JP2003192842A - タイヤ用ゴム組成物および当該ゴム組成物を用いたタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タイヤの耐摩耗性および低燃費性を低下させ
ることなく、ウェットグリップ性能を大幅に改善する。 【解決手段】 ゴム成分１００重量部に対して、無水シ
リカ５〜８０重量部および含水シリカ５〜１５０重量部
を配合してなるタイヤ用ゴム組成物、また、無水シリカ
と含水シリカの配合比率が、含水シリカ１００重量部に
対して無水シリカ５〜１００重量部であり、さらにシラ
ンカップリング剤を無水シリカと含水シリカの合計重量
に対して１〜２０重量％含む前記タイヤ用ゴム組成物、
また、前記無水シリカがシラン化合物により表面処理さ
れたものである前記タイヤ用ゴム組成物、および、該ゴ
ム組成物からなるタイヤ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タイヤ用ゴム組成
物およびタイヤに関し、さらに詳しくは、低燃費性を保
持するとともに、とくに湿潤路面でのグリップ性能（ウ
ェットグリップ性能）を大幅に改善することのできるタ
イヤ用ゴム組成物、および該ゴム組成物を用いてなるタ
イヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車タイヤに要求される特性は
低燃費性のほか、操縦安定性、耐摩耗性、乗り心地など
多岐にわたり、これらの性能を向上するために種々の工
夫がなされている。たとえば、低燃費化、すなわち転が
り抵抗の低減を図る場合、カーボンブラックの充填量を
減量する方法、あるいは大粒径のカーボンブラックを使
用する方法などが行なわれている。しかしながら、いず
れの方法によっても、補強性、耐摩耗性、ウェットグリ
ップ性能の低下を免れないことが知られている。

【０００３】そこで、低発熱性と補強性、耐摩耗性、ウ
ェットグリップ性能とを両立させるために、シリカを使
用することが知られている。しかしながら、シリカはそ
の表面にシラノール基を有し、このシラノール基同士が
凝集するために、ゴム中へのシリカ粒子の分散が不充分
となり、ゴム組成物のムーニー粘度が高くなり、押し出
しなどの加工性に劣るなどの問題が生じる。そこで、シ
リカの分散性を向上させるために種々のシランカップリ
ング剤が提案されている。シランカップリング剤は、シ
リカ表面のシラノール基と結合してシリカ同士の凝集を
防ぎ、加工性を改善すると同時に、シリカとポリマーが
シランカップリング剤と化学的に結合することにより、
転がり抵抗を低減すると考えられている。しかし、通常
使用されるシリカは湿式法により製造された含水ケイ酸
（含水シリカ）であって、この含水シリカの表面にはシ
ラノール基が数多く存在するために、シランカップリン
グ剤を用いることによっても、シラノール基全部を覆い
つくすことは難しい。そのため、補強性、耐摩耗性の低
下は避けられないという問題があった。また、通常の含
水シリカは水分吸着性が高いために、湿度によっても加
硫速度や性能に差が生じるなどの問題があった。

【０００４】そこで、乾式法により製造されたシリカ
（乾式シリカ）を用いることが考えられるが、乾式シリ
カを配合したゴム組成物では、湿式シリカに比べコスト
が高く、加工性に劣るという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、耐摩耗性お
よび低燃費性を低下させることなく、ウェットグリップ
性能を大幅に改善することのできるタイヤ用ゴム組成
物、および、該ゴム組成物からなるタイヤを提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ゴム成分１０
０重量部に対して、無水シリカ５〜８０重量部および含
水シリカ５〜１５０重量部を配合してなるタイヤ用ゴム
組成物に関する。

【０００７】前記タイヤ用ゴム組成物は、無水シリカと
含水シリカの配合比率が、含水シリカ１００重量部に対
して無水シリカ５〜１００重量部であり、さらにシラン
カップリング剤を無水シリカと含水シリカの合計重量に
対して１〜２０重量％含むことが好ましい。

【０００８】前記タイヤ用ゴム組成物は、無水シリカが
シラン化合物により表面処理されたものであることが好
ましい。

【０００９】また、本発明は、前記タイヤ用ゴム組成物
からなるタイヤに関する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明のタイヤ用ゴム組成物は、
ゴム成分、無水シリカおよび含水シリカからなる。

【００１１】ゴム成分としては、天然ゴムおよび／また
はジエン系合成ゴムが用いられる。ジエン系合成ゴムと
しては、たとえば、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢ
Ｒ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（Ｉ
Ｒ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤ
Ｍ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリル−
ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）など
があげられる。これらのゴムは単独で用いてもよく、２
種以上を組み合わせて用いてもよいが、ゴム成分中、２
０〜１００重量％をＳＢＲとすることが好ましい。ＳＢ
Ｒの含有量が２０重量％未満では、タイヤ製造時の作業
性が低下するだけでなく、低燃費性とウェットグリップ
性能の両立が図れない傾向がある。

【００１２】無水シリカとは、乾式法により製造された
無水ケイ酸のことである。

【００１３】前記無水シリカのチッ素吸着比表面積（Ｎ
₂ＳＡ）は、好ましくは１００〜４００ｍ²／ｇ、さらに
好ましくは１２０〜３５０ｍ²／ｇである。無水シリカ
のＮ ₂ＳＡが１００ｍ²／ｇ未満では、補強効果が低下す
る傾向があり、４００ｍ²／ｇをこえると分散性が悪く
なり、発熱性が増大する傾向がある。

【００１４】前記無水シリカは、ゴム中への分散性向上
のため疎水化するという点でシラン化合物により表面処
理されていることが好ましい。

【００１５】シラン化合物としては、たとえば、ハロシ
ラン、アルコキシシラン、アルキルシラン、シラザン、
シロキサンなどがあげられるが、シラノール基と反応性
（吸着性）を有する官能基をもつものであればとくに制
限はない。

【００１６】ハロシランとしては、具体的にはジメチル
ジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、ジフェニル
ジクロロシランなどがあげられる。

【００１７】アルコキシシランとしては、具体的にはテ
トラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメ
チルジメトキシシラン、テトラエトキシシラン、メチル
トリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェ
ニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラ
ン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキ
シシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリ
エトキシシランなどがあげられる。

【００１８】シラザンとしては、具体的にはヘキサメチ
ルジシラザンなどがあげられる。

【００１９】アルキルシランとしては、トリエチルシラ
ン、トリプロピルシラン、トリブチルシラン、トリデシ
ルシラン、トリオクチルシラン、トリフェニルシランな
どがあげられる。

【００２０】シロキサンとしては、具体的にはジメチル
シリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、
メチルハイドロジエンシリコーンオイルなどがあげられ
る。

【００２１】前記シラン化合物による無水シリカの表面
処理は、たとえば、表面に存在するシラノール基とシラ
ン化合物を反応させることによって化学的に行なうこと
ができる。

【００２２】無水シリカの配合量は、前記ゴム成分１０
０重量部に対して５〜８０重量部、好ましくは１０〜６
５重量部である。前記配合量が５重量部未満では、ウェ
ットグリップ性能の改善効果が小さく、８０重量部をこ
えると、加工性、耐摩耗性が低下する割に充分なウェッ
トグリップ性能が得られない。

【００２３】含水シリカとは、湿式法により製造された
シリカのことである。

【００２４】前記含水シリカのチッ素吸着比表面積（Ｎ
₂ＳＡ）は、好ましくは１００〜３００ｍ²／ｇ、さらに
好ましくは１３０〜２８０ｍ²／ｇである。含水シリカ
のＮ ₂ＳＡが１００ｍ²／ｇ未満では、補強効果が小さ
く、３００ｍ²／ｇをこえると分散性が低下し、ゴム組
成物の発熱性が増大する傾向がある。

【００２５】前記含水シリカの配合量は、前記ゴム成分
１００重量部に対して５〜１５０重量部、好ましくは１
０〜１２０重量部、さらに好ましくは１５〜１００重量
部である。含水シリカの配合量が５重量部未満では、充
分な低発熱性、ウェットグリップ性能が得られず、１５
０重量部をこえると、加工性、作業性が低下する。

【００２６】前記無水シリカと含水シリカの配合比率
は、含水シリカ１００重量部に対して無水シリカ５〜１
００重量部であることが好ましい。無水シリカが５重量
部未満では、無水シリカを配合する充分なメリットが得
られない傾向があり、１００重量部をこえると、加工
性、耐摩耗性が低下する割には充分なウェットグリップ
性能が得られない傾向がある。加工性、耐摩耗性、ウエ
ットグリップ性能の両立という点から、含水シリカ１０
０重量部に対して無水シリカ１０〜９０重量部であるこ
とが、より好ましい。

【００２７】本発明のゴム組成物は、さらにシランカッ
プリング剤を含むことが好ましい。本発明で好適に使用
できるシランカップリング剤は、従来からシリカ充填剤
と併用される任意のシランカップリング剤とすることが
できる。具体的には、ビス（３−トリエトキシシリルプ
ロピル）テトラスルフィド、ビス（２−トリエトキシシ
リルエチル）テトラスルフィド、ビス（３−トリメトキ
シシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−トリ
メトキシシリルエチル）テトラスルフィド、ビス（３−
トリエトキシシリルプロピル）トリスルフィド、ビス
（３−トリメトキシシリルプロピル）トリスルフィド、
ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィ
ド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）ジスルフ
ィド、３−トリメトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメ
チルチオカルバモイルテトラスルフィド、３−トリエト
キシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイ
ルテトラスルフィド、２−トリエトキシシリルエチル−
Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、
２−トリメトキシシリルエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオ
カルバモイルテトラスルフィド、３−トリメトキシシリ
ルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、３−ト
リエトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスル
フィド、３−トリエトキシシリルプロピルメタクリレー
トモノスルフィド、３−トリメトキシシリルプロピルメ
タクリレートモノスルフィドなどのスルフィド系；３−
メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプ
トプロピルトリエトキシシラン、２−メルカプトエチル
トリメトキシシラン、２−メルカプトエチルトリエトキ
シシランなどのメルカプト系；ビニルトリエトキシシラ
ン、ビニルトリメトキシシランなどのビニル系；３−ア
ミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピル
トリメトキシシラン、３−（２−アミノエチル）アミノ
プロピルトリエトキシシラン、３−（２−アミノエチ
ル）アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ
系；γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ
−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリ
シドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシ
ドキシプロピルメチルジメトキシシランなどのグリシド
キシ系；３−ニトロプロピルトリメトキシシラン、３−
ニトロプロピルトリエトキシシランなどのニトロ系；３
−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロ
ピルトリエトキシシラン、２−クロロエチルトリメトキ
シシラン、２−クロロエチルトリエトキシシランなどの
クロロ系などがあげられる。カップリング剤添加効果と
コストの両立からビス（３−トリエトキシシリルプロピ
ル）テトラスルフィド、３−メルカプトプロピルトリメ
トキシシランなどが好適に用いられる。これらのシラン
カップリング剤は、１種で、または２種以上組み合わせ
て用いてもよい。

【００２８】前記シランカップリング剤の配合量は、前
記無水シリカと前記含水シリカとの合計重量に対して１
〜２０重量％が好ましい。シランカップリング剤の配合
量が１重量％未満では、シランカップリング剤を入れる
効果が充分に得られない傾向があり、２０重量％をこえ
ると、コストが上がる割にカップリング効果が得られ
ず、補強性、耐摩耗性が低下する傾向がある。分散効
果、カップリング効果の面から、シランカップリング剤
の配合量は２〜１５重量％であることが、より好まし
い。

【００２９】本発明のゴム組成物は、さらにカーボンブ
ラックを含むことができる。本発明に使用されるカーボ
ンブラックのチッ素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は、好ま
しくは７０〜３００ｍ²／ｇ、さらに好ましくは９０〜
２５０ｍ²／ｇである。カーボンブラックのＮ₂ＳＡが７
０ｍ²／ｇ未満であると、充分な補強性や耐摩耗性が得
られにくい傾向があり、３００ｍ²／ｇをこえると分散
性がわるくなり、発熱性が増大する傾向がある。前記カ
ーボンブラックの例としては、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡ
Ｆなどがあげられるが、とくに制限されるものではな
い。

【００３０】前記カーボンブラックの配合量は、前記ゴ
ム成分１００重量部に対して好ましくは５〜１５０重量
部、より好ましくは１０〜１２０重量部、さらに好まし
くは１５〜１００重量部である。カーボンブラックの配
合量が５重量部未満では、補強性や耐摩耗性が低下する
傾向があり、１５０重量部をこえると分散性が低下する
うえ、所望の特性が得られない傾向がある。

【００３１】なお、本発明のゴム組成物には、前記ゴム
成分、無水シリカ、含水シリカ、シランカップリング
剤、カーボンブラック以外に、必要に応じて、軟化剤、
老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤などの
通常のゴム工業で使用される配合剤を適宜配合すること
ができる。

【００３２】本発明のタイヤ用ゴム組成物は、たとえ
ば、タイヤトレッド、カーカス、ベルト、サイドウォー
ル、ビードなどのタイヤ部材に用いることができる。

【００３３】本発明のタイヤは、前記タイヤ用ゴム組成
物を用いて通常の方法によって製造される。すなわち、
前記タイヤ用ゴム組成物を未加硫の段階で、各タイヤ部
材の形状に押し出し加工し、タイヤ成形機上で通常の方
法により貼り合わせて未加硫タイヤを成形する。この未
加硫タイヤを加硫機中で加熱・加圧してタイヤを得る。
このようにして得られた本発明のタイヤは、耐摩耗性お
よび転がり抵抗特性が低下することなく、ウェットグリ
ップ性能が大幅に改善されたものである。

【００３４】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではな
い。

【００３５】以下に実施例および比較例で用いた各種薬
品をまとめて説明する。

【００３６】天然ゴム：ＲＳＳ＃３ ＳＢＲ：ジェイエスアール（株）製のＳＢＲ１５０２
（スチレン単位量：２３．５重量％） 無水シリカ１：日本アエロジル社製のアエロジル２００
（Ｎ₂ＳＡ：２００ｍ²／ｇ、表面処理剤：なし） 無水シリカ２：日本アエロジル社製のアエロジルＲ８２
００（Ｎ₂ＳＡ：１６０ｍ²／ｇ、表面処理剤：ヘキサメ
チルジシラザン） 含水シリカ：デグッサ製のウルトラジルＶＮ３（Ｎ₂Ｓ
Ａ：２１０ｍ²／ｇ） カーボンブラック：昭和キャボット（株）製のショウブ
ラックＮ２２０（Ｎ₂ＳＡ：１２５ｍ²／ｇ） シランカップリング剤：デグッサ製の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） 老化防止剤：大内新興化学工業（株）製のノクラック６
Ｃ（Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル
−ｐ−フェニレンジアミン） ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸 酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号 硫黄：鶴見化学（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（化学名：Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベ
ンゾチアジ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（化学名：Ｎ，Ｎ’−ジフェニルグアニジン）

【００３７】実施例１〜５および比較例１ 表１に示す配合処方にしたがって、混練り配合し、各種
供試ゴム組成物を得た。これらの配合物を１７０℃で２
０分間プレス加硫して加硫物を得、これらについて以下
に示す各特性の試験を行なった。 試験方法の説明

【００３８】（加工性）ＪＩＳ Ｋ６３００に定められ
たムーニー粘度の測定法にしたがい、１３０℃で測定し
た。

【００３９】比較例１のムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄）を１
００とし、下記計算式により指数表示した。指数が大き
いほど、ムーニー粘度が低く、加工性に優れている。 （ムーニー粘度指数）＝（比較例１のｔａｎδ）÷（各
配合のｔａｎδ）×１００

【００４０】（摩耗試験）ランボーン摩耗試験機にて、
温度２０℃、スリップ率２０％、試験時間５分間の条件
でランボーン摩耗量を測定し、各配合の容積損失を計算
し、比較例１の損失量を１００として下記計算式により
指数表示した。指数が大きいほど耐摩耗性が優れる。 （摩耗指数）＝（比較例１の損失量）÷（各配合の損失
量）×１００

【００４１】（転がり抵抗指数）粘弾性スペクトロメー
ターＶＥＳ（（株）岩本製作所製）を用いて、温度７０
℃、初期歪み１０％、動歪み２％の条件下で各配合のｔ
ａｎδを測定し、比較例１のｔａｎδを１００として、
下記計算式により指数表示した。指数が大きいほど転が
り抵抗性が優れる。 （転がり抵抗指数）＝（比較例１のｔａｎδ）÷（各配
合のｔａｎδ）×１００

【００４２】（ウェットスキッド試験）スタンレー製の
ポータブルスキッドテスターを用いてＡＳＴＭ Ｅ３０
３−８３の方法にしたがって測定し、比較例１の測定値
を１００として下記計算式により指数表示した。指数が
大きいほどウェットスキッド性能が優れる。 （ウェットスキッド指数）＝（各配合の測定値）÷（比
較例１の測定値）×１００

【００４３】結果を表１に示す。

【００４４】

【表１】

【００４５】無水シリカを配合しない比較例１に対し
て、含水シリカと無水シリカの両方を配合した実施例１
〜５は、加工性、耐摩耗性、転がり抵抗特性を維持しな
がら、ウェットスキッド性能を大幅に改善することがで
きた。

【００４６】実施例６〜１０および比較例２ 表２に示す配合処方にしたがって、実施例１〜５および
比較例１と同様の方法で加硫物を得た。これらについ
て、比較例２の測定値を基準（指数１００）としたほか
は、実施例１〜５および比較例１と同様の方法で、各特
性の試験を行なった。

【００４７】

【表２】

【００４８】無水シリカを配合しない比較例２に対し
て、含水シリカと無水シリカの両方を配合した実施例６
〜１０は、加工性、耐摩耗性、転がり抵抗特性を維持し
ながら、ウェットスキッド性能を大幅に改善することが
できた。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、従来のタイヤ用ゴム組
成物に特定量の無水シリカおよび含水シリカを配合する
ことによって、耐摩耗性および転がり抵抗特性を低下さ
せることなく、ウェットグリップ性能を大幅に改善する
ことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J002 AC001 AC011 AC021 AC061 AC071 AC081 AC091 BB151 BB181 DJ016 DJ017 EX038 EX078 EX088 FB096 FD016 FD017 FD208 GN01

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴム成分１００重量部に対して、無水シ
   リカ５〜８０重量部および含水シリカ５〜１５０重量部
   を配合してなるタイヤ用ゴム組成物。
2. 【請求項２】 無水シリカと含水シリカの配合比率が、
   含水シリカ１００重量部に対して無水シリカ５〜１００
   重量部であり、さらにシランカップリング剤を無水シリ
   カと含水シリカの合計重量に対して１〜２０重量％含む
   請求項１記載のタイヤ用ゴム組成物。
3. 【請求項３】 無水シリカがシラン化合物により表面処
   理されたものである請求項１または２記載のタイヤ用ゴ
   ム組成物。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３記載のタイヤ用ゴ
   ム組成物からなるタイヤ。