(57)【要約】【課題】ＳＢＲを主体とするジエン系ゴムを含むタイヤ用合成ゴム組成物のウェット性能、更にはウェット性能及び転がり抵抗を改良したゴム組成物を提供する。【解決手段】スチレン・ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）を含むジエン系ゴム１００重量部、シクロデキストリン又はスクロース１０〜４０重量部と硫黄含有シランカップリング剤をシクロデキストリン又はスクロースの配合量に対して２〜２５重量％を含むゴム組成物。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
スチレン・ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）を含むジエン系ゴム１００重量部、シクロデキストリン又はスクロース１０〜４０重量部と、硫黄及びシラノール基を有する硫黄含有シランカップリング剤をシクロデキストリン又はスクロースの配合量に対して２〜２５重量％を含むゴム組成物。
【請求項２】
ジエン系ゴム中のスチレン・ブタジエン共重合体ゴムの含有量がジエン系ゴム１００重量部当り３０重量部以上である請求項１に記載のゴム組成物。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のゴム組成物をトレッド部に用いた空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシリカを配合したゴム組成物に関し、更に詳しくはウェット性能又はウェット性能と低転がり抵抗性能の両性能を改良したシリカ配合ゴム組成物及びそれをトレッド部に用いた空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゴムにシリカを配合することにより空気入りタイヤのウェット性能向上と転がり抵抗の低減を図る技術が知られている。またシリカと同様な働きをする有機配合剤として澱粉（コーンスターチ）を配合する技術が、例えば特許文献１及び２などに提案されている。一方、ゴムにシクロデキストリンを配合する技術は、特許文献３にゴムにシクロデキストリンを配合し、水分子を透過させてそれより大きい分子を透過させない多孔性ゴム材料を提供する技術はあるが、ＳＢＲを主成分とする夏用乗用車用ラジアルタイヤでのウェット性能を改良することを教えるような記載はない。また、特許文献４にはゴムに水酸基を２つ以上有する粘度低下物質を配合し、未加硫ゴムの粘度上昇を抑えたタイヤトレッド用ゴム組成物が提案されているが、ＳＢＲを主成分とする夏用乗用車用ラジアルタイヤでのウェット性能を改良することの示唆はない。
【０００３】
【特許文献１】
特開１９９８−１７７１３号公報
【特許文献２】
特開２００１−８９５９９号公報
【特許文献３】
特開１９９９−５０１０５７号公報
【特許文献４】
特開１９９７−１１８７８６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的はＳＢＲを主体とするジエン系ゴムを含むタイヤ用ゴム組成物のウェット性能、更にはウェット性能及び低転がり抵抗性能を改良したゴム組成物を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に従えば、スチレン・ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）を含むジエン系ゴム１００重量部、シクロデキストリン又はスクロース１０〜４０重量部と、硫黄及びシラノール基を有する硫黄含有シランカップリング剤をシクロデキストリン又はスクロースの配合量に対して２〜２５重量％を含むゴム組成物が提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、ＳＢＲを主体とする夏用乗用車ラジアルタイヤ用のゴム配合に、シクロデキストリン又はスクロース（サッカロース、ショ糖、又は砂糖）と硫黄含有シランカップリング剤を配合し、シクロデキストリン又はスクロースの水酸基と硫黄含有シランカップリング剤とが反応する条件にて（例えば混合温度130〜160℃）混練りを行い、加硫することによって、低温ｔａｎδが高く、高温ｔａｎδの低いゴムが得られ、このゴムをトレッド部に用いて空気入りタイヤを製造することによって、良好なウェットスキッドと低転がり抵抗性が両立した空気入りタイヤを製造することができる。
【０００７】
シリカの持つ粘弾性改良効果は、極性のシラノール基を外に向けた極性構造物質が非極性のゴムマトリックスの中で適度に緩く浮いた状態から発現する高周波変形領域での粘り（ウェット性能の改善）と、シランカップリング剤を配合した場合には、それによる長時間でのゴム／シリカ結合による低周波変形領域での弾性確保（転がり抵抗改善）によると思われる。そうすると、同じように水酸基を多く有する有機物質の配合でもシランカップリング剤と併用すれば同様な粘弾性特性が得られることが推測できる。本発明ではこの考えの一つとしてシクロデキストリン又はスクロースを硫黄含有シランカップリング剤とともにゴム中に配合し、所定の効果を得るに至った。我々の実験的知見によればＳｉ−Ｏ−Ｃ結合はＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合ほど安定でないため、高周波の振動下では結合の解離によってゴムの粘性が高まり、一方、低周波の振動下では結合が維持されて弾性が高まり、これら状態間の結合の離脱・再結合が自由に行われるようである。この効果により、低温の高ｔａｎδと高温の低ｔａｎδを両立した特性が得られ、ウェット性能と転がり抵抗性能に優れた空気入りタイヤ用のゴム組成物が得られるのである。
【０００８】
本発明に従ったゴム組成物に配合されるゴム成分はＳＢＲ又はＳＢＲを主成分として含むジエン系ゴムである。ゴム成分中のＳＢＲの割合は、好ましくは３０重量％以上、更に好ましくは５０〜１００重量％である。本発明において用いることができるジエン系ゴムとしては、例えば天然ゴム（ＮＲ）、各種ブタジエンゴム（ＢＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム、イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム等が挙げられる。ジエン系ゴムは、本発明のタイヤトレッド用として使用する場合には、その低転がり抵抗と耐摩耗性、低温性能を両立させて向上するために、平均ガラス転移温度（Ｔｇ）が−４５℃〜−１５℃の範囲にある１種以上のゴムを用いることが好ましい。
【０００９】
本発明に従ったゴム組成物には空気入りタイヤの高ウェット性能と低転がり抵抗とを両立させるために、シクロテキストリン又はスクロースと硫黄含有有シランカップリング剤を併用する。
【００１０】
即ち、本発明によれば、シクロデキストリン又はスクロースと硫黄含有シランカップリング剤をジエン系ゴムに配合することによって所望の効果が得られることを見出した。なお、シクロデキストリン及びスクロースは公知の化合物である。
【００１１】
本発明のゴム組成物中のシクロデキストリン又はスクロースの配合量は１０〜４０重量部、好ましくは１５〜２０重量部（いずれもジエン系ゴム１００重量部基準）であり、この配合量が少なすぎると所定の効果が十分発揮できず、多すぎると耐摩耗性が悪化するので好ましくない。
【００１２】
本発明において、シクロデキストリン又はスクロースと硫黄含有シランカップリング剤を配合することによって所望の効果が得られる理由は以下の通りと考える。
１）分子中に多くの水酸基を持つシクロデキストリン又はスクロースは、硫黄含有シランカップリング剤との併用において、シリカと同様に適度にゆるく、適度にしまったドメイン構造をゴム中に形成でき、低転がり抵抗と高ウェット性能の両立を達成できると考える。
【００１３】
２）硫黄含有シランカップリング剤との反応によって、シリカはＳｉ−Ｏ−Ｓｉの結合形態を形成するが、シクロデキストリン又はスクロースの場合はＳｉ−Ｏ−Ｃの形態になる。一般的には前者が後者よりも安定であるが、Ｓｉ−Ｏ−Ｃのように不安定な結合によって、低転がり抵抗と高ウェット性能の両立が可能となる。つまり、摩擦性能を決定する高周波振動域ではＳｉ−Ｏ−Ｃは安定には存在できず、一時的に解離する。それによってゴムの流動的な性質が強調され、高ヒステリシスロスとなる。一方、転がり抵抗性能を決定する低周波振動域では変形速度が遅いためにＳｉ−Ｏ−Ｃは結合したままで存在することができる。つまり、ここでは弾性的な性質が強調され、低いヒステリシスロスとなる。これらの点において、どの周波数領域でも安定なＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を持つシリカ配合よりも低転がり抵抗と高摩擦力を両立させる性能にてセルロース配合は優れる。
【００１４】
本発明において使用するシクロデキストリン又はスクロースは、シリカやＳｉＯ2 系の鉱物粒子との併用は好ましくない。これは硫黄含有シランカップリング剤配合した場合にはそれとの反応がＳｉ−Ｏ−Ｓｉの方が安定なので、その反応が優先すると思われる。ただし、上述の性能とｔａｎδのバランスを適正化するためにシリカ等とも併用することもできる。
【００１５】
本発明において使用するシクロデキストリンは例えば日本食品化工（株）からＡ−１００（αタイプ）、Ｂ−１００（βタイプ）、Ｇ−１００（γタイプ）、ＴＢ−５０（ミックスタイプ）として市販されている。またスクロースも例えば新三井製糖（株）から上白糖として市販されている。
【００１６】
本発明の態様に従えば、前記シクロデキストリン又はスクロースと硫黄含有シランカップリング剤とを併用することによって、ウェット性能と転がり抵抗とをバランスさせることができるが、含有シランカップリング剤の配合量はシクロデキストリン又はスクロースの配合量に対して２〜２５重量％が好ましく、７〜１２重量％が更に好ましい。
【００１７】
本発明において使用する硫黄及びシラノール基を有する硫黄含有シランカップリング剤は、例えばビス−（３−（トリエトキシシリル）プロピル）テトラスルフィド、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどをあげることができる。
【００１８】
本発明に係るゴム組成物には、更に通常の加硫または架橋剤、加硫または架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、充填剤、可塑化剤、軟化剤、その他当該ゴム用に一般的に配合されている各種配合剤を配合することができる。これら添加剤の配合量も、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。
【００１９】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことはいうまでもない。
【００２０】
実施例１〜２及び比較例１
１．７リットル密閉式バンバリーミキサーを用いて、表Ｉに示す配合（重量部）のうち、加硫促進剤及び硫黄を除く、ゴム、カーボンブラック等の配合剤を５分間配合した後、オープンロールにて、加硫促進剤及び硫黄を配合、混練してゴム組成物を得た。次いで、このゴム組成物を、１０MPa の圧力下で１６０℃で２０分間加硫して、２mm厚のシートを作製し、ｔａｎδの測定に供した。各例におけるｔａｎδの測定方法は、次の通りであり、結果は比較例１の結果を１００として指数表示して表Ｉに示した。
【００２１】
ｔａｎδ：東洋精機製作所製レオログラフソリッドを用い、初期歪＝１０％、動的歪＝±２％、周波数２０Hzで表Ｉに示す各温度で粘弾性（試験幅：５mm）を測定した。
【００２２】
【表１】
2004204176.tif 000002
【００２３】
実施例３〜４及び比較例２
１．７リットル密閉式バンバリーミキサーを用いて、表IIに示す配合（重量部）のうち、加硫促進剤及び硫黄を除く、ゴム、カーボンブラック等の配合剤を５分間配合した後、オープンロールにて、加硫促進剤及び硫黄を配合、混練してゴム組成物を得た。次いで、このゴム組成物を、１０MPa の圧力下で１６０℃で２０分間加硫して、２mm厚のシートを作製し、ｔａｎδの測定に供した。各例におけるｔａｎδの測定方法は、前述の通りであり、結果は比較例２の結果を１００として指数表示して表IIに示した。
【００２４】
【表２】
2004204176.tif 000003
【００２５】
【発明の効果】
シリカの持つ粘弾性改良効果は、極性のシラノール基を外に向けた極性構造物質が非極性のゴムマトリックスの中で適度に緩く浮いた状態及び、シランカップリング剤によるロングレンジでのゴム／シリカ結合から発現する高周波変形領域での粘り（ウェット性能改善）と、低周波変形領域での弾性確保（ＲＲ改善）によるとすると、同じように水酸基を多く持つ有機物質の配合でもシランカップリング剤と併用すれば同様な粘弾性特性が得られることが推測できる。本発明ではこの考えの一つとしてシクロデキストリン又はスクロースを硫黄含有シランカップリング剤とともにゴム中に配合し、所定の効果を得るに至った。一般的に、Ｓｉ−Ｏ−Ｃ結合はＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合ほど安定でないため、水酸基を持つ通常の有機物とゴムとをシランカップリング剤で結合できないとされているが、本発明では、硫黄含有シランカップリング剤の配合による高温ｔａｎδ低下の効果が確認されており、Ｓｉ−Ｏ−Ｃ結合が十分に機能しているものと思われる。