JP3531989B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

空気入りタイヤ

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真吾 緑川
欽也 川上
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60CVEHICLE TYRES; TYRE INFLATION; TYRE CHANGING; CONNECTING VALVES TO INFLATABLE ELASTIC BODIES IN GENERAL; DEVICES OR ARRANGEMENTS RELATED TO TYRES
    • B60C1/00Tyres characterised by the chemical composition or the physical arrangement or mixture of the composition
    • B60C1/0016Compositions of the tread

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Tires In General (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は空気入りタイヤに関し、
更に詳しくは特にスタッドレスタイヤなどの空気入りタ
イヤのキャップトレッド部を、導電性カーボンブラック
を配合して熱伝導率を高くした特定のゴム組成物で構成
して、氷上性能に優れかつ耐摩耗性にも優れた自動車用
空気入りタイヤに関する。 【0002】 【従来の技術】空気入りタイヤのトレッド部は一般に外
層側のキャップトレッドと内層側のアンダートレッド部
とから構成されている。かかる空気入りタイヤは各種性
能が要求されているが、特に寒冷地用空気入りタイヤと
して氷上性能と耐摩耗性とを高次バランスさせることが
望まれている。かかる観点から多くの提案がなされてい
るが、未だ十分な改良がされておらず、本発明はかかる
問題をゴム組成物の熱伝導率を一定以上にすることによ
って解決したものである。従来技術において、タイヤ用
ゴム組成物としてゴム組成物の熱伝導率を高くする試み
はあるが、氷上性能又は氷上性能と耐摩耗性の高次バラ
ンスを得ることの提案は全く認められない。例えば特開
昭57−53340号公報には加硫されたトレッドゴム
を未加硫のクッションゴムを介してタイヤのケーシング
と接着するコールドリトレッドにおいて、クッションゴ
ム又はそれに隣接するゴムに例えば導電性カーボンを配
合することが記載されている。例えば特開昭61−14
3203号公報には例えばリムクッションゴムに導電性
カーボンを配合して車体で発生する静電気がリム・タイ
ヤを通して路面に伝わりやすくした空気入りタイヤが記
載されている。更に特開平2−202936号公報には
ラジアルプライタイヤの少なくとも表面層に導電性カー
ボンブラックを含ませて保存中及び走行中に汚染される
ことのないラジアルタイヤが記載されている。更に特開
平2−234802号公報には粒径0.01〜5mmの硬
質物を配合した(アルミナを配合すれば結果として熱伝
導率はやや高くなる)ゴム組成物を用いて、硬質物の引
っ掻き効果によって氷上性能を高めることが記載されて
いるが、このものは耐摩耗性に劣るという問題がある。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、前
述した従来技術の現状に鑑み、氷上性能及び耐摩耗性を
両立させた空気入りタイヤを提供することを目的とす
る。 【0004】 【課題を解決するための手段】本発明に従えば、(i)
ジエン系ゴム100重量部、(ii)揮発分0.5重量%
以下、炭素分98重量%以上、水素分0.2重量%以下
の導電性カーボンブラック3〜50重量部並びに(iii)
揮発分0.5重量%超、水素分0.2重量%超、窒素比
表面積(N2 SA)70m2/g以上及び24M4DBP
吸油量80ml/100g以上のカーボンブラック10〜
65重量部を含む熱伝導率が0.24kcal/m・hr・℃
以上のゴム組成物からキャップトレッド部を構成したこ
とを特徴とする空気入りタイヤが提供される。 【0005】 【作用】以下、本発明の構成及び作用効果について詳し
く説明する。本発明に係る空気入りタイヤはその構造に
は特に限定はなく、従来から知られている任意の構造の
空気入りタイヤは勿論のこと、更には現在開発中の各種
構造の空気入りタイヤ構造とすることができる。本発明
の空気入りタイヤはそのキャップトレッド部を前記組成
のゴム組成物から構成することが必須の要件である。 【0006】本発明に係る空気入りタイヤのキャップト
レッド部を構成するゴム組成物に第1の成分として配合
されるジエン系ゴムは、従来からタイヤトレッド用ゴム
として一般的に使用されてきた任意のゴムとすることが
でき、そのようなゴムとしては、例えば天然ゴム(N
R)、ポリブタジエンゴム(BR)、各種スチレン−ブ
タジエン共重合体ゴム(SBR)、ポリイソプレンゴム
(IR)などを挙げることができ、これらは単独又は任
意の比率のブレンドとして使用することができる。本発
明に用いるジエン系ゴムとしては、低温特性及び耐摩耗
性の観点から、ガラス転移温度(Tg)が−45℃以下
のジエン系ゴムが好ましく、−50℃以下のジエン系ゴ
ムが更に好ましい。また硬度Hs(0℃)は70以下で
あるのが好ましい。 【0007】本発明の空気入りタイヤのキャップトレッ
ド部を構成するゴム組成物に第2の必須成分として配合
される導電性カーボンは揮発分0.5重量%以下、好ま
しくは0.4重量%以下、炭素分98重量%以上、好ま
しくは99重量%以上、水素分0.2重量%以下、好ま
しくは0.1重量%以下の導電性カーボンブラック(例
えばアセチレンブラック、ケッチェンブラックなど)で
ある。また、結晶子の大きさは平均で30オングストロ
ーム以上であるのが好ましく、更に好ましくは35オン
グストローム以上である。 【0008】前記導電性カーボンはジエン系ゴム100
重量部当り、3〜50重量部(即ち3〜50phr )、好
ましくは5〜40重量部配合する。この配合量が多くな
り過ぎると氷上性能は更に改良されるが耐摩耗性が劣る
ようになるので好ましくない。 【0009】本発明の空気入りタイヤのキャップトレッ
ド部を構成するゴム組成物に第3の必須成分として配合
されるカーボンブラックは揮発分0.5重量%超、水素
分0.2重量%超、N2 SA(窒素比表面積)が70m2
/g以上、好ましくは100m2/g以上、更に好ましく
は120〜200m2/g、24M4DBP(ジブチルフ
タレート)吸油量が80ml/100g以上、好ましくは
90ml/100g以上、更に好ましくは90〜150ml
/100gで、ゴム組成物中に10〜65phr、好まし
くは20〜60phr 配合する。カーボンブラックは前記
物性を満足しない場合には耐摩耗性並びにドライ及びウ
ェット操縦安定性に劣るようになって好ましくない。カ
ーボンブラックの配合量が少な過ぎると耐摩耗性及びド
ライ、ウェット性能が十分でなくなるおそれがあり、逆
に多過ぎるとゴムのHsが上昇して氷上性能が低下する
し、このHsを調整するために軟化剤を増量すると耐摩
耗性が低下するおそれがあるので好ましくない。 【0010】本発明の空気入りタイヤのキャップトレッ
ド部を構成するゴム組成物は前記第1、第2及び第3の
成分を必須の構成要素とし、ゴム組成物は熱伝導率が
0.24kcal/m・hr・℃以上、好ましくは0.24〜
0.6で、硬度Hs(0℃)が好ましくは70以下で、
45〜65であるのが更に好ましい。ゴム組成物の熱伝
導率が0.24kcal/m・hr・℃未満では所望の氷上特
性が得られず、硬度Hs(0℃)は70を超えると氷上
性能にマイナス効果を与えるおそれがあるので好ましく
ない。 【0011】本発明の空気入りタイヤのキャップトレッ
ド用ゴム組成物には前記必須成分に加えて、硫黄、加硫
促進剤、老化防止剤、充填剤、軟化剤、可塑剤などのタ
イヤ用に一般に配合されている各種添加剤を配合するこ
とができ、かかる配合物は一般的な方法で加硫してタイ
ヤトレッドを製造することができる。これらの添加剤の
配合量も一般的な量とすることができる。例えば、硫黄
の配合量はゴム100重量部当り0.5重量部以上とす
るのが好ましく、0.8〜2.0重量部とするのが更に
好ましい。 【0012】本発明に従えば、ゴム組成物の熱伝導率を
高めてタイヤの氷上性能を向上させる。自動車タイヤ下
の氷上路面の水膜は、主としてタイヤによる圧力と熱に
より氷が溶解してできるが、本発明では熱による融解を
防止して氷上性能を向上させるものである。このため、
本発明では高熱伝導性ゴムをタイヤトレッドに使用し
た。なお発熱を抑えようとして、カーボンブラックの配
合量を減少させるなどしてtanδを低減させたので
は、熱伝導率は低下する方向であり、更にドライ及びウ
ェット性能の悪化を引き起こすので好ましくない。然る
に本発明ではこの問題をゴム組成物に導電性カーボンの
配合等によってこの問題を解決したものである。 【0013】 【実施例】以下、実施例及び比較例に従って本発明を更
に詳しく説明するが、本発明の技術的範囲をこれらの実
施例に限定するものでないことは言うまでもない。実施例及び比較例 表Iに示す配合内容(重量部)でそれぞれの成分を配合
し、加硫促進剤と硫黄を除く原料ゴム及び配合剤を1.
7リットルのバンバリーミキサーで5分間混合した後、
この混合物に加硫促進剤と硫黄とを8インチの試験用練
りロール機で4分間混練し、ゴム組成物を得た。これら
のゴム組成物を160℃で15分間プレス加硫して、目
的とする試験片を調製し、各種試験を行い、その物性を
測定した。得られた加硫物の物性は表Iに示す通りであ
る。更に比較例1〜8及び実施例1〜4の配合物を一般
的な構造の空気入りラジアルタイヤ(サイズ:185/
70R13)を取り付けたテスト車(国産のFFセダン
車)でもって後述の条件で走行した際の氷上発進性能
(予走)を測定して表Iに示した。 【0014】(1)比較例及び実施例中の配合剤につい
て 1)NR … SIR−20(Tg=−71℃) 2)BR … 日本ゼオン(株)製“Nipol 12
20”(Tg=−106℃) 3)カーボンブラック−1 … 揮発分=1.8%,水
素分0.3%,N2 SA=132m2/g,24M4DB
P=100ml/100mg 4)カーボンブラック−2 … 揮発分=2.0%,水
素分0.3%,N2 SA=92m2/g,24M4DBP
=101ml/100mg 5)カーボンブラック−3 … 揮発分=1.4%,水
素分0.4%,N2 SA=44m2/g,24M4DBP
=75ml/100mg 6)導電性カーボン … 電気化学工業(株)製“デン
カブラック”(アセチレンブラック;揮発分=0.2
%,炭素分99.81%,水素分=0.04%,結晶子
の大きさ=40〜50オングストローム) 【0015】(注)カーボンブラック及び導電性カーボ
ンの特性の測定方法 (a)窒素比表面積(N2 SA) ASTM-D3037-78 "Standard Methods of Treating Carbon
Black-Surface Area by Nitrogen Adsorption" Method
Cによる。 (b)24M4DBP吸油量 ASTM−D−3493による。 (c)揮発分 JIS K−6221−1982による。 (d)炭素分 通常の元素分析により、含有量を求める。 (e)水素分 サンプルを105℃×2時間で乾燥させた後、1500
℃でガス化させ、発生したガスをGC(ガスクロマトグ
ラフィー)で分析して求める。 (f)結晶子の大きさ X線回析により、結晶子の厚さ及び幅を求める。 【0016】7)アルミナ … 平均粒径100μm 8)アロマチックオイル … 共同石油(株)製“プロ
セスオイル X−140” 9)亜鉛華 … 正同化学(株)製“亜鉛華3号” 10)ステアリン酸 … 花王石鹸(株)製“Luna
c YA” 11)老化防止剤 … N−フェニル−N′−(1,3
−ジメチル)−p−フェニレンジアミン(住友化学工業
(株)製“アンチゲン6C”) 12)ワックス … 大内新興化学(株)製“サンノッ
ク” 13)イオウ … 油処理イオウ 14)加硫促進剤 … N−tert−ブチル−2−ベ
ンゾチアゾリル−スルフェンアミド(大内新興化学
(株)製“ノクセラー NS−F”) 【0017】(2)性能評価方法について 〔1〕熱伝導率(25℃) 迅速熱伝導率計(昭和電工(株)製)を用いて、温度2
5℃の条件下で測定した(単位:kcal/m・h・℃)。 〔2〕Hs(0℃) JIS K−6301に準じて、温度0℃のときの硬度
を測定した。 〔3〕ランボーン摩耗 ランボーン摩耗試験機(岩本製作所(株)製)を用い
て、温度20℃の所定の条件で摩耗減量を測定し、比較
例1の値を100として指数表示した。数値が大きい
程、耐摩耗性が良好であることを示す。 【0018】〔4〕氷上発進(予走) 一般道を50km走行した直後に氷盤上に停車し、発進か
ら50m先に到達するまでの時間を測定し、比較例1の
値を100として指数表示した。数値が大きい程、短時
間すなわち発進性が良好であることを示す。 【0019】 【表1】 【0020】 【発明の効果】表Iの結果から明らかなように、比較例
1は従来のキャップコンパウンドの標準例を示し、これ
を標準として他の実施例及び比較例の評価をした。実施
例1〜4は本発明例を示し、表Iに示すように、熱伝導
率が向上して氷上発進性が改良でき、ランボーン摩耗も
良好である。 【0021】これに対し、比較例2及び3は本発明の規
定配合量を超える導電性カーボンを用いた例で氷上性は
良いものの、耐摩耗性が大きく劣る。比較例4及び5は
導電性カーボンを配合しない例で氷上性の改良効果が認
められない。比較例6は実施例2に対し、規定外のカー
ボンブラックを組み合わせた例で耐摩耗性が大きく劣
る。比較例7及び8はアルミナを配合した例で熱伝導率
の向上効果が小さく、氷上性の改良効果が殆どない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−115336(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 9/00 - 21/02

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 (i)ジエン系ゴム100重量部、(i
    i)揮発分0.5重量%以下、炭素分98重量%以上、
    水素分0.2重量%以下の導電性カーボンブラック3〜
    50重量部並びに(iii)揮発分0.5重量%超、水素分
    0.2重量%超、窒素比表面積(N2 SA)70m2/g
    以上及び24M4DBP吸油量80ml/100g以上の
    カーボンブラック10〜65重量部を含む熱伝導率が
    0.24kcal/m・hr・℃以上のゴム組成物からキャッ
    プトレッド部を構成したことを特徴とする空気入りタイ
    ヤ。
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