(57)【要約】【課題】耐摩耗性および耐発熱性に優れたタイヤトレッド用ゴム組成物を提供する。【解決手段】５０〜９０重量％の天然ゴムおよび１０〜５０重量％のジエン系合成ゴムからなるジエン系ゴム１００重量部に対して、カーボンブラック３６〜６０重量部を含有してなるゴム組成物であって、カーボンブラックのチッ素吸着比表面積が１４０〜１８０ｍ２／ｇ、ＣＴＡＢ吸着比表面積が１１０〜１６５ｍ２／ｇ、チッ素吸着比表面積とＣＴＡＢ吸着比表面積との差が１５〜３０ｍ２／ｇであり、かつ、比着色力が１２５〜１５０％であるゴム組成物。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
５０〜９０重量％の天然ゴムおよび１０〜５０重量％のジエン系合成ゴムからなるジエン系ゴム１００重量部に対して、カーボンブラック３６〜６０重量部を含有してなるゴム組成物であって、カーボンブラックのチッ素吸着比表面積が１４０〜１８０ｍ２／ｇ、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積が１１０〜１６５ｍ２／ｇ、チッ素吸着比表面積とセチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積との差が１５〜３０ｍ２／ｇであり、かつ、比着色力が１２５〜１５０％であるゴム組成物。
【請求項２】
カーボンブラックの圧縮ジブチルフタレート吸油量が９５〜１２０ｍｌ／１００ｇである請求項１記載のゴム組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴム組成物に関し、とりわけトラック・バス用大型タイヤのトレッド用ゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、トラック、バス用大型タイヤのトレッド用ゴム配合は、タイヤ寿命の延長という市場の要望を反映し、ＡＳＴＭグレードＮ１１０クラスのカーボンブラックを用いたり、それよりもさらに微粒子タイプのカーボンブラック、さらには凝集体分布のシャープなタイプのカーボンブラックを適用することが主流となりつつある。
【０００３】
しかし、これらのカーボンブラックを用いると、一般的には発熱性が著しく上昇し、タイヤトレッド部のヒートセパレーション性能の低下および２次更新性能の低下が懸念される。この発熱性の上昇を抑えるために、さらに近年ではカーボンブラック表面改質（高活性化）などの技術が開発されつつあるが、それをもってしてもまだ発熱性の上昇を抑えるには充分とはいえない。また、これらの発熱性の高いカーボンブラックの使用量を減らして適用する方法も一般的によく用いられるが、その場合は耐摩耗性の向上度合いを狙いとするレベルまで達成させることが難しくなる。
【０００４】
特許文献１および２には、ゴム組成物におけるカーボンブラックの物性を限定することによって、耐摩耗性を改善することが記載されている。しかし、発熱性の上昇する天然ゴムを用いた配合系において、前記カーボンブラックをゴム成分に対して６０重量部以上配合した場合では、発熱性の上昇を抑えることはできないという問題がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−３６７０３号公報
【特許文献２】
特表平５−５０６８７０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、耐摩耗性および耐発熱性に優れたタイヤトレッド用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】
本発明では、ゴム組成物に特定の性質を有するカーボンブラックを特定量配合することにより、耐摩耗性および耐発熱性を改善する。
【０００８】
ずなわち、本発明は、５０〜９０重量％の天然ゴムおよび１０〜５０重量％のジエン系合成ゴムからなるジエン系ゴム１００重量部に対して、カーボンブラック３６〜６０重量部を含有してなるゴム組成物であって、カーボンブラックのチッ素吸着比表面積が１４０〜１８０ｍ２／ｇ、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積が１１０〜１６５ｍ２／ｇ、チッ素吸着比表面積とセチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積との差が１５〜３０ｍ２／ｇであり、かつ、比着色力が１２５〜１５０％であるゴム組成物に関する。
【０００９】
さらに、前記ゴム組成物において、カーボンブラックの圧縮ジブチルフタレート吸油量が９５〜１２０ｍｌ／１００ｇであることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のゴム組成物は、ゴム成分にカーボンブラックを配合してなる。
【００１１】
前記ゴム成分は、天然ゴム（ＮＲ）およびジエン系合成ゴムからなるジエン系ゴムである。前記ジエン系ゴムとしては、たとえば、ブタジエンゴム（ＢＲ）およびスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）などが用いられるが、とくに耐摩耗性を向上させる点でＢＲが好ましい。
【００１２】
ジエン系ゴムに含まれるＮＲの含有量は、５０〜９０重量％、好ましくは６０〜８５重量％である。ＮＲの含有量が５０重量％未満では、耐発熱性および耐ゴム欠け性（ゴム伸び）が低下し、９０重量％をこえると、耐摩耗性を向上させることが困難となる。
【００１３】
カーボンブラックの配合量は、前記ジエン系ゴム１００重量部に対して３６〜６０重量部、好ましくは４０〜６０重量部である。カーボンブラックの配合量が３６重量部未満では、耐摩耗性を向上させることが困難となり、６０重量部をこえると、耐発熱性、耐ゴム欠け性が低下する。
【００１４】
カーボンブラックのチッ素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は、１４０〜１８０ｍ２／ｇ、好ましくは１４５〜１６５ｍ２／ｇである。Ｎ２ＳＡが１４０ｍ２／ｇ未満では、耐摩耗性を向上させることが困難となり、１８０ｍ２／ｇをこえると、耐発熱性が低下する。
【００１５】
カーボンブラックのセチルトリメチルアンモニウムブロマイド（ＣＴＡＢ）吸着比表面積は、１１０〜１６５ｍ２／ｇ、好ましくは１１５〜１５０ｍ２／ｇである。ＣＴＡＢ吸着比表面積が１１０ｍ２／ｇ未満では、耐摩耗性が低下し、１６５ｍ２／ｇをこえると、耐発熱性が低下する。
【００１６】
カーボンブラックのＩＲＢ♯６を基準とする比着色力（ＴＩＮＴ）は、１２５〜１５０％、好ましくは１３０〜１４５％である。ＴＩＮＴが１２５％未満では、耐摩耗性が低下し、１５０％をこえると、耐発熱性が低下する。
【００１７】
表面改質されたり、凝集体分布のシャープなカーボンブラックは、ゴムに対する補強性が強すぎるためにゴムの発熱性を上昇させてしまう。そのために、本発明では、ゴム分子とカーボンブラック有効接触面積を制御することにより、ゴムの発熱性の上昇を抑える。
【００１８】
一般的に、カーボンの表面多孔度を表わす尺度として、Ｎ２ＳＡとＣＴＡＢ吸着比表面積との差（（Ｎ２ＳＡ）−（ＣＴＡＢ吸着比表面積））が用いられることがあるが、この値が大きすぎるとカーボンとの有効接触面積が少なくなり、耐摩耗性が低下し、そしてゴム配合物も発熱しやすくなることが報告されている。しかしながら、前述のように高比表面積（Ｎ２ＳＡおよびＣＴＡＢ吸着比表面積）、高表面活性・狭凝集体分布（ＴＩＮＴ）である改質カーボンには、この傾向があてはまらず、Ｎ２ＳＡとＣＴＡＢ吸着比表面積との差を所定の領域に収めることによって、耐摩耗性と耐発熱性を両立することができる。
【００１９】
本発明においては、前記カーボンブラックのＮ２ＳＡとＣＴＡＢ吸着比表面積との差は、１５〜３０ｍ２／ｇである。これらの差が１５ｍ２／ｇ未満では、耐摩耗性が低下し、３０ｍ２／ｇをこえると、耐発熱性が低下する。
【００２０】
カーボンブラックの表面多孔度が特定の範囲内のカーボンブラックを使用したゴム組成物が、従来とは異なった傾向を示すメカニズムについては、現時点では具体的には不明であるが、以下のように考えられる。
【００２１】
従来のカーボンブラックでは、ポリマー分子とカーボンブラックの相互作用が弱いので、一般にカーボンブラックを微粒子化してＮ２ＳＡとＣＴＡＢ吸着比表面積との差を大きくし、有効接触面積を減少させると、ゴムに動的刺激が加わった場合に、カーボンブラックとポリマー分子間の滑りが大きくなって、耐摩耗性が低下し、発熱しやすくなると考えられる。一方、本発明で使用するような比表面積および比着色力の高い改質カーボンブラックでは、ポリマーに対する相互作用が強いので、表面多孔度を上げていき、ポリマーとの有効接触面積を減少させても、接触部の強さのために、あるレベルまでは動的刺激に対してポリマー分子とカーボンブラックとの間の滑りが大きくならないと推測される。
【００２２】
カーボンブラックの圧縮ジブチルフタレート吸油量（２４Ｍ４ＤＢＰ）は、９５〜１２０ｍｌ／１００ｇであることが好ましく、１００〜１１５ｍｌ／１００ｇであることがより好ましい。２４Ｍ４ＤＢＰが９５ｍｌ／１００ｇ未満では、耐発熱性が低下する傾向がある。また、１２０ｍｌ／１００ｇをこえると、耐ゴム欠け性が低下する傾向がある。
【００２３】
カーボンブラックは、たとえば、Ｎ１１０を製造するような通常のオイルファーネスブラック製造反応炉を用いることにより、製造することができる。
【００２４】
本発明のゴム組成物には、前記成分の他にゴム工業で通常使用されている硫黄などの加硫剤、各種加硫促進剤、各種軟化材、各種老化防止剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、ワックスなどの添加剤を配合することができる。
【００２５】
本発明のゴム組成物は、とくにトラック・バス用の大型タイヤのトレッドに用いることが好ましく、優れた耐摩耗性および耐発熱性を実現することができる。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、これらは本発明を限定するものではない。
【００２７】
以下に、実施例および比較例で用いた配合剤をまとめて示す。
ＮＲ：ＲＳＳ♯３
ＢＲ：ＪＳＲ（株）製のＢＲ０１
カーボンブラックＡ：東海カーボン（株）製のシースト９（Ｎ１１０）
カーボンブラックＢ：三菱化学（株）製のダイヤブラックＡ（Ｎ１１０）
カーボンブラックＣ〜Ｊ：試作カーボンブラック
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛１号
ステアリン酸：日本油脂（株）製
老化防止剤：大内新興化学工業（株）製のノクラック６Ｃ
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックワックス
硫黄：鶴見化学（株）製
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ−Ｐ
【００２８】
本発明で用いた各カーボンブラック（カーボンブラックＡ〜Ｊ）のＮ２ＳＡ、ＣＴＡＢ、Ｎ２ＳＡ−ＣＴＡＢ、ＴＩＮＴおよび２４Ｍ４ＤＢＰの値を表１に示す。なお、これらの値は以下のように測定した。
【００２９】
（Ｎ２ＳＡ）
ＡＳＴＭ  Ｄ３０３７に準拠して測定した。
（ＣＴＡＢ吸着比表面積）
ＡＳＴＭ  Ｄ３７６５に準拠して測定した。
（ＴＩＮＴ）
ＡＳＴＭ  Ｄ３２６５に準拠し、ＩＲＢ♯６を基準として測定した。
（２４Ｍ４ＤＢＰ）
ＡＳＴＭ  Ｄ３４９３に準拠して測定した。すなわち、２４０００ｐｓｉの圧力を加えて、圧縮を４回繰り返したのちＤＢＰ吸油量を測定した。
【００３０】
【表１】
2005015511.tif 000002
【００３１】
実施例１〜６および比較例１〜１０
表１にしたがって、ＮＲ、ＢＲ、カーボンブラックと、酸化亜鉛３重量部、ステアリン酸２重量部、老化防止剤３重量部およびワックス１．５重量部を、容量１．８リットルのバンバリー型ミキサーを用いて、１１０ｒｐｍで４分間混練りした。つぎに、硫黄１．２重量部および加硫促進剤１重量部を添加し、８インチロールを用いて５０℃で４分間混練りした。得られたゴム組成物を、スチーム加硫プレスを用いて圧力８０ｋｇｆ／ｃｍ２にて１５０℃で３０分間加硫し、試験ゴムを作製した。
【００３２】
得られた試験ゴムについて、以下の試験を実施した。結果を表２に示す。
【００３３】
（ランボーン摩耗試験）
（株）岩本製作所製のランボーン摩耗試験機を用いて、荷重３ｋｇ、スリップ率４０％および砂量１５ｇ／分の条件で５分間摩耗試験を実施した。サンプルの形状は厚さ５ｍｍ、直径５０ｍｍとし、砥石は、粒度♯８０のＧＣタイプ砥粒を使用した。試験結果を、比較例１を１００（基準）として指数化した。指数が大きいほど耐摩耗性に優れ、指数が１１０％以上のとき耐摩耗性は向上したものとみなした。
【００３４】
（粘弾性試験）
（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用いて、７０℃、歪み２％時（初期伸度）の条件で測定を行ない、ｔａｎδを指数化した。指数が大きいほど発熱が大きいことを表す。指数が１１０以下のとき、耐発熱性は向上したものとみなした。
【００３５】
（引張試験）
ＪＩＳ  Ｋ６２５１に基づいて、ダンベル３号型にて測定した。破断伸びの絶対値を評価した。破断伸びが４８０％未満では、大型タイヤに用いるとゴム欠けが発生しやすく、改良が必要である。
【００３６】
【表２】
2005015511.tif 000003
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、ゴム組成物に、特定の性質を有するカーボンブラックを特定量配合することによって、耐発熱性および耐摩耗性に優れたタイヤトレッド用ゴム組成物を得ることが可能となる。