JP2002249619A - スタッドレスタイヤ用ゴム組成物 - Google Patents
スタッドレスタイヤ用ゴム組成物Info
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Abstract
の製造コストを大幅に低減しうるスタッドレスタイヤ用
ゴム組成物を提供する。 【解決手段】 天然ゴムおよび/またはジエン系合成ゴ
ム100重量部に対し、短繊維2〜15重量部、古紙1
〜6重量部およびシリカ5〜30重量部を含有するスタ
ッドレスタイヤ用ゴム組成物。
Description
ヤ用ゴム組成物、とくには、氷雪路面上でのグリップ性
能を改良しうるスタッドレスタイヤ用ゴム組成物に関す
る。
スパイクのないスタッドレスタイヤが普及している。ス
タッドレスタイヤの氷上性能を向上させるために、ゴム
と路面との摩擦を支配する因子である粘着摩擦や掘り起
こし摩擦を向上させる種々の研究が試みられている。
ク)の一部をシリカとし、シランカップリング剤を併用
することにより、低温における弾性率(モジュラス)を
低下させて粘着摩擦を向上させる方法が提案されている
(特開平8−73657号公報)。
成物に配合し、粉体加工品の氷表面の引っかきにより、
スパイク効果を発揮させ、さらに摩耗の進行により粉体
加工品が脱落したときに生じる脱落孔の凹凸およびエッ
ジにより、氷表面との摩擦を高め、氷上グリップ性能を
向上させる方法が提案されている(特開平2−1673
53号公報)。
をトレッド面に垂直に配向させて、掘り起こし摩擦を高
め、氷上グリップ性能を向上させる方法が提案されてい
る(特開2000−168315号公報)。
の氷上グリップ性能は向上したが、スパイクタイヤの性
能には、未だ及んでいない。
激しいコスト低減競争を繰り広げるなかで、タイヤ用ゴ
ム組成物の製造コストの削減が要請されている。
グリップ性能を大幅に向上させ、かつ、省資源および環
境保護の観点から、廃棄物である古紙を有効に活用する
ことにより、タイヤの製造コストを大幅に低減しうるス
タッドレスタイヤ用ゴム組成物を提供することにある。
び/またはジエン系合成ゴム100重量部に対し、短繊
維2〜15重量部、古紙1〜6重量部およびシリカ5〜
30重量部を含有するスタッドレスタイヤ用ゴム組成物
に関する。
を含む粉体加工品3〜15重量部を含有することが好ま
しい。
ム組成物は、ゴム成分、短繊維、古紙およびシリカを含
有する。
は、天然ゴム(NR)および/またはジエン系合成ゴム
である。
定はないが、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)などがあげられる。これらは
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。なかでも、氷雪上性能を向上させる点から、NR
およびBRを用いることが好ましく、この場合、得られ
るゴムは低温でも柔らかく、トレッドに用いて接地性を
確保することができる。
場合、NRとジエン系合成ゴムの配合比は、重量比で4
0:60〜80:20とすることが好ましい。NRの配
合量が少なすぎるとゴムの補強性が劣り、耐久性が低下
する傾向があり、ジエン系合成ゴムの配合量が少なすぎ
ると耐摩耗性能が低下する傾向がある。
に配合され、押し出し工程において配向される。
繊維をトレッド面と直角方向に配向させ、掘り起こし摩
擦を向上させる提案であるが、本発明のゴム組成物を用
いてスタッドレスタイヤ用トレッドを形成する場合に
は、たとえば、短繊維をタイヤ周方向に配向させること
が好ましい。
って脱落し、トレッドブロック表面に細かいスリット
(ミクロの細長い溝)が生じる。この脱落孔が水膜を除
去し(水切り効果)、またエッジにより氷上摩擦を向上
させ、スタッドレスタイヤの氷上グリップ性能を大幅に
向上させることができる。
量部に対し、2〜15重量部、好ましくは3〜15重量
部である。短繊維の含有量が、2重量部未満では、目的
の水膜除去効果が充分に発揮できない。また逆に15重
量部をこえると、補強性も乏しく耐摩耗性能にも悪影響
を及ぼし、走行後トレッド表面が荒れやすく、ゴム自体
の氷表面との接地面積が減少するため、粘着効果(氷上
グリップ性能)が減少しがちになる。さらに、補強性と
氷上グリップ性能のバランス両立という点から5〜10
重量部であることがとくに好ましい。
とえば、グラスファイバー、アルミニウムウイスカー、
ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ポリビニルホルマー
ル繊維、芳香族ポリアミド繊維などを採用しうる。なか
でも、混練り中の飛散、混練りによる最適形状化、配向
性の点で、グラスファイバー、アルミニウムウイスカー
などの比重2.0以上の無機系の短繊維が好ましい。
m、とくに好ましくは20〜80μmである。短繊維の
直径が5μm未満であると、短繊維の脱落孔(ミクロの
細長い溝)が小さすぎるので、目的のトレッドゴムと路
面との間の水膜を除去する効果が充分に得られない傾向
がある。また短繊維の直径が100μmをこえると、補
強性が乏しく耐摩耗性能にも悪影響を及ぼし、走行後ト
レッド表面が荒れやすく、ゴム自体と氷表面との接地面
積が減少するため、粘着効果(氷上グリップ性能)が減
少する傾向がある。さらに、補強性と氷上グリップ性能
のバランス両立という点から35〜65μmであること
がとくに好ましい。
0mm、さらに好ましくは1.4〜2.6mmである。
短繊維の長さが0.2mm未満ではトレッドゴムと路面
との間の水膜を除去する効果が充分に得られない傾向が
あり、5.0mmをこえると粘着効果が減少する傾向が
ある。
成分100重量部に対して、1〜6重量部、好ましくは
3〜5重量部である。古紙の配合量が1重量部未満で
は、ゴム組成物のコスト低減が小さく、6重量部をこえ
ると、耐摩耗性が低下し、また、氷雪上性能も低下す
る。古紙としては、古新聞紙、古コピー紙、古ダンボー
ル紙などが使用できる。なかでも、タイヤ用ゴム組成物
における諸物性のバラツキが比較的小さい点で、古新聞
紙が好ましい。
ことが好ましい。古紙の厚さが0.03mm未満では、
古紙を採取する際、また、裁断する際に作業性が低下す
る傾向があり、0.8mmをこえると、古紙のゴム中へ
の分散性が低下する傾向がある。
り作業性、および、分散性の点で、幅10mm以下、長
さ100mm以下の大きさに裁断されたのちに配合され
ることが好ましい。とくに、分散性の点で、幅1〜5m
m、長さ30〜70mmの大きさに裁断されたのちに配
合されることが好ましい。
ム成分100重量部に対して、5〜30重量部である。
シリカの配合量が5重量部未満ではトレッドと路面の粘
着効果が減少し、氷雪上性能が低下する傾向があり、3
0重量部をこえると耐摩耗性能が低下する傾向がある。
氷雪上性能と耐摩耗性能のバランスという点から、さら
に5〜25重量部、とくには5〜15重量部であること
が好ましい。
来からタイヤの分野において用いられているものであれ
ば、とくに制限はない。かかるシリカについて市販され
ているものとしては、たとえばウルトラジルVN3(デ
グッサ社製)、ニプシールVN3(日本シリカ(株)
製)、トクシールUSR((株)トクヤマ製)、Z17
5Gr(ローディア社製)、Z165Gr(ローディア
社製)、Z115Gr(ローディア社製)などがあげら
れる。
において、セルロース物質を含む粉体加工品を含有する
ことが好ましい。
は、前記ゴム成分100重量部に対し、3〜15重量
部、とくには5〜10重量部であることが好ましい。粉
体加工品の含有量が、3重量部未満では、目的のスパイ
ク効果が充分に発揮できない傾向がある。また逆に15
重量部をこえると、ゴム全体が高硬度になり、粉体加工
品そのものが路面に設置し、ベースゴム自体の氷表面と
の接地面積が減少するため、粘着効果が減少しがちにな
り、さらに、耐摩耗性能が充分に得られない傾向があ
る。
む粉体加工品におけるセルロース物質とは、特開平2−
167353号公報記載のセルロース物質と同じであ
り、米殻のもみ殻、麦殻、コルク片、おがくずなどをい
う。また、前記粉体加工品は、セルロース物質以外の成
分として、シリカ、クレー、木質素、脂肪酸、水分など
を含んでもよい。セルロース物質は粉体加工品中に20
〜40重量%、さらには25〜35重量%含まれること
が好ましい。セルロース物質の含有量が20重量%未満
では混練り中の分散がわるくなる傾向があり、40重量
%をこえると低硬度になり、スパイク効果が低下する傾
向がある。
ス物質を含むことによって、ゴムとなじみ、いわゆる混
練り中の分散が容易になり、かつ、ゴムとのゆるやかな
結合を生じ、走行中の摩耗の進行により、容易に脱落す
るが、引き裂き強さを低下させにくく、たとえば、溝底
クラックも発生させにくい。
硬度のものを配合した場合と異なり、舗装路面の摩耗ま
たは、ゴム全体としての硬度上昇による氷結路面との粘
着効果の低下の問題を引き起こさない。一方、セルロー
ス物質より低硬度のものであると、充分なスパイク効果
を発揮させることができない。この点、前記米殻のもみ
殻、麦殻、コルク片およびおがくずなどの植物の粉砕物
の硬度が最適である。とくに米のもみ殻の硬度が最適で
ある。また、天然の産物であるもみ殻は、凹凸をもつ粉
体であるため、ゴムとのなじみがよく、引き裂き強さを
低下させることがないとともに、耐溝底クラック性能も
低下させないなどの性能を有する。
0〜600μm、とくに好ましくは100〜200μm
である。粉体加工品の平均粒子径が20μm未満である
と、目的とするスパイク効果が充分に得られない傾向が
ある。また、その平均粒子径が600μmをこえると、
補強性も乏しく耐摩耗性能にも悪影響を及ぼし、走行後
トレッド表面が荒れやすく、ゴム自体の氷表面との接地
面積が減少するので、粘着効果が減少しがちになる。さ
らに、補強性と氷上グリップ性能のバランス両立という
点から100〜120μmであることがとくに好まし
い。
リカのほかにカーボンブラックを配合することができ
る。カーボンブラックの配合量は、ゴム成分100重量
部に対して25〜55重量部であることが好ましい。カ
ーボンブラックの配合量が25重量部未満では耐摩耗性
能が低下する傾向があり、55重量部をこえるとタイヤ
硬度が高くなり、氷雪上性能が低下する傾向がある。ま
た、シリカとカーボンブラックの合計量は、ゴム成分1
00重量部に対して35〜65重量部であることが好ま
しい。シリカとカーボンブラックの合計量が35重量部
未満では耐摩耗性能が低下する傾向があり、65重量部
をこえるとタイヤ硬度が上昇し、氷雪上性能が低下する
傾向がある。
プリング剤を配合することが好ましい。本発明における
シランカップリング剤の配合量は、前記ゴム成分100
重量部に対して、0.4〜3重量部であることが好まし
く、さらに好ましくは0.4〜2.5重量部である。シ
ランカップリング剤の配合量が0.4重量部未満ではト
レッドと路面の粘着効果が減少し、氷雪上性能がわるく
なる傾向があり、2.5重量部をこえると氷雪上性能の
向上が小さく、コストが高くなる傾向がある。
補強効果およびコスト低減という点から、シリカの8〜
10重量%であることが好ましい。
剤としては、従来のものであればとくに制限はなく、た
とえば、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テト
ラスルフェン、α−メルカプトプロピルトリメトキシシ
ラン、3−チオシアネイトプロピルトリエトキシシラ
ン、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフ
ェンなどがあげられる。
成分、短繊維、古紙、シリカ、粉体加工品、カーボンブ
ラック、シランカップリング剤のほかに、ゴム工業で通
常使用されている硫黄などの加硫剤、各種加硫促進剤、
各種軟化剤、各種老化防止剤、酸化亜鉛、ステアリン酸
などの添加剤を配合することができる。
明するが、これらは本発明を限定するものではない。
C ステアリン酸:日本油脂(株)製のステアリン酸椿 酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛2種 硫黄:鶴見化学(株)製の粉末硫黄 加硫促進剤:大内新興化学工業(株)製のノクセラーN
S ワックス:大内新興化学工業(株)製のサンノックN グラスファイバーA:日本板硝子(株)製(直径10μ
m、長さ0.4mm) グラスファイバーB:日本板硝子(株)製(直径50μ
m、長さ2.0mm) グラスファイバーC:日本板硝子(株)製(直径4μ
m、長さ0.15mm) グラスファイバーD:日本板硝子(株)製(直径120
μm、長さ5.2mm) セルロース物質を含む粉体加工品A:米のもみ殻、セイ
ロンファイバー(SARONFIBER)社製のセロンファイバー
A型(SERONFIBER A TYPE)(平均粒子径100〜12
0μm) セルロース物質を含む粉体加工品B:米のもみ殻、セイ
ロンファイバー(SARONFIBER)社製のセロンファイバー
A型(SERONFIBER A TYPE)(平均粒子径400〜60
0μm) セルロース物質を含む粉体加工品C:米のもみ殻、セイ
ロンファイバー(SARONFIBER)社製のセロンファイバー
A型(SERONFIBER A TYPE)(平均粒子径40〜60μ
m) 古紙:シュレッダーを使用して、通常の古新聞紙を幅3
mm、長さ45mm程度に裁断したもの) 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 シリカ:デグッサ社製のウルトラシルVN3(ウルトラ
ジル VN3) シランカップリング剤:デグッサ社製の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) プロセスオイル:出光興産(株)製のダイアナプロセス
PA32
す配合と表2に示す配合を、バンバリーミキサーを用い
て混練りし、各種ゴム組成物を得た。得られたゴム組成
物を150℃で45分間プレス加硫し、加硫ゴムを得
た。
成物からなるトレッドをもつトラックバス用のスタッド
レスタイヤを作製した。
クの前輪に装着し、時速30km/hで走行時に、停止
するまでに要した氷上における停止距離を測定した。評
価は、比較例1の停止距離を100として、次式により
指数表示した(アイススキッド指数)。指数が大きいほ
ど氷上制動性能に優れている。 (アイススキッド指数)=(比較例1の制動停止距離)
÷(各配合の制動停止距離)×100
ックの前輪に装着し、氷雪上にて全長数百mの八の字周
回路走行タイムを測定した。評価は、比較例1のタイム
を100として、次式により指数表示した(アイスグリ
ップ指数)。指数が大きいほど操縦性能に優れている。 (アイスグリップ指数)=(比較例1の走行タイム)÷
(各配合の走行タイム)×100
いて、温度20℃、スリップ率25%、試験時間3分間
の測定条件で加硫ゴムの摩耗量を測定し、各配合の容積
損失量を計算した。比較例1の容積損失量を100とし
て、次式により指数表示した(ランボーン摩耗指数)。
数値が大きいほど、耐摩耗性能が優れることを示す。 (ランボーン摩耗指数)=(比較例1の容積損失量)÷
(各配合の容積損失量)×100
定量配合した実施例1〜15は、良好な氷雪上性能を得
ることができた。
果を比較すると、古新聞紙を多く配合しすぎた場合、氷
雪上性能の向上効果が小さいことがわかる。
比較すると、グラスファイバーの配合量が多すぎても、
少なすぎても、氷上性能の向上効果が小さいことがわか
る。
を比較すると、シリカの配合量が多すぎても、少なすぎ
ても、氷雪上性能の向上効果が小さいことがわかる。
さらに特定量のセルロース物質を含む粉体加工品を配合
することによって、氷雪上性能がより向上することがわ
かる。
のゴム組成物は、特定量の短繊維、古紙およびシリカを
配合するので、スタッドレスタイヤなどのトレッドとし
て使用した場合に、氷上グリップ性能を大幅に改善する
ことができる。また、古紙を配合するため、氷上グリッ
プ性能および耐摩耗性能を維持しながら、大幅にコスト
を削減することができる。
Claims (2)
- 【請求項1】 天然ゴムおよび/またはジエン系合成ゴ
ム100重量部に対し、短繊維2〜15重量部、古紙1
〜6重量部およびシリカ5〜30重量部を含有するスタ
ッドレスタイヤ用ゴム組成物。 - 【請求項2】 さらにセルロース物質を含む粉体加工品
3〜15重量部を含有する請求項1記載のゴム組成物。
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