JP6947161B2 - タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
本発明は、タイヤ用ゴム組成物、及びそれを用いた空気入りタイヤに関する。
従来より、タイヤの転がり抵抗を低減することにより（転がり抵抗性能の向上）、車の低燃費化が行われてきたが、近年、車の低燃費化への要求はますます強くなってきており、タイヤ部材の中でもタイヤにおける占有比率の高いトレッド部を製造するためのゴム組成物に対して、優れた低発熱性（低燃費性）が要求されている。
ゴム組成物において低発熱性を満足させる方法として、補強用充填剤の含有量を減量する方法が知られている。しかし、この場合、ゴム組成物の硬度が低下するためタイヤが軟化し、車のハンドリング性能（操縦安定性）やウェットグリップ性能が低下したり耐摩耗性が低下したりするという問題があった。
特許文献１には、シランカップリング剤を重合させた重合体を含有することにより、低燃費性を改善できることが開示されているが、まだ改善の余地があり、また他の技術の開発も望まれている。
本発明は、前記課題を解決し、良好な硬度を維持しつつ、シリカの分散性、低燃費性を向上できるタイヤ用ゴム組成物、及びこれを用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。
本発明者が鋭意検討した結果、特定の化合物を配合することにより、良好な硬度を維持しつつ、シリカの分散性、低燃費性を向上できることを見出し、本発明を完成した。すなわち、本発明は、ゴム成分と、シリカと、下記式（Ｉ）で表される化合物、及び下記式（ＩＩ）で表される化合物からなる群より選択される少なくとも１種のシリカ分散剤とを含むタイヤ用ゴム組成物に関する。
（式（Ｉ）中、Ｒ１は、炭化水素基を表す。Ｒ２〜Ｒ４は、同一若しくは異なって、水素原子、炭化水素基、又は−（ＡＯ）ｎ−Ｈ基（ｎは整数を表し、Ｒ２〜Ｒ４の各ｎは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。）を表す。ｘは整数を表す。）
（式（ＩＩ）中、Ｒ１１は、炭化水素基を表す。Ｒ１２〜Ｒ１５は、同一若しくは異なって、水素原子、炭化水素基、又は−（ＡＯ）ｎ−Ｈ基（ｎは整数を表し、Ｒ１２〜Ｒ１５の各ｎは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。）を表す。ｙ、ｚは、同一若しくは異なって、整数を表す。）
上記ゴム成分１００質量％中のスチレンブタジエンゴムの含有量が３０〜１００質量％であることが好ましい。
上記ゴム成分１００質量部に対して、上記シリカ分散剤を０．１〜１０．０質量部含むことが好ましい。
上記ゴム成分１００質量部に対して、上記シリカを２０〜１４０質量部含むことが好ましい。
上記ゴム成分１００質量部に対する、上記シリカ及びカーボンブラックの合計含有量が２０〜１６０質量部であることが好ましい。
上記タイヤ用ゴム組成物は、トレッド用ゴム組成物として用いられることが好ましい。
本発明はまた、上記ゴム組成物を用いて作製したタイヤ部材を有する空気入りタイヤに関する。
上記タイヤ部材がトレッドであることが好ましい。
本発明によれば、ゴム成分と、シリカと、上記式（Ｉ）で表される化合物、及び上記式（ＩＩ）で表される化合物からなる群より選択される少なくとも１種のシリカ分散剤とを含むタイヤ用ゴム組成物であるので、良好な硬度を維持しつつ、シリカの分散性、低燃費性を向上できる。従って、該ゴム組成物をトレッドなどタイヤの各部材に使用することで前述の性能に優れた空気入りタイヤを提供できる。
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ゴム成分と、シリカと、上記式（Ｉ）で表される化合物、及び上記式（ＩＩ）で表される化合物からなる群より選択される少なくとも１種のシリカ分散剤とを含む。
シリカなどの無機充填剤は表面の親水性が高く、ゴム中への分散性が低いという問題があった。本発明では、本願特定のシリカ分散剤をシリカと共に配合することにより、良好な硬度を維持しつつ、シリカの分散性、低燃費性を向上できる。これは、本願特定のシリカ分散剤が、第２級以上のアミン基（第２級アミン基又は第３級アミン基）（上記式（Ｉ）の−ＮＲ１Ｒ２基、上記式（ＩＩ）の−ＮＲ１１Ｒ１２基）と共に、第１級〜第３級のアミン基（第１級アミン基、第２級アミン基又は第３級アミン基）（上記式（Ｉ）の−ＮＲ３Ｒ４基、上記式（ＩＩ）の−ＮＲ１４Ｒ１５基）とを有する化合物であるため、該化合物分子の両末端に存在する特定の２個のアミン基が、シリカと相互作用することにより、シリカの分散性が向上するものと推測される。更に、本願特定のシリカ分散剤が、窒素原子に結合した−（ＡＯ）ｎ−Ｈ基を有する場合、シリカとの相互作用がより強固なものとなり、本発明の効果がより顕著に得られる。これは、−（ＡＯ）ｎ−Ｈ基が適度な親水性を有するためと推測される。
また、本発明では、良好な硬度を維持できるため、良好な車のハンドリング性能（操縦安定性）、ウェットグリップ性能、耐摩耗性が得られる。
本発明において使用できるゴム成分としては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレンイソプレンブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）、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）等が挙げられる。ゴム成分は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。なかでも、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、ＳＢＲ、ＢＲが好ましく、ＳＢＲとＢＲを併用することがより好ましい。
ＳＢＲとしては特に限定されず、例えば、乳化重合スチレンブタジエンゴム（Ｅ−ＳＢＲ）、溶液重合スチレンブタジエンゴム（Ｓ−ＳＢＲ）等を使用できる。
ＳＢＲのスチレン含量は、好ましくは１５質量％以上、より好ましくは２０質量％以上である。また、ＳＢＲのスチレン含量は、好ましくは５０質量％以下である。スチレン含量が上記範囲内のＳＢＲを配合することにより、本発明の効果がより好適に得られる。
なお、スチレン含量は、１Ｈ−ＮＭＲ測定によって算出できる。
なお、スチレン含量は、１Ｈ−ＮＭＲ測定によって算出できる。
上記ゴム組成物がＳＢＲを含有する場合、ゴム成分１００質量％中のＳＢＲの含有量は、好ましくは３０質量％以上、より好ましくは４０質量％以上、更に好ましくは６０質量％以上である。該ＳＢＲの含有量は、１００質量％であってもよく、好ましくは９５質量％以下、より好ましくは９０質量％以下である。ＳＢＲの含有量が上記範囲内であると、本発明の効果がより好適に得られる。
ＳＢＲは、ＪＳＲ（株）、住友化学（株）、旭化成ケミカルズ（株）、日本ゼオン（株）、ランクセス社、トリンセオ社等より、製造販売されるものを使用できる。
ＢＲとしては特に限定されず、例えば、日本ゼオン（株）製のＢＲ１２２０、宇部興産（株）製のＢＲ１３０Ｂ、ＢＲ１５０Ｂ、ＪＳＲ（株）製のＢＲ７３０等の高シス含有量のＢＲ、宇部興産（株）製のＶＣＲ４１２、ＶＣＲ６１７等のシンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するＢＲ等を使用できる。なかでも、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、ＢＲのシス含量は９０質量％以上が好ましい。
上記ゴム組成物がＢＲを含有する場合、ゴム成分１００質量％中のＢＲの含有量は、好ましくは５質量％以上、より好ましくは１０質量％以上である。該ＢＲの含有量は、好ましくは６０質量％以下、より好ましくは４０質量％以下である。ＢＲの含有量が上記範囲内であると、本発明の効果がより好適に得られる。
ゴム成分１００質量％中のＳＢＲ及びＢＲの合計含有量は、好ましくは６０質量％以上、より好ましくは８０質量％以上であり、１００質量％であってもよい。ＳＢＲ及びＢＲの合計含有量が上記範囲内であると、本発明の効果がより好適に得られる。
本発明では、下記式（Ｉ）で表される化合物、及び下記式（ＩＩ）で表される化合物からなる群より選択される少なくとも１種のシリカ分散剤が使用される。シリカとともに、本願特定のシリカ分散剤を配合することにより、良好な硬度を維持しつつ、シリカの分散性、低燃費性を向上できる。なお、シリカ分散剤は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
（式（Ｉ）中、Ｒ１は、炭化水素基を表す。Ｒ２〜Ｒ４は、同一若しくは異なって、水素原子、炭化水素基、又は−（ＡＯ）ｎ−Ｈ基（ｎは整数を表し、Ｒ２〜Ｒ４の各ｎは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。）を表す。ｘは整数を表す。）
（式（ＩＩ）中、Ｒ１１は、炭化水素基を表す。Ｒ１２〜Ｒ１５は、同一若しくは異なって、水素原子、炭化水素基、又は−（ＡＯ）ｎ−Ｈ基（ｎは整数を表し、Ｒ１２〜Ｒ１５の各ｎは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。）を表す。ｙ、ｚは、同一若しくは異なって、整数を表す。）
Ｒ１〜Ｒ４及びＲ１１〜Ｒ１５の炭化水素基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでもよく、脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基等が挙げられる。なかでも、脂肪族炭化水素基が好ましい。炭化水素基の炭素数は、好ましくは１〜３０、より好ましくは５〜２５、更に好ましくは８〜２２、特に好ましくは１２〜２０である。
脂肪族炭化水素基としては、アルキル基、アルキレン基、アルケニル基、アルケニレン基、アルキニル基、アルキニレン基等が挙げられる。なかでも、上記炭素数のアルキル基が好ましい。アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、へキシル基、へプチル基、２−エチルヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、オクタデシル基等が挙げられる。
脂環式炭化水素基としては、炭素数３〜８のものが好ましく、具体的には、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロプロペニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロヘプテニル基、シクロオクテニル基等が挙げられる。
芳香族炭化水素基としては、炭素数６〜１０のものが好ましく、具体的には、フェニル基、ベンジル基、フェネチル基、トリル（ｔｏｌｙｌ）基、キシリル（ｘｙｌｙｌ）基、ナフチル基等が挙げられる。なお、トリル基及びキシリル基におけるベンゼン環上のメチル基の置換位置は、オルト位、メタ位、パラ位のいずれの位置でもよい。
Ｒ２〜Ｒ４及びＲ１２〜Ｒ１５の−（ＡＯ）ｎ−Ｈ基（ｎは整数を表し、Ｒ２〜Ｒ４の各ｎ及びＲ１２〜Ｒ１５の各ｎは、それぞれ同一でも異なっていてもよい。）のＡＯは、同一又は異なって、炭素数１〜６（好ましくは炭素数２〜４、より好ましくは炭素数２〜３）のオキシアルキレン基を表す。すなわち、ＡＯは、より好ましくは炭素数２〜３のオキシアルキレン基（オキシエチレン基（ＥＯ）、オキシプロピレン基（ＰＯ））である。（ＡＯ）ｎが２種以上のオキシアルキレン基を含む場合、オキシアルキレン基の配列はブロックでもランダムでもよい。
ｎは、ＡＯの付加モル数を表す。ｎは、好ましくは１〜２０、より好ましくは１〜１６、更に好ましくは１〜１５、特に好ましくは１〜１０、最も好ましくは１〜５である。
ＡＯは、オキシエチレン基（ＥＯ）、オキシプロピレン基（ＰＯ）のみから構成されていることが好ましい。特に、−（ＡＯ）ｎ−Ｈ基は、−（ＥＯ）ｎ−Ｈ基、−（ＰＯ）ｎ−Ｈ基、−（ＥＯ）ａ−（ＰＯ）ｂ−Ｈ基、−（ＰＯ）ｂ−（ＥＯ）ａ−Ｈ基であることが好ましい。−（ＡＯ）ｎ−Ｈ基は、シリカ分散剤中にオキシプロピレン基（ＰＯ）が存在することで、シリカとの吸着が抑制され、シリカとシランカップリング剤との反応を阻害しにくくなり、より良好な低燃費性が得られるという理由から、−（ＰＯ）ｎ−Ｈ基、−（ＥＯ）ａ−（ＰＯ）ｂ−Ｈ基、−（ＰＯ）ｂ−（ＥＯ）ａ−Ｈ基であることがより好ましく、シリカ分散剤の分子末端付近にオキシプロピレン基（ＰＯ）が存在する−（ＰＯ）ｎ−Ｈ基、−（ＥＯ）ａ−（ＰＯ）ｂ−Ｈ基であることが更に好ましく、−（ＥＯ）ａ−（ＰＯ）ｂ−Ｈ基であることが特に好ましい。
ａ、ｂは、それぞれＥＯ、ＰＯの付加モル数を表し、ｎ＝ａ＋ｂである。
ａ、ｂは、それぞれ好ましくは１〜１６、より好ましくは１〜１０、更に好ましくは１〜５である。ｂの下限は、特に好ましくは２である。
ａ、ｂは、それぞれＥＯ、ＰＯの付加モル数を表し、ｎ＝ａ＋ｂである。
ａ、ｂは、それぞれ好ましくは１〜１６、より好ましくは１〜１０、更に好ましくは１〜５である。ｂの下限は、特に好ましくは２である。
ｘは、好ましくは１〜１０、より好ましくは１〜７、更に好ましくは２〜５、特に好ましくは３である。
ｙ、ｚは、好ましくは１〜１０、より好ましくは１〜７、更に好ましくは２〜５、特に好ましくは３である。
式（Ｉ）において、Ｒ２〜Ｒ４のうち少なくとも１つが−（ＡＯ）ｎ−Ｈ基であることが好ましく、Ｒ２〜Ｒ４のうち少なくとも２つが−（ＡＯ）ｎ−Ｈ基であることがより好ましく、Ｒ２〜Ｒ４の全てが−（ＡＯ）ｎ−Ｈ基であることが更に好ましい。
すなわち、上記式（Ｉ）で表される化合物は、下記式（Ｉ−１）で表される化合物であることが更に好ましい。
（式（Ｉ−１）中、ｎ１、ｎ２、ｎ３が整数（ｎと同様の整数）を表す点以外は、式（Ｉ）と同様である。）
すなわち、上記式（Ｉ）で表される化合物は、下記式（Ｉ−１）で表される化合物であることが更に好ましい。
式（Ｉ）、式（Ｉ−１）において、ＡＯの付加モル数の合計（ｎ１＋ｎ２＋ｎ３）は、好ましくは１〜６０、より好ましくは１〜３０、更に好ましくは２〜１６、特に好ましくは３〜１５である。
式（ＩＩ）において、Ｒ１３は、水素原子であることが好ましい。また、Ｒ１２、Ｒ１４、Ｒ１５のうち少なくとも１つが−（ＡＯ）ｎ−Ｈ基であることが好ましく、Ｒ１２、Ｒ１４、Ｒ１５のうち少なくとも２つが−（ＡＯ）ｎ−Ｈ基であることがより好ましく、Ｒ１２、Ｒ１４、Ｒ１５の全てが−（ＡＯ）ｎ−Ｈ基であることが更に好ましい。
式（ＩＩ）において、ＡＯの付加モル数の合計は、好ましくは１〜６０、より好ましくは１〜３０、更に好ましくは２〜１６、特に好ましくは３〜１５である。
シリカ分散剤としては、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、上記式（Ｉ）で表される化合物が好ましく、上記式（Ｉ−１）で表される化合物がより好ましい。また、上記式（Ｉ）で表される化合物において、Ｒ２〜Ｒ４のうち少なくとも１つが水素原子であることも好ましく、Ｒ２〜Ｒ４のうち少なくとも２つが水素原子であることもより好ましく、Ｒ２〜Ｒ４の全てが水素原子であることも更に好ましい。
シリカ分散剤の具体例としては、例えば、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製のリポミンＤＡ−Ｔ（式（Ｉ）中、Ｒ１：炭素数１４〜１８のアルキル基、Ｒ２〜Ｒ４：水素原子、ｘ：３）、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製のリポミンＤＡ−ＣＤ（式（Ｉ）中、Ｒ１：炭素数１０〜１６のアルキル基、Ｒ２〜Ｒ４：水素原子、ｘ：３）、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製のリポミンＤＡ−ＨＴ（式（Ｉ）中、Ｒ１：炭素数１４〜１８のアルキル基（硬化牛脂アルキル基）、Ｒ２〜Ｒ４：水素原子、ｘ：３）、日油（株）製のニッサンアミンＤＴ（式（Ｉ）中、Ｒ１：炭素数１４〜１８のアルキル基、Ｒ２〜Ｒ４：水素原子、ｘ：３）、日油（株）製のニッサンアミンＤＴ−Ｈ（式（Ｉ）中、Ｒ１：炭素数１４〜１８のアルキル基（硬化牛脂アルキル基）、Ｒ２〜Ｒ４：水素原子、ｘ：３）、日油（株）製のニッサンアミンＤＯＢ−Ｒ（式（Ｉ）中、Ｒ１：炭素数１８のアルキル基、Ｒ２〜Ｒ４：水素原子、ｘ：３）、日油（株）製のニッサンアミンＤＶフレーク（式（Ｉ）中、Ｒ１：炭素数２２のアルキル基、Ｒ２〜Ｒ４：水素原子、ｘ：３）、アクゾノーベル（株）製のトリアミンＴ（式（ＩＩ）中、Ｒ１１：炭素数１４〜１８のアルキル基、Ｒ１２〜Ｒ１５：水素原子、ｙ、ｚ：３）、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製のリポノールＤＡ−Ｔ／１３（式（Ｉ）中、Ｒ１：炭素数１４〜１８のアルキル基、Ｒ２〜Ｒ４：−（ＥＯ）１−Ｈ基（ＡＯの付加モル数の合計：３、式（Ｉ−１）のｎ１：１、ｎ２：１、ｎ３：１）、ｘ：３）、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製のリポノールＤＡ−ＨＴ／Ｅ１３（式（Ｉ）中、Ｒ１：炭素数１４〜１８のアルキル基（硬化牛脂アルキル基）、Ｒ２〜Ｒ４：−（ＥＯ）１−Ｈ基（ＡＯの付加モル数の合計：３、式（Ｉ−１）のｎ１：１、ｎ２：１、ｎ３：１）、ｘ：３）、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製のリポノールＤＡ−Ｔ／Ｅ１８（式（Ｉ）中、Ｒ１：炭素数１４〜１８のアルキル基、Ｒ２〜Ｒ４：−（ＥＯ）ｎ−Ｈ基（ＡＯの付加モル数の合計：８、ｘ：３）、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製のリポノールＤＡ−Ｔ／２５（式（Ｉ）中、Ｒ１：炭素数１４〜１８のアルキル基、Ｒ２〜Ｒ４：−（ＥＯ）ｎ−Ｈ基（ＡＯの付加モル数の合計：１５、ｘ：３）、日油（株）製のナイミーンＤＴ−２０３（ポリオキシエチレンアルキルプロピレンジアミン）、日油（株）製のナイミーンＤＴ−２０８（ポリオキシエチレンアルキルプロピレンジアミン）ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製のリポノールＤＡ−ＨＴ／Ｅ１３−Ｐ１３（式（Ｉ）中、Ｒ１：炭素数１４〜１８のアルキル基（硬化牛脂アルキル基）、Ｒ２〜Ｒ４：−（ＥＯ）１−（ＰＯ）１−Ｈ基（ＡＯの付加モル数の合計：６、式（Ｉ−１）のｎ１：２、ｎ２：２、ｎ３：２）、ｘ：３）、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製のリポノールＤＡ−ＨＴ／Ｅ１３−Ｐ１６（式（Ｉ）中、Ｒ１：炭素数１４〜１８のアルキル基（硬化牛脂アルキル基）、Ｒ２〜Ｒ４：−（ＥＯ）１−（ＰＯ）２−Ｈ基（ＡＯの付加モル数の合計：９、式（Ｉ−１）のｎ１：３、ｎ２：３、ｎ３：３）、ｘ：３）、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製のリポノールＤＡ−ＨＴ／Ｐ１３−Ｅ１３（式（Ｉ）中、Ｒ１：炭素数１４〜１８のアルキル基（硬化牛脂アルキル基）、Ｒ２〜Ｒ４：−（ＰＯ）１−（ＥＯ）１−Ｈ基（ＡＯの付加モル数の合計：６、式（Ｉ−１）のｎ１：２、ｎ２：２、ｎ３：２）、ｘ：３）、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製のリポノールＤＡ−Ｔ／Ｅ１３−Ｐ１６（式（Ｉ）中、Ｒ１：炭素数１４〜１８のアルキル基、Ｒ２〜Ｒ４：−（ＥＯ）１−（ＰＯ）２−Ｈ基（ＡＯの付加モル数の合計：９、式（Ｉ−１）のｎ１：３、ｎ２：３、ｎ３：３）、ｘ：３）、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製のリポノールＤＡ−ＨＴ／Ｐ１３（式（Ｉ）中、Ｒ１：炭素数１４〜１８のアルキル基（硬化牛脂アルキル基）、Ｒ２〜Ｒ４：−（ＰＯ）１−Ｈ基（ＡＯの付加モル数の合計：３、式（Ｉ−１）のｎ１：１、ｎ２：１、ｎ３：１）、ｘ：３）、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製のリポノールＤＡ−Ｔ／Ｐ１３（式（Ｉ）中、Ｒ１：炭素数１４〜１８のアルキル基、Ｒ２〜Ｒ４：−（ＰＯ）１−Ｈ基（ＡＯの付加モル数の合計：３、式（Ｉ−１）のｎ１：１、ｎ２：１、ｎ３：１）、ｘ：３）、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製のリポノールＤＡ−ＨＴ／Ｐ１６（式（Ｉ）中、Ｒ１：炭素数１４〜１８のアルキル基（硬化牛脂アルキル基）、Ｒ２〜Ｒ４：−（ＰＯ）ｎ−Ｈ基（ＡＯの付加モル数の合計：６、ｘ：３）等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
シリカ分散剤としては上記市販品等を使用してもよく、またこれら市販品等とは別に製造したものを用いてもよい。製造方法としては例えば、多価アミン化合物に対してアルキレンオキサイドを、触媒存在下もしくは触媒を用いずに作用させることが考えられるが、この方法に限定されるものではない。
シリカ分散剤の含有量（２種以上を併用する場合は合計含有量）は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは０．１質量部以上、より好ましくは０．５質量部以上、更に好ましくは１．０質量部以上、特に好ましくは２．０質量部以上である。また、該含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは１０．０質量部以下、より好ましくは８．０質量部以下、更に好ましくは６．０質量部以下である。シリカ分散剤の含有量が上記範囲内であると、本発明の効果がより好適に得られる。
本発明では、シリカが使用される。シリカとともに、本願特定のシリカ分散剤を配合することにより、良好な硬度を維持しつつ、シリカの分散性、低燃費性を向上できる。シリカとしては特に限定されず、例えば、乾式法シリカ（無水ケイ酸）、湿式法シリカ（含水ケイ酸）等が挙げられるが、シラノール基が多いという理由から、湿式法シリカが好ましい。
シリカのチッ素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は、４０ｍ２／ｇ以上が好ましく、５０ｍ２／ｇ以上がより好ましく、１００ｍ２／ｇ以上が更に好ましく、１５０ｍ２／ｇ以上が特に好ましい。４０ｍ２／ｇ以上では、良好な硬度が得られる傾向がある。また、シリカのＮ２ＳＡは、２５０ｍ２／ｇ以下が好ましく、２２０ｍ２／ｇ以下がより好ましく、２００ｍ２／ｇ以下が更に好ましい。２５０ｍ２／ｇ以下であると、良好な低燃費性、加工性が得られる傾向がある。
なお、シリカの窒素吸着比表面積は、ＡＳＴＭ Ｄ３０３７−８１に準じてＢＥＴ法で測定される値である。
なお、シリカの窒素吸着比表面積は、ＡＳＴＭ Ｄ３０３７−８１に準じてＢＥＴ法で測定される値である。
シリカの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは２０質量部以上、より好ましくは４０質量部以上、更に好ましくは６０質量部以上である。２０質量部以上であると、シリカの配合による充分な効果（良好な硬度、低燃費性の改善）が得られる傾向がある。上記シリカの含有量は、好ましくは１４０質量部以下、より好ましくは１２０質量部以下、更に好ましくは１００質量部以下である。１４０質量部以下であると、シリカのゴムへの分散性がより良好になり、良好な低燃費性、ゴムの加工性が得られる傾向がある。
本発明のゴム組成物には、シリカと共に、シランカップリング剤を使用することが好ましい。シランカップリング剤としては、例えば、スルフィド系、メルカプト系、ビニル系、アミノ系、グリシドキシ系、ニトロ系、クロロ系シランカップリング剤などが挙げられる。なかでも、本発明の効果が良好に得られるという理由から、スルフィド系が好ましい。
スルフィド系シランカップリング剤としては、本発明の効果が良好に得られるという理由から、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、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−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）ジスルフィドが好ましく、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィドがより好ましい。
シランカップリング剤の含有量は、シリカ１００質量部に対して、好ましくは１質量部以上、より好ましくは３質量部以上である。また、シランカップリング剤の含有量は、好ましくは２０質量部以下、より好ましくは１２質量部以下である。シランカップリング剤の含有量が上記範囲内であると、シリカの分散性がより良好となり、本発明の効果がより好適に得られる。
本発明のゴム組成物は、カーボンブラックを含有することが好ましい。これにより、良好な補強性が得られ、良好な硬度が得られる。
カーボンブラックとしては特に限定されず、例えば、ＧＰＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦなどを用いることができる。
カーボンブラックとしては特に限定されず、例えば、ＧＰＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦなどを用いることができる。
カーボンブラックのチッ素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は３０ｍ２／ｇ以上が好ましく、６０ｍ２／ｇ以上がより好ましい。Ｎ２ＳＡが３０ｍ２／ｇ以上では、充分な補強性が得られ、良好な硬度が得られる傾向がある。また、カーボンブラックのＮ２ＳＡは２５０ｍ２／ｇ以下が好ましく、１５０ｍ２／ｇ以下がより好ましく、１００ｍ２／ｇ以下が更に好ましい。Ｎ２ＳＡが２５０ｍ２／ｇ以下であると、良好な加工性、低燃費性が得られる傾向がある。
なお、カーボンブラックのチッ素吸着比表面積は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−２：２００１に準拠して測定される。
なお、カーボンブラックのチッ素吸着比表面積は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−２：２００１に準拠して測定される。
カーボンブラックのジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量は、好ましくは７０ｍｌ／１００ｇ以上、より好ましくは９０ｍｌ／１００ｇ以上である。また、カーボンブラックのＤＢＰ吸油量は、好ましくは１６０ｍｌ／１００ｇ以下、より好ましくは１２０ｍｌ／１００ｇ以下である。該範囲内とすることによって、本発明の効果がより好適に得られる。
なお、カーボンブラックのＤＢＰ吸油量は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−４：２００１に準拠して測定される。
なお、カーボンブラックのＤＢＰ吸油量は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−４：２００１に準拠して測定される。
本発明のゴム組成物にカーボンブラックが配合される場合、カーボンブラックの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは１質量部以上、より好ましくは３質量部以上である。また、カーボンブラックの含有量は、好ましくは５０質量部以下、より好ましくは２０質量部以下、更に好ましくは１０質量部以下である。カーボンブラックの含有量が上記範囲内であると、本発明の効果がより好適に得られる。
シリカ及びカーボンブラックの合計含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは２０質量部以上、より好ましくは５０質量部以上、更に好ましくは７０質量部以上である。また、該合計含有量は、好ましくは１６０質量部以下、より好ましくは１４０質量部以下、更に好ましくは１２０質量部以下、特に好ましくは１１０質量部以下である。シリカ及びカーボンブラックの合計含有量が上記範囲内であると、本発明の効果がより好適に得られる。
本発明のゴム組成物には、前記成分以外にも、タイヤ工業で従来使用されている配合剤、例えば、クレー等の補強用充填剤、各種軟化剤、各種老化防止剤、ワックス、ステアリン酸、酸化亜鉛、硫黄などの加硫剤、各種加硫促進剤などを配合することができる。
加硫促進剤としては、例えば、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオウレア系、グアニジン系、ジチオカルバミン酸系、アルデヒド−アミン系若しくはアルデヒド−アンモニア系、イミダゾリン系、又は、キサンテート系加硫促進剤が挙げられる。なかでも、本発明の効果が良好に得られるという理由から、スルフェンアミド系加硫促進剤が好ましい。
スルフェンアミド系加硫促進剤としては、例えば、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＴＢＢＳ）、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＣＢＳ）、Ｎ，Ｎ’−ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＤＺ）等が挙げられる。なかでも、本発明の効果が良好に得られるという理由から、ＣＢＳが好ましく、ＣＢＳとＮ，Ｎ’−ジフェニルグアニジンとを併用することがより好ましい。
本発明のゴム組成物の製造方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、前記各成分をオープンロール、バンバリーミキサーなどのゴム混練装置を用いて混練し、その後加硫する方法等により製造できる。
本発明のゴム組成物は、タイヤの各部材（特に、トレッド（キャップトレッド））に好適に使用できる。
本発明の空気入りタイヤは、上記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、必要に応じて各種添加剤を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤの各部材（特に、トレッド（キャップトレッド））の形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法にて成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、未加硫タイヤを形成した後、加硫機中で加熱加圧してタイヤを製造することができる。
本発明の空気入りタイヤは、乗用車用タイヤ、トラック・バス用タイヤ、二輪車用タイヤ、競技用タイヤ等として好適に用いられ、特に乗用車用タイヤとしてより好適に用いられる。
実施例に基づいて、本発明を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。
以下、実施例及び比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
ＳＢＲ：日本ゼオン（株）製の市販品（Ｓ−ＳＢＲ、スチレン含量：４１質量％）
ＢＲ：ＪＳＲ（株）製の市販品（シス含量：９５質量％）
カーボンブラック：キャボットジャパン（株）製のショウブラックＮ３３０（Ｎ２ＳＡ：７５ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸油量：１０２ｍｌ／１００ｇ）
シリカ：エボニックデグッサ社製のウルトラジルＶＮ３（Ｎ２ＳＡ：１７５ｍ２／ｇ）
シランカップリング剤：エボニックデグッサ社製のＳｉ２６６（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド）
化合物Ａ：リポノールＤＡ−Ｔ／１３（上記式（Ｉ）（上記式（Ｉ−１））で表される化合物）
化合物Ｂ：リポノールＤＡ−Ｔ／２５（上記式（Ｉ）（上記式（Ｉ−１））で表される化合物）
ＰＥＧ４０００：日油（株）製のＰＥＧ＃４０００（ポリエチレングリコール、重量平均分子量：４０００）（ＨＯ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｐＨにおいて、ｐは約９０である。）
化合物Ｃ：リポミンＤＡ−ＣＤ（上記式（Ｉ）で表される化合物）
化合物Ｄ：リポミンＤＡ−Ｔ（上記式（Ｉ）で表される化合物）
化合物Ｅ：リポノールＤＡ−Ｔ／Ｅ１３−Ｐ１６（上記式（Ｉ）（上記式（Ｉ−１））で表される化合物）
化合物Ｆ：リポノールＤＡ−ＨＴ／Ｅ１３−Ｐ１３（上記式（Ｉ）（上記式（Ｉ−１））で表される化合物）
化合物Ｇ：リポノールＤＡ−ＨＴ／Ｅ１３−Ｐ１６（上記式（Ｉ）（上記式（Ｉ−１））で表される化合物）
化合物Ｈ：リポノールＤＡ−ＨＴ／Ｐ１３−Ｅ１３（上記式（Ｉ）（上記式（Ｉ−１））で表される化合物）
化合物Ｉ：リポノールＤＡ−ＨＴ／Ｐ１６（上記式（Ｉ）で表される化合物）
ワックス：日本精蝋（株）製のオゾエースワックス
オイル：出光興産（株）製のプロセスオイルＰＷ−３２（パラフィン系プロセスオイル）
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：日油（株）製のステアリン酸
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号
加硫促進剤１：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）
加硫促進剤２：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤ（Ｎ，Ｎ’−ジフェニルグアニジン）
ＳＢＲ：日本ゼオン（株）製の市販品（Ｓ−ＳＢＲ、スチレン含量：４１質量％）
ＢＲ：ＪＳＲ（株）製の市販品（シス含量：９５質量％）
カーボンブラック：キャボットジャパン（株）製のショウブラックＮ３３０（Ｎ２ＳＡ：７５ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸油量：１０２ｍｌ／１００ｇ）
シリカ：エボニックデグッサ社製のウルトラジルＶＮ３（Ｎ２ＳＡ：１７５ｍ２／ｇ）
シランカップリング剤：エボニックデグッサ社製のＳｉ２６６（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド）
化合物Ａ：リポノールＤＡ−Ｔ／１３（上記式（Ｉ）（上記式（Ｉ−１））で表される化合物）
化合物Ｂ：リポノールＤＡ−Ｔ／２５（上記式（Ｉ）（上記式（Ｉ−１））で表される化合物）
ＰＥＧ４０００：日油（株）製のＰＥＧ＃４０００（ポリエチレングリコール、重量平均分子量：４０００）（ＨＯ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｐＨにおいて、ｐは約９０である。）
化合物Ｃ：リポミンＤＡ−ＣＤ（上記式（Ｉ）で表される化合物）
化合物Ｄ：リポミンＤＡ−Ｔ（上記式（Ｉ）で表される化合物）
化合物Ｅ：リポノールＤＡ−Ｔ／Ｅ１３−Ｐ１６（上記式（Ｉ）（上記式（Ｉ−１））で表される化合物）
化合物Ｆ：リポノールＤＡ−ＨＴ／Ｅ１３−Ｐ１３（上記式（Ｉ）（上記式（Ｉ−１））で表される化合物）
化合物Ｇ：リポノールＤＡ−ＨＴ／Ｅ１３−Ｐ１６（上記式（Ｉ）（上記式（Ｉ−１））で表される化合物）
化合物Ｈ：リポノールＤＡ−ＨＴ／Ｐ１３−Ｅ１３（上記式（Ｉ）（上記式（Ｉ−１））で表される化合物）
化合物Ｉ：リポノールＤＡ−ＨＴ／Ｐ１６（上記式（Ｉ）で表される化合物）
ワックス：日本精蝋（株）製のオゾエースワックス
オイル：出光興産（株）製のプロセスオイルＰＷ−３２（パラフィン系プロセスオイル）
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：日油（株）製のステアリン酸
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号
加硫促進剤１：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）
加硫促進剤２：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤ（Ｎ，Ｎ’−ジフェニルグアニジン）
実施例及び比較例
表１〜３に示す配合処方にしたがい、バンバリーミキサーを用いて、硫黄及び加硫促進剤以外の薬品を１６５℃で、４分間混練りし、混練り物を得た。次に、オープンロールを用いて、得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、８０℃で、４分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。更に、得られた未加硫ゴム組成物を、１７０℃で２０分間プレス加硫し、加硫ゴム組成物を得た。
表１〜３に示す配合処方にしたがい、バンバリーミキサーを用いて、硫黄及び加硫促進剤以外の薬品を１６５℃で、４分間混練りし、混練り物を得た。次に、オープンロールを用いて、得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、８０℃で、４分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。更に、得られた未加硫ゴム組成物を、１７０℃で２０分間プレス加硫し、加硫ゴム組成物を得た。
得られた未加硫ゴム組成物、加硫ゴム組成物を用いて以下の評価を行った。結果を表１〜３に示す。なお、表１〜３において、基準比較例をそれぞれ比較例１、４、５とした。
（シリカ分散指標）
得られた加硫ゴム組成物について、アルファテクノロジーズ社製のＲＰＡ２０００型試験機を用いて１００℃、１Ｈｚの条件下にて、歪０．５、１、２、４、８、１６、３２、６４％のＧ＊を測定し、Ｇ＊の最大値とＧ＊の最小値の差よりシリカのペイン効果を求め、基準比較例の結果を１００として指数化してシリカの分散性指標とした。指数が小さいほど、シリカが分散しており、シリカの分散性に優れることを示す。指数が９０以下の場合に、良好であると判断した。
得られた加硫ゴム組成物について、アルファテクノロジーズ社製のＲＰＡ２０００型試験機を用いて１００℃、１Ｈｚの条件下にて、歪０．５、１、２、４、８、１６、３２、６４％のＧ＊を測定し、Ｇ＊の最大値とＧ＊の最小値の差よりシリカのペイン効果を求め、基準比較例の結果を１００として指数化してシリカの分散性指標とした。指数が小さいほど、シリカが分散しており、シリカの分散性に優れることを示す。指数が９０以下の場合に、良好であると判断した。
（低燃費性）
（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１％、周波数１０Ｈｚ、温度５０℃で加硫ゴム組成物のｔａｎδを測定した。ｔａｎδの値について基準比較例を１００として指数表示した。指数が小さいほど転がり抵抗が小さく、低燃費性に優れることを示す。指数が９５以下の場合に、良好であると判断した。
（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１％、周波数１０Ｈｚ、温度５０℃で加硫ゴム組成物のｔａｎδを測定した。ｔａｎδの値について基準比較例を１００として指数表示した。指数が小さいほど転がり抵抗が小さく、低燃費性に優れることを示す。指数が９５以下の場合に、良好であると判断した。
（硬度）
ＪＩＳ Ｋ６２５３の「加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの硬さ試験方法」に従って、タイプＡデュロメーターにより、加硫ゴム組成物の硬度を測定した。測定は、２５℃で行った。結果は、基準比較例の結果を１００として指数表示した。指数が大きいほど、良好な硬度を有することを示し、良好な車のハンドリング性能（操縦安定性）、ウェットグリップ性能、耐摩耗性が得られることを示す。指数が９０以上の場合に、良好であると判断した。
ＪＩＳ Ｋ６２５３の「加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの硬さ試験方法」に従って、タイプＡデュロメーターにより、加硫ゴム組成物の硬度を測定した。測定は、２５℃で行った。結果は、基準比較例の結果を１００として指数表示した。指数が大きいほど、良好な硬度を有することを示し、良好な車のハンドリング性能（操縦安定性）、ウェットグリップ性能、耐摩耗性が得られることを示す。指数が９０以上の場合に、良好であると判断した。
表１〜３より、ゴム成分と、シリカと、上記式（Ｉ）で表される化合物、及び上記式（ＩＩ）で表される化合物からなる群より選択される少なくとも１種のシリカ分散剤とを含む実施例は、良好な硬度を維持しつつ、シリカの分散性、低燃費性を向上できた。
Claims (9)
- スチレンブタジエンゴム及びブタジエンゴムを含有するゴム成分と、シリカと、下記式（Ｉ）で表される化合物、及び下記式（ＩＩ）で表される化合物からなる群より選択される少なくとも１種のシリカ分散剤とを含み、
前記ゴム成分１００質量％中の前記スチレンブタジエンゴムの含有量が３０〜９５質量％、前記ブタジエンゴムの含有量が５〜６０質量％であるタイヤ用ゴム組成物。
- 前記ゴム成分１００質量％中の前記スチレンブタジエンゴムの含有量が４０〜９０質量％、前記ブタジエンゴムの含有量が１０〜４０質量％である請求項１記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記ゴム成分１００質量部に対して、前記シリカ分散剤を０．１〜１０．０質量部含む請求項１又は２記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記ゴム成分１００質量部に対して、前記シリカを２０〜１４０質量部含む請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記ゴム成分１００質量部に対する、前記シリカ及びカーボンブラックの合計含有量が２０〜１６０質量部である請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記ゴム成分１００質量％中の前記スチレンブタジエンゴム及び前記ブタジエンゴムの合計含有量が６０質量％以上である請求項１〜５のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- トレッド用ゴム組成物として用いられる請求項１〜６のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 請求項１〜７のいずれかに記載のゴム組成物を用いて作製したタイヤ部材を有する空気入りタイヤ。
- 前記タイヤ部材がトレッドである請求項８記載の空気入りタイヤ。
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