JP2021095549A - ゴム組成物、タイヤ用ゴム組成物、及びタイヤ - Google Patents
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Abstract
【課題】耐摩耗性を損ねず、転がり抵抗の小さいタイヤ、並びに、該当タイヤが得られるゴム組成物及びタイヤ用ゴム組成物を提供する。【解決手段】ゴム成分と、ジブチルフタレート吸収量が１５０〜１７０ｍＬ／１００ｇであり、圧縮ジブチルフタレート吸収量が１１０〜１２０ｍＬ／１００ｇであり、前記ジブチルフタレート吸収量と前記圧縮ジブチルフタレート吸収量との差が３５〜６０ｍＬ／１００ｇであり、セチルトリメチルアンモニウムブロミド比表面積が９０〜１３０ｍ２／ｇであり、水素発生量が３０００〜４０００ｐｐｍであり、遠心沈降法で得られる凝集体分布で最多頻度を与えるストークス相当径Ｄｓｔ及び当該Ｄｓｔを含むピークの半値幅ΔＤ５０との比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が０．６５〜０．７５であるカーボンブラックとを含有するゴム組成物。【選択図】なし
Description
本発明は、ゴム組成物、タイヤ用ゴム組成物、及びタイヤに関する。
近年、省エネルギー、省資源の社会的要請の下、自動車の燃料消費量を節約するため、転がり抵抗の小さいタイヤが求められている。このような要求に対し、タイヤの転がり抵抗を減少させる手法としては、カーボンブラックの使用量を低減したり、低級カーボンブラックを使用する等して、ヒステリシスロスの低下した、すなわち発熱性の低いゴム組成物をタイヤ部材、特にトレッドゴムに用いる方法が知られている。
しかしながら、使用するカーボンブラックの単純な減量は、加硫ゴムの耐摩耗性を低下させることがある。また、ゴム成分中に占めるポリブタジエンゴムの割合を増大させたり、加硫ゴムを高弾性化することによって、タイヤの転がり抵抗を改善することもできるが、この場合、タイヤの耐引裂き性に検討の余地があった。このような問題を改善するために種々の検討がなされている。
しかしながら、使用するカーボンブラックの単純な減量は、加硫ゴムの耐摩耗性を低下させることがある。また、ゴム成分中に占めるポリブタジエンゴムの割合を増大させたり、加硫ゴムを高弾性化することによって、タイヤの転がり抵抗を改善することもできるが、この場合、タイヤの耐引裂き性に検討の余地があった。このような問題を改善するために種々の検討がなされている。
例えば、トレッドのようなタイヤ用部材に適用した際、高い低発熱性、耐摩耗性及び耐カット性を有すると共に、優れた耐疲労亀裂性を実現したタイヤを得るために、下記関係式（１）〜（３）を満たすカーボンブラックを含んだゴム組成物を用いることが開示されている（特許文献１参照）。
８３５０≦６２．５×２４Ｍ４ＤＢＰ＋水素発生量≦９０００ ・・・（１）
２４Ｍ４ＤＢＰ＋０．２５×ＣＴＡＢ≧６２．５ ・・・（２）
Ｄｓｔ＋０．７５×ΔＤ５０≧１５２．５ ・・・（３）
ここで、２４Ｍ４ＤＢＰは圧縮ＤＢＰ吸収量（ｍＬ／１００ｇ）、ＣＴＡＢはＣＴＡＢ吸着比表面積（ｍ２／ｇ）、Ｄｓｔはストークス相当径の分布曲線の最多頻度値（ｎｍ）、ΔＤ５０はＤｓｔに対する分布曲線の半値幅（ｎｍ）を示し、水素発生量の単位は質量ｐｐｍである。
８３５０≦６２．５×２４Ｍ４ＤＢＰ＋水素発生量≦９０００ ・・・（１）
２４Ｍ４ＤＢＰ＋０．２５×ＣＴＡＢ≧６２．５ ・・・（２）
Ｄｓｔ＋０．７５×ΔＤ５０≧１５２．５ ・・・（３）
ここで、２４Ｍ４ＤＢＰは圧縮ＤＢＰ吸収量（ｍＬ／１００ｇ）、ＣＴＡＢはＣＴＡＢ吸着比表面積（ｍ２／ｇ）、Ｄｓｔはストークス相当径の分布曲線の最多頻度値（ｎｍ）、ΔＤ５０はＤｓｔに対する分布曲線の半値幅（ｎｍ）を示し、水素発生量の単位は質量ｐｐｍである。
特許文献１に開示された発明では、タイヤの耐摩耗性と転がり抵抗の減少について改善の余地があった。
本発明は、上記事情に鑑み、耐摩耗性を損ねず、転がり抵抗の小さいタイヤ、並びに、該当タイヤが得られるゴム組成物及びタイヤ用ゴム組成物を提供することを課題とする。
本発明は、上記事情に鑑み、耐摩耗性を損ねず、転がり抵抗の小さいタイヤ、並びに、該当タイヤが得られるゴム組成物及びタイヤ用ゴム組成物を提供することを課題とする。
＜１＞ ゴム成分と、
ジブチルフタレート吸収量が１５０〜１７０ｍＬ／１００ｇであり、圧縮ジブチルフタレート吸収量が１１０〜１２０ｍＬ／１００ｇであり、前記ジブチルフタレート吸収量と前記圧縮ジブチルフタレート吸収量との差が３５〜６０ｍＬ／１００ｇであり、セチルトリメチルアンモニウムブロミド比表面積が９０〜１３０ｍ２／ｇであり、水素発生量が３０００〜４０００ｐｐｍであり、遠心沈降法で得られる凝集体分布で最多頻度を与えるストークス相当径Ｄｓｔ及び当該Ｄｓｔを含むピークの半値幅ΔＤ５０との比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が０．６５〜０．７５であるカーボンブラックと
を含有するゴム組成物。
ジブチルフタレート吸収量が１５０〜１７０ｍＬ／１００ｇであり、圧縮ジブチルフタレート吸収量が１１０〜１２０ｍＬ／１００ｇであり、前記ジブチルフタレート吸収量と前記圧縮ジブチルフタレート吸収量との差が３５〜６０ｍＬ／１００ｇであり、セチルトリメチルアンモニウムブロミド比表面積が９０〜１３０ｍ２／ｇであり、水素発生量が３０００〜４０００ｐｐｍであり、遠心沈降法で得られる凝集体分布で最多頻度を与えるストークス相当径Ｄｓｔ及び当該Ｄｓｔを含むピークの半値幅ΔＤ５０との比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が０．６５〜０．７５であるカーボンブラックと
を含有するゴム組成物。
＜２＞ 前記ゴム成分が、ジエン系ゴムを含む＜１＞に記載のゴム組成物。
＜３＞ 前記ジエン系ゴムが、天然ゴム、合成イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン−イソプレン共重合体ゴム、及びイソブチレンイソプレンゴムからなる群より選択される少なくとも１つを含む＜２＞に記載のゴム組成物。
＜３＞ 前記ジエン系ゴムが、天然ゴム、合成イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン−イソプレン共重合体ゴム、及びイソブチレンイソプレンゴムからなる群より選択される少なくとも１つを含む＜２＞に記載のゴム組成物。
＜４＞ 前記カーボンブラックの含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して、１０〜１００質量部である＜１＞〜＜３＞のいずれか１つに記載のゴム組成物。
＜５＞ 更に、前記ゴム成分１００質量部に対して、１〜８０質量部のシリカを含む＜１＞〜＜４＞のいずれか１つに記載のゴム組成物。
＜５＞ 更に、前記ゴム成分１００質量部に対して、１〜８０質量部のシリカを含む＜１＞〜＜４＞のいずれか１つに記載のゴム組成物。
＜６＞ ＜１＞〜＜５＞のいずれか１つに記載のゴム組成物を用いたタイヤ用ゴム組成物。
＜７＞ ＜１＞〜＜５＞のいずれか１つに記載のゴム組成物を用いたタイヤ。
本発明によれば、耐摩耗性を損ねず、転がり抵抗の小さいタイヤ、並びに、該当タイヤが得られるゴム組成物及びタイヤ用ゴム組成物を提供することができる。
＜ゴム組成物＞
本発明のゴム組成物は、ゴム成分及び、充填剤として、カーボンブラックを含み、当該カーボンブラックは、次の（１）〜（６）の特性を有する。
（１）ジブチルフタレート吸収量が１５０〜１７０ｍＬ／１００ｇである。
（２）圧縮ジブチルフタレート吸収量が１１０〜１２０ｍＬ／１００ｇである。
（３）ジブチルフタレート吸収量と前記圧縮ジブチルフタレート吸収量との差が３５〜６０ｍＬ／１００ｇである。
（４）セチルトリメチルアンモニウムブロミド比表面積が９０〜１３０ｍ２／ｇである。
（５）水素発生量が３０００〜４０００ｐｐｍである。
（６）遠心沈降法で得られる凝集体分布で最多頻度を与えるストークス相当径Ｄｓｔ及び当該Ｄｓｔを含むピークの半値幅ΔＤ５０との比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が０．６５〜０．７５である。
本発明のゴム組成物は、ゴム成分及び、充填剤として、カーボンブラックを含み、当該カーボンブラックは、次の（１）〜（６）の特性を有する。
（１）ジブチルフタレート吸収量が１５０〜１７０ｍＬ／１００ｇである。
（２）圧縮ジブチルフタレート吸収量が１１０〜１２０ｍＬ／１００ｇである。
（３）ジブチルフタレート吸収量と前記圧縮ジブチルフタレート吸収量との差が３５〜６０ｍＬ／１００ｇである。
（４）セチルトリメチルアンモニウムブロミド比表面積が９０〜１３０ｍ２／ｇである。
（５）水素発生量が３０００〜４０００ｐｐｍである。
（６）遠心沈降法で得られる凝集体分布で最多頻度を与えるストークス相当径Ｄｓｔ及び当該Ｄｓｔを含むピークの半値幅ΔＤ５０との比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が０．６５〜０．７５である。
（１）〜（６）の特性を有するカーボンブラックを「本発明のカーボンブラック」と称することがある。
また、「ジブチルフタレート吸収量」を、「ＤＢＰ吸収量」と称するか、または、単に「ＤＢＰ」と略記することがある。
「圧縮ジブチルフタレート吸収量」を「圧縮ＤＢＰ吸収量」と称するか、または、単に「２４Ｍ４ＤＢＰ」と略記することがある。
「ジブチルフタレート吸収量と圧縮ジブチルフタレート吸収量との差」を「ΔＤＢＰ」と称することがある。
「セチルトリメチルアンモニウムブロミド比表面積」を、「ＣＴＡＢ比表面積」と称するか、または、単に「ＣＴＡＢ」と略記することがある。
また、「ジブチルフタレート吸収量」を、「ＤＢＰ吸収量」と称するか、または、単に「ＤＢＰ」と略記することがある。
「圧縮ジブチルフタレート吸収量」を「圧縮ＤＢＰ吸収量」と称するか、または、単に「２４Ｍ４ＤＢＰ」と略記することがある。
「ジブチルフタレート吸収量と圧縮ジブチルフタレート吸収量との差」を「ΔＤＢＰ」と称することがある。
「セチルトリメチルアンモニウムブロミド比表面積」を、「ＣＴＡＢ比表面積」と称するか、または、単に「ＣＴＡＢ」と略記することがある。
従来のカーボンブラックは、ＤＢＰ高にすると２４Ｍ４ＤＢＰも高くなり、ΔＤＢＰの変動制御は困難であった。また、ＤＢＰ高の為の反応時間の影響で、凝集体分布を均一にするのは困難であった。
これに対し、本発明のゴム組成物は、（１）〜（６）を同時に満たす上記構成であることで、耐摩耗性を損なわずに、転がり抵抗の小さいタイヤが得られる。この理由は定かではないが、次の理由によるものと推察される。
各特性の詳細な意義については後述するが、高水素化、高ΔＤＢＰ及び分布シャープ化による耐摩耗性向上、それらとバランスしたＤＢＰ、ＣＴＡＢの調整といった複数要因の集積によって、本発明効果が得られると考えられる。
以上より、本発明のゴム組成物を用いることで、耐摩耗性を損なわずに、転がり抵抗の小さいタイヤが得られると考えられる。
以下、本発明のゴム組成物及びタイヤの詳細について説明する。
これに対し、本発明のゴム組成物は、（１）〜（６）を同時に満たす上記構成であることで、耐摩耗性を損なわずに、転がり抵抗の小さいタイヤが得られる。この理由は定かではないが、次の理由によるものと推察される。
各特性の詳細な意義については後述するが、高水素化、高ΔＤＢＰ及び分布シャープ化による耐摩耗性向上、それらとバランスしたＤＢＰ、ＣＴＡＢの調整といった複数要因の集積によって、本発明効果が得られると考えられる。
以上より、本発明のゴム組成物を用いることで、耐摩耗性を損なわずに、転がり抵抗の小さいタイヤが得られると考えられる。
以下、本発明のゴム組成物及びタイヤの詳細について説明する。
〔ゴム成分〕
本発明のゴム組成物は、ゴム成分を含有する。
ゴム成分としては、天然ゴム（ＮＲ）及び合成ジエン系ゴムからなる群より選択される少なくとも１種のジエン系ゴムが挙げられる。
合成ジエン系ゴムとして、具体的には、合成イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ブタジエン−イソプレン共重合体ゴム（ＢＩＲ）、スチレン−イソプレン共重合体ゴム（ＳＩＲ）、スチレン−ブタジエン−イソプレン共重合体ゴム（ＳＢＩＲ）等が挙げられる。
ジエン系ゴムは、天然ゴム、合成イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、及びイソブチレンイソプレンゴムが好ましく、天然ゴム及びブタジエンゴムがより好ましい。ジエン系ゴムは、一種単独で用いてもよいし、二種以上をブレンドして用いてもよい。
本発明のゴム組成物は、ゴム成分を含有する。
ゴム成分としては、天然ゴム（ＮＲ）及び合成ジエン系ゴムからなる群より選択される少なくとも１種のジエン系ゴムが挙げられる。
合成ジエン系ゴムとして、具体的には、合成イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ブタジエン−イソプレン共重合体ゴム（ＢＩＲ）、スチレン−イソプレン共重合体ゴム（ＳＩＲ）、スチレン−ブタジエン−イソプレン共重合体ゴム（ＳＢＩＲ）等が挙げられる。
ジエン系ゴムは、天然ゴム、合成イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、及びイソブチレンイソプレンゴムが好ましく、天然ゴム及びブタジエンゴムがより好ましい。ジエン系ゴムは、一種単独で用いてもよいし、二種以上をブレンドして用いてもよい。
ゴム成分は、天然ゴムと合成ジエン系ゴムのいずれか一方のみを含んでいてもよいし、両方を含んでいてもよいが、耐摩耗性をより向上し、転がり抵抗をより小さくする観点から、ゴム成分は、少なくとも天然ゴムを含むことが好ましい。
同様の観点から、ゴム成分中の天然ゴムの割合は、７０質量％以上が好ましく、８０質量％以上がより好ましい。
ゴム成分は、本発明の効果を損なわない限度において非ジエン系ゴムを含んでいてもよい。
同様の観点から、ゴム成分中の天然ゴムの割合は、７０質量％以上が好ましく、８０質量％以上がより好ましい。
ゴム成分は、本発明の効果を損なわない限度において非ジエン系ゴムを含んでいてもよい。
〔カーボンブラック〕
本発明のゴム組成物が含有する本発明のカーボンブラックは、既述の（１）〜（６）の特性を有すれば、特に制限されず、１種のみを用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
本発明のゴム組成物が含有する本発明のカーボンブラックは、既述の（１）〜（６）の特性を有すれば、特に制限されず、１種のみを用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
（１）ＤＢＰ吸収量
本発明のカーボンブラックは、ジブチルフタレート吸収量（ＤＢＰ吸収量）が１５０〜１７０ｍＬ／１００ｇである。
ＤＢＰ吸収量は、カーボンブラック１００ｇ当たりに吸収されるジブチルフタレート（ＤＢＰ）の体積〔ｍＬ〕であり、カーボンブラックの一次粒子によって成る、凝集体の発達度合いの指標となる。
ＤＢＰ吸収量が１５０ｍＬ／１００ｇ未満であると、ストラクチャーの発達が不十分で、補強性が得られず、タイヤの耐摩耗性を損ねる。１７０ｍＬ／１００ｇを超えると、ストラクチャーの発達が過度な為、ゴム組成物中でのカーボンブラックの分散性が悪化する。そのため、作業性が損なわれる。
かかる観点から、カーボンブラックのＤＢＰ吸収量は１５２〜１７０ｍＬ／１００ｇであることが好ましく、１５５〜１６８ｍＬ／１００ｇであることがより好ましく、１６５〜１６８ｍＬ／１００ｇであることが更に好ましい。
本発明のカーボンブラックは、ジブチルフタレート吸収量（ＤＢＰ吸収量）が１５０〜１７０ｍＬ／１００ｇである。
ＤＢＰ吸収量は、カーボンブラック１００ｇ当たりに吸収されるジブチルフタレート（ＤＢＰ）の体積〔ｍＬ〕であり、カーボンブラックの一次粒子によって成る、凝集体の発達度合いの指標となる。
ＤＢＰ吸収量が１５０ｍＬ／１００ｇ未満であると、ストラクチャーの発達が不十分で、補強性が得られず、タイヤの耐摩耗性を損ねる。１７０ｍＬ／１００ｇを超えると、ストラクチャーの発達が過度な為、ゴム組成物中でのカーボンブラックの分散性が悪化する。そのため、作業性が損なわれる。
かかる観点から、カーボンブラックのＤＢＰ吸収量は１５２〜１７０ｍＬ／１００ｇであることが好ましく、１５５〜１６８ｍＬ／１００ｇであることがより好ましく、１６５〜１６８ｍＬ／１００ｇであることが更に好ましい。
（２）圧縮ＤＢＰ吸収量
本発明のカーボンブラックは、圧縮ジブチルフタレート吸収量（圧縮ＤＢＰ吸収量）が１１０〜１２０ｍＬ／１００ｇである。
圧縮ＤＢＰ吸収量（ｍＬ／１００ｇ）は、２４，０００ｐｓｉの圧力で４回繰り返し圧力を加えた後、ＤＢＰ（ジブチルフタレート）吸収量を測定した値である。ＤＢＰ吸収量及び圧縮ＤＢＰ吸収量（２４Ｍ４ＤＢＰ）は、ＡＳＴＭ Ｄ２４１４−８８（ＪＩＳ Ｋ６２１７−４：２００１）に記載の方法により測定される。
本発明のカーボンブラックは、圧縮ジブチルフタレート吸収量（圧縮ＤＢＰ吸収量）が１１０〜１２０ｍＬ／１００ｇである。
圧縮ＤＢＰ吸収量（ｍＬ／１００ｇ）は、２４，０００ｐｓｉの圧力で４回繰り返し圧力を加えた後、ＤＢＰ（ジブチルフタレート）吸収量を測定した値である。ＤＢＰ吸収量及び圧縮ＤＢＰ吸収量（２４Ｍ４ＤＢＰ）は、ＡＳＴＭ Ｄ２４１４−８８（ＪＩＳ Ｋ６２１７−４：２００１）に記載の方法により測定される。
この圧縮ＤＢＰ吸収量は、いわゆるファンデルワールス力により生じている変形性又は破壊性の構造形態（２次ストラクチャー）によるＤＢＰ吸収量を排除し、非破壊性の真のストラクチャーの構造形態（１次ストラクチャー）に基づくＤＢＰ吸収量を求めるときに用いる、１次ストラクチャーを主体とするカーボンブラックの骨格的構造特定を評価する指標である。
圧縮ＤＢＰ吸収量が１１０ｍＬ／１００ｇ未満であると、ゴム補足力が強まりにくく、タイヤの耐摩耗性を損ねる。一方、圧縮ＤＢＰ吸収量が１２０ｍＬ／１００ｇを超えると、発熱性が低くなりにくく、タイヤの転がり抵抗を低減することができない。
かかる観点から、圧縮ＤＢＰ吸収量は、１１０〜１１８ｍＬ／１００ｇであることが好ましく、１１１〜１１７ｍＬ／１００ｇであることがより好ましく、１１２〜１１６ｍＬ／１００ｇであることが更に好ましい。
かかる観点から、圧縮ＤＢＰ吸収量は、１１０〜１１８ｍＬ／１００ｇであることが好ましく、１１１〜１１７ｍＬ／１００ｇであることがより好ましく、１１２〜１１６ｍＬ／１００ｇであることが更に好ましい。
（３）ΔＤＢＰ
本発明のカーボンブラックは、ジブチルフタレート吸収量と前記圧縮ジブチルフタレート吸収量との差（ΔＤＢＰ）が３５〜６０ｍＬ／１００ｇである。
ΔＤＢＰは、カーボンブラックの表面活性の指標となる。ΔＤＢＰが３５ｍＬ／１００ｇ未満であると、表面活性が低く、ゴム成分とカーボンブラックとの相互作用が低くなるため、加硫ゴムの耐摩耗性が低下する。ΔＤＢＰが６０ｍＬ／１００ｇを超えると、表面活性が高すぎて、ゴムとの過度な相互作用により、加硫ゴムが柔らかさを失い、発熱性が悪化する。また、ゴム組成物中でのカーボンブラックの分散性が低下し、加硫ゴムの耐摩耗性が低下する。
かかる観点から、ΔＤＢＰは、３７〜５８ｍＬ／１００ｇであることが好ましく、４０〜５７ｍＬ／１００ｇであることがより好ましく、４５〜５６ｍＬ／１００ｇであることが更に好ましい。
本発明のカーボンブラックは、ジブチルフタレート吸収量と前記圧縮ジブチルフタレート吸収量との差（ΔＤＢＰ）が３５〜６０ｍＬ／１００ｇである。
ΔＤＢＰは、カーボンブラックの表面活性の指標となる。ΔＤＢＰが３５ｍＬ／１００ｇ未満であると、表面活性が低く、ゴム成分とカーボンブラックとの相互作用が低くなるため、加硫ゴムの耐摩耗性が低下する。ΔＤＢＰが６０ｍＬ／１００ｇを超えると、表面活性が高すぎて、ゴムとの過度な相互作用により、加硫ゴムが柔らかさを失い、発熱性が悪化する。また、ゴム組成物中でのカーボンブラックの分散性が低下し、加硫ゴムの耐摩耗性が低下する。
かかる観点から、ΔＤＢＰは、３７〜５８ｍＬ／１００ｇであることが好ましく、４０〜５７ｍＬ／１００ｇであることがより好ましく、４５〜５６ｍＬ／１００ｇであることが更に好ましい。
（４）ＣＴＡＢ比表面積
本発明のカーボンブラックは、セチルトリメチルアンモニウムブロミド比表面積（ＣＴＡＢ比表面積）が９０〜１３０ｍ２／ｇである。
カーボンブラックのＣＴＡＢ比表面積が９０ｍ２／ｇ未満であると、タイヤが耐摩耗性に優れず、１３０ｍ２／ｇを超えるとタイヤが低発熱性に優れず、転がり抵抗を低減することができない。耐摩耗性をより向上し、転がり抵抗をより小さくする観点から、カーボンブラックのＣＴＡＢ比表面積は９３〜１３０ｍ２／ｇであることが好ましく、９５〜１２５ｍ２／ｇであることがより好ましく、９８〜１２０ｍ２／ｇであることが更に好ましい。
カーボンブラックのＣＴＡＢ比表面積は、ＪＩＳ Ｋ ６２１７−３：２００１（比表面積の求め方−ＣＴＡＢ吸着法）に準拠した方法で測定することができる。
本発明のカーボンブラックは、セチルトリメチルアンモニウムブロミド比表面積（ＣＴＡＢ比表面積）が９０〜１３０ｍ２／ｇである。
カーボンブラックのＣＴＡＢ比表面積が９０ｍ２／ｇ未満であると、タイヤが耐摩耗性に優れず、１３０ｍ２／ｇを超えるとタイヤが低発熱性に優れず、転がり抵抗を低減することができない。耐摩耗性をより向上し、転がり抵抗をより小さくする観点から、カーボンブラックのＣＴＡＢ比表面積は９３〜１３０ｍ２／ｇであることが好ましく、９５〜１２５ｍ２／ｇであることがより好ましく、９８〜１２０ｍ２／ｇであることが更に好ましい。
カーボンブラックのＣＴＡＢ比表面積は、ＪＩＳ Ｋ ６２１７−３：２００１（比表面積の求め方−ＣＴＡＢ吸着法）に準拠した方法で測定することができる。
（５）水素発生量
本発明のカーボンブラックは、水素発生量が３０００〜４０００ｐｐｍである。
水素発生量が３０００ｐｐｍ未満であると、表面活性が低く、ゴム成分とカーボンブラックとの相互作用が低くなるため、加硫ゴムの耐摩耗性が低下する。４０００ｐｐｍを超えると、表面活性が高すぎて、ゴムとの過度な相互作用により、加硫ゴムが柔らかさを失い、発熱性が悪化する。また、ゴム組成物中でのカーボンブラックの分散性が低下し、加硫ゴムの耐摩耗性が低下する。
かかる観点から、水素発生量は、３１００〜４０００ｐｐｍであることが好ましく、３２００〜３８００ｐｐｍであることがより好ましく、３４００〜３８００ｐｐｍであることが更に好ましい。
本発明のカーボンブラックは、水素発生量が３０００〜４０００ｐｐｍである。
水素発生量が３０００ｐｐｍ未満であると、表面活性が低く、ゴム成分とカーボンブラックとの相互作用が低くなるため、加硫ゴムの耐摩耗性が低下する。４０００ｐｐｍを超えると、表面活性が高すぎて、ゴムとの過度な相互作用により、加硫ゴムが柔らかさを失い、発熱性が悪化する。また、ゴム組成物中でのカーボンブラックの分散性が低下し、加硫ゴムの耐摩耗性が低下する。
かかる観点から、水素発生量は、３１００〜４０００ｐｐｍであることが好ましく、３２００〜３８００ｐｐｍであることがより好ましく、３４００〜３８００ｐｐｍであることが更に好ましい。
本発明において、水素発生量は、ガスクロマトグラフ装置を用いて、カーボンブラックを不活性ガス雰囲気中２０００℃で１５分間加熱した場合の、水素ガス発生量（質量ｐｐｍ）を意味する。
水素発生量の測定は、より具体的には、次の（ｉ）〜（iii）に基づいて行うことができる。（ｉ）カーボンブラックを１０５℃の恒温乾燥機中で１時間乾燥し、デシケータ中で室温（２３℃）まで冷却する。（ii）（ｉ）で得たカーボンブラック約１０ｍｇを精秤し、スズ製のチューブ状サンプル容器に圧着して密栓する。（iii）ガスクロマトグラフ装置を使用して、アルゴン気流下、２０００℃で１５分間サンプル容器を加熱したときの水素ガス発生量を測定する。
水素発生量の測定は、より具体的には、次の（ｉ）〜（iii）に基づいて行うことができる。（ｉ）カーボンブラックを１０５℃の恒温乾燥機中で１時間乾燥し、デシケータ中で室温（２３℃）まで冷却する。（ii）（ｉ）で得たカーボンブラック約１０ｍｇを精秤し、スズ製のチューブ状サンプル容器に圧着して密栓する。（iii）ガスクロマトグラフ装置を使用して、アルゴン気流下、２０００℃で１５分間サンプル容器を加熱したときの水素ガス発生量を測定する。
（６）ΔＤ５０、Ｄｓｔ
本発明のカーボンブラックは、遠心沈降法で得られる凝集体分布で最多頻度を与えるストークス相当径Ｄｓｔ及び当該Ｄｓｔを含むピークの半値幅ΔＤ５０との比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が０．６５〜０．７５である。
ΔＤ５０（ｎｍ）は、遠心沈降法で得られた凝集体分布曲線において、その頻度が最大点の半分の高さのときの分布の幅である。
Ｄｓｔは、ＪＩＳ Ｋ６２１７−６記載の方法に従って遠心沈降法を用いて得られた凝集体最頻径を指す。このＤｓｔをカーボンブラック凝集体の平均径とする。
なお、本発明において、カーボンブラックの凝集体分布とは、体積基準での凝集体分布を意味する。
本発明のカーボンブラックは、遠心沈降法で得られる凝集体分布で最多頻度を与えるストークス相当径Ｄｓｔ及び当該Ｄｓｔを含むピークの半値幅ΔＤ５０との比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が０．６５〜０．７５である。
ΔＤ５０（ｎｍ）は、遠心沈降法で得られた凝集体分布曲線において、その頻度が最大点の半分の高さのときの分布の幅である。
Ｄｓｔは、ＪＩＳ Ｋ６２１７−６記載の方法に従って遠心沈降法を用いて得られた凝集体最頻径を指す。このＤｓｔをカーボンブラック凝集体の平均径とする。
なお、本発明において、カーボンブラックの凝集体分布とは、体積基準での凝集体分布を意味する。
ΔＤ５０／Ｄｓｔが０．７５を超えると、破壊性能が維持できない可能性があり、ΔＤ５０／Ｄｓｔを０．６５未満とすることは困難である。
タイヤの転がり抵抗をより小さくする観点から、ΔＤ５０／Ｄｓｔは０．６５〜０．７３であることが好ましく、０．６６〜０．７１であることがより好ましく、０．６７〜０．７０であることが更に好ましい。
タイヤの転がり抵抗をより小さくする観点から、ΔＤ５０／Ｄｓｔは０．６５〜０．７３であることが好ましく、０．６６〜０．７１であることがより好ましく、０．６７〜０．７０であることが更に好ましい。
本発明のカーボンブラックの特性について、より具体的な態様に基づき説明する。
表１に示すカーボンブラックのうち、ＣＢ１〜ＣＢ４のカーボンブラックは、本発明における（１）〜（６）の特性要件を全て満たし、ＣＢ１〜ＣＢ４を含むゴム組成物から得られるタイヤは、耐摩耗性を損ねず、転がり抵抗が小さいと考えられる。
これに対し、ＣＢ１００〜ＣＢ１０９のカーボンブラックは、本発明における（１）〜（６）の特性要件の１つ以上を満たさない。そのため、これらのカーボンブラックを含むゴム組成物から得られるタイヤは、耐摩耗性及び転がり抵抗について、本発明の基準を満たさないと考えられる。具体的には、次の理由によるものと考えられる。
ＣＢ１０１は、特性要件（２）を満たすものの、その他の特性要件を満たさない。特に(４)の特性要件を満たさないため、カーボンブラック同士の擦れ合いが多く、タイヤの転がり抵抗が悪化すると考えられる。従って、ＣＢ１０１を含むゴム組成物から得られるタイヤは、転がり抵抗の低減について本発明の基準を満たさず、改善の余地があると考えられる。
ＣＢ１０２は、特性要件（１）、（２）及び（６）を満たすものの、その他の特性要件を満たさない。特に、水素発生量が少ない為、表面活性に劣り、補強性が得られず、また、（５）の特性要件を満たさないため、ゴムとの相互作用力が小さく、耐摩耗性は低下すると考えられる。従って、ＣＢ１０２を含むゴム組成物から得られるタイヤは、耐摩耗性について本発明の基準を満たさず、改善の余地があると考えられる。
ＣＢ１０３は、特性要件（２）、（４）及び（５）を満たすものの、その他の特性要件を満たさない。特に、凝集体分布がブロードで、分散性に悪影響を及ぼし、（３）の特性要件を満たさないため、ゴムとの補強力を強くしにくく耐摩耗性は低下すると考えられる。従って、ＣＢ１０３を含むゴム組成物から得られるタイヤは、耐摩耗性について本発明の基準を満たさず、改善の余地があると考えられる。
ＣＢ１０４は、特性要件（５）を満たすものの、その他の特性要件を満たさない。特に、ＤＢＰが低く、補強性が得られないため、また、（３）の特性要件を満たさないため、ゴムとの補強力を強くしにくく耐摩耗性は低下すると考えられる。従って、ＣＢ１０４を含むゴム組成物から得られるタイヤは、耐摩耗性について本発明の基準を満たさず、改善の余地があると考えられる。
ＣＢ１０５は、特性要件（５）を満たすものの、その他の特性要件を満たさない。特に（４）の特性要件を満たさないため、ゴムとの相互作用力が小さく、耐摩耗性は低下すると考えられる。従って、ＣＢ１０５を含むゴム組成物から得られるタイヤは、耐摩耗性について本発明の基準を満たさず、改善の余地があると考えられる。
ＣＢ１０６は、特性要件（２）及び（４）を満たすものの、その他の特性要件を満たさない。（３）の特性要件を満たさないため、ゴムとの補強力を強くしにくく耐摩耗性は低下すると考えられる。従って、ＣＢ１０６を含むゴム組成物から得られるタイヤは、耐摩耗性 について本発明の基準を満たさず、改善の余地があると考えられる。
ＣＢ１０７は、特性要件（２）の範囲の上限を上回るため、凝集体の分布が大きくなり、より大きな凝集体成分が破壊核となり耐摩耗性を低下させると考えられる。従って、ＣＢ１０７を含むゴム組成物から得られるタイヤは、耐摩耗性について本発明の基準を満たさず、改善の余地があると考えられる。
ＣＢ１０８は、特性要件（５）の範囲の下限を下回り、また、特性要件（６）の範囲の上限を上回るため、ゴムとの相互作用力が小さく、耐摩耗性が低下したと考えられる。従って、ＣＢ１０８を含むゴム組成物から得られるタイヤは、耐摩耗性について本発明の基準を満たさず、改善の余地があると考えられる。
ＣＢ１０９は、特許文献１に記載のカーボンブラック５に相当する。
ＣＢ１０９は、特性要件（４）及び（５）を満たすものの、その他の特性要件を満たさない。特に（３）の特性要件を満たさないため、ゴムとの補強力を強くしにくく耐摩耗性は低下すると考えられる。従って、ＣＢ１０９を含むゴム組成物から得られるタイヤは、耐摩耗性 について本発明の基準を満たさず、改善の余地があると考えられる。
ＣＢ１０９は、特性要件（４）及び（５）を満たすものの、その他の特性要件を満たさない。特に（３）の特性要件を満たさないため、ゴムとの補強力を強くしにくく耐摩耗性は低下すると考えられる。従って、ＣＢ１０９を含むゴム組成物から得られるタイヤは、耐摩耗性 について本発明の基準を満たさず、改善の余地があると考えられる。
カーボンブラックのゴム組成物中の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、１０〜１００質量部であることが好ましい。
カーボンブラックの含有量が、ゴム成分１００質量部に対して、１０質量部以上であることで、タイヤの耐摩耗性をより向上することができ、１００質量部以下であることで、タイヤの転がり抵抗をより小さくすることができる。
耐摩耗性をより向上し、転がり抵抗をより小さくする観点から、カーボンブラックのゴム組成物中の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、２０〜８０質量部であることがより好ましく、３０〜７０質量部であることが更に好ましく、３５〜６５質量部であることがより更に好ましい。
カーボンブラックの含有量が、ゴム成分１００質量部に対して、１０質量部以上であることで、タイヤの耐摩耗性をより向上することができ、１００質量部以下であることで、タイヤの転がり抵抗をより小さくすることができる。
耐摩耗性をより向上し、転がり抵抗をより小さくする観点から、カーボンブラックのゴム組成物中の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、２０〜８０質量部であることがより好ましく、３０〜７０質量部であることが更に好ましく、３５〜６５質量部であることがより更に好ましい。
（カーボンブラックの製造方法）
本発明のカーボンブラックは、上記（１）〜（６）の特性を備えるカーボンブラックを製造し得る方法であれば、特に制限されないが、以下に説明する製法に従うことが好ましい。
カーボンブラック製造炉内部は、燃焼帯域と反応帯域と反応停止帯域とを連接した構造であり、その全体は耐火物で覆われている。
カーボンブラック製造炉は、燃焼帯域として、可燃性流体導入室と、炉頭部外周から酸素含有ガス導入管によって導入された酸素含有ガスを、整流板を用いて整流して可燃性流体導入室へ導入する酸素含有ガス導入用円筒と、酸素含有ガス導入用円筒の中心軸に設置され、可燃性流体導入室へ燃料用炭化水素を導入する燃料油噴霧装置導入管とを備える。燃焼帯域内では、燃料用炭化水素の燃焼により高温燃焼ガスを生成する。
本発明のカーボンブラックは、上記（１）〜（６）の特性を備えるカーボンブラックを製造し得る方法であれば、特に制限されないが、以下に説明する製法に従うことが好ましい。
カーボンブラック製造炉内部は、燃焼帯域と反応帯域と反応停止帯域とを連接した構造であり、その全体は耐火物で覆われている。
カーボンブラック製造炉は、燃焼帯域として、可燃性流体導入室と、炉頭部外周から酸素含有ガス導入管によって導入された酸素含有ガスを、整流板を用いて整流して可燃性流体導入室へ導入する酸素含有ガス導入用円筒と、酸素含有ガス導入用円筒の中心軸に設置され、可燃性流体導入室へ燃料用炭化水素を導入する燃料油噴霧装置導入管とを備える。燃焼帯域内では、燃料用炭化水素の燃焼により高温燃焼ガスを生成する。
カーボンブラック製造炉は、反応帯域として、円筒が次第に収れんする収れん室と、収れん室の下流側に例えば４つの原料油噴霧口を含む原料油導入室と、原料油導入室の下流側に反応室とを備える。原料油噴霧口は、燃焼帯域からの高温燃焼ガス流中に原料炭化水素を噴霧導入する。反応帯域内では、高温燃焼ガス流中に原料炭化水素を噴霧導入し、不完全燃焼又は熱分解反応により、原料炭化水素をカーボンブラックに転化する。
図１は、当該ゴム配合用カーボンブラックを製造するためのカーボンブラック製造炉の一例の部分縦断正面説明図であって、カーボンブラックの原料（原料炭化水素）を含んだ高温ガスが導入される反応室１０及び反応継続兼冷却室１１を示す。図１に示すように、カーボンブラック製造炉１は、反応停止帯域として、多段急冷媒体導入手段１２を有する反応継続兼冷却室１１を備える。多段急冷媒体導入手段１２は、反応帯域からの高温燃焼ガス流に対して、水などの急冷媒体を噴霧する。反応停止帯域内では、高温燃焼ガス流を急冷媒体により急冷して反応を終結する。
また、カーボンブラック製造炉１は、反応帯域あるいは反応停止帯域において、ガス体を導入する装置を更に備えてもよい。ここで、「ガス体」としては、空気、酸素と炭化水素の混合物、これらの燃焼反応による燃焼ガス等が使用可能である。
また、カーボンブラック製造炉１は、反応帯域あるいは反応停止帯域において、ガス体を導入する装置を更に備えてもよい。ここで、「ガス体」としては、空気、酸素と炭化水素の混合物、これらの燃焼反応による燃焼ガス等が使用可能である。
燃焼帯域とは、燃料と空気との反応により高温ガス流が生成される領域であり、この下流端は原料油が反応装置内に導入される点（複数位置で導入される場合は最も上流側）、例えば原料油が導入される点よりも上流側（図１では左側）を指す。
また、反応帯域とは、原料炭化水素が導入された点（複数位置の場合は最も上流側）から反応継続兼冷却室１１内の多段急冷水噴霧手段１２（これらの手段は反応継続兼冷却室１１内で抜き差し自在であり、生産する品種、特性により使用位置は選択される）の作動（水等の冷媒体を導入する）点までを指す。すなわち、例えば第３番目の原料油噴霧口で原料油を導入し、多段急冷媒体導入手段１２で水を導入した場合、この間の領域が反応帯域となる。反応停止帯域とは、急冷水圧入噴霧手段を作動させた点よりも下側（図１では右側）の帯域を指す。
図１において、反応継続兼冷却室１１という名称を用いたのは、原料導入時点から前記反応停止用急冷水圧入噴霧手段の作動時点までが反応帯域、それ以降が反応停止帯域であり、この急冷水導入位置が要求されるカーボンブラック性能により移動することがあるためである。
また、反応帯域とは、原料炭化水素が導入された点（複数位置の場合は最も上流側）から反応継続兼冷却室１１内の多段急冷水噴霧手段１２（これらの手段は反応継続兼冷却室１１内で抜き差し自在であり、生産する品種、特性により使用位置は選択される）の作動（水等の冷媒体を導入する）点までを指す。すなわち、例えば第３番目の原料油噴霧口で原料油を導入し、多段急冷媒体導入手段１２で水を導入した場合、この間の領域が反応帯域となる。反応停止帯域とは、急冷水圧入噴霧手段を作動させた点よりも下側（図１では右側）の帯域を指す。
図１において、反応継続兼冷却室１１という名称を用いたのは、原料導入時点から前記反応停止用急冷水圧入噴霧手段の作動時点までが反応帯域、それ以降が反応停止帯域であり、この急冷水導入位置が要求されるカーボンブラック性能により移動することがあるためである。
ここで、ＫＯＨ量を減らすことで、ＤＢＰ吸収量を大きくし易く、圧縮ＤＢＰ吸収量を大きくし易い。クエンチ量を増やすことで、ΔＤＢＰを大きくし易い。原料炭化水素を増やすことで、ＣＴＡＢ比表面積を大きく（粒子径としては大きく）し易い。反応時間を短くすることで、水素発生量を大きくし易い。空気量を増やすことでシャープ化し、ΔＤ５０／Ｄｓｔを小さくし易い。
〔シリカ〕
本発明のゴム組成物は、充填剤として、更にシリカを含んでいてもよい。
ゴム組成物がシリカを含む場合、シリカの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、１〜８０質量部であることが好ましい。
ゴム組成物がゴム成分１００質量部に対して、１〜８０質量部のシリカを含むことで、耐摩耗性をより向上し、転がり抵抗をより小さくすることができる。
かかる観点から、シリカの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、１〜６０質量部であることがより好ましく、１〜４０質量部であることが更に好ましく、１〜２０質量部であることがより更に好ましく、１〜１０質量部であることがより更に好ましく、２〜８質量部であることがより更に好ましい。
本発明のゴム組成物は、充填剤として、更にシリカを含んでいてもよい。
ゴム組成物がシリカを含む場合、シリカの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、１〜８０質量部であることが好ましい。
ゴム組成物がゴム成分１００質量部に対して、１〜８０質量部のシリカを含むことで、耐摩耗性をより向上し、転がり抵抗をより小さくすることができる。
かかる観点から、シリカの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、１〜６０質量部であることがより好ましく、１〜４０質量部であることが更に好ましく、１〜２０質量部であることがより更に好ましく、１〜１０質量部であることがより更に好ましく、２〜８質量部であることがより更に好ましい。
シリカとしては、特に制限はなく、湿式シリカ（含水ケイ酸）、乾式シリカ（無水ケイ酸）、コロウダルシリカ等が挙げられる。シリカは、１種のみ用いてもよいし、２種以上を用いてもよい。
シリカは、タイヤの耐摩耗性をより向上する観点から、ＣＴＡＢ比表面積が、１２０〜２００ｍ２／ｇであることが好ましく、１３０〜１８０ｍ２／ｇであることがより好ましく、１３５〜１６５ｍ２／ｇであることが更に好ましい。
シリカのＣＴＡＢ比表面積は、ＡＳＴＭ−Ｄ３７６５−８０の方法に準拠した方法で測定することができる。
シリカのＣＴＡＢ比表面積は、ＡＳＴＭ−Ｄ３７６５−８０の方法に準拠した方法で測定することができる。
同様の観点から、シリカは、ＢＥＴ比表面積が１００〜３００ｍ２／ｇであることが好ましく、１５０〜２５０ｍ２／ｇであることがより好ましい。ＢＥＴ比表面積を１００〜３００ｍ２／ｇとすることで、シリカ同士の凝集を抑えるとともに、ゴムの補強性に要する表面積を確保することで、加硫ゴム及びタイヤの耐摩耗性をより向上し易くなる。
シリカのＢＥＴ比表面積は、ＩＳＯ ５７９４／１に準拠した方法で測定することができる。
シリカのＢＥＴ比表面積は、ＩＳＯ ５７９４／１に準拠した方法で測定することができる。
［シランカップリング剤］
本発明のゴム組成物がシリカを含有する場合、ゴム組成物は、更に、シランカップリング剤を用いてもよい。ゴム組成物がシリカと共にシランカップリング剤を含むことで、シリカ−ゴム成分間の結合を強化して補強性をさらに高めた上で、シリカのゴム組成物中の分散性を向上させることができる
本発明のゴム組成物中のシランカップリング剤の含有量は、シリカの含有量に対して５〜１５質量％以下であることが好ましい。シランカップリング剤の含有量がシリカの含有量に対して１５質量％以下であることで、ゴム成分の補強性及び分散性を改良する効果が得られ、経済性も損ないにくい。また、シランカップリング剤の含有量が、シリカの含有量に対して５質量％以上であることで、ごゴム組成物中のシリカの分散性を高めることができる。
本発明のゴム組成物がシリカを含有する場合、ゴム組成物は、更に、シランカップリング剤を用いてもよい。ゴム組成物がシリカと共にシランカップリング剤を含むことで、シリカ−ゴム成分間の結合を強化して補強性をさらに高めた上で、シリカのゴム組成物中の分散性を向上させることができる
本発明のゴム組成物中のシランカップリング剤の含有量は、シリカの含有量に対して５〜１５質量％以下であることが好ましい。シランカップリング剤の含有量がシリカの含有量に対して１５質量％以下であることで、ゴム成分の補強性及び分散性を改良する効果が得られ、経済性も損ないにくい。また、シランカップリング剤の含有量が、シリカの含有量に対して５質量％以上であることで、ごゴム組成物中のシリカの分散性を高めることができる。
なお、シランカップリング剤としては、特に制限されず、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）トリスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）トリスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）ジスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）トリスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）テトラスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールジスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールトリスルフィド、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スルフィド等が好適に挙げられる。
本発明のゴム組成物は、カーボンブラック及びシリカ以外の充填剤を含んでいてもよく、かかる充填剤としては、例えば、アルミナ、チタニア等の金属酸化物が挙げられる。
（各種成分）
本発明のゴム組成物には、既述のゴム成分、カーボンブラック及びシリカ以外に、例えば、加硫剤、加硫促進剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、老化防止剤等のゴム業界で通常使用される各種成分を、本発明の目的を害しない範囲内で適宜選択して配合することができる。これら各種成分としては、市販品を好適に使用することができる。また、上記ゴム組成物は、ゴム成分と、カーボンブラックと、シリカと、適宜選択した各種成分とを配合して、バンバリーミキサー、インターナルミキサー、インテンシブミキサーなどの密閉型混練り装置、ロールなどの非密閉型混練り装置等を用いて混練り後、熱入れ、押出等することにより調製することができる。
本発明のゴム組成物には、既述のゴム成分、カーボンブラック及びシリカ以外に、例えば、加硫剤、加硫促進剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、老化防止剤等のゴム業界で通常使用される各種成分を、本発明の目的を害しない範囲内で適宜選択して配合することができる。これら各種成分としては、市販品を好適に使用することができる。また、上記ゴム組成物は、ゴム成分と、カーボンブラックと、シリカと、適宜選択した各種成分とを配合して、バンバリーミキサー、インターナルミキサー、インテンシブミキサーなどの密閉型混練り装置、ロールなどの非密閉型混練り装置等を用いて混練り後、熱入れ、押出等することにより調製することができる。
＜タイヤ用ゴム組成物＞
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、既述の本発明のゴム組成物を含む。
本発明のゴム組成物から得られる加硫ゴムは、耐摩耗性を損ねず、低発熱性に優れることから、タイヤ、防振ゴム、免震ゴム、コンベアベルト等のベルト、ゴムクローラ、各種ホースなどの種々のゴム製品に用いることができる。
本発明のゴム組成物から得られるタイヤは耐摩耗性を損ねず、転がり抵抗を小さくすることができるので、本発明のゴム組成物はタイヤ用ゴム組成物であることが好ましい。
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、既述の本発明のゴム組成物を含む。
本発明のゴム組成物から得られる加硫ゴムは、耐摩耗性を損ねず、低発熱性に優れることから、タイヤ、防振ゴム、免震ゴム、コンベアベルト等のベルト、ゴムクローラ、各種ホースなどの種々のゴム製品に用いることができる。
本発明のゴム組成物から得られるタイヤは耐摩耗性を損ねず、転がり抵抗を小さくすることができるので、本発明のゴム組成物はタイヤ用ゴム組成物であることが好ましい。
＜タイヤ＞
本発明のタイヤは、本発明のゴム組成物を用いてなる。
タイヤの構成は、本発明のゴム組成物を用いたものである限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。かかるタイヤは、耐摩耗性が損なわれず、転がり抵抗が小さい。
タイヤにおける本発明のゴム組成物の適用部位としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、タイヤケース、トレッド、ベーストレッド、サイドウォール、サイド補強ゴム及びビードフィラーなどが挙げられる。
タイヤを製造する方法としては、慣用の方法を用いることができる。例えば、タイヤ成形用ドラム上に本発明のゴム組成物及びコードからなるカーカス層、ベルト層、トレッド層等の通常タイヤ製造に用いられる部材を順次貼り重ね、ドラムを抜き去ってグリーンタイヤとする。次いで、このグリーンタイヤを常法に従って加熱し、加硫することにより、所望のタイヤ（例えば、空気入りタイヤ）を製造することができる。
本発明のタイヤは、本発明のゴム組成物を用いてなる。
タイヤの構成は、本発明のゴム組成物を用いたものである限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。かかるタイヤは、耐摩耗性が損なわれず、転がり抵抗が小さい。
タイヤにおける本発明のゴム組成物の適用部位としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、タイヤケース、トレッド、ベーストレッド、サイドウォール、サイド補強ゴム及びビードフィラーなどが挙げられる。
タイヤを製造する方法としては、慣用の方法を用いることができる。例えば、タイヤ成形用ドラム上に本発明のゴム組成物及びコードからなるカーカス層、ベルト層、トレッド層等の通常タイヤ製造に用いられる部材を順次貼り重ね、ドラムを抜き去ってグリーンタイヤとする。次いで、このグリーンタイヤを常法に従って加熱し、加硫することにより、所望のタイヤ（例えば、空気入りタイヤ）を製造することができる。
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
＜ゴム組成物の調製＞
表３及び４に示す成分を用い、常法に従ってゴム組成物を調製した。
表３及び４中の各成分の詳細は下記のとおりである。
ＮＲ：天然ゴム、ＲＳＳ＃１
ＢＲ：ブタジエンゴム、ＪＳＲ社製、商品名「ＢＲ０１」
カーボンブラック：表３又は４に示す特性を有するＮ２３４、ＣＢ１〜ＣＢ３
ここで、Ｎ２３４は、Ｎ２３４級カーボンブラックであり、ＣＢ１〜ＣＢ３は、後述する製法に基づいて製造したカーボンブラックである。
表３及び４に示す成分を用い、常法に従ってゴム組成物を調製した。
表３及び４中の各成分の詳細は下記のとおりである。
ＮＲ：天然ゴム、ＲＳＳ＃１
ＢＲ：ブタジエンゴム、ＪＳＲ社製、商品名「ＢＲ０１」
カーボンブラック：表３又は４に示す特性を有するＮ２３４、ＣＢ１〜ＣＢ３
ここで、Ｎ２３４は、Ｎ２３４級カーボンブラックであり、ＣＢ１〜ＣＢ３は、後述する製法に基づいて製造したカーボンブラックである。
シリカ：日本シリカ工業社製、商品名「ニップシールＡＱ」（ＣＴＡＢ比表面積＝１５０ｍ２／ｇ、ＢＥＴ表面積＝２２０ｍ２／ｇ）
ゴム組成物は、表３及び４に示す配合剤の他、ステアリン酸２質量部；酸化亜鉛３．５質量部；大内新興化学工業社製、商品名「ノクラック ６Ｃ」を含む老化防止剤合計１．８質量部；硫黄１．０５質量部；その他薬品（ワックス、樹脂、加硫遅延剤を含む）合計２．１質量部；及び加硫促進剤パッケージ１．４質量部を含む。
〔ＣＢ１〜３の製造方法〕
図１に示すカーボンブラック製造炉を用いて、カーボンブラックＣＢ１〜３を製造した。製造条件を表２に示す。カーボンブラックＣＢ１〜３は表１に示すＣＢ１〜３と同じである。
なお、本実施例及び本比較例では用いなかったが、表１に示すカーボンブラックＣＢ４及びＣＢ１００〜１０８の製造条件も表２に示す。
図１に示すカーボンブラック製造炉を用いて、カーボンブラックＣＢ１〜３を製造した。製造条件を表２に示す。カーボンブラックＣＢ１〜３は表１に示すＣＢ１〜３と同じである。
なお、本実施例及び本比較例では用いなかったが、表１に示すカーボンブラックＣＢ４及びＣＢ１００〜１０８の製造条件も表２に示す。
比較例及び実施例で用いたＮ２３４及びＣＢ１〜３の特性、並びに、表１に示すＣＢ４及びＣＢ１００〜１０８の特性は、以下の方法にて求めた。
（１）ＤＢＰ吸収量と（２）圧縮ＤＢＰ吸収量
ＤＢＰ吸収量と圧縮ＤＢＰ吸収量（２４Ｍ４ＤＢＰ）ＡＳＴＭ Ｄ２４１４−８８（ＪＩＳ Ｋ６２１７−４：２００１）に記載の方法により測定した。
ＤＢＰ吸収量と圧縮ＤＢＰ吸収量（２４Ｍ４ＤＢＰ）ＡＳＴＭ Ｄ２４１４−８８（ＪＩＳ Ｋ６２１７−４：２００１）に記載の方法により測定した。
（３）ΔＤＢＰ
ΔＤＢＰは、測定により得られたＤＢＰ吸収量と圧縮ＤＢＰ吸収量との差分として算出した。
ΔＤＢＰは、測定により得られたＤＢＰ吸収量と圧縮ＤＢＰ吸収量との差分として算出した。
（４）ＣＴＡＢ比表面積
ＣＴＡＢ比表面積（ｍ２／ｇ）は、ＪＩＳ Ｋ ６２１７−３：２００１（比表面積の求め方−ＣＴＡＢ吸着法）に準拠した方法で測定した。
ＣＴＡＢ比表面積（ｍ２／ｇ）は、ＪＩＳ Ｋ ６２１７−３：２００１（比表面積の求め方−ＣＴＡＢ吸着法）に準拠した方法で測定した。
（５）水素発生量
カーボンブラックを１０５℃の恒温乾燥機中で１時間乾燥し、デシケータ中で室温（２３℃）まで冷却した。得られたカーボンブラック約１０ｍｇを精秤し、スズ製のチューブ状サンプル容器に圧着して密栓した。ガスクロマトグラフ装置を使用して、アルゴン気流下、２０００℃で１５分間サンプル容器を加熱したときの水素ガス発生量を測定した。
カーボンブラックを１０５℃の恒温乾燥機中で１時間乾燥し、デシケータ中で室温（２３℃）まで冷却した。得られたカーボンブラック約１０ｍｇを精秤し、スズ製のチューブ状サンプル容器に圧着して密栓した。ガスクロマトグラフ装置を使用して、アルゴン気流下、２０００℃で１５分間サンプル容器を加熱したときの水素ガス発生量を測定した。
（６）遠心沈降法による凝集体分布（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）
測定装置としては、Disk Centrifuge Photosedimentometer（DCP）「BI-DCP Particle sizer」（Brookhaven社製）を用いた。また、以下のとおり、ＩＳＯ／ＣＤ １５８２５−３に準拠して測定した。
若干の界面活性剤を加えた２５容量％エタノール水溶液中に、０．０５〜０．１質量％のカーボンブラックを加え、超音波処理（１／２インチ発振チップ、出力５０Ｗ）を施して完全に分散させて分散液とした。沈殿液（スピン液）として蒸留水１７．５ｍｌを注加した回転ディスクの回転数を８，０００ｒｐｍとし、上記分散液０．０２〜０．０３ｍｌを注加した。上記分散液の注加と同時に記録計を作動させ、回転ディスクの外周近傍の一定点を沈降により通過するカーボンブラック凝集体量を光学的に測定し、その吸光度（頻度）を時間に対する連続曲線として記録した。沈降時間を下記のストークスの一般式（ｉ）によってストークス相当径ｄに換算し、凝集体のストークス相当径とその頻度との対応曲線を得た。
ｄ＝Ｋ／√ｔ （ｉ）
測定装置としては、Disk Centrifuge Photosedimentometer（DCP）「BI-DCP Particle sizer」（Brookhaven社製）を用いた。また、以下のとおり、ＩＳＯ／ＣＤ １５８２５−３に準拠して測定した。
若干の界面活性剤を加えた２５容量％エタノール水溶液中に、０．０５〜０．１質量％のカーボンブラックを加え、超音波処理（１／２インチ発振チップ、出力５０Ｗ）を施して完全に分散させて分散液とした。沈殿液（スピン液）として蒸留水１７．５ｍｌを注加した回転ディスクの回転数を８，０００ｒｐｍとし、上記分散液０．０２〜０．０３ｍｌを注加した。上記分散液の注加と同時に記録計を作動させ、回転ディスクの外周近傍の一定点を沈降により通過するカーボンブラック凝集体量を光学的に測定し、その吸光度（頻度）を時間に対する連続曲線として記録した。沈降時間を下記のストークスの一般式（ｉ）によってストークス相当径ｄに換算し、凝集体のストークス相当径とその頻度との対応曲線を得た。
ｄ＝Ｋ／√ｔ （ｉ）
上記式（ｉ）において、ｄは沈殿開始ｔ分後における回転ディスクの光学測定点を通過するカーボンブラック凝集体のストークス相当径（ｎｍ）である。定数Ｋは、測定時におけるスピン液の温度、粘度、カーボンブラックとの密度差（カーボンブラックの真密度を１．８６ｇ／ｃｍ３とする）、及び回転ディスクの回転数により決定される値である。本実施例及び比較例では、スピン液として蒸留水１７．５ｍｌを用い、測定温度２３．５℃、ディスク回転数８，０００ｒｐｍとしたため、定数Ｋは２６１．７５となった。
この測定結果から、モード径Ｄｓｔ（ｎｍ）及び半値幅ΔＤ５０（ｎｍ）を得て、比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）を算出した。なお、モード径Ｄｓｔ及び半値幅ΔＤ５０の定義は以下のとおりである。
モード径Ｄｓｔ：上記の凝集体のストークス相当径とその頻度との対応曲線において、最多頻度を与えるストークス相当径のことをいう。
半値幅ΔＤ５０：上記の凝集体のストークス相当径とその頻度との対応曲線において、その頻度が最大点の半分の高さのときの分布の幅のことをいう。
この測定結果から、モード径Ｄｓｔ（ｎｍ）及び半値幅ΔＤ５０（ｎｍ）を得て、比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）を算出した。なお、モード径Ｄｓｔ及び半値幅ΔＤ５０の定義は以下のとおりである。
モード径Ｄｓｔ：上記の凝集体のストークス相当径とその頻度との対応曲線において、最多頻度を与えるストークス相当径のことをいう。
半値幅ΔＤ５０：上記の凝集体のストークス相当径とその頻度との対応曲線において、その頻度が最大点の半分の高さのときの分布の幅のことをいう。
＜タイヤの製造と評価＞
調製したゴム組成物を加硫して試験片とし、加硫ゴムの耐摩耗性及び転がり抵抗（発熱性）を評価した。結果を表３及び４に示す。
調製したゴム組成物を加硫して試験片とし、加硫ゴムの耐摩耗性及び転がり抵抗（発熱性）を評価した。結果を表３及び４に示す。
１．耐摩耗性
試験片を用い、ＪＩＳ Ｋ ６２６４−２：２００５に準拠し、ランボーン摩耗試験機を使用して、研磨輪にサンドペーパーを貼り付け、スリップ率６〜３０％で、室温で摩耗量を測定した。
ゴム成分がＮＲ単独系の比較例１及び実施例１〜３においては、比較例１の摩耗量の逆数を１００として下記式にて指数表示した。結果を表３に示す。
ゴム成分がＮＲとＢＲとの混合系の比較例２〜３及び実施例４〜８においては、比較例２の摩耗量の逆数を１００として下記式にて指数表示した。結果を表４に示す。
指数値が大きい程、摩耗量が少なく、耐摩耗性が良好であることを示す。
許容範囲は１００以上である。
耐摩耗性指数＝
｛（比較例１のゴム組成物の摩耗量）／（供試ゴム組成物の摩耗量）｝×１００
試験片を用い、ＪＩＳ Ｋ ６２６４−２：２００５に準拠し、ランボーン摩耗試験機を使用して、研磨輪にサンドペーパーを貼り付け、スリップ率６〜３０％で、室温で摩耗量を測定した。
ゴム成分がＮＲ単独系の比較例１及び実施例１〜３においては、比較例１の摩耗量の逆数を１００として下記式にて指数表示した。結果を表３に示す。
ゴム成分がＮＲとＢＲとの混合系の比較例２〜３及び実施例４〜８においては、比較例２の摩耗量の逆数を１００として下記式にて指数表示した。結果を表４に示す。
指数値が大きい程、摩耗量が少なく、耐摩耗性が良好であることを示す。
許容範囲は１００以上である。
耐摩耗性指数＝
｛（比較例１のゴム組成物の摩耗量）／（供試ゴム組成物の摩耗量）｝×１００
２．転がり抵抗
加硫ゴムの発熱性から、加硫ゴムから得られるタイヤの転がり抵抗を算出した。
試験片について、粘弾性測定装置を使用し、温度６０℃、歪２％、周波数５２Ｈｚでｔａｎδを測定した。
ゴム成分がＮＲ単独系の比較例１及び実施例１〜３においては、比較例１のｔａｎδを１００として下記式にて指数表示した。結果を表３に示す。
ゴム成分がＮＲとＢＲとの混合系の比較例２〜３及び実施例４〜８においては、比較例２のｔａｎδを１００として下記式にて指数表示した。結果を表４に示す。
指数値が大きいほど、加硫ゴムは発熱性が低く、加硫ゴムから得られるタイヤは転がり抵抗が小さいことを示す。許容範囲は１０５以上である。
転がり抵抗指数＝｛（比較例２の加硫ゴム組成物のｔａｎδ）／（供試加硫ゴム組成物のｔａｎδ）｝×１００
加硫ゴムの発熱性から、加硫ゴムから得られるタイヤの転がり抵抗を算出した。
試験片について、粘弾性測定装置を使用し、温度６０℃、歪２％、周波数５２Ｈｚでｔａｎδを測定した。
ゴム成分がＮＲ単独系の比較例１及び実施例１〜３においては、比較例１のｔａｎδを１００として下記式にて指数表示した。結果を表３に示す。
ゴム成分がＮＲとＢＲとの混合系の比較例２〜３及び実施例４〜８においては、比較例２のｔａｎδを１００として下記式にて指数表示した。結果を表４に示す。
指数値が大きいほど、加硫ゴムは発熱性が低く、加硫ゴムから得られるタイヤは転がり抵抗が小さいことを示す。許容範囲は１０５以上である。
転がり抵抗指数＝｛（比較例２の加硫ゴム組成物のｔａｎδ）／（供試加硫ゴム組成物のｔａｎδ）｝×１００
３．耐摩耗性と転がり抵抗とのバランス
耐摩耗性指数と転がり抵抗指数との平均値を算出した。結果を表３及び４に示す。
許容範囲は１０３以上である。
耐摩耗性指数と転がり抵抗指数との平均値を算出した。結果を表３及び４に示す。
許容範囲は１０３以上である。
表３及び４から明らかなように、実施例の加硫ゴムは耐摩耗性評価の指数が１００以上であり、かつ、転がり抵抗評価の指数が１０５以上であった。すなわち、実施例のゴム組成物を用いて得られるタイヤは、耐摩耗性を損ねずに、転がり抵抗を低減し得ることを意味する。
比較例の加硫ゴムは、実施例の加硫ゴムに比べ、転がり抵抗評価の指数が小さかった。これは、比較例のゴム組成物を用いて得られるタイヤは、耐摩耗性を向上することができても、転がり抵抗の低減を同時に達成することができないことを意味する。
比較例の加硫ゴムは、実施例の加硫ゴムに比べ、転がり抵抗評価の指数が小さかった。これは、比較例のゴム組成物を用いて得られるタイヤは、耐摩耗性を向上することができても、転がり抵抗の低減を同時に達成することができないことを意味する。
本発明のゴム組成物を用いることで、耐摩耗性を損なわずに、転がり抵抗の小さいタイヤが得られるため、本発明のゴム組成物は、乗用車用、軽乗用車用、軽トラック用及び重荷重用｛トラック・バス用、オフザロードタイヤ用（鉱山用車両用、建設車両用、小型トラック用等）｝等の各種タイヤのタイヤケース、トレッド部材等の製造に好適に用いられる。
１ カーボンブラック製造炉
１０ 反応室
１１ 反応継続兼冷却室
１２ 多段急冷媒体導入手段
１０ 反応室
１１ 反応継続兼冷却室
１２ 多段急冷媒体導入手段
Claims (7)
- ゴム成分と、
ジブチルフタレート吸収量が１５０〜１７０ｍＬ／１００ｇであり、圧縮ジブチルフタレート吸収量が１１０〜１２０ｍＬ／１００ｇであり、前記ジブチルフタレート吸収量と前記圧縮ジブチルフタレート吸収量との差が３５〜６０ｍＬ／１００ｇであり、セチルトリメチルアンモニウムブロミド比表面積が９０〜１３０ｍ２／ｇであり、水素発生量が３０００〜４０００ｐｐｍであり、遠心沈降法で得られる凝集体分布で最多頻度を与えるストークス相当径Ｄｓｔ及び当該Ｄｓｔを含むピークの半値幅ΔＤ５０との比（ΔＤ５０／Ｄｓｔ）が０．６５〜０．７５であるカーボンブラックと
を含有するゴム組成物。 - 前記ゴム成分が、ジエン系ゴムを含む請求項１に記載のゴム組成物。
- 前記ジエン系ゴムが、天然ゴム、合成イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン−イソプレン共重合体ゴム、及びイソブチレンイソプレンゴムからなる群される少なくとも１つを含む請求項２に記載のゴム組成物。
- 前記カーボンブラックの含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して、１０〜１００質量部である請求項１〜３のいずれか１項に記載のゴム組成物。
- 更に、前記ゴム成分１００質量部に対して、１〜８０質量部のシリカを含む請求項１〜４のいずれか１項に記載のゴム組成物。
- 請求項１〜５のいずれか１項に記載のゴム組成物を用いたタイヤ用ゴム組成物。
- 請求項１〜５のいずれか１項に記載のゴム組成物を用いたタイヤ。
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| JP2019229542A JP7530171B2 (ja) | 2019-12-19 | 2019-12-19 | ゴム組成物、タイヤ用ゴム組成物、及びタイヤ |
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|---|---|---|---|---|
| WO2022259947A1 (ja) | 2021-06-08 | 2022-12-15 | 株式会社スリーボンド | 爪または人工爪用光硬化性樹脂組成物 |
| WO2023100458A1 (ja) * | 2021-12-03 | 2023-06-08 | 株式会社ブリヂストン | タイヤ用ゴム組成物、トレッド及びタイヤ |
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| WO2010038768A1 (ja) * | 2008-10-01 | 2010-04-08 | 株式会社ブリヂストン | ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤ |
| JP2010144011A (ja) * | 2008-12-17 | 2010-07-01 | Asahi Carbon Kk | タイヤトレッドゴム配合用カーボンブラック、それを用いたタイヤ用ゴム組成物および自動車用タイヤ |
| JP2012087173A (ja) * | 2010-10-15 | 2012-05-10 | Bridgestone Corp | ゴム組成物及びそれを用いたタイヤ |
-
2019
- 2019-12-19 JP JP2019229542A patent/JP7530171B2/ja active Active
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