サイドウォール用ゴム組成物および空気入りタイヤ
【課題】低発熱性および外観性を良好に維持しつつ、耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性がバランス良く向上したサイドウォールの原料となるサイドウォール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】下記（１）〜（４）を満たすカーボンブラックを含有するサイドウォール用ゴム組成物；（１）ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収量（ｍｌ／１００ｇ）が、９０〜１８０、（２）ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）と外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ２／ｇ）との差が、５≦（ＢＥＴ５）−（ＳＴＳＡ）≦１２、（３）前記カーボンブラックのストークス径（Ｄｓｔ）とストークス径分布（ΔＤ−５０（半値幅））との比が、０．７０≦（ΔＤ−５０）／（Ｄｓｔ）≦１．１０、かつ（４）ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）とヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）との比が、１．０５≦（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）≦１．３５。
【解決手段】下記（１）〜（４）を満たすカーボンブラックを含有するサイドウォール用ゴム組成物；（１）ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収量（ｍｌ／１００ｇ）が、９０〜１８０、（２）ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）と外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ２／ｇ）との差が、５≦（ＢＥＴ５）−（ＳＴＳＡ）≦１２、（３）前記カーボンブラックのストークス径（Ｄｓｔ）とストークス径分布（ΔＤ−５０（半値幅））との比が、０．７０≦（ΔＤ−５０）／（Ｄｓｔ）≦１．１０、かつ（４）ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）とヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）との比が、１．０５≦（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）≦１．３５。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム成分とカーボンブラックとを含有し、空気入りタイヤのサイドウォールの原料として有用なサイドウォール用ゴム組成物であって、低発熱性および外観性を良好に維持しつつ、耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性がバランス良く向上したサイドウォールの原料となるサイドウォール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】
空気入りタイヤのサイドウォールは、タイヤ走行時の繰り返し振動に伴う発熱を防止すると共に、タイヤ側面からの外傷を防止するため、低発熱性および耐外傷性（耐破壊特性および耐カット性）を改良することが要求される。加硫ゴムの耐破壊特性および／または耐カット性を改良する方法としては、例えば、原料となるゴム組成物中に小粒径のカーボンブラックを配合する方法、あるいは樹脂を配合する方法が挙げられる。しかしながら、これらの方法では加硫ゴムの低発熱性が悪化する傾向がある。一方、原料となるゴム組成物中に大粒径のカーボンブラックを配合する方法では、加硫ゴムの低発熱性は改良されるが、耐破壊特性および／または耐カット性が悪化する傾向がある。したがって、特にカーボンブラックに着目して、加硫ゴムの低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性とをバランス良く向上することは非常に困難であるのが実情であった。
【０００３】
下記特許文献１では、１５０℃から４５０℃までの加熱減量が０．８７質量％以上、トルエン着色透過度が９０％以上、かつ窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）（ｍ２／ｇ）とヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）との比を１．１０〜１．３０に調整したカーボンブラック、ならびに脂肪酸エステルおよび脂肪酸金属塩の少なくともいずれかである加工助剤を含有するゴム組成物が、耐破壊特性と低発熱性とを両立できる点を記載している。また、下記特許文献２では、セチルトリアンモニウム（ＣＴＡＢ）比表面積（ｍ２／ｇ）を１１５〜１４５、ＤＢＰ吸収量（２４Ｍ４ＤＢＰ）（ｍｌ／１００ｇ）とＣＴＡＢとの比を０．７５〜０．９２、ＣＴＡＢとＩＡとの比を０．９７〜１．２５、比着色量ＴＩＮＴ（％）≧−４６．７８７（２４Ｍ４ＤＢＰ／ＣＴＡＢ）＋１６８に調整したカーボンブラックを含有するゴム組成物が、耐破壊特性と低発熱性とを両立できる点を記載している。また、下記特許文献３では、Ｎ２ＳＡとＩＡとの比を１．２０〜１．３０、Ｎ２ＳＡとＣＴＡＢとの差を５以下に調整したカーボンブラックを含有するゴム組成物が、耐破壊特性と低発熱性とを両立できる点を記載している。
【０００４】
しかしながら、本発明者が鋭意検討した結果、上記文献で着目したカーボンブラックの各指標を最適化するのみでは、カーボンブラック凝集体表面の細孔の度合いを正確に把握することが困難であることが判明した。カーボンブラック凝集体表面の細孔の度合いは、特に低発熱性と耐破壊特性とに大きな影響を及ぼすため、上記文献で使用されたカーボンブラックでは、サイドウォールにおいて、特に低発熱性と耐破壊特性との両立を図る場合、さらなる改良の余地があることがわかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−４０９０４号公報
【特許文献２】特開２０００−３４４９４５号公報
【特許文献３】特開２００７−２３１１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、低発熱性および外観性を良好に維持しつつ、耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性がバランス良く向上したサイドウォールの原料となるサイドウォール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】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、カーボンブラック凝集体表面の細孔の度合いを正確に把握する手法について、鋭意検討を行った。その結果、ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）と外部比表面積（ＳＴＳＡ）との差が特定の範囲内にあるカーボンブラックでは、カーボンブラック凝集体表面の細孔の度合いが、低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性との両立を図るうえで特に好ましいことが判明した。さらに、ＢＥＴ５とＳＴＳＡとに加えて、従来からカーボンブラックの特性を示す指標として使用されているジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収量と、ヨウ素吸着量（ＩＡ）と、カーボンブラックのストークス径（Ｄｓｔ）およびストークス径分布（ΔＤ−５０（半値幅））と、の関係で最適なカーボンブラックを配合したゴム組成物を原料としてサイドウォールを製造することにより、サイドウォールの低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性とをバランス良く改良できることを見出した。本発明は、上記の検討の結果なされたものであり、下記の如き構成により上述の目的を達成するものである。
【０００８】
即ち、本発明は、ゴム成分とカーボンブラックとを含有するサイドウォール用ゴム組成物であって、前記ゴム成分の全量を１００質量部としたとき、天然ゴムおよびポリイソプレンゴムの少なくとも１つを３５〜７０質量部、ポリブタジエンゴムを３０〜６５質量部含有するものであり、前記カーボンブラックが、下記（１）〜（４）を満たすものであり、
（１）ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収量（ｍｌ／１００ｇ）が、９０〜１８０、
（２）ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）と外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ２／ｇ）との差が、５≦（ＢＥＴ５）−（ＳＴＳＡ）≦１２、
（３）前記カーボンブラックのストークス径（Ｄｓｔ）とストークス径分布（ΔＤ−５０（半値幅））との比が、０．７０≦（ΔＤ−５０）／（Ｄｓｔ）≦１．１０、かつ
（４）ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）とヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）との比が、１．０５≦（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）≦１．３５、少なくとも前記カーボンブラックを含む補強用充填材の配合量が、前記ゴム成分１００質量部に対して３０〜５５質量部であり、かつ前記補強用充填材中の前記カーボンブラックの割合が２０質量％以上であることを特徴とするサイドウォール用ゴム組成物に関する。
【０００９】
本発明に係るゴム組成物は、カーボンブラックの（１）ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収量（ｍｌ／１００ｇ）が、９０〜１８０であるため、低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性とをバランス良く両立することができる。ＤＢＰ吸収量は、カーボンブラック凝集体のストラクチャーの指標となるものであり、ＤＢＰ吸収量が（１）に記載の範囲を下回ると、カーボンブラック凝集体のストラクチャーが低すぎるため、ゴムの補強性が低下し、耐久力が悪化する傾向がある。一方、ＤＢＰ吸収量が（１）に記載の範囲を超えると、カーボンブラック凝集体のストラクチャーが高すぎるため、低発熱性が悪化する傾向がある。
【００１０】
また、本発明に係るゴム組成物は、カーボンブラックの（２）ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）と外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ２／ｇ）との差が、５≦（ＢＥＴ５）−（ＳＴＳＡ）≦１２となる。ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）と外部比表面積（ＳＴＳＡ）とは、いずれも窒素吸収量に基づいて計算された比表面積に関する指標であるため、両者の差を算出することで、カーボンブラック凝集体表面の細孔の度合いを正確に把握することができる。
【００１１】
カーボンブラック凝集体表面の細孔にはゴム分子が入り込めないため、細孔が多いほどカーボンブラックとゴム分子との結びつきが弱くなる。本願発明では、カーボンブラックの（ＢＥＴ５）−（ＳＴＳＡ）の関係が上記（２）を満たすため、カーボンブラックとゴム分子との結びつき度合いが最適化され、その結果、低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性とをバランス良く両立することができる。
【００１２】
また、本発明に係るゴム組成物は、（３）カーボンブラックのストークス径（Ｄｓｔ）とストークス径分布（ΔＤ−５０（半値幅））との比が、０．７０≦（ΔＤ−５０）／（Ｄｓｔ）≦１．１０であるため、低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性とをバランス良く向上することができる。（ΔＤ−５０）／（Ｄｓｔ）が（３）に記載の範囲を下回ると、低発熱性が悪化する傾向がある。一方、（ΔＤ−５０）／（Ｄｓｔ）が（３）に記載の範囲を超えると、耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性が悪化する傾向がある。
【００１３】
さらに、本発明に係るゴム組成物は、カーボンブラックの（４）ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）とヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）との比が、１．０５≦（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）≦１．３５であるため、カーボンブラックとゴム分子との結びつき度合いが最適化され、低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性とをバランス良く向上することができる。（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）は、カーボンブラック粒子の表面活性の指標となるものであり、（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）が（４）に記載の範囲を下回ると、低発熱性が悪化する傾向がある。一方、（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）が（４）に記載の範囲を超えると、耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性が悪化する傾向がある。
【００１４】
本発明に係るゴム組成物では、前記ゴム成分の全量を１００質量部としたとき、天然ゴムおよびポリイソプレンゴムの少なくとも１つを３５〜７０質量部、ポリブタジエンゴムを３０〜６５質量部含有する。所定量の天然ゴムおよび／またはポリイソプレンゴムと、所定量のポリブタジエンゴムとによりゴム成分を構成することで、低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性とをバランス良く向上することができる。
【００１５】
また、本発明に係るゴム組成物では、少なくとも前記カーボンブラックを含む補強用充填材の配合量が、前記ゴム成分１００質量部に対して３０〜５５質量部であり、かつ前記補強用充填材中の前記カーボンブラックの割合を２０質量％以上に設定する。カーボンブラックを含む補強用充填材の配合量をかかる範囲内に設定することにより、低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性とをバランス良く向上することができる。
【００１６】
上記ゴム組成物において、前記カーボンブラックの外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ２／ｇ）が、７５〜１７０であることが好ましい。ＳＴＳＡは、カーボンブラック粒子の比表面積（粒径）の指標となるものであり、ＳＴＳＡが７５未満であると耐破壊特性が悪化する傾向があり、１７０を超えると低発熱性が悪化する傾向がある。
【００１７】
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、老化防止剤を２〜７質量部含有することが好ましい。かかる構成によれば、サイドウォールの外観性を良好に維持しつつ、低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性とをバランス良く向上することができる。
【００１８】
また、本発明は前記いずれかに記載のサイドウォール用ゴム組成物を用いて製造されたサイドウォールを備える空気入りタイヤに関する。上述のとおり、本発明に係るゴム組成物の加硫ゴムは、低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性とがバランス良く向上されている。したがって、かかるサイドウォール用ゴム組成物を原料として製造されたサイドウォールを備える空気入りタイヤは、耐久性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】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
【図２】各カーボンブラックについて、横軸に（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）、縦軸に（ＢＥＴ５）−（ＳＴＳＡ）をプロットしたグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係るサイドウォール用ゴム組成物は、ゴム成分とカーボンブラックとを含有する。本発明においては、ゴム成分として、天然ゴムおよびポリイソプレンゴムの少なくとも１つを３５〜７０質量部、ポリブタジエンゴムを３０〜６５質量部含有する。低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性とを、さらにバランス良く向上するためには、天然ゴムおよびポリイソプレンゴムの少なくとも１つを４０〜５５質量部、ポリブタジエンゴムを４５〜６０質量部含有することが好ましい。
【００２１】
天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）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。また、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。
【００２２】
本発明においては、使用するカーボンブラックが下記（１）〜（４）を満たす点が最大の特徴である。
（１）ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収量（ｍｌ／１００ｇ）が、９０〜１８０、
（２）ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）と外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ２／ｇ）との差が、５≦（ＢＥＴ５）−（ＳＴＳＡ）≦１２、
（３）前記カーボンブラックのストークス径（Ｄｓｔ）とストークス径分布（ΔＤ−５０（半値幅））との比が、０．７０≦（ΔＤ−５０）／（Ｄｓｔ）≦１．１０、かつ
（４）ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）とヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）との比が、１．０５≦（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）≦１．３５。
【００２３】
上記（１）〜（４）を満たすカーボンブラックは、タイヤ業界で通常使用されるＩＳＡＦクラス（ＡＳＴＭグレード）のカーボンブラックよりもカーボンブラック凝集体表面の細孔の度合いが少なく、その粒径、ストラクチャー、凝集体分布が特殊なカーボンブラックである。本発明においては、かかるカーボンブラックを含有するゴム組成物を原料として使用することで、低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性とがバランス良く改良される。より具体的には、ＩＳＡＦクラスのカーボンブラックを含有するゴム組成物に匹敵する耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性と、ＨＡＦクラスのカーボンブラックを含有するゴム組成物に匹敵する低発熱性とを実現することができる。
【００２４】
本発明に係るゴム組成物では、外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ２／ｇ）が、７５〜１７０であるカーボンブラックを含有することが好ましい。この場合、耐破壊特性と低発熱性とをよりバランス良く両立することができる。
【００２５】
特に、本発明においては、カーボンブラックのジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収量（ｍｌ／１００ｇ）が、１２０〜１５０であることが好ましく、ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）と外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ２／ｇ）との差が、７≦（ＢＥＴ５）−（ＳＴＳＡ）≦１０であることが好ましく、カーボンブラックのストークス径（Ｄｓｔ）とストークス径分布（ΔＤ−５０（半値幅））との比が、０．７５≦（ΔＤ−５０）／（Ｄｓｔ）≦０．９５であることが好ましく、あるいはＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）とヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）との比が、１．１０≦（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）≦１．３０であることが好ましい。また、本発明においては、カーボンブラックの外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ２／ｇ）が、９０〜１２０であることが好ましい。
【００２６】
上記カーボンブラックの特性評価項目のうち、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収量（ｍｌ／１００ｇ）はＪＩＳ Ｋ６２１７−４、ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）および外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ２／ｇ）はＪＩＳ Ｋ６２１７−７、ストークス径（Ｄｓｔ）およびストークス径分布（ΔＤ−５０（半値幅））はＪＩＳ Ｋ６２１７−６、ならびにヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）はＪＩＳ Ｋ６２１７−１に準拠して測定したものである。
【００２７】
本発明に係るゴム組成物では、上記（１）〜（４）を満たすカーボンブラックを含む補強用充填材の配合量が、ゴム成分１００質量部に対して３０〜５５質量部であり、かつ補強用充填材中のカーボンブラックの割合が２０質量％以上である。低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性とをバランス良く向上するためには、カーボンブラックを含む補強用充填材の配合量の配合量は、３５〜４５質量部であることがより好ましい。また、補強用充填材中のカーボンブラックの割合が、４０質量％以上であることがより好ましい。
【００２８】
本発明においては、カーボンブラック以外の充填材として、シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、タルク、クレー、アルミナ、セリサイトなどが使用可能である。なお、シリカを使用する場合は、シランカップリング剤も併用することが好ましい。
【００２９】
本発明においては、サイドウォールの耐疲労性を向上するために、ゴム組成物中に老化防止剤を配合することが好ましい。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。ただし、老化防止剤の配合量が多すぎると、老化防止剤のブリードに伴い、サイドウォールの外観性が悪化する恐れがあるため、ゴム成分１００質量部に対する老化防止剤の配合量は、２〜７質量部が好ましく、３〜５質量部がより好ましい。
【００３０】
本発明に係るゴム組成物は、上記ゴム成分、カーボンブラックおよびシリカなどの充填材、老化防止剤とともに、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、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。ただし、サイドウォールの外観性を考慮した場合、ゴム組成物中にオイルを含有しないことが好ましい。
【００３１】
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０．１〜５質量部が好ましく、０．５〜３質量部がより好ましい。
【００３２】
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。
【００３３】
本発明に係るゴム組成物は、上記ゴム成分、カーボンブラックおよびシリカなどの充填材、老化防止剤、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、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。
【００３４】
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。
【００３５】
図１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１と、該ビードワイヤー１のタイヤ径方向外側に配されたビードフィラー２と、ビードワイヤー１およびビードフィラー２から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール３と、サイドウォール３の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド４と、一対のビードワイヤー１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５と、カーカスプライ５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６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６ａ、ベルトプライ６ｂ、ベルトプライ６ｃ、ベルトプライ６ｄからなる４枚のベルトプライでベルト６が構成されている。トレッド４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。
【００３６】
ビードワイヤー１およびビードフィラー２のタイヤ径方向内側には、カーカスプライ５を介して、チェーハー７およびリムストリップ８が配され、リムストリップ８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２のタイヤ径方向外側には、チェーハー７を挟み込むようにチェーハーパッド９が配される。一方、カーカスプライ５の内周側には、空気圧保持のためのインナーライナー１０が配されている。また、ベルト６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１１が配され、ベルトプライ６ｂおよび６ｃの間にはベルトエッジフィラー１２が配される。
【００３７】
本発明に係るサイドウォール用ゴム組成物を原料として製造されたサイドウォール３を備えた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、低発熱性および外観性を良好に維持しつつ、耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性がバランス良く向上したサイドウォールを備える空気入りタイヤを製造することができる。
【実施例】
【００３８】
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。
【００３９】
（１）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１０％、動的歪み２％、周波数５０Ｈｚ、温度６０℃でのｔａｎδ値を測定した。数値が小さいほど低発熱性に優れることを意味する。
【００４０】
（２）耐引裂強度
ＪＩＳ Ｋ６２５２に準拠して引裂強さ（耐引裂強度）（ｋＮ／ｍ）を評価した。数値が大きいほど良好であることを意味する。
【００４１】
（３）破断強度（耐破壊特性）
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。数値が大きいほど耐破壊特性に優れることを意味する。
【００４２】
（４）耐屈曲疲労性
ＪＩＳ Ｋ６２６０に準拠してデマチャ屈曲試験機を用い、比較例１の亀裂発生回数を１００とした際の割合を示す指数で表示した。数値が大きいほど耐屈曲疲労性が良好である。
【００４３】
（５）外観性
ゴム組成物を使用して、厚み２ｍｍの試験片を作製し、１５０℃−３０分加硫後の試験片を日光に２０日間照射した。照射後の試験片を目視により観察し、比較例１を基準として茶色または白色への変色の度合いを、以下の基準に基づき相対的に評価した。
◎；比較例１よりも変色の度合いが小さい
○；比較例１と同程度の変色を示した
△；比較例１よりも変色の度合いが大きい
×；比較例１よりも変色の度合いが大きく、完全に変色している
【００４４】
（ゴム組成物の調製）
表１および表２の配合処方に従い、実施例１〜１３および比較例１〜７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および表２に記載の各配合剤を以下に示す（表１および表２において、カーボンブラックおよび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、カーボンブラックは以下の製造方法により製造した。
【００４５】
ａ）ゴム成分
天然ゴム（ＮＲ） 「ＲＳＳ＃３」
ポリブタジエンゴム−（１）（ＢＲ−（１）） 「ＢＲ１５０Ｌ」、（宇部興産社製）
ポリブタジエンゴム−（２）（ＢＲ−（２）） 「ＢｕｎａＣＢ２２」、（バイエル社製）
ｂ）シリカ 「ニップシールＡＱ」、（日本シリカ工業社製）
ｃ）シランカップリング剤 「Ｓｉ６９」、（デグサ社製）
ｄ）亜鉛華 「亜鉛華１号」、（三井金属鉱業社製）
ｅ）ステアリン酸 「ルナックＳ−２０」、（花王社製）
ｆ）ワックス 「ＯＺＯＡＣＥ０３５５」、（日本精蝋社製）
ｇ）老化防止剤 「ノクラック６Ｃ」、（大内新興化学工業社製）
ｈ）加硫促進剤 「ソクシールＣＺ」、（住友化学社製）
ｉ）硫黄 「粉末硫黄」、（鶴見化学社製）
ｊ）オイル 「プロセスＰ２００」、（ＪＯＭＯ社製）
【００４６】
（カーボンブラックの製造方法）
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ァーネス炉を用いて、カーボンブラック混合ガス温度を１０００〜２２００℃、空気量（Ｎｍ３／ｈ）と原料導入量（ｋｇ／ｈ）の比を２．０〜６．０、空気量と燃料導入量（ｋｇ／ｈ）の比を１５．０〜３０．０、原料導入量と燃料導入量の比を３．０〜８．０の範囲内で適宜調整し、規定の比表面積、ストラクチャー、表面活性、凝集体分布、細孔の度合いを有するカーボンブラックを得るために、下記ｉ）〜ｉｖ）：
ｉ）原料油の分割導入、
ｉｉ）酸素ガス添加、
ｉｉｉ）反応時間０．００２〜０．０５（秒）、
ｉｖ）乾燥温度１８０〜２５０（℃）、
を単独もしくは組み合わせて表１または表２に記載のカーボンブラック（Ａ）〜（Ｅ）を製造した。表３にカーボンブラック（Ａ）〜（Ｅ）のカーボンブラック特性を示す。また、カーボンブラック（Ａ）〜（Ｅ）について、横軸に（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）、縦軸に（ＢＥＴ５）−（ＳＴＳＡ）をプロットしたグラフを図２に示す。
【００４７】
また、カーボンブラック（Ｆ）〜（Ｇ）として、下記に記載のカーボンブラック市販品を使用した。表３にカーボンブラック（Ｆ）〜（Ｇ）のカーボンブラック特性を示す。また、カーボンブラック（Ｆ）〜（Ｇ）について、横軸に（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）、縦軸に（ＢＥＴ５）−（ＳＴＳＡ）をプロットしたグラフを図２に示す。
ｇ）カーボンブラック（Ｆ） 「シーストＶ（ＧＰＦ）」、東海カーボン社製
ｈ）カーボンブラック（Ｇ） 「シーストＫＨ（ＨＡＦ）」、東海カーボン社製
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
【００５０】
【表３】
【００５１】
表１の結果から、カーボンブラック（Ａ）〜（Ｅ）のいずれかを含有する実施例１〜１３では、低発熱性および外観性を良好に維持しつつ、耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性がバランス良く向上することがわかる。一方、カーボンブラック（Ｆ）または（Ｇ）を含有する比較例１〜２では、使用したカーボンブラックが上記（１）〜（４）の条件のいずれかを満たさないため、耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性のいずれかが悪化することがわかる。また、カーボンブラック（Ａ）を含有するものの、その含有量が多い比較例３では、低発熱性が悪化し、カーボンブラック（Ａ）の含有量が少ない比較例４では、耐カット性および耐疲労性が悪化することがわかる。また、天然ゴムの比率が大きい比較例５および６では、耐疲労性が悪化し、天然ゴムの比率が小さい比較例７では、低発熱性および耐カット性が悪化することがわかる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム成分とカーボンブラックとを含有し、空気入りタイヤのサイドウォールの原料として有用なサイドウォール用ゴム組成物であって、低発熱性および外観性を良好に維持しつつ、耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性がバランス良く向上したサイドウォールの原料となるサイドウォール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】
空気入りタイヤのサイドウォールは、タイヤ走行時の繰り返し振動に伴う発熱を防止すると共に、タイヤ側面からの外傷を防止するため、低発熱性および耐外傷性（耐破壊特性および耐カット性）を改良することが要求される。加硫ゴムの耐破壊特性および／または耐カット性を改良する方法としては、例えば、原料となるゴム組成物中に小粒径のカーボンブラックを配合する方法、あるいは樹脂を配合する方法が挙げられる。しかしながら、これらの方法では加硫ゴムの低発熱性が悪化する傾向がある。一方、原料となるゴム組成物中に大粒径のカーボンブラックを配合する方法では、加硫ゴムの低発熱性は改良されるが、耐破壊特性および／または耐カット性が悪化する傾向がある。したがって、特にカーボンブラックに着目して、加硫ゴムの低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性とをバランス良く向上することは非常に困難であるのが実情であった。
【０００３】
下記特許文献１では、１５０℃から４５０℃までの加熱減量が０．８７質量％以上、トルエン着色透過度が９０％以上、かつ窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）（ｍ２／ｇ）とヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）との比を１．１０〜１．３０に調整したカーボンブラック、ならびに脂肪酸エステルおよび脂肪酸金属塩の少なくともいずれかである加工助剤を含有するゴム組成物が、耐破壊特性と低発熱性とを両立できる点を記載している。また、下記特許文献２では、セチルトリアンモニウム（ＣＴＡＢ）比表面積（ｍ２／ｇ）を１１５〜１４５、ＤＢＰ吸収量（２４Ｍ４ＤＢＰ）（ｍｌ／１００ｇ）とＣＴＡＢとの比を０．７５〜０．９２、ＣＴＡＢとＩＡとの比を０．９７〜１．２５、比着色量ＴＩＮＴ（％）≧−４６．７８７（２４Ｍ４ＤＢＰ／ＣＴＡＢ）＋１６８に調整したカーボンブラックを含有するゴム組成物が、耐破壊特性と低発熱性とを両立できる点を記載している。また、下記特許文献３では、Ｎ２ＳＡとＩＡとの比を１．２０〜１．３０、Ｎ２ＳＡとＣＴＡＢとの差を５以下に調整したカーボンブラックを含有するゴム組成物が、耐破壊特性と低発熱性とを両立できる点を記載している。
【０００４】
しかしながら、本発明者が鋭意検討した結果、上記文献で着目したカーボンブラックの各指標を最適化するのみでは、カーボンブラック凝集体表面の細孔の度合いを正確に把握することが困難であることが判明した。カーボンブラック凝集体表面の細孔の度合いは、特に低発熱性と耐破壊特性とに大きな影響を及ぼすため、上記文献で使用されたカーボンブラックでは、サイドウォールにおいて、特に低発熱性と耐破壊特性との両立を図る場合、さらなる改良の余地があることがわかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−４０９０４号公報
【特許文献２】特開２０００−３４４９４５号公報
【特許文献３】特開２００７−２３１１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、低発熱性および外観性を良好に維持しつつ、耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性がバランス良く向上したサイドウォールの原料となるサイドウォール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】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく、カーボンブラック凝集体表面の細孔の度合いを正確に把握する手法について、鋭意検討を行った。その結果、ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）と外部比表面積（ＳＴＳＡ）との差が特定の範囲内にあるカーボンブラックでは、カーボンブラック凝集体表面の細孔の度合いが、低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性との両立を図るうえで特に好ましいことが判明した。さらに、ＢＥＴ５とＳＴＳＡとに加えて、従来からカーボンブラックの特性を示す指標として使用されているジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収量と、ヨウ素吸着量（ＩＡ）と、カーボンブラックのストークス径（Ｄｓｔ）およびストークス径分布（ΔＤ−５０（半値幅））と、の関係で最適なカーボンブラックを配合したゴム組成物を原料としてサイドウォールを製造することにより、サイドウォールの低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性とをバランス良く改良できることを見出した。本発明は、上記の検討の結果なされたものであり、下記の如き構成により上述の目的を達成するものである。
【０００８】
即ち、本発明は、ゴム成分とカーボンブラックとを含有するサイドウォール用ゴム組成物であって、前記ゴム成分の全量を１００質量部としたとき、天然ゴムおよびポリイソプレンゴムの少なくとも１つを３５〜７０質量部、ポリブタジエンゴムを３０〜６５質量部含有するものであり、前記カーボンブラックが、下記（１）〜（４）を満たすものであり、
（１）ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収量（ｍｌ／１００ｇ）が、９０〜１８０、
（２）ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）と外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ２／ｇ）との差が、５≦（ＢＥＴ５）−（ＳＴＳＡ）≦１２、
（３）前記カーボンブラックのストークス径（Ｄｓｔ）とストークス径分布（ΔＤ−５０（半値幅））との比が、０．７０≦（ΔＤ−５０）／（Ｄｓｔ）≦１．１０、かつ
（４）ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）とヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）との比が、１．０５≦（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）≦１．３５、少なくとも前記カーボンブラックを含む補強用充填材の配合量が、前記ゴム成分１００質量部に対して３０〜５５質量部であり、かつ前記補強用充填材中の前記カーボンブラックの割合が２０質量％以上であることを特徴とするサイドウォール用ゴム組成物に関する。
【０００９】
本発明に係るゴム組成物は、カーボンブラックの（１）ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収量（ｍｌ／１００ｇ）が、９０〜１８０であるため、低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性とをバランス良く両立することができる。ＤＢＰ吸収量は、カーボンブラック凝集体のストラクチャーの指標となるものであり、ＤＢＰ吸収量が（１）に記載の範囲を下回ると、カーボンブラック凝集体のストラクチャーが低すぎるため、ゴムの補強性が低下し、耐久力が悪化する傾向がある。一方、ＤＢＰ吸収量が（１）に記載の範囲を超えると、カーボンブラック凝集体のストラクチャーが高すぎるため、低発熱性が悪化する傾向がある。
【００１０】
また、本発明に係るゴム組成物は、カーボンブラックの（２）ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）と外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ２／ｇ）との差が、５≦（ＢＥＴ５）−（ＳＴＳＡ）≦１２となる。ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）と外部比表面積（ＳＴＳＡ）とは、いずれも窒素吸収量に基づいて計算された比表面積に関する指標であるため、両者の差を算出することで、カーボンブラック凝集体表面の細孔の度合いを正確に把握することができる。
【００１１】
カーボンブラック凝集体表面の細孔にはゴム分子が入り込めないため、細孔が多いほどカーボンブラックとゴム分子との結びつきが弱くなる。本願発明では、カーボンブラックの（ＢＥＴ５）−（ＳＴＳＡ）の関係が上記（２）を満たすため、カーボンブラックとゴム分子との結びつき度合いが最適化され、その結果、低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性とをバランス良く両立することができる。
【００１２】
また、本発明に係るゴム組成物は、（３）カーボンブラックのストークス径（Ｄｓｔ）とストークス径分布（ΔＤ−５０（半値幅））との比が、０．７０≦（ΔＤ−５０）／（Ｄｓｔ）≦１．１０であるため、低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性とをバランス良く向上することができる。（ΔＤ−５０）／（Ｄｓｔ）が（３）に記載の範囲を下回ると、低発熱性が悪化する傾向がある。一方、（ΔＤ−５０）／（Ｄｓｔ）が（３）に記載の範囲を超えると、耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性が悪化する傾向がある。
【００１３】
さらに、本発明に係るゴム組成物は、カーボンブラックの（４）ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）とヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）との比が、１．０５≦（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）≦１．３５であるため、カーボンブラックとゴム分子との結びつき度合いが最適化され、低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性とをバランス良く向上することができる。（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）は、カーボンブラック粒子の表面活性の指標となるものであり、（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）が（４）に記載の範囲を下回ると、低発熱性が悪化する傾向がある。一方、（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）が（４）に記載の範囲を超えると、耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性が悪化する傾向がある。
【００１４】
本発明に係るゴム組成物では、前記ゴム成分の全量を１００質量部としたとき、天然ゴムおよびポリイソプレンゴムの少なくとも１つを３５〜７０質量部、ポリブタジエンゴムを３０〜６５質量部含有する。所定量の天然ゴムおよび／またはポリイソプレンゴムと、所定量のポリブタジエンゴムとによりゴム成分を構成することで、低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性とをバランス良く向上することができる。
【００１５】
また、本発明に係るゴム組成物では、少なくとも前記カーボンブラックを含む補強用充填材の配合量が、前記ゴム成分１００質量部に対して３０〜５５質量部であり、かつ前記補強用充填材中の前記カーボンブラックの割合を２０質量％以上に設定する。カーボンブラックを含む補強用充填材の配合量をかかる範囲内に設定することにより、低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性とをバランス良く向上することができる。
【００１６】
上記ゴム組成物において、前記カーボンブラックの外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ２／ｇ）が、７５〜１７０であることが好ましい。ＳＴＳＡは、カーボンブラック粒子の比表面積（粒径）の指標となるものであり、ＳＴＳＡが７５未満であると耐破壊特性が悪化する傾向があり、１７０を超えると低発熱性が悪化する傾向がある。
【００１７】
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、老化防止剤を２〜７質量部含有することが好ましい。かかる構成によれば、サイドウォールの外観性を良好に維持しつつ、低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性とをバランス良く向上することができる。
【００１８】
また、本発明は前記いずれかに記載のサイドウォール用ゴム組成物を用いて製造されたサイドウォールを備える空気入りタイヤに関する。上述のとおり、本発明に係るゴム組成物の加硫ゴムは、低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性とがバランス良く向上されている。したがって、かかるサイドウォール用ゴム組成物を原料として製造されたサイドウォールを備える空気入りタイヤは、耐久性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】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
【図２】各カーボンブラックについて、横軸に（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）、縦軸に（ＢＥＴ５）−（ＳＴＳＡ）をプロットしたグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明に係るサイドウォール用ゴム組成物は、ゴム成分とカーボンブラックとを含有する。本発明においては、ゴム成分として、天然ゴムおよびポリイソプレンゴムの少なくとも１つを３５〜７０質量部、ポリブタジエンゴムを３０〜６５質量部含有する。低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性とを、さらにバランス良く向上するためには、天然ゴムおよびポリイソプレンゴムの少なくとも１つを４０〜５５質量部、ポリブタジエンゴムを４５〜６０質量部含有することが好ましい。
【００２１】
天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）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。また、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。
【００２２】
本発明においては、使用するカーボンブラックが下記（１）〜（４）を満たす点が最大の特徴である。
（１）ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収量（ｍｌ／１００ｇ）が、９０〜１８０、
（２）ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）と外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ２／ｇ）との差が、５≦（ＢＥＴ５）−（ＳＴＳＡ）≦１２、
（３）前記カーボンブラックのストークス径（Ｄｓｔ）とストークス径分布（ΔＤ−５０（半値幅））との比が、０．７０≦（ΔＤ−５０）／（Ｄｓｔ）≦１．１０、かつ
（４）ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）とヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）との比が、１．０５≦（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）≦１．３５。
【００２３】
上記（１）〜（４）を満たすカーボンブラックは、タイヤ業界で通常使用されるＩＳＡＦクラス（ＡＳＴＭグレード）のカーボンブラックよりもカーボンブラック凝集体表面の細孔の度合いが少なく、その粒径、ストラクチャー、凝集体分布が特殊なカーボンブラックである。本発明においては、かかるカーボンブラックを含有するゴム組成物を原料として使用することで、低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性とがバランス良く改良される。より具体的には、ＩＳＡＦクラスのカーボンブラックを含有するゴム組成物に匹敵する耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性と、ＨＡＦクラスのカーボンブラックを含有するゴム組成物に匹敵する低発熱性とを実現することができる。
【００２４】
本発明に係るゴム組成物では、外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ２／ｇ）が、７５〜１７０であるカーボンブラックを含有することが好ましい。この場合、耐破壊特性と低発熱性とをよりバランス良く両立することができる。
【００２５】
特に、本発明においては、カーボンブラックのジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収量（ｍｌ／１００ｇ）が、１２０〜１５０であることが好ましく、ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）と外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ２／ｇ）との差が、７≦（ＢＥＴ５）−（ＳＴＳＡ）≦１０であることが好ましく、カーボンブラックのストークス径（Ｄｓｔ）とストークス径分布（ΔＤ−５０（半値幅））との比が、０．７５≦（ΔＤ−５０）／（Ｄｓｔ）≦０．９５であることが好ましく、あるいはＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）とヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）との比が、１．１０≦（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）≦１．３０であることが好ましい。また、本発明においては、カーボンブラックの外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ２／ｇ）が、９０〜１２０であることが好ましい。
【００２６】
上記カーボンブラックの特性評価項目のうち、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収量（ｍｌ／１００ｇ）はＪＩＳ Ｋ６２１７−４、ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）および外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ２／ｇ）はＪＩＳ Ｋ６２１７−７、ストークス径（Ｄｓｔ）およびストークス径分布（ΔＤ−５０（半値幅））はＪＩＳ Ｋ６２１７−６、ならびにヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）はＪＩＳ Ｋ６２１７−１に準拠して測定したものである。
【００２７】
本発明に係るゴム組成物では、上記（１）〜（４）を満たすカーボンブラックを含む補強用充填材の配合量が、ゴム成分１００質量部に対して３０〜５５質量部であり、かつ補強用充填材中のカーボンブラックの割合が２０質量％以上である。低発熱性と耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性とをバランス良く向上するためには、カーボンブラックを含む補強用充填材の配合量の配合量は、３５〜４５質量部であることがより好ましい。また、補強用充填材中のカーボンブラックの割合が、４０質量％以上であることがより好ましい。
【００２８】
本発明においては、カーボンブラック以外の充填材として、シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、タルク、クレー、アルミナ、セリサイトなどが使用可能である。なお、シリカを使用する場合は、シランカップリング剤も併用することが好ましい。
【００２９】
本発明においては、サイドウォールの耐疲労性を向上するために、ゴム組成物中に老化防止剤を配合することが好ましい。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。ただし、老化防止剤の配合量が多すぎると、老化防止剤のブリードに伴い、サイドウォールの外観性が悪化する恐れがあるため、ゴム成分１００質量部に対する老化防止剤の配合量は、２〜７質量部が好ましく、３〜５質量部がより好ましい。
【００３０】
本発明に係るゴム組成物は、上記ゴム成分、カーボンブラックおよびシリカなどの充填材、老化防止剤とともに、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、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。ただし、サイドウォールの外観性を考慮した場合、ゴム組成物中にオイルを含有しないことが好ましい。
【００３１】
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０．１〜５質量部が好ましく、０．５〜３質量部がより好ましい。
【００３２】
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。
【００３３】
本発明に係るゴム組成物は、上記ゴム成分、カーボンブラックおよびシリカなどの充填材、老化防止剤、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、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。
【００３４】
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。
【００３５】
図１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１と、該ビードワイヤー１のタイヤ径方向外側に配されたビードフィラー２と、ビードワイヤー１およびビードフィラー２から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール３と、サイドウォール３の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド４と、一対のビードワイヤー１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５と、カーカスプライ５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６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６ａ、ベルトプライ６ｂ、ベルトプライ６ｃ、ベルトプライ６ｄからなる４枚のベルトプライでベルト６が構成されている。トレッド４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。
【００３６】
ビードワイヤー１およびビードフィラー２のタイヤ径方向内側には、カーカスプライ５を介して、チェーハー７およびリムストリップ８が配され、リムストリップ８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２のタイヤ径方向外側には、チェーハー７を挟み込むようにチェーハーパッド９が配される。一方、カーカスプライ５の内周側には、空気圧保持のためのインナーライナー１０が配されている。また、ベルト６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１１が配され、ベルトプライ６ｂおよび６ｃの間にはベルトエッジフィラー１２が配される。
【００３７】
本発明に係るサイドウォール用ゴム組成物を原料として製造されたサイドウォール３を備えた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、低発熱性および外観性を良好に維持しつつ、耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性がバランス良く向上したサイドウォールを備える空気入りタイヤを製造することができる。
【実施例】
【００３８】
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。
【００３９】
（１）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１０％、動的歪み２％、周波数５０Ｈｚ、温度６０℃でのｔａｎδ値を測定した。数値が小さいほど低発熱性に優れることを意味する。
【００４０】
（２）耐引裂強度
ＪＩＳ Ｋ６２５２に準拠して引裂強さ（耐引裂強度）（ｋＮ／ｍ）を評価した。数値が大きいほど良好であることを意味する。
【００４１】
（３）破断強度（耐破壊特性）
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。数値が大きいほど耐破壊特性に優れることを意味する。
【００４２】
（４）耐屈曲疲労性
ＪＩＳ Ｋ６２６０に準拠してデマチャ屈曲試験機を用い、比較例１の亀裂発生回数を１００とした際の割合を示す指数で表示した。数値が大きいほど耐屈曲疲労性が良好である。
【００４３】
（５）外観性
ゴム組成物を使用して、厚み２ｍｍの試験片を作製し、１５０℃−３０分加硫後の試験片を日光に２０日間照射した。照射後の試験片を目視により観察し、比較例１を基準として茶色または白色への変色の度合いを、以下の基準に基づき相対的に評価した。
◎；比較例１よりも変色の度合いが小さい
○；比較例１と同程度の変色を示した
△；比較例１よりも変色の度合いが大きい
×；比較例１よりも変色の度合いが大きく、完全に変色している
【００４４】
（ゴム組成物の調製）
表１および表２の配合処方に従い、実施例１〜１３および比較例１〜７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および表２に記載の各配合剤を以下に示す（表１および表２において、カーボンブラックおよび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、カーボンブラックは以下の製造方法により製造した。
【００４５】
ａ）ゴム成分
天然ゴム（ＮＲ） 「ＲＳＳ＃３」
ポリブタジエンゴム−（１）（ＢＲ−（１）） 「ＢＲ１５０Ｌ」、（宇部興産社製）
ポリブタジエンゴム−（２）（ＢＲ−（２）） 「ＢｕｎａＣＢ２２」、（バイエル社製）
ｂ）シリカ 「ニップシールＡＱ」、（日本シリカ工業社製）
ｃ）シランカップリング剤 「Ｓｉ６９」、（デグサ社製）
ｄ）亜鉛華 「亜鉛華１号」、（三井金属鉱業社製）
ｅ）ステアリン酸 「ルナックＳ−２０」、（花王社製）
ｆ）ワックス 「ＯＺＯＡＣＥ０３５５」、（日本精蝋社製）
ｇ）老化防止剤 「ノクラック６Ｃ」、（大内新興化学工業社製）
ｈ）加硫促進剤 「ソクシールＣＺ」、（住友化学社製）
ｉ）硫黄 「粉末硫黄」、（鶴見化学社製）
ｊ）オイル 「プロセスＰ２００」、（ＪＯＭＯ社製）
【００４６】
（カーボンブラックの製造方法）
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ァーネス炉を用いて、カーボンブラック混合ガス温度を１０００〜２２００℃、空気量（Ｎｍ３／ｈ）と原料導入量（ｋｇ／ｈ）の比を２．０〜６．０、空気量と燃料導入量（ｋｇ／ｈ）の比を１５．０〜３０．０、原料導入量と燃料導入量の比を３．０〜８．０の範囲内で適宜調整し、規定の比表面積、ストラクチャー、表面活性、凝集体分布、細孔の度合いを有するカーボンブラックを得るために、下記ｉ）〜ｉｖ）：
ｉ）原料油の分割導入、
ｉｉ）酸素ガス添加、
ｉｉｉ）反応時間０．００２〜０．０５（秒）、
ｉｖ）乾燥温度１８０〜２５０（℃）、
を単独もしくは組み合わせて表１または表２に記載のカーボンブラック（Ａ）〜（Ｅ）を製造した。表３にカーボンブラック（Ａ）〜（Ｅ）のカーボンブラック特性を示す。また、カーボンブラック（Ａ）〜（Ｅ）について、横軸に（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）、縦軸に（ＢＥＴ５）−（ＳＴＳＡ）をプロットしたグラフを図２に示す。
【００４７】
また、カーボンブラック（Ｆ）〜（Ｇ）として、下記に記載のカーボンブラック市販品を使用した。表３にカーボンブラック（Ｆ）〜（Ｇ）のカーボンブラック特性を示す。また、カーボンブラック（Ｆ）〜（Ｇ）について、横軸に（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）、縦軸に（ＢＥＴ５）−（ＳＴＳＡ）をプロットしたグラフを図２に示す。
ｇ）カーボンブラック（Ｆ） 「シーストＶ（ＧＰＦ）」、東海カーボン社製
ｈ）カーボンブラック（Ｇ） 「シーストＫＨ（ＨＡＦ）」、東海カーボン社製
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
【００５０】
【表３】
【００５１】
表１の結果から、カーボンブラック（Ａ）〜（Ｅ）のいずれかを含有する実施例１〜１３では、低発熱性および外観性を良好に維持しつつ、耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性がバランス良く向上することがわかる。一方、カーボンブラック（Ｆ）または（Ｇ）を含有する比較例１〜２では、使用したカーボンブラックが上記（１）〜（４）の条件のいずれかを満たさないため、耐破壊特性、耐カット性および耐疲労性のいずれかが悪化することがわかる。また、カーボンブラック（Ａ）を含有するものの、その含有量が多い比較例３では、低発熱性が悪化し、カーボンブラック（Ａ）の含有量が少ない比較例４では、耐カット性および耐疲労性が悪化することがわかる。また、天然ゴムの比率が大きい比較例５および６では、耐疲労性が悪化し、天然ゴムの比率が小さい比較例７では、低発熱性および耐カット性が悪化することがわかる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム成分とカーボンブラックとを含有するサイドウォール用ゴム組成物であって、
前記ゴム成分の全量を１００質量部としたとき、天然ゴムおよびポリイソプレンゴムの少なくとも１つを３５〜７０質量部、ポリブタジエンゴムを３０〜６５質量部含有するものであり、
前記カーボンブラックが、下記（１）〜（４）を満たすものであり、
（１）ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収量（ｍｌ／１００ｇ）が、９０〜１８０、
（２）ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）と外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ２／ｇ）との差が、５≦（ＢＥＴ５）−（ＳＴＳＡ）≦１２、
（３）前記カーボンブラックのストークス径（Ｄｓｔ）とストークス径分布（ΔＤ−５０（半値幅））との比が、０．７０≦（ΔＤ−５０）／（Ｄｓｔ）≦１．１０、かつ
（４）ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）とヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）との比が、１．０５≦（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）≦１．３５、
少なくとも前記カーボンブラックを含む補強用充填材の配合量が、前記ゴム成分１００質量部に対して３０〜５５質量部であり、かつ前記補強用充填材中の前記カーボンブラックの割合が２０質量％以上であることを特徴とするサイドウォール用ゴム組成物。
【請求項２】
前記カーボンブラックの外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ２／ｇ）が、７５〜１７０である請求項１に記載のサイドウォール用ゴム組成物。
【請求項３】
前記ゴム成分１００質量部に対して、老化防止剤を２〜７質量部含有する請求項１または２に記載のサイドウォール用ゴム組成物。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のサイドウォール用ゴム組成物を用いて製造されたサイドウォールを備える空気入りタイヤ。
【請求項１】
ゴム成分とカーボンブラックとを含有するサイドウォール用ゴム組成物であって、
前記ゴム成分の全量を１００質量部としたとき、天然ゴムおよびポリイソプレンゴムの少なくとも１つを３５〜７０質量部、ポリブタジエンゴムを３０〜６５質量部含有するものであり、
前記カーボンブラックが、下記（１）〜（４）を満たすものであり、
（１）ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸収量（ｍｌ／１００ｇ）が、９０〜１８０、
（２）ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）と外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ２／ｇ）との差が、５≦（ＢＥＴ５）−（ＳＴＳＡ）≦１２、
（３）前記カーボンブラックのストークス径（Ｄｓｔ）とストークス径分布（ΔＤ−５０（半値幅））との比が、０．７０≦（ΔＤ−５０）／（Ｄｓｔ）≦１．１０、かつ
（４）ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ２／ｇ）とヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）との比が、１．０５≦（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）≦１．３５、
少なくとも前記カーボンブラックを含む補強用充填材の配合量が、前記ゴム成分１００質量部に対して３０〜５５質量部であり、かつ前記補強用充填材中の前記カーボンブラックの割合が２０質量％以上であることを特徴とするサイドウォール用ゴム組成物。
【請求項２】
前記カーボンブラックの外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ２／ｇ）が、７５〜１７０である請求項１に記載のサイドウォール用ゴム組成物。
【請求項３】
前記ゴム成分１００質量部に対して、老化防止剤を２〜７質量部含有する請求項１または２に記載のサイドウォール用ゴム組成物。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のサイドウォール用ゴム組成物を用いて製造されたサイドウォールを備える空気入りタイヤ。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１９３３０７（Ｐ２０１２−１９３３０７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５９５２７（Ｐ２０１１−５９５２７）
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【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２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【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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