JP2008303333A - ゴム組成物およびそれを用いたキャップトレッドを有するタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】耐摩耗性を低下させることなく、氷雪上性能を向上させることができるゴム組成物およびそれを用いたキャップトレッドを有する空気入りタイヤおよびスタッドレスタイヤを提供する。
【解決手段】天然ゴムおよびブタジエンゴムからなるゴム成分１００重量部に対して、ロックウールを０．１〜２０重量部、およびヨウ素吸着量が１００〜３００ｍｇ／ｇであるカーボンブラックを５〜２００重量部含有するゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤおよびスタッドレスタイヤ。
【選択図】なし

Description

本発明は、ゴム組成物ならびにそれを用いたキャップトレッドを有する空気入りタイヤおよびスタッドレスタイヤに関する。

従来、氷雪路面走行用としてスパイクタイヤの使用やタイヤへのチェーンの装着がなされてきたが、これらを使用すると、道路表面がスパイクタイヤの金属製のピンやタイヤに巻いたチェーンにより削られ、削られた路面材料が空中に舞う粉塵問題などの問題が発生するため、スパイクタイヤに代わる氷雪路面走行用タイヤとしてスタッドレスタイヤが提案されている。

通常のタイヤでは、一般路面にくらべ氷雪路面で著しく摩擦係数が低下し滑りやすくなるので、スタッドレスタイヤは、材料面および設計面での工夫がされている。たとえば、低温特性に優れたジエン系ゴムを配合したゴム組成物の開発や、タイヤ表面の凹凸を変え表面エッジ成分を増す工夫や、引っ掻き効果のある無機フィラーや繊維を配合することが行われてきた。

しかしながら、上述の技術を用いても、スタッドレスタイヤはスパイクタイヤにくらべると氷雪路面における摩擦性能が劣るという問題があった。

特許文献１では、ゴム成分、ガラス繊維および補強剤に加え、ガラス繊維より柔らかく、かつ、所定の平均粒子径を有する無機粉体を所定量含有させることにより、ゴムの硬度を高めることなく、補強剤の分散性を維持して氷上性能および耐摩耗性能を向上させたタイヤ用トレッドゴム組成物が開示されているが、氷上性能については改善の余地がある。

特開２００２−３０１８３号公報

本発明は、耐摩耗性を低下させることなく、氷雪上性能を向上させることができるゴム組成物ならびにそれを用いたキャップトレッドを有する空気入りタイヤおよびスタッドレスタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、天然ゴムおよびブタジエンゴムからなるゴム成分１００重量部に対して、ロックウールを０．１〜２０重量部、ならびにヨウ素吸着量が１００〜３００ｍｇ／ｇであるカーボンブラックを５〜２００重量部含有するゴム組成物に関する。

また、本発明は、前記ゴム組成物をキャップトレッドに用いた空気入りタイヤに関する。

また、本発明は、前記ゴム組成物をキャップトレッドに用いたスタッドレスタイヤに関する。

本発明によれば、特定のゴム成分、特定のカーボンブラック、ロックウールを特定量含有することで、耐摩耗性を低下させることなく、氷雪上性能を向上させることができるゴム組成物ならびにそれを用いたキャップトレッドを有する空気入りタイヤおよびスタッドレスタイヤを提供することができる。

本発明のゴム組成物は、天然ゴムおよびブタジエンゴムからなるゴム成分、カーボンブラック、ロックウールを含む。

前記ゴム成分としては、スタッドレスタイヤのトレッドに必要とされる低温における優れた性質（優れた低温特性）、例えば、脆化特性やアイスウェットグリップ特性を有し、柔らかいスタッドレスタイヤのトレッドにおいても、一定の補強性を保つことができる、加工性に優れるという理由から、ＮＲおよびＢＲを用いる。

ゴム成分中のＮＲの含有率は１０重量％以上が好ましく、２０重量％以上がより好ましい。ＮＲの含有率が１０重量％未満では、加工性が悪化する傾向がある。また、ゴム成分中のＮＲの含有率は９０重量％以下が好ましく、８０重量％以下がより好ましい。ＮＲの含有率が９０重量％をこえると、スタッドレスタイヤのトレッドに必要な低温特性を保つことができず、氷雪路面上におけるタイヤ性能（スノー性能）が大幅に悪化する傾向がある。

ゴム成分中のＢＲの含有率は１０重量％以上が好ましく、２０重量％以上がより好ましい。ＢＲの含有率が１０重量％未満では、スタッドレスタイヤのトレッドに必要な低温特性を保つことができず、スノー性能が大幅に悪化する傾向がある。また、ゴム成分中のＢＲの含有率は９０重量％以下が好ましく、８０重量％以下がより好ましい。ＢＲの含有率が９０重量％をこえると、加工性が悪化する傾向がある。

ＢＲとしては、通常ゴム工業で使用される１，４−シスＢＲ、１，４−トランスＢＲなどを使用することができる。

ゴム成分として、ＮＲおよびＢＲ以外にも、通常ゴム工業で使用されるジエン系ゴム、たとえば、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、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）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレンイソプレンブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）などを配合することもできるが、加工性が悪化するという理由から、ＮＲおよびＢＲ以外のゴム成分を用いないことが好ましい。

カーボンブラックのヨウ素吸着量（ＩＡ）は１００ｍｇ／ｇ以上、好ましくは１１０ｍｇ／ｇ以上である。カーボンブラックのＩＡが１００ｍｇ／ｇ未満では、補強性が低下する。また、カーボンブラックのＩＡは３００ｍｇ／ｇ以下、好ましくは２５０ｍｇ／ｇ以下である。カーボンブラックのＩＡが３００ｍｇ／ｇをこえると、低発熱性および耐久性が低下し、加工性が悪化する。

カーボンブラックの含有量は、ジエン系ゴム成分１００重量部に対して５重量部以上、好ましくは１０重量部以上である。カーボンブラックの含有量が５重量部未満では、補強効果が低下する。また、カーボンブラックの含有量は２００重量部以下、好ましくは１００重量部以下である。カーボンブラックの含有量が２００重量部をこえると、加工性が悪化する。

ロックウールは、耐熱性に優れた高炉スラッグや玄武岩、その他の天然岩石などを主原料として、キュプラや電気炉で１５００〜１６００℃の高温で溶融するか、または、高炉からだした後、同程度の高温に保温した溶融スラッグを炉底から流出され、遠心力などで吹き飛ばして繊維状にして製造される。

ロックウールの繊維径は、氷雪路面での引っ掻き効果が充分に発揮されることから、１μｍ以上が好ましく、１．５μｍ以上がより好ましい。また、ロックウールの繊維径は、耐磨耗性に優れるという点で、１０μｍ以下であることが好ましく、８μｍ以下であることが好ましい。

なお、ロックウールは、平均繊維径に対する平均繊維長の比（平均アスペクト比、（平均繊維長）／（平均繊維径））は特に制限はなく、一般に、混練後は２０〜４０程度になる。

ロックウールの含有量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して０．１重量部以上、好ましくは１重量部以上である。ロックウールの含有量が０．１重量部未満では、配合中に保持されているロックウールよりも脱落するロックウールのほうが多く、ロックウールによる氷雪掘り起こしの効果が低下し、氷雪上性能が低下する。また、ロックウールの含有量は２０重量部以下、好ましくは１５重量部以下である。ロックウールの含有量が２０重量部をこえると、耐摩耗性が低下する。

本発明では、所定のゴム成分、所定のカーボンブラックおよびロックウールを所定量含有することで、氷上グリップ性能を向上させることができる。

本発明のゴム組成物には、前記ゴム成分、カーボンブラック、ロックウール以外にも、従来ゴム工業に使用される配合剤、たとえば、シリカなどのカーボンブラック以外の補強用充填剤、各種オイル、ワックスなどの軟化剤、各種老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、硫黄などの加硫剤、各種加硫促進剤などを、必要に応じて適宜配合することができる。

本発明の空気入りタイヤのトレッド部は、１層構造ではなく、キャップトレッドおよびベーストレッドからなる２層構造を有することが好ましく、本発明のゴム組成物は、耐摩耗性と氷上摩擦性能に優れることから、キャップトレッドに用いることが好ましい。

本発明の空気入りタイヤは、本発明のゴム組成物を用いて、通常の方法により製造することができる。すなわち、必要に応じて前記配合剤を配合した本発明のゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤのキャップトレッドの形状にあわせて押出し加工し、タイヤの他の部材とともに、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤを成形する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することにより本発明の空気入りタイヤを得る。

このようにして得られた本発明の空気入りタイヤは、氷上性能の向上が期待できるという理由から、スタッドレスタイヤとすることが好ましい。

実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

以下に、本発明で用いた各種薬品をまとめて示す。
天然ゴム（ＮＲ）：テックビーハング社製のＲＳＳ＃３
ブタジエンゴム（ＢＲ）：宇部興産（株）製のウベポールＢＲ１５０Ｂ
カーボンブラック：キャボットジャパン（株）製のショウブラックＮ２２０（ヨウ素吸着量：１１９ｍｇ／ｇ）
老化防止剤：大内新興化学工業（株）製のノクラック６Ｃ（Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン）
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックワックス
オイル：出光興産（株）製のダイナプロセスオイルＰＳ３２３
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸
亜鉛華：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号
ロックウール：日本ロックウール（株）製のエスファイバー（Ｒ）ＦＦ（繊維長：１２０μｍ、繊維径：４μｍ、混練後のアスペクト比：２０〜４０）
硫黄：鶴見化学（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤１：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）
加硫促進剤２：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤ（Ｎ，Ｎ’−ジフェニルグアニジン）

実施例１〜３および比較例１〜２
表１に示す配合処方にしたがって、まず、硫黄および加硫促進剤を除く配合剤を、容量１．７Ｌの密閉型バンバリーミキサーを用いて、温度が１５０℃に達するまで３〜５分間混練りし、混練り物を得た。得られた混練り物に硫黄および加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて、７０℃の条件下で２分間混練りし、未加硫ゴム組成物を得た。さらに、得られた未加硫ゴム組成物を所定のサイズに成形し、１７０℃の条件下で１２分間プレス加硫することで、実施例１〜３および比較例１〜２の加硫ゴム試験片を得た。

＜氷上摩擦性能＞
−５℃に温度制御された恒温室内に設置された−２℃の氷面上に、前記加硫ゴム試験片を２ｋｇ／ｃｍ²で押しつけ、２０ｋｍ／ｈで滑らせるときの摩擦係数（氷上摩擦係数）を測定し、比較例１の氷上摩擦性能指数を１００とし、下記計算式により、各配合の氷上摩擦係数を指数表示した。氷上摩擦性能指数が大きいほど、氷上摩擦性能が高く、氷上性能に優れることを示す。
（氷上摩擦性能指数）＝（各配合の氷上摩擦係数）
÷（比較例１の氷上摩擦係数）×１００

＜耐摩耗性＞
前記未加硫ゴム組成物を、通常用いられる方法でカレンダーロールによってキャップトレッドの形状に成形し、他のタイヤ部材と貼り合わせて、１７０℃の条件下で１２分間プレス加硫することにより、スタッドレスタイヤ（タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５）を製造した。

国産ＦＦ車に、上記タイヤを装着させ、乾燥アスファルトの一般道路を８０００ｋｍ走行させ、タイヤのトレッド部の溝の深さを測定した。さらに、測定した溝の深さから、トレッド部の溝の深さが１ｍｍ減少するのに要する走行距離を算出し、比較例１の耐摩耗性指数を１００とし、下記計算式により、各配合の走行距離を指数表示した。耐摩耗性指数が大きいほど、耐摩耗性に優れていることを示す。
（耐摩耗性指数）＝（各配合の走行距離）÷（比較例１の走行距離）×１００

上記評価結果を表１に示す。

Claims (3)

1. 天然ゴムおよびブタジエンゴムからなるゴム成分１００重量部に対して、ロックウールを０．１〜２０重量部、ならびにヨウ素吸着量が１００〜３００ｍｇ／ｇであるカーボンブラックを５〜２００重量部含有するゴム組成物。
2. 請求項１記載のゴム組成物をキャップトレッドに用いた空気入りタイヤ。
3. 請求項１記載のゴム組成物をキャップトレッドに用いたスタッドレスタイヤ。