JPS591549A - 加硫ゴム - 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】 本発明は加硫ゴムに関し、詳しくは補強性カーボンブラ
ックを含有する加硫ゴムを伸展油で膨潤させることによ
って、動的貯蔵弾性率、すなわち加硫ゴムの変形特性を
大幅には低下することなく、損失係数を大幅に低減させ
た加硫ゴムに関する。

近年、空気入り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要請されて
いる。

このトレッド部の加像ゴムは耐摩耗性、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１５〜３０ｖｏｔ％）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
加硫ゴムからのエネルギー損失が太きく、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、ま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
えば運動性能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１０〜２０　Ｈｚ付近、雰囲気温度
としては３０〜６０℃間で、動的な歪値が低い程、転勤
抵抗は低くなる。また、運動性能、特に操縦安定性の評
価は、加硫ゴムの貯蔵弾性率（Ｇ′）で行なわれ、貯蔵
弾性率が、動的歪が５チのところで４０％以内の低下率
であるならば操縦安定性が損われることがない。

本発明は補強性カーボンブラックを含有する動的ヒステ
リシス損失が高い加硫ゴムの貯蔵弾性率を大幅には減す
ることなく、損失係数を大幅に低減することを目的とし
、タイヤトレンド部に応用することによってタイヤの転
勤抵抗の低減に大幅に寄与する。

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、加硫ゴムｆ！ｃ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
とが考えられていたが、本発明者らが史に詳細にこの発
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
〜３０１１ｚ付近の動的変形を力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りエネ
ルギー消費が起こり、こ扛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。また、たとえカーボンブ
ラックの含有量を実用範囲内で低減しても、カーボン凝
集体はミクロにみると互いに隣接した状態に分散してい
るところがあり、通常ゴム業界で使用している混合手段
では完全には均一に分散させることはでき力い。このよ
うな理由からカーボン凝集体間の相互運動による固体摩
擦、これによるヒステリシス損失を低減するのは困難で
あった。捷た次にどの程度にカーボン凝集体間の距離を
離せばこれに起因するヒステリシス損失が低減されるか
と研究を進めカーボン凝集体の大きさく平均値で３００
０Ａ前後）とくらべると非常にわずかにカーボン凝集体
間の距離を離したならば、動的ヒステリシネ損失を低減
されるであろうと推論されるデータが得られた。人お、
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
とにより評価できる（ラバーケミストリーアンドテクノ
ロジー、５１（３）第４３７〜５２ろ頁（１９７８））
。

本発明者らは以上の見地に基づき、加硫ゴムを伸展油で
膨潤させることによって加硫ゴム中の隣接するカーボン
凝集体間がわずかに離れ、このことにより加硫ゴムが前
記目的を達成することを見出し本発明に到達した。

すなわち本発明の要旨は、補強性カーボンブラックを原
料ゴム１００重量部に対して５０〜７０重量部含有する
加硫ゴムを、低分子量の炭化水素を主成分とする伸展油
で２〜１０重量係膨潤させたことを特徴とする加硫ゴム
にある。

本発明で加硫ゴムを膨潤させる伸展油とは、一般にゴム
組成物に使用する低分子の炭化水素を主成分とする伸展
油がすべて含まれ、アロマ系、パラフィン系、ナフテン
系のいずれであっても構わない。加硫ゴムの膨潤量は、
２〜１０重量係であることが必要で、２重量係未満では
実質的に粘着性値は変化せず効果があられれない。一方
、１０重量係を超えて膨潤するとヒステリシス損失の尺
度である損失係数（ｔａｎδ）が大幅に低下するが、貯
蔵弾性率（Ｇ′）値が大幅に変化してしまい、もはや未
膨潤加硫ゴムと類似した特性を示さず種々の物性上のバ
ランスをとり直さねばならない。

本発明はこのように大幅にタイヤの特性上の変化を狙う
ものではなく、タイヤトレッド部に使用する加硫ゴムに
要求されるトレッドゴムとしての特性を実用上、大幅に
は変化させずに、エネルギー損失特性を低減することを
目的とするものである。

本発明において加硫ゴムを膨潤させる方法としては、加
硫ゴムに伸展油を添付して含浸させる方法、加硫前に隣
接するゴムに伸展油を含壕せておいて加硫後にマイグレ
ーションにより所定の重量割合に膨潤させる方法および
自動車タイヤのような複合製品のトレッド部に伸展油を
塗布する方法等がある。

本発明の加硫ゴムに使用される原料ゴムとしては特に制
限はないが、例えば天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ス
チレン−ブタジェン共重合体コム、ポリブタジェンゴム
等のジエン系合成ゴムおよびハロゲン化ブチルゴムから
選ばれる少なくとも１種以上の配合が例示される。

また、本発明の加硫ゴムにおいては、カーボンブラック
は原料ゴム１００重量部に対して３０〜７０重量部含有
されることが望ましく、よう素吸着量が６５〜１４０　
ｍｇ／ｇ１ジブチルフタレート吸油量が８５　ｃｃ／１
００ｇ以上の範囲にあるものが好ましい。

本発明においては、この他通常ゴム業界でタイヤトレツ
ゴムに配合される酸化亜鉛、ステアリン酸、老化防止剤
、カーボンブラック、伸展油、加硫促進剤等の配合剤が
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表の配合は重量部である。

実施例１〜２および比較例１〜６ 第１表に示す配合のゴム組成物を機械的混合方法にて混
合しゴム組成物を調製した。このゴム組成物を１４８℃
、３０分間プレス加硫した後、厚さ２咽の加硫ゴムシー
トを作成し粘弾性物性測定用サンプルとした。

第　　１　　表 ※１：日本ゼオン社製、※２：Ｎ−フェニルーＮ′−イ
ンプロピル−ｐ−フェニレンジアミン、※３：Ｎ−オキ
シジエチレンー２−ペンゾリル　スルフェンアミド、 このようにして得られた加硫ゴムを未膨潤加硫ゴム（比
較例１）とする。この加硫ゴムをパラフィン系オイルで
１．５重量％（比較例２）、５．５重量％（実施例１）
、１６．２重量％（比較例３）それぞれ膨潤した。この
膨潤方法は予め目的とする膨潤油重量を計算し、これを
ゴムシート両面に均一に塗布して約１週間放置する。加
硫ゴムの膨潤が行なわれた後に粘弾性スペクトロメータ
ー（老木製作所製）を用いて、粘弾性値の動歪依存性を
測定した。正確な膨潤重量割合（％）は測定を行なう前
に膨潤前後のサンプル重量の比から求めた。なお、測定
条件は３０℃、６０℃にて周波数２０Ｈｚ。

動歪として０．２％、０．５％、１％、２％、５％およ
び１０％を選び貯蔵弾性率（Ｇ′）および損失係数（ｊ
ａｎδ）を測定した。

比較として膨潤加硫ゴム（比較例１）のｔａｎδおよび
Ｇ′を測定し第１図および第２図に示す。パラフィン系
オイルを１．５重量％膨潤した比較例２は比較例１の未
膨潤加硫ゴム（第１図と第２図の実線）とＧ′およびｔ
ａｎδが共にあまり大きく変化せず、効果が少ないこと
がわかった。１６．２重量％膨潤した比較例６はｔａｎ
δは大幅に低下するが、Ｇ′も４０％以上も低下してし
まい、実用上、種々の他の物性の上のバランスをとり直
さねばならなかった。これに対し、第１図と第２図に示
したようにパラフィン系オイルで５．５重量％膨潤した
実施例１（第１図と第２図の一点鎖線）は比較例１と比
較してｔａｎδが大幅に低下し、しかもＧ／の低下も許
容される範囲内であった。

実施例１と同様にして、アロマ系オイルで４．５重量％
膨潤した加硫ゴム（実施例２−第１図と第２図の破線）
のｔａｎδおよびＧ′を測定して第１図および第２図に
示した。

パラフィン系オイルで５．５重量％膨潤した実施例１は
未膨潤の比較例１に比べ、５０℃、６０℃におけるＧ′
値はほぼ同等な値で、種々の力学的な特性は太きく変化
していないが、ｔａｎδの値は広い動的歪範囲で著しく
低下しており、従って実施例１は動的エネルギー損失が
著しく低減されていることがわかる。

アロマ系オイルで４．５重量係膨潤した実施例２も実施
例１と同様にＧ′はあ壕り太きく変化せずにｊａｎδ値
が低減している。

この第１図および第２図の粘弾性特性の動歪依存性から
も明らかなように、Ｇ′およびｔａｎδの動歪依存性が
膨潤を起こさせたり、温度が上昇することにより、平担
になる傾向があり、これはカーボン凝集体間の固体摩擦
が低減さ扛ていることを意味し、実際上カーボン凝集体
間の間隔がわずかに離れたものと推定される。

以上説明したごとく、カーボンブラックを含有する加硫
ゴムを伸展油で２〜１０重量係膨潤した本発明の加硫ゴ
ムは、貯蔵弾性率を大幅に減することなく、損失係数を
大幅に低減することが可能であるから、タイヤトレッド
部に好適に利用され、タイヤの転勤抵抗の低減に寄与す
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の貯蔵弾性率（Ｇ
′）と動的歪（％）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の損失係数（ｔａｎδ）
と動的歪Ｃ％）の関係を示すグラフ。なお、実線は比較
例１、一点鎖線は実施例１および破線は実施例２を示す
。 特許出願人　横浜ゴム株式会社 代理人　弁理士　伊　東　辰　雄 代理人　弁理士　伊　東　哲　也 （，９）　　Ｉ十ｊｐ表４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　補強性カーボンブラックを原料ゴム１００重量部
   に対して３０〜７０重量部含有する加硫ゴムを、低分子
   量の炭化水素を主成分とする伸展油で２〜１０重量係膨
   潤させたことを特徴とする加硫ゴム。