(57)【要約】【課題】タイヤ低燃費化を達成し、操縦安定性を向上させたベーストレッド用ゴム組成物を提供する。【解決手段】スチレンブタジエンゴムラテックスおよびシリカを水中でミクロ分散させることにより製造されたシリカマスターバッチ、ジエン系ゴムおよび補強剤を含有するベーストレッド用ゴム組成物であって、該補強剤、および該シリカマスターバッチ中のシリカを、全ゴム成分１００重量部に対して合計７０〜１００重量部含有するベーストレッド用ゴム組成物。【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ゴムラテックスおよびシリカを水中でミクロ分散させることにより製造されたシリカマスターバッチ、ジエン系ゴムおよび補強剤を含有するベーストレッド用ゴム組成物であって、
該補強剤、および該シリカマスターバッチ中のシリカを、全ゴム成分１００重量部に対して合計７０〜１００重量部含有するベーストレッド用ゴム組成物。
【請求項２】
前記シリカマスターバッチが、シリカ１００重量部に対して３〜１０重量部のシランカップリング剤を含有する請求項１記載のベーストレッド用ゴム組成物。
【請求項３】
請求項１または２記載のゴム組成物を用いたタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低燃費化を達成し、操縦安定性を向上させるベーストレッド用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。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギー化を目的としてタイヤの転がり抵抗を低減させるために、種々の手段が取り上げられてきた。その手段の１つとしては、タイヤ用ゴム組成物に用いられる充填剤として、シリカを用いることがあげられる。
【０００３】
また、タイヤの低燃費化を達成するためにはゴムのエネルギーロスを少なくする必要があり、主にトレッドゴムに着目して開発が行なわれてきた。中でも、ウェットグリップ性能の向上を意識して、２重構造（内面層および表面層）からなるトレッドのうち、表面層を示すキャップトレッドに、シリカと溶液重合スチレンブタジエンゴムとを組み合わせて配合することで、タイヤの低燃費化が行なわれてきた。
【０００４】
一方、２重構造（内面層および表面層）からなるトレッドのうち、タイヤトレッド面に露出することのない内面層を示すベーストレッドは、乳化重合ＳＢＲとカーボンブラックとを混合使用することが多く、ベースゴム部分のエネルギーロスを低減させることを目的として、充填剤であるカーボンブラックの量を減らすことが一般的に行なわれてきた。しかし、カーボンブラックを減らすことで、ベースゴムの補強性を下げてタイヤの耐久性を低下させたり、タイヤの横剛性を減じることになり、操縦安定性を悪化させるという問題があった。
【０００５】
そこで、ベーストレッドのカーボンブラックをシリカに置換して用いることも検討されてきたが、乳化重合ＳＢＲではシリカの特徴を引き出すことが難しく、エネルギーロスを低減することができなかった。また、乳化重合ＳＢＲでは、シリカと直接的な反応が起こらず、エネルギーロスのコントロールをシリカの減量のみでしか達成できなかった。
【０００６】
特許文献１には、乳化重合ＳＢＲにおいてもシリカの低燃費性を向上させたシリカマスターバッチを配合したゴム組成物が開示されている。しかし、シリル化剤であらかじめシリカと反応させることにより、シリカとシランカップリング剤の反応効率が低下する点で本発明のゴム組成物とは相違があり、後で添加したシランカップリング剤のシリカとの反応が充分におこらず、耐摩耗性等の性能が劣る、また、後で添加するシランカップリング剤の反応により生じる副生成物のエタノールのゴム中の含有量が高くなるという問題があった。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２８６５７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、タイヤの低燃費化を達成し、操縦安定性を向上させたベーストレッド用ゴム組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、スチレンブタジエンゴムラテックスおよびシリカを水中でミクロ分散させることにより製造されたシリカマスターバッチ、ジエン系ゴムおよび補強剤を含有するベーストレッド用ゴム組成物であって、該補強剤、および該シリカマスターバッチ中のシリカを、全ゴム成分１００重量部に対して合計７０〜１００重量部含有するベーストレッド用ゴム組成物に関する。
【００１０】
前記シリカマスターバッチが、シリカ１００重量部に対して３〜１０重量部のシランカップリング剤を含有する好ましい。
【００１１】
本発明は、前記ゴム組成物を用いたタイヤに関する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、シリカとＳＢＲラテックスを水中で混合して、ＳＢＲポリマー中にシリカをミクロ分散させることに成功したシリカマスターバッチをゴム組成物に配合し、ゴム組成物中の補強剤、およびシリカマスターバッチ中のシリカの配合量を特定することで、タイヤの低燃費化を達成し、操縦安定性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のゴム組成物は、シリカマスターバッチ、ジエン系ゴムおよび補強剤からなる。
【００１４】
シリカマスターバッチは、スチレンブタジエンゴムラテックス（ＳＢＲラテックス）およびシリカを水中でミクロ分散させることにより製造される。
【００１５】
一般的に、シリカは、珪酸をアルカリ水溶液中に溶かして水ガラスを作製し、これを硫酸で中和することにより沈殿させ、一旦、乾燥させてこれを粉砕し、また、押し固める工程を経てペレット状のものが作製される。
【００１６】
また、乳化重合スチレンブタジエンゴムは、スチレンおよびブタジエンモノマーを含んだ懸濁溶液中に、ラジカル発生剤である開始剤を配合してスチレンとブタジエンとを共重合させ、その後、反応停止および乾燥工程を経て得られた粒状のポリマーを押し固めることでベール状のＳＢＲが作製される。
【００１７】
このようにシリカおよびＳＢＲの両作製方法において、水中で反応を行ない、さらに熱を加えることで乾燥させるという工程を経ていることから、シリカの溶液およびＳＢＲの懸濁溶液を混合して、ＳＢＲ中に分散しにくいシリカを予めミクロ分散させることで、熱処理工程および乾燥工程を経てシリカマスターバッチが得られる。このようにして得られたシリカマスターバッチは、別々に作製してドライ練り分散させることで得られたシリカマスターバッチと比較して、シリカそのものを微小な単位まで、より分散することができる。
【００１８】
シリカマスターバッチにおけるＳＢＲのスチレン含有量は、１５〜４０％であることが好ましい。スチレン含有量の下限としては、２０％であることがより好ましく、上限としては、３５％であることがより好ましい。スチレン含有量が１５％未満では、湿潤時のグリップ性能が大きくなってしまう傾向があり、４０％をこえると、ポリマー部位での発熱が大きくなり、本来の目的である低燃費性を損なう傾向がある。
【００１９】
シリカマスターバッチにおけるシリカの含有量は、シリカ中のＳＢＲ１００重量部に対して、４０〜１２０重量部であることが好ましい。含有量の下限としては、４５重量部であることがより好ましく、上限としては、１１０重量部であることがより好ましい。含有量が４０重量部未満では、後入れの補強剤を多く配合させなければならず、さらにゴム硬度が低下し、操縦安定性が低下する傾向があり、１２０重量部をこえると、マスターバッチ中のポリマーに対して補強剤成分が多くなるため、シリカマスターバッチそのもののムーニー粘度が大きくなり、硬度が上昇するため、混練りが困難になる傾向がある。
【００２０】
シリカマスターバッチは、シランカップリング剤を含有していることが好ましい。シリカマスターバッチ作製の乾燥工程の前段階で、シランカップリング剤をあらかじめ配合しておくことで乾燥工程での加熱処理時にシリカとシランカップリング剤が反応し、反応効率を向上させる。また、反応副生成物であるエタノールの除去が、それぞれ別々に作製してドライ練り分散させることで得られる従来のシリカマスターバッチでは困難であったが、本発明に用いられるシリカマスターバッチにおいては、乾燥工程でエタノールを除去することが可能となる。
【００２１】
シランカップリング剤としては、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）、Ｓｉ７５（ビス（３−トリエトキシプロピル）ジスルフィド）、Ａ−１８９（γ―メルカプトプロピルトリメトキシシラン）、ＮＸＴ（３−オクタノイルチオ−１−プロピルトリエトキシシラン）などがあげられるが、混練り時や押し出し時の熱安定性（スコーチ安定性）という面で、テトラスルフィドやチオール系のＳｉ６９やＡ−１８９は使用が困難なので、Ｓｉ７５やＮＸＴを用いることが好ましい。
【００２２】
シリカマスターバッチにおけるシランカップリング剤の含有量は、シリカ１００重量部に対して３〜１０重量部であることが好ましい。含有量が３重量部未満では、混練り後のゴムのムーニー粘度が大きくなりすぎ、押し出し時に焼ける、あるいは形状安定性が悪く、タイヤ部材の形状を得ることが困難な傾向があり、１０重量部をこえると、シリカに対して過剰に配合されているため、コストがかかるだけでなく、シリカ表面でシランカップリング剤が自己縮合反応をおこし、シリカ同士が凝着するという問題が生じる傾向がある。
【００２３】
シリカマスターバッチには、前記ＳＢＲ、シリカおよびシランカップリング剤のほかにムーニー粘度を下げることを目的として、適宜オイル等の軟化剤を含有することができる。
【００２４】
本発明においてシリカマスターバッチとともに用いられるジエン系ゴム成分の具体的な例としては、たとえば、天然ゴム（ＮＲ）、各種ブタジエンゴム（ＢＲ）、溶液重合または乳化重合により得られるスチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）などがあげられる。これらは、単独で使用してもよく、２種類以上をブレンドして用いてもよい。ブレンドする場合のブレンド比にもとくに限定はない。これらのうちでは、加硫時の加硫戻りが発生しにくく、目的とする低燃費性を得やすいという点から、ＢＲ、ＳＢＲが好ましい。
【００２５】
シリカマスターバッチ中のＳＢＲは、ＮＲおよび／またはＢＲまたはＩＲとの総含有量１００重量部に対して５０重量部以上であることが好ましい。５０重量部未満では、シランカップリング剤処理済シリカの量が相対的に減少することになり、後入れのカーボンブラックが増えた場合は、転がり抵抗が増大し、シリカが増えた場合は同時に配合されるシランカップリング剤から出てくるエタノールによるＶＯＣが増大する傾向がある。
【００２６】
本発明においてシリカマスターバッチとともに用いられる補強剤としては、カーボンブラックおよび／またはシリカがあげられる。
【００２７】
カーボンブラックとしては、チッ素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）が６０〜１３０ｍ2／ｇであることが好ましい。Ｎ2ＳＡが６０ｍ2／ｇ未満では、ベーストレッドの配合物が露出した場合に耐摩耗性が低下する傾向があり、１３０ｍ2／ｇをこえると、転がり抵抗が悪化する傾向がある。このようなＮ2ＳＡを満たすカーボンブラックとしては、Ｎ３３９、Ｎ３５１、Ｎ２２０、Ｎ２３４などがあげられる。
【００２８】
シリカとしては、ベーストレッド配合が露出したときの耐摩耗性を考慮すると、シリカＶＮ３、ローディア１１５ＧＲ、１９５ＧＲ、１６５ＧＲ、１１６５ＭＰなどのシリカを用いることができる。
【００２９】
後から添加される補強剤の配合量は、ゴム組成物中の全ゴム成分１００重量部に対して３０重量部以下であることが好ましく、２０重量部以下であることがより好ましい。３０重量部をこえると、後からカーボンブラックを充填すると転がり抵抗が低下し、シリカを充填すると、同時に配合されるシランカップリング剤の配合量が増えるため、ＶＯＣが増加する傾向がある。
【００３０】
本発明のゴム組成物は、補強剤、および前記シリカマスターバッチ中のシリカを、全ゴム成分１００重量部に対して合計７０〜１００重量部含有する。さらに、合計含有量の下限としては、７５重量部であることが好ましく、合計含有量の上限としては、９０重量部であることが好ましい。合計含有量が７０重量部未満では、ベーストレッド用ゴム組成物としての硬度が低下し、操縦安定性が劣る。また、１００重量部をこえると、操縦安定性を確保することはできるが、ベーストレッド部の発熱が大きくなり、本来の目的である低燃費性が損なわれる。
【００３１】
さらに、本発明のゴム組成物は、前記成分のほかにゴム工業で通常使用されている各種薬品、たとえば、硫黄などの加硫剤、各種加硫促進剤、各種軟化剤、各種老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、酸化防止剤などの添加剤を配合することができる。
【００３２】
本発明のゴム組成物はタイヤベーストレッドとして用いられる。タイヤベーストレッドとは、２重構造（内面層および表面層）からなるトレッドのうち内面層を示す。本発明のゴム組成物は、耐摩耗性は低下するが、低燃費性を維持しながらコスト低下を図れるという理由から、タイヤ部位の中でも特にタイヤベーストレッドとして用いられる。
【００３３】
タイヤベーストレッドは、通常の加工装置、たとえば、ロール、バンバリーミキサー、ニーダーなどにより混練りし、シート状にしたものを、所定の形状に張り合わせる方法などにより作製することができる。
【００３４】
本発明のタイヤは、本発明のゴム組成物をベーストレッドとして用いて製造される。
【実施例】
【００３５】
実施例に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に制限されるものではない。
【００３６】
実施例１〜３および比較例１〜３
以下に実施例および比較例で用いた各種薬品について詳細に説明する。
ＳＢＲ−Ａ：三菱化学（株）製のパウダーラバーＰＲ２３１０（スチレン含有量２３％のＳＢＲ１００重量部に対してシリカ１００重量部およびシランカップリング剤（Ｓｉ７５）８重量部含有）（ＳＢＲ：４８重量％、シリカ：４８重量％、シランカップリング剤：４重量％）
ＳＢＲ−Ｂ：三菱化学（株）製のパウダーラバーＰＲ２３５０（スチレン含有量２３％のＳＢＲ１００重量部に対してシリカ５０重量部およびシランカップリング剤（Ｓｉ７５）４重量部含有）（ＳＢＲ：６４．９重量％、シリカ：３２．５重量％、シランカップリング剤：２．６重量％）
ＳＢＲ：ＪＳＲ（株）製のＳＢＲ１５０２
ＢＲ：宇部興産（株）製のＢＲ−１５０Ｌ
カーボンブラック：昭和キャボット（株）製のＮ３５１（Ｎ2ＳＡ：６４ｍ2／ｇ）
シリカ：デグサ社製のＶＮ３
プロセスオイル：出光興産（株）製のダイアナプロセスＰＳ３２
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックワックス
老化防止剤：フレキシス社製のサントフレックス１３
ステアリン酸：日本油脂（株）製の桐
亜鉛華：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２号
硫黄：日本乾溜工業（株）のセイミサルファー
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）のノクセラーＮＳ
【００３７】
（株）神戸製鋼所製１．７Ｌバンバリーを用いて、前記各種薬品を表１に示す配合内容に加えて、ゴム成分１００重量部に対してワックス２重量部、老化防止剤２重量部、ステアリン酸２重量部、亜鉛華２重量部を混練りした後、オープンロール上で得られた混練り物に、ゴム成分１００重量部に対して硫黄を５．５重量部、および加硫促進剤を１．５重量部を加えて練りこんだ混合物を、１５０℃において３０分間加硫することでゴム組成物を得た。得られたゴム組成物を用いて、以下に示す特性試験をおこなった。
【００３８】
（硬度）
作製したゴム組成物を２５℃でＪＩＳ−Ａ硬度計で測定した。
【００３９】
（粘弾性測定）
（株）岩本製作所製のＶＥＳ−Ｆ−３を用いて、周波数１０Ｈｚ、初期歪み１０％、動歪み２％で６０℃における複素弾性率（Ｅ＊）と損失正接（ｔａｎδ）を測定した。
このＥ＊値が大きいほど剛性が高く、操縦安定性に有利となる。また、ｔａｎδ値が小さいほど、転がり抵抗が低減され有利となる。
【００４０】
（押し出し特性）
設計上のスペック内の押出し形状で押し出すことのできる最高速度を決めることで押し出し速度（ｍ／ｓ）を測定した。数値が大きいほど、生産性が良好である。また、目視により表面状態を観察することで生地を評価した。
【００４１】
（操縦安定性）
１９５／６５Ｒ１５サイズのタイヤを常法で作製し、当該タイヤを装着した普通乗用車にてテストコースにおいて官能試験を実施した。
とくにハンドル応答性について比較例１を６点として相対評価した。点数が高いほど操縦安定性が良好である。
【００４２】
（転がり抵抗）
本発明のゴム組成物をベーストレッドに用いた１９５／６５Ｒ１５サイズのタイヤを用いて、台上でのタイヤの転がり抵抗を測定した。下記式により比較例１の値を１００として、転がり抵抗指数を算出した。転がり抵抗が小さいほど良好である。
転がり抵抗指数＝（各タイヤの転がり抵抗値）／（比較例１におけるタイヤの転がり抵抗値）×１００
【００４３】
【表１】
2005248121.tif 000002