(57)【要約】【課題】ドライグリップ性能、耐摩耗性能および耐発熱性能を維持しつつ、ウェットグリップ性能を大幅に向上させた空気入りタイヤおよびそのタイヤトレッドに用いる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１０〜１００重量％を含むジエン系ゴム成分１００重量部に対して、元素半導体、化合物半導体および遷移金属酸化物からなる群から選ばれる１種以上に、ＩＡ族、IVＡ族、ＶＡ族、IIIＢ族およびIVＢ族からなる群から選ばれる１種以上のイオンをドーピングした化合物０．５〜１５０重量部、ヨウ素吸着量が１００〜３００ｍｇ／ｇであるカーボンブラック５〜２００重量部、およびチッ素吸着比表面積が１００〜３００ｍ2／ｇであるシリカ５〜１５０重量部を含有するゴム組成物、およびそれを用いた空気入りタイヤ。【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１０〜１００重量％を含むジエン系ゴム成分１００重量部に対して、元素半導体および／または化合物半導体０．５〜１５０重量部、ヨウ素吸着量が３０〜３００ｍｇ／ｇであるカーボンブラック５〜２００重量部、およびチッ素吸着比表面積が１００〜３００ｍ2／ｇであるシリカ５〜１５０重量部を含有するゴム組成物。
【請求項２】
スチレンブタジエンゴム１０〜１００重量％を含むジエン系ゴム成分１００重量部に対して、元素半導体、化合物半導体および遷移金属酸化物からなる群から選ばれる１種以上に、ＩＡ族、IVＡ族、ＶＡ族、IIIＢ族、IVＢ族、ＶＢ族、VIＢ族およびVIIＢ族からなる群から選ばれる１種以上のイオンをドーピングした化合物０．５〜１５０重量部、ヨウ素吸着量が３０〜３００ｍｇ／ｇであるカーボンブラック５〜２００重量部、およびチッ素吸着比表面積が１００〜３００ｍ2／ｇであるシリカ５〜１５０重量部を含有するゴム組成物。
【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し、ドライグリップ性能、耐摩耗性能および耐発熱性能を維持しつつ、ウェットグリップ性能を大幅に向上させた空気入りタイヤ、およびそのタイヤトレッドに用いるゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギー化の要請にともなって、タイヤに要求される特性は年々厳しくなっている。省エネルギー化の一環として、自動車の燃料消費節約を目的とし、タイヤ用ゴムを低発熱化することが知られている。一般に、低発熱化、すなわち転がり抵抗の低減を図る場合、カーボンブラックの充填量を減少させること、または大粒径のカーボンブラックを使用することが考えられるが、いずれの場合もタイヤのウェットグリップ性能が低下するだけでなく、補強性能および耐摩耗性能も低下する。
【０００３】
一方、低発熱性（耐発熱性能）、ウェットグリップ性能、補強性および耐摩耗性能を両立させる充填剤として含水ケイ酸を用いることが知られている。しかし、同程度の比表面積を有するカーボンブラックを充填剤として用いた場合と比較すると、ゴム組成物への貯蔵弾性率が低く、そのためドライグリップ性能が劣る。
【０００４】
前記貯蔵弾性率を高める方法としては含水ケイ酸を増量、あるいはその比表面積を増大させることが知られているが、耐発熱性能の低下を招く。
【０００５】
これらの問題点を解決するために、ゴム組成物にタングステンなどの無機化合物を添加する方法（特許文献１参照）、アクリル系樹脂を添加する方法（特許文献２参照）およびウレタン系粒子を添加する方法（特許文献３参照）が提案されているが、充分なウェットグリップ性能を示すゴム組成物は未だに存在していないのが現状である。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３１９４４７号公報
【特許文献２】特開２００２−８０６４２号公報
【特許文献３】特開２００２−９７３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ドライグリップ性能、耐摩耗性能および耐発熱性能を維持しつつ、ウェットグリップ性能を大幅に向上させた空気入りタイヤ、およびそのタイヤトレッド部に用いる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】
【０００８】
本発明は、スチレンブタジエンゴム１０〜１００重量％を含むジエン系ゴム成分１００重量部に対して、元素半導体および／または化合物半導体０．５〜１５０重量部、ヨウ素吸着量が１００〜３００ｍｇ／ｇであるカーボンブラック５〜２００重量部、およびチッ素吸着比表面積が１００〜３００ｍ2／ｇであるシリカ５〜１５０重量部を含有するゴム組成物に関する。
【０００９】
また、本発明は、スチレンブタジエンゴム１０〜１００重量％を含むジエン系ゴム成分１００重量部に対して、元素半導体、化合物半導体および遷移金属酸化物からなる群から選ばれる１種以上に、ＩＡ族、IVＡ族、ＶＡ族、IIIＢ族、IVＢ族、ＶＢ族、VIＢ族およびVIIＢ族からなる群から選ばれる１種以上のイオンをドーピングした化合物０．５〜１５０重量部、ヨウ素吸着量が１００〜３００ｍｇ／ｇであるカーボンブラック５〜２００重量部、およびチッ素吸着比表面積が１００〜３００ｍ2／ｇであるシリカ５〜１５０重量部を含有するゴム組成物に関する。
【００１０】
さらに、本発明は、前記ゴム組成物を用いた空気入りタイヤに関する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、スチレン−ブタジエンゴムに、特定の半導体を配合したゴム組成物をタイヤトレッドに用いることにより、ドライグリップ性能、耐摩耗性能および耐発熱性能を維持しつつ、ウェットグリップ性能を大幅に向上させた空気入りタイヤを提供することができる。
【００１２】
また、本発明によれば、スチレン−ブタジエンゴムに、特定の半導体および／または遷移金属酸化物にイオンをドーピングした化合物を配合したゴム組成物をタイヤトレッドに用いることにより、ドライグリップ性能、耐摩耗性能および耐発熱性能を維持しつつ、ウェットグリップ性能を大幅に向上させ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最良の形態】
【００１３】
本発明のゴム組成物は、ゴム成分、元素半導体および／または化合物半導体、カーボンブラックならびにシリカからなる。
【００１４】
ゴム成分は、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）からなる。
【００１５】
ＳＢＲの含有量はゴム成分中に１０〜１００重量％である。含有量の下限としては、２０重量％であることが好ましい。含有量が１０重量％未満では、ウェットグリップ性能が劣る。
【００１６】
ジエン系ゴムとしてはＳＢＲのほかに、天然ゴム(ＮＲ）、ポリイソプレンゴム(ＩＲ）、各種ポリブタジエンゴム（ＢＲ）を配合することができる。
【００１７】
元素半導体としては、ダイヤモンド、シリコン、ゲルマニウム、α−スズ、砒素、アンチモン、ビスマス、セレンおよびテルルなどがあげられ、特にシリコンおよびゲルマニウムが好ましい。
【００１８】
化合物半導体としては、IIIＢ−ＶＢ族元素からなるＡｌＳｂ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、IIＢ−VIＢ族元素からなるＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＩＡ−ＶＢ族元素からなるＣｓ3Ｓｂ、ＩＢ−VIＢ族元素からなるＣｕ2Ｏ、Ａｇ2Ｓ、Ａｇ2Ｓｅ、IIＡ−IVＢ族元素からなるＭｇ2Ｓｉ、Ｍｇ2Ｇｅ、IIＢ−ＶＢ族元素からなるＺｎ3Ａｓ2、ＺｎＳｂ、ＣｄＳｂ、IIIＢ−IVＢ族元素からなるＧａＳ、IVＢ−IVＢからなるＳｉＣ、IVＢ−VIＢ族元素からなるＳｎＯ2、ＰｂＯ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＶＢ−VIＢ族元素からなるＢｉ2Ｓｅ3、Ｂｉ2Ｔｅ3、ＩＢ−IIIＢ−VIＢ族元素からなるＣｕＩｎＳ2、IIＢ−IVＢ−Ｖ族元素からなるＣｄＧｅＰ2などがあげられる。
【００１９】
元素半導体と化合物半導体は、以下の経験則により選ばれる。
（Ｎｅ／Ｎａ）＋ｂ＝８
Ｎｅ：分子式に含まれる価電子数
Ｎａ：分子式に含まれるIVＢ〜VIIＢ族元素の原子数
ｂ：Ｎａとして数えた原子がこれと同種の原子と作る結合の数
【００２０】
元素半導体および／または化合物半導体の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して、０．５〜１５０重量部である。配合量の下限としては、１．０重量部であることが好ましい。また、上限としては５０重量部であることが好ましく、３０重量部であることがより好ましい。配合量が０．５重量部未満では、ウェットグリップ性能向上効果が得られない。また、１５０重量部をこえると、耐摩耗性能が低下する。
【００２１】
カーボンブラックのヨウ素吸着量は３０〜３００ｍｇ／ｇである。ヨウ素吸着量の下限としては、６０ｍｇ／ｇであることが好ましい。また、上限としては、２００ｍｇ／ｇであることが好ましい。ヨウ素吸着量が３０ｍｇ／ｇ未満では、補強性が少ない。また、３００ｍｇ／ｇをこえると、加工性が悪化する。
【００２２】
カーボンブラックの配合量は５〜２００重量部である。配合量の上限としては、１５０重量部であることが好ましい。配合量が５重量部未満では、ゴム組成物に対する充分な補強効果が得られない。また、２００重量部をこえると、ゴム組成物製造時の加工性が低下する。
【００２３】
シリカのチッ素吸着比表面積は１００〜３００ｍ2／ｇである。チッ素吸着比表面積の下限としては、１２０ｍ2／ｇであることが好ましく、上限としては２７０ｍ2／ｇであることが好ましい。チッ素吸着比表面積が１００ｍ2／ｇ未満では、耐摩耗性が悪化する。また、３００ｍ2／ｇをこえると、加工性が悪化する。
【００２４】
シリカの配合量は５〜１５０重量部である。配合量の上限としては、８０重量部であることが好ましい。配合量が５重量部未満では、タイヤのウェットグリップ性能の改善効果が得られない。また、１５０重量部をこえると、ゴム組成物製造時の加工性が低下する。
【００２５】
また、本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ゴム成分、カーボンブラック、シリカ、ならびに、元素半導体、化合物半導体および遷移金属酸化物からなる群から選ばれる１種以上に、ＩＡ族、IVＡ族、ＶＡ族、IIIＢ族、IVＢ族、ＶＢ族、VIＢ族およびVIIＢ族からなる群から選ばれる１種以上のイオンをドーピングした化合物からなる。
【００２６】
ゴム成分、カーボンブラック、シリカ、元素半導体および化合物半導体は、前記したものを用いる。
【００２７】
前記遷移金属酸化物としては、Ｖ2Ｏ3、ＴｉＯ、ＴｉＯ2、Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯなどがあげられる。
【００２８】
ＩＡ族イオンとしては、Ｌｉ+、Ｎａ+、Ｋ+、Ｒｂ+、Ｃｓ+、IVＡ族イオンとしては、Ｔｉ4+、Ｚｒ4+、ＶＡ族イオンとしては、Ｔａ5+、Ｖ5+、Ｎｂ5+、IIIＢ族イオンとしては、Ａｌ3+、Ｂ3+、Ｇａ3+、Ｉｎ3+、Ｔｂ3+、IVＢ族イオンとしては、Ｃ4+、Ｓｉ4+、Ｇｅ4+、Ｓｎ4+、Ｐｂ4+、ＶＢ族イオンとしては、Ｎ3-、Ｐ3+、Ａｓ3+、Ｓｂ3+、、Ｂｉ3+、VIＢ族イオンとしては、Ｏ2-、Ｓ2-、Ｓｅ2-、Ｔｅ2-があげられる。
【００２９】
元素半導体、化合物半導体および遷移金属酸化物からなる群から選ばれる１種以上に、ＩＡ族、IVＡ族、ＶＡ族、IIIＢ族、IVＢ族、ＶＢ族、VIＢ族およびVIIＢ族からなる群から選ばれる１種以上のイオンをドーピングすることで、ドナーあるいはアクセプターとして働き、半導体の性質（ｎ型、ｐ型）という効果が得られる。
【００３０】
元素半導体、化合物半導体および遷移金属酸化物からなる群から選ばれる１種以上に、前記イオンをドーピングした化合物は、製造が容易であり、コストがかからないという理由から、ＺｎＯにＡｌ3+イオンをドーピングした導電性酸化亜鉛が好ましい。
【００３１】
元素半導体、化合物半導体および遷移金属酸化物からなる群から選ばれる１種以上に、ＩＡ族、IVＡ族、ＶＡ族、IIIＢ族、IVＢ族、ＶＢ族、VIＢ族およびVIIＢ族からなる群から選ばれる１種以上のイオンをドーピングした化合物の配合量は、ゴム成分１００重量部に対して、０．５〜１５０重量部、好ましくは１．０〜５０重量部である。配合量が０．５重量部未満では、氷上摩擦性能が充分に得られない。また、１５０重量部をこえると、耐摩耗性能が低下する。
【００３２】
本発明のゴム組成物には、カーボンブラックおよびシリカ以外の補強剤（充填剤）、加硫剤（架橋剤）、加硫促進剤、各種オイル、老化防止剤、軟化剤、可塑剤、カップリング剤などのタイヤ用または一般のゴム組成物用に配合される各種配合剤および添加剤を配合することができる。また、これらの配合剤、添加剤の配合量も一般的な量とすることができる。
【００３３】
本発明のゴム組成物には、カーボンブラックおよびシリカ以外の補強剤として、一般式ｍＭ・ｘＳｉＯｙ・ｚＨ2Ｏ
（Ｍは、アルミニウム、マグネシウム、チタン、カルシウムおよびジルコニウムからなる群から選ばれる金属、該金属の酸化物および水酸化物およびそれらの水和物、およびこれらの金属の炭酸塩から選ばれる少なくとも１種であり、ｍ、ｘ、およびｚは定数）で表わされる無機充填剤を配合することができる。
【００３４】
本発明のタイヤは、本発明のゴム組成物を用いて通常の方法で製造される。すなわち、必要に応じて前記添加剤を配合した本発明のゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤのトレッド形状にあわせて押出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することによりタイヤを得る。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例にもとづいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらのみに制限されるものではない。
【００３６】
実施例および比較例で使用した原料を以下にまとめて示す。
ＮＲ：テックビーハング社製のＲＳＳ＃３
ＳＢＲ：ＪＳＲ（株）製のＳＢＲ１５０２
カーボンブラック：昭和キャボット（株）製のショウワブラックＮ２２０（ヨウ素吸着量：１１８ｍｇ／ｇ）
シリカ：デグサ社製のウルトラシル  ＶＮ３（チッ素吸着比表面積：２１０ｍ2／ｇ）
オイル：出光興産（株）製のダイナプロセスオイルＰＳ３２３
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：大内新興化学工業（株）製のノクラック６Ｃ（Ｎ−１，３−ジメチルブチル−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン）
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸
亜鉛華：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号
導電性酸化亜鉛：ハクスイテック（株）製の導電性酸化亜鉛２３−Ｋ（酸化亜鉛にＡｌ3+イオンをドープすることによりｎ型半導体化させた導電性酸化亜鉛）
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤１：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（N-tert-butyl-2-benzothiazolyl-sulfenamide）
加硫促進剤２：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤ（diphenylguanidine）
【００３７】
実施例１〜４および比較例１
加工方法
硫黄、加硫促進剤を除く配合成分を１．７リットルの密閉型バンバリーミキサーで３〜５分混練りし、温度が１５０℃以上に達したら配合ゴムを排出してベース練りゴムとした。そして、ベース練りゴム、硫黄および加硫促進剤をオープンロールで混練りし、得られたゴム組成物を下記測定に用いた。
【００３８】
（ウェットグリップ性能）
ブリティッシュスタンダードポータブルスキッドテスター（スタンレイロンドン社製）を用いてウェットグリップ性能を測定し、比較例１を１００として指数表示した。数値が大きいほどウェットグリップ性能が高いことを示す。
【００３９】
（ドライグリップ性能）
前記ゴム組成物をタイヤトレッドに用いたサイズ１９５／６５Ｒ１５のタイヤを作製し、テストコースにてドライアスファルト路面で実車走行を行なった。操舵時のコントロールの安定性をテストドライバーが評価し、比較例１を１００として指数表示した。数値が大きいほどドライグリップ性能が高いことを示す。
【００４０】
（耐発熱性能）
（株）上島製作所製スペクトロメーターを用いて動的歪振幅２％、周波数１０Ｈｚ、測定温度７０℃の条件で、ｔａｎδを測定した。ｔａｎδの逆数をそれぞれ求め、比較例１を１００として指数表示した。数値が大きいほど耐発熱性能が高いことを示す。
【００４１】
（耐摩耗性能）
ランボーン型摩耗試験機を用いて、室温でスリップ率２０％の条件で、摩耗量の測定を行なった。摩耗量の逆数をそれぞれ求め、比較例１を１００として指数表示した。数値が大きいほど耐摩耗性能が高いことを示す。
【００４２】
【表１】
2005187594.tif 000002