空気入りタイヤ
【課題】低転がり抵抗性と耐摩耗性とをより高いレベルで両立するようにした空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】ジエン系ゴム１００重量部に対し、カーボンブラックと共に表面処理炭酸カルシウムを０．５〜１００重量部配合したゴム組成物により構成した空気入りタイヤであり、前記表面処理炭酸カルシウムが、炭酸カルシウムの表面を２級脂肪族アミン及び／又は３級脂肪族アミンからなるアミンと脂肪酸、樹脂酸及びこれらの誘導体から選ばれる少なくとも１種の有機酸とで表面処理したもの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、カーボンブラックと共に表面処理炭酸カルシウムを０．５〜１００重量部配合したゴム組成物により構成した空気入りタイヤであり、前記表面処理炭酸カルシウムが、炭酸カルシウムの表面を２級脂肪族アミン及び／又は３級脂肪族アミンからなるアミンと脂肪酸、樹脂酸及びこれらの誘導体から選ばれる少なくとも１種の有機酸とで表面処理したもの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、空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、低転がり抵抗性と耐摩耗性とをより高いレベルで両立するようにした空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、空気入りタイヤのトレッド部やサイドウォール部を構成するゴム組成物には、増量剤として炭酸カルシウムを配合することがある。しかし炭酸カルシウムを配合したゴム組成物は、ゴム強度が低く耐摩耗性が不十分であり、かつヒステリシスロス（６０℃のｔａｎδ）が大きいため、空気入りタイヤにしたときに耐摩耗性及び転がり抵抗が劣るという問題があった。
【０００３】
この対策として、特許文献１は、有機酸で表面処理した改質炭酸カルシウムと２級又は３級脂肪族アミンとを共に配合したゴム組成物をトレッド部に使用することにより、耐摩耗性の低下を抑制し、ヒステリシスロスを低くすることを提案している。しかし、このゴム組成物は、耐摩耗性の低下を抑制する効果はあるものの、ヒステリシスロス（６０℃のｔａｎδ）を低減する効果が必ずしも十分ではなく、更なる改善の余地があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−９９８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、低転がり抵抗性と耐摩耗性とをより高いレベルで両立するようにした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】
【０００６】
上記目的を達成する本発明の空気入りタイヤは、ジエン系ゴム１００重量部に対し、カーボンブラックと共に表面処理炭酸カルシウムを０．５〜１００重量部配合したゴム組成物により構成した空気入りタイヤであり、前記表面処理炭酸カルシウムが、炭酸カルシウムの表面を２級脂肪族アミン及び／又は３級脂肪族アミンからなるアミンと脂肪酸、樹脂酸及びこれらの誘導体から選ばれる少なくとも１種の有機酸とで表面処理したものであることを特徴とする。
【０００７】
前記炭酸カルシウムは、平均一次粒子径が０．０１〜１．０μｍであるとよい。前記表面処理炭酸カルシウムは、炭酸カルシウム１００重量部に対し、０．０１〜５重量部の前記アミンで処理し、０．１〜８重量部の前記有機酸で処理したものであることが好ましい。
【０００８】
前記ゴム組成物のベースとなるジエン系ゴムは、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、イソプレンゴム及びエチレン−プロピレン−ジエンゴムからなる群から選ばれる少なくとも１種であるとよい。また、本発明の空気入りタイヤは、上述したゴム組成物によりトレッド部及び／又はサイドウォール部を構成するとよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の空気入りタイヤは、炭酸カルシウムの表面を２級脂肪族アミン及び／又は３級脂肪族アミンからなるアミンと脂肪酸、樹脂酸及びこれらの誘導体から選ばれる少なくとも１種の有機酸との両方で処理した表面処理炭酸カルシウムを、ジエン系ゴム１００重量部に対し０．５〜１００重量部とカーボンブラックを配合したゴム組成物により構成したことにより、ゴム組成物の耐摩耗性を維持・向上し、かつヒステリシスロス（６０℃のｔａｎδ）を低減することができる。このため空気入りタイヤの低転がり抵抗性と耐摩耗性とをより高いレベルで両立することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の空気入りタイヤは、ジエン系ゴムに表面処理炭酸カルシウムをカーボンブラックと共に配合したゴム組成物により構成する。このゴム組成物のベースとなるジエン系ゴムとしては、例えば天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、スチレンイソプレンゴム、スチレンイソプレンブタジエンゴム、ブチルゴム及びエチレン−プロピレン−ジエンゴムを例示することができる。このようなジエン系ゴムは、単独又は複数のブレンドとして使用することができる。本発明に使用するジエン系ゴムは、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、イソプレンゴム及びエチレン−プロピレン−ジエンゴムからなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
【００１１】
本発明で使用する表面処理炭酸カルシウムは、炭酸カルシウムの表面をアミン及び有機酸の両方で処理したものである。このような表面処理炭酸カルシウムを使用することにより、アミン又は有機酸のいずれかで処理した表面処理炭酸カルシウムと比べ、ゴム組成物の耐摩耗性を維持・向上し、かつヒステリシスロス（６０℃のｔａｎδ）を低減することができる。また、有機酸処理した表面処理炭酸カルシウムとアミンとを共に配合したゴム組成物及びアミン処理した表面処理炭酸カルシウムと有機酸とを共に配合したゴム組成物と比べても、ゴム組成物の耐摩耗性を維持・向上し、かつヒステリシスロスを低減することができる。さらに、アミン及び有機酸の両方で処理した表面処理炭酸カルシウムを配合したゴム組成物は、他の表面処理炭酸カルシウムと比べ、未加硫ゴムの粘度をより低くする効果がある。このためゴム組成物は加工性が優れ、空気入りタイヤの製造時に品質安定性を向上することができる。
【００１２】
本発明の空気入りタイヤを構成するゴム組成物において、表面処理炭酸カルシウムの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し０．５〜１００重量部、好ましくは１〜６０重量部、より好ましくは３〜５０重量部にする。表面処理炭酸カルシウムの配合量が０．５重量部未満では、ゴム組成物の耐摩耗性とヒステリシスロス（６０℃のｔａｎδ）とを両立することができず、空気入りタイヤの耐摩耗性と転がり抵抗が改善しない。また、表面処理炭酸カルシウムの配合量が１００重量部を超えると、ゴム強度が低下し耐摩耗性が悪化する。
【００１３】
本発明で使用する炭酸カルシウムは、平均一次粒子径が好ましくは０．０１〜１．０μｍ、より好ましくは０．０２〜０．４μｍであるとよい。炭酸カルシウムの平均一次粒子径が０．０１μｍ未満であると、凝集しやすくなりゴムへの分散性が悪化する。また、平均一次粒子径が１．０μｍを超えると、ゴム組成物の補強効果が十分に得られない。なお、本発明において炭酸カルシウムの平均一次粒子径は、炭酸カルシウムを走査型電子顕微鏡を用いて観察したときの一次粒子の平均粒子径とする。
【００１４】
この炭酸カルシウムの平均一次粒子径の調整方法は、原料となる炭酸カルシウムの種類に応じて行うことができる。原料となる炭酸カルシウムは、タイヤ用ゴム組成物に通常用いられる炭酸カルシウムを使用することができ、合成（沈降性）炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウムのいずれでもよい。沈降性炭酸カルシウムを用いる場合には、反応条件を調整することにより、所望の平均一次粒子径になるように生成することができる。また、重質炭酸カルシウムを用いる場合には、ローラーミル、高速回転ミル、ボールミル、媒体攪拌ミル、ジェットミルなど、通常の乾式又は湿式の方法で粉砕することにより所望の平均一次粒子径に調整することができる。
【００１５】
表面処理炭酸カルシウムは、炭酸カルシウムの表面を処理するアミンとして、２級脂肪族アミン及び／又は３級脂肪族アミンを使用する。アミン処理は、２級脂肪族アミン及び３級脂肪族アミンのいずれかで処理してもよいし、両方で処理してもよい。なお、炭酸カルシウムの表面を１級脂肪族アミンで処理すると、ゴム組成物が早期加硫を起こしやすくなり、空気入りタイヤを製造するときの加工性及び品質安定性が低下する。
【００１６】
２級脂肪族アミンは、窒素原子に２個の脂肪族炭化水素基が結合した２級アミンである。脂肪族炭化水素基としては、例えばアルキル基、不飽和二重結合を１〜１０含むアルケニル基が挙げられ、好ましくはアルキル基がよい。脂肪族炭化水素基の炭素数としては、特に制限されるものではないが、好ましくは８〜３６、より好ましくは８〜２０であるとよい。２個の脂肪族炭化水素基は、同一でも異なっていてもよい。また２級脂肪族アミンは、１種類でもよいし、或いは２種類以上の２級脂肪族アミンの混合物でもよい。
【００１７】
このような２級脂肪族アミンとしては、例えばヤシ油脂肪酸、大豆油脂肪酸等の天然油脂から誘導される脂肪酸を用いて得られるもので、脂肪族炭化水素基を有する２級脂肪族アミンが好ましく挙げられる。このような２級脂肪族アミンは、市販品を利用することができ、その具体例としては、ライオン・アクゾ社製ジココアルキルアミン（商品名アーミン２Ｃ）、同ジ硬化牛脂アルキルアミン（商品名アーミンＨＴ）等が挙げられる。
【００１８】
３級脂肪族アミンは、窒素原子に３個の脂肪族炭化水素基が結合した３級アミンである。脂肪族炭化水素基としては、例えばアルキル基、不飽和二重結合を１〜１０含むアルケニル基が挙げられ、好ましくはアルキル基がよい。脂肪族炭化水素基の炭素数としては、特に制限されるものではないが、好ましくは１〜３６、より好ましくは１〜３及び１０〜３６からなる群から選ぶとよく、さらに好ましくは１又は１０〜２０であるとよい。３個の脂肪族炭化水素基は、同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立にメチル基及び炭素数１０〜２０の脂肪族炭化水素基から選ぶとよい。また３級脂肪族アミンは、１種類でもよいし、或いは２種類以上の３級脂肪族アミンの混合物でもよい。
【００１９】
本発明で使用する３級脂肪族アミンとしては、ジメチルアルキル３級アミン及びメチルジアルキル３級アミンが好ましく、とりわけジメチルアルキル３級アミンが好ましい。ジメチルアルキル３級アミンとしては、例えばＮ，Ｎ−ジメチルラウリルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルミリスチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルパルミチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルステアリルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルベヘニルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルココアルキルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル牛脂アルキルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル硬化牛脂アルキルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルオレイルアミン等を例示することができる。またメチルジアルキル３級アミンとしては、例えばＮ−メチルジデシルアミン、Ｎ−メチルジココアルキルアミン、Ｎ−メチルジ硬化牛脂アミン、Ｎ−メチルジオレイルアミン等を例示することができる。
【００２０】
表面処理炭酸カルシウムは、アミンの処理量が、炭酸カルシウム１００重量部に対し、好ましくは０．０１〜５重量部、より好ましくは０．１〜４重量部、さらに好ましくは０．２〜３重量部であるとよい。アミン処理量が炭酸カルシウム１００重量部に対し０．０１重量部未満であると、ヒステリシスロス（６０℃のｔａｎδ）を低減することができない。また、アミン処理量が５重量部を超えると、耐摩耗性が低下する。
【００２１】
本発明で使用する表面処理炭酸カルシウムは、炭酸カルシウムの表面を上述したアミンで処理したことに加え、有機酸で処理したものである。有機酸で処理することにより、耐摩耗性を向上し、かつヒステリシスロス（６０℃のｔａｎδ）を低減することができる。有機酸としては、脂肪酸、樹脂酸及びこれらの誘導体から選ばれる少なくとも１種にする。有機酸は、１種類のみを使用してもよいし、複数種類を組合わせて使用してもよい。
【００２２】
脂肪酸としては、特に限定されるものではないが、炭素数が好ましくは６〜２４、より好ましくは１２〜２４の飽和脂肪酸及び不飽和脂肪酸を例示することができる。このような脂肪酸としては、例えばラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘニン酸、エルカ酸、オレイン酸、リノール酸等を例示することができる。好ましくはラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸がよい。このような脂肪酸は単独で用いてもよいし、複数種を組合わせて使用してもよい。
【００２３】
樹脂酸としては、例えばアビエチン酸、デヒドロアビエチン酸、ジヒドロアビエチン酸などのアビエチン酸類、及びこれらの重合体、不均化ロジン、水添ロジン、重合ロジン等を例示することができる。好ましくはアビエチン酸、デヒドロアビエチン酸がよい。樹脂酸は単独で用いてもよいし、複数種を組合わせて使用してもよい。
【００２４】
また、脂肪酸及び樹脂酸の誘導体としては、上述した脂肪酸及び樹脂酸の塩、エステルを例示することができる。塩としては、例えばアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等が例示される。エステルとしては、例えば上述した脂肪酸又は樹脂酸と炭素数６〜１８のアルコールとのエステル等が例示される。
【００２５】
上述した有機酸の処理量は、炭酸カルシウム１００重量部に対し、好ましくは０．１〜８重量部、より好ましくは１〜５重量部、さらに好ましくは２〜５重量部であるとよい。有機酸の処理量が炭酸カルシウム１００重量部に対し０．１重量部未満であると、表面処理した炭酸カルシウムが凝集を起こしやすくなり分散性が悪化する。また、有機酸の処理量が８重量部を超えると、耐摩耗性が低下する。また、ゴム組成物の補強性が不十分になりゴム強度が低下する。
【００２６】
本発明で使用する表面処理炭酸カルシウムの調製方法は、特に制限されるものではなく、炭酸カルシウムの表面を有機酸で処理した後にアミンで処理してもよいし、アミンで処理した後に有機酸で処理してもよい。また、炭酸カルシウムの表面を有機酸とアミンとで同時に処理してもよい。好ましくは炭酸カルシウムの表面を有機酸で処理した後にアミンで処理するとよく、炭酸カルシウムの平均一次粒子径が小さい場合でも炭酸カルシウムの凝集を防止することができる。
【００２７】
炭酸カルシウムの表面を有機酸で処理する方法としては、例えば有機酸を鹸化して処理する方法と、有機酸を融点以上に加熱して処理する方法を例示することができる。有機酸を鹸化して処理する方法は、有機酸を水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液などのアルカリ金属水溶液中で加熱しながら鹸化し、ナトリウム塩、カリウム塩等の金属塩の溶液を調製する。この有機酸のアルカリ金属水溶液を、３０〜５０℃に加熱した炭酸カルシウムの水懸濁液に添加し、攪拌・混合することにより、炭酸カルシウムの表面を有機酸で表面処理することができる。また、有機酸を融点以上に加熱して処理する方法は、炭酸カルシウムを有機酸の融点以上の温度に加熱しながら攪拌し、これに有機酸を添加し、混合・攪拌することにより、炭酸カルシウムの表面を有機酸で表面処理することができる。
【００２８】
炭酸カルシウムの表面をアミンで処理する方法としては、例えば炭酸カルシウムの乾燥粉末をミキサー中で攪拌しながら、アミンを滴下したり、スプレー噴霧する方法や炭酸カルシウムの懸濁液にアミンを添加し、混合攪拌する方法を例示することができる。
【００２９】
炭酸カルシウムの懸濁液を混合・攪拌する装置としては、攪拌機、ビーズミル、サンドミル等の湿式磨砕機を用いることにより、有機酸及びアミンで均一に処理することができる。炭酸カルシウムの表面を有機酸及び／又はアミンで処理した後は、通常知られた方法で乾燥するとよい。
【００３０】
本発明の空気入りタイヤを構成するゴム組成物には、上述した表面処理炭酸カルシウムと共にカーボンブラックを配合する。カーボンブラックを配合することにより、ゴム組成物の強度及び耐摩耗性を高くすることができる。カーボンブラックの配合量は、特に制限されるものではないが、ジエン系ゴム１００重量部に対し好ましくは３〜１２０重量部、より好ましくは５〜８０重量部にするとよい。カーボンブラックの配合量が３重量部未満の場合には、ゴム強度を十分に高くすることができず、またゴムを黒色化できない。カーボンブラックの配合量が１２０重量部を超えるとヒステリシスロスが大きくなり、転がり抵抗が悪化する。本発明では、カーボンブラックの配合量の一部を表面処理炭酸カルシウムに置換することにより、ゴム強度、耐摩耗性を維持・向上しながら、ヒステリシスロスを低減することができる。また、未加硫ゴムの粘度を低減することにより加工性を向上し、空気入りタイヤの品質安定性を向上することができる。
【００３１】
カーボンブラックとしては、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が好ましくは４０〜１４５ｍ２／ｇ、より好ましくは８０〜１３５ｍ２／ｇのものを使用するとよい。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が４０ｍ２／ｇ未満の場合には、ゴム強度を十分に高くすることができない。窒素吸着比表面積が１４５ｍ２／ｇを超えるとヒステリシスロスが大きくなり、発熱性が高くなる。カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−２に準拠して求めるものとする。
【００３２】
本発明で使用するタイヤ用ゴム組成物には、無機充填剤を配合することができる。無機充填剤としては、例えばシリカ、クレー、マイカ、タルク、アルミナ等が例示される。なかでもシリカが好ましい。無機充填剤の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し好ましくは３〜１２０重量部、より好ましくは１０〜８０重量部にするとよい。無機充填剤の配合量が３重量部未満の場合には、ゴム強度を十分に高くすることができない。また、無機充填剤の配合量が１２０重量部を超えると耐摩耗性が悪化すると共に、加工性が悪化する。
【００３３】
タイヤ用ゴム組成物にシリカを配合することによりヒステリシスロスを低減することができる。シリカとしては、通常タイヤ用ゴム組成物に配合されるシリカ、例えば湿式法シリカ、乾式法シリカあるいは表面処理シリカなどを使用することができる。本発明では、表面処理炭酸カルシウムとシリカを共に使用することにより、低ヒステリシスロスを維持・向上すると共に、加工性を向上することができる。また、ジエン系ゴムの補強性を得るためにシランカップリング剤をシリカと共に配合することが好ましい。
【００３４】
本発明で使用するタイヤ用ゴム組成物には、上述した表面処理炭酸カルシウム、カーボンブラック及び無機充填剤以外にも、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、加工助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。このようなゴム組成物は、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。
【００３５】
また、本発明の空気入りタイヤは、上述したゴム組成物で、トレッド部、サイドウォール部、ビード部及びコード被覆ゴムから選ばれる少なくとも１つのタイヤ構成部材を構成する。好ましくはトレッド部及び／又はサイドウォール部を構成するとよい。トレッド部の構成部材としては、キャップトレッド、アンダートレッド、クッションゴム、ウイングチップ等を例示することができる。サイドウォール部の構成部材としては、サイドゴム、サイドプロテクター、ランフラットタイヤの三日月状サイド補強ゴム等を例示することができる。ビード部の構成部材としては、ビードフィラー、ビードシート、チェーファー、リムクッション、ガムフィニッシング等を例示することができる。コード被覆ゴムとしては、例えばカーカス層、ベルト層等の各種コードを被覆するゴム等を例示することができる。
【００３６】
トレッド部を上述したゴム組成物で構成した空気入りタイヤは、低転がり抵抗性と耐摩耗性とをより高いレベルで両立することができる。特にキャップトレッドを上述のゴム組成物で構成することによりこれらの効果が顕在化する。また、サイドウォール部を上述したゴム組成物で構成した空気入りタイヤは、低転がり抵抗性と共に、耐クラック性が高いのでタイヤ耐久性が優れる。
【００３７】
本発明の空気入りタイヤは、上述した未加硫時のゴム粘度が低いゴム組成物を使用することにより、加工性が良好になる。特にロール加工性が優れるため寸法安定性が良好なゴムシートを成形することができる。このため本発明の空気入りタイヤは、製造時における品質安定性を高くすることができるので、高品質かつ安定的に製造される。
【００３８】
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】
【００３９】
表面処理炭酸カルシウムの調製
炭酸カルシウムの表面を表１に示す配合割合で、脂肪酸、樹脂酸、２級アミン、３級アミン、１級アミンにより処理して１２種類の表面処理炭酸カルシウム（処理炭カルＡ〜Ｌ）を調製した。表面処理方法は、先ず脂肪酸又は樹脂酸からなる有機酸を、水酸化ナトリウム水溶液に添加し９０℃で加熱混合し有機酸のナトリウム水溶液を調製した。また、炭酸カルシウムの濃度が８重量％になるように秤量して水に添加し、４０℃で加熱混合して炭酸カルシウム懸濁液を調製した。この炭酸カルシウム懸濁液に、炭酸カルシウムに対する有機酸の量が表１の配合割合になるように、有機酸のナトリウム水溶液を添加し、攪拌混合した。その後、炭酸カルシウム懸濁液をフィルタープレスにより脱水して、箱型乾燥機を使用して８０℃で乾燥した。得られた乾燥物をミクロンミル粉砕機を用いて粉砕し、有機酸処理した炭酸カルシウムを得た。ただし、処理炭カルＫに対しては、上述した有機酸処理を行わなかった。
【００４０】
次いで、得られた有機酸処理した炭酸カルシウム（処理炭カルＫでは炭酸カルシウム）の粉末をミキサーで攪拌しながら、加熱溶融した２級アミン又は３級アミンを噴霧し、炭酸カルシウムに対する２級アミン又は３級アミンの添加量が表１の配合割合になるようにした。これを１０分間混合攪拌した後、ミクロンミル粉砕機を用いて粉砕し、アミン処理した炭酸カルシウムを得た。ただし、処理炭カルＪに対しては、上述したアミン処理を行わなかった。
【００４１】
【表１】
【００４２】
なお、表１において使用した原材料の種類を下記に示す。
炭酸カルシウム：合成炭酸カルシウム、走査型電子顕微鏡で観察した平均一次粒子径が０．０２μｍ
脂肪酸：オレイン酸、ステアリン酸及びパルチミン酸からなる脂肪酸混合物（いずれも和光純薬社製）
樹脂酸：アビエチン酸、和光純薬社製
２級アミン：ジココアルキルアミン、ライオン・アクゾ社製アーミン２Ｃ
３級アミン：Ｎ，Ｎ−ジメチルココアルキルアミン、ライオン・アクゾ社製アーミンＤＭＭＣＤ
１級アミン：ココアルキルアミン、ライオン・アクゾ社製アーミンＣＤ
【００４３】
タイヤ用ゴム組成物の調製
表２〜９に示す配合からなる４６種類のタイヤ用ゴム組成物（実施例１〜３２、比較例１〜１４）を、硫黄、加硫促進剤を除く成分を１.８Ｌの密閉型ミキサーで５分間混練し放出したマスターバッチに、硫黄、加硫促進剤を加えてオープンロールで混練することにより調製した。
【００４４】
得られた４６種類のタイヤ用ゴム組成物のゴム粘度（ムーニー粘度）を下記に示す方法で測定した。次いで、得られたタイヤ用ゴム組成物を所定形状の金型中で、１６０℃、２０分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を作製し、下記に示す方法でヒステリシスロス（６０℃のｔａｎδ）、耐摩耗性を測定した。また、表７から９に示したゴム組成物の加硫ゴム試験片に対しては耐クラック性を下記の方法で測定した。
【００４５】
ゴム粘度
得られたゴム組成物の粘度を、ＪＩＳ Ｋ６３００に準拠して、ムーニー粘度計にてＬ型ロータ（３８．１ｍｍ系、５．５ｍｍ厚）を使用し、予熱時間１分、ロータの回転時間４分、１００℃、２ｒｐｍの条件で測定した。得られた結果を「ムーニー粘度」として表２〜９に示した。この粘度が小さいほど加工性が優れることを意味する。
【００４６】
ヒステリシスロス（６０℃のｔａｎδ）
得られた加硫ゴム試験片のヒステリシスロスを、ＪＩＳ Ｋ６３９４に準拠して、東洋精機製作所社製の粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚの条件で、６０℃のｔａｎδを測定した。得られた結果は、表２〜４では比較例１を１００とし、表５では比較例７を１００とし、表６では比較例８を１００とし、表７〜９では比較例９を１００とする指数として「ｔａｎδ＠６０℃」の欄に示した。この「ｔａｎδ＠６０℃」の指数が小さい程ヒステリシスロスが低く、空気入りタイヤの低転がり抵抗性が優れることを意味する。
【００４７】
耐摩耗性
得られた加硫ゴム試験片のランボーン摩耗量を、ランボーン摩耗試験機（岩本製作所社製）を使用して、温度２０℃、負荷荷重２４．５Ｎ、スリップ率２０％、試験時間５分の条件で測定した。得られた結果は、それぞれの値の逆数を算出し、表２〜４では比較例１を１００とし、表５では比較例７を１００とし、表６では比較例８を１００とし、表７〜９では比較例９を１００とする指数として示した。耐摩耗性の指数が大きい程、空気入りタイヤの耐摩耗性が優れることを意味する。
【００４８】
耐クラック性
得られた加硫ゴム試験片の耐クラック性として、ＪＩＳ Ｋ６２６０に準拠し、デマチャ屈曲き裂試験機を用いて、ストローク５７ｍｍ、速度３００±１０ｒｐｍ、屈曲回数１０万回の条件で、繰り返し屈曲によるき裂成長の長さを測定した。得られた結果は、それぞれの値の逆数を算出し、比較例９を１００とする指数として表７〜９に示した。耐クラック性の指数が大きい程耐クラック性が優れ、空気入りタイヤの耐久性が優れることを意味する。
【００４９】
【表２】
【００５０】
【表３】
【００５１】
【表４】
【００５２】
【表５】
【００５３】
【表６】
【００５４】
【表７】
【００５５】
【表８】
【００５６】
【表９】
【００５７】
なお、表２〜９において使用した原材料の種類を下記に示す。
ＳＢＲ：スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ １５０２
ＢＲ：ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ ＢＲ １２２０
ＮＲ：天然ゴム、ＲＳＳ＃３
ＣＢ１：カーボンブラック、窒素吸着比表面積７４ｍ２／ｇ、東海カーボン社製シーストＫＨＡ
ＣＢ２：カーボンブラック、窒素吸着比表面積１３５ｍ２／ｇ、昭和キャボット社製ショウブラックＳ１１８
シリカ：ＵＮＩＴＥＤ ＳＩＬＩＣＡ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ社製ＵＬＴＲＡＳＩＬ ＶＮ−３Ｇ
処理炭カルＡ〜Ｌ：上述した調製方法により得られた表面処理炭酸カルシウム
カップリング剤：シランカップリング剤、エボニックデグッサジャパン社製Ｓｉ６９
ステアリン酸：日油社製ビーズステアリン酸
老化防止剤：フレキシス社製サントフレックス６ＰＰＤ
ワックス：大内新興化学工業社製サンノック
オイル：昭和シェル石油社製エキストラクト４号Ｓ
亜鉛華：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
硫黄：細井化学工業社製油処理硫黄
加硫促進剤１：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ
加硫促進剤２：住友化学社製ソクシノールＤ−Ｇ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、低転がり抵抗性と耐摩耗性とをより高いレベルで両立するようにした空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、空気入りタイヤのトレッド部やサイドウォール部を構成するゴム組成物には、増量剤として炭酸カルシウムを配合することがある。しかし炭酸カルシウムを配合したゴム組成物は、ゴム強度が低く耐摩耗性が不十分であり、かつヒステリシスロス（６０℃のｔａｎδ）が大きいため、空気入りタイヤにしたときに耐摩耗性及び転がり抵抗が劣るという問題があった。
【０００３】
この対策として、特許文献１は、有機酸で表面処理した改質炭酸カルシウムと２級又は３級脂肪族アミンとを共に配合したゴム組成物をトレッド部に使用することにより、耐摩耗性の低下を抑制し、ヒステリシスロスを低くすることを提案している。しかし、このゴム組成物は、耐摩耗性の低下を抑制する効果はあるものの、ヒステリシスロス（６０℃のｔａｎδ）を低減する効果が必ずしも十分ではなく、更なる改善の余地があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−９９８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、低転がり抵抗性と耐摩耗性とをより高いレベルで両立するようにした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】
【０００６】
上記目的を達成する本発明の空気入りタイヤは、ジエン系ゴム１００重量部に対し、カーボンブラックと共に表面処理炭酸カルシウムを０．５〜１００重量部配合したゴム組成物により構成した空気入りタイヤであり、前記表面処理炭酸カルシウムが、炭酸カルシウムの表面を２級脂肪族アミン及び／又は３級脂肪族アミンからなるアミンと脂肪酸、樹脂酸及びこれらの誘導体から選ばれる少なくとも１種の有機酸とで表面処理したものであることを特徴とする。
【０００７】
前記炭酸カルシウムは、平均一次粒子径が０．０１〜１．０μｍであるとよい。前記表面処理炭酸カルシウムは、炭酸カルシウム１００重量部に対し、０．０１〜５重量部の前記アミンで処理し、０．１〜８重量部の前記有機酸で処理したものであることが好ましい。
【０００８】
前記ゴム組成物のベースとなるジエン系ゴムは、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、イソプレンゴム及びエチレン−プロピレン−ジエンゴムからなる群から選ばれる少なくとも１種であるとよい。また、本発明の空気入りタイヤは、上述したゴム組成物によりトレッド部及び／又はサイドウォール部を構成するとよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の空気入りタイヤは、炭酸カルシウムの表面を２級脂肪族アミン及び／又は３級脂肪族アミンからなるアミンと脂肪酸、樹脂酸及びこれらの誘導体から選ばれる少なくとも１種の有機酸との両方で処理した表面処理炭酸カルシウムを、ジエン系ゴム１００重量部に対し０．５〜１００重量部とカーボンブラックを配合したゴム組成物により構成したことにより、ゴム組成物の耐摩耗性を維持・向上し、かつヒステリシスロス（６０℃のｔａｎδ）を低減することができる。このため空気入りタイヤの低転がり抵抗性と耐摩耗性とをより高いレベルで両立することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の空気入りタイヤは、ジエン系ゴムに表面処理炭酸カルシウムをカーボンブラックと共に配合したゴム組成物により構成する。このゴム組成物のベースとなるジエン系ゴムとしては、例えば天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、スチレンイソプレンゴム、スチレンイソプレンブタジエンゴム、ブチルゴム及びエチレン−プロピレン−ジエンゴムを例示することができる。このようなジエン系ゴムは、単独又は複数のブレンドとして使用することができる。本発明に使用するジエン系ゴムは、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、イソプレンゴム及びエチレン−プロピレン−ジエンゴムからなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
【００１１】
本発明で使用する表面処理炭酸カルシウムは、炭酸カルシウムの表面をアミン及び有機酸の両方で処理したものである。このような表面処理炭酸カルシウムを使用することにより、アミン又は有機酸のいずれかで処理した表面処理炭酸カルシウムと比べ、ゴム組成物の耐摩耗性を維持・向上し、かつヒステリシスロス（６０℃のｔａｎδ）を低減することができる。また、有機酸処理した表面処理炭酸カルシウムとアミンとを共に配合したゴム組成物及びアミン処理した表面処理炭酸カルシウムと有機酸とを共に配合したゴム組成物と比べても、ゴム組成物の耐摩耗性を維持・向上し、かつヒステリシスロスを低減することができる。さらに、アミン及び有機酸の両方で処理した表面処理炭酸カルシウムを配合したゴム組成物は、他の表面処理炭酸カルシウムと比べ、未加硫ゴムの粘度をより低くする効果がある。このためゴム組成物は加工性が優れ、空気入りタイヤの製造時に品質安定性を向上することができる。
【００１２】
本発明の空気入りタイヤを構成するゴム組成物において、表面処理炭酸カルシウムの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し０．５〜１００重量部、好ましくは１〜６０重量部、より好ましくは３〜５０重量部にする。表面処理炭酸カルシウムの配合量が０．５重量部未満では、ゴム組成物の耐摩耗性とヒステリシスロス（６０℃のｔａｎδ）とを両立することができず、空気入りタイヤの耐摩耗性と転がり抵抗が改善しない。また、表面処理炭酸カルシウムの配合量が１００重量部を超えると、ゴム強度が低下し耐摩耗性が悪化する。
【００１３】
本発明で使用する炭酸カルシウムは、平均一次粒子径が好ましくは０．０１〜１．０μｍ、より好ましくは０．０２〜０．４μｍであるとよい。炭酸カルシウムの平均一次粒子径が０．０１μｍ未満であると、凝集しやすくなりゴムへの分散性が悪化する。また、平均一次粒子径が１．０μｍを超えると、ゴム組成物の補強効果が十分に得られない。なお、本発明において炭酸カルシウムの平均一次粒子径は、炭酸カルシウムを走査型電子顕微鏡を用いて観察したときの一次粒子の平均粒子径とする。
【００１４】
この炭酸カルシウムの平均一次粒子径の調整方法は、原料となる炭酸カルシウムの種類に応じて行うことができる。原料となる炭酸カルシウムは、タイヤ用ゴム組成物に通常用いられる炭酸カルシウムを使用することができ、合成（沈降性）炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウムのいずれでもよい。沈降性炭酸カルシウムを用いる場合には、反応条件を調整することにより、所望の平均一次粒子径になるように生成することができる。また、重質炭酸カルシウムを用いる場合には、ローラーミル、高速回転ミル、ボールミル、媒体攪拌ミル、ジェットミルなど、通常の乾式又は湿式の方法で粉砕することにより所望の平均一次粒子径に調整することができる。
【００１５】
表面処理炭酸カルシウムは、炭酸カルシウムの表面を処理するアミンとして、２級脂肪族アミン及び／又は３級脂肪族アミンを使用する。アミン処理は、２級脂肪族アミン及び３級脂肪族アミンのいずれかで処理してもよいし、両方で処理してもよい。なお、炭酸カルシウムの表面を１級脂肪族アミンで処理すると、ゴム組成物が早期加硫を起こしやすくなり、空気入りタイヤを製造するときの加工性及び品質安定性が低下する。
【００１６】
２級脂肪族アミンは、窒素原子に２個の脂肪族炭化水素基が結合した２級アミンである。脂肪族炭化水素基としては、例えばアルキル基、不飽和二重結合を１〜１０含むアルケニル基が挙げられ、好ましくはアルキル基がよい。脂肪族炭化水素基の炭素数としては、特に制限されるものではないが、好ましくは８〜３６、より好ましくは８〜２０であるとよい。２個の脂肪族炭化水素基は、同一でも異なっていてもよい。また２級脂肪族アミンは、１種類でもよいし、或いは２種類以上の２級脂肪族アミンの混合物でもよい。
【００１７】
このような２級脂肪族アミンとしては、例えばヤシ油脂肪酸、大豆油脂肪酸等の天然油脂から誘導される脂肪酸を用いて得られるもので、脂肪族炭化水素基を有する２級脂肪族アミンが好ましく挙げられる。このような２級脂肪族アミンは、市販品を利用することができ、その具体例としては、ライオン・アクゾ社製ジココアルキルアミン（商品名アーミン２Ｃ）、同ジ硬化牛脂アルキルアミン（商品名アーミンＨＴ）等が挙げられる。
【００１８】
３級脂肪族アミンは、窒素原子に３個の脂肪族炭化水素基が結合した３級アミンである。脂肪族炭化水素基としては、例えばアルキル基、不飽和二重結合を１〜１０含むアルケニル基が挙げられ、好ましくはアルキル基がよい。脂肪族炭化水素基の炭素数としては、特に制限されるものではないが、好ましくは１〜３６、より好ましくは１〜３及び１０〜３６からなる群から選ぶとよく、さらに好ましくは１又は１０〜２０であるとよい。３個の脂肪族炭化水素基は、同一でも異なっていてもよく、それぞれ独立にメチル基及び炭素数１０〜２０の脂肪族炭化水素基から選ぶとよい。また３級脂肪族アミンは、１種類でもよいし、或いは２種類以上の３級脂肪族アミンの混合物でもよい。
【００１９】
本発明で使用する３級脂肪族アミンとしては、ジメチルアルキル３級アミン及びメチルジアルキル３級アミンが好ましく、とりわけジメチルアルキル３級アミンが好ましい。ジメチルアルキル３級アミンとしては、例えばＮ，Ｎ−ジメチルラウリルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルミリスチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルパルミチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルステアリルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルベヘニルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルココアルキルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル牛脂アルキルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチル硬化牛脂アルキルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルオレイルアミン等を例示することができる。またメチルジアルキル３級アミンとしては、例えばＮ−メチルジデシルアミン、Ｎ−メチルジココアルキルアミン、Ｎ−メチルジ硬化牛脂アミン、Ｎ−メチルジオレイルアミン等を例示することができる。
【００２０】
表面処理炭酸カルシウムは、アミンの処理量が、炭酸カルシウム１００重量部に対し、好ましくは０．０１〜５重量部、より好ましくは０．１〜４重量部、さらに好ましくは０．２〜３重量部であるとよい。アミン処理量が炭酸カルシウム１００重量部に対し０．０１重量部未満であると、ヒステリシスロス（６０℃のｔａｎδ）を低減することができない。また、アミン処理量が５重量部を超えると、耐摩耗性が低下する。
【００２１】
本発明で使用する表面処理炭酸カルシウムは、炭酸カルシウムの表面を上述したアミンで処理したことに加え、有機酸で処理したものである。有機酸で処理することにより、耐摩耗性を向上し、かつヒステリシスロス（６０℃のｔａｎδ）を低減することができる。有機酸としては、脂肪酸、樹脂酸及びこれらの誘導体から選ばれる少なくとも１種にする。有機酸は、１種類のみを使用してもよいし、複数種類を組合わせて使用してもよい。
【００２２】
脂肪酸としては、特に限定されるものではないが、炭素数が好ましくは６〜２４、より好ましくは１２〜２４の飽和脂肪酸及び不飽和脂肪酸を例示することができる。このような脂肪酸としては、例えばラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘニン酸、エルカ酸、オレイン酸、リノール酸等を例示することができる。好ましくはラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸がよい。このような脂肪酸は単独で用いてもよいし、複数種を組合わせて使用してもよい。
【００２３】
樹脂酸としては、例えばアビエチン酸、デヒドロアビエチン酸、ジヒドロアビエチン酸などのアビエチン酸類、及びこれらの重合体、不均化ロジン、水添ロジン、重合ロジン等を例示することができる。好ましくはアビエチン酸、デヒドロアビエチン酸がよい。樹脂酸は単独で用いてもよいし、複数種を組合わせて使用してもよい。
【００２４】
また、脂肪酸及び樹脂酸の誘導体としては、上述した脂肪酸及び樹脂酸の塩、エステルを例示することができる。塩としては、例えばアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等が例示される。エステルとしては、例えば上述した脂肪酸又は樹脂酸と炭素数６〜１８のアルコールとのエステル等が例示される。
【００２５】
上述した有機酸の処理量は、炭酸カルシウム１００重量部に対し、好ましくは０．１〜８重量部、より好ましくは１〜５重量部、さらに好ましくは２〜５重量部であるとよい。有機酸の処理量が炭酸カルシウム１００重量部に対し０．１重量部未満であると、表面処理した炭酸カルシウムが凝集を起こしやすくなり分散性が悪化する。また、有機酸の処理量が８重量部を超えると、耐摩耗性が低下する。また、ゴム組成物の補強性が不十分になりゴム強度が低下する。
【００２６】
本発明で使用する表面処理炭酸カルシウムの調製方法は、特に制限されるものではなく、炭酸カルシウムの表面を有機酸で処理した後にアミンで処理してもよいし、アミンで処理した後に有機酸で処理してもよい。また、炭酸カルシウムの表面を有機酸とアミンとで同時に処理してもよい。好ましくは炭酸カルシウムの表面を有機酸で処理した後にアミンで処理するとよく、炭酸カルシウムの平均一次粒子径が小さい場合でも炭酸カルシウムの凝集を防止することができる。
【００２７】
炭酸カルシウムの表面を有機酸で処理する方法としては、例えば有機酸を鹸化して処理する方法と、有機酸を融点以上に加熱して処理する方法を例示することができる。有機酸を鹸化して処理する方法は、有機酸を水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液などのアルカリ金属水溶液中で加熱しながら鹸化し、ナトリウム塩、カリウム塩等の金属塩の溶液を調製する。この有機酸のアルカリ金属水溶液を、３０〜５０℃に加熱した炭酸カルシウムの水懸濁液に添加し、攪拌・混合することにより、炭酸カルシウムの表面を有機酸で表面処理することができる。また、有機酸を融点以上に加熱して処理する方法は、炭酸カルシウムを有機酸の融点以上の温度に加熱しながら攪拌し、これに有機酸を添加し、混合・攪拌することにより、炭酸カルシウムの表面を有機酸で表面処理することができる。
【００２８】
炭酸カルシウムの表面をアミンで処理する方法としては、例えば炭酸カルシウムの乾燥粉末をミキサー中で攪拌しながら、アミンを滴下したり、スプレー噴霧する方法や炭酸カルシウムの懸濁液にアミンを添加し、混合攪拌する方法を例示することができる。
【００２９】
炭酸カルシウムの懸濁液を混合・攪拌する装置としては、攪拌機、ビーズミル、サンドミル等の湿式磨砕機を用いることにより、有機酸及びアミンで均一に処理することができる。炭酸カルシウムの表面を有機酸及び／又はアミンで処理した後は、通常知られた方法で乾燥するとよい。
【００３０】
本発明の空気入りタイヤを構成するゴム組成物には、上述した表面処理炭酸カルシウムと共にカーボンブラックを配合する。カーボンブラックを配合することにより、ゴム組成物の強度及び耐摩耗性を高くすることができる。カーボンブラックの配合量は、特に制限されるものではないが、ジエン系ゴム１００重量部に対し好ましくは３〜１２０重量部、より好ましくは５〜８０重量部にするとよい。カーボンブラックの配合量が３重量部未満の場合には、ゴム強度を十分に高くすることができず、またゴムを黒色化できない。カーボンブラックの配合量が１２０重量部を超えるとヒステリシスロスが大きくなり、転がり抵抗が悪化する。本発明では、カーボンブラックの配合量の一部を表面処理炭酸カルシウムに置換することにより、ゴム強度、耐摩耗性を維持・向上しながら、ヒステリシスロスを低減することができる。また、未加硫ゴムの粘度を低減することにより加工性を向上し、空気入りタイヤの品質安定性を向上することができる。
【００３１】
カーボンブラックとしては、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が好ましくは４０〜１４５ｍ２／ｇ、より好ましくは８０〜１３５ｍ２／ｇのものを使用するとよい。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が４０ｍ２／ｇ未満の場合には、ゴム強度を十分に高くすることができない。窒素吸着比表面積が１４５ｍ２／ｇを超えるとヒステリシスロスが大きくなり、発熱性が高くなる。カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−２に準拠して求めるものとする。
【００３２】
本発明で使用するタイヤ用ゴム組成物には、無機充填剤を配合することができる。無機充填剤としては、例えばシリカ、クレー、マイカ、タルク、アルミナ等が例示される。なかでもシリカが好ましい。無機充填剤の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し好ましくは３〜１２０重量部、より好ましくは１０〜８０重量部にするとよい。無機充填剤の配合量が３重量部未満の場合には、ゴム強度を十分に高くすることができない。また、無機充填剤の配合量が１２０重量部を超えると耐摩耗性が悪化すると共に、加工性が悪化する。
【００３３】
タイヤ用ゴム組成物にシリカを配合することによりヒステリシスロスを低減することができる。シリカとしては、通常タイヤ用ゴム組成物に配合されるシリカ、例えば湿式法シリカ、乾式法シリカあるいは表面処理シリカなどを使用することができる。本発明では、表面処理炭酸カルシウムとシリカを共に使用することにより、低ヒステリシスロスを維持・向上すると共に、加工性を向上することができる。また、ジエン系ゴムの補強性を得るためにシランカップリング剤をシリカと共に配合することが好ましい。
【００３４】
本発明で使用するタイヤ用ゴム組成物には、上述した表面処理炭酸カルシウム、カーボンブラック及び無機充填剤以外にも、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、加工助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。このようなゴム組成物は、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。
【００３５】
また、本発明の空気入りタイヤは、上述したゴム組成物で、トレッド部、サイドウォール部、ビード部及びコード被覆ゴムから選ばれる少なくとも１つのタイヤ構成部材を構成する。好ましくはトレッド部及び／又はサイドウォール部を構成するとよい。トレッド部の構成部材としては、キャップトレッド、アンダートレッド、クッションゴム、ウイングチップ等を例示することができる。サイドウォール部の構成部材としては、サイドゴム、サイドプロテクター、ランフラットタイヤの三日月状サイド補強ゴム等を例示することができる。ビード部の構成部材としては、ビードフィラー、ビードシート、チェーファー、リムクッション、ガムフィニッシング等を例示することができる。コード被覆ゴムとしては、例えばカーカス層、ベルト層等の各種コードを被覆するゴム等を例示することができる。
【００３６】
トレッド部を上述したゴム組成物で構成した空気入りタイヤは、低転がり抵抗性と耐摩耗性とをより高いレベルで両立することができる。特にキャップトレッドを上述のゴム組成物で構成することによりこれらの効果が顕在化する。また、サイドウォール部を上述したゴム組成物で構成した空気入りタイヤは、低転がり抵抗性と共に、耐クラック性が高いのでタイヤ耐久性が優れる。
【００３７】
本発明の空気入りタイヤは、上述した未加硫時のゴム粘度が低いゴム組成物を使用することにより、加工性が良好になる。特にロール加工性が優れるため寸法安定性が良好なゴムシートを成形することができる。このため本発明の空気入りタイヤは、製造時における品質安定性を高くすることができるので、高品質かつ安定的に製造される。
【００３８】
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】
【００３９】
表面処理炭酸カルシウムの調製
炭酸カルシウムの表面を表１に示す配合割合で、脂肪酸、樹脂酸、２級アミン、３級アミン、１級アミンにより処理して１２種類の表面処理炭酸カルシウム（処理炭カルＡ〜Ｌ）を調製した。表面処理方法は、先ず脂肪酸又は樹脂酸からなる有機酸を、水酸化ナトリウム水溶液に添加し９０℃で加熱混合し有機酸のナトリウム水溶液を調製した。また、炭酸カルシウムの濃度が８重量％になるように秤量して水に添加し、４０℃で加熱混合して炭酸カルシウム懸濁液を調製した。この炭酸カルシウム懸濁液に、炭酸カルシウムに対する有機酸の量が表１の配合割合になるように、有機酸のナトリウム水溶液を添加し、攪拌混合した。その後、炭酸カルシウム懸濁液をフィルタープレスにより脱水して、箱型乾燥機を使用して８０℃で乾燥した。得られた乾燥物をミクロンミル粉砕機を用いて粉砕し、有機酸処理した炭酸カルシウムを得た。ただし、処理炭カルＫに対しては、上述した有機酸処理を行わなかった。
【００４０】
次いで、得られた有機酸処理した炭酸カルシウム（処理炭カルＫでは炭酸カルシウム）の粉末をミキサーで攪拌しながら、加熱溶融した２級アミン又は３級アミンを噴霧し、炭酸カルシウムに対する２級アミン又は３級アミンの添加量が表１の配合割合になるようにした。これを１０分間混合攪拌した後、ミクロンミル粉砕機を用いて粉砕し、アミン処理した炭酸カルシウムを得た。ただし、処理炭カルＪに対しては、上述したアミン処理を行わなかった。
【００４１】
【表１】
【００４２】
なお、表１において使用した原材料の種類を下記に示す。
炭酸カルシウム：合成炭酸カルシウム、走査型電子顕微鏡で観察した平均一次粒子径が０．０２μｍ
脂肪酸：オレイン酸、ステアリン酸及びパルチミン酸からなる脂肪酸混合物（いずれも和光純薬社製）
樹脂酸：アビエチン酸、和光純薬社製
２級アミン：ジココアルキルアミン、ライオン・アクゾ社製アーミン２Ｃ
３級アミン：Ｎ，Ｎ−ジメチルココアルキルアミン、ライオン・アクゾ社製アーミンＤＭＭＣＤ
１級アミン：ココアルキルアミン、ライオン・アクゾ社製アーミンＣＤ
【００４３】
タイヤ用ゴム組成物の調製
表２〜９に示す配合からなる４６種類のタイヤ用ゴム組成物（実施例１〜３２、比較例１〜１４）を、硫黄、加硫促進剤を除く成分を１.８Ｌの密閉型ミキサーで５分間混練し放出したマスターバッチに、硫黄、加硫促進剤を加えてオープンロールで混練することにより調製した。
【００４４】
得られた４６種類のタイヤ用ゴム組成物のゴム粘度（ムーニー粘度）を下記に示す方法で測定した。次いで、得られたタイヤ用ゴム組成物を所定形状の金型中で、１６０℃、２０分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を作製し、下記に示す方法でヒステリシスロス（６０℃のｔａｎδ）、耐摩耗性を測定した。また、表７から９に示したゴム組成物の加硫ゴム試験片に対しては耐クラック性を下記の方法で測定した。
【００４５】
ゴム粘度
得られたゴム組成物の粘度を、ＪＩＳ Ｋ６３００に準拠して、ムーニー粘度計にてＬ型ロータ（３８．１ｍｍ系、５．５ｍｍ厚）を使用し、予熱時間１分、ロータの回転時間４分、１００℃、２ｒｐｍの条件で測定した。得られた結果を「ムーニー粘度」として表２〜９に示した。この粘度が小さいほど加工性が優れることを意味する。
【００４６】
ヒステリシスロス（６０℃のｔａｎδ）
得られた加硫ゴム試験片のヒステリシスロスを、ＪＩＳ Ｋ６３９４に準拠して、東洋精機製作所社製の粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚの条件で、６０℃のｔａｎδを測定した。得られた結果は、表２〜４では比較例１を１００とし、表５では比較例７を１００とし、表６では比較例８を１００とし、表７〜９では比較例９を１００とする指数として「ｔａｎδ＠６０℃」の欄に示した。この「ｔａｎδ＠６０℃」の指数が小さい程ヒステリシスロスが低く、空気入りタイヤの低転がり抵抗性が優れることを意味する。
【００４７】
耐摩耗性
得られた加硫ゴム試験片のランボーン摩耗量を、ランボーン摩耗試験機（岩本製作所社製）を使用して、温度２０℃、負荷荷重２４．５Ｎ、スリップ率２０％、試験時間５分の条件で測定した。得られた結果は、それぞれの値の逆数を算出し、表２〜４では比較例１を１００とし、表５では比較例７を１００とし、表６では比較例８を１００とし、表７〜９では比較例９を１００とする指数として示した。耐摩耗性の指数が大きい程、空気入りタイヤの耐摩耗性が優れることを意味する。
【００４８】
耐クラック性
得られた加硫ゴム試験片の耐クラック性として、ＪＩＳ Ｋ６２６０に準拠し、デマチャ屈曲き裂試験機を用いて、ストローク５７ｍｍ、速度３００±１０ｒｐｍ、屈曲回数１０万回の条件で、繰り返し屈曲によるき裂成長の長さを測定した。得られた結果は、それぞれの値の逆数を算出し、比較例９を１００とする指数として表７〜９に示した。耐クラック性の指数が大きい程耐クラック性が優れ、空気入りタイヤの耐久性が優れることを意味する。
【００４９】
【表２】
【００５０】
【表３】
【００５１】
【表４】
【００５２】
【表５】
【００５３】
【表６】
【００５４】
【表７】
【００５５】
【表８】
【００５６】
【表９】
【００５７】
なお、表２〜９において使用した原材料の種類を下記に示す。
ＳＢＲ：スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ １５０２
ＢＲ：ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ ＢＲ １２２０
ＮＲ：天然ゴム、ＲＳＳ＃３
ＣＢ１：カーボンブラック、窒素吸着比表面積７４ｍ２／ｇ、東海カーボン社製シーストＫＨＡ
ＣＢ２：カーボンブラック、窒素吸着比表面積１３５ｍ２／ｇ、昭和キャボット社製ショウブラックＳ１１８
シリカ：ＵＮＩＴＥＤ ＳＩＬＩＣＡ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ社製ＵＬＴＲＡＳＩＬ ＶＮ−３Ｇ
処理炭カルＡ〜Ｌ：上述した調製方法により得られた表面処理炭酸カルシウム
カップリング剤：シランカップリング剤、エボニックデグッサジャパン社製Ｓｉ６９
ステアリン酸：日油社製ビーズステアリン酸
老化防止剤：フレキシス社製サントフレックス６ＰＰＤ
ワックス：大内新興化学工業社製サンノック
オイル：昭和シェル石油社製エキストラクト４号Ｓ
亜鉛華：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
硫黄：細井化学工業社製油処理硫黄
加硫促進剤１：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ
加硫促進剤２：住友化学社製ソクシノールＤ−Ｇ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジエン系ゴム１００重量部に対し、カーボンブラックと共に表面処理炭酸カルシウムを０．５〜１００重量部配合したゴム組成物により構成した空気入りタイヤであり、前記表面処理炭酸カルシウムが、炭酸カルシウムの表面を２級脂肪族アミン及び／又は３級脂肪族アミンからなるアミンと脂肪酸、樹脂酸及びこれらの誘導体から選ばれる少なくとも１種の有機酸とで表面処理したものである空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記炭酸カルシウムの平均一次粒子径が、０．０１〜１．０μｍである請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記表面処理炭酸カルシウムが、前記炭酸カルシウム１００重量部に対し０．０１〜５重量部の前記アミンで処理したものである請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
前記表面処理炭酸カルシウムが、前記炭酸カルシウム１００重量部に対し０．１〜８重量部の前記有機酸で処理したものである請求項１，２又は３に記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
前記ジエン系ゴムが、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、イソプレンゴム及びエチレン−プロピレン−ジエンゴムからなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項６】
前記ゴム組成物を、トレッド部及び／又はサイドウォール部に使用した請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項１】
ジエン系ゴム１００重量部に対し、カーボンブラックと共に表面処理炭酸カルシウムを０．５〜１００重量部配合したゴム組成物により構成した空気入りタイヤであり、前記表面処理炭酸カルシウムが、炭酸カルシウムの表面を２級脂肪族アミン及び／又は３級脂肪族アミンからなるアミンと脂肪酸、樹脂酸及びこれらの誘導体から選ばれる少なくとも１種の有機酸とで表面処理したものである空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記炭酸カルシウムの平均一次粒子径が、０．０１〜１．０μｍである請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記表面処理炭酸カルシウムが、前記炭酸カルシウム１００重量部に対し０．０１〜５重量部の前記アミンで処理したものである請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
前記表面処理炭酸カルシウムが、前記炭酸カルシウム１００重量部に対し０．１〜８重量部の前記有機酸で処理したものである請求項１，２又は３に記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
前記ジエン系ゴムが、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、イソプレンゴム及びエチレン−プロピレン−ジエンゴムからなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項６】
前記ゴム組成物を、トレッド部及び／又はサイドウォール部に使用した請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【公開番号】特開２０１０−２１５７４０（Ｐ２０１０−２１５７４０Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６２１７６（Ｐ２００９−６２１７６）
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【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２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
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