WO2011087004A1 - タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents

タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ Download PDF

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WO2011087004A1
WO2011087004A1 PCT/JP2011/050306 JP2011050306W WO2011087004A1 WO 2011087004 A1 WO2011087004 A1 WO 2011087004A1 JP 2011050306 W JP2011050306 W JP 2011050306W WO 2011087004 A1 WO2011087004 A1 WO 2011087004A1
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WO
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mass
silica
less
rubber
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PCT/JP2011/050306
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高幸 服部
亜衣 松浦
洋二 井本
道夫 平山
憲市 上坂
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住友ゴム工業株式会社
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08L21/00—Compositions of unspecified rubbers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/86—Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction 

Definitions

  • the present invention relates to a rubber composition for tires and a pneumatic tire using the same.
  • silica-containing rubber compositions are used not only for treads but also for various members.
  • silica has hydrophilic silanol groups on its surface, it has lower affinity with rubber (especially natural rubber, butadiene rubber, styrene butadiene rubber, etc. often used for tires) and wear resistance compared to carbon black.
  • mechanical strength tensile strength and elongation at break
  • Patent Document 1 discloses a rubber composition for a tire that can improve wet grip performance without blending silica and deteriorating rolling resistance and wear resistance. However, there is still room for improvement.
  • the present invention solves the above-mentioned problems and has a good balance of reinforcing properties, wear resistance, mechanical strength, rolling resistance characteristics, wet grip performance, and steering stability performance on dry road surfaces while having good silica dispersibility.
  • An object is to provide a rubber composition for a tire that can be improved, and a pneumatic tire using the rubber composition.
  • the present invention contains a rubber component, a first silica, and a second silica, and the first silica has a CTAB specific surface area of 180 m 2 / g or more, a BET specific surface area of 185 m 2 / g or more, and an aggregate size of 45 nm. or more, the second silica, CTAB specific surface area of 95 m 2 / g or less, BET specific surface area relates to a tire rubber composition is less than 100 m 2 / g.
  • the total content of natural rubber and butadiene rubber is preferably 10% by mass or more.
  • the total content of the modified styrene butadiene rubber and the modified butadiene rubber is preferably 25% by mass or more.
  • the rubber composition preferably contains a silane coupling agent having a mercapto group.
  • the silane coupling agent contains 1 to 70 mol% of the binding unit B with respect to the total amount of the binding unit A represented by the following general formula (1) and the binding unit B represented by the following general formula (2). It is preferable that it is copolymerized in a proportion.
  • x is an integer of 0 or more.
  • Y is an integer of 1 or more.
  • R 1 is hydrogen, halogen, branched or unbranched C1-C30 alkyl group or alkylene group, branched or unbranched.
  • the alkenyl group or alkenylene group having 2 to 30 carbon atoms, the branched or unbranched alkynyl group or alkynylene group having 2 to 30 carbon atoms, or the terminal hydrogen of the alkyl group or the alkenyl group is substituted with a hydroxyl group or a carboxyl group.
  • R 2 represents hydrogen, branched or unbranched alkylene group or alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, branched or unbranched alkenylene group or alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, or branched or unbranched group.
  • An alkynylene group or an alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms, R 1 and R 2 may form a ring structure .
  • the total content of the first silica and the second silica is preferably 20 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component, and the content of carbon black is preferably 100 parts by mass or less.
  • the rubber composition is preferably used for a tread.
  • the present invention also relates to a pneumatic tire using the rubber composition.
  • a rubber component a first silica having a CTAB specific surface area, a BET specific surface area and an aggregate size of a specific value or more, and a second silica having a CTAB specific surface area and a BET specific surface area of a specific value or less
  • the rubber composition for tires contains a balance of reinforcing properties, abrasion resistance, mechanical strength, rolling resistance characteristics, wet grip performance, and driving stability performance on dry road surfaces while having good silica dispersibility. It is possible to provide a pneumatic tire that performs well.
  • a 1st silica and a 2nd silica shall be included.
  • the rubber composition for tires of the present invention has a rubber component, a CTAB specific surface area, a BET specific surface area, and a first silica having an aggregate size of a specific value or more, and a CTAB specific surface area and a BET specific surface area of a specific value or less.
  • Second silica The first silica has the same CTAB specific surface area and BET specific surface area as the conventional fine particle silica, but has a larger aggregate size than the conventional fine particle silica having the same average primary particle diameter.
  • first silica and the second silica in combination, it is possible to improve the dispersibility of the silica as compared with the case where the conventional fine particle silica and the second silica are used in combination, and excellent reinforcing properties and wear resistance. Sex and mechanical strength can be provided. In addition, rolling resistance characteristics, wet grip performance, and steering stability performance on a dry road surface (hereinafter also referred to as dry steering stability performance) are improved.
  • the rubber component that can be used in the present invention is not particularly limited, and natural rubber (NR), epoxidized natural rubber (ENR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), modified butadiene rubber (modified BR), and styrene butadiene.
  • Rubber compositions for tires such as rubber (SBR), modified styrene butadiene rubber (modified SBR), styrene isoprene butadiene rubber (SIBR), ethylene propylene diene rubber (EPDM), chloroprene rubber (CR), acrylonitrile butadiene rubber (NBR), etc. Commonly used materials can be used.
  • denatured BR is included, and it is more preferable that NR and / or BR are included.
  • s butadiene rubber
  • SBR styrene butadiene rubber
  • the wear resistance and rolling resistance characteristics can be further improved. Further, conventionally, when the amount of silica is large, or when a large amount of silica is blended in a system containing modified SBR and / or modified BR, there is a problem that the workability of the rubber composition is deteriorated. By blending NR with the rubber composition of the invention, processability is dramatically improved, and this problem can be solved.
  • NR and BR have low polarity and poor compatibility with silica
  • the dispersibility of silica in the resulting rubber composition tends to be low. .
  • this tendency is remarkable in conventional fine particle silica having low dispersibility.
  • the first silica is particularly effective for a system containing NR and / or BR, because the dispersibility of silica in the rubber composition can be improved by having a larger aggregate size than conventional fine particle silica.
  • a particularly great improvement effect can be given to the dispersibility of silica, the mechanical strength, and the like.
  • the NR is not particularly limited, and those commonly used in the rubber industry such as RSS # 3 and TSR20 can be used.
  • the BR is not particularly limited, and those commonly used in the rubber industry can be used. Of these, those having a cis content (cis-1,4-bonded butadiene unit amount) of 80% by mass or more are preferably used. Thereby, abrasion resistance can be made more favorable.
  • the cis content is more preferably 85% by mass or more, still more preferably 90% by mass or more, and most preferably 95% by mass or more.
  • the cis content can be measured by infrared absorption spectrum analysis.
  • BR preferably has a 5% toluene solution viscosity at 25 ° C. of 40 cps or more. Thereby, the wear resistance improvement effect can be enhanced.
  • the toluene solution viscosity is preferably 200 cps or less. If it exceeds 200 cps, the viscosity tends to be too high, and the processability tends to be reduced, or it tends to be difficult to mix with other rubber components.
  • the upper limit of the viscosity of the toluene solution is more preferably 150 cps.
  • BR having a molecular weight distribution (Mw / Mn) of 3.0 to 3.4 may be used from the viewpoint of achieving both improved workability and wear resistance.
  • BR synthesized from biomass-derived materials can be obtained, for example, by a method of reacting bioethanol with a catalyst to obtain butadiene and synthesizing it from the raw material.
  • BR synthesized from a material derived from biomass may be blended, it is particularly preferable that 100% by mass of biomass-derived BR is contained as BR in the rubber composition.
  • the biomass material means “renewable biological organic resources excluding fossil resources”. Whether the biomass originates can be confirmed by a method for identifying the amount of 14 C (ASTM-D6866).
  • the content of NR in 100% by mass of the rubber component is preferably 5% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, and further preferably 25% by mass or more. If it is less than 5% by mass, it may be difficult to obtain the required mechanical strength and wet grip performance.
  • the content of the NR is preferably 60% by mass or less, more preferably 50% by mass or less. When it exceeds 60% by mass, the blending ratio of BR or the like is relatively reduced, and it may be difficult to obtain necessary wear resistance and crack resistance.
  • the content of BR in 100% by mass of the rubber component is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more. If it is less than 5% by mass, it may be difficult to obtain necessary wear resistance and crack resistance.
  • the BR content is preferably 80% by mass or less, more preferably 70% by mass or less. When it exceeds 80% by mass, the blending ratio of NR and the like is relatively reduced, and it may be difficult to obtain necessary mechanical strength improvement, wet grip performance, and the like.
  • the total content of NR and BR in 100% by mass of the rubber component is preferably 10% by mass or more, more preferably 25% by mass or more, and further preferably 40% by mass or more. If it is less than 10% by mass, the wear resistance and rolling resistance characteristics may not be sufficiently improved.
  • the total content may be 100% by mass, but is preferably 80% by mass or less, and more preferably 60% by mass or less. If it exceeds 80% by mass, it may be difficult to impart wet grip performance necessary for cap treads, or it may be difficult to improve performance with other rubber components other than NR and BR.
  • SBR emulsion polymerized styrene butadiene rubber
  • S-SBR solution polymerized styrene butadiene rubber
  • the styrene content of SBR is preferably 5% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, and further preferably 20% by mass or more. When the styrene content of SBR is less than 5% by mass, there is a possibility that sufficient grip performance cannot be obtained when used for cap treads. Further, the styrene content of SBR is preferably 60% by mass or less, more preferably 45% by mass or less, and still more preferably 30% by mass or less. When the styrene content of SBR exceeds 60% by mass, compatibility with BR and NR tends to decrease, hardness increases excessively, and wear resistance and rolling resistance characteristics tend to deteriorate. The styrene content, cis content and vinyl content are calculated by 1 H-NMR measurement.
  • the content of SBR in 100% by mass of the rubber component is preferably 10% by mass or more, more preferably 25% by mass or more, and further preferably 40% by mass or more. If the amount is less than 10% by mass, sufficient grip performance may not be obtained when the cap tread is used.
  • the SBR content may be 100% by mass, but is preferably 80% by mass or less, more preferably 60% by mass or less, and still more preferably 55% by mass or less. If it exceeds 80% by mass, the ratio of BR and NR becomes relatively low, and there may be a problem in wear resistance, crack resistance, and rolling resistance characteristics.
  • the rolling resistance characteristics can be further improved.
  • the first silica and the second silica are used in combination, and compared with the case where the conventional fine particle silica and the second silica are used in combination.
  • the effect of improving the property and mechanical strength can be shown more remarkably.
  • the mechanical strength tends to decrease and the chip cut resistance tends to deteriorate, so that it is difficult to use for treads. There was a problem of being.
  • the mechanical strength can be improved by using the first silica instead of the conventional fine particle silica, the above problem can be improved.
  • the SBR to be modified is not particularly limited, and those commonly used in the tire industry can be used, and examples thereof include emulsion polymerized styrene butadiene rubber (E-SBR) and solution polymerized styrene butadiene rubber (S-SBR).
  • E-SBR emulsion polymerized styrene butadiene rubber
  • S-SBR solution polymerized styrene butadiene rubber
  • S-SBR is preferably used because it can be produced by living polymerization and a functional group is easily introduced into the terminal.
  • amino groups introduced into the modified SBR amino groups, hydroxyl groups, epoxy groups, alkylsilyl groups, alkoxysilyl groups, carboxyl groups, lactam groups, glycidyl groups, carbonyl groups, ester groups, hydroxy groups, silanol groups, silyloxy groups
  • An acetal group, a mercapto group, and the like but an amino group, an epoxy group, an alkylsilyl group, and an alkoxysilyl group are preferable from the viewpoint that adhesion with silica is particularly excellent and rolling resistance can be further reduced. Groups are more preferred.
  • the functional group introduced into the modified SBR may be one type or two or more types.
  • the styrene content of the modified SBR is preferably 5% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, and still more preferably 20% by mass or more. When the styrene content of the modified SBR is less than 5% by mass, sufficient grip performance may not be obtained when used for cap treads.
  • the styrene content of the modified SBR is preferably 60% by mass or less, more preferably 45% by mass or less, and still more preferably 30% by mass or less. When the styrene content of the modified SBR exceeds 60% by mass, the rolling resistance characteristic tends to deteriorate, the compatibility with BR and NR tends to decrease, and the hardness tends to increase excessively.
  • the cis content of the modified SBR is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, still more preferably 7% by mass or more, and most preferably 15% by mass or more. Those having a cis content of less than 1% by mass are difficult to synthesize and may become difficult to process due to high crystallinity.
  • the cis content of the modified SBR is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and still more preferably 30% by mass or less. When it exceeds 50% by mass, Tg becomes too low, and it may be difficult to obtain sufficient wet grip performance when used for cap tread.
  • the vinyl content of the modified SBR is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, still more preferably 30% by mass or more, and particularly preferably 50% by mass or more. If the vinyl content of the modified SBR is less than 5% by mass, the balance between wet grip performance and rolling resistance characteristics tends to deteriorate.
  • the vinyl content of the modified SBR is preferably 80% by mass or less, more preferably 75% by mass or less, and still more preferably 70% by mass or less. When the vinyl content of the modified SBR exceeds 80% by mass, the wear resistance is remarkably deteriorated and the vulcanization time tends to increase.
  • the BR to be modified is not particularly limited, and BR1220 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., BR130B manufactured by Ube Industries, Ltd., BR150B, etc., high cis content BR, low cis content BR, Ube Industries, Ltd. Commonly used in the rubber industry can be used such as BR containing syndiotactic polybutadiene crystals such as VCR412 and VCR617.
  • Examples of the functional group introduced into the modified BR include the same functional groups as those introduced into the modified SBR described above, and preferred functional groups are also the same. Note that the functional group introduced into the modified BR may be one type or two or more types.
  • the cis content of the modified BR is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and still more preferably 80% by mass or more. Those having a cis content of less than 10% by mass are difficult to synthesize and may become difficult to process due to high crystallinity. The higher the cis content of the modified BR, the better. However, the practically synthesizable range is 99% by mass or less, and it is 98% by mass or less, more preferably 96% by mass or less, because it is easy to synthesize industrially.
  • the range that can be actually synthesized is 1% by mass or more, the industrially easily synthesized is preferably 2% by mass or more, more preferably 4% by mass or more, and particularly preferably. It is 8 mass% or more. If the vinyl content of the modified BR is less than 1% by mass, it may be difficult to synthesize industrially and may be expensive, and at the same time, the balance between wet grip performance and rolling resistance characteristics tends to deteriorate.
  • the vinyl content of the modified BR is preferably 35% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, and still more preferably 20% by mass or less. When the vinyl content of the modified BR exceeds 35% by mass, the wear resistance is remarkably deteriorated and the vulcanization time tends to increase.
  • modified SBR and modified BR As one of suitable examples of the modified SBR and modified BR (particularly modified BR) contained in the rubber composition of the present invention, those modified with a compound represented by the following general formula (3) (S-modified rubber) Can be mentioned. Thereby, the coupling
  • the S-modified rubber can particularly promote the dispersion of silica.
  • R 3 , R 4 and R 5 are the same or different and each represents an alkyl group, an alkoxy group, a silyloxy group, an acetal group, a carboxyl group, a mercapto group or a derivative thereof.
  • R 6 and R 7 are (The same or different, and represents a hydrogen atom or an alkyl group. N represents an integer.)
  • R 3 , R 4 and R 5 are the same or different and are alkyl group, alkoxy group, silyloxy group, acetal group, carboxyl group (—COOH), mercapto group ( —SH) or a derivative thereof.
  • alkyl group include alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group and t-butyl group.
  • alkoxy group examples include an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms (preferably 1 to 6 carbon atoms) such as a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, and a t-butoxy group. More preferably, the number of carbon atoms is 1-4.
  • the alkoxy group includes a cycloalkoxy group (such as a cycloalkoxy group having 5 to 8 carbon atoms such as a cyclohexyloxy group), an aryloxy group (an aryloxy group having 6 to 8 carbon atoms such as a phenoxy group and a benzyloxy group), etc. ) Is also included.
  • silyloxy group examples include a silyloxy group substituted with an aliphatic group having 1 to 20 carbon atoms or an aromatic group (trimethylsilyloxy group, triethylsilyloxy group, triisopropylsilyloxy group, diethylisopropylsilyloxy group, t- Butyldimethylsilyloxy group, t-butyldiphenylsilyloxy group, tribenzylsilyloxy group, triphenylsilyloxy group, tri-p-xylylsilyloxy group, etc.).
  • an aromatic group trimethylsilyloxy group, triethylsilyloxy group, triisopropylsilyloxy group, diethylisopropylsilyloxy group, t- Butyldimethylsilyloxy group, t-butyldiphenylsilyloxy group, tribenzylsilyloxy group, triphenylsilyloxy group, tri-
  • Examples of the acetal group include groups represented by —C (RR ′) — OR ′′ and —O—C (RR ′) — OR ′′.
  • Examples of the former include a methoxymethyl group, an ethoxymethyl group, a propoxymethyl group, a butoxymethyl group, an isopropoxymethyl group, a t-butoxymethyl group, and a neopentyloxymethyl group.
  • the latter includes a methoxymethoxy group, an ethoxy group, and the like.
  • R 3 , R 4 and R 5 an alkoxy group is preferable and a methoxy group and an ethoxy group are particularly preferable from the viewpoint that rolling resistance characteristics and wet grip performance can be further improved.
  • R 6 and R 7 examples include the same groups as the above alkyl groups.
  • R 6 and R 7 are preferably an alkyl group, more preferably a methyl group or an ethyl group, from the viewpoint that rolling resistance characteristics and wet grip performance can be further improved.
  • n is preferably 1 to 5. Thereby, reinforcement, abrasion resistance, mechanical strength, rolling resistance characteristics, wet grip performance, and dry steering stability performance can be further improved. Further, n is more preferably from 2 to 4, and most preferably 3. When n is 0, it is difficult to bond a silicon atom and a nitrogen atom, and when n is 6 or more, the effect as a modifier is reduced.
  • Specific examples of the compound represented by the general formula (3) include 3-aminopropyldimethylmethoxysilane, 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-aminopropylethyldimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3 -Aminopropyldimethylethoxysilane, 3-aminopropylmethyldiethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyldimethylbutoxysilane, 3-aminopropylmethyldibutoxysilane, dimethylaminomethyltrimethoxysilane, 2- Dimethylaminoethyltrimethoxysilane, 3-dimethylaminopropyltrimethoxysilane, 4-dimethylaminobutyltrimethoxysilane, dimethylaminomethyldimethoxymethylsilane, 2-dimethylaminoethyld
  • Examples of methods for modifying BR and SBR with the compound represented by the above general formula (3) (modifier) include the methods described in JP-B-6-53768, JP-B-6-57767, and the like.
  • a known method can be used.
  • the butadiene rubber may be brought into contact with the modifying agent, the butadiene rubber is polymerized, and a predetermined amount of the modifying agent is added to the polymer rubber solution.
  • examples thereof include a method in which a modifier is added and reacted.
  • the tin atom content is 50 to 3000 ppm
  • the vinyl content is 5 to 50 mass%
  • the molecular weight distribution ( Mw / Mn) is 2 or less (tin-modified rubber).
  • the tin-modified rubber has a high effect of improving the dispersibility of the filler, and can particularly promote the dispersion of carbon black.
  • the tin-modified rubber for example, the one obtained by polymerizing 1,3-butadiene or polymerizing 1,3-butadiene and styrene with a lithium initiator and then adding a tin compound is used. can do.
  • the terminal carbon of the tin-modified rubber molecule is preferably bonded to tin.
  • lithium initiator examples include lithium compounds such as alkyl lithium, aryl lithium, allyl lithium, vinyl lithium, organic tin lithium, and organic nitrogen lithium compounds.
  • a lithium compound By using a lithium compound, a tin-modified rubber having a high vinyl content and a low cis bond amount can be easily produced.
  • tin compounds include tin tetrachloride, butyltin trichloride, dibutyltin dichloride, dioctyltin dichloride, tributyltin chloride, triphenyltin chloride, diphenyldibutyltin, triphenyltin ethoxide, diphenyldimethyltin, ditolyltin chloride, diphenyltin dichloride.
  • examples include octanoate, divinyldiethyltin, tetrabenzyltin, dibutyltin distearate, tetraallyltin, and p-tributyltin styrene. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the content of tin atoms in 100% by mass of the tin-modified rubber is 50 ppm or more, preferably 60 ppm or more, more preferably 100 ppm or more.
  • the tin atom content in the tin-modified rubber is 3000 ppm or less, preferably 2500 ppm or less, more preferably 1500 ppm or less, and even more preferably 500 ppm or less. If the tin atom content exceeds 3000 ppm, the extrudability of the kneaded product tends to deteriorate.
  • the molecular weight distribution (Mw / Mn) of the tin-modified rubber is 2 or less, preferably 1.8 or less, more preferably 1.5 or less.
  • Mw / Mn exceeds 2
  • the effect of improving the dispersibility of the filler tends to be small, and tan ⁇ tends to increase (rolling resistance characteristics deteriorate).
  • the number average molecular weight (Mn) and the weight average molecular weight (Mw) are gel permeation chromatograph (GPC) (GPC-8000 series, manufactured by Tosoh Corporation), detector: differential refractometer, column: It is obtained by standard polystyrene conversion based on the measured value by TSKEL SUPERMALTPORE HZ-M manufactured by Tosoh Corporation.
  • GPC gel permeation chromatograph
  • the modified SBR and modified BR (particularly modified BR) contained in the rubber composition of the present invention one having a structural unit derived from a nitrogen-containing compound in the main chain (main chain modified rubber).
  • main chain modified rubber the structural unit derived from the nitrogen-containing compound is firmly bonded to the filler, and the dispersibility of the filler can be improved.
  • the S-modified rubber or tin-modified rubber described above has a structural unit derived from a nitrogen-containing compound in the main chain. Since this form has a structure in which the main chain and the terminal are modified, it can be easily bonded to the filler, and the dispersibility of the filler can be greatly improved.
  • Nitrogen-containing compounds include 3- or 4- (2-dimethylaminoethyl) styrene, 3- or 4- (2-pyrrolidinoethyl) styrene, 3- or 4- (2-piperidinoethyl) styrene, 3- or 4 Examples include-(2-hexamethyleneiminoethyl) styrene, 3- or 4- (2-morpholinoethyl) styrene, 3- or 4- (2-thiazolidylinoethyl) styrene. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, 3- or 4- (2-pyrrolidinoethyl) styrene is preferable because the effect of improving the dispersibility of the filler is great.
  • the weight average molecular weight of the main chain modified rubber of, preferably 1.0 ⁇ 10 5 or more, more preferably 2.0 ⁇ 10 5 or more. If it is less than 1.0 ⁇ 10 5 , the rolling resistance characteristics and the wear resistance performance tend to deteriorate.
  • the Mw is preferably 2.0 ⁇ 10 6 or less, more preferably 1.5 ⁇ 10 6 or less. If it exceeds 2.0 ⁇ 10 6 , the workability tends to decrease.
  • main chain-modified rubber use is made of a copolymer obtained by copolymerizing a nitrogen-containing compound, butadiene (1,3-butadiene), and if necessary, a conjugated diene compound other than butadiene, or an aromatic vinyl compound. Can do.
  • the method for producing the copolymer is not particularly limited, and a general method can be used.
  • a solution polymerization method a lithium compound is used as a polymerization initiator, and a nitrogen-containing compound is used as butadiene.
  • the desired copolymer can be produced by anionic polymerization with a conjugated diene compound other than butadiene and an aromatic vinyl polymer.
  • denatured is obtained by adding the compound and tin compound which are represented with the said General formula (3) with respect to the obtained copolymer.
  • the content (nitrogen-containing compound derivative monomer amount) of the nitrogen-containing compound in 100% by mass of the main chain-modified rubber is preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more. If it is less than 0.05% by mass, the dispersibility of the filler may not be sufficiently improved.
  • the content is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less. When it exceeds 30 mass%, there exists a tendency for the effect corresponding to the increase in cost not to be acquired.
  • the content of the modified SBR in 100% by mass of the rubber component is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, still more preferably 10% by mass or more, particularly preferably 25% by mass or more, and most preferably 40% by mass. % Or more. If it is less than 1% by mass, the silica dispersion improving effect and rolling resistance reducing effect due to modification may not be sufficiently obtained.
  • the content of the modified SBR may be 100% by mass, but is preferably 80% by mass or less, more preferably 70% by mass or less, and still more preferably 60% by mass or less. If it exceeds 80% by mass, the blending ratio of other rubbers such as NR and BR is relatively reduced, and there is a risk of lowering wear resistance, crack resistance, and in some cases, lowering workability. There is.
  • the content of the modified BR in 100% by mass of the rubber component is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and further preferably 10% by mass or more. If it is less than 1% by mass, the necessary wear resistance and crack resistance, together with the effect of improving silica dispersion by modification and the effect of reducing rolling resistance may not be sufficiently obtained.
  • the content of the modified BR is preferably 80% by mass or less, more preferably 70% by mass or less, and still more preferably 40% by mass or less. When it exceeds 80% by mass, the blending ratio of NR and other rubber is relatively decreased, and there is a possibility that mechanical strength and processability are lowered. In addition, it may be difficult to obtain sufficient wet grip performance when used as a cap tread.
  • the total content of the modified SBR and the modified BR in 100% by mass of the rubber component is preferably 25% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, and further preferably 70% by mass or more. If it is less than 25% by mass, the workability and crack resistance tend to deteriorate.
  • the total content may be 100% by mass, preferably 90% by mass or less, more preferably 70% by mass or less, and still more preferably 50% by mass or less. When it exceeds 90% by mass, the blending ratio of NR and other rubber is relatively decreased, and there is a possibility that mechanical strength is lowered and processability is deteriorated.
  • the first silica having a CTAB specific surface area of 180 m 2 / g or more, a BET specific surface area of 185 m 2 / g or more, and an aggregate size of 45 nm or more is used.
  • excellent abrasion resistance, wet grip performance, dry handling stability performance can be obtained by dispersing the first silica having a small average primary particle size but relatively large aggregate size in the rubber.
  • rolling resistance can be lowered.
  • the CTAB (cetyltrimethylammonium bromide) specific surface area of the first silica is 180 m 2 / g or more, preferably 190 m 2 / g or more, more preferably 195 m 2 / g or more, and still more preferably 197 m 2 / g or more.
  • the CTAB specific surface area is preferably 600 m 2 / g or less, more preferably 300 m 2 / g or less, still more preferably 250 m 2 / g or less.
  • CTAB specific surface area exceeds 600 m 2 / g, the dispersibility is inferior and aggregation occurs, so that the physical properties tend to decrease.
  • the CTAB specific surface area of silica is measured in accordance with ASTM D3765-92.
  • the BET specific surface area of the first silica is 185 m 2 / g or more, preferably 190 m 2 / g or more, more preferably 195 m 2 / g or more, and further preferably 210 m 2 / g or more.
  • the BET specific surface area is preferably 600 m 2 / g or less, more preferably 300 m 2 / g or less, still more preferably 260 m 2 / g or less.
  • the BET specific surface area exceeds 600 m 2 / g, the dispersibility is inferior and aggregation occurs, so that the physical properties tend to decrease. Note that the BET specific surface area of silica is measured according to ASTM D3037-81.
  • the aggregate size of the first silica is 45 nm or more, preferably 50 nm or more, more preferably 55 nm or more, and further preferably 60 nm or more.
  • the aggregate size is preferably 100 nm or less, more preferably 80 nm or less, still more preferably 70 nm or less, and particularly preferably 67 nm or less.
  • the aggregate size is called the aggregate diameter or the maximum frequency Stokes equivalent diameter, and is the particle diameter when the aggregate of silica composed of a plurality of primary particles is regarded as one particle. It is equivalent.
  • the aggregate size can be measured using, for example, a disc centrifugal sedimentation type particle size distribution measuring device such as BI-XDC (manufactured by Brookhaven Instruments Corporation).
  • silica was dispersed by ultrasonic disintegration in water, can measure the weight average diameter of the particles (aggregates), expressed as D w (aggregate size) .
  • D w aggregate size
  • the weight distribution of the particle size is calculated by a particle size distribution measuring device.
  • the weight average diameter of the particle size, expressed as D w is calculated by the following equation. (Wherein, m i is the total mass of particles in class D i.)
  • the average primary particle diameter of the first silica is preferably 25 nm or less, more preferably 22 nm or less, still more preferably 17 nm or less, and particularly preferably 14 nm or less.
  • the minimum of this average primary particle diameter is not specifically limited, Preferably it is 3 nm or more, More preferably, it is 5 nm or more, More preferably, it is 7 nm or more.
  • the dispersibility of silica can be further improved by the structure like carbon black having the above-mentioned aggregate size, and the reinforcement and wear resistance can be further improved.
  • the average primary particle diameter of silica can be obtained by observing with a transmission or scanning electron microscope, measuring 400 or more primary particles of silica observed in the visual field, and calculating the average.
  • the D50 of the first silica is preferably 7.0 ⁇ m or less, more preferably 5.5 ⁇ m or less, and even more preferably 4.5 ⁇ m or less. When it exceeds 7.0 ⁇ m, it indicates that the dispersibility of silica is rather deteriorated.
  • the D50 of the first silica is preferably 2.0 ⁇ m or more, more preferably 2.5 ⁇ m or more, and further preferably 3.0 ⁇ m or more. When the average particle size is less than 2.0 ⁇ m, the aggregate size also becomes small, and it tends to be difficult to obtain sufficient dispersibility as fine particle silica.
  • D50 is the median diameter of silica, and 50% by mass of the particles are smaller than the median diameter.
  • the proportion of the first silica having a particle size larger than 18 ⁇ m is preferably 6% by mass or less, more preferably 4% by mass or less, and further preferably 1.5% by mass or less. Thereby, the favorable dispersibility of a silica is obtained and desired performance is obtained.
  • the D50 of silica and the proportion of silica having a predetermined particle diameter are measured by the following method.
  • Aggregation of aggregates is evaluated by performing particle size measurements (using laser diffraction) on a suspension of silica that has been previously ultrasonically disintegrated. This method measures the disintegrability of silica (disintegration of silica of 0.1 to several tens of microns).
  • Ultrasonic disintegration is performed using a VI Block sonic generator (600 W) (used at 80% of maximum power) equipped with a 19 mm diameter probe.
  • Particle size measurement is performed by laser diffraction on a Moulburn Mastersizer 2000 particle size analyzer.
  • silica is weighed in a pill box (height 6 cm and diameter 4 cm) and deionized water is added to bring the mass to 50 grams, which is an aqueous suspension containing 2% silica (this is 2 minutes To be homogenized by magnetic stirring). Ultrasonic disintegration is then performed for 420 seconds, and particle size measurements are taken after all of the homogenized suspension has been introduced into the particle size analyzer vessel.
  • the pore distribution width W of the pore volume of the first silica is preferably 0.3 or more, more preferably 0.7 or more, still more preferably 1.0 or more, particularly preferably 1.3 or more, most preferably 1. .5 or more.
  • the pore distribution width W is preferably 5.0 or less, more preferably 4.0 or less, still more preferably 3.0 or less, and particularly preferably 2.0 or less. With such a broad porous distribution, the dispersibility of silica can be improved and desired performance can be obtained.
  • the pore distribution width W of the silica pore volume can be measured by the following method.
  • the pore volume of the first silica is measured by mercury porosimetry.
  • a sample of silica is pre-dried in an oven at 200 ° C. for 2 hours, then removed from the oven and placed in a test container within 5 minutes and evacuated.
  • the pore diameter (AUTOPORE III 9420, porosimeter for powder engineering) is calculated with a contact angle of 140 ° and a surface tension ⁇ of 484 dynes / cm (or N / m) according to the Washburn equation.
  • the diameter Xs (nm) giving the peak value Ys of the pore volume in the pore distribution curve of the fine particle silica is preferably 10 nm or more, more preferably 15 nm or more, still more preferably 18 nm or more, and particularly preferably 20 nm or more. Further, it is preferably 60 nm or less, more preferably 35 nm or less, still more preferably 28 nm or less, and particularly preferably 25 nm or less. If it is in the said range, the fine particle silica excellent in the dispersibility and the reinforcing property can be obtained.
  • CTAB specific surface area of 95 m 2 / g or less, BET specific surface area of 100 m 2 / g or less of the second silica is used.
  • the dispersibility of the silica can be improved, and both excellent reinforcing properties, wear resistance, mechanical strength and good rolling resistance characteristics can be achieved.
  • wet grip performance and dry handling stability can be improved.
  • the CTAB specific surface area of the second silica is preferably 10 m 2 / g or more, more preferably 20 m 2 / g or more, still more preferably 30 m 2 / g or more. If the CTAB specific surface area is less than 10 m 2 / g, the reinforcing property is too low, and it may be difficult to ensure the mechanical strength and wear resistance required for the tire rubber composition.
  • the CTAB specific surface area 95 m 2 / g or less, preferably 80 m 2 / g or less, more preferably 60 m 2 / g or less, still more preferably not more than 50 m 2 / g. When the CTAB specific surface area exceeds 95 m 2 / g, the dispersibility of silica is deteriorated, and it may be difficult to achieve both the rolling resistance reduction effect and the reinforcing effect, mechanical strength, and wear resistance improvement effect.
  • the BET specific surface area of the second silica is preferably 10 m 2 / g or more, more preferably 20 m 2 / g or more, and further preferably 30 m 2 / g or more. If the BET specific surface area is less than 10 m 2 / g, the reinforcing property is too low, and it may be difficult to ensure the mechanical strength and wear resistance necessary for the tire rubber composition.
  • the BET specific surface area is 100 m 2 / g or less, preferably 85 m 2 / g or less, more preferably 60 m 2 / g or less, and still more preferably 50 m 2 / g or less. When the BET specific surface area exceeds 100 m 2 / g, the dispersibility of silica is deteriorated, and it may be difficult to achieve both the rolling resistance reduction effect and the reinforcing effect, mechanical strength, and wear resistance improvement effect.
  • the average primary particle diameter of the second silica is preferably 20 nm or more, more preferably 25 nm or more, still more preferably 30 nm or more, particularly preferably 35 nm or more, and most preferably 55 nm or more.
  • the upper limit of the average primary particle size is not particularly limited, but is preferably 500 nm or less, more preferably 200 nm or less, still more preferably 100 nm or less, and particularly preferably 70 nm or less.
  • the amount of the first silica is preferably 5 parts by mass or more, more preferably 10 parts by mass or more, still more preferably 15 parts by mass or more, and particularly preferably 20 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. If the amount is less than 5 parts by mass, sufficient reinforcement, mechanical strength and abrasion resistance may not be obtained.
  • the amount of the first silica is preferably 150 parts by mass or less, more preferably 100 parts by mass or less, still more preferably 80 parts by mass or less, particularly preferably 60 parts by mass or less, and most preferably 40 parts by mass or less. When it exceeds 150 parts by mass, the workability is deteriorated and it may be difficult to ensure good dispersibility.
  • the blending amount of the second silica is preferably 5 parts by mass or more, more preferably 10 parts by mass or more, still more preferably 20 parts by mass or more, particularly preferably 30 parts by mass or more, most preferably with respect to 100 parts by mass of the rubber component. Is 45 parts by mass or more. If the amount is less than 5 parts by mass, it is difficult to obtain the effect of improving dispersibility, and it may be difficult to achieve both the effect of reducing rolling resistance and the effect of improving reinforcing property, mechanical strength, and wear resistance.
  • the amount of the second silica is preferably 150 parts by mass or less, more preferably 100 parts by mass or less, and still more preferably 80 parts by mass or less.
  • Particularly preferred is 60 parts by mass or less, and most preferred is 45 parts by mass or less.
  • the amount exceeds 150 parts by mass it is difficult to process due to too much silica, and the amount of the first silica that can be blended is relatively reduced, which may make it difficult to ensure reinforcement and mechanical strength.
  • the total content of the first silica and the second silica is preferably 20 parts by mass or more, more preferably 30 parts by mass or more, and still more preferably 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. Part or more, most preferably 45 parts by weight or more.
  • the total content is preferably 150 parts by mass or less, more preferably 100 parts by mass or less, and still more preferably 80 parts by mass or less.
  • the amount exceeds 150 parts by mass, the first silica and the second silica, when improving the weather resistance (ultraviolet ray crack resistance) and blending the minimum amount (about 10 parts by mass) of carbon black necessary for coloring,
  • the total content with carbon black exceeds 150 parts by mass, and the rolling resistance characteristics tend to be deteriorated, and the processing may be difficult due to too much filler.
  • the rubber composition of the present invention preferably contains carbon black.
  • carbon black examples include GPF, FEF, HAF, ISAF, and SAF, but are not particularly limited. By blending carbon black, it is possible to enhance the reinforcing property, improve the weather resistance and crack resistance, coloring, improve the reinforcing property, and improve the conductivity as required.
  • the nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of carbon black is preferably not less than 20 m 2 / g, more preferably at least 35m 2 / g, more preferably not less than 70m 2 / g, 100m 2 / g or more are particularly preferred, 130m 2 / g is most preferred. If it is less than 20 m ⁇ 2 > / g, there exists a possibility that it may become difficult to obtain sufficient reinforcement and electroconductivity. Further, the nitrogen adsorption specific surface area of carbon black is preferably 1400 m 2 / g or less, and more preferably 200 m 2 / g or less. If it exceeds 1400 m 2 / g, it may be difficult to disperse well. In addition, the nitrogen adsorption specific surface area of carbon black is calculated
  • the content of carbon black is preferably 1 part by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. If it is less than 1 part by mass, the weather resistance (ultraviolet crack resistance) may not be sufficiently improved, and the tire may be insufficiently colored.
  • the carbon black content is preferably 100 parts by mass or less, more preferably 50 parts by mass or less, still more preferably 30 parts by mass or less, particularly preferably 10 parts by mass or less, and most preferably 7 parts by mass or less. . When it exceeds 100 mass parts, there exists a tendency for rolling resistance characteristics to deteriorate.
  • the total content of silica (first silica and second silica) and carbon black is preferably 20 parts by mass or more, more preferably 40 parts by mass or more, and still more preferably 55 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the rubber component. That's it. If it is less than 20 parts by mass, the reinforcing property is insufficient, and it may be difficult to obtain necessary mechanical properties.
  • the total content is preferably 150 parts by mass or less, more preferably 100 parts by mass or less, and still more preferably 80 parts by mass or less. If it exceeds 150 parts by mass, the dispersibility and workability tend to deteriorate, and the rolling resistance characteristics tend to deteriorate.
  • silane coupling agent having a mercapto group it is preferable to use a silane coupling agent having a mercapto group.
  • Silica especially primary silica
  • NR and BR which are rubbers with low polarity, and therefore coupling agents commonly used in the tire industry (for example, bis (3-triethoxy) Silylpropyl) disulfide, bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide, etc.) tend not to sufficiently improve the dispersibility of silica in a system with a large amount of NR and / or BR.
  • the coupling agent having a mercapto group has high reactivity, the dispersibility of silica can be improved even in a system having a large amount of NR and / or BR. Thereby, abrasion resistance and mechanical strength can be improved, and rolling resistance can also be reduced.
  • the silane coupling agent having a mercapto group has high reactivity and high dispersibility improvement performance of silica, but the scorch time is shortened, and the rubber scorch is very likely to occur during finishing kneading and extrusion. There is.
  • the rubber composition of the present invention contains the first silica having an action of slowing vulcanization, it improves the short scorch time, which is a drawback of the coupling agent having a mercapto group. Can do.
  • the silane coupling agent having a mercapto group is preferably used in combination with at least one selected from the group consisting of NR, BR, modified NR, modified BR, and modified SBR.
  • the silane coupling agent having a mercapto group is not particularly limited, and examples thereof include 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane, 2-mercaptoethyltrimethoxysilane, and 2-mercaptoethyltriethoxysilane. Can be mentioned.
  • the bonding unit B is 1 with respect to the total amount of the bonding unit A represented by the following general formula (1) and the bonding unit B represented by the following general formula (2).
  • a silane coupling agent copolymerized at a ratio of ⁇ 70 mol% is preferably used.
  • x is an integer of 0 or more.
  • Y is an integer of 1 or more.
  • R 1 is hydrogen, halogen, branched or unbranched C1-C30 alkyl group or alkylene group, branched or unbranched.
  • R 2 represents hydrogen, branched or unbranched alkylene group or alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, branched or unbranched alkenylene group or alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms, or branched or unbranched group.
  • An alkynylene group or an alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms, R 1 and R 2 may form a ring structure .
  • the silane coupling agent having a mercapto group has shortcomings that the scorch time is short and rubber scoring is likely to occur. Therefore, it has been difficult to use a silane coupling agent having a mercapto group for a system containing SBR that is easier to scorch than NB and BR.
  • the silane coupling agent having the above structure since the molar ratio of the bond unit A and the bond unit B satisfies the above condition, it is processed in comparison with a polysulfide silane such as bis- (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide. Increase in viscosity is suppressed. This is presumably because the increase in Mooney viscosity is small because the sulfide portion of the bond unit A is a C—S—C bond and is thermally stable compared to tetrasulfide and disulfide.
  • a polysulfide silane such as bis- (3-triethoxysilylpropyl)
  • the shortening of the scorch time is suppressed as compared with mercaptosilane such as 3-mercaptopropyltrimethoxysilane.
  • the bond unit B has a structure of mercaptosilane, but the —C 7 H 15 portion of the bond unit A covers the —SH group of the bond unit B, so that it is difficult to react with the polymer and the scorch time is not easily shortened. It is to become. As a result, the scorch time is unlikely to be shortened and the viscosity is unlikely to increase.
  • the first silica has an action of slowing vulcanization, it can be used in combination with a silane coupling agent having the above structure to combine a system containing SBR that is easy to scorch as compared with NR and BR. Even in a system with a relatively large amount of sulfur accelerator, it is possible to secure scorch resistance that can be used industrially. It is speculated that the above action can achieve both good dispersibility of the first silica and processability such as scorch resistance.
  • halogen for R 1 examples include chlorine, bromine, and fluorine.
  • Examples of the branched or unbranched alkyl group having 1 to 30 carbon atoms of R 1 and R 2 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an iso-butyl group, and a sec-butyl group.
  • Tert-butyl group pentyl group, hexyl group, heptyl group, 2-ethylhexyl group, octyl group, nonyl group, decyl group and the like.
  • the alkyl group preferably has 1 to 12 carbon atoms.
  • Examples of the branched or unbranched alkylene group having 1 to 30 carbon atoms of R 1 and R 2 include ethylene group, propylene group, butylene group, pentylene group, hexylene group, heptylene group, octylene group, nonylene group, decylene group, Examples include an undecylene group, a dodecylene group, a tridecylene group, a tetradecylene group, a pentadecylene group, a hexadecylene group, a heptadecylene group, and an octadecylene group.
  • the alkylene group preferably has 1 to 12 carbon atoms.
  • Examples of the branched or unbranched alkenyl group having 2 to 30 carbon atoms of R 1 and R 2 include a vinyl group, 1-propenyl group, 2-propenyl group, 1-butenyl group, 2-butenyl group, 1-pentenyl group, Examples include 2-pentenyl group, 1-hexenyl group, 2-hexenyl group, 1-octenyl group and the like.
  • the alkenyl group preferably has 2 to 12 carbon atoms.
  • Examples of the branched or unbranched C 2-30 alkenylene group of R 1 and R 2 include vinylene group, 1-propenylene group, 2-propenylene group, 1-butenylene group, 2-butenylene group, 1-pentenylene group, Examples include 2-pentenylene group, 1-hexenylene group, 2-hexenylene group, 1-octenylene group and the like.
  • the alkenylene group preferably has 2 to 12 carbon atoms.
  • Examples of the branched or unbranched alkynyl group having 2 to 30 carbon atoms of R 1 and R 2 include ethynyl group, propynyl group, butynyl group, pentynyl group, hexynyl group, heptynyl group, octynyl group, noninyl group, decynyl group, An undecynyl group, a dodecynyl group, etc. are mentioned.
  • the alkynyl group preferably has 2 to 12 carbon atoms.
  • Examples of the branched or unbranched alkynylene group having 2 to 30 carbon atoms of R 1 and R 2 include ethynylene group, propynylene group, butynylene group, pentynylene group, hexynylene group, heptynylene group, octynylene group, noninylene group, decynylene group, An undecynylene group, a dodecynylene group, etc. are mentioned.
  • the alkynylene group preferably has 2 to 12 carbon atoms.
  • the total number of repetitions (x + y) of the repeating number (x) of the bonding unit A and the repeating number (y) of the bonding unit B is preferably in the range of 3 to 300, and x is 1 or more. It is preferable that In this case, since the mercaptosilane of the bond unit B is covered with —C 7 H 15 of the bond unit A, it is possible to prevent the scorch time from being shortened and to ensure good reactivity with the silica and the rubber component. it can.
  • silane coupling agent having the above structure for example, NXT-Z30, NXT-Z45, NXT-Z60 and the like manufactured by Momentive can be used. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the amount of the silane coupling agent having a mercapto group is preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably 1.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of silica (total amount of the first silica and the second silica). Part or more, more preferably 2.5 parts by weight or more. If it is less than 0.5 parts by mass, it may be difficult to disperse the first silica according to the present invention satisfactorily. Moreover, this compounding quantity becomes like this. Preferably it is 20 mass parts or less, More preferably, it is 15 mass parts or less, More preferably, it is 10 mass parts or less.
  • the rubber composition contains a compounding agent conventionally used in the rubber industry, for example, a filler such as clay, an oil or plasticizer, an antioxidant, an antioxidant, zinc oxide, sulfur, You may contain vulcanizing agents, such as a sulfur compound, a vulcanization accelerator, etc.
  • a compounding agent conventionally used in the rubber industry, for example, a filler such as clay, an oil or plasticizer, an antioxidant, an antioxidant, zinc oxide, sulfur.
  • vulcanizing agents such as a sulfur compound, a vulcanization accelerator, etc.
  • the rubber composition of the present invention preferably contains a resin for improving wet grip performance.
  • a resin for improving wet grip performance.
  • a resin coumarone resin, coumarone indene resin and the like can be used.
  • homopolymers and copolymers such as styrene, ⁇ -methylstyrene and vinyltoluene can also be used.
  • a copolymer of ⁇ -methylstyrene and styrene is preferable.
  • the softening point of the resin is preferably 100 ° C. or lower, more preferably 95 ° C. or lower, and still more preferably 92 ° C. or lower. If it exceeds 100 ° C., the wear resistance and the grip performance at low temperatures tend to deteriorate.
  • the softening point is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher, and still more preferably 75 ° C. or higher. If it is less than 30 ° C., the wet grip performance tends to deteriorate.
  • the softening point is a temperature at which the sphere descends when the softening point specified in JIS K 6220 is measured with a ring and ball softening point measuring device.
  • the number average molecular weight (Mn) of the resin is preferably 300 or more, more preferably 500 or more. If it is less than 300, it tends to be difficult to obtain a sufficient improvement effect of wet grip performance.
  • the number average molecular weight is preferably 3000 or less, more preferably 1500 or less, and still more preferably 1000 or less. If it exceeds 3000, the rolling resistance characteristics tend to deteriorate.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the resin is preferably 500 or more, more preferably 800 or more, and still more preferably 1000 or more. If it is less than 500, there is a tendency that a sufficient improvement effect of wet grip performance cannot be obtained.
  • the weight average molecular weight is preferably 3000 or less, more preferably 2000 or less, and still more preferably 1000 or less. If it exceeds 3000, the rolling resistance characteristics tend to deteriorate.
  • the content of the resin is preferably 1 part by mass or more, more preferably 3 parts by mass or more, and further preferably 4 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the rubber component. If it is less than 1 part by mass, a sufficient improvement effect of wet grip performance tends to be difficult to obtain.
  • the resin content is preferably 20 parts by mass or less, more preferably 10 parts by mass or less, and still more preferably 8 parts by mass or less. When it exceeds 20 parts by mass, rolling resistance characteristics and wear resistance tend to deteriorate.
  • the rubber composition of the present invention is produced by a general method. That is, it can be produced by a method of kneading each component with a kneader such as a Banbury mixer, a kneader, or an open roll, and then vulcanizing.
  • a kneader such as a Banbury mixer, a kneader, or an open roll
  • the rubber kneading step includes a base kneading step for kneading components other than the vulcanizing agent and the vulcanization accelerator, and a final kneading kneaded kneaded product, vulcanizing agent, and vulcanization accelerator kneaded by the base kneading step. It is preferable to be constituted by a process.
  • a rubber composition having a temperature of 10 to 100 ° C. at the start of kneading is preferably such that the temperature of the rubber composition (the temperature at which the rubber is discharged from the kneader) is 130 ° C. or higher, more preferably 140 ° C. or higher. Further, it is preferable to knead until 150 ° C. or higher, particularly preferably 155 ° C. or higher, most preferably 160 ° C. or higher. If it is lower than 130 ° C., the silane coupling agent does not sufficiently react, the dispersibility of silica is lowered, and the desired effect may not be obtained.
  • the temperature for discharging the rubber from the kneader is preferably 200 ° C. or lower, more preferably 180 ° C. or lower, and further preferably 175 ° C. or lower. If it exceeds 200 ° C., the rubber may be deteriorated.
  • the discharge temperature of the rubber from the kneader in the base kneading step is 130 to 155 ° C.
  • a rubber composition containing a polysulfide silane such as bis- (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide
  • increasing the rubber discharge temperature may significantly shorten the scorch time and cause rubber scoring.
  • the bonding unit B is in a proportion of 1 to 70 mol% with respect to the total amount of the bonding unit A represented by the general formula (1) and the bonding unit B represented by the general formula (2).
  • the rubber composition of the present invention can be used for each member of a tire, and above all, it may be mixed with silica and used for a member that requires excellent mechanical strength (fracture energy) and wear resistance. Is preferred.
  • examples of such members include treads (cap treads, base treads), clinch, sidewalls, and bead apex. More preferable members include cap treads, clinch, sidewalls, and base treads, which are particularly preferable.
  • Examples of the member include a cap tread and clinch.
  • the pneumatic tire of the present invention is produced by a usual method using the rubber composition. That is, the rubber composition containing the above components is extruded in accordance with the shape of each tire member such as a tread at an unvulcanized stage, and is used together with the other tire members by a normal method on a tire molding machine. An unvulcanized tire is formed by molding.
  • the pneumatic tire of the present invention is obtained by heating and pressurizing this unvulcanized tire in a vulcanizer.
  • the use of the pneumatic tire using the rubber composition of the present invention is not particularly limited, but it can be suitably used as a tire for passenger cars, a tire for trucks and buses, and the like.
  • SBR1 Nipol NS116R manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. (modified S-SBR, styrene content: 21% by mass, cis content: 9.5% by mass, vinyl content: 65% by mass, Tg: ⁇ 25 ° C., N -One end modified with methylpyrrolidone)
  • SBR2 Nipol 1502 (non-modified E-SBR, styrene content: 23.5% by mass, Tg: ⁇ 25 ° C.) manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.
  • BR1 BR150B manufactured by Ube Industries, Ltd.
  • BR3 BR1250 manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.
  • BR4 Main chain and terminal-modified BR (produced in the following production method example, vinyl content: 18% by mass, Mw: 300,000, nitrogen-containing compound derivative monomer amount: 2% by mass)
  • NR RSS # 3 (Tg: -60 ° C)
  • Silica 1 Ultrasil 360 manufactured by Degussa (CTAB specific surface area: 50 m 2 / g, BET specific surface area: 50 m 2 / g, average primary particle size: 38 nm, pH: 9.0)
  • Silica 2 Zeosil 1115MP manufactured by Rhodia (CTAB specific surface area: 110 m 2 / g, BET specific surface area: 115 m 2 / g, average primary particle size: 25 nm, pH: 6.5, aggregate size: 92 n
  • Silane coupling agent 1 Si69 (bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide) manufactured by Degussa
  • Silane coupling agent 2 NXT-Z15 manufactured by Momentive (copolymer of bonding unit A and bonding unit B (in the above general formulas (1) and (2), bonding unit A: 85 mol%, bonding unit B : 15 mol%)
  • Silane coupling agent 3 NXT-Z45 manufactured by Momentive (copolymer of bonding unit A and bonding unit B (in the above general formulas (1) and (2), bonding unit A: 55 mol%, bonding unit B : 45 mol%))
  • Silane coupling agent 4 NXT-Z60 manufactured by
  • Resin Resin 2336 Hydrocarbon RESIN manufactured by Eastman (copolymer of ⁇ -methylstyrene and styrene, softening point: 82 to 88 ° C., Mn: 600, Mw: 1250)
  • Stearic acid Tungsten zinc oxide manufactured by NOF Corporation: Zinc oxide type 2 anti-aging agent manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd .: NOCRACK 6C (N- (1,3-3-) manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd. Dimethylbutyl) -N'-phenyl-p-phenylenediamine)
  • Wax Sunnock wax manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd.
  • silica 4 corresponds to the first silica according to the present invention
  • silicas 1 and 5 correspond to the second silica according to the present invention.
  • Cyclohexane Cyclohexanepyrrolidine manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd .: Pyrrolidine divinylbenzene manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd .: Divinylbenzene isopropanol manufactured by Sigma Aldrich Co., Ltd .: Isopropanol cyclohexane manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd .: Cyclohexane manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.
  • Butadiene 1,3-butadiene tetramethylethylenediamine manufactured by Takachiho Chemical Industry Co., Ltd .: N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine 1.6M n-butyllithium hexane solution manufactured by Kanto Chemical Co., Inc .: Kanto 1.6M n-butyllithium hexane solution terminal modifier manufactured by Chemical Co., Ltd .: 3- (N, N-dimethylaminopropyl) trimethoxysilane isopropanol manufactured by Amax Co., Ltd. Isopropanol manufactured by Kanto Chemical Co., Inc.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the copolymer was calibrated with standard polystyrene using a differential refractometer as a detector using a GPC-8000 series apparatus manufactured by Tosoh Corporation.
  • the amount of the nitrogen-containing compound derivative monomer in the copolymer was measured using a JNM-ECA series device manufactured by JEOL Ltd.
  • Examples 1 to 17 and Comparative Examples 1 to 12 Using a Banbury mixer, the compounding amounts shown in Step 1 of Tables 1 to 3 were added, and kneaded for 5 minutes so that the discharge temperature was about 150 ° C. However, in Examples 4, 5, and 8, they were kneaded for 5 minutes so that the discharge temperature was about 165 ° C. Thereafter, sulfur and a vulcanization accelerator in the amounts shown in Step 2 of Tables 1 to 3 are added to the kneaded material obtained in Step 1, and the mixture is used for 3 minutes under the condition of about 80 ° C. using an open roll. By kneading, an unvulcanized rubber composition was obtained. The obtained unvulcanized rubber composition was press vulcanized at 170 ° C.
  • the tire for a test was produced by shape
  • Fracture energy index The tensile strength and elongation at break of each vulcanized rubber sheet were measured in accordance with JIS K6251 “Vulcanized rubber and thermoplastic rubber-Determination of tensile properties”. Furthermore, the breaking energy was calculated by tensile strength ⁇ breaking elongation / 2, the breaking energy index of the reference comparative example was set to 100, and the breaking energy of each formulation was indicated by an index according to the following formula. It shows that it is excellent in mechanical strength, so that an index
  • (Destruction energy index) (Destruction energy of each formulation) / (Destruction energy of reference comparative example) ⁇ 100
  • the reference comparative example is Comparative Example 1 in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5, and is Comparative Example 6 in Examples 7 to 9 and Comparative Examples 6 and 7, and Examples 10 to 17 and Comparative Example In Examples 8 to 12, Comparative Example 8 was adopted. The same applies to the following evaluations.
  • Wet grip performance index Grip performance was evaluated based on the braking performance obtained by the anti-lock brake system (ABS) evaluation test.
  • ABS anti-lock brake system
  • the test tire is mounted on a passenger car equipped with a 1800cc class ABS, and the asphalt road surface (wet road surface condition, skid number of about 50) is actually driven, brakes are applied at a speed of 100 km / h, and the passenger car.
  • the deceleration until the vehicle stopped was calculated.
  • the deceleration in the present invention is a distance until the passenger car stops.
  • the wet grip performance index of the reference comparative example was set to 100, and the deceleration of each formulation was displayed as an index according to the following formula. The larger the index, the better the braking performance and the better the wet grip performance.
  • (Wet grip performance index) (Deceleration of reference comparative example) / (Deceleration of each formulation) ⁇ 100
  • Comparative Example 1 the first silica (silica 4) and the second silica (silica 1, 5) are not used, and the CTAB specific surface area, the BET specific surface area, and the average primary particle diameter are in a general level ( Silica 2, hereinafter referred to as “conventional silica”) was used. Therefore, the rolling resistance was much higher than those of Examples 1 to 6, and the dispersibility of silica was slightly poor. Further, the breaking energy was inferior to those of Examples 2 to 5.
  • Second silica (silica 1) and silica 3 were used.
  • Silica 3 has a CTAB specific surface area, a BET specific surface area, and an average primary particle diameter that satisfy the standard of the first silica, but has an aggregate size smaller than that of the first silica (hereinafter also referred to as “conventional fine particle silica”). .) Therefore, in the comparative example 3, the dispersibility of the silica was bad, and thereby the fracture energy and wear resistance were bad. Also, the wet grip performance was slightly worse than that of Examples 1-6. Further, the workability was slightly worse than that of Examples 1-6.
  • Comparative Example 4 conventional silica (silica 2) and conventional fine particle silica (silica 3) were used. In this case, the rolling resistance could not be reduced, and the rolling resistance was very large compared to Examples 1-6. Moreover, the dispersibility of the silica was also quite bad. Furthermore, the workability was also poor compared to Examples 1-6.
  • Comparative Example 5 only conventional fine particle silica (silica 3) was used. (The amount of silica 3 was adjusted so that the hardness of the rubber composition was almost the same as in Comparative Example 1 and Examples.) For this reason, the dry handling stability performance was good, but the rolling resistance was low. It became very big. In addition, the dispersibility of silica was very poor. For this reason, the fracture energy and wear resistance were not improved despite the high rolling resistance. Furthermore, the processability was also poor.
  • Examples 1 to 6 had low rolling resistance and excellent environmental performance.
  • the rolling resistance was low, the wear resistance, dry handling stability performance, and wet grip performance were not reduced so much, and it was at a practical level.
  • the greater the amount of the first silica (silica 4) the better the fracture energy, wear resistance, wet grip performance, and dry steering stability performance while suppressing the deterioration of rolling resistance.
  • the amount of the first silica (silica 4) is decreased and the amount of the second silica (silica 1 or 5) is increased, the fracture energy, wear resistance, wet grip performance, and dry steering stability performance are maintained to some extent.
  • the rolling resistance can be greatly reduced.
  • the processability when not vulcanized was not so problematic.
  • Example 5 Compared to Example 4, in Example 5 in which a resin was added by oil replacement, the wet grip performance was improved to the same level as in Comparative Example 1, and the fracture energy was also maintained while maintaining good rolling resistance and wear resistance. It was possible to improve further.
  • Example 6 in which the second silica (silica 5) having an average primary particle size larger than that of the second silica (silica 1) used in Examples 1 to 5 was blended, and the other blending was the same as in Example 2, Compared with Example 2, the rolling resistance could be further reduced.
  • the rolling resistance could be greatly reduced and the fracture energy was good as compared with the comparative example.
  • SBR1 modified SBR
  • BR2, BR3, BR4 modified BR
  • rolling resistance characteristics, fracture energy, silica dispersibility, wet grip performance was larger than that of the corresponding comparative example.
  • the same tendency was observed in Examples 10 to 13 in which the contents of NR and unmodified BR (BR1) were large.
  • Comparative Examples 6 and 8 as in Comparative Example 1, both the first silica (silica 4) and the second silica (silica 1 and 5) were not used, but the conventional silica (silica 2) was used. Therefore, the rolling resistance was very much inferior to the corresponding examples, and the dispersibility of the silica was slightly poor. Moreover, the destruction energy was also inferior compared with the corresponding Example.
  • Comparative Example 7 in which the modified SBR (SBR1) was replaced with unmodified E-SBR (SBR2) from the formulation of Comparative Example 6, the fracture energy and wear resistance were better than Comparative Example 6, but rolling The resistance got worse. Moreover, compared with the corresponding Example 9, the dispersibility of silica was inferior.
  • Comparative Examples 9-12 were inferior in performance to the corresponding Examples for the same reason as Comparative Examples 2-5, respectively.

Abstract

本発明は、良好なシリカの分散性を有しながら、補強性、耐摩耗性、力学強度、転がり抵抗特性、ウェットグリップ性能、及びドライ路面での操縦安定性能をバランス良く改善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。 本発明は、ゴム成分、第一シリカ、及び第二シリカを含有し、上記第一シリカは、ＣＴＡＢ比表面積が１８０ｍ２／ｇ以上、ＢＥＴ比表面積が１８５ｍ２／ｇ以上、アグリゲートサイズが４５ｎｍ以上であり、上記第二シリカは、ＣＴＡＢ比表面積が９５ｍ２／ｇ以下、ＢＥＴ比表面積が１００ｍ２／ｇ以下であるタイヤ用ゴム組成物に関する。

Description

タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ
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。
現在、低燃費化の要求から、トレッドだけでなく様々な部材でシリカ配合ゴム組成物が使われる様になってきている。ところが、シリカは表面に親水性シラノール基が存在するため、カーボンブラックに比べゴム（特に、タイヤ用でよく使われる天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム等）との親和性が低く、耐摩耗性や力学強度（引張強度や破断伸び）の点で劣る場合が多い。
このような点を改善するため、シランカップリング剤を用いたり、補強性の高い微粒子シリカを用いたりする方法がある。しかし、微粒子シリカは一般にゴム組成物中で分散させることが非常に困難で、うまく分散できずに凝集塊が残り、耐摩耗性や力学強度をそれ程改善できない、あるいは場合によっては更にこれらの特性を悪化させてしまう場合もある。
また、特許文献１には、シリカを配合し、転がり抵抗、耐摩耗性を悪化させることなく、ウェットグリップ性能を向上できるタイヤ用ゴム組成物が開示されているが、これらの性能をバランスよく改善する点については、未だ改善の余地がある。
特開２００８－３１２４４号公報
本発明は、前記課題を解決し、良好なシリカの分散性を有しながら、補強性、耐摩耗性、力学強度、転がり抵抗特性、ウェットグリップ性能、及びドライ路面での操縦安定性能をバランス良く改善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。
本発明は、ゴム成分、第一シリカ、及び第二シリカを含有し、上記第一シリカは、ＣＴＡＢ比表面積が１８０ｍ２／ｇ以上、ＢＥＴ比表面積が１８５ｍ２／ｇ以上、アグリゲートサイズが４５ｎｍ以上であり、上記第二シリカは、ＣＴＡＢ比表面積が９５ｍ２／ｇ以下、ＢＥＴ比表面積が１００ｍ２／ｇ以下であるタイヤ用ゴム組成物に関する。
ゴム成分１００質量％中、天然ゴム及びブタジエンゴムの合計含有量は、１０質量％以上であることが好ましい。
ゴム成分１００質量％中、変性スチレンブタジエンゴム及び変性ブタジエンゴムの合計含有量は、２５質量％以上であることが好ましい。
上記ゴム組成物は、メルカプト基を有するシランカップリング剤を含有することが好ましい。
上記シランカップリング剤は、下記一般式（１）で示される結合単位Ａと下記一般式（２）で示される結合単位Ｂとの合計量に対して、結合単位Ｂを１～７０モル％の割合で共重合したものであることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 （式中、ｘは０以上の整数である。ｙは１以上の整数である。Ｒ１は水素、ハロゲン、分岐若しくは非分岐の炭素数１～３０のアルキル基若しくはアルキレン基、分岐若しくは非分岐の炭素数２～３０のアルケニル基若しくはアルケニレン基、分岐若しくは非分岐の炭素数２～３０のアルキニル基若しくはアルキニレン基、又は該アルキル基若しくは該アルケニル基の末端の水素が水酸基若しくはカルボキシル基で置換されたものを示す。Ｒ２は水素、分岐若しくは非分岐の炭素数１～３０のアルキレン基若しくはアルキル基、分岐若しくは非分岐の炭素数２～３０のアルケニレン基若しくはアルケニル基、又は分岐若しくは非分岐の炭素数２～３０のアルキニレン基若しくはアルキニル基を示す。Ｒ１とＲ２とで環構造を形成してもよい。）
ゴム成分１００質量部に対し、第一シリカ及び第二シリカの合計含有量は、２０～１５０質量部であり、カーボンブラックの含有量は、１００質量部以下であることが好ましい。
上記ゴム組成物は、トレッドに使用さ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た空気入りタイヤに関する。
本発明によれば、ゴム成分と、特定値以上のＣＴＡＢ比表面積、ＢＥＴ比表面積、及びアグリゲートサイズを有する第一シリカと、特定値以下のＣＴＡＢ比表面積及びＢＥＴ比表面積を有する第二シリカとを含むタイヤ用ゴム組成物であるので、良好なシリカの分散性を有しながら、補強性、耐摩耗性、力学強度、転がり抵抗特性、ウェットグリップ性能、及びドライ路面での操縦安定性能がバランス良く発揮される空気入りタイヤを提供できる。
なお、本明細書において、シリカと記載した場合には、第一シリカ及び第二シリカを含むものとする。
細孔分布曲線を示す図である。
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ゴム成分と、特定値以上のＣＴＡＢ比表面積、ＢＥＴ比表面積、及びアグリゲートサイズを有する第一シリカと、特定値以下のＣＴＡＢ比表面積及びＢＥＴ比表面積を有する第二シリカとを含む。第一シリカは、ＣＴＡＢ比表面積、ＢＥＴ比表面積は従来の微粒子シリカと同程度であるが、同程度の平均一次粒子径を有する従来の微粒子シリカと比較して、アグリゲートサイズが大きい。上記第一シリカ及び第二シリカを併用することで、従来の微粒子シリカ及び第二シリカを併用した場合と比較して、シリカの分散性を良好にすることができ、優れた補強性、耐摩耗性、及び力学強度を与えることができる。また、転がり抵抗特性、ウェットグリップ性能、及びドライ路面での操縦安定性能（以下においては、ドライ操縦安定性能ともいう）も向上する。
本発明で使用できるゴム成分としては特に限定されず、天然ゴム（ＮＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、変性ブタジエンゴム（変性ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、変性スチレンブタジエンゴム（変性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、タイヤ用ゴム組成物に一般的に使用される材料を使用することができる。なかでも、ＮＲ、ＢＲ、ＳＢＲ、変性ＳＢＲ及び変性ＢＲからなる群より選択される少なくとも１種を含むことが好ましく、ＮＲ及び／又はＢＲを含むことがより好ましい。
なお、本明細書において、ブタジエンゴム（ＢＲ）と記載した場合には、変性ＢＲを含まないこととし、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）と記載した場合には、変性ＳＢＲを含まないこととする。
本発明のゴム組成物にＮＲ及び／又はＢＲを配合することにより、耐摩耗性、転がり抵抗特性をより向上できる。また、従来、シリカの配合量が多い場合や、変性ＳＢＲ及び／又は変性ＢＲを含有する系に多量のシリカを配合した場合、ゴム組成物の加工性が悪化するという問題があったが、本発明のゴム組成物にＮＲを配合することにより、加工性が飛躍的に向上し、この問題を解消することができる。
ＮＲ及びＢＲは、極性が低く、シリカとの相性が悪いため、ＮＲ及び／又はＢＲを含有する系にシリカを配合した場合、得られるゴム組成物中のシリカの分散性が低くなる傾向がある。特に、分散性が低い従来の微粒子シリカにおいては、その傾向が顕著である。第一シリカは、従来の微粒子シリカよりもアグリゲートサイズが大きいことにより、ゴム組成物中のシリカの分散性を改善できるため、ＮＲ及び／又はＢＲを含有する系に対して特に有効である。また、ＮＲ及び／又はＢＲを含有する系において、第一シリカ及び第二シリカを併用することにより、シリカの分散性、力学強度等に対して特に大きな改善効果を与えることができる。
ＮＲとしては特に限定されず、ＲＳＳ♯３、ＴＳＲ２０など、ゴム工業において一般的なものを使用することができる。
ＢＲとしては特に限定されず、ゴム工業において一般的なものを使用できる。なかでも、シス含量（シス－１，４－結合ブタジエン単位量）が８０質量％以上のものを用いることが好ましい。これにより、耐摩耗性をより良好にすることができる。シス含量は、８５質量％以上がより好ましく、９０質量％以上が更に好ましく、９５質量％以上が最も好ましい。
なお、シス含量は、赤外吸収スペクトル分析法によって測定できる。
また、ＢＲは、２５℃における５％トルエン溶液粘度が４０ｃｐｓ以上のものが好ましい。これにより、耐摩耗性向上効果を高めることができる。トルエン溶液粘度は、２００ｃｐｓ以下が好ましい。２００ｃｐｓを超えると、粘度が高くなりすぎ、加工性が低下したり、他のゴム成分と混ざりにくくなる傾向がある。トルエン溶液粘度の上限は１５０ｃｐｓがより好ましい。
また、加工性の改善と耐摩耗性を両立出来る点から、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が３．０～３．４のＢＲを使用してもよい。
環境への負荷の低減という点で、ＢＲは、バイオマス由来の材料から合成されたものを使用することが好ましい。このようなＢＲは、例えば、バイオエタノールに触媒を作用させて、ブタジエンを得、それを原料として合成する等の方法により得ることができる。バイオマス由来の材料から合成されたＢＲをブレンドしても良いが、特にゴム組成物中のＢＲとして、バイオマス由来のＢＲを１００質量％含むことが好ましい。なお、バイオマス材料とは、「再生可能な生物由来の有機性資源で化石資源を除いたもの」を意味する。また、バイオマス由来かどうかは、１４Ｃの量を同定させる方法（ＡＳＴＭ－Ｄ６８６６）により、確認できる。
ゴム成分１００質量％中のＮＲの含有量は、好ましくは５質量％以上、より好ましくは１５質量％以上、更に好ましくは２５質量％以上である。５質量％未満であると、必要な機械的強度の向上やウェットグリップ性能を得ることが難しくなる場合がある。上記ＮＲの含有量は、好ましくは６０質量％以下、より好ましくは５０質量％以下である。６０質量％を超えると、相対的にＢＲ等の配合比率が少なくなり、必要な耐摩耗性や耐クラック性を得ることが難しくなる場合がある。
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。５質量％未満であると、必要な耐摩耗性や耐クラック性を得ることが難しくなる場合がある。上記ＢＲの含有量は、好ましくは８０質量％以下、より好ましくは７０質量％以下である。８０質量％を超えると、相対的にＮＲ等の配合比率が少なくなり、必要な機械的強度の向上やウェットグリップ性能等を得ることが難しくなる場合がある。
ゴム成分１００質量％中のＮＲ及びＢＲの合計含有量は、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは２５質量％以上、更に好ましくは４０質量％以上である。１０質量％未満の場合、耐摩耗性、転がり抵抗特性を充分に改善できないおそれがある。上記合計含有量は、１００質量％であってもよいが、好ましくは８０質量％以下、より好ましくは６０質量％以下である。８０質量％を超えると、キャップトレッド用とした場合に必要なウェットグリップ性能を付与することが難しくなったり、その他ＮＲやＢＲ以外のゴム成分による性能改善が難しくなったりする場合がある。
本発明のゴム組成物にＳＢＲを配合することにより、シリカの分散性をより向上することができる。ＳＢＲとしては特に限定されず、タイヤ工業において一般的な材料を使用でき、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）が挙げられる。
ＳＢＲのスチレン含量は、好ましくは５質量％以上、より好ましくは１５質量％以上、更に好ましくは２０質量％以上である。ＳＢＲのスチレン含量が５質量％未満では、キャップトレッド用とした場合に充分なグリップ性能を得られないおそれがある。また、ＳＢＲのスチレン含量は、好ましくは６０質量％以下、より好ましくは４５質量％以下、更に好ましくは３０質量％以下である。ＳＢＲのスチレン含量が６０質量％を超えると、ＢＲやＮＲとの相容性が低下したり、硬度が上昇し過ぎたり、耐摩耗性や転がり抵抗特性が悪化したりする傾向がある。
なお、スチレン含量、シス含量及びビニル含量は、１Ｈ－ＮＭＲ測定により算出される。
ゴム成分１００質量％中のＳＢＲの含有量は、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは２５質量％以上、更に好ましくは４０質量％以上である。１０質量％未満であると、キャップトレッド用とした場合に充分なグリップ性能が得られないおそれがある。また、該ＳＢＲの含有量は、１００質量％であっても良いが、好ましくは８０質量％以下、より好ましくは６０質量％以下、更に好ましくは５５質量％以下である。８０質量％を超えると、相対的にＢＲやＮＲの比率が低くなり、耐摩耗性や耐クラック性、転がり抵抗特性で問題が生じる可能性がある。
本発明のゴム組成物に変性ＳＢＲ及び／又は変性ＢＲを配合することにより、転がり抵抗特性をより向上することができる。また、変性ＳＢＲ及び／又は変性ＢＲを含有するゴム組成物においては、第一シリカ及び第二シリカを併用することにより、従来の微粒子シリカと第二シリカとを併用した場合と比較して、加工性、力学強度の改善効果をより顕著に示すことができる。また、変性ＳＢＲ及び／又は変性ＢＲを含有するゴム組成物では、従来の微粒子シリカを配合すると、力学強度が低下し、耐チップカット性が悪化する傾向があるため、トレッドに使用することが困難であるという問題があった。これに対し、本発明によれば、従来の微粒子シリカの代わりに第一シリカを使用することにより、力学強度を向上することができるため、上記問題を改善することができる。
変性されるＳＢＲとしては、特に限定されず、タイヤ工業において一般的なものを使用でき、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）が挙げられる。なかでも、リビング重合により製造でき、末端に官能基を導入しやすいという点から、Ｓ－ＳＢＲを用いることが好ましい。
変性ＳＢＲに導入される官能基としては、アミノ基、水酸基、エポキシ基、アルキルシリル基、アルコキシシリル基、カルボキシル基、ラクタム基、グリシジル基、カルボニル基、エステル基、ヒドロキシ基、シラノール基、シリロキシ基、アセタール基、メルカプト基などが挙げられるが、シリカとの接着性がとくに優れており、転がり抵抗をより低減できるという点から、アミノ基、エポキシ基、アルキルシリル基、アルコキシシリル基が好ましく、アミノ基がより好ましい。なお、変性ＳＢＲに導入される官能基は、１種類でもよく、２種類以上であってもよい。
変性ＳＢＲのスチレン含量は、好ましくは５質量％以上、より好ましくは１５質量％以上、更に好ましくは２０質量％以上である。変性ＳＢＲのスチレン含量が５質量％未満では、キャップトレッド用とした場合に充分なグリップ性能が得られないおそれがある。また、変性ＳＢＲのスチレン含量は、好ましくは６０質量％以下、より好ましくは４５質量％以下、更に好ましくは３０質量％以下である。変性ＳＢＲのスチレン含量が６０質量％を超えると、転がり抵抗特性が悪化したり、ＢＲやＮＲとの相容性が低下したり、硬度が上昇し過ぎたりする傾向がある。
変性ＳＢＲのシス含量は、好ましくは１質量％以上、より好ましくは５質量％以上、更に好ましくは７質量％以上、最も好ましくは１５質量％以上である。シス含量が１質量％未満のものは合成しにくく、また、結晶性が高くなってしまって加工しにくくなる場合がある。また、変性ＳＢＲのシス含量は、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは４０質量％以下、更に好ましくは３０質量％以下である。５０質量％を超えると、Ｔｇが低くなりすぎて、キャップトレッド用として用いる場合に充分なウェットグリップ性能を得ることが難しくなる場合がある。
変性ＳＢＲのビニル含量は、好ましくは５質量％以上、より好ましくは１０質量％以上、更に好ましくは３０質量％以上、特に好ましくは５０質量％以上である。変性ＳＢＲのビニル含量が５質量％未満では、ウェットグリップ性能及び転がり抵抗特性のバランスが悪化する傾向がある。また、変性ＳＢＲのビニル含量は、好ましくは８０質量％以下、より好ましくは７５質量％以下、更に好ましくは７０質量％以下である。変性ＳＢＲのビニル含量が８０質量％を超えると、耐摩耗性が著しく悪化し、さらに、加硫時間が増大する傾向がある。
変性されるＢＲとしては特に限定されず、日本ゼオン（株）製のＢＲ１２２０、宇部興産（株）製のＢＲ１３０Ｂ、ＢＲ１５０Ｂ等の高シス含有量のＢＲや低シス含有量の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など、ゴム工業において一般的なものを使用できる。
変性ＢＲに導入される官能基としては、上述の変性ＳＢＲに導入される官能基と同様のものが挙げられ、好ましい官能基も同様である。なお、変性ＢＲに導入される官能基は、１種類でもよく、２種類以上であってもよい。
変性ＢＲのシス含量は、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは２０質量％以上、更に好ましくは８０質量％以上である。シス含量が１０質量％未満のものは合成しにくく、また、結晶性が高くなってしまって加工しにくくなる可能性がある。変性ＢＲのシス含量は高い程好ましいが、実際に合成可能な範囲は９９質量％以下であり、工業的に合成しやすく好ましいのは９８質量％以下、より好ましくは９６質量％以下である。
変性ＢＲのビニル含量は低ければ低い程好ましいが、実際に合成可能な範囲は１質量％以上、工業的に合成しやすく好ましいのは２質量％以上、より好ましくは４質量％以上、特に好ましくは８質量％以上である。変性ＢＲのビニル含量が１質量％未満では、工業的に合成することが難しく、高コストになる可能性があると同時に、ウェットグリップ性能及び転がり抵抗特性のバランスが悪化する傾向がある。また、変性ＢＲのビニル含量は、好ましくは３５質量％以下、より好ましくは２５質量％以下、更に好ましくは２０質量％以下である。変性ＢＲのビニル含量が３５質量％を超えると、耐摩耗性が著しく悪化し、さらに、加硫時間が増大する傾向がある。
本発明のゴム組成物が含有する変性ＳＢＲ及び変性ＢＲ（特に変性ＢＲ）の好適な例の一つとして、下記一般式（３）で表される化合物により変性されたもの（Ｓ変性ゴム）が挙げられる。これにより、フィラーとゴム成分との結合が強化され、フィラーの分散性をより向上させることができる。Ｓ変性ゴムは、特にシリカの分散を促進することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 （式中、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は、同一若しくは異なって、アルキル基、アルコキシ基、シリルオキシ基、アセタール基、カルボキシル基、メルカプト基又はこれらの誘導体を表す。Ｒ６及びＲ７は、同一若しくは異なって、水素原子又はアルキル基を表す。ｎは整数を表す。）
上記一般式（３）で表される化合物において、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５は、同一若しくは異なって、アルキル基、アルコキシ基、シリルオキシ基、アセタール基、カルボキシル基（－ＣＯＯＨ）、メルカプト基（－ＳＨ）又はこれらの誘導体を表す。上記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、ｔ－ブチル基等の炭素数１～４のアルキル基等が挙げられる。上記アルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ－プロポキシ基、イソプロポキシ基、ｎ－ブトキシ基、ｔ－ブトキシ基等の炭素数１～８のアルコキシ基（好ましくは炭素数１～６、より好ましくは炭素数１～４）等が挙げられる。なお、アルコキシ基には、シクロアルコキシ基（シクロヘキシルオキシ基等の炭素数５～８のシクロアルコキシ基等）、アリールオキシ基（フェノキシ基、ベンジルオキシ基等の炭素数６～８のアリールオキシ基等）も含まれる。
上記シリルオキシ基としては、例えば、炭素数１～２０の脂肪族基、芳香族基が置換したシリルオキシ基（トリメチルシリルオキシ基、トリエチルシリルオキシ基、トリイソプロピルシリルオキシ基、ジエチルイソプロピルシリルオキシ基、ｔ－ブチルジメチルシリルオキシ基、ｔ－ブチルジフェニルシリルオキシ基、トリベンジルシリルオキシ基、トリフェニルシリルオキシ基、トリ－ｐ－キシリルシリルオキシ基等）等が挙げられる。
上記アセタール基としては、例えば、－Ｃ（ＲＲ′）－ＯＲ″、－Ｏ－Ｃ（ＲＲ′）－ＯＲ″で表される基を挙げることができる。前者としては、メトキシメチル基、エトキシメチル基、プロポキシメチル基、ブトキシメチル基、イソプロポキシメチル基、ｔ－ブトキシメチル基、ネオペンチルオキシメチル基等が挙げられ、後者としては、メトキシメトキシ基、エトキシメトキシ基、プロポキシメトキシ基、ｉ－プロポキシメトキシ基、ｎ－ブトキシメトキシ基、ｔ－ブトキシメトキシ基、ｎ－ペンチルオキシメトキシ基、ｎ－ヘキシルオキシメトキシ基、シクロペンチルオキシメトキシ基、シクロヘキシルオキシメトキシ基等を挙げることができる。Ｒ３、Ｒ４及びＲ５としては、転がり抵抗特性、ウェットグリップ性能をより向上できるという点から、アルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が特に好ましい。
Ｒ６及びＲ７のアルキル基としては、例えば、上記アルキル基と同様の基を挙げることができる。Ｒ６及びＲ７としては、転がり抵抗特性、ウェットグリップ性能をより向上できるという点から、アルキル基が好ましく、メチル基、エチル基が好ましい。
ｎ（整数）としては、１～５が好ましい。これにより、補強性、耐摩耗性、力学強度、転がり抵抗特性、ウェットグリップ性能、及びドライ操縦安定性能をより向上することができる。更には、ｎは２～４がより好ましく、３が最も好ましい。ｎが０であるとケイ素原子と窒素原子との結合が困難であり、ｎが６以上であると変性剤としての効果が薄れる。
上記一般式（３）で表される化合物の具体例としては、３－アミノプロピルジメチルメトキシシラン、３－アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３－アミノプロピルエチルジメトキシシラン、３－アミノプロピルトリメトキシシラン、３－アミノプロピルジメチルエトキシシラン、３－アミノプロピルメチルジエトキシシラン、３－アミノプロピルトリエトキシシラン、３－アミノプロピルジメチルブトキシシラン、３－アミノプロピルメチルジブトキシシラン、ジメチルアミノメチルトリメトキシシラン、２－ジメチルアミノエチルトリメトキシシラン、３－ジメチルアミノプロピルトリメトキシシラン、４－ジメチルアミノブチルトリメトキシシラン、ジメチルアミノメチルジメトキシメチルシラン、２－ジメチルアミノエチルジメトキシメチルシラン、３－ジメチルアミノプロピルジメトキシメチルシラン、４－ジメチルアミノブチルジメトキシメチルシラン、ジメチルアミノメチルトリエトキシシラン、２－ジメチルアミノエチルトリエトキシシラン、３－ジメチルアミノプロピルトリエトキシシラン、４－ジメチルアミノブチルトリエトキシシラン、ジメチルアミノメチルジエトキシメチルシラン、２－ジメチルアミノエチルジエトキシメチルシラン、３－ジメチルアミノプロピルジエトキシメチルシラン、４－ジメチルアミノブチルジエトキシメチルシラン、ジエチルアミノメチルトリメトキシシラン、２－ジエチルアミノエチルトリメトキシシラン、３－ジエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、４－ジエチルアミノブチルトリメトキシシラン、ジエチルアミノメチルジメトキシメチルシラン、２－ジエチルアミノエチルジメトキシメチルシラン、３－ジエチルアミノプロピルジメトキシメチルシラン、４－ジエチルアミノブチルジメトキシメチルシラン、ジエチルアミノメチルトリエトキシシラン、２－ジエチルアミノエチルトリエトキシシラン、３－ジエチルアミノプロピルトリエトキシシラン、４－ジエチルアミノブチルトリエトキシシラン、ジエチルアミノメチルジエトキシメチルシラン、２－ジエチルアミノエチルジエトキシメチルシラン、３－ジエチルアミノプロピルジエトキシメチルシラン、４－ジエチルアミノブチルジエトキシメチルシラン等が挙げられる。なかでも、転がり抵抗特性、ウェットグリップ性能をより向上できるという点から、３－ジエチルアミノプロピルトリメトキシシランが特に好適に用いられる。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。
上記一般式（３）で表される化合物（変性剤）によるＢＲ、ＳＢＲの変性方法としては、特公平６－５３７６８号公報、特公平６－５７７６７号公報等に記載されている方法等、従来公知の手法を用いることができる。例えば、ＢＲを変性する場合であれば、ブタジエンゴムと変性剤とを接触させればよく、ブタジエンゴムを重合し、該重合体ゴム溶液中に変性剤を所定量添加する方法、ブタジエン溶液中に変性剤を添加して反応させる方法等が挙げられる。
本発明のゴム組成物が含有する変性ＳＢＲ及び変性ＢＲ（特に変性ＢＲ）の好適な例の一つとして、スズ原子の含有率が５０～３０００ｐｐｍ、ビニル含量が５～５０質量％、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が２以下のもの（スズ変性ゴム）が挙げられる。スズ変性ゴムは、フィラーの分散性を改善する効果が高く、特にカーボンブラックの分散を促進することができる。
スズ変性ゴムとしては、例えば、リチウム開始剤により、１，３－ブタジエンの重合、又は、１，３－ブタジエン及びスチレンの重合を行った後、スズ化合物を添加することにより得られたものを使用することができる。上記スズ変性ゴム分子の末端炭素は、スズと結合していることが好ましい。
リチウム開始剤としては、例えば、アルキルリチウム、アリールリチウム、アリルリチウム、ビニルリチウム、有機スズリチウム、有機窒素リチウム化合物などのリチウム系化合物が挙げられる。リチウム系化合物を用いることで、ビニル含量が高く、シス結合量の低いスズ変性ゴムを容易に作製できる。
スズ化合物としては、例えば、四塩化スズ、ブチルスズトリクロライド、ジブチルスズジクロライド、ジオクチルスズジクロライド、トリブチルスズクロライド、トリフェニルスズクロライド、ジフェニルジブチルスズ、トリフェニルスズエトキシド、ジフェニルジメチルスズ、ジトリルスズクロライド、ジフェニルスズジオクタノエート、ジビニルジエチルスズ、テトラベンジルスズ、ジブチルスズジステアレート、テトラアリルスズ、ｐ－トリブチルスズスチレンなどが挙げられ、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。
スズ変性ゴム１００質量％中のスズ原子の含有量は、５０ｐｐｍ以上、好ましくは６０ｐｐｍ以上、より好ましくは１００ｐｐｍ以上である。スズ原子の含有量が５０ｐｐｍ未満では、フィラーの分散性の改善効果が小さくなり、ｔａｎδが増大（転がり抵抗特性が悪化）する傾向がある。また、スズ変性ゴム中のスズ原子の含有量は、３０００ｐｐｍ以下、好ましくは２５００ｐｐｍ以下、より好ましくは１５００ｐｐｍ以下、更に好ましくは５００ｐｐｍ以下である。スズ原子の含有量が３０００ｐｐｍを超えると、混練り物の押出し性が悪化する傾向がある。
スズ変性ゴムの分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は、２以下、好ましくは１．８以下、より好ましくは１．５以下である。Ｍｗ／Ｍｎが２を超えると、フィラーの分散性の改善効果が小さくなり、ｔａｎδが増大（転がり抵抗特性が悪化）する傾向がある。
なお、本明細書において、数平均分子量（Ｍｎ）及び重量平均分子量（Ｍｗ）は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ（ＧＰＣ）（東ソー（株）製ＧＰＣ－８０００シリーズ、検出器：示差屈折計、カラム：東ソー（株）製のＴＳＫＧＥＬ　ＳＵＰＥＲＭＡＬＴＰＯＲＥ　ＨＺ－Ｍ）による測定値を基に標準ポリスチレン換算により求めたものである。
本発明のゴム組成物が含有する変性ＳＢＲ及び変性ＢＲ（特に変性ＢＲ）の好適な例の一つとして、窒素含有化合物に由来する構成単位を主鎖中に有するもの（主鎖変性ゴム）が挙げられる。主鎖変性ゴムは、窒素含有化合物に由来する構成単位がフィラーと強固に結合し、フィラーの分散性を改善することができる。また、上述したＳ変性ゴムやスズ変性ゴムが窒素含有化合物に由来する構成単位を主鎖中に有することがより好ましい。この形態は、主鎖及び末端が変性された構造を有していることから、フィラーと結合し易く、フィラーの分散性をより大きく改善することができる。
窒素含有化合物としては、３－又は４－（２－ジメチルアミノエチル）スチレン、３－又は４－（２－ピロリジノエチル）スチレン、３－又は４－（２－ピペリジノエチル）スチレン、３－又は４－（２－ヘキサメチレンイミノエチル）スチレン、３－又は４－（２－モルホリノエチル）スチレン、３－又は４－（２－チアゾリジリノエチル）スチレンなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、フィラーの分散性の改善効果が大きいという点から、３－又は４－（２－ピロリジノエチル）スチレンが好ましい。
主鎖変性ゴムの重量平均分子量（Ｍｗ）は、好ましくは１．０×１０５以上、より好ましくは２．０×１０５以上である。１．０×１０５未満では、転がり抵抗特性や耐摩耗性能などが悪化する傾向がある。該Ｍｗは、好ましくは２．０×１０６以下、より好ましくは１．５×１０６以下である。２．０×１０６を超えると、加工性が低下する傾向がある。
主鎖変性ゴムとしては、窒素含有化合物、ブタジエン（１，３－ブタジエン）、必要に応じてブタジエン以外の共役ジエン化合物、芳香族ビニル化合物を共重合して得られた共重合体を使用することができる。
上記共重合体の製造方法は特に限定されず、一般的な方法を用いることができ、例えば、溶液重合法を用いた場合であれば、リチウム化合物を重合開始剤とし、窒素含有化合物を、ブタジエン、必要に応じてブタジエン以外の共役ジエン化合物、芳香族ビニル重合体とアニオン重合させることにより、目的の共重合体を製造することができる。また、得られた共重合体に対して、上記一般式（３）で表される化合物やスズ化合物を添加することにより、主鎖及び末端が変性されたゴムが得られる。
主鎖変性ゴム１００質量％中の窒素含有化合物の含有量（窒素含有化合物誘導体モノマー量）は、好ましくは０．０５質量％以上、より好ましくは０．１質量％以上である。０．０５質量％未満では、フィラーの分散性を充分に改善できないおそれがある。該含有量は、好ましくは３０質量％以下、より好ましくは２０質量％以下である。３０質量％を超えると、コストの増加に見合った効果が得られない傾向がある。
ゴム成分１００質量％中の変性ＳＢＲの含有量は、好ましくは１質量％以上、より好ましくは５質量％以上、更に好ましくは１０質量％以上、特に好ましくは２５質量％以上、最も好ましくは４０質量％以上である。１質量％未満であると、変性によるシリカ分散改善効果、転がり抵抗低減効果が充分に得られないおそれがある。また、該変性ＳＢＲの含有量は、１００質量％であっても良いが、好ましくは８０質量％以下、より好ましくは７０質量％以下、更に好ましくは６０質量％以下である。８０質量％を超えると、相対的にＮＲやＢＲ等、他のゴムの配合比率が少なくなり過ぎ、耐摩耗性の低下や耐クラック性の低下、また場合によっては、加工性の低下を招くおそれがある。
ゴム成分１００質量％中の変性ＢＲの含有量は、好ましくは１質量％以上、より好ましくは５質量％以上、更に好ましくは１０質量％以上である。１質量％未満であると、必要な耐摩耗性や耐クラック性、併せて変性によるシリカ分散改善効果、転がり抵抗の低減効果が充分に得られないおそれがある。該変性ＢＲの含有量は、好ましくは８０質量％以下、より好ましくは７０質量％以下、更に好ましくは４０質量％以下である。８０質量％を超えると、相対的にＮＲや他のゴムの配合比率が少なくなり過ぎ、機械的強度の低下や加工性の低下を招くおそれがある。また、キャップトレッド用として用いた場合に充分なウェットグリップ性能を得ることが難しくなる場合がある。
ゴム成分１００質量％中の変性ＳＢＲ及び変性ＢＲの合計含有量は、好ましくは２５質量％以上、より好ましくは５０質量％以上、更に好ましくは７０質量％以上である。２５質量％未満であると、加工性、耐クラック性が悪化する傾向がある。該合計含有量は、１００質量％であっても良いが、好ましくは９０質量％以下、より好ましくは７０質量％以下、更に好ましくは５０質量％以下である。９０質量％を超えると、相対的にＮＲや他のゴムの配合比率が少なくなり過ぎ、機械的強度の低下や加工性の悪化を招くおそれがある。
本発明では、ＣＴＡＢ比表面積が１８０ｍ２／ｇ以上、ＢＥＴ比表面積が１８５ｍ２／ｇ以上、アグリゲートサイズが４５ｎｍ以上である第一シリカが使用される。このように、平均一次粒子径が小さいが比較的アグリゲートサイズが大きい第一シリカをゴム中に良好に分散させることによって、優れた耐摩耗性、ウェットグリップ性能、ドライ操縦安定性能が得られ、また、転がり抵抗を低くできる。
第一シリカのＣＴＡＢ（セチルトリメチルアンモニウムブロミド）比表面積は、１８０ｍ２／ｇ以上、好ましくは１９０ｍ２／ｇ以上、より好ましくは１９５ｍ２／ｇ以上、更に好ましくは１９７ｍ２／ｇ以上である。ＣＴＡＢ比表面積が１８０ｍ２／ｇ未満であると、機械的強度、耐摩耗性の充分な向上が得られにくくなる傾向がある。該ＣＴＡＢ比表面積は、好ましくは６００ｍ２／ｇ以下、より好ましくは３００ｍ２／ｇ以下、更に好ましくは２５０ｍ２／ｇ以下である。ＣＴＡＢ比表面積が６００ｍ２／ｇを超えると、分散性に劣り、凝集してしまうため、物性が低下する傾向がある。
なお、シリカのＣＴＡＢ比表面積は、ＡＳＴＭ　Ｄ３７６５－９２に準拠して測定される。
第一シリカのＢＥＴ比表面積は、１８５ｍ２／ｇ以上、好ましくは１９０ｍ２／ｇ以上、より好ましくは１９５ｍ２／ｇ以上、更に好ましくは２１０ｍ２／ｇ以上である。ＢＥＴ比表面積が１８５ｍ２／ｇ未満であると、機械的強度、耐摩耗性の充分な向上が得られにくくなる傾向がある。該ＢＥＴ比表面積は、好ましくは６００ｍ２／ｇ以下、より好ましくは３００ｍ２／ｇ以下、更に好ましくは２６０ｍ２／ｇ以下である。ＢＥＴ比表面積が６００ｍ２／ｇを超えると、分散性に劣り、凝集してしまうため、物性が低下する傾向がある。
なお、シリカのＢＥＴ比表面積は、ＡＳＴＭ　Ｄ３０３７－８１に準じて測定される。
第一シリカのアグリゲートサイズは、４５ｎｍ以上、好ましくは５０ｎｍ以上、より好ましくは５５ｎｍ以上、更に好ましくは６０ｎｍ以上である。また、該アグリゲートサイズは、好ましくは１００ｎｍ以下、より好ましくは８０ｎｍ以下、更に好ましくは７０ｎｍ以下、特に好ましくは６７ｎｍ以下である。このようなアグリゲートサイズを有することにより、良好な分散性を有しながら、優れた補強性、耐摩耗性を与えることができる。
アグリゲートサイズは、凝集体径又は最大頻度ストークス相当径と呼ばれているものであり、複数の一次粒子が連なって構成されるシリカの凝集体を一つの粒子と見なした場合の粒子径に相当するものである。アグリゲートサイズは、例えば、ＢＩ－ＸＤＣ（Ｂｒｏｏｋｈａｖｅｎ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製）等のディスク遠心沈降式粒度分布測定装置を用いて測定できる。
具体的には、ＢＩ－ＸＤＣを用いて以下の方法にて測定できる。
３．２ｇのシリカ及び４０ｍＬの脱イオン水を５０ｍＬのトールビーカーに添加し、懸濁液を含有するビーカーを氷充填晶析装置内に置く。ビーカーを超音波プローブ（１５００ワットの１．９ｃｍＶＩＢＲＡＣＥＬＬ超音波プローブ（Ｂｉｏ　Ｂｌｏｃｋｓ社製、最大出力の６０％で使用））を使用して懸濁液を８分間砕解し、サンプルを調製する。サンプル１５ｍＬをディスクに導入し、撹拌するとともに、固定モード、分析時間１２０分、密度２．１の条件下で測定する。
装置の記録器において、１６質量％、５０質量％（又は中央値）及び８４質量％の通過直径の値、及びモードの値を記録する。（累積粒度曲線の導関数は、分布曲線にモードと呼ばれるその最大の横座標を与える。）
このディスク遠心沈降式粒度分析法を使用して、シリカを水中に超音波砕解によって分散させた後に、Ｄｗとして表される粒子（凝集体）の重量平均径（アグリゲートサイズ）を測定できる。分析（１２０分間の沈降）後に、粒度の重量分布を粒度分布測定装置によって算出する。Ｄｗとして表される粒度の重量平均径は、以下の式によって算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 （式中、ｍｉは、Ｄｉのクラスにおける粒子の全質量である。）
第一シリカの平均一次粒子径は、好ましくは２５ｎｍ以下、より好ましくは２２ｎｍ以下、更に好ましくは１７ｎｍ以下、特に好ましくは１４ｎｍ以下である。該平均一次粒子径の下限は特に限定されないが、好ましくは３ｎｍ以上、より好ましくは５ｎｍ以上、更に好ましくは７ｎｍ以上である。このような小さい平均一次粒子径を有しているものの、上記のアグリゲートサイズを有するカーボンブラックのような構造により、シリカの分散性をより改善でき、補強性、耐摩耗性を更に改善できる。
なお、シリカの平均一次粒子径は、透過型又は走査型電子顕微鏡により観察し、視野内に観察されたシリカの一次粒子を４００個以上測定し、その平均により求めることができる。
第一シリカのＤ５０は、好ましくは７．０μｍ以下、より好ましくは５．５μｍ以下、更に好ましくは４．５μｍ以下である。７．０μｍを超えると、シリカの分散性がかえって悪くなっていることを示す。該第一シリカのＤ５０は、好ましくは２．０μｍ以上、より好ましくは２．５μｍ以上、更に好ましくは３．０μｍ以上である。２．０μｍ未満であると、アグリゲートサイズも小さくなり、微粒子シリカとしては充分な分散性を得にくくなる傾向がある。
ここで、Ｄ５０は、シリカの中央直径であって粒子の５０質量％がその中央直径よりも小さい。
また、第一シリカは、粒子径が１８μｍより大きいものの割合が６質量％以下が好ましく、４質量％以下がより好ましく、１．５質量％以下が更に好ましい。これにより、シリカの良好な分散性が得られ、所望の性能が得られる。
なお、シリカのＤ５０、所定の粒子径を有するシリカの割合は、以下の方法により測定される。
凝集体の凝集を予め超音波砕解されたシリカの懸濁液について、粒度測定（レーザー回折を使用）を実施することによって評価する。この方法では、シリカの砕解性（０．１～数１０ミクロンのシリカの砕解）が測定される。超音波砕解を、１９ｍｍの直径のプローブを装備したＢｉｏ　Ｂｌｏｃｋｓ社製ＶＩＢＲＡＣＥＬＬ音波発生器（６００Ｗ）（最大出力の８０％で使用）を使用して行う。粒度測定は、モールバーンマスターサイザー２０００粒度分析器でのレーザー回折によって行う。
具体的には、以下の方法により測定される。
１グラムのシリカをピルボックス（高さ６ｃｍ及び直径４ｃｍ）中で秤量し、脱イオン水を添加して質量を５０グラムにし、２％のシリカを含有する水性懸濁液（これは２分間の磁気撹拌によって均質化される）を調製する。次いで、超音波砕解を４２０秒間実施し、更に、均質化された懸濁液の全てが粒度分析器の容器に導入された後に、粒度測定を行う。
第一シリカの細孔容積の細孔分布幅Ｗは、好ましくは０．３以上、より好ましくは０．７以上、更に好ましくは１．０以上、特に好ましくは１．３以上、最も好ましくは１．５以上である。また、該細孔分布幅Ｗは、好ましくは５．０以下、より好ましくは４．０以下、更に好ましくは３．０以下、特に好ましくは２．０以下である。このようなブロードなポーラスの分布により、シリカの分散性を改善でき、所望の性能が得られる。
なお、シリカの細孔容積の細孔分布幅Ｗは、以下の方法により測定できる。
第一シリカの細孔容積は、水銀ポロシメトリーによって測定される。シリカのサンプルをオーブン中で２００℃で２時間予備乾燥させ、次いでオーブンから取り出した後、５分以内に試験容器内に置き、真空にする。細孔直径（ＡＵＴＯＰＯＲＥ　ＩＩＩ　９４２０　粉体工学用ポロシメーター）は、ウォッシュバーンの式によって１４０°の接触角及び４８４ダイン／ｃｍ（又はＮ／ｍ）の表面張力γで算出される。
細孔分布幅Ｗは、細孔直径（ｎｍ）及び細孔容量（ｍｌ／ｇ）の関数で示される図１のような細孔分布曲線によって求めることができる。即ち、細孔容量のピーク値Ｙｓ（ｍｌ／ｇ）を与える直径Ｘｓ（ｎｍ）の値を記録し、次いで、Ｙ＝Ｙｓ／２の直線をプロットし、この直線が細孔分布曲線と交差する点ａ及びｂを求める。そして、点ａ及びｂの横座標（ｎｍ）をそれぞれＸａ及びＸｂとしたとき（Ｘａ＞Ｘｂ）、細孔分布幅Ｗは、（Ｘａ－Ｘｂ）／Ｘｓに相当する。
微粒子シリカの細孔分布曲線中の細孔容量のピーク値Ｙｓを与える直径Ｘｓ（ｎｍ）は、好ましくは１０ｎｍ以上、より好ましくは１５ｎｍ以上、更に好ましくは１８ｎｍ以上、特に好ましくは２０ｎｍ以上であり、また、好ましくは６０ｎｍ以下、より好ましくは３５ｎｍ以下、更に好ましくは２８ｎｍ以下、特に好ましくは２５ｎｍ以下である。上記範囲内であれば、分散性と補強性に優れた微粒子シリカを得ることができる。
本発明では、ＣＴＡＢ比表面積が９５ｍ２／ｇ以下、ＢＥＴ比表面積が１００ｍ２／ｇ以下の第二シリカが使用される。このような第二シリカを第一シリカと併用することにより、シリカの分散性を改善し、優れた補強性、耐摩耗性、力学強度と良好な転がり抵抗特性とを両立することができる。また、ウェットグリップ性能やドライ操縦安定性も改善することが出来る。
第二シリカのＣＴＡＢ比表面積は、好ましくは１０ｍ２／ｇ以上、より好ましくは２０ｍ２／ｇ以上、更に好ましくは３０ｍ２／ｇ以上である。ＣＴＡＢ比表面積が１０ｍ２／ｇ未満であると、補強性が低すぎて、タイヤ用ゴム組成物に必要な力学強度や耐摩耗性を確保することが難しくなるおそれがある。該ＣＴＡＢ比表面積は、９５ｍ２／ｇ以下、好ましくは８０ｍ２／ｇ以下、より好ましくは６０ｍ２／ｇ以下、更に好ましくは５０ｍ２／ｇ以下である。ＣＴＡＢ比表面積が９５ｍ２／ｇを超えると、シリカの分散性が悪くなり、転がり抵抗低減効果と、補強性、力学強度及び耐摩耗性の改善効果とを両立することが難しくなるおそれがある。
第二シリカのＢＥＴ比表面積は、好ましくは１０ｍ２／ｇ以上、より好ましくは２０ｍ２／ｇ以上、更に好ましくは３０ｍ２／ｇ以上である。ＢＥＴ比表面積が１０ｍ２／ｇ未満であると、補強性が低すぎて、タイヤ用ゴム組成物に必要な力学強度や耐摩耗性を確保することが難しくなる場合がある。該ＢＥＴ比表面積は、１００ｍ２／ｇ以下、好ましくは８５ｍ２／ｇ以下、より好ましくは６０ｍ２／ｇ以下、更に好ましくは５０ｍ２／ｇ以下である。ＢＥＴ比表面積が１００ｍ２／ｇを超えると、シリカの分散性が悪くなり、転がり抵抗低減効果と、補強性、力学強度及び耐摩耗性の改善効果とを両立することが難しくなるおそれがある。
第二シリカの平均一次粒子径は、好ましくは２０ｎｍ以上、より好ましくは２５ｎｍ以上、更に好ましくは３０ｎｍ以上、特に好ましくは３５ｎｍ以上、最も好ましくは５５ｎｍ以上である。また、該平均一次粒子径の上限は特に限定されないが、好ましくは５００ｎｍ以下、より好ましくは２００ｎｍ以下、更に好ましくは１００ｎｍ以下、特に好ましくは７０ｎｍ以下である。このような平均一次粒子径を有することにより、転がり抵抗低減効果と、補強性、力学強度及び耐摩耗性の改善効果とを両立することが出来る。
第一シリカの配合量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは５質量部以上、より好ましくは１０質量部以上、更に好ましくは１５質量部以上、特に好ましくは２０質量部以上である。５質量部未満であると、充分な補強性、機械的強度、耐摩耗性が得られないおそれがある。該第一シリカの配合量は、好ましくは１５０質量部以下、より好ましくは１００質量部以下、更に好ましくは８０質量部以下、特に好ましくは６０質量部以下、最も好ましくは４０質量部以下である。１５０質量部を超えると、加工性が悪化するとともに、良好な分散性を確保することが困難になるおそれがある。
第二シリカの配合量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは５質量部以上、より好ましくは１０質量部以上、更に好ましくは２０質量部以上、特に好ましくは３０質量部以上、最も好ましくは４５質量部以上である。５質量部未満であると、分散性改善効果が得られにくく、転がり抵抗低減効果と、補強性、力学強度及び耐摩耗性の改善効果とを両立することが難しくなるおそれがある。該第二シリカの配合量は、好ましくは１５０質量部以下、より好ましくは１００質量部以下、更に好ましくは８０質量部以下である。特に好ましくは６０質量部以下、最も好ましくは４５質量部以下である。１５０質量部を超えると、シリカが多すぎて加工することが難しくなると共に、相対的に第一シリカの配合可能量が減り、補強性や力学強度を確保することが難しくなるおそれがある。
本発明のゴム組成物では、第一シリカ及び第二シリカの合計含有量は、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３０質量部以上、更に好ましくは４０質量部以上、最も好ましくは４５質量部以上である。２０質量部未満の場合、カーボンブラックの配合量を増やす必要があり、転がり抵抗特性の点で好ましくない。また、該合計含有量は、好ましくは１５０質量部以下、より好ましくは１００質量部以下、更に好ましくは８０質量部以下である。１５０質量部を超えると、耐候性（耐紫外線クラック性）の改善や、着色に必要な最小限の量（１０質量部程度）のカーボンブラックを配合した場合、第一シリカ及び第二シリカと、カーボンブラックとの合計含有量が１５０質量部を超えてしまい、転がり抵抗特性が悪化する傾向があると共に、フィラーが多すぎて加工が難しくなるおそれがある。
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。使用できるカーボンブラックとしては、ＧＰＦ、ＦＥＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦなどが挙げられるが、特に限定されない。カーボンブラックを配合することにより、補強性を高めることができるとともに、耐候性や耐クラック性の改善、着色、補強性の向上、また必要に応じて導電性の改善等を行うことができる。
カーボンブラックのチッ素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は２０ｍ２／ｇ以上が好ましく、３５ｍ２／ｇ以上がより好ましく、７０ｍ２／ｇ以上が更に好ましく、１００ｍ２／ｇ以上が特に好ましく、１３０ｍ２／ｇが最も好ましい。２０ｍ２／ｇ未満では、充分な補強性や導電性を得ることが難しくなるおそれがある。また、カーボンブラックのチッ素吸着比表面積は、１４００ｍ２／ｇ以下が好ましく、２００ｍ２／ｇ以下がより好ましい。１４００ｍ２／ｇを超えると、良好に分散させるのが難しくなるおそれがある。
なお、カーボンブラックのチッ素吸着比表面積は、ＪＩＳ　Ｋ６２１７のＡ法によって求められる。
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。１質量部未満では、耐候性（耐紫外線クラック性）を充分に改善できなくなったり、タイヤの着色が不充分となるおそれがある。また、該カーボンブラックの含有量は、好ましくは１００質量部以下、より好ましくは５０質量部以下、更に好ましくは３０質量部以下、特に好ましくは１０質量部以下、最も好ましくは７質量部以下である。１００質量部を超えると、転がり抵抗特性が悪化する傾向がある。
シリカ（第一シリカ及び第二シリカ）とカーボンブラックとの合計含有量は、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４０質量部以上、更に好ましくは５５質量部以上である。２０質量部未満であると、補強性が不足し、必要な力学特性を得ることが難しくなるおそれがある。該合計含有量は、好ましくは１５０質量部以下、より好ましくは１００質量部以下、更に好ましくは８０質量部以下である。１５０質量部を超えると、分散性や加工性が悪くなったり、転がり抵抗特性が悪化したりする傾向がある。
本発明では、メルカプト基を有するシランカップリング剤を使用することが好ましい。シリカ（特に第一シリカ）は、極性の低いゴムであるＮＲ、ＢＲ中では分散しにくい傾向があるため、タイヤ工業で一般的に用いられているカップリング剤（例えば、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－トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィドなど）では、ＮＲ及び／又はＢＲの配合量が多い系において、シリカの分散性を充分に向上できない傾向がある。これに対し、メルカプト基を有するカップリング剤は、反応性が高いため、ＮＲ及び／又はＢＲの配合量が多い系でも、シリカの分散性を良好にすることができる。これにより、耐摩耗性や力学強度を改善することができ、転がり抵抗を低減することもできる。このように、メルカプト基を有するシランカップリング剤と、ＮＲ及び／又はＢＲとを併用することが好ましい。
なお、メルカプト基を有するシランカップリング剤は、反応性が高く、シリカの分散性の向上性能が高いが、スコーチタイムが短くなり、仕上げ練りや押し出しで、非常にゴム焼けが起こりやすくなるという欠点がある。これに対し、本発明のゴム組成物は、加硫を遅くする作用を有する第一シリカを含有するため、メルカプト基を有するカップリング剤の欠点である、スコーチタイムが短いという点を改善することができる。また、スコーチタイムを長くするという観点から、メルカプト基を有するシランカップリング剤は、ＮＲ、ＢＲ、変性ＮＲ、変性ＢＲ及び変性ＳＢＲからなる群より選択される少なくとも１種と併用することが好ましい。
メルカプト基を有するシランカップリング剤としては特に限定されず、例えば、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が挙げられる。
なかでも、高温での混練が可能となり、混練時の加工性を改善することができるという点から、Ｄｅｇｕｓｓａ社製のＳｉ３６３、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ社製のＮＸＴ－Ｚ４５等、メルカプト基が保護された構造を有するものを好適に使用することができ、特に、下記一般式（１）で示される結合単位Ａと下記一般式（２）で示される結合単位Ｂとの合計量に対して、結合単位Ｂを１～７０モル％の割合で共重合したシランカップリング剤が好適に使用される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
 （式中、ｘは０以上の整数である。ｙは１以上の整数である。Ｒ１は水素、ハロゲン、分岐若しくは非分岐の炭素数１～３０のアルキル基若しくはアルキレン基、分岐若しくは非分岐の炭素数２～３０のアルケニル基若しくはアルケニレン基、分岐若しくは非分岐の炭素数２～３０のアルキニル基若しくはアルキニレン基、又は該アルキル基若しくは該アルケニル基の末端の水素が水酸基若しくはカルボキシル基で置換されたものを示す。Ｒ２は水素、分岐若しくは非分岐の炭素数１～３０のアルキレン基若しくはアルキル基、分岐若しくは非分岐の炭素数２～３０のアルケニレン基若しくはアルケニル基、又は分岐若しくは非分岐の炭素数２～３０のアルキニレン基若しくはアルキニル基を示す。Ｒ１とＲ２とで環構造を形成してもよい。）
上述したように、メルカプト基を有するシランカップリング剤は、スコーチタイムが短く、ゴム焼けが起こりやすいという欠点がある。したがって、ＮＢ、ＢＲよりもスコーチしやすいＳＢＲを配合した系に対して、メルカプト基を有するシランカップリング剤を使用することは困難であった。
また、近年では、転がり抵抗を低減し、かつ操縦安定性を両立させるために、モジュラスや硬度を上げる必要があり、更には、長年の使用での硬度変化を防ぐため、加硫促進剤の配合量を多くすることが多い。しかしながらこの場合、メルカプト基を有するシランカップリング剤は、その反応性の高さから、ゴム焼けがより起こりやすくなるため、更に使いにくくなる。
これに対し、上記構造のシランカップリング剤では、結合単位Ａと結合単位Ｂのモル比が上記条件を満たすため、ビス－（３－トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィドなどのポリスルフィドシランに比べ、加工中の粘度上昇が抑制される。これは結合単位Ａのスルフィド部分がＣ－Ｓ－Ｃ結合であるため、テトラスルフィドやジスルフィドに比べ熱的に安定であることから、ムーニー粘度の上昇が少ないためと考えられる。
また、結合単位Ａと結合単位Ｂのモル比が前記条件を満たし、かつ、ｘが１以上であると、３－メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプトシランに比べ、スコーチ時間の短縮が抑制される。これは結合単位Ｂはメルカプトシランの構造を持っているが、結合単位Ａの－Ｃ７Ｈ１５部分が結合単位Ｂの－ＳＨ基を覆うため、ポリマーと反応しにくく、スコーチタイムが短くなりにくくなるためである。これによりスコーチタイムが短くなりにくく、また粘度が上昇しにくい。
更に、上記第一シリカは、加硫を遅くする作用を有するので、上記構造を有するシランカップリング剤と併用することにより、ＮＲ、ＢＲと比較してスコーチしやすいＳＢＲを配合した系や、加硫促進剤が比較的多い系においても、工業的に使用しうる耐スコーチ性を確保出来るようになった。以上の作用により、第一シリカの良好な分散性と、耐スコーチ性などの加工性を両立できると推察される。
Ｒ１のハロゲンとしては、塩素、臭素、フッ素などが挙げられる。
Ｒ１、Ｒ２の分岐若しくは非分岐の炭素数１～３０のアルキル基としては、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、ｉｓｏ－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、デシル基等が挙げられる。該アルキル基の炭素数は、好ましくは１～１２である。
Ｒ１、Ｒ２の分岐若しくは非分岐の炭素数１～３０のアルキレン基としては、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、へプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デシレン基、ウンデシレン基、ドデシレン基、トリデシレン基、テトラデシレン基、ペンタデシレン基、ヘキサデシレン基、ヘプタデシレン基、オクタデシレン基等が挙げられる。該アルキレン基の炭素数は、好ましくは１～１２である。
Ｒ１、Ｒ２の分岐若しくは非分岐の炭素数２～３０のアルケニル基としては、ビニル基、１－プロペニル基、２－プロペニル基、１－ブテニル基、２－ブテニル基、１－ペンテニル基、２－ペンテニル基、１－ヘキセニル基、２－ヘキセニル基、１－オクテニル基等が挙げられる。該アルケニル基の炭素数は、好ましくは２～１２である。
Ｒ１、Ｒ２の分岐若しくは非分岐の炭素数２～３０のアルケニレン基としては、ビニレン基、１－プロペニレン基、２－プロペニレン基、１－ブテニレン基、２－ブテニレン基、１－ペンテニレン基、２－ペンテニレン基、１－ヘキセニレン基、２－ヘキセニレン基、１－オクテニレン基等が挙げられる。該アルケニレン基の炭素数は、好ましくは２～１２である。
Ｒ１、Ｒ２の分岐若しくは非分岐の炭素数２～３０のアルキニル基としては、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基、へプチニル基、オクチニル基、ノニニル基、デシニル基、ウンデシニル基、ドデシニル基等が挙げられる。該アルキニル基の炭素数は、好ましくは２～１２である。
Ｒ１、Ｒ２の分岐若しくは非分岐の炭素数２～３０のアルキニレン基としては、エチニレン基、プロピニレン基、ブチニレン基、ペンチニレン基、ヘキシニレン基、へプチニレン基、オクチニレン基、ノニニレン基、デシニレン基、ウンデシニレン基、ドデシニレン基等が挙げられる。該アルキニレン基の炭素数は、好ましくは２～１２である。
上記構造のシランカップリング剤において、結合単位Ａの繰り返し数（ｘ）と結合単位Ｂの繰り返し数（ｙ）の合計の繰り返し数（ｘ＋ｙ）は、３～３００の範囲が好ましく、ｘは１以上であることが好ましい。この場合、結合単位Ｂのメルカプトシランを、結合単位Ａの－Ｃ７Ｈ１５が覆うため、スコーチタイムが短くなることを抑制できるとともに、シリカやゴム成分との良好な反応性を確保することができる。
上記構造のシランカップリング剤としては、例えば、Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ社製のＮＸＴ－Ｚ３０、ＮＸＴ－Ｚ４５、ＮＸＴ－Ｚ６０等を使用することができる。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。
上記メルカプト基を有するシランカップリング剤の配合量は、シリカ１００質量部（第一シリカ及び第二シリカの合計量）に対して、好ましくは０．５質量部以上、より好ましくは１．５質量部以上、更に好ましくは２．５質量部以上である。０．５質量部未満であると、本発明に係る第一シリカを良好に分散させることが難しくなるおそれがある。また、該配合量は、好ましくは２０質量部以下、より好ましくは１５質量部以下、更に好ましくは１０質量部以下である。２０質量部を超えると、それ以上添加量を増やしても、第一シリカの分散性を向上させる効果が得られず、コストが増大する。また、スコーチタイムが短くなり、混練りや押し出しでの加工性が悪化する傾向がある。
上記ゴム組成物には、前記成分の他に、従来ゴム工業で使用される配合剤、例えば、クレー等の充填剤、オイル又は可塑剤、酸化防止剤、老化防止剤、酸化亜鉛、硫黄、含硫黄化合物等の加硫剤、加硫促進剤等を含有してもよい。
本発明のゴム組成物は、ウェットグリップ性能を向上させるためのレジンを含有することが好ましい。かかるレジンとしては、クマロン樹脂、クマロンインデン樹脂などを使用することができる。また、スチレン、α－メチルスチレン、ビニルトルエン等の単独重合体や共重合体（コポリマー）を使用することもできる。なかでも、α－メチルスチレン及びスチレンのコポリマーが好ましい。かかるコポリマーを用いることにより、良好な転がり抵抗特性及び耐摩耗性を維持しながら、ウェットグリップ性能を大きく向上させることができる。
レジンの軟化点（Ｓｏｆｔｅｎｉｎｇ　Ｐｏｉｎｔ）は、好ましくは１００℃以下、より好ましくは９５℃以下、更に好ましくは９２℃以下である。１００℃を超えると、耐摩耗性及び低温時のグリップ性能が悪化する傾向がある。また、該軟化点は、好ましくは３０℃以上、より好ましくは６０℃以上、更に好ましくは７５℃以上である。３０℃未満であると、ウェットグリップ性能が悪化する傾向がある。
なお、本明細書において、軟化点とは、ＪＩＳ　Ｋ　６２２０に規定される軟化点を環球式軟化点測定装置で測定し、球が降下した温度である。
レジンの数平均分子量（Ｍｎ）は、好ましくは３００以上、より好ましくは５００以上である。３００未満では、ウェットグリップ性能の充分な改善効果が得られにくい傾向がある。また、該数平均分子量は、好ましくは３０００以下、より好ましくは１５００以下、更に好ましくは１０００以下である。３０００を超えると、転がり抵抗特性が悪化する傾向がある。
レジンの重量平均分子量（Ｍｗ）は、好ましくは５００以上、より好ましくは８００以上、更に好ましくは１０００以上である。５００未満では、ウェットグリップ性能の充分な改善効果が得られにくい傾向がある。また、該重量平均分子量は、好ましくは３０００以下、より好ましくは２０００以下、更に好ましくは１０００以下である。３０００を超えると、転がり抵抗特性が悪化する傾向がある。
レジンの含有量は、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、更に好ましくは４質量部以上である。１質量部未満では、ウェットグリップ性能の充分な改善効果が得られにくい傾向がある。また、レジンの含有量は、好ましくは２０質量部以下、より好ましくは１０質量部以下、更に好ましくは８質量部以下である。２０質量部を超えると、転がり抵抗特性及び耐摩耗性が悪化する傾向がある。
本発明のゴム組成物は、一般的な方法で製造される。すなわち、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロールなどの混練機で前記各成分を混練りし、その後加硫する方法等により製造できる。
ゴムを混練する工程は、加硫剤、加硫促進剤以外の成分を混練するベース練り工程と、ベース練り工程により混練された混練物、加硫剤、及び加硫促進剤を混練する仕上げ練り工程とにより構成されることが好ましい。
ベース練り工程では、混練開始時の温度が１０～１００℃のゴム組成物を、該ゴム組成物の温度（混練機からのゴムの排出温度）が好ましくは１３０℃以上、より好ましくは１４０℃以上、更に好ましくは１５０℃以上、特に好ましくは１５５℃以上、最も好ましくは１６０℃以上になるまで混練することが好ましい。１３０℃未満であると、シランカップリング剤が充分に反応せず、シリカの分散性が低下し、所望の効果が得られないおそれがある。混練機からのゴムの排出温度は好ましくは２００℃以下、より好ましくは１８０℃以下、更に好ましくは１７５℃以下である。２００℃を超えると、ゴムが劣化してしまうおそれがある。
通常、ベース練り工程における混練機からのゴムの排出温度は１３０～１５５℃である。ビス－（３－トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィドなどのポリスルフィドシランを配合したゴム組成物を混練する際に、ゴムの排出温度を上昇させると、スコーチタイムが非常に短くなり、ゴム焼けが生じるおそれがある。この場合には、上記一般式（１）で示される結合単位Ａと上記一般式（２）で示される結合単位Ｂとの合計量に対して、結合単位Ｂを１～７０モル％の割合で共重合したシランカップリング剤と、第一シリカ及び第二シリカとを併用することにより、ゴムの排出温度を上昇させた場合であっても、スコーチタイムの短縮を抑制でき、得られるゴム組成物の力学強度、耐摩耗性を上昇でき、転がり抵抗を低下できる。
本発明のゴム組成物は、タイヤの各部材に使用でき、なかでも、シリカが配合される可能性があり、かつ優れた力学強度（破壊エネルギー）や耐摩耗性が要求される部材に用いることが好ましい。このような部材としては、例えば、トレッド（キャップトレッド、ベーストレッド）、クリンチ、サイドウォール、ビードエーペックスが挙げられ、より好ましい部材として、キャップトレッド、クリンチ、サイドウォール、ベーストレッドが挙げられ、特に好ましい部材としてキャップトレッド、クリンチが挙げられる。
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で製造される。
すなわち、前記成分を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でのトレッドなどの各タイヤ部材の形状にあわせて押出し加工し、他のタイヤ部材とともに、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、本発明の空気入りタイヤが得られる。
本発明のゴム組成物を用いた空気入りタイヤの用途は特に限定されないが、乗用車用のタイヤ、トラック・バス用のタイヤ等として好適に使用できる。
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。
ＳＢＲ１：日本ゼオン（株）製のＮｉｐｏｌ　ＮＳ１１６Ｒ（変性を施したＳ－ＳＢＲ、スチレン含量：２１質量％、シス含量：９．５質量％、ビニル含量：６５質量％、Ｔｇ：－２５℃、Ｎ－メチルピロリドンにより片末端を変性）
ＳＢＲ２：日本ゼオン（株）製のＮｉｐｏｌ　１５０２（非変性のＥ－ＳＢＲ、スチレン含量：２３．５質量％、Ｔｇ：－２５℃）
ＢＲ１：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ（非変性のＢＲ、シス含量：９７質量％、ＭＬ１＋４（１００℃）：４０、２５℃における５％トルエン溶液粘度：４８ｃｐｓ、Ｍｗ／Ｍｎ：３．３、Ｔｇ：－１０４℃）
ＢＲ２：住友化学（株）製の末端変性ＢＲ（シス含量：２７質量％、ビニル含量：１５質量％、上記一般式（３）において、Ｒ１、Ｒ２及びＲ３＝－ＯＣＨ３、Ｒ４及びＲ５＝－ＣＨ２ＣＨ３、ｎ＝３の化合物により変性）
ＢＲ３：日本ゼオン（株）製のＢＲ１２５０（開始剤としてリチウムを用いて重合、シス含量：４５質量％、ビニル含量：１０～１３質量％、Ｍｗ／Ｍｎ：１．５、スズ変性、スズ原子の含有量：２５０ｐｐｍ）
ＢＲ４：主鎖及び末端変性ＢＲ（下記製造方法例で製造、ビニル含量：１８質量％、Ｍｗ：３０万、窒素含有化合物誘導体モノマー量：２質量％）
ＮＲ：ＲＳＳ＃３（Ｔｇ：－６０℃）
シリカ１：Ｄｅｇｕｓｓａ社製のＵｌｔｒａｓｉｌ３６０（ＣＴＡＢ比表面積：５０ｍ２／ｇ、ＢＥＴ比表面積：５０ｍ２／ｇ、平均一次粒子径：３８ｎｍ、ｐＨ：９．０）
シリカ２：Ｒｈｏｄｉａ社製のＺｅｏｓｉｌ　１１１５ＭＰ（ＣＴＡＢ比表面積：１１０ｍ２／ｇ、ＢＥＴ比表面積：１１５ｍ２／ｇ、平均一次粒子径：２５ｎｍ、ｐＨ：６．５、アグリゲートサイズ：９２ｎｍ、細孔分布幅Ｗ：０．６３、細孔分布曲線中の細孔容量ピーク値を与える直径Ｘｓ：６０．３ｎｍ）
シリカ３：Ｒｈｏｄｉａ社製のＺｅｏｓｉｌ　ＨＲＳ　１２００ＭＰ（ＣＴＡＢ比表面積：１９５ｍ２／ｇ、ＢＥＴ比表面積：２００ｍ２／ｇ、平均一次粒子径：１５ｎｍ、ｐＨ：６．５、アグリゲートサイズ：４０ｎｍ、Ｄ５０：６．５μｍ、１８μｍを超える粒子の割合：５．０質量％、細孔分布幅Ｗ：０．４０、細孔分布曲線中の細孔容量ピーク値を与える直径Ｘｓ：１８．８ｎｍ）
シリカ４：Ｒｈｏｄｉａ社製のＺｅｏｓｉｌ　Ｐｒｅｍｉｕｍ　２００ＭＰ（ＣＴＡＢ比表面積：２００ｍ２／ｇ、ＢＥＴ比表面積：２２０ｍ２／ｇ、平均一次粒子径：１０ｎｍ、ｐＨ：６．５、アグリゲートサイズ：６５ｎｍ、Ｄ５０：４．２μｍ、１８μｍを超える粒子の割合：１．０質量％、細孔分布幅Ｗ：１．５７、細孔分布曲線中の細孔容量ピーク値を与える直径Ｘｓ：２１．９ｎｍ）
シリカ５：東ソー・シリカ（株）製のＮｉｐｅｉｌ　Ｅ－７４３（ＣＴＡＢ比表面積：４０ｍ２／ｇ、ＢＥＴ比表面積：４０ｍ２／ｇ、平均一次粒子径：６７ｎｍ、ｐＨ：７．８）
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Ｎ１１０（Ｎ２ＳＡ：１４３ｍ２／ｇ）
シランカップリング剤１：Ｄｅｇｕｓｓａ社製のＳｉ６９（ビス（３－トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド）
シランカップリング剤２：Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ社製のＮＸＴ－Ｚ１５（結合単位Ａと結合単位Ｂとの共重合体（上記一般式（１）、（２）において、結合単位Ａ：８５モル％、結合単位Ｂ：１５モル％）
シランカップリング剤３：Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ社製のＮＸＴ－Ｚ４５（結合単位Ａと結合単位Ｂとの共重合体（上記一般式（１）、（２）において、結合単位Ａ：５５モル％、結合単位Ｂ：４５モル％））
シランカップリング剤４：Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ社製のＮＸＴ－Ｚ６０（結合単位Ａと結合単位Ｂとの共重合体（上記一般式（１）、（２）において、結合単位Ａ：４０モル％、結合単位Ｂ：６０モル％））
シランカップリング剤５：Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ社製のＮＸＴ－Ｚ１００（結合単位Ｂの単重合体（上記一般式（１）、（２）において、結合単位Ａ：０モル％、結合単位Ｂ：１００モル％））
ミネラルオイル：出光興産（株）製のＰＳ－３２（パラフィン系プロセスオイル）
レジン：イーストマン社製のＲＥＳＩＮ２３３６　Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ　ＲＥＳＩＮ（α－メチルスチレン及びスチレンのコポリマー、軟化点：８２～８８℃、Ｍｎ：６００、Ｍｗ：１２５０）
ステアリン酸：日油（株）製の桐
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２種
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）
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックワックス
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤ＴＢＢＳ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（Ｎ－ｔｅｒｔ－ブチル－２－ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）
加硫促進剤ＤＰＧ：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）
なお、上記シリカ１～５中、シリカ４が、本発明に係る第一シリカに該当し、シリカ１及び５が、本発明に係る第二シリカに該当する。
以下に、ＢＲ４の製造で用いた各種薬品について説明する。
シクロヘキサン：関東化学（株）製のシクロヘキサン
ピロリジン：関東化学（株）製のピロリジン
ジビニルベンゼン：シグマアルドリッチ社製のジビニルベンゼン
イソプロパノール：関東化学（株）製のイソプロパノール
シクロヘキサン：関東化学（株）製のシクロヘキサン
ブタジエン：高千穂化学工業（株）製の１，３－ブタジエン
テトラメチルエチレンジアミン：関東化学（株）製のＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチルエチレンジアミン
１．６Ｍ　ｎ－ブチルリチウムヘキサン溶液：関東化学（株）製の１．６Ｍ　ｎ－ブチルリチウムヘキサン溶液
末端変性剤：アヅマックス（株）製の３－（Ｎ，Ｎ－ジメチルアミノプロピル）トリメトキシシラン
イソプロパノール：関東化学（株）製のイソプロパノール
（ＢＲ４の製造方法例）
充分に窒素置換した１００ｍｌ容器に、シクロヘキサン５０ｍｌ、ピロリジン４．１ｍｌ（３．６ｇ）、ジビニルベンゼン６．５ｇを加え、０℃にて１．６Ｍ　ｎ－ブチルリチウムヘキサン溶液０．７ｍｌを加えて攪拌した。１時間後、イソプロパノールを加えて反応を停止させ、抽出・精製を行うことでモノマー（１）（窒素含有化合物誘導体モノマー）を得た。
次に、充分に窒素置換した１０００ｍｌ耐圧容器に、シクロヘキサン６００ｍｌ、ブタジエン７１．０ｍｌ（４１．０ｇ）、モノマー（１）０．２９ｇ、テトラメチルエチレンジアミン０．１１ｍｌを加え、４０℃で１．６Ｍ　ｎ－ブチルリチウムヘキサン溶液０．２ｍｌを加えて撹拌した。３時間後、３－（Ｎ，Ｎ―ジメチルアミノプロピル）トリメトキシシラン（変性剤）を０．５ｍｌ（０．４９ｇ）加えて攪拌した。１時間後、イソプロパノール３ｍｌを加えて重合を停止させた。反応溶液に２，６－ｔｅｒｔ－ブチル－ｐ－クレゾール１ｇを添加後、メタノールで再沈殿処理を行い、加熱乾燥させて共重合体（ＢＲ４）を得た。
（重量平均分子量（Ｍｗ）の測定）
共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）は、東ソー（株）製ＧＰＣ－８０００シリーズの装置を用い、検知器として示差屈折計を用い、分子量は標準ポリスチレンにより校正した。
（共重合体中の窒素含有化合物誘導体モノマー量の測定）
共重合体中の窒素含有化合物誘導体モノマー量は、日本電子（株）製ＪＮＭ－ＥＣＡシリーズの装置を用いて測定した。
実施例１～１７及び比較例１～１２
バンバリーミキサーを用いて、表１～３の工程１に示す配合量の薬品を投入して、排出温度が約１５０℃となる様に５分間混練りした。
但し、実施例４、５、８では、排出温度が約１６５℃となる様に５分間混練りした。
その後、工程１により得られた混練り物に対して、表１～３の工程２に示す配合量の硫黄及び加硫促進剤を加え、オープンロールを用いて、約８０℃の条件下で３分混練りして、未加硫ゴム組成物を得た。
得られた未加硫ゴム組成物を１７０℃で１５分間プレス加硫し、加硫ゴムシートを得た。
また、得られた未加硫ゴム組成物をトレッド形状に成形して、他のタイヤ部材とはりあわせ、１７０℃で１５分間加硫することにより、試験用タイヤを作製した。
得られた未加硫ゴム組成物、加硫ゴムシート、試験用タイヤを使用して、下記の評価を行った。それぞれの試験結果を表１～３に示す。
（１）破壊エネルギー指数
ＪＩＳ　Ｋ６２５１の「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム－引張特性の求め方」にしたがって、各加硫ゴムシートの引張強度と破断伸びを測定した。更に、引張強度×破断伸び／２により破壊エネルギーを計算し、基準比較例の破壊エネルギー指数を１００として、下記計算式により、各配合の破壊エネルギーを指数表示した。指数が大きいほど、力学強度に優れることを示す。
（破壊エネルギー指数）＝（各配合の破壊エネルギー）／（基準比較例の破壊エネルギー）×１００
なお、基準比較例は、実施例１～６及び比較例１～５においては比較例１とし、実施例７～９及び比較例６、７においては比較例６とし、実施例１０～１７及び比較例８～１２においては比較例８とした。以下の評価についても同様である。
（２）耐摩耗性試験（摩耗試験）
製造した試験用タイヤを車に装着し、市街地を８０００ｋｍ走行後の溝深さの減少量を測定し、溝深さが１ｍｍ減少するときの走行距離を算出した。そして、基準比較例の耐摩耗性指数を１００とし、下記計算式により、各配合の走行距離を指数表示した。指数が大きいほど、耐摩耗性に優れることを示す。
（耐摩耗性指数）＝（各配合の走行距離）／（基準比較例の走行距離）×１００
（３）転がり抵抗試験
２ｍｍ×１３０ｍｍ×１３０ｍｍの加硫ゴムシートを作製し、そこから測定用試験片を切り出し、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５０℃、初期歪１０％、動歪２％、周波数１０Ｈｚの条件下で、各試験片のｔａｎδを測定した。そして、基準比較例の転がり抵抗指数を１００として、下記計算式により、各配合のｔａｎδを指数表示した。指数が小さいほど、転がり抵抗が低く、転がり抵抗特性に優れることを示す。
（転がり抵抗指数）＝（各配合のｔａｎδ）／（基準比較例のｔａｎδ）×１００
（４）シリカ分散性指数
２ｍｍ×１３０ｍｍ×１３０ｍｍの加硫ゴムシートを作製し、そこから測定用試験片を切り出し、ＪＩＳ　Ｋ　６８１２「ポリオレフィン管、継手及びコンパウンドの顔料分散又はカーボン分散の評価方法」に準じて、各試験片中のシリカの凝集塊をカウントして、分散率（％）を算出した。そして、基準比較例のシリカ分散性指数を１００として、下記計算式により、各配合のシリカ分散率を指数表示した。指数が大きいほど、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。
（シリカ分散性指数）＝（各配合のシリカ分散率）／（基準比較例のシリカ分散率）×１００
（５）ウェットグリップ性能指数
アンチロックブレーキシステム（ＡＢＳ）評価試験により得られた制動性能をもとにして、グリップ性能を評価した。すなわち、１８００ｃｃ級のＡＢＳが装備された乗用車に前記試験用タイヤを装着して、アスファルト路面（ウェット路面状態、スキッドナンバー約５０）を実車走行させ、時速１００ｋｍ／ｈの時点でブレーキをかけ、乗用車が停止するまでの減速度を算出した。ここで、本発明でいう減速度とは、乗用車が停止するまでの距離である。そして、基準比較例のウェットグリップ性能指数を１００とし、下記計算式により、各配合の減速度を指数表示した。指数が大きいほど、制動性能が良好であり、ウェットグリップ性能に優れることを示す。
（ウェットグリップ性能指数）＝（基準比較例の減速度）／（各配合の減速度）×１００
（６）ドライ操縦安定性能指数
上記車両（ウェットグリップ性能の評価で使用した乗用車）を用いて、ドライ路面での発進、加速及び停止について、テストドライバーによる官能評価を行った。官能評価は、基準比較例を１００とし、明らかに性能が向上したとテストドライバーが判断したものを１２０、これまで同クラス／同サイズタイヤでは、全く見られなかった良好なレベルであるものを１４０とした。
（７）加工性指数
実施例１～６及び比較例１～５の未加硫ゴム組成物に対して、ＪＩＳＫ６３００の未加硫ゴム物理試験方法のムーニースコーチ試験の記述に従って試験を行い、１３０．０±０．５℃でのＭＬ１＋４を測定した。そして、基準比較例の加工性指数を１００とし、下記計算式により、各配合のＭＬ１＋４を指数表示した。指数が大きいほど、加工しにくくなる可能性がある。特に今回の評価では、１３０以上になると、混練りや押し出し工程での加工性が悪化する。
（加工性指数）＝（各配合のＭＬ１＋４）／（基準比較例のＭＬ１＋４）×１００
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
 　
比較例１では、第一シリカ（シリカ４）及び第二シリカ（シリカ１、５）の両方を使用せず、ＣＴＡＢ比表面積、ＢＥＴ比表面積、平均一次粒子径が一般的な水準であるシリカ（シリカ２、以下、「従来のシリカ」ともいう。）を使用した。したがって、転がり抵抗が実施例１～６に比べて非常に大きく、シリカの分散性もやや悪かった。また、破壊エネルギーも実施例２～５に比べて劣っていた。
比較例２では、第二シリカ（シリカ１）を使用し、その他のシリカを使用しなかったため、転がり抵抗特性やシリカの分散性は良好であったが、破壊エネルギー、耐摩耗性、ウェットグリップ性能、ドライ操縦安定性能が実施例１～６に比べてかなり劣っていた。
比較例３では、第二シリカ（シリカ１）と、シリカ３とを用いた。シリカ３は、ＣＴＡＢ比表面積、ＢＥＴ比表面積、平均一次粒子径は第一シリカの基準を満たしているが、アグリゲートサイズが第一シリカよりも小さいもの（以下、「従来の微粒子シリカ」ともいう。）である。したがって、比較例３では、シリカの分散性が悪く、それによって破壊エネルギーや耐摩耗性が悪かった。また、ウェットグリップ性能も実施例１～６に比べてやや悪かった。更に、加工性も実施例１～６に比べてやや悪かった。
比較例４では、従来のシリカ（シリカ２）と、従来の微粒子シリカ（シリカ３）とを用いた。この場合、転がり抵抗を低減することが出来ず、転がり抵抗が実施例１～６に比べて非常に大きかった。また、シリカの分散性もかなり悪かった。更に、加工性も実施例１～６に比べて悪かった。
比較例５では、従来の微粒子シリカ（シリカ３）のみを用いた。（尚、シリカ３の配合量は、ゴム組成物の硬度が比較例１や実施例とほぼ同じになる様に調整した。）このため、ドライ操縦安定性能は良好であったが、転がり抵抗が非常に大きくなった。また、シリカの分散性が非常に悪く、このため、転がり抵抗が大きいにも関わらず、破壊エネルギーや耐摩耗性が改善されなかった。更に、加工性も悪かった。
他方、実施例１～６は転がり抵抗がいずれも低く、環境性能に優れていた。また、転がり抵抗が低い割に、耐摩耗性、ドライ操縦安定性能、ウェットグリップ性能がそれほど低下しておらず、実用可能なレベルであった。特に、第一シリカ（シリカ４）の量が多くなる程、転がり抵抗の悪化を抑えながら破壊エネルギー、耐摩耗性、ウェットグリップ性能、ドライ操縦安定性能を改善することができた。また、第一シリカ（シリカ４）の量を少なくし、第二シリカ（シリカ１又は５）の量を多くすると、破壊エネルギー、耐摩耗性、ウェットグリップ性能、ドライ操縦安定性能をある程度保持しながら、転がり抵抗を大幅に低減することが出来た。また、未加硫時の加工性に関しても、それほど問題になるレベルではなかった。
メルカプト基を有するシランカップリング剤（シランカップリング剤３）を使用し、工程１における排出温度を高くした（高温練りを行った）実施例４及び５では、破壊エネルギーやシリカの分散性を更に改善することが出来た。このため、耐摩耗性、ウェットグリップ性能、転がり抵抗を更に改善することが出来た。
実施例４に対して、オイル置換でレジンを加えた実施例５では、ウェットグリップ性能を比較例１並みに改善出来た上に、良好な転がり抵抗や耐摩耗性を維持したまま、破壊エネルギーも更に改善することが出来た。
実施例１～５で使用した第二シリカ（シリカ１）よりも平均一次粒子径が大きい第二シリカ（シリカ５）を配合し、その他の配合は実施例２と同じにした実施例６では、実施例２と比較して、転がり抵抗をより低減することができた。
その他の実施例でも、比較例に比べて、転がり抵抗を大きく低減出来ている上、破壊エネルギーも良好であった。特に、変性ＳＢＲ（ＳＢＲ１）を含有した実施例７及び８、変性ＢＲ（ＢＲ２、ＢＲ３、ＢＲ４）を含有した実施例１４～１７では、転がり抵抗特性、破壊エネルギー、シリカの分散性、ウェットグリップ性能、耐摩耗性の改善効果が対応する比較例に比べて大きかった。また、ＮＲ及び未変性ＢＲ（ＢＲ１）の含有量が大きい実施例１０～１３でも、同様の傾向であった。
他方、比較例６及び８では、比較例１同様、第一シリカ（シリカ４）及び第二シリカ（シリカ１及び５）の両方を使用せず、従来のシリカ（シリカ２）を使用した。よって、転がり抵抗が、対応する実施例に比べて非常に大きく劣っていた上、シリカの分散性もやや悪かった。また、破壊エネルギーも対応する実施例に比べて劣っていた。
比較例６の配合から、変性ＳＢＲ（ＳＢＲ１）を未変性のＥ－ＳＢＲ（ＳＢＲ２）に置き換えた比較例７では、比較例６に比べて破壊エネルギーや耐摩耗性が良好となったが、転がり抵抗が大幅に悪くなった。また、対応する実施例９と比べると、シリカの分散性が劣っていた。
比較例９～１２では、各々比較例２～５と同様の理由で、対応する実施例に比較して性能が劣っていた。
　

Claims (8)

  1. ゴム成分、第一シリカ、及び第二シリカを含有し、
    前記第一シリカは、ＣＴＡＢ比表面積が１８０ｍ２／ｇ以上、ＢＥＴ比表面積が１８５ｍ２／ｇ以上、アグリゲートサイズが４５ｎｍ以上であり、
    前記第二シリカは、ＣＴＡＢ比表面積が９５ｍ２／ｇ以下、ＢＥＴ比表面積が１００ｍ２／ｇ以下であるタイヤ用ゴム組成物。
  2. ゴム成分１００質量％中、天然ゴム及びブタジエンゴムの合計含有量が１０質量％以上である請求項１記載のタイヤ用ゴム組成物。
  3. ゴム成分１００質量％中、変性スチレンブタジエンゴム及び変性ブタジエンゴムの合計含有量が２５質量％以上である請求項１又は２記載のタイヤ用ゴム組成物。
  4. メルカプト基を有するシランカップリング剤を含有する請求項１～３のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
  5. シランカップリング剤は、下記一般式（１）で示される結合単位Ａと下記一般式（２）で示される結合単位Ｂとの合計量に対して、結合単位Ｂを１～７０モル％の割合で共重合したものである請求項４記載のタイヤ用ゴム組成物。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
     （式中、ｘは０以上の整数である。ｙは１以上の整数である。Ｒ１は水素、ハロゲン、分岐若しくは非分岐の炭素数１～３０のアルキル基若しくはアルキレン基、分岐若しくは非分岐の炭素数２～３０のアルケニル基若しくはアルケニレン基、分岐若しくは非分岐の炭素数２～３０のアルキニル基若しくはアルキニレン基、又は該アルキル基若しくは該アルケニル基の末端の水素が水酸基若しくはカルボキシル基で置換されたものを示す。Ｒ２は水素、分岐若しくは非分岐の炭素数１～３０のアルキレン基若しくはアルキル基、分岐若しくは非分岐の炭素数２～３０のアルケニレン基若しくはアルケニル基、又は分岐若しくは非分岐の炭素数２～３０のアルキニレン基若しくはアルキニル基を示す。Ｒ１とＲ２とで環構造を形成してもよい。）
  6. ゴム成分１００質量部に対し、第一シリカ及び第二シリカの合計含有量が２０～１５０質量部であり、カーボンブラックの含有量が１００質量部以下である請求項１～５のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
  7. トレッドに使用される請求項１～６のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
  8. 請求項１～７のいずれかに記載のゴム組成物を用いた空気入りタイヤ。
    　
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