステリシスは下げる必要がある。本発明のエラストマー組成物はタイヤ中でこれらおよびその他補強材を有する材料での使用に特に適している。
【００３６】
本発明のエラストマー組成物はさらに、タイヤ、特に重荷重を支持するためのタイヤのアンダートレッドまたはトレッド材料としても有用である。例えば、タイヤのアンダートレッドを本発明のエラストマー組成物で形成することで向上した転がり抵抗性と耐久性とを有するタイヤを提供することができる。驚くべきことに、エラストマー組成物は良好な剛性および引裂き抵抗性を維持したまま低いヒステリシスを与えるという物理特性から、タイヤの転がり抵抗および耐久性の改良が達成される。
【００３７】
本発明はさらに、本発明のエラストマー組成物を有するタイヤ、その他の製品の製造方法を含む。その一つの方法は本発明の特徴を有するカーボンブラックを含むエラストマー組成物を混合する段階と、混合したエラストマー組成物を含む一つまたは複数のタイヤ部品を形成する段階と、混合したエラストマー組成物を含む一つまたは複数のタイヤ部品を有するタイヤを組み立てる段階とを含む。本発明の一つの実施例はさらにタイヤの硬化段階を含む。一つまたは複数の部品の例としては、例えば、トレッド、アンダートレッド、カーカス、カーカス補強材およびこれらの組合せが挙げられる。
【００３８】
本発明にはタイヤの組立法またはタイヤの硬化法は含まれない。これらの方法またはプロセスは当業者に周知であり、その情報の詳細な開示は不必要である。
以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、以下の実施例は本発明を説明するためのもので、本発明を限定するものではない。
実施例で開示した組成物の特性は以下で説明する方法で評価する。
【００３９】
引張弾性率（modulus of elongation）：
引張弾性率はＡＳＴＭ Ｄ４１２（１９９８）に従って、ＡＳＴＭ Ｃ試験片に対して１０％（Ｍ１０）、２３℃の温度で測定する。引張弾性率は真の割線伸び率（true secant moduli）（ＭＰａ）、すなわち、所定の伸び率で試験片の実際の断面になるように減少した割線弾性率である。
【００４０】
ヒステリシス損失（ＨＬ）：
ヒステリシス損失（％）は下記式（３）に従って６０℃、第６インパクトでの弾性反撥によって測定する：
ＨＬ（％）＝１００｛（Ｗ0−Ｗ1）／Ｗ1｝      （３）
（ここで、Ｗ0は供給されたエネルギーで、Ｗ1は復元されたエネルギーである）
【００４１】
引裂き抵抗（ＴＲ）：
引裂き抵抗指数は１００℃で測定する。破断加重（ＦＲＤ）（厚さ（Ｎ／ｍｍ））および破断伸び率（ＡＲＤ）（％）を各深さが３ｍｍの３つのノッチが付けられた寸法が１０×１４２×２．５ｍｍの試験片に対して測定する。引き裂き抵抗指数は下記式（４）によって与えられる：
ＴＲ＝（ＦＲＤ*ＡＲＤ）／１００        （４）
【００４２】
カーボンブラック分散性（Ｚノート）：
カーボンブラック分散性はDispergraderで測定し、サンプル中のカーボンブラック分散性の指標としてＺノート（Z note）で採点する。Ｚノート結果が高いほど、混合物中のカーボンブラック分散は良い。
動的性質：
材料の動的特徴はＡＳＴＭ Ｄ５９９２に従ってＭＴＳ ８３１エラストマー試験装置で測定する。１０Ｈｚの周波数、８０℃で交互単一正弦波剪断応力を受けた加硫材料のサンプル（厚さが４ｍｍで、断面が４００ｍｍ2の円筒形試験片）の応答を記録する。走査を０．１〜５０％（行きサイクル）、次いで５０〜０．１％（戻りサイクル）の変形幅で行う。１０％変形での剪断率Ｇ*（ＭＰａ）および損失角タンジェントデルタの最大値（max tanδ）を戻りサイクル中に測定する。
【００４３】
以下の実施例で用いるエラストマー組成物は［表２］に記載の特徴を有するカーボンブラックを含む。［図２］は下記の複数のカーボンブラックの分散曲線グラフである。
【表２】
0005575479.tif 000003
【００４４】
ＬＨ３０カーボンブラックはテキサス州、ヒューストンのContinental Carbon社から入手可能である。Ｎ３５８、ＳＲ４０１、Ｎ３２６カーボンブラックはテキサス州、フォートワースのSid Richardson Carbon社から入手可能である。ＳＰＨＥＲＯＮ １４１６カーボンブラックはジョージア州、アルファレッタのCabotから入手可能である。ＥＢ １８３０カーボンブラックはオハイオ州、アクロンのデグッサ（Degussa）社から入手可能である。
【実施例】
【００４５】
実施例１
この実施例では本発明のエラストマー組成物と充填剤としてシリカを含む他のエラストマー組成物との物理特性を比較した。［表３］に示す成分の中で硫黄と硬化剤とを除いたものをバンバリーミキサーで２分間混合し、３つのエラストマー配合物を調製した。バンバリーミキサーの容量は配合物２、３の場合は２７０リットル、配合物１の場合は３７０リットルであった。次いで、硫黄および硬化剤をロールミル上で添加した。配合物１、２の場合は２５分間、配合物３の場合は１５分間、１５０℃で加硫した。次いで、配合物を試験し、その物理特性を測定した。
【００４６】
各配合物の組成はエラストマー含有量の重量％で［表３］に示してある。各配合物はエラストマー組成物として天然ゴムを含む。配合物１、２中のカーボンブラックはそれぞれＬＨ３０およびＮ３５８であり、［表２］に示すような物理特性を有する。配合物３中のカーボンブラックはＳＲ４０１カーボンブラックで、これは本発明の使用に適したカーボンブラックの例であり、［表２］に示すような性質を有する。
【００４７】
配合物１、２はシリカおよびシランカップリング剤を含む。［表２］に示す量で配合物中に含まれる「その他」の材料はシランカップリング剤、抗酸化剤、硫黄、硬化剤および活性化剤で、当業者に周知のものである。
【表３】
0005575479.tif 000004
【００４８】
各配合物の物理特性を［表４］に示す。
【表４】
0005575479.tif 000005
【００４９】
［表４］にまとめた結果から分かるように、配合物３の強化充填剤は１００％がカーボンブラックで、強化充填剤としてシリカを全く含まないが、この配合物３のヒステリシスは、４７％のカーボンブラックと５３％のシリカとを含む強化充填剤を含む配合物１のヒステリシスよりも低い。さらに、この配合物のヒステリシスは８１％のカーボンブラックと１９％のシリカとを含む強化充填剤とを含む配合物２のヒステリシスよりも低い。
【００５０】
比較をすると、配合物２中で強化充填剤として用いるシリカの含有量が少ない（〜１５ｐｈｒ減少）ので、配合物２は、予想通り、ヒステリシスが配合物１のヒステリシスよりも高い。配合物１のヒステリシスを配合物２のヒステリシスと比較すると、シリカパーセントがエラストマー配合物中で下がると、ヒステリシスは一般に上がるということが分かる。
【００５１】
配合物３は強化充填剤として１００％カーボンブラックを有するが、シリカを含む配合物よりもヒステリシスが向上し、しかも、剛性および引裂き抵抗性の両方が実質的に維持または向上する、という驚くべき結果を示している。
【００５２】
実施例２
この実施例では本発明のエラストマー組成物と、充填剤として種々のカーボンブラックを含むその他のエラストマー組成物との物理特性を比較した。実施例１に記載の方法を用いて３．５リットル容のバンバリーミキサーで１０のエラストマー配合物を調製した。混合時間は約４分で、硬化は１５０℃で１５分間行った。次いで、配合物を試験し、物理特性を測定した。
１０の配合物はそれぞれ同じ基本配合物から成り、配合物中で用いるカーボンブラックのタイプと量のみが異なる。配合物中では５種類のカーボンブラックを２つの使用量で用いた。基本配合物の組成は［表５］に示した。カーボンブラックの物理特性は［表２］に示してある。［表６］はカーボンブラックの使用量を各配合物毎の重量％エラストマー含有量として示した。［表７］は各配合物の物理特性を示している。
【００５３】
【表５】
0005575479.tif 000006
【表６】
0005575479.tif 000007
【表７】
0005575479.tif 000008
【００５４】
［表７］の試験結果から分かるように、本発明の配合物５、６で用いたカーボンブラックは、種々のグレードのカーボンブラックを含む他の配合物と比較して、ヒステリシス、剛性および引裂き抵抗の組合せが最良となる。
【００５５】
実施例３
この実施例では２つのタイヤの性能を比較する。第１タイヤはカーボンブラックＳＲ４０１を含む組成物で作られたアンダートレッドを有する本発明の一つの実施例である。第２タイヤも基本的に第１タイヤと同じであるが、別のカーボンブラック（ＬＨ３０）とシリカとを含む組成物で作られたアンダートレッドを含む点が異なる。両者の比較から、実施例１で証明された本発明エラストマー組成物の驚くべき物理特性によって、ＳＲ４０１カーボンブラックを含む組成物で作られたアンダートレッドを有するタイヤは、タイヤ性能が予想通り向上することが分かる。
次に、１１Ｒ２２．５サイズの２本のミシュランＸＤＡ−３タイヤを製造した。その一つは実施例１の配合物１の材料で作られたアンダートレッドを有し、他方は実施例１の配合物３の材料で作られたアンダートレッドを有する。タイヤ膨張時の転がり抵抗を試験し、試験中のタイヤの両ショルダーおよびセンターの温度を測定した。結果は［表８］に示す。
【００５６】
【表８】
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【００５７】
この試験結果から分かるように、ＳＲ４０１カーボンブラックで作られたアンダートレッドを有するタイヤは、ＬＨ３０カーボンブラック＋シリカで作られたアンダートレッドを有するタイヤよりも転がり抵抗が低く、しかも、使用時の温度が低かった。この結果は、本発明のＳＲ４０１カーボンブラックを含むアンダートレッドで用いられるエラストマー組成物の驚くべき物理特性から、期待されていたものである。
【００５８】
請求項および本明細書の中で用いられる「成る」、「含む」および「有する」という用語は明記されていない他の要素を含むことができるオープンクレームを表すものと理解しなければならない。請求項および本明細書の中で「主として〜から成る」の表現を用いた時は、請求される本発明の基本的かつ新規な特徴を実質的に変えない限り、明記されていない他の要素を含むことができる部分的にオープンクレームを表すものと理解しなければならない。単数形の単語は同じ単語の複数形を含み、一つまたは複数のものを含むと理解しなければならない。「少なくとも一つ」および「一つまたは複数」の用語は同じ意味で使われる。「一つ」または「単一」という用語は唯一であることを意味するのに用いられる。同様に、その他の特定の整数値、例えば「２つ」は特定の数を意味するときに用いられる。「好ましくは」、「好ましい」「好む」「必要に応じて」「〜ことができる」等の用語はその要素、条件または段階が本発明に必須ではない任意の特徴であることを表すのに用いられる。
【００５９】
以上の説明から、本発明の精神を逸脱しない範囲で、好ましい実施例を種々変更、変形できるということは理解できよう。以上の説明は単なる説明のためのもので、限定的意味で解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図１】
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【図２】
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