ゴム組成物及び空気入りタイヤ
【課題】シリカの分散性を向上してシリカ配合の優れたゴム物性を引き出し転がり抵抗やウェット性能等に優れるゴム組成物を提供する。
【解決手段】ジエン系ゴム１００重量部にシリカを２０〜１２０重量部含有するゴム組成物において、前記シリカが、固体高分解能２９Ｓｉ−ＮＭＲスペクトルにおける−４５ｐｐｍでのピーク強度が、−８０〜−１２０ｐｐｍ付近のピーク強度を１００とした場合３〜１０であるシランカップリング剤で処理された表面処理シリカを含むことを特徴とする。前記表面処理シリカは、シリカ重量に対して前記シランカップリング剤を２〜１５重量％で、有機溶媒中において、室温〜１６０℃で処理されたものであり、処理後に前記有機溶媒を除去したものが好ましい。
【解決手段】ジエン系ゴム１００重量部にシリカを２０〜１２０重量部含有するゴム組成物において、前記シリカが、固体高分解能２９Ｓｉ−ＮＭＲスペクトルにおける−４５ｐｐｍでのピーク強度が、−８０〜−１２０ｐｐｍ付近のピーク強度を１００とした場合３〜１０であるシランカップリング剤で処理された表面処理シリカを含むことを特徴とする。前記表面処理シリカは、シリカ重量に対して前記シランカップリング剤を２〜１５重量％で、有機溶媒中において、室温〜１６０℃で処理されたものであり、処理後に前記有機溶媒を除去したものが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム組成物に関し、より詳しくは、表面処理シリカを含むゴム組成物であって、ゴム組成物の加硫特性を改善すると共に転がり抵抗を低減することができるゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、空気入りタイヤのトレッドに用いられるゴム組成物は、低燃費性の市場ニーズから転がり抵抗性の低減要求が強く、また安全性の面からの湿潤路面での制動性能や操縦安定性（ウェット性能）の向上が求められ、さらに耐久性、経済性の点で優れた耐摩耗性が求められている。
【０００３】
このようなゴム組成物は、上記転がり抵抗特性とウェット性能とのバランスが得られやすいシリカを補強性充填剤に配合したゴム組成物が、カーボンブラックを補強剤とするゴム組成物に代えて使用されるようになっている。
【０００４】
ところが、シリカは、親水性を有し、表面が極性の高いシラノール基に覆われているため強い自己凝集性を持ち、ゴム組成物の粘度を上昇させたり、疎水性を示すゴムへの分散が容易でなく混合工程で分散不良を起こし、後工程での加工性やゴム特性を低下させるという欠点がある。
【０００５】
そこで、両末端にシリカ及びゴムのそれぞれに反応する官能基を有するシランカップリング剤を添加することにより、シリカとゴムとの親和性を高めてシリカの分散性を向上することが行われているが、それでもシリカ配合は粘度が高くゴムの混練時間を長くしたり混合ステップ数を多くし、またその後の押出工程などでも厳重な工程管理を必要として加工費用の増大につながるものとなっている。これらシランカップリング剤の改良も多数提案されているが、その効果は未だ十分満足できるとは言えない（例えば、特許文献１、２）。
【０００６】
また、シリカ粒子の表面を改質しゴムとの親和性を高めることも提案されている。例えば、二酸化チタンや特定のシランカップリング剤で処理された表面処理シリカが開示されているが、シリカとゴム分子との結合に対する表面処理シリカの最適な表面状態は示されていない（例えば、特許文献３、４）。
【特許文献１】特開２０００−３３６２０９号公報
【特許文献２】特開２００５−２０６５号公報
【特許文献３】特開２００４−２９２２１９号公報
【特許文献４】特開２００６−２８２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来技術によるシランカップリング剤をシリカ配合の混合時に添加し併用するもの、あるいはシリカ表面を改質した表面処理シリカを用いるものは、シリカとゴムとの親和性向上にある程度の効果は得られているものの、シランカップリング剤のカップリング作用が十分発揮されておらず未だ改良の余地があり、特にシリカとシランカップリング剤との最適な結合量や結合形態は報告されていない。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みてなしたものであり、シリカとシランカップリング剤との結合状態を把握することで、シランカップリング剤のカップリング効果を最適なものとし、シリカの分散性を向上してシリカ配合の優れたゴム物性を引き出し転がり抵抗やウェット性能等に優れるゴム組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、シリカに固体高分解能２９Ｓｉ−ＮＭＲを適用し、シリカへのシランカップリング剤の結合量や結合形態を解析することで、シリカ配合に好適な表面性状を備えたシランカップリング剤処理による表面処理シリカを見出し本発明に到達した。
【００１０】
すなわち、本発明にかかる請求項１の発明は、ジエン系ゴム１００重量部にシリカを２０〜１２０重量部含有するゴム組成物において、前記シリカが、固体高分解能２９Ｓｉ−ＮＭＲスペクトルにおける−４５ｐｐｍでのピーク強度が、−８０〜−１２０ｐｐｍ付近のピーク強度を１００とした場合３〜１０であるシランカップリング剤で処理された表面処理シリカを含むことを特徴とするゴム組成物である。
【００１１】
請求項２の発明は、前記表面処理シリカが、シリカ重量に対して前記シランカップリング剤を２〜１５重量％で処理したものであることを特徴とする請求項１のゴム組成物である。
【００１２】
請求項３の発明は、前記表面処理シリカが、有機溶媒中において、室温〜１６０℃で処理されたものであることを特徴とする請求項２に記載のゴム組成物である。
【００１３】
請求項４の発明は、前記表面処理シリカが、前記有機溶媒を除去したものであることを特徴とする請求項３に記載のゴム組成物である。
【００１４】
請求項５の発明は、前記表面処理シリカが、シリカ総量の２０重量％以上含まれている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のゴム組成物である。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載のゴム組成物をトレッドに用いた
ことを特徴とする空気入りタイヤである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、固体高分解能２９Ｓｉ−ＮＭＲスペクトルにおける−４５ｐｐｍでのピーク強度が、−８０〜−１２０ｐｐｍ付近のピーク強度を１００とした場合３〜１０であるシランカップリング剤で処理された表面処理シリカは、シランカップリング剤がシリカ表面に化学的に安定な結合をしたゴムとの親和性に優れる相溶性シリカとなり、分散性を向上するとともにゴム分子と反応して強い結合力を得ることで、優れたゴム物性を引き出し転がり抵抗やウェット性能等に優れるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴム１００重量部にシリカを２０〜１２０重量部含有するゴム組成物である。
【００１９】
ジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）及びスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などのジエン系合成ゴムが挙げられる。これらのジエン系ゴムは、単独使用でも２種類以上のブレンド使用でもよい。
【００２０】
シリカの配合量は、シリカ総量（未処理シリカと表面処理シリカとの合計量）でゴム成分１００重量部に対し２０〜１２０重量部であり、２０重量部未満ではシリカ配合による補強性、低発熱性などの特長が発揮されず本発明の目的が達せられず、１２０重量部を超えると耐摩耗性、耐疲労性などの特性が低下傾向を示し好ましくない。
【００２１】
本発明に使用されるシリカとしては、特に制限されることはなく、例えば、湿式シリカ（含水ケイ酸），乾式シリカ（無水ケイ酸），ケイ酸カルシウム，ケイ酸アルミニウム等が挙げられるが、中でも補強特性や低発熱性が良好である湿式シリカが好ましく、また生産性に優れる点からも好ましい。
【００２２】
上記シリカは、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が１００〜３００ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸油量が１５０〜３００ｍｌ／１００ｇにあるものが好ましく、ＢＥＴが１００ｍ２／ｇ未満であるとシリカの補強効果が得られにくくなり、３００ｍ２／ｇを超えるとシリカの分散性が著しく低下し、加工性（混合、押出性）が悪化する傾向にある。また、ＤＢＰ吸油量を１５０〜３００ｍｌ／１００ｇとすることで分散性を良好に維持することができる。このようなシリカとしては、東ソーシリカ工業（株）のニプシールＡＱ、ＶＮ３、トクヤマ（株）のトクシールＵＲ、Ｕ−１３、デグサ社製のウルトラジルＶＮ３などの市販品が使用できる。なお、シリカのＢＥＴはＩＳＯ ５７９４に記載のＢＥＴ法に、ＤＢＰ吸油量はＪＩＳ Ｋ６２２１に記載の方法に準拠し測定される。
【００２３】
本発明にかかる表面処理シリカは、上記シリカをシランカップリング剤によって処理したものである。
【００２４】
上記シリカの表面処理に用いられるシランカップリング剤としては、ゴム用のシランカップリング剤であれば特に制限なく使用することができる。
【００２５】
中でも、分子中にスルフィド結合を有する化合物からなるシランカップリング剤が好ましい。これらのシランカップリング剤は２種類以上を混合し用いてもよい。
【００２６】
上記スルフィド結合を有するシランカップリング剤としては、下記一般式（１）、及び一般式（２）で表される化合物が好ましい例として挙げられる。
【００２７】
（ＣａＨ２ａ＋１Ｏ）３−Ｓｉ−（ＣＨ２）ｂ−Ｓｃ−（ＣＨ２）ｂ−Ｓｉ−（ＣａＨ２ａ＋１Ｏ）３ ・・・（１）
式（１）中、ａは１〜３の整数、ｂは１〜４の整数である。ｃはスルフィド部の硫黄数を表し、平均値は１．５〜３．５である。
【００２８】
（ＣｘＨ２ｘ＋１Ｏ）３Ｓｉ−（ＣＨ２）ｙ−Ｓ−ＣＯ−ＣｚＨ２ｚ＋１ ・・・（２）
式（２）中、ｘは１〜３の整数、ｙは１〜５の整数、ｚは５〜９の整数である。
【００２９】
上記式（１）で表されるシランカップリング剤は、スルフィド部の平均硫黄数が１．５未満であるとシランカップリング剤とポリマーとの反応性が劣る傾向があり、３．５を超えると、加工中などにゲル化を促進するおそれがある。
【００３０】
このような式（１）で表されるシランカップリング剤としては、例えば、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ポリスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）ポリスルフィド、ビス（４−トリエトキシシリルプチル）ポリスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）ポリスルフィド、ビス（２−トリメトキシシリルエチル）ポリスルフィドなどが挙げられる。中でも、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィドやビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィドなどが好ましく、市販品としては、デグサ社の「Ｓｉ−６９」、「Ｓｉ−７５」などを使用することができる。
【００３１】
また、上記式（２）で表されるシランカップリング剤は保護化メルカプトシランであり、式（２）において、ｘ＝２、ｙ＝３、ｚ＝７である、ＧＥシリコーンズ社や日本ユニカー（株）の「ＮＸＴ」が市販品として挙げられる。
【００３２】
本発明においては、シリカ重量に対して、シランカップリング剤２〜１５重量％の量でシリカに処理し、シリカ表面に吸着又は化学反応される。より好ましいシランカップリング剤量は２〜１０重量％である。
【００３３】
シランカップリング剤がシリカ重量に対して、２重量％未満であるとシリカのシラノール基とシランカップリング剤との結合量が不足し本発明を達成できず、またゴムとのカップリング効果が得られずゴム物性が発現され難い。１５重量％を超えるとシリカとシランカップリング剤との結合形態や結合量のコントロールが困難となり、またシランカップリング剤の体積効果によりゴム組成物自体が軟化しやすくなり補強性や耐摩耗性などの特性低下の原因となる。
【００３４】
本発明の表面処理シリカを得る方法は、特に限定されず、例えば、乾式処理法あるいは湿式処理法を用いることができる。
【００３５】
乾式処理法は、例えば、シリカに所定量のシランカップリング剤を混合しミキサー等で攪拌し、必要に応じ１００〜１７０℃程度に加熱処理する方法が挙げられる。
【００３６】
また、湿式処理法は、シランカップリング剤を分散あるいは溶解した溶液中にシリカを添加混合しスラリー状にした後、必要に応じて加熱、攪拌した後、乾燥して表面処理シリカを得る方法が挙げられる。
【００３７】
本発明においては、有機溶媒中で、シリカに所定量のシランカップリング剤を混合し、室温〜１６０℃にて乾燥し、シリカ表面にシランカップリング剤を処理し吸着又は反応させる方法が好適である。
【００３８】
有機溶媒はシランカップリング剤と反応せずに溶解するので、シリカ表面及びストラクチャー内部に浸透して、シランカップリング剤が均一かつストラクチャーのすみずみまで吸着又は化学結合することができる。
【００３９】
また、シリカの表面処理後は、有機溶媒やそれに含まれる水分を除去することが好ましい。例えば、表面処理シリカを１６０℃程度の空気中で加熱処理する、真空ポンプ等を用いた真空中に放置する、などの方法によることができる。有機溶媒や水分が表面処理シリカに残存していると、表面処理シリカとゴム分子との反応性を低下させゴム物性を低下させたり、架橋反応を遅らせるからである。
【００４０】
ここで、有機溶媒としては、ヘキサン、シクロヘキサン、四塩化炭素、ジクロロメタン、１，２−ジクロロエタン、ジエチルエーテル、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、アセトン、メタノール、エタノールなどの脂肪族溶媒、ベンゼン、トルエン、ナフタレン、クロロベンゼンなどの芳香族溶媒が挙げられる。中でも、ヘキサン、シクロヘキサン、四塩化炭素などが好ましい。溶媒は２種類以上を混合し用いてもよい。
【００４１】
上記の表面処理シリカは、固体高分解能ＮＭＲによる、２９Ｓｉ−ＮＭＲスペクトルにおける−４５ｐｐｍでのピーク強度が、−８０〜−１２０ｐｐｍ付近のピーク強度を１００とした場合３〜１０の範囲にあるものが、シリカとシランカップリング剤との結合形態、結合量を最適にして、シリカのゴム中への分散性、ゴム分子との結合強度を高めてゴム物性を向上させることを本発明者は実験結果より見出したものである。ピーク強度が３未満であると、転がり抵抗などの改善効果が少なく、強度が２程度で転がり抵抗が改善できる場合にもモジュラスや強度などのゴム物性が低下する傾向にあり耐疲労性や耐摩耗性が悪化する。また、上限の１０を超えると、架橋しずらくなりやはりゴム物性が低下する。
【００４２】
この表面処理シリカは、シリカの表面にシランカップリング剤（有機ケイ素化合物）のクラスターを有することを特徴とするものであり、このクラスター形成は、シリカ表面の官能基（シラノール基）に有機シランが結合する結果起こるものであり、すなわち、有機シランがそれ自体で幾らかの縮合反応を起こして、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を介してシリカ表面と化学的に結びついた構造を形成すると考えられる。
【００４３】
すなわち、固体高分解能２９Ｓｉ−ＮＭＲスペクトルにおける化学シフト−４５ｐｐｍのピークは、シリカ表面上のＳｉ原子と１つの有機シラン（シランカップリング剤）とが化学的に結合したしたシラン原子を示している（図１（ａ）の結合形態）。一方、化学シフト−５６ｐｐｍのピークは、シリカ表面における２つのＳｉ原子と２つの有機シランとが化学的に結合したシラン分子を示している（図１（ｂ）の結合形態）。また、−１００ｐｐｍ付近のピークは未反応のシリカを示すものである。そして、それぞれの結合形態の結合量は、ピーク強度で示される。
【００４４】
本発明にかかる表面処理シリカは、前記−４５ｐｐｍでのピーク強度（Ｔ１）が３〜１０の範囲にあるとともに、−５６ｐｐｍでのピーク強度（Ｔ２）が２〜１０の範囲にあり、かつ、Ｔ１／Ｔ２比が０．３〜１．２にあることがより好ましい。シリカとシランカップリング剤とを、この範囲の結合形態と結合量にコントロールすることによりゴムとの親和性がより高いものとなると考えられる。
【００４５】
上記表面処理シリカの使用量は、ゴム組成物に配合されるシリカ総量の２０重量％以上であることが好ましく、シリカの全量を表面処理シリカとしてもよい。残部の未処理シリカは表面処理に用いられた同じ種類のシリカであっても、異なっていてもよい。
【００４６】
表面処理シリカが、シリカ総量の２０重量％未満では、上記分散性向上の効果が不十分となり、本発明の効果が得られ難くなる。この点から、表面処理シリカは３０重量％以上、より好ましくは４０重量％以上使用することが望ましい。
【００４７】
また、本発明のゴム組成物においては、補強性充填剤として上記シリカと併用してカーボンブラックを用いてもよい。カーボンブラックを配合することで、補強性や耐摩耗性を向上し、シリカによる混合時の発熱（スコーチ）の問題や粘度の上昇を抑えることができる。カーボンブラックとしては、ＳＡＦ，ＩＳＡＦ，ＨＡＦ、ＦＥＦ級のカーボンブラックが例示され、その配合量としてはゴム成分１００重量部に対して前記シリカとの合計量で２０〜１２０重量部の範囲で使用することができる。
【００４８】
本発明のゴム組成物には、上記成分の他に、ゴム工業において通常に用いられる硫黄等の加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、プロセスオイル、亜鉛華、ステアリン酸、ワックス、加硫助剤、樹脂類などの各種配合剤を、本発明の効果を損なわない範囲で必要に応じ適宜配合し用いることができる。
【００４９】
本発明のゴム組成物は、原料ゴムと上記成分に各種配合剤を配合しバンバリーミキサー、ロール、ニーダーなどの各種混練機を使用して常法に従い作製することができ、空気入りタイヤのトレッド、サイドウォールなどに、また防振ゴムなどの車両用部品、免震ゴム、コンベヤベルト、建築用部材などの各種工業用、家庭用ゴム製品に使用できるが、特に空気入りタイヤのトレッドゴムとして好適である。
【実施例】
【００５０】
以下に実施例を用いて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。
【００５１】
［表面処理シリカの調製］
・表面処理シリカＡ（実施例１）：ステンレス製バットを用い、ヘキサン４００ｍＬ中にシランカップリング剤（デグサ社「Ｓｉ７５」）８ｇを加え、良く攪拌し溶解させた後、シリカ（東ソーシリカ工業（株）ニプシールＡＱ）１００ｇを加え室温で８時間乾燥した。これを熱風乾燥機中で８０℃２時間乾燥してヘキサンを除去し表面処理シリカＡを得た。
【００５２】
・表面処理シリカＢ（実施例２）：８０℃熱風乾燥機中で２時間乾燥の代わりに、熱風乾燥機中で１６０℃２時間乾燥した以外は実施例１と同様にして表面処理シリカＢを得た。
【００５３】
・表面処理シリカＣ（比較例２）：８時間乾燥後２時間真空乾燥以外は実施例１と同様にして表面処理シリカＣを得た。
【００５４】
・表面処理シリカＤ（比較例３）：シランカップリング剤を１．５ｇとした以外は実施例１と同様にして表面処理シリカＤを得た。
【００５５】
・表面処理シリカＥ（比較例４）：シランカップリング剤を２０ｇとした以外は実施例１と同様にして表面処理シリカＥを得た。
【００５６】
［ＮＭＲ測定］
表面処理シリカＡ〜Ｈ及び未処理シリカの固体高分解能２９Ｓｉ−ＮＭＲ測定を行った。
【００５７】
核磁気共鳴（ＮＭＲ）装置はＢＲＵＫＥＲ社製、ＤＰＸ４００型を使用し、粒子状の上記表面処理シリカＡ〜Ｈ及び未処理シリカの各３００ｍｇを固体ＮＭＲ用７ｍｍＭＡＳプローブに仕込み、公知の２９Ｓｉ−ＮＭＲ法（ＣＰ−ＭＡＳ条件）でＮＭＲ測定を行い、それぞれのＮＭＲスペクトルを得た。表面処理シリカＡと未処理シリカのＮＭＲスペクトルを図２に示す。
【００５８】
図２のスペクトルにおいて、化学シフト−１００ｐｐｍ付近のピーク（ｃ）は未反応のシリカを示し、表面処理シリカＡは−４５ｐｐｍ付近（ａ）と、−５６ｐｐｍ付近（ｂ）にピークを現すが、未処理シリカのスペクトルでは、−４５ｐｐｍ及び−５６ｐｐｍにピークが現れない。
【００５９】
前記ＮＭＲスペクトルにおける化学シフト−４５ｐｐｍのピーク（ａ）は、上記した図１（ａ）に示すシリカ−シランカップリング剤の結合形態を指し、すなわちシリカ表面上のＳｉ原子と１つのシランカップリング剤とが結合した状態であり、化学シフト−５６ｐｐｍのピーク（ｂ）は、図１（ｂ）に示すシリカ−シランカップリング剤の結合形態を指し、すなわちシリカ表面上の２つのＳｉ原子と２つのシランカップリング剤とが結合した状態を示す。
【００６０】
表面処理シリカＡ〜Ｈおよび未処理シリカの−４５ｐｐｍと−５６ｐｐｍにおけるピーク強度Ｔ１、Ｔ２及びその比（Ｔ１／Ｔ２）を表１に示す。
【００６１】
【表１】
【００６２】
［ゴム組成物の調製］
上記表面処理シリカＡ〜Ｈ、未処理シリカ、シランカップリング剤など配合剤を表１に記載の処方（重量部）にて配合し、容量２０Ｌのバンバリーミキサーを用いて常法により混合しゴム組成物を作製し、加硫特性、ゴム物性、転がり抵抗、ウェット性能を評価した。使用したゴム成分、その他の配合剤は下記の通りである。
【００６３】
［ゴム成分、配合剤］
・スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）：ＪＳＲ（株）「ＳＢＲ１５０２」
・未処理シリカ：東ソーシリカ工業（株）「ニプシールＡＱ」ＢＥＴ＝２１０ｍ２／ｇ
・シランカップリング剤：デグサ社「Ｓｉ７５」
・オイル：ジャパンエナジー（株）「プロセスＸ−１４０」
・亜鉛華：三井金属鉱業（株）「亜鉛華１号」
・ワックス：大内新興化学工業（株）「サンノック」
・ステアリン酸：花王（株）「ルナックＳ−２０」
・老化防止剤６Ｃ：大内新興化学工業（株）「ノクラック６Ｃ」
・硫黄：細井化学工業（株）「ゴム用粉末硫黄１５０メッシュ」
・加硫促進剤ＣＺ：大内新興化学工業（株）「ノクセラーＣＺ」
・加硫促進剤Ｄ：大内新興化学工業（株）「ノクセラーＤ−Ｐ」
【００６４】
［加硫特性］
加硫特性として、ＪＩＳ Ｋ６３００に準拠し加硫速度ｔ９０を評価した。結果を表２に示す。
【００６５】
［ゴム物性］
加硫ゴム物性（１６０℃、２０分加硫）として、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠し引張特性（Ｍ３００、ＴＢ、ＥＢ）を評価した。結果を表２に示す。
【００６６】
次に、得られた各ゴム組成物を用いてキャップ／ベース構造のトレッドを有するタイヤのキャップトレッドに適用し、２０５／６５Ｒ１５ ９４Ｈのラジアルタイヤを常法に従い製造し、転がり抵抗とウェット性能を評価した。結果を表２に示す。
【００６７】
［転がり抵抗］
使用リムを１５×６．５ＪＪとしてタイヤを装着し、空気圧２３０ｋＰａ、荷重４５０ｋｇｆとして、転がり抵抗測定用の１軸ドラム試験機にて２３℃で８０ｋｍ／ｈで走行させたときの転がり抵抗を測定した。比較例１の値を１００とした指数で示す。指数が小さいほど、転がり抵抗が小さく、従って燃費性に優れることを示す。
【００６８】
［ウェット性能］
２０００ｃｃの国産ＦＦ車に各タイヤを４本装着し、２〜３ｍｍの水深で水を散布したアスファルト路面上を走行し、時速９０ｋｍでＡＢＳを作動させて２０ｋｍ／ｈまで減速時の制動距離を測定した。比較例１の値を１００とした指数で示す。指数が小さいほどウェット性能に優れることを示す。
【００６９】
【表２】
【００７０】
表２の結果に示されるように、本発明にかかる表面処理シリカを用いた実施例１、２は、通常の未処理シリカを用いたシリカ配合（比較例１）に比べ加硫速度を速めて、しかも引張特性を向上し、シリカ配合の特長を発揮し転がり抵抗とウェット性能に優れることが分かる。これに対して、シリカＣを用いた比較例２は加硫の遅れや物性低下が見られ、シランカップリング剤の処理量の少ない比較例３はＭ３００等の物性が低い。逆にシランカップリング剤が過剰な比較例４はウェット性能が大きく低下する。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明のゴム組成物は、トレッドを始めとしてタイヤの各部位に、防振ゴム、ベルトなど各種用途のゴム製品に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】シリカ−シランカップリング剤の結合形態を示すシリカ表面の模式図である。
【図２】固体高分解能２９Ｓｉ−ＮＭＲのスペクトル図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム組成物に関し、より詳しくは、表面処理シリカを含むゴム組成物であって、ゴム組成物の加硫特性を改善すると共に転がり抵抗を低減することができるゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、空気入りタイヤのトレッドに用いられるゴム組成物は、低燃費性の市場ニーズから転がり抵抗性の低減要求が強く、また安全性の面からの湿潤路面での制動性能や操縦安定性（ウェット性能）の向上が求められ、さらに耐久性、経済性の点で優れた耐摩耗性が求められている。
【０００３】
このようなゴム組成物は、上記転がり抵抗特性とウェット性能とのバランスが得られやすいシリカを補強性充填剤に配合したゴム組成物が、カーボンブラックを補強剤とするゴム組成物に代えて使用されるようになっている。
【０００４】
ところが、シリカは、親水性を有し、表面が極性の高いシラノール基に覆われているため強い自己凝集性を持ち、ゴム組成物の粘度を上昇させたり、疎水性を示すゴムへの分散が容易でなく混合工程で分散不良を起こし、後工程での加工性やゴム特性を低下させるという欠点がある。
【０００５】
そこで、両末端にシリカ及びゴムのそれぞれに反応する官能基を有するシランカップリング剤を添加することにより、シリカとゴムとの親和性を高めてシリカの分散性を向上することが行われているが、それでもシリカ配合は粘度が高くゴムの混練時間を長くしたり混合ステップ数を多くし、またその後の押出工程などでも厳重な工程管理を必要として加工費用の増大につながるものとなっている。これらシランカップリング剤の改良も多数提案されているが、その効果は未だ十分満足できるとは言えない（例えば、特許文献１、２）。
【０００６】
また、シリカ粒子の表面を改質しゴムとの親和性を高めることも提案されている。例えば、二酸化チタンや特定のシランカップリング剤で処理された表面処理シリカが開示されているが、シリカとゴム分子との結合に対する表面処理シリカの最適な表面状態は示されていない（例えば、特許文献３、４）。
【特許文献１】特開２０００−３３６２０９号公報
【特許文献２】特開２００５−２０６５号公報
【特許文献３】特開２００４−２９２２１９号公報
【特許文献４】特開２００６−２８２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来技術によるシランカップリング剤をシリカ配合の混合時に添加し併用するもの、あるいはシリカ表面を改質した表面処理シリカを用いるものは、シリカとゴムとの親和性向上にある程度の効果は得られているものの、シランカップリング剤のカップリング作用が十分発揮されておらず未だ改良の余地があり、特にシリカとシランカップリング剤との最適な結合量や結合形態は報告されていない。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みてなしたものであり、シリカとシランカップリング剤との結合状態を把握することで、シランカップリング剤のカップリング効果を最適なものとし、シリカの分散性を向上してシリカ配合の優れたゴム物性を引き出し転がり抵抗やウェット性能等に優れるゴム組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、シリカに固体高分解能２９Ｓｉ−ＮＭＲを適用し、シリカへのシランカップリング剤の結合量や結合形態を解析することで、シリカ配合に好適な表面性状を備えたシランカップリング剤処理による表面処理シリカを見出し本発明に到達した。
【００１０】
すなわち、本発明にかかる請求項１の発明は、ジエン系ゴム１００重量部にシリカを２０〜１２０重量部含有するゴム組成物において、前記シリカが、固体高分解能２９Ｓｉ−ＮＭＲスペクトルにおける−４５ｐｐｍでのピーク強度が、−８０〜−１２０ｐｐｍ付近のピーク強度を１００とした場合３〜１０であるシランカップリング剤で処理された表面処理シリカを含むことを特徴とするゴム組成物である。
【００１１】
請求項２の発明は、前記表面処理シリカが、シリカ重量に対して前記シランカップリング剤を２〜１５重量％で処理したものであることを特徴とする請求項１のゴム組成物である。
【００１２】
請求項３の発明は、前記表面処理シリカが、有機溶媒中において、室温〜１６０℃で処理されたものであることを特徴とする請求項２に記載のゴム組成物である。
【００１３】
請求項４の発明は、前記表面処理シリカが、前記有機溶媒を除去したものであることを特徴とする請求項３に記載のゴム組成物である。
【００１４】
請求項５の発明は、前記表面処理シリカが、シリカ総量の２０重量％以上含まれている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のゴム組成物である。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載のゴム組成物をトレッドに用いた
ことを特徴とする空気入りタイヤである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、固体高分解能２９Ｓｉ−ＮＭＲスペクトルにおける−４５ｐｐｍでのピーク強度が、−８０〜−１２０ｐｐｍ付近のピーク強度を１００とした場合３〜１０であるシランカップリング剤で処理された表面処理シリカは、シランカップリング剤がシリカ表面に化学的に安定な結合をしたゴムとの親和性に優れる相溶性シリカとなり、分散性を向上するとともにゴム分子と反応して強い結合力を得ることで、優れたゴム物性を引き出し転がり抵抗やウェット性能等に優れるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴム１００重量部にシリカを２０〜１２０重量部含有するゴム組成物である。
【００１９】
ジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）及びスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などのジエン系合成ゴムが挙げられる。これらのジエン系ゴムは、単独使用でも２種類以上のブレンド使用でもよい。
【００２０】
シリカの配合量は、シリカ総量（未処理シリカと表面処理シリカとの合計量）でゴム成分１００重量部に対し２０〜１２０重量部であり、２０重量部未満ではシリカ配合による補強性、低発熱性などの特長が発揮されず本発明の目的が達せられず、１２０重量部を超えると耐摩耗性、耐疲労性などの特性が低下傾向を示し好ましくない。
【００２１】
本発明に使用されるシリカとしては、特に制限されることはなく、例えば、湿式シリカ（含水ケイ酸），乾式シリカ（無水ケイ酸），ケイ酸カルシウム，ケイ酸アルミニウム等が挙げられるが、中でも補強特性や低発熱性が良好である湿式シリカが好ましく、また生産性に優れる点からも好ましい。
【００２２】
上記シリカは、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が１００〜３００ｍ２／ｇ、ＤＢＰ吸油量が１５０〜３００ｍｌ／１００ｇにあるものが好ましく、ＢＥＴが１００ｍ２／ｇ未満であるとシリカの補強効果が得られにくくなり、３００ｍ２／ｇを超えるとシリカの分散性が著しく低下し、加工性（混合、押出性）が悪化する傾向にある。また、ＤＢＰ吸油量を１５０〜３００ｍｌ／１００ｇとすることで分散性を良好に維持することができる。このようなシリカとしては、東ソーシリカ工業（株）のニプシールＡＱ、ＶＮ３、トクヤマ（株）のトクシールＵＲ、Ｕ−１３、デグサ社製のウルトラジルＶＮ３などの市販品が使用できる。なお、シリカのＢＥＴはＩＳＯ ５７９４に記載のＢＥＴ法に、ＤＢＰ吸油量はＪＩＳ Ｋ６２２１に記載の方法に準拠し測定される。
【００２３】
本発明にかかる表面処理シリカは、上記シリカをシランカップリング剤によって処理したものである。
【００２４】
上記シリカの表面処理に用いられるシランカップリング剤としては、ゴム用のシランカップリング剤であれば特に制限なく使用することができる。
【００２５】
中でも、分子中にスルフィド結合を有する化合物からなるシランカップリング剤が好ましい。これらのシランカップリング剤は２種類以上を混合し用いてもよい。
【００２６】
上記スルフィド結合を有するシランカップリング剤としては、下記一般式（１）、及び一般式（２）で表される化合物が好ましい例として挙げられる。
【００２７】
（ＣａＨ２ａ＋１Ｏ）３−Ｓｉ−（ＣＨ２）ｂ−Ｓｃ−（ＣＨ２）ｂ−Ｓｉ−（ＣａＨ２ａ＋１Ｏ）３ ・・・（１）
式（１）中、ａは１〜３の整数、ｂは１〜４の整数である。ｃはスルフィド部の硫黄数を表し、平均値は１．５〜３．５である。
【００２８】
（ＣｘＨ２ｘ＋１Ｏ）３Ｓｉ−（ＣＨ２）ｙ−Ｓ−ＣＯ−ＣｚＨ２ｚ＋１ ・・・（２）
式（２）中、ｘは１〜３の整数、ｙは１〜５の整数、ｚは５〜９の整数である。
【００２９】
上記式（１）で表されるシランカップリング剤は、スルフィド部の平均硫黄数が１．５未満であるとシランカップリング剤とポリマーとの反応性が劣る傾向があり、３．５を超えると、加工中などにゲル化を促進するおそれがある。
【００３０】
このような式（１）で表されるシランカップリング剤としては、例えば、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ポリスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）ポリスルフィド、ビス（４−トリエトキシシリルプチル）ポリスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）ポリスルフィド、ビス（２−トリメトキシシリルエチル）ポリスルフィドなどが挙げられる。中でも、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィドやビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィドなどが好ましく、市販品としては、デグサ社の「Ｓｉ−６９」、「Ｓｉ−７５」などを使用することができる。
【００３１】
また、上記式（２）で表されるシランカップリング剤は保護化メルカプトシランであり、式（２）において、ｘ＝２、ｙ＝３、ｚ＝７である、ＧＥシリコーンズ社や日本ユニカー（株）の「ＮＸＴ」が市販品として挙げられる。
【００３２】
本発明においては、シリカ重量に対して、シランカップリング剤２〜１５重量％の量でシリカに処理し、シリカ表面に吸着又は化学反応される。より好ましいシランカップリング剤量は２〜１０重量％である。
【００３３】
シランカップリング剤がシリカ重量に対して、２重量％未満であるとシリカのシラノール基とシランカップリング剤との結合量が不足し本発明を達成できず、またゴムとのカップリング効果が得られずゴム物性が発現され難い。１５重量％を超えるとシリカとシランカップリング剤との結合形態や結合量のコントロールが困難となり、またシランカップリング剤の体積効果によりゴム組成物自体が軟化しやすくなり補強性や耐摩耗性などの特性低下の原因となる。
【００３４】
本発明の表面処理シリカを得る方法は、特に限定されず、例えば、乾式処理法あるいは湿式処理法を用いることができる。
【００３５】
乾式処理法は、例えば、シリカに所定量のシランカップリング剤を混合しミキサー等で攪拌し、必要に応じ１００〜１７０℃程度に加熱処理する方法が挙げられる。
【００３６】
また、湿式処理法は、シランカップリング剤を分散あるいは溶解した溶液中にシリカを添加混合しスラリー状にした後、必要に応じて加熱、攪拌した後、乾燥して表面処理シリカを得る方法が挙げられる。
【００３７】
本発明においては、有機溶媒中で、シリカに所定量のシランカップリング剤を混合し、室温〜１６０℃にて乾燥し、シリカ表面にシランカップリング剤を処理し吸着又は反応させる方法が好適である。
【００３８】
有機溶媒はシランカップリング剤と反応せずに溶解するので、シリカ表面及びストラクチャー内部に浸透して、シランカップリング剤が均一かつストラクチャーのすみずみまで吸着又は化学結合することができる。
【００３９】
また、シリカの表面処理後は、有機溶媒やそれに含まれる水分を除去することが好ましい。例えば、表面処理シリカを１６０℃程度の空気中で加熱処理する、真空ポンプ等を用いた真空中に放置する、などの方法によることができる。有機溶媒や水分が表面処理シリカに残存していると、表面処理シリカとゴム分子との反応性を低下させゴム物性を低下させたり、架橋反応を遅らせるからである。
【００４０】
ここで、有機溶媒としては、ヘキサン、シクロヘキサン、四塩化炭素、ジクロロメタン、１，２−ジクロロエタン、ジエチルエーテル、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、アセトン、メタノール、エタノールなどの脂肪族溶媒、ベンゼン、トルエン、ナフタレン、クロロベンゼンなどの芳香族溶媒が挙げられる。中でも、ヘキサン、シクロヘキサン、四塩化炭素などが好ましい。溶媒は２種類以上を混合し用いてもよい。
【００４１】
上記の表面処理シリカは、固体高分解能ＮＭＲによる、２９Ｓｉ−ＮＭＲスペクトルにおける−４５ｐｐｍでのピーク強度が、−８０〜−１２０ｐｐｍ付近のピーク強度を１００とした場合３〜１０の範囲にあるものが、シリカとシランカップリング剤との結合形態、結合量を最適にして、シリカのゴム中への分散性、ゴム分子との結合強度を高めてゴム物性を向上させることを本発明者は実験結果より見出したものである。ピーク強度が３未満であると、転がり抵抗などの改善効果が少なく、強度が２程度で転がり抵抗が改善できる場合にもモジュラスや強度などのゴム物性が低下する傾向にあり耐疲労性や耐摩耗性が悪化する。また、上限の１０を超えると、架橋しずらくなりやはりゴム物性が低下する。
【００４２】
この表面処理シリカは、シリカの表面にシランカップリング剤（有機ケイ素化合物）のクラスターを有することを特徴とするものであり、このクラスター形成は、シリカ表面の官能基（シラノール基）に有機シランが結合する結果起こるものであり、すなわち、有機シランがそれ自体で幾らかの縮合反応を起こして、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を介してシリカ表面と化学的に結びついた構造を形成すると考えられる。
【００４３】
すなわち、固体高分解能２９Ｓｉ−ＮＭＲスペクトルにおける化学シフト−４５ｐｐｍのピークは、シリカ表面上のＳｉ原子と１つの有機シラン（シランカップリング剤）とが化学的に結合したしたシラン原子を示している（図１（ａ）の結合形態）。一方、化学シフト−５６ｐｐｍのピークは、シリカ表面における２つのＳｉ原子と２つの有機シランとが化学的に結合したシラン分子を示している（図１（ｂ）の結合形態）。また、−１００ｐｐｍ付近のピークは未反応のシリカを示すものである。そして、それぞれの結合形態の結合量は、ピーク強度で示される。
【００４４】
本発明にかかる表面処理シリカは、前記−４５ｐｐｍでのピーク強度（Ｔ１）が３〜１０の範囲にあるとともに、−５６ｐｐｍでのピーク強度（Ｔ２）が２〜１０の範囲にあり、かつ、Ｔ１／Ｔ２比が０．３〜１．２にあることがより好ましい。シリカとシランカップリング剤とを、この範囲の結合形態と結合量にコントロールすることによりゴムとの親和性がより高いものとなると考えられる。
【００４５】
上記表面処理シリカの使用量は、ゴム組成物に配合されるシリカ総量の２０重量％以上であることが好ましく、シリカの全量を表面処理シリカとしてもよい。残部の未処理シリカは表面処理に用いられた同じ種類のシリカであっても、異なっていてもよい。
【００４６】
表面処理シリカが、シリカ総量の２０重量％未満では、上記分散性向上の効果が不十分となり、本発明の効果が得られ難くなる。この点から、表面処理シリカは３０重量％以上、より好ましくは４０重量％以上使用することが望ましい。
【００４７】
また、本発明のゴム組成物においては、補強性充填剤として上記シリカと併用してカーボンブラックを用いてもよい。カーボンブラックを配合することで、補強性や耐摩耗性を向上し、シリカによる混合時の発熱（スコーチ）の問題や粘度の上昇を抑えることができる。カーボンブラックとしては、ＳＡＦ，ＩＳＡＦ，ＨＡＦ、ＦＥＦ級のカーボンブラックが例示され、その配合量としてはゴム成分１００重量部に対して前記シリカとの合計量で２０〜１２０重量部の範囲で使用することができる。
【００４８】
本発明のゴム組成物には、上記成分の他に、ゴム工業において通常に用いられる硫黄等の加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、プロセスオイル、亜鉛華、ステアリン酸、ワックス、加硫助剤、樹脂類などの各種配合剤を、本発明の効果を損なわない範囲で必要に応じ適宜配合し用いることができる。
【００４９】
本発明のゴム組成物は、原料ゴムと上記成分に各種配合剤を配合しバンバリーミキサー、ロール、ニーダーなどの各種混練機を使用して常法に従い作製することができ、空気入りタイヤのトレッド、サイドウォールなどに、また防振ゴムなどの車両用部品、免震ゴム、コンベヤベルト、建築用部材などの各種工業用、家庭用ゴム製品に使用できるが、特に空気入りタイヤのトレッドゴムとして好適である。
【実施例】
【００５０】
以下に実施例を用いて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定されるものではない。
【００５１】
［表面処理シリカの調製］
・表面処理シリカＡ（実施例１）：ステンレス製バットを用い、ヘキサン４００ｍＬ中にシランカップリング剤（デグサ社「Ｓｉ７５」）８ｇを加え、良く攪拌し溶解させた後、シリカ（東ソーシリカ工業（株）ニプシールＡＱ）１００ｇを加え室温で８時間乾燥した。これを熱風乾燥機中で８０℃２時間乾燥してヘキサンを除去し表面処理シリカＡを得た。
【００５２】
・表面処理シリカＢ（実施例２）：８０℃熱風乾燥機中で２時間乾燥の代わりに、熱風乾燥機中で１６０℃２時間乾燥した以外は実施例１と同様にして表面処理シリカＢを得た。
【００５３】
・表面処理シリカＣ（比較例２）：８時間乾燥後２時間真空乾燥以外は実施例１と同様にして表面処理シリカＣを得た。
【００５４】
・表面処理シリカＤ（比較例３）：シランカップリング剤を１．５ｇとした以外は実施例１と同様にして表面処理シリカＤを得た。
【００５５】
・表面処理シリカＥ（比較例４）：シランカップリング剤を２０ｇとした以外は実施例１と同様にして表面処理シリカＥを得た。
【００５６】
［ＮＭＲ測定］
表面処理シリカＡ〜Ｈ及び未処理シリカの固体高分解能２９Ｓｉ−ＮＭＲ測定を行った。
【００５７】
核磁気共鳴（ＮＭＲ）装置はＢＲＵＫＥＲ社製、ＤＰＸ４００型を使用し、粒子状の上記表面処理シリカＡ〜Ｈ及び未処理シリカの各３００ｍｇを固体ＮＭＲ用７ｍｍＭＡＳプローブに仕込み、公知の２９Ｓｉ−ＮＭＲ法（ＣＰ−ＭＡＳ条件）でＮＭＲ測定を行い、それぞれのＮＭＲスペクトルを得た。表面処理シリカＡと未処理シリカのＮＭＲスペクトルを図２に示す。
【００５８】
図２のスペクトルにおいて、化学シフト−１００ｐｐｍ付近のピーク（ｃ）は未反応のシリカを示し、表面処理シリカＡは−４５ｐｐｍ付近（ａ）と、−５６ｐｐｍ付近（ｂ）にピークを現すが、未処理シリカのスペクトルでは、−４５ｐｐｍ及び−５６ｐｐｍにピークが現れない。
【００５９】
前記ＮＭＲスペクトルにおける化学シフト−４５ｐｐｍのピーク（ａ）は、上記した図１（ａ）に示すシリカ−シランカップリング剤の結合形態を指し、すなわちシリカ表面上のＳｉ原子と１つのシランカップリング剤とが結合した状態であり、化学シフト−５６ｐｐｍのピーク（ｂ）は、図１（ｂ）に示すシリカ−シランカップリング剤の結合形態を指し、すなわちシリカ表面上の２つのＳｉ原子と２つのシランカップリング剤とが結合した状態を示す。
【００６０】
表面処理シリカＡ〜Ｈおよび未処理シリカの−４５ｐｐｍと−５６ｐｐｍにおけるピーク強度Ｔ１、Ｔ２及びその比（Ｔ１／Ｔ２）を表１に示す。
【００６１】
【表１】
【００６２】
［ゴム組成物の調製］
上記表面処理シリカＡ〜Ｈ、未処理シリカ、シランカップリング剤など配合剤を表１に記載の処方（重量部）にて配合し、容量２０Ｌのバンバリーミキサーを用いて常法により混合しゴム組成物を作製し、加硫特性、ゴム物性、転がり抵抗、ウェット性能を評価した。使用したゴム成分、その他の配合剤は下記の通りである。
【００６３】
［ゴム成分、配合剤］
・スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）：ＪＳＲ（株）「ＳＢＲ１５０２」
・未処理シリカ：東ソーシリカ工業（株）「ニプシールＡＱ」ＢＥＴ＝２１０ｍ２／ｇ
・シランカップリング剤：デグサ社「Ｓｉ７５」
・オイル：ジャパンエナジー（株）「プロセスＸ−１４０」
・亜鉛華：三井金属鉱業（株）「亜鉛華１号」
・ワックス：大内新興化学工業（株）「サンノック」
・ステアリン酸：花王（株）「ルナックＳ−２０」
・老化防止剤６Ｃ：大内新興化学工業（株）「ノクラック６Ｃ」
・硫黄：細井化学工業（株）「ゴム用粉末硫黄１５０メッシュ」
・加硫促進剤ＣＺ：大内新興化学工業（株）「ノクセラーＣＺ」
・加硫促進剤Ｄ：大内新興化学工業（株）「ノクセラーＤ−Ｐ」
【００６４】
［加硫特性］
加硫特性として、ＪＩＳ Ｋ６３００に準拠し加硫速度ｔ９０を評価した。結果を表２に示す。
【００６５】
［ゴム物性］
加硫ゴム物性（１６０℃、２０分加硫）として、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠し引張特性（Ｍ３００、ＴＢ、ＥＢ）を評価した。結果を表２に示す。
【００６６】
次に、得られた各ゴム組成物を用いてキャップ／ベース構造のトレッドを有するタイヤのキャップトレッドに適用し、２０５／６５Ｒ１５ ９４Ｈのラジアルタイヤを常法に従い製造し、転がり抵抗とウェット性能を評価した。結果を表２に示す。
【００６７】
［転がり抵抗］
使用リムを１５×６．５ＪＪとしてタイヤを装着し、空気圧２３０ｋＰａ、荷重４５０ｋｇｆとして、転がり抵抗測定用の１軸ドラム試験機にて２３℃で８０ｋｍ／ｈで走行させたときの転がり抵抗を測定した。比較例１の値を１００とした指数で示す。指数が小さいほど、転がり抵抗が小さく、従って燃費性に優れることを示す。
【００６８】
［ウェット性能］
２０００ｃｃの国産ＦＦ車に各タイヤを４本装着し、２〜３ｍｍの水深で水を散布したアスファルト路面上を走行し、時速９０ｋｍでＡＢＳを作動させて２０ｋｍ／ｈまで減速時の制動距離を測定した。比較例１の値を１００とした指数で示す。指数が小さいほどウェット性能に優れることを示す。
【００６９】
【表２】
【００７０】
表２の結果に示されるように、本発明にかかる表面処理シリカを用いた実施例１、２は、通常の未処理シリカを用いたシリカ配合（比較例１）に比べ加硫速度を速めて、しかも引張特性を向上し、シリカ配合の特長を発揮し転がり抵抗とウェット性能に優れることが分かる。これに対して、シリカＣを用いた比較例２は加硫の遅れや物性低下が見られ、シランカップリング剤の処理量の少ない比較例３はＭ３００等の物性が低い。逆にシランカップリング剤が過剰な比較例４はウェット性能が大きく低下する。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明のゴム組成物は、トレッドを始めとしてタイヤの各部位に、防振ゴム、ベルトなど各種用途のゴム製品に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】シリカ−シランカップリング剤の結合形態を示すシリカ表面の模式図である。
【図２】固体高分解能２９Ｓｉ−ＮＭＲのスペクトル図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジエン系ゴム１００重量部にシリカを２０〜１２０重量部含有するゴム組成物において、
前記シリカが、固体高分解能２９Ｓｉ−ＮＭＲスペクトルにおける−４５ｐｐｍでのピーク強度が、−８０〜−１２０ｐｐｍ付近のピーク強度を１００とした場合３〜１０であるシランカップリング剤で処理された表面処理シリカを含む
ことを特徴とするゴム組成物。
【請求項２】
前記表面処理シリカが、シリカ重量に対して前記シランカップリング剤を２〜１５重量％で処理したものである
ことを特徴とする請求項１のゴム組成物。
【請求項３】
前記表面処理シリカが、有機溶媒中において、室温〜１６０℃で処理されたものである
ことを特徴とする請求項２に記載のゴム組成物。
【請求項４】
前記表面処理シリカが、前記有機溶媒を除去したものである
ことを特徴とする請求項３に記載のゴム組成物。
【請求項５】
前記表面処理シリカが、シリカ総量の２０重量％以上含まれている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のゴム組成物。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のゴム組成物をトレッドに用いた
ことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項１】
ジエン系ゴム１００重量部にシリカを２０〜１２０重量部含有するゴム組成物において、
前記シリカが、固体高分解能２９Ｓｉ−ＮＭＲスペクトルにおける−４５ｐｐｍでのピーク強度が、−８０〜−１２０ｐｐｍ付近のピーク強度を１００とした場合３〜１０であるシランカップリング剤で処理された表面処理シリカを含む
ことを特徴とするゴム組成物。
【請求項２】
前記表面処理シリカが、シリカ重量に対して前記シランカップリング剤を２〜１５重量％で処理したものである
ことを特徴とする請求項１のゴム組成物。
【請求項３】
前記表面処理シリカが、有機溶媒中において、室温〜１６０℃で処理されたものである
ことを特徴とする請求項２に記載のゴム組成物。
【請求項４】
前記表面処理シリカが、前記有機溶媒を除去したものである
ことを特徴とする請求項３に記載のゴム組成物。
【請求項５】
前記表面処理シリカが、シリカ総量の２０重量％以上含まれている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のゴム組成物。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のゴム組成物をトレッドに用いた
ことを特徴とする空気入りタイヤ。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００８−１０６１１４（Ｐ２００８−１０６１１４Ａ）
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８９１９２（Ｐ２００６−２８９１９２）
【出願日】平成１８年１０月２４日（２００６．１０．２４）
【出願人】（０００００３１４８）東洋ゴム工業株式会社 (2,711)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月２４日（２００６．１０．２４）
【出願人】（０００００３１４８）東洋ゴム工業株式会社 (2,711)
【Ｆターム（参考）】
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