(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム成分１００重量部に対して、ＢＥＴチッ素吸着比表面積が２０〜３００ｍ2／ｇの水酸化アルミニウムを５〜８０重量部と、前記水酸化アルミニウムの重量に対して一般式（１）：
（ＳｉＯ2）aＸ2(a+1)          （１）
（式中、ＸはＯ1/2［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］bＲ1および／またはＯ1/2Ｒ1であり、各Ｘは同じでも異なっていてもよいがＸの１つ以上はＯ1/2［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］bＲ1であり、また、Ｒ1は水素原子または炭素数１〜５の１価の炭化水素基、ｂは１〜１００の整数であり、ａは１〜２０の整数である）を満足するオルガノポリシロキサン１〜１８重量％を配合したトレッド用ゴム組成物。
【請求項２】
請求項１記載のトレッド用ゴム組成物をトレッド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】
グリップ性能、とくに濡れた路面でのグリップ性能（ウェットグリップ性能）、および耐摩耗性を高めることができ、また転がり抵抗性を減少させて低燃費性を向上させることができるタイヤのトレッド用ゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球温暖化防止などの観点から、自動車の低燃費化の要求に対応して転がり抵抗を低減した低燃費タイヤの開発が進められている。また、転がり抵抗を低減する技術としては、トレッド用ゴムの補強剤として用いられているカーボンブラックを、相反する関係にある低燃費性能とウェットグリップ性能のバランスがよいシリカに置き換えることが行なわれている。
【０００３】
しかし、シリカを配合したゴム組成物は、従来のカーボンブラックを配合したものに比べ、未加硫物の粘度上昇が高く焼け易い、押出し後の寸法安定性がよくないなど、加工性において種々の問題を抱えており、加工性と性能の両面を満足するトレッド用ゴム組成物が望まれていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、グリップ性能、耐摩耗性を高めることができ、また転がり抵抗性を減少させて低燃費性を向上させることができ、しかも加工性の良好なタイヤのトレッド用ゴム組成物を提供する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、ゴム成分に対し特定の水酸化アルミニウムとオルガノポリシロキサンを特定量配合することにより、従来のカーボンブラック配合並の加工性であって、しかもシリカ配合並の性能を有するトレッド用ゴム組成物を得ることができる。
【０００６】
すなわち、本発明は、
ゴム１００重量部に対して、ＢＥＴチッ素吸着比表面積が２０〜３００ｍ2／ｇの水酸化アルミニウムを５〜８０重量部と、前記水酸化アルミニウムの重量に対して一般式（１）：
（ＳｉＯ2）aＸ2(a+1)          （１）
（式中、ＸはＯ1/2［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］bＲ1および／またはＯ1/2Ｒ1であり、各Ｘは同じでも異なっていてもよいがＸの１つ以上はＯ1/2［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］bＲ1であり、また、Ｒ1は水素原子または炭素数１〜５の１価の炭化水素基、ｂは１〜１００の整数であり、ａは１〜２０の整数である）を満足するオルガノポリシロキサン１〜１８重量％を配合したトレッド用ゴム組成物（請求項１）、および
請求項１記載のトレッド用ゴム組成物をトレッドに用いた空気入りタイヤ（請求項２）
に関する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明のトレッド用ゴム組成物のゴム成分には、各種ゴム組成物に一般に用いられている天然ゴム（ＮＲ）や合成ゴムを用いることができる。前記合成ゴムとしては、たとえばポリイソプレンゴム（ＩＲ）、各種スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、各種ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）などをあげることができる。これらの天然ゴムや合成ゴムは単独で用いてもよく、２種以上を任意の割合でブレンドして用いてもよい。
【０００８】
本発明に用いる水酸化アルミニウムはＢＥＴチッ素吸着比表面積（以下、ＢＥＴという）が２０〜３００ｍ2／ｇ、さらには８０〜３００ｍ2／ｇのものが好ましい。ＢＥＴが２０ｍ2／ｇ未満ではゴムに対する補強性を充分確保できず耐摩耗性などに劣り、３００ｍ2／ｇを超えるとゴム中への分散が極度に難しくなり充分な強度を保てず、またゴム用加硫促進剤を吸着してしまい加硫阻害などを起こすため好ましくない。
【０００９】
前記水酸化アルミニウムは前記ゴム成分１００重量部に対して５〜８０重量部、好ましくは５〜６０重量部配合する。５重量部未満では転がり抵抗の低減が充分でなく、また濡れた路面でのグリップ性能改善効果が小さい。８０重量部を超えると、ゴム組成物の粘度があがりすぎて加工性が低下するとともに耐摩耗性も低下する。
【００１０】
本発明のトレッド用ゴム組成物には、一般式（１）：
（ＳｉＯ2）aＸ2(a+1)          （１）
（式中、ＸはＯ1/2［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］bＲ1および／またはＯ1/2Ｒ1であり、各Ｘは同じでも異なっていてもよいがＸの１つ以上はＯ1/2［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］bＲ1であり、また、Ｒ1は水素原子または炭素数１〜５の１価の炭化水素基、ｂは１〜１００の整数であり、ａは１〜２０の整数である）を満足するオルガノポリシロキサンが配合される。前記ゴム成分に前記特定のアルコキシシリル基またはシラノール基（Ｒ1が水素原子の場合）を有するオルガノポリシロキサンを配合することにより、低燃費性、耐摩耗性および加工性の良好なゴム組成物を得ることができる。
【００１１】
一般式（１）におけるａは、オルガノポリシロキサンの主鎖の長さを規定し、ａが２０をこえる場合には、効果が変わらないが化合物の生産性がわるくなるため好ましくない。ａの好ましい値は１〜１５、さらには１〜１０である。
【００１２】
一般式（１）におけるＸは、オルガノポリシロキサンの主鎖に結合し、オルガノポリシロキサンが官能基（アルコキシシリル基またはシラノール基）を有するようにする。ＸはＯ1/2［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］bＲ1またはＯ1/2Ｒ1であり、ＸがＯ1/2［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］bＲ1でオルガノポリシロキサンの主鎖の末端に結合する場合には、実質的に主鎖を長くし、末端に
【００１３】
【化１】
0004387507.tif 000002
【００１４】
基が存在し、ＸがＯ1/2Ｒ1の場合には、ケイ素原子に結合した−ＯＲ1基が存在する。ただし、オルガノポリシロキサンの主鎖の末端にＯ1/2Ｒ1とともにＯ1/2［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］bＲ1が存在する場合には、実質的に主鎖末端以外にＯ1/2Ｒ1が結合する場合と同様の構造になる。ＸがＯ1/2［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］bＲ1で、オルガノポリシロキサンの主鎖の末端以外に結合する場合には、主鎖にジメチルシロキサン鎖が結合した側鎖の先端に
【００１５】
【化２】
0004387507.tif 000003
【００１６】
基が存在し、ＸがＯ1/2［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］bＲ1でオルガノポリシロキサンの末端に結合した場合と同様の構造になる。この構造の場合、末端または先端の
【００１７】
【化３】
0004387507.tif 000004
【００１８】
基は、立体障害が少なく反応しやすいため、他の化合物と結合しやすく、好ましい。一方、ＸがＯ1/2Ｒ1で、オルガノポリシロキサンの主鎖の末端以外に結合する場合には、
【００１９】
【化４】
0004387507.tif 000005
【００２０】
の構造となり、この構造の場合、立体障害が多く反応しにくいため、他の化合物と結合しにくい。したがって、２（ａ＋１）個存在するＸのうちの５０モル％以上、さらには６０モル％以上、とくには７０モル％以上が
【００２１】
【化５】
0004387507.tif 000006
【００２２】
基を有することが好ましい。
【００２３】
前記Ｏ1/2［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］bＲ1中のｂとして１〜１００のものが使用できるが、オルガノポリシロキサンに含まれるアルコキシシリル基および／またはシラノール基の含有割合が高く、反応性が高くなる点から１〜５０、さらには１〜２０であるのが好ましい。
【００２４】
前記Ｏ1/2［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］bＲ1またはＯ1/2Ｒ1中のＲ1は、水素原子または炭素原子１〜５の１価の炭化水素基である。水素原子の場合には、保存安定性は必ずしもよくないが反応性の高いシラノール基が含まれ、炭素数１〜５の１価の炭化水素基の場合には、保存安定性はよいが反応性が必ずしもよくないアルコキシシリル基が含まれることになり、必要に応じて使いわければよい。炭素数１〜５の炭化水素基の中でも炭素数１〜２のものは反応性も高く、保存安定性も良好であり、好ましい。
【００２５】
前記炭素数１〜５の１価の炭化水素基の例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基などがあげられ、メチル基、エチル基が好ましい。
【００２６】
一般式（１）で表わされるオルガノポリシロキサンを具体的に示せば、たとえば一般式（１）においてａ＝１、ｂ＝１、ＸがすべてＯ1/2［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］bＲ1でＲ1がすべてエチル基の場合、
【００２７】
【化６】
0004387507.tif 000007
【００２８】
となり、ａ＝２、ｂ＝２、ＸがすべてＯ1/2［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］bＲ1でＲ1がすべてエチル基の場合、
【００２９】
【化７】
0004387507.tif 000008
【００３０】
となり、ａ＝３、ｂ＝２０、ＸがすべてＯ1/2［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］bＲ1でＲ1がすべてエチル基の場合、
【００３１】
【化８】
0004387507.tif 000009
【００３２】
となる。
【００３３】
以上のような本発明に使用されるオルガノポリシロキサンは、分岐構造を特徴としており、オルガノポリシロキサンの分子に対してシリカと物理的または化学的に結合しうるアルコキシル基が外側に配しやすく、直鎖構造のオルガノポリシロキサンに比べ、結合の効率が高い。
【００３４】
なお、本発明に使用されるオルガノポリシロキサンの分子量は、組成物の押出し加工性や押出し後の寸法安定性の点から２００〜１００００、さらには２００〜５０００、とくには２００〜２０００が好ましい。
【００３５】
オルガノポリシロキサンは、たとえば特開昭５８−６７７２８号公報に記載の方法で製造することができる。
【００３６】
オルガノポリシロキサンの具体例としては、前記構造式で示したもののほか、たとえば特公平３−１７７６４号公報に記載のオルガノポリシロキサンなどがあげられる。
【００３７】
前記オルガノポリシロキサンは、前記水酸化アルミニウムの配合重量に対し好ましくは１〜１８重量％、より好ましくは１〜１２重量％配合される。前記配合量が１重量％未満になると、水酸化アルミニウムのゴム中への分散がわるくなり摩耗性能が低下し、１８重量％を超えると不経済となり、また硬度が軟らかくなるなどのゴム物性も大きく変化するため好ましくない。なお、添加されるオルガノポリシロキサンは、一般式（１）を満足する化合物の単独であっても混合物であってもよい。
【００３８】
本発明のトレッド用ゴム組成物は、前記ゴム成分および水酸化アルミニウム、およびオルガノポリシロキサンを必須成分として含んでなるが、充填剤として一般的にトレッド用ゴム組成物に使われているカーボンブラック、シリカ、クレーなどを併用してもよく、プロセスオイル、酸化防止剤、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、ワックスなどの添加剤、また当然ながら硫黄、加硫促進剤などの加硫剤を配合してもよい。
【００３９】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４０】
実施例および比較例で用いた原料をまとめて以下に示す。
【００４１】
ＳＢＲ：Ｎ９５２１（３７．５ＰＨＲ油展品、日本ゼオン（株）製）
ＢＲ：ＢＲ  １５０Ｂ（宇部興産（株）製）
カーボンブラック：ダイヤブラックＩ（Ｎ２２０、三菱化学（株）製）
アロマオイル：ダイアナプロセスＰＳ３２（出光興産（株）製）
老化防止剤：オゾノン６Ｃ（精工化学（株）製）
ＷＡＸ：サンノックワックス（大内新興化学工業（株）製）
ステアリン酸：桐（日本油脂（株）製）
酸化亜鉛：酸化亜鉛２種（三井金属鉱業（株）製）
硫黄：粉末硫黄（軽井沢硫黄（株）製）
加硫促進剤ＣＺ：ノクセラーＣＺ（大内新興化学工業（株）製）
水酸化アルミニウム▲１▼：ＡＴＨ−６０（住友化学（株）製）
ＢＥＴ ６０ｍ2／ｇ、ＤＯＰ給油量 ９８ｍｌ／１００ｇ
水酸化アルミニウム▲２▼：ＡＴＨ−１３０（住友化学（株）製）
ＢＥＴ １１０ｍ2／ｇ、ＤＯＰ給油量 ８４ｍｌ／１００ｇ
水酸化アルミニウム▲３▼：ＡＴＨ−２５０（住友化学（株）製）
ＢＥＴ ２５０ｍ2／ｇ、ＤＯＰ給油量 ５４ｍｌ／１００ｇ
水酸化アルミニウム▲４▼：ハイジライト  Ｈ−４３（昭和電工（株）製）
ＢＥＴ ８ｍ2／ｇ、ＤＯＰ給油量 ５５ｍｌ／１００ｇ
水酸化アルミニウム▲５▼：試作品 
ＢＥＴ ３２０ｍ2／ｇ、ＤＯＰ給油量 ４８ｍｌ／１００ｇ
オルガノポリシロキサン：試作品
一般式（１）において、ａが３≦ａ≦５、ｂが１≦ｂ≦３、Ｘの７０モル％以上がＯ1/2［（ＣＨ3）2ＳｉＯ］bＲ1であり、Ｒ1  がエチル基で、分子量１２００のもの
【００４２】
実施例および比較例で行った評価の方法をまとめて以下に示す。
【００４３】
ムーニー粘度  ＭＬ（１＋４）
ＭＶ−２０２（（株）島津製作所製）を用いてＪＩＳ  Ｋ６３００に準拠し測定を行った。測定温度は１３０℃で、値が大きいと押し出しなどの加工性がわるい。
【００４４】
耐摩耗性
ランボーン摩耗試験機ＦＴ−７０２（（株）岩本製作所製）を用いて、ＪｌＳＫ６２６４に準拠し摩耗試験を行った。
測定条件は、温度：２３℃、スリップ率：３０％、負荷荷重：４０Ｎ、時間：５分とし、摩耗減量容積を測定して、比較例１の摩耗減量を１００とした時の指数で示した。
指数が大きいほど耐摩耗性がよい。
【００４５】
転がり抵抗性
直径１７０７．６ｍｍのドラム式転がり抵抗測定機（（株）神戸製鋼所製）で測定し、比較例１の転がり抵抗を１００とした時の指数で示した。指数が大きいほど転がり抵抗が低い。
なお、測定条件は、内圧：２００ＫＰａ、荷重：３．４ＫＮ、リム：５．５ＪＪ×１４、速度：８０Ｋｍ／ｈとした。
【００４６】
ＡＢＳ制動性能
１８００ｃｃ級のＡＢＳが装備された乗用車にタイヤを装着し、アスファルト路面を時速１００Ｋｍ／ｈからの停止距離から減速度を算出し、比較例１を１００とした時の指数で示した。指数が大きいほど制動性能が良く、したがってグリップ性能が高いといえる。
なお、ＡＢＳ制動試験に使用した路面はスキッドナンバーが約５０のアスファルト路面（濡れた路面状態）を用いた。
【００４７】
実施例１〜５および比較例１〜８
トレッド用ゴム組成物およびタイヤの製造法
表１に示す配合組成に基づき、各成分をバンバリーミキサーで混練して表２のゴム組成物を調製し、得られた各組成物について加工性（ムーニー粘度）の評価を行った。ついで、各ゴム組成物を押し出し機にてトレッドの形状に押し出しそれらを用いて加硫成形し、１８５／６５Ｒ１４サイズのタイヤを試作した。得られた各タイヤにつき、耐摩耗性、転がり抵抗性、ＡＢＳ制動性能の評価を行った。これらの評価結果を表２に示す。
【００４８】
【表１】
0004387507.tif 000010
【００４９】
【表２】
0004387507.tif 000011
【００５０】
水酸化アルミニウムとオルガノポリシロキサンを用いていない比較例１は転がり抵抗性が高く、カーボンブラックの配合量を少なくした比較例２は転がり抵抗性は改善されるものの、ＡＢＳ制動性能が低下する。
【００５１】
オルガノポリシロキサンだけを添加した比較例３はＡＢＳ制動性能の改善は見られず、また水酸化アルミニウムのみを添加した比較例４は耐摩耗性が非常に劣っている。
【００５２】
水酸化アルミニウムを８０重量部を超えて配合した比較例５は耐摩耗性が低い。
【００５３】
ＢＥＴが小さい水酸化アルミニウムは耐摩耗性とＡＢＳ制動性能のバランスがわるく、逆にＢＥＴが大きい比較例７や８は水酸化アルミニウムの分散が充分でなく耐摩耗性が低く、それはオルガノポリシロキサンを増量しても改善はされない。
【００５４】
それらに比較して、適当な水酸化アルミニウムとオルガノポリシロキサンを適量用いた実施例１〜５は、耐摩耗性、転がり抵抗性、ＡＢＳ制動性能全てにわたり良好な結果が得られている。
【００５５】
【発明の効果】
本発明により、グリップ性能、耐摩耗性を高めることができ、また転がり抵抗性を減少させて低燃費性を向上させることができ、しかも加工性の良好なタイヤのトレッド用ゴム組成物を得ることができる。