(57)【要約】【課題】粘操縦安定性に優れ、耐摩耗性および低燃費性を両立したタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供する。【解決手段】ＮＲおよびＢＲから選択された少なくとも１種のジエン系ゴム成分１００質量部（ただし、ＮＲを６５質量部以上含む）に対し、下記要件を満たすカーボンブラックを３０〜７０質量部およびパラ系アラミド繊維とステアリン酸とからなるマスターバッチを０．２〜４質量部配合してなるタイヤ用ゴム組成物と、該タイヤ用ゴム組成物をトレッド３に使用した空気入りタイヤ。前記カーボンブラック：IAが135mg/g〜200mg/g、DBP吸油量が105ml/100g〜150ml/100g、CTAB/IAが0.95〜1.05、N2SA/CTABが1.05以下、(Dst)4/(Dst)0が0.96以上。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然ゴムおよびブタジエンゴムから選択された少なくとも１種のジエン系ゴム成分１００質量部（ただし、前記天然ゴムを６５質量部以上含む）に対し、
下記要件を満たすカーボンブラックを３０〜７０質量部、および
パラ系アラミド繊維とステアリン酸とからなるマスターバッチを０．２〜４質量部配合してなることを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。
前記カーボンブラック：よう素吸着量が135mg/g〜200mg/gで、DBP吸油量が105ml/100g〜150ml/100gであり、CTAB比表面積の測定値とよう素吸着量の比が0.95〜1.05であり、窒素吸着比表面積とCTAB比表面積の比が1.05以下であり、且つ圧縮後の試料の遠心沈降法によるカーボンブラックの凝集体のモード径と非圧縮試料の遠心沈降法によるカーボンブラックの凝集体のモード径の比が0.96以上の高比表面積を有するカーボンブラック。
【請求項２】
請求項１に記載のタイヤ用ゴム組成物をトレッドに使用した空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものであり、詳しくは、操縦安定性に優れ、耐摩耗性および低燃費性を両立したタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
良路走行向けタイヤの低燃費性向上が市場から望まれている。低燃費性を向上する手法として、（１）ゴム組成物中のカーボンブラックを減量する；（２）カーボンブラックの粒径を大きくする等の手法があるが、これらはいずれも耐摩耗性が悪化することが問題である。
なお、下記特許文献１には、本発明で使用する特定のカーボンブラックが開示されているが、下記で説明する特定のジエン系ゴム成分、当該カーボンブラックおよび特定のマスターバッチを組み合わせ、操縦安定性、耐摩耗性および低燃費性を高い次元でバランスさせるという見地は開示も示唆もされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平７−７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって本発明の目的は、操縦安定性に優れ、耐摩耗性および低燃費性を両立したタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、特定の組成からなるジエン系ゴム成分に特定の特性を有するカーボンブラックを特定量配合し、かつ、特定の組成を有するマスターバッチを特定量配合することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成することができた。
すなわち本発明は以下のとおりである。
１．天然ゴムおよびブタジエンゴムから選択された少なくとも１種のジエン系ゴム成分１００質量部（ただし、前記天然ゴムを６５質量部以上含む）に対し、
下記要件を満たすカーボンブラックを３０〜７０質量部、および
パラ系アラミド繊維とステアリン酸とからなるマスターバッチを０．２〜４質量部配合してなることを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。
前記カーボンブラック：よう素吸着量が135mg/g〜200mg/gで、DBP吸油量が105ml/100g〜150ml/100gであり、CTAB比表面積の測定値とよう素吸着量の比が0.95〜1.05であり、窒素吸着比表面積とCTAB比表面積の比が1.05以下であり、且つ圧縮後の試料の遠心沈降法によるカーボンブラックの凝集体のモード径と非圧縮試料の遠心沈降法によるカーボンブラックの凝集体のモード径の比が0.96以上の高比表面積を有するカーボンブラック。
２．前記１に記載のタイヤ用ゴム組成物をトレッドに使用した空気入りタイヤ。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、特定の組成からなるジエン系ゴム成分に特定の特性を有するカーボンブラックを特定量配合し、かつ、特定の組成を有するマスターバッチを特定量配合することにより、操縦安定性に優れ、耐摩耗性および低燃費性を両立したタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】空気入りタイヤの一例の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【０００９】
図１は、空気入りタイヤの一例の部分断面図である。
図１において、空気入りタイヤは左右一対のビード部１およびサイドウォール２と、両サイドウォール２に連なるトレッド３からなり、ビード部１、１間にスチールコードが埋設されたカーカス層４が装架され、カーカス層４の端部がビードコア５およびビードフィラー６の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されて巻き上げられている。ビードフィラー６は２つの部材から構成され、その上部は上ビードフィラー６２であり、下部は下ビードフィラー６４である。トレッド３においては、カーカス層４の外側に、ベルト層７がタイヤ１周に亘って配置されている。ベルト層７の両端部には、ベルトクッション８が配置されている。また、トレッド３の内周側には、アンダートレッド３１が配置されている。空気入りタイヤの内面には、タイヤ内部に充填された空気がタイヤ外部に漏れるのを防止するために、インナーライナー９が設けられ、インナーライナー９を接着するためのタイゴム１０が、カーカス層４とインナーライナー９との間に積層されている。また、ビード部１においてはリムに接する部分にリムクッション１１が配置されている。
【００１０】
以下に説明する本発明のタイヤ用ゴム組成物は、上記のようなタイヤ用の各種部材に有用であり、とくにトレッド３に有用である。
【００１１】
（ジエン系ゴム）
本発明で使用されるジエン系ゴム成分は、天然ゴム（ＮＲ）およびブタジエンゴム（ＢＲ）から選択された少なくとも１種からなり、ジエン系ゴム成分全体を１００質量部としたときに、ＮＲを６５質量部以上含むことが必要である。ＮＲの配合量が６５質量部未満であると、所望の操縦安定性と低燃費性が得られない。
【００１２】
（カーボンブラック）
本発明で使用されるカーボンブラックは、よう素吸着量（IA）が135mg/g〜200mg/gで、DBP吸油量が105ml/100g〜150ml/100gであり、CTAB比表面積の測定値とよう素吸着量の比（CTAB/IA）が0.95〜1.05であり、窒素吸着比表面積（N2SA）とCTAB比表面積の比（N2SA/CTAB）が1.05以下であり、且つ圧縮後の試料の遠心沈降法によるカーボンブラックの凝集体のモード径（Dst）４と非圧縮試料の遠心沈降法によるカーボンブラックの凝集体のモード径（Dst）０の比（(Dst)4/(Dst)0）が0.96以上の高比表面積を有するカーボンブラックである。
前記IA、DBP吸油量、CTAB/IA、N2SA/CTAB、(Dst)4/(Dst)0の要件が１つでも前記規定範囲を外れると、本発明の効果を奏することができない。
なお、前記カーボンブラックおよびその製造方法は、前記特許文献１に開示され公知である。
【００１３】
次に、前記各要件の測定方法について記載する。
IA：JIS K6221-1982に準拠して測定される。ただし、本発明によるカーボンブラックは、よう素吸着量が135mg/g以上であり、高比表面積のカーボンブラックの平衡濃度を考慮して乾燥試料の質量は、通常量の半分の0.2500gとした。
N2SA：ASTM D3037-88に準拠して測定される。
CTAB比表面積：ASTM D3765-85に準拠して測定される。
DBP吸油量：JIS K6221-1982に準拠して測定される。
カーボンブラックの凝集体測定法：遠心沈降法によるカーボンブラックの凝集体分布は、ジョイス・レーブル社製ディスク・セントリフュージを使用し、次の方法によって測定を行なった。カーボンブラックを約10mg精秤し、少量の界面活性剤を加えた20％エタノール水溶液に加え、カーボンブラック濃度を約0.02重量％にした後、超音波で分散させ、これを試料溶液とした。ディスク・セントリフュージの回転速度を8,000rpmに設定し、スピン液（純水）14mlを加えた。その後バッファー液（20％エタノール水溶液）1mlを注入し、ついでこれに試料溶液0.5mlを注射器で注入し、一斉に遠心沈降を開始させた。光電沈降法により凝集体分布曲線を作成した。非圧縮試料のモード径を（Dst）０とし、ASTM-D3493の方法によって得た圧縮後の試料のモード径を（Dst）４とする。
【００１４】
（マスターバッチ）
本発明で使用されるマスターバッチは、パラ系アラミド繊維とステアリン酸とからなる。
パラ系アラミド繊維とは、芳香族ポリアミド繊維のことである。パラ系のアラミド繊維を含有するマスターバッチを用いると、メタ系などと比較して本発明の効果が一層向上する。
パラ系アラミド繊維としては、特に限定されないが、たとえば、ポリパラフェニレンテレフタラミド（ＰＰＴＡ）などを用いることができる。
マスターバッチ中におけるステアリン酸の含有量は、パラ系アラミド繊維１００質量部に対して５０〜３００質量部であることが好ましく、６０〜２００質量部であることがより好ましい。ステアリン酸の含有量が、パラ系アラミド繊維１００質量部に対して５０質量部未満であると、加工性が悪化したり、あるいはパラ系アラミド繊維の分散性が悪化する傾向にあり、また、パラ系アラミド繊維１００質量部に対して３００質量部を超えると、ゴム強度が低下する傾向にある。
本発明で使用するマスターバッチは、ステアリン酸中にパラ系アラミド繊維を投入し、攪拌させて分散させた後、水分を除去することにより製造することができる。また、必要に応じて有機過酸化物等を投入してもよい。
本発明で使用するマスターバッチは、市販されているものを利用することができ、例えば帝人（株）製サルフロン３００１が挙げられる。
【００１５】
（充填剤）
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、上記カーボンブラック以外に各種充填剤を配合することができる。充填剤としてはとくに制限されず、用途により適宜選択すればよいが、例えばシリカ、シランカップリング剤、無機充填剤等が挙げられる。無機充填剤としては、例えばクレー、タルク、炭酸カルシウム等を挙げることができる。
【００１６】
（タイヤ用ゴム組成物の配合割合）
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、前記ジエン系ゴム成分１００質量部に対し、前記要件を満たすカーボンブラックを３０〜７０質量部および前記マスターバッチを０．２〜４質量部配合してなることを特徴とする。
カーボンブラックの配合量が３０質量部未満であると、耐摩耗性と操縦安定性が不足する。逆に７０質量部を超えると、低燃費性が悪化する。
マスターバッチの配合量が０．２質量部未満であると、添加量が少な過ぎて本発明の効果を奏することができない。逆に３質量部を超えると耐摩耗性および低燃費性を両立することができない。
【００１７】
好ましい前記カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム成分１００質量部に対し、３５〜６０質量部である。
好ましい前記マスターバッチの配合量は、ジエン系ゴム成分１００質量部に対し、０．５〜３質量部である。
【００１８】
本発明のタイヤ用ゴム組成物には、前記した成分に加えて、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、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配合されてい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も、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。
【００１９】
また本発明のタイヤ用ゴム組成物は従来の空気入りタイヤの製造方法に従って空気入りタイヤを製造するのに使用することができる。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。
【００２１】
実施例１〜３および比較例１〜１０
サンプルの調製
表１に示す配合（質量部）において、加硫系（加硫促進剤、硫黄）を除く成分を１．７リットルの密閉式バンバリーミキサーで５分間混練した後、ミキサー外に放出させて室温冷却した。続いて、該組成物を同バンバリーミキサーに再度入れ、加硫系を加えて混練し、タイヤ用ゴム組成物を得た。次に得られたタイヤ用ゴム組成物を所定の金型中で１６０℃で２０分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を調製した。得られた加硫ゴム試験片について以下に示す試験法で物性を測定した。
【００２２】
硬度（２０℃）：ＪＩＳ  Ｋ６２５３に準拠して２０℃で測定した。結果は、比較例４を１００として指数で示した。指数が大きいほど硬度が高く、操縦安定性に優れることを示す。
貯蔵弾性率Ｅ’：東洋精機製作所（株）製粘弾性スペクトロメーターを用いて初期歪１０％、振幅±２％、周波数２０Hz、雰囲気温度６０℃で測定した。結果は、比較例４を１００として指数で示した。指数が大きいほど高弾性率であり、操縦安定性に優れることを示す。
ｔａｎδ（６０℃）：東洋精機製作所（株）製の粘弾性スペクトロメーターを用い、初期歪１０％、振幅±２％、周波数２０Hz、雰囲気温度６０℃で測定した。結果は、比較例４の値を１００として指数で示した。指数が大きいほど低発熱性であり、低燃費性であることを示す。
損失コンプライアンス（６０℃）：東洋精機製作所（株）製の粘弾性スペクトロメーターを用い、初期歪１０％、振幅±２％、周波数２０Hz、雰囲気温度６０℃で測定した。結果は、比較例４の値を１００として指数で示した。指数が大きいほど低い転がり抵抗であり、低燃費性であることを示す。
耐摩耗性：岩本製作所（株）製のランボーン摩耗試験機を用い、荷重５ｋｇ（４９Ｎ）、スリップ率２５％、時間４分、室温の条件にて測定した。結果は、比較例４の値を１００として指数で示した。指数が大きいほど耐摩耗性に優れることを示す。
結果を表１に併せて示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
＊１：ＮＲ（タイ製ＳＴＲ２０）
＊２：ＢＲ（日本ゼオン（株）製Nipol1220）
＊３：カーボンブラック−１（キャボットジャパン（株）製Ｎ１１０、IA＝155mg/g、DBP吸油量＝115ml/100g、CTAB/IA＝0.82、N2SA/CTAB＝1.12、(Dst)4/(Dst)0＝1.00）
＊４：カーボンブラック−２（キャボットジャパン（株）製ＮＳＡＦ１、IA＝142mg/g、DBP吸油量＝118ml/100g、CTAB/IA＝0.99、N2SA/CTAB＝1.00、(Dst)4/(Dst)0＝0.99）
＊５：マスターバッチ（帝人（株）製サルフロン３００１、パラ系アラミド繊維の繊維長および直径はそれぞれ約６ｍｍおよび約１４μｍ。マスターバッチ中におけるステアリン酸／パラ系アラミド繊維（質量比）＝１．２５）
＊６：短繊維（大丸産業（株）製大和ＳＨＰ−ＨＡ１０６０，天然ゴム−ポリエチレン−６ナイロン複合体（ＮＲ／ＰＥ／６ナイロン＝１００／７５／８７．５）
＊７：酸化亜鉛（正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種）
＊８：ステアリン酸（千葉脂肪酸(株)製工業用ステアリン酸）
＊９：老化防止剤（住友化学（株）製アンチゲン６Ｃ）
＊１０：硫黄（鶴見化学工業（株）製金華印油入微粉硫黄）
＊１１：加硫促進剤（大内新興化学工業（株）製ノクセラーＮＳ−Ｆ）
【００２５】
上記の表１から明らかなように、実施例１〜３で調製されたタイヤ用ゴム組成物は、特定の組成からなるジエン系ゴム成分に特定の特性を有するカーボンブラックを特定量配合し、かつ、特定の組成を有するマスターバッチを特定量配合しているので、操縦安定性、耐摩耗性および低燃費性が高い次元でバランスされている。
これに対し、比較例１は、従来の代表的な例であり、操縦安定性、低燃費性、耐摩耗性がいずれも実施例より劣る結果となった。
比較例２は、ゴム組成物中のカーボンブラックを減量するという従来の手法であるので、操縦安定性、低燃費性、耐摩耗性がいずれも実施例より劣る結果となった。
比較例３は、マスターバッチを配合しているもののカーボンブラックが本発明で規定する要件を満たしていないので、操縦安定性、低燃費性、耐摩耗性がいずれも実施例より劣る結果となった。
比較例４は、マスターバッチを配合していないので、操縦安定性、低燃費性、耐摩耗性がいずれも実施例より劣る結果となった。
比較例５は、マスターバッチの配合量が本発明で規定する上限を超えているので、低燃費性および耐摩耗性の両立ができなかった。
比較例６は、マスターバッチの替わりに短繊維を配合した例であり、低燃費性および耐摩耗性の両立ができなかった。
比較例７は、比較例６において短繊維を増量した例であるが、耐摩耗性の向上が見られなかった。
比較例８は、比較例４においてジエン系ゴム成分にＢＲを使用した例であるが、操縦安定性および低燃費性に改善が見られなかった。
比較例９は、ＮＲの配合量が本発明で規定する下限未満であり、かつマスターバッチを配合していないので、操縦安定性および低燃費性に改善が見られなかった。
比較例１０は、比較例９においてマスターバッチを配合した例であるが、操縦安定性および低燃費性に改善が見られなかった。
【符号の説明】
【００２６】
１  ビード部
２  サイドウォール
３  トレッド
４  カーカス層
５  ビードコア
６  ビードフィラー
７  ベルト層
８  ベルトクッション
９  インナーライナー
１１  リムクッション
６２  上ビードフィラー
６４  下ビードフィラー
【図１】
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