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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023124712
(43)【公開日】2023-09-06
(54)【発明の名称】タイヤ用ゴム組成物、及びタイヤ
(51)【国際特許分類】
C08L 7/00 20060101AFI20230830BHJP
C08L 9/00 20060101ALI20230830BHJP
C08K 3/04 20060101ALI20230830BHJP
C08K 5/057 20060101ALI20230830BHJP
B60C 1/00 20060101ALI20230830BHJP
【ＦＩ】
C08L7/00
C08L9/00
C08K3/04
C08K5/057
B60C1/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022028653
(22)【出願日】2022-02-25
(71)【出願人】
【識別番号】000005278
【氏名又は名称】株式会社ブリヂストン
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100119530
【弁理士】
【氏名又は名称】冨田 和幸
(74)【代理人】
【識別番号】100195556
【弁理士】
【氏名又は名称】柿沼 公二
(72)【発明者】
【氏名】宮内 英紀
【テーマコード（参考）】
3D131
4J002
【Ｆターム（参考）】
3D131AA02
3D131BA04
3D131BB03
3D131BC33
3D131BC51
4J002AC011
4J002AC031
4J002AC111
4J002DA036
4J002EC077
4J002FD016
4J002GN01
(57)【要約】
【課題】加工性に優れるとともに、タイヤに優れた耐摩耗性を発現させることが可能なタイヤ用ゴム組成物を提供する。
【解決手段】ゴム成分、カーボンブラック及び所定式で表される含金属環状化合物を含有し、前記カーボンブラックは、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積（ＣＴＡＢ）が１３０ｍ２／ｇ以上、ヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）に対する前記ＣＴＡＢ（ｍ２／ｇ）の比（ＣＴＡＢ／ＩＡ）が０．９２以上１．０６以下、且つ、水素放出量が３５００質量ｐｐｍ以上４８００質量ｐｐｍ以下である、ことを特徴とする、タイヤ用ゴム組成物である。
【選択図】なし
【解決手段】ゴム成分、カーボンブラック及び所定式で表される含金属環状化合物を含有し、前記カーボンブラックは、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積（ＣＴＡＢ）が１３０ｍ２／ｇ以上、ヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）に対する前記ＣＴＡＢ（ｍ２／ｇ）の比（ＣＴＡＢ／ＩＡ）が０．９２以上１．０６以下、且つ、水素放出量が３５００質量ｐｐｍ以上４８００質量ｐｐｍ以下である、ことを特徴とする、タイヤ用ゴム組成物である。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ゴム成分、カーボンブラック、及び式（１）：
［式中、Ｍは、二価の金属原子であり、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、ヒドロキシ基置換アルキル基、アミノ基置換アルキル基、又はチオール基置換アルキル基である］で表される含金属環状化合物を含有し、
前記カーボンブラックは、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積（ＣＴＡＢ）が１３０ｍ２／ｇ以上、ヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）に対する前記ＣＴＡＢ（ｍ２／ｇ）の比（ＣＴＡＢ／ＩＡ）が０．９２以上１．０６以下、且つ、水素放出量が３５００質量ｐｐｍ以上４８００質量ｐｐｍ以下である、
ことを特徴とする、タイヤ用ゴム組成物。
【化1】
前記カーボンブラックは、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積（ＣＴＡＢ）が１３０ｍ２／ｇ以上、ヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）に対する前記ＣＴＡＢ（ｍ２／ｇ）の比（ＣＴＡＢ／ＩＡ）が０．９２以上１．０６以下、且つ、水素放出量が３５００質量ｐｐｍ以上４８００質量ｐｐｍ以下である、
ことを特徴とする、タイヤ用ゴム組成物。
【請求項2】
前記ゴム成分は、変性ブタジエンゴムを含む、請求項１に記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項3】
前記ゴム成分中の前記変性ブタジエンゴムの割合が、５質量％以上である、請求項２に記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項4】
前記ゴム成分は、更に無変性ブタジエンゴムを含む、請求項２又は３に記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項5】
前記ゴム成分中の前記無変性ブタジエンゴムの割合が、１０質量％以上である、請求項４に記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項6】
前記ゴム成分中の前記変性ブタジエンゴムの割合が、３０質量％以下である、請求項２～５のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項7】
前記カーボンブラックのＣＴＡＢが、１３５ｍ２／ｇ以上１５０ｍ２／ｇ以下である、請求項１～６のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項8】
前記カーボンブラックの含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して４０質量部以上７０質量部以下である、請求項１～７のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項9】
前記含金属環状化合物の含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して０．１質量部以上１０質量部以下である、請求項１～８のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項10】
前記式（１）中のＭが、亜鉛原子、カルシウム原子、又はマグネシウム原子である、請求項１～９のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項11】
前記式（１）中のＲ１及びＲ２の一方が水素原子であり、他方がヒドロキシ基置換アルキル基である、請求項１～１０のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項12】
前記ゴム成分が、天然ゴムを含む、請求項１～１１のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項13】
タイヤトレッドに用いられる、請求項１～１２のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項14】
請求項１～１３のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物をトレッドに用いたことを特徴とする、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、及びタイヤに関するものである。
【背景技術】
【0002】
タイヤのトレッドには、特に耐摩耗性が要求されており、トレッド作製に用いられる材料の適正化を図ることで、性能の改善が行われている。
【0003】
例えば、特許文献１は、所定の変性剤で変性されてなる比較的高シス含量のブタジエン系重合体と、窒素吸着比表面積が１００ｍ２／ｇを超えるカーボンブラックとを組み合わせたゴム組成物をトレッドに用いることで、優れた低転がり抵抗と耐摩耗性とを兼ね備えた空気入りタイヤが得られることを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１１－２１９６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記特許文献１に記載のゴム組成物は、耐摩耗性を一層向上させる点で、改良の余地があり、また、粘度が高い傾向があるため、加工性の向上も望まれる。
【0006】
そこで、本発明は、加工性に優れるとともに、タイヤに優れた耐摩耗性を発現させることが可能なタイヤ用ゴム組成物を提供することを課題とする。
また、本発明は、耐摩耗性に優れたタイヤを提供することを課題とする。
また、本発明は、耐摩耗性に優れたタイヤを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決する本発明の要旨構成は、以下の通りである。
【0008】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、
ゴム成分、カーボンブラック、及び式（１）：
［式中、Ｍは、二価の金属原子であり、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、ヒドロキシ基置換アルキル基、アミノ基置換アルキル基、又はチオール基置換アルキル基である］で表される含金属環状化合物を含有し、
前記カーボンブラックは、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積（ＣＴＡＢ）が１３０ｍ２／ｇ以上、ヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）に対する前記ＣＴＡＢ（ｍ２／ｇ）の比（ＣＴＡＢ／ＩＡ）が０．９２以上１．０６以下、且つ、水素放出量が３５００質量ｐｐｍ以上４８００質量ｐｐｍ以下である、
ことを特徴とする。
かかる本発明のタイヤ用ゴム組成物は、加工性に優れるとともに、タイヤに優れた耐摩耗性を発現させることが可能である。
ゴム成分、カーボンブラック、及び式（１）：
【化1】
前記カーボンブラックは、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積（ＣＴＡＢ）が１３０ｍ２／ｇ以上、ヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）に対する前記ＣＴＡＢ（ｍ２／ｇ）の比（ＣＴＡＢ／ＩＡ）が０．９２以上１．０６以下、且つ、水素放出量が３５００質量ｐｐｍ以上４８００質量ｐｐｍ以下である、
ことを特徴とする。
かかる本発明のタイヤ用ゴム組成物は、加工性に優れるとともに、タイヤに優れた耐摩耗性を発現させることが可能である。
【0009】
本発明のタイヤ用ゴム組成物において、前記ゴム成分は、変性ブタジエンゴムを含むことが好ましい。この場合、耐摩耗性をより向上させることができる。
【0010】
本発明のタイヤ用ゴム組成物においては、耐摩耗性をより十分に向上させる観点から、前記ゴム成分中の前記変性ブタジエンゴムの割合が、５質量％以上であることが好ましい。
【0011】
本発明のタイヤ用ゴム組成物において、前記ゴム成分は、更に無変性ブタジエンゴムを含むことが好ましい。この場合、耐摩耗性をより一層向上させることができる。
【0012】
本発明のタイヤ用ゴム組成物においては、耐摩耗性をより十分に向上させる観点から、前記ゴム成分中の前記無変性ブタジエンゴムの割合が、１０質量％以上であることが好ましい。
【0013】
本発明のタイヤ用ゴム組成物においては、コストの観点、及び、ゴム混練時の作業性の観点などから、前記ゴム成分中の前記変性ブタジエンゴムの割合が、３０質量％以下であることが好ましい。
【0014】
本発明のタイヤ用ゴム組成物においては、耐摩耗性をより向上させる観点、及び、低ロス性や加工性等の他の性能を良好に保持する観点から、前記カーボンブラックのＣＴＡＢが、１３５ｍ２／ｇ以上１５０ｍ２／ｇ以下であることが好ましい。
【0015】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、前記カーボンブラックの含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して４０質量部以上７０質量部以下であることが好ましい。この場合、耐摩耗性を効果的に向上させることができ、また、低ロス性や加工性等の他の性能を良好に保持することができる。
【0016】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、前記含金属環状化合物の含有量が、前記ゴム成分１００質量部に対して０．１質量部以上１０質量部以下であることが好ましい。この場合、加工性をより十分に向上させることができ、また、耐摩耗性を良好に保持することができる。
【0017】
本発明のタイヤ用ゴム組成物においては、前記式（１）中のＭが、亜鉛原子、カルシウム原子、又はマグネシウム原子であることが好ましい。この場合、耐摩耗性及び／又は加工性をより高めることができ、また、製造上の観点や入手容易性の観点からも好ましい。
【0018】
本発明のタイヤ用ゴム組成物においては、前記式（１）中のＲ１及びＲ２の一方が水素原子であり、他方がヒドロキシ基置換アルキル基であることが好ましい。この場合、耐摩耗性及び／又は加工性をより高めることができ、また、製造上の観点や入手容易性の観点からも好ましい。
【0019】
本発明のタイヤ用ゴム組成物においては、前記ゴム成分が、天然ゴムを含むことが好ましい。この場合、ゴム物品としての機械的強度を高めることができる。
【0020】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、タイヤトレッドに好適に用いられる。
【0021】
本発明のタイヤは、上述したタイヤ用ゴム組成物をトレッドに用いたことを特徴とする。
かかる本発明のタイヤは、耐摩耗性に優れる。
かかる本発明のタイヤは、耐摩耗性に優れる。
【発明の効果】
【0022】
本発明によれば、加工性に優れるとともに、タイヤに優れた耐摩耗性を発現させることが可能なタイヤ用ゴム組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、耐摩耗性に優れたタイヤを提供することができる。
また、本発明によれば、耐摩耗性に優れたタイヤを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本発明の実施形態について説明する。但し、これらの記載は、本発明の例示を目的とするものであり、本発明を何ら限定するものではない。
【0024】
（タイヤ用ゴム組成物）
本発明の一実施形態に係るタイヤ用ゴム組成物（以下、「本実施形態のゴム組成物」と称することがある。）は、少なくとも、ゴム成分、カーボンブラック、及び式（１）：
［式中、Ｍは、二価の金属原子であり、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、ヒドロキシ基置換アルキル基、アミノ基置換アルキル基、又はチオール基置換アルキル基である］で表される含金属環状化合物を含有する。また、本実施形態で用いる上記カーボンブラックは、第１の物性として、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積（ＣＴＡＢ）が１３０ｍ２／ｇ以上であり、第２の物性として、ヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）に対する前記ＣＴＡＢ（ｍ２／ｇ）の比（ＣＴＡＢ／ＩＡ）が０．９２以上１．０６以下であり、且つ、第３の物性として、水素放出量が３５００質量ｐｐｍ以上４８００質量ｐｐｍ以下であることを要する。本実施形態のゴム組成物は、上記物性を具備するカーボンブラックを含有するため、高い耐摩耗性を発現することができる。なお、上記の物性を同時に具備するカーボンブラックは、実質的には新規である。更に、本実施形態のゴム組成物は、含金属環状化合物を含有することで、上記カーボンブラックの含有により悪化し得る加工性を、良好に保持することができる。
本発明の一実施形態に係るタイヤ用ゴム組成物（以下、「本実施形態のゴム組成物」と称することがある。）は、少なくとも、ゴム成分、カーボンブラック、及び式（１）：
【化2】
【0025】
本実施形態のゴム組成物は、上記の通り優れた耐摩耗性を発現させることができるため、タイヤトレッドに好適に用いられる。
【0026】
＜ゴム成分＞
本実施形態のゴム組成物に含有されるゴム成分としては、例えば、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、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）、エチレン－プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン－プロピレン－ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、多硫化ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等が挙げられる。これらゴム成分は、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらゴム成分は、変性されたものであってもよい。
本実施形態のゴム組成物に含有されるゴム成分としては、例えば、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、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）、エチレン－プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン－プロピレン－ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、多硫化ゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等が挙げられる。これらゴム成分は、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらゴム成分は、変性されたものであってもよい。
【0027】
本実施形態において、上記ゴム成分は、変性ブタジエンゴム（変性ＢＲとも称される。）を含むことが好ましい。なお、変性ブタジエンゴムは、炭素及び水素以外の原子を有する官能基を１種以上有するブタジエンゴムである。変性ブタジエンゴムは、カーボンブラックと化学的に結合することで優れた補強性を発現するので、耐摩耗性をより向上させることができる。変性ブタジエンゴムは、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0028】
変性ブタジエンゴムは、上記官能基を、末端に有してもよく、主鎖に有してもよい。また、変性ブタジエンゴムは、例えば、ブタジエンゴム（無変性ブタジエンゴム）を変性剤で変性させることにより、得ることができる。
【0029】
炭素及び水素以外の原子としては、窒素原子、酸素原子、硫黄原子、半金属原子及び金属原子等が挙げられ、上記官能基はこれらより選ばれる１種以上の原子を有することが好ましい。また、半金属原子としては、ホウ素、ケイ素、ゲルマニウム、ヒ素、アンチモン及びテルル等が挙げられるが、これらの中でも、ホウ素、ケイ素及びゲルマニウムから選ばれる１種以上の原子がより好ましく、ケイ素が特に好ましい。また、金属原子としては、スズ、チタン、ジルコニウム、ビスマス及びアルミニウム等が挙げられるが、これらの中でも、スズ及びチタンから選ばれる１種以上の原子がより好ましく、スズが特に好ましい。
【0030】
本実施形態のゴム組成物において、ゴム成分中の変性ブタジエンゴムの割合は、耐摩耗性をより十分に向上させる観点から、５質量％以上であることが好ましく、８質量％以上であることがより好ましく、１０質量％以上であることが更に好ましい。一方、ゴム成分中の変性ブタジエンゴムの割合の上限は、特に限定されないが、コストの観点、及び、ゴム混練時の作業性の観点などから、３０質量％以下であることが好ましい。
【0031】
また、上記ゴム成分は、変性ブタジエンゴムとともに、無変性ブタジエンゴム（無変性ＢＲ、又は、単にＢＲとも称される。）を含むことが好ましい。変性ブタジエンゴムは、上述の通り耐摩耗性の向上に寄与する一方、マイクロメートルオーダーのフィラー分散性を悪化させ得る。しかし、変性ブタジエンゴムと無変性ブタジエンゴムとを併用することにより、フィラー分散性が一層向上して、補強性及びフィラー分散性を高次元で両立でき、結果として耐摩耗性をより一層向上させることができる。無変性ブタジエンゴムは、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0032】
本実施形態のゴム組成物において、ゴム成分中の無変性ブタジエンゴムの割合は、耐摩耗性をより十分に向上させる観点から、１０質量％以上であることが好ましく、２０質量％以上であることがより好ましい。一方、無変性ブタジエンゴムの割合の上限は、特に限定されないが、変性ブタジエンゴムによる基本的な耐摩耗性の向上効果を保持する観点から、４０質量％以下であることが好ましく、３５質量％以下であることがより好ましい。
【0033】
本実施形態のゴム組成物において、変性ブタジエンゴム及び無変性ブタジエンゴムの合計のうち変性ブタジエンゴムの割合は、１０質量％以上５０質量％以下であることが好ましい。この場合、耐摩耗性の向上効果をより十分に得ることができる。同様の観点から、変性ブタジエンゴム及び無変性ブタジエンゴムの合計のうち変性ブタジエンゴムの割合は、１５質量％以上であることが好ましく、２０質量％以上であることがより好ましく、また、４０質量％以下であることが好ましい。
【0034】
また、本実施形態のゴム組成物は、天然ゴム（ＮＲ）を含有することが好ましい。換言すると、本実施形態で用いるゴム成分は、天然ゴムを含むことが好ましい。この場合、ゴム物品としての機械的強度を高めることができる。
【0035】
本実施形態のゴム組成物において、ゴム成分中の天然ゴムの割合は、３０質量％以上７０質量％以下であることが好ましい。ゴム成分中の天然ゴムの割合が３０質量％以上であれば、十分に機械的強度を高めることできる。また、ゴム成分中の天然ゴムの割合が７０質量％以下であれば、天然ゴム以外のゴム成分（例えば、変性ブタジエンゴム、無変性ブタジエンゴムなど）を併用することの効果が十分に奏されて、耐摩耗性をより向上させることができる。
【0036】
また、本実施形態のゴム組成物は、上述した変性ブタジエンゴム、無変性ブタジエンゴム及び天然ゴム以外の、その他のゴム成分を含有してもよく、含有しなくてもよい。但し、本実施形態のゴム組成物において、ゴム成分中の上記その他のゴム成分の割合は、２０質量％以下であることが好ましく、１０質量％以下であることがより好ましく、５質量％以下であることが更に好ましく、０質量％である（即ち、その他のゴム成分を含有しない）ことが特に好ましい。
【0037】
＜カーボンブラック＞
本実施形態で用いるカーボンブラックは、第１の物性として、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積（ＣＴＡＢ）が１３０ｍ２／ｇ以上であることを要する。上記カーボンブラックは、ＣＴＡＢが１３０ｍ２／ｇ以上であるので、ゴム成分の補強性を高め、ひいては耐摩耗性の向上に寄与することができる。また、上記カーボンブラックのＣＴＡＢは、耐摩耗性をより向上させる観点から、１３５ｍ２／ｇ以上であることが好ましく、また、低ロス性や加工性等の他の性能を良好に保持する観点から、１５０ｍ２／ｇ以下であることが好ましい。
なお、カーボンブラックのＣＴＡＢは、ＪＩＳ Ｋ６２１７－３に準拠して測定される。また、カーボンブラックのＣＴＡＢの調整は、限定されないが、例えば、カーボンブラックを製造する際の、原料導入条件、空気導入条件、燃料導入条件、冷却水導入条件等の各種条件をコントロールすることで行うことができる。
本実施形態で用いるカーボンブラックは、第１の物性として、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積（ＣＴＡＢ）が１３０ｍ２／ｇ以上であることを要する。上記カーボンブラックは、ＣＴＡＢが１３０ｍ２／ｇ以上であるので、ゴム成分の補強性を高め、ひいては耐摩耗性の向上に寄与することができる。また、上記カーボンブラックのＣＴＡＢは、耐摩耗性をより向上させる観点から、１３５ｍ２／ｇ以上であることが好ましく、また、低ロス性や加工性等の他の性能を良好に保持する観点から、１５０ｍ２／ｇ以下であることが好ましい。
なお、カーボンブラックのＣＴＡＢは、ＪＩＳ Ｋ６２１７－３に準拠して測定される。また、カーボンブラックのＣＴＡＢの調整は、限定されないが、例えば、カーボンブラックを製造する際の、原料導入条件、空気導入条件、燃料導入条件、冷却水導入条件等の各種条件をコントロールすることで行うことができる。
【0038】
上記カーボンブラックは、ヨウ素吸着量（ＩＡ）が１５０ｍｇ／ｇ以下であることが好ましい。カーボンブラックのＩＡが１５０ｍｇ／ｇ以下であれば、カーボンブラック表面の所定の活性化が好適に行われて、ゴム成分として混合される変性ブタジエンゴム及び／又は無変性ブタジエンゴムとの相互作用性を良好に高めることができる。また、上記カーボンブラックのＩＡは、低ロス性や加工性等の他の性能を良好に保持する観点から、１３０ｍｇ／ｇ以上であることが好ましい。
なお、カーボンブラックのＩＡは、ＪＩＳ Ｋ６２１７－１に準拠して測定される。また、カーボンブラックのＩＡの調整は、限定されないが、例えば、カーボンブラックを製造する際の、原料導入条件、空気導入条件、燃料導入条件、冷却水導入条件等の各種条件をコントロールすることで行うことができる。
なお、カーボンブラックのＩＡは、ＪＩＳ Ｋ６２１７－１に準拠して測定される。また、カーボンブラックのＩＡの調整は、限定されないが、例えば、カーボンブラックを製造する際の、原料導入条件、空気導入条件、燃料導入条件、冷却水導入条件等の各種条件をコントロールすることで行うことができる。
【0039】
また、上記カーボンブラックは、第２の物性として、ヨウ素吸着量（ＩＡ）（ｍｇ／ｇ）に対する前記ＣＴＡＢ（ｍ２／ｇ）の比（ＣＴＡＢ／ＩＡ）が０．９２以上１．０６以下であることを要する。ＣＴＡＢ／ＩＡが０．９２未満であると、耐摩耗性が悪化する虞がある。また、ＣＴＡＢ／ＩＡが１．０６超であると、加工性が悪化し、ひいては耐摩耗性が悪化する虞がある。また、上記カーボンブラックのＣＴＡＢ／ＩＡは、耐摩耗性をより向上させる観点から、０．９５以上であることが好ましく、また、１．０５以下であることが好ましい。
【0040】
更に、上記カーボンブラックは、第３の物性として、水素放出量が３５００質量ｐｐｍ以上４８００質量ｐｐｍ以下であることを要する。水素放出量が３５００質量ｐｐｍ未満であると、カーボンブラック表面の所定の活性化、ひいてはゴム成分の相互作用性が不十分となり、結果として耐摩耗性が悪化する虞がある。また、水素放出量が４８００質量ｐｐｍ超であると、水素過多に起因して、耐摩耗性が悪化する虞がある。また、上記カーボンブラックの水素放出量は、耐摩耗性をより向上させる観点から、３７００質量ｐｐｍ以上であることが好ましく、また、４５００質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、４３００質量ｐｐｍ以下であることがより好ましい。
なお、カーボンブラックの水素放出量は、アルゴン雰囲気中２０００℃で１５分間加熱したときに放出される水素ガスの量を指し、水素分析装置を用いて測定される。また、カーボンブラックの水素放出量の調整は、限定されないが、例えば、カーボンブラックを製造する際の、原料導入条件、空気導入条件、燃料導入条件、冷却水導入条件等の各種条件をコントロールすることで行うことができる。
なお、カーボンブラックの水素放出量は、アルゴン雰囲気中２０００℃で１５分間加熱したときに放出される水素ガスの量を指し、水素分析装置を用いて測定される。また、カーボンブラックの水素放出量の調整は、限定されないが、例えば、カーボンブラックを製造する際の、原料導入条件、空気導入条件、燃料導入条件、冷却水導入条件等の各種条件をコントロールすることで行うことができる。
【0041】
上記カーボンブラックは、ジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）が、１３０ｃｍ３／１００ｇ以上１５０ｃｍ３／１００ｇ以下であることが好ましい。ＤＢＰが１３０ｃｍ３／１００ｇ以上であれば、耐摩耗性がより向上し、また、１５０ｃｍ３／１００ｇ以下であれば、加工性を良好に保持することができる。
【0042】
上記カーボンブラックの製造方法は、所望の物性を具備させることができれば、特に限定されない。但し、カーボンブラックにおける上述したＣＴＡＢ、ＩＡ、水素放出量などの物性は、それぞれを単独で調整することが極めて困難である。本実施形態で用いることができるカーボンブラックは、例えば、後述の実施例の製造条件を踏まえ、適宜調整することで製造できる。
【0043】
本実施形態のゴム組成物における上記カーボンブラックの含有量は、上記ゴム成分１００質量部に対して、４０質量部以上７０質量部以下であることが好ましい。上記カーボンブラックの含有量が４０質量部以上であれば、ゴム成分との相互作用性が十分に高まり、耐摩耗性を効果的に向上させることができる。また、上記カーボンブラックの含有量が７０質量部以下であれば、低ロス性や加工性等の他の性能を良好に保持することができる。同様の観点から、ゴム組成物における上記カーボンブラックの含有量は、上記ゴム成分１００質量部に対して、４５質量部以上であることがより好ましく、また、６０質量部以下であることがより好ましい。
【0044】
本実施形態のゴム組成物は、上述した物性を具備するカーボンブラック以外のその他のカーボンブラックを含有してもよく、含有しなくてもよい。その他のカーボンブラックとしては、上述した第１の物性、第２の物性及び第３の物性のうち、２つのみ満たすカーボンブラック、１つのみ満たすカーボンブラック、或いは、いずれも満たさないカーボンブラック、が挙げられる。但し、本発明特有の耐摩耗性の向上効果をより確実に得る観点から、本実施形態のゴム組成物において、全カーボンブラック中のその他のカーボンブラックの割合は、２０質量％以下であることが好ましく、１０質量％以下であることがより好ましく、５質量％以下であることが更に好ましく、０質量％である（即ち、その他のカーボンブラックを含有しない）ことが特に好ましい。
【0045】
＜含金属環状化合物＞
本実施形態のゴム組成物は、式（１）：
［式中、Ｍは、二価の金属原子であり、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、ヒドロキシ基置換アルキル基、アミノ基置換アルキル基、又はチオール基置換アルキル基である］で表される含金属環状化合物を含有する。含金属環状化合物は、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
本実施形態のゴム組成物は、式（１）：
【化3】
【0046】
上記式（１）中のＭは、二価の金属原子であれば、特に限定されないが、その中でも、亜鉛原子（Ｚｎ）、カルシウム原子（Ｃａ）、又はマグネシウム原子（Ｍｇ）であることが好ましく、亜鉛原子であることがより好ましい。この場合、耐摩耗性及び／又は加工性をより高めることができ、また、製造上の観点や入手容易性の観点からも好ましい。
【0047】
上記式（１）中のＲ１及びＲ２は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、ヒドロキシ基置換アルキル基、アミノ基置換アルキル基、又はチオール基置換アルキル基である。上記アルキル基（各種置換アルキル基におけるアルキル基を含む）は、直鎖状でも分岐状でもよい。また、上記アルキル基の炭素数は、１～３０であることが好ましく、１～２０であることがより好ましく、１～１０であることが更に好ましく、１～５であることが特に好ましい。
【0048】
上記ヒドロキシ基置換アルキル基は、置換基としてヒドロキシ基（－ＯＨ）を有するアルキル基であり、直鎖状でも分岐状でもよい。
上記アミノ基置換アルキル基は、置換基としてアミノ基を有するアルキル基であり、直鎖状でも分岐状でもよい。また、上記アミノ基は、無置換アミノ基（－ＮＨ２）であってもよく、炭化水素基（好ましくはアルキル基）を１つ有するアミノ基であってもよく、炭化水素基（好ましくはアルキル基）を１つ有するアミノ基であってもよい。なお、炭化水素基を有するアミノ基の場合、該炭化水素基の炭素数は、合計で１５以下であることが好ましい。
上記チオール基置換アルキル基は、置換基としてチオール基（－ＳＨ）を有するアルキル基であり、直鎖状でも分岐状でもよい。
上記アミノ基置換アルキル基は、置換基としてアミノ基を有するアルキル基であり、直鎖状でも分岐状でもよい。また、上記アミノ基は、無置換アミノ基（－ＮＨ２）であってもよく、炭化水素基（好ましくはアルキル基）を１つ有するアミノ基であってもよく、炭化水素基（好ましくはアルキル基）を１つ有するアミノ基であってもよい。なお、炭化水素基を有するアミノ基の場合、該炭化水素基の炭素数は、合計で１５以下であることが好ましい。
上記チオール基置換アルキル基は、置換基としてチオール基（－ＳＨ）を有するアルキル基であり、直鎖状でも分岐状でもよい。
【0049】
上記式（１）中のＲ１及びＲ２は、一方が水素原子であり、他方がヒドロキシ基置換アルキル基であることが好ましい。この場合、耐摩耗性及び／又は加工性をより高めることができ、また、製造上の観点や入手容易性の観点からも好ましい。同様の観点から、当該ヒドロキシ基置換アルキル基は、炭素数が１～５であることがより好ましく、ヒドロキシメチル基であることが更に好ましい。
【0050】
上述した含金属環状化合物としては、例えば、亜鉛グリセロレート、カルシウムグリセロレート又はマグネシウムグリセロレート等が挙げられる。
【0051】
本実施形態のゴム組成物における上記含金属環状化合物の含有量は、上記ゴム成分１００質量部に対して、０．１質量部以上１０質量部以下であることが好ましい。上記含有量が０．１質量部以上であれば、加工性をより十分に向上させることができ、また、１０質量部以下であれば、耐摩耗性を良好に保持することができる。同様の観点から、含金属環状化合物の含有量は、０．２質量部以上であることがより好ましく、また、５質量部以下であることがより好ましく、１質量部以下であることが更に好ましい。
【0052】
＜その他の成分＞
本実施形態のゴム組成物は、カーボンブラック以外の充填剤を含有してもよい。カーボンブラック以外の充填剤としては、例えば、シリカ、水酸化アルミニウム、クレー、アルミナ、タルク、マイカ、カオリン、ガラスバルーン、ガラスビーズ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、チタン酸カリウム、硫酸バリウム等が挙げられる。但し、本実施形態のゴム組成物は、シリカを含有しなくてもよく、カーボンブラック以外の充填剤を含有しなくてもよい。
本実施形態のゴム組成物は、カーボンブラック以外の充填剤を含有してもよい。カーボンブラック以外の充填剤としては、例えば、シリカ、水酸化アルミニウム、クレー、アルミナ、タルク、マイカ、カオリン、ガラスバルーン、ガラスビーズ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、チタン酸カリウム、硫酸バリウム等が挙げられる。但し、本実施形態のゴム組成物は、シリカを含有しなくてもよく、カーボンブラック以外の充填剤を含有しなくてもよい。
【0053】
また、本実施形態のゴム組成物は、硫黄等の架橋剤（加硫剤）、架橋促進剤（加硫促進剤）、プロセスオイル、スコーチ防止剤、亜鉛華、ステアリン酸等のゴム工業で通常使用される配合剤を、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜選択して含有することができる。これら配合剤としては、市販品を好適に使用することができる。
そして、前記ゴム組成物は、ゴム成分に、カーボンブラック及び含金属環状化合物と、必要に応じて適宜選択した各種配合剤とを配合し、混練り、熱入れ、押出等をすることにより製造することができる。
そして、前記ゴム組成物は、ゴム成分に、カーボンブラック及び含金属環状化合物と、必要に応じて適宜選択した各種配合剤とを配合し、混練り、熱入れ、押出等をすることにより製造することができる。
【0054】
本実施形態のゴム組成物の調製方法は、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、所定のゴム成分、カーボンブラック及び含金属環状化合物を含む各成分を、バンバリーミキサー、ロール、インターナルミキサーなどの混練り機を用いて混練りすることによって得られる。また、架橋促進剤及び架橋剤以外の成分を非生成（ノンプロ）段階で混合し、その混合物に架橋促進剤及び架橋剤を生成（プロ）段階で配合及び混合してゴム組成物を調製してもよい。
【0055】
本実施形態のゴム組成物は、架橋ないし加硫することができる。ゴム組成物を架橋ないし加硫する条件としては、適宜調節すればよく、例えば、温度１２０～２００℃、加温時間１分間～９００分間とすることができる。
【0056】
（タイヤ）
本発明の一実施形態に係るタイヤは、本実施形態のゴム組成物をトレッドに用いたことを特徴とする。上記タイヤは、トレッドが本実施形態のゴム組成物から作製されているため、耐摩耗性に優れる。
本発明の一実施形態に係るタイヤは、本実施形態のゴム組成物をトレッドに用いたことを特徴とする。上記タイヤは、トレッドが本実施形態のゴム組成物から作製されているため、耐摩耗性に優れる。
【0057】
タイヤを製造する方法としては、本実施形態のゴム組成物をトレッドに適用すること以外、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。
【実施例0058】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、これらの実施例は、本発明の例示を目的とするものであり、本発明を何ら限定するものではない。
【0059】
（カーボンブラックの準備）
カーボンブラックＣＢ１を作製した。なお、カーボンブラックにおける物性の制御は、表１に示すように各種条件（原料導入量、空気導入量、温度、圧力、反応時間など）を変更することにより行った。また、カーボンブラックＣＢ２として、キャボットジャパン社製、商品名「ＶＵＬＣＡＮ ７ＨＪ」（Ｎ２３４）を準備した。
カーボンブラックＣＢ１を作製した。なお、カーボンブラックにおける物性の制御は、表１に示すように各種条件（原料導入量、空気導入量、温度、圧力、反応時間など）を変更することにより行った。また、カーボンブラックＣＢ２として、キャボットジャパン社製、商品名「ＶＵＬＣＡＮ ７ＨＪ」（Ｎ２３４）を準備した。
【0060】
【表1】
【0061】
準備したＣＢ１及びＣＢ２について、ＪＩＳ Ｋ６２１７－３に準拠して、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積（ＣＴＡＢ）［ｍ２／ｇ］を測定し、また、ＪＩＳ Ｋ６２１７－１に準拠して、ヨウ素吸着量（ＩＡ）［ｍｇ／ｇ］を測定した。更に、作製したＣＢ１及び、ＣＢ２について、水素分析装置（ＨＯＲＩＢＡ社製、「ＥＭＧＡ」）を用い、アルゴン雰囲気中２０００℃で１５分間加熱したときに放出される水素ガスの量（水素放出量）を測定した。ＣＴＡＢ／ＩＡの算出値とともに、結果をそれぞれ表２に示す。
【0062】
【表2】
【0063】
（変性ブタジエンゴムの調製）
乾燥し、窒素置換した約９００ｍＬの耐圧ガラス容器に、シクロヘキサン２８３ｇ、１，３－ブタジエン５０ｇ、２，２－ジテトラヒドロフリルプロパン０．００５７ｍｍｏｌ、及びヘキサメチレンイミン０．５１３ｍｍｏｌを加え、更にｎ－ブチルリチウム（ＢｕＬｉ）０．５７ｍｍｏｌを加えた後、撹拌装置を具えた５０℃の温水浴中で４．５時間重合を行った。この際の重合転化率は、ほぼ１００％であった。次に、この重合反応系に、変性剤（カップリング剤）として四塩化スズ０．１００ｍｍｏｌを速やかに加え、更に５０℃で３０分間撹拌して変性反応を行った。その後、重合反応系に、２，６－ジ－ｔ－ブチル－ｐ－クレゾール（ＢＨＴ）のイソプロパノール溶液（ＢＨＴ濃度：５質量％）０．５ｍＬを加えて、反応を停止させ、更に常法に従って乾燥して、スズ原子を有する変性ブタジエンゴムを得た。得られた変性ブタジエンゴムについて、１Ｈ－ＮＭＲスペクトルの積分比からブタジエン部分のビニル結合量を測定したところ、１４％であり、ＤＳＣ曲線の変曲点からガラス転移温度（Ｔｇ）を求めたところ、－９５℃であり、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）による分子量分布曲線の全体の面積に対する最も高分子量側のピーク面積の割合からカップリング率を求めたところ、６５％であった。
乾燥し、窒素置換した約９００ｍＬの耐圧ガラス容器に、シクロヘキサン２８３ｇ、１，３－ブタジエン５０ｇ、２，２－ジテトラヒドロフリルプロパン０．００５７ｍｍｏｌ、及びヘキサメチレンイミン０．５１３ｍｍｏｌを加え、更にｎ－ブチルリチウム（ＢｕＬｉ）０．５７ｍｍｏｌを加えた後、撹拌装置を具えた５０℃の温水浴中で４．５時間重合を行った。この際の重合転化率は、ほぼ１００％であった。次に、この重合反応系に、変性剤（カップリング剤）として四塩化スズ０．１００ｍｍｏｌを速やかに加え、更に５０℃で３０分間撹拌して変性反応を行った。その後、重合反応系に、２，６－ジ－ｔ－ブチル－ｐ－クレゾール（ＢＨＴ）のイソプロパノール溶液（ＢＨＴ濃度：５質量％）０．５ｍＬを加えて、反応を停止させ、更に常法に従って乾燥して、スズ原子を有する変性ブタジエンゴムを得た。得られた変性ブタジエンゴムについて、１Ｈ－ＮＭＲスペクトルの積分比からブタジエン部分のビニル結合量を測定したところ、１４％であり、ＤＳＣ曲線の変曲点からガラス転移温度（Ｔｇ）を求めたところ、－９５℃であり、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）による分子量分布曲線の全体の面積に対する最も高分子量側のピーク面積の割合からカップリング率を求めたところ、６５％であった。
【0064】
（ゴム組成物の調製）
次に、表３に示す配合処方にて十分に混練して、ゴム組成物を調製した。得られたゴム組成物を用いて、下記の手順に従って耐摩耗性の評価を行った。
次に、表３に示す配合処方にて十分に混練して、ゴム組成物を調製した。得られたゴム組成物を用いて、下記の手順に従って耐摩耗性の評価を行った。
【0065】
＜耐摩耗性（実地試験）＞
調製したゴム組成物をトレッド部材に用い、適宜加硫を行って、サイズ１９５／８５Ｒ１６のトラック・バス用空気入りタイヤを作製した。得られたタイヤを小型トラックに装着し、公道を８０００ｋｍ走行させた後、タイヤの主溝深さの変化から、摩耗量を測定した。そして、比較例１の摩耗量の逆数を１００として、各例における耐摩耗性を指数評価した。結果を表３に示す。指数値が大きいほど、耐摩耗性に優れることを示す。
調製したゴム組成物をトレッド部材に用い、適宜加硫を行って、サイズ１９５／８５Ｒ１６のトラック・バス用空気入りタイヤを作製した。得られたタイヤを小型トラックに装着し、公道を８０００ｋｍ走行させた後、タイヤの主溝深さの変化から、摩耗量を測定した。そして、比較例１の摩耗量の逆数を１００として、各例における耐摩耗性を指数評価した。結果を表３に示す。指数値が大きいほど、耐摩耗性に優れることを示す。
【0066】
＜貯蔵弾性率Ｇ’＞
粘弾性測定装置（商品名：ＲＰＡ－２０００、アルファテクノロジーズ社製）を用いて、１３０℃、１００％歪の条件で、ゴム組成物の貯蔵弾性率（Ｇ'）を測定した。そして、比較例１の貯蔵弾性率を１００として、各例における貯蔵弾性率を指数評価した。結果を表３に示す。指数値が小さいほど、加工性に優れることを示す。
粘弾性測定装置（商品名：ＲＰＡ－２０００、アルファテクノロジーズ社製）を用いて、１３０℃、１００％歪の条件で、ゴム組成物の貯蔵弾性率（Ｇ'）を測定した。そして、比較例１の貯蔵弾性率を１００として、各例における貯蔵弾性率を指数評価した。結果を表３に示す。指数値が小さいほど、加工性に優れることを示す。
【0067】
【表3】
【0068】
＊１ ＮＲ：ＴＳＲ♯２０
＊２ 変性ＢＲ：調製した変性ブタジエンゴム
＊３ 無変性ＢＲ：宇部興産株式会社製、「ＵＢＥＰＯＬ ＢＲ１５０Ｌ」
＊４ 含金属環状化合物：式（１）中、Ｍが亜鉛原子であり、Ｒ１及びＲ２の一方が水素原子であり、他方がヒドロキシメチル基である化合物
＊５ 上記含金属環状化合物の含有量が、ゴム成分１００質量部に対して０．３～１質量部の範囲内であることが確認された
＊６ 加硫促進剤ＣＺ：Ｎ－シクロヘキシル－２－ベンゾチアジルスルフェンアミド、大内新興化学工業株式会社製、「ノクセラーＣＺ」
＊２ 変性ＢＲ：調製した変性ブタジエンゴム
＊３ 無変性ＢＲ：宇部興産株式会社製、「ＵＢＥＰＯＬ ＢＲ１５０Ｌ」
＊４ 含金属環状化合物：式（１）中、Ｍが亜鉛原子であり、Ｒ１及びＲ２の一方が水素原子であり、他方がヒドロキシメチル基である化合物
＊５ 上記含金属環状化合物の含有量が、ゴム成分１００質量部に対して０．３～１質量部の範囲内であることが確認された
＊６ 加硫促進剤ＣＺ：Ｎ－シクロヘキシル－２－ベンゾチアジルスルフェンアミド、大内新興化学工業株式会社製、「ノクセラーＣＺ」
【0069】
表１～表３より、本発明に従う実施例のゴム組成物は、比較例のゴム組成物に比べて、タイヤの耐摩耗性を高めつつ、加工性が向上していることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【0070】
本発明によれば、加工性に優れるとともに、タイヤに優れた耐摩耗性を発現させることが可能なタイヤ用ゴム組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、耐摩耗性に優れたタイヤを提供することができる。
また、本発明によれば、耐摩耗性に優れたタイヤを提供することができる。