(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム材料の破断面を走査し、破断面の位置（ｘ，ｙ）と高さｚ（ｘ，ｙ）を計測してこの破断面の状態を数値化する第１工程、
位置（ｘ，ｙ）、位置（ｘ＋１，ｙ）、位置（ｘ，ｙ＋１）、位置（ｘ＋１，ｙ＋１）の高さｚと各位置間の測定間隔ｐを用いて式（１）〜（５）より各位置間の距離ａ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ）との距離）、ｂ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ＋１，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との距離）、ｃ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ＋１，ｙ＋１）と位置（ｘ，ｙ＋１）との距離）、ｄ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ，ｙ＋１）との距離）、ｅ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との距離）を算出する第２工程、
式（６）〜（９）に示されたヘロンの公式を用いて算出した三角形の面積Ｓ１（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との面積）、Ｓ２（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ，ｙ＋１）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との面積）を式（１０）で足し合わせることによって４点間の面積Ａ（ｘ，ｙ）を算出する第３工程、および、
第１〜第３工程を破断面全体で行い、式（１１）で求められた破断面の表面粗さＡｎと測定する破断面の面積Ａから求められる比Ａｎ／Ａが閾値以上かどうかを判別する工程
を含むゴム材料の破壊強度の予測方法。
ａ（ｘ，ｙ）＝［｛ｚ（ｘ＋１，ｙ）−ｚ（ｘ，ｙ）｝２＋ｐ２］１／２      （１）
ｂ（ｘ，ｙ）＝［｛ｚ（ｘ＋１，ｙ＋１）−ｚ（ｘ＋１，ｙ）｝２＋ｐ２］１／２      （２）
ｃ（ｘ，ｙ）＝［｛ｚ（ｘ，ｙ＋１）−ｚ（ｘ＋１，ｙ＋１）｝２＋ｐ２］１／２      （３）
ｄ（ｘ，ｙ）＝［｛ｚ（ｘ，ｙ）−ｚ（ｘ，ｙ＋１）｝２＋ｐ２］１／２  （４）
ｅ（ｘ，ｙ）＝［｛ｚ（ｘ＋１，ｙ＋１）−ｚ（ｘ，ｙ）｝２＋ｐ２＋ｐ２］１／２    （５）
ｓ１（ｘ，ｙ）＝（ａ＋ｂ＋ｅ）／２                                    （６）
ｓ２（ｘ，ｙ）＝（ｃ＋ｄ＋ｅ）／２                                    （７）
Ｓ１（ｘ，ｙ）＝｛ｓ１×（ｓ１−ａ）×（ｓ１−ｂ）×（ｓ１−ｅ）｝１／２  （８）
Ｓ２（ｘ，ｙ）＝｛ｓ２×（ｓ２−ｃ）×（ｓ２−ｄ）×（ｓ２−ｅ）｝１／２  （９）
Ａ（ｘ，ｙ）＝Ｓ１＋Ｓ２                                        （１０）
Ａｎ＝ΣＡ（ｘ，ｙ）                                            （１１）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料の破壊強度の予測方法およびゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料の破壊解析手法の一つとして、破断面解析（フラクトグラフィー）がある。これは、材料に破壊が生じたときの破断面の形態から材料の破壊に対する特性を評価する手法である。
【０００３】
脆性破壊では、破壊に至るまでほとんど塑性変形しないため、分子鎖が伸びることなく瞬時に破壊が生じ、分子鎖間のすべりはほとんどなく切断する。そのため、破断面は比較的平坦であることが特徴である。一方、延性破壊は破壊に至るまでに大きな塑性変形を伴うため、分子鎖間では滑りを生じながらクラックが成長する。そのため、破断面は凹凸が生じて粗くなることが特徴である。そのほかにも、破壊の様式によって特徴的な模様が発生し、そこから破壊の進行方向を解析することもできる。
【０００４】
このような破断面の解析はこれまで金属の分野で主に行われていたが、近年は高分子材料の分野でも研究が進められつつある。一般的に破断面の解析に用いられる手法としては、肉眼や光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた形態観察である（特許文献１および非特許文献１）。
【０００５】
しかしながら、肉眼や光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた形態観察は、ある程度熟練した技術がないと判断が難しいという問題がある。また、定性的な評価方法であるため、観察者の主観に左右されやすく、細かな粗さの違い等は判断できないという問題や、物性や性能などとの相関を調べることはできないという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１１８５４４号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】日本ゴム協会誌、Ｖｏｌ．５５（１９８２）Ｎｏ．  ２、ｐ８２−１０３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、材料、たとえばタイヤからゴムサンプルを採取して耐久評価試験を行うことなく、タイヤの破壊強度を予測して耐久性能を評価すること、および、耐久性の高いタイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明は、
材料の破断面を走査し、破断面の位置（ｘ，ｙ）と高さｚ（ｘ，ｙ）を計測してこの破断面の状態を数値化する第１工程、
位置（ｘ，ｙ）、位置（ｘ＋１，ｙ）、位置（ｘ，ｙ＋１）、位置（ｘ＋１，ｙ＋１）の高さｚと各位置間の測定間隔ｐを用いて式（１）〜（５）より各位置間の距離ａ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ）との距離）、ｂ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ＋１，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との距離）、ｃ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ＋１，ｙ＋１）と位置（ｘ，ｙ＋１）との距離）、ｄ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ，ｙ＋１）との距離）、ｅ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との距離）を算出する第２工程、
式（６）〜（９）に示されたヘロンの公式を用いて算出した三角形の面積Ｓ１（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との面積）、Ｓ２（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ，ｙ＋１）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との面積）を式（１０）で足し合わせることによって４点間の面積Ａ（ｘ，ｙ）を算出する第３工程、および、
第１〜第３工程を破断面全体で行い、式（１１）で求められた破断面の表面粗さＡｎと測定面積Ａから求められる比Ａｎ／Ａが閾値以上かどうかを判別する工程
を含む材料の破壊強度の予測方法に関する。
ａ（ｘ，ｙ）＝［｛ｚ（ｘ＋１，ｙ）−ｚ（ｘ，ｙ）｝２＋ｐ２］１／２      （１）
ｂ（ｘ，ｙ）＝［｛ｚ（ｘ＋１，ｙ＋１）−ｚ（ｘ＋１，ｙ）｝２＋ｐ２］１／２      （２）
ｃ（ｘ，ｙ）＝［｛ｚ（ｘ，ｙ＋１）−ｚ（ｘ＋１，ｙ＋１）｝２＋ｐ２］１／２      （３）
ｄ（ｘ，ｙ）＝［｛ｚ（ｘ，ｙ）−ｚ（ｘ，ｙ＋１）｝２＋ｐ２］１／２  （４）
ｅ（ｘ，ｙ）＝［｛ｚ（ｘ＋１，ｙ＋１）−ｚ（ｘ，ｙ）｝２＋ｐ２＋ｐ２］１／２    （５）
ｓ１（ｘ，ｙ）＝（ａ＋ｂ＋ｅ）／２                                    （６）
ｓ２（ｘ，ｙ）＝（ｃ＋ｄ＋ｅ）／２                                    （７）
Ｓ１（ｘ，ｙ）＝｛ｓ１×（ｓ１−ａ）×（ｓ１−ｂ）×（ｓ１−ｅ｝１／２  （８）
Ｓ２（ｘ，ｙ）＝［ｓ２×（ｓ２−ｃ）×（ｓ２−ｄ）×（ｓ２−ｅ）｝１／２  （９）
Ａ（ｘ，ｙ）＝Ｓ１＋Ｓ２                                          （１０）
Ａｎ＝ΣＡ（ｘ，ｙ）                                               （１１）
【００１０】
また、本発明は、
タイヤの破断面を走査し、破断面の位置（ｘ，ｙ）と高さｚ（ｘ，ｙ）を計測してこの破断面の状態を数値化する第１工程、
位置（ｘ，ｙ）、位置（ｘ＋１，ｙ）、位置（ｘ，ｙ＋１）、位置（ｘ＋１，ｙ＋１）の高さｚと各位置間の測定間隔ｐを用いて式（１）〜（５）より各位置間の距離ａ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ）との距離）、ｂ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ＋１，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との距離）、ｃ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ＋１，ｙ＋１）と位置（ｘ，ｙ＋１）との距離）、ｄ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ，ｙ＋１）との距離）、ｅ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との距離）を算出する第２工程、
式（６）〜（９）に示されたヘロンの公式を用いて算出した三角形の面積Ｓ１（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との面積）、Ｓ２（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ，ｙ＋１）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との面積）を式（１０）で足し合わせることによって４点間の面積Ａ（ｘ，ｙ）を算出する第３工程、および、
第１工程〜第３工程を破断面全体で行い、式（１１）で求められた破断面の表面粗さＡｎと測定面積Ａから求められる比Ａｎ／Ａが１．５５以上となるタイヤを作製できるゴム組成物に関する。
ａ（ｘ，ｙ）＝［｛ｚ（ｘ＋１，ｙ）−ｚ（ｘ，ｙ）｝２＋ｐ２］１／２      （１）
ｂ（ｘ，ｙ）＝［｛ｚ（ｘ＋１，ｙ＋１）−ｚ（ｘ＋１，ｙ）｝２＋ｐ２］１／２      （２）
ｃ（ｘ，ｙ）＝［｛ｚ（ｘ，ｙ＋１）−ｚ（ｘ＋１，ｙ＋１）｝２＋ｐ２］１／２      （３）
ｄ（ｘ，ｙ）＝［｛ｚ（ｘ，ｙ）−ｚ（ｘ，ｙ＋１）｝２＋ｐ２］１／２  （４）
ｅ（ｘ，ｙ）＝［｛ｚ（ｘ＋１，ｙ＋１）−ｚ（ｘ，ｙ）｝２＋ｐ２＋ｐ２］１／２    （５）
ｓ１（ｘ，ｙ）＝（ａ＋ｂ＋ｅ）／２                                    （６）
ｓ２（ｘ，ｙ）＝（ｃ＋ｄ＋ｅ）／２                                    （７）
Ｓ１（ｘ，ｙ）＝｛ｓ１×（ｓ１−ａ）×（ｓ１−ｂ）×（ｓ１−ｅ｝１／２  （８）
Ｓ２（ｘ，ｙ）＝［ｓ２×（ｓ２−ｃ）×（ｓ２−ｄ）×（ｓ２−ｅ）｝１／２  （９）
Ａ（ｘ，ｙ）＝Ｓ１＋Ｓ２                                          （１０）
Ａｎ＝ΣＡ（ｘ，ｙ）                                               （１１）
【発明の効果】
【００１１】
本発明の予測方法を用いることで、材料、たとえばタイヤからゴムサンプルを採取して耐久試験を行うことなく、材料（タイヤ）の破壊強度を予測して耐久性能を評価することができる。そして、耐久性の高い材料（タイヤ）を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】材料破断面における位置（ｘ，ｙ）とその位置における高さｚ（ｘ，ｙ）に対して、測定間隔ｐ離れた近接位置との位置関係を表す座標図である。
【図２】各実施例および比較例のサンプルの引張強度について、引張強度に対してＡｎ／Ａをプロットした図である。
【図３】各実施例および比較例のサンプルの引張強度について、引張強度に対してＲａ（μｍ）をプロットした図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の材料の破壊強度の予測方法は、
材料の破断面を走査し、破断面の位置（ｘ，ｙ）と高さｚ（ｘ，ｙ）を計測してこの破断面の状態を数値化する第１工程、
位置（ｘ，ｙ）、位置（ｘ＋１，ｙ）、位置（ｘ，ｙ＋１）、位置（ｘ＋１，ｙ＋１）の高さｚと各位置間の測定間隔ｐを用いて式（１）〜（５）より各位置間の距離ａ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ）との距離）、ｂ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ＋１，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との距離）、ｃ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ＋１，ｙ＋１）と位置（ｘ，ｙ＋１）との距離）、ｄ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ，ｙ＋１）との距離）、ｅ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との距離）を算出する第２工程、
式（６）〜（９）に示されたヘロンの公式を用いて算出した三角形の面積Ｓ１（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との面積）、Ｓ２（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ，ｙ＋１）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との面積）を式（１０）で足し合わせることによって４点間の面積Ａ（ｘ，ｙ）を算出する第３工程、および、
第１工程〜第３工程を破断面全体で行い、式（１１）で求められた破断面の表面粗さＡｎと測定面積Ａから求められる比Ａｎ／Ａが閾値以上かどうかを判別する工程を含むことを特徴とする。
【００１４】
ａ（ｘ，ｙ）＝［｛ｚ（ｘ＋１，ｙ）−ｚ（ｘ，ｙ）｝２＋ｐ２］１／２      （１）
ｂ（ｘ，ｙ）＝［｛ｚ（ｘ＋１，ｙ＋１）−ｚ（ｘ＋１，ｙ）｝２＋ｐ２］１／２      （２）
ｃ（ｘ，ｙ）＝［｛ｚ（ｘ，ｙ＋１）−ｚ（ｘ＋１，ｙ＋１）｝２＋ｐ２］１／２      （３）
ｄ（ｘ，ｙ）＝［｛ｚ（ｘ，ｙ）−ｚ（ｘ，ｙ＋１）｝２＋ｐ２］１／２  （４）
ｅ（ｘ，ｙ）＝［｛ｚ（ｘ＋１，ｙ＋１）−ｚ（ｘ，ｙ）｝２＋ｐ２＋ｐ２］１／２    （５）
ｓ１（ｘ，ｙ）＝（ａ＋ｂ＋ｅ）／２                                    （６）
ｓ２（ｘ，ｙ）＝（ｃ＋ｄ＋ｅ）／２                                    （７）
Ｓ１（ｘ，ｙ）＝｛ｓ１×（ｓ１−ａ）×（ｓ１−ｂ）×（ｓ１−ｅ｝１／２  （８）
Ｓ２（ｘ，ｙ）＝［ｓ２×（ｓ２−ｃ）×（ｓ２−ｄ）×（ｓ２−ｅ）｝１／２  （９）
Ａ（ｘ，ｙ）＝Ｓ１＋Ｓ２                                          （１０）
Ａｎ＝ΣＡ（ｘ，ｙ）                                               （１１）
【００１５】
第１工程では、材料の破断面を走査しこの破断面の位置（ｘ，ｙ）における高さｚ（ｘ，ｙ）を計測してこの破断面の状態を数値化する。材料としては、ゴム材料が好ましく、特にタイヤに好適に適用することができる。また、破断面としては、特に限定されないが、チッピング破壊面、摩耗面、引張破壊、衝撃破壊、ねじり破壊などによる破断面などが挙げられる。測定する破断面の面積Ａは、特に限定されないが、好ましくは０．２５〜０．５０μｍ２、より好ましくは０．３５〜０．４０μｍ２である。
【００１６】
破断面の測定方法はとくに限定されないが、接触式または非接触式の表面粗さ計が挙げられる。より具体的には、接触式のものとして原子間力顕微鏡及びプローブを用いた表面粗さ計、非接触式のものとしてはレーザー計測式の表面粗さ計及び共焦点式のレーザー顕微鏡が挙げられる。微小な表面の凹凸を正確に計測できる点で、共焦点式のレーザー顕微鏡を用いることが好ましい。
【００１７】
測定時の縦横方向への分解能（すなわち、各位置間の測定間隔ｐ）は好ましくは５００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下、さらに好ましくは１μｍ以下である。５００μｍより大きくなると、破断面の凹凸周期よりも大きくなってしまい、正確な測定ができなくなる恐れがある。また、高さ方向への分解能（すなわち、高さｚ）は好ましくは５μｍ以下、より好ましくは０．５μｍ以下、さらに好ましくは０．０１μｍ以下である。５μｍより大きくなると、破断面の凹凸の高さよりも大きくなってしまい、正確な測定ができなくなるおそれがある。
【００１８】
第２工程では、位置（ｘ，ｙ）、位置（ｘ，ｙ）と近接する位置（ｘ＋１，ｙ）、位置（ｘ，ｙ＋１）、位置（ｘ＋１，ｙ＋１）の高さｚと測定間隔ｐを用いて式（１）〜（５）より各位置間の距離、すなわち
位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ）との距離            ａ（ｘ，ｙ）、
位置（ｘ＋１，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との距離    ｂ（ｘ，ｙ）、
位置（ｘ＋１，ｙ＋１）と位置（ｘ，ｙ＋１）との距離    ｃ（ｘ，ｙ）、
位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ，ｙ＋１）との距離            ｄ（ｘ，ｙ）、
位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との距離        ｅ（ｘ，ｙ）
を算出する。ここで、４つの位置の関係を図１の座標図に示す。
【００１９】
第３工程では、式（６）〜（９）に示されたヘロンの公式を用いて算出した三角形の面積Ｓ１（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との面積）、Ｓ２（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ，ｙ＋１）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との面積）を式（１０）で足し合わせることによって４点間の面積Ａ（ｘ，ｙ）を算出する。
【００２０】
第４工程では、第１〜第３工程を破断面全体で行い、式（１１）で求められた破断面の表面粗さＡｎと測定面積Ａから求められる比Ａｎ／Ａが閾値以上かどうかを判別する。閾値は、予めその材料の市場評価などをもとにして決定する。その閾値よりも高い場合には、破壊に対する耐久性が高く、低い場合には破壊に対する耐久性が低いと判定する。閾値としては、タイヤの場合、１．５５以上が好ましく、１．６０以上がより好ましい。
【００２１】
また、本発明の材料の破壊強度の測定装置は、
材料の破断面を走査しこの破断面の位置（ｘ，ｙ）における高さｚ（ｘ，ｙ）を計測してこの破断面の状態を数値化する測定手段、
位置（ｘ，ｙ）、位置（ｘ＋１，ｙ）、位置（ｘ，ｙ＋１）、位置（ｘ＋１，ｙ＋１）の高さｚと各位置間の測定間隔ｐを用いて式（１）〜（５）より各位置間の距離ａ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ）との距離）、ｂ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ＋１，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との距離）、ｃ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ＋１，ｙ＋１）と位置（ｘ，ｙ＋１）との距離）、ｄ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ，ｙ＋１）との距離）、ｅ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との距離）を算出する手段、
式（６）〜（９）に示されたヘロンの公式を用いて算出した三角形の面積Ｓ１（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との面積）、Ｓ２（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ，ｙ＋１）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との面積）を式（１０）で足し合わせることによって４点間の面積Ａ（ｘ，ｙ）を算出する手段、および、
第１工程〜第３工程を破断面全体で行い、式（１１）で求められた破断面の表面粗さＡｎと測定面積Ａから求められる比Ａｎ／Ａが閾値以上かどうかを判別する手段を含むことを特徴とする。該測定装置によって、材料の破断強度を予測することができる。
【００２２】
本発明によって評価可能なゴム材料としては  ゴム成分にカーボンブラックやシリカなどの充填材、加硫剤、加硫促進剤等を配合したゴム組成物から得られる材料が挙げられる。
【００２３】
ゴム成分としては、例えば天然ゴム（ＮＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）等の改質天然ゴム、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ゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、イソブチレン−ｐ−メチルスチレン共重合体の臭素化物、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン−イソプレンゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエンゴム共重合ゴム（ＳＩＢＲ）、イソプレン−ブタジエンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ、ＡＮＭ）、エピクロルヒドリンゴム（ＣＯ、ＥＣＯ、ＧＥＣＯ）、多硫化ゴム（Ｔ）、シリコーンゴム（Ｑ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、ウレタンゴム（Ｕ）などを用いることができる。
【００２４】
ジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）等の改質天然ゴム、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ゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＩＢＲ）などが挙げられる。これらジエン系ゴムは単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２５】
ゴム組成物には、ファーネスブラック、アセチレンブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、グラファイトなどのカーボンブラックを配合してもよい。カーボンブラックの配合量は、ゴム成分１００質量部に対して、通常１５０質量部以下であり、１０〜１５０質量部が好ましい。１０質量部未満では充分な補強性が得られない傾向があり、１５０質量部を超えると発熱が増大して転がり抵抗が悪化したり、加工性が悪化し、かえって耐摩耗性能は低下したりする傾向にある。かかる配合量は２０〜１２０質量部がより好ましい。
【００２６】
ゴム組成物には、シリカ、たとえば乾式法シリカ、湿式法シリカなどを配合してもよい。シリカの配合量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは５質量部以上、より好ましくは１０質量部以上、更に好ましくは２０質量部以上、特に好ましくは３０質量部以上、最も好ましくは４５質量部以上である。５質量部未満であると、シリカを用いることによる転がり抵抗低減効果やウエットグリップ向上効果を得にくくなる。またシリカの配合量は、好ましくは１５０質量部以下、より好ましくは１００質量部以下、更に好ましくは８０質量部以下である。１５０質量部を超えると、シリカが多すぎて加工することが難しくなる。
【００２７】
シリカとともに、公知のシランカップリング剤を使用することができる。シランカップリング剤としては、従来から用いられている一般的なものを使用することが出来る。カップリング剤配合量は、シリカ１００質量部に対して０．５〜２０質量部が好ましく、１．５〜１５質量部がより好ましく、２．５〜１０質量部が更に好ましい。シランカップリング剤の配合量が０．５質量部未満では、シランカップリング剤を入れてシリカの分散を改善する効果が充分に得られず、耐摩耗性や破壊エネルギーが低下する傾向があり、２０質量部をこえると、コストが上がる割に効果が得られず、更には、補強性、耐摩耗性がかえって低下する場合がある。
【００２８】
プロセスオイルとしては、合成油や、パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイルなどの鉱物油などが用いられる。植物油脂としてはひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落花生油、ロジン、パインオイル、パインタール、トール油、コーン油、こめ油、べに花油、ごま油、オリーブ油、ひまわり油、パーム核油、椿油、ホホバ油、マカデミアナッツ油、サフラワー油、桐油などがある。
【００２９】
老化防止剤としては、耐熱性老化防止剤、耐候性老化防止剤等でゴム組成物に通常使用されるものであれば特に限定されないが、例えば、ナフチルアミン系（フェニル−α−ナフチルアミン等）、ジフェニルアミン系（オクチル化ジフェニルアミン、４，４´−ビス（α，α´−ジメチルベンジル）ジフェニルアミン等）、ｐ−フェニレンジアミン系（Ｎ−イソプロピル−Ｎ´−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ´−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ´−ジ−２−ナフチル−ｐ−フェニレンジアミン等）等のアミン系老化防止剤；２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリンの重合物等のキノリン系老化防止剤；モノフェノール系（２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール、スチレン化フェノール等）、ビス、トリス、ポリフェノール系（テトラキス−［メチレン−３−（３´，５´−ジ−ｔ−ブチル−４´−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン等）等のフェノール系老化防止剤が挙げられる。
【００３０】
上記ゴム組成物は、タイヤのキャップトレッドなどに使用される。タイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法によって製造される。すなわち、必要に応じて各種添加剤を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でキャップトレッドの形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法にて成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧して、タイヤを製造できる。
【実施例】
【００３１】
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
【００３２】
製造例
下記配合内容にしたがい、（株）神戸製鋼所製の１．７Ｌバンバリーミキサーを用いて、硫黄及び加硫促進剤以外の薬品を混練りした。次に、オープンロールを用いて、得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加して練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。次に、得られた未加硫ゴム組成物を１７０℃で１５分間、２ｍｍ厚の金型でプレス加硫し、加硫ゴム組成物（加硫ゴムシート）を得た。
【００３３】
また、得られた未加硫ゴム組成物をトレッドの形状に成形し、タイヤ成型機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを形成し、１５０℃で３０分間加硫し、試験用タイヤ（サイズ：１１Ｒ２２．５）を製造した。
【００３４】
（配合）
ＳＢＲ：日本ゼオン社製  ＮＳ１１６Ｒ（溶液重合ＳＢＲ、結合スチレン量：２３質量％、Ｔｇ：−２１℃）                              （配合量は表１参照）
ＢＲ：宇部興産(株)製のＢＲ１５０Ｂ                    （配合量は表１参照）
カーボンブラック：三菱化学（株）製のシーストＮ２２０（Ｎ２ＳＡ：１１４ｍ２／ｇ）                                                  （２０質量部）
シリカ：ＥＶＯＮＩＫ−ＤＥＧＵＳＳＡ社製のウルトラジルＶＮ３（Ｎ２ＳＡ：１７５ｍ２／ｇ）                                          （５０質量部）
シランカップリング剤：ＥＶＯＮＩＫ−ＤＥＧＵＳＳＡ社製のＳｉ６９（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド）      （５質量部）
プロセスオイル（アロマオイル）：ジャパンエナジー社製のプロセスＸ−１４０（芳香族系プロセスオイル）                                （２０質量部）
パラフィンワックス：日本精蝋（株）製オゾエース０３５５（１質量部）
老化防止剤：大内新興化学工業（株）製のノクラック６Ｃ（Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン）  （１質量部）
ステアリン酸：日油（株）製のステアリン酸          （２質量部）
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号            （２質量部）
硫黄：鶴見化学（株）製の粉末硫黄                      （２質量部）
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（化学名：Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）        （１質量部）
を用いた。
【００３５】
実施例１〜３および比較例１〜２
製造例で得られたタイヤを装着して、市場で走行させた後のタイヤ外観を観察し、トレッド欠けの小さいものをｇｏｏｄ、大きいものをｂａｄとして耐久性能を評価した。
【００３６】
＜破断面評価＞
調製した厚さ２ｍｍのゴムシートから、ＪＩＳ  Ｋ６２５１に準じて３号ダンベルを用いて引張り試験を実施し、破断面を作製した。その際、破断強度（ＴＢ）及び破断時伸び（ＥＢ）（％）を測定し、ＴＢ×ＥＢ／２の数値を引張強度として各配合の引張強度を、実施例１の組成物から得た試験片の引張強度を１００として指数表示した。指数が大きいほど破壊強度に優れる。
【００３７】
＜破断面評価＞
第１工程
破断面評価において、引張破壊により形成された破断面を、表面粗さ計として共焦点式レーザー顕微鏡（株式会社キーエンス製の「ＶＫ９５００」）を用いて位置（ｘ，ｙ）における高さｚ（ｘ，ｙ）を計測して、数値化した。縦横方向への分解能ｐは０．６９μｍで、測定面積Ａは０．３７μｍ２であった。また、同時にＪＩＳ  Ｂ０６０１−２００１に準拠して算術平均粗さＲａも測定した。
【００３８】
第２工程
数値化によって得られた値と各位置間の測定間隔ｐをもとにして、式（１）〜（５）で示された近接する５箇所の距離（ａ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ）との距離）、ｂ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ＋１，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との距離）、ｃ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ＋１，ｙ＋１）と位置（ｘ，ｙ＋１）との距離）、ｄ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ，ｙ＋１）との距離）、ｅ（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との距離））を算出した。
ａ（ｘ，ｙ）＝［｛ｚ（ｘ＋１，ｙ）−ｚ（ｘ，ｙ）｝２＋ｐ２］１／２      （１）
ｂ（ｘ，ｙ）＝［｛ｚ（ｘ＋１，ｙ＋１）−ｚ（ｘ＋１，ｙ）｝２＋ｐ２］１／２      （２）
ｃ（ｘ，ｙ）＝［｛ｚ（ｘ，ｙ＋１）−ｚ（ｘ＋１，ｙ＋１）｝２＋ｐ２］１／２      （３）
ｄ（ｘ，ｙ）＝［｛ｚ（ｘ，ｙ）−ｚ（ｘ，ｙ＋１）｝２＋ｐ２］１／２  （４）
ｅ（ｘ，ｙ）＝［｛ｚ（ｘ＋１，ｙ＋１）−ｚ（ｘ，ｙ）｝２＋ｐ２＋ｐ２］１／２    （５）
【００３９】
第３工程
この４箇所の点を結ぶことにより形成される四角形の面積Ｓ１（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との面積）、Ｓ２（ｘ，ｙ）（位置（ｘ，ｙ）と位置（ｘ，ｙ＋１）と位置（ｘ＋１，ｙ＋１）との面積）を、式（６）〜（１０）で示されたヘロンの公式によって求めた。
ｓ１（ｘ，ｙ）＝（ａ＋ｂ＋ｅ）／２                                    （６）
ｓ２（ｘ，ｙ）＝（ｃ＋ｄ＋ｅ）／２                                    （７）
Ｓ１（ｘ，ｙ）＝｛ｓ１×（ｓ１−ａ）×（ｓ１−ｂ）×（ｓ１−ｅ｝１／２  （８）
Ｓ２（ｘ，ｙ）＝［ｓ２×（ｓ２−ｃ）×（ｓ２−ｄ）×（ｓ２−ｅ）｝１／２        （９）
Ａ（ｘ，ｙ）＝Ｓ１（ｘ，ｙ）＋Ｓ２（ｘ，ｙ）                        （１０）
【００４０】
第４工程
第１〜第３工程を破断面全体で行い、式（１１）のように足し合わせることによって破断面の表面粗さＡｎを算出した。
Ａｎ＝ΣＡ（ｘ，ｙ）                                      （１１）
【００４１】
各タイヤの市場評価と、Ａｎ／ＡおよびＲａ（μｍ）を表１に示す。
【表１】
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【００４２】
図２に、各実施例および比較例のサンプルの引張強度に対してＡｎ／Ａをプロットした図を、図３に、引張強度に対してＲａ（μｍ）をプロットした図を示す。引張強度とＡｎ／Ａの相関係数は０．９７９で、引張強度とＲａ（μｍ）の相関係数は０．４４７であった。破断面の凹凸高さの情報（Ｒａ）だけでは、引張強度もタイヤの市場評価も再現できないことがわかった。
【００４３】
しかしながら、破断面の表面積比Ａｎ／Ａは、ゴム組成物の破壊強度と関連付けることができた。また、破断面の表面積比Ａｎ／Ａは、タイヤの市場評価結果と相関があり、Ａｎ／Ａが１．５５以上であれば市場でのタイヤの耐久性を保てることが分かった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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