(57)【要約】【課題】耐摩耗性、補強性を損なうことなく、優れたグリップ性能を備え、例えば、ハイパフォーマンスタイヤ用として好適なゴム組成物を提供すること。【解決手段】窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１５０〜２５０ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸収量が１００〜１６０ｃｍ３／１００ｇ、比着色力（Ｔｉｎｔ）が１２０％以上の特性を有し、不活性ガス雰囲気下７００〜１１００℃の温度域において熱処理されたカーボンブラック１００重量部に対して、ジエン系ゴム１２０〜１５０重量部、アロマ系オイル５０〜７０重量部の割合で配合して成ることを特徴とするゴム組成物。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１５０〜２５０ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸収量が１００〜１６０ｃｍ３／１００ｇ、比着色力（Ｔｉｎｔ）が１２０％以上の特性を有し、不活性ガス雰囲気下７００〜１１００℃の温度域において熱処理されたカーボンブラック１００重量部に対して、ジエン系ゴム１２０〜１５０重量部、アロマ系オイル５０〜７０重量部の割合で配合してなることを特徴とするゴム組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐摩耗性、補強性を損なうことなく、優れたグリップ性能（路面把持力）を備え、例えば、ハイパフォーマンスタイヤトレッド用として好適なゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の高性能化に伴い高速性能や安定走行に対する要求が高まり、タイヤトレッド部の性能向上についても活発に研究開発が進められている。特に、高速安定走行および操縦安定性（路面での制動性）を向上させるためには、高度の耐摩耗性、補強性を備えるとともにグリップ性能（路面把持力）の向上を図ることが重要であり、そのためには、高度の耐摩耗性、補強性およびグリップ性能をバランスよく保持するゴム組成物の開発が望まれている。
【０００３】
カーボンブラックによるゴム補強性能は、その比表面積（粒子径）やストラクチャーが支配的な因子と考えられており、一般的にカーボンブラックの比表面積やストラクチャーが大きい程、配合ゴムの耐摩耗性、補強性が向上することが知られている。例えば、タイヤトレッド部のような高度の耐摩耗性、補強性が要求されるゴム部材には、従来から、ＳＡＦ（Ｎ１１０）やＩＳＡＦ（Ｎ２２０）などの比表面積が大きく（粒子径が小さく）、高ストラクチャーのハード系カーボンブラックが使用されている。
【０００４】
一方、自動車の安全走行性の面から、グリップ性能の向上を図ることが重要視され、グリップ性能の向上を図るためには、従来から、トレッド部に使用するゴム成分としてスチレン含有率の高いスチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）を用い、多量のカーボンブラックを充填する方法、プロセスオイルを高充填する方法などが採られてきた。
【０００５】
しかしながら、スチレン含有率の高いスチレン−ブタジエン共重合ゴムを使用したゴム組成物は、グリップ性能の指標となる損失係数（ｔａｎδ）　の温度依存性が大きいために、気温が高い場合にはグリップ性能が低下する難点がある。また、カーボンブラックを多量に配合充填したゴム組成物は、硬度が高くなり過ぎて路面との摩擦抵抗が小さくなるほか、走行中に著しく発熱してタイヤのゴム組織が劣化するなどの難点がある。また、油展スチレン−ブタジエンゴムを使用した場合には、耐摩耗性、補強性とグリップ性能とを両立させることが困難となる。
【０００６】
そこで、配合するカーボンブラックの特性面から、タイヤトレッド用として高度のグリップ性能と耐摩耗性とを併有するゴム組成物の開発が盛んに行われている。例えば、本出願人はグリップ性能と耐摩耗性の両立化を目的として窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）１２０〜１６５ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸油量１２０ｍｌ／１００ｇ　以上のハード系に属し、かつ表面活性度を抑制しつつ粒子径を小さくするための特性関係値（Ｇ値）を限定したゴム配合用カーボンブラック（特開平２−３２１３７　号公報）、Ｄｓｔを７０以下、窒素吸着比表面積／よう素吸着量を０．８５〜０．９８、さらにＤＢＰ吸油量−２４Ｍ４ＤＢＰが２０未満のカーボンブラックを配合することにより比表面積やＤＢＰ吸油量が高くなくても高度の耐摩耗性及びグリップ性能を示し、さらに高い比表面積においても加工性や耐摩耗性を損なわずに高度の耐摩耗性を発揮するゴム組成物（特開平３−１７４４７０号公報）などを開発した。
【０００７】
更に、本出願人はジエン系ゴム成分１００重量部に、（１）　１２５≦ＣＴＡＢ≦１６０、　（２）１１５≦ＤＢＰ≦１５０、（３）　１．２０≦ＤＢＰ／２４Ｍ４ＤＢＰ、（４）　ブラックネス≧０．５３×ＣＴＡＢ＋６５．８、の選択的特性を備えるカーボンブラックを５０〜１８０重量部の割合で配合してなるゴム組成物（特開平５−　３２８２６号公報）、（１）　１４０≦ＣＴＡＢ≦１８０、（２）　−１０＜Ｎ２　ＳＡ−ＩＡ＜０、（３）　１１０≦２４Ｍ４ＤＢＰ≦１３０、（４）　２０≦ＤＢＰ−２４Ｍ４ＤＢＰ≦４０、（５）　ΔＤｓｔ≦０．５Ｄｓｔ＋２３の選択的特性を備えたカーボンブラックを５０〜１８０重量部の割合で配合してなるゴム組成物（特開平６−２５６５７７号公報）などを開発、提案している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、引き続き、配合ゴムの耐摩耗性、補強性およびグリップ性能を高水準で両立し得るカーボンブラックの開発について鋭意研究を行った結果、微粒系のカーボンブラックを対象として、不活性ガス雰囲気下で熱処理したカーボンブラックを配合したゴム組成物は、耐摩耗性および補強性を損なうことなく、優れたグリップ性能を示すことを確認した。
【０００９】
本発明は、この知見に基づいて開発されたもので、その目的は耐摩耗性および補強性を損なうことなく、優れたグリップ性能を備え、例えば、ハイパフォーマンスタイヤトレッド用として好適なゴム組成物を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明により提供されるゴム組成物は、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１５０〜２５０ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸収量が１００〜１６０ｃｍ３／１００ｇ、比着色力（Ｔｉｎｔ）が１２０％以上の特性を有し、不活性ガス雰囲気下７００〜１１００℃の温度域において熱処理されたカーボンブラック１００重量部に対して、ジエン系ゴム１２０〜１５０重量部、アロマ系オイル５０〜７０重量部の割合で配合してなることを構成上の特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明において、ゴム成分に配合するカーボンブラックは、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１５０〜２５０ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸収量が１００〜１６０ｃｍ３／１００ｇ、比着色力（Ｔｉｎｔ）が１２０％以上の特性を有するものが対象となる。
【００１２】
窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が１５０ｍ２／ｇ未満であると配合ゴムの耐摩耗性、グリップ性能が低下し、一方、２５０ｍ２／ｇを越えると配合ゴムの加工性が著しく低下することになる。また、ＤＢＰ吸収量が１００ｃｍ３／１００ｇ未満であるとゴム成分中へのカーボンブラックの分散性が低下するために配合ゴムの耐摩耗性や補強性が低下する。また、１６０ｃｍ３／１００ｇを越える場合には配合ゴムの加工性の低下が著しくなる。更に、比着色力（Ｔｉｎｔ）が１２０％未満であると配合ゴムの耐摩耗性、補強性、グリップ性能がともに低位となる。
【００１３】
これらのカーボンブラック特性は、下記の方法によって測定される。
▲１▼窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）　（ｍ２／ｇ）；
ＪＩＳ　Ｋ６２１７（１９９７）「ゴム用カーボンブラックの基本性能の試験方法」７項、窒素吸着比表面積、７．４項Ｃ法による。
▲２▼ＤＢＰ吸収量　　（ｃｍ３／１００ｇ）；
ＪＩＳ　Ｋ６２１７（１９９７）「ゴム用カーボンブラックの基本性能の試験方法」９項、ＤＢＰ吸収量、９．２項Ａ法による。
▲３▼比着色力（Ｔｉｎｔ）　（％）　；
ＪＩＳ　Ｋ６２１７（１９９７）「ゴム用カーボンブラックの基本性能の試験方法」１１．６．６．（１）　項に従い、対比試料にＩＲＢ＃３を用いる。
【００１４】
上記の特性を備えたカーボンブラックは、不活性ガス雰囲気下で７００〜１１００℃の温度域で熱処理される。不活性ガスは窒素、アルゴン、ヘリウムなどのガスを言い、不活性ガス雰囲気下で熱処理することによりカーボンブラック粒子表面の官能基の一部が揮散、消失する。この場合、官能基のうち、カルボキシル基およびヒドロキシル基を分解除去し、キノン基は残存する状態にすると、ラジカルを有するキノン基の存在によりゴム成分中への分散性が向上し、また、熱処理によりカーボンブラックのアモルファス部分が改質され、ゴム成分との相互作用に損失が起こり、その結果、温度の高い状態、例えば、６０〜１００℃の温度域における損失係数（ｔａｎδ）　が大きくなる。
【００１５】
熱処理温度が７００℃未満であると、カーボンブラック粒子表面のカルボキシル基やヒドロキシル基の除去が少なく、また、アモルファス部の改質も十分に進行しない。一方、１１００℃を越えると、カルボキシル基やヒドロキシル基の分解除去は進むが、アモルファス部の改質が進み過ぎて結晶化が進み、高　ｔａｎδにはなるが、耐摩耗性および補強性の低下が著しくなる。
【００１６】
本発明のゴム組成物は、上記のカーボンブラック１００重量部に対して、ジエン系ゴムを１２０〜１５０重量部、アロマ系オイルを５０〜７０重量部の割合で配合、混練したものである。
【００１７】
ゴム成分には、例えば、スチレン−ブタジエンゴム、ポリブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴムなどのジエン系ゴムが用いられる。配合するジエン系ゴムが１２０重量部を下回ると配合ゴムの補強性が低下し、１５０重量部を上回ると配合ゴムのグリップ性能が低下し、補強性も減少する。また、アロマ系オイルの配合量が５０重量部未満では配合ゴムのグリップ性能が低下し、７０重量部を越えると配合ゴムの補強性が小さくなる。
【００１８】
本発明のゴム組成物は、このように、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）、ＤＢＰ吸収量および比着色力（Ｔｉｎｔ）が特定範囲のカーボンブラックを対象にして、特定温度域で熱処理し、該カーボンブラックにジエン系ゴムおよびアロマ系オイルを特定の量比で配合したものであり、これらの相乗作用によってゴム組成物の耐摩耗性、補強性およびグリップ性能を高水準で両立することが可能となる。
【００１９】
なお、本発明のゴム組成物は、これらの配合成分に加えて、通常使用される加硫剤、加硫促進剤、加硫助剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤などの必要なゴム薬品とともに配合、混練することにより得られる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
【００２１】
窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）１７７ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸収量１２８ｃｍ３／１００ｇ、比着色力（Ｔｉｎｔ）１３７％のカーボンブラックを用いて、アルゴンガス雰囲気中で温度を変えて熱処理した。熱処理前後のコロイダル特性ならびに代表的な官能基であるカルボキシル基、ヒドロキシル基、キノン基量を測定して、その結果を表１に示した。
【００２２】
なお、官能基の測定は下記の方法によった。
（１）カルボキシル基；
０．９７６Ｎの炭酸水素ナトリウム　５０ｃｍ３中にカーボンブラック約　２〜５ｇを添加し、６時間程度振とうする。振とう後、カーボンブラックと反応液を分離して、濾液の滴定試験を行って、カーボンブラック粒子表面上のカルボキシル基量を測定する。
【００２３】
（２）ヒドロキシル基；
２，２　′−Ｄｉｐｈｅｎｙｌ−１−ｐｉｃｒｙｌｈｙｄｒａｚｙｌ（ＤＰＰＨ）を四塩化炭素中で溶解し、　５×１０−４ｍｏｌ／ｌ溶液を作製する。該溶液にカーボンブラックを　０．１〜０．６ｇ添加し、６０℃恒温槽中にて　６時間攪拌する。その後、反応液とカーボンブラックとを分離し、濾液を紫外線吸光光度計により測定して、カーボンブラック粒子表面上のヒドロキシル基量を算出する。
【００２４】
（３）キノン基；
水素化ホウ素ナトリウム水溶液（濃度６．８７×１０−３〜７．９４×１０−３ｍｏｌ／ｌ　）中にカーボンブラック　１〜４ｇ添加して、３　時間振とう後、カーボンブラックと反応液を分離し、濾液に　１２Ｎ硫酸を少量滴下した時に発生する水素ガス量からカーボンブラック粒子表面上のキノン基量を算出する。
【００２５】
【表１】
2004026920.tif 000002
【００２６】
表１の各カーボンブラック試料を、表２に示す配合割合で油展スチレン−ブタジエンゴムに配合、混練し、混練物を１４５℃の温度で６５分間加硫してゴム組成物を作製した。
【００２７】
【表２】
2004026920.tif 000003
【００２８】
得られた各ゴム組成物についてゴム物性を測定し、その結果を表３に示した。なお、ゴム物性は下記の方法により測定した。
【００２９】
▲１▼耐摩耗性；
ピコ摩耗試験機を用いて、ＡＳＴＭ　Ｄ２２２８に準拠して測定した。耐摩耗性は、試験サンプルＮｏ．１の摩耗量を１００とした場合の指数〔（試験Ｎｏ．１の摩耗量）／（各試験Ｎｏ．の摩耗量）〕×１００として示した。したがって、指数値が大きい程、耐摩耗性が良好なことを示している。
▲２▼引張応力；
ＪＩＳ　Ｋ６３０１に準拠して測定した。なお、測定値は試験サンプルＮｏ．１の引張応力を１００とした場合の指数〔（各試験Ｎｏ．の引張応力）／（試験Ｎｏ．１の引張応力）〕×１００として示した。したがって、指数値が大きい程、引張応力が高いことを示している。
▲３▼グリップ性能；
岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターを使用し、試験片には厚さ２ｍｍ、幅５ｍｍのスラブシートを用い、試験片挟み間距離を２０ｍｍ、初期荷重を１２０ｇ　、動的歪率を２％、周波数を２０Ｈｚとして、温度６０℃および１００℃の条件で損失係数（ｔａｎδ）　を測定した。なお、測定結果は、試験サンプルＮｏ．１の損失係数（ｔａｎδ）　を１００とした場合の指数〔（各試験Ｎｏ．の　ｔａｎδ）／（試験Ｎｏ．１のｔａｎδ）〕×１００として示した。したがって、指数値が大きいほどグリップ性能が優れていることを示す。
▲４▼硬度、伸び及び反発弾性もＪＩＳ　Ｋ６３０１に準拠した方法で行った。測定値は、引張応力と同様にサンプルＮｏ．１の硬度、伸びを１００とした場合の指数〔（各試験Ｎｏ．の硬度、伸び、反発弾性）／（試験Ｎｏ．１の硬度、伸び、反発弾性）〕×１００として示した。
【００３０】
【表３】
2004026920.tif 000004
注；　＊１　試験サンプルＮｏ．１を１００とした場合の指数
【００３１】
表１〜３の結果から、本発明の要件を充足する試験サンプルＮｏ．３〜５のゴム組成物は、アルゴンガス雰囲気中における熱処理を施さないカーボンブラックを配合した試験サンプルＮｏ．１のゴム組成物に比較して、ピコ耐摩耗性、３００％モジュラスや引張強さなどの補強性が向上し、更にグリップ性能を示す損失係数（６０℃および　１００℃のｔａｎ　δ）　が高位にあり、耐摩耗性、補強性およびグリップ性能がバランスよく両立されていることが分かる。
【００３２】
これに対して熱処理温度が低い試験サンプルＮｏ．２のゴム組成物は、未処理サンプルであるＮｏ．１と各物性に差はほとんど見られなかった。また、熱処理温度が高い試験サンプルＮｏ．６のゴム組成物は、カーボンブラックの表面の活性が低くなったため、補強性が低下、耐摩耗性も低下、しかしポリマーとカーボンブラックの相互作用が低下しているため、グリップ力の指標である６０℃、１００℃ｔａｎ　δは増加したことが認められる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、耐摩耗性および補強性を損なうことなく、優れたグリップ性能を備え、例えば、ハイパフォーマンスタイヤトレッド用として好適なゴム組成物が提供される。