JP6011151B2

JP6011151B2 - タイヤ用ゴム組成物

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Publication number: JP6011151B2
Application number: JP2012181830A
Authority: JP
Inventors: 慶寛亀田
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2012-08-20
Filing date: 2012-08-20
Publication date: 2016-10-19
Anticipated expiration: 2032-08-20
Also published as: JP2014037513A

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発熱性を低減しながら、加工性とタイヤにしたときの操縦安定性及び耐久性を従来レベル以上に向上するようにしたタイヤ用ゴム組成物に関する。

近年、空気入りタイヤに対する要求性能として、地球環境問題への関心の高まりに伴い燃費性能が優れることが求められている。燃費性能を向上するためには転がり抵抗を低減することが知られている。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１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、低転がり抵抗と操縦安定性、耐久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、ゴム組成物の機械的特性が低下し、タイヤにしたときの操縦安定性及び耐久性が低下するという問題がある。

特許文献２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、ゴム組成物の機械的特性を確保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。

また、空気入りタイヤには、例えば、ベルト層、ビードワイヤインシュレーション、カーカス層などの各種補強ゴム層として、スチールコードをゴム組成物で被覆した補強ゴム層が使用されている。これらの補強ゴム層に使用するスチールコード被覆用ゴム組成物には、スチールコードをゴム引きする際の成形加工性に優れること、スチールコードに対する接着性が高く、長期間に亘り繰り返し変形を受けても接着力を維持する耐久性を備えることが求められる。また、タイヤ構成部材であるので、上述した低発熱性、操縦安定性、耐久性を確保するためのゴム硬度や強度が求められる。

このため特許文献３は、ジエン系ゴムに有機酸コバルト塩を配合したゴム組成物により、スチールコードの接着性を改良することを提案している。しかし、このゴム組成物では、スチールコードの接着性を改良するのに有効であるものの、発熱性を小さくし、加工性、耐久性を改良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。

特開２０１０−１３２８７２号公報特表２００４−５１９５５２号公報特開２００７−０９９８６８号公報

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発熱性を低減しながら、加工性とタイヤにしたときの操縦安定性及び耐久性を従来レベル以上に向上するようにしたタイヤ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タイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、有機酸コバルト塩をコバルト量として０．１〜０．４重量部、カーボンブラックを１０重量部以上含む補強性充填剤を４０〜８０重量部配合したタイヤ用ゴム組成物であって、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であり、前記カーボンブラックのＮ ₂ ＳＡが５５ｍ ² ／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Ｎ ₂ ＳＡが５５ｍ ² ／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）の関係を満たすことを特徴とする。
Ｄｓｔ＜１９７９×（Ｎ ₂ ＳＡ） ^-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）、Ｎ ₂ ＳＡは窒素吸着比表面積（ｍ ² ／ｇ）である。）

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、有機酸コバルト塩をコバルト量として０．１〜０．４重量部、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１０重量部以上含む補強性充填剤を４０〜８０重量部配合するようにしたので、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℃）を小さくし低発熱にしながら、ゴム組成物の粘度を小さくし、ゴム硬度及び強度を確保したため、加工性を従来レベル以上に向上することができると共に、タイヤにしたとき転がり抵抗を小さくしながら、操縦安定性及び耐久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吸収量が１００〜１６０ｍｌ／１００ｇであることが好ましい。

尚、本発明において、前記カーボンブラックのストークス径のモード径Ｄｓｔの上限は、上記のように、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。
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。）

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、コード被覆用ゴムに使用することが好ましい。このタイヤ用ゴム組成物をコード被覆用ゴムに用いた補強層を有する空気入りタイヤは、転がり抵抗を小さくし燃費性能を改良しながら、加工性、操縦安定性及び耐久性を従来レベル以上に向上することができる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物において、ジエン系ゴムは、空気入りタイヤに通常用いられる天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、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。なかでも天然ゴム、イソプレンゴムが好ましい。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。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、有機酸コバルト塩を配合することにより、スチールコードに対する接着性を高くする。また、有機酸コバルト塩を配合することでゴム硬度が高まるため操縦安定性が向上する。有機酸コバルト塩の配合量は、コバルト量として、ジエン系ゴム１００重量部に対し０．１〜０．４重量部、好ましくは０．１５〜０．２５重量部にする。コバルト量としての配合量が０．１重量部未満であると、スチールコードに対する初期接着性、耐久接着性を十分に高くすることができない。またゴム硬度を高める効果が不十分になり操縦安定性を向上することが出来ない。逆にコバルト量としての配合量が０．４重量部を超えるとスチールコードに対する耐久接着性が却って低下する。

本発明では、有機酸コバルト塩としては、例えばナフテン酸コバルト、ネオデカン酸コバルト、ステアリン酸コバルト、ロジン酸コバルト、バーサチック酸コバルト、トール油酸コバルト、ホウ酸ネオデカン酸コバルト、アセチルアセトナートコバルト等を例示することができる。また、これらの有機酸コバルト塩のなかでも、ホウ素を含む有機酸コバルト塩が好ましく、例えば有機酸の一部をホウ酸等で置き換えた複合塩であるとよい。ホウ素を含有する有機酸コバルト塩はコバルト含量が２０〜２３重量％であるオルトホウ酸コバルトが好ましい。ホウ素を含有する有機酸コバルト塩としては、例えばローディア社製マノボンドＣ２２．５及びマノボンド６８０Ｃ、Ｊｈｅｐｈｅｒｄ社製ＣｏＭｅｎｄＡ及びＣｏＭｅｎｄＢ、大日本インキ化学工業社製ＹＹＮＢＣ−ＩＩ等を例示することができる。

本発明では、下記の特定のカーボンブラックを必ず含む。即ち、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配合することにより、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、操縦安定性及び耐久性を維持・向上することができる。カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し１０重量部以上、好ましくは４０〜８０重量部にする。カーボンブラックの配合量が１０重量部未満であると、タイヤにしたときの操縦安定性及び耐久性が悪化する。

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及び耐久性が低下する。Ｎ₂ＳＡが７０ｍ²／ｇを超えると、ｔａｎδ（６０℃）が大きくなる。Ｎ₂ＳＡは、ＪＩＳＫ６２１７−２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、表面活性が高すぎて混合性が悪化することになる。沃素吸着量ＩＡは、ＪＩＳＫ６２１７−１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である。ＤＢＰ吸収量が１００ｍｌ／１００ｇ未満であると補強性能が低下してしまい、タイヤにしたときの操縦安定性及び耐久性が低下する。またゴム組成物の混合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より低下する。ＤＢＰ吸収量が１６０ｍｌ／１００ｇを超えると、耐久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、ＪＩＳＫ６２１７−４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、耐久性を維持・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ＪＩＳＫ６２１７−６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、カーボンブラックの窒素吸着比表面積Ｎ₂ＳＡとの関係で決定される。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、１８０ｎｍ以下である。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、下記の式（１）の関係を満たす。
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とコストとの両立が可能になる。

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、ＤＢＰ吸収量を１００〜１６０ｍｌ／１００ｇ、ストークス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、タイヤにしたときの耐久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。

本発明のタイヤ用ゴム組成物では、上述したカーボンブラックを含む補強性充填剤をジエン系ゴム１００重量部に対し４０〜８０重量部、好ましくは４５〜７５重量部配合する。補強性充填剤の配合量が４０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８０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、上述の特定のカーボンブラックのほか、例えば上述の特定のカーボンブラック以外のカーボンブラック、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。なかでも上述の特定のカーボンブラック以外のカーボンブラック、シリカ、クレーが好ましい。尚、上述の特定のカーボンブラック以外のカーボンブラックとは、上述の特定のカーボンブラックの特定要件のうち少なくとも一つを満たさないものである。

本発明のゴム組成物において、補強性充填剤としてシリカを配合することができる。シリカの配合量は、ゴム成分１００重量部に対し０〜４０重量部、より好ましくは１０〜３０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耐久性とを両立する。シリカの配合量が４０重量部を超えるとタイヤにしたときの耐久性が低下する。

シリカとしてはＣＴＡＢ比表面積が好ましくは８０〜３００ｍ²／ｇにするとよい。シリカのＣＴＡＢが８０ｍ²／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タイヤにしたときの耐久性が不足する。またシリカのＣＴＡＢが３００ｍ²／ｇを超えると、発熱性が悪化しタイヤにしたときの転がり抵抗が大きくなる。なおシリカのＣＴＡＢ比表面積は、ＩＳＯ９２７７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。

タイヤ用ゴム組成物には、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。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、空気入りタイヤのキャップトレッド部、アンダートレッド部、サイドウォール部、ビードフィラー部、ランフラットタイヤにおける断面三日月型のサイド補強ゴム層、リムクッション部、インナーライナー部、或いはカーカス層、ベルト層、ベルトカバー層などのコード被覆用ゴムなどに好適に使用することができる。とりわけコード被覆用ゴムに使用することが好ましい。これらの部材に本発明のゴム組成物を使用した空気入りタイヤ、特にコード被覆用ゴムを本発明のゴム組成物で構成した補強層を用い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、加工性、操縦安定性及び耐久性が優れ、従来レベル以上に維持・向上することができる。

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２０種類のゴム組成物（実施例１〜９、比較例１〜１１）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：ＪＩＳＫ６２１７−２に基づいて測定された窒素吸着比表面積
・ＩＡ：ＪＩＳＫ６２１７−１に基づいて測定された沃素吸着量
・ＣＴＡＢ：ＪＩＳＫ６２１７−３に基づいて測定されたＣＴＡＢ吸着比表面積
・ＤＢＰ：ＪＩＳＫ６２１７−４（非圧縮試料）に基づいて測定されたＤＢＰ吸収量
・２４Ｍ４：ＪＩＳＫ６２１７−４（圧縮試料）に基づいて測定された２４Ｍ４−ＤＢＰ吸収量
・Ｄｓｔ：ＪＩＳＫ６２１７−６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：ＪＩＳＫ６２１７−６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３００
・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。

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３，４に示す配合からなる２０種類のゴム組成物（実施例１〜９、比較例１〜１１）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、スチールコード被覆用ゴム組成物を得た。なお、表３，４において、ジエン系ゴム１００重量部に対する有機酸コバルト塩のコバルト量としての配合量を括弧を付して「Ｃｏ含有量」の欄に記載した。

得られたスチールコード被覆用ゴム組成物の一部を下記に示すムーニー粘度試験に供し加工性を評価した。次いで、ゴム組成物を所定形状の金型中で、１６０℃、２０分間加硫して試験片を作製し、動的粘弾性試験を行い、発熱性（６０℃のｔａｎδ）を評価した。

また、得られたスチールコード被覆用ゴム組成物でスチールコードを被覆したベルト層を有する空気入りタイヤとして、サイズの異なる２種のタイヤ（サイズ２２５／５０／Ｒ１７及び１９５／６５Ｒ１５）を製作し、操縦安定性及び耐久性をそれぞれ下記に示す試験方法で評価した。

ムーニー粘度
スチールコード被覆用ゴム組成物のムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄）を、ＪＩＳＫ６３００に準拠してムーニー粘度計にてＬ型ロータを使用し、予熱時間１分、ロータの回転時間４分、温度１００℃、２ｒｐｍの条件で測定した。得られた結果は、それぞれのムーニー粘度の逆数を算出し比較例１を１００とする指数として表３，４の「加工性」の欄に示した。この「加工性」の指数が大きいほどムーニー粘度が低く、成形加工性が優れることを意味する。

発熱性（６０℃におけるｔａｎδ）
得られた試験片をＪＩＳＫ６３９４に準拠して、東洋精機製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚの条件で、温度６０℃における損失正接ｔａｎδを測定した。得られた結果は、それぞれのｔａｎδの逆数をとり比較例１を１００とし、表３，４の「発熱性」の欄に示した。「発熱性」の指数が大きいほど発熱性が小さく、タイヤにしたとき転がり抵抗が小さく燃費性能が優れることを意味する。

操縦安定性
得られた空気入りタイヤ（サイズ２２５／５０／Ｒ１７）を標準リム（サイズ１７×７．５Ｊのホイール）に組み付け、国産２．５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３，４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。

耐久性
得られた空気入りタイヤ（サイズ１９５／６５Ｒ１５）を標準リム（サイズ１５×６Ｊのホイール）に装着し、空気圧２００ｋＰａの空気を充填して、ドラム径１７０７ｍｍで、ＪＩＳＤ４２３０に準拠する室内ドラム試験機にかけて、荷重３６００Ｎを負荷し、速度８０ｋｍ／ｈで２時間走行させた後、速度を１２０ｋｍ／ｈに上げて２４時間走行させた。その後、２４時間走行する毎に速度を１０ｋｍ／ｈずつ上げ、タイヤ故障を起こすまでの走行距離を測定した。得られた結果は、比較例１の値を１００とする指数として表３，４の「耐久性」に示した。この指数が大きいほど耐久性が優れることを意味する。

なお、表３，４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
ＣＢ１〜ＣＢ９：上述した表１に示したカーボンブラック
有機酸Ｃｏ塩−１：ナフテン酸コバルト、ＤＩＣ社製ナフテン酸コバルト、コバルト含有量１０重量％
有機酸Ｃｏ塩−２：ＯＭＧ社製マノボンドＣ２２．５、コバルト含有量２２重量％
有機酸：三共油化工業社製ナフテン酸、コバルト含有量０重量％
シリカ：東ソーシリカ社製ニップシールＡＱ（ＣＴＡＢ＝１６０ｍ²／ｇ）
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
老化防止剤：フレキシス社製ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ６ＰＰＤ
加硫促進剤：大内新興化学工業社製ノクセラーＤＺ−Ｇ
硫黄：不溶性硫黄、四国化成社製ミュークロンＯＴ−２０、硫黄分８０％

表３，４から明らかなように実施例１〜９のタイヤ用ゴム組成物は、加工性、発熱性、操縦安定性、及び耐久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超、ストークス径Ｄｓｔが１４５ｎｍ未満、かつ比Ｎ₂ＳＡ／ＩＡが１．００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、タイヤにしたときの加工性、低転がり抵抗、操縦安定性及び耐久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、タイヤにしたときの操縦安定性及び耐久性が悪化する。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、ゴム組成物の加工性及びタイヤにしたときの耐久性が悪化する。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未満かつ比Ｎ₂ＳＡ／ＩＡが１．００未満であるので、タイヤにしたときの操縦安定性及び耐久性が悪化する。

表４から明らかなように、比較例５のゴム組成物は、補強性充填剤（カーボンブラック）の配合量が４０重量部より少ないのでゴム組成物の加工性とタイヤにしたときの操縦安定性及び耐久性が悪化する。比較例６のゴム組成物は、補強性充填剤（カーボンブラック）の配合量が８０重量部より多いので、ゴム組成物の加工性及びタイヤにしたときの低転がり性、耐久性が悪化する。

比較例７はカーボンブラックの配合量が１０重量部より少ないのでゴム組成物の加工性及びタイヤにしたときの耐久性能が悪化する。なお、比較例７及び実施例８は補強性充填剤としてカーボンブラックとシリカとを併用したものである。

比較例８は有機酸コバルト塩を配合しないのでタイヤにしたときの操縦安定性及び耐久性が悪化する。比較例９はコバルト含有量が０．１重量部より少ないのでタイヤにしたときの操縦安定性及び耐久性が悪化する。比較例１０はコバルト含有量が０．４重量部より多いのでゴム組成物の加工性及びタイヤにしたときの低転がり性、耐久性能が悪化する。比較例１１はコバルト含有量が０重量％である有機酸を用いているのでタイヤにしたときの操縦安定性及び耐久性が悪化する。

Claims

ジエン系ゴム１００重量部に対し、有機酸コバルト塩をコバルト量として０．１〜０．４重量部、カーボンブラックを１０重量部以上含む補強性充填剤を４０〜８０重量部配合したタイヤ用ゴム組成物であって、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であり、前記カーボンブラックのＮ ₂ ＳＡが５５ｍ ² ／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Ｎ ₂ ＳＡが５５ｍ ² ／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）の関係を満たすことを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。
Ｄｓｔ＜１９７９×（Ｎ ₂ ＳＡ） ^-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）、Ｎ ₂ ＳＡは窒素吸着比表面積（ｍ ² ／ｇ）である。）
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に記載のタイヤ用ゴム組成物。
請求項１〜２のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物をコード被覆用ゴムに用いたカーカス層、ベルト層、ベルトカバー層から選ばれる少なくとも１つの層を有することを特徴とする空気入りタイヤ。