JP2012246352A - タイヤ用ゴム組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】コロイダル特性を制御したカーボンブラックを配合してタイヤにしたときの転がり抵抗を小さくしながら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用ゴム組成物を提供する。
【解決手段】 ガラス転移温度が−４０℃以上の芳香族ビニル共役ジエン共重合ポリマーを２０重量％以上含むゴム成分１００重量部に対し、シリカを５〜１００重量部、カーボンブラックを５〜８０重量部を配合し、前記シリカとカーボンブラックの合計を４０〜１２０重量部にすると共に、前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡが５５〜９５ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸収量が１１０〜１６０ｍｌ／１００ｇ、カーボンブラック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。
【選択図】図１
【解決手段】 ガラス転移温度が−４０℃以上の芳香族ビニル共役ジエン共重合ポリマーを２０重量％以上含むゴム成分１００重量部に対し、シリカを５〜１００重量部、カーボンブラックを５〜８０重量部を配合し、前記シリカとカーボンブラックの合計を４０〜１２０重量部にすると共に、前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡが５５〜９５ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸収量が１１０〜１６０ｍｌ／１００ｇ、カーボンブラック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。
【選択図】図１
Description
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タイヤの転がり抵抗を小さくしながら、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用ゴム組成物に関する。
近年、空気入りタイヤに対する要求性能として、地球環境問題への関心の高まりに伴い燃費性能が優れることが求められている。燃費性能を向上するためには転がり抵抗を低減することが知られている。このため空気入りタイヤを構成するゴム組成物の発熱を抑え、タイヤにしたときの転がり抵抗を小さくす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。
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粒径を大きくしたり、配合量を少なくしたりすることや、シリカを配合することが挙げられる。しかし、このような方法では、タイヤにしたとき耐摩耗性が低下するという問題がある。
例えば特許文献１は、特定の変性ブタジエンゴムを含むゴム成分に、シリカ及びカーボンブラックを配合したタイヤ用ゴム組成物を提案している。しかし、このゴム組成物では、耐摩耗性を確保しながら発熱性を小さくする効果が必ずしも十分ではなく、しかも特定の変性ブタジエンゴムを使用するためコストが高くなるため、更なる改良が求められていた。
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てタイヤにしたときの転がり抵抗を小さくしながら、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用ゴム組成物を提供することにある。
上記目的を達成する本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ガラス転移温度が−４０℃以上の芳香族ビニル共役ジエン共重合ポリマーを２０重量％以上含むゴム成分１００重量部に対し、シリカを５〜１００重量部、カーボンブラックを５〜８０重量部を配合し、前記シリカとカーボンブラックの合計を４０〜１２０重量部にすると共に、前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡが５５〜９５ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸収量が１１０〜１６０ｍｌ／１００ｇ、カーボンブラック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。
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。
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ガラス転移温度が−４０℃以上の芳香族ビニル共役ジエン共重合ポリマーを２０重量％以上含むゴム成分１００重量部に対し、シリカを５〜１００重量部、カーボンブラックを５〜８０重量部、シリカとカーボンブラックの合計が４０〜１２０重量部になるように配合すると共に、カーボンブラックの窒素吸着比表面積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以上であるようにしたので、ゴム組成物の発熱性を小さくしタイヤにしたときの転がり抵抗を小さくしながら、耐摩耗性を従来レベル以上に向上することができる。
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。
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、タイヤトレッド部に使用するのが好適である。このタイヤ用ゴム組成物を使用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、耐摩耗性を従来レベル以上に向上することができる。
本発明のタイヤ用ゴム組成物において、ゴム成分はガラス転移温度が−４０℃以上の芳香族ビニル共役ジエン共重合ポリマーを必ず含む。芳香族ビニル共役ジエン共重合ポリマーの含有量は、ゴム成分１００重量％中、２０重量％以上、好ましくは５０〜１００重量％である。芳香族ビニル共役ジエン共重合ポリマーの含有量が、２０重量％未満であると耐摩耗性を改良することができない。またタイヤにしたとき操縦安定性が低下する虞がある。
本発明で使用する芳香族ビニル共役ジエン共重合ポリマーは、ガラス転移温度が−４０℃以上である。ガラス転移温度は、好ましくは−４０〜−２０℃、より好ましくは−３５℃〜−２５℃であるとよい。ガラス転移温度が−４０℃未満であると、耐摩耗性能には優れるが、低温領域、特に−１０℃付近のｔａｎδが下がりすぎてウェットグリップ性能が低下する。このためタイヤトレッド部に使用したとき耐摩耗性能とグリップ性能とを両立できない。芳香族ビニル共役ジエン共重合ポリマーのガラス転移温度は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により２０℃／分の昇温速度条件によりサーモグラムを測定し、低温側のベースラインと転移域の傾き（傾斜直線）とのそれぞれの延長線の交点の温度とする。また、芳香族ビニル共役ジエン共重合ポリマーが油展品であるときは、油展成分（オイル）を含まない状態における芳香族ビニル共役ジエン共重合ポリマーのガラス転移温度とする。
芳香族ビニル共役ジエン共重合ポリマーとしては、例えばガラス転移温度が−４０℃以上のスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）を例示することができる。スチレンブタジエンゴムの種類としては、上述したガラス転移温度を有するものであれば、溶液重合スチレンブタジエンゴム、乳化重合スチレンブタジエンゴムのいずれでもよい。
本発明において、ゴム成分として芳香族ビニル共役ジエン共重合ポリマー以外の他のゴム成分を配合することができる。他のゴム成分としては、例えば天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム等を例示することができる。なかでも天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、ハロゲン化ブチルゴムがよい。また本発明が解決すべき課題の達成を妨げない範囲内であればガラス転移温度が−４０℃未満の芳香族ビニル共役ジエン共重合ポリマーを配合することができる。このようなゴム成分は、単独又は複数のブレンドとして使用することができる。
本発明のゴム組成物において、シリカ及びカーボンブラックを必ず配合する。シリカ及びカーボンブラックの配合量の合計は、ゴム成分１００重量部に対し４０〜１２０重量部、好ましくは５０〜１００重量部配合する。シリカ及びカーボンブラックの合計量をこのような範囲にすることにより、ゴム組成物の低転がり抵抗と耐摩耗性及び操縦安定性とをより高いレベルでバランスさせることができる。シリカ及びカーボンブラックの合計が４０重量部未満であると、耐摩耗性及び操縦安定性を確保することができない。シリカ及びカーボンブラックの合計が１２０重量部を超えると、発熱性が大きくなり転がり抵抗が悪化する。
またシリカの配合量はゴム成分１００重量部に対し５〜１００重量部、好ましくは２０〜９０重量部配合する。シリカの配合量をこのような範囲にすることにより、ゴム組成物の低転がり抵抗と耐摩耗性及び操縦安定性とを両立する。シリカの配合量が５重量部未満であると、タイヤにしたときの転がり抵抗を十分に小さくすることができない。シリカの配合量が１００重量部を超えると耐摩耗性が低下する。
シリカとしてはＣＴＡＢ比表面積が好ましくは８０〜２２０ｍ2／ｇにするとよい。シリカのＣＴＡＢが８０ｍ2／ｇ未満であると、ゴム組成物に対する補強性が不十分となり耐摩耗性及び操縦安定性が不足する。またシリカのＣＴＡＢが２２０ｍ2／ｇを超えると、転がり抵抗が大きくなる。なおシリカのＣＴＡＢ比表面積は、ＩＳＯ ９２７７に準拠して求めるものとする。
本発明で使用するシリカは、上述した特性を有するシリカであればよく、製品化されたもののなかから適宜選択してもよいし、通常の方法で上述した特性を有するように製造してもよい。シリカの種類としては、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。
本発明のゴム組成物において、シリカと共にシランカップリング剤を配合することが好ましく、シリカの分散性を向上しゴム成分との補強性をより高くすることができる。シランカップリング剤は、シリカ配合量に対して好ましくは３〜２０重量％、より好ましくは５〜１５重量％配合するとよい。シランカップリング剤の配合量がシリカ重量の３重量％未満の場合、シリカの分散性を向上する効果が十分に得られない。また、シランカップリング剤の配合量が２０重量％を超えると、シランカップリング剤同士が縮合してしまい、所望の効果を得ることができなくなる。
シランカップリング剤としては、特に制限されるものではないが、硫黄含有シランカップリング剤が好ましく、例えばビス−（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラサルファイド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジサルファイド、３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラサルファイド、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３−オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン等を例示することができる。
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、耐摩耗性を維持・向上することができる。カーボンブラックの配合量は、ゴム成分１００重量部に対し５〜８０重量部、好ましくは１０〜８０重量部、より好ましくは１５〜７０重量部にする。カーボンブラックの配合量が５重量部未満であると、ゴム組成物の耐摩耗性が悪化する。またカーボンブラックの配合量が８０重量部を超えるとｔａｎδ（６０℃）が大きくなる。また耐摩耗性が却って悪化する。
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、ゴム組成物の耐摩耗性が低下する。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。
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ｔａｎδ（６０℃）が大きくなると共に、耐摩耗性が低下する。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、耐摩耗性が却って悪化する。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。
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。）
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。）
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、耐摩耗性を維持・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。
図１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１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１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１では、上記式（２）の関係を点線の曲線で表わした。
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１では、上記式（２）の関係を点線の曲線で表わした。
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。）
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。）
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、ゴム組成物の耐摩耗性を従来レベル以上に向上することができる。
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。
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、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。
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、空気入りタイヤのキャップトレッド部、アンダートレッド部、サイドウォール部、ビードフィラー部、カーカス層、ベルト層、ベルトカバー層などのコード用被覆ゴム、ランフラットタイヤにおける断面三日月型のサイド補強ゴム層、リムクッション部などに好適に使用することができる。とりわけトレッド部に使用することが好ましく、特にキャップトレッドに使用するのがよい。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、特にタイヤトレッド部を本発明のゴム組成物で構成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、耐摩耗性及び操縦安定性が優れ、従来レベル以上に向上することができる。
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。
１３種類のカーボンブラック（ＣＢ１〜ＣＢ１３）を使用して２１種類のゴム組成物（実施例１〜１０、比較例１〜１１）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１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。
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
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
・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
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
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。
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。
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４〜６に示す配合からなる２１種類のゴム組成物（実施例１〜１０、比較例１〜１１）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。表４〜６において、ＳＢＲ１及びＳＢＲ２が油展品であるため、油展オイルを含むＳＢＲの配合量を記載すると共に、その下の括弧内に油展オイル量を除いた正味のゴム成分の配合量を記載した。
上述した１３種類のカーボンブラック（ＣＢ１〜ＣＢ１３）を用いて、表４〜６に示す配合からなる２１種類のゴム組成物（実施例１〜１０、比較例１〜１１）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。表４〜６において、ＳＢＲ１及びＳＢＲ２が油展品であるため、油展オイルを含むＳＢＲの配合量を記載すると共に、その下の括弧内に油展オイル量を除いた正味のゴム成分の配合量を記載した。
得られた２１種類のタイヤ用ゴム組成物を使用してタイヤトレッド部を構成するようにして、以下のタイヤサイズの空気入りタイヤを加硫成形した。得られた２１種類の空気入りタイヤの転がり抵抗及び耐摩耗性を下記に示す方法により評価した。また実施例６、比較例１及び１０で得られた空気入りタイヤについて、ウェットグリップ性能を下記に示す方法により評価した。更に実施例９及び１０、比較例１１で得られた空気入りタイヤについて、ドライグリップ性能を下記に示す方法により評価した。
転がり抵抗
タイヤサイズが１９５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤを加硫成形し、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、表４，５では、比較例１の値の逆数を１００とし、表６では比較例１１の値の逆数を１００とする指数として表４〜６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。
タイヤサイズが１９５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤを加硫成形し、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、表４，５では、比較例１の値の逆数を１００とし、表６では比較例１１の値の逆数を１００とする指数として表４〜６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。
耐摩耗性
タイヤサイズが２２５／５０Ｒ１７の空気入りタイヤを加硫成形し、得られたタイヤを標準リム（サイズ１７×７．５Ｊ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／時で２００００ｋｍの走行試験を行った。試験後のタイヤ幅方向中央領域の主溝深さの変化から摩耗量を測定した。得られた結果は、表４，５では、比較例１の値の逆数を１００とし、表６では比較例１１の値の逆数を１００とする指数として表４〜６の「耐摩耗性」の欄に示した。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。
タイヤサイズが２２５／５０Ｒ１７の空気入りタイヤを加硫成形し、得られたタイヤを標準リム（サイズ１７×７．５Ｊ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／時で２００００ｋｍの走行試験を行った。試験後のタイヤ幅方向中央領域の主溝深さの変化から摩耗量を測定した。得られた結果は、表４，５では、比較例１の値の逆数を１００とし、表６では比較例１１の値の逆数を１００とする指数として表４〜６の「耐摩耗性」の欄に示した。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。
ウェットグリップ性能
実施例６、比較例１及び１０のタイヤ用ゴム組成物を使用してタイヤサイズが２２５／５０Ｒ１７の空気入りタイヤを加硫成形し、得られた空気入りタイヤをリムサイズ１７×７．５Ｊのホイールに組付け、国産２．５リットルクラスの試験車両に装着し、空気圧２３０ｋＰａの条件で湿潤路面からなる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。得られた結果を比較例１の値を１００とする指数としたところ、実施例６及び比較例１０の空気入りタイヤはいずれも１０５であり、ウェットグリップ性能が比較例１と比べ優れたものであった。
実施例６、比較例１及び１０のタイヤ用ゴム組成物を使用してタイヤサイズが２２５／５０Ｒ１７の空気入りタイヤを加硫成形し、得られた空気入りタイヤをリムサイズ１７×７．５Ｊのホイールに組付け、国産２．５リットルクラスの試験車両に装着し、空気圧２３０ｋＰａの条件で湿潤路面からなる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。得られた結果を比較例１の値を１００とする指数としたところ、実施例６及び比較例１０の空気入りタイヤはいずれも１０５であり、ウェットグリップ性能が比較例１と比べ優れたものであった。
ドライグリップ性能
実施例９及び１０、比較例１１のタイヤ用ゴム組成物を使用してタイヤサイズが２２５／５０Ｒ１７の空気入りタイヤを加硫成形し、得られた空気入りタイヤをリムサイズ１７×７．５Ｊのホイールに組付け、国産２．５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、専門パネラー３名による感応評価により採点した。得られた結果を、比較例１１を１００とする指数としたところ、実施例９及び１０の空気入りタイヤはいずれも１１０であり、ドライグリップ性能は比較例１１に比べ優れたものであった。
実施例９及び１０、比較例１１のタイヤ用ゴム組成物を使用してタイヤサイズが２２５／５０Ｒ１７の空気入りタイヤを加硫成形し、得られた空気入りタイヤをリムサイズ１７×７．５Ｊのホイールに組付け、国産２．５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、専門パネラー３名による感応評価により採点した。得られた結果を、比較例１１を１００とする指数としたところ、実施例９及び１０の空気入りタイヤはいずれも１１０であり、ドライグリップ性能は比較例１１に比べ優れたものであった。
なお、表４〜６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
ＳＢＲ１：スチレン−ブタジエンゴム、旭化成ケミカルズ社製Ｅ５８０、スチレン含有量＝４０重量％、Ｔｇ＝−２７℃、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
ＳＢＲ２：スチレン−ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ１７３９、スチレン含有量＝４１重量％、Ｔｇ＝−２８℃、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
ＢＲ：ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２２０
Ｂｒ−ＩＩＲ：臭素化ブチルゴム、Ｅｘｘｏｎ−Ｍｏｂｉｌ社製ＢｒｏｍｏＢｕｔｙｌ２２５５
シリカ：エボニックデグサ社製Ｕｌｔｒａｓｉｌ７０００ＧＲ
カップリング剤：シランカップリング剤、エボニックデグサ社製Ｓｉ６９
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
ワックス：大内新興化学工業社製サンノック
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ＣＺ−Ｇ
硫黄：鶴見化学工業社製油処理硫黄
ＮＲ：天然ゴム、ＲＳＳ＃３
ＳＢＲ１：スチレン−ブタジエンゴム、旭化成ケミカルズ社製Ｅ５８０、スチレン含有量＝４０重量％、Ｔｇ＝−２７℃、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
ＳＢＲ２：スチレン−ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ１７３９、スチレン含有量＝４１重量％、Ｔｇ＝−２８℃、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
ＢＲ：ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２２０
Ｂｒ−ＩＩＲ：臭素化ブチルゴム、Ｅｘｘｏｎ−Ｍｏｂｉｌ社製ＢｒｏｍｏＢｕｔｙｌ２２５５
シリカ：エボニックデグサ社製Ｕｌｔｒａｓｉｌ７０００ＧＲ
カップリング剤：シランカップリング剤、エボニックデグサ社製Ｓｉ６９
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
ワックス：大内新興化学工業社製サンノック
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ＣＺ−Ｇ
硫黄：鶴見化学工業社製油処理硫黄
表４〜６から明らかなように実施例１〜１０の空気入りタイヤは、低転がり抵抗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。また実施例６の空気入りタイヤは、トレッド用ゴム組成物に臭素化ブチルゴムを配合したので低転がり抵抗と耐摩耗性を維持しながらウェットグリップ性能を改良することが確認された。実施例９、１０の空気入りタイヤは高スチレンであるＳＢＲ２を配合したので低転がり抵抗性と耐摩耗性を維持しながらドライグリップ力を向上することが確認された。
表４から明らかなように、比較例１，２のゴム組成物は、カーボンブラックＣＢ１，ＣＢ２の式（１）の係数αが１９７９未満であるため、実施例１〜４のタイヤ用ゴム組成物に比べ低転がり抵抗が劣る。比較例３のゴム組成物は、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、耐摩耗性が低下する。
表５から明らかなように、比較例４，５及び７のゴム組成物は、カーボンブラックＣＢ８，ＣＢ９及び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耐摩耗性が低下する。比較例６のゴム組成物は、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、耐摩耗性が低下する。比較例８のゴム組成物は、カーボンブラックＣＢ１２の係数αが１９７９未満であるため、耐摩耗性が低下する。比較例９のゴム組成物は、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。比較例１０のゴム組成物は、上述した通りトレッド用ゴム組成物に臭素化ブチルゴムを配合したのでウェットグリップ性能が改良されたが、カーボンブラックＣＢ１の係数αが１９７９未満であるため、実施例６のタイヤ用ゴム組成物に比べ低転がり抵抗性及び耐摩耗性が劣る。
表６から明らかなように、比較例１１のゴム組成物は、カーボンブラックＣＢ１の係数αが１９７９未満であるため、実施例７〜１０のタイヤ用ゴム組成物に比べ低転がり抵抗性及び耐摩耗性が劣る。
Claims (4)
- ガラス転移温度が−４０℃以上の芳香族ビニル共役ジエン共重合ポリマーを２０重量％以上含むゴム成分１００重量部に対し、シリカを５〜１００重量部、カーボンブラックを５〜８０重量部を配合し、前記シリカとカーボンブラックの合計を４０〜１２０重量部にすると共に、前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡが５５〜９５ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸収量が１１０〜１６０ｍｌ／１００ｇ、カーボンブラック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。 - 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
- タイヤトレッド部に使用する請求項１又は２に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物でタイヤトレッド部を構成したことを特徴とする空気入りタイヤ。
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