(57)【要約】【課題】フィラーの分散性が向上し、ウェットグリップ性能および転がり抵抗に優れる空気入りタイヤを作製することができるゴム組成物の提供。【解決手段】ジエン系ゴム、フィラーおよび置換スルホニル基を有する化合物を含有し、前記フィラーが、カーボンブラックおよび／またはシリカを含み、前記化合物の重量平均分子量が５００〜１００００であり、前記フィラーの含有量が、前記ジエン系ゴム１００質量部に対して５〜１５０質量部であり、前記化合物の含有量が、前記ジエン系ゴム１００質量部に対して０．１〜２０質量部であるゴム組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジエン系ゴム、フィラーおよび置換スルホニル基を有する化合物を含有し、
前記フィラーが、カーボンブラックおよび／またはシリカを含み、
前記化合物の重量平均分子量が５００〜１００００であり、
前記フィラーの含有量が、前記ジエン系ゴム１００質量部に対して５〜１５０質量部であり、
前記化合物の含有量が、前記ジエン系ゴム１００質量部に対して０．１〜２０質量部であるゴム組成物。
【請求項２】
前記化合物が、置換スルホニル基を側鎖に有するポリエーテル化合物またはポリエステル化合物である請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項３】
前記ポリエーテル化合物が、下記式（１）で表される化合物である請求項２に記載のゴム組成物。
【化１】
2014148627.tif 000009
（式中、ｍは１〜１００の数を表し、ｎは５〜１００の数を表し、Ｒ1は水素または炭素数１〜２０の炭化水素基を表す。）
【請求項４】
前記ポリエステル化合物が、下記式（２）で表される化合物である請求項２に記載のゴム組成物。
【化２】
2014148627.tif 000010
（式中、ｓは１〜１００の数を表し、ｒは２〜５０の数を表し、Ｒ2は水素または炭素数１〜２０の炭化水素基を表す。）
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のゴム組成物を用いた空気入りタイヤ。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載のゴム組成物をタイヤトレッドに用いた空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム組成物および空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」ともいう。）のウェットグリップ性能を向上させ、転がり抵抗を低減させる手法として、フィラー（特にカーボンブラック、シリカ）を配合したゴム組成物を用いることが知られている。
また、このようなフィラーを配合する場合、フィラーの分散性を考慮して、シランカップリング剤やアルコキシシランを配合することが知られている（例えば、特許文献１〜２等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１８２８８５号公報
【特許文献２】特開平７−４８４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、本発明者らは、フィラーの含有量によっては、従来公知のシランカップリング剤やアルコキシシランを配合した場合においてもフィラーの分散性が劣る場合があることを明らかとした。
【０００５】
そこで、本発明は、フィラーの分散性が向上し、ウェットグリップ性能および転がり抵抗に優れるタイヤを作製することができるゴム組成物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】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、置換スルホニル基を有する高分子化合物を特定量配合したゴム組成物を用いることにより、フィラーの分散性が向上し、ウェットグリップ性能および転がり抵抗に優れるタイヤを作製できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
【０００７】
（１）ジエン系ゴム、フィラーおよび置換スルホニル基を有する化合物を含有し、
上記フィラーが、カーボンブラックおよび／またはシリカを含み、
上記化合物の重量平均分子量が５００〜１００００であり、
上記フィラーの含有量が、上記ジエン系ゴム１００質量部に対して５〜１５０質量部であり、
上記化合物の含有量が、上記ジエン系ゴム１００質量部に対して０．１〜２０質量部であるゴム組成物。
（２）上記化合物が、置換スルホニル基を側鎖に有するポリエーテル化合物またはポリエステル化合物である上記（１）に記載のゴム組成物。
（３）上記ポリエーテル化合物が、後述する式（１）で表される化合物である上記（２）に記載のゴム組成物。
（４）上記ポリエステル化合物が、後述する式（２）で表される化合物である上記（２）に記載のゴム組成物。
（５）上記（１）〜（４）のいずれかに記載のゴム組成物を用いた空気入りタイヤ。
（６）上記（１）〜（４）のいずれかに記載のゴム組成物をタイヤトレッドに用いた空気入りタイヤ。
【発明の効果】
【０００８】
以下に示すように、本発明によれば、フィラーの分散性が向上し、ウェットグリップ性能および転がり抵抗に優れるタイヤを作製できるゴム組成物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の空気入りタイヤの実施態様の一例を表すタイヤの部分断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
〔ゴム組成物〕
本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴム、フィラーおよび置換スルホニル基を有する化合物を含有し、上記フィラーがカーボンブラックおよび／またはシリカを含み、上記化合物の重量平均分子量が５００〜１００００であり、上記フィラーの含有量が上記ジエン系ゴム１００質量部に対して５〜１５０質量部であり、上記化合物の含有量が上記ジエン系ゴム１００質量部に対して０．１〜２０質量部であるゴム組成物である。
【００１１】
本発明においては、置換スルホニル基を有し、重量平均分子量が５００〜１００００の化合物（以下、「スルホニル基含有ポリマー」ともいう。）を特定量配合することにより、フィラーの分散性が向上し、ウェットグリップ性能および転がり抵抗に優れるタイヤを作製できる。
これは、詳細には明らかではないが、スルホニル基含有ポリマーがフィラーの表面に吸着することにより、フィラー同士の凝集を抑制することができたためと考えられる。
以下に、本発明のゴム組成物が含有する各成分について詳細に説明する。
【００１２】
＜ジエン系ゴム＞
本発明のゴム組成物に含有するジエン系ゴムは、主鎖に二重結合を有するものであれば特に限定されず、その具体例としては、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン−イソプレンゴム、イソプレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、水添ニトリルゴム等が挙げられ、これらを１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
これらのうち、得られるタイヤの補強性が良好となる理由から、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）を用いるのが好ましい。
【００１３】
＜フィラー＞
本発明のゴム組成物に含有するフィラーは、少なくともカーボンブラックおよび／またはシリカを含むものであれば特に限定されず、例えば、後述する金属酸化物や有機フィラーを併用するものであってもよい。
【００１４】
（カーボンブラック）
上記カーボンブラックとしては、具体的には、例えば、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＥ、ＳＲＦ等のファーネスカーボンブラックが挙げられ、これらを１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
また、上記カーボンブラックは、ゴム組成物の混合時の加工性やタイヤの補強性等の観点から、窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）が１０〜３００ｍ2／ｇであるのが好ましく、２０〜２００ｍ2／ｇであるのがより好ましく、タイヤのウェットグリップ性能がより良好となる理由から、５０〜１５０ｍ2／ｇであるのが好ましく、７０〜１３０ｍ2／ｇであるのがより好ましい。
ここで、Ｎ2ＳＡは、カーボンブラック表面への窒素吸着量をＪＩＳ Ｋ ６２１７−２：２００１「第２部：比表面積の求め方−窒素吸着法−単点法」にしたがって測定した値である。
【００１５】
（シリカ）
上記シリカとしては、具体的には、例えば、ヒュームドシリカ、焼成シリカ、沈降シリカ、粉砕シリカ、溶融シリカ、コロイダルシリカ等が挙げられ、これらを１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
また、上記シリカは、タイヤのウェットグリップ性能および転がり抵抗がより良好となる理由から、ＣＴＡＢ吸着比表面積が５０〜３００ｍ2／ｇであるのが好ましく、７０〜２５０ｍ2／ｇであるのがより好ましく、９０〜２００ｍ2／ｇであるのがより好ましい。
ここで、ＣＴＡＢ吸着比表面積は、シリカ表面への臭化ｎ−ヘキサデシルトリメチルアンモニウムの吸着量をＪＩＳ Ｋ６２１７−３：２００１「第３部：比表面積の求め方−ＣＴＡＢ吸着法」にしたがって測定した値である。
【００１６】
（その他）
上記フィラーは、金属酸化物（例えば、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化チタンなど）や有機フィラー（例えば、セルロース、レシチン、リグニン、デンドリマーなど）等を任意成分として含んでいてもよい。
【００１７】
本発明においては、フィラーの分散性がより向上し、ウェットグリップ性能および転がり抵抗がより良好となる理由から、上記フィラーとして、少なくともカーボンブラックを用いるのが好ましい。
【００１８】
また、本発明においては、上記フィラーの含有量は、後述するスルホニル含有ポリマーの添加効果が向上する、すなわち、フィラーの分散性がより向上し、ウェットグリップ性能および転がり抵抗がより良好となる理由から、上記ジエン系ゴム１００質量部に対して５〜１５０質量部であり、３０〜１２０質量部であるのが好ましく、５０〜１２０質量部であるのがより好ましく、７０〜１２０質量部であるのが更に好ましい。
また、上記カーボンブラックおよび／またはシリカの含有割合は、上記フィラーの総質量に対して５０〜１００質量％であるのが好ましく、８０〜１００質量％であるのがより好ましい。
【００１９】
＜スルホニル含有ポリマー＞
本発明のゴム組成物に含有するスルホニル含有ポリマーは、置換スルホニル基を有し、重量平均分子量が５００〜１００００の化合物である。
ここで、重量平均分子量は、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した値である。
【００２０】
また、置換スルホニル基とは、スルホニル基（−Ｓ（＝Ｏ）2−）に１つの水素原子または置換基（例えば、後述する炭素数１〜２０の炭化水素基など）を導入した一価の官能基のことをいい、その具体例としては、メチルスルホニル、エチルスルホニル、プロピルスルホニル、ブチルスルホニル、ペンチルスルホニル、ヘキシルスルホニル、オクチルスルホニル、ドデシルスルホニル、ヘキサデシルスルホニル等のアルキルスルホニル基；メトキシスルホニル、エトキシスルホニル、ｔｅｒｔ−ブトキシスルホニル、ｎ−デシルオキシスルホニル、ｎ−ヘキサデシルオキシスルホニル等のアルコキシスルホニル基；フェノキシスルホニル、ナフチルオキシスルホニル等のアリールオキシスルホニル基；等が挙げられる。
【００２１】
本発明においては、上記スルホニル含有ポリマーとしては、フィラーとの相互作用が良好となる理由から、上述した置換スルホニル基を側鎖に有するポリエーテル化合物またはポリエステル化合物が好適に挙げられる。
具体的には、上記ポリエーテル化合物としては下記式（１）で表される化合物が挙げられ、上記ポリエステル化合物としては下記式（２）で表される化合物が挙げられる。
これらのうち、フィラー（特にカーボンブラック）の分散性がより向上し、ウェットグリップ性能および転がり抵抗がより良好となる理由から、下記式（１）で表されるポリエーテル化合物であるのが好ましい。
【００２２】
【化１】
2014148627.tif 000002
【００２３】
上記式（１）中、ｍは、１〜１００の数を表し、１０〜３０の数であるのが好ましく、１５〜２５であるのがより好ましい。
また、ｎは、５〜１００の数を表し、７〜５０の数であるのが好ましく、１０〜３０の数であるのがより好ましい。
また、Ｒ1は、水素または炭素数１〜２０の炭化水素基を表し、炭素数１〜２０のアルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ウンデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、シクロプロピルメチル基、トリフルオロエチル基等）、炭素数２〜２０のアルケニル基（例えば、ビニル基、アリル基等）、炭素数６〜２０のアリール基（例えば、フェニル基、トリル基、ナフチル基等）、炭素数７〜２０のアラルキル基（例えば、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等）、炭素数１〜２０のアルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソ−プロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、ｔｅｒｔ−ブトキシ基、ｓｅｃ−ブトキシ基、ｎ−ペントキシ基、ｎ−ヘキソキシ基、１，２−ジメチルブトキシ基、ヘプトキシ基、オクトキシ基、ノニノキシ基、デシロキシ基、フェノキシ基、メチルフェノキシ基、エチルフェノキシ基等）、炭素数２〜２０のアルキルアルコキシ基（例えば、メチレンメトキシ基（−ＣＨ2ＯＣＨ3）、エチレンメトキシ基（−ＣＨ2ＣＨ2ＯＣＨ3）、ｎ−プロピレン−イソ−プロポキシ基（−ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2ＯＣＨ（ＣＨ3）2）、メチレン−ｔ−ブトキシ基（−ＣＨ2−Ｏ−Ｃ（ＣＨ3）3、ブチレンメトキシ基、ペンチレンメトキシ基、へキシレンメトキシ基、ヘプチレンメトキシ基、オクチレンメトキシ基、ノニレンメトキシ基、デシレンメトキシ基、メチレンエトキシ基、エチレンエトキシ基、プロピレンエトキシ基、ブチレンエトキシ基、ペンチレンエトキシ基、へキシレンエトキシ基、エチレンエトキシメトキシ基、シクロプロピルメトキシ基、シクロヘキシルメトキシ基、メチルフェノキシ基、メトキシフェノキシ基、エトキシフェノキシ基、フェノキシフェノキシ基等）であるのが好ましい。
【００２４】
上記式（２）中、ｓは、１〜１００の数を表し、１〜８の数であるのが好ましく、１〜５の数であるのがより好ましい。
また、ｒは、２〜５０の数を表し、３〜３０の数であるのが好ましく、５〜２５の数であるのがより好ましい。
Ｒ2は、水素または炭素数１〜２０の炭化水素基を表し、その好適例は、上述した式（１）のＲ1と同様である。
【００２５】
本発明においては、上記スルホニル含有ポリマーの含有量は、上記ジエン系ゴム１００質量部に対して０．１〜２０質量部であり、１〜１５質量部であるのが好ましく、３〜１０質量部であるのがより好ましい。
【００２６】
本発明のゴム組成物には、上述した成分の他に、シランカップリング剤、加硫または架橋剤、加硫または架橋促進剤、酸化亜鉛、オイル、老化防止剤、可塑剤等のタイヤ用ゴム組成物に一般的に用いられている各種の添加剤を配合することができる。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。
【００２７】
本発明のゴム組成物の製造方法は、特に限定されず、例えば、上述した各成分を、公知の方法、装置（例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等）を用いて、混練する方法等が挙げられる。
また、本発明のゴム組成物は、従来公知の加硫または架橋条件で加硫または架橋することができる。
【００２８】
〔タイヤ〕
本発明の空気入りタイヤ（以下、単に「本発明タイヤ」ともいう。）は、上述した本発明のゴム組成物を用いた空気入りタイヤである。
図１に、本発明のタイヤの実施態様の一例を表すタイヤの部分断面概略図を示すが、本発明のタイヤは図１に示す態様に限定されるものではない。
【００２９】
図１において、符号１はビード部を表し、符号２はサイドウォール部を表し、符号３はタイヤトレッド部を表す。
また、左右一対のビード部１間においては、繊維コードが埋設されたカーカス層４が装架されており、このカーカス層４の端部はビードコア５およびビードフィラー６の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されて巻き上げられている。
また、タイヤトレッド３においては、カーカス層４の外側に、ベルト層７がタイヤ１周に亘って配置されている。
また、ビード部１においては、リムに接する部分にリムクッション８が配置されている。
【００３０】
本発明のタイヤは、例えば、本発明のゴム組成物が含有するジエン系ゴム、加硫剤または架橋剤、加硫促進剤または架橋促進剤の種類およびその配合割合に応じた温度で加硫または架橋し、トレッド部やサイドウォール部等を形成することにより製造することができる。
本発明においては、フィラーの分散性が向上し、ウェットグリップ性能および転がり抵抗に優れるという本発明の効果を活かす観点から、他の部材よりもフィラーの配合量が多いタイヤトレッド部を本発明のゴム組成物で形成することが好ましい。
【実施例】
【００３１】
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３２】
（標準例１〜３、実施例１〜２４および比較例１〜１８）
下記第１表〜第３表に示す成分を、同表に示す割合（質量部）で配合した。
具体的には、まず、同表に示す成分のうち硫黄および加硫促進剤を除く成分を、１．７リットルの密閉型ミキサーで５分間混練し、１５０℃に達したときに放出してマスターバッチを得た。
次に、得られたマスターバッチに硫黄および加硫促進剤をオープンロールで混練し、ゴム組成物を得た。
次に、得られたゴム組成物を金型（１５ｃｍ×１５ｃｍ×０．２ｃｍ）中で、１６０℃で２０分間加硫して加硫ゴムシートを作製した。
【００３３】
＜ペイン効果（フィラーの分散性の指標）＞
調製したゴム組成物（未加硫）について、歪せん断応力測定機（ＲＰＡ２０００、α−テクノロジー社製）を用い、１６０℃で２０分間加硫した後、歪０．２８％の歪せん断応力Ｇ′と歪３０．０％の歪せん断応力Ｇ′とを測定し、その差Ｇ′０．２８（ＭＰａ）−Ｇ′３０．０（ＭＰａ）をペイン効果として算出した。
算出した結果は、下記各表における標準例の値を１００とする指数で表し、各表に示した。この指数が小さいほどペイン効果が小さくフィラーの分散性が優れることを意味する。
【００３４】
＜ｔａｎδ（−１０℃）（ウェットグリップ性能の指標）＞
得られた加硫ゴムシートについて、ＪＩＳ Ｋ６３９４:2007に準拠し、粘弾性スペクトロメーター（東洋精機製作所社製）を用いて、初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚ、温度−１０℃の条件におけるｔａｎδを測定した。
得られた結果は、下記各表における標準例の値を１００とする指数で表し、各表に示した。この指数が大きいほどｔａｎδが大きく、ウェットグリップ性能が優れることを意味する。
【００３５】
＜ｔａｎδ（６０℃）（転がり抵抗の指標）＞
得られた加硫ゴムシートについて、ＪＩＳ Ｋ６３９４:2007に準拠し、粘弾性スペクトロメーター（東洋精機製作所社製）を用いて、初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚ、温度６０℃の条件におけるｔａｎδを測定した。
得られた結果は、下記各表における標準例の値を１００とする指数で表し、各表に示した。この指数が小さいほどｔａｎδが小さく、転がり抵抗が優れる（小さい）ことを意味する。
【００３６】
【表１】
2014148627.tif 000003
【００３７】
【表２】
2014148627.tif 000004
【００３８】
【表３】
2014148627.tif 000005
【００３９】
【表４】
2014148627.tif 000006
【００４０】
【表５】
2014148627.tif 000007
【００４１】
【表６】
2014148627.tif 000008
【００４２】
上記第１表〜第３表中の各成分は、以下のものを使用した。
・スチレン−ブタジエンゴム：Ｅ５８１〔ゴム分１００質量部に対する油展量：３７．５質量部（１０３．１質量部中のゴム分は７５質量部）、スチレン含有量：４０質量％、ビニル結合量：４４質量％、旭化成社製〕
・ブタジエンゴム：Ｎｉｐｐｏｌ ＢＲ １２２０（日本ゼオン社製）
・カーボンブラック：ショウブラックＮ２３４（Ｎ2ＳＡ：１１５ｍ2／ｇ、キャボットジャパン社製）
・シリカ：Ｚｅｏｓｉｌ １１６５ＭＰ（Ｒｈｏｄｉａ社製）
・酸化亜鉛：亜鉛華３種（正同化学工業社製）
・ステアリン酸：ステアリン酸ＹＲ（ＮＯＦコーポレーション社製）
・老化防止剤：Ｎ−フェニル−Ｎ′−（１，３−ジメチルブチル）−ｐ−フェニレンジアミン（サントフレックス６ＰＰＤ、Solutia Europe社製）
・プロセスオイル：エキストラクト４号Ｓ（昭和シェル石油社製）
・スルホニル含有ポリマー１：上記式（１）で表されるポリエーテル化合物（式中、Ｒ1＝Ｃ8Ｈ17、ｍ＝１９、ｎ＝３，重量平均分子量：３０００，Evonik Tegomer Da646）
・ポリエーテル化合物：未変性のポリエーテル化合物（ポリエチレングリコール＃１，５４０、重量平均分子量：１５００，ナカライテスク社製）
・スルホニル含有ポリマー２：上記式（２）で表されるポリエステル化合物（式中、Ｒ2＝Ｃ8Ｈ17、ｍ＝３、ｎ＝３０，重量平均分子量：３０００，Evonik Tegomer Da626）
・ポリエステル化合物：未変性のポリエステル化合物（ＯＤ−Ｘ−２３７６、重量平均分子量：１０００，ＤＩＣ社製）
・硫黄：油処理イオウ（軽井沢精錬所社製）
・加硫促進剤１：Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ノクセラーＣＺ−Ｇ、大内新興化学工業社製）
・加硫促進剤２：１，３−ジフェニルグアニジン（Ｐｅｒｋａｃｉｔ ＤＰＧ、Flexsys社製）
【００４３】
上記第１表〜第３表に示す結果から、スルホニル含有ポリマーを特定量配合したゴム組成物を用いることにより、フィラーの分散性が向上し、ウェットグリップ性能および転がり抵抗が良好となることが分かった（実施例１〜２４）。
また、第１表に示す実施例１〜４と実施例５〜８との対比から、スルホニル含有ポリマーがポリエーテル化合物である方が、ウェットグリップ性能がより良好となることが分かった。同様のことが、第２表に示す実施例９〜１２と実施例１３〜１６との結果からも分かった。
更に、第１表と第２表の対比から、カーボンブラックの含有量が多い方が、フィラーの分散性の改善効果が高く、ウェットグリップ性能および転がり抵抗がより良好となることが分かった。
更に、第１表と第３表の対比から、フィラーの含有量が同量であっても、フィラーとしてカーボンブラックを配合した方が、フィラーの分散性の改善効果が高く、ウェットグリップ性能および転がり抵抗がより良好となることが分かった。
【符号の説明】
【００４４】
１  ビード部
２  サイドウォール部
３  タイヤトレッド部
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  リムクッション
【図１】
2014148627.tif 000011