JP2004277504A

JP2004277504A - タイヤ用導電性ゴム糊及び空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2004277504A
Application number: JP2003068653A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Sakai; 秀之酒井
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】塗布加工性を損なうことなく、低導電性トレッドゴムに対して優れた導電性を付与することができるタイヤ用導電性ゴム糊を提供する。
【解決手段】シリカ配合の低導電性トレッドゴムを持つタイヤに対し、タイヤ接地面内からその幅方向外側の導電性ゴム部に至る領域に塗布される導電性ゴム糊であって、天然ゴム及び／又はジエン系合成ゴムと、気相法にて合成された繊維径１００〜５００ｎｍの導電性炭素繊維と、を含有するゴム組成物を、有機溶剤中に溶解、分散してなるものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低導電性のトレッド部表面に塗布してタイヤの導電性を改善するための導電性ゴム糊、及びそれを用いて導電性を改善した空気入りタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、タイヤの転がり抵抗性能と湿潤路面に対する摩擦性能とを両立するために、トレッドゴムにシリカ充填度の高いゴムを用いることがある。このようにシリカは優れた特性を発揮する一方で、カーボンブラックに比べて導電性が低いことから、シリカ充填度の高いゴムをトレッド部に用いると、タイヤの導電性が低下するという新たな問題を引き起こす。
【０００３】
そのため、かかる低導電性トレッド部を持つタイヤの導電性を改善するべく、カーボンブラックの含有率の高い液体状の導電性ゴム糊を未加硫のトレッドゴム表面に塗布し、その後、加硫成形することによりトレッド部表面に導電性薄膜を形成することが提案されている（特開２００１−１８３０２号、特開２００２−１８３４号参照）。
【０００４】
なお、特開平７−１０２１２０号及び特開平８−１２７６７４号には、ゴム組成物に炭素繊維、特に気相法にて合成された炭素繊維を配合して導電性を改良する技術が開示されているが、これらはいずれもトレッド部のようなタイヤ本体を構成するゴム組成物に関するものであり、本発明のような有機溶剤中に溶解、分散してなる導電性ゴム糊に関するものではない。そのため、後記するようなゴム糊としての塗布加工性について何ら開示も示唆もするものではない。また、タイヤ本体に炭素繊維を配合する場合、炭素繊維の使用量が多くコストアップとなるが、本発明のようにゴム糊に含有させる場合、少量でも効果を発揮することができるため、コスト面でも有利である。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１８３０２号公報
【０００６】
【特許文献２】特開２００２−１８３４号公報
【０００７】
【特許文献３】特開平７−１０２１２０号公報
【０００８】
【特許文献４】特開平８−１２７６７４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のゴム糊では必ずしも十分な導電性が付与されない場合があり、更なる導電性の改良を図るために、ゴム糊中のカーボンブラックを増量したり、あるいは、導電性カーボンブラックと称される小径で高ストラクチャーのカーボンブラックを使用することが考えられている。
【００１０】
しかしながら、これらの手法では、ゴム糊の粘度が上昇し、そのためトレッドゴム表面に均一に塗布することが困難となり、結局のところゴム糊としての使用に適さないという問題がある。また、この場合、ゴム糊の粘度を下げるために、希釈溶剤の量を増やしてゴム糊濃度を下げることも考えられるが、そうすると今度は、ゴム糊の塗布後の乾燥に時間がかかり工程での生産性が劣ったり、あるいはまた、乾燥が不十分な場合に導電性薄膜中に気泡が生じる等といった製品不良が生じてしまう。
【００１１】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、導電性ゴム糊としての加工性を損なうことなく、低導電性トレッドゴムに対して従来にも増して優れた導電性を付与することができるタイヤ用導電性ゴム糊、及びこのゴム糊を用いて導電性を改善した空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、ゴム糊に導電性を付与するために従来配合していたカーボンブラックの代わりに導電性炭素繊維、特に好ましくは気相法にて合成された微細炭素繊維を使用することにより上記課題を解決できることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
すなわち、本発明は、天然ゴム及び／又はジエン系合成ゴムと、導電性炭素繊維と、を含有するゴム組成物が、有機溶剤中に溶解、分散されてなるタイヤ用導電性ゴム糊に係るものである。
【００１４】
本発明の導電性ゴム糊において、前記導電性炭素繊維は、気相法にて合成された気相法炭素繊維であることが好ましく、また、その繊維径が１００〜５００ｎｍであることが好ましい。
【００１５】
本発明はまた、タイヤ接地面内からその幅方向外側の導電性ゴム部に至る領域に上記の導電性ゴム糊からなる導電性薄膜が形成された空気入りタイヤに係るものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の導電性ゴム糊に用いるゴム成分は、天然ゴム及び／又はジエン系合成ゴムである。ジエン系合成ゴムとしては、例えば、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ニトリルゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、エチレンプロピレンゴムが挙げられ、これらは単独で用いても、あるいは２種以上併用してもよい。
【００１７】
本発明の導電性ゴム糊においては、導電性を付与するための導電性材料として導電性炭素繊維を使用し、これを上記ゴム成分に配合する。導電性炭素繊維としては、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）系炭素繊維やピッチ系炭素繊維も挙げられるが、本発明では特に、気相法にて合成された気相法炭素繊維を用いることが好ましい。
【００１８】
気相法炭素繊維は、鉄やニッケルなどの遷移金属元素の超微粒子を触媒として有機化合物の熱分解による気相成長により生成される炭素繊維であり、一般にＰＡＮ系やピッチ系炭素繊維と比べて、繊維径が小さい微細炭素繊維である。そのため、同一重量であれば、繊維径の太いＰＡＮ系やピッチ系炭素繊維よりも、緻密に導電性薄膜中に分布させることができるので、導電性に優れるという利点がある。
【００１９】
本発明で用いる気相法炭素繊維としては、繊維径が１００〜５００ｎｍである高結晶性の微細炭素繊維が特に好ましい。また、その繊維長は１〜５０μｍであることが優れた導電性を確保する上で好ましく、更に、アスペクト比は２〜５００であることが、塗布加工性と導電性とを両立する上で好ましい。このような気相法炭素繊維としては、昭和電工株式会社製「ＶＧＣＦ」（商品名）などが市販されており、その使用が推奨される。
【００２０】
本発明で好適に使用することができる気相法炭素繊維の製造方法としては、特開平７−１５０４１９号公報に開示されている製造方法、即ち、遷移金属又はその化合物を含有する有機化合物の微小液滴を加熱炉壁面に向けて吹付けながら反応させて、炉壁面に炭素繊維を生成させ、さらにその炭素繊維上に分岐状の炭素繊維を生成させ、これを間欠的に掻き取る方法が、特に好ましい方法として挙げられる。また、このようにして得られた気相法炭素繊維を熱処理して黒鉛化することが好ましく、黒鉛化により結晶性を高めて導電性向上に寄与することができる。黒鉛化するための熱処理温度は２０００℃以上であることが好ましく、より好ましくは２０００〜３０００℃である。
【００２１】
導電性炭素繊維の配合量は、特に限定されるものではないが、ゴム成分１００重量部に対して５〜５０重量部であることが好ましい。
【００２２】
本発明の導電性ゴム糊には、上記した各成分の他に、芳香族系オイルなどのプロセスオイル、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤、活性剤、滑剤等の各種添加剤を必要に応じて添加することができる。また、加工性を損なわない範囲でカーボンブラックを上記炭素繊維とともに併用することもできる。
【００２３】
本発明の導電性ゴム糊を調製する方法としては、特に限定されることなく公知の方法を使用することができる。例えば、上記各成分と必要に応じて他の添加剤をバンバリーミキサーやロールなどを用いて混練し、得られたゴム組成物を、ゴム用揮発油やトルエンなどのゴムを溶解する揮発性の有機溶剤中に撹拌し、溶解・分散させることにより調製することができる。ゴム組成物と有機溶剤との配合比率は特に限定されないが、通常、重量比でゴム組成物／有機溶剤＝１／５〜１／１５であることが好ましい。
【００２４】
本発明の導電性ゴム糊は、シリカ充填度の高いトレッドゴム等のように低導電性トレッド部を持つタイヤに適用されるものであり、タイヤ接地面内からその幅方向外側の導電性ゴム部に至る領域において、その表面に該ゴム糊からなる導電性薄膜が形成されるように塗布して使用される。
【００２５】
詳細には、加硫成形前のトレッドのショルダー領域から、トレッドの両側又は片側に配された導電性のストリップゴム部又はサイドウォール部にかけて、これらの範囲内の表面を被覆するように導電性ゴム糊を塗布し、次いで加硫成形することにより、トレッド表面に導電性薄膜が形成される。なお、導電性ゴム糊の塗布厚みは、特に限定されないが、通常は、導電性薄膜の厚みが０．００１〜０．３ｍｍとなるように設定される。
【００２６】
上記の加硫成形時、トレッド表面には金型の凸部によって溝やサイプが形成されるため、上記導電性ゴム糊は引き伸ばされて溝やサイプの壁面にも導電性薄膜が形成される。
【００２７】
図１は上記のようにして導電性薄膜が形成されたタイヤの一例を示す断面図であり、１はシリカ配合の低導電性ゴムからなるトレッドゴム部であり、２はその両側に配された導電性のストリップゴム部、３は導電性のサイドウォールゴム部、４はビード部、５は導電性薄膜である。導電性薄膜５は、トレッドゴム部１からストリップゴム部２におけるタイヤ接地端６の外側の領域まで形成されており、また、横溝７の壁面にも形成されている。
【００２８】
このようにして横溝やタイヤ幅方向に延びるサイプの壁面に形成された導電性薄膜は、トレッド摩耗後も接地面とトレッド外側の導電性ゴム部との間を接続することになるので、導電性が発揮される。
【００２９】
かかる作用効果をより有効に発揮させるために、上記特許文献１に記載されたように、未加硫のトレッドゴム表面に微細な網目状の凹状を形成しておき、この凹状を含む領域に導電性ゴム糊を塗布し、加硫成形時にタイヤ接地面内から接地端を横切ってタイヤ幅方向外側に延びる横溝を形成してもよい。また、上記特許文献２に記載されたように、未加硫のトレッドにおいてショルダー領域の表面から内面に向けて溜穴をタイヤ周方向に複数設けておき、導電性ゴム糊をこの溜穴に充填しつつタイヤ周方向に塗布してから加硫成形するようにしてもよい。
【００３０】
上記のように導電性ゴム糊はトレッドゴム表面に薄く塗布されるものであるため、塗工性の観点から低粘度であることが要求される。本発明の導電性ゴム糊であると、導電性材料として導電性炭素繊維、特に気相法炭素繊維を用いているため、従来のカーボンブラックと比べて、低粘度でありながら十分な導電性を発揮することができる。そのため、加工性を損なうことなく導電性を改良することができる。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００３２】
下記表１に示す配合に従い、各成分をバンバリーミキサーで混練して実施例１〜２および比較例１〜５の導電性ゴム糊用ゴム組成物を調製した。その際、導電性材料としては、下記表２に示す通りとした。各導電性材料の詳細は以下の通りである。
【００３３】
カーボンブラック：東海カーボン社製「シーストＫＨ」
導電性カーボンブラック：ケッチェンブラック社製「ケッチェンブラック」
気相法炭素繊維：昭和電工社製「ＶＧＣＦ」（繊維径１５０ｎｍ、繊維長１０〜２０μｍ、アスペクト比１０〜５００）
ゴム組成物の調製時に混合加工性を評価したところ、下記表２に示すように、比較例５以外については各成分を均一に混合することができたが、比較例５では導電性カーボンブラックがゴムに均一に混入しなかった。
【００３４】
上記で得られたゴム組成物をゴム用揮発油に対し、ゴム組成物／ゴム用揮発油＝１０／９０の割合で溶かし込むことにより、導電性ゴム糊Ａを調製した。得られた各ゴム糊Ａについて、Ｂ型粘度計を用いて粘度（２３℃）を測定した。結果を表２に示す。
【００３５】
シリカ配合の低導電性トレッドゴムを持つタイヤ（タイヤサイズＰ２０５／５５Ｒ１６）のグリーンタイヤに、上記で得られた導電性ゴム糊Ａを厚み０．０１ｍｍとなるように塗布した後、加硫成形して実施例１〜２及び比較例１〜４のタイヤを作製した。ゴム糊Ａの塗布時における加工性を評価するとともに、得られた各タイヤについて１０００ｋｍ走行後の導電性を評価した。結果を下記表２に示す。
【００３６】
なお、導電性の評価は、タイヤを１５×６−ＪＪのホイールに組付け、内圧２００ｋＰａとし、支持軸によりホイール部で支持して鉄板上に設置し、４５０ｋｇｆの荷重をかけた状態で、鉄板とホイール間に１０００Ｖの電圧をかけて電気抵抗値を測定することにより行った。測定は、タイヤ周上の４箇所で行い、そのうちの最大値を測定値とした。
【００３７】
表２に示すように、カーボンブラックを配合した比較例１では、ゴム糊の粘度が低く塗布加工性については良好であったものの、導電性は不十分であった。また、カーボンブラックを増量した比較例２では、ゴム糊の粘度が高く、そのため塗布ムラが生じて導電性不良がみられた。一方、単にゴムに配合した場合には一般のカーボンブラックよりも高い導電性向上効果が認められる導電性カーボンブラックを用いた比較例３，４では、ゴム糊の粘度が高いことに起因して、塗布ムラが生じ、そのため導電性向上効果は認められなかった。
【００３８】
これに対し、気相法炭素繊維を用いた実施例１，２では、ゴム糊の粘度が低く塗布加工性に優れ、また、比較例１よりも導電性に優れており、しかも、気相法炭素繊維を増量しても大きな粘度上昇はなく、塗布加工性が確保されていた。
【００３９】
上記ゴム糊Ａについて粘度が高く均一に塗布できなかった比較例２〜４について、ゴム組成物／ゴム用揮発油＝５／９５の割合で、導電性ゴム糊Ｂを調製した。得られた各ゴム糊Ｂについて、Ｂ型粘度計を用いて粘度（２３℃）を測定した。また、上記グリーンタイヤに厚み０．０１ｍｍとなるように塗布して、塗布加工性を評価した。その結果、表２に示すように、ゴム糊の粘度は低下し、塗布自体は良好に行うことができたが、乾燥に時間がかかり、そのため生産性を含めた塗布加工性は不十分なものであった。
【００４０】
【表１】

【００４１】
【表２】

【００４２】
【発明の効果】
以上のように本発明のタイヤ用導電性ゴム糊であると、塗布加工性を損なうことなく、低導電性トレッドゴムに対して優れた導電性を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】導電性薄膜を形成したタイヤの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１……シリカ配合のトレッドゴム部
２……導電性のストリップゴム部
５……導電性薄膜

Claims

天然ゴム及び／又はジエン系合成ゴムと、導電性炭素繊維と、を含有するゴム組成物が、有機溶剤中に溶解、分散されてなるタイヤ用導電性ゴム糊。
前記導電性炭素繊維が、気相法にて合成された気相法炭素繊維であることを特徴とする請求項１記載のタイヤ用導電性ゴム糊。
前記気相法炭素繊維の繊維径が１００〜５００ｎｍであることを特徴とする請求項２記載のタイヤ用導電性ゴム糊
タイヤ接地面内からその幅方向外側の導電性ゴム部に至る領域に請求項１〜３のいずれかに記載の導電性ゴム糊からなる導電性薄膜が形成されたことを特徴とする空気入りタイヤ。