JPH06256579A - Rubber composition - Google Patents
Rubber compositionInfo
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- JPH06256579A JPH06256579A JP6942993A JP6942993A JPH06256579A JP H06256579 A JPH06256579 A JP H06256579A JP 6942993 A JP6942993 A JP 6942993A JP 6942993 A JP6942993 A JP 6942993A JP H06256579 A JPH06256579 A JP H06256579A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 トラック、バス等を対象とする大型タイヤの
トレッド用として好適な低発熱性と高耐摩耗性能を兼備
するゴム組成物を提供する。
【構成】 CTAB比表面積が 100〜160m2/g 、圧縮D
BPが95〜115ml/100gのハード系領域に属し、かつ下記
(1)〜(3) の選択的特性を有する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。
(1) 5≦N2 SA−IA≦15
(2) 1.13Dstモード径−40.92 ≦ΔDst≦1.13Dstモー
ド径−30.92
(3) Dpモード径≦2.66Dmpモード径−15.516
但し、Dpモード径は示差走査熱量計(DSC) で測定され
るカーボンブラック粒間のポア径分布における最大頻度
のモード径、Dmpモード径は水銀圧入法で測定される同
様のモード径を示す。(57) [Abstract] [Purpose] To provide a rubber composition suitable for use in treads of large tires for trucks, buses and the like, having low heat build-up and high wear resistance. [Constitution] CTAB specific surface area is 100 ~ 160m 2 / g, compressed D
BP belongs to the hard system area of 95 to 115 ml / 100 g, and
A rubber composition comprising 100 to parts by weight of a rubber component and 35 to 100 parts by weight of furnace carbon black having the selective properties (1) to (3). (1) 5 ≤ N 2 SA-IA ≤ 15 (2) 1.13 Dst mode diameter -40.92 ≤ ΔDst ≤ 1.13 Dst mode diameter -30.92 (3) Dp mode diameter ≤ 2.66 Dmp mode diameter -15.516 However, the Dp mode diameter is a difference. The maximum frequency mode diameter and the Dmp mode diameter in the pore size distribution between carbon black particles measured by a scanning calorimeter (DSC) show the same mode diameter measured by the mercury porosimetry.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、トラック、バス等に装
着する大型タイヤ用の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と低発熱性を兼備する
ゴム組成物に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rubber composition suitable as a tread member for large tires mounted on trucks, buses and the like, and more particularly to a rubber composition having both excellent wear resistance and low heat buildup.
【0002】[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。2. Description of the Related Art There are various varieties of carbon black for rubber reinforcement depending on the characteristics of the rubber, and these varieties characteristics are major factors for determining various performances of a composition compounded with rubber. For this reason, in the case of compounding with rubber, a means for selecting and using carbon black having a variety of characteristics suitable for use as a member is generally used.
【0003】例えば、トラック、バス等の大型タイヤト
レッドのように過酷な走行条件において高度の耐摩耗性
が要求されるゴム部材に対しては、SAF(N110)、IS
AF(N220)のような粒子径が小さくて比表面積が大きな
カーボンブラックを適用することが有効とされている。
ところが、この種のハード系カーボンブラックは配合ゴ
ムの発熱性を増大させる性質があるため、タイヤトレッ
ドとした場合に走行中の蓄熱による内部構造の破壊や構
成材料の老化を促進させる危険性がある。また近時、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いるが、低燃費タイ
ヤの開発には低発熱性の付与が不可欠の要素となる。こ
のため、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と高反発弾性を与
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。For example, SAF (N110), IS is applied to rubber members, such as large tire treads of trucks and buses, which require a high degree of wear resistance under severe driving conditions.
It is considered effective to apply carbon black having a small particle size and a large specific surface area, such as AF (N220).
However, since this kind of hard carbon black has a property of increasing the heat build-up of the compounded rubber, there is a risk of accelerating the destruction of the internal structure and the aging of the constituent materials due to the heat storage during running when the tire tread is used. . Further, recently, fuel-efficient tires have been actively developed in order to meet social demands for resource saving and energy saving, but imparting low heat-generating property is an essential element for developing fuel-efficient tires. Therefore, if carbon black having a small particle size and a large specific surface area can be simultaneously imparted to the compounded rubber with high abrasion resistance and high repulsion elasticity, it is ideal as a rubber member for a tire tread. It will be
【0004】本出願人は、上述した背反的なゴム性能
を、配合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、既に下記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ゴ
ム組成物(特開昭59−140241号公報) 。 (3) N2 SAが100〜200m2/gの範囲にあり、粒子
径に対して相対的にブロードな凝集体ストークス径分布
を備えるカーボンブラックを配合したゴム組成物(特開
昭63−112638号公報) 。 (4) N2 SAが70〜185m2/gの範囲にあり、凝集体
ストークス径分布が特定範囲の2点の極大点をもつカー
ボンブラックを配合したゴム組成物(特開平63−179941
号公報) 。 (5) N2 SAが110〜155m2/gの範囲にあり、DB
P、圧縮DBP、ブラックネス、N2 SAおよびよう素
吸着量を変数とする式で定義される値が特定範囲にある
カーボンブラックを配合したゴム組成物(特開昭63−29
7439号公報) 。The Applicant has achieved the above-mentioned antithetic rubber performance by adding more microselective properties in addition to the basic properties such as particle size, specific surface area and structure of the compounded carbon black. We are continuing systematically the research to be conducted, and have already made the following development proposals. (1) Nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) is 60m 2 / g or more, compressed DB
A carbon black having a P of 112 ml / 100 g or more and maintaining the Stokes mode diameter and the distribution of the aggregate at a certain value or more (Japanese Patent Publication No. 1-53978). (2) N 2 SA 60 m 2 / g or more, DBP 108 ml / 100 g or more, the true specific gravity value per constant specific surface area is set to a specific range significantly lower than that of known carbon black, and the coloring power and distribution per aggregate mode diameter are set. A rubber composition containing carbon black having a characteristic of maintaining the width at a certain value or more (JP-A-59-140241). (3) A rubber composition containing carbon black having N 2 SA in the range of 100 to 200 m 2 / g and having an aggregate Stokes size distribution that is relatively broad with respect to the particle size (JP-A-63-112638). Issue). (4) A rubber composition containing carbon black having N 2 SA in the range of 70 to 185 m 2 / g and having two maximum points in which the aggregate Stokes diameter distribution is in a specific range (JP-A-63-179941).
Issue). (5) N 2 SA is in the range of 110 to 155 m 2 / g, and DB
A rubber composition containing P, compressed DBP, blackness, N 2 SA, and carbon black having a value defined by a formula with the adsorption amount of iodine as a variable in a specific range (JP-A-63-29).
No. 7439).
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】これら先行技術によれ
ば大型タイヤトレッド用として改善された高耐摩耗性と
低発熱性を兼備するゴム組成物を得ることができる。し
かし、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、より高水準の耐摩耗性と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。According to these prior arts, it is possible to obtain a rubber composition having improved high wear resistance and low heat buildup for a large tire tread. However, the quality requirements for fuel-efficient tires are becoming more and more sophisticated, and under the present circumstances, there is a continuing demand for the development of a rubber composition that achieves both higher levels of wear resistance and low heat build-up.
【0006】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、トラック、バス等を対象とする
大型タイヤのトレッド部材として好適な高耐摩耗性と低
発熱性を兼備するゴム組成物を提供することにある。Based on such a demand, the present invention has been developed by elucidating the technical causal relationship between the particle colloidal properties of carbon black and the compounded rubber performance, which is different from the prior art, and has been developed. Another object of the present invention is to provide a rubber composition having both high wear resistance and low heat build-up, which is suitable as a tread member for large tires intended for buses and the like.
【0007】[0007]
【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、CTAB比表面積が1
00〜160m2/g、圧縮DBPが95〜115ml/100g
のハード系領域に属し、かつ下記の関係式 (1)〜(3) に
よる選択的特性を有する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。 (1) 5≦N2 SA−IA≦15 (2) 1.13Dstモード径−40.92 ≦ΔDst≦1.13Dstモー
ド径−30.92 (3) Dpモード径≦2.66Dmpモード径−15.516 但し、(1) 式のN2 SAは窒素吸着比表面積、IAは沃
素吸着量を指す。(2)式のDstモード径はディスクセン
トリフュージ装置(DCF) により測定されるカーボンブラ
ックアグリゲートのストークスモード径、ΔDstは同ス
トークス径分布の半値幅を示す。また (3)式のDpモー
ド径は示差走査熱量計(DSC) により測定されるカーボン
ブラックアグリゲート粒間のポア径分布における最大頻
度のモード径、Dmpモード径は水銀圧入法で得られるカ
ーボンブラックアグリゲート粒間のポア径分布における
最大頻度のモード径を示す。The rubber composition according to the present invention for achieving the above object has a CTAB specific surface area of 1
00-160m 2 / g, compressed DBP 95-115ml / 100g
, Which is a hard system region, and which is blended in a proportion of 35 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of a rubber component, a furnace carbon black having selective characteristics according to the following relational expressions (1) to (3). Is a structural feature. (1) 5 ≤ N 2 SA-IA ≤ 15 (2) 1.13 Dst mode diameter -40.92 ≤ ΔDst ≤ 1.13 Dst mode diameter -30.92 (3) Dp mode diameter ≤ 2.66 Dmp mode diameter -15.516 However, in the formula (1) N 2 SA is the nitrogen adsorption specific surface area, and IA is the iodine adsorption amount. The Dst mode diameter of the equation (2) is the Stokes mode diameter of the carbon black aggregate measured by the disc centrifuge (DCF), and ΔDst is the half width of the Stokes diameter distribution. The Dp mode diameter of Eq. (3) is the maximum frequency mode diameter in the pore diameter distribution between carbon black aggregate particles measured by a differential scanning calorimeter (DSC), and the Dmp mode diameter is the carbon black obtained by the mercury injection method. The mode frequency with the maximum frequency in the pore size distribution between aggregate grains is shown.
【0008】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。 CTAB比表面積;ASTM D3765−89“Stan
dard Test Method for Carbon Black-CTAB(Cetyltrimet
hylammonium Bromide) Surface Area ”による。この方
法によるIRB #6のCTAB比表面積測定値は、77
m2/gである。 圧縮DBP(24M4DBP) ;ASTM D3493−91
“Standard Test Method for Carbon Black −n-Dibuty
l Phthalate Absorption Number of Compressed Sampl
e”による。この方法によるIRB #6の圧縮DBP吸
油量測定値は、87ml/100g である。 N2 SA(窒素吸着比表面積);ASTM D3037
−88“Standard Test Method for Carbon Black-Surf
ace 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。 IA(沃素吸着量);JIS K6221(1982)「ゴム
用カーボンブラックの試験方法」6・1・1項による。
この方法によるIRB #6の沃素吸着量測定値は、80
mg/gである。The values obtained by the following measuring methods are used for the respective characteristics of the carbon black having the above structure. CTAB specific surface area; ASTM D3765-89 "Stan
dard Test Method for Carbon Black-CTAB (Cetyltrimet
hylammonium Bromide) Surface Area ". The measured CTAB specific surface area of IRB # 6 by this method is 77
m 2 / g. Compressed DBP (24M4DBP); ASTM D3493-91
“Standard Test Method for Carbon Black −n-Dibuty
l Phthalate Absorption Number of Compressed Sampl
The measured value of the compressed DBP oil absorption of IRB # 6 by this method is 87 ml / 100 g. N 2 SA (nitrogen adsorption specific surface area); ASTM D3037
-88 "Standard Test Method for Carbon Black-Surf
ace Area by Nitrogen Absorption “Method B.
The N 2 SA measurement value of IRB # 6 by this method is 76 m 2
/ g. IA (Iodine adsorption amount): According to JIS K6221 (1982) "Testing method for carbon black for rubber", 6.1.1.
The measurement value of iodine adsorption amount of IRB # 6 by this method is 80
It is mg / g.
【0009】Dstモード径、ΔDst;乾燥カーボンブラ
ック試料を少量の界面活性剤を含む20vol%エタノール
水溶液と混合してカーボンブラック濃度50mg/lの分散
液を作製し、これを超音波で十分に分散させて試料とす
る。ディスク・セントリフュージ装置(英国Joyes Lobe
l 社製)を8000rpm の回転数に設定し、スピン液
(2wt% グリセリン水溶液)を10ml加えたのち、1ml
のバッファー液(20vol%エタノール水溶液)を注入す
る。ついで、カーボンブラック分散液0.5mlを注射器
で加えて遠心沈降を開始し、同時に記録計を作動させて
光学的にカーボンブラックアグリゲートのストークス相
当径の分布曲線を作成する。得られた分布曲線における
最大頻度のストークス相当径をDstモード径(nm)とし、
最大頻度の50%の頻度が得られる大小2点のストーク
ス相当径の差をΔDst(nm)とする。この測定法によるI
RB #6のDstモード径は92nm、ΔDstは68nmであ
る。Dst mode diameter, ΔDst; dry carbon black sample was mixed with a 20 vol% ethanol aqueous solution containing a small amount of a surfactant to prepare a dispersion having a carbon black concentration of 50 mg / l, which was sufficiently dispersed by ultrasonic waves. Let it be a sample. Disk centrifuge device (UK Joyes Lobe
(manufactured by L company) was set at 8000 rpm and 10 ml of spin solution (2 wt% glycerin aqueous solution) was added.
Inject the buffer solution (20 vol% ethanol solution). Next, 0.5 ml of the carbon black dispersion is added with a syringe to start centrifugal sedimentation, and at the same time, the recorder is operated to optically create a Stokes equivalent diameter distribution curve of the carbon black aggregate. The Stokes equivalent diameter of the maximum frequency in the obtained distribution curve is defined as the Dst mode diameter (nm),
The difference between the Stokes equivalent diameters of two points, large and small, at which a frequency of 50% of the maximum frequency is obtained, is ΔDst (nm). I by this measurement method
RB # 6 has a Dst mode diameter of 92 nm and a ΔDst of 68 nm.
【0010】Dpモード径 ;JIS K6221(1982)
5「乾燥試料の作り方」に基づいて乾燥したのち、精秤
採取したカーボンブラック試料を蒸留水と混合してカー
ボンブラック濃度が0.250g/cm3 のペーストを作成
し、超音波で十分に分散させる。超音波分散後10分以
内に示差走査熱量計(DSC, Mettler 社製 DSC30) でアグ
リゲート粒間ポアの分布測定を開始する。この場合のペ
ースト採取量は約3〜5mgの範囲内とし、アルミ製のサ
ンプル容器に入れてシールしたのち、ペーストの質量を
確認して前記DSC装置にセットする。ついで、次のス
テップで測定する。 室温から−80℃まで急冷する。 −80℃から−5℃まで10℃/min. の速度で加熱す
る。 −5℃から−0.1℃まで1℃/min. の速度で加熱し
たのち、−0.1℃ (蒸留水の凝固点より0.1 ℃低い温
度) に10分間保持する。 −0.1℃から−8℃まで0.1℃/min. の速度で徐
々に冷却し、補償エネルギーを記録する。 そして、の段階で得られた補償エネルギーのチャート
から各温度(0.1℃刻み)の山の高さ(y)を読み取り、
下記(1) 、(2) 式からアグリゲート粒間のポア径(D
p)およびポア径分布(ΔV/ΔDp)を得る。 Dp=(135.34/ΔT)+1.14 ……(1) ΔV/ΔDp=K・(ΔT)2 /(Wa・y) ……(2) (1) および(2) 式において、ΔTは蒸留水の凝固点降下
幅、Waは蒸留水の凝固熱、KはDSC装置の感度やサ
ンプルの質量を考慮に入れた係数である。これらの式は
Brunらによって導かれたもので、Thermochimica Acta,2
1(1977) 59〜88“A NEW METHOD FOR THE SIMULTANEOUS
DETERMINATION OF THE SIZE AND THE SHAPE OF PORES :
THE THERMOPOROMETRY”に詳説されている。なお、この
方法で測定したIRB #6のDpモード径は、95.3
nmである。Dp mode diameter; JIS K6221 (1982)
After drying according to 5 “How to make a dry sample”, a carbon black sample that has been precisely weighed and mixed with distilled water to make a paste with a carbon black concentration of 0.250 g / cm 3 and sufficiently dispersed with ultrasonic waves. Let Within 10 minutes after ultrasonic dispersion, measurement of the distribution of aggregate intergranular pores is started with a differential scanning calorimeter (DSC, DSC30 manufactured by Mettler). In this case, the amount of the paste to be collected is within the range of about 3 to 5 mg, and after putting it in an aluminum sample container and sealing it, the mass of the paste is confirmed and the paste is set in the DSC device. Then, measure in the next step. Quench from room temperature to -80 ° C. Heat from -80 ° C to -5 ° C at a rate of 10 ° C / min. After heating from −5 ° C. to −0.1 ° C. at a rate of 1 ° C./min., The temperature is kept at −0.1 ° C. (0.1 ° C. lower than the freezing point of distilled water) for 10 minutes. Gradually cool from −0.1 ° C. to −8 ° C. at a rate of 0.1 ° C./min. And record the compensation energy. Then, read the height (y) of the peak at each temperature (in increments of 0.1 ° C) from the chart of compensation energy obtained in the step of
From the formulas (1) and (2) below, the pore diameter between aggregate grains (D
p) and the pore size distribution (ΔV / ΔDp). Dp = (135.34 / ΔT) +1.14 (1) ΔV / ΔDp = K · (ΔT) 2 / (Wa · y) …… (2) In equations (1) and (2), ΔT is The freezing point depression width of distilled water, Wa is the heat of solidification of distilled water, and K is a coefficient that takes into consideration the sensitivity of the DSC device and the mass of the sample. These expressions are
Guided by Brun et al., Thermochimica Acta, 2
1 (1977) 59-88 “A NEW METHOD FOR THE SIMULTANEOUS
DETERMINATION OF THE SIZE AND THE SHAPE OF PORES:
"THE THERMOPOROMETRY". The Dp mode diameter of IRB # 6 measured by this method is 95.3.
nm.
【0011】Dmpモード径;水銀ポロシメーター(マイ
クロメリティクス社製、Pore Sizer 9300 )の専用セル
(3ml)中に粒度0.25〜0.50mmに調整したカー
ボンブラックペレット0.2g を装填したのち、圧力2
5〜2000lb/in2の範囲で水銀を圧入し、圧入水銀量
が急激に増加する点の圧力を測定する。この圧力値から
カーボンブラックのアグリゲート粒間ポア径を算出し、
Dmpモード径(nm)とする。なお、この方法で測定したI
RB #6のDmpモード径は、40nmである。Dmp mode diameter: 0.2 g of carbon black pellets adjusted to a particle size of 0.25 to 0.50 mm was loaded into a dedicated cell (3 ml) of a mercury porosimeter (Pore Sizer 9300, manufactured by Micromeritics Co., Ltd.). Pressure 2
Mercury is press-fitted in the range of 5 to 2000 lb / in 2 , and the pressure at the point where the amount of press-fitted mercury suddenly increases is measured. Calculate the pore size between the aggregates of carbon black from this pressure value,
Dmp mode diameter (nm). In addition, I measured by this method
The RB # 6 has a Dmp mode diameter of 40 nm.
【0012】本発明の特性を備えるフアーネスカーボン
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とにより構成されるオイルフ
アーネス炉を用い、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。The furnace carbon black having the characteristics of the present invention is provided with a combustion chamber having a tangential air supply port and a combustion burner mounted in the furnace axial direction at the furnace head, and is connected coaxially with the combustion chamber. Using an oil furnace containing a multi-stage narrow-diameter reaction chamber and a wide-diameter reaction chamber with raw oil injection nozzles, split introduction conditions of the raw oil, supply amount of fuel oil and air, and addition conditions of oxygen gas It can be manufactured by adjusting
【0013】上記のフア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。The above-mentioned furnace carbon black is compounded into an elastomer such as natural rubber, styrene-butadiene rubber, polybutadiene rubber, isoprene rubber, butyl rubber, various other rubbers which can be reinforced with conventional carbon black, and mixed rubber according to a conventional method. The blending ratio of carbon black is 35 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the rubber component, and kneading is carried out together with necessary components such as a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, an antioxidant, a vulcanization aid, a softening agent and a plasticizer. To obtain the rubber composition of the present invention.
【0014】[0014]
【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、CTAB比表面積100〜160m2/g
と圧縮DBP95〜115ml/100g の粒子性状はハード
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。CTAB比表面
積が100m2/g未満であると大型タイヤ用として十分な
耐摩耗性が付与されず、他方、160m2/gを上廻るとゴ
ムに対する分散性が悪化して耐摩耗性が円滑に向上しな
いうえ、発熱性も増大することから特に低燃費タイヤ用
カーボンブラックとしての使用は困難となる。また、圧
縮DBPが95ml/100g 未満であると耐摩耗性の面で不
十分となり、115ml/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。[Function] Among the characteristics of the furnace carbon black specified in the present invention, the CTAB specific surface area of 100 to 160 m 2 / g
The particle properties of compressed DBP 95 to 115 ml / 100 g belong to the hard system region, and are a precondition for the compounded rubber to retain a high degree of abrasion resistance and an appropriate heat generation property. If the CTAB specific surface area is less than 100 m 2 / g, sufficient wear resistance will not be imparted for large tires, while if it exceeds 160 m 2 / g, the dispersibility in rubber will deteriorate and the wear resistance will be smooth. Since it does not improve and heat generation also increases, it is particularly difficult to use as carbon black for fuel-efficient tires. Further, if the compressed DBP is less than 95 ml / 100 g, the abrasion resistance becomes insufficient, and if it exceeds 115 ml / 100 g, the viscosity at the time of compounding the rubber becomes high and the workability is deteriorated.
【0015】関係式(1) の特性は主に発熱性を抑制する
要素となるもので、(N2 SA−IA)の値が5未満で
は低燃費タイヤ用のゴム組成物に必要な発熱性の低下が
不十分となり、他方、この値が15を越えるとゴム配合
時の粘度が高くなって実用性に乏しくなる。関係式(2)
に関与するカーボンブラックのアグリゲート分布(ΔD
st)は、広くなり過ぎると耐摩耗性の後退が大きくな
り、逆に狭くなり過ぎると発熱性の抑制効果が減退す
る。したがって、関係式(2) で規制した〔1.13Dstモー
ド径−40.92 ≦ΔDst≦1.13Dstモード径−30.92 〕の
範囲が、配合ゴムに高水準の耐摩耗性と低発熱性を付与
するために最適なアグリゲート分布範囲となる。The characteristic of the relational expression (1) is mainly an element for suppressing heat buildup, and when the value of (N 2 SA-IA) is less than 5, the heat buildup required for a rubber composition for a fuel-efficient tire is obtained. Is insufficiently reduced, and on the other hand, when this value exceeds 15, the viscosity at the time of compounding the rubber becomes high and the practicality becomes poor. Relational expression (2)
Distribution of carbon black (ΔD
If st) becomes too wide, the wear resistance retreats significantly, and conversely, if too narrow, the effect of suppressing heat buildup decreases. Therefore, the range of [1.13 Dst mode diameter -40.92 ≤ ΔDst ≤ 1.13 Dst mode diameter -30.92] regulated by the relational expression (2) is optimal for imparting a high level of wear resistance and low heat buildup to the compounded rubber. It has a wide aggregate distribution range.
【0016】関係式(3) も高耐摩耗性と低発熱性との両
立化に機能する特性要素となる。すなわち、カーボンブ
ラックアグリゲート粒間ポアのモード径は、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となるもので、測定方法によっ
てその値は相違する。示差走査熱量計(DSC) により測定
されるDpモード径は、カーボンブラックが蒸留水に分
散した状態でのアグリゲート粒間のポア径であるため、
水銀圧入法で得られるDmpモード径に比べると測定値は
大きくなる。発明者らの検討によると上市されている一
般のカーボンブラックは次式の関係にあることが確認さ
れた。 Dpモード径=(2.66Dmpモード径−8.343 )±5 例えば、IRB #6のDpモード径の実測値は95.3
nmであるが、この値はDmpモード径実測値40nmから算
出される上式によるDpモード径(93.1 〜103.1nm)の範
囲に入っている。本発明の選択的特性を示すカーボンブ
ラックのDpモード径は、Dmpモード径との関係におい
て上式から算出される値よりも更に低位にあり、これが
関係式(3) で特定する(2.66Dmpモード径−15.516)の
算出値と同等以下の水準に位置している場合に、配合ゴ
ムに対し低発熱性を損ねずに耐摩耗性を向上させるため
に有効な機能を果たす。The relational expression (3) is also a characteristic element that functions to achieve both high wear resistance and low heat generation. That is, the mode diameter of the interpores of carbon black aggregate particles is a parameter indicating the property of an aggregate (aggregate) in which carbon black is strongly fused and bonded, and its value varies depending on the measuring method. The Dp mode diameter measured by a differential scanning calorimeter (DSC) is the pore diameter between aggregate particles in the state where carbon black is dispersed in distilled water.
The measured value is larger than the Dmp mode diameter obtained by the mercury porosimetry. According to the study by the inventors, it was confirmed that the general carbon blacks on the market have the relationship of the following formula. Dp mode diameter = (2.66 Dmp mode diameter−8.343) ± 5 For example, the measured value of Dp mode diameter of IRB # 6 is 95.3.
However, this value is in the range of the Dp mode diameter (93.1 to 103.1 nm) according to the above formula calculated from the Dmp mode diameter actually measured value of 40 nm. The Dp mode diameter of the carbon black showing the selective characteristics of the present invention is lower than the value calculated from the above equation in relation to the Dmp mode diameter, which is specified by the relational expression (3) (2.66 Dmp mode). When it is located at a level equal to or less than the calculated value of the diameter −15.516), it exerts an effective function for improving abrasion resistance without impairing low heat buildup for the compounded rubber.
【0017】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高水準の反発弾性
を示す低発熱性能を同時に付与することが可能となる。The unique properties and functions of the compounded furnace carbon black as described above act comprehensively to impart excellent abrasion resistance performance and low heat generation performance exhibiting a high level of impact resilience to the rubber composition at the same time. It becomes possible.
【0018】[0018]
実施例1〜4、比較例1〜3、参考例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500mm)、第2段狭径反応室(直径160mm 、長さ600m
m)、第3段狭径反応室(直径180mm 、長さ600mm)、およ
び引き続く広径反応室(直径400mm)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(15/4
℃)1.073、粘度(エングラー40/20 ℃)2.1
0、トルエン不溶分0.03%、相関係数(BMCI)140
の芳香族炭化水素油を用い、燃料油としては、比重(15/
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。Examples 1 to 4, Comparative Examples 1 to 3, Reference Examples 1 to 3 Combustion chamber (diameter 900 mm, length 1000 mm) having a combustion burner installed in the furnace head in the tangential direction air supply port and in the furnace axial direction,
First-stage narrow-diameter reaction chamber (diameter 250 mm, length 500 mm) equipped with a feedstock oil injection nozzle that is coaxially connected to the combustion chamber and penetrates through the furnace wall, second-stage narrow-diameter reaction chamber (diameter 160 mm, length) 600m
m), the third stage narrow diameter reaction chamber (diameter 180 mm, length 600 mm), and the subsequent wide diameter reaction chamber (diameter 400 mm) were installed. Specific gravity (15/4
℃) 1.073, viscosity (Engla 40/20 ℃) 2.1
0, toluene insoluble content 0.03%, correlation coefficient (BMCI) 140
Using aromatic hydrocarbon oil of, the specific gravity (15 /
4 ° C.) 0.903, viscosity (cst / 50 ° C.) 16.1, carbon residue 5.4%, flash point 96 ° C. hydrocarbon oil was used.
【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。また、表2には参考例1〜3として市販のハード系
カーボンブラック品種の特性を示した。Using the above reactor, the feedstock oil and the fuel oil, the production conditions such as the divided feed amount of the feedstock oil, the amount of fuel oil, the amount of air supply, the amount of oxygen gas supply and the like to each narrow-diameter reaction chamber are changed and the furnace carbon is changed. Manufactured black. The characteristics of the obtained carbon black are shown in Table 1 in correspondence with the production conditions. In addition, Table 2 shows the characteristics of commercially available hard carbon black varieties as Reference Examples 1 to 3.
【0020】[0020]
【表1】 [Table 1]
【0021】[0021]
【表2】 表注:(1) N220〔東海カーボン(株)製、“シース
ト6”〕 (2) N110〔東海カーボン(株)製、“シースト
9”〕 (3) 東海カーボン(株)製、“シースト9H”[Table 2] Table Note: (1) N220 [Tokai Carbon Co., Ltd., "SEAST 6"] (2) N110 [Tokai Carbon Co., Ltd., "SEAST 9"] (3) Tokai Carbon Co., Ltd., "SEAST 9H" ”
【0022】次に、表1および表2の各カーボンブラッ
ク試料を表3に示す配合比により天然ゴムに配合した。Next, the carbon black samples shown in Tables 1 and 2 were blended with natural rubber at the blending ratio shown in Table 3.
【0023】[0023]
【表3】 [Table 3]
【0024】表3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4(実施例)および表5(比
較例、参考例)に示した。なお、ゴム特性の測定は下記
によった。このうち、摩耗量は参考例2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、t
anδ(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。 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:4kgVarious rubber tests were carried out on each rubber composition obtained by vulcanizing the compound of Table 3 at a temperature of 145 ° C. for 40 minutes, and the measurement results are shown in Table 4 (Examples) and Table 5 (Comparative Examples). , Reference example). The rubber properties were measured as follows. Of these, the amount of wear was shown as a relative index when the carbon black of Reference Example 2 was 100. Also, t
An δ (loss coefficient) is an index of exothermicity, and the smaller the measured value, the lower the exothermic degree. Abrasion amount: Lambourn abrasion tester (mechanical slip mechanism)
Was measured under the following conditions. Test piece: thickness 10 mm, outer diameter 44 mm Emery wheel: GC type, grain size # 80, hardness H added carborundum powder: grain size # 80, addition amount about 9 g / mi
n. Relative slip ratio between emery wheel surface and test piece: 24
%, 60% Test piece rotation speed: 535 rpm Test load: 4 kg
【0025】tanδ(損失係数);Visco Elastic Spe
ctrometer(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℃ その他の特性;JIS K6301「加硫ゴム物理試験
法」によった。Tan δ (loss factor); Visco Elastic Spe
The measurement was performed using a ctrometer (manufactured by Iwamoto Seisakusho) under the following conditions. Specimen: thickness 2 mm, length 30 mm, width 5 mm Frequency: 50 Hz Dynamic strain rate: 1.2% Temperature: 60 ° C. Other characteristics: According to JIS K6301 "Vulcanized rubber physical test method".
【0026】[0026]
【表4】 [Table 4]
【0027】[0027]
【表5】 [Table 5]
【0028】表4および表5から、実施例の結果は同水
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、参考例に比べ、発熱性の指標となるtan
δ(損失係数)と耐摩耗性が相対的に同時に改善されて
いることが認められる。また、その他の補強特性も高水
準に維持されていることが判る。From Tables 4 and 5, the results of the examples show tan which is an index of exothermicity as compared with Comparative Examples and Reference Examples which have the same level of N 2 SA but which do not satisfy the selective characteristic requirements of the present invention.
It can be seen that δ (loss factor) and wear resistance are improved at the same time. Also, it can be seen that the other reinforcing properties are maintained at a high level.
【0029】[0029]
【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コロイダル性状
を選択規制することによりトラック、バス等を対象とす
る大型タイヤ用トレッド部材として好適な高い反発弾性
を備える低発熱性と優れた耐摩耗性能を兼備するゴム組
成物を提供することができる。したがって、トラックや
バスに装着して効果的な低燃費化を図ることが可能とな
る。As described above, according to the present invention, high repulsion suitable as a tread member for large tires for trucks, buses, etc. is obtained by selectively controlling the micro colloidal properties of carbon black different from the prior art. It is possible to provide a rubber composition having both elasticity and low heat buildup and excellent abrasion resistance. Therefore, it becomes possible to effectively reduce fuel consumption by mounting it on a truck or a bus.
Claims (1)
g、圧縮DBPが95〜115ml/100g のハード系領域
に属し、かつ下記の関係式 (1)〜(3) による選択的特性
を有するファーネスカーボンブラックを、ゴム成分10
0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。 (1) 5≦N2 SA−IA≦15 (2) 1.13Dstモード径−40.92 ≦ΔDst≦1.13Dstモー
ド径−30.92 (3) Dpモード径≦2.66Dmpモード径−15.516 但し、(1) 式のN2 SAは窒素吸着比表面積、IAは沃
素吸着量を指す。 (2)式のDstモード径はディスクセン
トリフュージ装置(DCF) により測定されるカーボンブラ
ックアグリゲートのストークスモード径、ΔDstは同ス
トークス径分布の半値幅を示す。また (3)式のDpモー
ド径は示差走査熱量計(DSC) により測定されるカーボン
ブラックアグリゲート粒間のポア径分布における最大頻
度のモード径、Dmpモード径は水銀圧入法で得られるカ
ーボンブラックアグリゲート粒間のポア径分布における
最大頻度のモード径を示す。1. A CTAB specific surface area of 100 to 160 m 2 /
g, a compressed carbon DBP belonging to the hard system region of 95 to 115 ml / 100 g and having a selective characteristic according to the following relational expressions (1) to (3), a furnace carbon black was prepared.
A rubber composition containing 35 to 100 parts by weight relative to 0 parts by weight. (1) 5 ≤ N 2 SA-IA ≤ 15 (2) 1.13 Dst mode diameter -40.92 ≤ ΔDst ≤ 1.13 Dst mode diameter -30.92 (3) Dp mode diameter ≤ 2.66 Dmp mode diameter -15.516 However, in the formula (1) N 2 SA is the nitrogen adsorption specific surface area, and IA is the iodine adsorption amount. The Dst mode diameter of the equation (2) is the Stokes mode diameter of the carbon black aggregate measured by the disc centrifuge (DCF), and ΔDst is the half width of the Stokes diameter distribution. The Dp mode diameter of Eq. (3) is the maximum frequency mode diameter in the pore diameter distribution between carbon black aggregate particles measured by a differential scanning calorimeter (DSC), and the Dmp mode diameter is the carbon black obtained by the mercury injection method. The mode frequency with the maximum frequency in the pore size distribution between aggregate grains is shown.
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| JP2007031523A (en) * | 2005-07-25 | 2007-02-08 | Toyo Tire & Rubber Co Ltd | Rubber composition for tire tread and pneumatic radial tire for truck and bus |
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-
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