JP2003041058A - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

タイヤトレッド用ゴム組成物

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JP2003041058A
JP2003041058A JP2001225806A JP2001225806A JP2003041058A JP 2003041058 A JP2003041058 A JP 2003041058A JP 2001225806 A JP2001225806 A JP 2001225806A JP 2001225806 A JP2001225806 A JP 2001225806A JP 2003041058 A JP2003041058 A JP 2003041058A
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rubber
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zeolite
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Atsushi Tsuruta
淳 鶴田
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Toyo Tire Corp
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Toyo Tire and Rubber Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 タイヤのトレッドゴム用の組成物におい
て、トレッドゴムの耐摩耗性を高く保ちつつ、氷雪路面
での耐滑り性(滑り防止性能)を向上することができる
ものを提供する。 【解決手段】ジエン系ゴムからなるゴムポリマー成分1
00重量部に対して、0.5〜20重量部のY型ゼオラ
イトまたはモルデナイトと、3〜30重量部のクルミ殻
粉末とを添加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車タイヤ等に
用いるタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。特には、
氷雪路面等を走行可能なスタッドレスタイヤのためのタ
イヤトレッド用ゴム組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】従前、氷雪路面を走行することの多いタ
イヤには、スタッドまたはスパイクピンと呼ばれる硬質
合金小片をトレッド面に植え込んだスパイクタイヤが用
いられていた。しかし、スタッドが路面に突き刺さるこ
とによる舗装路面の損傷や、アスファルト等の粉塵によ
る公害が問題となり、スタッドレスタイヤが用いられる
ようになって来た。
【0003】スタッドレスタイヤを実現する従来の代表
的な手法には、以下のようなものがある。一つには、ト
レッドゴムについて、氷雪路面の温度に対応した低温領
域での貯蔵弾性率を低下させることにより、路面に対す
るトレッドゴムの密着性を向上する手法が知られてい
る。また、トレッドゴム中に氷よりも硬度が高い充填剤
を配合することにより、充填剤の氷に対する引っ掻き効
果によって、摩擦力を向上させる手法も知られている
(特公平6−102737)。
【0004】しかし、このような手法では、路面とタイ
ヤのトレッドとの間に、薄い水膜が形成された場合に、
この水膜により必要な摩擦が達成されないことがあり、
問題となっていた。また、貯蔵弾性率を低下させる方法
では、タイヤの耐摩耗性を低下させるという問題があっ
た。
【0005】氷雪面走行時に、タイヤトレッドと路面と
の間に形成される水膜を除去すべく、タイヤトレッド中
に、アクリル酸塩ポリマーといった一般的な吸水性樹脂
を配合することが提案されている。しかし、水膜中に
は、一般に、アルカリ及びアルカリ土類金属のイオン
(Na,K,Ca,Mg)や、硫酸イオン(S
2−)、塩化物イオン(Cl)、炭酸水素イオン
(HCO )等の種々の電解質を含むため、これらイ
オンの妨害作用により、吸水性樹脂が充分な吸水性能を
発揮できないことがあった。
【0006】そこで、特開2000−44732におい
ては、引っ掻き効果を発揮する充填剤としてシリカを配
合するとともに、水膜を除去するための吸水剤として、
親水性の高いA型ゼオライトまたはシリカゲルを用いる
ことが提案されている。
【0007】また、特開平5−269884において
は、牛皮の粉砕物やゼラチン粒状体といった皮革質粒状
体、または、クルミ殻粉末を含む植物性粒状体を充填剤
として添加する方法が示されており、いずれの粒状体で
あっても同様に使用可能であるとされている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これら従来の
方法では、水膜の除去や滑り防止の効果が、必ずしも充
分でないことがある。近年、安全性の要求が高くなるに
したがい氷雪路面における駆動性及び制動性(以降、耐
滑り性という)の要求も高くなっているからである。
【0009】特に、耐滑り性の一層向上させるととも
に、同時にタイヤ摩耗性を高く保つという要求を満足す
るのは容易でなかった。
【0010】本件発明者らは、上記問題点に鑑み鋭意検
討した結果、クルミ殻粉末という特定の粒状体の充填剤
と、特定のゼオライトとの組み合わせにより、優れた耐
滑り性能が得られることを見いだした。このとき、耐摩
耗性を高く保つこともできた。
【0011】ゼオライトの中でも、アルミナ成分に対す
るシリカ成分の比率(SiO2/Al23比)が低く最も
親水性であるA型ゼオライトでは効果が得られず、Si
2/Al23比が比較的高くしたがって比較的疎水性で
ある一群のゼオライトを用いた場合にも、充分な耐滑り
性能が得られた。また、このような特定のゼオライトを
用いた場合にもクルミ殻粉末という特定の充填剤を用い
ない場合には充分な耐滑り性能が得られなかった。
【0012】本発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物に
おいて、氷雪路面上でのタイヤの耐滑り性能を向上させ
ることができる組成物を提供するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明のタイヤ用ゴム組
成物は、ジエン系ゴムからなるゴムポリマー成分100
重量部に対して、ゼオライト0.5〜20重量部、及
び、クルミ殻粉末3〜30重量部を添加してなることを
特徴とする。
【0014】上記構成により、タイヤトレッドに優れた
耐滑り性能を付与することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明のタイヤトレッド用ゴム組
成物においては、ジエン系ゴムからなるゴムポリマー成
分100重量部に対して、特定のゼオライトが0.5〜
20重量部、好ましくは、1〜15重量部、より好まし
くは2〜10重量部添加される。
【0016】本発明で用いるゼオライトは、SiO2/A
l23比(いわゆる、ケイ酸塩/みょうばん比、または
ケイバン比)が2.5以上、すなわち、Si/Al比が
1.3以上である。SiO2/Al23比は、好ましくは
3〜20、より好ましくは3〜6である。したがって、
SiO2/Al23比が2であるA型ゼオライト(ゼオラ
イトA、細孔開口部の直径410nm)は含まれない。
【0017】好ましいゼオライトとしては、Y型ゼオラ
イト(ゼオライトY、SiO2/Al23比=3〜6、細
孔開口部の直径740nm)、モルデナイト(SiO2
Al23比=11、細孔開口部の直径約700nm)、
及びZSM−5型ゼオライト(SiO2/Al23比=1
1、細孔開口部の直径約500〜550nm)を挙げる
ことができる。特に好ましいものは、Y型ゼオライトで
ある。
【0018】なぜ、特定のゼオライトを用いたときに、
氷雪面に対する耐滑り性を発揮するのかは明らかでな
い。特に、比較的疎水性のゼオライトを用いた時に優れ
た効果が得られたため、単純な吸水の機構だけでは説明
できないと考えられる。
【0019】上記ゼオライトの添加量が、0.5重量部
以下だと耐滑り性の向上が充分でなく、また、20重量
部以上であると、トレッドゴムの他の性能に悪影響を与
える。
【0020】本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に
は、ゴムポリマー成分100重量部に対して、さらに、
クルミ殻粉末が3〜30重量部添加される。
【0021】本明細書において、クルミ殻粉末には、必
ずしもクルミ(胡桃、walnut)の殻由来のものでなくて
も、桃や梅の種の殻といった、クルミ殻とほぼ同様の物
性や構造を有する植物性の硬質組織を粉砕して得られる
粉末も含むものとする。
【0022】クルミ殻粉末の平均粒径は、好ましくは1
00〜600μmである。平均粒径が100μm未満で
あると、粉砕コストが上昇するだけでなく、耐滑り性を
向上させる効果が低下する。また、平均粒径が600μ
mを越えると、やはり耐滑り性を向上させる効果が低下
する。
【0023】クルミ殻粉末は、ゴムとの接着性を向上さ
せる目的で、接着性の樹脂液により処理しておくことが
できる。例えば、レゾルシンにその2倍モルのホルマリ
ンを混合したものと、ビニルピリジンラテックスとを、
固形分重量比1:6で混合したレゾルシン・ホルマリン
・ラテックス(RFL)液を、クルミ殻粉末に対して、
1〜5重量%、好ましくは2〜4重量%付着させて置く
ことができる。
【0024】クルミ殻粉末がどのように耐滑り性の向上
に寄与するのか必ずしも明らかでなく、特に、特定のゼ
オライトとどのようにして相乗作用を発揮するのかにつ
いて明らかでない。一般には、クルミ殻粉末が氷雪面に
対する引っ掻き作用を行うものと考えられるが、特定の
ゼオライトとともに吸水や水の伝達に寄与しているので
はないかとも考えられる。
【0025】本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に用
いるゴムポリマー成分、すなわちゴム弾性を発現するポ
リマー成分はジエン系ゴムである。
【0026】ジエン系ゴムとしては、天然ゴム(N
R)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(B
R)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、及び、ハ
ロゲン化ブチルゴムが挙げられる。これらから複数を選
択して組み合わせたゴムブレンドであっても良い。好ま
しいゴムポリマー成分は、イソプレン単位同士が重合し
たイソプレン重合体ゴムと、ブタジエンゴムとを、40
/60〜80/20の重量比で混合したブレンドであ
る。ここでのイソプレン重合体ゴムは、天然ゴム、イソ
プレンゴムまたはこれらの任意の混合物である。イソプ
レン重合体ゴムと、ブタジエンゴムとのブレンド比は、
好ましくは、50/50〜70/30である。
【0027】ゴムポリマー成分中のブタジエンゴムの重
量分率が60%を越える場合には、衝撃吸収性能等が低
下し、20%未満の場合は、耐摩耗性や耐滑り性が低下
する。
【0028】本発明のタイヤ用ゴム組成物における補強
用充填剤は、好ましくはカーボンブラックである。カー
ボンブラックは、好ましくはASTMコードでN100
番台(ISAF)またはN200番台(SAF)のもの
である。例えば、N110、N121、N219、N2
20、N330及びN339を挙げることができる。カ
ーボンブラックは1種、または複数種の組み合わせで用
いることができる。なお、ゴムポリマー成分100重量
部に対するカーボンブラックの添加量は、好ましくは4
5〜55重量部である。
【0029】補強用充填剤として、上記範囲のカーボン
ブラックを添加するとともに、さらに、例えば5〜10
重量部のシリカ微粒子を添加することができる。
【0030】以下、本発明の実施例及び比較例につい
て、表1〜3を用いて説明する。
【0031】まず、試験方法について説明する。
【0032】
【表1】ゼオライトの種類
【表2】クルミ殻粉末との組み合わせの効果
【表3】ゼオライトの配合量 実施例においては、天然ゴム60重量部と高シス比率の
ブタジエンゴム(高シス−BR)40重量部とからなる
ゴムポリマー成分100重量部に対して、5または10
重量部の所定のゼオライト、及び、5または10重量部
のクルミ殻粉末を添加した。また、カーボンブラック4
0重量部及びプロセスオイル20重量部を添加した。
【0033】用いた天然ゴムはRSS#1であり、用い
た高シス−BRは、JSR社BR01である。
【0034】ゼオライトとしては、Y型ゼオライト(東
ソー社HSZ-390HUA)またはモルデナイト(東ソー社HSZ-
690HOA)を用いた。また、比較例1では、これらに代え
てA型ゼオライト(東ソー社ゼオラムA-4)を用いた。
【0035】クルミ殻粉末としては、平均粒径180μ
mのクルミ粉を用いた。また、これを、前述のレゾルシ
ン・ホルマリン・ラテックス(RFL)液、すなわち、
レゾルシンにその2倍モルのホルマリンを混合したもの
と、ビニルピリジンラテックスとを、固形分重量比1:
6で混合したレゾルシン・ホルマリン・ラテックス液に
より処理した。この際、クルミ殻粉末100重量部に対
するレゾルシン・ホルマリン・ラテックス液の付着量
が、2重量部となるように処理を行った。
【0036】カーボンブラックとしては、東海カーボン
社の"シースト(seast) 6"(ASTMコードN220:
ISAF級)を用い、プロセスオイルとしては、ジャパ
ンエナジー社のプロセスP−200を用いた。
【0037】バンバリーミキサーを用いて、一般的方法
に従って混練りを行った。この際、上記ゴムポリマー成
分100重量部に対して、老化防止剤としてのアンチゲ
ン3C(住友化学工業(株))2.0重量部、ワックス1.
0重量部、酸化亜鉛(亜鉛華)2.0重量部、イオウ1.
0重量部、及び金属石鹸1.5重量部を加えた。
【0038】このようにして得られた未加硫のゴム組成
物をトレッドゴムの素材として、タイヤサイズ185/
65R14の乗用車(Passenger Car)用ラジアルタイ
ヤを定法により試作した。
【0039】上記表1〜3に結果を示す性能評価は、下
記のように行った。表1〜3は、それぞれ、比較例1〜
3で得られた値を100とする相対値として示してい
る。
【0040】(1) ランボーン耐摩耗性 得られたゴム組成物を160℃で20分間加硫して加硫
ゴムのシートを得た。そして、JIS K 6264にし
たがって、ランボーン試験機を用い、荷重3kg、スリ
ップ率25%の条件で摩耗量を測定した。そして、この
逆数を耐摩耗性の指標とした。
【0041】(2) 氷上制動性 上記のように作成したタイヤを排気量1800ccの前
輪駆動型乗用車(FF車)に装着した。予め、テストコ
ースの周回路を周回して200kmだけ走行することに
より、タイヤ表面が実走にて摩耗した状態を再現した。
次に、路面温度が−2℃の氷結路面にて、40km/hr
から制動し、完全に停止するまでの距離を測定した。そ
して、この逆数を氷上制動性の指標とした。
【0042】次ぎに、得られた結果について説明する。
【0043】表1に示すように、用いた3種のゼオライ
トのうちで、吸水剤として最も一般的なA型ゼオライト
ではほとんど効果が得られなかったのに対し(比較例1
と比較例2との比較)、Y型ゼオライトでは顕著な効果
が得られた(実施例1)。また、モルデナイトではこれ
らの中間であって、ある程度の効果が得られた(実施例
2)。
【0044】また、表2に示すように、ゼオライトを加
えずにクルミ殻粉末のみ10重量部添加した場合(比較
例3)や、クルミ殻粉末を加えずにY型ゼオライトのみ
10重量部添加した場合には充分な滑り防止効果が得ら
れなかった(比較例4)。
【0045】さらに、表3に示すように、ゴムポリマー
成分100重量部に対するY型ゼオライトの添加量が
0.2重量部である場合には、Y型ゼオライトを加えな
かった場合と比べて何ら差が見られなかった(比較例3
と比較例5との比較)。
【0046】一方、Y型ゼオライトの添加量が25重量
部である場合には、氷上制動距離で見た場合に充分な効
果が得られたのに対し、ランボーン耐摩耗性の値が極端
に低下してしまった。
【0047】
【発明の効果】トレッドゴムの耐摩耗性を高く保ちつ
つ、氷雪路面での耐滑り性を向上することができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ジエン系ゴムからなるゴムポリマー成分1
    00重量部に対して、下記(1)〜(2)を添加してな
    ることを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。 (1)SiO2/Al23比が2.5以上のゼオライト
    0.5〜20重量部 (2)クルミ殻粉末 3〜30重量部
  2. 【請求項2】前記クルミ殻粉末の粒径が100〜600
    μmであることを特徴とする請求項1記載のタイヤ用ゴ
    ム組成物。
  3. 【請求項3】前記ゼオライトとしてY型ゼオライトを用
    いることを特徴とする請求項1記載のタイヤ用ゴム組成
    物。
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