(57)【要約】【課題】タイヤの低燃費性を向上させるために、タイヤにシリカを配合する手法が知られている。しかしながらシリカは、混練時にゴム組成物のムーニー粘度が高くなり、加工性を悪化させるという問題点があった。そこで、プロセスオイル等の軟化剤の配合量を増加することにより、粘度の低減が図れるが、この場合、反発弾性が低下し、所望の低燃費性が得られない。本発明の課題は、加工性を悪化させることなく、反発弾性を高め、燃費性能を向上させ得るゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することである。【解決手段】ジエン系ゴム１００質量部に対し、硬化ヤシ油を１〜２０質量部、シリカを５〜２００質量部およびメルカプト基を有するシランカップリング剤を前記シリカの質量に対し１〜２０質量％配合してなることを特徴とするゴム組成物と、該ゴム組成物をトレッドに使用した空気入りタイヤ。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジエン系ゴム１００質量部に対し、硬化ヤシ油を１〜２０質量部、シリカを５〜２００質量部およびメルカプト基を有するシランカップリング剤を前記シリカの質量に対し１〜２０質量％配合してなることを特徴とするゴム組成物。
【請求項２】
前記硬化ヤシ油のヨウ素価が７以下であり、かつ融点が３０℃以上であることを特徴とする請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項３】
前記メルカプト基を有するシランカップリング剤が、下記式（１）で表される構成単位を少なくとも１つ以上含むシランカップリング剤であるか、あるいは、下記式（１）で表される構成単位と、下記式（２）および／または式（３）で表される構成単位と共重合したシランカップリング剤であることを特徴とする請求項１または２に記載のゴム組成物。
【化１】
2015067827.tif 000006
式（１）〜（３）において、Ｒ1、Ｒ6は、炭素数1以上の２価の有機基を表す。Ｒ2、Ｒ3、Ｒ5、Ｒ7、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11は、炭素数１以上の１価の有機基を表す。Ｒ4、Ｒ8は、炭素数１以上の１価の有機基を表す。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のゴム組成物をトレッドに使用した空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものであり、詳しくは、加工性を悪化させることなく、反発弾性を高め、燃費性能を向上させ得るゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境意識の高まりに伴い、タイヤの低燃費性を向上させることが求められている。
この要求を解決するために、例えばタイヤにシリカを配合する手法が知られている。しかしながらシリカは、その粒子表面に存在するシラノール基による水素結合の形成のために凝集する傾向を有し、混練時にゴム組成物のムーニー粘度が高くなり、加工性を悪化させるという問題点があった。
そこで、プロセスオイル等の軟化剤の配合量を増加することにより、粘度の低減が図れるが、この場合、反発弾性が低下し、所望の低燃費性が得られない。このように、反発弾性と加工性とは二律背反の関係にあり、両者を共に向上させることは困難であるとされていた。
【０００３】
一方、プロセスオイル等の軟化剤としては、原油の減圧蒸留により得られた重質留分を溶剤抽出し、その不溶分を水添処理して得られるＴ−ＤＡＥ（Treated Distillate Aromatic Extract）オイル等が知られている。しかしＴ−ＤＡＥは、原油精製時に生じる残渣であるが故、単に軟化剤としての機能を果たせればよいとされ、それ以外の性能付与については全く期待されていないのが現状である。
したがって、軟化剤としての機能に加え、ゴム性能向上に寄与するオイルが模索されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２０１９４５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、軟化剤としての機能に加え、ゴム性能向上に寄与するオイルを見出すとともに、該オイルを用いることにより、加工性を悪化させることなく、反発弾性を高め、燃費性能を向上させ得るゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、ジエン系ゴムおよびシリカを配合してなるゴム組成物に、硬化ヤシ油および特定のシランカップリング剤を特定量でもって配合することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成することができた。
すなわち本発明は以下のとおりである。
【０００７】
１．ジエン系ゴム１００質量部に対し、硬化ヤシ油を１〜２０質量部、シリカを５〜２００質量部およびメルカプト基を有するシランカップリング剤を前記シリカの質量に対し１〜２０質量％配合してなることを特徴とするゴム組成物。
２．前記硬化ヤシ油のヨウ素価が７以下であり、かつ融点が３０℃以上であることを特徴とする前記１に記載のゴム組成物。
３．前記メルカプト基を有するシランカップリング剤が、下記式（１）で表される構成単位を少なくとも１つ以上含むシランカップリング剤であるか、あるいは、下記式（１）で表される構成単位と、下記式（２）および／または式（３）で表される構成単位と共重合したシランカップリング剤であることを特徴とする前記１または２に記載のゴム組成物。
【０００８】
【化１】
2015067827.tif 000002
【０００９】
式（１）〜（３）において、Ｒ1、Ｒ6は、炭素数1以上の２価の有機基を表す。Ｒ2、Ｒ3、Ｒ5、Ｒ7、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11は、炭素数１以上の１価の有機基を表す。Ｒ4、Ｒ8は、炭素数１以上の１価の有機基を表す。
４．前記１〜３のいずれかに記載のゴム組成物をトレッドに使用した空気入りタイヤ。
【発明の効果】
【００１０】
本発明者の検討によれば、硬化ヤシ油には軟化剤としての機能に加え、ゴムの反発弾性を高める機能が存在することが見出された。また、この効果はメルカプト基を有するシランカップリング剤を特定量使用することによりさらに高まることが見出された。
このような見地から、本発明によれば、ジエン系ゴムおよびシリカを配合してなるゴム組成物に、硬化ヤシ油および特定のシランカップリング剤を特定量でもって配合したこことにより、加工性を悪化させることなく、反発弾性を高め、燃費性能を向上させ得るゴム組成物およびそれを用いた空気入り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】
【００１１】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１２】
（ジエン系ゴム）
本発明で使用されるジエン系ゴムは、ゴム組成物に配合することができる任意のジエン系ゴムを用いることができ、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、その分子量やミクロ構造はとくに制限されず、アミン、アミド、シリル、アルコキシシリル、カルボキシル、ヒドロキシル基等で末端変性されていても、エポキシ化されていてもよい。
これらのジエン系ゴムの中でも、本発明の効果の点からジエン系ゴムはＳＢＲおよびＢＲがとくに好ましい。
【００１３】
（シリカ）
本発明で使用するシリカはとくに制限されず、通常タイヤ用ゴム組成物に配合されるシリカ、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等を使用することができる。
なお、シリカの窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は150〜280ｍ２／ｇであるのが好ましい。窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）はＪＩＳ Ｋ６２１７−２に準拠して求めた値である。
【００１４】
（硬化ヤシ油）
本発明に使用される硬化ヤシ油は、ココヤシから抽出されたヤシ油を水素添加することにより得ることができる。水素添加の方法は公知であり、例えば常圧または加圧の水素雰囲気下、ニッケル触媒を用いて液状のヤシ油を加熱しながら攪拌する方法が挙げられる。
本発明では、反発弾性を高め、燃費性能を向上させるという観点から、硬化ヤシ油のヨウ素価が７以下であり、かつ融点が３０℃以上であるのが好ましい。これらの硬化ヤシ油の物性は、水素添加の度合いによって適宜調整することができる。例えば、ヤシ油に含まれる不飽和脂肪酸を極力飽和させる極度硬化の手法が挙げられる。硬化ヤシ油のヨウ素価は、5以下であり、かつ融点が30〜40℃であるのがさらに好ましい。なお硬化ヤシ油はエポキシ化されたものも利用できる。またヨウ素価の測定は、基準油脂分析法によるウイイス法により求めることができる。
【００１５】
（メルカプト基を有するシランカップリング剤）
本発明で使用されるメルカプト基を有するシランカップリング剤は、メルカプト基を有すれば所望の効果を奏するものであるが、例えば下記式（１）で表される構成単位を少なくとも１つ以上含むシランカップリング剤が挙げられ、該シランカップリング剤は、下記式（２）および／または式（３）で表される構成単位と共重合していてもよい。
【００１６】
【化２】
2015067827.tif 000003
【００１７】
式（１）〜（３）において、Ｒ1、Ｒ6は、炭素数1以上の２価の有機基を表し、例えば炭素数1〜10のアルキレン基が例示される。
Ｒ2、Ｒ3、Ｒ5、Ｒ7、Ｒ9、Ｒ10、Ｒ11は、炭素数１以上の１価の有機基を表し、例えば炭素数1〜30のアルキル基が例示される。
Ｒ4、Ｒ8は、炭素数１以上の１価の有機基を表し、例えば炭素数1〜10の直鎖アルキル基が例示される。
【００１８】
メルカプト基は、ジエン系ゴムとシリカの両方に結合し、ジエン系ゴム中のシリカの分散性を高める機能を有するものであると推測される。
【００１９】
（ゴム組成物の配合割合）
本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、硬化ヤシ油を１〜２０質量部、シリカを５〜２００質量部およびメルカプト基を有するシランカップリング剤を前記シリカの質量に対し１〜２０質量％配合してなることを特徴とする。
硬化ヤシ油の配合量が１質量部未満であると、配合量が少な過ぎて本発明の効果を奏することができない。逆に２０質量部を超えるとゴム組成物の粘度が上昇し加工性が悪化する。
シリカの配合量が５質量部未満であると、反発弾性を向上することができない。逆に２００質量部を超えると加工性が悪化する。
メルカプト基を有するシランカップリング剤の配合量がシリカの質量に対し１質量％未満であると、配合量が少な過ぎて本発明の効果を奏することができない。逆に２０質量％を超えるとスコーチ性が悪化する。
【００２０】
また、本発明のゴム組成物において、硬化ヤシ油の配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、1〜20質量部であることが好ましい。
シリカの配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、10〜200質量部であることが好ましい。
メルカプト基を有するシランカップリング剤の配合量は、シリカの質量に対し2〜18質量％であることが好ましい。
【００２１】
（その他成分）
本発明におけるゴム組成物には、前記した成分に加えて、加硫又は架橋剤；加硫又は架橋促進剤；酸化亜鉛、カーボンブラック、クレー、タルク、炭酸カルシウムのような各種充填剤；老化防止剤；可塑剤などのゴム組成物に一般的に配合されている各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練して組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量も、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。
【００２２】
また本発明のゴム組成物は従来の空気入りタイヤの製造方法に従って空気入りタイヤを製造するのに適しており、反発弾性が高められるという点から、トレッド、とくにキャップトレッドに適用するのがよい。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。
【００２４】
標準例１〜６、実施例１〜８および比較例１〜６
サンプルの調製
表１、２に示す配合（質量部）において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１．７リットルの密閉式バンバリーミキサーで５分間混練した後、加硫促進剤および硫黄を加えてさらに混練し、ゴム組成物を得た。次に得られたゴム組成物を所定の金型中で１６０℃、２０分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を得、以下に示す試験法で未加硫のゴム組成物および加硫ゴム試験片の物性を測定した。
【００２５】
ムーニービス：上記ゴム組成物を用い、ＪＩＳ ６３００に従い、１００℃における未加硫ゴムの粘度を測定した。結果は標準例１の値を１００として指数表示した。この値が低いほど粘度が低く、加工性が良好であることを示す。
反発弾性：ＪＩＳ Ｋ ６３０１に従い、温度４０℃のときの反発弾性を測定した。結果は標準例１の値を１００として指数表示した。この値が高いほど、反発弾性が大きく低燃費性が得られることを示す。
結果を表１、２に併せて示す。
【００２６】
【表１】
2015067827.tif 000004
【００２７】
【表２】
2015067827.tif 000005
【００２８】
＊１：ＳＢＲ（旭化成（株）製E581、油展量＝ＳＢＲ１００質量部に対し３７．５質量部）
＊２：ＢＲ（日本ゼオン（株）製Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２２０）
＊３：シリカ（ローディア社製Ｚｅｏｓｉｌ １１６５ＧＲ、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）＝１６５ｍ２／ｇ）
＊４：カーボンブラック（キャボットジャパン（株）製ショウブラックＮ３３９、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）＝９０ｍ２／ｇ）
＊５：メルカプト基を有するシランカップリング剤−１  Ｓｉ３６３（前記式（１）で表される構成単位を有する）
＊６：メルカプト基を有するシランカップリング剤−２  ＮＸＴ−Ｚ（前記式（１）および（２）で表される構成単位を有する）
＊７：メルカプト基を有するシランカップリング剤−３  ９５１１Ｄ（前記式（１）および（３）で表される構成単位を有する）
＊８：メルカプト基を有するシランカップリング剤−４  ９４５７Ｆ（前記式（１）および（３）で表される構成単位を有する）
＊９：シランカップリング剤−１（エボニックデグッサジャパン（株）製Ｓｉ６９、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド）
＊１０：シランカップリング剤−２（エボニックデグッサジャパン（株）製Ｓｉ７５、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド）
＊１１：酸化亜鉛（正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種）
＊１２：ステアリン酸（日油（株）製ビーズステアリン酸ＹＲ）
＊１３：老化防止剤（Solutia Europe社製Santoflex 6PPD）
＊１４：Ｔ−ＤＡＥ（昭和シェル石油（株）製エキストラクト4号Ｓ）
＊１５：硬化ヤシ油（ヨウ素価＝０、融点＝35℃）
＊１６：未硬化ヤシ油（ヨウ素価＝８、融点＝25℃）
＊１７：ナタネ油（ヨウ素価＝１１５、融点＝-20℃）
＊１８：硫黄（軽井沢精錬所社製油処理イオウ）
＊１９：加硫促進剤−１（大内新興化学工業（株）製ノクセラーＣＺ−Ｇ）
＊２０：加硫促進剤−２（Flexsys社製Perkacit DPG）
【００２９】
上記の表１の結果から明らかなように、標準例１と実施例１との比較から、同じ配合処方において、標準例１で配合されたＴ−ＤＡＥを実施例１の硬化ヤシ油に変更した場合、ムーニービスが低下し、かつ反発弾性が向上している。同様に、標準例２と実施例２、標準例３と実施例３、標準例４と実施例４をそれぞれ比較すると、同じ配合処方において、各標準例で配合されたＴ−ＤＡＥを各実施例の硬化ヤシ油に変更した場合であっても、ムーニービスが低下し、かつ反発弾性が向上している。以上から、ジエン系ゴムおよびシリカを配合してなるゴム組成物に、硬化ヤシ油およびメルカプト基を有するシランカップリング剤を特定量でもって配合することにより、加工性を悪化させることなく、反発弾性を高め、燃費性能が向上できることが証明された。
また標準例５および６と比較例１および２とをそれぞれ比較すると、これらの例はメルカプト基を持たないシランカップリング剤を配合した例であり、Ｔ−ＤＡＥを配合した標準例５および６に比べ、硬化ヤシ油を配合した比較例１および２は共に加工性および反発弾性が低下することが分かった。したがって、硬化ヤシ油とメルカプト基を有するシランカップリング剤の併用によって、加工性および反発弾性の向上が達成されることが分かった。
【００３０】
また上記の表２の結果から明らかなように、実施例５〜８は、ジエン系ゴムおよびシリカを配合してなるゴム組成物に、硬化ヤシ油およびメルカプト基を有するシランカップリング剤を特定量でもって配合しているので、加工性を悪化させることなく、反発弾性を高め、燃費性能が向上できることが証明された。
これに対し、比較例３は、硬化ヤシ油の配合量が本発明で規定する下限未満であるので、加工性および反発弾性の向上が確認されなかった。
比較例４は、硬化ヤシ油の配合量が本発明で規定する上限を超えているので、加工性が悪化し、反発弾性の向上も確認されなかった。
比較例５は、未硬化のヤシ油を配合した例であるので、加工性および反発弾性が悪化した。
比較例６は、ヤシ油の替わりにナタネ油を配合した例であるので、加工性および反発弾性が悪化した。