JP2012077137A - カーカス層補強コード被覆用ゴム組成物および空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】低発熱性を維持しつつ、耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性がバランス良く改良されたカーカス層補強コード被覆用ゴム組成物を提供すること。
【解決手段】ゴム成分とカーボンブラックとを含有するゴム組成物において、下記（１）〜（４）を満たすカーボンブラックを使用する。（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）（ｍ^２／ｇ）と外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ^２／ｇ）との差が、５≦（ＢＥＴ５）−（ＳＴＳＡ）≦１２、（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、かつ（４）ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ^２／ｇ）とヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）との比が、１．０５≦（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）≦１．３５。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ゴム成分とカーボンブラックとを含有し、空気入りタイヤのカーカス層の原料として有用なカーカス層補強コード被覆用ゴム組成物であって、低発熱性を維持しつつ、耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性がバランス良く改良されたゴム組成物および空気入りタイヤに関する。

従来から、自動車用空気入りタイヤのベルト層、カーカス層、あるいはビード部補強部材としてのチェーハー層などの補強材として、スチールコード、有機繊維コードなどの補強コードが使用されている。補強コードの補強効果を高めるため、補強コード被覆用ゴム組成物には、補強コードとの高い接着性や、優れた耐破壊特性が要求されている。

被覆ゴムと補強コードとの接着性を向上させる手法としては、例えば、被覆用ゴム組成物中に、有機酸金属塩を配合する方法、あるいは強固な接着層を形成し得るレゾルシンなどのメチレン受容体、ヘキサメチレンテトラミンなどのメチレン供与体を配合する方法などが、従来から用いられている。これらの方法により、補強コードと被覆ゴムとの接着性は向上する。しかしながら、これらの方法では、被覆ゴムの耐破壊特性が低下するため、空気入りタイヤの耐久性が十分に向上するとは言い難く、引き続き改善の余地があった。

一般的に、カーカス層などに使用される補強コードの被覆ゴムに配合されるカーボンブラックとしては、被覆ゴムの発熱を抑制する（つまり、低発熱性を改良する）ため、比較的粒径の大きいカーボンブラック（例えばＨＡＦクラス）が使用される。しかしながら、比較的粒径の大きいカーボンブラックを被覆ゴム中に配合すると、低発熱性は改良されるが、耐破壊特性が十分に向上するとは言い難い。したがって、低発熱性を維持しつつ、耐破壊特性を向上することができるカーボンブラックを配合した被覆ゴムが、市場において要求されているのが実情であった。

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（Ｎ_２ＳＡ）（ｍ^２／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、耐摩耗性と転がり抵抗の低減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（ｍ^２／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、耐摩耗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、Ｎ_２ＳＡとＩＡとの比を１．２０〜１．３０、Ｎ_２ＳＡ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、耐摩耗性と低発熱性とを両立できる点を記載している。さらに、下記特許文献４では、ＣＴＡＢが１２０以上、圧縮ＤＢＰ吸収量が９０（ｍｌ／１００ｇ）以上、かつアグリゲート間ポア容積のうちポア径２５〜３０ｎｍの占める量が３０ｍｌ／１００ｇ以上であるカーボンブラックを含有するゴム組成物が、耐摩耗性と低発熱性とを両立できる点を記載している。

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、被覆ゴムにおいて、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。

特開２００９−４０９０４号公報 特開２０００−３４４９４５号公報 特開２００７−２３１１７９号公報 特開２００５−３４４０６３号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低発熱性を維持しつつ、耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性がバランス良く改良されたカーカス層補強コード被覆用ゴム組成物、および該ゴム組成物を構成部材として含み、耐久性が改良された空気入りタイヤを提供することにある。

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、耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性と低発熱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カーカス層補強コード被覆用ゴム組成物とすることで、カーカス層の低発熱性を維持しつつ、耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性を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。

即ち、本発明に係るカーカス層補強コード被覆用ゴム組成物は、ゴム成分とカーボンブラックとを含有するカーカス層補強コード被覆用ゴム組成物であって、前記カーボンブラックが、下記（１）〜（４）を満たし、
（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）（ｍ^２／ｇ）と外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ^２／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）（ｍ^２／ｇ）とヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）との比が、１．０５≦（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）≦１．３５、
前記ゴム成分１００重量部に対して、少なくとも前記カーボンブラックを含む充填剤の合計配合量が、４０〜８０重量部であることを特徴とする。

本発明に係るカーカス層補強コード被覆用ゴム組成物は、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、耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性と低発熱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。

また、本発明に係るカーカス層補強コード被覆用ゴム組成物は、カーボンブラックの（２）ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ^２／ｇ）と外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ^２／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。

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、耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性と低発熱性とをバランス良く両立することができる。

また、本発明に係るカーカス層補強コード被覆用ゴム組成物は、（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、耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性と低発熱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、耐疲労特性および耐カット性のいずれかが悪化する傾向がある。

さらに、本発明に係るカーカス層補強コード被覆用ゴム組成物は、カーボンブラックの（４）ＢＥＴ比表面積（ＢＥＴ５）（ｍ^２／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、耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性と低発熱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、耐疲労特性および耐カット性のいずれかが悪化する傾向がある。

本発明に係るカーカス層補強コード被覆用ゴム組成物は、上記（１）〜（４）を満たすカーボンブラックを必須成分として含む充填剤の合計配合量を、ゴム成分１００重量部に対して、４０〜８０重量部に設定している。充填剤の合計配合量が４０重量部未満であると、耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性のいずれかが悪化する傾向があり、８０重量部を超えると、低発熱性が悪化する傾向がある。

上記カーカス層補強コード被覆用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）（ｍ^２／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、耐疲労特性および耐カット性のいずれか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。

上記カーカス層補強コード被覆用ゴム組成物において、前記ゴム成分１００重量部に対して、有機酸金属塩を金属分換算で０．０３〜０．４０重量部、硫黄を硫黄分換算で３〜１０重量部含有することが好ましい。

また、本発明は前記いずれかに記載のカーカス層補強コード被覆用ゴム組成物を構成部材として含む空気入りタイヤに関する。上述のとおり、本発明に係るカーカス層補強コード被覆用ゴム組成物は、耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性と低発熱性とがバランス良く改良されたものである。したがって、かかるゴム組成物を原料として製造されたカーカス層を備える空気入りタイヤは、耐久性に優れる。

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

本発明に係るカーカス層補強コード被覆用ゴム組成物は、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、ゴム成分としてジエン系ゴムを含有することが好ましい。

ジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを含有するブタジエンゴム（ＳＰＢ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）などが挙げられ、これらはそれぞれ単独で、または２種以上のブレンドとして用いることができる。これら例示したジエン系ゴムとしては、必要に応じて、末端を変性したもの（例えば、末端変性ＢＲや、末端変性ＳＢＲなど）、あるいは所望の特性を付与すべく改質したもの（例えば、改質ＮＲ）も使用可能である。なお、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）については、コバルト（Ｃｏ）触媒、ネオジム（Ｎｄ）触媒、ニッケル（Ｎｉ）触媒、チタン（Ｔｉ）触媒、リチウム（Ｌｉ）触媒を用いて合成したものに加えて、ＷＯ２００７−１２９６７０に記載のメタロセン錯体を含む重合触媒組成物を用いて合成したものも使用可能である。

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）（ｍ^２／ｇ）と外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ^２／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）（ｍ^２／ｇ）とヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）との比が、１．０５≦（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）≦１．３５。

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カーカス層補強コード被覆用ゴム組成物を原料として使用することで、耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性と低発熱性とをバランス良く改良することができる。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、耐疲労特性および耐カット性と、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。

本発明に係るカーカス層補強コード被覆用ゴム組成物では、外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ^２／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、耐摩耗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。

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）（ｍ^２／ｇ）と外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ^２／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）（ｍ^２／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）（ｍ^２／ｇ）が、９０〜１２０であることが好ましい。

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）（ｍ^２／ｇ）および外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ^２／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。

本発明に係るカーカス層補強コード被覆用ゴム組成物では、上記（１）〜（４）を満たすカーボンブラックを必須成分として含む充填剤の合計配合量を、ゴム成分１００重量部に対して、４０〜８０重量部に設定している。充填剤の合計配合量が４０重量部未満であると、耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性のいずれかが悪化する傾向があり、８０重量部を超えると、低発熱性が悪化する傾向がある。

本発明においては、カーボンブラック以外の充填剤として、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。

本発明に係るカーカス層補強コード被覆用ゴム組成物では、被覆ゴムと補強コードとの接着性向上のために、メチレン受容体とメチレン供与体とを配合しても良い。メチレン受容体の水酸基とメチレン供与体のメチレン基とが硬化反応することで、被覆ゴムと補強コードとの接着性を高めることができる。

メチレン受容体としては、フェノール類化合物、またはフェノール類化合物をホルムアルデヒドで縮合したフェノール系樹脂が用いられる。かかるフェノール類化合物としては、フェノール、レゾルシンまたはこれらのアルキル誘導体が含まれる。アルキル誘導体には、クレゾール、キシレノールなどのメチル基誘導体、ノニルフェノール、オクチルフェノールなどの長鎖アルキル基による誘導体が含まれる。フェノール類化合物は、アセチル基などのアシル基を置換基に含むものであってもよい。

また、フェノール類化合物をホルムアルデヒドで縮合したフェノール系樹脂には、レゾルシン−ホルムアルデヒド樹脂、フェノール樹脂（フェノール−ホルムアルデヒド樹脂）、クレゾール樹脂（クレゾール−ホルムアルデヒド樹脂）など、さらには複数のフェノール類化合物からなるホルムアルデヒド樹脂などが含まれる。これらは、未硬化の樹脂であって、液状または熱流動性を有するものが用いられる。

これらの中でも、ゴム成分や他の成分との相溶性、硬化後の樹脂の緻密さ、さらには信頼性の見地から、メチレン受容体としてはレゾルシンまたはレゾルシン誘導体が好ましく、特には、レゾルシン、またはレゾルシン−アルキルフェノール−ホルマリン樹脂が好ましい。これらフェノール類化合物またはフェノール系樹脂の配合量としては、ゴム成分１００重量部に対して０．１〜１０重量部であることが好ましく、より好ましくは０．５〜５重量部である。

上記メチレン供与体としては、ヘキサメチレンテトラミンまたはメラミン誘導体が用いられる。かかるメラミン誘導体としては、例えば、メチロールメラミン、メチロールメラミンの部分エーテル化物、メラミンとホルムアルデヒドとメタノールの縮合物などが用いられ、その中でもヘキサメトキシメチルメラミンが特に好ましい。ヘキサメチレンテトラミンまたはメラミン誘導体の配合量としては、ゴム成分１００重量部に対して０．１〜１０重量部であることが好ましく、より好ましくは０．５〜５重量部である。

本発明に係るカーカス層補強コード被覆用ゴム組成物では、被覆ゴムと補強コードとの接着性を向上するために、ゴム組成物中に有機酸金属塩を配合しても良い。有機酸金属塩としては、ナフテン酸コバルト、ステアリン酸コバルト、ホウ酸コバルト、オレイン酸コバルト、マレイン酸コバルト、ホウ酸三ネオデカン酸コバルトなどが挙げられる。

上記有機酸金属塩の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して、金属分換算で０．０３〜０．４０重量部であることが好ましく、０．０５〜０．２重量部であることがより好ましい。金属分換算で、有機酸金属塩の配合量が０．０３重量部未満であると、補強コードとの初期接着性が不十分となり、また０．４０重量部を超えてもそれ以上の接着向上の効果は得難く、コストが高くなる。

本発明に係るカーカス層補強コード被覆用ゴム組成物は、上記ゴム成分およびカーボンブラックとともに、硫黄、亜鉛華、ステアリン酸、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤、老化防止剤、ワックスやオイルなどの軟化剤、加工助剤などの通常ゴム工業で使用される配合剤を、本発明の効果を損なわない範囲において適宜配合し用いることができる。

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重量部に対する硫黄の配合量は、硫黄分換算で３〜１０重量部が好ましい。

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重量部に対する加硫促進剤の配合量は、０．１〜５重量部が好ましい。

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。ゴム物性や耐久性などを考慮した場合、ゴム成分１００重量部に対する老化防止剤の配合量は、０．１〜５重量部が好ましい。

本発明に係るカーカス層補強コード被覆用ゴム組成物は、上記ゴム成分およびカーボンブラック、必要に応じてメチレン受容体とメチレン供与体、有機酸金属塩、硫黄、シリカ、シラン系カップリング剤、亜鉛華、ステアリン酸、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤、老化防止剤、ワックスやオイルなどの軟化剤、加工助剤などの通常ゴム工業で使用される配合剤を、バンバリーミキサー、ニーダー、ロールなどの通常のゴム工業において使用される混練機を用いて混練りすることにより得られる。

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。

本発明に係るカーカス層補強コード被覆用ゴム組成物を、例えばスチールカレンダーなどのトッピング（被覆）装置を用いてスチールコードトッピング反を製造し、これをカーカス層として備える未加硫タイヤを成型した後、公知の方法に従い加硫することで、空気入りタイヤを製造することができる。

スチールコードとしては、カーカス層の補強用として通常に用いられるスチールコードが使用可能であり、本発明においては、３層構造（Ｌ＋Ｍ＋Ｎ構造；Ｌ＝１〜４、Ｍ＝Ｌ＋３〜５、Ｎ＝Ｍ＋５〜７）あるいは２層構造（Ｌ＋Ｍ構造；Ｌ＝１〜４、Ｍ＝Ｌ＋３〜５）であって、フィラメント径が０．１７５〜０．２２０ｍｍのものを好適に使用可能である。

また、本発明において、補強コードとして使用可能な有機繊維コードは、ナイロン６、ナイロン６６などのナイロンコード、アラミドなどのポリアミド、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステル、レーヨン、ポリケトン、ビニロンなどが挙げられる。

本発明に係るカーカス層補強コード被覆用ゴム組成物と補強コードとを有するカーカス層を構成部材として含む空気入りタイヤは、低発熱性を維持しつつ、耐破壊特性、耐疲労特性および耐カット性がバランス良く改良されたカーカス層を備える。したがって、本発明に係る空気入りタイヤは、耐久性が特に優れる。

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。

（１）ゴム硬度
ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠し、２３℃でのゴム硬度（デュロメータＡタイプ）にて評価を行った。

（２）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。破断強度が大きいほど、耐破壊特性が良好である事を意味する。

（３）引裂強さ（耐カット性）
ＪＩＳ Ｋ６２５２に準拠して評価を行った。比較例１の測定値を１００として指数評価で表示し、数値が大きいほど耐カット性が良好であることを意味する。

（４）低発熱性（ｔａｎδ）
ＵＢＭ社製粘弾性スペクトロメータを用いて、初期歪み１５％、動的歪み±２．５％、周波数１０Ｈｚ、温度６０℃で測定したｔａｎδ値に基づいて評価を行った。数値が小さいほど低発熱性に優れることを意味する。

（５）初期接着性（％）
未加硫のゴム組成物をシーティングして、厚さ１．０ｍｍのゴムシートを作製した。かかるゴムシート上に、真鍮メッキが施されたスチールコード（Ｌ＋Ｍ構造；Ｌ＝３（フィラメント径０．２０ｍｍ）＋Ｍ＝６（フィラメント径０．３５ｍｍ））を１２本／２５ｍｍの間隔で並べ、その上に、ゴムシート、スチールコード、およびゴムシートを、この順番で積層することにより、２層のスチールコード層を３層のゴム層で挟んだ、被覆ゴム−スチールコード未加硫複合体のサンプルを作製した。かかる未加硫サンプルを１５０℃で３０分間加硫して、被覆ゴム−スチールコード複合体のサンプルを作製した。かかるサンプルを、島津製作所（株）製オートグラフ「ＤＣＳ５００」を用いて、２層のスチールコード層間の剥離試験を行い、剥離後のスチールコードのゴム被覆率を目視にて観察し、初期接着性を０〜１００％で評価した。数値が大きいほど初期接着性に優れることを意味する。

（６）タイヤ耐久性
各ゴム組成物をスチールコードの被覆ゴムとして使用したカーカス層を含む空気入りタイヤ（１１Ｒ２２．５）を作製し、直径１．７ｍの鋼製ドラムを備えた室内ドラム試験機を使用し、空気圧をＪＩＳ Ｄ４２３０に規定の１００％、速度４０ｋｍ／ｈとし、タイヤ負荷荷重をＪＩＳ規定の１４０％から始め、１５０時間毎に荷重を１０％ずつ上げてタイヤに故障が発生するまで走行試験を行った。比較例１の空気入りタイヤの故障発生までの走行距離を基準とし、比較例１の走行距離に比して、故障発生までの走行距離が１０％以上短い場合を「×（劣る）」、１０％以上長い場合を「○（良好）」、±１０％未満の場合を「△（同等）」として評価した。

（ゴム組成物の調製）
表１の配合処方に従い、実施例１〜８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に記載の各配合剤を以下に示す（表１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重量部に対する重量部数で示す）。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。

ａ）ゴム成分 天然ゴム（ＮＲ） 「ＲＳＳ＃３」
ｂ）亜鉛華 「亜鉛華３号」、（三井金属鉱業社製）
ｃ）老化防止剤 「サントフレックス６ＰＰＤ」、（フレキシス社製）
ｄ）不溶性硫黄 「ミュークロン ＨＳ ＯＴ−２０」、（フレキシス社製）
ｅ）加硫促進剤 「ノクセラーＤＺ−Ｇ」、（大内新興化学工業社製）
ｆ）シリカ 「ニプシールＡＱ」、（日本シリカ工業社製）
ｇ）ステアリン酸コバルト （Ｃｏ分９．５％）、（ジャパンエナジー社製）
ｈ）ホウ酸三ネオデカン酸コバルト （Ｃｏ分２２．５％）、（ＯＭＧ社製）
ｉ）レゾルシン−アルキルフェノール−ホルマリン樹脂 「スミカノール６２０」、（住友化学社製）
ｊ）ヘキサメトキシメチルメラミン 「サイレッツ９６３Ｌ」、（三井サイテック）

（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（Ｎｍ^３／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に記載のカーボンブラック（Ａ）〜（Ｅ）を製造した。表２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１に示す。

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２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１に示す。
ｇ）カーボンブラック（Ｆ） 「シースト３００（ＨＡＦ−ＬＳ）」、東海カーボン社製
ｈ）カーボンブラック（Ｇ） 「シースト３（ＨＡＦ）」、東海カーボン社製

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１〜５および７では、低発熱性を維持しつつ、耐破壊特性、耐疲労特性、耐カット性、初期接着性が向上し、さらにタイヤ耐久性が向上していることがわかる。また、実施例６では、接着樹脂を配合しているため、初期接着性がさらに向上していることがわかる。さらに、実施例８では、シリカを配合しているため、初期接着性がさらに向上していることがわかる。一方、表２の結果から、カーボンブラック（Ｆ）または（Ｇ）を含有する比較例１〜５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、耐疲労特性、耐カット性、低発熱性のいずれかにおいて悪化することがわかる。また、比較例６では、カーボンブラック（Ａ）を含有するものの、含有量が少ないため、耐破壊特性、耐疲労特性、耐カット性が悪化する傾向がある。さらに、比較例７では、カーボンブラック（Ａ）を含有するものの、含有量が多いため、低発熱性が悪化する傾向がある。

Claims (4)

1. ゴム成分とカーボンブラックとを含有するカーカス層補強コード被覆用ゴム組成物であって、
   前記カーボンブラックが、下記（１）〜（４）を満たし、
   （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）（ｍ^２／ｇ）と外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ^２／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）（ｍ^２／ｇ）とヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）との比が、１．０５≦（ＢＥＴ５）／（ＩＡ）≦１．３５、
   前記ゴム成分１００重量部に対して、少なくとも前記カーボンブラックを含む充填剤の合計配合量が、４０〜８０重量部であることを特徴とするカーカス層補強コード被覆用ゴム組成物。
2. 前記カーボンブラックの外部比表面積（ＳＴＳＡ）（ｍ^２／ｇ）が、７５〜１７０である請求項１に記載のカーカス層補強コード被覆用ゴム組成物。
3. 前記ゴム成分１００重量部に対して、有機酸金属塩を金属分換算で０．０３〜０．４０重量部、硫黄を硫黄分換算で３〜１０重量部含有する請求項１または２に記載のカーカス層補強コード被覆用ゴム組成物。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のカーカス層補強コード被覆用ゴム組成物を構成部材として含む空気入りタイヤ。

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