JP2009024043A - タイヤ用ゴム組成物および空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】氷雪路面での摩擦係数を高め、氷雪路上性能を向上させたスタッドレスタイヤを製造することのできるタイヤ用ゴム組成物を提供する。
【解決手段】ジエン系ゴム成分１００重量部に対して、ガラスビーズを２５〜５５重量部、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、および下記構造式：
−（（ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｏ−）_ｍ−ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｓ_ｘ）_ｎ−
（式中、ｘは２〜６、ｎは１０〜４００、ｍは２〜５の値である）
で示される加硫剤を１〜３０重量部含有するタイヤ用ゴム組成物である。
【選択図】なし

Description

本発明は、とくにスタッドレスタイヤのキャップトレッドに最適なタイヤ用ゴム組成物および該組成物から作製された空気入りタイヤに関する。

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行われてきたが、粉塵問題などの環境問題が発生するため、これに変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開発されてきた。スタッドレスタイヤは、一般路面に比べて氷路面では著しく摩擦係数が低下し、滑りやすくなるので、材料面および設計面での工夫がなされている。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が開発されてきた。しかしながら、スパイクタイヤと比較して、スタッドレスタイヤの氷雪路面での摩擦性能は充分とはいえなかった。

一方、氷雪路面での摩擦性能の向上のために、はたとえば特許文献１のように、ガラスビーズを配合する技術が知られている。しかしながら、氷雪路面での摩擦性能は向上するものの、耐摩耗性が低いという問題があった。

特開平３−１６６２４１

本発明は、氷雪路面での摩擦係数を高め、氷雪路上性能を向上させたスタッドレスタイヤを製造することのできるタイヤ用ゴム組成物を提供することを目的とする。

本発明は、ジエン系ゴム成分１００重量部に対して、ガラスビーズを２５〜５５重量部、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、および下記構造式：
−（（ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｏ−）_ｍ−ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｓ_ｘ）_ｎ−
（式中、ｘは２〜６、ｎは１０〜４００、ｍは２〜５の値である）
で示される加硫剤を１〜３０重量部含有するタイヤ用ゴム組成物に関する。

ジエン系ゴムが、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴムまたはブタジエンゴムであるであることが好ましい。

また、本発明は、前記タイヤ用ゴム組成物から構成されたキャップトレッドを有する空気入りタイヤに関する。

本発明によれば、ガラスビーズと特定の加硫剤を使用することにより、氷雪路面での摩擦係数を高め、氷雪路上性能を向上させることができるので、とくに良好なスタッドレスタイヤを提供することができる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム成分１００重量部に対して、ガラスビーズを２５〜５５重量部、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、および下記構造式：
−（（ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｏ−）_ｍ−ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｓ_ｘ）_ｎ−
（式中、ｘは２〜６、ｎは１０〜４００、ｍは２〜５の値である）
で示される加硫剤を１〜３０重量部含有する。

ジエン系ゴムとしては、とくに限定されないが、たとえば天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、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）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、スチレン−イソプレン−ブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）が挙げられる。中でも、グリップ性能と摩耗性能のバランスの点で、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴムおよびブタジエンゴムが好ましい。これらのジエン系ゴムは、単独で使用してもよく、二種以上を組合せて使用してもよい。

二種以上を組合せて使用する場合、天然ゴムと他のジエン系ゴムの組合せが好ましい。また、その割合は、全ジエン系ゴム成分中に天然ゴムが２０〜８０重量％であることが好ましい。２０重量％未満であると、加工性が低下する傾向にある。また、８０重量％をこえると、氷上性能が低下する傾向にある。

ガラスビーズを配合することにより、ゴム表面での粗さが増大することにより氷雪性能が向上する。ガラスビーズとは、形態が球状または略球状であって、一般にプラスチックや金属の研磨剤として使用されている。材質としては、ソーダ−石灰ガラス、石英ガラス、硼珪酸ガラス、鉛ガラスなどが挙げられる。

ガラスビーズの粒径は、５０〜２００μｍが好ましく、粒径の下限は７５μｍが、上限は１７５μｍがより好ましい。５０μｍ未満であると、氷上での摩擦力の向上が小さい傾向にある。また、粒径が２００μｍをこえると、耐摩耗性が著しく低下する傾向にある。

ガラスビーズの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して２５〜５５重量部である。配合量の下限は３０重量部が、上限は５０重量部がより好ましい。ガラスビーズの配合量が２５重量部未満では、氷雪性能の向上は小さく、逆に５５重量部を超えると、耐摩耗性が低下する傾向にある。

カーボンブラックのヨウ素吸着量は１００〜３００ｍｇ／ｇである。ヨウ素吸着量の下限は１０５ｍｇ／ｇが、上限は２５０ｍｇ／ｇがより好ましい。ヨウ素吸着量が１００ｍｇ／ｇ未満では、耐摩耗性やグリップ性能が低下し、逆に３００ｍｇ／ｇを超えると、加工性が低下する傾向にある。

カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して５〜２００重量部である。配合量の下限は１０重量部が、上限は１８０重量部がより好ましく、１００重量部がさらに好ましい。配合量が５重量部未満では、耐摩耗性やグリップ性能が低下し、逆に２００重量部を超えると、加工性が著しく低下する傾向にある。

本発明で使用する加硫剤は、下記構造式：
−（（ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｏ−）_ｍ−ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｓ_ｘ）_ｎ−
で示されるポリエチルエーテルサルファイドポリマーである。式中、ｘは２〜６、ｎは１０〜４００、ｍは２〜５の値である。ｎの下限は、１８が好ましく、１００がより好ましく、上限は３８０が好ましく、３００がより好ましい。ｎが１０未満では、ゴムの補強性が低下し、逆に４００を超えると、ゴムが著しく硬くなる傾向にある。

加硫剤の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して１〜３０重量部である。配合量の下限は２重量部が好ましく、５重量部がさらに好ましい。上限は２８重量部がより好ましく、２０重量部がさらに好ましい。配合量が１重量部未満では、耐摩耗性が低下し、逆に３０重量部を超えると、ゴムが著しく硬くなり、グリップ性能が低下する傾向にある。

本発明のゴム組成物には、前記ゴム成分、ガラスビーズ、カーボンブラック、加硫剤の他に、さらにタイヤゴム工業で通常使用されている各種薬品、たとえば、各種加硫促進剤、各種軟化剤、各種老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤などの添加剤を配合することができる。

本発明の空気入りタイヤは、氷雪路表面において必要とされる特性を満足することが可能であるため、とくにスタッドレスタイヤとすることが好ましい。

本発明の空気入りタイヤにおけるトレッド部は、キャップトレッド部およびベーストレッド部の２層構造からなり、該キャップトレッド部が本発明のゴム組成物からなることが好ましい。本発明のゴム組成物をキャップトレッド部に用いることで氷雪路面における摩擦性能が大幅低下することなく、さらに耐摩耗性が良好な空気入りタイヤを提供できる。

本発明の空気入りタイヤのトレッドにおける、ベーストレッド部（Ａ）およびキャップトレッド部（Ｂ）の厚さの比は、１／９〜３／２であることが好ましい。厚さの比が１／９未満では、本発明のベーストレッドによる効果がみられない、すなわち操縦安定性が劣る傾向があり、３／２をこえると、タイヤトレッドが摩耗する際、早期にベーストレッドが露出し、タイヤのグリップ性能の低下が早くなる傾向がある。

また、本発明の空気入りタイヤのトレッドの厚さは、対象の車両およびタイヤの大きさにより異なるが、８〜１２ｍｍの厚さであることが好ましい。厚さが８ｍｍ未満では乗り心地性が悪化する傾向があり、１２ｍｍをこえると、タイヤトレッドの発熱が大きくなり、転がり抵抗が高くなる傾向がある。

本発明の空気入りタイヤは、前記ジエン系ゴム、ガラスビーズ、カーボンブラック、加硫剤および任意成分をミキサーまたはロールなどにより混練りして、得られた混練り物をタイヤ成型機上にて、たとえばキャップトレッド部の形状とし、それを他のタイヤ部材と貼り合わせて加熱加圧することにより製造することができる。

実施例にもとづいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

実施例１〜３および比較例１〜３
実施例および比較例において用いた各種薬品を以下に示す。
ＮＲ：ＲＳＳ＃３
ＢＲ：宇部興産（株）製のＵＢＥＰＯＬ−ＢＲ１０５Ｂ（シス−１，４結合含量：９６％）
カーボンブラック：昭和キャボット（株）製のショウワブラックＮ２２０（ヨウ素吸着量：１２１ｍｇ／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
ガラスビーズ：アズワン（株）製のＢＺ−０１（粒径分布１０５〜１２５μｍ）
加硫剤：川口化学（株）製のポリ−３，６−ジオキサオクタンテトラスルフィド（ｍ＝２、ｘ＝４、ｎ＝２００）
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−ベンゾチアジルスルフェンアミド）
加硫促進剤１：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤ（ジフェニルグアニジン）

表１に示す配合内容のうち、硫黄、加硫剤および加硫促進剤を除く各種薬品を、１．７Ｌの密閉式バンバリーミキサーを用いて３〜５分混練し、温度が１５０℃以上に達したら配合ゴムを排出し、ベース練りゴムとした。つぎに、ベース練りゴムと、硫黄、加硫剤および加硫促進剤を、２軸オープンロールを用いて混練し、未加硫ゴム組成物を得た。該未加硫ゴム組成物を、１７０℃で２０分間プレス加硫し、加硫ゴムサンプルを得た。これらのサンプルを、以下に示す試験方法により評価した。

＜氷上摩擦試験＞
温度制御された恒温室内に設置された氷面上にゴム試験片を一定荷重で押し付け、一定速度で滑らせるときの抵抗（摩擦力）を検出することによって行った。試験条件は、氷温および恒温室温度をそれぞれ−２℃および−５℃、速度２０ｋｍ／ｈ、設置圧力２ｋｇ／ｃｍ^２となるように荷重をかけた条件とした。評価結果は、比較例１を１００とした指数表示で行った。数値が大きいほど、摩擦力が高いことを示す。

＜耐摩耗性＞
実施例１〜３および比較例１〜３の配合内容により得られたゴム組成物からなるキャップトレッド部を有する１９５／６５Ｒ１５サイズのタイヤを作製した。ここで、トレッドにおけるベーストレッド部（Ａ）およびキャップトレッド部（Ｂ）の厚さの比は、各５．５ｍｍで１：１とした。前記タイヤを国産ＦＦ車に装着して実車走行をおこない、走行距離８０００ｋｍ後のタイヤトレッド部の溝深さを測定し、タイヤ溝深さが１ｍｍ減るときの走行距離を算出し、下記の式により指数化した。

（タイヤ溝が１ｍｍ減る時の走行距離）÷（比較例１のタイヤ溝が１ｍｍ減る時の走行距離）×１００

指数が大きいほど、耐摩耗性が良好である。

測定結果を表１に示す。

表１の結果からわかるように、分子内に硫黄を含むポリマーを加硫剤として使用すると、ガラスビーズの配合量が２２〜５５重量部で氷上摩耗性能と耐摩耗性のバランスを向上させることができる。

Claims (3)

1. ジエン系ゴム成分１００重量部に対して、ガラスビーズを２５〜５５重量部、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、および下記構造式：
   −（（ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｏ−）_ｍ−ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｓ_ｘ）_ｎ−
   （式中、ｘは２〜６、ｎは１０〜４００、ｍは２〜５の値である）
   で示される加硫剤を１〜３０重量部含有するタイヤ用ゴム組成物。
2. ジエン系ゴムが、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴムまたはブタジエンゴムである請求項１記載のタイヤ用ゴム組成物。
3. 請求項１または２記載のタイヤ用ゴム組成物から構成されたキャップトレッドを有する空気入りタイヤ。