WO2005092970A1

WO2005092970A1 - タイヤトレッド用ゴム組成物及びこれを用いた空気入りタイヤ

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Publication number: WO2005092970A1
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Authority: WO
Inventors: Masaki Yanagioka
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Filing date: 2005-02-15
Publication date: 2005-10-06
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Abstract

　本発明は、高耐摩耗性と低発熱性とを両立したタイヤトレッド用ゴム組成物に関し、特に、カーボンブラック製造工程において、原料炭化水素が高温燃焼ガス流中に導入されてから急冷媒体が導入されるまでの滞留時間をｔ１（sec）、この空間における平均反応温度をＴ１（°C）、急冷媒体が導入されてから反応ガス流が反応停止帯域に入るまでの滞留時間をｔ２（sec）、この空間における平均反応温度をＴ２（°C）とし、α＝ｔ１×Ｔ１、β＝ｔ２×Ｔ２とすると、　　　２．００≦α≦９．００　・・・　式（１）　　　−２．５×α＋８５．０≦β≦９０．０　・・・　式（２）　を満たすカーボンブラック製造工程によって製造されたカーボンブラックを、ゴム成分１００重量部当たり１０～２５０重量部配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物に関するものである。

Description

タイヤトレッド用ゴム組成物及びこれを用いた空気入りタイヤ技術分野

[0001] 本発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物及びこれを用いた空気入りタイヤに関し、特に、優れた耐摩耗性を有しながら高、反発弾性を有する低発熱性のタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。

背景技術

[0002] カーボンブラックは、厳密に制御された条件下において、ファーネス炉内で発生させた、あるいは、外部で発生されて炉内に導入された高温燃焼ガス中へ原料炭化水素を噴霧させ、この原料炭化水素の熱分解又は不完全燃焼により生産される産業上有用な原材料である。カーボンブラックは、ゴム配合時の組成物に対して機械的性質、特に引張り強さ、耐摩耗性などの特性を飛躍的に向上させることができるという特異な性質を有することから、タイヤをはじめとする各種ゴム製品の充填補強剤として広く用いられている。

[0003] ゴム配合用カーボンブラックは、その物理化学特性、即ち、カーボンブラックを構成する単位粒子径、単位重量当たりの表面積 (比表面積)、粒子のつながり具合 (ストラクチャ一）、表面形状などにより、配合ゴム組成物の性能に大きな影響を与えるので、要求されるゴム性能、使用される環境等によって各種特性の異なるカーボンブラックが選択的に使用されている。

[0004] タイヤの接地面に用いられるゴム組成物では、高速度で回転して道路と接触することによる摩耗に対する耐性 (耐摩耗性）に優れていると同時に、路面との接触で生じるゴム組成物の繰り返し変形によるヒステリシスロス特性を低下させる（低発熱性)ことが重要な要素であるが、これら 2つの特性は二律背反現象であることが知られている

[0005] タイヤトレッド配合用カーボンブラックを用いて耐摩耗性を向上させる手段、例えば、より大きい比表面積、あるいはストラクチャーを有するカーボンブラックを採用した場合、上述したように、耐摩耗性と低発熱性は互いに相反する特性であり、この課題を解決するために種々の特性を有するカーボンブラックが提案されて、る。

[0006] 例えば、カーボンブラックに含まれる炭素以外の構成元素や表面活性に着目し、力一ボングラック表面の水素量と酸素量の和、あるいは比を特定した発明が提案されている（例えば、特開平 4 108837号公報及び特開平 10— 36703号公報参照）。

[0007] 又、カーボンブラックに含有されるピリジン又はトルエンによる溶媒抽出分 (重質タール成分)を低減させることで、ゴム中での分散改良等により配合ゴム組成物の補強性、耐摩耗性を改良する発明が提案されている（例えば、特開平 10-36703号公報及び特開平 9 - 40883号公報参照)。

[0008] 高温ガス流中に導入された原料炭化水素の熱分解、又は不完全燃焼によってカーボンブラックが生成する反応過程は極めて複雑で未だ詳細に解明されて、な、が、一般に、カーボンブラック生成条件が一定であれば、カーボンブラック形成反応を停止させる急冷媒体導入位置から遠ざけること、及び反応停止水量を下げることなどにより、 UV吸光度が 0. 15以下という低芳香族炭化水素含有カーボンブラックを得ることが開示されている (例えば、特開平 8-269360号公報参照)。この発明は、着色用カーボンブラックの製造プロセスに関するものであり、一般に形成されたカーボンブラックを高温雰囲気中に長時間暴露させるのは表面活性を低下させることになるので、ゴム配合組成物としては耐摩耗性あるいは低発熱性などの特性が低下する懸念がある。

発明の開示

[0009] 従来一般に、タイヤの耐摩耗性の向上には、タイヤを構成するゴム組成物に配合されるカーボンブラックの粒子径ゃストラクチャが支配要因として考えられており、カーボンブラックの粒子径を小さくするほど耐摩耗性が向上する力カーボングラックの粒子径が極端に小さいとゴム中で分散不良を起こし、発熱性が増大することが知られている。力かるゴム組成物でタイヤトレッドを作製した場合、耐摩耗性には優れる力低燃費性には劣る。即ち、カーボンブラックの粒子径において、耐摩耗性と低発熱性は二律背反の関係にある。又、ストラクチャーについても、これを増加させるほど耐摩耗性は向上する傾向にある力増加しすぎると力卩ェ性や耐チッビング性が低下し、更に発熱性も増大するなどの問題点がある。更に、カーボンブラック配合部数を増加させることでも耐摩耗性はある程度まで増加するが、高ストラクチャー化の場合と同様の懸念 (加工性低下など）が生じる。

[0010] そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、高耐摩耗性と低発熱性とを両立したタイヤトレッド用ゴム組成物及びこれを用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。

[0011] 本発明者らは、上記目的を達成するため、カーボンブラック製造工程において、原料炭化水素などの滞留時間や平均反応温度に着目して鋭意研究を行った。その結果、各製造工程において、どのような温度でどのくらいの間熱を受けているかを示すこれらの積 (熱履歴の程度を示す指標)を定義し、この値を特定の範囲に設定することにより、耐摩耗性及び低発熱性に優れたカーボンブラックを製造できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

[0012] 本発明の第 1の特徴は、燃焼帯域と反応帯域と反応停止帯域とを同軸上に連接した製造炉を用い、燃焼帯域内で、燃料用炭化水素の燃焼により高温燃焼ガスを生成する工程と、反応帯域内で、高温燃焼ガス流中に原料炭化水素を噴霧導入し、不完全燃焼又は熱分解反応により、原料炭化水素をカーボンブラックに転ィ匕する工程と、反応停止帯域内で、高温燃焼ガス流を急冷媒体により急冷して反応を終結する工程とを含むカーボンブラック製造工程にお、て、原料炭化水素が高温燃焼ガス流中に導入されてから急冷媒体が導入されるまでの滞留時間を tl (sec)、この空間における平均反応温度を Tl (°C)、急冷媒体が導入されてから反応ガス流が反応停止帯域に入るまでの滞留時間を t2 (sec)、この空間における平均反応温度を T2 (°C)とし、 a =tl X Tl、 j8 =t2 X T2とすると、

2. 00≤ α≤9. 00 · · · 式（1)

-2. 5 X a + 85. 0≤ β≤90. 0 · · · 式（2)

を満たすカーボンブラック製造工程によって製造されたカーボンブラックを、ゴム成分 100重量部当たり、 10— 250重量部配合するタイヤトレッド用ゴム組成物であることを要旨とする。

[0013] α値が 2. 00未満の製造条件で得られるカーボンブラックは、トルエン着色透過度力 90%未満、モノクロ口ベンゼン抽出量が 0. 15%を超え、カーボンブラック中に含有される多環芳香族炭化水素成分が多く存在することとなり、この成分はゴムに対して補強効果を示さないために、ゴム組成物に十分な補強性を与えずに耐摩耗性が低下する。又、 α値が 9. 00を超えた製造条件、即ち、カーボンブラック反応工程にぉ、て過度の熱履歴を受けた条件で得られるカーボンブラックは、水素放出率が 0. 260-6. 25 X 10— ⁴ X CTAB (重量⁰ /₀)未満となり、ゴム組成物の耐摩耗性が低下するとともに、発熱性が大きくなるため好ましくない。

[0014] 又、 α値が上記の範囲を満たしていても、 j8値が— 2. 5 X a + 85. 0の関係式値未満の製造条件、即ち、急冷媒体導入後から反応停止帯域までの熱履歴が小さい場合に得られるカーボンブラックは、トルエン着色透過度が 90%未満、モノクロ口ベンゼン抽出量が 0. 15%を超え、逆に、 |8値が 90. 0を超える過剰な熱履歴を受ける製造条件下で得られるカーボンブラックは、水素放出率が 0. 260-6. 25 X 10— ⁴ X CT AB (重量％)未満となり、上記と同様の理由により好ましくない。

[0015] 第 1の特徴に係るタイヤトレッド用ゴム組成物によると、上記のように熱履歴を最適化することにより、ゴム組成物での機械的特性、特に耐摩耗性の低下を回避でき、高 Vヽ耐摩耗性と同時に低発熱性に優れる。

[0016] 又、 α値及び j8値は、

3. 00≤ a≤8. 00 · · · 式（3)

-2. 5 X a + 85. 0≤ β≤86. 0 · · · 式（4)

を満たすことが更に好ま、。

[0017] 又、第 1の特徴に係るタイヤトレッド用ゴム組成物は、反応帯域あるいは反応停止帯域において、ガス体を導入する工程を更に含むカーボンブラック製造工程において製造されたカーボンブラックを配合することが好ましい。ここで、「ガス体」としては、空気、酸素と炭化水素の混合物、これらの燃焼反応による燃焼ガス等が使用可能である。このようにガス体を導入することにより、平均反応温度 Tl、 Τ2を調整することができる。尚、平均反応温度 Τ2を調整するために、急冷媒体導入位置での水量等を適宜調節してもよい。

[0018] 又、第 1の特徴に係るタイヤトレッド用ゴム組成物は、ジブチルフタレート吸油量 (D BP)力 0— 250mlZlOOgであり、圧縮 DBP吸油量（24M4DBP)力 5— 220ml Zgであるカーボンブラックを配合することが必要である。 DBPが 40mlZl00g未満又は 24M4DBPが 35mlZg未満では、タイヤトレッド用ゴム組成物として最低限必要な引っ張り応力を発現できず、又、 DBPが 250mlZlOOg以上又は 24M4DBPが 220mlZg以上では、必要最低限の伸びを確保できな、。

[0019] 又、ジブチルフタレート吸油量（DBP)は 95— 220mlZl00gであり、圧縮 DBP吸油量（24M4DBP)は 90— 200mlZgであるカーボンブラックを配合することが好ましい。

[0020] 又、第 1の特徴に係るタイヤトレッド用ゴム組成物は、セチルトリメチルアンモ -ゥムブロミド吸着比表面積 (CTAB)が 70— 200m²/gであるカーボンブラックを配合することが必要である。 CTABが 70m²/g未満では、タイヤトレッド用ゴム組成物として最低限必要な引っ張り強さを発現することができず、 200m²Zgを超えると、ゴム組成物中での分散性を十分に確保することができず、例えば、ゴム組成物の耐摩耗性等が悪化する。

[0021] 又、第 1の特徴に係るタイヤトレッド用ゴム組成物は、比着色力（TINT) >0. 363

X CTAB+ 71. 792であるカーボンブラックを配合することが好ましい。比着色力（T INT) >0. 363 X CTAB + 71. 792とすると、カーボンブラックのゴム補強性が向上する力らである。この第 1の特徴に係るタイヤトレッド用ゴム組成物によると、特に耐摩耗性を向上させることができる。

[0022] あるいは、第 1の特徴に係るタイヤトレッド用ゴム糸且成物は、比着色力（TINT)く 0.

363 X CTAB + 71. 792、かつ、比着色力（TINT) > 50であるカーボンブラックを配合することが好ましい。比着色力（TINT)く 0. 363 X CTAB+ 71. 792とすると、カーボンブラックのゴム中での分散性が向上し、ゴムの低発熱化に寄与する力もである。 TINTが 50以下の場合は、タイヤとして実用に耐える強力及び耐摩耗性を発現できない。この第 1の特徴に係るタイヤトレッド用ゴム組成物によると、特に低発熱性を向上させることができる。

[0023] 又、第 1の特徴に係るタイヤトレッド用ゴム組成物は、水素放出率 >0. 260-6. 25

X 10— ⁴ X CTAB (重量％)であるカーボンブラックを配合することが好ま、。上記関係式値以下では、タイヤトレッド用ゴム組成物の耐摩耗性が低下するとともに、発熱性が大きくなるために好ましくな、。 [0024] 又、第 1の特徴に係るタイヤトレッド用ゴム組成物は、トルエン着色透過度が 90%以上であり、モノクロ口ベンゼン抽出量が 0. 15%以下であるカーボンブラックを配合することが好ましい。トルエン着色透過度が 90%未満、あるいは、モノクロ口ベンゼン抽出量が 0. 15%を超える場合は、カーボンブラックに含有される重質タール成分が多く存在し、この成分はゴムに対して十分な補強性を与えずに耐摩耗性が低下するため好ましくない。

[0025] 又、第 1の特徴に係るタイヤトレッド用ゴム組成物に配合されるカーボンブラックは、ゴム成分 100重量部当たり、 10— 250重量部配合される必要がある。 10重量部未満では、タイヤトレッド用ゴム組成物として最低限必要な強度を発現することができず、 250重量部を超えると、加工性に問題が生じるば力りでなぐタイヤトレッド用ゴム組成物として最低限必要な伸びを確保することができない。

[0026] 本発明の第 2の特徴は、第 1の特徴に係るタイヤトレッド用ゴム組成物をトレッド部に用いた空気入りタイヤであることを要旨とする。

[0027] 第 2の特徴に係る空気入りタイヤによると、上述したゴム糸且成物をトレッド部に適用することにより、耐摩耗性と低発熱性とを向上させることができる。

[0028] 本発明によれば、高耐摩耗性と低発熱性とを両立したタイヤトレッド用ゴム組成物及びこれを用いた空気入りタイヤを提供することができる。

図面の簡単な説明

[0029] [図 1]本実施形態に係るカーボンブラック製造炉の縦断正面説明図である。

[図 2]図 1の A— A断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0030] 次に、本発明を詳細に説明する。

[0031] (カーボンブラックの製造方法）

本実施形態に係るカーボンブラックは、図 1に示すカーボンブラック製造炉 1を用いて製造する。カーボンブラック焼成炉 1内部は、燃焼帯域と反応帯域と反応停止帯域とを同軸上に連接した構造であり、その全体は耐火物で覆われている。

[0032] カーボンブラック焼成炉 1は、燃焼帯域として、可燃性流体導入室（内径 450mm φ 、長さ 400mm) 2と、炉頭部外周から酸素含有ガス導入管 3によって導入された酸素含有ガスを、整流板 5を用いて整流して可燃性流体導入室 2へ導入する酸素含有ガス導入用円筒（内径 250mm φ、長さ 300mm) 4と、酸素含有ガス導入用円筒の中心軸に設置され、可燃性流体導入室 2へ燃料用炭化水素を導入する燃料油噴霧装置導入管 6とを備える。燃焼帯域内では、燃料用炭化水素の燃焼により高温燃焼ガスを生成する。

[0033] 又、カーボンブラック焼成炉 1は、反応帯域として、円筒の次第に収れんする収れん室（上流端内径 370mm φ、下流端内径 80mm φ、収れん角度 5. 3° ) 7と、収れん室 7の下流側に 4つの別個の平面を形成する原料油噴霧口 8Α— 8Dを含む原料油導入室 9と、原料油導入室 9の下流側に反応室 10とを備える。原料油噴霧口 8Α 一 8Dは、燃焼帯域力ゝらの高温燃焼ガス流中に原料炭化水素を噴霧導入する。原料油噴霧口 8Α— 8Dは、それぞれ図 2に示すように、 90度間隔で、 4つの噴霧口（8Β— 1、 8Β— 2、 8Β— 3、 8Β— 4)を同一平面上に有する。図 2では、原料油噴霧口 8Βについて示した力その他の原料油噴霧口 8A、 8C、 8Dについても同様の構成とする。反応帯域内では、高温燃焼ガス流中に原料炭化水素を噴霧導入し、不完全燃焼又は熱分解反応により、原料炭化水素をカーボンブラックに転化する。

[0034] 又、カーボンブラック焼成炉 1は、反応停止帯域として、反応停止用急冷水圧入噴霧装置 a— yを 25箇所有する反応継続兼冷却室（内径 160mm φ、長さ 7500mm) 1 1を備える。反応停止用急冷水圧入噴霧装置 a— yは、反応帯域からの高温燃焼ガス流に対して、水などの急冷媒体を噴霧する。反応停止帯域内では、高温燃焼ガス流を急冷媒体により急冷して反応を終結する。

[0035] 又、カーボンブラック製造炉 1は、反応帯域あるいは反応停止帯域において、ガス体を導入する装置を更に備えてもよい。ここで、「ガス体」としては、空気、酸素と炭化水素の混合物、これらの燃焼反応による燃焼ガス等が使用可能である。

[0036] 本実施形態に係るカーボンブラック製造工程では、原料炭化水素が高温燃焼ガス流中に導入されてから急冷媒体が導入されるまでの滞留時間を tl (sec)、この空間における平均反応温度を Tl (°C)、急冷媒体が導入されてから反応ガス流が反応停止帯域に入るまでの滞留時間を t2 (sec)、この空間における平均反応温度を T2 (°C) とし、 a =tl XTl、 j8 =t2 XT2とすると、 2. 00≤ α≤9. 00 · · · 式（1)

-2. 5 X a + 85. 0≤ β≤90. 0 · · · 式（2)

である。更に、好ましくは、

3. 00≤ a≤8. 00 · · · 式（3)

-2. 5 X a + 85. 0≤ β≤86. 0 · · · 式（4)

を満たす。

[0037] 又、カーボンブラック製造炉 1は、炉内の温度をモニターするため、任意の数箇所に熱電対を炉内に挿入できる構造を備える。平均反応温度 Tl、 Τ2を算出するために、各工程 (各帯域)で、少なくとも 2箇所、望ましくは 3— 4箇所の温度を測定することが好ましい。

[0038] 又、滞留時間 tl、 t2の算出は、公知の熱力学的計算方法によって導入反応ガス流体の体積を算出し、次式により算出するものとする。

[0039] 滞留時間 tl (sec) =

原料炭化水素導入位置から急冷媒体導入位置までの反応炉内通過容積 (m³) / 反応ガス流体の体積 (mVsec)

· · · 式 (5)

滞留時間 t2 (sec) =

急冷媒体導入位置から反応停止位置までの反応炉内通過容積 (_m ³) /

反応ガス流体の体積 (mVsec)

· · · 式 (6)

[0040] (カーボンブラックの物理ィ匕学特¾

上述したカーボンブラック製造炉及びカーボンブラック製造方法によって製造されたカーボンブラックは、以下のような特性を有する。

[0041] 本実施形態に係るカーボンブラックのジブチルフタレート吸油量 (DBP)は 40— 25

OmlZlOOgであり、圧縮 DBP吸油量（24M4DBP)は 35— 220mlZgである。更に詳しくは、ジブチルフタレート吸油量（DBP)は 95— 220mlZl00gであり、圧縮 DB

P吸油量（24M4DBP)は 90— 200mlZgである。

[0042] 尚、ジブチルフタレート吸油量（DBP)及び圧縮 DBP吸油量（24M4DBP)は、 AS TM D2414— 88 (JIS K6217— 97)に記載の方法により測定され、カーボンブラック lOOg当たりに吸収されるジブチチルフタレート（DBP)の体積 mlで表示される。

[0043] 又、本実施形態に係るカーボンブラックのセチルトリメチルアンモ-ゥムブロミド吸着比表面積（CTAB)力 S70— 200m²Zgである。

[0044] 尚、セチルトリメチルアンモ-ゥムブロミド吸着比表面積（CTAB)は、 ASTM D37

65— 92に記載の方法により測定され、カーボンブラック単位重量当たりの比表面積 m²Zgで表示される。

[0045] 又、本実施形態に係るカーボンブラックの比着色力（TINT)は、 TINT>0. 363 X CTAB+ 71. 792である。ある!/ヽ ίま、 TINT< 0. 363 X CTAB + 71. 792、力つ、 T INT> 50である。

[0046] 尚、比着色力（TINT)は、 ASTM D3265— 88に記載の方法により測定され、所定量のカーボンブラックと亜鉛華.パラフィンオイルを混合したときの標準物質対比の黒色度 (index)で表示される。

[0047] 又、本実施形態に係るカーボンブラックの水素放出率は、水素放出率 >0. 260-6 . 25 X 10 X CTAB (重量⁰ /₀)である。

[0048] 尚、水素放出率は、（1)カーボンブラック試料を 105°Cの恒温乾燥機中で 1時間乾燥し、デシケータ中で室温まで冷却し、（2)スズ製のチューブ状サンプル容器に約 1 Omgを精秤し、圧着'密栓し、（3)水素分析装置 (堀場製作所 EMGA621W)でアルゴン気流下、 2000°Cで 15分間加熱したときの水素ガス発生量を測定し、その質量分率で表示される。

[0049] 又、本実施形態に係るカーボンブラックのトルエン着色透過度は、 90%以上である

[0050] 尚、トルエン着色透過度は、 JIS K6218 : 1997の第 8項 B法に記載の方法により測定され、純粋なトルエンとの百分率で表示される。

[0051] 又、本実施形態に係るカーボンブラックのモノクロ口ベンゼン抽出量が 0. 15%以下である。

[0052] 尚、モノクロ口ベンゼン抽出量は、 JIS K6218 : 1997の第 9項溶媒抽出量に準拠し、溶媒としてモノクロ口ベンゼン、抽出時間として 30時間行い、抽出量を測定したものである。

[0053] (タイヤトレッド用ゴム組成物）

本実施形態に係るタイヤトレッド用ゴム組成物は、ゴム成分と、ゴム成分 100質量部当たり、上述したカーボンブラックを 10— 250重量部と、軟化剤とを含有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の成分を含有してなる。

[0054] ゴム成分としては、スチレンブタジエン共重合体（SBR)、天然ゴム（NR)、ブタジェンゴム（BR)などが挙げられる。

[0055] カーボンブラックは、ゴム組成物における補強性充填材として使用され、上述した特性を有するカーボンブラックが用いられる。又、本実施形態に係るカーボンブラックとしては、例えば、 FEF、 SRF、 HAF、 ISAF、 ISAF— LS、 SAF— LS等が挙げられる。

[0056] 軟化剤としては、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択することができるが、ァロマティックオイル、低温軟化剤、熱可塑性榭脂などが用いられる。軟化剤は、 1種単独の物質で構成されて、てもよ、し、 2種以上が併用されて構成されて、てもよ、。後者の場合には、ゴム組成物の硬さの温度依存性を広範囲化することができる点で好ましい。

[0057] ゴム組成物に含まれるその他の成分としては、本発明の目的を害しない範囲内で適宜選択し、使用することができ、例えば、無機充填材、軟化剤、硫黄等の加硫剤、ジベンゾチアジルジスルフイド、 N—シクロへキシルー 2—べンゾチアジルースルフェンァミド、 N—ォキシジエチレン一べンゾチアジルースルフェンアミド等の加硫促進剤、加硫助剤、 N— (1,3—ジメチルブチル) N' フエ-ルー p フエ-レンジァミン等の老化防止剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、オゾン劣化防止剤、着色剤、帯電防止剤、滑剤、酸ィ匕防止剤、軟化剤、カップリング剤、発泡剤、発泡助剤等の添加剤などの他、通常ゴム業界で用いる各種配合剤などが挙げられる。これらは、市販品を好適に使用することができる。

[0058] (ゴム組成物の製造）

本実施形態に係るゴム組成物は、ゴム成分と、カーボンブラックと、軟化剤と、必要に応じて適宜選択したその他の成分とを、混練り、熱入れ、押出、加硫等することにより製造することがでさる。

[0059] 混練りの条件としては、特に制限はなぐ混練り装置への投入体積、ローターの回転速度、ラム圧等、混練り温度、混練り時間、混練り装置の種類等の諸条件について目的に応じて適宜選択することができる。混練り装置としては、例えば、通常ゴム組成物の混練りに用いるバンバリ一ミキサー、インターミックス、ニーダー、等が挙げられる

[0060] 熱入れの条件としては、特に制限はなぐ熱入れ温度、熱入れ時間、熱入れ装置等の諸条件について目的に応じて適宜選択することができる。熱入れ装置としては、例えば、通常ゴム組成物の熱入れに用いるロール機等が挙げられる。

[0061] 押出の条件としては、特に制限はなぐ押出時間、押出速度、押出装置、押出温度等の諸条件について目的に応じて適宜選択することができる。押出装置としては、例えば、通常タイヤ用ゴム組成物の押出に用いる押出機等が挙げられる。押出温度は、適宜決定することができる。

[0062] 押出の際、ゴム組成物の流動性をコントロールする目的で、ァロマ系オイル、ナフテン系オイル、パラフィン系オイル、エステル系オイル等の可塑剤、液状ポリイソプレンゴム、液状ポリブタジエンゴム等の液状ポリマーなどの加工性改良剤をゴム組成物に適宜添加することができる。この場合、ゴム組成物の加硫前の粘度を低下させ、その流動性を高めることができ、極めて良好に押出を行うことができる。

[0063] 加硫を行う装置、方式、条件等については、特に制限はなぐ目的に応じて適宜選択することができる。加硫を行う装置としては、例えば、通常タイヤ用ゴム組成物の加硫に用いる金型による成形加硫機などが挙げられる。加硫の条件として、その温度は、通常 100— 190°C程度である。

[0064] (空気入りタイヤ）

本実施形態に係る空気入りタイヤは、上述のタイヤトレッド用ゴム組成物をトレッド部に用いることにより、耐摩耗性及び低発熱性を向上させることができる。尚、本実施形態に係る空気入りタイヤは、従来より公知の構造で、特に限定はなぐ通常の方法で製造できる。又、本実施形態に係る空気入りタイヤに充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることがでさる。

[0065] 空気入りタイヤの一例としては、 1対のビード部、当該ビード部にトロイド状をなして連なるカーカス、当該カーカスのクラウン部をたが締めするベルト及びトレッドを有してなる空気入りタイヤなどが好適に挙げられる。本実施形態に係る空気入りタイヤは、ラジアル構造を有していてもよいし、バイアス構造を有していてもよい。

[0066] トレッドの構造としては、特に制限はなぐ 1層構造であってもよいし、多層構造であつてもよく、直接路面に接地する上層のキャップ部と、このキャップ部の空気入りタイャの内側に隣接して配置される下層のベース部とから構成される、いわゆるキャップ' ベース構造を有していてもよい。本実施形態においては、少なくともキャップ部が本実施形態に係るゴム組成物で形成されてヽるのが好まヽ。本実施形態に係る空気入りタイヤは、その製造方法につき特に制限はないが、例えば、以下のようにして製造することができる。即ち、まず、本実施形態に係るゴム組成物を調製し、このゴム組成物を、生空気入りタイヤケースのクラウン部に予め貼り付けられた未加硫のベース部の上に貼り付ける。そして、所定のモールドで所定温度、所定圧力の下で加硫成形すること〖こより製造することができる。

[0067] [実施例]

以下に実施例を挙げて、本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではな、。

[0068] <カーボンブラックの製造 >

図 1及び図 2において説明したカーボンブラック製造炉を用、て、実施例 1一 10、比較例 1一 7のカーボンブラックを製造した。カーボンブラック製造炉において、燃料には比重 0. 8622 (15°CZ4°C)の A重油を用い、原料油としては表 1に示した性状の重質油を使用した。

[0069] 表 1 比重（J I S K2 2 4 9) (1 5/4°C) 1.1319 動粘度（J I S K 2 2 8 3 ) (mm2/ s a t 5 0V) 26.7 水分（ J I S K2 2 7 5) (%) 0.5 残留炭素（J I S K2 2 1 0) (%) 11.6 硫黄分（ J I S K2 2 1 3) (%) 0.4 炭素含有量（％) 90.1 水素含有量（％) 5.4

BMC I *ι 160

I . B. P. ¾ 188

1 0 %留分点 234 蒸留特性 (V)

3 0 %留分点 291

5 0 %留分点 360

*1 B M C I ： Bureau of Mines Correlation Index (米国鉱山局指数) *2 I . B. P. ： Initial Boiling Point (初留点）

[0070] 又、カーボンブラック製造炉の操作条件は、表 2及び表 3に示すとおりである, [0071] 表 2

*施例 1 実施例 2 実施例 3 実施例 4 実施例 5 実施例 6 実施例 7 実施例 8 実施例 9 実施例 10 導入量

295 280 290 255 289 322 275 270 345 350 原料油 (kg hr)

導入条件予熱温度

195 180 195 193 187 185 190 195 178 175 CC)

導入

総空気量 1390 1382 1380 1400 1400 1410 1415 1250 1200 (kg br)

空気予熱温度

605 600 602 602 608 605 608 610 590 585 導入条件）

68 68 68 70 71 71 72 72 59 56 滞留時問 t 1 (sec.) 0.0045 0.0022 0.0045 0.0046 0.0051 0.0052 0.0042 0.0040 0.0062 0.0066 滞留時間 t 2 (sec.) 0.058 0.059 0.064 0.067 0.063 0.061 0.057 0.058 0.065 (].071 平均反応温度 T 1 CC) 1535 1529 1535 1527 1479 1449 1592 1602 1 351 1312 平均反応温度 Τ 2 ( ） 1375 1350 1336 1172 1203 1250 1365 1350 1200 1210 反応率 σ (sec. · V) 6.91 3.36 6.91 7.02 7.54 7.53 G.G9 6.41 8.38 8.66 反応率 (sec. · 79.8 79.7 85.8 78.5 75.8 76.3 77.8 78.3 78.0 85.9

表 3

表 2及び表 3は、実施例 1一 10及び比較例 1一 7における、前述したカーボンブラック製造炉の導入総空気量、原料油導入量、及び温度、燃料導入量、又、原料炭化水素導入位置力急冷媒体導入位置までの滞留時間、その空間内の平均反応温度、更に急冷媒体が導入されて力反応停止域までの滞留時間、その空間内の平均反応温度などの条件を調整して製造した条件を示したものである。

[0074] <ゴム組成物の調整 >

表 4に示す配合割合で、表 2及び表 3に示す操作条件によって製造されたカーボンブラックを、パンバリーミキサーを用いて混練りしてゴム組成物を調整した。このゴム配合物を 145°Cの温度の下、加圧型加硫装置で 30分間加硫した。

[0075] 表 4

[0076] * 3 RSS # 3

* 4 ジヱイ ·エス ·アール (株）製、シス型 BRO 1

* 5 大内新興化学工業 (株)製、ノクラック 6C、 N—（1,3-ジメチルブチル)一 N'—フェニルー p—フエ二レンジァミン

* 6 大内新興化学工業（株）製、 N— tーブチルー 2—べンゾチアゾールスルフェンァミド、

* 7 住友化学工業 (株)製、ジフエニルダァニジン

[0077] <測定及び試験 >

(1)カーボンブラック物理ィ匕学特性

DBP吸油量、 24M4DBP吸油量、 CTAB表面積、 TINT、水素放出率、トルエン着色透過度、モノクロ口ベンゼン抽出量については、実施形態中に記した方法により、測定を行った。

[0078] (2)耐摩耗性評価

該当するカーボングラックを配合したゴム糸且成物をトレッド部にもつトラック用タイヤを作り、車両に装着した。 2万キロ走行した時点での溝の減量を測定し、比較例 1の結果を 100とし、指数表示した。具体的には、ランボーン摩耗試験機を用い、摩耗損失量を測定し、次式より耐摩耗性指数を算出した。

[0079] 耐摩耗指数 =

比較基準となるゴム試験片の摩耗損失量 Z各ゴム試験片の摩耗損失量 X 100 この値が大きいほど耐摩耗性に優れることを示す。

[0080] (3)低発熱性評価

鋼鉄ドラム上で一定荷重下一定時間回転させ、タイヤトレッド部の温度を測定した。比較例 1の結果を 100とし、指数表示した。この値が大きいほど低発熱性に優れることを示す。

[0081] 表 5

実施例 1 実施例 2 実施例 3 実施例 4 実施例 5 実施例 6 実施例 Ί 実施例 8 実施例 9 実施例 10

D B P吸油量

157 160 162 175 173 170 170 175 72 120 (miyiOOg)

24M4DBP吸油量

114 114 117 116 122 120 123 125 68 95 (mUlOOg)

CTAB表面積

128 129 140 131 111 104 145 152 75 65 (m^/g)

T I N T 128 129 129 120 108 105 135 138 102 98

C B 0.363*(CTAB)

118 119 123 119 112 110 124 127 99 95 物理化学特性 +71.792

水素放出率（％) 0.23 0.23 0.23 0.23 0.21 0.24 0.23 0.20 0.26 0.27

0.260 6.25* 10 "

0.18 0.18 0.17 0.18 0.19 0.20 0.17 0.17 0.22 0.22 *(CTAB)

トルエン

97.3 97.8 98.5 98.0 97.3 93.5 98.5 98.7 92.0 91.0 着色透過度（％)

モノクロ口ペンゼ

0.033 0.032 0.024 0.032 0.024 0.043 0.032 0.030 0.047 0.051 ン抽出量（％)

C B重量部 (/ゴム成分 1 0 0重量部） 50 50 50 50 50 50 50 50 50 50 未加硫ムーニー粘度

98 99 99 101 94 93 108 110 60 55 ゴム特性 (指数）

耐摩耗性（指数） 112 113 115 120 108 108 120 124 75 45 加硫ゴム特性

低発熱性（指数） 102 102 102 100 108 112 99 98 Π6 120

[0082] 表 6

[0083] <結果 >

表 2、表 3、表 5及び表 6に示したカーボングラック製造条件、物理化学特性から本発明ゴム組成物の効果を説明する。 [0084] 実施例 1一 10は、比較例 1一 7と比較して、高い耐摩耗性と低発熱性を両立していることが分かる。尚、実施例 1一 10のカーボンブラックは、

3. 00≤ a≤8. 00 · · · 式（3)

-2. 5 X a + 85. 0≤ β≤86. 0 · · · 式（4)

を満たしており、比較例 1一 7のカーボンブラックは、上記式（3)あるいは (4)を満たしていない。よって、上記式（3)及び式 (4)を満たすことにより、高い耐摩耗性と低発熱性を両立するタイヤトレッド用ゴム組成物が得られることが分力つた。

[0085] 又、実施例 1一 4及び実施例 7、 8は、その他の実施例と比較して、特に耐摩耗性に優れている。よって、ジブチルフタレート吸油量（DBP)力 5— 220mlZl00gであり、圧縮 DBP吸油量（24M4DBP)力 0— 200mlZgであり、セチルトリメチルアンモユウムブロミド吸着比表面積 (CTAB)が 70— 200m²Zgであり、比着色力（TINT) が TINT>0. 363 X CTAB + 71. 792である物理化学特性を有する場合、耐摩耗性に特ィ匕した配合物性が得られることが分力つた。

[0086] 又、実施例 5及び 6は、その他の実施例と比較して、特に低発熱性に優れて!/、る。

よって、ジブチルフタレート吸油量（DBP)力 5— 220mlZl00gであり、圧縮 DBP 吸油量（24M4DBP)力 0— 200mlZgであり、セチルトリメチルアンモ -ゥムブロミド吸着比表面積（CTAB)が 70— 200m²Zgであり、比着色力（TINT)が TINTく 0 . 363 X CTAB + 71. 792、かつ、 TINT> 50である物理化学特性を有する場合、低発熱性に特ィ匕した配合物性が得られることが分力ゝつた。

[0087] このように、物理化学特性を適切に制御することで、高耐摩耗特化型ゴム組成物と低発熱性特化型ゴム組成物を作成することができる。

[0088] 更に、実施例 9及び 10は、高耐摩耗性と低発熱性を両立することができな力つた。

よって、カーボンブラック製造条件が式（1)一（4)を満たすことに加え、カーボンブラックの物理化学特性 (DBP、 24M4DBP)が一定の範囲にあること力高耐摩耗性及び低発熱性の両立に必要であることが分力つた。

[0089] 一方、本発明で規定する製造条件と物理化学特性を満たさなかった比較例のカーボンブラック配合物は高、耐摩耗性と低発熱性の両立ができな、ことが分力つた。

Claims

請求の範囲

[1] 燃焼帯域と反応帯域と反応停止帯域とを同軸上に連接した製造炉を用い、前記燃焼帯域内で、燃料用炭化水素の燃焼により高温燃焼ガスを生成する工程と、前記反応帯域内で、前記高温燃焼ガス流中に原料炭化水素を噴霧導入し、不完全燃焼又は熱分解反応により、前記原料炭化水素をカーボンブラックに転ィ匕する工程と、前記反応停止帯域内で、前記高温燃焼ガス流を急冷媒体により急冷して反応を終結する工程とを含むカーボンブラック製造工程にお、て、

前記原料炭化水素が前記高温燃焼ガス流中に導入されて力前記急冷媒体が導入されるまでの滞留時間を tl (sec)、この空間における平均反応温度を Tl (°C)、前記急冷媒体が導入されてから反応ガス流が前記反応停止帯域に入るまでの滞留時間を t2 (sec)、この空間における平均反応温度を T2 (°C)とし、 a =tl X Tl、 β =t2 X T2とすると、

2. 00≤ α≤9. 00 · · · 式（1)

-2. 5 Χ a + 85. 0≤ β≤90. 0 · · · 式（2)

を満たすカーボンブラック製造工程によって製造されたカーボンブラックを、ゴム成分 100重量部当たり、 10— 250重量部配合することを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。

[2] 前記 α及び前記 j8は、

3. 00≤ a≤8. 00 · · · 式（3)

-2. 5 X a + 85. 0≤ β≤86. 0 · · · 式（4)

を満たすカーボンブラック製造工程によって製造されたカーボンブラックを配合することを特徴とする請求項 1に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。

[3] 前記反応帯域あるいは前記反応停止帯域において、ガス体を導入する工程を更に含む前記カーボンブラック製造工程において製造されたカーボンブラックを配合することを特徴とする請求項 1又は 2に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。

[4] ジブチルフタレート吸油量（DBP)力 0— 250mlZl00gであり、圧縮 DBP吸油量

(24M4DBP)力 35— 220mlZgであり、セチルトリメチルアンモ-ゥムブロミド吸着比表面積 (CTAB)が 70— 200m²/gであるカーボンブラックを配合することを特徴とする請求項 1一 3のいずれ力 1項に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。

[5] 前記ジブチルフタレート吸油量（DBP)が 95— 220mlZl00gであり、前記圧縮 D

BP吸油量（24M4DBP)が 90— 200mlZgであるカーボンブラックを配合することを特徴とする請求項 4に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。

[6] 比着色力（TINT) >0. 363 X CTAB + 71. 792であるカーボンブラックを配合することを特徴とする請求項 4又は 5に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。

[7] 比着色力（TINT)く 0. 363 X CTAB + 71. 792、かつ、比着色力（TINT) > 50 であるカーボンブラックを配合することを特徴とする請求項 4又は 5に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。

[8] 水素放出率 >0. 260-6. 25 X 10— ⁴ X CTAB (重量％)であるカーボンブラックを配合することを特徴とする請求項 1一 7のいずれか 1項に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。

[9] トルエン着色透過度が 90%以上であるカーボンブラックを配合することを特徴とする請求項 1一 8のいずれ力 1項に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。

[10] モノクロ口ベンゼン抽出量が 0. 15%以下であるカーボンブラックを配合することを特徴とする請求項 1一 8のいずれ力 1項に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。

[11] 請求項 1一 10のいずれか 1項に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物をトレッド部に用いた空気入りタイヤ。