JP5500229B2 - ランフラットタイヤのサイドゴム補強層用ゴム組成物 - Google Patents
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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てタイヤにしたときの転がり抵抗を小さくしながら、通常走行時の乗心地性及び操縦安定性を従来レベル以上に向上するようにしたランフラットタイヤのサイドゴム補強層用ゴム組成物に関する。
従来、ランフラット走行性能を有する空気入りタイヤとして、サイドウォール部に断面三日月状の硬質ゴムからなるサイドゴム補強層を設け、このサイドゴム補強層の剛性に基づいてパンクして空気圧が低くなっても一定の走行距離を確保するようにすることが行われている（例えば、特許文献１参照）。このサイドゴム補強層は、ランフラット走行時の発熱を抑制し剛性を高いレベルで確保するため、低発熱性かつ高剛性であることが求められている。
また、地球環境問題への関心の高まりに伴い、通常走行時の燃費性能を向上することも強く求められている。燃費性能を向上するためには走行時の発熱を抑制し、タイヤの転がり抵抗を低減することが必要である。このため空気入りタイヤを構成するゴム組成物の発熱性を抑え、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、特許文献２は変性ブタジエンを含むゴム成分にシリカ及びシランカップリング剤を配合することを提案している。しかし近年の転がり抵抗を更に低減する要望や、低転がり抵抗と通常走行時の乗心地性及び操縦安定性とを高次にバランスさせる要望が強く、シリカ配合系だけでなくカーボンブラックからも上述した性能を向上させることが望まれている。
カーボンブラックによりゴム組成物の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配合量を少なくしたり、カーボンブラックの比表面積を大きくしたり、アグリゲート（凝集体）のサイズを小さくしたりすることが挙げられる。しかし、このような方法では、引張り破断強度、ゴム硬度などの機械的特性が低下し、タイヤにしたときの乗心地性や操縦安定性が低下するという問題がある。
このため特許文献３は、主に比表面積（ＢＥＴ比表面積、ＣＴＡＢ比表面積、沃素吸着指数ＩＡ）、ＤＢＰ構造値、ストークス直径Ｄｓｔ等を調整したカーボンブラックを配合することにより、ゴム組成物を低発熱化することを提案している。しかし、このゴム組成物では、ゴム組成物の低発熱性と通常走行時の乗心地性及び操縦安定性とを両立する効果が必ずしも十分ではなく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、通常走行時の乗心地性及び操縦安定性を従来レベル以上に向上するようにしたランフラットタイヤのサイドゴム補強層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ランフラットタイヤのサイドゴム補強層用ゴム組成物は、ブタジエンゴムを１０〜８０重量％、天然ゴムを１０〜４０重量％含むジエン系ゴム１００重量部に対し、補強性充填剤を２０〜１００重量部配合したタイヤ用ゴム組成物であって、前記補強性充填剤がカーボンブラックを５０重量％以上含有し、前記カーボンブラックの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が１４５ｎｍ以上、窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡが４５〜７０ｍ2／ｇ、沃素吸着量ＩＡ（単位ｍｇ／ｇ）に対する前記窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡの比Ｎ2ＳＡ／ＩＡが１．００〜１．４０であることを特徴とする。
本発明のランフラットタイヤのサイドゴム補強層用ゴム組成物は、ブタジエンゴムを１０〜８０重量％、天然ゴムを１０〜４０重量％含むジエン系ゴム１００重量部に対し、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が１４５ｎｍ以上、窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡが４５〜７０ｍ2／ｇ、沃素吸着量ＩＡ（単位ｍｇ／ｇ）に対する窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡの比Ｎ2ＳＡ／ＩＡが１．００〜１．４０であるカーボンブラックを５０重量％以上含有する補強性充填剤を２０〜１００重量部配合するようにしたので、ゴム組成物のｔａｎδ（６０℃）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、通常走行時の乗心地性及び操縦安定性を従来レベル以上に向上することができる。
前記カーボンブラックのＤＢＰ吸収量は、１００〜１６０ｍｌ／１００ｇであることが好ましい。
前記カーボンブラックのストークス径のモード径Ｄｓｔの上限としては、Ｎ2ＳＡが５５ｍ2／ｇ以下のときＤｓｔが１８０ｎｍ以下であり、Ｎ2ＳＡが５５ｍ2／ｇを超えるときＤｓｔが下記の式（１）の関係を満たすことが好ましい。
Ｄｓｔ＜１９７９×（Ｎ2ＳＡ）-0.61 （１）
（式中、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）である。）
Ｄｓｔ＜１９７９×（Ｎ2ＳＡ）-0.61 （１）
（式中、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）である。）
前記ブタジエンゴムとして、シンジオタクチック１，２−ポリブタジエン成分を含むブタジエンゴムを、前記ジエン系ゴム中１０〜４０重量％含有することが好ましく、ゴム組成物の補強性をより高くすることができる。
本発明のランフラットタイヤのサイドゴム補強層用ゴム組成物で空気入りタイヤの左右のサイドウォール部に断面三日月形のゴム補強層を配置したランフラットタイヤは、通常の走行時に転がり抵抗を小さくし燃費性能を改良しながら、通常走行時の乗心地性及び操縦安定性を従来レベル以上に向上することができる。またランフラット走行時には、ランフラット走行性能に優れると共に、サイドウォール部の断面三日月形のサイドゴム補強層の発熱が抑制されるため耐久性能にも優れる。
本発明のランフラットタイヤのサイドゴム補強層用ゴム組成物を適用するタイヤとしては、左右のサイドウォール部に断面三日月形のゴム補強層を配置したサイド補強方式のランフラットタイヤが挙げられる。図１は、サイド補強方式のランフラットタイヤの一例を示すタイヤ子午線方向の半断面図である。
図１において、ランフラットタイヤは、トレッド部１、サイドウォール部２及びビード部３を有し、その内側に２プライのカーカス６が左右一対のビードコア４，４間に、ビードコア４及びビードフィラー５を包み込むように内側から外側に折り返されるように装架され、トレッド部１のカーカス６の外周側に、複数プライ（図では２プライ）からなるベルト層７がタイヤ１周にわたって配置されたラジアル構造になっている。タイヤの最内周側には、インナーライナー層９が配置されている。また、左右のサイドウォール部２，２には、それぞれカーカス６の内側に断面三日月状のゴム補強層８，８が内挿されている。なお、このサイドゴム補強層を内挿する位置は図示の例に限定されるものではなく、２枚のカーカス６の間に内挿するものであってもよい。
本発明のランフラットタイヤのサイドゴム補強層用ゴム組成物は、断面三日月状のゴム補強層８に使用される。
本発明のランフラットタイヤのサイドゴム補強層用ゴム組成物において、ジエン系ゴムは、天然ゴム及びブタジエンゴムを必ず含む。天然ゴムを含有することにより、その分子量の高さから引張り破断強度、引張り破断伸びが大きくなる。またブタジエンゴムを含有することにより、その脆化温度の低さから硬さの温度依存性が低下し耐久性能に優れるようになる。
天然ゴムの含有量は、ジエン系ゴム１００重量％中１０〜４０重量％、好ましくは２０〜４０重量％である。天然ゴムの含有量が１０重量％未満であると、引張り破断強度が低くなりランフラットタイヤの断面三日月状のゴム補強層に不適となる。天然ゴムの含有量が４０重量％を超えると、引張り破断強度、引張り破断伸びは十分で強度の高い断面三日月状のゴム補強層になるが、繰返し疲労性が不十分になり耐久性に劣る。
またブタジエンゴムの含有量は、ジエン系ゴム１００重量％中１０〜８０重量％、好ましくは２０〜８０重量％である。ブタジエンゴムの含有量が１０重量％未満であると、繰返し疲労性が悪化する。ブタジエンゴムの含有量が８０重量％を超えると、ゴム組成物のゴム強度が過度に低下する。
なお、ブタジエンゴムとしては、その一部がシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン成分を含むブタジエンゴムであることが好ましい。シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン成分は、結晶性が高い樹脂であり、ブタジエンゴム中に微分散している。このシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン成分を含むブタジエンゴムを配合することで、ゴム組成物の硬度と引張り応力を大きくし、ゴムの変形量を最適なものに改良することができる。
シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン成分を含むブタジエンゴムの含有量は、好ましくはジエン系ゴム１００重量％中１０〜４０重量％にするとよい。シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン成分を含むブタジエンゴムの含有量が１０重量％未満であると、ゴム組成物の補強性が十分に得られない。またこのブタジエンゴムの含有量が４０重量％を超えると、転がり抵抗が悪化する。
本発明で好適に使用するシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン成分を含むブタジエンゴム中のシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン成分の含有量は好ましくは１〜５０重量％、より好ましくは３〜２５重量％である。シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン成分の含有量が１重量％未満であると、十分な補強性能向上が得られないことがある。またシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン成分の含有量が５０重量％を超えると、ゴム組成物が硬くなり過ぎて引張り破断伸びが低下し好ましくない。
このようなシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを含むブタジエンゴムとしては、市販のものを使用することができ、例えば、宇部興産社製ＵＢＥＰＯＬ ＶＣＲ４１２、ＶＣＲ６１７、ＶＣＲ４５０、ＶＣＲ８００等を例示することができる。
本発明において、ジエン系ゴムをブタジエンゴムおよび天然ゴムで構成することができる。またジエン系ゴムとしてブタジエンゴムおよび天然ゴム以外の他のジエン系ゴムを含むことができる。他のジエン系ゴムとしては、例えばイソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等が挙げられる。なかでもイソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴムが好ましい。これらジエン系ゴムは、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。
本発明のランフラットタイヤのサイドゴム補強層用ゴム組成物では、補強性充填剤をジエン系ゴム１００重量部に対し２０〜１００重量部、好ましくは３０〜９０重量部配合する。補強性充填剤の配合量が２０重量部未満であると、ゴム組成物の補強性が十分に得られない。また補強性充填剤の配合量が１００重量部を超えるとタイヤにしたときの転がり抵抗が大きくなる。
補強性充填剤としては、例えばカーボンブラック、シリカ、クレー、マイカ、タルク、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、活性亜鉛華等を例示することができる。なかでもカーボンブラック、シリカ、クレーが好ましい。
本発明では、補強性充填剤として、下記の特定のカーボンブラックを必ず含む。すなわち、本発明のランフラットタイヤのサイドゴム補強層用ゴム組成物では、特定の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、ＤＢＰ吸収量、窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡ及び沃素吸着量ＩＡに対する窒素吸着比表面積の比Ｎ2ＳＡ／ＩＡを限定した新規のカーボンブラックを必ず配合する。これにより、粒子径が大きいカーボンブラックを用いてゴム組成物のｔａｎδ（６０℃）を小さくしながら、タイヤにしたときの操縦安定性、乗心地性を維持・向上することができる。カーボンブラックの配合量は、上述した補強性充填剤１００重量％中５０重量％以上、好ましくは補強性充填剤１００重量％中５０〜１００重量％にする。カーボンブラックの配合量が５０重量％未満であると、所望の効果が得られない。
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４５〜７０ｍ2／ｇ、好ましくは４８〜６２ｍ2／ｇである。Ｎ2ＳＡが４５ｍ2／ｇ未満であると、タイヤにしたときの操縦安定性が低下する。Ｎ2ＳＡが７０ｍ2／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沃素吸着量ＩＡ（単位ｍｇ／ｇ）に対する窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡの比Ｎ2ＳＡ／ＩＡは１．００〜１．４０、好ましくは１．０１〜１．２７にする。このコロイダル特性の比Ｎ2ＳＡ／ＩＡが１．００未満であると、ゴム組成物のｔａｎδ（６０℃）を小さくすることができない。また比Ｎ2ＳＡ／ＩＡが１．４０を超えると、表面活性が高過ぎて混合性が悪化する。沃素吸着量ＩＡは、ＪＩＳ Ｋ６２１７−１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、好ましくは１００〜１６０ｍｌ／１００ｇ、より好ましくは１１０〜１５０ｍｌ／１００ｇにするとよい。ＤＢＰ吸収量が１００ｍｌ／１００ｇ未満であるとゴム組成物の補強性能が低下してしまい、操縦安定性、乗心地性が低下する。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、操縦安定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、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（以下「ストークス径Ｄｓｔ」ということがある。）が、１４５ｎｍ以上、好ましくは１５０ｎｍ以上である。ストークス径Ｄｓｔを１４５ｎｍ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、操縦安定性、乗心地性を維持・向上することができる。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。
またストークス径Ｄｓｔ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窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡとの関係で決めることができる。すなわちカーボンブラックのＮ2ＳＡが４５ｍ2／ｇ以上５５ｍ2／ｇ以下のとき、ストークス径Ｄｓｔは、好ましくは１８０ｎｍ以下であるとよい。またカーボンブラックのＮ2ＳＡが５５ｍ2／ｇを超え７０ｍ2／ｇ以下のとき、ストークス径Ｄｓｔは、好ましくは下記の式（１）の関係を満たすとよい。
Ｄｓｔ＜１９７９×（Ｎ2ＳＡ）-0.61 （１）
（式（１）中、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）である。）
Ｄｓｔ＜１９７９×（Ｎ2ＳＡ）-0.61 （１）
（式（１）中、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）である。）
カーボンブラックのストークス径Ｄｓｔの上限を上述した範囲にすることにより、カーボンブラックの生産性、コストの両立ができる。
すなわち本発明では、Ｎ2ＳＡが４５〜７０ｍ2／ｇの範囲において、比Ｎ2ＳＡ／ＩＡを１．００〜１．４０、ストークス径Ｄｓｔを１４５ｎｍ以上にした特定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、凝集体のストークス径が大きく、ゴム組成物のｔａｎδ（６０℃）を小さくすると共に、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。
本発明において、上述した特定のコロイダル特性を有するカーボンブラック以外の補強性充填剤を配合することができ、ゴム組成物のｔａｎδとゴム硬度や強度などの機械的特性とのバランスを調整することができる。特に、上述した特定のコロイダル特性を有するカーボンブラック以外の補強性充填剤としてシリカを配合することが好ましい。上述した特定のコロイダル特性を有するカーボンブラックと共に、シリカを配合することにより、ゴム組成物の発熱性を一層小さくしタイヤにしたときの転がり抵抗をさらに低減することができる。シリカの配合量は、ゴム成分１００重量部に対し０〜５０重量部、より好ましくは１０〜５０重量部にすると良い。シリカの配合量をこのような範囲にすることにより、ゴム組成物の低発熱性とタイヤにしたときの操縦安定性及び乗心地性とを両立する。シリカの配合量が５０重量部を超えるとタイヤにしたときの操縦安定性及び乗心地性が低下する。
シリカとしてはＣＴＡＢ比表面積が好ましくは７０〜２５０ｍ2／ｇにするとよい。シリカのＣＴＡＢが７０ｍ2／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操縦安定性が不足する。またシリカのＣＴＡＢが２５０ｍ2／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、シリカを使用するときは、シリカと共にシランカップリング剤を配合してもよく、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を配合する場合は、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。
本発明のランフラットタイヤのサイドゴム補強層争用ゴム組成物には、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。
本発明のランフラットタイヤのサイドゴム補強層用ゴム組成物は、ランフラットタイヤにおける断面三日月形のサイドゴム補強層に使用される。サイドゴム補強層に本発明のゴム組成物を使用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、ゴム組成物のゴム硬度、弾性率の改良により、タイヤにしたときの操縦安定性及び乗心地性を従来レベル以上に向上することができる。またランフラット走行時には、ランフラット走行性能に優れると共に、サイドウォール部の断面三日月形のサイドゴム補強層の発熱が抑制されるため耐久性能にも優れる。
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。
９種類のカーボンブラック（ＣＢ１〜ＣＢ９）を使用して２７種類のゴム組成物（実施例１〜１５、比較例１〜１２）を調製した。このうち４種類のカーボンブラック（ＣＢ１〜ＣＢ４）は市販グレード、５種類のカーボンブラック（ＣＢ５〜ＣＢ９）は試作品であり、それぞれのコロイダル特性を表１に示した。
表１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沃素吸着量
・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
・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：上述したＤｓｔ及びＮ2ＳＡを下記式（２）の関係に当てはめたときの係数α
Ｄｓｔ＝α×（Ｎ2ＳＡ）-0.61 （２）
（式中、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）である。）
・Ｎ2ＳＡ／ＩＡ：窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡと沃素吸着量ＩＡの比
・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沃素吸着量
・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
・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：上述したＤｓｔ及びＮ2ＳＡを下記式（２）の関係に当てはめたときの係数α
Ｄｓｔ＝α×（Ｎ2ＳＡ）-0.61 （２）
（式中、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）である。）
・Ｎ2ＳＡ／ＩＡ：窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡと沃素吸着量ＩＡの比
表１において、カーボンブラックＣＢ１〜ＣＢ４は、それぞれ以下の市販グレードを表わす。またカーボンブラックＣＢ５〜ＣＢ９は以下の製造方法により調製した。
・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ＮＨ
・ＣＢ３：東海カーボン社製シースト１１６ＨＭ
・ＣＢ４：東海カーボン社製シーストＦ
・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ＮＨ
・ＣＢ３：東海カーボン社製シースト１１６ＨＭ
・ＣＢ４：東海カーボン社製シーストＦ
カーボンブラックＣＢ５〜ＣＢ９の製造
円筒反応炉を使用して、表２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ＣＢ５〜ＣＢ９を製造した。
円筒反応炉を使用して、表２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ＣＢ５〜ＣＢ９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９種類のカーボンブラック（ＣＢ１〜ＣＢ９）を用いて、表３〜５に示す配合からなる２７種類のゴム組成物（実施例１〜１５、比較例１〜１２）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。
上述した９種類のカーボンブラック（ＣＢ１〜ＣＢ９）を用いて、表３〜５に示す配合からなる２７種類のゴム組成物（実施例１〜１５、比較例１〜１２）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。
得られた２７種類のゴム組成物を使用して図１に示した断面三日月形のサイドゴム補強層を構成するようにして、タイヤサイズが１９５／６５Ｒ１５のランフラットタイヤを加硫成形した。得られた２７種類の空気入りタイヤの転がり抵抗、操縦安定性及び乗心地性を下記に示す方法により評価した。
転がり抵抗
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、比較例１の値の逆数を１００とする指数として表３〜５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。
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、比較例１の値の逆数を１００とする指数として表３〜５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。
操縦安定性
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、国産２．０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、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。得られた結果は、比較例１の値を１００とする指数として表３〜５の「操縦安定性」の欄に示した。この指数が大きいほど操縦安定性能が優れていることを意味する。
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、国産２．０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、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。得られた結果は、比較例１の値を１００とする指数として表３〜５の「操縦安定性」の欄に示した。この指数が大きいほど操縦安定性能が優れていることを意味する。
乗心地性
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、国産２．０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、そのときの乗り心地性能を専門パネラー３名による感応評価により採点した。得られた結果は、比較例１の値を１００にする指数として表３〜５の「乗心地性」の欄に示した。この指数が大きいほど乗心地性が優れていることを意味する。
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、国産２．０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、そのときの乗り心地性能を専門パネラー３名による感応評価により採点した。得られた結果は、比較例１の値を１００にする指数として表３〜５の「乗心地性」の欄に示した。この指数が大きいほど乗心地性が優れていることを意味する。
なお、表３〜５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
ＢＲ：ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２２０
ＳＢＲ：スチレン−ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ １５０２
ＶＣＲ：シンジオタクチック１，２−ポリブタジエン成分を１２重量％含むブタジエンゴム、宇部興産社製ＵＢＥＰＯＬ ＶＣＲ４１２
ＣＢ１〜ＣＢ９：上述した表１に示したカーボンブラック
シリカ：エボニックデグサ社製ＶＮ−３
シランカップリング剤：３−トリエトキシシリルプロピルテトラスルフィド ダイソー社製カブラス４
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
加硫促進剤：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ−Ｇ
硫黄：アクゾノーベル社製クリステックスＨＳＯＴ２０
ＮＲ：天然ゴム、ＲＳＳ＃３
ＢＲ：ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２２０
ＳＢＲ：スチレン−ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ １５０２
ＶＣＲ：シンジオタクチック１，２−ポリブタジエン成分を１２重量％含むブタジエンゴム、宇部興産社製ＵＢＥＰＯＬ ＶＣＲ４１２
ＣＢ１〜ＣＢ９：上述した表１に示したカーボンブラック
シリカ：エボニックデグサ社製ＶＮ−３
シランカップリング剤：３−トリエトキシシリルプロピルテトラスルフィド ダイソー社製カブラス４
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
加硫促進剤：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ−Ｇ
硫黄：アクゾノーベル社製クリステックスＨＳＯＴ２０
表３〜５から明らかなように実施例１〜１５のタイヤ用ゴム組成物は、低転がり抵抗、操縦安定性及び乗心地性が従来レベル以上に向上することが確認された。
表３から明らかなように、比較例１のゴム組成物は、カーボンブラックＣＢ１のＮ2ＳＡが７０ｍ2／ｇを超え、かつストークス径Ｄｓｔが１４５ｎｍ未満であるため、実施例１〜５のタイヤ用ゴム組成物に比べ、低転がり抵抗及び耐摩耗性のバランスが劣る。比較例２のゴム組成物は、カーボンブラックＣＢ２のストークス径Ｄｓｔが１４５ｎｍ未満であるため、操縦安定性が悪化する。比較例３のゴム組成物は、カーボンブラックＣＢ３のストークス径Ｄｓｔが１４５ｎｍ未満、比Ｎ2ＳＡ／ＩＡが１．００未満であるため、低転がり抵抗及び乗心地性が悪化する。比較例４のゴム組成物は、カーボンブラックＣＢ４のＮ2ＳＡが４５ｍ2／ｇ未満を超え、かつ比Ｎ2ＳＡ／ＩＡが１．００未満であるため、操縦安定性が悪化する。
表４から明らかなように、比較例５のゴム組成物は、ブタジエンゴム（ＢＲ及びＶＣＲ）を含まないので転がり抵抗、操縦安定性が悪化する。比較例６のゴム組成物は、ブタジエンゴム（ＢＲ及びＶＣＲ）の配合量が１０重量部未満であるので転がり抵抗性が悪化する。比較例７のゴム組成物は、ブタジエンゴム（ＢＲ及びＶＣＲ）の配合量が８０重量部を超えるので操縦安定性が悪化する。比較例８のゴム組成物は、天然ゴム（ＮＲ）を含まないので転がり抵抗性が悪化する。比較例９のゴム組成物は、天然ゴム（ＮＲ）の配合量が１０重量部未満であるので転がり抵抗性が悪化する。比較例１０のゴム組成物は、天然ゴム（ＮＲ）の配合量が４０重量部を超えるので操縦安定性が悪化する。比較例１１のゴム組成物は、天然ゴム（ＮＲ）及びブタジエンゴム（ＢＲ及びＶＣＲ）を含まないので転がり抵抗及び乗心地性が悪化する。
比較例１２のゴム組成物は、補強性充填剤中のカーボンブラックの割合が５０％未満であるので操縦安定性能が悪化する。
Claims (5)
- ブタジエンゴムを１０〜８０重量％、天然ゴムを１０〜４０重量％含むジエン系ゴム１００重量部に対し、補強性充填剤を２０〜１００重量部配合したタイヤ用ゴム組成物であって、前記補強性充填剤がカーボンブラックを５０重量％以上含有し、前記カーボンブラックの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が１４５ｎｍ以上、窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡが４５〜７０ｍ2／ｇ、沃素吸着量ＩＡ（単位ｍｇ／ｇ）に対する前記窒素吸着比表面積Ｎ2ＳＡの比Ｎ2ＳＡ／ＩＡが１．００〜１．４０であることを特徴とするランフラットタイヤのサイドゴム補強層用ゴム組成物。
- 前記カーボンブラックのＤＢＰ吸収量が１００〜１６０ｍｌ／１００ｇであることを特徴とする請求項１に記載のランフラットタイヤのサイドゴム補強層用ゴム組成物。
- 前記カーボンブラックのＮ2ＳＡが５５ｍ2／ｇ以下のとき、前記ストークス径のモード径Ｄｓｔが１８０ｎｍ以下であり、前記カーボンブラックのＮ2ＳＡが５５ｍ2／ｇを超えるとき、前記ストークス径のモード径Ｄｓｔが下記の式（１）
Ｄｓｔ＜１９７９×（Ｎ2ＳＡ）-0.61 （１）
（式中、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）である。）
の関係を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載のランフラットタイヤのサイドゴム補強層用ゴム組成物。 - 前記ブタジエンゴムとして、シンジオタクチック１，２−ポリブタジエン成分を含むブタジエンゴムを、前記ジエン系ゴム中１０〜４０重量％含有することを特徴とする請求項１，２又は３に記載のランフラットタイヤのサイドゴム補強層用ゴム組成物。
- 請求項１〜４のいずれかに記載のランフラットタイヤのサイドゴム補強層用ゴム組成物で、ランフラットタイヤの左右のサイドウォール部の断面三日月形のゴム補強層を構成したことを特徴とする空気入りタイヤ。
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