(57)【要約】【課題】ウェット路面または氷上路面において優れた撥水性を発揮し、高いグリップ力を有するタイヤ用ゴム組成物を提供する。【解決手段】ゴム組成物にフッ素およびケイ素含有界面活性剤を含有させる。前記ゴム組成物は、ゴム成分１００重量部に対して、前記フッ素およびケイ素含有界面活性剤が２〜４０重量部含まれることが好ましい。前記フッ素およびケイ素含有界面活性剤は、下記式で表わされる化合物であることが好ましい。【化１】2004035727.tif 000006（式中、Ｍｅはメチル基、Ｒｆは炭素数４〜１０のパーフルオロアルキル基、Ｑはポリエチレンオキシド鎖またはポリプロピレンオキシド鎖であり、ｌおよびｍはそれぞれ０または１であり、ｎは１、２または３である。）【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素およびケイ素含有界面活性剤を含有するタイヤ用ゴム組成物。
【請求項２】
ゴム成分１００重量部に対して、前記フッ素およびケイ素含有界面活性剤２〜４０重量部を含有する請求項１記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項３】
前記フッ素およびケイ素含有界面活性剤が、パーフルオロアルキル基を有するシロキサンとポリエーテルとの共重合体である請求項１または２記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項４】
前記フッ素およびケイ素含有界面活性剤が、下記式で表わされる化合物である請求項１または２記載のタイヤ用ゴム組成物。
【化１】
2004035727.tif 000005
（式中、Ｍｅはメチル基、Ｒｆは炭素数４〜１０のパーフルオロアルキル基、Ｑはポリエチレンオキシド鎖またはポリプロピレンオキシド鎖であり、ｌおよびｍはそれぞれ０または１であり、ｎは１、２または３である。）
【請求項５】
補強剤としてカーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウムのうち少なくとも１種を含む請求項１、２、３または４記載のタイヤ用ゴム組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ用ゴム組成物に関し、主として、ウェットグリップ性能および氷上グリップ性能を向上し得るタイヤ用ゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両の高性能化、なかでも乗用車およびレース用車両の高性能化は著しく、この高性能化に対応して車両に装着する空気入りタイヤもまた、格別な性能の向上が望まれている。
【０００３】
なかでも、雨天時に水膜に覆われた路面（以下ウェット路面という。）または氷で覆われた路面（ミラーバーン）に対して、高いグリップ性能を有する空気入りタイヤは、とくに開発が望まれている。
【０００４】
従来より、タイヤのグリップ性を向上させる技術として、タイヤの撥水性を向上させることが知られている。たとえば、タイヤ表面における撥水性の改善を目的として、タイヤ用ゴム組成物にシリコーン樹脂または補強剤にシリカを含有させる技術が知られている。
【０００５】
しかしながら、シリカやシリコーン樹脂などのみによる撥水性の改善には限界があった。
【０００６】
また、氷上においては、スパイクタイヤの廃止に伴ない、スタッドレスタイヤが開発され、改良が試みられてきた。しかし、このスタッドレスタイヤにおいても、グリップ性能は充分とはいえず、氷上でのさらなるグリップ力が要求されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ウェット路面または氷上において優れた撥水性を発揮し、高いグリップ力を有するタイヤ用ゴム組成物を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、ゴム組成物にフッ素およびケイ素含有界面活性剤を配合することで、ウェットグリップ性能、氷上グリップ性能が改善されることを見いだした。
【０００９】
すなわち、本発明は、フッ素およびケイ素含有界面活性剤を含有するタイヤ用ゴム組成物に関する。
【００１０】
前記タイヤ用ゴム組成物は、ゴム成分１００重量部に対して、前記フッ素およびケイ素含有界面活性剤が２〜４０重量部含まれることが好ましい。
【００１１】
前記フッ素およびケイ素含有界面活性剤は、パーフルオロアルキル基を有するシロキサンとポリエーテルが共重合されてなることが好ましい。
【００１２】
前記フッ素およびケイ素含有界面活性剤は、下記式で表わされる化合物であることが好ましい。
【００１３】
【化２】
2004035727.tif 000002
【００１４】
（式中、Ｍｅはメチル基、Ｒｆは炭素数４〜１０のパーフルオロアルキル基、Ｑはポリエチレンオキシド鎖またはポリプロピレンオキシド鎖であり、ｌおよびｍはそれぞれ０または１であり、ｎは１、２または３である。）
前記タイヤ用ゴム組成物は、補強剤としてカーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウムのうち少なくとも１種を含むことが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、フッ素およびケイ素含有界面活性剤を含有することで、優れた撥水性を発揮し、高いグリップ力を有することを見いだした。
【００１６】
前記フッ素およびケイ素含有界面活性剤とは、化合物中にフッ素原子およびケイ素原子を含む界面活性剤のことである。
【００１７】
前記フッ素およびケイ素含有界面活性剤のＨＬＢは、２〜９であることが好ましく、３．５〜７．５であることがより好ましい。フッ素およびケイ素含有界面活性剤のＨＬＢが２より小さいと親油性が強すぎて、シリカなどの補強剤との混練り性が下がる傾向があり、９より大きいと親水性が強くなり、ウェットグリップ性能および氷上グリップ性能の改善がみられなくなる傾向がある。
【００１８】
前記フッ素およびケイ素含有界面活性剤は、高い撥水性を示す点で、シロキサン結合を含有する化合物であることが好ましい。
【００１９】
また、前記フッ素およびケイ素含有界面活性剤は、より高い撥水性を示す点で、パーフルオロアルキル基を有するシロキサンとポリエーテルとが共重合してなることが好ましい。
【００２０】
前記パーフルオロアルキル基としては、炭素数４〜１０のパーフルオロアルキル基が好ましい。パーフルオロアルキル基の炭素数が４未満では、撥水性の効果が少なくなる傾向があり、１０よりも大きいと、合成するのが難しくなる傾向がある。前記パーフルオロアルキル基は、直鎖でも分岐鎖でもよく、とくに限定されないが、撥水性が高くなる傾向があるという点で直鎖が好ましい。
【００２１】
前記ポリエーテル基としては、ポリエチレンオキシド鎖、ポリプロピレンオキシド鎖、それらの共重合体などがあげられる。
【００２２】
また、前記フッ素およびケイ素含有界面活性剤は、特開平３−４７１９０号公報、特開平４−９９７８０号公報、特開平７−７９３号公報に示される方法などにより得ることができる。
【００２３】
本発明におけるフッ素およびケイ素含有界面活性剤は、撥水性とシリカなどの補強剤およびゴムとの混練り性のバランスという点から下記式で表わされる化合物であることが好ましい。
【００２４】
【化３】
2004035727.tif 000003
【００２５】
式中、Ｍｅはメチル基、Ｒｆは炭素数４〜１０のパーフルオロアルキル基、Ｑはポリエチレンオキシド鎖またはポリプロピレンオキシド鎖であり、ｌおよびｍはそれぞれ０または１であり、ｎは１、２または３である。
【００２６】
前記式中のｍは１であることが好ましい。
【００２７】
かかるフッ素およびケイ素含有界面活性剤としては、たとえば、信越化学工業（株）製のＸ−７０−０９０、Ｘ−７０−０９１、Ｘ−７０−０９２、Ｘ−７０−０９３などがあげられる。
【００２８】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ゴム成分１００重量部に対して、前記フッ素およびケイ素含有界面活性剤が２〜４０重量部、とくには２〜２５重量部、さらには２〜１５重量部配合されてなることが好ましい。フッ素およびケイ素含有界面活性剤の配合量が２重量部未満では、撥水性の効果が小さく、氷上でのグリップ性能およびウェットグリップ性能の改善効果が小さくなる傾向があり、４０重量部をこえると、耐摩耗性が低下する傾向がある。
【００２９】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、補強剤としてカーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウムのうち少なくとも１種を含むことが好ましい。
【００３０】
前記補強剤は、ゴム成分１００重量部に対して５〜１００重量部、とくには２０〜８０重量部配合することが好ましい。前記補強剤の配合量が５重量部未満では、耐摩耗性が充分でない傾向があり、１００重量部をこえると、ゴムの硬度が高くなり、グリップ性が低下する傾向がある。
【００３１】
前記補強剤においてカーボンブラックが配合される場合、ゴム成分１００重量部に対して該カーボンブラックは、５〜８０重量部配合されることが好ましい。カーボンブラックの配合量が５重量部未満では、耐摩耗性が充分でない傾向があり、８０重量部をこえると、ゴムの硬度が高くなり、グリップ性が低下する傾向がある。
【００３２】
前記補強剤においてシリカが配合される場合、ゴム成分１００重量部に対して該シリカは、５〜８０重量部配合されることが好ましい。シリカの配合量が５重量部未満では、耐摩耗性およびグリップの改善性が充分に得られない傾向があり、８０重量部をこえると、ゴムの硬度が高くなり、グリップ性が低下する傾向がある。
【００３３】
さらに、本発明のタイヤ用ゴム組成物は、シランカップリング剤を含むことができる。シランカップリング剤としては、たとえば、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、トリエトキシシリルプロピルイソシアネート、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−（ポリエチレンアミノ）−プロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ’−ビニルベンジル−Ｎ−トリメトキシシリルプロピルエチレンジアミン塩などがあげられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、カップリング剤添加効果とコストの両立の点から、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィドなどが好ましい。
【００３４】
シランカップリング剤の配合量は、好ましくは前記シリカの配合量の３〜１５重量％、さらに好ましくは５〜１０重量％である。シランカップリング剤の配合量が３重量％未満であるとシリカとゴムの結合が弱くなり、タイヤに使用した時発熱量が増加する傾向があり、１５重量％をこえてもカップリング剤が過剰に配合されるだけで、コスト高になる傾向がある。
【００３５】
本発明のタイヤ用ゴム組成物に配合されるゴム成分は、通常タイヤに使用されるものであればとくに限定されない。かかるゴム成分としては、たとえば天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）などがあげられ、これらは単独で、または２種類以上を混練して用いられる。
【００３６】
また、本発明のタイヤ用ゴム組成物には、前記フッ素およびケイ素含有界面活性剤、補強剤、ゴム成分のほかに、通常タイヤ用ゴム組成物として使用されるもの、たとえば、アロマオイル、ステアリン酸、酸化亜鉛、加硫剤、加硫促進剤、粘着付与剤などを、本発明の効果を損なわない範囲で、適宜配合され得る。
【００３７】
本発明のタイヤ用ゴム組成物の製造方法としては、通常の方法が適用できる。たとえば、前述の各成分をバンバリーミキサー、ローラー、ニーダーなどの混練機を使用して、通常の方法、条件にて混練りすることで得られる。
【００３８】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、タイヤとくにタイヤトレッドに使用することで、優れた撥水性を有し、ウェットグリップ性能および氷上でのグリップ性能の向上したタイヤが得られる。
【００３９】
【実施例】
つぎに、実施例および比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例および比較例では、以下の各材料を用いた。
【００４０】
（材料）
ＳＢＲ：日本ゼオン（株）製のＮＳ１１６
カーボンブラック：昭和キャボット（株）製のショウブラックＮ２２０
シリカ：デグッサ社製のウルトラジルＶＮ３
アロマオイル：（株）ジャパンエナジー製のＪＯＭＯ　Ｘ１４０
シランカップリング剤：デグッサ社製の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）
フッ素およびケイ素含有界面活性剤：信越化学工業（株）製のＸ−７０−０９０（ＨＬＢ　５．２）
ステアリン酸：日本油脂（株）製
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２種
硫黄：鶴見化学（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤ＮＳ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）
加硫促進剤Ｄ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤ（１，３−ジフェニルグアニジン）
【００４１】
実施例１、２および比較例１
（製造方法）
表１に示す配合にしたがい１．７Ｌバンバリーで混練りし、仕上げ薬品はロールにて混練りした。
【００４２】
上記方法で混練りしたものを、１７０℃で１５分間加硫してサンプルを作り、以下のテストを実施した。
【００４３】
（引張試験）
ＪＩＳ　Ｋ６３０１（引張試験）に準拠して、ダンベル３号で打ち抜いたサンプルを使用して試験を行い、１００、２００および３００％伸張時の引張応力Ｍ、引張強さＴｂ、および伸びＥｂを測定した。これらの引張強度に関する物性値が高いほど、耐摩耗性にすぐれ、タイヤトレッドとして好適である。ただし、通常タイヤトレッドにおいては、実施例１、２程度の値を示せば充分である。
【００４４】
（ウェットグリップ試験）
（株）上島製作所製のフラットベルト試験器を用いて、以下の測定条件にて、試験片（直径：１０ｃｍ、幅：２ｃｍ）をセーフティウォーク上で回転させ、スリップ率を変えて、ピークμとロックμを測定した。
【００４５】
測定条件：外気温　２５℃
水温　　２５℃
荷重　　４．０ｋｇｆ
路面　　＃２４０のセーフティウォーク
速度　　２０ｋｍ／ｈ
【００４６】
なお、ピークμとは、μの値が１番高いところの値のことであり、ピークμの数値が高いほど限界グリップ性にすぐれる。また、ロックμとは、試験片の回転をとめて、セーフティウォークを動かしたときのμのことであり、ロックμの数値が高いほどタイヤがロックしたときのグリップ（制動）性がすぐれる。
【００４７】
（氷上グリップ試験）
（株）上島製作所製のインサイドドラム試験器を用いて、以下の測定条件にて、試験片（直径：１０ｃｍ、幅：２ｃｍ）を路面上で回転させ、スリップ率を変えて、ウェットグリップ試験と同様にピークμとロックμを測定した。
【００４８】
測定条件：荷重　　１０ｋｇｆ
路面　　−３℃の氷
速度　　１０ｋｍ／ｈ
結果を表１に示す。
【００４９】
フッ素およびケイ素含有界面活性剤を配合した実施例１および２は、配合していない比較例１と比べてウェット、氷上でのピークμ、ロックμとも向上した。
【００５０】
なお、実施例１および２における引張強度の低下は、許容範囲であり、タイヤトレッド用ゴム組成物として実用上問題ない程度であった。
【００５１】
【表１】
2004035727.tif 000004
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、フッ素およびケイ素含有界面活性剤を配合することで、ウェットグリップ性能、氷上グリップ性能を改善し得るタイヤ用ゴム組成物が提供できる。