ゴム組成物および空気入りタイヤ
【課題】低発熱性を維持しつつ、耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性がバランス良く改良されたベルトエッジフィラーおよび／またはベルトエッジテープ用ゴム組成物および空気入りタイヤを提供すること。
【解決手段】少なくともゴム成分および無機充填材を含有し、ベルトエッジフィラーおよびベルトエッジテープの少なくとも１箇所の原料となるゴム組成物であって、無機充填材は、その安息角が４０度以上、モース硬度が２．０以下、ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）が１０ｍ２／ｇ以上、かつジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収量（ｍｌ／１００ｇ）とＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）との比（ＤＢＰ）／（ＢＥＴ５）が２．０以上であり、ゴム成分１００質量部に対する無機充填材の含有量が、３〜３０質量部であることを特徴とするゴム組成物。
【解決手段】少なくともゴム成分および無機充填材を含有し、ベルトエッジフィラーおよびベルトエッジテープの少なくとも１箇所の原料となるゴム組成物であって、無機充填材は、その安息角が４０度以上、モース硬度が２．０以下、ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）が１０ｍ２／ｇ以上、かつジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収量（ｍｌ／１００ｇ）とＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）との比（ＤＢＰ）／（ＢＥＴ５）が２．０以上であり、ゴム成分１００質量部に対する無機充填材の含有量が、３〜３０質量部であることを特徴とするゴム組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくともゴム成分および無機充填材を含有し、ベルトエッジフィラーおよびベルトエッジテープの少なくとも１箇所の原料となるゴム組成物および空気入りタイヤであって、低発熱性を維持しつつ、耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性がバランス良く改良されたベルトエッジフィラーおよび／またはベルトエッジテープ用ゴム組成物および空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
図２に示す重荷重用空気入りタイヤにおいては、タイヤ径方向外側から順にベルトプライ１０６ａ、ベルトプライ１０６ｂ、ベルトプライ１０６ｃ、ベルトプライ１０６ｄからなる４枚のベルトプライでベルト１０６が構成されている。タイヤ径方向最外側のベルトプライ１０６ａは、トレッドに作用した外傷がタイヤ内部に及ぶことを防止する役割があり、タイヤ径方向最内側のベルトプライ１０６ｄは、タイヤ走行時にカーカスプライ１０５の形状を保持する役割がある。また、ベルトプライ１０６ｂおよびベルトプライ１０６ｃは、タイヤ周方向に対して例えば２０〜３０°の角度で傾斜して延びる補強コードを有し、ベルトプライ１０６ｂおよびベルトプライ１０６ｃ間で補強コードが互いに逆向きに交差するように配設され、たが効果によってカーカスプライ１０５を補強している。
【０００３】
ここで、ベルト１０６を構成する各ベルトプライ間、とりわけ補強コードが互いに逆向きに交差するベルトプライ１０６ｂ−１０６ｃ間では、ベルト端部（エッジ部）に大きなせん断力が作用するため、これらのベルトプライ間には、せん断歪を軽減するためのベルトエッジフィラー１１２が配設される。また、必要に応じて、各ベルトプライのベルトエッジ部は、各ベルトプライ間のセパレーションを防止するためにベルトエッジテープで覆われる。ベルトエッジフィラーおよびベルトエッジテープには、タイヤ走行時に繰り返し負荷が作用するため、高剛性および耐破壊特性を維持しつつ、低発熱性および接着性を改良することが要求される。
【０００４】
加硫ゴムの低発熱性を向上する方法として、例えば加硫ゴムの原料となるゴム組成物中のカーボンブラックの含有量を減量する方法が挙げられる。しかしながら、かかる方法では、剛性および耐破壊特性の低下を招くため、タイヤに適用した場合に耐久性の悪化に繋がる恐れがある。また、粒子径の大きなカーボンブラックをゴム組成物中に配合する方法でも、加硫ゴムの低発熱性を向上することは可能であるが、かかる方法でも耐破壊特性の低下を招き、タイヤに適用した場合に耐久性の悪化に繋がる恐れがある。
【０００５】
また、ゴムとスチールコードなどの補強コードとの接着性を向上するために、メチレン受容体・メチレン供与体などの接着樹脂を多量に配合した場合にも、加硫ゴムの低発熱性が悪化することから、タイヤに適用した場合に耐久性の悪化に繋がる恐れがある。
【０００６】
したがって、タイヤのベルトエッジフィラーおよびベルトエッジテープにおいて、低発熱性を維持しつつ、耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性を向上することは、未だ困難であるのが実情であった。
【０００７】
下記特許文献１では、タイヤのインナーライナー用ゴム組成物の加硫ゴムにおいて、良好な気密性を維持しつつ、引裂強度および耐疲労性を向上することを目的として、該ゴム組成物中に、所定のカーボンブラックと共に、扁平度合いの高いタルクを配合する手法が記載されている。しかしながら、かかる手法では、気密性は向上するが、耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性の向上が不十分であり、この点でさらなる改良の余地があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００８−５２８７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低発熱性を維持しつつ、耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性がバランス良く改良されたベルトエッジフィラーおよび／またはベルトエッジテープ用ゴム組成物および空気入りタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。即ち、本発明に係るゴム組成物は、少なくともゴム成分および無機充填材を含有し、ベルトエッジフィラーおよびベルトエッジテープの少なくとも１箇所の原料となるゴム組成物であって、前記無機充填材は、その安息角が４０度以上、モース硬度が２．０以下、ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）が１０ｍ２／ｇ以上、かつジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収量（ｍｌ／１００ｇ）とＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）との比（ＤＢＰ）／（ＢＥＴ５）が２．０以上であり、前記ゴム成分１００質量部に対する前記無機充填材の含有量が、３〜３０質量部であることを特徴とする。
【００１１】
上記ゴム組成物によれば、特定の扁平度合い（安息角）、特定の比表面積（ＢＥＴ５）、特定のストラクチャーの発達度合い（（ＤＢＰ）／（ＢＥＴ５））、および特定のモース硬度を有する無機充填材を３〜３０質量部含有するため、その加硫ゴムのゴム物性が良好に維持されつつ、耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性がバランス良く向上し、かつ低発熱性が向上する。
【００１２】
上記ゴム組成物において、前記無機充填材がタルクであることが好ましい。かかる構成によれば、加硫ゴムの耐破壊特性、耐疲労特性、耐カット性、および低発熱性がよりバランス良く向上する。また、タルクは天然鉱物であり、かつ低コストであることから、環境面およびコスト面の両方から好ましい。
【００１３】
上記ゴム組成物において、さらに、カーボンブラックおよびシリカの少なくとも１種からなる補強用充填材を含有し、前記無機充填材の含有量が前記補強用充填材の含有量よりも少ないことが好ましい。特定の扁平度合い、特定のＤＢＰ吸収量、特定の比表面積、および特定のモース硬度を有する無機充填材と共に、カーボンブラックおよびシリカの少なくとも１種からなる補強用充填材をゴム組成物中に含有する場合、無機充填材の影響により、補強用充填材単独で含有する場合に比べて、ゴム組成物中での補強用充填材の分散性が向上する。このため、加硫ゴムの耐破壊特性、耐疲労特性、耐カット性、および低発熱性が特にバランス良く向上する。無機充填材と併用した場合に、補強用充填材の分散性が向上する原因については明らかではないが、無機充填材および補強用充填材をゴム成分と共に混練する際、無機充填材がゴム成分のポリマー中で滑るため、ポリマー内での補強用充填材の分散を補助する機能を果たすことが考えられる。ゴム組成物の加工性を維持しつつ、加硫ゴムの耐破壊特性、耐疲労特性、耐カット性、および低発熱性をバランス良く向上するためには、前記補強用充填材の含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して４０〜８０質量部であることが好ましい。
【００１４】
上記ゴム組成物において、前記ゴム成分１００質量部に対して、有機酸金属塩を金属分換算で０．０３〜０．４０質量部、硫黄を硫黄分換算で３〜１０質量部含有することが好ましい。また、前記ゴム成分１００質量部に対して、レゾルシン誘導体を０．５〜２．５質量部、かつメラミン樹脂を前記レゾルシン誘導体の含有量の０．５〜２倍の範囲内で含有することが好ましい。
【００１５】
本発明に係る空気入りタイヤは、前記いずれかに記載のゴム組成物をベルトエッジフィラーおよびベルトエッジテープの少なくとも１箇所に用いたものである。かかる空気入りタイヤでは、ゴム物性、耐破壊特性、耐疲労特性、耐カット性、および低発熱性がバランス良く向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】無機充填材の安息角および高さ（Ｈ）を測定する器具および方法について示す側面図
【図２】本発明に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係るゴム組成物は、少なくともゴム成分および無機充填材を含有する。本発明においては、ゴム成分としてジエン系ゴムを含有することが好ましい。
【００１８】
ジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを含有するブタジエンゴム（ＳＰＢ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）などが挙げられ、これらはそれぞれ単独で、または２種以上のブレンドとして用いることができる。これら例示したジエン系ゴムとしては、必要に応じて、末端を変性したもの（例えば、末端変性ＢＲや、末端変性ＳＢＲなど）、あるいは所望の特性を付与すべく改質したもの（例えば、改質ＮＲ）も使用可能である。なお、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）については、コバルト（Ｃｏ）触媒、ネオジム（Ｎｄ）触媒、ニッケル（Ｎｉ）触媒、チタン（Ｔｉ）触媒、リチウム（Ｌｉ）触媒を用いて合成したものに加えて、ＷＯ２００７−１２９６７０に記載のメタロセン錯体を含む重合触媒組成物を用いて合成したものも使用可能である。
【００１９】
本発明に係るゴム組成物は、ゴム成分に加えて、安息角が４０度以上、モース硬度が２．０以下、ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）が１０ｍ２／ｇ以上、かつジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収量（ｍｌ／１００ｇ）とＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）との比（ＤＢＰ）／（ＢＥＴ５）が２．０以上である無機充填材を含有する。無機充填材の安息角が４０度未満であると、扁平率が高すぎる、あるいは粒子径が大きすぎるため、加硫ゴムの耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性が低下する。また、無機充填材のモース硬度が２を超えると、ゴム中での分散性の低下や応力集中の原因となり、耐破壊特性、耐疲労特性、耐カット性、および低発熱性が悪化する。さらに、（ＤＢＰ）／（ＢＥＴ５）が２未満であると、十分な補強効果が得られず、弾性率が低下する。加硫ゴムの耐破壊特性、耐疲労特性、耐カット性、および低発熱性をバランス良く向上するためには、安息角を４２度以上、モース硬度を１以下、ＢＥＴ５を１０ｍ２／ｇ以上、および／または（ＤＢＰ）／（ＢＥＴ５）を３．０以上とすることが好ましい。なお、安息角の上限については５０度以下、ＢＥＴ５の上限については３０ｍ２／ｇ以下、および／または（ＤＢＰ）／（ＢＥＴ５）の上限については１０以下が例示される。
【００２０】
無機充填材の安息角は、以下の方法により測定可能である。
【００２１】
（無機充填材の安息角および高さ（Ｈ）を測定する器具および方法）
図１に示すように、１０ｇの粉末試料１、強化ガラス製の漏斗２（口径４５ｍｍ、脚内径５ｍｍ、全長９０ｍｍ、脚長さ４５ｍｍ）、漏斗２を支持して固定する漏斗架台３、及び、漏斗２の脚の下端の排出口２１を塞（ふさ）ぐためのゴム栓を用いる。漏斗架台３の高さ調整により、水平台板４から、漏斗２の排出口２１までの高さが４ｃｍとなるようにする。漏斗２の排出口２１をゴム栓で塞いだ状態で１０ｇの粉末試料をガラス製漏斗中に注いだ後、静かにゴム栓を抜く。粉末試料１が水平台板４上に、ほぼ正確な円錐形状の山をなしたことを確認した上で、この円錐形状の山の高さ（Ｈ）及び径（Ｄ）を測定する。また、この測定に基づき、下記式（１）：
ｔａｎ（安息角）＝Ｈ／（Ｄ／２） （１）
から「安息角」（度）を求める。
【００２２】
本発明において使用する無機充填材は、前記の方法により測定した安息角が小さいほど、扁平度合いが高い（高扁平）。高扁平である無機充填材をゴム組成物中に配合した場合、特に耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性が悪化する。同様に、前記の方法により測定した高さ（Ｈ）が低いほど、無機充填材の扁平度合いが高くなる（高扁平となる）。このため、前記の方法により測定した高さ（Ｈ）が３０ｍｍ以上となる、低扁平の無機充填材をゴム組成物中に配合した場合、特に加硫ゴムの耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性が向上するため好ましい。
【００２３】
本発明に係るゴム組成物中の無機充填材の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、３〜３０質量部に設定する。無機充填材の含有量をかかる範囲内に設定することにより、加硫ゴムの弾性率、耐引裂強度、耐疲労性および低発熱性をバランス良く向上することができる。加硫ゴムの前記物性をよりバランス良く向上するためには、ゴム成分１００質量部に対する無機充填材の含有量を３〜１５質量部とすることが好ましい。
【００２４】
無機充填材としては、例えばタルクが挙げられる。無機充填材としてタルクを使用した場合、加硫ゴムの耐破壊特性、耐引裂強度および低発熱性がバランス良く向上する。
【００２５】
タルクは、天然滑石という鉱石を微粉砕して得られる無機粉末であって、含水珪酸マグネシウム［Ｍｇ３Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）２］を主成分とする。本発明においては、市販品のタルクも好適に使用可能であり、例えば日本ミストロン社製の「ＭＩＳＴＲＯＮ ＶＡＰＯＲ ＲＥ」（安息角４４度、モース硬度１、（ＢＥＴ５）１３．４ｍ２／ｇ、（ＤＢＰ）／（ＢＥＴ５）３．７）、日本タルク社製の「Ｐ−６」（安息角４４度、モース硬度１、（ＢＥＴ５）１０．５ｍ２／ｇ、（ＤＢＰ）／（ＢＥＴ５）４．３）などを好適に使用できる。
【００２６】
補強用充填材として、本発明においてはカーボンブラックおよびシリカの少なくとも１種を使用する。カーボンブラックとしては、例えばＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦなど、通常のゴム工業で使用されるカーボンブラックの他、アセチレンブラックやケッチェンブラックなどの導電性カーボンブラックを使用することができる。シリカとしては、例えば、湿式シリカ、乾式シリカ、コロイダルシリカ、沈降シリカなどが挙げられ、特に含水珪酸を主成分とする湿式シリカを用いることが好ましい。ゴム組成物の加工性を維持しつつ、加硫ゴムの耐破壊特性、耐引裂強度および低発熱性をバランス良く向上するためには、無機充填材の含有量が補強用充填材の含有量よりも少ないことが好ましく、さらには補強用充填材の含有量が、ゴム成分１００質量部に対して４０〜８０質量部であることがより好ましく、４５〜７０質量部であることが特に好ましい。
【００２７】
本発明に係るゴム組成物では、ベルトとの接着性を向上するために、ゴム組成物中に有機酸金属塩を配合することが好ましい。有機酸金属塩としては、ナフテン酸コバルト、ステアリン酸コバルト、ホウ酸コバルト、オレイン酸コバルト、マレイン酸コバルト、ホウ酸三ネオデカン酸コバルトなどが挙げられる。
【００２８】
上記有機酸金属塩の配合量は、ゴム成分１００質量部に対して、金属分換算で０．０３〜０．４質量部であることが好ましく、０．０５〜０．２質量部であることがより好ましい。金属分換算で、有機酸金属塩の配合量が０．０３質量部未満であると、ベルトとの初期接着性が不十分となる場合があり、また０．４質量部を超えてもそれ以上の接着向上の効果は得難く、コストが高くなる。
【００２９】
また、本発明に係るゴム組成物では、ベルトとの接着性を向上するために、メチレン受容体とメチレン供与体とを配合しても良い。メチレン受容体の水酸基とメチレン供与体のメチレン基とが硬化反応することで、ベルトとの接着性を高めることができる。
【００３０】
メチレン受容体としては、フェノール類化合物、またはフェノール類化合物をホルムアルデヒドで縮合したフェノール系樹脂が用いられる。かかるフェノール類化合物としては、フェノール、レゾルシンまたはこれらのアルキル誘導体が含まれる。アルキル誘導体には、クレゾール、キシレノールなどのメチル基誘導体、ノニルフェノール、オクチルフェノールなどの長鎖アルキル基による誘導体が含まれる。フェノール類化合物は、アセチル基などのアシル基を置換基に含むものであってもよい。
【００３１】
また、フェノール類化合物をホルムアルデヒドで縮合したフェノール系樹脂には、レゾルシン−ホルムアルデヒド樹脂、フェノール樹脂（フェノール−ホルムアルデヒド樹脂）、クレゾール樹脂（クレゾール−ホルムアルデヒド樹脂）など、さらには複数のフェノール類化合物からなるホルムアルデヒド樹脂などが含まれる。これらは、未硬化の樹脂であって、液状または熱流動性を有するものが用いられる。
【００３２】
これらの中でも、ゴム成分や他の成分との相溶性、硬化後の樹脂の緻密さ、さらには信頼性の見地から、メチレン受容体としてはレゾルシンまたはレゾルシン誘導体が好ましく、特には、レゾルシン、またはレゾルシン−アルキルフェノール−ホルマリン樹脂が好ましい。特に、接着性と低発熱性とをバランス良く向上するためには、ゴム成分１００質量部に対してレゾルシン誘導体を０．５〜２．５質量部配合することが好ましく、１〜２質量部配合することがより好ましい。
【００３３】
上記メチレン供与体としては、ヘキサメチレンテトラミンまたはメラミン樹脂が用いられる。かかるメラミン樹脂としては、例えば、メチロールメラミン、メチロールメラミンの部分エーテル化物、メラミンとホルムアルデヒドとメタノールの縮合物などが用いられ、その中でもヘキサメトキシメチルメラミンが特に好ましい。特に、接着性と低発熱性とをバランス良く向上するためには、メラミン樹脂を前記レゾルシン誘導体の含有量の０．５〜２倍の範囲内で配合することが好ましく、０．８〜１．７倍の範囲内で配合することがより好ましい。
【００３４】
本発明に係るゴム組成物は、上記ゴム成分、無機充填材、補強用充填材、有機酸金属塩、メチレン受容体およびメチレン供与体とともに、硫黄、シラン系カップリング剤、亜鉛華、ステアリン酸、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤、老化防止剤、ワックスやオイルなどの軟化剤、加工助剤などの通常ゴム工業で使用される配合剤を、本発明の効果を損なわない範囲において適宜配合し用いることができる。
【００３５】
硫黄は通常のゴム用硫黄であればよく、例えば粉末硫黄、沈降硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄などを用いることができる。加硫後のゴム物性や耐久性などを考慮した場合、ゴム成分１００質量部に対する硫黄の配合量は、硫黄分換算で２〜８質量部が好ましく、３〜７質量部がより好ましい。
【００３６】
加硫促進剤としては、ゴム加硫用として通常用いられる、スルフェンアミド系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤、チオウレア系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤、ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤などの加硫促進剤を単独、または適宜混合して使用しても良い。加硫後のゴム物性や耐久性などを考慮した場合、ゴム成分１００質量部に対する加硫促進剤の配合量は、０．１〜５質量部が好ましい。
【００３７】
老化防止剤としては、ゴム用として通常用いられる、芳香族アミン系老化防止剤、アミン−ケトン系老化防止剤、モノフェノール系老化防止剤、ビスフェノール系老化防止剤、ポリフェノール系老化防止剤、ジチオカルバミン酸塩系老化防止剤、チオウレア系老化防止剤などの老化防止剤を単独、または適宜混合して使用しても良い。ゴム物性や耐久性などを考慮した場合、ゴム成分１００質量部に対する老化防止剤の配合量は、０．１〜５質量部が好ましい。
【００３８】
本発明に係るゴム組成物は、上記ゴム成分、無機充填材、補強用充填材、有機酸金属塩、メチレン受容体およびメチレン供与体、必要に応じて硫黄、シラン系カップリング剤、亜鉛華、ステアリン酸、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤、老化防止剤、ワックスやオイルなどの軟化剤、加工助剤などの通常ゴム工業で使用される配合剤を、バンバリーミキサー、ニーダー、ロールなどの通常のゴム工業において使用される混練機を用いて混練りすることにより得られる。
【００３９】
また、上記各成分の配合方法は特に限定されず、硫黄および加硫促進剤などの加硫系成分以外の配合成分を予め混練してマスターバッチとし、残りの成分を添加してさらに混練する方法、ゴム成分およびカーボンブラックのみを予め混練マスターバッチとし、残りの成分を添加してさらに混練する方法、各成分を任意の順序で添加し混練する方法、全成分を同時に添加して混練する方法などのいずれでもよい。なお、ゴム成分およびカーボンブラックを予めマスターバッチとする場合、ゴムラテックスにカーボンブラックを混入して得られるウエットマスターバッチを使用してもよい。
【００４０】
図２に示すとおり、本発明に係る空気入りタイヤは、一対のビードワイヤー１０１と、該ビードワイヤー１０１のタイヤ径方向外側に配されたビードフィラー１０２と、ビードワイヤー１０１およびビードフィラー１０２から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール１０３と、サイドウォール１０３の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド１０４と、一対のビードワイヤー１０１で端部側がタイヤ幅方向内側から外側に巻き上げられたカーカスプライ１０５と、カーカスプライ１０５の外周側（タイヤ径方向外側）に配された複数のベルトプライからなるベルト１０６と、を備える。この実施形態では、タイヤ径方向外側から順にベルトプライ１０６ａ、ベルトプライ１０６ｂ、ベルトプライ１０６ｃ、ベルトプライ１０６ｄからなる４枚のベルトプライでベルト１０６が構成されている。トレッド１０４は、単一のゴム部で構成してもよく、あるいは接地面側のキャップトレッドとタイヤ径方向内側のベーストレッドとの２層で構成してもよい。
【００４１】
ビードワイヤー１０１およびビードフィラー１０２のタイヤ径方向内側には、カーカスプライ１０５を介して、チェーハー１０７およびリムストリップ１０８が配され、リムストリップ１０８がタイヤリム（図示せず）に接するように着座する。ビードフィラー１０２のタイヤ径方向外側には、チェーハー１０７を挟み込むようにチェーハーパッド１０９が配される。一方、カーカスプライ１０５の内周側には、空気圧保持のためのインナーライナー１１０が配されている。また、ベルト１０６の端部側であって、タイヤ径方向内側にはショルダーパッド１１１が配され、複数のベルトプライ端部の間にはベルトエッジフィラー１１２が配される。
【００４２】
本発明に係るゴム組成物を用いて、ゴム用押出機などの公知の設備により、前記ベルト１０６のベルトプライ１０６ｂおよびベルトプライ１０６ｃの端部の間に位置するベルトエッジフィラー１１２、あるいはベルトエッジテープを製造して、各ベルトプライの端部を覆いつつベルト１０６を製造し、これらを備える未加硫タイヤを成型した後、公知の方法に従い加硫することで、高剛性および耐破壊特性を維持しつつ、低発熱性および接着性が改良され、耐久性に優れたベルトエッジフィラーおよび／またはベルトエッジテープを備える空気入りタイヤを製造することができる。
【００４３】
なお、図１では、ベルトプライ１０６ａ、ベルトプライ１０６ｂ、ベルトプライ１０６ｃ、ベルトプライ１０６ｄからなる４枚のベルトプライでベルト１０６が構成された例を示したが、本発明においては、ベルトが２枚、あるいは３枚のベルトプライで構成されても良く、その場合、ベルトエッジフィラーは、任意の各ベルトプライの間に配設可能である。
【実施例】
【００４４】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例などについて説明する。なお、実施例などにおける評価項目は、各ゴム組成物を１５０℃にて３０分間加熱、加硫して得られたゴムサンプルを下記の評価条件に基づいて評価を行った。
【００４５】
（１）ゴム硬度
ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠し、２３℃でのゴム硬度（デュロメータＡタイプ）にて評価を行った。比較例１の測定値を１００として指数評価で表示し、数値が大きいほどゴム硬度が高いことを意味する。
【００４６】
（２）破断強度（耐破壊特性および耐カット性）
ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠し、ダンベル３号を用いてサンプルを作製して引張試験を行い、サンプル破断時の破断強度を測定した。比較例１の測定値を１００として指数評価で表示し、数値が大きいほど耐破壊特性および耐カット性が良好であることを意味する。
【００４７】
（３）低発熱性（ｔａｎδ）
ＵＢＭ社製粘弾性スペクトロメータを用いて、初期歪み１５％、動的歪み±２．５％、周波数１０Ｈｚ、温度６０℃で測定したｔａｎδ値に基づいて評価を行った。比較例１の測定値を１００として指数評価で表示し、数値が小さいほど低発熱性に優れることを意味する。
【００４８】
（４）初期接着性（％）
未加硫のゴム組成物をシーティングして、厚さ１．０ｍｍのゴムシートを作製した。かかるゴムシート上に、真鍮メッキが施されたスチールコード（Ｌ＋Ｍ構造；Ｌ＝３（フィラメント径０．２０ｍｍ）＋Ｍ＝６（フィラメント径０．３５ｍｍ））を１２本／２５ｍｍの間隔で並べ、その上に、ゴムシート、スチールコード、およびゴムシートを、この順番で積層することにより、２層のスチールコード層を３層のゴム層で挟んだ、被覆ゴム−スチールコード未加硫複合体のサンプルを作製した。かかる未加硫サンプルを１５０℃で３０分間加硫して、被覆ゴム−スチールコード複合体のサンプルを作製した。かかるサンプルを、島津製作所（株）製オートグラフ「ＤＣＳ５００」を用いて、２層のスチールコード層間の剥離試験を行い、剥離後のスチールコードのゴム被覆率を目視にて観察し、初期接着性を０〜１００％で評価した。数値が大きいほど初期接着性に優れることを意味する。
【００４９】
（５）タイヤ耐久性
各ゴム組成物をスチールコードの被覆ゴムとして使用したベルト層を含む空気入りタイヤ（１１Ｒ２２．５）を作製し、直径１．７ｍの鋼製ドラムを備えた室内ドラム試験機を使用し、空気圧をＪＩＳ Ｄ４２３０に規定の１００％、速度４０ｋｍ／ｈとし、タイヤ負荷荷重をＪＩＳ規定の１４０％から始め、１５０時間毎に荷重を１０％ずつ上げてタイヤに故障が発生するまで走行試験を行った。比較例１の空気入りタイヤの故障発生までの走行距離を基準とし、比較例１の走行距離に比して、故障発生までの走行距離が１０％以上短い場合を「×（劣る）」、１０％以上長い場合を「○（良好）」、±１０％未満の場合を「△（同等）」として評価した。
【００５０】
（ゴム組成物の調製）
表１の配合処方に従い、実施例１〜６および比較例１〜８のゴム組成物を配合し、通常のバンバリーミキサーを用いて混練し、ゴム組成物を調整した。表１に記載の各配合剤を以下に示す（表１において、各配合剤の配合量を、ゴム成分１００質量部に対する質量部数で示す）。なお、下記無機充填材（Ａ）〜（Ｆ）の安息角、高さ（Ｈ）（前記「無機充填材の安息角および高さ（Ｈ）を測定する方法」により測定された高さ（Ｈ））、比表面積（ＢＥＴ５）、ストラクチャーの発達度合い（（ＤＢＰ）／（ＢＥＴ５））、およびモース硬度については、表２に示す。
ａ）ゴム成分 天然ゴム（ＮＲ） 「ＲＳＳ＃３」
ｂ）カーボンブラック（ＨＡＦ−ＬＳ） 「シースト３００」、東海カーボン社製
ｃ）シリカ 「ニップシールＡＱ」、（日本シリカ工業社製）
ｄ）無機充填材
無機充填材（Ａ） 「ＭＩＳＴＲＯＮ ＶＡＰＯＲ ＲＥ」、日本ミストロン社製
無機充填材（Ｂ） 「Ｐ−６」、日本タルク社製
無機充填材（Ｃ） 「ＳＷ」、日本タルク社製
無機充填材（Ｄ） 「ＨＡＲ」、日本ミストロン社製
無機充填材（Ｅ） 「白艶華ＣＣ」、白石工業社製
無機充填材（Ｆ） 「ハードクレー」、白石工業社製
ｅ）亜鉛華 「亜鉛華３号」、（三井金属鉱業社製）
ｆ）老化防止剤 「サントフレックス６ＰＰＤ」、（フレキシス社製）
ｇ）加硫促進剤 「ノクセラーＤＺ−Ｇ」、（大内新興化学工業社製）
ｈ）不溶性硫黄 「ミュークロン ＨＳ ＯＴ−２０」、（フレキシス社製）
ｉ）ステアリン酸コバルト （Ｃｏ分９．５％）、（ジャパンエナジー社製）
ｊ）ホウ酸三ネオデカン酸コバルト （Ｃｏ分２２．５％）、（ＯＭＧ社製）
ｋ）レゾルシン−アルキルフェノール−ホルマリン樹脂 「スミカノール６２０」、（住友化学社製）
ｌ）ヘキサメトキシメチルメラミン 「サイレッツ９６３Ｌ」、（三井サイテック）
ｍ）ステアリン酸 「ビーズステアリン酸」 （日油社製）
【００５１】
【表１】
【００５２】
表１の結果から、実施例１〜６に係るゴム組成物の加硫ゴムでは、ゴム物性、耐破壊特性、耐カット性、および低発熱性がバランス良く向上することがわかる。一方、比較例２に係るゴム組成物では、カーボンブラックを増量するのみであるため、低発熱性および接着性が悪化した。また、比較例３に係るゴム組成物の加硫ゴムでは、タルクの配合量が少なすぎるため、耐久性が悪化し、比較例４に係るゴム組成物の加硫ゴムでは、タルクの配合量が多すぎるため、低発熱性が悪化した。さらに、比較例５に係るゴム組成物の加硫ゴムでは、ＢＥＴ５が小さく、大粒径タルクを使用するため、耐破壊特性および耐久性が悪化し、高扁平タルクを使用する比較例６に係るゴム組成物の加硫ゴムでも、耐破壊特性および低発熱性が悪化することがわかる。また、比較例７に係るゴム組成物の加硫ゴムでは、モース硬度が高い炭酸カルシウムを使用するため、ゴム中での分散性の低下や応力集中の原因となり、耐破壊特性、低発熱性および接着性が悪化し、比較例８に係るゴム組成物の加硫ゴムでは、高扁平のクレーを使用するため、耐破壊特性、低発熱性および耐久性が悪化することがわかる。
【００５３】
【表２】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくともゴム成分および無機充填材を含有し、ベルトエッジフィラーおよびベルトエッジテープの少なくとも１箇所の原料となるゴム組成物および空気入りタイヤであって、低発熱性を維持しつつ、耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性がバランス良く改良されたベルトエッジフィラーおよび／またはベルトエッジテープ用ゴム組成物および空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
図２に示す重荷重用空気入りタイヤにおいては、タイヤ径方向外側から順にベルトプライ１０６ａ、ベルトプライ１０６ｂ、ベルトプライ１０６ｃ、ベルトプライ１０６ｄからなる４枚のベルトプライでベルト１０６が構成されている。タイヤ径方向最外側のベルトプライ１０６ａは、トレッドに作用した外傷がタイヤ内部に及ぶことを防止する役割があり、タイヤ径方向最内側のベルトプライ１０６ｄは、タイヤ走行時にカーカスプライ１０５の形状を保持する役割がある。また、ベルトプライ１０６ｂおよびベルトプライ１０６ｃは、タイヤ周方向に対して例えば２０〜３０°の角度で傾斜して延びる補強コードを有し、ベルトプライ１０６ｂおよびベルトプライ１０６ｃ間で補強コードが互いに逆向きに交差するように配設され、たが効果によってカーカスプライ１０５を補強している。
【０００３】
ここで、ベルト１０６を構成する各ベルトプライ間、とりわけ補強コードが互いに逆向きに交差するベルトプライ１０６ｂ−１０６ｃ間では、ベルト端部（エッジ部）に大きなせん断力が作用するため、これらのベルトプライ間には、せん断歪を軽減するためのベルトエッジフィラー１１２が配設される。また、必要に応じて、各ベルトプライのベルトエッジ部は、各ベルトプライ間のセパレーションを防止するためにベルトエッジテープで覆われる。ベルトエッジフィラーおよびベルトエッジテープには、タイヤ走行時に繰り返し負荷が作用するため、高剛性および耐破壊特性を維持しつつ、低発熱性および接着性を改良することが要求される。
【０００４】
加硫ゴムの低発熱性を向上する方法として、例えば加硫ゴムの原料となるゴム組成物中のカーボンブラックの含有量を減量する方法が挙げられる。しかしながら、かかる方法では、剛性および耐破壊特性の低下を招くため、タイヤに適用した場合に耐久性の悪化に繋がる恐れがある。また、粒子径の大きなカーボンブラックをゴム組成物中に配合する方法でも、加硫ゴムの低発熱性を向上することは可能であるが、かかる方法でも耐破壊特性の低下を招き、タイヤに適用した場合に耐久性の悪化に繋がる恐れがある。
【０００５】
また、ゴムとスチールコードなどの補強コードとの接着性を向上するために、メチレン受容体・メチレン供与体などの接着樹脂を多量に配合した場合にも、加硫ゴムの低発熱性が悪化することから、タイヤに適用した場合に耐久性の悪化に繋がる恐れがある。
【０００６】
したがって、タイヤのベルトエッジフィラーおよびベルトエッジテープにおいて、低発熱性を維持しつつ、耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性を向上することは、未だ困難であるのが実情であった。
【０００７】
下記特許文献１では、タイヤのインナーライナー用ゴム組成物の加硫ゴムにおいて、良好な気密性を維持しつつ、引裂強度および耐疲労性を向上することを目的として、該ゴム組成物中に、所定のカーボンブラックと共に、扁平度合いの高いタルクを配合する手法が記載されている。しかしながら、かかる手法では、気密性は向上するが、耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性の向上が不十分であり、この点でさらなる改良の余地があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００８−５２８７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低発熱性を維持しつつ、耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性がバランス良く改良されたベルトエッジフィラーおよび／またはベルトエッジテープ用ゴム組成物および空気入りタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。即ち、本発明に係るゴム組成物は、少なくともゴム成分および無機充填材を含有し、ベルトエッジフィラーおよびベルトエッジテープの少なくとも１箇所の原料となるゴム組成物であって、前記無機充填材は、その安息角が４０度以上、モース硬度が２．０以下、ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）が１０ｍ２／ｇ以上、かつジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収量（ｍｌ／１００ｇ）とＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）との比（ＤＢＰ）／（ＢＥＴ５）が２．０以上であり、前記ゴム成分１００質量部に対する前記無機充填材の含有量が、３〜３０質量部であることを特徴とする。
【００１１】
上記ゴム組成物によれば、特定の扁平度合い（安息角）、特定の比表面積（ＢＥＴ５）、特定のストラクチャーの発達度合い（（ＤＢＰ）／（ＢＥＴ５））、および特定のモース硬度を有する無機充填材を３〜３０質量部含有するため、その加硫ゴムのゴム物性が良好に維持されつつ、耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性がバランス良く向上し、かつ低発熱性が向上する。
【００１２】
上記ゴム組成物において、前記無機充填材がタルクであることが好ましい。かかる構成によれば、加硫ゴムの耐破壊特性、耐疲労特性、耐カット性、および低発熱性がよりバランス良く向上する。また、タルクは天然鉱物であり、かつ低コストであることから、環境面およびコスト面の両方から好ましい。
【００１３】
上記ゴム組成物において、さらに、カーボンブラックおよびシリカの少なくとも１種からなる補強用充填材を含有し、前記無機充填材の含有量が前記補強用充填材の含有量よりも少ないことが好ましい。特定の扁平度合い、特定のＤＢＰ吸収量、特定の比表面積、および特定のモース硬度を有する無機充填材と共に、カーボンブラックおよびシリカの少なくとも１種からなる補強用充填材をゴム組成物中に含有する場合、無機充填材の影響により、補強用充填材単独で含有する場合に比べて、ゴム組成物中での補強用充填材の分散性が向上する。このため、加硫ゴムの耐破壊特性、耐疲労特性、耐カット性、および低発熱性が特にバランス良く向上する。無機充填材と併用した場合に、補強用充填材の分散性が向上する原因については明らかではないが、無機充填材および補強用充填材をゴム成分と共に混練する際、無機充填材がゴム成分のポリマー中で滑るため、ポリマー内での補強用充填材の分散を補助する機能を果たすことが考えられる。ゴム組成物の加工性を維持しつつ、加硫ゴムの耐破壊特性、耐疲労特性、耐カット性、および低発熱性をバランス良く向上するためには、前記補強用充填材の含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して４０〜８０質量部であることが好ましい。
【００１４】
上記ゴム組成物において、前記ゴム成分１００質量部に対して、有機酸金属塩を金属分換算で０．０３〜０．４０質量部、硫黄を硫黄分換算で３〜１０質量部含有することが好ましい。また、前記ゴム成分１００質量部に対して、レゾルシン誘導体を０．５〜２．５質量部、かつメラミン樹脂を前記レゾルシン誘導体の含有量の０．５〜２倍の範囲内で含有することが好ましい。
【００１５】
本発明に係る空気入りタイヤは、前記いずれかに記載のゴム組成物をベルトエッジフィラーおよびベルトエッジテープの少なくとも１箇所に用いたものである。かかる空気入りタイヤでは、ゴム物性、耐破壊特性、耐疲労特性、耐カット性、および低発熱性がバランス良く向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】無機充填材の安息角および高さ（Ｈ）を測定する器具および方法について示す側面図
【図２】本発明に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係るゴム組成物は、少なくともゴム成分および無機充填材を含有する。本発明においては、ゴム成分としてジエン系ゴムを含有することが好ましい。
【００１８】
ジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを含有するブタジエンゴム（ＳＰＢ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）などが挙げられ、これらはそれぞれ単独で、または２種以上のブレンドとして用いることができる。これら例示したジエン系ゴムとしては、必要に応じて、末端を変性したもの（例えば、末端変性ＢＲや、末端変性ＳＢＲなど）、あるいは所望の特性を付与すべく改質したもの（例えば、改質ＮＲ）も使用可能である。なお、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）については、コバルト（Ｃｏ）触媒、ネオジム（Ｎｄ）触媒、ニッケル（Ｎｉ）触媒、チタン（Ｔｉ）触媒、リチウム（Ｌｉ）触媒を用いて合成したものに加えて、ＷＯ２００７−１２９６７０に記載のメタロセン錯体を含む重合触媒組成物を用いて合成したものも使用可能である。
【００１９】
本発明に係るゴム組成物は、ゴム成分に加えて、安息角が４０度以上、モース硬度が２．０以下、ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）が１０ｍ２／ｇ以上、かつジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収量（ｍｌ／１００ｇ）とＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）との比（ＤＢＰ）／（ＢＥＴ５）が２．０以上である無機充填材を含有する。無機充填材の安息角が４０度未満であると、扁平率が高すぎる、あるいは粒子径が大きすぎるため、加硫ゴムの耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性が低下する。また、無機充填材のモース硬度が２を超えると、ゴム中での分散性の低下や応力集中の原因となり、耐破壊特性、耐疲労特性、耐カット性、および低発熱性が悪化する。さらに、（ＤＢＰ）／（ＢＥＴ５）が２未満であると、十分な補強効果が得られず、弾性率が低下する。加硫ゴムの耐破壊特性、耐疲労特性、耐カット性、および低発熱性をバランス良く向上するためには、安息角を４２度以上、モース硬度を１以下、ＢＥＴ５を１０ｍ２／ｇ以上、および／または（ＤＢＰ）／（ＢＥＴ５）を３．０以上とすることが好ましい。なお、安息角の上限については５０度以下、ＢＥＴ５の上限については３０ｍ２／ｇ以下、および／または（ＤＢＰ）／（ＢＥＴ５）の上限については１０以下が例示される。
【００２０】
無機充填材の安息角は、以下の方法により測定可能である。
【００２１】
（無機充填材の安息角および高さ（Ｈ）を測定する器具および方法）
図１に示すように、１０ｇの粉末試料１、強化ガラス製の漏斗２（口径４５ｍｍ、脚内径５ｍｍ、全長９０ｍｍ、脚長さ４５ｍｍ）、漏斗２を支持して固定する漏斗架台３、及び、漏斗２の脚の下端の排出口２１を塞（ふさ）ぐためのゴム栓を用いる。漏斗架台３の高さ調整により、水平台板４から、漏斗２の排出口２１までの高さが４ｃｍとなるようにする。漏斗２の排出口２１をゴム栓で塞いだ状態で１０ｇの粉末試料をガラス製漏斗中に注いだ後、静かにゴム栓を抜く。粉末試料１が水平台板４上に、ほぼ正確な円錐形状の山をなしたことを確認した上で、この円錐形状の山の高さ（Ｈ）及び径（Ｄ）を測定する。また、この測定に基づき、下記式（１）：
ｔａｎ（安息角）＝Ｈ／（Ｄ／２） （１）
から「安息角」（度）を求める。
【００２２】
本発明において使用する無機充填材は、前記の方法により測定した安息角が小さいほど、扁平度合いが高い（高扁平）。高扁平である無機充填材をゴム組成物中に配合した場合、特に耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性が悪化する。同様に、前記の方法により測定した高さ（Ｈ）が低いほど、無機充填材の扁平度合いが高くなる（高扁平となる）。このため、前記の方法により測定した高さ（Ｈ）が３０ｍｍ以上となる、低扁平の無機充填材をゴム組成物中に配合した場合、特に加硫ゴムの耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性が向上するため好ましい。
【００２３】
本発明に係るゴム組成物中の無機充填材の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、３〜３０質量部に設定する。無機充填材の含有量をかかる範囲内に設定することにより、加硫ゴムの弾性率、耐引裂強度、耐疲労性および低発熱性をバランス良く向上することができる。加硫ゴムの前記物性をよりバランス良く向上するためには、ゴム成分１００質量部に対する無機充填材の含有量を３〜１５質量部とすることが好ましい。
【００２４】
無機充填材としては、例えばタルクが挙げられる。無機充填材としてタルクを使用した場合、加硫ゴムの耐破壊特性、耐引裂強度および低発熱性がバランス良く向上する。
【００２５】
タルクは、天然滑石という鉱石を微粉砕して得られる無機粉末であって、含水珪酸マグネシウム［Ｍｇ３Ｓｉ４Ｏ１０（ＯＨ）２］を主成分とする。本発明においては、市販品のタルクも好適に使用可能であり、例えば日本ミストロン社製の「ＭＩＳＴＲＯＮ ＶＡＰＯＲ ＲＥ」（安息角４４度、モース硬度１、（ＢＥＴ５）１３．４ｍ２／ｇ、（ＤＢＰ）／（ＢＥＴ５）３．７）、日本タルク社製の「Ｐ−６」（安息角４４度、モース硬度１、（ＢＥＴ５）１０．５ｍ２／ｇ、（ＤＢＰ）／（ＢＥＴ５）４．３）などを好適に使用できる。
【００２６】
補強用充填材として、本発明においてはカーボンブラックおよびシリカの少なくとも１種を使用する。カーボンブラックとしては、例えばＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦなど、通常のゴム工業で使用されるカーボンブラックの他、アセチレンブラックやケッチェンブラックなどの導電性カーボンブラックを使用することができる。シリカとしては、例えば、湿式シリカ、乾式シリカ、コロイダルシリカ、沈降シリカなどが挙げられ、特に含水珪酸を主成分とする湿式シリカを用いることが好ましい。ゴム組成物の加工性を維持しつつ、加硫ゴムの耐破壊特性、耐引裂強度および低発熱性をバランス良く向上するためには、無機充填材の含有量が補強用充填材の含有量よりも少ないことが好ましく、さらには補強用充填材の含有量が、ゴム成分１００質量部に対して４０〜８０質量部であることがより好ましく、４５〜７０質量部であることが特に好ましい。
【００２７】
本発明に係るゴム組成物では、ベルトとの接着性を向上するために、ゴム組成物中に有機酸金属塩を配合することが好ましい。有機酸金属塩としては、ナフテン酸コバルト、ステアリン酸コバルト、ホウ酸コバルト、オレイン酸コバルト、マレイン酸コバルト、ホウ酸三ネオデカン酸コバルトなどが挙げられる。
【００２８】
上記有機酸金属塩の配合量は、ゴム成分１００質量部に対して、金属分換算で０．０３〜０．４質量部であることが好ましく、０．０５〜０．２質量部であることがより好ましい。金属分換算で、有機酸金属塩の配合量が０．０３質量部未満であると、ベルトとの初期接着性が不十分となる場合があり、また０．４質量部を超えてもそれ以上の接着向上の効果は得難く、コストが高くなる。
【００２９】
また、本発明に係るゴム組成物では、ベルトとの接着性を向上するために、メチレン受容体とメチレン供与体とを配合しても良い。メチレン受容体の水酸基とメチレン供与体のメチレン基とが硬化反応することで、ベルトとの接着性を高めることができる。
【００３０】
メチレン受容体としては、フェノール類化合物、またはフェノール類化合物をホルムアルデヒドで縮合したフェノール系樹脂が用いられる。かかるフェノール類化合物としては、フェノール、レゾルシンまたはこれらのアルキル誘導体が含まれる。アルキル誘導体には、クレゾール、キシレノールなどのメチル基誘導体、ノニルフェノール、オクチルフェノールなどの長鎖アルキル基による誘導体が含まれる。フェノール類化合物は、アセチル基などのアシル基を置換基に含むものであってもよい。
【００３１】
また、フェノール類化合物をホルムアルデヒドで縮合したフェノール系樹脂には、レゾルシン−ホルムアルデヒド樹脂、フェノール樹脂（フェノール−ホルムアルデヒド樹脂）、クレゾール樹脂（クレゾール−ホルムアルデヒド樹脂）など、さらには複数のフェノール類化合物からなるホルムアルデヒド樹脂などが含まれる。これらは、未硬化の樹脂であって、液状または熱流動性を有するものが用いられる。
【００３２】
これらの中でも、ゴム成分や他の成分との相溶性、硬化後の樹脂の緻密さ、さらには信頼性の見地から、メチレン受容体としてはレゾルシンまたはレゾルシン誘導体が好ましく、特には、レゾルシン、またはレゾルシン−アルキルフェノール−ホルマリン樹脂が好ましい。特に、接着性と低発熱性とをバランス良く向上するためには、ゴム成分１００質量部に対してレゾルシン誘導体を０．５〜２．５質量部配合することが好ましく、１〜２質量部配合することがより好ましい。
【００３３】
上記メチレン供与体としては、ヘキサメチレンテトラミンまたはメラミン樹脂が用いられる。かかるメラミン樹脂としては、例えば、メチロールメラミン、メチロールメラミンの部分エーテル化物、メラミンとホルムアルデヒドとメタノールの縮合物などが用いられ、その中でもヘキサメトキシメチルメラミンが特に好ましい。特に、接着性と低発熱性とをバランス良く向上するためには、メラミン樹脂を前記レゾルシン誘導体の含有量の０．５〜２倍の範囲内で配合することが好ましく、０．８〜１．７倍の範囲内で配合することがより好ましい。
【００３４】
本発明に係るゴム組成物は、上記ゴム成分、無機充填材、補強用充填材、有機酸金属塩、メチレン受容体およびメチレン供与体とともに、硫黄、シラン系カップリング剤、亜鉛華、ステアリン酸、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤、老化防止剤、ワックスやオイルなどの軟化剤、加工助剤などの通常ゴム工業で使用される配合剤を、本発明の効果を損なわない範囲において適宜配合し用いることができる。
【００３５】
硫黄は通常のゴム用硫黄であればよく、例えば粉末硫黄、沈降硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄などを用いることができる。加硫後のゴム物性や耐久性などを考慮した場合、ゴム成分１００質量部に対する硫黄の配合量は、硫黄分換算で２〜８質量部が好ましく、３〜７質量部がより好ましい。
【００３６】
加硫促進剤としては、ゴム加硫用として通常用いられる、スルフェンアミド系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤、チオウレア系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤、ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤などの加硫促進剤を単独、または適宜混合して使用しても良い。加硫後のゴム物性や耐久性などを考慮した場合、ゴム成分１００質量部に対する加硫促進剤の配合量は、０．１〜５質量部が好ましい。
【００３７】
老化防止剤としては、ゴム用として通常用いられる、芳香族アミン系老化防止剤、アミン−ケトン系老化防止剤、モノフェノール系老化防止剤、ビスフェノール系老化防止剤、ポリフェノール系老化防止剤、ジチオカルバミン酸塩系老化防止剤、チオウレア系老化防止剤などの老化防止剤を単独、または適宜混合して使用しても良い。ゴム物性や耐久性などを考慮した場合、ゴム成分１００質量部に対する老化防止剤の配合量は、０．１〜５質量部が好ましい。
【００３８】
本発明に係るゴム組成物は、上記ゴム成分、無機充填材、補強用充填材、有機酸金属塩、メチレン受容体およびメチレン供与体、必要に応じて硫黄、シラン系カップリング剤、亜鉛華、ステアリン酸、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤、老化防止剤、ワックスやオイルなどの軟化剤、加工助剤などの通常ゴム工業で使用される配合剤を、バンバリーミキサー、ニーダー、ロールなどの通常のゴム工業において使用される混練機を用いて混練りすることにより得られる。
【００３９】
また、上記各成分の配合方法は特に限定されず、硫黄および加硫促進剤などの加硫系成分以外の配合成分を予め混練してマスターバッチとし、残りの成分を添加してさらに混練する方法、ゴム成分およびカーボンブラックのみを予め混練マスターバッチとし、残りの成分を添加してさらに混練する方法、各成分を任意の順序で添加し混練する方法、全成分を同時に添加して混練する方法などのいずれでもよい。なお、ゴム成分およびカーボンブラックを予めマスターバッチとする場合、ゴムラテックスにカーボンブラックを混入して得られるウエットマスターバッチを使用してもよい。
【００４０】
図２に示すとおり、本発明に係る空気入りタイヤは、一対のビードワイヤー１０１と、該ビードワイヤー１０１のタイヤ径方向外側に配されたビードフィラー１０２と、ビードワイヤー１０１およびビードフィラー１０２から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール１０３と、サイドウォール１０３の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド１０４と、一対のビードワイヤー１０１で端部側がタイヤ幅方向内側から外側に巻き上げられたカーカスプライ１０５と、カーカスプライ１０５の外周側（タイヤ径方向外側）に配された複数のベルトプライからなるベルト１０６と、を備える。この実施形態では、タイヤ径方向外側から順にベルトプライ１０６ａ、ベルトプライ１０６ｂ、ベルトプライ１０６ｃ、ベルトプライ１０６ｄからなる４枚のベルトプライでベルト１０６が構成されている。トレッド１０４は、単一のゴム部で構成してもよく、あるいは接地面側のキャップトレッドとタイヤ径方向内側のベーストレッドとの２層で構成してもよい。
【００４１】
ビードワイヤー１０１およびビードフィラー１０２のタイヤ径方向内側には、カーカスプライ１０５を介して、チェーハー１０７およびリムストリップ１０８が配され、リムストリップ１０８がタイヤリム（図示せず）に接するように着座する。ビードフィラー１０２のタイヤ径方向外側には、チェーハー１０７を挟み込むようにチェーハーパッド１０９が配される。一方、カーカスプライ１０５の内周側には、空気圧保持のためのインナーライナー１１０が配されている。また、ベルト１０６の端部側であって、タイヤ径方向内側にはショルダーパッド１１１が配され、複数のベルトプライ端部の間にはベルトエッジフィラー１１２が配される。
【００４２】
本発明に係るゴム組成物を用いて、ゴム用押出機などの公知の設備により、前記ベルト１０６のベルトプライ１０６ｂおよびベルトプライ１０６ｃの端部の間に位置するベルトエッジフィラー１１２、あるいはベルトエッジテープを製造して、各ベルトプライの端部を覆いつつベルト１０６を製造し、これらを備える未加硫タイヤを成型した後、公知の方法に従い加硫することで、高剛性および耐破壊特性を維持しつつ、低発熱性および接着性が改良され、耐久性に優れたベルトエッジフィラーおよび／またはベルトエッジテープを備える空気入りタイヤを製造することができる。
【００４３】
なお、図１では、ベルトプライ１０６ａ、ベルトプライ１０６ｂ、ベルトプライ１０６ｃ、ベルトプライ１０６ｄからなる４枚のベルトプライでベルト１０６が構成された例を示したが、本発明においては、ベルトが２枚、あるいは３枚のベルトプライで構成されても良く、その場合、ベルトエッジフィラーは、任意の各ベルトプライの間に配設可能である。
【実施例】
【００４４】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例などについて説明する。なお、実施例などにおける評価項目は、各ゴム組成物を１５０℃にて３０分間加熱、加硫して得られたゴムサンプルを下記の評価条件に基づいて評価を行った。
【００４５】
（１）ゴム硬度
ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠し、２３℃でのゴム硬度（デュロメータＡタイプ）にて評価を行った。比較例１の測定値を１００として指数評価で表示し、数値が大きいほどゴム硬度が高いことを意味する。
【００４６】
（２）破断強度（耐破壊特性および耐カット性）
ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠し、ダンベル３号を用いてサンプルを作製して引張試験を行い、サンプル破断時の破断強度を測定した。比較例１の測定値を１００として指数評価で表示し、数値が大きいほど耐破壊特性および耐カット性が良好であることを意味する。
【００４７】
（３）低発熱性（ｔａｎδ）
ＵＢＭ社製粘弾性スペクトロメータを用いて、初期歪み１５％、動的歪み±２．５％、周波数１０Ｈｚ、温度６０℃で測定したｔａｎδ値に基づいて評価を行った。比較例１の測定値を１００として指数評価で表示し、数値が小さいほど低発熱性に優れることを意味する。
【００４８】
（４）初期接着性（％）
未加硫のゴム組成物をシーティングして、厚さ１．０ｍｍのゴムシートを作製した。かかるゴムシート上に、真鍮メッキが施されたスチールコード（Ｌ＋Ｍ構造；Ｌ＝３（フィラメント径０．２０ｍｍ）＋Ｍ＝６（フィラメント径０．３５ｍｍ））を１２本／２５ｍｍの間隔で並べ、その上に、ゴムシート、スチールコード、およびゴムシートを、この順番で積層することにより、２層のスチールコード層を３層のゴム層で挟んだ、被覆ゴム−スチールコード未加硫複合体のサンプルを作製した。かかる未加硫サンプルを１５０℃で３０分間加硫して、被覆ゴム−スチールコード複合体のサンプルを作製した。かかるサンプルを、島津製作所（株）製オートグラフ「ＤＣＳ５００」を用いて、２層のスチールコード層間の剥離試験を行い、剥離後のスチールコードのゴム被覆率を目視にて観察し、初期接着性を０〜１００％で評価した。数値が大きいほど初期接着性に優れることを意味する。
【００４９】
（５）タイヤ耐久性
各ゴム組成物をスチールコードの被覆ゴムとして使用したベルト層を含む空気入りタイヤ（１１Ｒ２２．５）を作製し、直径１．７ｍの鋼製ドラムを備えた室内ドラム試験機を使用し、空気圧をＪＩＳ Ｄ４２３０に規定の１００％、速度４０ｋｍ／ｈとし、タイヤ負荷荷重をＪＩＳ規定の１４０％から始め、１５０時間毎に荷重を１０％ずつ上げてタイヤに故障が発生するまで走行試験を行った。比較例１の空気入りタイヤの故障発生までの走行距離を基準とし、比較例１の走行距離に比して、故障発生までの走行距離が１０％以上短い場合を「×（劣る）」、１０％以上長い場合を「○（良好）」、±１０％未満の場合を「△（同等）」として評価した。
【００５０】
（ゴム組成物の調製）
表１の配合処方に従い、実施例１〜６および比較例１〜８のゴム組成物を配合し、通常のバンバリーミキサーを用いて混練し、ゴム組成物を調整した。表１に記載の各配合剤を以下に示す（表１において、各配合剤の配合量を、ゴム成分１００質量部に対する質量部数で示す）。なお、下記無機充填材（Ａ）〜（Ｆ）の安息角、高さ（Ｈ）（前記「無機充填材の安息角および高さ（Ｈ）を測定する方法」により測定された高さ（Ｈ））、比表面積（ＢＥＴ５）、ストラクチャーの発達度合い（（ＤＢＰ）／（ＢＥＴ５））、およびモース硬度については、表２に示す。
ａ）ゴム成分 天然ゴム（ＮＲ） 「ＲＳＳ＃３」
ｂ）カーボンブラック（ＨＡＦ−ＬＳ） 「シースト３００」、東海カーボン社製
ｃ）シリカ 「ニップシールＡＱ」、（日本シリカ工業社製）
ｄ）無機充填材
無機充填材（Ａ） 「ＭＩＳＴＲＯＮ ＶＡＰＯＲ ＲＥ」、日本ミストロン社製
無機充填材（Ｂ） 「Ｐ−６」、日本タルク社製
無機充填材（Ｃ） 「ＳＷ」、日本タルク社製
無機充填材（Ｄ） 「ＨＡＲ」、日本ミストロン社製
無機充填材（Ｅ） 「白艶華ＣＣ」、白石工業社製
無機充填材（Ｆ） 「ハードクレー」、白石工業社製
ｅ）亜鉛華 「亜鉛華３号」、（三井金属鉱業社製）
ｆ）老化防止剤 「サントフレックス６ＰＰＤ」、（フレキシス社製）
ｇ）加硫促進剤 「ノクセラーＤＺ−Ｇ」、（大内新興化学工業社製）
ｈ）不溶性硫黄 「ミュークロン ＨＳ ＯＴ−２０」、（フレキシス社製）
ｉ）ステアリン酸コバルト （Ｃｏ分９．５％）、（ジャパンエナジー社製）
ｊ）ホウ酸三ネオデカン酸コバルト （Ｃｏ分２２．５％）、（ＯＭＧ社製）
ｋ）レゾルシン−アルキルフェノール−ホルマリン樹脂 「スミカノール６２０」、（住友化学社製）
ｌ）ヘキサメトキシメチルメラミン 「サイレッツ９６３Ｌ」、（三井サイテック）
ｍ）ステアリン酸 「ビーズステアリン酸」 （日油社製）
【００５１】
【表１】
【００５２】
表１の結果から、実施例１〜６に係るゴム組成物の加硫ゴムでは、ゴム物性、耐破壊特性、耐カット性、および低発熱性がバランス良く向上することがわかる。一方、比較例２に係るゴム組成物では、カーボンブラックを増量するのみであるため、低発熱性および接着性が悪化した。また、比較例３に係るゴム組成物の加硫ゴムでは、タルクの配合量が少なすぎるため、耐久性が悪化し、比較例４に係るゴム組成物の加硫ゴムでは、タルクの配合量が多すぎるため、低発熱性が悪化した。さらに、比較例５に係るゴム組成物の加硫ゴムでは、ＢＥＴ５が小さく、大粒径タルクを使用するため、耐破壊特性および耐久性が悪化し、高扁平タルクを使用する比較例６に係るゴム組成物の加硫ゴムでも、耐破壊特性および低発熱性が悪化することがわかる。また、比較例７に係るゴム組成物の加硫ゴムでは、モース硬度が高い炭酸カルシウムを使用するため、ゴム中での分散性の低下や応力集中の原因となり、耐破壊特性、低発熱性および接着性が悪化し、比較例８に係るゴム組成物の加硫ゴムでは、高扁平のクレーを使用するため、耐破壊特性、低発熱性および耐久性が悪化することがわかる。
【００５３】
【表２】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともゴム成分および無機充填材を含有し、ベルトエッジフィラーおよびベルトエッジテープの少なくとも１箇所の原料となるゴム組成物であって、
前記無機充填材は、その安息角が４０度以上、モース硬度が２．０以下、ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）が１０ｍ２／ｇ以上、かつジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収量（ｍｌ／１００ｇ）とＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）との比（ＤＢＰ）／（ＢＥＴ５）が２．０以上であり、
前記ゴム成分１００質量部に対する前記無機充填材の含有量が、３〜３０質量部であることを特徴とするゴム組成物。
【請求項２】
前記無機充填材がタルクである請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項３】
さらに、カーボンブラックおよびシリカの少なくとも１種からなる補強用充填材を含有し、前記無機充填材の含有量が前記補強用充填材の含有量よりも少ない請求項１または２に記載のゴム組成物。
【請求項４】
前記ゴム成分１００質量部に対する前記補強用充填材の含有量が、４０〜８０質量部である請求項１〜３のいずれかに記載のゴム組成物。
【請求項５】
前記ゴム成分１００質量部に対して、有機酸金属塩を金属分換算で０．０３〜０．４０質量部、硫黄を硫黄分換算で２〜８質量部含有する請求項１〜４のいずれかに記載のゴム組成物。
【請求項６】
前記ゴム成分１００質量部に対して、レゾルシン誘導体を０．５〜２．５質量部、かつメラミン樹脂を前記レゾルシン誘導体の含有量の０．５〜２倍の範囲内で含有する請求項１〜５のいずれかに記載のゴム組成物。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のゴム組成物をベルトエッジフィラーおよびベルトエッジテープの少なくとも１箇所に用いた空気入りタイヤ。
【請求項１】
少なくともゴム成分および無機充填材を含有し、ベルトエッジフィラーおよびベルトエッジテープの少なくとも１箇所の原料となるゴム組成物であって、
前記無機充填材は、その安息角が４０度以上、モース硬度が２．０以下、ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）が１０ｍ２／ｇ以上、かつジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収量（ｍｌ／１００ｇ）とＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）との比（ＤＢＰ）／（ＢＥＴ５）が２．０以上であり、
前記ゴム成分１００質量部に対する前記無機充填材の含有量が、３〜３０質量部であることを特徴とするゴム組成物。
【請求項２】
前記無機充填材がタルクである請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項３】
さらに、カーボンブラックおよびシリカの少なくとも１種からなる補強用充填材を含有し、前記無機充填材の含有量が前記補強用充填材の含有量よりも少ない請求項１または２に記載のゴム組成物。
【請求項４】
前記ゴム成分１００質量部に対する前記補強用充填材の含有量が、４０〜８０質量部である請求項１〜３のいずれかに記載のゴム組成物。
【請求項５】
前記ゴム成分１００質量部に対して、有機酸金属塩を金属分換算で０．０３〜０．４０質量部、硫黄を硫黄分換算で２〜８質量部含有する請求項１〜４のいずれかに記載のゴム組成物。
【請求項６】
前記ゴム成分１００質量部に対して、レゾルシン誘導体を０．５〜２．５質量部、かつメラミン樹脂を前記レゾルシン誘導体の含有量の０．５〜２倍の範囲内で含有する請求項１〜５のいずれかに記載のゴム組成物。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のゴム組成物をベルトエッジフィラーおよびベルトエッジテープの少なくとも１箇所に用いた空気入りタイヤ。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１３−６８９４（Ｐ２０１３−６８９４Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３８４４２（Ｐ２０１１−１３８４４２）
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（０００００３１４８）東洋ゴム工業株式会社 (2,711)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（０００００３１４８）東洋ゴム工業株式会社 (2,711)
【Ｆターム（参考）】
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