(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム成分１００重量部に対して、無水シリカ５〜８０重量部および含水シリカ５〜１５０重量部を配合してなるタイヤ用ゴム組成物。
【請求項２】
無水シリカと含水シリカの配合比率が、含水シリカ１００重量部に対して無水シリカ５〜１００重量部であり、さらにシランカップリング剤を無水シリカと含水シリカの合計重量に対して１〜２０重量％含む請求項１記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項３】
無水シリカがシラン化合物により表面処理されたものである請求項１または２記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項４】
シラン化合物が、ハロシラン、アルコキシシラン、アルキルシラン、シラザンおよびシロキサンよりなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項３記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項５】
請求項１、２、３または４記載のタイヤ用ゴム組成物からなるタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ用ゴム組成物およびタイヤに関し、さらに詳しくは、低燃費性を保持するとともに、とくに湿潤路面でのグリップ性能（ウェットグリップ性能）を大幅に改善することのできるタイヤ用ゴム組成物、および該ゴム組成物を用いてなるタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車タイヤに要求される特性は低燃費性のほか、操縦安定性、耐摩耗性、乗り心地など多岐にわたり、これらの性能を向上するために種々の工夫がなされている。たとえば、低燃費化、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量する方法、あるいは大粒径のカーボンブラックを使用する方法などが行なわれている。しかしながら、いずれの方法によっても、補強性、耐摩耗性、ウェットグリップ性能の低下を免れないことが知られている。
【０００３】
そこで、低発熱性と補強性、耐摩耗性、ウェットグリップ性能とを両立させるために、シリカを使用することが知られている。しかしながら、シリカはその表面にシラノール基を有し、このシラノール基同士が凝集するために、ゴム中へのシリカ粒子の分散が不充分となり、ゴム組成物のムーニー粘度が高くなり、押し出しなどの加工性に劣るなどの問題が生じる。そこで、シリカの分散性を向上させるために種々のシランカップリング剤が提案されている。シランカップリング剤は、シリカ表面のシラノール基と結合してシリカ同士の凝集を防ぎ、加工性を改善すると同時に、シリカとポリマーがシランカップリング剤と化学的に結合することにより、転がり抵抗を低減すると考えられている。しかし、通常使用されるシリカは湿式法により製造された含水ケイ酸（含水シリカ）であって、この含水シリカの表面にはシラノール基が数多く存在するために、シランカップリング剤を用いることによっても、シラノール基全部を覆いつくすことは難しい。そのため、補強性、耐摩耗性の低下は避けられないという問題があった。また、通常の含水シリカは水分吸着性が高いために、湿度によっても加硫速度や性能に差が生じるなどの問題があった。
【０００４】
そこで、乾式法により製造されたシリカ（乾式シリカ）を用いることが考えられるが、乾式シリカを配合したゴム組成物では、湿式シリカに比べコストが高く、加工性に劣るという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、耐摩耗性および低燃費性を低下させることなく、ウェットグリップ性能を大幅に改善することのできるタイヤ用ゴム組成物、および、該ゴム組成物からなるタイヤを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ゴム成分１００重量部に対して、無水シリカ５〜８０重量部および含水シリカ５〜１５０重量部を配合してなるタイヤ用ゴム組成物に関する。
【０００７】
前記タイヤ用ゴム組成物は、無水シリカと含水シリカの配合比率が、含水シリカ１００重量部に対して無水シリカ５〜１００重量部であり、さらにシランカップリング剤を無水シリカと含水シリカの合計重量に対して１〜２０重量％含むことが好ましい。
【０００８】
前記タイヤ用ゴム組成物は、無水シリカがシラン化合物により表面処理されたものであることが好ましい。
【０００９】
また、本発明は、前記タイヤ用ゴム組成物からなるタイヤに関する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ゴム成分、無水シリカおよび含水シリカからなる。
【００１１】
ゴム成分としては、天然ゴムおよび／またはジエン系合成ゴムが用いられる。ジエン系合成ゴムとしては、たとえば、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）などがあげられる。これらのゴム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が、ゴム成分中、２０〜１００重量％をＳＢＲとすることが好ましい。ＳＢＲの含有量が２０重量％未満では、タイヤ製造時の作業性が低下するだけでなく、低燃費性とウェットグリップ性能の両立が図れない傾向がある。
【００１２】
無水シリカとは、乾式法により製造された無水ケイ酸のことである。
【００１３】
前記無水シリカのチッ素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）は、好ましくは１００〜４００ｍ2／ｇ、さらに好ましくは１２０〜３５０ｍ2／ｇである。無水シリカのＮ2ＳＡが１００ｍ2／ｇ未満では、補強効果が低下する傾向があり、４００ｍ2／ｇをこえると分散性が悪くなり、発熱性が増大する傾向がある。
【００１４】
前記無水シリカは、ゴム中への分散性向上のため疎水化するという点でシラン化合物により表面処理されていることが好ましい。
【００１５】
シラン化合物としては、たとえば、ハロシラン、アルコキシシラン、アルキルシラン、シラザン、シロキサンなどがあげられるが、シラノール基と反応性（吸着性）を有する官能基をもつものであればとくに制限はない。
【００１６】
ハロシランとしては、具体的にはジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、ジフェニルジクロロシランなどがあげられる。
【００１７】
アルコキシシランとしては、具体的にはテトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシランなどがあげられる。
【００１８】
シラザンとしては、具体的にはヘキサメチルジシラザンなどがあげられる。
【００１９】
アルキルシランとしては、トリエチルシラン、トリプロピルシラン、トリブチルシラン、トリデシルシラン、トリオクチルシラン、トリフェニルシランなどがあげられる。
【００２０】
シロキサンとしては、具体的にはジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジエンシリコーンオイルなどがあげられる。
【００２１】
前記シラン化合物による無水シリカの表面処理は、たとえば、表面に存在するシラノール基とシラン化合物を反応させることによって化学的に行なうことができる。
【００２２】
無水シリカの配合量は、前記ゴム成分１００重量部に対して５〜８０重量部、好ましくは１０〜６５重量部である。前記配合量が５重量部未満では、ウェットグリップ性能の改善効果が小さく、８０重量部をこえると、加工性、耐摩耗性が低下する割に充分なウェットグリップ性能が得られない。
【００２３】
含水シリカとは、湿式法により製造されたシリカのことである。
【００２４】
前記含水シリカのチッ素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）は、好ましくは１００〜３００ｍ2／ｇ、さらに好ましくは１３０〜２８０ｍ2／ｇである。含水シリカのＮ2ＳＡが１００ｍ2／ｇ未満では、補強効果が小さく、３００ｍ2／ｇをこえると分散性が低下し、ゴム組成物の発熱性が増大する傾向がある。
【００２５】
前記含水シリカの配合量は、前記ゴム成分１００重量部に対して５〜１５０重量部、好ましくは１０〜１２０重量部、さらに好ましくは１５〜１００重量部である。含水シリカの配合量が５重量部未満では、充分な低発熱性、ウェットグリップ性能が得られず、１５０重量部をこえると、加工性、作業性が低下する。
【００２６】
前記無水シリカと含水シリカの配合比率は、含水シリカ１００重量部に対して無水シリカ５〜１００重量部であることが好ましい。無水シリカが５重量部未満では、無水シリカを配合する充分なメリットが得られない傾向があり、１００重量部をこえると、加工性、耐摩耗性が低下する割には充分なウェットグリップ性能が得られない傾向がある。加工性、耐摩耗性、ウエットグリップ性能の両立という点から、含水シリカ１００重量部に対して無水シリカ１０〜９０重量部であることが、より好ましい。
【００２７】
本発明のゴム組成物は、さらにシランカップリング剤を含むことが好ましい。本発明で好適に使用できるシランカップリング剤は、従来からシリカ充填剤と併用される任意のシランカップリング剤とすることができる。具体的には、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（２−トリエトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−トリメトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）トリスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）トリスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）ジスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、２−トリエトキシシリルエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、２−トリメトキシシリルエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、３−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィドなどのスルフィド系；３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、２−メルカプトエチルトリメトキシシラン、２−メルカプトエチルトリエトキシシランなどのメルカプト系；ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシランなどのビニル系；３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリエトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ系；γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランなどのグリシドキシ系；３−ニトロプロピルトリメトキシシラン、３−ニトロプロピルトリエトキシシランなどのニトロ系；３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリエトキシシラン、２−クロロエチルトリメトキシシラン、２−クロロエチルトリエトキシシランなどのクロロ系などがあげられる。カップリング剤添加効果とコストの両立からビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどが好適に用いられる。これらのシランカップリング剤は、１種で、または２種以上組み合わせて用いてもよい。
【００２８】
前記シランカップリング剤の配合量は、前記無水シリカと前記含水シリカとの合計重量に対して１〜２０重量％が好ましい。シランカップリング剤の配合量が１重量％未満では、シランカップリング剤を入れる効果が充分に得られない傾向があり、２０重量％をこえると、コストが上がる割にカップリング効果が得られず、補強性、耐摩耗性が低下する傾向がある。分散効果、カップリング効果の面から、シランカップリング剤の配合量は２〜１５重量％であることが、より好ましい。
【００２９】
本発明のゴム組成物は、さらにカーボンブラックを含むことができる。本発明に使用されるカーボンブラックのチッ素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）は、好ましくは７０〜３００ｍ2／ｇ、さらに好ましくは９０〜２５０ｍ2／ｇである。カーボンブラックのＮ2ＳＡが７０ｍ2／ｇ未満であると、充分な補強性や耐摩耗性が得られにくい傾向があり、３００ｍ2／ｇをこえると分散性がわるくなり、発熱性が増大する傾向がある。前記カーボンブラックの例としては、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦなどがあげられるが、とくに制限されるものではない。
【００３０】
前記カーボンブラックの配合量は、前記ゴム成分１００重量部に対して好ましくは５〜１５０重量部、より好ましくは１０〜１２０重量部、さらに好ましくは１５〜１００重量部である。カーボンブラックの配合量が５重量部未満では、補強性や耐摩耗性が低下する傾向があり、１５０重量部をこえると分散性が低下するうえ、所望の特性が得られない傾向がある。
【００３１】
なお、本発明のゴム組成物には、前記ゴム成分、無水シリカ、含水シリカ、シランカップリング剤、カーボンブラック以外に、必要に応じて、軟化剤、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤などの通常のゴム工業で使用される配合剤を適宜配合することができる。
【００３２】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、たとえば、タイヤトレッド、カーカス、ベルト、サイドウォール、ビードなどのタイヤ部材に用いることができる。
【００３３】
本発明のタイヤは、前記タイヤ用ゴム組成物を用いて通常の方法によって製造される。すなわち、前記タイヤ用ゴム組成物を未加硫の段階で、各タイヤ部材の形状に押し出し加工し、タイヤ成形機上で通常の方法により貼り合わせて未加硫タイヤを成形する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱・加圧してタイヤを得る。このようにして得られた本発明のタイヤは、耐摩耗性および転がり抵抗特性が低下することなく、ウェットグリップ性能が大幅に改善されたものである。
【００３４】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
【００３５】
以下に実施例および比較例で用いた各種薬品をまとめて説明する。
【００３６】
0003986821.tif 000002
【００３７】
実施例１〜５および比較例１
表１に示す配合処方にしたがって、混練り配合し、各種供試ゴム組成物を得た。これらの配合物を１７０℃で２０分間プレス加硫して加硫物を得、これらについて以下に示す各特性の試験を行なった。
試験方法の説明
【００３８】
（加工性）
ＪＩＳ  Ｋ６３００に定められたムーニー粘度の測定法にしたがい、１３０℃で測定した。
【００３９】
比較例１のムーニー粘度（ＭＬ1+4）を１００とし、下記計算式により指数表示した。指数が大きいほど、ムーニー粘度が低く、加工性に優れている。
（ムーニー粘度指数）＝（比較例１のｔａｎδ）÷（各配合のｔａｎδ）×１００
【００４０】
（摩耗試験）
ランボーン摩耗試験機にて、温度２０℃、スリップ率２０％、試験時間５分間の条件でランボーン摩耗量を測定し、各配合の容積損失を計算し、比較例１の損失量を１００として下記計算式により指数表示した。指数が大きいほど耐摩耗性が優れる。
（摩耗指数）＝（比較例１の損失量）÷（各配合の損失量）×１００
【００４１】
（転がり抵抗指数）
粘弾性スペクトロメーターＶＥＳ（（株）岩本製作所製）を用いて、温度７０℃、初期歪み１０％、動歪み２％の条件下で各配合のｔａｎδを測定し、比較例１のｔａｎδを１００として、下記計算式により指数表示した。指数が大きいほど転がり抵抗性が優れる。
（転がり抵抗指数）＝（比較例１のｔａｎδ）÷（各配合のｔａｎδ）×１００
【００４２】
（ウェットスキッド試験）
スタンレー製のポータブルスキッドテスターを用いてＡＳＴＭ  Ｅ３０３−８３の方法にしたがって測定し、比較例１の測定値を１００として下記計算式により指数表示した。指数が大きいほどウェットスキッド性能が優れる。
（ウェットスキッド指数）＝（各配合の測定値）÷（比較例１の測定値）×１００
【００４３】
結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
0003986821.tif 000003
【００４５】
無水シリカを配合しない比較例１に対して、含水シリカと無水シリカの両方を配合した実施例１〜５は、加工性、耐摩耗性、転がり抵抗特性を維持しながら、ウェットスキッド性能を大幅に改善することができた。
【００４６】
実施例６〜１０および比較例２
表２に示す配合処方にしたがって、実施例１〜５および比較例１と同様の方法で加硫物を得た。これらについて、比較例２の測定値を基準（指数１００）としたほかは、実施例１〜５および比較例１と同様の方法で、各特性の試験を行なった。
【００４７】
【表２】
0003986821.tif 000004
【００４８】
無水シリカを配合しない比較例２に対して、含水シリカと無水シリカの両方を配合した実施例６〜１０は、加工性、耐摩耗性、転がり抵抗特性を維持しながら、ウェットスキッド性能を大幅に改善することができた。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、従来のタイヤ用ゴム組成物に特定量の無水シリカおよび含水シリカを配合することによって、耐摩耗性および転がり抵抗特性を低下させることなく、ウェットグリップ性能を大幅に改善することができる。