JP2012131920A - タイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術よりも氷上摩擦力および耐摩耗性に優れたタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【解決手段】ジエン系ゴム１００質量部に対し、シリコーンゴムパウダーの表面をシリコーンレジンで被覆してなるとともに平均粒子径が１μｍ〜１２０μｍである微粉体を１〜３０質量部配合してなることを特徴とするタイヤ用ゴム組成物と、該タイヤ用ゴム組成物をトレッド（３）に使用した空気入りタイヤ。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものであり、詳しくは、氷上摩擦力および耐摩耗性に優れたタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものである。

近年、乗用車用スタッドレスタイヤにおいては、その氷上摩擦性能を高めることが課題となっている。そこで、ゴムに硬質異物、発泡剤、中空微粒子を配合し、表面にミクロな凹凸をつくることによって、氷の表面に発生する水膜を除去し、氷上摩擦力を向上させる手法が数多く検討されている。しかしながら、これらの方法には添加剤の材質がもろいため、混合後に添加剤の一部が微細化または破壊されて所定の効果を発揮できない場合があるという問題がある。また、タイヤ用ゴム組成物にこれらの異物粉体を混入した場合には、ゴム加硫物の耐摩耗性が著しく低下するのが一般的である。

なお、下記特許文献１は、グリップ性、低燃費性、耐摩耗性、操縦安定性の改善を目的として、ジエン系ゴムに対しシリコンゴムのような超微粒子粉末ゴムを配合したタイヤ用ゴム組成物を開示している。しかしながら特許文献１に記載の技術では、今だ氷上摩擦力に改善の余地があるとともに、本発明で使用されるシリコーンゴムパウダーの表面をシリコーンレジンで被覆してなる微粉体を、何ら開示または示唆していない。

特開２００６−８９５５２号公報

本発明の目的は、従来技術よりも氷上摩擦力および耐摩耗性に優れたタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、ジエン系ゴムに対し、シリコーンゴムパウダーの表面をシリコーンレジンで被覆してなりかつ特定の平均粒子径を有する微粉体を特定量配合することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成することができた。
すなわち本発明は以下のとおりである。

１．ジエン系ゴム１００質量部に対し、シリコーンゴムパウダーの表面をシリコーンレジンで被覆してなるとともに平均粒子径が１μｍ〜１２０μｍである微粉体を１〜３０質量部配合してなることを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。
２．前記ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が−５０℃以下であることを特徴とする前記１に記載のタイヤ用ゴム組成物。
３．ジエン系ゴム１００質量部に対し、さらに熱膨張性マイクロカプセルを１〜１０質量部配合してなることを特徴とする前記１または２に記載のタイヤ用ゴム組成物。
４．前記１〜３のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物をトレッドに使用した空気入りタイヤ。

本発明によれば、ジエン系ゴムに対し、シリコーンゴムパウダーの表面をシリコーンレジンで被覆してなりかつ特定の平均粒子径を有する微粉体を特定量配合したので、従来技術よりも氷上摩擦力および耐摩耗性に優れたタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することができる。

空気入りタイヤの一例の部分断面図である。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

図１は、乗用車用の空気入りタイヤの一例の部分断面図である。
図１において、空気入りタイヤは左右一対のビード部１およびサイドウォール２と、両サイドウォール２に連なるトレッド３からなり、ビード部１、１間に繊維コードが埋設されたカーカス層４が装架され、カーカス層４の端部がビードコア５およびビードフィラー６の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されて巻き上げられている。トレッド３においては、カーカス層４の外側に、ベルト層７がタイヤ１周に亘って配置されている。また、ビード部１においてはリムに接する部分にリムクッション８が配置されている。
以下に説明する本発明のゴム組成物は、とくにトレッド３に有用であり、また本発明のゴム組成物をトレッド３に使用した空気入りタイヤは、スタッドレスタイヤとしてとくに好適である。

（ゴム成分）
本発明で使用されるゴム成分は、ゴム組成物に配合することができる任意のゴムを用いることができ、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、その分子量やミクロ構造はとくに制限されず、アミン、アミド、シリル、アルコキシシリル、カルボキシル、ヒドロキシル基等で末端変性されていても、エポキシ化されていてもよい。
これらの中でも、本発明の効果の点からジエン系ゴムはＮＲ、ＢＲが好ましく、とくにジエン系ゴム中、ＢＲが２０質量部以上を占めるとともに、前記ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が−５０℃以下である場合、氷上摩擦力が一層高まり好ましい。なお、本発明でいう平均ガラス転移温度（Ｔｇ）は、ゴムの種類をｎ、各ゴムのガラス転移温度Ｔｉ（℃）、各ゴムの配合量（全ゴムポリマー１００重量部に対する重量部）をＱｉとすると、下記式によって算出すればよい。

[数１]

（微粉体）
本発明では、シリコーンゴムパウダーの表面をシリコーンレジンで被覆してなるとともに平均粒子径が１μｍ〜１２０μｍである微粉体（以下、単に微粉体という）を使用する。

シリコーンゴムパウダーとしては、例えば、ビニル基を０．０５モル％以上付加した直鎖状のジメチルポリシロキサンおよび／またはメチルフェニルポリシロキサンに、メチルハイドロジェンポリシロキサンを架橋剤として架橋した高重合立体構造を持つ微粉体及びそれらの変性物を好適に使用することができる。シリコーンゴムパウダーとしては、市販されているものを利用でき、例えば、信越化学工業（株）製ＫＭＰ５９７，５９８，５９４，５９５等が挙げられる。

シリコーンレジンパウダーとしては、例えば、シロキサン結合が（ＲＳｉＯ_3/2）nで表される三次元網目状に硬化したポリオルガノシルセスキオキサン硬化物微粉体およびそれらの変性物を好適に使用することができる。ここで、上記式中、Ｒは例えばＣＨ₃、Ｃ₆Ｈ₅、または長鎖アルキル基である。シリコーンレジンパウダーとしては、市販されているものを利用でき、例えば、信越化学工業（株）製のＫＭＰ５９０，Ｘ−５２−１１８６，Ｘ−５２−８５４といった球状パウダーや、同社製Ｘ−５２−８２１，Ｘ−５２−８３０，Ｘ−５２−８３１といったビニル基、エポキシ基、アミノ基などで変性されたタイプのものが挙げられる。

本発明で使用する微粉体は、平均粒子径が１μｍ〜１２０μｍの範囲のものを使用する必要がある。平均粒子径が１μｍ未満では、氷上性能の効果が得られず、逆に１２０μｍを超えると耐摩耗性が悪化するため好ましくない。また、粒径分布としては通常０．１μｍ以上、好ましくは１μｍ以上、上限として１００μｍ以下、好ましくは３０μｍ以下、更に好ましくは１５μｍ以下、特に好ましくは１０μｍ以下であるものが好適である。

本発明で使用する微粉体は市販されているものを利用することができ、例えば、信越化学工業（株）製のＫＭＰ−６００、ＫＭＰ−６０１、ＫＭＰ−６０２等が挙げられる。

本発明では、前記の特定の微粉体の存在により、タイヤの表面が粗くなり、該微粉体の剥落により表面粗さがさらに増加し、さらにまた、適度に分散した微粉体による引っ掻き効果が発現し、これにより氷上摩擦力が向上するものと考えられる。なお本発明のゴム組成物は、氷上摩擦力および耐摩耗性の両立が可能である。

（熱膨張性マイクロカプセル）
本発明の好適な形態において、ゴム組成物には熱膨張性マイクロカプセルが配合される。熱膨張性マイクロカプセルを配合することにより、氷上摩擦力および耐摩耗性の向上効果が高まるため好ましい。
熱膨張性マイクロカプセルは、例えば熱により気化して気体を発生する液体を熱可塑性樹脂に内包した熱膨張性熱可塑性樹脂粒子であり、この粒子をその膨張開始温度以上の温度、例えば１４０〜１９０℃、好ましくは１５０〜１８０℃の温度で加熱して膨張させることによってその熱可塑性樹脂からなる外殻中に気体を封入した気体封入熱可塑性樹脂粒子となる。この熱膨張性マイクロカプセルの粒子値は、特に限定するものではないが膨張前で５〜３００μｍであるのが好ましく、更に好ましくは粒径１０〜２００μｍのものである。このような熱膨張性マイクロカプセルは、例えば、スウェーデンのＥＸＰＡＮＣＥＬ社より商品名「エクスパンセル０９１ＤＵ−８０」又は「エクスパンセル０９２ＤＵ−１２０」等として、あるいは松本油脂製薬（株）より商品名「マツモトマイクロスフェアーＦ−８５」又は「マツモトマイクロスフェアーＦ−１００」等として入手可能である。
前記の気体封入熱可塑性樹脂粒子の外殻成分を構成する熱可塑性樹脂としては、例えば（メタ）アクリロニトリルの重合体、（メタ）アクリロニトリル含有量の高いその共重合体が好適に用いられる。前記共重合体の他のモノマー（コモノマー）としては、ハロゲン化ビニル、ハロゲン化ビニリデン、スチレン系モノマー、（メタ）アクリレート系モノマー、酢酸ビニル、ブタジエン、ビニルピリジン、クロロプレン等のモンマーが用いられる。なお、前記熱可塑性樹脂は、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、１，３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、アリル（メタ）アクリレート、トリアクリルホルマール、トリアリルイソシアヌレート等の架橋剤で架橋可能にされていてもよい。架橋形態については、未架橋が好ましいが、熱可塑性樹脂としての性質を損わない程度に部分的に架橋していてもかまわない。
前記熱膨張性マイクロカプセル中に含まれる熱により気化して気体を発生する液体としては、例えばｎ−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ブタン、イソブタン、ヘキサン、石油エーテルのような炭化水素類、塩化メチル、塩化メチレン、ジクロロエチレン、トリクロロエタン、トリクロルエチレンのような塩素化炭化水素などをあげることができる。

（その他の充填剤）
本発明では、各種充填剤を配合することができる。このような充填剤としてはとくに制限されず、用途により適宜選択すればよいが、例えばカーボンブラック、シリカ、無機充填剤、例えばクレー、タルク、炭酸カルシウム等を挙げることができる。

（タイヤ用ゴム組成物の配合割合）
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、前記微粉体を１〜３０質量部配合してなることを特徴とする。
前記微粉体が１質量部未満であると、配合量が少な過ぎて本発明の効果を奏することができない。逆に３０質量部を超えると耐摩耗性が悪化する。
また、熱膨張性マイクロカプセルを配合する場合、ジエン系ゴム１００質量部に対し、１〜１０質量部の範囲で配合するのが好ましい。
前記熱膨張性マイクロカプセルが１質量部未満であると、配合量が少な過ぎて効果を奏することができない。逆に１０質量部を超えると耐摩耗性が悪化する。

前記微粉体のさらに好ましい配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、５〜１５質量部である。
前記熱膨張性マイクロカプセルのさらに好ましい配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、２〜１０質量部である。

本発明に係るタイヤ用ゴム組成物には、前記した成分に加えて、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、充填剤、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ用ゴム組成物に一般的に配合されている各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練して組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量も、本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。また本発明のタイヤ用ゴム組成物は従来の空気入りタイヤの製造方法に従って空気入りタイヤを製造するのに使用することができる

以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。

実施例１〜７、標準例および比較例１〜４
サンプルの調製
表１に示す配合（質量部）において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１．７リットルの密閉式バンバリーミキサーで５分間混練した後、約１５０℃でミキサー外に放出させて室温冷却した。続いて、該組成物を同バンバリーミキサーに再度入れ、加硫促進剤および硫黄を加えて混練し、タイヤ用ゴム組成物を得た。次に得られたタイヤ用ゴム組成物を所定の金型中で１６０℃で２０分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を得、以下に示す試験法で物性を測定した。

氷上摩擦力：上記加硫ゴム試験片を偏平円柱状の台ゴムにはりつけ、インサイドドラム型氷上摩擦試験機にて氷上摩擦係数を測定した。測定温度は−１．５℃、荷重５．５kg／cm³、ドラム回転速度は２５km／ｈである。結果は標準例１の値を１００として指数表示し、この数字が大きいほどゴムと氷の摩擦力が良好であることを示す。
耐摩耗性：ＪＩＳ Ｋ６２６４に準拠し、ランボーン摩耗試験機（岩本製作所（株）製）を使用して荷重４．０ｋｇ（＝３９Ｎ）、スリップ率３０％の条件で測定した。｛（標準例１の摩耗量）×１００／（測定試験片の摩耗量）｝を１００として指数表示した。この数字が大きいほど耐摩耗性が良好であることを示す。
結果を表１に併せて示す。

＊１：ＮＲ（ＴＳＲ２０）
＊２：ＢＲ（日本ゼオン（株）製Ｎｉｐｏｌ ＢＲ Ｘ５０００）
＊３：カーボンブラック（東海カーボン（株）製シーストＫＨＰ）
＊４：シリカ（エボニックデグッサジャパン（株）製ＵＬＴＲＡＳＩＬ ＶＮ３ＧＲ、ＣＴＡＢ吸着比表面積＝１６５ｍ^２／ｇ）
＊５：酸化亜鉛（正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種）
＊６：ステアリン酸（日油(株)製ビーズステアリン酸）
＊７：老化防止剤（ＦＬＥＸＳＹＳ製ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ ６ＰＰＤ）
＊８：ワックス（大内新興化学工業（株）製パラフィンワックス）
＊９：シランカップリング剤（エボニックデグッサジャパン（株）製Ｓｉ６９）
＊１０：微粉体−１（信越化学工業（株）社製ＫＭＰ−６０１、平均粒子径＝１２μｍ、粒径分布＝２〜２５μｍ、硬度デュロメータＡ＝３０）
＊１１：微粉体−２（信越化学工業（株）社製ＫＭＰ−６０２、平均粒子径＝３０μｍ、粒径分布＝４〜６０μｍ、硬度デュロメータＡ＝３０）
＊１２：微粉体−３（東レ（株）製トレフィルＥ−５００、平均粒子径＝３μｍ、粒径分布＝１〜１５μｍ、硬度デュロメータＡ＝３５以下）
＊１３：プロセスオイル（昭和シェル石油(株)製エキストラクト４号Ｓ）
＊１４：硫黄（鶴見化学工業（株）製金華印油入微粉硫黄）
＊１５：加硫促進剤（大内新興化学工業（株）製ノクセラーＣＺ−Ｇ）
＊１６：熱膨張性マイクロカプセル（松本油脂製薬製マツモトマイクロスフェアーＦ１００）

上記の表から明らかなように、実施例１〜７で調製されたタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴムに対し、シリコーンゴムパウダーの表面をシリコーンレジンで被覆してなりかつ特定の平均粒子径を有する微粉体を特定量配合したので、従来の代表的な標準例１に比べて、氷上摩擦力および耐摩耗性に優れている。
これに対し、比較例１は、微粉体の配合量が本発明で規定する下限未満であるので、氷上摩擦力および耐摩耗性に改善が見られなかった。
比較例２および３は、微粉体の配合量が本発明で規定する上限を超えているので、耐摩耗性が悪化した。
比較例４は、シリコーンレジンで被覆されていないシリコーンゴムパウダーを使用した例であり、耐摩耗性が悪化した。

１ ビード部
２ サイドウォール
３ トレッド
４ カーカス層
５ ビードコア
６ ビードフィラー
７ ベルト層
８ リムクッション

Claims (4)

1. ジエン系ゴム１００質量部に対し、シリコーンゴムパウダーの表面をシリコーンレジンで被覆してなるとともに平均粒子径が１μｍ〜１２０μｍである微粉体を１〜３０質量部配合してなることを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。
2. 前記ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が−５０℃以下であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ用ゴム組成物。
3. ジエン系ゴム１００質量部に対し、さらに熱膨張性マイクロカプセルを１〜１０質量部配合してなることを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ用ゴム組成物。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物をトレッドに使用した空気入りタイヤ。

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