(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然ゴムまたはポリイソプレンゴムを少なくとも４０重量部配合してなるゴム成分１００重量部に対して、シリカ４０重量部以上と、非イオン系界面活性剤２．０〜１２．０重量部と、前記シリカ量に対して５〜２５重量％のシランカップリング剤とを含み、前記シリカのＢＥＴ吸着量が１５０〜２４０ｍ２／ｇであるタイヤトレッド用ゴム組成物であって、加硫後における温度６０℃で測定した損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以下、同温度で測定した動的貯蔵弾性率（Ｅ’）が５．０×１０７  ｄｙｎ／ｃｍ２  以上、かつ１００℃における破壊エネルギー（ＴＦ）が１００以上であることを特徴とする乗用車および小型トラック用タイヤトレッド用ゴム組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物に関し、詳しくはタイヤの低燃費性、湿潤路面での操縦安定性（ウェット性能）、耐摩耗性、耐久性および導電性の高度両立化を可能にする乗用車用および小型トラック用タイヤトレッド用ゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、タイヤのトレッドゴム組成物にシリカを配合して、タイヤの低燃費性、ウェット性能等を改善する試みは種々行われている。例えば、特開平３−２５２４３３号、特開平３−２５２４３１号、特開平４−２２４８４０号、特開平５−２７１４７７号、特開平５−５１４８４号、特開平７−１９０８号、特開平７−４８４７６号等の公報には、シリカをトレッドゴムに用いて、低燃費性と、ウェット性能と、耐摩耗性とを夫々高度に両立させる試みが示されている。
【０００３】
また、タイヤのトレッドゴム配合系において、シリカとカーボンブラックの特定の組み合わせを用いて、あるいは特定のポリマー、樹脂、薬品との組み合わせにより、タイヤの耐久性の向上を図るとともに、耐久性と低発熱性とを両立させる試みもなされており、かかる試みは、例えば、特開平４−２２６１４０号、特開平３−６５４０６号、特開平１−３１１４１号、特開平１−１１８５５４号、特開平５−９８０７４号、特開平３−８４０４９号等の公報に開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、タイヤのトレッドゴム組成物にシリカを配合して低燃費性、ウェット性能、耐摩耗性の両立化を図る試みは、いずれも汎用タイヤの用途に対するものであって、車両走行時のタイヤ温度近傍の６０℃での損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以下の、耐久性が問題となるような極めて低発熱な乗用車用や小型トラック用タイヤ用途に対するのものではなかった。
【０００５】
すなわち、タイヤトレッドゴムの低燃費性とウェット性能を高度に両立化させるにはカーボンブラックの充填量を減じ、シリカ充填量を増すことがよいが、６０℃での損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以下の領域では、充填剤の総量が限定されるため、カーボンブラックの量が少なくなり、電気伝導性が低下する。また、６０℃での損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以下の、低燃費性能に特に有利な領域で低燃費性、ウェット性能、耐摩耗性のみを追求すると、耐ピッチング性などの耐久性の低下を招くことになる。かかる理由により、上述する従来技術では６０℃での損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以下における低燃費性と、ウェット性能、耐摩耗性能、耐久性能、電気伝導性の全てとを両立することは困難であった。
【０００６】
また、タイヤのトレッドゴム配合系において、シリカとカーボンブラックの特定の組み合わせにより、タイヤの耐久性の向上を図るとともに耐久性と低発熱性を両立させる試みは、従来主に大型タイヤの用途に対してなされてきたものであり、６０℃での損失正接（ｔａｎδ）を０．１０以下として低燃費性を追求する乗用車トレッド用に関するものではなかった。また、かかる従来技術では、ウェット性能に関しては触れておらず、損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以下の領域における低燃費性と、ウェット性能、耐摩耗性能、耐久性能、電気伝導性の全てとを両立させることは困難であった。
【０００７】
そこで本発明の目的は、６０℃での損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以下の領域における低燃費性と、ウェット性能、耐摩耗性能、耐久性能、電気伝導性の全てとを高次元で両立させることのできる乗用車および小型トラック用タイヤトレッド用ゴム組成物を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の構成とすることにより本発明の目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の乗用車および小型トラック用タイヤトレッド用ゴム組成物は、天然ゴムまたはポリイソプレンゴムを少なくとも４０重量部配合してなるゴム成分１００重量部に対して、シリカ４０重量部以上と、非イオン系界面活性剤２．０〜１２．０重量部と、前記シリカ量に対して５〜２５重量％のシランカップリング剤とを含み、前記シリカのＢＥＴ吸着量が１５０〜２４０ｍ２  ／ｇであるタイヤトレッド用ゴム組成物であって、加硫後における温度６０℃で測定した損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以下、同温度で測定した動的貯蔵弾性率（Ｅ’）が５．０×１０７  ｄｙｎ／ｃｍ２  以上、かつ１００℃における破壊エネルギー（ＴＦ）が１００以上であることを特徴とするものである。
尚、ここでＢＥＴ吸着量とはＢＥＴ法による窒素吸着比表面積のことであり、ＡＳＴＭ  Ｄ４８２０−９３ａに準拠して測定された値である。
【０００９】
タイヤトレッドゴムの６０℃での損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以下の領域において、シリカを用いて低燃費性、ウェット性能および耐摩耗性のみを追求すると、動的貯蔵弾性率（Ｅ’）および１００℃における破壊エネルギー（ＴＦ）が低下し、耐チッピング性などの耐久性が低下する。従って本発明においては、６０℃損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以下の領域でウェット性能を高度に向上させ、かつ耐チッピング性等の耐久性を確保するために、トレッドゴムの確保すべき物性値および配合内容を所定の範囲に特定し、これにより低燃費性、ウェット性能、耐摩耗性、耐久性の高度両立化を可能にしたものである。さらに、カーボンブラック充填量の減少による電気伝導性の低下を、帯電防止剤として非イオン系界面活性剤を所定量配合することで防止したものである。
【００１０】
この点についてさらに詳述すると以下の通りである。
タイヤトレッドゴムの低燃費性とウェット性能を高度に両立させるには、トレッドゴムの６０℃損失正接（ｔａｎδ）を目標値以下に抑えつつ可能な限り多量のシリカを充填させればよい。それにはゴム成分としてのポリマーによるヒステリシスロス発現分を抑え、シリカによる充填剤ヒステリシスロスを発現させる方が好ましい。
【００１１】
また、トレッドゴムの６０℃損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以下の領域では摩耗入力が小さいため、カーボンブラックを使用しなくともカップリング剤を使用して、ポリマーとシリカの間を補強すれば耐摩耗性を確保することができる。かかるカップリング剤の使用量を増加すると、シリカの分散も改良されるため、低燃費性も改良される。このように、低燃費性、ウェット性、耐摩耗性のみを追求すると、カーボンブラックによる補強が低減する。
【００１２】
一方、カップリング剤量が増加してゴムが高弾性率化すると、その結果として１００℃における破壊エネルギー（ＴＦ）が低下する。また、６０℃損失正接（ｔａｎδ）を低下させるため、総充填材料を低下し過ぎると、６０℃の動的貯蔵弾性率（Ｅ’）が低下する。ここで、耐ピッチング性などの耐久性は、１００℃の破壊エネルギー（ＴＦ）と、６０℃損失正接（ｔａｎδ）のどちらが低下しても低下する。従って本発明では、乗用車用または小型トラック用タイヤのトレッドゴムとして市場性を確保するのに最低限必要な６０℃動的弾性率（Ｅ’）および１００℃破壊エネルギー（ＴＦ）を上述の如く特定した。
【００１３】
また、本発明では１００℃の破壊エネルギー（ＴＦ）を確保する手法として、天然ゴムまたはポリイソプレンゴムの最低限必要な使用量、およびカップリング剤の最大使用量を特定した。
【００１４】
また、使用するシリカのＢＥＴ吸着量が大なるほど、６０℃の損失正接（ｔａｎδ）、動的弾性率（Ｅ’）、１００℃の破壊エネルギー（ＴＦ）、ウェット性能、耐摩耗性のいずれもが上昇する。ここで、６０℃の損失正接（ｔａｎδ）を同一にした場合には、ＢＥＴ吸着量が小なるほど低燃費性とウェット性能の両立に好ましいが、耐久性に不利となる。また、ＢＥＴ吸着量が大なるほど低燃費性と耐久性の両立に好ましいが、ウェット性能に不利となる。
【００１５】
本発明で特定したシリカのＢＥＴ吸着量範囲は、６０℃損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以下の領域において、ウェット性、耐久性、耐摩耗性の全てを両立化するのに適切な範囲である。また、６０℃損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以下の領域で高度にウェット性能を発現させるためには、総充填剤量が限定されるため、使用可能なカーボンブラック量が少なくなり、電気伝導性が低下し、トレッドゴムが帯電するようになる。本発明で用いる非イオン系界面活性剤は、帯電性を改良するために配合するものである。
【００１６】
界面活性剤には、非イオン系の他に、アニオン系、カチオン系があるが、本発明のゴム組成物には非イオン系界面活性剤のみが特に帯電防止に最適であり、また、ゴムの基本物性に悪影響を与えず、ゴム用配合剤との相互作用で悪影響がでたり、帯電防止効果がなくなることがないのが特徴である。
【００１７】
また、本発明で用いる非イオン系界面活性剤は、従来の界面活性剤のように界面活性剤がブリードすることにより帯電防止効果を発現するものではない。ブリードによるものであれば、表面抵抗のみが小さくなり、体積抵抗値は変化しないが、本発明では、体積抵抗そのものが小さくなるので、従来の界面活性剤による帯電防止技術とは異なるものである。そのことは、表面を溶剤で拭き取った直後も帯電防止効果があることからも分かる。従って、本発明の帯電防止方法は、摩耗したタイヤトレッドにおいても効果が得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明においては、天然ゴム（ＮＲ）またはポリイソプレンゴムをゴム成分１００重量部に対して少なくとも４０重量部使用することを要する。４０重量部未満であると１００℃の破壊エネルギー（ＴＦ）を十分に確保することができず、耐チッピング性が悪化する。
【００１９】
また、本発明においてはゴム成分１００重量部に対して、シリカを４０重量部以上を含むことを要する。４０重量部未満であると、十分な低燃費性とウェット性能の両立が得られない。
【００２０】
かかるシリカのＢＥＴ吸着量は１５０〜２４０ｍ２／ｇの範囲内であることを要し、好ましくは１５０〜２１０ｍ２／ｇの範囲内である。この値が１５０ｍ２／ｇ未満だと、タイヤトレッドの耐チッピング性および耐摩耗性が悪化する。一方、２４０ｍ２／ｇを超えると、ウェット性能が低下する。
【００２１】
また、本発明においては前記シリカの配合量に対して、５〜２５重量％のシランカップリング剤を含むことを要する。５重量％未満だと耐摩耗性が悪化する。一方、２５重量％超えると耐チッピング性が悪化する。
【００２２】
本発明で使用し得るシランカップリング剤として、一般式Ｙ３−Ｓｉ−ＣｎＨ２ｎＡで表されるものを挙げることができる（式中のＹは、炭素数１〜４のアルキル基、アルコキシル基、または塩素原子であって３個のＹは、同一でも異なっていてもよい。Ａは−ＳｍＣｎＨ２ｎＳｉ−Ｙ３  基、−Ｘ基、および−ＳｍＺ基よりなる群から選ばれた基である。ここでＸはニトロリ基、メルカプト基、アミノ基、エポキシ基、ビニル基、塩素原子またはイミド基であり、Ｚは次式、
0003594150.tif 000002
で表わされる基である。ｎおよびｍはそれぞれ１〜６の整数を示す）。
【００２３】
さらに、本発明においてはゴム成分１００重量部に対して、非イオン系界面活性剤を２．０〜１２．０重量部含むことを要する。２．０重量部未満だと帯電性改良効果が不十分であり、一方１２．０重量部を超えても、もはやある程度までしか帯電性改良効果が得られず、却ってコストの上昇を招き好ましくない。
【００２４】
本発明において帯電防止剤として使用し得る非イオン系界面活性剤として、次式、
0003594150.tif 000003
（式中のＲ１は炭素数８〜２５の直鎖または分岐を有する飽和、不飽和のアルキル基であり、ｍ＋ｎは１〜３０の整数である。）で表される化合物、次式、
0003594150.tif 000004
（式中のＲ２は炭素数８〜２５の直鎖または分岐を有する飽和、不飽和のアルキル基、若しくはビニル基（ＣＨ２＝ＣＨ−）、イソプロペニル基（ＣＨ２＝Ｃ（ＣＨ３）−）、アリール基であり、ｘは２〜３０の整数である。）で表される化合物、次式、
Ｒ３−Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｙＨ
（式中のＲ３は炭素数８〜２５の直鎖または分岐を有する飽和、不飽和のアルキル基、若しくはアリール基であり、ｙは２〜１２の整数である。）で表される化合物、および次式、
0003594150.tif 000005
（式中のＲ４は炭素数８〜２５の直鎖または分岐を有する飽和、不飽和のアルキル基であり、ａ＋ｂは１〜３０の整数である。）で表される化合物を挙げることができる。
【００２５】
なお、本発明のゴム組成物には、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤、加硫助剤、老化防止剤、その他の配合剤等が通常使用される分量で適宜配合される。
【００２６】
また、本発明のゴム組成物は加硫後の物性として以下の要件を満たすことを要する。
すなわち、本発明において先ずは、加硫後のゴムの６０℃の損失正接（ｔａｎδ）が０．１０以下であることを要する。この値が０．１０を超えると、目的とする乗用車および小型トラック用低燃費タイヤが得られない。
【００２７】
また、加硫後のゴムの６０℃の動的弾性率（Ｅ’）が５．０×１０７  ｄｙｎ／ｃｍ２  以上であることを要する。この値未満であると耐チッピング性が悪化する。
【００２８】
さらに、加硫後のゴムの１００℃の破壊エネルギー（ＴＦ）が１００以上であることを要する。この値未満であると、やはり耐チッピング性が悪化する。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明を実施例および比較例により、より具体的に説明する。
下記の表１〜４に示す配合内容のゴム組成物を各種調製した。かかるゴム組成物の加硫後の物性について下記の評価を行った。
【００３０】
（１）損失正接（ｔａｎδ）および動的弾性率（Ｅ’）
東洋精機社製スペクトロメーターを用い、幅５ｍｍ、厚さ２ｍｍ、長さ２０ｍｍの試験片を初期荷重１５０ｇ、振動数５０Ｈｚ、動歪１．０％、温度６０℃にて測定した。
【００３１】
（２）破壊エネルギー（ＴＦ）
ＪＩＳ  Ｋ６３０１に従い、ＪＩＳ  ３号のダンベル形状のサンプルに対し５００ｍｍ／分の速度、１００℃にて引っ張り試験を行い、各歪にて発生した応力を破壊まで積分した値をもって、破壊エネルギーとした。
【００３２】
（３）体積固有抵抗
絶縁抵抗測定試験箱と超絶縁抵抗計（共にアドバンテスト社製）を使用して、加電圧５００Ｖで測定した。数値が小さいほど導電性となり、静電気の発生が抑制される。
【００３３】
（４）ランボーン耐摩耗
ランボーン摩耗法により測定した。測定条件としては、荷重４．５ｋｇ、砥石の表面速度１００ｍ／秒、試験速度１３０ｍ／秒、スリップ率３０％、落砂量２０ｇ／分および室温とした。従来例を１００として指数にて表示した。数値が大なるほど結果が良好であることを示す。
【００３４】
次に、表に示す各ゴム組成物をトレッドゴムとして用いて、サイズ１８５／６５  Ｒ１４なる乗用車用ラジアルタイヤを試作して、かかる試作タイヤについて下記の性能評価を行った。
【００３５】
（５）転がり抵抗
外径１．７ｍのドラム上にタイヤを接触させてドラムを回転させ、一定速度まで上昇後、ドラムを惰行させて所定速度での慣性モーメントから算出した。従来例を１００として指数にて表示した。数値が大なるほど結果が良好であることを示す。
【００３６】
（６）ウェット性能
トレーラーによるスキッド特性試験（スリップ率と、前後方向の摩擦係数）における、湿潤路面との最大摩擦力係数を求め、従来例を１００として指数にて表示した。数値が大なるほど結果が良好であることを示す。
【００３７】
（５）耐チッピング性
試験タイヤを乗用車に装着し、テストコースの乾燥路面において８０ｋｍ／時走行から、タイヤをフルロックさせて停止するまでブレーキングする走行を１０回繰り返す試験において、チッピング発生したものを不良、発生しなかったものを良好とした。
得られた結果を下記の表１〜４に示す。
【００３８】
【表１】
0003594150.tif 000006
【００３９】
【表２】
0003594150.tif 000007
【００４０】
【表３】
0003594150.tif 000008
【００４１】
【表４】
0003594150.tif 000009
【００４２】
＊１：溶液重合  スチレンブタジエンゴム
＊２：クロロブチルゴム
＊３：日本シリカ（株）製，商品名：ＮＩＰＳＩＬ  ＡＱ
＊４：トクヤマ（株）製，商品名：トクシール  ＡＬ−１
＊５：トクヤマ（株）製，商品名：トクシール  ＵＲＢ
＊６：日本シリカ（株）製，商品名：ＮＩＰＳＩＬ  ＫＱ
＊７：ＰＰＧ社製，商品名：ＨＩＳＩＬ  ２３３
＊８：ＰＰＧ社製，商品名：ＨＩＳＩＬ  ２０００
＊９：デグッサ社製，商品名：Ｓｉ６９
＊１０：花王社製，商品名：ＫＢＬ４５７
＊１１：リケン社製，商品名：リケマール  Ａ−２３
【００４３】
【発明の効果】
以上表１〜４より明らかなように、本発明の乗用車および小型トラック用タイヤトレッド用ゴム組成物は、特定のゴム成分１００重量部に対して、ＢＥＴ吸着量が特定範囲内のシリカシランカップリング剤を所定量含み、かつ加硫後における温度６０℃で測定した損失正接（ｔａｎδ）、動的弾性率（Ｅ’）および１００℃における破壊エネルギー（ＴＦ）を所定の範囲内としたことにより、低燃費性、ウェット性能、耐チッピング性等の耐久性を高次元で両立させることができ、さらに、非イオン系界面活性剤を所定量含有させたことで、電気伝導性も確保することが可能である。