JP2714798B2 - タイヤ用スパイクピン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、タイヤ用スパイクピン、更に詳しくは少
なくとも路面と接触する部分を樹脂化することにより、
路面損傷が殆ど起こらないようにしたタイヤ用スパイク
ピンに関するものである。

〔従来の技術及び解決しようとする問題点〕

従来タイヤは、冬期路面において、特に凍結路面でそ
の運動特性が著しく低下する。これは、タイヤのゴム面
と氷との摩擦係数（μ）が極めて小さいことによるもの
である。これを改善するためにタイヤ用スパイクピンが
開発され、特に積雪地域において該スパイクピンを適用
したスノータイヤが多用されるようになってきた。この
スパイクピンは、氷の面を硬い金属で引掻いてこの抵抗
力で全体として高い摩擦力を得る、所謂スパイク効果を
利用するものである。このようなスパイクピンは、硬く
ないと充分なスパイク効果を出すことができないと考え
られ、タングステンカーバイド、コバルトカーバイド等
の超硬合金が使用されてきた。このような超硬合金製ス
パイクを打ち込んで成るスパイクタイヤによると、凍結
路面においても充分安全に走行できるようになり、安全
の確保と便利さの点で著しい効果が認められる。

しかしながら同時に騒音、道路損傷等の幾つかの大き
な問題が発生する。なかでも道路損傷はこれにより粉塵
公害を起こし、また路面の破損により事故を誘発するば
かりか膨大な道路補修費及び道路標識の補修費等が必要
となる。これを改善することはタイヤメーカー或いはス
パイクメーカーにとって急務である。

しかしこれまで具体的対策として提案されていたもの
は、スパイクピンのフランジを小さくしたり、全体の重
量を減らしたりするものであり、依然としてスパイク効
果そのものは、超硬合金が生み出すものであった。した
がって路面損傷及びこれによる粉塵公害の程度は、多少
改善されるものの実質的解決法とはとても言えない状態
であった。

一方、上記問題を解決する方法として、樹脂製のスパ
イクピンも提案されている。このような樹脂製スパイク
ピンにおいては、路面損傷を防止し、充分なスパイク効
果が得られることが確認されたが、耐摩耗性の面で未だ
充分に満足するものは得られなかった。

そこで、この発明は、耐摩耗性に優れ、超硬合金と同
等の機能を備えたタイヤ用スパイクピンを提供すること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、この発明は、スチレン系
ゴムを10〜90％、好ましくは25〜75％、分子量50万〜50
0万の超高分子量ポリエチレンを90〜10％、好ましくは2
5〜75％の割合で配合し、140〜180℃の練り温度で混練
し架橋した配合物から成形されたものである 〔作用〕 例えば、POM（ポリオキシメチレン）で成形されたス
パイクピンＸやUHMPE（分子量300万又は450万の超高分
子量ポリエチレン）で成形されたスパイクピンＹと比較
すると、第２図乃至第４図に示すように、この発明のス
パイクピン（ポリマーアロイ配合物I,IIから成形され
る）の方が耐摩耗性に優れていることが分かる。

〔実施例〕

以下にこの発明の好適な実施例を図面を参照にして説
明する。

第１図はスチレン系ゴムと超高分子量ポリエチレンと
の配合物から成形されたタイヤ用スパイクピン１を示す
ものであり、円筒形に成形したものである。スチレン系
ゴムとしては、スチレンブタジエンゴム，スチレンブタ
ジエンブロックポリマー，スチレンイソプレンブロック
ポリマー，スチレンエチレンブチレンスチレンブロック
ポリマー等の使用が可能であり、特にスチレンブタジエ
ンゴムが好適である。また、スチレン系ゴムの結合スチ
レン量は10〜70％のもので、好ましくは15〜50％のもの
がよい。また、スチレン系ゴムにはイオウ等の架橋剤が
0.5〜４部及びジベンゾチアジルジサルファイド（D
M），ジフェニルグアニジン（Ｄ）などの加硫促進剤0.1
〜５部,2,2′−メチレンビス（４−メチル−６−７−シ
ャリーブチルフェノール）などの老化防止剤0.1〜５部
配合されている。超高分子量ポリエチレンとしては分子
量が約50万以上、好ましく約80万〜500万程度のものが
好適である。分子量が小さ過ぎると、ポリエチレンの粘
度が小さくなり過ぎるために良好な分散が得られず、得
られた配合物の耐摩耗性も悪くなる。また、分子量が50
0万を越えるようなものでは、超高分子量ポリエチレン
が溶融しないために混練することができないという不都
合がある。また、スチレン系ゴムと超高分子量ポリエチ
レンとの配合比率は、スチレン系ゴム10〜90％に対し、
超高分子量ポリエチレン90〜10％の範囲内であり、好ま
しくはスチレン系ゴムが25〜75％、超高分子量ポリエチ
レンが75〜25％程度である。スチレン系ゴムと超高分子
量ポリエチレンとの配合物に、加工性向上，増量，補
強，耐候性向上，耐酸化劣化防止性向上等の目的により
各種配合剤を添加することが可能である。例えば、カー
ボンブラック，タルク，シリカ，プロセスオイル，ステ
アリン酸，亜鉛華，マグネシア，ガラス繊維，炭酸カル
シウム，炭酸マグネシウム，クレー，発泡剤，酸化アン
チモン系等の難燃剤、酸化チタン等の着色剤及び顔料等
がある。これらの配合剤は、スチレン系ゴムと超高分子
量ポリエチレンとの合計量に対して10〜100重量部程度
添加することが可能である。スチレン系ゴムと超高分子
量ポリエチレン、更には配合剤を混練するには、バンバ
リー，ブラベンダ，ニーダールーダ等のスクリュータイ
プの混練機を使用して混練することができる。混練に際
しては、最初に超高分子量ポリエチレンを軟化点以上
（135℃）に予熱攪拌し、次いでプロゴム（架橋前の架
橋剤入り練りゴム）を加える。プロゴムの発熱とシェア
ーで超高分子量ポリエチレンが溶融し、それと共にゴム
が架橋して良好な分散が行われ、ポリマーアロイ配合物
を得ることができる。なお、スチレン系ゴムとしては、
ノンプロゴム（架橋剤の入っていないゴム）を用い、混
練後架橋剤を加え動的架橋しても構わないが、好ましく
は前述の如くプロゴム（架橋剤入りゴム）を用いるのが
よい。即ち、プロゴムを用いた場合は混練時ゴムが動的
架橋をし、粘度が上昇してその結果超高分子量ポリエチ
レンにシェアーがかかり、両者の分散が良好なものとな
る。このときの練り温度は、140〜180℃であり、好まし
くは150〜170℃程度である。このような練り温度の設定
により、ゴムの架橋速度と分散効率のバランスがとれ
る。練り時間は、通常1.5分〜30分程度である。このよ
うに配合された配合物を用いたスパイクピンの成形方法
としては、圧縮成形，射出成形，トランスファー成形等
の熱可塑性樹脂に用いられる各種成形方法を適用するこ
とができる。成形されるスパイクピン１の形状は、第１
図に示すような形状に限定されるものではなく、種々の
形状をした金属，樹脂製スパイクピンの形状に成形する
ことも勿論可能である。

実施例１ ここでは、スチレン系ゴム（SBR）と超高分子量ポリ
エチレン（UHMPE）の配合例をそれぞれ、60:40,40:60と
したときの特性を測定観察し、その結果を表１に示す。
また、SBRの組成は表２に示すものとし、UHMPEの分子量
は300万とした。

実施例２ 次の表３に示すような配合比によりポリマーアロイ配
合物を混練温度160℃で混練し、これを圧縮成形により
第１図に示すようなスパイクピンに成形した。

表３に示すポリマーアロイ配合物I,IIを用いて圧縮成
形により成形された実施例２におけるスパイクピン１
と、POMを用いて射出成形されたスパイクピンＸ及びUHM
PEを用いて圧縮成形されたスパイクピンＹをそれぞれタ
イヤに装着し、アスファルト上の実装試験を行った。そ
の結果を第２図乃至第４図に示す。第２図中Ｘで示すス
パイクピンはPOMを用いたものであり、Ｙで示すものは
超高分子量ポリエチレン（分子量300万と450万）で成形
されたスパイクピンを示し、I,IIはそれぞれ表３に示す
配合ナンバーのものである。なお、第２図中における突
出し率は、 で計算されたものである。このように第２図乃至第４図
に示す如く、POM製やUHMPE製のスパイクピンに比較し
て、スチレン系ゴムと超高分子量ポリエチレンとの配合
物から成るスパイクピンが耐摩耗性の面で遥かに優れて
いることが分かる。

実施例３ スチレン系ゴムと超高分子量ポリエチレンのポリマー
アロイ配合物のポリマーの配合比を変化させたときの特
性の変化は、第５図に示す通りであり、他のゴム（NR,B
R）と超高分子量ポリエチレンとの配合比を変化させた
ときの特性の変化は第６図及び第７図に示す通りであ
る。第５図乃至第７図において、SBRを用いた配合物は
他のものが大きく下に凸になっているにも関わらず、略
直線になっていることがわかる。即ち、超高分子量ポリ
エチレンと配合されるものは、NR（天然ゴム）やBR（ブ
タジエンゴム）ではなくスチレン系ゴム（SBR）が好適
であることがこれらのグラフから明らかである。図中
「Tb」とは引張り破断強度、「Eb」とは引張り破断伸び
を示す。

実施例４ 超高分子量ポリエチレンの分子量の違うグレードを用
いてSBRとのポリマーアロイ配合物を得たときの引張り
特性を表４に示す。

このときのSBRは、実施例１と同じものを用いた。

実施例５ 混練方法としては、第８図に示す如く混練すればよ
い。良好な配合物を得るためには、混練中（即ち動的架
橋中）の温度が重要である。この混練中の温度による引
張り強度の変化を第９図に示す。第９図から明らかなよ
うに、混練温度は160℃近傍が最適であることが分か
る。実施例５におけるSBRとUHMPEとの配合比率は、SBR
を40％、UHMPEを60％とし、UHMPEの分子量を300万とし
た。

〔効果〕

以上説明したように、この発明によれば、スチレン系
ゴムを10〜90％、好ましくは25〜75％、分子量50万〜50
0万の超高分子量ポリエチレンを90〜10％、好ましくは2
5〜75％の割合で配合し、140〜180℃の練り温度で混練
し架橋した配合物から成形されたスパイクピンであるた
め、従来の金属製スパイクピンの如く路面損傷を生じ、
粉塵公害を引き起こす虞れがなくなり、耐摩耗性の面で
も従来の樹脂製スパイクピンに比べて格段に向上した。
また、練り温度140〜180℃で混練することにより、ゴム
の架橋速度を速め、分散効率を高めることができる。ま
た、超高分子量ポリエチレンの分子量も50万〜500万の
範囲とすることにより、上記練り温度下の混練により良
好な分散を可能とし、その結果として耐摩耗性も向上
し、500万以下とすることでゴムとの混練も可能とし
た。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明により成形されたスパイクピンの一例
を示す正面図、第２図は従来の樹脂製スパイクピンと本
発明実施品との走行距離に応じたピン突出し率の比較を
示すグラフ、第３図は走行距離と重量摩耗率を示すグラ
フ、第４図は走行距離と摩耗量との関係を示すグラフ、
第５図はスチレン系ゴムと超高分子量ポリエチレンとの
配合物におけるそれぞれの配合比率を変化させたときの
特性の変化を示すグラフ、第６図はスチレン系ゴムでは
なくNRを超高分子量ポリエチレンと配合しその配合比を
変化させたときの特性の変化を示すグラフ、第７図はゴ
ムとしてBRを用いBRと超高分子量ポリエチレンとの配合
比を変化させたときの特性の変化を示すグラフ、第８図
は混練方法を示す工程図、第９図は混練温度の違いによ
る引張り強度の変化を示すグラフである。 １…スパイクピン。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭46−2535（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−11942（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−208335（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−174305（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−76405（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−144346（ＪＰ，Ａ) 特公 昭57−43093（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭60−56744（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平３−43298（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平７−81042（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平１−55666（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スチレン系ゴムを10〜90％、好ましくは25
   〜75％、分子量50万〜500万の超高分子量ポリエチレン
   を90〜10％、好ましくは25〜75％の割合で配合し、140
   〜180℃の練り温度で混練し架橋した配合物から成形さ
   れたタイヤ用スパイクピン。
2. 【請求項２】スチレン系ゴムにおける結合スチレン量は
   10〜70％、好ましくは15〜50％であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載のタイヤ用スパイクピン。