JP2010100033A - スタッドレスタイヤの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】氷雪上性能を向上させるために低温でのゴム硬度を低く設定するとともに、優れた耐摩耗性を有するスタッドレスタイヤの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係るスタッドレスタイヤの製造方法は、第一工程と、第二工程と、第三工程を有している。第一工程において、ミネラルオイル油展ブタジエンゴムを含む複合ゴム成分ならびに硫黄および加硫促進剤を除く配合剤を混練して混練物を得る。第二工程において、さらに硫黄および加硫促進剤を加えて混練し、未加硫ゴム組成物を得る。第三工程において、前記未加硫ゴム組成物をタイヤトレッド部の金型で加圧・加熱下で加硫する。
【選択図】なし

Description

本発明は、スタッドレスタイヤの製造方法に関する。

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されてきたが、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開発された。スタッドレスタイヤは、一般路面に比べ路面凹凸の大きい氷雪路面での走行に適するように、材料面および設計面での工夫がなされている。

特許文献１には、凍結路面上でのグリップ性を改良するために、天然ゴム、イソプレンゴムおよびブタジエンゴムよりなる群から選ばれた少なくとも１種のゴム成分と、シリカ、シリル化剤、カーボンブラック、ミネラルオイルを含むスタッドレスタイヤ用ゴム組成物が開示されている。

特許文献２には、氷雪路面および積雪路面の走行において、優れた耐摩耗性、熱安定性を有し、グリップ性の低下を低減するために、天然ゴム、合成ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴムの少なくとも１種と、硫黄と有機過酸化物を含むタイヤ用トレッドゴム組成物が開示されている。

しかし、いずれにおいても更なる氷上性能の向上が求められている。

特開平９−８７４２７号公報 特開２００１−２８８２９６号公報

本発明は、氷雪上性能を向上させるために低温でのゴム硬度を低く設定するとともに、優れた耐摩耗性を有するスタッドレスタイヤの製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るスタッドレスタイヤの製造方法は、第一工程と、第二工程と、第三工程を有している。第一工程において、ミネラルオイル油展ブタジエンゴムを含む複合ゴム成分ならびに硫黄および加硫促進剤を除く配合剤を混練して混練物を得る。第二工程において、さらに硫黄および加硫促進剤を加えて混練し、未加硫ゴム組成物を得る。第三工程において、前記未加硫ゴム組成物をタイヤトレッド部の金型で加圧・加熱下で加硫する。

本発明に係るスタッドレスタイヤの製造方法は、前記複合ゴム成分中のゴム成分はミネラルオイル油展ブタジエンゴムをゴム分として２０〜８０質量％含むことが好ましい。

本発明に係るスタッドレスタイヤの製造方法は、前記第一工程は、得られた混練物にさらにオイルを添加して混練する工程を含むことが好ましい。

本発明に係るスタッドレスタイヤの製造方法は、前記第一工程におけるオイルの添加量は、複合ゴム成分中のゴム成分１００質量部に対して５〜１０質量部であることが好ましい。

本発明に係るスタッドレスタイヤの製造方法によって得られたスタッドレスタイヤは、優れた氷上性能と耐摩耗性を両立することができる。

＜スタッドレスタイヤの配合剤＞
（複合ゴム成分）
本発明に係るスタッドレスタイヤの製造方法は、ミネラルオイル油展ブタジエンゴム（以下「ミネラルオイル油展ＢＲ」ともいう）を含む複合ゴム成分を配合剤として使用する。非油展ゴムでは、後から添加する軟化剤としてのオイルの影響で、カーボンブラックなどの補強剤の分散性が劣り、耐摩耗性が低下するからである。

ブタジエンゴムを伸展する伸展油として、本発明ではミネラルオイルを用いる。その理由は、アロマ系鉱物油やナフテン系鉱物油では、動粘度が高く、ゴム硬度の温度依存性が大きくなって、タイヤとしての充分な運動性能を保証することが難しいからである。

ミネラルオイルをブタジエンゴムに伸展する方法としては、特に限定されないが、通常は、ブタジエンゴムの重合後の重合体溶液またはラテックスにミネラルオイルを添加し混合してから、凝固剤などを加えてクラムを得るか、または、直接脱溶剤することにより、ミネラルオイル油展ブタジエンゴムを得ることができる。また、ブタジエンゴムとミネラルオイルとを溶融状態でブレンドして、ミネラルオイル油展ＢＲを調製することもできる。

ミネラルオイルのブタジエンゴムに対する油展量は、ブタジエンゴム１００質量部に対して、１０〜６０質量部であることが好ましい。１０質量部未満では、温度依存性を低減するために後から添加する軟化剤としてのオイル量が多くなって耐摩耗性を確保しにくい。

本発明に係るスタッドレスタイヤの複合ゴム成分は、前記ミネラルオイル油展ＢＲ以外に、ゴム強度や弾性率などの優れた諸特性を得るために、ジエン系ゴムが使用される。かかるジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）などが挙げられ、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。

ミネラルオイル油展ＢＲと他のジエン系ゴムとの配合比率は、複合ゴム成分中のゴム成分はミネラルオイル油展ＢＲをゴム分で２０〜８０質量％含むことが好ましい。すなわち、ミネラルオイル油展ＢＲのうち、たとえばミネラルオイルを除くゴム分のみの質量と他のジエン系ゴムの質量との和を１００質量部としたとき、前記ミネラルオイルを除くゴム分のみの質量が２０〜８０質量部となるように配合することが好ましい。２０質量％未満では、ゴム硬度の温度依存性の低減と耐摩耗性の確保という本発明の効果の発現が不十分となりやすい。一方、８０質量％を超えると氷上性能が良好となるが、耐摩耗性が悪化する。さらに、複合ゴム成分中のゴム成分はミネラルオイル油展ＢＲをゴム分で３０〜７０質量％含むことがより好ましい。

（オイル）
本発明係るスタッドレスタイヤの製造方法は、前記伸展油としてのミネラルオイル以外に、軟化剤としてオイルを単独で配合することができる。オイルとしてはミネラルオイルやアロマオイルなどを使用することができる。オイルの配合量は耐摩耗性の観点から、ゴム成分１００質量部に対して０〜４０質量部であることが好ましい。

前記オイルは、複合ゴム成分に他の配合剤と同時に初めから投入することができる。また、いったん複合ゴム成分と他の配合剤の混練物を得た後に、さらにオイルのみを追加投入して混練することもできる。オイルを複合ゴム成分に他の配合剤と同時に初めから投入する場合は、カーボンブラックやシリカなどのフィラーの分散性を阻害しないために、初期投入時のオイルの配合量は複合ゴム成分中のゴム成分１００質量部に対して２０質量部以下であることが好ましい。

（その他の配合剤）
本発明に係るスタッドレスタイヤの製造方法は、カーボンブラックやシリカなどの補強剤や充填剤、シリカとゴム成分を結合させるシランカップリング剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫助剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤等の各種添加剤を必要に応じて使用することができる。そのうち、カーボンブラックは、複合ゴム成分中のゴム成分１００質量部に対して５〜１００質量部配合することが好ましい。また、シリカは、転がり抵抗性能と湿潤路面に対する摩擦性能との両立が可能となるという点で配合することが好ましく、その配合量は複合ゴム成分中のゴム成分１００質量部に対して５〜１００質量部であることが好ましい。

＜スタッドレスタイヤの製造方法＞
本発明に係るスタッドレスタイヤの製造方法は、ミネラルオイル油展ブタジエンゴムを含む複合ゴム成分ならびに硫黄および加硫促進剤を除く配合剤を混練して混練物を得る第一工程と、さらに硫黄および加硫促進剤を加えて混練し、未加硫ゴム組成物を得る第二工程と、前記未加硫ゴム組成物をタイヤ金型で加圧・加熱下で加硫する第三工程を有する。

（第一工程）
第一工程では、ミネラルオイル油展ブタジエンゴムを含む複合ゴム成分ならびに硫黄および加硫促進剤を除く配合剤を混練して混練物を得る。このとき、伸展油としてのミネラルオイル以外に、軟化剤としてオイルを単独で配合することができる。前記オイルの投入のタイミングは、複合ゴム成分に他の配合剤と同時に初めから投入することができる。また、いったん複合ゴム成分と他の配合剤の混練物を得た後に、さらにオイルのみを追加投入して混練することもできる。オイル分とカーボンブラックやシリカなどのフィラーの投入のタイミングを分けることにより、更なるフィラーの分散性の向上、トレッドゴムの耐摩耗性の向上を図ることができるため、オイルはいったん混練物を得た後に、さらに追加投入することが好ましい。

混練方法は特に限定されることなく、バンバリーミキサーなどを用いて、温度１００〜１６０℃で１〜１０分間混練りするなど、従来公知の方法を使用できる。さらにオイルのみを追加投入する場合の混練方法も、バンバリーミキサーなどを用いて、温度１００〜１６０℃で１〜１０分間混練りするなど、従来公知の方法を使用できる。

（第二工程）
第二工程では、第一工程で得た混練物に硫黄および加硫促進剤を加えて混練し、未加硫ゴム組成物を得る。混練方法は特に限定されることなく、オープンロールなどを用いて、温度６０〜１００℃で１〜５分間混練りするなど、従来公知の方法を使用できる。

（第三工程）
本発明にかかるスタッドレスタイヤを製造する方法は特に限定されず、たとえば、前記未加硫ゴム組成物をタイヤトレッド部の形状に合わせて押出加工し、タイヤ成型機によって加圧・加熱してタイヤを得る方法等、通常用いられる方法を採用することができる。

以下に実施例、比較例を挙げて本発明を具体的に説明する。
＜実施例１〜５、比較例１〜３＞
（未加硫ゴム組成物およびスタッドレスタイヤの作製）
バンバリーミキサーを用いて、表１の第一工程の投入１に示す配合量の薬品を投入して、約１５０℃で５分間混練した。実施例２，３，比較例２，３は、さらに投入２の配合量のミネラルオイルを添加して、約１５０℃で５分間混練した。その後、第一工程より得られた混練物に対して、第二工程に示す配合量の硫黄および加硫促進剤を加え、オープンロールを用いて、約８０℃で３分間混練して、未加硫ゴム組成物を得た。未加硫ゴム組成物をトレッド形状に成形して他のタイヤ部材を貼り合わせ、１７０℃で１５分間加硫することにより、実施例１〜５、比較例１〜３のスタッドレスタイヤを作製した。得られた未加硫ゴム組成物およびスタッドレスタイヤについて、下記の項目について評価を行なった。

（スリップ性）
第二工程での混練時に、ローターにゴムが噛み込まない現象を「スリップ」と呼ぶ。スリップが発生するとゴム練りができない状況になってしまう。スリップの発生の有無を下記の通り評価した。

Ａ：スリップ発生なし
Ｂ：スリップ発生あり
（カーボン分散率）
前記未加硫ゴム組成物を１７０℃で１２分間加硫し、そこから凍結切削ミクロトームを用いて、加硫ゴム組成物の薄片を作製した。該加硫ゴム組成物の薄片について光学顕微鏡を用いるＡＳＴＭＤ２６６３Ｂ法によりゴムの単位面積あたりに分散していないカーボン量を測定することにより、未分散のカーボンブラックの比率を計算した。ゴム成分中にカーボンが完全に分散している状態を１００％として、分散が悪くなるにしたがって数値が小さくなる。

（破断強度）
前記未加硫ゴム組成物を１７０℃で１２分間加硫し、そこから厚さ２ｍｍの試験片を切り出した。該試験片ついてＪＩＳ Ｋ ６２５１「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に準拠し、３号ダンベルを用いて引張り試験を実施し、各配合の破断強度（ＴＢ）を測定し、比較例１を１００として下記式より指数表示した。数値が大きいほど破断強度が優れている。
（破断強度指数）＝（各配合の破断強度）／（比較例１の破断強度）×１００
（氷上制動性能）
１９５／６５Ｒ１５サイズのＤＳ−２パターンのスタッドレスタイヤを国産２０００ｃｃのＲＦ車に装着して、下記の条件で実車性能を評価した。
試験場所：北海道名寄テストコース、気温：−１〜−６℃
氷上制動性能は、時速３０ｋｍ／ｈでロックブレーキを踏み停止するまでに要した氷上の停止距離を測定し、比較例１を１００として下記式より指数表示した。数値が大きいほど氷上制動性能が優れている。
（氷上制動性能）＝（比較例１の停止距離）／（各配合の停止距離）×１００
（耐摩耗性能）
１９５／６５Ｒ１５サイズのＤＳ−２パターンのスタッドレスタイヤを国産ＦＦ車に装着して、８０００ｋｍ走行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、比較例１を１００として下記式より指数表示した。数値が大きいほど耐摩耗性が良好である。
（耐摩耗性能）＝（各配合剤の走行距離）／（比較例１の走行距離）×１００

ＮＲ：ＲＳＳ＃３
ＢＲ：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ（Ｃｉｓ１，４結合量＝９７％、ＭＬ₁₊₄（１００℃）＝４０、２５℃における５％トルエン溶液粘度＝４８、Ｍｗ／Ｍｎ＝３．３）
ミネラルオイル油展ＢＲ：宇部興産（株）製のＢＲ１３３Ｐ（Ｃｉｓ１，４結合量＝９８％、ＭＬ₁₊₄（１００℃）＝３５、２５℃における５％トルエン溶液粘度＝４８、Ｍｗ／Ｍｎ＝２．８、ブタジエンゴム１００重量部に対してミネラルオイル３７．５重量部配合）
カーボンブラック：三菱化学（株）製のダイアブラックＩ（ＩＳＡＦカーボン、平均粒子径２３ｍｍ、ＤＢＰ給油量１１４ｍｌ／１００ｇ、窒素吸着比表面積１１４ｍ²／ｇ）
シリカ：Ｄｅｇｕｓｓａ社製のＵｌｔｒａｓｉｌ ＶＮ３（比表面積１７５ｍ²／ｇ）
シランカップリング剤：Ｄｅｇｕｓｓａ社製のＳｉ−６９
ミネラルオイル：出光興産（株）製のＰＳ−３２
ステアリン酸：日本油脂（株）製の桐
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２種
老化防止剤：大内新興化学工業（株）製のノクラック６Ｃ
ワックス：日本精蝋（株）製のオゾエースワックス
硫黄：鶴見化学工業（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ＮＳ
（性能評価）
実施例１、４および５はミネラルオイル油展ＢＲを使用している。実施例１は氷上制動性能が比較例１と同等で、破断強度、耐摩耗性能に優れている。実施例４は実施例１にくらべてミネラルオイル油展ＢＲの含有量が多く、さらに氷上制動性能も優れている。実施例５は氷上制動性能が比較例１に比べてやや劣るが、破断強度、耐摩耗性能に優れている。

実施例２および３は、ミネラルオイル油展ＢＲを使用し、さらに第一工程においてミネラルオイルをフィラーと異なるタイミングで投入している。氷上制動性能が比較例１と同等で、破断強度、耐摩耗性能に優れている。

比較例１〜３はミネラルオイル油展ＢＲを使用していない。比較例２はスリップが発生した。比較例３は全ての評価項目が比較例１と同等であった。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Claims (4)

1. ミネラルオイル油展ブタジエンゴムを含む複合ゴム成分ならびに硫黄および加硫促進剤を除く配合剤を混練して混練物を得る第一工程と、
   さらに硫黄および加硫促進剤を加えて混練し、未加硫ゴム組成物を得る第二工程と、
   前記未加硫ゴム組成物をタイヤトレッド部の金型で加圧・加熱下で加硫する第三工程を有するスタッドレスタイヤの製造方法。
2. 前記複合ゴム成分中のゴム成分は前記ミネラルオイル油展ブタジエンゴムをゴム分として２０〜８０質量％含む請求項１記載のスタッドレスタイヤの製造方法。
3. 前記第一工程は、得られた混練物にさらにオイルを添加して混練する工程を含む請求項１記載のスタッドレスタイヤの製造方法。
4. 前記第一工程におけるオイルの添加量は、複合ゴム成分中のゴム成分１００質量部に対して５〜１０質量部である請求項３記載のスタッドレスタイヤの製造方法。