特許 7564471 アンダートレッド用ゴム組成物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-01

(45)【発行日】2024-10-09

(54)【発明の名称】アンダートレッド用ゴム組成物

(51)【国際特許分類】

   C08L 9/00 20060101AFI20241002BHJP

   B60C 1/00 20060101ALI20241002BHJP

   B60C 11/00 20060101ALI20241002BHJP

   B60C 9/20 20060101ALI20241002BHJP

   C08K 3/36 20060101ALI20241002BHJP

   C08L 15/00 20060101ALI20241002BHJP

【ＦＩ】

C08L9/00

B60C1/00 A

B60C11/00 D

B60C9/20 G

C08K3/36

C08L15/00

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2023057959

(22)【出願日】2023-03-31

【審査請求日】2024-04-03

(73)【特許権者】

【識別番号】000006714

【氏名又は名称】横浜ゴム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001368

【氏名又は名称】清流国際弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100129252

【弁理士】

【氏名又は名称】昼間 孝良

(74)【代理人】

【識別番号】100155033

【弁理士】

【氏名又は名称】境澤 正夫

(72)【発明者】

【氏名】尾崎 誠人

(72)【発明者】

【氏名】郷原 櫻子

【審査官】▲高▼橋 理絵

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２１９２２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１５１７３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０２６７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０２０－００２１１２９（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１７７１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２３－０６９１１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０８Ｋ ３／００－ １３／０８

Ｃ０８Ｌ １／００－１０１／１４

Ｂ６０Ｃ １／００－ １９／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

イソプレン系ゴム４０質量％～９０質量％と、変性ブタジエンゴムおよび／または変性スチレンブタジエン１０質量％～４０質量％とを含むゴム成分１００質量部に対して、ＣＴＡＢ吸着比表面積が６０ｍ²／ｇ～１００ｍ²／ｇであるシリカが２５質量部～６０質量部配合されたことを特徴とするアンダートレッド用ゴム組成物。

【請求項2】

前記ゴム成分１００質量部に対して、ＣＴＡＢ吸着比表面積が４０ｍ²／ｇ～１２０ｍ²／ｇであるカーボンブラックが２０質量部～７０質量部配合されたことを特徴とする請求項１に記載のアンダートレッド用ゴム組成物。

【請求項3】

前記変性ブタジエンゴムのガラス転移温度が－８５℃以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のアンダートレッド用ゴム組成物。

【請求項4】

前記変性ブタジエンゴムのシス－１，４結合含有率が９５％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のアンダートレッド用ゴム組成物。

【請求項5】

シランカップリング剤が配合され、前記シリカの配合量に対する前記シランカップリング剤の配合量の割合が３．０質量％～１０．０質量％であることを特徴とする請求項１または２に記載のアンダートレッド用ゴム組成物。

【請求項6】

タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、前記トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、前記一対のビード部間に装架された少なくとも１層のカーカス層と、前記トレッド部における前記カーカス層の外周側に配置された複数層のベルト層とを有し、前記トレッド部がタイヤ踏面を構成するキャップトレッド層とその内周側に配置されるアンダートレッド層とを積層して構成されたタイヤであって、前記アンダートレッド層が請求項１または２に記載のアンダートレッド用ゴム組成物で構成されたことを特徴とするタイヤ。

【請求項7】

前記アンダートレッド層を構成するアンダートレッドゴムの２３℃における１００％伸長時の引張応力Ｍ１００_UT〔単位：ＭＰａ〕と、前記ベルト層においてベルトコードを被覆するコートゴムの２３℃における１００％伸長時の引張応力Ｍ１００_B〔単位：ＭＰａ〕との比Ｍ１００_UT／Ｍ１００_Bが０．４～１．０であることを特徴とする請求項６に記載のタイヤ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主としてタイヤのアンダートレッド層に用いることを意図したアンダートレッド用ゴム組成物に関する。

【背景技術】

【0002】

空気入りタイヤにおいては、環境負荷を低減するために走行時の燃費性能を向上することが求められている。そのため、空気入りタイヤの各部を構成するゴム組成物の発熱を抑制することが行われている。近年、燃費性能の更なる改善のために、例えば、空気入りタイヤのアンダートレッドゴム層を構成するゴム組成物（アンダートレッド用ゴム組成物）について発熱を抑制することが検討されている。

【0003】

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℃におけるｔａｎδ（以下、「ｔａｎδ（６０℃）」という。）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。そして、ゴム組成物のｔａｎδ（６０℃）を小さくする方法として、例えば加硫剤の配合量を増加することや、カーボンブラック等の充填材の配合量を少なくすることが挙げられる（例えば特許文献１を参照）。しかしながら、これらの方法では、アンダートレッド用ゴム組成物として求められる破断伸びが十分に確保できず、タイヤにおいて操縦安定性や高速耐久性が必ずしも十分に得られない虞があった。そのため、アンダートレッド用ゴム組成物において、良好な低発熱性（ｔａｎδ（６０℃））を確保しながら、操縦安定性や高速耐久性を改善する更なる対策が求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１３‐１７７１１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、良好な低発熱性を確保しながら、操縦安定性や高速耐久性を改善し、これら性能をバランスよく高度に両立することを可能にしたアンダートレッド用ゴム組成物を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成する本発明のアンダートレッド用ゴム組成物は、イソプレン系ゴム４０質量％～９０質量％と、変性ブタジエンゴムおよび／または変性スチレンブタジエン１０質量％～４０質量％とを含むゴム成分１００質量部に対して、ＣＴＡＢ吸着比表面積が６０ｍ²／ｇ～１００ｍ²／ｇであるシリカが２５質量部～６０質量部配合されたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明のアンダートレッド用ゴム組成物は、上述の配合からなることで、良好な低発熱性を確保しながら、操縦安定性や高速耐久性を改善することができる。具体的には、ゴム成分としてイソプレン系ゴムと変性ブタジエンゴムおよび／または変性スチレンブタジエンゴムとを上述の配合比率で併用することで低発熱性と高速耐久性をバランスよく向上することができる。また、このゴム成分に対して大粒径のシリカ（ＣＴＡＢ吸着比表面積が６０ｍ²／ｇ～１００ｍ²／ｇ）を適度な量で配合しているので低発熱性を向上することができる。これらの協働により、良好な低発熱性を確保しながら、操縦安定性や高速耐久性を改善しこれら性能をバランスよく両立することができる。

【0008】

本発明においては、ゴム成分１００質量部に対して、ＣＴＡＢ吸着比表面積が４０ｍ²／ｇ～１２０ｍ²／ｇであるカーボンブラックが２０質量部～７０質量部配合されることが好ましい。前述の大粒径シリカに加えて、充填剤として特定の粒径のカーボンブラックを適度に配合することで加工性（ゴムのまとまり、他部材との粘着性など）を向上することができる。

【0009】

本発明においては、変性ブタジエンゴムのガラス転移温度が－８５℃以下であることが好ましい。また、変性ブタジエンゴムのシス－１，４結合含有率が９５％以上であることが好ましい。このように特定の条件を満たす変性ブタジエンゴムを用いることで、上述の低発熱性および高速耐久性を向上する効果を高めることができ、良好な低発熱性を確保しながら、操縦安定性や高速耐久性を改善するには有利になる。

【0010】

本発明においては、シランカップリング剤を配合することができ、その際、シリカの配合量に対するシランカップリング剤の配合量の割合を３．０質量％～１０．０質量％にすることが好ましい。これによりシリカの分散を良好にすることができ、低発熱性と高速耐久性を向上するには有利になる。

【0011】

本発明のアンダートレッド用ゴム組成物は、タイヤのアンダートレッド層に好適に用いることができる。具体的には、本発明のアンダートレッド用ゴム組成物を使用するタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、前記トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、前記一対のビード部間に装架された少なくとも１層のカーカス層と、前記トレッド部における前記カーカス層の外周側に配置された複数層のベルト層とを有し、トレッド部がタイヤ踏面を構成するキャップトレッド層とその内周側に配置されるアンダートレッド層とを積層して構成されているとよく、このようなタイヤにおいて、アンダートレッド層を本発明のアンダートレッド用ゴム組成物で構成することが好ましい。このようにして本発明のアンダートレッド用ゴム組成物からなるアンダートレッド層を備えたタイヤは、本発明のアンダートレッド用ゴム組成物の優れた物性により、良好な低発熱性を確保しながら、操縦安定性や高速耐久性を改善することができる。

【0012】

このとき、アンダートレッド層を構成するアンダートレッドゴムの２３℃における１００％伸長時の引張応力Ｍ１００_UT〔単位：ＭＰａ〕と、ベルト層においてベルトコードを被覆するコートゴムの２３℃における１００％伸長時の引張応力Ｍ１００_B〔単位：ＭＰａ〕との比Ｍ１００_UT／Ｍ１００_Bが０．４～１．０であるが好ましい。このように本発明のアンダートレッド用ゴム組成物を用いるアンダートレッド層（アンダートレッドゴム）と、その内周側に配置されたベルト層（ベルトコートゴム）との引張応力（Ｍ１００）の関係を適正化することで、低発熱性および高速耐久性を向上するには有利になる。

【0013】

尚、本発明において、「ＣＴＡＢ吸着比表面積」は、ＩＳＯ ５７９４に準拠して測定するものとする。「ガラス転移温度」は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により２０℃／分の昇温速度条件により得られたサーモグラムから転移域の中点の温度として測定することができる。「シス－１，４結合含有率」は、ブタジエンの結合様式であるシス－１，４－結合、トランス－１，４－結合、および１，２－ビニル結合のうちの、シス－１，４－結合の割合であり、赤外分光分析（ハンプトン法）により測定するものとする。「２３℃における１００％伸長時の引張応力」は、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して３号型ダンベル試験片を用い、引張速度５００ｍｍ／分、温度２３℃の条件で測定した値である。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明のアンダートレッド用ゴム組成物を使用する空気入りタイヤの一例を示す子午線断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

【0016】

図１に示すように、本発明のアンダートレッド用ゴム組成物が使用される空気入りタイヤは、トレッド部１と、このトレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２と、サイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３とを備えている。図１において、符号ＣＬはタイヤ赤道を示す。図１は子午線断面図であるため描写されないが、トレッド部１、サイドウォール部２、ビード部３は、それぞれタイヤ周方向に延在して環状を成しており、これにより空気入りタイヤのトロイダル状の基本構造が構成される。以下、図１を用いた説明は基本的に図示の子午線断面形状に基づくが、各タイヤ構成部材はいずれもタイヤ周方向に延在して環状を成すものである。

【0017】

左右一対のビード部３間にはカーカス層４が装架されている。このカーカス層４は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りにタイヤ幅方向内側から外側に折り返されている。また、ビードコア５の外周上にはビードフィラー６が配置され、このビードフィラー６がカーカス層４の本体部と折り返し部とにより包み込まれている。一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層（図１では２層）のベルト層７が埋設されている。各ベルト層７は、複数本の補強コード（ベルトコード）がベルトコートゴムで被覆されて構成される。複数本の補強コードは、各層においてタイヤ周方向に対して傾斜して配列され、且つ、層間で補強コードが互いに交差するように配置される。これらベルト層７において、補強コード（ベルトコード）のタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°～４０°の範囲に設定される。更に、ベルト層７の外周側にはベルト補強層８（ベルト層７の全幅を覆うフルカバー８ａとベルト層７の端部を局所的に覆うエッジカバー８ｂの２層）が設けることができる。ベルト補強層８は、タイヤ周方向に配向する有機繊維コードを含む。ベルト補強層８において、有機繊維コードはタイヤ周方向に対する角度が例えば０°～５°に設定されている。

【0018】

トレッド部１におけるカーカス層４の外周側にはトレッドゴム層１０が配され、サイドウォール部２におけるカーカス層４の外周側（タイヤ幅方向外側）にはサイドゴム層２０が配され、ビード部３におけるカーカス層４の外周側（タイヤ幅方向外側）にはリムクッションゴム層３０が配されている。トレッドゴム層１１は、物性の異なる２種類のゴム層（トレッド部１の踏面を構成するキャップトレッド１１と、その内周側に配置されたアンダートレッド１２）をタイヤ径方向に積層した構造を有する。

【0019】

本発明のアンダートレッド用ゴム組成物が使用されるタイヤは、上記のような空気入りタイヤ（その内部に空気、窒素等の不活性ガスまたはその他の気体が充填されるタイヤ）であることが好ましいが、非空気式タイヤであってもよい。非空気式タイヤの場合、本発明のアンダートレッド用ゴム組成物は、路面に当接する部分（空気入りタイヤにおけるキャップトレッド層１１に相当する部位）の内周側に配置されたゴム層（空気入りタイヤにおけるアンダートレッド層１２に相当する部位）に用いることができる。本発明が適用されるタイヤは、トレッド部１（トレッドゴム層１０）がキャップトレッド１１とアンダートレッド１２とで構成されていれば、他の部位の基本構造は上述の構造に限定されるものではない。

【0020】

本発明のアンダートレッド用ゴム組成物において、ゴム成分はジエン系ゴムであり、イソプレン系ゴムと変性ブタジエンゴムおよび／または変性スチレンブタジエンゴムとを必ず含む。これらゴムを併用することで、破断伸びを良好に維持しながら、低発熱性を改善するには有利になる。

【0021】

イソプレン系ゴムとしては、各種天然ゴム、エポキシ化天然ゴム、各種合成ポリイソプレンゴムを挙げることができる。これらイソプレン系ゴムの中でも、特に、天然ゴムを好適に用いることができる。イソプレン系ゴムの含有量は、ゴム成分１００質量％中４０質量％～９０質量％、好ましくは５０質量％～９０質量％、より好ましくは６０質量％～９０質量％である。このような量のイソプレン系ゴム（特に天然ゴム）を含むことで、破断伸びや低発熱性をバランスよく向上することができる。イソプレン系ゴムの配合量が４０質量％未満であると破断伸びが低下する。イソプレン系ゴムの配合量が９０質量％を超えると低発熱性が悪化する。

【0022】

本発明のアンダートレッド用ゴム組成物において、ゴム成分は、上述のイソプレン系ゴムと共に、後述の変性ブタジエンゴムおよび／または後述の変性スチレンブタジエンゴムを含有する。即ち、本発明のアンダートレッド用ゴム組成物は、ゴム成分としてイソプレン系ゴムおよび変性ブタジエンゴムの２種を含有するか、イソプレン系ゴムおよび変性スチレンブタジエンゴムの２種を含有するか、イソプレン系ゴムと変性ブタジエンゴムと変性スチレンブタジエンゴムとの３種を含有する。特に、イソプレン系ゴム（天然ゴム）と変性ブタジエンゴムとを組み合わせて用いることが好ましい。このとき、変性ブタジエンゴムおよび／または変性スチレンブタジエンゴムの含有量（の合計）は、ゴム成分１００質量％中１０質量％～４０質量％、好ましくは１５質量％～３５質量％、より好ましくは２０質量％～３５質量％である。このような量の変性ブタジエンゴムおよび／または変性スチレンブタジエンゴムを含むことで、硬度や低発熱性をバランスよく向上することができる。即ち、アンダートレッド用ゴム組成物の発熱性を抑えつつ、硬度を高く保つことで、タイヤにおいては高速走行時にベルトのせり上がりを抑制し、特にベルトセパレーションに対する耐久性を向上するには有利になる。変性ブタジエンゴムおよび／または変性スチレンブタジエンゴムの配合量が１０質量％未満であると低発熱性が悪化する。変性ブタジエンゴムおよび／または変性スチレンブタジエンゴムの配合量が９０質量％を超えると破断伸びが低下する。変性ブタジエンゴムおよび変性スチレンブタジエンゴムを含有する場合、個々の含有量は特に限定されないが、ゴム成分１００質量％中に変性ブタジエンゴムを１０質量％～３５質量％、変性スチレンブタジエンゴムを１０質量％～３５質量％含有しているとよい。

【0023】

変性ブタジエンゴムとは、ヘテロ原子を有しシリカ表面のシラノール基と反応性を有する官能基で分子末端の両方または片方を変性したブタジエンゴムである。ヘテロ原子として、酸素、窒素、ケイ素、硫黄等が挙げられ、なかでも窒素またはケイ素が好ましい。このような官能基としては、例えば、ポリオルガノシロキサン基、ヒドロキシル基含有ポリオルガノシロキサン構造、アルコキシシリル基、ヒドロキシル基、アルデヒド基、カルボキシル基、アミノ基、イミノ基、エポキシ基、アミド基、チオール基、エーテル基から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。これらの中でも、ポリオルガノシロキサン基、ヒドロキシル基含有ポリオルガノシロキサン構造、アルコキシシリル基、ヒドロキシル基、アミノ基が好ましい。また、これら官能基のうち複数（例えば、アミノ基およびアルコキシシリル基の２種等）を組み合わせたものであってもよい。このような変性ブタジエンゴムを用いることで、後述の大粒径のシリカとの親和性が良好になり、破断伸びや低発熱性をバランスよく向上するには有利になる。

【0024】

変性ブタジエンゴムとしては、ガラス転移温度Ｔｇが好ましくは－８５℃以下、より好ましくは－１１０℃～－９０℃であるものを好適に用いることができる。このようなガラス転移温度を有することで、破断強度、破断伸びを向上することができる。変性ブタジエンゴムのガラス転移温度Ｔｇが－８５℃を超えると破断伸びや低発熱性を向上する効果が十分に見込めなくなる。

【0025】

変性ブタジエンゴムは、シス－１，４結合含有率が好ましくは９５％以上、より好ましくは９６％～９９％であるとよい。このようにシス－１，４結合含有率が大きいことで破断強度、破断伸びを向上するには有利になる。シス－１，４結合含有率が９５％未満であると破断強度や破断伸びが低下する。尚、ブタジエンゴムのシス－１，４結合含有率の増減は、触媒等、通常の方法で適宜調製することができる。

【0026】

変性ブタジエンゴムの重量平均分子量（Ｍｗ）および数平均分子量（Ｍｎ）から求められる分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、好ましくは１．５～３．５、より好ましくは２．０～３．３であるとよい。このように、変性ブタジエンゴムの分子量分布を適正化することで、ゴム物性がより良好になり、低発熱性を良好に維持しながら、タイヤにした時の操縦安定性や高速耐久性を効果的に向上することができる。変性ブタジエンゴムの分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が１．５未満であると押出加工性が低下する。変性ブタジエンゴムの分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が３．５を超えると低発熱性が低下する。尚、「重量平均分子量Ｍｗ」と「数平均分子量Ｍｎ」は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により標準ポリスチレン換算により測定するものとする。

【0027】

変性ブタジエンゴムは、ネオジム系触媒により合成されたブタジエンゴム（Ｎｄ‐ＢＲ）を上述の官能基で変性したものであるとよい。他の触媒（例えばニッケル、コバルト、チタン等）で重合されたブタジエンゴムを用いても所望の効果を得ることは出来るが、低発熱性、破断強度、破断伸びを両立するという観点においてはＮｄ‐ＢＲが好ましく用いられる。尚、ネオジム系触媒を用いて重合されたブタジエンゴム（Ｎｄ‐ＢＲ）は、公知の材料であり、ネオジム単体、ネオジムと他の金属類との化合物、有機ネオジム化合物等のネオジム系触媒を用いて重合されたブタジエンゴムである。これらネオジム系触媒によって合成されたブタジエンゴムは高分子量かつ分子量分布がシャープであるという特性を有する。Ｎｄ‐ＢＲとしては、市販されているものを利用することができる。

【0028】

変性スチレンブタジエンゴムは、ヘテロ原子を有しシリカ表面のシラノール基と反応性を有する官能基で分子末端の両方または片方を変性したスチレンブタジエンゴムである。ヘテロ原子として、酸素、窒素、ケイ素、硫黄等が挙げられ、なかでも窒素またはケイ素が好ましい。このような官能基としては、例えば、ポリオルガノシロキサン基、ヒドロキシル基含有ポリオルガノシロキサン構造、アルコキシシリル基、ヒドロキシル基、アルデヒド基、カルボキシル基、アミノ基、イミノ基、エポキシ基、アミド基、チオール基、エーテル基から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。これらの中でも、ポリオルガノシロキサン基、ヒドロキシル基含有ポリオルガノシロキサン構造、アルコキシシリル基、ヒドロキシル基、アミノ基が好ましい。また、これら官能基のうち複数（例えば、アミノ基およびアルコキシシリル基の２種等）を組み合わせたものであってもよい。このような変性ブタジエンゴムを用いることで、後述の大粒径のシリカとの親和性が良好になり、破断伸びや低発熱性をバランスよく向上するには有利になる。

【0029】

変性スチレンブタジエンゴムとしては、ガラス転移温度Ｔｇが好ましくは－７５℃～－４５℃、より好ましくは－７５℃～－５５℃であるものを好適に用いることができる。変性スチレンブタジエンゴムが、このようなガラス転移温度を有することで低発熱性を改善することができる。変性スチレンブタジエンゴムのガラス転移温度Ｔｇが－７５℃を未満であると破断強度を向上する効果が十分に見込めなくなる。変性スチレンブタジエンゴムのガラス転移温度Ｔｇが－４５℃を超えると低発熱性の更なる改善効果が十分に見込めなくなる。

【0030】

本発明において使用される変性スチレンブタジエンゴムのスチレン含有量は好ましくは５質量％～２５質量％、より好ましくは５質量％～２０質量％であるとよい。また、変性スチレンブタジエンゴムのビニル含有量は好ましくは１５質量％～５０質量％、より好ましくは２０質量％～４５質量％であるとよい。このようにスチレン含有量やビニル含有量が適度な範囲であることでシリカとシランの反応率が向上し、低発熱性を改善することができる。変性スチレンブタジエンゴムのスチレン含有量が５質量％未満であると破断強度を向上する効果が十分に見込めなくなる。変性スチレンブタジエンゴムのスチレン含有量が２５質量％を超えると低発熱性を改善する効果が十分に見込めなくなる。変性スチレンブタジエンゴムのビニル含有量が１５質量％未満であると低発熱性を向上する効果が十分に見込めなくなる。変性スチレンブタジエンゴムのビニル含有量が５０質量％を超えると破断伸びを向上する効果が十分に見込めなくなる。尚、変性スチレンブタジエンゴムのスチレン含有量およびビニル含有量は、赤外分光分析（ハンプトン法）により測定するものとする。スチレンブタジエンゴムにおけるスチレン含有量やビニル含有量の増減は、触媒等、通常の方法で適宜調製することができる。

【0031】

本発明のアンダートレッド用ゴム組成物を構成するゴム成分は、少なくとも上述のイソプレン系ゴム（特に天然ゴム）、変性ブタジエンゴム、変性スチレンブタジエンゴムを含むが、任意で他のジエン系ゴムを含有することができる。他のジエン系ゴムとしては、タイヤ用ゴム組成物に一般的に使用可能なゴムを用いることができる。例えば、未変性のブタジエンゴム、未変性のスチレンブタジエンゴム等を例示することができる。また、イソプレン系ゴムとして天然ゴムを採用した場合、他のジエン系ゴムとしてイソプレンゴムを併用することもできる。これら他のジエン系ゴムは、単独または任意のブレンドとして使用することができる。

【0032】

本発明において、上述のゴム成分に対して充填剤としてシリカが必ず配合される。本発明で使用されるシリカとしては、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のタイヤ用ゴム組成物に通常使用されるシリカを使用することができる。但し、シリカのＣＴＡＢ吸着比表面積は６０ｍ²／ｇ～１００ｍ²／ｇ、好ましくは７０ｍ²／ｇ～９０ｍ²／ｇ、より好ましくは７５ｍ²／ｇ～８５ｍ²／ｇに限定される。このように粒径が大きいシリカを用いることで、低発熱性および耐摩耗性を向上することができる。シリカのＣＴＡＢ吸着比表面積が６０ｍ²／ｇ未満であると低発熱性が悪化する。シリカのＣＴＡＢ吸着比表面積が１００ｍ²／ｇを超えると耐摩耗性が低下する。上述の条件を満たすシリカであれば、市販されているものの中から適宜選択して使用してもよく、通常の製造方法により得られたシリカを使用することもできる。

【0033】

シリカの配合量は、上述のゴム成分１００質量部に対して３質量部～６０質量部、好ましくは５質量部～５０質量部、より好ましくは１０質量部～５０質量部である。このようにシリカを適度な量で配合することで、タイヤにしたときの低発熱性、操縦安定性、高速耐久性をバランスよく向上することができる。シリカの配合量が３質量部未満であると破断伸びが低下する。シリカの配合量が６０質量部を超えると低発熱性が悪化する。

【0034】

本発明においては、充填剤として上述のシリカの他にカーボンブラックを配合することもできる。本発明で使用されるカーボンブラックとしては、タイヤ用ゴム組成物に通常使用されるカーボンブラックのうち、ＣＴＡＢ吸着比表面積が好ましくは４０ｍ²／ｇ～１２０ｍ²／ｇ、より好ましくは７０ｍ²／ｇ～１００ｍ²／ｇであるカーボンブラックを使用するとよい。このようなカーボンブラックを用いることで、タイヤにしたときの低発熱性、操縦安定性、高速耐久性をバランスよく向上するには有利になる。カーボンブラックのＣＴＡＢ吸着比表面積が４０ｍ²／ｇ未満であると耐摩耗性が低下する。カーボンブラックのＣＴＡＢ吸着比表面積が１２０ｍ²／ｇを超えると低発熱性が悪化する。

【0035】

上記のようにシリカに加えてカーボンブラックを使用する場合、シリカおよびカーボンブラックの配合量の合計は、上述のゴム成分１００質量部に対して好ましくは４０質量部～９５質量部、より好ましくは４５質量部～９０質量部にするとよい。このようにシリカおよびカーボンブラックを適度な量で配合することで、タイヤにしたときの低発熱性、操縦安定性、高速耐久性をバランスよく向上するには有利になる。シリカおよびカーボンブラックの配合量の合計が４０質量部より少ない場合、破断強度が低下し、高速耐久性が悪化する。シリカおよびカーボンブラックの配合量の合計が９５質量部を超えると低燃費性が悪化し、破断伸びが低下する。

【0036】

更に、シリカおよびカーボンブラックを併用するにあたって、カーボンブラックの配合量Ｍｃに対するシリカの配合量Ｍｓの比Ｍｓ／Ｍｃを好ましくは０．０５～０．７、より好ましくは０．１～０．６にするとよい。このようにシリカおよびカーボンブラックを適度なバランスで配合し、特に充填剤中のシリカ量を低く抑えることで、大粒径シリカを配合することによるｔａｎδ（６０℃）の悪化を抑制し、破断伸びや低発熱性をバランスよく向上することができる。カーボンブラックの配合量に対するシリカの配合量の比Ｍｓ／Ｍｃが０．７を超えると加工性（ゴムのまとまり、他部材との粘着性など）が悪化する。

【0037】

本発明のゴム組成物は、シリカおよびカーボンブラック以外の他の充填剤を配合することができる。他の充填剤としては、例えば、クレー、タルク、炭酸カルシウム、マイカ、水酸化アルミニウム等のタイヤ用ゴム組成物に一般的に用いられる材料を例示することができる。

【0038】

本発明のアンダートレッド用ゴム組成物では、上述のシリカを配合するにあたって、シランカップリング剤を配合してもよい。シランカップリング剤を配合することにより、ゴム成分（ジエン系ゴム）に対するシリカの分散性を向上することができる。シランカップリング剤としては、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。これらのなかでも、特に、分子中にテトラスルフィド結合を有するものを好適に用いることができる。シランカップリング剤の配合量は、シリカの配合量に対し、好ましくは３．０質量％～１０．０質量％、より好ましくは４．０質量％～９．０質量％にするとよい。シランカップリング剤の配合量がシリカの配合量の３．０質量％未満であると、配合量が微量であるため、シランカップリング剤を配合することによる効果が十分に見込めなくなる。シランカップリング剤の配合量がシリカ配合量の１０質量％を超えるとシランカップリング剤どうしが縮合し、ゴム組成物における所望の硬度や強度を得ることが難しくなる。

【0039】

本発明のアンダートレッド用ゴム組成物には、上記以外の他の配合剤を添加することができる。他の配合剤としては、加硫または架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、液状ポリマーなど、一般的にタイヤ用ゴム組成物に使用される各種配合剤を例示することができる。これら配合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にすることができる。また、混練機としは、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、ロール等を使用することができる。

【0040】

本発明のアンダートレッド用ゴム組成物は、上述のようにタイヤのアンダートレッド層に好適に用いることができ、本発明のアンダートレッド用ゴム組成物からなるアンダートレッド層を備えたタイヤは、本発明のアンダートレッド用ゴム組成物の優れた物性により、良好な低発熱性を確保しながら、操縦安定性や高速耐久性を改善することができる。このように本発明のアンダートレッド用ゴム組成物がタイヤに用いられた際に、アンダートレッド層を構成するアンダートレッドゴム（つまり本発明のアンダートレッド用ゴム組成物の加硫物）の２３℃における１００％伸長時の引張応力Ｍ１００_UT〔単位：ＭＰａ〕と、ベルト層７においてベルトコードを被覆するコートゴムの２３℃における１００％伸長時の引張応力Ｍ１００_B〔単位：ＭＰａ〕との比Ｍ１００_UT／Ｍ１００_Bが好ましくは０．４～１．０、より好ましくは０．５～０．９であるとよい。このように本発明のアンダートレッド用ゴム組成物が使用されたアンダートレッド層と、その内周側に配置されたベルト層７（コートゴム）との引張応力（Ｍ１００）の関係を適正化することで、低発熱性を確保しながら、操縦安定性や高速耐久性を改善するには有利になる。比Ｍ１００_UT／Ｍ１００_Bが０．４未満であると低発熱性、操縦安定性、高速耐久性を改善する効果が限定的になる。比Ｍ１００_UT／Ｍ１００_Bが１．０を超えると低発熱性、操縦安定性、高速耐久性を改善する効果が限定的になる。

【0041】

以下、実施例によって本発明を更に説明するが、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。

【実施例】

【0042】

タイヤサイズが２４５／４５Ｒ１８であり、図１に示す基本構造を有し、アンダートレッド用ゴム組成物の配合と、アンダートレッドゴムおよびベルトコートゴムの２３℃における１００％伸長時の引張応力（Ｍ１００_UT、Ｍ１００_B）およびその比Ｍ１００_UT／Ｍ１００_Bが表１～２のように設定された標準例１、比較例１～７、実施例１～１０のタイヤ（試験タイヤ）を製造した。

【0043】

尚、アンダートレッド用ゴム組成物の配合について、すべての例で共通する配合は表３にまとめて示した。表１～２には、各例で使用したベルトコートゴムの種類を併せて記載した。ベルトコートゴムの種類は、表４に記載したコートゴムＡ～Ｂの番号を記載し、これらコートゴムＡ～Ｂの配合は表４に示した通りである。

【0044】

表１～２，４に示した引張応力（Ｍ１００_UT、Ｍ１００_B）は、アンダートレッドゴムおよびコートゴムを使用し、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して３号型ダンベル試験片を作成し、引張速度５００ｍｍ／分、温度２３℃の条件で測定した値（単位：ＭＰａ）である。

【0045】

各試験タイヤを用いて、下記に示す方法により、操縦安定性、低転がり抵抗性、高速耐久性の評価を行った。

【0046】

操縦安定性
各試験タイヤをリムサイズ１８×７Ｊのホイールに組み付けて、空気圧を２４０ｋＰａとし、排気量２０００ｃｃの試験車両に装着し、舗装路面からなるテストコースにて、操縦安定性についてテストドライバーによる官能評価を行った。評価結果は、標準例１の結果を３点（基準）とする５段階で評価した。この点数が大きいほど操縦安定性が優れていることを意味する。

【0047】

低転がり抵抗性
各試験タイヤをリムサイズ１８×７Ｊのホイールに組み付けて、室内ドラム試験機（ドラム径：１７０７．６ｍｍ）を用いて、ＩＳＯ２８５８０に準拠し、空気圧２１０ｋＰａ、荷重４．８２ｋＮ、速度８０ｋｍ／ｈの条件で転がり抵抗を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用いて、標準例１を１００とする指数で示した。この指数値が大きいほど転がり抵抗が低く、低転がり抵抗性に優れることを意味する。

【0048】

ベルトセパ耐久性
各試験タイヤをリムサイズ１８×７Ｊのホイールに組み付けて、内圧３５０ｋＰａで酸素を封入した状態で温度７０℃の条件下で７日間保管した。このように前処理が行われた試験タイヤを、空気圧２３０ｋＰａを充填して室内ドラム試験機（ドラム径：１７０７．６ｍｍ）に装着し、ＪＡＴＭＡ最大負荷能力の８８％の荷重を負荷し、速度１００ｋｍ／ｈの条件で、１２時間、３０ｋｍを走行する走行試験を実施した。走行後にタイヤを切開し、ベルト幅方向端部における幅方向へのセパレーション長さを測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、標準例１の値を１００とする指数で示した。この指数値が大きいほどセパレーション長さが小さく、ベルトエッジセパレーションに対する耐久性に優れることを意味する。

【0049】

【表1】

【0050】

【表2】

【0051】

【表3】

【0052】

表１～３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、ＴＳＲ２０
・ＢＲ１：日本ゼオン社製 Ｎｉｐｏｌ １２２０（コバルト触媒により合成された未変性のブタジエンゴム、ガラス転移温度Ｔｇ＝－１０５℃、シス－１，４結合含有率：９８モル％）
・ＢＲ２：日本ゼオン社製 Ｎｉｐｏｌ １２５０Ｈ（リチウム触媒により合成された変性ブタジエンゴム、変性基：Ｎ－メチルピロリドン、ガラス転移温度Ｔｇ＝－９３℃、シス－１，４結合含有率：３５モル％）
・ＢＲ３：ＪＳＲ社製 ＥＮＥＯＳ ＢＲ５１１（ネオジム触媒により合成された変性ブタジエンゴム、ガラス転移温度Ｔｇ＝－７８℃、シス－１，４結合含有率：２５モル％）
・ＢＲ４：ＪＳＲ社製 ＥＮＥＯＳ ＢＲ５４（ネオジム触媒により合成された変性ブタジエンゴム、ガラス転移温度Ｔｇ＝－１０７℃、変性基：ヒドロカルビルオキシシラン化合物、シス－１，４結合含有率：９６モル％）
・ＳＢＲ：ＪＳＲ社製 ＥＮＥＯＳ ＨＰＲ９４０
・ＣＢ１：カーボンブラック（等級：ＩＳＡＦ）、東海カーボン社製 シースト６（ＣＴＡＢ吸着比表面積：１０９ｍ²／ｇ）
・ＣＢ２：カーボンブラック（等級：ＨＡＦ）、東海カーボン社製 シースト３（ＣＴＡＢ吸着比表面積：８２ｍ²／ｇ）
・ＣＢ３：カーボンブラック（等級：ＦＥＦ）、東海カーボン社製 シーストＦ（ＣＴＡＢ吸着比表面積：４７ｍ²／ｇ）
・シリカ１：Ｅｖｏｎｉｋ社製 ＵＬＴＲＡＳＩＬ ＶＮ３ＧＲ（ＣＴＡＢ吸着比表面積：１７５ｍ²／ｇ）
・シリカ２：Ｓｏｌｖａｙ社製 ＺＥＯＳＩＬ １１５ＧＲ（ＣＴＡＢ吸着比表面積：１１５ｍ²／ｇ）
・シリカ３：Ｓｏｌｖａｙ社製 Ｚｅｏｓｉｌ １１８５ＧＲ（ＣＴＡＢ吸着比表面積：８０ｍ²／ｇ）
・シランカップリング剤：Ｅｖｏｎｉｋ ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ ＡＧ社製 Ｓｉ６９
・タッキファイヤー：日立化成社製 ヒタノール１５０２Ｚ
・酸化亜鉛：正同化学工業社製 酸化亜鉛３種
・老化防止剤：ＮＯＣＩＬ ＬＩＭＩＴＥＤ社製 ＰＩＬＦＬＥＸ １３
・ステアリン酸：日新理化社製 ステアリン酸５０Ｓ
・硫黄：四国化成工業社製 ミュークロンＯＴ‐２０
・加硫促進剤：三新化学工業社製 サンセラーＮＳ‐Ｇ

【0053】

【表4】

【0054】

表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、天然ゴム、ＲＳＳ＃３
・ＣＢ：カーボンブラック（等級：ＨＡＦ）、東海カーボン社製 シースト３００
・タッキファイヤー：日立化成社製 ヒタノール１５０２Ｚ
・酸化亜鉛：正同化学工業社製 酸化亜鉛３種
・老化防止剤：ＮＯＣＩＬ ＬＩＭＩＴＥＤ社製 ＰＩＬＦＬＥＸ １３
・ステアリン酸コバルト：アイレック社製 ステアリン酸コバルト
・硫黄：四国化成工業社製 ミュークロンＯＴ‐２０
・加硫促進剤：三新化学工業社製 サンセラーＮＳ‐Ｇ

【0055】

表１～２から明らかなように、実施例１～１０は、標準例１に対して、操縦安定性、低転がり抵抗性、ベルトセパ耐久性を向上し、これら性能をバランスよく両立した。一方、比較例１は、シリカのＣＴＡＢ比表面積が大きいため、操縦安定性およびベルトセパ耐久性が悪化した。比較例２は、シリカのＣＴＡＢ比表面積が大きいため、操縦安定性およびベルトセパ耐久性が悪化した。比較例３は、未変性のブタジエンゴムが用いられているため、ベルトセパ耐久性が低下した。比較例４は、シリカの配合量が少ないため、ベルトセパ耐久性が低下した。比較例５は、シリカの配合量が多いため、操縦安定性およびベルトセパ耐久性が低下した。比較例６は、イソプレン系ゴム（天然ゴム）の配合量が多く、未変性のブタジエンゴムの配合量が少ないため、ベルトセパ耐久性が低下した。比較例７は、イソプレン系ゴム（天然ゴム）の配合量が少なく、未変性のブタジエンゴムの配合量が多いため、操縦安定性およびベルトセパ耐久性が低下した。

【0056】

本開示は、以下の発明を包含する。
発明［１］ イソプレン系ゴム４０質量％～９０質量％と、変性ブタジエンゴムおよび／または変性スチレンブタジエン１０質量％～４０質量％とを含むゴム成分１００質量部に対して、ＣＴＡＢ吸着比表面積が６０ｍ²／ｇ～１００ｍ²／ｇであるシリカが３質量部～６０質量部配合されたことを特徴とするアンダートレッド用ゴム組成物。
発明［２］ 前記ゴム成分１００質量部に対して、ＣＴＡＢ吸着比表面積が４０ｍ²／ｇ～１２０ｍ²／ｇであるカーボンブラックが２０質量部～７０質量部配合されたことを特徴とする発明［１］に記載のアンダートレッド用ゴム組成物。
発明［３］ 前記変性ブタジエンゴムのガラス転移温度が－８５℃以下であることを特徴とする発明［１］または［２］に記載のアンダートレッド用ゴム組成物。
発明［４］ 前記変性ブタジエンゴムのシス－１，４結合含有率が９５％以上であることを特徴とする発明［１］～［３］のいずれかに記載のアンダートレッド用ゴム組成物。
発明［５］ シランカップリング剤が配合され、前記シリカの配合量に対する前記シランカップリング剤の配合量の割合が３．０質量％～１０．０質量％であることを特徴とする発明［１］～［４］のいずれかに記載のアンダートレッド用ゴム組成物。
発明［６］ タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、前記トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、前記一対のビード部間に装架された少なくとも１層のカーカス層と、前記トレッド部における前記カーカス層の外周側に配置された複数層のベルト層とを有し、前記トレッド部がタイヤ踏面を構成するキャップトレッド層とその内周側に配置されるアンダートレッド層とを積層して構成されたタイヤであって、前記アンダートレッド層が発明［１］～［５］のいずれかに記載のアンダートレッド用ゴム組成物で構成されたことを特徴とするタイヤ。
発明［７］ 前記アンダートレッド層を構成するアンダートレッドゴムの２３℃における１００％伸長時の引張応力Ｍ１００_UT〔単位：ＭＰａ〕と、前記ベルト層においてベルトコードを被覆するコートゴムの２３℃における１００％伸長時の引張応力Ｍ１００_B〔単位：ＭＰａ〕との比Ｍ１００_UT／Ｍ１００_Bが０．４～１．０であることを特徴とする発明［６］に記載のタイヤ。

【符号の説明】

【0057】

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
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 ベルトカバー層
１０ トレッドゴム層
１１ キャップトレッド層
１２ アンダートレッド層
２０ サイドゴム層
３０ リムクッションゴム層
ＣＬ タイヤ赤道

【要約】

【課題】良好な低発熱性を確保しながら、操縦安定性や高速耐久性を改善し、これら性能をバランスよく高度に両立することを可能にしたアンダートレッド用ゴム組成物を提供する。
【解決手段】イソプレン系ゴム４０質量％～９０質量％と、変性ブタジエンゴムおよび／または変性スチレンブタジエン１０質量％～４０質量％とを含むゴム成分１００質量部に対して、ＣＴＡＢ吸着比表面積が６０ｍ²／ｇ～１００ｍ²／ｇであるシリカを３質量部～６０質量部配合する。
【選択図】図１

【図1】