JP2017095560A

JP2017095560A - スタッドレスタイヤ用ゴム組成物

Info

Publication number: JP2017095560A
Application number: JP2015227574A
Authority: JP
Inventors: 翔谷口; Sho Taniguchi
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2015-11-20
Filing date: 2015-11-20
Publication date: 2017-06-01
Anticipated expiration: 2035-11-20
Also published as: JP6617011B2

Abstract

【課題】氷上制動性能、及びウエット路面での操縦安定性能を向上させることができるスタッドレスタイヤ用ゴム組成物の提供。【解決手段】ジエン系ゴム１００質量部に対して、多孔質ナイロン粒子を０．５〜３０質量部、好ましくは５〜３０質量部、より好ましくは１５〜３０質量部含有するスタッドレスタイヤ用ゴム組成物。ジエン系ゴムは、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、又はこれらの２種以上のブレンドであり、多孔質ナイロン粒子としては特に限定されず通常のナイロンが使用でき、多孔質ナイロン粒子の平均粒径は、特に限定されないが１〜１００μmであることが好ましいスタッドレスタイヤ用ゴム組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、スタッドレスタイヤ用ゴム組成物に関するものである。

氷雪路面は一般路面に比べて著しく摩擦係数が低下し滑りやすくなる。そのため、スタッドレスタイヤのトレッドゴムにおいては、氷上摩擦力を高めて氷上制動性能を向上させるために、トレッドゴムを発泡ゴムで形成する手法や、中空粒子や繊維を配合する手法が、種々提案されている。

例えば、特許文献１，２には、ジエン系ゴムにナイロン繊維を配合することにより、氷上制動性能を向上させることが開示されているが、市場の厳しい要求に応えるべく、更なる氷上制動性能の向上が求められている。

また、ウエット路面での操縦安定性能に対する要求も高まっている。

特許文献３には、ジエン系ゴムに多孔質ポリアミド粒子を配合したゴム組成物が開示されているが、構造的にも力学的にも異方性が少なく、高弾性を備え、加工性、破断特性、耐熱性に優れたゴム組成物を提供することを目的としており、スタッドレスタイヤの氷上制動性能やウエット路面での操縦安定性能に対する効果についての記載はない。

特開２０１１−１２２４８号公報特開２０１０−２４８４５６号公報特開２００２−１７３５５７号公報

本発明は、以上の点に鑑み、氷上制動性能、及びウエット路面での操縦安定性能を向上させることができるスタッドレスタイヤ用ゴム組成物を提供することを目的とする。

本発明に係るスタッドレスタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に対して、多孔質ナイロン粒子を０．５〜３０質量部含有するものである。

また、上記ゴム組成物をトレッドゴムに用いてスタッドレスタイヤを作製することができる。

本発明によれば、氷上制動性能、及びウエット路面での操縦安定性能を向上させることができる。

以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。

本実施形態に係るスタッドレスタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に対して、多孔質ナイロン粒子を０．５〜３０質量部含有するものである。

該ゴム組成物において、ゴム成分として用いられるジエン系ゴムとしては、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ゴム（ＳＢＲ）、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、ブタジエン−イソプレン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴムなどが挙げられる。これらジエン系ゴムは、いずれか１種単独で、又は２種以上ブレンドして用いることができる。上記ジエン系ゴムは、好ましくは、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、又はこれらの２種以上のブレンドである。

ジエン系ゴムとして、天然ゴムと他のジエン系ゴムとのブレンドを用いることが好ましく、特に好ましくは、天然ゴム（ＮＲ）とブタジエンゴム（ＢＲ）とのブレンドゴムを用いることである。その場合、両者の比率は、特に限定しないが、ゴム組成物の低温特性と加工性や耐引き裂き抵抗性とのバランスを考慮して、ＮＲ／ＢＲの比率が、質量比で３０／７０〜８０／２０であることが好ましく、４０／６０〜７０／３０でもよい。

本実施形態に係る多孔質ナイロン粒子としては、特に限定されず、例えば、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン４６、ナイロン６／６６、ナイロン６／６６／１２、ナイロン６／６６／６１０、ナイロン６９、ナイロンＭＸＤ６、ナイロン６Ｔ、ナイロン６／６Ｔ、ナイロン９Ｔ等のナイロンからなる多孔質ナイロン粒子を用いることができ、ナイロン６からなる多孔質ナイロン粒子であることが好ましい。このような、多孔質ナイロン粒子としては、東レ（株）から販売される「ナイロン６多孔質微粒子」が挙げられる。

多孔質ナイロン粒子の平均粒径は、特に限定されないが、１〜１００μｍであることが好ましく、１〜５０μｍであることがより好ましく、１〜３０μｍであることがさらに好ましい。

ここで、本明細書において、平均粒径とは、レーザー回折・散乱法により測定される値であり、例えば、光源として赤色半導体レーザー(波長６８０ｎｍ)を用いる島津製作所製のレーザー回折式粒度分布測定装置「ＳＡＬＤ−２２００」により測定される粒度分布(体積基準)の５０％粒子径(メディアン径)である。

また、本明細書において、多孔質とは、表面に細孔を有することをいう。多孔質ナイロン粒子のＢＥＴ比表面積（ＪＩＳＫ６４３０に記載のＢＥＴ法に準じて測定）は、特に限定されないが、０．１〜１００ｍ²／ｇであることが好ましく、１〜８０ｍ²／ｇであることがより好ましく、５〜５０ｍ²／ｇであることがさらに好ましい。

多孔質ナイロン粒子の配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対して、０．５〜３０質量部であり、５〜３０質量部であることが好ましく、１５〜３０質量部であることがより好ましい。多孔質ナイロン粒子の配合量が、ジエン系ゴム１００質量部に対して、０．５質量部以上であることにより、氷上制動性能、及びウエット路面での操縦安定性能の向上効果に優れ、３０質量部以下であることにより、耐摩耗性能を低下させることなく、氷上制動性能、及びウエット路面での操縦安定性能の向上効果が得られる。

ジエン系ゴムに対して、多孔質ナイロン粒子を配合することにより、氷上制動性能、及びウエット路面での操縦安定性能を向上させることができるが、その理由は次のように考えられる。すなわち、多孔質ナイロン粒子は、路面上の水膜除去効果を発揮し、氷上制動性能、及びウエット路面での操縦安定性能を向上させることができる。また、多孔質ナイロン粒子は柔軟性を有する粒子であるが、吸水することによりさらに柔軟性が増し、路面との密着性が増す。これにより、路面との摩擦力が高まり、氷上制動性能、及びウエット路面での操縦安定性能を向上させることができると考えられる。

本実施形態に係るゴム組成物には、補強性充填剤を配合してもよい。

補強性充填剤としては、カーボンブラック及び／又はシリカを用いることが好ましい。すなわち、補強性充填剤は、カーボンブラック単独でも、シリカ単独でも、カーボンブラックとシリカの併用でもよい。好ましくは、カーボンブラック、又はカーボンブラックとシリカの併用である。補強性充填剤の配合量は、特に限定されず、例えば上記ジエン系ゴム１００質量部に対して１０〜１５０質量部であることが好ましく、より好ましくは２０〜１００質量部であり、更に好ましくは３０〜８０質量部である。

上記カーボンブラックとしては、特に限定されず、公知の種々の品種を用いることができる。カーボンブラックの配合量としては、ジエン系ゴム１００質量部に対して１０〜８０質量部であることが好ましく、より好ましくは１５〜５０質量部である。

シリカとしても、特に限定されないが、湿式沈降法シリカや湿式ゲル法シリカなどの湿式シリカが好ましく用いられる。シリカを配合する場合、その配合量としては、ゴムのｔａｎδのバランスや補強性などの観点からジエン系ゴム１００質量部に対して１０〜５０質量部であることが好ましく、より好ましくは１５〜５０質量部である。

シリカを配合する場合、スルフィドシラン、メルカプトシランなどのシランカップリング剤を併用することが好ましく、その配合量はシリカ配合量に対して２〜２０質量％であることが好ましい。

本実施形態に係るゴム組成物には、上記した各成分に加え、通常のゴム工業で使用されているプロセスオイル、亜鉛華、ステアリン酸、軟化剤、可塑剤、ワックス、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤などの配合薬品類を通常の範囲内で適宜配合することができる。さらに、植物粒状体(種子の殻、果実の核等の粉砕物)、多孔質性炭化物(木炭、竹炭等)の粉砕物などの氷上制動性能を向上させる公知の成分を配合することもできる。

上記加硫剤としては、粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄などの硫黄成分が挙げられ、特に限定するものではないが、その配合量はジエン系ゴム１００質量部に対して０．１〜１０質量部であることが好ましく、より好ましくは０．５〜５質量部である。また、加硫促進剤の配合量としては、ジエン系ゴム１００質量部に対して０．１〜７質量部であることが好ましく、より好ましくは０．５〜５質量部である。

当該ゴム組成物は、通常に用いられるバンバリーミキサーやニーダー、ロール等の混合機を用いて、常法に従い混練し調製することができる。例えば、第一混合段階（ノンプロ練り工程）で、ジエン系ゴムに対し、多孔質ナイロン粒子とともに、加硫剤及び加硫促進剤を除く他の添加剤を添加して混練し、次いで、得られた混合物に、最終混合段階（プロ練り工程）で加硫剤及び加硫促進剤を添加して混練することにより、ゴム組成物を調製することができる。

当該ゴム組成物は、スタッドレスタイヤのトレッドゴムとして好ましく用いることができる。トレッドゴムには、キャップゴムとベースゴムとの２層構造からなるものと、両者が一体の単層構造のものがあるが、接地面を構成するゴムに用いられるので、単層構造のものであれば、当該トレッドゴムが上記ゴム組成物からなり、２層構造のものであれば、キャップゴムが上記ゴム組成物からなる。

本発明のスタッドレスタイヤは、常法に従い、製造することができる。例えば、上記ゴム組成物を押し出し、得られた未加硫ゴムをトレッドゴムとして用いて、未加硫のサイドウォールゴム部材などの他の部材と組み合わせることにより、未加硫タイヤを作製する。次いで、得られた未加硫タイヤを加硫成形することにより、スタッドレスタイヤを製造することができる。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

バンバリーミキサーを使用し、下記表１に示す配合（質量部）に従い、まず、第一混合段階で、硫黄と加硫促進剤を除く成分を添加混合し（排出温度＝１６０℃）、次いで、得られた混合物に、最終混合段階で硫黄と加硫促進剤を添加混合して（排出温度＝９０℃）、ゴム組成物を調製した。

表１中の各成分の詳細は以下の通りである。

・ＮＲ：ＲＳＳ＃３
・ＢＲ：ハイシスＢＲ、ＪＳＲ（株）製「ＢＲ０１」
・カーボンブラック：東海カーボン（株）製「Ｎ３３９シーストＫＨ」
・シリカ：東ソー・シリカ（株）製「ニップシールＡＱ」
・シランカップリング剤：エボニック社製「Ｓｉ７５」
・パラフィンオイル：ＪＸ日鉱日石エネルギー（株）製「プロセスＰ２００」
・ナイロン粒子：東レ（株）製「ナイロン１２真球状微粒子」（平均粒径６〜１４μｍ）
・多孔質ナイロン粒子：東レ（株）製「ナイロン６多孔質微粒子」（平均粒径１０〜１６μｍ、ＢＥＴ比表面積６〜１９ｍ²／ｇ）
・ナイロン繊維：市販品のナイロン６繊維をボールミルにて粉砕し分級した。（平均繊維長さ５０〜３００μｍ）
・多孔質炭酸カルシウム：市販品サンゴパウダーをボールミルにて粉砕し分級した。（平均粒径１０〜６０μｍ、ＢＥＴ比表面積０．８〜３．５ｍ²／ｇ）
・ステアリン酸：花王（株）製「ルナックＳ−２０」
・亜鉛華：三井金属鉱業（株）製「亜鉛華１種」
・老化防止剤：住友化学（株）製「アンチゲン６Ｃ」
・ワックス：日本精蝋（株）製「ＯＺＯＡＣＥ０３５５」
・硫黄：鶴見化学工業（株）製「粉末硫黄」
・加硫促進剤：住友化学（株）製「ソクシノールＣＺ」

得られた各ゴム組成物を、押出機を用いて所望の形状に押出成形し、トレッドゴムを作製した。得られた各トレッドゴムを、タイヤサイズが１９５／６５Ｒ１５であるタイヤのトレッドに適用し、常法に従い、加硫成形することによりスタッドレスタイヤを作製した。

得られた各タイヤについて、耐摩耗性能、氷上制動性能、及びウエット路面での操縦安定性能を評価した。評価方法は次の通りである。

・耐摩耗性能：上記タイヤ４本を２０００ｃｃの４ＷＤ車に装着し、一般乾燥路面において２５００ｋｍ毎に左右ローテーションさせながら１００００ｋｍ走行させて、走行後の４本のトレッド残溝深さの平均値を、比較例１の値を１００とした指数で表示した。指数が大きいほど耐摩耗性能が良好である。

・氷上制動性能：上記タイヤ４本を２０００ｃｃの４ＷＤ車に装着し、氷盤路（気温−３±３℃）上で４０ｋｍ／ｈ走行からＡＢＳを作動させて制動距離を測定し（ｎ＝１０の平均値）、制動距離の逆数について比較例１の値を１００とした指数で表示した。指数が大きいほど制動距離が短く、氷上路面での制動性能に優れることを示す。

・ウエット路面での操縦安定性能：官能テスト担当ドライバーが操舵応答性、走行安定性などに注意しながらウエット路面のテストコースを高速で走行して操縦安定性能を評価した。結果は、コントロールの比較例1と比較して、優れているものを＋２、やや優れているものを＋１、同等のものを±０、やや劣っているものを−１、劣るものを−２にして、表に示した。

結果は、表１に示す通りであり、比較例１〜６と実施例１〜３との対比より、ジエン系ゴム１００質量部に対して、多孔質ナイロン粒子を０．５〜３０質量部含有することにより、耐摩耗性能を低下させることなく、氷上制動性能、及びウエット路面での操縦安定性能の向上効果が認められた。

発明のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物は、乗用車、ライトトラック、トラック・バス等の各種タイヤに用いることができる。

Claims

ジエン系ゴム１００質量部に対して、多孔質ナイロン粒子を０．５〜３０質量部含有するスタッドレスタイヤ用ゴム組成物。
請求項１に記載のゴム組成物をトレッドゴムに用いて作製したスタッドレスタイヤ。