WO2024085031A1 - マスターバッチ、マスターバッチの製造方法、タイヤ用ゴム組成物、タイヤ用ゴム組成物の製造方法、タイヤ用ゴム材料およびタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】耐摩耗性、低燃費性およびウェットグリップ性のバランスに優れたタイヤ用ゴム材料と、その製造に適したマスターバッチおよびタイヤ用ゴム組成物と、それらの製造方法と、当該タイヤ用ゴム材料からなるタイヤ部材を含むタイヤとを提供すること。 【解決手段】天然ゴムおよび合成ゴムからなる群から選ばれる少なくとも１つであるゴム成分と、親水性フュームドシリカを含む補強性充填剤と、シランカップリング剤と、含むマスターバッチであって、ゴム成分１００質量部に対して、親水性フュームドシリカを１３質量部以上１３０質量部以下、シランカップリング剤を１質量部以上４０質量部以下含み、補強性充填剤１００質量％中、親水性フュームドシリカの質量割合が５０％以上であるマスターバッチである。

Description

マスターバッチ、マスターバッチの製造方法、タイヤ用ゴム組成物、タイヤ用ゴム組成物の製造方法、タイヤ用ゴム材料およびタイヤ

　本発明は、マスターバッチ、マスターバッチの製造方法、タイヤ用ゴム組成物、タイヤ用ゴム組成物の製造方法、タイヤ用ゴム材料およびタイヤに関する。具体的には、特に耐摩耗性及びウェットグリップ性に優れ、転がり抵抗の小さいタイヤおよび当該タイヤの製造に好適な材料に関する。

　近年、自動車の安全性への関心の高まりに伴い、低燃費性のみならず、操縦安定性についても要求が高まってきた。これに対応するため、タイヤ性能についても転がり抵抗を減らした低発熱性ならびに湿潤路面及び乾燥路面での操縦安定性、高い耐摩耗性を満足するタイヤが求められてきている。また、このような要求に対して、補強用充填剤を改良すること及びゴム成分を改良することが行われている。

　従来から、ゴム補強用充填剤としては、カーボンブラックが使用されている。これは、カーボンブラックがタイヤ用ゴム材料に高い耐摩耗性を付与し得るからである。しかしながら、カーボンブラックの単独使用で、ウェットグリップ性、耐摩耗性、低燃費性が高いレベルでバランスしたタイヤ用ゴム材料を得ることは困難である。このような問題に対して、カーボンブラックの代わりに湿式シリカを配合することが行われている。しかしながら、湿式シリカを充填剤として用いた場合、カーボンブラックの配合量が相対的に減少するため、タイヤ用ゴム材料の破壊強度、耐摩耗性の低下が免れないことが知られている。また、湿式シリカはゴムへの分散性が悪く、混錬りを行う際のタイヤ用ゴム材料のムーニー粘度が高くなり、押出し成形による加工性に劣るという問題がある。

　特許文献１～２には、耐摩耗性を低下させることなく低燃費性およびウェットグリップ性に優れるタイヤ用ゴム材料を得る目的で、ゴム成分と、充填剤としてのカーボンブラックおよび湿式シリカとに加えて、無機化合物粉体を含むタイヤ用ゴム材料が提案されている。

　しかしながら、特許文献１～２に記載されているタイヤ用ゴム材料は、ウェットグリップ性及び低燃費性の改善効果を充分得るためには、無機化合物粉体を比較的多く配合する必要があり、その場合、耐摩耗性が低下し易い傾向にある。したがって、耐摩耗性、低燃費性およびウェットグリップ性のバランスにさらに優れたタイヤ用ゴム材料は得られていない。

　また、特許文献３には、ジエン系ゴム成分、湿式シリカと共に、アグリゲートの２次元投影画像解析から算出した特性やＤＢＰ、Ｎ₂ＳＡ等の性状を特定したカーボンブラックを使用することによって、耐摩耗性、ウェットグリップ性を向上させてタイヤ用ゴム材料が提案されている。しかしながら、耐摩耗性、ウェットグリップ性に加えて低燃費性を充分に満足するものではない。

　さらに、特許文献４には、合成ゴム成分および天然ゴム成分からなるゴム成分を含むタイヤ用ゴム組成物が、配合剤と合成ゴム成分との混練物である合成ゴム系のマスターバッチと、配合剤と天然ゴム成分との混練物である天然ゴム系のマスターバッチと、を混練して得られることが記載されている。

特開２００５－２１３３５３号公報 特開２０１８－１５０４２０号公報 特開２０１２－１５８６６１号公報 特開２０１１－０２６４１４号公報

　自動車用タイヤには、近年の自動車の安全性への関心の高まりに伴い、高い耐摩耗性や低燃費性だけでなく、ウェットグリップ性にも優れたタイヤ用材料が求められる。

　しかしながら、特許文献１～４に記載されているタイヤ用ゴム材料は、ウェットグリップ性及び低燃費性の改善効果を充分得るためには、無機化合物粉体を比較的多く配合する必要があり、その場合、耐摩耗性が低下し易い傾向にあるため、耐摩耗性、低燃費性およびウェットグリップ性のバランスにさらに優れたタイヤ用ゴム材料は得られていない。

　本発明は、このような実状に鑑みてなされ、耐摩耗性、低燃費性およびウェットグリップ性のバランスにさらに優れたタイヤ用ゴム材料と、その製造に適したマスターバッチおよびタイヤ用ゴム組成物と、それらの製造方法と、当該タイヤ用ゴム材料からなるタイヤ部材を含むタイヤとを提供することを目的とする。

　本発明者らは、タイヤ用ゴム組成物の補強性充填剤として、比表面積の高い成分を多く配合することにより、耐摩耗性、低燃費性およびウェットグリップ性のバランスにさらに優れたタイヤ用ゴム材料が得られることを見出した。

　しかしながら、比表面積の高い補強性充填剤として親水性フュームドシリカを配合する場合、親水性フュームドシリカは、ゴム組成物用の補強性充填剤として一般的に用いられる湿式シリカよりも嵩高い。そのため、ゴム組成物を混練するために通常用いられるバンバリーミキサーでは、混練中に親水性フュームドシリカの飛散が生じやすく、親水性フュームドシリカが十分に分散したゴム組成物を得ることが困難であるという知見を得た。

　この知見に基づき、本発明者らがさらに鋭意検討した結果、生産性の問題から、ゴム組成物の混練には通常使用されないローター回転数の低い混練機を用いることにより上記の知見を解決できることを見出した。

　以上より、本発明の態様は、以下の通りである。

　［１］天然ゴムおよび合成ゴムからなる群から選ばれる少なくとも１つであるゴム成分と、親水性フュームドシリカを含む補強性充填剤と、シランカップリング剤と、を含むマスターバッチであって、
　ゴム成分１００質量部に対して、親水性フュームドシリカを１３質量部以上１３０質量部以下、シランカップリング剤を１質量部以上４０質量部以下含み、
　補強性充填剤１００質量％中、親水性フュームドシリカの質量割合が５０％以上であるマスターバッチである。
　［２］親水性フュームドシリカのＢＥＴ比表面積が５０ｍ²／ｇ以上５００ｍ²／ｇ以下である［１］に記載のマスターバッチである。
　［３］ゴム成分１００質量部に対して、滑剤を１質量部以上４０質量部以下含む［１］または［２］に記載のマスターバッチである。

　［４］ニーダーを用いて、ゴム成分と親水性フュームドシリカとシランカップリング剤とを混練する工程を有するマスターバッチの製造方法である。
　［５］親水性フュームドシリカのＢＥＴ比表面積が５０ｍ²／ｇ以上５００ｍ²／ｇ以下である［４］に記載のマスターバッチの製造方法である。
　［６］さらに、滑剤を混錬する［４］または［５］に記載のマスターバッチの製造方法である。

　［７］天然ゴムおよび合成ゴムからなる群から選ばれる少なくとも１つから構成される全ゴム成分と、ｎ種類の補強性充填剤と、シランカップリング剤と、を含むタイヤ用ゴム組成物であって、
　ｎは１以上の整数であり、
　補強性充填剤は、タップ密度が２００ｇ／Ｌ未満である親水性フュームドシリカを含み、
　タイヤ用ゴム組成物の合計質量をＷ、ｉ種類目の補強性充填剤のＢＥＴ比表面積をＳ_i、ｉ種類目の補強性充填剤の含有量をＡ_iとしたときに、下記式により算出されるＸが７２．５以上１５０以下であるタイヤ用ゴム組成物である。

ただし、上記式中、ｉは１～ｎまでの整数を示す。
　［８］天然ゴムおよび合成ゴムからなる群から選ばれる少なくとも１つから構成される全ゴム成分と、ｎ種類の補強性充填剤と、シランカップリング剤と、を含むタイヤ用ゴム組成物であって、
　ｎは１以上の整数であり、
　補強性充填剤は、タップ密度が２００ｇ／Ｌ未満であるｍ種類の親水性フュームドシリカを含み、
　ｍは１以上の整数であり、
　ｋ種類目の親水性フュームドシリカのＢＥＴ比表面積をＳ_k、ｋ種類目の親水性フュームドシリカの含有量をＡ_kとし、ｉ種類目の補強性充填剤のＢＥＴ比表面積をＳ_i、ｉ種類目の補強性充填剤の含有量をＡ_iとしたときに、下記式により算出されるＹが０．２０以上であるタイヤ用ゴム組成物である。

ただし、上記式中、ｋは１～ｍまでの整数を示し、ｉは１～ｎまでの整数を示す。
　［９］シランカップリング剤が、メルカプトチオカルボキシレート系である［７］または［８］に記載のタイヤ用ゴム組成物である。

　［１０］天然ゴムおよび合成ゴムからなる群から選ばれる少なくとも１つから構成される全ゴム成分１００質量部に対して、親水性フュームドシリカを５質量部以上９０質量部以下、シランカップリング剤を１．５質量部以上３０質量部以下含む［７］から［９］のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物である。
　［１１］タイヤ用ゴム組成物が、全ゴム成分１００質量部に対して、湿式シリカを０質量部超９０質量部以下含む［７］から［１０］のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物である。
　［１２］親水性フュームドシリカのＢＥＴ比表面積が５０ｍ²／ｇ以上５００ｍ²／ｇ以下である［７］から［１１］のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物である。
　［１３］湿式シリカのＢＥＴ比表面積が４０ｍ²／ｇ以上２２０ｍ²／ｇ以下である［１１］に記載のタイヤ用ゴム組成物である。
　［１４］［１］から［３］のいずれかに記載のマスターバッチを含む［７］から［１３］のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物である。

　［１５］［１］から［３］のいずれかに記載のマスターバッチと、天然ゴムおよび合成ゴムからなる群から選ばれる少なくとも１つと、を混練する工程を有するタイヤ用ゴム組成物の製造方法である。

　［１６］［７］から［１４］のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物を加硫してなるタイヤ用ゴム材料である。
　［１７］［１６］に記載のタイヤ用ゴム材料からなるタイヤ部材を含むタイヤである。

　本発明によれば、耐摩耗性、低燃費性およびウェットグリップ性のバランスにさらに優れたタイヤ用ゴム材料と、その製造に適したマスターバッチおよびタイヤ用ゴム組成物と、それらの製造方法と、当該タイヤ用ゴム材料からなるタイヤ部材を含むタイヤとを提供することができる。

図１は、本実施形態に係るマスターバッチを製造する方法の工程図である。 図２は、本実施形態に係るマスターバッチを用いてタイヤ用ゴム材料を製造する方法の工程図である。

　以下、本発明を、具体的な実施形態に基づき、以下の順序で詳細に説明する。
１．マスターバッチ
　１．１．ゴム成分
　１．２．補強性充填剤
　１．３．シランカップリング剤
　１．４．その他の成分
２．マスターバッチの製造方法
　２．１．ニーダー
　２．２．混練工程
３．タイヤ用ゴム組成物
４．タイヤ用ゴム組成物の製造方法
５．タイヤ用ゴム材料
６．タイヤ

　（１．マスターバッチ）
　本実施形態に係るマスターバッチは、ゴム材料を得るために用いられる混練物であり、ゴム成分、補強性充填剤およびシランカップリング剤を含む。補強性充填剤としては、少なくとも親水性フュームドシリカが含まれる。

　本実施形態に係るマスターバッチは、少なくともゴム成分を含む配合成分と混練されるための混練物である。すなわち、本実施形態に係るマスターバッチは、少なくともゴム成分を含む他の配合成分と混練され、タイヤ用ゴム組成物となる。

　また、本実施形態に係るマスターバッチは、ゴム成分に対する親水性フュームドシリカの含有割合が、タイヤ用ゴム組成物に含まれる全ゴム成分に対する親水性フュームドシリカの含有割合よりも高い。すなわち、本実施形態に係るマスターバッチにおいて、ゴム成分量に対する親水性フュームドシリカの濃度は、タイヤ用ゴム組成物におけるゴム成分量に対する親水性フュームドシリカの濃度よりも高い。換言すれば、本実施形態に係るマスターバッチは、親水性フュームドシリカを高濃度で含む混練物である。

　（１．１．ゴム成分）
　本実施形態に係るマスターバッチに含まれるゴム成分は、天然ゴムおよび合成ゴムからなる群から選ばれる少なくとも１つである。すなわち、マスターバッチに含まれるゴム成分は、天然ゴムのみ、または、合成ゴムのみであってもよいし、天然ゴムおよび合成ゴムの両方であってもよい。

　マスターバッチに含まれるゴム成分が、天然ゴムおよび合成ゴムの両方である場合、天然ゴムおよび合成ゴムの種類および含有量は、タイヤ用ゴム材料の用途等に応じて設定すればよい。

　天然ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）やエポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、水素化天然ゴム（ＨＮＲ）、脱タンパク質天然ゴム（ＤＰＮＲ）、高純度天然ゴム（ＨＰＮＲ）などの改質天然ゴムが挙げられる。これらの天然ゴムは、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いても良い。本実施形態では、天然ゴムとして、ＮＲが好ましい。

　ＮＲとしては特に限定されず、ＳＩＲ２０、ＲＳＳ３、ＴＳＲ２０など、従来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。

　たとえば、マスターバッチが天然ゴムおよび合成ゴムを含有する場合、マスターバッチに含まれるゴム成分（１００質量部）におけるＮＲの含有量は、耐摩耗性が向上するという理由から、３０質量部以上が好ましく、４０質量部以上がより好ましい。また、ＮＲの含有量は、本発明の特徴であるタイヤ特性のバランスを発現するという理由から、８０質量部以下が好ましく、７５質量部以下がより好ましい。

　合成ゴムとしては、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレンイソプレンブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などを使用することができる。これらの合成ゴムは、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いても良い。本実施形態では、合成ゴムとして、ＳＢＲおよびＢＲが好ましい。

　ＳＢＲとしては特に限定されず、未変性の溶液重合ＳＢＲ（Ｓ－ＳＢＲ）、未変性の乳化重合ＳＢＲ（Ｅ－ＳＢＲ）、およびこれらの変性ＳＢＲ（変性Ｓ－ＳＢＲ、変性Ｅ－ＳＢＲ）などが挙げられる。

　たとえば、マスターバッチが天然ゴムおよび合成ゴムを含有する場合、マスターバッチに含まれるゴム成分（１００質量部）におけるＳＢＲの含有量は、押出時の加工性に優れるという理由から、１０質量部以上が好ましく、２０質量部以上がより好ましい。また、ＳＢＲの含有量は、タイヤ内部での発熱を抑制できるという理由から、５０質量部以下が好ましく、４０質量部以下がより好ましい。

　ＢＲとしては特に限定されず、例えば、シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するＢＲなどを使用できる。シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するＢＲの製品としては、日本ゼオン（株）製のＢＲ１２２０、宇部興産（株）製のＢＲ１３０Ｂ、ＢＲ１５０Ｂなどの高シスＢＲ、宇部興産（株）製のＶＣＲ４１２、ＶＣＲ６１７などが例示される。

　たとえば、マスターバッチが天然ゴムおよび合成ゴムを含有する場合、マスターバッチに含まれるゴム成分（１００質量部）におけるＢＲの含有量は、耐摩耗性が向上するという理由から、２０質量部以上が好ましく、３０質量部以上がより好ましい。また、ＢＲの含有量は、タイヤ内部での発熱を抑制できるという理由から、５０質量部以下が好ましく、４０質量部以下がより好ましい。

　（１．２．補強性充填剤）
　補強性充填剤は、タイヤの強度を向上させてタイヤの耐摩耗性を向上させる、タイヤの低燃費性能を向上させる等のタイヤ特性を向上させる目的でタイヤ用ゴム組成物に配合される成分である。

　補強性充填剤としては、シリカ、カーボンブラック、クレー、マイカ、タルク、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化チタン等が例示される。

　シリカとしては、フュームドシリカ、湿式シリカが例示される。フュームドシリカは、四塩化珪素を酸水素炎中で高温加水分解することによって製造される微粒子状の二酸化珪素である。湿式シリカは、一般的に珪酸ナトリウムと鉱酸（通常は硫酸）との中和反応により合成されるシリカである。したがって、フュームドシリカと湿式シリカとは、製造方法が異なり、フュームドシリカは、湿式シリカよりも一次凝集体（最小構成体）の一次粒子径が小さく、窒素吸着ＢＥＴ比表面積が湿式シリカよりも大きい。フュームドシリカの粒子は、数珠状に凝集・融着しており、嵩高い凝集体を形成する。

　本実施形態では、補強性充填剤は、比表面積の大きい成分であることが好ましいので、本実施形態に係るマスターバッチはフュームドシリカを含む。

　ここで、フュームドシリカは、水に対する性質を基準として、親水性フュームドシリカと疎水性フュームドシリカとに分けられる。フュームドシリカの表面には、シラノール基が存在する。シラノール基は化学的に活性であり、特に水と反応しやすい。そこで、シラノール基と他の物質とを反応させることにより、水との反応性を低下させる表面処理（疎水化処理）が行われることがある。疎水化処理されたフュームドシリカは疎水性フュームドシリカと呼ばれ、疎水化処理されていないフュームドシリカは親水性フュームドシリカと呼ばれる。

　本実施形態では、疎水性フュームドシリカと親水性フュームドシリカとは、下記に示す修飾疎水度（Ｍ値）により区別する。修飾疎水度（Ｍ値）は、疎水性フュームドシリカは水には浮遊するが、メタノールには完全に懸濁することを利用した測定方法により得られる値である。Ｍ値を測定する方法は、国際公開第２００４／０９９０７５号の実施例に記載の方法を採用できる。Ｍ値を用いて、疎水性フュームドシリカと親水性フュームドシリカを表すと、疎水性フュームドシリカはＭ値が１以上、親水性フュームドシリカは１未満となる。

　本実施形態に係るマスターバッチに含まれるフュームドシリカは、親水性フュームドシリカである。後述するが、親水性フュームドシリカは、疎水性フュームドシリカよりも、フュームドシリカに起因する構造を形成しやすいと考えられる。タイヤ用ゴム組成物を加硫して得られるタイヤ用ゴム材料中にこのような構造が存在することにより、タイヤ用ゴム材料の耐摩耗性が向上すると考えられる。一方、疎水性フュームドシリカでは、このような構造が少なく、耐摩耗性の向上が十分でない傾向にある。

　本実施形態では、マスターバッチに含まれる補強性充填剤１００質量％中、親水性フュームドシリカの質量割合が５０％以上である。補強性充填剤に占める親水性フュームドシリカの割合が上記の範囲内であることにより、補強性充填剤全体としての比表面積が高くなるので、耐摩耗性等の特性が向上するという利点が得られる。

　親水性フュームドシリカの質量割合は、７０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましく、９５％以上であることがさらに好ましく、１００％であることが特に好ましい。すなわち、マスターバッチに含まれる補強性充填剤の全てが親水性フュームドシリカであることが特に好ましい。

　なお、親水性フュームドシリカは上述したように、嵩高いため、タイヤ用ゴム組成物の混練に用いられるバンバリーミキサーでの混練は困難である。しかしながら、親水性フュームドシリカは嵩高い状態であっても、後述する混練方法を採用することにより、マスターバッチ中に十分に分散して存在する。したがって、親水性フュームドシリカのタップ密度は２００ｇ／Ｌ未満である。タップ密度は１５０ｇ／Ｌ以下であることが好ましく、１００ｇ／Ｌ以下であることがより好ましい。

　また、親水性フュームドシリカのタップ密度の下限は、たとえば、４５ｇ／Ｌであってもよいが、製造上の観点から、タップ密度の下限は、たとえば、３０ｇ／Ｌである。

　また、本実施形態では、親水性フュームドシリカのＢＥＴ比表面積は５０ｍ²／ｇ以上、８０ｍ²／ｇ以上、１２０ｍ²／ｇ以上、２００ｍ²／ｇ以上、２５０ｍ²／ｇ以上、３００ｍ²／ｇ以上、３５０ｍ²／ｇ以上であることが好ましい。フュームドシリカのＢＥＴ比表面積が上記範囲内であることにより、親水性フュームドシリカにおいてゴム成分またはシランカップリング剤との反応点となるシラノール基の数を十分に確保できる。その結果、親水性フュームドシリカとゴム成分とを良好に混錬できる。

　また、親水性フュームドシリカのＢＥＴ比表面積の上限は、特に制限されないが、たとえば、５００ｍ²／ｇである。親水性フュームドシリカのＢＥＴ比表面積が小さすぎると、フュームドシリカ製造時の火炎温度をより高くする必要があり、フュームドシリカ特有の構造が失われ、安定的にフュームドシリカを製造することができない傾向にある。親水性フュームドシリカのＢＥＴ比表面積が大きすぎると、安定的に製造することができない傾向にある。

　マスターバッチにおいて、親水性フュームドシリカの配合量は、ゴム成分１００質量部に対し、１３質量部以上１３０質量部以下である。すなわち、本実施形態に係るマスターバッチは、ゴム成分に練り込みが困難でかつ分散しにくい親水性フュームドシリカを高濃度で含むことができる。したがって、このマスターバッチを用いてタイヤ用ゴム組成物を製造することにより、耐摩耗性に優れたタイヤ用ゴム材料を容易に得ることができる。

　マスターバッチにおいて、親水性フュームドシリカの配合量は、ゴム成分１００質量部に対し、１５質量部以上であることがより好ましく、２０質量部以上であることがさらに好ましい。一方、親水性フュームドシリカの配合量は、ゴム成分１００質量部に対し、１１０質量部以下であることがより好ましく、１００質量部以下であることがさらに好ましい。

　親水性フュームドシリカの配合量が少なすぎると、得られるタイヤ用ゴム材料の耐摩耗性能が不十分となる傾向にある。親水性フュームドシリカの配合量が多すぎると、親水性フュームドシリカがゴム成分中に十分に分散されず、良好な混練物が得られない傾向にある。

　（１．３．シランカップリング剤）
　シランカップリング剤がマスターバッチに含まれることにより、疎水性のゴム成分と親水性フュームドシリカとの架橋構造がシランカップリング剤を介して形成されやすくなる。その結果、マスターバッチにおける親水性フュームドシリカの分散性を向上させ、タイヤ用ゴム材料の耐摩耗性を向上させることができる。

　シランカップリング剤としては、ゴム組成物に通常用いられるものであれば特に制限されない。本実施形態では、硫黄含有シランカップリング剤が好ましい。硫黄含有シランカップリング剤としては、たとえば、ビス－（３－トリエトキシシリルプロピル）テトラサルファイド、ビス（３－トリエトキシシリルプロピル）ジサルファイド、３－トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラサルファイド、γ－メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３－オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン、メルカプト－チオカルボキシレートオリゴマー等が例示される。

　本実施形態では、タイヤ用ゴム組成物の耐熱性（熱老化性）の観点から、シランカップリング剤は、ブロックドメルカプトシランであることが好ましく、メルカプト－チオカルボキシレート系であることがより好ましく、メルカプト－チオカルボキシレートオリゴマーであることが特に好ましい。

　メルカプト－チオカルボキシレートオリゴマーは、メルカプト基を有するチオカルボキシレートのオリゴマーである。メルカプト－チオカルボキシレートオリゴマーの分子構造の例を以下に示す。下記分子構造において、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）との合計（ｘ＋ｙ）は、３～３００の範囲が好ましい。この範囲内であると、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、親水性フュームドシリカおよびゴム成分との良好な反応性を確保することができる。メルカプト－チオカルボキシレートオリゴマーとしては、具体的にはＭｏｍｅｎｔｉｖｅ製「ＮＸＴ－Ｚ４５」が例示される。

　マスターバッチにおいて、シランカップリング剤の配合量は、ゴム成分１００質量部に対し、１質量部以上４０質量部以下である。シランカップリング剤の配合量が少なすぎると、タイヤ用ゴム組成物における親水性フュームドシリカの分散性が不十分になりやすい傾向にある。シランカップリング剤の配合量が多すぎると、シランカップリング剤同士が縮合しやすくなり、得られるタイヤ用ゴム材料の耐摩耗性能が十分に得られない傾向にある。

　マスターバッチにおいて、シランカップリング剤の配合量は、ゴム成分１００質量部に対し、１．５質量部以上であることがより好ましく、２質量部以上であることがさらに好ましい。一方、シランカップリング剤の配合量は、ゴム成分１００質量部に対し、３０質量部以下であることがより好ましく、２０質量部以下であることがさらに好ましい。

　また、ゴム成分１００質量部に対するシランカップリング剤の配合量の範囲内において、親水性フュームドシリカのＢＥＴ比表面積が大きくなるにつれて、シランカップリング剤の配合量を比較的に多くすることが好ましい。親水性フュームドシリカとの反応点を十分に確保できるからである。具体的には、添加するシリカの比表面積に対して、シランカップリング剤を０．３３～１ｍｇ／ｍ²の範囲で添加するのが特に好ましい。

　マスターバッチにおいて、補強性充填剤に占める親水性フュームドシリカの割合を適切な範囲とし、ゴム成分、親水性フュームドシリカおよびシランカップリング剤の配合量をより適切な範囲とすることにより、良好な耐摩耗性に加えて、良好な低燃費性能を実現できるタイヤ用ゴム材料を容易に得ることができる。

　（１．４．その他の成分）
　本実施形態では、マスターバッチは、上述した成分（ゴム成分、親水性フュームドシリカおよびシランカップリング剤）以外に、ゴム組成物に配合される成分を含んでもよい。このような成分としては、たとえば、滑剤が例示される。マスターバッチが滑剤を含むことにより、マスターバッチの混練性が向上する。

　滑剤としては、ステアリン酸、プロセスオイルが例示される。滑剤は単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。プロセスオイルとしては、アロマオイル、パラフィンオイル、ナフテンオイル等が例示される。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。

　本願発明の効果が得られる範囲内において、滑剤の配合量は限定されない。たとえば、滑剤の配合量は、ゴム成分１００質量部に対し、１質量部以上４０質量部以下であることが好ましい。さらに、滑剤の配合量は、ゴム成分１００質量部に対し、２質量部以上であることがより好ましく、３質量部以上であることがさらに好ましい。一方、滑剤の配合量は、ゴム成分１００質量部に対し、３５質量部以下であることがより好ましく、３０質量部以下であることがさらに好ましい。

　滑剤の配合量が少なすぎると、マスターバッチの混錬性が悪く、得られるタイヤ用ゴム材料の耐摩耗性能が十分に向上できないおそれがある。ステアリン酸の配合量が多すぎると、混錬時、せん断が掛からず、親水性フュームドシリカがゴム成分中に十分に分散できないおそれがある。

　さらに、マスターバッチが親水性フュームドシリカ以外の補強性充填剤を含む場合には、上述した補強用充填剤を含むことができる。また、フィラーカップリング剤も適量配合できる。補強性充填剤の配合量は本願発明の効果が得られる範囲内において限定されず、一般的な配合量とすればよい。

　さらに、マスターバッチは、酸化亜鉛、老化防止剤、可塑剤、加工助剤、液状ポリマー、熱硬化性樹脂などの各種添加剤を含んでもよい。これらの添加剤の配合量は本願発明の効果が得られる範囲内において限定されず、一般的な配合量とすればよい。

　（２．マスターバッチの製造方法）
　図１に示すように、本実施形態に係るマスターバッチは、上述したゴム成分と、上述した親水性フュームドシリカを少なくとも含む補強用充填剤と、上述したシランカップリング剤と、必要に応じて、その他の成分と、を混練して得られる。

　（２．１．ニーダー）
　本実施形態では、ゴム成分に対して、補強用充填剤としての親水性フュームドシリカを十分練り込み、マスターバッチにおいて親水性フュームドシリカを十分分散させるために、ニーダーを用いて混練する。

　従来、ゴム成分に補強性充填剤であるシリカを練り込み、マスターバッチまたはゴム組成物中でシリカを十分分散させるために、バンバリーミキサーが使用されてきた。バンバリーミキサーは、配合された原料をウェイトにより加圧しながらローターを高回転させることにより原料に高い剪断力を与えて、原料を混練する。たとえば、タップ密度の大きい湿式シリカを練り込む場合には、バンバリーミキサーが有用である。

　しかしながら、湿式シリカに比べて、タップ密度が低く嵩高い親水性フュームドシリカを、バンバリーミキサーを用いてゴム成分に練り込もうとすると、親水性フュームドシリカが飛散しやすい。そのため、実際に練り込まれる親水性フュームドシリカの量が、目標の配合量よりも少なくなってしまうという問題があった。さらに、練り込まれた親水性フュームドシリカがマスターバッチまたはゴム組成物中で凝集しやすく、十分に分散しないという問題があった。

　そこで、本発明者らは、ニーダーを用いて、ゴム成分に親水性フュームドシリカを練り込むことで、混練中の親水性フュームドシリカの飛散を抑制し、練り込まれた親水性フュームドシリカが十分に分散したマスターバッチを得ている。その結果、補強用充填剤に占める親水性フュームドシリカの割合を上述した範囲内とすることができる。

　ニーダーは、バンバリーミキサーと同様に、密閉式ミキサーの一種である。バンバリーミキサーとの違いは、ローターの回転数である。バンバリーミキサーのローター回転数は、生産性向上の観点から、通常、４５～８０ｒｐｍであるのに対し、ニーダーのローター回転数は２０～４０ｒｐｍである。

　ローター回転数がバンバリーミキサーよりも低いことにより、ニーダーでの混練中に嵩高い親水性フュームドシリカが飛散しにくく、十分に練り込まれ、かつ十分に分散すると考えられる。

　なお、バンバリーミキサーのローター回転数を、ニーダーのローター回転数と同程度に設定して混練を行っても、親水性フュームドシリカを十分に練り込むことができないことが本発明者らにより確認されている。これは、バンバリーミキサーでは、バンバリーミキサーでの混練に適したローター回転数が設定されており、設定されたローター回転数の範囲内において、混練が十分に進行するようにバンバリーミキサーのローター構造が最適化されているためであると考えられる。

　ニーダーは、加圧式のニーダーであってもよいし、加圧を行わないオープンニーダーであってもよい。本実施形態では、親水性フュームドシリカを十分に練り込み、分散させるために、加圧式のニーダーが好ましい。また、段階的な加圧制御が可能な加圧式のニーダーがより好ましい。

　（２．２．混練工程）
　混練工程では、上述したゴム成分と、上述した親水性フュームドシリカを少なくとも含む補強用充填剤と、上述したシランカップリング剤と、必要に応じてその他の成分と、をニーダーに投入して混練を行う。ローター回転数は上述したように２０～４０ｒｐｍである。また、混練物の温度が１３０～１６０℃の範囲内となるように冷却水量を調整することが好ましい。また、加圧式のニーダーの場合、混練時間は２０～６０分程度であることが好ましい。オープンニーダーの混練時間は、加圧式のニーダーの混練時間よりも長い方が好ましい。混練終了後、上記の成分が混練されたマスターバッチが得られる。このマスターバッチは、通常十分に練り込んで分散させることが困難である、嵩高い親水性フュームドシリカを高濃度で含むマスターバッチである。

　（３．タイヤ用ゴム組成物）
　本実施形態に係るタイヤ用ゴム組成物は、天然ゴムおよび合成ゴムからなる群から選ばれる少なくとも１つ（ゴム成分）と、ｎ種類の補強用充填剤と、シランカップリング剤と、を含む。補強用充填剤は、少なくともｍ種類の親水性フュームドシリカを含み、ｍは１以上の整数であり、ｎは１以上の整数である。天然ゴムおよび合成ゴムは、上述した天然ゴムおよび合成ゴムであればよい。補強用充填剤およびシランカップリング剤も同様である。

　本実施形態では、タイヤ用ゴム組成物の合計質量をＷ、ｉ種類目の補強性充填剤のＢＥＴ比表面積をＳ_i、ｉ種類目の補強性充填剤の含有量をＡ_iとしたときに、下記式１により算出されるＸが７２．５以上１５０以下である。

ただし、上記式中、ｉは１～ｎまでの整数である。

　Ｘは、各補強性充填剤の比表面積と含有量との積の合計をタイヤ用ゴム組成物の質量で除した値である。補強性充填剤は２種類以上用いられることが多い。たとえば、補強性充填剤として、カーボンブラックと、フュームドシリカと、湿式シリカと、が含まれている場合、カーボンブラックのＢＥＴ比表面積と含有量との積と、フュームドシリカのＢＥＴ比表面積と含有量との積と、湿式シリカのＢＥＴ比表面積と含有量との積と、の合計を、タイヤ用ゴム組成物の質量で除することにより、Ｘが算出される。

　Ｘは、タイヤ用ゴム組成物が良好な特性を示すかどうかの指標であり、Ｘが上記の範囲内であるタイヤ用ゴム組成物を加硫して得られるタイヤ用ゴム材料は、耐摩耗性、低燃費性およびウェットグリップ性を両立することができる。

　Ｘは７５以上であることが好ましく、７８以上であることがより好ましく、８１以上であることがさらに好ましい。一方、Ｘは１４５以下であることが好ましく、１４０以下であることがより好ましく、１３５以下であることがさらに好ましい。

　また、本実施形態では、ｋ種類目の親水性フュームドシリカのＢＥＴ比表面積をＳ_k、ｋ種類目の親水性フュームドシリカの含有量をＡ_kとし、ｉ種類目の補強性充填剤のＢＥＴ比表面積をＳ_i、ｉ種類目の補強性充填剤の含有量をＡ_iとしたときに、下記式２により算出されるＹが０．２０以上である。

ただし、上記式中、ｋは１～ｍまでの整数であり、ｉは１～ｎまでの整数であり、ｍ≦ｎである。

　Ｙは、各親水性フュームドシリカの比表面積と含有量との積の合計を、各補強性充填剤の比表面積と含有量との積の合計で除した値である。上述したように、補強性充填剤は２種類以上用いられることが多いが、親水性フュームドシリカの比表面積は、他の補強性充填剤の比表面積よりも大きい傾向にある。したがって、補強性充填剤中における親水性フュームドシリカの含有量が多いほど、および／または、比表面積が大きいほど、Ｙは大きくなる。すなわち、Ｙは、補強性充填剤における有効な親水性フュームドシリカの割合の指標である。Ｙが上記の範囲内であるタイヤ用ゴム組成物を加硫して得られるタイヤ用ゴム材料は、耐摩耗性、低燃費性およびウェットグリップ性を両立することができる。

　Ｙは０．２５以上であることが好ましく、０．３０以上であることがより好ましく、０．３５以上であることがさらに好ましく、０．５０以上であることが特に好ましい。一方、Ｙは１．０以下であることが好ましく、０．９５以下であることがより好ましく、０．９０以下であることがさらに好ましい。

　ＮＲを含有する場合の全ゴム成分中の含有量は、耐摩耗性が向上するという理由から、３０質量部以上が好ましく、４０質量部以上がより好ましい。また、ＮＲの含有量は、本発明の特徴であるタイヤ特性のバランスを発現するという理由から、８０質量部以下が好ましく、７５質量部以下がより好ましい。

　ＳＢＲを含有する場合の全ゴム成分中の含有量は、押出時の加工性に優れるという理由から、１０質量部以上が好ましく、２０質量部以上がより好ましい。また、ＳＢＲの含有量は、タイヤ内部での発熱を抑制できるという理由から、５０質量部以下が好ましく、４０質量部以下がより好ましい。

　ＢＲを含有する場合の全ゴム成分中の含有量は、耐摩耗性が向上するという理由から、２０質量部以上が好ましく、３０質量部以上がより好ましい。また、ＢＲの含有量は、タイヤ内部での発熱を抑制できるという理由から、５０質量部以下が好ましく、４０質量部以下がより好ましい。

　タイヤ用ゴム組成物において、親水性フュームドシリカの配合量は、上記のゴム成分１００質量部に対し、５質量部以上９０質量部以下であることが好ましい。親水性フュームドシリカの配合量が少なすぎると、得られるタイヤ用ゴム材料の耐摩耗性能が十分に得られない傾向にある。親水性フュームドシリカの配合量が多すぎると、親水性フュームドシリカがゴム成分中に十分に分散されず、良好な混練物が得られない傾向にある。

　タイヤ用ゴム組成物において、親水性フュームドシリカの配合量は、上記のゴム成分１００質量部に対し、１０質量部以上であることがより好ましく、１５質量部以上であることがさらに好ましい。一方、親水性フュームドシリカの配合量は、ゴム成分１００質量部に対し、７０質量部以下であることがより好ましく、５５質量部以下であることがさらに好ましい。

　また、親水性フュームドシリカのＢＥＴ比表面積の範囲は、上述したマスターバッチに含まれる親水性フュームドシリカのＢＥＴ比表面積の範囲と同じであることが好ましい。

　タイヤ用ゴム組成物において、シランカップリング剤の配合量は、上記のゴム成分１００質量部に対し、１．５質量部以上３０質量部以下であることが好ましい。シランカップリング剤の配合量が少なすぎると、タイヤ用ゴム組成物における親水性フュームドシリカ等のシリカ化合物の分散性が不十分になりやすい傾向にある。シランカップリング剤の配合量が多すぎると、シランカップリング剤同士が縮合しやすくなり、得られるタイヤ用ゴム材料の耐摩耗性が十分に向上できないおそれがある。

　タイヤ用ゴム組成物において、シランカップリング剤の配合量は、上記のゴム成分１００質量部に対し、２．０質量部以上であることがより好ましく、２．５質量部以上であることがさらに好ましい。一方、シランカップリング剤の配合量は、上記のゴム成分１００質量部に対し、２５質量部以下であることがより好ましく、２０質量部以下であることがさらに好ましい。

　タイヤ用ゴム組成物において、ＸおよびＹに加えて、上記のゴム成分、親水性フュームドシリカおよびシランカップリング剤の配合量をより適切な範囲とすることにより、良好な耐摩耗性に加えて、良好な低燃費性能を実現できるタイヤ用ゴム材料を容易に得ることができる。

　本実施形態に係るタイヤ用ゴム組成物は、上述したマスターバッチを含むことが好ましい。すなわち、本実施形態に係るタイヤ用ゴム組成物は、上述したマスターバッチを用いて製造されることが好ましい。上述したマスターバッチを用いることにより、練り込みにくくかつ分散しにくい親水性フュームドシリカを所定量含むタイヤ用ゴム組成物が容易に得られる。

　本実施形態では、タイヤ用ゴム組成物は、上述した成分（上記のゴム成分、親水性フュームドシリカを少なくとも含む補強用充填剤およびシランカップリング剤）以外に、ゴム組成物に配合される成分を含んでもよい。

　本実施形態では、タイヤ用ゴム組成物は、ＸおよびＹが上記の範囲内である限りにおいて、補強性充填剤として湿式シリカを含むことが好ましい。湿式シリカは、沈殿法シリカとゲル法シリカに大別される。本実施形態では、湿式シリカは沈殿法シリカであることが好ましい。

　ただし、湿式シリカは、表面のシラノール基に吸着している水分量が、フュームドシリカよりも多い。この吸着水は、架橋構造の形成を阻害すると考えられる。そのため、シラノール基を介した架橋構造に起因する効果に必要な湿式シリカ量は、フュームドシリカ量よりも多くなる。換言すれば、フュームドシリカが奏する効果と同程度の効果を得ようとする場合、湿式シリカの配合量はフュームドシリカの配合量よりも多くなる。

　さらに、湿式シリカは、フュームドシリカよりもＢＥＴ比表面積が小さいので、タイヤ用ゴム材料の目標硬度を実現するために必要な配合量が多くなる傾向にある。

　以上より、タイヤ用ゴム材料の特性の観点からは、湿式シリカの配合量は少ない方が好ましい。一方、フュームドシリカは湿式シリカよりも高価であるため、コストの観点からは、湿式シリカを含有することが好ましい。

　タイヤ用ゴム組成物が湿式シリカを含む場合、湿式シリカの配合量は、ゴム成分１００質量部に対し、０質量部超９０質量部以下であることが好ましく、０質量部超７０質量部以下であることがより好ましい。湿式シリカの配合量が多すぎると、湿式シリカがゴム成分中に十分に分散されず、良好な混練物が得られない傾向にある。

　本実施形態では、湿式シリカのＢＥＴ比表面積は４０ｍ²／ｇ以上、７０ｍ²／ｇ以上、１１０ｍ²／ｇ以上であることが好ましい。ＢＥＴ比表面積を４０ｍ²／ｇ以上にすることで、充分なウェットグリップ性が得られる傾向がある。また、湿式シリカのＢＥＴ比表面積は２２０ｍ²／ｇ以下、２００ｍ²／ｇ以下であることが好ましい。ＢＥＴ比表面積を２２０ｍ²／ｇ以下にすることで、良好な分散性が得られる傾向がある。

　湿式シリカは、上記のゴム成分と混錬する工程の前にフュームドシリカと混合してもよく、または、フュームドシリカと上記のゴム成分とを混錬する工程で添加してもよい。

　また、タイヤ用ゴム組成物は、プロセスオイルを含んでもよい。プロセスオイルとしては、例えばアロマオイル、パラフィンオイル、ナフテンオイル等を例示できる。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。プロセスオイルの配合量は、ゴム成分１００質量部に対し、好ましくは２～１０質量部、より好ましくは４～８質量部である。

　タイヤ用ゴム組成物は、親水性フュームドシリカ、湿式シリカ以外の補強性充填剤を含んでも良い。さらに、フィラーカップリング剤も適量配合できる。これらの補強性充填剤の配合量は本願発明の効果が得られる範囲内において、一般的な配合量とすればよい。

　補強性充填剤として、カーボンブラックを含む場合には、カーボンブラックの配合量は、たとえば、ゴム成分１００質量部に対して、０質量部超６０質量部以下であることが好ましい。

　タイヤ用ゴム組成物は、加硫剤又は架橋剤、加硫促進剤、硫黄、酸化亜鉛、ステアリン酸、老化防止剤、可塑剤、加工助剤、液状ポリマー、熱硬化性樹脂などの各種タイヤ用成分を含んでもよい。このような成分は、タイヤ用ゴム組成物を混錬する前または後に配合でき、タイヤ用ゴム組成物の加硫又は架橋を助ける。これらのタイヤ用成分の配合量は本願発明の効果が得られる範囲内において、一般的な配合量とすればよい。たとえば、硫黄および加硫促進剤の合計配合量は、上記のゴム成分１００質量部に対して、１．５質量部以上７質量部以下であることが好ましい。

　本実施形態に係るタイヤ用ゴム組成物は、耐摩耗性、低燃費性およびウェットグリップ性のバランスに優れているため、オールシーズンタイヤ等の乗用車タイヤまたはそのタイヤトレッドに好適である。

　（４．タイヤ用ゴム組成物の製造方法）
　図２に示すように、タイヤ用ゴム組成物は、好ましくは、上述したマスターバッチと、上記のゴム成分と、必要に応じて、上述した成分と、を混練して得られる。すなわち、本実施形態では、タイヤ用ゴム組成物はマスターバッチに他の成分を配合して製造することが好ましい。また、マスターバッチに含まれるゴム成分に加えて、さらにゴム成分を配合する。一方、親水性フュームドシリカはマスターバッチに十分に含まれているので配合しないことが好ましい。

　上述したマスターバッチの製造方法では、ニーダーを用いて混練したが、タイヤ用ゴム組成物の混練に用いる混練機は特に制限されない。すなわち、バンバリーミキサーを用いてもよいし、ニーダーを用いてもよい。親水性フュームドシリカが十分に練り込まれ、かつ十分に分散しているマスターバッチを用いて混練を行うので、バンバリーミキサーを用いて混練しても、親水性フュームドシリカの良好な分散状態を維持したまま、混練物（タイヤ用ゴム組成物）が得られる。ニーダーを用いて混練してもよいが、生産性向上の観点から、バンバリーミキサーを用いて混練することが好ましい。

　混練条件は、マスターバッチおよび各成分が十分に混練される条件とすればよい。

　また、タイヤ用ゴム組成物はマスターバッチを用いずに製造してもよい。この場合、上述したように、親水性フュームドシリカが嵩高いため、ニーダーを用いて、タイヤ用ゴム組成物を製造する。ニーダーに、全成分を同時に投入し、混練することにより、タイヤ用ゴム組成物を製造してもよいし、各成分を段階的に投入して、タイヤ用ゴム組成物を製造してもよい。

　（５．タイヤ用ゴム材料）
　本実施形態に係るタイヤ用ゴム材料は、タイヤ用ゴム組成物が加硫処理されてなる材料である。

　補強性充填剤としてカーボンブラックや湿式シリカのみを含む通常のタイヤ用ゴム材料においては、ゴムとカーボンブラックまたはシリカとが硫黄を介して架橋された構造、ゴムとカーボンブラックまたはシリカとがシランカップリング剤を介して架橋された構造等を有している。

　一方、本実施形態に係るタイヤ用ゴム材料は、上述したタイヤ用ゴム組成物由来の親水性フュームドシリカを含んでいる。このタイヤ用ゴム材料においては、ゴム成分と親水性フュームドシリカとが硫黄を介して架橋された構造、および、ゴム成分と親水性フュームドシリカとがシランカップリング剤を介して架橋された構造に加えて、親水性フュームドシリカに起因する構造が存在すると考えられる。

　この構造は、タイヤ用ゴム材料に応力が掛かると、切れたりつながったりしていると考えられ、その結果、応力が分散され、タイヤ用ゴム材料の耐摩耗性が向上すると考えられる。

　なお、疎水性フュームドシリカでは、上述した効果は小さくなることが本発明者らにより確認されている。

　（６．タイヤ）
　本実施形態に係るタイヤは、上記のタイヤ用ゴム材料からなるタイヤ部材を含む。これにより、本実施形態に係るタイヤは、高いレベルでバランスの取れた耐摩耗性能、低燃費性能、ウェットグリップ性能を示すことができる。したがって、本実施形態に係るタイヤはオールシーズンタイヤ等の乗用車タイヤに好適に適用できる。上記のタイヤ用ゴム材料からなるタイヤ部材としては、たとえば、トレッド、ベーストレッド、サイドウォール、クリンチ等が例示され、特に、タイヤにおいて接地するタイヤ部材であることが好ましい。

　以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々の態様で改変しても良い。

　上記では、タイヤ用ゴム組成物およびタイヤ用ゴム材料について説明したが、当該タイヤ用ゴム組成物および当該タイヤ用ゴム材料は、タイヤ以外の用途に用いてもよい。たとえば、当該タイヤ用ゴム材料は、防舷材、コンベアベルト、防振ゴム、ゴムクローラー、ゴム手袋等に用いてもよい。

　以下、実施例において、本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

　（実験１）
　（マスターバッチの調製）
　ゴム成分１００質量部に対する配合量が表１に示す配合量となるように、下記成分を容積が０.５Ｌの加圧ニーダーに投入した。投入後、ローター回転数が２０～４０ｒｐｍの範囲内で、混練物の温度が１３０～１６０℃の範囲内となるように３０分間程度混練した。エアシリンダー圧は０．７ＭＰａであった。混練終了後、室温まで冷却して、混練物を取り出しマスターバッチを得た。
（Ａ）ゴム成分
　（Ａ－１）ベトナム製天然ゴム：ＳＶＲ
　（Ａ－２）ＳＢＲ（旭化成ケミカルズ社製、Ｅ５８１）
　（Ａ－３）ＢＲ（ＪＳＲ社製、ＢＲ０１）
（Ｂ）充填剤
　（Ｂ－１）親水性フュームドシリカ（トクヤマ製、レオロシールＱＳ－３０Ｃ、窒素吸着ＢＥＴ比表面積：３００ｍ²／ｇ，タップ密度：１００ｇ／Ｌ）
　（Ｂ－２）湿式シリカ（東ソーシリカ製、ＮｉｐｓｉｌＡＱ、窒素吸着ＢＥＴ比表面積：２００ｍ²／ｇ，タップ密度：３００ｇ／Ｌ）
　（Ｂ－３）カーボンブラック（東海カーボン製、シースト６、窒素吸着ＢＥＴ比表面積：１２０ｍ²／ｇ，タップ密度：４００ｇ／Ｌ）
（Ｃ）シランカップリング剤
　（Ｃ－１）メルカプト－チオカルボキシレートオリゴマー（Ｍｏｍｅｎｔｉｖｅ製、ＮＸＴ－Ｚ４５）
　（Ｃ－２）ビス－（３－トリエトキシシリルプロピル）ジサルファイド（Ｅｖｏｎｉｋ製、Ｓｉ７５）
（Ｄ）その他の成分
　（Ｄ－１）滑剤（ステアリン酸、日油製、ビーズステアリン酸ＹＲ）
　（Ｄ－２）プロセスオイル（富士興産製、アロマックス３（ＴＤＡＥ Ｏｉｌ））
　（Ｄ－３）老化防止剤（精工化学製、オゾノン　６Ｃ）

　また、表１に示す配合から、補強用充填剤１００質量％中の親水性フュームドシリカの質量割合を算出した。結果を表１に示す。

　（タイヤ用ゴム組成物の調製）
　全ゴム成分１００質量部に対する配合量が表２に示す配合量となるように、得られたマスターバッチと、（Ａ－２）および（Ａ－３）と、（Ｄ－２）および（Ｄ－３）と、下記に示す（Ｄ－４）および（Ｄ－５）とを、容積が１.７Ｌの密閉式バンバリーミキサーに投入した。投入後、ローター回転数が４５～８０ｒｐｍの範囲内で、混練物の温度が１３０～１６０℃の範囲内となるように１０分間程混練した。混練中のラム圧力は０．５～４．０ＭＰａの範囲内であった。混練終了後、室温まで冷却して、混練物を得た。
（Ｄ）その他の成分
　（Ｄ－４）滑剤（酸化亜鉛、正同化学製、酸化亜鉛３種）
　（Ｄ－５）硫黄（鶴見化学工業製、金華印油入微粉硫黄）

　得られた混練物に、下記に示す（Ｄ－６）～（Ｄ－７）を添加して、６インチロール試験機により混合して、タイヤ用ゴム組成物を得た。得られたタイヤ用ゴム組成物の配合を表２に示す。
（Ｄ）その他の成分
　（Ｄ－６）加硫促進剤（Ｎ－シクロヘキシル－２－ベンゾチアゾールスルフェンアミド（略号：ＣＢＳ）、三新化学工業製、サンセラーＣＭ－Ｇ）
　（Ｄ－７）加硫促進剤（１，３－ジフェニルグアニジン（略号：ＤＰＧ）、三新化学工業製、サンセラーＤ）

　表２に示す配合から、下記の式１および式２を用いて「Ｘ」および「Ｙ」を算出した。結果を表２に示す。

式１中、Ｓ_iは、ｉ種類目の補強性充填剤のＢＥＴ比表面積を示し、Ａ_iは、ｉ種類目の補強用充填剤の含有量を示し、Ｗは、タイヤ用ゴム組成物の質量を示す。また、ｎは２または３である。

式２中、Ｓ_kは、ｋ種類目の親水性フュームドシリカのＢＥＴ比表面積を示し、Ａ_kは、ｋ種類目の親水性フュームドシリカの含有量を示し、Ｓ_iは、ｉ種類目の補強性充填剤のＢＥＴ比表面積を示し、Ａ_iは、ｉ種類目の補強用充填剤の含有量を示す。また、ｍは１であり、ｎは２または３である。

　得られたタイヤ用ゴム組成物について下記に示す評価を行うための試験片を作製した。得られた試験片を使用して、以下の物性を評価した。

　（加工性：ムーニー粘度）
　得られたタイヤ用ゴム組成物の試験片について、ムーニー粘度計（上島製作所製ＶＲ－１１３２）を用いて、ＪＩＳ Ｋ６３００－１に準拠して、１００℃におけるムーニー粘度（ＭＬ１＋４ １００℃）を測定した。ムーニー粘度が低いと、タイヤ用ゴム組成物の加工性が良好となる傾向にある。結果を表２に示す。

　（タイヤ用ゴム材料の調製）
　続いて、得られたタイヤ用ゴム組成物を１６０℃で１０分間プレス加硫して、タイヤ用ゴム材料を得た。得られたタイヤ用ゴム材料から下記に示す評価を行うための試験片を作製した。得られた試験片を使用して、以下の物性を評価した。

　（Ａ硬度）
　得られたタイヤ用ゴム材料の試験片について、ＪＩＳ Ｋ６２５３ タイプＡに準拠して、デュロメータにより硬度（ショアＡ硬度）を測定した。タイヤ用ゴム材料の目標Ａ硬度はタイヤの用途により異なるが、本実施例では、標準例と実施例とにおいて、試験片のＡ硬度を変化させ、同程度となるように硬度を調整した。結果を表２に示す。

　（低燃費性能：６０℃におけるｔａｎδ）
　得られたタイヤ用ゴム材料の試験片について、ＪＩＳ Ｋ６３９４に準拠して、動的粘弾性試験機（上島製作所製ＶＲ－７１３０）を用いて下記条件にて測定した。６０℃における測定値からｔａｎδ（６０℃）を算出した。
測定温度：　６０℃
静的歪　：　１０％
動的歪　：　±２％
周波数　：　１０Ｈｚ

　算出された各標準例のｔａｎδ（６０℃）を１．０として、Ａ硬度が同じである実施例について、下記計算式により転がり抵抗指数を算出した。指数が大きいほど転がり抵抗性に優れる。結果を表２に示す。
（転がり抵抗指数）＝（標準例のｔａｎδ（６０℃））／（実施例のｔａｎδ（６０℃））

　（耐摩耗性能：ＦＰＳ摩耗量）
　得られたタイヤ用ゴム材料の試験片について、ＦＰＳ摩耗試験機（上島製作所製ＡＢ－２０１２）を用いて、温度２０℃、荷重２０および４０Ｎ、スリップ率１０％、試験時間２分間の条件でＦＰＳ摩耗量を測定した。ＦＰＳ摩耗量から容積損失を計算し、各標準例の損失量を１．０として、Ａ硬度が同じである実施例について、下記計算式により摩耗指数を算出した。指数が大きいほど耐摩耗性能が優れる。結果を表２に示す。
（摩耗指数）＝（標準例の損失量）／（実施例の損失量）

　（ウェットグリップ性能：０℃におけるｔａｎδ）
　得られたタイヤ用ゴム材料の試験片について、ＪＩＳ Ｋ６３９４に準拠して、動的粘弾性試験機（上島製作所製ＶＲ－７１３０）を用いて下記条件にて測定した。０℃における測定値からｔａｎδ（０℃）を算出した。
測定温度：　　０℃
静的歪　：　１０％
動的歪　：　±２％
周波数　：　１０Ｈｚ

　算出された各標準例のｔａｎδ（０℃）を１．０として、Ａ硬度が同じである実施例について、下記計算式によりウェットグリップ指数を算出した。指数が大きいほどウェットグリップ性に優れる。結果を表２に示す。
（ウェットグリップ指数）＝（実施例のｔａｎδ（０℃））／（標準例のｔａｎδ（０℃））

　（タイヤの耐摩耗性）
　得られたタイヤ用ゴム組成物を用いたトレッドを台タイヤに貼り付けて加硫接着するリトレッド方式によりタイヤを試作する。タイヤのサイズは１１Ｒ２２．５とする。試作タイヤをトラックのトレーラーのトレール部に装着し、摩耗試験を実施し、１００００キロ走行時点での摩耗体積から、各標準例の摩耗体積を１．０として、Ａ硬度が同じである実施例について、下記計算式により摩耗指数を算出する。指数が大きいほど耐摩耗性能が優れる。結果を表２に示す。
（摩耗指数）＝（標準例の摩耗体積）／（実施例の摩耗体積）

　表２より、親水性フュームドシリカが高濃度で混練されたマスターバッチを用いて製造されたタイヤ用ゴム材料は、親水性フュームドシリカを含まないマスターバッチを用いて製造されたタイヤ用ゴム材料よりも耐摩耗性、低燃費性およびウェットグリップ性のバランスにさらに優れていることが確認できた。

　また、親水性フュームドシリカを高濃度で含むタイヤ材料をトレッドとして用いたタイヤの摩耗性は、親水性フュームドシリカを含まないタイヤ材料をトレッドとして用いたタイヤの摩耗性よりも優れていることが確認できる。

Claims (17)

1. 　天然ゴムおよび合成ゴムからなる群から選ばれる少なくとも１つであるゴム成分と、親水性フュームドシリカを含む補強性充填剤と、シランカップリング剤と、含むマスターバッチであって、
   　前記ゴム成分１００質量部に対して、前記親水性フュームドシリカを１３質量部以上１３０質量部以下、シランカップリング剤を１質量部以上４０質量部以下含み、
   　前記補強性充填剤１００質量％中、前記親水性フュームドシリカの質量割合が５０％以上であるマスターバッチ。
2. 　前記親水性フュームドシリカのＢＥＴ比表面積が５０ｍ²／ｇ以上５００ｍ²／ｇ以下である請求項１に記載のマスターバッチ。
3. 　ゴム成分１００質量部に対して、滑剤を１質量部以上４０質量部以下含む請求項１または２に記載のマスターバッチ。
4. 　ニーダーを用いて、ゴム成分と親水性フュームドシリカとシランカップリング剤とを混練する工程を有するマスターバッチの製造方法。
5. 　前記親水性フュームドシリカのＢＥＴ比表面積が５０ｍ²／ｇ以上５００ｍ²／ｇ以下である請求項４に記載のマスターバッチの製造方法。
6. 　さらに、滑剤を混錬する請求項４または５に記載のマスターバッチの製造方法。
7. 　天然ゴムおよび合成ゴムからなる群から選ばれる少なくとも１つから構成される全ゴム成分と、ｎ種類の補強性充填剤と、シランカップリング剤と、を含むタイヤ用ゴム組成物であって、
   　ｎは１以上の整数であり、
   　前記補強性充填剤は、タップ密度が２００ｇ／Ｌ未満である親水性フュームドシリカを含み、
   　前記タイヤ用ゴム組成物の合計質量をＷ、ｉ種類目の補強性充填剤のＢＥＴ比表面積をＳ_i、ｉ種類目の補強性充填剤の含有量をＡ_iとしたときに、下記式により算出されるＸが７２．５以上１５０以下であるタイヤ用ゴム組成物。
   

   

   ただし、上記式中、ｉは１～ｎまでの整数を示す。
8. 　天然ゴムおよび合成ゴムからなる群から選ばれる少なくとも１つから構成される全ゴム成分と、ｎ種類の補強性充填剤と、シランカップリング剤と、を含むタイヤ用ゴム組成物であって、
   　ｎは１以上の整数であり、
   　前記補強性充填剤は、タップ密度が２００ｇ／Ｌ未満であるｍ種類の親水性フュームドシリカを含み、
   　ｍは１以上の整数であり、
   　ｋ種類目の親水性フュームドシリカのＢＥＴ比表面積をＳ_k、ｋ種類目の親水性フュームドシリカの含有量をＡ_kとし、ｉ種類目の補強性充填剤のＢＥＴ比表面積をＳ_i、ｉ種類目の補強性充填剤の含有量をＡ_iとしたときに、下記式により算出されるＹが０．２０以上であるタイヤ用ゴム組成物。
   

   

   ただし、上記式中、ｋは１～ｍまでの整数を示し、ｉは１～ｎまでの整数を示す。
9. 　前記シランカップリング剤が、メルカプトチオカルボキシレート系である請求項７または８に記載のタイヤ用ゴム組成物。
10. 　天然ゴムおよび合成ゴムからなる群から選ばれる少なくとも１つから構成される全ゴム成分１００質量部に対して、親水性フュームドシリカを５質量部以上９０質量部以下、シランカップリング剤を１．５質量部以上３０質量部以下含む請求項７または８に記載のタイヤ用ゴム組成物。
11. 　タイヤ用ゴム組成物が、全ゴム成分１００質量部に対して、補強性充填剤としての湿式シリカを０質量部超９０質量部以下含む請求項７または８に記載のタイヤ用ゴム組成物。
12. 　前記親水性フュームドシリカのＢＥＴ比表面積が５０ｍ²／ｇ以上５００ｍ²／ｇ以下である請求項７または８に記載のタイヤ用ゴム組成物。
13. 　前記湿式シリカのＢＥＴ比表面積が４０ｍ²／ｇ以上２２０ｍ²／ｇ以下である請求項１１に記載のタイヤ用ゴム組成物。
14. 　請求項１または２に記載のマスターバッチを含む請求項７に記載のタイヤ用ゴム組成物。
15. 　請求項１または２に記載のマスターバッチと、天然ゴムおよび合成ゴムからなる群から選ばれる少なくとも１つと、を混練する工程を有するタイヤ用ゴム組成物の製造方法。
16. 　請求項７または８に記載のタイヤ用ゴム組成物を加硫してなるタイヤ用ゴム材料。
17. 　請求項１６に記載のタイヤ用ゴム材料からなるタイヤ部材を含むタイヤ。

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