(57)【要約】【課題】ウォラストナイトなどの珪酸カルシウムの配合の欠点であるゴム組成物の補強性や耐摩耗性の低下を改善するために、珪酸カルシウムとゴムポリマーとの反応性を高める。【解決手段】（Ａ）スチレンブタジエン共重合体ゴムを含むジエン系ゴム１００重量部、（Ｂ）シリカ及び（Ｃ）硫黄含有シランカップリング剤で表面処理された平均粒子サイズが１〜１００μｍの珪酸カルシウム粉体を珪酸カルシウムの重量で５〜３５重量部で且つシリカとの合計量が２０〜１２０重量部を含んでなるゴム組成物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）スチレンブタジエン共重合体ゴムを含むジエン系ゴム１００重量部、（Ｂ）シリカ及び（Ｃ）硫黄含有シランカップリング剤で表面処理された平均粒子サイズが１〜１００μｍの珪酸カルシウム粉体を珪酸カルシウムの重量で５〜３５重量部で且つシリカとの合計量が２０〜１２０重量部を含んでなるゴム組成物。
【請求項２】
表面処理に用いるシランカップリング剤の量が珪酸カルシウム重量の０．５〜８重量％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タイヤトレッド部に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に関し、更に詳しくは良好なウェットスキッド性能及び低転がり抵抗性能を損なうことなく、補強性を改良した珪酸カルシウム配合ゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴム組成物にシリカを配合することによりゴム組成物のウェット性能を向上させ、かつ転がり抵抗を低減させる技術が知られている。一方クレーやカオリナイトなどの極性フィラー配合によって同様な効果を得る試みがなされており、補強性の低い極性粒子の配合によってウェット性能に特化させた配合を得る提案がなされているが、そのような配合剤の添加では摩耗性能が大幅に悪化するという欠点がある（例えば特許文献１〜３参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１３３３７５号公報
【特許文献２】特開平８−３１１２４５号公報
【特許文献３】特開平８−３３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の目的は、特にウォラストナイトなどの珪酸カルシウムを配合したゴム組成物の欠点である補強性や耐摩耗性の低下を改善したゴム組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に従えば、（Ａ）スチレンブタジエン共重合体ゴムを含むジエン系ゴム１００重量部、（Ｂ）シリカ及び（Ｃ）硫黄含有シランカップリング剤で表面処理された平均粒子サイズが１〜１００μｍの珪酸カルシウム粉体を珪酸カルシウムの重量で５〜３５重量部で且つシリカとの合計量が２０〜１２０重量部を含んでなるゴム組成物が提供される。
【０００６】
本発明に従えば、また上記ゴム組成物をタイヤトレッド部に用いた空気入りタイヤが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、シリカを含むゴム組成物に、シランカップリング剤で処理した珪酸カルシウムを配合することによって、ゴム組成物中のシリカの分散性やゴム組成物のウェット制動性能及び転がり抵抗性を損なうことなく、珪酸カルシウム配合の欠点であった耐摩耗性や補強性の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明者らは前記課題を解決すべく研究を進めたところ、ゴム組成物中への極性フィラー配合、特に珪酸カルシウムの配合によってウェットスキッド性能改善や低転がり抵抗性能の改善効果は認められるが、珪酸カルシウム配合ではゴム組成物の補強性が低下するため、ゴムとの相互作用を強める必要性があることを見出した。その結果本発明では、表面を硫黄含有シランカップリング剤で処理した珪酸カルシウムを配合することにより、ウェットスキッド性能及び低転がり抵抗性能を維持したまま、ゴム組成物の補強性を向上させることが可能となった。
【０００９】
本発明によれば、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重量部に対し、シランカップリング剤で表面処理された平均粒子サイズが１〜１００μｍの範囲にある珪酸カルシウムの粉体を珪酸カルシウムの重量で５〜３５重量部、好ましくは１０〜２５重量部で、かつシリカとの合計量で２０〜１２０重量部、好ましくは４０〜９０重量部配合する。シランカップリング剤表面処理珪酸カルシウムの配合量が少ないとシリカの分散性改善効果が小さいので好ましくなく、逆に多いとシリカの分散性改善よりも補強性低下が目立つので好ましくない。更にシランカップリング剤表面処理珪酸カルシウムとシリカの合計量が少ないとフィラーによる補強が不十分であるので好ましくなく、逆に多いと加工性が悪化するので好ましくない。
【００１０】
本発明のゴム組成物に配合する珪酸カルシウムは従来からゴム組成物に配合することが知られている白色フィラーで、具体的には珪灰石（ウォラストナイト）、苦土ヒル石（バーミキュライト）などを使用することができる。
【００１１】
この珪酸カルシウムの表面処理に用いるシランカップリング剤はゴムとの架橋性の観点から硫黄含有シランカップリング剤であることが必要であり、具体的には以下のものがあげられる。
【００１２】
本発明で用いる硫黄含有シランカップリング剤としては、以下の式で示されるビス−（３−（トリエトキシシリル）−プロピル）テトラサルファイド、ビス−（３−（トリエトキシシリル）−プロピル）ジサルファイド、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、更に３−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどもあげられる。
【００１３】
（Ｃ2Ｈ5Ｏ）3Ｓｉ−（ＣＨ2）3−Ｓｘ−（ＣＨ2）3−Ｓｉ（Ｃ2Ｈ5Ｏ）3
（Ｘ＝２（平均）：ビス−（３−（トリエトキシシリル）−プロピル）ジサルファイド、Ｘ＝４（平均）：ビス−（３−（トリエトキシシリル）−プロピル）テトラサルファイド）
（Ｃ2Ｈ5Ｏ）3Ｓｉ−（ＣＨ2）3−Ｓ−ＣＯ−（ＣＨ２）6−ＣＨ3
（３−オクタノイルチオ−１−プロピルトリエトキシシラン）
本発明において使用する珪酸カルシウムの表面処理における硫黄含有シランカップリング剤濃度は珪酸カルシウム表面の水酸基濃度の観点から珪酸カルシウム重量の０．５〜８重量％であるのが好ましく、１〜５重量％であるのが更に好ましい。
【００１４】
本発明のゴム組成物においては、ジエン系ゴム中のＳＢＲの比率が３０重量％以上、であるのが好ましく、更に好ましくは５０〜１００重量％でＳＢＲの配合量が少な過ぎると十分なウェット性能が得られないおそれがあるので好ましくない。本発明において使用するＳＢＲ以外のジエン系ゴムとしては、例えばポリブタジエンゴム（ＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴムなどをあげることができ、これらは単独又は任意のブレンドとして使用することができる。
【００１５】
本発明のゴム組成物に配合するシリカとしては空気入りタイヤなどのゴム組成物中に配合できる任意のシリカとすることができ、例えば天然シリカ、乾式シリカや湿式シリカなどの合成シリカとすることができ、これらは広く市販されている。
【００１６】
本発明に係るゴム組成物には、前記した成分に加えて、カーボンブラックなどのその他の補強剤（フィラー）、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ用、その他のゴム組成物用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は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。
【実施例】
【００１７】
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。
【００１８】
標準例１〜２、実施例１〜８及び比較例１〜４
サンプルの調製
表Ｉに示す配合において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１．７リットルの密閉型ミキサーで５分間混練し、１５５℃に達したときに放出してマスターバッチを得た。このマスターバッチに加硫促進剤と硫黄をオープンロールで混練し、ゴム組成物を得た。
【００１９】
次に得られたゴム組成物を金型中で１６０℃で３０分間加硫して加硫ゴムシートを調製し、以下に示す試験法で加硫ゴムの物性を測定した。結果は表Ｉに示す。
【００２０】
ゴム物性評価試験法
ペイン効果：（株）東洋精機製作所製粘弾性スペクトロメーターを用いて、室温において初期歪を１０％とし、振幅を０．１〜９．５％まで０．２％毎に測定して貯蔵弾性率Ｅ’及び損失弾性率Ｅ”を測定し、ｃｏｌｅ−ｃｏｌｅプロットによりＥ’（Ｏ）−Ｅ’（∞）を算出した。標準例２の値を１００としたときの指数表示で数値が低いほどシリカの分散性が良いことを表す。
【００２１】
ウェットスキッド性能：（株）東洋精機製作所製粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪１０％、振幅±２％、周波数２０Hz、０℃のｔａｎδを測定した。標準例２の値を１００としたときの指数表示で数値が大きいほどウェットスキッド性能に優れることを表す。
【００２２】
補強性：ＪＩＳ  Ｋ  ６２５１に準拠して１００％及び３００％伸長時の応力を測定しＭ３００／Ｍ１００を求めた。標準例２の値を１００としたときの指数表示で数値が高いほど補強性が高いことを表す。
【００２３】
耐摩耗性：ランボーン摩耗試験機（岩本製作所（株）製）を使用して荷重５kg（＝４９Ｎ）、スリップ率２５％、時間４分、室温の条件で測定し摩耗減量を標準例２の値を１００として指数表示した。この数値が大きい程耐摩耗性が良好であることを示す。
【００２４】
【表１】
2007211214.tif 000002
【００２５】
表Ｉ脚注
＊１：ＳＢＲ  Ｎｉｐｏｌ９５２８Ｒ（日本ゼオン）
＊２：ＢＲ  ＮｉｐｏｌＢＲ１２２０（日本ゼオン）
＊３：シリカ  １６５ＧＲ（ローディア）
＊４：シランカップリング剤  Ｓｉ６９（デグッサ）
＊５：カーボンブラック  ショウブラックＮ３３９（昭和キャボット）
＊６：老化防止剤１  ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ  ６ＰＰＤ（ＦＬＥＸＳＹＳ）
＊７：老化防止剤２  ＶＵＬＫＡＮＯＸ  ＨＳ／ＬＧ（バイエル）
＊８：酸化亜鉛  銀嶺Ｒ（東邦亜鉛）
＊９：ステアリン酸  ビーズステアリン酸（日本油脂）
＊１０：プロセスオイル  Ｘ−１４０（ジャパンエナジー）
＊１１：加硫促進剤１  ノクセラーＮＳ−Ｐ（大内新興化学工業）
＊１２：加硫促進剤２  サンセラーＤ−Ｇ（住友化学）
＊１３：硫黄  油処理硫黄（細井化学工業）
【００２６】
＊１４：珪酸カルシウム：ＮＹＡＤ１２５０（ＮＹＣＯ）（平均粒子径３μｍ）
【００２７】
平均粒子径（μｍ）    表面処理濃度（重量％）
珪酸カルシウム１*15       ３                  １        
珪酸カルシウム２*15       ３                  ５        
珪酸カルシウム３*16     ２．５                １        
珪酸カルシウム４*16     ２．５                ５              
＊１５：ＮＹＡＤ１２５０（ＮＹＣＯ）をシランカップリング剤Ｓｉ６９（デグッサ）で表面処理したもの
＊１６：ＮＹＧＬＯＳ２（ＮＹＣＯ）をシランカップリング剤Ｓｉ６９（デグッサ）で表面処理したもの
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明によれば、珪酸カルシウム配合の欠点であるゴム組成物の補強性や耐摩耗性の低下を改善することができるために、空気入りタイヤのトレッド部として使用するのに最適である。