タイヤトレッド用ゴム組成物
【課題】走行初期からのグリップ性能、ピークグリップ性能及び耐摩耗性を従来レベル以上に向上するようにしたタイヤトレッド用ゴム組成物を提供する。
【解決手段】天然ゴムを１０〜７０重量部含むジエン系ゴム１００重量部に、粘着性付与樹脂を５〜６０重量部、カーボンブラックを９０〜１５０重量部を配合し、カーボンブラックのＣＴＡＢ吸着比表面積が１５０〜２５０ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸収量が１００〜１５０ｍｌ／１００ｇ、かつアグリゲートの二次元投影画像の画像解析から求めた最大長Ｌ、幅Ｗ、周囲長Ｐ、投影面積Ａ、包絡面積Ｓから無次元数Ｘ，Ｙ，Ｚを求め、条件１）Ｘ＞１．７、Ｙ＞１１０の少なくとも一つを満たし、かつＺ＞１．６を満たす個数分率（ｒ１％）と、条件２）Ｙ＞１１０、かつ１．６≧Ｚ＞１．３を満たす個数分率（ｒ２％）の合計が７０％以上８０％未満であり、かつ（ｒ２％）が（ｒ１％）より大きい。
【解決手段】天然ゴムを１０〜７０重量部含むジエン系ゴム１００重量部に、粘着性付与樹脂を５〜６０重量部、カーボンブラックを９０〜１５０重量部を配合し、カーボンブラックのＣＴＡＢ吸着比表面積が１５０〜２５０ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸収量が１００〜１５０ｍｌ／１００ｇ、かつアグリゲートの二次元投影画像の画像解析から求めた最大長Ｌ、幅Ｗ、周囲長Ｐ、投影面積Ａ、包絡面積Ｓから無次元数Ｘ，Ｙ，Ｚを求め、条件１）Ｘ＞１．７、Ｙ＞１１０の少なくとも一つを満たし、かつＺ＞１．６を満たす個数分率（ｒ１％）と、条件２）Ｙ＞１１０、かつ１．６≧Ｚ＞１．３を満たす個数分率（ｒ２％）の合計が７０％以上８０％未満であり、かつ（ｒ２％）が（ｒ１％）より大きい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行初期からのグリップ性能、ピークグリップ性能及び耐摩耗性を従来レベル以上に向上するようにしたタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
競技用タイヤなどの高性能タイプの空気入りタイヤには、走行初期からのグリップ性能が高く、かつタイヤが温まると更に優れたグリップ性能（ピークグリップ性能）を発揮することが求められている。また、耐摩耗性が優れることも求められている。走行初期のグリップ性能を改良するためタイヤのトレッド部を構成するゴム組成物に、天然ゴムなどのガラス転移温度が低いジエン系ゴム分を配合することが行われる。一方、ピークグリップ性能を高くするために粘着性付与樹脂を配合したり、小粒径のカーボンブラックを配合して発熱性を大きくしたりすることが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、粘着性付与樹脂を配合すると走行初期のグリップ性能が低下し、天然ゴムなどのガラス転移温度が低いジエン系ゴム分を配合するとピークグリップ性能が不足するという問題があった。また、天然ゴムと小粒径のカーボンブラックとを共に配合するとカーボンブラックの分散性が悪化し耐摩耗性が不足するという問題があった。
【０００４】
したがって、天然ゴムと粘着性付与樹脂を共に配合したタイヤトレッド用ゴム組成物では、ピークグリップ性能を維持向上しながら、走行初期からのグリップ性能及び耐摩耗性を改良することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−５７０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、走行初期からのグリップ性能、ピークグリップ性能及び耐摩耗性を従来レベル以上に向上するようにしたタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、天然ゴムを１０〜７０重量部含むジエン系ゴム１００重量部に対し、粘着性付与樹脂を５〜６０重量部、カーボンブラックを９０〜１５０重量部を配合すると共に、前記カーボンブラックが、ＣＴＡＢ吸着比表面積が１５０〜２５０ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸収量が１００〜１５０ｍｌ／１００ｇのハードカーボンブラック領域に属し、かつ前記カーボンブラックを透過型電子顕微鏡で観察したときのアグリゲートの二次元投影画像の画像解析から求めた最大長Ｌ、幅Ｗ、周囲長Ｐ、投影面積Ａ、包絡面積Ｓから無次元数Ｘ，Ｙ，Ｚを算出し、下記条件（１）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ１％）と下記条件（２）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ２％）を求め、個数分率（ｒ１％）と個数分率（ｒ２％）の合計が７０％以上８０％未満であり、かつ個数分率（ｒ２％）が個数分率（ｒ１％）より大きいことを特徴とする。
条件（１） Ｘ＞１．７、Ｙ＞１１０の少なくとも一つを満たし、かつＺ＞１．６
条件（２） Ｙ＞１１０、かつ１．６≧Ｚ＞１．３
（ただし、無次元数Ｘ，Ｙ，Ｚは下記の式から求められる。
Ｘ＝Ｌ／Ｗ
Ｙ＝（Ｐ2／Ａ）×（１００／４π）
Ｚ＝Ｓ／Ａ
ここで、Ｌはアグリゲートの二次元投影画像の画像解析から求められた最大長（ｎｍ）、Ｗは幅（ｎｍ）、Ｐは周囲長（ｎｍ）、Ａは投影面積（ｎｍ2）、Ｓは包絡面積（ｎｍ2）である。）
【発明の効果】
【０００８】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、天然ゴムを１０〜７０重量部含むジエン系ゴム１００重量部に、ＣＴＡＢ吸着比表面積が１５０〜２５０ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸収量が１００〜１５０ｍｌ／１００ｇのハードカーボンブラック領域に属し、かつ前記条件（１）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ１％）と条件（２）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ２％）の合計が７０％以上８０％未満であり、かつ個数分率（ｒ２％）が個数分率（ｒ１％）より大きいという関係を満たすカーボンブラックを４０〜１５０重量部、粘着性付与樹脂を５〜６０重量部配合するようにしたので、走行初期からのグリップ性能、ピークグリップ性能及び耐摩耗性を従来レベル以上に向上することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物において、ジエン系ゴムは天然ゴム及び他のジエン系ゴムを必ず含むものとする。天然ゴムを含有することにより、走行初期からのグリップ性能及び耐摩耗性を改良する。ジエン系ゴム１００重量％中の天然ゴムの含有量は１０〜７０重量％、好ましくは１０〜５０重量％である。天然ゴムの含有量が１０重量％未満であると、走行初期のグリップ性能及び耐摩耗性を十分に改良することができない。また天然ゴムの含有量が７０重量％を超えるとピークグリップ性能が低下する。天然ゴムはタイヤトレッド用ゴム組成物に通常用いられるものであればよく、エポキシ基等で変性された天然ゴムでもよい。
【００１０】
本発明において、天然ゴム以外の他のジエン系ゴムは、タイヤトレッド用ゴム組成物に通常用いられるジエン系ゴムを配合することができる。他のジエン系ゴムとしては、例えばイソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等が挙げられる。なかでもスチレン−ブタジエンゴムが好ましい。これらジエン系ゴムは、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。天然ゴム以外の他のジエン系ゴムの含有量は、ジエン系ゴム１００重量％中３０〜９０重量％、好ましくは５０〜９０重量％にする。
【００１１】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は粘着性付与樹脂を含むことによりグリップ性能を一層高くする。粘着性付与樹脂とは、ゴム組成物への粘着付与性を有する樹脂であり、一般には分子量が数百から数千の熱可塑性樹脂で、ジエン系ゴムに配合することによって粘着性を付与する作用を行う。粘着性付与樹脂としては、例えば、テルペン系樹脂、ロジン系樹脂などの天然樹脂、石油系樹脂、石炭系樹脂、フェノール系樹脂、キシレン系樹脂などの合成樹脂が例示される。なかでもテルペン系樹脂、ロジン系樹脂などの天然樹脂が好ましい。
【００１２】
テルペン系樹脂としては、例えばα−ピネン樹脂、β−ピネン樹脂、リモネン樹脂、水添リモネン樹脂、ジペンテン樹脂、テルペンフェノール樹脂、テルペンスチレン樹脂、芳香族変性テルペン樹脂、水素添加テルペン樹脂等が挙げられる。ロジン系樹脂としては、例えばガムロジン、トール油ロジン、ウッドロジン、水素添加ロジン、不均化ロジン、重合ロジン、マレイン化ロジンおよびフマル化ロジン等の変性ロジン、これらのロジンのグリセリンエステル、ペンタエリスリトールエステル、メチルエステルおよびトリエチレングリコールエステルなどのエステル誘導体、並びにロジン変性フェノール樹脂、ロジン変性樹脂等が挙げられる。これらの中でも、テルペンフェノール樹脂、テルペンスチレン樹脂、芳香族変性テルペン樹脂、ロジンのエステル誘導体、ロジン変性樹脂、重合ロジンが好ましい。
【００１３】
粘着性付与樹脂の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し好ましくは５〜６０重量部、より好ましくは１０〜５０重量部にするとよい。粘着性付与樹脂の配合量が５重量部未満であると、グリップ性能を改良する効果が十分に得られない。また、粘着性付与樹脂の配合量が６０重量部を超えると、走行初期のグリップ性能及びゴム組成物の耐摩耗性が悪化する。なお、粘着性付与樹脂は軟化剤としての作用も行うため、粘着性付与樹脂の配合量に応じて、アロマオイル等の他の軟化剤の配合量を加減するとよい。
【００１４】
粘着性付与樹脂としては、軟化点が好ましくは８０〜１７０℃、より好ましくは１１０〜１６５℃のものがよい。粘着性付与樹脂の軟化点が８０℃未満であると、グリップ性能を向上する効果が不足する。また耐摩耗性が低下する。粘着性付与樹脂の軟化点が１７０℃を超えると、発熱するまでに時間がかかり走行初期のグリップ性能が不足する。粘着性付与樹脂の軟化点は、ＪＩＳ Ｋ５９０２に準拠して測定した値とした。
【００１５】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、後述するアグリゲートの形状特性を有する新規のカーボンブラックを配合することにより、天然ゴムと粒子径が小さいカーボンブラックとを共に配合しながら、カーボンブラックの分散性が悪化して耐摩耗性が低下したり、ピークグリップ性能が低下したりすることがない。カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し９０〜１５０重量部、好ましくは９０〜１４０重量部にする。カーボンブラックの配合量が９０重量部未満であると、ピークグリップ性能が悪化し、耐摩耗性が悪化する。またカーボンブラックの配合量が１５０重量部を超えると、耐摩耗性が悪化する。
【００１６】
本発明で使用するカーボンブラックは、ＣＴＡＢ吸着比表面積が１５０〜２５０ｍ2／ｇ、好ましくは１６０〜２１０ｍ2／ｇのハードカーボンブラック領域に属する。ＣＴＡＢ吸着比表面積が１５０ｍ2／ｇ未満であると、ゴム組成物の発熱性を大きくしピークグリップ性能を優れたものにするという効果が得られない。また耐摩耗性が低下する。ＣＴＡＢ吸着比表面積が２５０ｍ2／ｇを超えると、耐摩耗性が悪化する。ＣＴＡＢ吸着比表面積は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−３に準拠して、測定するものとする。
【００１７】
また、カーボンブラックのＤＢＰ吸収量は、１００〜１５０ｍｌ／１００ｇであり、好ましくは１２０〜１４０ｍｌ／１００ｇである。ＤＢＰ吸収量が１００ｍｌ／１００ｇ未満であるとピークグリップ性能及び耐摩耗性が不足する。またゴム組成物の成形加工性が低下しカーボンブラックの分散性が悪化するのでカーボンブラックの補強性能が十分に得られない。ＤＢＰ吸収量が１５０ｍｌ／１００ｇを超えると、ゴム組成物の柔軟性が損なわれタイヤにしたときのグリップ性能が悪化する。ＤＢＰ吸収量は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−４吸油量Ａ法に準拠して、測定するものとする。
【００１８】
本発明において、カーボンブラックは上述したコロイダル特性を有すると共に、そのアグリゲートが以下の特徴を有する。先ず、カーボンブラックを透過型電子顕微鏡で観察し、そのアグリゲートの二次元投影画像の画像解析により、最大長Ｌ、幅Ｗ、周囲長Ｐ、投影面積Ａ、包絡面積Ｓを求め、更に無次元数Ｘ，Ｙ，Ｚをアグリゲート毎に算出する。これら無次元数Ｘ，Ｙ，Ｚの値に基づき、下記の条件（１）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ１％）及び条件（２）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ２％）を求めたとき、個数分率（ｒ１％）と個数分率（ｒ２％）との合計が７０％以上８０％未満、好ましくは７０〜７９％であり、かつ個数分率（ｒ２％）が個数分率（ｒ１％）より大きくなるようにしたカーボンブラックを使用する。
条件（１） Ｘ＞１．７、Ｙ＞１１０の少なくとも一つを満たし、かつＺ＞１．６
条件（２） Ｙ＞１１０、かつ１．６≧Ｚ＞１．３
ただし、Ｘ，Ｙ，Ｚは下記の式から求められる無次元数である。
Ｘ＝Ｌ／Ｗ
Ｙ＝（Ｐ2／Ａ）×（１００／４π）
Ｚ＝Ｓ／Ａ
ここで、Ｌはアグリゲートの二次元投影画像の画像解析から求められた最大長（ｎｍ）、Ｗは幅（ｎｍ）、Ｐは周囲長（ｎｍ）、Ａは投影面積（ｎｍ2）、Ｓは包絡面積（ｎｍ2）である。
【００１９】
カーボンブラックのアグリゲートの二次元投影画像は、以下の方法で観察した。先ず、乾燥させたカーボンブラック試料１ｍｇを試験管に入れ、クロロホルム２ｍｌを加え、超音波で３分間分散させた。分散させた試料をカーボンブラック支持膜に固定し、透過型電子顕微鏡（直接倍率６００００倍）で撮影した。得られた二次元投影画像を画像解析装置（ＮＩＲＥＣＯ社製ＬＵＺＥＸ−Ｆ）にかけ、１０００個以上のアグリゲートについて、最大長Ｌ、幅Ｗ、周囲長Ｐ、投影面積Ａ、包絡面積Ｓを求め、更に無次元数Ｘ，Ｙ，Ｚをアグリゲート毎に算出した。
【００２０】
最大長Ｌは、アグリゲートの二次元投影画像に外接する任意方向の平行線を引いたとき、その平行線間距離の最大値（ｎｍ）である。幅Ｗは、アグリゲートの二次元投影画像における最大長Ｌの方向に直交する方向で外接する平行線の平行線間距離の値（ｎｍ）である。周囲長Ｐは、アグリゲートの二次元投影画像の周囲の長さ（ｎｍ）である。投影面積Ａは、アグリゲートの二次元投影画像の投影面積（ｎｍ2）である。包絡面積Ｓは、アグリゲートの二次元投影画像においてアグリゲートの分岐状部分の頂点を結んだ多角形の面積（ｎｍ2）である。
【００２１】
無次元数Ｘは、最大長Ｌと幅Ｗの比（Ｘ＝Ｌ／Ｗ）であり、アグリゲートの二次元投影画像のアスペクト比に相当する。Ｘが１．７より大きいと、異方性が高いアグリゲートになることを意味する。なおＸの上限は、好ましくは５．０以下、さらに好ましくは３．０以下である。Ｘが５．０より大きくなるとゴム組成物の破断伸びが低下する虞がある。
【００２２】
無次元数Ｙは、周囲長Ｙと投影面積Ａの関係から、Ｙ＝（Ｐ2／Ａ）×（１００／４π）の関係式により求められる。ここで（Ｐ2／４π）は、円周長さがＰである円の面積を意味する。よって、無次元数Ｙは、面積（Ｐ2／４π）と投影面積Ａの比を百分率で表した値であり、分岐状部分の割合を表す。Ｙが１１０より大きいとアグリゲートにおける分岐状部分の割合が大きくなることを意味する。なおＹの上限は、好ましくは１２００以下であり、Ｙが１２００を超えると、分岐状部分の割合が過大になりゴム組成物の破断伸びが低下する虞がある。
【００２３】
無次元数Ｚは、包絡面積Ｓと投影面積Ａの比（Ｚ＝Ｓ／Ａ）であり、分岐状部分の長さの程度を表わす。条件（１）において、Ｚが１．６より大きいと、分岐状部分の長さが長いことを意味する。このときＺの上限は、好ましくは２．０であり、アグリゲートの分岐状部分の長さが過大になり壊れやすくなるのを抑制することにより、優れたゴム組成物の特徴を安定して得られるようにする。条件（２）において、Ｚが１．３より大きく１．６以下のとき、分岐状部分の長さを制御していることを意味する。
【００２４】
上述したカーボンブラックの二次元投影画像の画像解析により無次元数Ｘ，Ｙ，Ｚをアグリゲート毎に算出し、条件（１）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ１％）、条件（２）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ２％）が求められる。
【００２５】
条件（１）は、Ｘ＞１．７、Ｙ＞１１０の少なくとも一つを満たし、かつＺ＞１．６であり、アグリゲートが発達し、分岐状部分の数が多く、分岐状部分の長さが長いことを意味する。これによりゴム組成物の特徴が、高補強性のものになる。
【００２６】
条件（２）は、Ｙ＞１１０、かつ１．６≧Ｚ＞１．３であり、分岐状部分の数が多く、分岐状部分の長さが制御されたものであることを意味する。これによりゴム組成物の特徴が、ゴムの発熱を高めるものになる。
【００２７】
本発明において、条件（１）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ１％）、条件（２）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ２％）の合計は７０％以上８０％未満、好ましくは７０〜７９％である。個数分率（ｒ１％）と個数分率（ｒ２％）の合計が７０％未満であると、ゴムの発熱性が不十分になる。また個数分率（ｒ１％）と個数分率（ｒ２％）の合計が過大になると破断伸びが低下する。
【００２８】
また条件（２）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ２％）は、条件（１）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ１％）より大きいことが必要である。個数分率（ｒ２％）を個数分率（ｒ１％）より大きくすることにより、ゴムの補強性と発熱性を高次にバランス化したものになる。
【００２９】
上述したコロイダル特性を有するカーボンブラックは、通常のカーボンブラックの製造装置を用いて、原料供給箇所、原料供給量、原料供給温度、燃料油供給量、燃料霧化空気供給量、燃焼用空気供給量、燃焼用空気温度、反応停止箇所などの製造条件を調整して製造することができる。
【００３０】
タイヤトレッド用ゴム組成物には、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、各種無機充填剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのタイヤトレッド用ゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練してゴム組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量は本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、通常のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。
【００３１】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤは、走行初期からのグリップ性能、ピークグリップ性能及び耐摩耗性を従来レベル以上に向上することができる。このため、高速走行性能が優れた競技用空気入りタイヤとして好適である。しかし、本発明の空気入りタイヤは、競技用のタイヤに限定されるものではなく、通常の乗用車用の空気入りタイヤとして好適に使用することができる。
【００３２】
以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００３３】
カーボンブラックの製造及び性状
炉の軸方向に装着した燃料バーナーの周囲から燃焼用空気を供給する空気導入口を有する燃焼室（内径９００ｍｍ、長さ２１００ｍｍ）に引続き、半角１５°のテーパ角を有する縮小テーパ部、円筒直管部（内径５３０ｍｍ、長さ４００ｍｍ）、炉軸に対して直角方向に原料が供給できる原料供給口を備えた第一原料供給部（内径３７０ｍｍ、長さ３６７０ｍｍ）、第二原料供給部（内径２５４ｍｍ、長さ４２０ｍｍ）からなるファーネス炉を用いて、原料供給箇所、原料供給量、燃料油供給量、燃焼用空気供給量、反応停止箇所を調整することにより製造した。尚、原料供給口は、第一原料供給部に４箇所（ＦＮｏ．１〜ＦＮｏ．４）、第二原料供給部に一箇所（ＦＮｏ．５）、拡大テーパ第三原料供給部に３箇所（ＦＮｏ．６〜ＦＮｏ．８）設置されている。また、上述したいずれかの原料供給口から原料を供給し、所定の反応停止箇所（ＱＷＮｏ．１，２，６）で冷却水をスプレーすることにより反応滞留時間を調整した。
【００３４】
原料に比重１．０５（１００／４℃）、ＢＭＣＩ１５０、エングラー粘度（７０／２０℃）１．３２、トルエン不溶分０．０２％の石炭系原料油を、燃料に比重０．９６（１５／４℃）、灰分０．００１％、エングラー粘度（４０／２０℃）１．１１、トルエン不溶分０．００７の炭化水素油を用いて、原料供給箇所、原料供給量、燃料油供給量、燃焼用空気供給量、反応停止箇所を調整することにより、ＣＢ１〜ＣＢ４の４種類のカーボンブラックを製造した。また、得られたカーボンブラックのコロイダル特性及びアグリゲートの二次元投影画像を画像解析した特性値を前述した方法により測定し、条件（１）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ１％）、条件（２）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ２％）を求めた。また参考のため、無次元数Ｘ，Ｙ，Ｚの個数平均値を求めた。得られた結果を表１に示した。
【００３５】
【表１】
【００３６】
タイヤトレッド用ゴム組成物の調製及び評価
表１に示す４種類のカーボンブラック（ＣＢ１〜ＣＢ４）を用いて、表２，３に示す配合からなる１２種類のゴム組成物（実施例１〜６、比較例１〜６）を調製するに当たり、それぞれ硫黄及び加硫促進剤を除く成分を秤量し、５５Ｌのニーダーで１５分間混練し、温度１６０℃でマスターバッチを放出し室温冷却した。このマスターバッチを５５Ｌのニーダーに供し、硫黄及び加硫促進剤を加え、混合しタイヤトレッド用ゴム組成物を得た。得られた１２種類のゴム組成物（実施例１〜６、比較例１〜６）を、それぞれ所定形状の金型中で、１５０℃、３０分間加硫して試験片を作製し、下記に示す方法により耐摩耗性の評価を行った。
【００３７】
耐摩耗性
得られた試験片のピコ摩耗を、ＪＩＳ Ｋ６２６４に準拠して、ＦＥＲＲＹ ＭＡＣＨＩＮＥ ＣＯ．社製ピコ摩耗試験機を用いて測定した。測定条件は、荷重４４Ｎ、ターンテーブルの回転速度を毎分６０±２回、ターンテーブルの合計回転数８０回（正回転２０回と逆回転２０回を各々２回交互に行う）とした。得られた結果は、比較例１を１００にする指数として、表２，３に示した。この指数が大きいほど耐摩耗性が優れていることを意味する。
【００３８】
また得られた１２種類のゴム組成物をトレッド部に使用したタイヤサイズ２２５／５０Ｒ１７の空気入りタイヤを製作した。得られた空気入りタイヤを、それぞれサイズ１７×ＪＪのリムに組み、空気圧２３０ｋＰａとし、国産車両（排気量３０００ｃｃ）に装着し、テストドライバーがドライ条件のサーキットコース（１周２ｋｍ）を１０周走行させたときの周回毎のラップタイムを計測し、下記の判定方法により走行初期のグリップ性能（１周目のラップタイム）及びピークグリップ性能（３周目のラップタイム）を評価し、得られた結果を表２，３に示した。
【００３９】
走行初期のグリップ性能（１周目のラップタイム）
ドライ条件のサーキットコースを１０周連続走行したときの１周目のラップタイムを、比較例１の空気入りタイヤのラップタイムを基準タイムとして以下の判定基準により評価し、表２，３の「初期グリップ性能」の欄に示した。この評点が高いほど走行初期からのグリップ性能が優れることを意味する。
５：ラップタイムが、基準タイムより０．５秒以上速い。
４：ラップタイムが、基準タイムより０．２秒以上０．５秒未満速い。
３：ラップタイムと基準タイムとの差が０．２秒未満の範囲内にある。
２：ラップタイムが、基準タイムより０．２秒以上０．５秒未満遅い。
１：ラップタイムが、基準タイムより０．５秒以上遅い。
【００４０】
ピークグリップ性能（３周目のラップタイム）
ドライ条件のサーキットコースを１０周連続走行したときの３周目のラップタイムを、比較例１の空気入りタイヤのラップタイムを基準タイムとして以下の判定基準により評価し、表２，３の「ピークグリップ性能」の欄に示した。た。この評点が高いほどピークグリップ性能が優れることを意味する。
５：ラップタイムが、基準タイムより０．５秒以上速い。
４：ラップタイムが、基準タイムより０．２秒以上０．５秒未満速い。
３：ラップタイムと基準タイムとの差が０．２秒未満の範囲内にある。
２：ラップタイムが、基準タイムより０．２秒以上０．５秒未満遅い。
１：ラップタイムが、基準タイムより０．５秒以上遅い。
【００４１】
【表２】
【００４２】
【表３】
【００４３】
なお、表２，３において使用した原材料の種類を下記に示す。
・ＮＲ：天然ゴム、タイ製ＳＴＲ２０
・ＳＢＲ：スチレン−ブタジエンゴム、日本ゼオン社製ＮＩＰＯＬ １７３９、ゴム成分１００重量部に対しオイル３７．５重量部を配合した油展品。
・ＣＢ１〜ＣＢ４：上述した製造で得られた表１に示す試作カーボンブラック
・粘着性付与樹脂：芳香族変性テルペン樹脂、ヤスハラケミカル社製ＹＳポリスターＴＯ−１１５
・酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
・ステアリン酸：日油社製ビーズステアリン酸
・老化防止剤：フレキシス社製ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ６ＰＰＤ
・アロマオイル：昭和シェル石油社製エキストラクト４号Ｓ
・硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄
・加硫促進剤：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ−Ｇ
【００４４】
表２から明らかなように実施例１〜６のタイヤトレッド用ゴム組成物は、走行初期のグリップ性能、ピークグリップ性能及び耐摩耗性が従来レベル以上に向上することが確認された。
【００４５】
表３から明らかなように、比較例２のゴム組成物は、天然ゴムを配合していないため、走行初期からのグリップ性能が不足する。比較例３のゴム組成物は、粘着性付与樹脂を配合していないため、ピークグリップ性能が不足する。比較例４，５のゴム組成物は、カーボンブラックＣＢ３，ＣＢ４のアグリゲートの二次元投影画像の特性が、本発明の範囲外であるのでピークグリップ性能又は耐摩耗性が悪化する。比較例６のゴム組成物は、ジエン系ゴム中の天然ゴムの含有量が７０重量％を超えるので、ピークグリップ性能が悪化する。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行初期からのグリップ性能、ピークグリップ性能及び耐摩耗性を従来レベル以上に向上するようにしたタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
競技用タイヤなどの高性能タイプの空気入りタイヤには、走行初期からのグリップ性能が高く、かつタイヤが温まると更に優れたグリップ性能（ピークグリップ性能）を発揮することが求められている。また、耐摩耗性が優れることも求められている。走行初期のグリップ性能を改良するためタイヤのトレッド部を構成するゴム組成物に、天然ゴムなどのガラス転移温度が低いジエン系ゴム分を配合することが行われる。一方、ピークグリップ性能を高くするために粘着性付与樹脂を配合したり、小粒径のカーボンブラックを配合して発熱性を大きくしたりすることが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、粘着性付与樹脂を配合すると走行初期のグリップ性能が低下し、天然ゴムなどのガラス転移温度が低いジエン系ゴム分を配合するとピークグリップ性能が不足するという問題があった。また、天然ゴムと小粒径のカーボンブラックとを共に配合するとカーボンブラックの分散性が悪化し耐摩耗性が不足するという問題があった。
【０００４】
したがって、天然ゴムと粘着性付与樹脂を共に配合したタイヤトレッド用ゴム組成物では、ピークグリップ性能を維持向上しながら、走行初期からのグリップ性能及び耐摩耗性を改良することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−５７０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、走行初期からのグリップ性能、ピークグリップ性能及び耐摩耗性を従来レベル以上に向上するようにしたタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、天然ゴムを１０〜７０重量部含むジエン系ゴム１００重量部に対し、粘着性付与樹脂を５〜６０重量部、カーボンブラックを９０〜１５０重量部を配合すると共に、前記カーボンブラックが、ＣＴＡＢ吸着比表面積が１５０〜２５０ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸収量が１００〜１５０ｍｌ／１００ｇのハードカーボンブラック領域に属し、かつ前記カーボンブラックを透過型電子顕微鏡で観察したときのアグリゲートの二次元投影画像の画像解析から求めた最大長Ｌ、幅Ｗ、周囲長Ｐ、投影面積Ａ、包絡面積Ｓから無次元数Ｘ，Ｙ，Ｚを算出し、下記条件（１）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ１％）と下記条件（２）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ２％）を求め、個数分率（ｒ１％）と個数分率（ｒ２％）の合計が７０％以上８０％未満であり、かつ個数分率（ｒ２％）が個数分率（ｒ１％）より大きいことを特徴とする。
条件（１） Ｘ＞１．７、Ｙ＞１１０の少なくとも一つを満たし、かつＺ＞１．６
条件（２） Ｙ＞１１０、かつ１．６≧Ｚ＞１．３
（ただし、無次元数Ｘ，Ｙ，Ｚは下記の式から求められる。
Ｘ＝Ｌ／Ｗ
Ｙ＝（Ｐ2／Ａ）×（１００／４π）
Ｚ＝Ｓ／Ａ
ここで、Ｌはアグリゲートの二次元投影画像の画像解析から求められた最大長（ｎｍ）、Ｗは幅（ｎｍ）、Ｐは周囲長（ｎｍ）、Ａは投影面積（ｎｍ2）、Ｓは包絡面積（ｎｍ2）である。）
【発明の効果】
【０００８】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、天然ゴムを１０〜７０重量部含むジエン系ゴム１００重量部に、ＣＴＡＢ吸着比表面積が１５０〜２５０ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸収量が１００〜１５０ｍｌ／１００ｇのハードカーボンブラック領域に属し、かつ前記条件（１）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ１％）と条件（２）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ２％）の合計が７０％以上８０％未満であり、かつ個数分率（ｒ２％）が個数分率（ｒ１％）より大きいという関係を満たすカーボンブラックを４０〜１５０重量部、粘着性付与樹脂を５〜６０重量部配合するようにしたので、走行初期からのグリップ性能、ピークグリップ性能及び耐摩耗性を従来レベル以上に向上することができる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物において、ジエン系ゴムは天然ゴム及び他のジエン系ゴムを必ず含むものとする。天然ゴムを含有することにより、走行初期からのグリップ性能及び耐摩耗性を改良する。ジエン系ゴム１００重量％中の天然ゴムの含有量は１０〜７０重量％、好ましくは１０〜５０重量％である。天然ゴムの含有量が１０重量％未満であると、走行初期のグリップ性能及び耐摩耗性を十分に改良することができない。また天然ゴムの含有量が７０重量％を超えるとピークグリップ性能が低下する。天然ゴムはタイヤトレッド用ゴム組成物に通常用いられるものであればよく、エポキシ基等で変性された天然ゴムでもよい。
【００１０】
本発明において、天然ゴム以外の他のジエン系ゴムは、タイヤトレッド用ゴム組成物に通常用いられるジエン系ゴムを配合することができる。他のジエン系ゴムとしては、例えばイソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等が挙げられる。なかでもスチレン−ブタジエンゴムが好ましい。これらジエン系ゴムは、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。天然ゴム以外の他のジエン系ゴムの含有量は、ジエン系ゴム１００重量％中３０〜９０重量％、好ましくは５０〜９０重量％にする。
【００１１】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は粘着性付与樹脂を含むことによりグリップ性能を一層高くする。粘着性付与樹脂とは、ゴム組成物への粘着付与性を有する樹脂であり、一般には分子量が数百から数千の熱可塑性樹脂で、ジエン系ゴムに配合することによって粘着性を付与する作用を行う。粘着性付与樹脂としては、例えば、テルペン系樹脂、ロジン系樹脂などの天然樹脂、石油系樹脂、石炭系樹脂、フェノール系樹脂、キシレン系樹脂などの合成樹脂が例示される。なかでもテルペン系樹脂、ロジン系樹脂などの天然樹脂が好ましい。
【００１２】
テルペン系樹脂としては、例えばα−ピネン樹脂、β−ピネン樹脂、リモネン樹脂、水添リモネン樹脂、ジペンテン樹脂、テルペンフェノール樹脂、テルペンスチレン樹脂、芳香族変性テルペン樹脂、水素添加テルペン樹脂等が挙げられる。ロジン系樹脂としては、例えばガムロジン、トール油ロジン、ウッドロジン、水素添加ロジン、不均化ロジン、重合ロジン、マレイン化ロジンおよびフマル化ロジン等の変性ロジン、これらのロジンのグリセリンエステル、ペンタエリスリトールエステル、メチルエステルおよびトリエチレングリコールエステルなどのエステル誘導体、並びにロジン変性フェノール樹脂、ロジン変性樹脂等が挙げられる。これらの中でも、テルペンフェノール樹脂、テルペンスチレン樹脂、芳香族変性テルペン樹脂、ロジンのエステル誘導体、ロジン変性樹脂、重合ロジンが好ましい。
【００１３】
粘着性付与樹脂の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し好ましくは５〜６０重量部、より好ましくは１０〜５０重量部にするとよい。粘着性付与樹脂の配合量が５重量部未満であると、グリップ性能を改良する効果が十分に得られない。また、粘着性付与樹脂の配合量が６０重量部を超えると、走行初期のグリップ性能及びゴム組成物の耐摩耗性が悪化する。なお、粘着性付与樹脂は軟化剤としての作用も行うため、粘着性付与樹脂の配合量に応じて、アロマオイル等の他の軟化剤の配合量を加減するとよい。
【００１４】
粘着性付与樹脂としては、軟化点が好ましくは８０〜１７０℃、より好ましくは１１０〜１６５℃のものがよい。粘着性付与樹脂の軟化点が８０℃未満であると、グリップ性能を向上する効果が不足する。また耐摩耗性が低下する。粘着性付与樹脂の軟化点が１７０℃を超えると、発熱するまでに時間がかかり走行初期のグリップ性能が不足する。粘着性付与樹脂の軟化点は、ＪＩＳ Ｋ５９０２に準拠して測定した値とした。
【００１５】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、後述するアグリゲートの形状特性を有する新規のカーボンブラックを配合することにより、天然ゴムと粒子径が小さいカーボンブラックとを共に配合しながら、カーボンブラックの分散性が悪化して耐摩耗性が低下したり、ピークグリップ性能が低下したりすることがない。カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し９０〜１５０重量部、好ましくは９０〜１４０重量部にする。カーボンブラックの配合量が９０重量部未満であると、ピークグリップ性能が悪化し、耐摩耗性が悪化する。またカーボンブラックの配合量が１５０重量部を超えると、耐摩耗性が悪化する。
【００１６】
本発明で使用するカーボンブラックは、ＣＴＡＢ吸着比表面積が１５０〜２５０ｍ2／ｇ、好ましくは１６０〜２１０ｍ2／ｇのハードカーボンブラック領域に属する。ＣＴＡＢ吸着比表面積が１５０ｍ2／ｇ未満であると、ゴム組成物の発熱性を大きくしピークグリップ性能を優れたものにするという効果が得られない。また耐摩耗性が低下する。ＣＴＡＢ吸着比表面積が２５０ｍ2／ｇを超えると、耐摩耗性が悪化する。ＣＴＡＢ吸着比表面積は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−３に準拠して、測定するものとする。
【００１７】
また、カーボンブラックのＤＢＰ吸収量は、１００〜１５０ｍｌ／１００ｇであり、好ましくは１２０〜１４０ｍｌ／１００ｇである。ＤＢＰ吸収量が１００ｍｌ／１００ｇ未満であるとピークグリップ性能及び耐摩耗性が不足する。またゴム組成物の成形加工性が低下しカーボンブラックの分散性が悪化するのでカーボンブラックの補強性能が十分に得られない。ＤＢＰ吸収量が１５０ｍｌ／１００ｇを超えると、ゴム組成物の柔軟性が損なわれタイヤにしたときのグリップ性能が悪化する。ＤＢＰ吸収量は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−４吸油量Ａ法に準拠して、測定するものとする。
【００１８】
本発明において、カーボンブラックは上述したコロイダル特性を有すると共に、そのアグリゲートが以下の特徴を有する。先ず、カーボンブラックを透過型電子顕微鏡で観察し、そのアグリゲートの二次元投影画像の画像解析により、最大長Ｌ、幅Ｗ、周囲長Ｐ、投影面積Ａ、包絡面積Ｓを求め、更に無次元数Ｘ，Ｙ，Ｚをアグリゲート毎に算出する。これら無次元数Ｘ，Ｙ，Ｚの値に基づき、下記の条件（１）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ１％）及び条件（２）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ２％）を求めたとき、個数分率（ｒ１％）と個数分率（ｒ２％）との合計が７０％以上８０％未満、好ましくは７０〜７９％であり、かつ個数分率（ｒ２％）が個数分率（ｒ１％）より大きくなるようにしたカーボンブラックを使用する。
条件（１） Ｘ＞１．７、Ｙ＞１１０の少なくとも一つを満たし、かつＺ＞１．６
条件（２） Ｙ＞１１０、かつ１．６≧Ｚ＞１．３
ただし、Ｘ，Ｙ，Ｚは下記の式から求められる無次元数である。
Ｘ＝Ｌ／Ｗ
Ｙ＝（Ｐ2／Ａ）×（１００／４π）
Ｚ＝Ｓ／Ａ
ここで、Ｌはアグリゲートの二次元投影画像の画像解析から求められた最大長（ｎｍ）、Ｗは幅（ｎｍ）、Ｐは周囲長（ｎｍ）、Ａは投影面積（ｎｍ2）、Ｓは包絡面積（ｎｍ2）である。
【００１９】
カーボンブラックのアグリゲートの二次元投影画像は、以下の方法で観察した。先ず、乾燥させたカーボンブラック試料１ｍｇを試験管に入れ、クロロホルム２ｍｌを加え、超音波で３分間分散させた。分散させた試料をカーボンブラック支持膜に固定し、透過型電子顕微鏡（直接倍率６００００倍）で撮影した。得られた二次元投影画像を画像解析装置（ＮＩＲＥＣＯ社製ＬＵＺＥＸ−Ｆ）にかけ、１０００個以上のアグリゲートについて、最大長Ｌ、幅Ｗ、周囲長Ｐ、投影面積Ａ、包絡面積Ｓを求め、更に無次元数Ｘ，Ｙ，Ｚをアグリゲート毎に算出した。
【００２０】
最大長Ｌは、アグリゲートの二次元投影画像に外接する任意方向の平行線を引いたとき、その平行線間距離の最大値（ｎｍ）である。幅Ｗは、アグリゲートの二次元投影画像における最大長Ｌの方向に直交する方向で外接する平行線の平行線間距離の値（ｎｍ）である。周囲長Ｐは、アグリゲートの二次元投影画像の周囲の長さ（ｎｍ）である。投影面積Ａは、アグリゲートの二次元投影画像の投影面積（ｎｍ2）である。包絡面積Ｓは、アグリゲートの二次元投影画像においてアグリゲートの分岐状部分の頂点を結んだ多角形の面積（ｎｍ2）である。
【００２１】
無次元数Ｘは、最大長Ｌと幅Ｗの比（Ｘ＝Ｌ／Ｗ）であり、アグリゲートの二次元投影画像のアスペクト比に相当する。Ｘが１．７より大きいと、異方性が高いアグリゲートになることを意味する。なおＸの上限は、好ましくは５．０以下、さらに好ましくは３．０以下である。Ｘが５．０より大きくなるとゴム組成物の破断伸びが低下する虞がある。
【００２２】
無次元数Ｙは、周囲長Ｙと投影面積Ａの関係から、Ｙ＝（Ｐ2／Ａ）×（１００／４π）の関係式により求められる。ここで（Ｐ2／４π）は、円周長さがＰである円の面積を意味する。よって、無次元数Ｙは、面積（Ｐ2／４π）と投影面積Ａの比を百分率で表した値であり、分岐状部分の割合を表す。Ｙが１１０より大きいとアグリゲートにおける分岐状部分の割合が大きくなることを意味する。なおＹの上限は、好ましくは１２００以下であり、Ｙが１２００を超えると、分岐状部分の割合が過大になりゴム組成物の破断伸びが低下する虞がある。
【００２３】
無次元数Ｚは、包絡面積Ｓと投影面積Ａの比（Ｚ＝Ｓ／Ａ）であり、分岐状部分の長さの程度を表わす。条件（１）において、Ｚが１．６より大きいと、分岐状部分の長さが長いことを意味する。このときＺの上限は、好ましくは２．０であり、アグリゲートの分岐状部分の長さが過大になり壊れやすくなるのを抑制することにより、優れたゴム組成物の特徴を安定して得られるようにする。条件（２）において、Ｚが１．３より大きく１．６以下のとき、分岐状部分の長さを制御していることを意味する。
【００２４】
上述したカーボンブラックの二次元投影画像の画像解析により無次元数Ｘ，Ｙ，Ｚをアグリゲート毎に算出し、条件（１）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ１％）、条件（２）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ２％）が求められる。
【００２５】
条件（１）は、Ｘ＞１．７、Ｙ＞１１０の少なくとも一つを満たし、かつＺ＞１．６であり、アグリゲートが発達し、分岐状部分の数が多く、分岐状部分の長さが長いことを意味する。これによりゴム組成物の特徴が、高補強性のものになる。
【００２６】
条件（２）は、Ｙ＞１１０、かつ１．６≧Ｚ＞１．３であり、分岐状部分の数が多く、分岐状部分の長さが制御されたものであることを意味する。これによりゴム組成物の特徴が、ゴムの発熱を高めるものになる。
【００２７】
本発明において、条件（１）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ１％）、条件（２）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ２％）の合計は７０％以上８０％未満、好ましくは７０〜７９％である。個数分率（ｒ１％）と個数分率（ｒ２％）の合計が７０％未満であると、ゴムの発熱性が不十分になる。また個数分率（ｒ１％）と個数分率（ｒ２％）の合計が過大になると破断伸びが低下する。
【００２８】
また条件（２）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ２％）は、条件（１）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ１％）より大きいことが必要である。個数分率（ｒ２％）を個数分率（ｒ１％）より大きくすることにより、ゴムの補強性と発熱性を高次にバランス化したものになる。
【００２９】
上述したコロイダル特性を有するカーボンブラックは、通常のカーボンブラックの製造装置を用いて、原料供給箇所、原料供給量、原料供給温度、燃料油供給量、燃料霧化空気供給量、燃焼用空気供給量、燃焼用空気温度、反応停止箇所などの製造条件を調整して製造することができる。
【００３０】
タイヤトレッド用ゴム組成物には、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、各種無機充填剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのタイヤトレッド用ゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練してゴム組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量は本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、通常のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。
【００３１】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤは、走行初期からのグリップ性能、ピークグリップ性能及び耐摩耗性を従来レベル以上に向上することができる。このため、高速走行性能が優れた競技用空気入りタイヤとして好適である。しかし、本発明の空気入りタイヤは、競技用のタイヤに限定されるものではなく、通常の乗用車用の空気入りタイヤとして好適に使用することができる。
【００３２】
以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００３３】
カーボンブラックの製造及び性状
炉の軸方向に装着した燃料バーナーの周囲から燃焼用空気を供給する空気導入口を有する燃焼室（内径９００ｍｍ、長さ２１００ｍｍ）に引続き、半角１５°のテーパ角を有する縮小テーパ部、円筒直管部（内径５３０ｍｍ、長さ４００ｍｍ）、炉軸に対して直角方向に原料が供給できる原料供給口を備えた第一原料供給部（内径３７０ｍｍ、長さ３６７０ｍｍ）、第二原料供給部（内径２５４ｍｍ、長さ４２０ｍｍ）からなるファーネス炉を用いて、原料供給箇所、原料供給量、燃料油供給量、燃焼用空気供給量、反応停止箇所を調整することにより製造した。尚、原料供給口は、第一原料供給部に４箇所（ＦＮｏ．１〜ＦＮｏ．４）、第二原料供給部に一箇所（ＦＮｏ．５）、拡大テーパ第三原料供給部に３箇所（ＦＮｏ．６〜ＦＮｏ．８）設置されている。また、上述したいずれかの原料供給口から原料を供給し、所定の反応停止箇所（ＱＷＮｏ．１，２，６）で冷却水をスプレーすることにより反応滞留時間を調整した。
【００３４】
原料に比重１．０５（１００／４℃）、ＢＭＣＩ１５０、エングラー粘度（７０／２０℃）１．３２、トルエン不溶分０．０２％の石炭系原料油を、燃料に比重０．９６（１５／４℃）、灰分０．００１％、エングラー粘度（４０／２０℃）１．１１、トルエン不溶分０．００７の炭化水素油を用いて、原料供給箇所、原料供給量、燃料油供給量、燃焼用空気供給量、反応停止箇所を調整することにより、ＣＢ１〜ＣＢ４の４種類のカーボンブラックを製造した。また、得られたカーボンブラックのコロイダル特性及びアグリゲートの二次元投影画像を画像解析した特性値を前述した方法により測定し、条件（１）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ１％）、条件（２）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ２％）を求めた。また参考のため、無次元数Ｘ，Ｙ，Ｚの個数平均値を求めた。得られた結果を表１に示した。
【００３５】
【表１】
【００３６】
タイヤトレッド用ゴム組成物の調製及び評価
表１に示す４種類のカーボンブラック（ＣＢ１〜ＣＢ４）を用いて、表２，３に示す配合からなる１２種類のゴム組成物（実施例１〜６、比較例１〜６）を調製するに当たり、それぞれ硫黄及び加硫促進剤を除く成分を秤量し、５５Ｌのニーダーで１５分間混練し、温度１６０℃でマスターバッチを放出し室温冷却した。このマスターバッチを５５Ｌのニーダーに供し、硫黄及び加硫促進剤を加え、混合しタイヤトレッド用ゴム組成物を得た。得られた１２種類のゴム組成物（実施例１〜６、比較例１〜６）を、それぞれ所定形状の金型中で、１５０℃、３０分間加硫して試験片を作製し、下記に示す方法により耐摩耗性の評価を行った。
【００３７】
耐摩耗性
得られた試験片のピコ摩耗を、ＪＩＳ Ｋ６２６４に準拠して、ＦＥＲＲＹ ＭＡＣＨＩＮＥ ＣＯ．社製ピコ摩耗試験機を用いて測定した。測定条件は、荷重４４Ｎ、ターンテーブルの回転速度を毎分６０±２回、ターンテーブルの合計回転数８０回（正回転２０回と逆回転２０回を各々２回交互に行う）とした。得られた結果は、比較例１を１００にする指数として、表２，３に示した。この指数が大きいほど耐摩耗性が優れていることを意味する。
【００３８】
また得られた１２種類のゴム組成物をトレッド部に使用したタイヤサイズ２２５／５０Ｒ１７の空気入りタイヤを製作した。得られた空気入りタイヤを、それぞれサイズ１７×ＪＪのリムに組み、空気圧２３０ｋＰａとし、国産車両（排気量３０００ｃｃ）に装着し、テストドライバーがドライ条件のサーキットコース（１周２ｋｍ）を１０周走行させたときの周回毎のラップタイムを計測し、下記の判定方法により走行初期のグリップ性能（１周目のラップタイム）及びピークグリップ性能（３周目のラップタイム）を評価し、得られた結果を表２，３に示した。
【００３９】
走行初期のグリップ性能（１周目のラップタイム）
ドライ条件のサーキットコースを１０周連続走行したときの１周目のラップタイムを、比較例１の空気入りタイヤのラップタイムを基準タイムとして以下の判定基準により評価し、表２，３の「初期グリップ性能」の欄に示した。この評点が高いほど走行初期からのグリップ性能が優れることを意味する。
５：ラップタイムが、基準タイムより０．５秒以上速い。
４：ラップタイムが、基準タイムより０．２秒以上０．５秒未満速い。
３：ラップタイムと基準タイムとの差が０．２秒未満の範囲内にある。
２：ラップタイムが、基準タイムより０．２秒以上０．５秒未満遅い。
１：ラップタイムが、基準タイムより０．５秒以上遅い。
【００４０】
ピークグリップ性能（３周目のラップタイム）
ドライ条件のサーキットコースを１０周連続走行したときの３周目のラップタイムを、比較例１の空気入りタイヤのラップタイムを基準タイムとして以下の判定基準により評価し、表２，３の「ピークグリップ性能」の欄に示した。た。この評点が高いほどピークグリップ性能が優れることを意味する。
５：ラップタイムが、基準タイムより０．５秒以上速い。
４：ラップタイムが、基準タイムより０．２秒以上０．５秒未満速い。
３：ラップタイムと基準タイムとの差が０．２秒未満の範囲内にある。
２：ラップタイムが、基準タイムより０．２秒以上０．５秒未満遅い。
１：ラップタイムが、基準タイムより０．５秒以上遅い。
【００４１】
【表２】
【００４２】
【表３】
【００４３】
なお、表２，３において使用した原材料の種類を下記に示す。
・ＮＲ：天然ゴム、タイ製ＳＴＲ２０
・ＳＢＲ：スチレン−ブタジエンゴム、日本ゼオン社製ＮＩＰＯＬ １７３９、ゴム成分１００重量部に対しオイル３７．５重量部を配合した油展品。
・ＣＢ１〜ＣＢ４：上述した製造で得られた表１に示す試作カーボンブラック
・粘着性付与樹脂：芳香族変性テルペン樹脂、ヤスハラケミカル社製ＹＳポリスターＴＯ−１１５
・酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
・ステアリン酸：日油社製ビーズステアリン酸
・老化防止剤：フレキシス社製ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ６ＰＰＤ
・アロマオイル：昭和シェル石油社製エキストラクト４号Ｓ
・硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄
・加硫促進剤：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ−Ｇ
【００４４】
表２から明らかなように実施例１〜６のタイヤトレッド用ゴム組成物は、走行初期のグリップ性能、ピークグリップ性能及び耐摩耗性が従来レベル以上に向上することが確認された。
【００４５】
表３から明らかなように、比較例２のゴム組成物は、天然ゴムを配合していないため、走行初期からのグリップ性能が不足する。比較例３のゴム組成物は、粘着性付与樹脂を配合していないため、ピークグリップ性能が不足する。比較例４，５のゴム組成物は、カーボンブラックＣＢ３，ＣＢ４のアグリゲートの二次元投影画像の特性が、本発明の範囲外であるのでピークグリップ性能又は耐摩耗性が悪化する。比較例６のゴム組成物は、ジエン系ゴム中の天然ゴムの含有量が７０重量％を超えるので、ピークグリップ性能が悪化する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然ゴムを１０〜７０重量部含むジエン系ゴム１００重量部に対し、粘着性付与樹脂を５〜６０重量部、カーボンブラックを９０〜１５０重量部を配合すると共に、前記カーボンブラックが、ＣＴＡＢ吸着比表面積が１５０〜２５０ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸収量が１００〜１５０ｍｌ／１００ｇのハードカーボンブラック領域に属し、かつ前記カーボンブラックを透過型電子顕微鏡で観察したときのアグリゲートの二次元投影画像の画像解析から求めた最大長Ｌ、幅Ｗ、周囲長Ｐ、投影面積Ａ、包絡面積Ｓから無次元数Ｘ，Ｙ，Ｚを算出し、下記条件（１）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ１％）と下記条件（２）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ２％）を求め、個数分率（ｒ１％）と個数分率（ｒ２％）の合計が７０％以上８０％未満であり、かつ個数分率（ｒ２％）が個数分率（ｒ１％）より大きいことを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。
条件（１） Ｘ＞１．７、Ｙ＞１１０の少なくとも一つを満たし、かつＺ＞１．６
条件（２） Ｙ＞１１０、かつ１．６≧Ｚ＞１．３
（ただし、無次元数Ｘ，Ｙ，Ｚは下記の式から求められる。
Ｘ＝Ｌ／Ｗ
Ｙ＝（Ｐ2／Ａ）×（１００／４π）
Ｚ＝Ｓ／Ａ
ここで、Ｌはアグリゲートの二次元投影画像の画像解析から求められた最大長（ｎｍ）、Ｗは幅（ｎｍ）、Ｐは周囲長（ｎｍ）、Ａは投影面積（ｎｍ2）、Ｓは包絡面積（ｎｍ2）である。）
【請求項２】
請求項１に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤ。
【請求項１】
天然ゴムを１０〜７０重量部含むジエン系ゴム１００重量部に対し、粘着性付与樹脂を５〜６０重量部、カーボンブラックを９０〜１５０重量部を配合すると共に、前記カーボンブラックが、ＣＴＡＢ吸着比表面積が１５０〜２５０ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸収量が１００〜１５０ｍｌ／１００ｇのハードカーボンブラック領域に属し、かつ前記カーボンブラックを透過型電子顕微鏡で観察したときのアグリゲートの二次元投影画像の画像解析から求めた最大長Ｌ、幅Ｗ、周囲長Ｐ、投影面積Ａ、包絡面積Ｓから無次元数Ｘ，Ｙ，Ｚを算出し、下記条件（１）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ１％）と下記条件（２）を満たすアグリゲートの個数分率（ｒ２％）を求め、個数分率（ｒ１％）と個数分率（ｒ２％）の合計が７０％以上８０％未満であり、かつ個数分率（ｒ２％）が個数分率（ｒ１％）より大きいことを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。
条件（１） Ｘ＞１．７、Ｙ＞１１０の少なくとも一つを満たし、かつＺ＞１．６
条件（２） Ｙ＞１１０、かつ１．６≧Ｚ＞１．３
（ただし、無次元数Ｘ，Ｙ，Ｚは下記の式から求められる。
Ｘ＝Ｌ／Ｗ
Ｙ＝（Ｐ2／Ａ）×（１００／４π）
Ｚ＝Ｓ／Ａ
ここで、Ｌはアグリゲートの二次元投影画像の画像解析から求められた最大長（ｎｍ）、Ｗは幅（ｎｍ）、Ｐは周囲長（ｎｍ）、Ａは投影面積（ｎｍ2）、Ｓは包絡面積（ｎｍ2）である。）
【請求項２】
請求項１に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物を使用した空気入りタイヤ。
【公開番号】特開２０１２−１５８６６２（Ｐ２０１２−１５８６６２Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８２４４（Ｐ２０１１−１８２４４）
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
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