(57)【要約】【課題】転動抵抗等のタイヤの諸性能および製造時における加工性に優れ、プロセスオイル等の揮発成分の揮発を抑制することが可能なゴム組成物を提供する。【解決手段】本発明では、スチレンブタジエンゴムを少なくとも５０質量％含有するゴム成分１００質量部に対し、ホスファゼン化合物１０〜３０質量部と、シリカ５〜９５質量部とを配合してなることを特徴とするゴム組成物、並びに該ゴム組成物をトレッド部に用いた空気入りタイヤを提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
スチレンブタジエンゴムを少なくとも５０質量％含有するゴム成分１００質量部に対し、ホスファゼン化合物１０〜３０質量部と、シリカ５〜９５質量部とを配合してなることを特徴とするゴム組成物。
【請求項２】
前記シリカの配合量１００質量部に対してシランカップリング剤を５〜２０質量部配合する、請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項３】
前記シリカの配合量が、ゴム成分１００質量部に対し７０〜９０質量部である、請求項１または２に記載のゴム組成物。
【請求項４】
ゴム成分１００質量部に対し５〜５０質量部のカーボンブラックを配合する、請求項１〜３のいずれかに記載のゴム組成物。
【請求項５】
前記カーボンブラックと前記シリカとの合計量が、ゴム成分１００質量部に対し３０〜９０質量部である、請求項４に記載のゴム組成物。
【請求項６】
１０００Ｖの電圧を６０秒印加した後の、５０％電位減衰時間が１００秒以下である、請求項１〜５のいずれかに記載のゴム組成物。
【請求項７】
前記ホスファゼン化合物が、下記式（Ｉ）または（ＩＩ）で表されるホスファゼン化合物の少なくとも１種である、請求項１〜６のいずれかに記載のゴム組成物。
（ＮＰＲ１２）ｎ  …（Ｉ）
Ｍ２＋［（ＮＰＲ２２）ｍ］２  …（ＩＩ）
［ここで、Ｒ１およびＲ２は１価の置換基またはハロゲン元素を表し、ｎおよびｍは３〜１５を表す。また、Ｍ２＋は２価の金属イオンを表す。］
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のゴム組成物をトレッド部に用いたことを特徴とする空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物および空気入りタイヤに関し、より詳細には、空気入りタイヤのトレッド部に適用することにより、空気入りタイヤの力学的特性および加工性を損なうことなく、プロセスオイル等の揮発成分の揮発を抑制することが可能なタイヤトレッド用ゴム組成物と、そのゴム組成物を使用した空気入りタイヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、乗用車の排ガス規制や環境問題に対する配慮等から、車の低燃費性能の向上を図る試みが盛んである。車の低燃費性能を向上する手段のひとつとして、タイヤの転動抵抗を低減することが有効である。
【０００３】
タイヤの転動抵抗を発生させる主要因としては、タイヤを構成する各部分、即ち、トレッド部、サイドウォール、カーカス、インナーライナー等で発生する内部摩擦によるエネルギー損失が支配的である。従って、タイヤ内でのこのようなエネルギー損失を低減することが、タイヤの転動抵抗の低減に最も有効である。
【０００４】
また、タイヤの転動抵抗は、特に、タイヤのトレッド部を構成するゴム組成物の６０℃における損失正接（ｔａｎδ）との相関が大きく、この値を小さくすることによって、車の低燃費性能を向上させることが可能である。
【０００５】
従来は、６０℃におけるｔａｎδを小さくする技術として、ゴム成分に配合する補強剤に、補強剤総量に対して０〜１００質量％のシリカを用いる手法等があるが、特に、シリカを多く配合する場合、ゴム組成物が硬くなるため、混練に必要なトルクが増大し、加工性が低下してしまう。また、この加工性を改善させるためにプロセスオイル等の揮発成分をゴム成分に配合する場合、これら揮発成分の揮発が問題となる。
【０００６】
これに対し、特許文献１には、エステル系可塑剤を用いることにより耐揮発性および耐移行性を得る方法が記載されているものの、この方法では、タイヤの耐熱性との両立ができないため、不十分である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３５０５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明は、上記課題に鑑み、タイヤの転動抵抗を低下させることが可能で、加工性にも優れ、さらには、揮発成分の揮発が十分に抑制されるゴム組成物を提供することを目的とする。また、本発明では、上記ゴム組成物をトレッド部に用いた空気入りタイヤを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記課題を解決する空気入りタイヤを提供するための方途につき、鋭意検討していたところ、ホスファゼン化合物およびシリカを特定量配合することにより、目的のゴム組成物を得ることができ、さらに、該ゴム組成物をタイヤのトレッド部に用いることによって、力学的特性を低下させることなく加工性と低揮発性との両立が可能であることを知見し、本発明を完成するに到った。
【００１０】
即ち、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。
（１）スチレンブタジエンゴムを少なくとも５０質量％含有するゴム成分１００質量部に対し、ホスファゼン化合物１０〜３０質量部と、シリカ５〜９５質量部とを配合してなることを特徴とするゴム組成物。
【００１１】
ここで、上記ホスファゼン化合物とは、不飽和ＰＮ化合物で、Ｐ＝Ｎを持つ化合物を言う。
【００１２】
（２）前記シリカの配合量１００質量部に対してシランカップリング剤を５〜２０質量部配合する、上記（１）に記載のゴム組成物。
【００１３】
（３）前記シリカの配合量が、ゴム成分１００質量部に対し７０〜９０質量部である、上記（１）または（２）に記載のゴム組成物。
【００１４】
（４）ゴム成分１００質量部に対し５〜５０質量部のカーボンブラックを配合する、上記（１）〜（３）のいずれかに記載のゴム組成物。
【００１５】
（５）前記カーボンブラックと前記シリカとの合計量が、ゴム成分１００質量部に対し３０〜９０質量部である、上記（４）に記載のゴム組成物。
【００１６】
（６）１０００Ｖの電圧を６０秒印加した後の、５０％電位減衰時間が１００秒以下である、上記（１）〜（５）のいずれかに記載のゴム組成物。ここで、上記５０％電位減衰時間とは、電圧印加後に１０００Ｖから初期の半分の５００Ｖになるまでにかかる時間のことを言う。
【００１７】
（７）前記ホスファゼン化合物が、下記式（Ｉ）または（ＩＩ）で表されるホスファゼン化合物の少なくとも１種である、上記（１）〜（６）のいずれかに記載のゴム組成物。
（ＮＰＲ１２）ｎ  …（Ｉ）
Ｍ２＋［（ＮＰＲ２２）ｍ］２  …（ＩＩ）
［ここで、Ｒ１およびＲ２は１価の置換基またはハロゲン元素を表し、ｎおよびｍは３〜１５を表す。また、Ｍ２＋は２価の金属イオンを表す。］
【００１８】
（８）上記（１）〜（７）のいずれかに記載のゴム組成物をトレッド部に用いたことを特徴とする空気入りタイヤ。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、タイヤの転動抵抗を低下させることが可能で加工性にも優れ、さらに揮発成分の揮発が十分に抑制されるゴム組成物を提供することが可能である。また、そのようなゴム組成物を具えた空気入りタイヤを提供することが可能である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明について詳細に説明する。本発明のゴム組成物は、スチレンブタジエンゴムを少なくとも５０質量％含有するゴム成分１００質量部に対し、ホスファゼン化合物１０〜３０質量部と、シリカ５〜９５質量部とを配合してなることを特徴とする。
【００２１】
ここで、本発明のゴム組成物に用いるゴム成分としては、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）の他、特に限定されるものではなく、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）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）等が挙げられる。これらの他のゴム成分は、１種又は２種以上混合して使用できるものである。
【００２２】
尚、本発明のゴム組成物のゴム成分は、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）を少なくとも５０質量％含有するが、上記スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）を５０質量％以上含有することにより、弾性、耐摩耗性、機械的強度、耐老化性に優れた物性を確保することができる。
【００２３】
本発明のゴム組成物に用いるシリカは、特に限定されるものではなく、例えば、窒素吸着表面積（Ｎ２ＳＡ）が１００〜３００ｍ２／ｇ、好ましくは、１５０〜２５０ｍ２／ｇのシリカが挙げられる。
【００２４】
シリカとしては、沈降法による合成シリカが用いられ、具体的には、日本シリカ工業（株）製の「ニップシールＶＮ３  ＡＱ」、ドイツデグサ社製の「ＵＬＴＲＡＳＩＬ  ＶＮ３」、「ＢＶ３３７０ＧＲ」、ローヌ・プーラン社製の「ＲＰ１１６５ＭＰ」、「Ｚｅｏｓｉｌ  ６５ＧＲ」、「Ｚｅｏｓｉｌ  １７５ＶＰ」、ＰＰＧ社製の「Ｈｉｓｉｌ  ２３３」、「Ｈｉｓｉｌ  ２１０」、「Ｈｉｓｉｌ  ２５０」等（いずれも商品名）が挙げられる。
【００２５】
シリカの配合量は、上記ゴム成分１００質量部に対して、５〜９５質量部である。シリカの配合量が、上記ゴム成分１００質量部に対して５質量部未満であると、タイヤのヒステリシスロスが大きくなり、タイヤの転動抵抗が大きくなる。一方、シリカの配合量が、上記ゴム成分１００質量部に対して９５質量部超であると、耐摩耗性が低下したり、ゴム組成物が硬くなるため加工性が低下する。
【００２６】
本発明のゴム組成物に用いるホスファゼン化合物は、所望の加工性および低揮発性を発現させるために配合するものであり、特に限定されるものではなく、具体的には、ヘキサブトキシホスファゼン、ヘキサオクトキシホスファゼン等が挙げられる。ホスファゼン化合物の配合量が１０質量部未満であると、混練時の加工性が低下する。一方、ホスファゼン化合物の配合量が３０質量部超であると、剛性が低くなり過ぎて、操縦安定性などの点で問題がある。
【００２７】
さらに、本発明においては、シリカとゴム成分との結合力を強めることによって、耐摩耗性をさらに向上させることができるシランカップリング剤を、前記シリカの配合量１００質量部に対して５〜２０質量部配合することが好ましく、さらに好ましくは、７．５〜１２．５質量％である。
【００２８】
ここで、本発明において使用できるシランカップリング剤は、特に限定されるものではなく、例えば、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ポリスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−トリメトキシシリルプロピル−Ｎ,Ｎ−ジメチルカルボモイルテトラスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、等が挙げられる。
【００２９】
シランカップリング剤の配合量が５質量％未満であると、シランカップリング剤の配合の効果が得られず、２０質量％を超えても、シランカップリング剤配合の効果はあまり変わらないが、コストアップとなり、好ましくない場合がある。
【００３０】
本発明のゴム組成物におけるシリカの配合量としてより好ましくは、上記ゴム成分１００質量部に対して、７０〜９０質量部である。シリカの配合量を上記範囲とすることにより、タイヤの転動抵抗、耐摩耗性および加工性をさらにバランス良く確保することができる。
【００３１】
また、本発明では、ゴム成分１００質量部に対し５〜５０質量部のカーボンブラックを配合することが好ましい。カーボンを上記ゴム成分１００質量部に対して５質量部以上配合することにより、タイヤの補強性および耐久性を十分に確保することができる。また、このカーボンブラックの配合量をゴム成分１００質量部に対して５０質量部以下とすることにより、ゴムのヒステリシスロスの増加によるタイヤの転がり抵抗の増大、および加工性の低下などを防止することができる。
【００３２】
ここで、本発明のゴム組成物に用いるカーボンブラックは、特に限定されるものではなく、具体的には、ＡＳＴＭ  Ｎ３３９、Ｎ２３４、Ｎ１１０等に適合する品質のものが挙げられる。
【００３３】
さらに、本発明において、上記カーボンブラックとシリカとの合計配合量は、上記ゴム成分１００質量部に対して、３０〜９０質量部であることが好ましく、より好ましくは、４５〜７０質量部である。上記カーボンブラックとシリカとの合計配合量を３０質量部以上とすることにより、優れたＷＥＴ制動性能、旋回性能を得ることができる。また、上記合計配合量を９０質量部以下とすることにより、ゴム組成物の極端な硬化や脆化を防止することができ、好ましい。
【００３４】
また、本発明のゴム組成物においては、１０００Ｖの電圧を６０秒印加した後の、５０％電位減衰時間が１００秒以下であることが好ましい。ここで、上記５０％電位減衰時間とは、電圧印加後に１０００Ｖから初期の半分の５００Ｖになるまでにかかる時間のことを言い、以下、単に５０％電位減衰時間と略記する場合がある。
【００３５】
本発明のゴム組成物の上記５０％電位減衰時間を１００秒以下とすることにより、タイヤ表面の帯電を十分に抑制することが可能である。ここで、上記５０％電位減衰時間の測定方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、スコロトロン帯電評価装置等により評価することが可能である。
【００３６】
さらに、本発明のゴム組成物においては、前記ホスファゼン化合物が、上記式（Ｉ）または（ＩＩ）で表されるホスファゼン化合物の少なくとも１種であることが好ましい。ここで、Ｒ１およびＲ２は１価の置換基またはハロゲン元素を表し、ｎおよびｍは３〜１５を表す。また、Ｍ２＋は、２価の金属イオンを表し、具体的には、Ｚｎ２＋，Ｍｇ２＋，Ｃａ２＋，Ｆｅ２＋，Ｃｏ２＋，Ｎｉ２＋，Ｃｕ２＋等が挙げられる。
【００３７】
本発明のゴム組成物において、前記ホスファゼン化合物を上記式（Ｉ）または（ＩＩ）に表されるホスファゼン化合物の少なくとも１種とすることにより、揮発成分の揮発をより効果的に抑制することができる。
【００３８】
以上に、本発明のゴム組成物について説明した。本発明では、さらに、上記ゴム組成物をトレッド部に用いたことを特徴とする空気入りタイヤを提供する。
【００３９】
先述したように、本発明のゴム組成物をトレッド部に用いた、本発明の空気入りタイヤは、転動抵抗、ＷＥＴ制動性能、旋回性能および耐摩耗性能等の各性能に優れ、加工が容易であり、さらに、プロセスオイル等の揮発成分の揮発を効果的に抑制することが可能である。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例に基づいて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００４１】
（実施例１〜４並びに比較例１および２）
バンバリーミキサーを使用して混練し、表１に示す配合処方の各ゴム組成物を得た。得られた各ゴム組成物について、下記測定方法により、５０％電位減衰時間、６０℃および０℃でのｔａｎδ、６０℃および０℃での動的弾性率Ｇ′並びに、温度２５℃での３００％伸長時の引張応力Ｍ３００  ＲＴを測定した。尚、上記各ゴム組成物において、本発明の配合処方を満たさないゴム組成物を比較例１および２とし、本発明の配合処方を満たすゴム組成物を実施例１〜４とした。
【００４２】
（６０℃および０℃でのｔａｎδ、６０℃および０℃での動的弾性率Ｇ′の測定）
ＪＩＳ  Ｋ６３０１に準拠して評価した。その際、スペクトロメータを使用して、試料（厚さ６ｍｍ、直径８ｍｍ）を、動歪１％、周波数１５Ｈｚにて測定した。尚、６０℃のｔａｎδの数値が小さい程、損失正接が少なく転動抵抗に優れ、０℃のｔａｎδの数値が小さい程、ＷＥＴ制動性能に優れ、６０℃および０℃の動的弾性率Ｇ′の数値が大きい程、操縦安定性に優れる。
【００４３】
（２５℃の３００％伸長時の引張応力Ｍ３００  ＲＴの測定）
ＪＩＳ  Ｋ６３０１に準拠して評価した。尚、上記引張応力Ｍ３００  ＲＴの数値が大きい程、ゴム材料のモジュラスが向上し変形しにくくなるため、操縦安定性に優れる。
【００４４】
（加工性の評価）
東洋精機（株）製ラボブラストミルを使用して１１０℃で３分間の混練を行った際の、混練トルクの最大値、即ち混練最大トルク（Ｎ・ｍ）を測定した。尚、上記混練最大トルク（Ｎ・ｍ）の数値が小さい程、当該ゴム組成物は加工性に優れている。
【００４５】
（加熱減量の測定）
熱質量分析装置（ＴＧＡ）を使用して、ゴム組成物を３０℃から４５０℃まで１０℃／分で昇温させた際の、加熱減量（％）を測定した。尚、上記加熱減量（％）の数値が少ない程、当該ゴム組成物は揮発性が少なく、良質である。
【００４６】
【表１】
2011084647.tif 000002
【００４７】
※１；旭カーボン（株）製  ファーネスブラック  ＨＡＦ
※２；日本シリカ工業（株）製  ＡＱ
※３；大内新興化学工業（株）製  ノクセラーＤＭ
※４；大内新興化学工業（株）製  ノクセラーＮＳ
※５；ＦＰ−２００２
※６；ＦＰ−２０１２  ｛下記式（ＩＩＩ）参照｝
※７；ＦＰ−２００６Ｚｎ  ｛下記式（ＩＶ）参照｝
【００４８】
【化１】
2011084647.tif 000003
【化２】
2011084647.tif 000004
【００４９】
表１に示した結果から、実施例１〜４は、６０℃および０℃でのｔａｎδおよび動的弾性率Ｇ′並びに温度２５℃での３００％伸長時の引張応力Ｍ３００  ＲＴについてバランス良く優れていることがわかる。
【００５０】
また、表１によれば、加熱減量について、実施例１は比較例１より少なく、実施例２〜４は比較例２よりいずれも少ないことがわかる。これは、実施例１〜４がホスファゼンを配合したことによって揮発成分の揮発が抑制されたためである。
【００５１】
以上の結果から、本発明のゴム組成物は、損失正接、動的弾性率および引張応力等の物性に優れており、また、揮発成分を放出しにくいことがわかる。そのため、このゴム組成物を空気入りタイヤのトレッド部に用いることによって、転動抵抗を低下させ、揮発成分の揮発を抑制可能であることがわかった。