タイヤ用ゴム組成物
【課題】大粒径のカーボンブラックを配合し転がり抵抗を小さくしながら、操縦安定性を従来レベル以上に向上するようにしたタイヤ用ゴム組成物を提供する。
【解決手段】 ジエン系ゴム１００重量部に対し、ノボラック型フェノール樹脂及びメチレン供与体を配合しその合計が１〜５０重量部、窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡが５５〜９５ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸収量が１１０〜１６０ｍｌ／１００ｇのカーボンブラックを３０〜１００重量部を配合すると共に、前記カーボンブラックの凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径Ｄｓｔ（ｎｍ）と、前記Ｎ2ＳＡとを、Ｄｓｔ＝α（Ｎ2ＳＡ）-0.61の関係式で表わしたときの係数αが１９７９以上であることを特徴とする。
【解決手段】 ジエン系ゴム１００重量部に対し、ノボラック型フェノール樹脂及びメチレン供与体を配合しその合計が１〜５０重量部、窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡが５５〜９５ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸収量が１１０〜１６０ｍｌ／１００ｇのカーボンブラックを３０〜１００重量部を配合すると共に、前記カーボンブラックの凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径Ｄｓｔ（ｎｍ）と、前記Ｎ2ＳＡとを、Ｄｓｔ＝α（Ｎ2ＳＡ）-0.61の関係式で表わしたときの係数αが１９７９以上であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コロイダル特性を制御したカーボンブラックを配合し発熱性を低減しながら、操縦安定性を従来レベル以上に向上するようにしたタイヤ用ゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、空気入りタイヤに対する要求性能として、操縦安定性が優れると共に、燃費性能が優れることが求められている。特に燃費性能を向上することは、地球環境問題への関心の高まりに伴いますます重要になっている。燃費性能を向上するためにはタイヤの転がり抵抗を低減することが必要であり、タイヤを構成するゴム組成物の発熱を抑えることが行われている。ゴム組成物の発熱性の指標としては一般に動的粘弾性測定による６０℃のｔａｎδが用いられ、ゴム組成物のｔａｎδ（６０℃）が小さいほど発熱性が小さくなる。
【０００３】
ゴム組成物のｔａｎδ（６０℃）を小さくする方法として、例えばカーボンブラックの配合量を少なくしたり、カーボンブラックの粒径を大きくしたりすることが挙げられる。しかし、このような方法では、ゴム硬度や弾性率が低下し、タイヤにしたとき操縦安定性が低下するという問題がある。
【０００４】
一方、特許文献１は、ジエン系ゴムにカシュー変性フェノール樹脂及びメチレン供与体を配合し、ゴム弾性率の温度依存性を小さくして操縦安定性能の変化を抑制することを提案している。しかし、このゴム組成物では、タイヤにしたときの操縦安定性能の変化を抑制するのに有効であるものの、転がり抵抗を低減する効果が必ずしも十分ではなく更なる改良が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４４５８１８６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、コロイダル特性を制御したカーボンブラックを配合し転がり抵抗を小さくしながら、操縦安定性を従来レベル以上に向上するようにしたタイヤ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用ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、ノボラック型フェノール樹脂及びメチレン供与体を配合しその合計が１〜５０重量部、窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡが５５〜９５ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸収量が１１０〜１６０ｍｌ／１００ｇのカーボンブラックを３０〜１００重量部配合すると共に、前記カーボンブラックの凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径Ｄｓｔ（ｎｍ）と、前記Ｎ2ＳＡとの関係を下記の式（１）
Ｄｓｔ＝α（Ｎ2ＳＡ）-0.61 （１）
（ただし、Ｄｓｔは凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径（ｎｍ）、Ｎ2ＳＡは窒素吸着比表面積（ｍ2／ｇ）、αは係数である。）
で表わしたとき、係数αが１９７９以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、ノボラック型フェノール樹脂及びメチレン供与体をその合計で１〜５０重量部配合し、かつ窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡが５５〜９５ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸収量が１１０〜１６０ｍｌ／１００ｇ、かつ前記式（１）の関係で表わしたときの係数αが１９７９以上であるカーボンブラックを３０〜１００重量部配合するようにしたので、ゴム組成物のｔａｎδ（６０℃）を小さくしながらゴム硬度及び弾性率を確保するため、タイヤにしたとき転がり抵抗を小さくしながら、操縦安定性を従来レベル以上に向上することができる。
【０００９】
前記係数αとしては、１９７９≦α≦２４５０の範囲であることが好ましく、上述した優れた特性を確保しながら生産コストを抑制することができる。
【００１０】
前記ノボラック型フェノール樹脂としては、カシューオイルで変性された樹脂が好ましく、ゴム組成物の補強性をより高くすることができる。
【００１１】
本発明のタイヤ用ゴム組成物でビードフィラーを構成した空気入りタイヤは、転がり抵抗を小さくし燃費性能を改良しながら、操縦安定性を従来レベル以上に向上することができる。
【００１２】
本発明のタイヤ用ゴム組成物でランフラットタイヤの左右のサイドウォール部の断面三日月形のゴム補強層を構成した空気入りタイヤは、通常の走行時には転がり抵抗を小さくし燃費性能を改良しながら、操縦安定性を従来レベル以上に向上することができる。またランフラット走行時には、ランフラット走行性能に優れると共に、サイドウォール部の断面三日月形のゴム補強層の発熱が抑制されるため耐久性能にも優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のタイヤ用ゴム組成物を用いた空気入りタイヤの実施形態の一例を示すタイヤ子午線方向の断面図である。
【図２】本発明のタイヤ用ゴム組成物で使用するカーボンブラックのＤｓｔとＮ2ＳＡの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のタイヤ用ゴム組成物を適用するタイヤは、空気入りタイヤであれば特に限定されるものではなく、例えば乗用車用空気入りタイヤ、トラック・バス用空気入りタイヤ、空気入りランフラットタイヤ等に使用することができる。空気入りランフラットタイヤとしては、左右のサイドウォール部の断面三日月形のゴム補強層を構成したサイド補強方式のランフラットタイヤが挙げられる。図１は、サイド補強方式のランフラットタイヤの一例を示すタイヤ子午線方向の半断面図である。
【００１５】
図１において、ランフラットタイヤは、トレッド部１、サイドウォール部２及びビード部３を有し、その内側に２プライのカーカス６が左右一対のビードコア４，４間に、ビードコア４及びビードフィラー５を包み込むように内側から外側に折り返されるように装架され、トレッド部１のカーカス６の外周側に、複数プライ（図では２プライ）からなるベルト層７がタイヤ１周にわたって配置されたラジアル構造になっている。タイヤの最内周側には、インナーライナー層９が配置されている。また、左右のサイドウォール部２，２には、それぞれカーカス６の内側に断面三日月状のゴム補強層８，８が内挿されている。なお、断面三日月状のゴム補強層を内挿する位置は図示の例に限定されるものではなく、２枚のカーカス６の間に内挿するものであってもよい。
【００１６】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ビードフィラー５及び／又は断面三日月状のゴム補強層８に好適に使用することができる。なおランフラットタイヤ以外の空気入りタイヤのビードフィラーにも好適に使用することができる。
【００１７】
本発明のタイヤ用ゴム組成物において、ジエン系ゴムは、タイヤ用ゴム組成物に通常用いられる天然ゴム、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。なかでも天然ゴム、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。
【００１８】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ノボラック型フェノール樹脂及びメチレン供与体を必ず含む。ノボラック型フェノール樹脂及びメチレン供与体を含むことにより、ゴム組成物のゴム硬度及び弾性率を高くし、タイヤにしたときの操縦安定性を維持・向上することができる。
【００１９】
本発明では、ノボラック型フェノール樹脂としては、タイヤ用ゴム組成物に通常配合されるものを使用することができる。例えばフェノール、クレゾール、レゾルシン、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールのフェノール類またはこれらの混合物とホルムアルデヒドとを、塩酸、しゅう酸等の酸触媒の存在下において縮合反応させることによって製造したものが例示される。またノボラック型フェノール樹脂を油で変性して得られたノボラック型変性フェノール樹脂が挙げられ、ノボラック型フェノール樹脂の変性に用いられる上記の油の例としては、ロジン油、トール油、カシュー油、リノール酸、オレイン酸、リノレイン酸が挙げられる。なかでも、フェノール樹脂、カシュー変性フェノール樹脂が好ましい。これらノボラック型フェノール樹脂は、単独又は任意の混合物で使用することができる。
【００２０】
これらノボラック型フェノール樹脂は、市販品を用いることができる。フェノール樹脂としては、例えば住友化学社製スミカノール６２０等を例示することができる。カシュー変性フェノール樹脂としては、例えば住友ベークライト社製スミライトレジンＰＲ−ＹＲ−１７０、同ＰＲ−１５０、大日本インキ化学工業社製フェノライトＡ４−１４１９等を例示することができる。
【００２１】
本発明では、上述したノボラック型フェノール樹脂の硬化剤として、メチレン供与体を使用する。メチレン供与体としては、例えばヘキサメチレンテトラミン及びメチロール化メラミン誘導体が例示される。メチロール化メラミン誘導体としては、ヘキサメトキシメチロールメラミン、ペンタメトキシメチロールメラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ペンタメトキシメチルメラミン、ヘキサエトキシメチルメラミン、ヘキサキス−(メトキシメチル)メラミン、Ｎ，Ｎ′，Ｎ″−トリメチル−Ｎ，Ｎ′，Ｎ″−トリメチロールメラミン、Ｎ，Ｎ′，Ｎ″−トリメチロールメラミン、Ｎ−メチロールメラミンＮ，Ｎ′−(メトキシメチル)メラミン、Ｎ，Ｎ′，Ｎ″−トリブチル−Ｎ，Ｎ′，Ｎ″−トリメチロールメラミン等が挙げられる。なかでもヘキサメチレンテトラミン、ヘキサメトキシメチロールメラミン、ペンタメトキシメチロールメラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ペンタメトキシメチルメラミンが好ましい。メチレン供与体は、これらを単独あるいは組み合わせて使用することができる。
【００２２】
ヘキサメチレンテトラミンとしては、例えば三新化学工業社製サンセラーＨＴ−ＰＯ等を例示することができる。ヘキサメトキシメチルメラミン（ＨＭＭＭ）としては、例えばＣＹＴＥＣ ＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳ社製ＣＹＲＥＺ ９６４ＲＰＣ等を例示することができる。ペンタメトキシメチルメラミン（ＰＭＭＭ）としては、例えばＢＡＲＡ ＣＨＥＭＩＣＡＬ Ｃｏ．，ＬＴＤ．社製スミカノール５０７Ａ等を例示することができる。
【００２３】
本発明において、ノボラック型フェノール樹脂及びメチレン供与体の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、ノボラック型フェノール樹脂及びメチレン供与体の合計が１〜５０重量部、好ましくは３〜３５重量部にする。ノボラック型フェノール樹脂及びメチレン供与体の合計量が１重量部未満であると、ゴム組成物のゴム硬度及び弾性率を十分に高くすることができない。またノボラック型フェノール樹脂及びメチレン供与体の合計量が５０重量部を超えると、ゴム組成物の発熱性が大きくなり、タイヤにしたときの転がり抵抗が悪化する。
【００２４】
本発明で使用するノボラック型フェノール樹脂とメチレン供与体の重量比は、ノボラック型フェノール樹脂／メチレン供与体が、好ましくは３／１〜３０／１、より好ましくは５／１〜２０／１にするとよい。ノボラック型フェノール樹脂／メチレン供与体の重量比が３／１より小さいとメチレン供与体の量がフェノール樹脂の量より多すぎるため、メチレン供与体が残存しフェノール樹脂の架橋密度が高くなり過ぎて脆性破壊が起き易くなる。またノボラック型フェノール樹脂／メチレン供与体の重量比が３０／１より大きいとメチレン供与体の量が足らず、樹脂の架橋密度が低すぎて効果的でない。
【００２５】
本発明のタイヤ用ゴム組成物では、特定の窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡ及びＤＢＰ吸収量を有し、かつＮ2ＳＡと凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径Ｄｓｔとの関係を限定した新規のカーボンブラックを配合することにより、ゴム組成物のｔａｎδ（６０℃）を小さくしながら、引張り強度、引張り破断伸び、ゴム硬度、耐摩耗性などの機械的特性を悪化させることがない。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３０〜１００重量部、好ましくは５０〜１００重量部にする。カーボンブラックの配合量が３０重量部未満であると、ゴム組成物のゴム硬度及び弾性率が悪化する。またカーボンブラックの配合量が１００重量部を超えると、ｔａｎδ（６０℃）が大きくなると共に、引張り破断伸びが低下する。
【００２６】
本発明で使用するカーボンブラックは、窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡが５５〜９５ｍ2／ｇ、好ましくは５５〜８５ｍ2／ｇである。Ｎ2ＳＡが５５ｍ2／ｇ未満であると、ゴム組成物のゴム硬度、動的弾性率などの機械的特性が低下する。Ｎ2ＳＡが９５ｍ2／ｇを超えると、ｔａｎδ（６０℃）が大きくなる。Ｎ2ＳＡは、ＪＩＳ Ｋ６２１７−２に準拠して、測定するものとする。
【００２７】
また、カーボンブラックのＤＢＰ吸収量は、１１０〜１６０ｍｌ／１００ｇであり、好ましくは１２０〜１５０ｍｌ／１００ｇである。ＤＢＰ吸収量が１１０ｍｌ／１００ｇ未満であるとゴム組成物の補強性能が十分に得られず硬度が低くなりタイヤにしたときの剛性が低下する。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１６０ｍｌ／１００ｇを超えると、ゴムが硬くなり過ぎてタイヤとして乗り心地が悪化することになる。また粘度の上昇により加工性が悪化する。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。
【００２８】
本発明で使用する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、凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径Ｄｓｔと窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡとを下記の式（１）の関係式で表わしたとき、係数αが１９７９以上、好ましくは１９７９〜２４５０である。
Ｄｓｔ＝α（Ｎ2ＳＡ）-0.61 （１）
（ただし、Ｄｓｔは凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径（ｎｍ）、Ｎ2ＳＡは窒素吸着比表面積（ｍ2／ｇ）、αは係数である。）
【００２９】
カーボンブラックが上述したＮ2ＳＡ及びＤＢＰ吸収量を有し、かつ係数αを１９７９以上にすることにより、ゴム組成物のｔａｎδ（６０℃）を小さくしながら、ゴム硬度、動的弾性率などを維持・向上することができる。また係数αの上限は特に限定されるものではないが、カーボンブラックの収率やコストなどの生産性の観点から２４５０以下にするとよい。本発明において、凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径Ｄｓｔとは、カーボンブラックを遠心沈降させ、光学的に得た凝集体のストークス径の質量分布曲線における最大頻度のモード径をいう。本発明において、ＤｓｔはＪＩＳ Ｋ６２１７−６ディスク遠心光沈降法による凝集体分布の求め方に準拠して、測定するものとする。
【００３０】
図２は、本発明で使用するカーボンブラックのＤｓｔとＮ2ＳＡの関係を示すグラフである。図２において、横軸はＮ2ＳＡ（ｍ2／ｇ）、縦軸はＤｓｔ（ｎｍ）である。ＡＳＴＭ規格番号を有する代表的なカーボンブラックを四角印でプロットし、試作により得られたカーボンブラックを丸印及び三角印でプロットした。ここで各プロットに、後述する実施例及び比較例で使用したカーボンブラックＣＢ１〜ＣＢ１３をそれぞれ参照する数字１〜１３を付している。図２に示す通り、従来の規格化されたカーボンブラックブラックのＤｓｔとＮ2ＳＡは、概ね下記式（２）の関係を満たす。
Ｄｓｔ＝１６５０×（Ｎ2ＳＡ）-0.61 （２）
（ただし、Ｄｓｔは凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径（ｎｍ）、Ｎ2ＳＡは窒素吸着比表面積（ｍ2／ｇ）を表わす。）
図２では、上記式（２）の関係を点線の曲線で表わした。
【００３１】
これに対し、本発明で使用するカーボンブラックでは、Ｄｓｔ及びＮ2ＳＡは、下記式（３）の曲線（実線）より右上にプロットされる。
Ｄｓｔ＝１９７９×（Ｎ2ＳＡ）-0.61 （３）
（ただし、Ｄｓｔは凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径（ｎｍ）、Ｎ2ＳＡは窒素吸着比表面積（ｍ2／ｇ）を表わす。）
【００３２】
すなわち本発明では、Ｎ2ＳＡが５５〜９５ｍ2／ｇの範囲において、Ｄｓｔが従来のカーボンブラックのＤｓｔより大きくした新規のカーボンブラックを使用する。このようなカーボンブラックは、従来のカーボンブラックと比べ、Ｎ2ＳＡが同レベルであっても、凝集体のストークス径が大きく、凝集体の形態が球形に近いことを意味する。これにより、ゴムに対する補強性能を高くするため、ゴム組成物のゴム硬度や動的弾性率などの機械的特性を従来レベル以上に向上することができる。
【００３３】
上述したコロイダル特性を有するカーボンブラックは、例えば、カーボンブラック製造炉における原料油導入条件、燃料油及び原料油の供給量、燃料油燃焼率、反応時間（最終原料油導入位置から反応停止までの燃焼ガスの滞留時間）などの製造条件を調整して製造することができる。
【００３４】
本発明において、カーボンブラックとしては、上述した特定のコロイダル特性を有するカーボンブラックと、その他のカーボンブラックを共に使用することができる。このとき、特定のコロイダル特性を有するカーボンブラックが占める割合が５０重量％を超えるものとし、カーボンブラックの合計をジエン系ゴム１００重量部に対し、３０〜１２０重量部にする。このようにその他のカーボンブラックを共に配合することにより、ゴム組成物のｔａｎδと機械的特性とのバランスを調整することができる。
【００３５】
タイヤ用ゴム組成物には、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、各種無機充填剤（乾式シリカ、湿式シリカ、酸化アルミニウム、クレー、炭酸カルシウム等）、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ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。
【００３６】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、空気入りタイヤのビードフィラー、ランフラットタイヤにおける断面三日月形のサイド補強ゴム層に好適に使用することができる。これらの部材に本発明のゴム組成物を使用した空気入りタイヤは、走行時の発熱性が小さくなるので、転がり抵抗を小さくし燃費性能を改良することができる。同時に、ゴム組成物のゴム硬度、弾性率の改良により、タイヤにしたときの操縦安定性を従来レベル以上に向上することができる。またランフラットタイヤの左右のサイドウォール部の断面三日月形のゴム補強層に使用すると、通常の走行時には転がり抵抗を小さくし燃費性能を改良しながら、操縦安定性を従来レベル以上に向上することができる。またランフラット走行時には、ランフラット走行性能に優れると共に、サイドウォール部の断面三日月形のゴム補強層の発熱が抑制されるため耐久性能にも優れる。
【００３７】
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】
【００３８】
１３種類のカーボンブラック（ＣＢ１〜ＣＢ１３）を使用して１５種類のゴム組成物（実施例１〜６、比較例１〜９）を調製した。このうち８種類のカーボンブラック（ＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ８〜ＣＢ１３）は市販グレード、５種類のカーボンブラック（ＣＢ３〜ＣＢ７）は試作品であり、それぞれのコロイダル特性を表１，２に示した。また図２において、各カーボンブラックＣＢ１〜ＣＢ１３のＤｓｔとＮ2ＳＡの関係をプロットすると共に、それぞれのカーボンブラックを参照する番号を付した。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【表２】
【００４１】
表１，２において、各略号はそれぞれ下記のコロイダル特性を表わす。
・Ｎ2ＳＡ：ＪＩＳ Ｋ６２１７−２に基づいて測定された窒素吸着比表面積
・ＩＡ：ＪＩＳ Ｋ６２１７−１に基づいて測定されたよう素吸着量
・ＣＴＡＢ：ＪＩＳ Ｋ６２１７−３に基づいて測定されたＣＴＡＢ吸着比表面積
・ＤＢＰ：ＪＩＳ Ｋ６２１７−４（非圧縮試料）に基づいて測定されたＤＢＰ吸収量
・２４Ｍ４：ＪＩＳ Ｋ６２１７−４（圧縮試料）に基づいて測定された２４Ｍ４−ＤＢＰ吸収量
・ＴＩＮＴ：ＪＩＳ Ｋ６２１７−５に基づいて測定された比着色力
・Ｄｓｔ：ＪＩＳ Ｋ６２１７−６に基づいて測定されたディスク遠心光沈降法による凝集体のストークス径の質量分布曲線の最大値であるモード径
・△Ｄ５０：ＪＩＳ Ｋ６２１７−６に基づいて測定されたディスク遠心光沈降法による凝集体のストークス径の質量分布曲線において、その質量頻度が最大点の半分の高さのときの分布の幅（半値幅）
・α：Ｄｓｔ及びＮ2ＳＡを上述した式（１）の関係に当てはめたときの係数α
【００４２】
また表１，２において、カーボンブラックＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ８〜ＣＢ１３は、それぞれ以下の市販グレードを表わす。
・ＣＢ１：東海カーボン社製シーストＫＨＰ
・ＣＢ２：東海カーボン社製シーストＫＨ
・ＣＢ８：東海カーボン社製シースト３００
・ＣＢ９：キャボットジャパン社製ショウブラック３３０Ｔ
・ＣＢ１０：新日化カーボン社製ニテロン＃１０Ｎ
・ＣＢ１１：東海カーボン社製シースト３
・ＣＢ１２：東海カーボン社製シーストＮＨ
・ＣＢ１３：東海カーボン社製シースト６
【００４３】
カーボンブラックＣＢ３〜ＣＢ７の製造
円筒反応炉を使用して、表３に示すように全空気供給量、燃料油導入量、燃料油燃焼率、原料油導入量、反応時間を変えて、カーボンブラックＣＢ３〜ＣＢ７を製造した。
【００４４】
【表３】
【００４５】
タイヤ用ゴム組成物の調製及び評価
上述した１３種類のカーボンブラック（ＣＢ１〜ＣＢ１３）を用いて、表４，５に示す配合からなる１５種類のゴム組成物（実施例１〜６、比較例１〜９）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分間混練した後、その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、混合しタイヤ用ゴム組成物を得た。
【００４６】
得られた１５種類のゴム組成物を使用して空気入りタイヤのビードフィラーを構成するようにして、タイヤサイズが１９５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤを加硫成形した。得られた１５種類の空気入りタイヤの転がり抵抗及び操縦安定性を下記に示す方法により評価した。
【００４７】
転がり抵抗
得られたタイヤを標準リム（サイズ１５×６Ｊのホイール）に組み付け、ＪＩＳ Ｄ４２３０に準拠する室内ドラム試験機（ドラム径１７０７ｍｍ）に取り付け、ＪＩＳ Ｄ４２３０の「６．４高速性能試験Ａ」に記載される高速耐久性の試験に準拠して高速耐久性試験を実施し、試験荷重２．９４ｋＮ、速度５０ｋｍ／時の抵抗力を測定し、転がり抵抗とした。得られた結果は、比較例１の値の逆数を１００とする指数として表４，５の「転がり抵抗」の欄に示した。この指数が大きいほど転がり抵抗が小さく燃費性能が優れていることを意味する。
【００４８】
操縦安定性
得られたタイヤを標準リム（サイズ１５×６Ｊのホイール）に組み付け、国産２．０リットルクラスの試験車両に装着し、空気圧２３０ｋＰａの条件で乾燥路面からなる１周２．６ｋｍのテストコースを実車走行させ、そのときの操縦安定性を専門パネラー３名による感応評価により採点した。得られた結果は、比較例１の値を１００とする指数として表４，５の「操縦安定性」の欄に示した。この指数が大きいほど操縦安定性能が優れていることを意味する。
【００４９】
【表４】
【００５０】
【表５】
【００５１】
なお、表４，５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、ＲＳＳ＃３
ＳＢＲ：スチレン−ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ １５０２
フェノール樹脂１：カシュー変性ノボラック型フェノール樹脂、住友ベークライト社製スミライトレジンＰＲ−ＹＲ−１７０
フェノール樹脂２：未変性のノボラック型フェノール樹脂、住友ベークライト社製ＰＲ７０３１Ａ
メチレン供与体：ヘキサメチレンテトラミン、大内新興化学工業社製ノクセラーＨ−ＰＯ
ＣＢ１〜ＣＢ１３：上述した表１，２に示したカーボンブラック
アロマオイル：ジャパンエナジー社製プロセスＸ−１４０
亜鉛華：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
加硫促進剤：大内新興化学工業社製ノクセラーＮＳ−Ｐ
硫黄：四国化成社製ミュークロンＯＴ−２０（硫黄分８０重量％）
【００５２】
表４から明らかなように実施例１〜６の空気入りタイヤは、低転がり抵抗及び操縦安定性が従来レベル以上に向上することが確認された。
【００５３】
表４から明らかなように、比較例１の空気入りタイヤは、カーボンブラックＣＢ９のＤＢＰ吸収量が１１０ｍｌ／１００ｇ未満かつ式（１）の係数αが１９７９未満であるため、実施例１〜４の空気入りタイヤに比べ低転がり抵抗及び操縦安定性が劣る。比較例２の空気入りタイヤは、カーボンブラックＣＢ３のＤＢＰ吸収量が１６０ｍｌ／１００ｇを超えかつ係数αが１９７９未満であるため、操縦安定性が劣る。
【００５４】
表５から明らかなように、比較例３，４，８の空気入りタイヤは、カーボンブラックＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ１２の式（１）の係数αが１９７９未満であるため、低転がり性及び操縦安定性を同時に改良することができない。
【００５５】
比較例５，７の空気入りタイヤは、カーボンブラックＣＢ８，ＣＢ１１のＤＢＰ吸収量が１１０ｍｌ／１００ｇ未満かつ係数αが１９７９未満であるため、低転がり抵抗を小さくすることができず更に操縦安定性能を向上させることができない。
【００５６】
比較例６の空気入りタイヤは、カーボンブラックＣＢ１０のＮ2ＳＡが５５ｍ2／ｇ未満かつ係数αが１９７９未満であるため、低転がり性は良いが、操縦安定性能に劣る。
【００５７】
比較例９の空気入りタイヤは、カーボンブラックＣＢ１３のＮ2ＳＡが９５ｍ2／ｇを超えかつ係数αが１９７９未満であるため、低転がり抵抗を小さくすることができない。
【符号の説明】
【００５８】
１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ ビードコア
５ ビードフィラー
６ カーカス
７ ベルト層
８ ゴム補強層
９ インナーライナー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コロイダル特性を制御したカーボンブラックを配合し発熱性を低減しながら、操縦安定性を従来レベル以上に向上するようにしたタイヤ用ゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、空気入りタイヤに対する要求性能として、操縦安定性が優れると共に、燃費性能が優れることが求められている。特に燃費性能を向上することは、地球環境問題への関心の高まりに伴いますます重要になっている。燃費性能を向上するためにはタイヤの転がり抵抗を低減することが必要であり、タイヤを構成するゴム組成物の発熱を抑えることが行われている。ゴム組成物の発熱性の指標としては一般に動的粘弾性測定による６０℃のｔａｎδが用いられ、ゴム組成物のｔａｎδ（６０℃）が小さいほど発熱性が小さくなる。
【０００３】
ゴム組成物のｔａｎδ（６０℃）を小さくする方法として、例えばカーボンブラックの配合量を少なくしたり、カーボンブラックの粒径を大きくしたりすることが挙げられる。しかし、このような方法では、ゴム硬度や弾性率が低下し、タイヤにしたとき操縦安定性が低下するという問題がある。
【０００４】
一方、特許文献１は、ジエン系ゴムにカシュー変性フェノール樹脂及びメチレン供与体を配合し、ゴム弾性率の温度依存性を小さくして操縦安定性能の変化を抑制することを提案している。しかし、このゴム組成物では、タイヤにしたときの操縦安定性能の変化を抑制するのに有効であるものの、転がり抵抗を低減する効果が必ずしも十分ではなく更なる改良が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４４５８１８６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、コロイダル特性を制御したカーボンブラックを配合し転がり抵抗を小さくしながら、操縦安定性を従来レベル以上に向上するようにしたタイヤ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用ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、ノボラック型フェノール樹脂及びメチレン供与体を配合しその合計が１〜５０重量部、窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡが５５〜９５ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸収量が１１０〜１６０ｍｌ／１００ｇのカーボンブラックを３０〜１００重量部配合すると共に、前記カーボンブラックの凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径Ｄｓｔ（ｎｍ）と、前記Ｎ2ＳＡとの関係を下記の式（１）
Ｄｓｔ＝α（Ｎ2ＳＡ）-0.61 （１）
（ただし、Ｄｓｔは凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径（ｎｍ）、Ｎ2ＳＡは窒素吸着比表面積（ｍ2／ｇ）、αは係数である。）
で表わしたとき、係数αが１９７９以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、ノボラック型フェノール樹脂及びメチレン供与体をその合計で１〜５０重量部配合し、かつ窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡが５５〜９５ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸収量が１１０〜１６０ｍｌ／１００ｇ、かつ前記式（１）の関係で表わしたときの係数αが１９７９以上であるカーボンブラックを３０〜１００重量部配合するようにしたので、ゴム組成物のｔａｎδ（６０℃）を小さくしながらゴム硬度及び弾性率を確保するため、タイヤにしたとき転がり抵抗を小さくしながら、操縦安定性を従来レベル以上に向上することができる。
【０００９】
前記係数αとしては、１９７９≦α≦２４５０の範囲であることが好ましく、上述した優れた特性を確保しながら生産コストを抑制することができる。
【００１０】
前記ノボラック型フェノール樹脂としては、カシューオイルで変性された樹脂が好ましく、ゴム組成物の補強性をより高くすることができる。
【００１１】
本発明のタイヤ用ゴム組成物でビードフィラーを構成した空気入りタイヤは、転がり抵抗を小さくし燃費性能を改良しながら、操縦安定性を従来レベル以上に向上することができる。
【００１２】
本発明のタイヤ用ゴム組成物でランフラットタイヤの左右のサイドウォール部の断面三日月形のゴム補強層を構成した空気入りタイヤは、通常の走行時には転がり抵抗を小さくし燃費性能を改良しながら、操縦安定性を従来レベル以上に向上することができる。またランフラット走行時には、ランフラット走行性能に優れると共に、サイドウォール部の断面三日月形のゴム補強層の発熱が抑制されるため耐久性能にも優れる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のタイヤ用ゴム組成物を用いた空気入りタイヤの実施形態の一例を示すタイヤ子午線方向の断面図である。
【図２】本発明のタイヤ用ゴム組成物で使用するカーボンブラックのＤｓｔとＮ2ＳＡの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のタイヤ用ゴム組成物を適用するタイヤは、空気入りタイヤであれば特に限定されるものではなく、例えば乗用車用空気入りタイヤ、トラック・バス用空気入りタイヤ、空気入りランフラットタイヤ等に使用することができる。空気入りランフラットタイヤとしては、左右のサイドウォール部の断面三日月形のゴム補強層を構成したサイド補強方式のランフラットタイヤが挙げられる。図１は、サイド補強方式のランフラットタイヤの一例を示すタイヤ子午線方向の半断面図である。
【００１５】
図１において、ランフラットタイヤは、トレッド部１、サイドウォール部２及びビード部３を有し、その内側に２プライのカーカス６が左右一対のビードコア４，４間に、ビードコア４及びビードフィラー５を包み込むように内側から外側に折り返されるように装架され、トレッド部１のカーカス６の外周側に、複数プライ（図では２プライ）からなるベルト層７がタイヤ１周にわたって配置されたラジアル構造になっている。タイヤの最内周側には、インナーライナー層９が配置されている。また、左右のサイドウォール部２，２には、それぞれカーカス６の内側に断面三日月状のゴム補強層８，８が内挿されている。なお、断面三日月状のゴム補強層を内挿する位置は図示の例に限定されるものではなく、２枚のカーカス６の間に内挿するものであってもよい。
【００１６】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ビードフィラー５及び／又は断面三日月状のゴム補強層８に好適に使用することができる。なおランフラットタイヤ以外の空気入りタイヤのビードフィラーにも好適に使用することができる。
【００１７】
本発明のタイヤ用ゴム組成物において、ジエン系ゴムは、タイヤ用ゴム組成物に通常用いられる天然ゴム、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。なかでも天然ゴム、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。
【００１８】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ノボラック型フェノール樹脂及びメチレン供与体を必ず含む。ノボラック型フェノール樹脂及びメチレン供与体を含むことにより、ゴム組成物のゴム硬度及び弾性率を高くし、タイヤにしたときの操縦安定性を維持・向上することができる。
【００１９】
本発明では、ノボラック型フェノール樹脂としては、タイヤ用ゴム組成物に通常配合されるものを使用することができる。例えばフェノール、クレゾール、レゾルシン、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールのフェノール類またはこれらの混合物とホルムアルデヒドとを、塩酸、しゅう酸等の酸触媒の存在下において縮合反応させることによって製造したものが例示される。またノボラック型フェノール樹脂を油で変性して得られたノボラック型変性フェノール樹脂が挙げられ、ノボラック型フェノール樹脂の変性に用いられる上記の油の例としては、ロジン油、トール油、カシュー油、リノール酸、オレイン酸、リノレイン酸が挙げられる。なかでも、フェノール樹脂、カシュー変性フェノール樹脂が好ましい。これらノボラック型フェノール樹脂は、単独又は任意の混合物で使用することができる。
【００２０】
これらノボラック型フェノール樹脂は、市販品を用いることができる。フェノール樹脂としては、例えば住友化学社製スミカノール６２０等を例示することができる。カシュー変性フェノール樹脂としては、例えば住友ベークライト社製スミライトレジンＰＲ−ＹＲ−１７０、同ＰＲ−１５０、大日本インキ化学工業社製フェノライトＡ４−１４１９等を例示することができる。
【００２１】
本発明では、上述したノボラック型フェノール樹脂の硬化剤として、メチレン供与体を使用する。メチレン供与体としては、例えばヘキサメチレンテトラミン及びメチロール化メラミン誘導体が例示される。メチロール化メラミン誘導体としては、ヘキサメトキシメチロールメラミン、ペンタメトキシメチロールメラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ペンタメトキシメチルメラミン、ヘキサエトキシメチルメラミン、ヘキサキス−(メトキシメチル)メラミン、Ｎ，Ｎ′，Ｎ″−トリメチル−Ｎ，Ｎ′，Ｎ″−トリメチロールメラミン、Ｎ，Ｎ′，Ｎ″−トリメチロールメラミン、Ｎ−メチロールメラミンＮ，Ｎ′−(メトキシメチル)メラミン、Ｎ，Ｎ′，Ｎ″−トリブチル−Ｎ，Ｎ′，Ｎ″−トリメチロールメラミン等が挙げられる。なかでもヘキサメチレンテトラミン、ヘキサメトキシメチロールメラミン、ペンタメトキシメチロールメラミン、ヘキサメトキシメチルメラミン、ペンタメトキシメチルメラミンが好ましい。メチレン供与体は、これらを単独あるいは組み合わせて使用することができる。
【００２２】
ヘキサメチレンテトラミンとしては、例えば三新化学工業社製サンセラーＨＴ−ＰＯ等を例示することができる。ヘキサメトキシメチルメラミン（ＨＭＭＭ）としては、例えばＣＹＴＥＣ ＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳ社製ＣＹＲＥＺ ９６４ＲＰＣ等を例示することができる。ペンタメトキシメチルメラミン（ＰＭＭＭ）としては、例えばＢＡＲＡ ＣＨＥＭＩＣＡＬ Ｃｏ．，ＬＴＤ．社製スミカノール５０７Ａ等を例示することができる。
【００２３】
本発明において、ノボラック型フェノール樹脂及びメチレン供与体の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、ノボラック型フェノール樹脂及びメチレン供与体の合計が１〜５０重量部、好ましくは３〜３５重量部にする。ノボラック型フェノール樹脂及びメチレン供与体の合計量が１重量部未満であると、ゴム組成物のゴム硬度及び弾性率を十分に高くすることができない。またノボラック型フェノール樹脂及びメチレン供与体の合計量が５０重量部を超えると、ゴム組成物の発熱性が大きくなり、タイヤにしたときの転がり抵抗が悪化する。
【００２４】
本発明で使用するノボラック型フェノール樹脂とメチレン供与体の重量比は、ノボラック型フェノール樹脂／メチレン供与体が、好ましくは３／１〜３０／１、より好ましくは５／１〜２０／１にするとよい。ノボラック型フェノール樹脂／メチレン供与体の重量比が３／１より小さいとメチレン供与体の量がフェノール樹脂の量より多すぎるため、メチレン供与体が残存しフェノール樹脂の架橋密度が高くなり過ぎて脆性破壊が起き易くなる。またノボラック型フェノール樹脂／メチレン供与体の重量比が３０／１より大きいとメチレン供与体の量が足らず、樹脂の架橋密度が低すぎて効果的でない。
【００２５】
本発明のタイヤ用ゴム組成物では、特定の窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡ及びＤＢＰ吸収量を有し、かつＮ2ＳＡと凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径Ｄｓｔとの関係を限定した新規のカーボンブラックを配合することにより、ゴム組成物のｔａｎδ（６０℃）を小さくしながら、引張り強度、引張り破断伸び、ゴム硬度、耐摩耗性などの機械的特性を悪化させることがない。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３０〜１００重量部、好ましくは５０〜１００重量部にする。カーボンブラックの配合量が３０重量部未満であると、ゴム組成物のゴム硬度及び弾性率が悪化する。またカーボンブラックの配合量が１００重量部を超えると、ｔａｎδ（６０℃）が大きくなると共に、引張り破断伸びが低下する。
【００２６】
本発明で使用するカーボンブラックは、窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡが５５〜９５ｍ2／ｇ、好ましくは５５〜８５ｍ2／ｇである。Ｎ2ＳＡが５５ｍ2／ｇ未満であると、ゴム組成物のゴム硬度、動的弾性率などの機械的特性が低下する。Ｎ2ＳＡが９５ｍ2／ｇを超えると、ｔａｎδ（６０℃）が大きくなる。Ｎ2ＳＡは、ＪＩＳ Ｋ６２１７−２に準拠して、測定するものとする。
【００２７】
また、カーボンブラックのＤＢＰ吸収量は、１１０〜１６０ｍｌ／１００ｇであり、好ましくは１２０〜１５０ｍｌ／１００ｇである。ＤＢＰ吸収量が１１０ｍｌ／１００ｇ未満であるとゴム組成物の補強性能が十分に得られず硬度が低くなりタイヤにしたときの剛性が低下する。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１６０ｍｌ／１００ｇを超えると、ゴムが硬くなり過ぎてタイヤとして乗り心地が悪化することになる。また粘度の上昇により加工性が悪化する。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。
【００２８】
本発明で使用する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、凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径Ｄｓｔと窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡとを下記の式（１）の関係式で表わしたとき、係数αが１９７９以上、好ましくは１９７９〜２４５０である。
Ｄｓｔ＝α（Ｎ2ＳＡ）-0.61 （１）
（ただし、Ｄｓｔは凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径（ｎｍ）、Ｎ2ＳＡは窒素吸着比表面積（ｍ2／ｇ）、αは係数である。）
【００２９】
カーボンブラックが上述したＮ2ＳＡ及びＤＢＰ吸収量を有し、かつ係数αを１９７９以上にすることにより、ゴム組成物のｔａｎδ（６０℃）を小さくしながら、ゴム硬度、動的弾性率などを維持・向上することができる。また係数αの上限は特に限定されるものではないが、カーボンブラックの収率やコストなどの生産性の観点から２４５０以下にするとよい。本発明において、凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径Ｄｓｔとは、カーボンブラックを遠心沈降させ、光学的に得た凝集体のストークス径の質量分布曲線における最大頻度のモード径をいう。本発明において、ＤｓｔはＪＩＳ Ｋ６２１７−６ディスク遠心光沈降法による凝集体分布の求め方に準拠して、測定するものとする。
【００３０】
図２は、本発明で使用するカーボンブラックのＤｓｔとＮ2ＳＡの関係を示すグラフである。図２において、横軸はＮ2ＳＡ（ｍ2／ｇ）、縦軸はＤｓｔ（ｎｍ）である。ＡＳＴＭ規格番号を有する代表的なカーボンブラックを四角印でプロットし、試作により得られたカーボンブラックを丸印及び三角印でプロットした。ここで各プロットに、後述する実施例及び比較例で使用したカーボンブラックＣＢ１〜ＣＢ１３をそれぞれ参照する数字１〜１３を付している。図２に示す通り、従来の規格化されたカーボンブラックブラックのＤｓｔとＮ2ＳＡは、概ね下記式（２）の関係を満たす。
Ｄｓｔ＝１６５０×（Ｎ2ＳＡ）-0.61 （２）
（ただし、Ｄｓｔは凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径（ｎｍ）、Ｎ2ＳＡは窒素吸着比表面積（ｍ2／ｇ）を表わす。）
図２では、上記式（２）の関係を点線の曲線で表わした。
【００３１】
これに対し、本発明で使用するカーボンブラックでは、Ｄｓｔ及びＮ2ＳＡは、下記式（３）の曲線（実線）より右上にプロットされる。
Ｄｓｔ＝１９７９×（Ｎ2ＳＡ）-0.61 （３）
（ただし、Ｄｓｔは凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径（ｎｍ）、Ｎ2ＳＡは窒素吸着比表面積（ｍ2／ｇ）を表わす。）
【００３２】
すなわち本発明では、Ｎ2ＳＡが５５〜９５ｍ2／ｇの範囲において、Ｄｓｔが従来のカーボンブラックのＤｓｔより大きくした新規のカーボンブラックを使用する。このようなカーボンブラックは、従来のカーボンブラックと比べ、Ｎ2ＳＡが同レベルであっても、凝集体のストークス径が大きく、凝集体の形態が球形に近いことを意味する。これにより、ゴムに対する補強性能を高くするため、ゴム組成物のゴム硬度や動的弾性率などの機械的特性を従来レベル以上に向上することができる。
【００３３】
上述したコロイダル特性を有するカーボンブラックは、例えば、カーボンブラック製造炉における原料油導入条件、燃料油及び原料油の供給量、燃料油燃焼率、反応時間（最終原料油導入位置から反応停止までの燃焼ガスの滞留時間）などの製造条件を調整して製造することができる。
【００３４】
本発明において、カーボンブラックとしては、上述した特定のコロイダル特性を有するカーボンブラックと、その他のカーボンブラックを共に使用することができる。このとき、特定のコロイダル特性を有するカーボンブラックが占める割合が５０重量％を超えるものとし、カーボンブラックの合計をジエン系ゴム１００重量部に対し、３０〜１２０重量部にする。このようにその他のカーボンブラックを共に配合することにより、ゴム組成物のｔａｎδと機械的特性とのバランスを調整することができる。
【００３５】
タイヤ用ゴム組成物には、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、各種無機充填剤（乾式シリカ、湿式シリカ、酸化アルミニウム、クレー、炭酸カルシウム等）、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ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。
【００３６】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、空気入りタイヤのビードフィラー、ランフラットタイヤにおける断面三日月形のサイド補強ゴム層に好適に使用することができる。これらの部材に本発明のゴム組成物を使用した空気入りタイヤは、走行時の発熱性が小さくなるので、転がり抵抗を小さくし燃費性能を改良することができる。同時に、ゴム組成物のゴム硬度、弾性率の改良により、タイヤにしたときの操縦安定性を従来レベル以上に向上することができる。またランフラットタイヤの左右のサイドウォール部の断面三日月形のゴム補強層に使用すると、通常の走行時には転がり抵抗を小さくし燃費性能を改良しながら、操縦安定性を従来レベル以上に向上することができる。またランフラット走行時には、ランフラット走行性能に優れると共に、サイドウォール部の断面三日月形のゴム補強層の発熱が抑制されるため耐久性能にも優れる。
【００３７】
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】
【００３８】
１３種類のカーボンブラック（ＣＢ１〜ＣＢ１３）を使用して１５種類のゴム組成物（実施例１〜６、比較例１〜９）を調製した。このうち８種類のカーボンブラック（ＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ８〜ＣＢ１３）は市販グレード、５種類のカーボンブラック（ＣＢ３〜ＣＢ７）は試作品であり、それぞれのコロイダル特性を表１，２に示した。また図２において、各カーボンブラックＣＢ１〜ＣＢ１３のＤｓｔとＮ2ＳＡの関係をプロットすると共に、それぞれのカーボンブラックを参照する番号を付した。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【表２】
【００４１】
表１，２において、各略号はそれぞれ下記のコロイダル特性を表わす。
・Ｎ2ＳＡ：ＪＩＳ Ｋ６２１７−２に基づいて測定された窒素吸着比表面積
・ＩＡ：ＪＩＳ Ｋ６２１７−１に基づいて測定されたよう素吸着量
・ＣＴＡＢ：ＪＩＳ Ｋ６２１７−３に基づいて測定されたＣＴＡＢ吸着比表面積
・ＤＢＰ：ＪＩＳ Ｋ６２１７−４（非圧縮試料）に基づいて測定されたＤＢＰ吸収量
・２４Ｍ４：ＪＩＳ Ｋ６２１７−４（圧縮試料）に基づいて測定された２４Ｍ４−ＤＢＰ吸収量
・ＴＩＮＴ：ＪＩＳ Ｋ６２１７−５に基づいて測定された比着色力
・Ｄｓｔ：ＪＩＳ Ｋ６２１７−６に基づいて測定されたディスク遠心光沈降法による凝集体のストークス径の質量分布曲線の最大値であるモード径
・△Ｄ５０：ＪＩＳ Ｋ６２１７−６に基づいて測定されたディスク遠心光沈降法による凝集体のストークス径の質量分布曲線において、その質量頻度が最大点の半分の高さのときの分布の幅（半値幅）
・α：Ｄｓｔ及びＮ2ＳＡを上述した式（１）の関係に当てはめたときの係数α
【００４２】
また表１，２において、カーボンブラックＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ８〜ＣＢ１３は、それぞれ以下の市販グレードを表わす。
・ＣＢ１：東海カーボン社製シーストＫＨＰ
・ＣＢ２：東海カーボン社製シーストＫＨ
・ＣＢ８：東海カーボン社製シースト３００
・ＣＢ９：キャボットジャパン社製ショウブラック３３０Ｔ
・ＣＢ１０：新日化カーボン社製ニテロン＃１０Ｎ
・ＣＢ１１：東海カーボン社製シースト３
・ＣＢ１２：東海カーボン社製シーストＮＨ
・ＣＢ１３：東海カーボン社製シースト６
【００４３】
カーボンブラックＣＢ３〜ＣＢ７の製造
円筒反応炉を使用して、表３に示すように全空気供給量、燃料油導入量、燃料油燃焼率、原料油導入量、反応時間を変えて、カーボンブラックＣＢ３〜ＣＢ７を製造した。
【００４４】
【表３】
【００４５】
タイヤ用ゴム組成物の調製及び評価
上述した１３種類のカーボンブラック（ＣＢ１〜ＣＢ１３）を用いて、表４，５に示す配合からなる１５種類のゴム組成物（実施例１〜６、比較例１〜９）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分間混練した後、その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、混合しタイヤ用ゴム組成物を得た。
【００４６】
得られた１５種類のゴム組成物を使用して空気入りタイヤのビードフィラーを構成するようにして、タイヤサイズが１９５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤを加硫成形した。得られた１５種類の空気入りタイヤの転がり抵抗及び操縦安定性を下記に示す方法により評価した。
【００４７】
転がり抵抗
得られたタイヤを標準リム（サイズ１５×６Ｊのホイール）に組み付け、ＪＩＳ Ｄ４２３０に準拠する室内ドラム試験機（ドラム径１７０７ｍｍ）に取り付け、ＪＩＳ Ｄ４２３０の「６．４高速性能試験Ａ」に記載される高速耐久性の試験に準拠して高速耐久性試験を実施し、試験荷重２．９４ｋＮ、速度５０ｋｍ／時の抵抗力を測定し、転がり抵抗とした。得られた結果は、比較例１の値の逆数を１００とする指数として表４，５の「転がり抵抗」の欄に示した。この指数が大きいほど転がり抵抗が小さく燃費性能が優れていることを意味する。
【００４８】
操縦安定性
得られたタイヤを標準リム（サイズ１５×６Ｊのホイール）に組み付け、国産２．０リットルクラスの試験車両に装着し、空気圧２３０ｋＰａの条件で乾燥路面からなる１周２．６ｋｍのテストコースを実車走行させ、そのときの操縦安定性を専門パネラー３名による感応評価により採点した。得られた結果は、比較例１の値を１００とする指数として表４，５の「操縦安定性」の欄に示した。この指数が大きいほど操縦安定性能が優れていることを意味する。
【００４９】
【表４】
【００５０】
【表５】
【００５１】
なお、表４，５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、ＲＳＳ＃３
ＳＢＲ：スチレン−ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ １５０２
フェノール樹脂１：カシュー変性ノボラック型フェノール樹脂、住友ベークライト社製スミライトレジンＰＲ−ＹＲ−１７０
フェノール樹脂２：未変性のノボラック型フェノール樹脂、住友ベークライト社製ＰＲ７０３１Ａ
メチレン供与体：ヘキサメチレンテトラミン、大内新興化学工業社製ノクセラーＨ−ＰＯ
ＣＢ１〜ＣＢ１３：上述した表１，２に示したカーボンブラック
アロマオイル：ジャパンエナジー社製プロセスＸ−１４０
亜鉛華：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
加硫促進剤：大内新興化学工業社製ノクセラーＮＳ−Ｐ
硫黄：四国化成社製ミュークロンＯＴ−２０（硫黄分８０重量％）
【００５２】
表４から明らかなように実施例１〜６の空気入りタイヤは、低転がり抵抗及び操縦安定性が従来レベル以上に向上することが確認された。
【００５３】
表４から明らかなように、比較例１の空気入りタイヤは、カーボンブラックＣＢ９のＤＢＰ吸収量が１１０ｍｌ／１００ｇ未満かつ式（１）の係数αが１９７９未満であるため、実施例１〜４の空気入りタイヤに比べ低転がり抵抗及び操縦安定性が劣る。比較例２の空気入りタイヤは、カーボンブラックＣＢ３のＤＢＰ吸収量が１６０ｍｌ／１００ｇを超えかつ係数αが１９７９未満であるため、操縦安定性が劣る。
【００５４】
表５から明らかなように、比較例３，４，８の空気入りタイヤは、カーボンブラックＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ１２の式（１）の係数αが１９７９未満であるため、低転がり性及び操縦安定性を同時に改良することができない。
【００５５】
比較例５，７の空気入りタイヤは、カーボンブラックＣＢ８，ＣＢ１１のＤＢＰ吸収量が１１０ｍｌ／１００ｇ未満かつ係数αが１９７９未満であるため、低転がり抵抗を小さくすることができず更に操縦安定性能を向上させることができない。
【００５６】
比較例６の空気入りタイヤは、カーボンブラックＣＢ１０のＮ2ＳＡが５５ｍ2／ｇ未満かつ係数αが１９７９未満であるため、低転がり性は良いが、操縦安定性能に劣る。
【００５７】
比較例９の空気入りタイヤは、カーボンブラックＣＢ１３のＮ2ＳＡが９５ｍ2／ｇを超えかつ係数αが１９７９未満であるため、低転がり抵抗を小さくすることができない。
【符号の説明】
【００５８】
１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ ビードコア
５ ビードフィラー
６ カーカス
７ ベルト層
８ ゴム補強層
９ インナーライナー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジエン系ゴム１００重量部に対し、ノボラック型フェノール樹脂及びメチレン供与体を配合しその合計が１〜５０重量部、窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡが５５〜９５ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸収量が１１０〜１６０ｍｌ／１００ｇのカーボンブラックを３０〜１００重量部配合すると共に、前記カーボンブラックの凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径Ｄｓｔ（ｎｍ）と、前記Ｎ2ＳＡとの関係を下記の式（１）
Ｄｓｔ＝α（Ｎ2ＳＡ）-0.61 （１）
（ただし、Ｄｓｔは凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径（ｎｍ）、Ｎ2ＳＡは窒素吸着比表面積（ｍ2／ｇ）、αは係数である。）
で表わしたとき、係数αが１９７９以上であることを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。
【請求項２】
前記係数αが、１９７９≦α≦２４５０であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項３】
前記ノボラック型フェノール樹脂がカシューオイルで変性された樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項４】
請求項１，２又は３に記載のタイヤ用ゴム組成物でビードフィラーを構成したことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項５】
請求項１，２又は３に記載のタイヤ用ゴム組成物で、ランフラットタイヤの左右のサイドウォール部の断面三日月形のゴム補強層を構成したことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項１】
ジエン系ゴム１００重量部に対し、ノボラック型フェノール樹脂及びメチレン供与体を配合しその合計が１〜５０重量部、窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡが５５〜９５ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸収量が１１０〜１６０ｍｌ／１００ｇのカーボンブラックを３０〜１００重量部配合すると共に、前記カーボンブラックの凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径Ｄｓｔ（ｎｍ）と、前記Ｎ2ＳＡとの関係を下記の式（１）
Ｄｓｔ＝α（Ｎ2ＳＡ）-0.61 （１）
（ただし、Ｄｓｔは凝集体のストークス径の質量分布曲線におけるモード径（ｎｍ）、Ｎ2ＳＡは窒素吸着比表面積（ｍ2／ｇ）、αは係数である。）
で表わしたとき、係数αが１９７９以上であることを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。
【請求項２】
前記係数αが、１９７９≦α≦２４５０であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項３】
前記ノボラック型フェノール樹脂がカシューオイルで変性された樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項４】
請求項１，２又は３に記載のタイヤ用ゴム組成物でビードフィラーを構成したことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項５】
請求項１，２又は３に記載のタイヤ用ゴム組成物で、ランフラットタイヤの左右のサイドウォール部の断面三日月形のゴム補強層を構成したことを特徴とする空気入りタイヤ。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２５１０１７（Ｐ２０１２−２５１０１７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２２６４０（Ｐ２０１１−１２２６４０）
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【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１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３１日（２０１１．５．３１）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
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