JP2012177021A - ゴム組成物および空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】高剛性および耐破壊特性を維持しつつ、低発熱性および接着性が改良され、耐久性に優れたベルトエッジフィラーおよび／またはベルトエッジテープの原料となる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）（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。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ゴム成分とカーボンブラックとを含有し、空気入りタイヤのベルトエッジフィラーおよびベルトエッジテープの少なくとも１箇所の原料として有用なゴム組成物であって、高剛性および耐破壊特性を維持しつつ、低発熱性および接着性が改良され、耐久性に優れたベルトエッジフィラーおよび／またはベルトエッジテープ用ゴム組成物および空気入りタイヤに関する。

図１に示す重荷重用空気入りタイヤにおいては、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。タイヤ径方向最外側のベルトプライ６ａは、トレッドに作用した外傷がタイヤ内部に及ぶことを防止する役割があり、タイヤ径方向最内側のベルトプライ６ｄは、タイヤ走行時にカーカスプライ５の形状を保持する役割がある。また、ベルトプライ６ｂおよびベルトプライ６ｃは、タイヤ周方向に対して例えば２０〜３０°の角度で傾斜して延びる補強コードを有し、ベルトプライ６ｂおよびベルトプライ６ｃ間で補強コードが互いに逆向きに交差するように配設され、たが効果によってカーカスプライ５を補強している。

ここで、ベルト６を構成する各ベルトプライ間、とりわけ補強コードが互いに逆向きに交差するベルトプライ６ｂ−６ｃ間では、ベルト端部（エッジ部）に大きなせん断力が作用するため、これらのベルトプライ間には、せん断歪を軽減するためのベルトエッジフィラー１２が配設される。また、必要に応じて、各ベルトプライのベルトエッジ部は、各ベルトプライ間のセパレーションを防止するためにベルトエッジテープで覆われる。ベルトエッジフィラーおよびベルトエッジテープには、タイヤ走行時に繰り返し負荷が作用するため、高剛性および耐破壊特性を維持しつつ、低発熱性および接着性を改良することが要求される。

加硫ゴムの低発熱性を向上する方法として、例えば加硫ゴムの原料となるゴム組成物中のカーボンブラックの含有量を減量する方法が挙げられる。しかしながら、かかる方法では、剛性および耐破壊特性の低下を招くため、タイヤに適用した場合に耐久性の悪化に繋がる恐れがある。また、粒子径の大きなカーボンブラックをゴム組成物中に配合する方法でも、加硫ゴムの低発熱性を向上することは可能であるが、かかる方法でも耐破壊特性の低下を招き、タイヤに適用した場合に耐久性の悪化に繋がる恐れがある。

また、ゴムとスチールコードなどの補強コードとの接着性を向上するために、メチレン受容体・メチレン供与体などの接着樹脂を多量に配合した場合にも、加硫ゴムの低発熱性が悪化することから、タイヤに適用した場合に耐久性の悪化に繋がる恐れがある。

したがって、タイヤのベルトエッジフィラーおよびベルトエッジテープにおいて、高剛性および耐破壊特性を維持しつつ、低発熱性および接着性を改良し、耐久性を向上することは、未だ困難であるのが実情であった。

下記特許文献１では、ベルトセパレーションを防止することを目的として、ヨウ素吸着量１００〜１４０ｍｇ／ｇ、ジブチルフタレート吸油量７０〜１３０ｍｌ／１００ｇのカーボンブラックを配合したゴム組成物をベルトゴムに使用した空気入りタイヤが記載されている。また、下記特許文献２では、ベルト層のエッジ部の耐セパレーション性を向上することを目的として、ＣＴＡＢ比表面積７５〜９５ｍ^２／ｇ、Ｃ−ＤＢＰ吸油量５０〜８０ｍｌ／１００ｇのカーボンブラックを配合したゴム組成物をベルトエッジクッションゴムおよびエッジテープに使用した空気入りタイヤが記載されている。さらに、下記特許文献３では、（Ａ）窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が７０〜１００ｍ^２／ｇ、（Ｂ）アグリゲート分布の最多頻度値（Ｄｓｔ）に対するＤｓｔの半値幅（ΔＤｓｔ）の比ΔＤｓｔ／Ｄｓｔが０．８５〜１．２５、（Ｃ）２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が６０〜１２０ｍｌ／１００ｇ、（Ｄ）Ｎ_２ＳＡとヨウ素吸着量（ＩＡ）の比（Ｎ_２ＳＡ／ＩＡ）の値が１．１０〜１．３５、の全ての条件を満たすカーボンブラックを配合したスチールコード用ゴム組成物が記載されている。

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を使用した場合、ベルトエッジフィラーおよび／またはベルトエッジテープにおいて、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。

特開昭５９−１０９５３８号公報 特開２０００−１７７３１６号公報 特開２００６−２３２８９５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、高剛性および耐破壊特性を維持しつつ、低発熱性および接着性が改良され、耐久性に優れたベルトエッジフィラーおよび／またはベルトエッジテープの原料となる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。

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とすることで、ベルトエッジフィラーおよび／またはベルトエッジテープの低発熱性と耐破壊特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。

即ち、本発明は、ゴム成分とカーボンブラックとを含有し、ベルトエッジフィラーおよびベルトエッジテープの少なくとも１箇所の原料となる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）（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、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４０〜８０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７０質量％以上であることを特徴とするゴム組成物に関する。

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、低発熱性と耐破壊特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、低発熱性と耐摩耗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、耐破壊特性が悪化する傾向がある。

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）（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、低発熱性と耐破壊特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、耐破壊特性が悪化する傾向がある。

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４０〜８０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７０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とをバランス良く向上することができる。

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）（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。

上記ゴム組成物において、前記ゴム成分１００質量部に対して、硫黄を硫黄分換算で２〜８質量部含有することが好ましい。また、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、有機酸金属塩を金属分換算で０．０３〜０．４質量部含有することが好ましい。さらに、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、レゾルシン誘導体を０．５〜２．５質量部、かつメラミン樹脂を前記レゾルシン誘導体の含有量の０．５〜２倍の範囲内で含有することが好ましい。これらの構成によれば、低発熱性と耐破壊特性とをバランス良く向上しつつ、加硫ゴムの接着性を向上することができる。

また、本発明は前記いずれかに記載のゴム組成物をベルトエッジフィラーおよび／またはベルトエッジテープの少なくとも１箇所に用いた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、高剛性および耐破壊特性を維持しつつ、低発熱性および接着性が改良され、耐久性に優れる。したがって、かかるゴム組成物を原料として製造されたベルトエッジフィラーおよび／またはベルトエッジテープを備える空気入りタイヤは、特にベルト耐久性に優れる。

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 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。加硫ゴムの低発熱性と耐破壊特性とをバランス良く向上するためには、前記ジエン系ゴムの中でも、天然ゴムを主成分として使用することが好ましい。具体的には、ゴム成分の全量を１００質量部としたとき、天然ゴムを９０質量部以上含有することが好ましく、９５質量部以上含有することがより好ましく、実質的にゴム成分中、天然ゴムが１００質量部であることが特に好ましい。

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。

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４０〜８０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７０質量％以上である。耐破壊特性と低発熱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、５０〜７０質量部であることが好ましい。また、補強用充填材中のカーボンブラックの割合が、８０質量％以上であることがより好ましい。

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。

本発明に係るゴム組成物では、ベルト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することが好ましい。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０．０３〜０．４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、ベルトとの初期接着性が不十分となる場合があり、また０．４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。

また、本発明に係るゴム組成物では、ベルトとの接着性を向上するために、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、ベルト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。特に、接着性と低発熱性とをバランス良く向上するためには、ゴム成分１００質量部に対してレゾルシン誘導体を０．５〜２．５質量部配合することが好ましく、１〜２質量部配合することがより好ましい。

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樹脂が用いられる。かかるメラミン樹脂としては、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。特に、接着性と低発熱性とをバランス良く向上するためには、メラミン樹脂を前記レゾルシン誘導体の含有量の０．５〜２倍の範囲内で配合することが好ましく、０．８〜１．７倍の範囲内で配合することがより好ましい。

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、有機酸金属塩、メチレン受容体およびメチレン供与体とともに、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、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質量部に対する硫黄の配合量は、硫黄分換算で２〜８質量部が好ましく、３〜７質量部がより好ましい。

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。

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質量部に対する老化防止剤の配合量は、０．１〜５質量部が好ましい。

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、有機酸金属塩、メチレン受容体およびメチレン供与体、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、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。

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。

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。

本発明に係るゴム組成物を用いて、ゴム用押出機などの公知の設備により、前記ベルト６のベルトプライ６ｂおよびベルトプライ６ｃの端部の間に位置するベルトエッジフィラー１２、あるいはベルトエッジテープを製造して、各ベルトプライの端部を覆いつつベルト６を製造し、これらを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、高剛性および耐破壊特性を維持しつつ、低発熱性および接着性が改良され、耐久性に優れたベルトエッジフィラーおよび／またはベルトエッジテープを備える空気入りタイヤを製造することができる。

なお、図１では、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が構成された例を示したが、本発明においては、ベルトが２枚、あるいは３枚のベルトプライで構成されても良く、その場合、ベルトエッジフィラーは、任意の各ベルトプライの間に配設可能である。

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）を測定、比較例１の測定値を１００として指数評価で表示し、数値が大きいほどゴム硬度（剛性）が高く、良好であることを意味する。

（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。比較例１の破断強度の測定値を１００として指数評価で表示し、数値が大きいほど耐破壊特性に優れることを意味する。

（３）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。比較例１の測定値を１００として指数評価で表示し、数値が小さいほど低発熱性に優れることを意味する。

（４）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。

（５）タイヤ耐久性
各ゴム組成物をベルトエッジフィラーの原料として使用したベルト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および表２の配合処方に従い、実施例１〜９および比較例１〜５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。

ａ）ゴム成分
天然ゴム（ＮＲ） 「ＲＳＳ＃３」
ｂ）シリカ 「ニプシールＡＱ」、（日本シリカ工業社製）
ｃ）ステアリン酸コバルト （Ｃｏ分９．５％）、（ジャパンエナジー社製）
ｄ）ホウ酸三ネオデカン酸コバルト （Ｃｏ分２２．５％）、（ＯＭＧ社製）
ｅ）レゾルシン−アルキルフェノール−ホルマリン樹脂（レゾルシン誘導体） 「スミカノール６２０」、（住友化学社製）
ｆ）ヘキサメトキシメチルメラミン（メラミン樹脂） 「サイレッツ９６３Ｌ」、（三井サイテック）
ｇ）不溶性硫黄 「ミュークロン ＨＳ ＯＴ−２０」、（フレキシス社製）
ｈ）亜鉛華 「亜鉛華１号」、（三井金属鉱業社製）
ｉ）ステアリン酸 （日本油脂社製）
ｊ）老化防止剤 「サントフレックス６ＰＰＤ」、（フレキシス社製）
ｋ）加硫促進剤 「ノクセラーＤＺ−Ｇ」、（大内新興化学工業社製）

（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および表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。

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１〜９では、高剛性および耐破壊特性を維持しつつ、低発熱性および接着性が改良され、耐久性に優れることがわかる。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１〜３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、剛性、耐破壊特性、低発熱性、接着性および耐久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、その含有量が少ない比較例４では、剛性、耐破壊特性、低発熱性および耐久性が悪化し、カーボンブラック（Ａ）の含有量が多い比較例５では、低発熱性が悪化することがわかる。

Claims (6)

1. ゴム成分とカーボンブラックとを含有し、ベルトエッジフィラーおよびベルトエッジテープの少なくとも１箇所の原料となる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）（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、
   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４０〜８０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７０質量％以上であることを特徴とするゴム組成物。
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に記載のゴム組成物。
3. 前記ゴム成分１００質量部に対して、硫黄を硫黄分換算で２〜８質量部含有する請求項１または２に記載のゴム組成物。
4. 前記ゴム成分１００質量部に対して、有機酸金属塩を金属分換算で０．０３〜０．４質量部含有する請求項１〜３のいずれかに記載のゴム組成物。
5. 前記ゴム成分１００質量部に対して、レゾルシン誘導体を０．５〜２．５質量部、かつメラミン樹脂を前記レゾルシン誘導体の含有量の０．５〜２倍の範囲内で含有する請求項１〜４のいずれかに記載のゴム組成物。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のゴム組成物をベルトエッジフィラーおよびベルトエッジテープの少なくとも１箇所に用いた空気入りタイヤ。

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