JP3201877B2 - トレッド用ゴム組成物 - Google Patents

トレッド用ゴム組成物

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隆洋 福本
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はトレッド用ゴム組成物に
関する。さらに詳しくは、たとえばスタッドレスタイヤ
などに好適に使用しうるトレッド用ゴム組成物に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、雪上や氷上などを走行する際に
は、たとえばスパイクタイヤ、スタッドレスタイヤなど
が用いられている。
【0003】前記スパイクタイヤは、とくに氷結路面で
のグリップ性にすぐれたものであるが、舗装道路を走行
する際に路面を摩耗し、しかも粉塵が生じるため、その
使用が規制されている。
【0004】そこで、近年、スパイクタイヤに代わりう
るものとして、スタッドレスタイヤが脚光を浴びつつあ
り、スパイクタイヤと同様のグリップ性を有するスタッ
ドレスタイヤが開発されている。
【0005】しかしながら、前記スタッドレスタイヤ
は、雪上性能面では、スパイクタイヤと比べて何ら遜色
のない性能を発揮するものであるが、凍結(氷結)路面
では、路面の状態、気温などの条件によってスパイクタ
イヤと比べてグリップ性が劣るばあいもあり、その改善
が要求されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術に鑑みてなされたものであり、とくに氷結ないし凍結
路面におけるグリップ性にすぐれたスタッドレスタイヤ
に好適に使用しうるトレッド用ゴム組成物を提供するこ
とを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、天
然ゴム、イソプレンゴムおよびブタジエンゴムの少なく
とも1種を主成分とするジエン系ゴム100重量部に対
して、全充填剤の70重量%以上の量のシリカをジエン
系ゴムに配合してなる加硫ゴム粉末30〜130重量部
を配合したことを特徴とするトレッド用ゴム組成物に関
する。
【0008】
【作用および実施例】タイヤトレッドゴムの摩擦を支配
する因子として、(イ)ヒステリシスによる摩擦、
(ロ)粘着による摩擦、(ハ)掘り起こし(ひっかき)
摩擦が考えられており、さらに水分が存在するばあいに
は、(ニ)排水効果(氷が融解することにより発生する
水を排除する機能)も加わってくるが、−5〜0℃の凍
結路面のように摩擦係数が小さい路面では、(イ)ヒス
テリシスによる摩擦による影響がほとんどなく、(ロ)
粘着による摩擦、(ハ)掘り起こし摩擦および(ニ)排
水効果が非常に重要になってくる。
【0009】本発明は、摩擦を支配する因子のなかでも
とくに(ロ)粘着による摩擦に注目し、種々の粉体、添
加剤による摩擦力への影響について研究したところ、シ
リカが配合されたゴムが凍結(氷結)路面での摩擦力が
大きく、さらにかかるゴムの粉末をゴム組成物に配合し
て用いたばあいには、摩擦係数が小さい凍結(氷結)路
面においても、えられるトレッドゴムの摩擦力が大き
く、乾燥路面におけるグリップ性が低下することがない
ことが見出され、完成されたものである。
【0010】本発明のトレッド用ゴム組成物は、前記し
たように、天然ゴム、イソプレンゴムおよびブタジエン
ゴムの少なくとも1種を主成分とするジエン系ゴム10
0重量部に対して、全充填剤の70重量%以上の量のシ
リカをジエン系ゴムに配合してなる加硫ゴム粉末30〜
130重量部を配合したものである。
【0011】本発明においては、ベースゴムとして、天
然ゴム、イソプレンゴムおよびブタジエンゴムの少なく
とも1種を主成分とするジエン系ゴムが用いられるが、
ここで主成分とは、ジエン系ゴム中に50重量%以上含
有されることをいう。なお、低温特性の向上の点から、
ジエン系ゴム中における天然ゴム、イソプレンゴムおよ
びブタジエンゴムの少なくとも1種の含有量は、80重
量%以上であることが好ましい。
【0012】なお、本発明においては、本発明の目的を
阻害しない範囲内で、たとえばスチレン−ブタジエン共
重合ゴムなどを前記ベースゴムとして用いられるジエン
系ゴムに配合してもよい。
【0013】前記ベースゴムであるジエン系ゴムに配合
する加硫ゴム粉末は、前記したように、全充填剤の70
重量%以上の量のシリカをジエン系ゴムに配合したもの
である。
【0014】前記加硫ゴム粉末に用いられるジエン系ゴ
ムは、前記ベースゴムであるジエン系ゴムと同様のもの
であり、低温特性の向上の点から、ジエン系ゴム中にお
ける天然ゴム、イソプレンゴムおよびブタジエンゴムの
少なくとも1種の含有量は、80重量%以上であること
が好ましい。
【0015】なお、本発明においては、本発明の目的を
阻害しない範囲内で、たとえばスチレン−ブタジエン共
重合ゴムなどを前記ジエン系ゴムに配合してもよい。
【0016】前記加硫ゴム粉末に用いられるジエン系ゴ
ムには、たとえばシリカ、カーボンブラックなどの充填
剤が配合される。
【0017】前記充填剤の配合量は、ジエン系ゴム10
0部(重量部、以下同様)に対して100部以下である
ことが好ましい。かかる充填剤の配合量が100部をこ
えるばあいには、えられるトレッドゴムの硬度が上昇
し、粘着による摩擦力が低下するようになる傾向があ
る。
【0018】前記シリカは、えられるトレッドゴムに凍
結(氷結)路面上でのグリップ性を付与するために用い
られる成分である。
【0019】かかるシリカの1次粒子径にはとくに限定
がないが、えられる加硫ゴム粉末において均一に分散さ
せるためには、通常10〜40mμm、なかんづく15
〜25mμm程度であることが好ましい。
【0020】前記シリカの全充填剤にしめる割合は、7
0重量%以上、好ましくは80重量%以上である。かか
るシリカの全充填剤にしめる割合が70重量%未満であ
るばあいには、えられるトレッドゴムに凍結(氷結)路
面上での高グリップ性を付与することが困難となる。
【0021】前記シリカの配合量は、ジエン系ゴム10
0部に対して15〜100部、なかんづく30〜100
部、とくに40〜70部であることが好ましい。かかる
シリカの配合量が15部未満であるばあいには、該シリ
カを配合することによるグリップ性の向上効果が充分に
発現されなくなる傾向があり、また100部をこえるば
あいには、加硫ゴム粉末の硬度が上昇し、えられるトレ
ッドゴムの摩擦力および引裂き力が低下するようになる
傾向がある。
【0022】前記充填剤として用いられるカーボンブラ
ックは、通常トレッドゴムに配合されるものであればよ
く、とくに限定がない。
【0023】また、前記加硫ゴム粉末に用いられるジエ
ン系ゴムには、加硫ゴム粉末の補強性を向上させるため
に、シランカップリング剤を配合することが好ましい。
【0024】かかるシランカップリング剤の代表例とし
ては、たとえば一般式(I): (Cn 2n+1O)3 Si−(CH2 m −Sk −(CH2 m −Si(Cn 2n+1O)3 (I) (式中、mは1〜6の整数、nは1〜4の整数、kは1
〜6の整数を示す)で表わされるシランカップリング
剤、一般式(II): (Cn 2n+1O)3 Si−(CH2 m −X (II) (式中、mおよびnは前記と同じ、Xはメルカプト基、
アミノ基、エポキシ基またはビニル基を示す)で表わさ
れるシランカップリング剤などがあげられ、かかるシラ
ンカップリング剤は単独でまたは2種以上を混合して用
いることができる。
【0025】前記シランカップリング剤の配合量は、ジ
エン系ゴム100部に対して1〜15部、なかんづく2
〜10部、とくに2〜8部であることが好ましい。かか
るシランカップリング剤の配合量が1部未満であるばあ
いには、該シランカップリング剤を配合することによる
補強性の向上効果が充分に発現されなくなる傾向があ
り、また15部をこえるばあいには、加硫ゴム粉末の硬
度が上昇し、えられるトレッドゴムの摩擦力および引裂
き力が低下するようになる傾向がある。
【0026】なお、本発明においては、前記加硫ゴム粉
末に用いられるジエン系ゴムに、さらに必要に応じて、
たとえばイオウなどの加硫剤、酸化亜鉛(亜鉛華)、ス
テアリン酸などの加硫助剤、メルカプトベンゾチアゾー
ル(MBT)、ジベンゾチアジルジスルファイド(MB
TS)、N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリル
スルフェンアミド(TBBS)、N−シクロヘキシル−
2−ベンゾチアジルスルフェンアミド(CBS)などの
チアゾール系促進剤、1,3−ジフェニルグアニジン
(D)などのグアニジン系促進剤などの加硫促進剤、N
−フェニル−N′−イソプロピル−p−フェニレンジア
ミン(6PPD)などの老化防止剤などの添加剤を配合
することができ、これらの添加剤の配合量は、本発明の
目的を阻害しない範囲内で適宜調整することが好まし
い。
【0027】本発明に用いられる加硫ゴム粉末は、配合
量を調整した各成分を、たとえばニーダー、バンバリー
ミキサーなどを用いて約3〜10分間混練し、140〜
180℃程度で約10〜40分間加硫し、えられたゴム
組成物を−230〜−180℃程度で冷凍粉砕すること
によってうることができる。
【0028】かくしてえられる加硫ゴム粉末の粒度は、
タイラーメッシュで20メッシュパス以下、なかんづく
60メッシュパス以下であることが好ましい。かかる加
硫ゴム粉末の粒度が20メッシュパスよりも大きいばあ
いには、えらえるトレッド用ゴム組成物の破壊特性が低
下するようになる傾向がある。
【0029】本発明のトレッド用ゴム組成物は、前記し
たように、ベースゴムであるジエン系ゴムに加硫ゴム粉
末を配合してえられるものであり、該加硫ゴム粉末の配
合量は、該ジエン系ゴム100部に対して30〜130
部、好ましくは40〜90部である。かかる加硫ゴム粉
末の配合量が30部未満であるばあいには、加硫ゴム粉
末を配合することによる摩擦力の向上効果が充分に発現
されなくなるようになり、また130部をこえるばあい
には、加硫ゴムを粉末状態で配合する効果が発現されな
くなり、えられるトレッド用ゴム組成物が通常の粉末状
でないゴムを配合したばあいと同様のゴム性能しか示さ
ないようになる。
【0030】本発明のトレッド用ゴム組成物には、必要
に応じて、たとえば前記加硫ゴム粉末を製造する際にジ
エン系ゴムに配合する成分として例示された、たとえば
カーボンブラックなどの充填剤や、加硫剤、加硫助剤、
加硫促進剤、老化防止剤などの添加剤を配合することが
でき、これらの充填剤や添加剤の配合量は、本発明の目
的を阻害しない範囲内で適宜調整することが好ましい。
【0031】本発明のトレッド用ゴム組成物は、配合量
を調整した各成分を、たとえばニーダー、バンバリーミ
キサーなどを用いて混練することによってうることがで
きる。なお、かかる混練時の温度および時間にはとくに
限定がなく、通常ベース練りは130〜170℃程度で
3〜10分間程度であることが好ましい。
【0032】かくしてえられるトレッド用ゴム組成物を
用いて製造されるトレッドゴムは、摩擦係数が小さい凍
結(氷結)路面においても、その摩擦力が大きく、乾燥
路面におけるグリップ性が低下することがないすぐれた
ものである。
【0033】つぎに本発明のトレッド用ゴム組成物を実
施例にもとづいてさらに詳細に説明するが、本発明はか
かる実施例のみに限定されるものではない。
【0034】製造例1〜6および比較製造例1〜2 表1に示す成分をバンバリーミキサーを用いて混練し、
150℃で30分間加硫してゴム組成物をえた。えられ
たゴム組成物を液体チッ素を用いて約−220℃で冷凍
粉砕し、タイラーメッシュでの粒度が60メッシュパス
の加硫ゴム粉末をえた。なお、えられた加硫ゴム粉末の
略号を表1に示す。
【0035】
【表1】
【0036】実施例1〜8および比較例1〜4 表2に示す成分をバンバリーミキサーを用いて約160
℃で5分間ベース練りしてトレッド用ゴム組成物をえ
た。
【0037】つぎに、えられたトレッド用ゴム組成物を
用い、JIS K6301に規定の方法に準拠して引裂
強さ(kgf/cm)を測定した。また該トレッド用ゴ
ム組成物から、タイヤサイズ2.75−14 4Pのタ
イプのモーターバイク用スタッドレスタイヤを製造し、
制動停止距離を以下の方法にしたがって測定した。これ
らの結果を表2に示す。
【0038】(制動停止距離(指数)) 試験場所 :北海道名寄氷結路面テストコース 気 温 :2℃ 氷結路面温度:−1.2℃ テスト車輌 :90ccモーターバイク タ イ ヤ :2.75−14 4P 内 圧 :1.75kgf/cm2 以上のテスト条件で、時速15kmで走行時に停止させ
るまでに要した距離を測定した。なお、表2中の値は、
比較例1(標準タイヤ)の値を100としたときの相対
値で表わした。数値が小さいものほどタイヤ性能がすぐ
れている。
【0039】
【表2】
【0040】なお、表1および表2中の各略号は、以下
のことを意味する。
【0041】NR :天然ゴム BR :ブタジエンゴム VN3 :シリカ(日本シリカ工業(株)製、Nip
sil VN3、1次粒子径:16mμm) N220 :カーボンブラック(平均粒子径:22mμ
m) SC :シランカップリング剤(デグッサ(Deg
ussa)社製、Si69) SA :ステアリン酸 ZO :酸化亜鉛(亜鉛華) 6PPD :N−フェニル−N′−イソプロピル−p−
フェニレンジアミン S :イオウ TBBS :N−tert−ブチル−2−ベンゾチアジ
ルスルフェンアミド DG :1,3−ジフェニルグアニジン 表2に示された結果から、実施例1〜8でえられたトレ
ッド用ゴム組成物を用いたばあいには、引裂強さが比較
的大きいと同時に、制動停止距離(指数)が小さく、タ
イヤ性能にすぐれたスタッドレスタイヤがえられること
がわかる。
【0042】
【発明の効果】本発明のトレッド用ゴム組成物は、とく
に氷結ないし凍結路面における摩擦力が大きく、タイヤ
性能にすぐれ、グリップ性にすぐれたスタッドレスタイ
ヤを提供しうるという効果を奏する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−80786(JP,A) 特開 平5−271477(JP,A) 特開 平1−92247(JP,A) 特開 昭64−20246(JP,A) 特開 昭61−287945(JP,A) 特開 昭47−40704(JP,A) 特開 平3−7743(JP,A) 特開 平3−7602(JP,A) 特開 昭61−287802(JP,A) 特開 昭50−88150(JP,A) 特開 昭63−90546(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 21/00 C08K 3/36 B60C 1/00 C08J 3/20

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 天然ゴム、イソプレンゴムおよびブタジ
    エンゴムの少なくとも1種を主成分とするジエン系ゴム
    100重量部に対して、全充填剤の70重量%以上の量
    のシリカをジエン系ゴムに配合してなる加硫ゴム粉末3
    0〜130重量部を配合したことを特徴とするトレッド
    用ゴム組成物。
  2. 【請求項2】 加硫ゴム粉末がジエン系ゴム100重量
    部に対して、シリカ30〜100重量部ならびに一般式
    (I): (Cn 2n+1O)3 Si−(CH2 m −Sk −(CH2 m −Si(Cn 2n+1O)3 (I) (式中、mは1〜6の整数、nは1〜4の整数、kは1
    〜6の整数を示す)で表わされるシランカップリング剤
    および一般式(II): (Cn 2n+1O)3 Si−(CH2 m −X (II) (式中、mおよびnは前記と同じ、Xはメルカプト基、
    アミノ基、エポキシ基またはビニル基を示す)で表わさ
    れるシランカップリング剤の少なくとも1種2〜10重
    量部を配合したものである請求項1記載のトレッド用ゴ
    ム組成物。
  3. 【請求項3】 加硫ゴム粉末の粒度が20メッシュパス
    以下である請求項1または2記載のトレッド用ゴム組成
    物。
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JP4762563B2 (ja) * 2005-02-02 2011-08-31 東洋ゴム工業株式会社 空気入りタイヤ用ゴム組成物
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