JP3731840B2

JP3731840B2 - 帯電防止用ゴムセメントおよびこれで被覆された空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP3731840B2
Application number: JP17608497A
Authority: JP
Inventors: 秀樹小松
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1996-07-18
Filing date: 1997-07-01
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2017-07-01
Also published as: JPH1081783A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯電防止用ゴムセメントおよびこれで被覆された空気入りタイヤに関し、詳しくは、低燃費性能を向上させるべくシリカの如き充填剤が多量に配合された、低導電性のトレッドを有する空気入りタイヤの帯電を防止するためのゴムセメントおよびこれで被覆された空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
低燃費性能に優れたトレッド、特にはシリカ含有トレッドを備えたタイヤは電気抵抗値が高く、導電性が低いため、車体やタイヤで発生した静電気がトレッドを通して地表に逸散しにくく、そのため、ラジオノイズの問題や、電気ショック、スパーク等による問題があった。
【０００３】
かかる問題を解決する方法として、これまで主に下記の方法が知られている。
その一つは、通常タイヤで用いられるカーボンブラックとは異なった、導電性に優れたカーボンブラックを配合したトレッドゴムを用いるというものである。
【０００４】
また、他の方法は、タイヤ製造時のトレッド押出し時にトレッド表面に導電性物質、例えば、水をベースとしたゴム組成物に導電性のカーボンブラックを配合したセメント等をコーティングする方法である（例えば、特開平８−１２０１２０号公報参照）。この方法によると、タイヤ加硫後の製品タイヤが乗用車に装着され踏面部が摩耗しても、踏面部のパターンとして刻まれている多くの溝の側壁に導電性のコーティング物質が残存し、これによりタイヤ全体に帯電した静電気を路面に逸散させることができるとするものである。
【０００５】
さらに、他の方法は、上述の如きセメントによるのではなく、薄い導電性ゴムシートをトレッドショルダーからサイド内側へ挟み込むものである（例えば、米国特許第５５１８０５５号明細書参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記いずれの方法も各々以下に述べる如き製造上及び品質上の問題があり、必ずしも十分に満足の得られるものではなかった。
例えば、タイヤトレッドゴムに、ゴム成分１００重量部に対して導電性カーボンブラックを数重量部加えた場合、該トレッドゴムの固有抵抗値は低下するものの、そのタイヤ本来の目的である低燃費性が著しく悪化し、またそのカーボンブラック自身、ポリマーとの補強性が著しく低いため、結果としてタイヤトレッドの耐摩耗性が低下するという問題がある。
【０００７】
また、キャップ層のゴム表面に導電性のカーボンブラックを配合した水ベースセメントをコーティングする方法は、そのセメント自身の放置安定性に問題があり、相分離を生ずるおそれがあり、また塗布時の発泡性を防止するために、種々の安定化剤が必要となり、それらが加硫後フィルム上となったゴム組成物の耐久性を低下させ、また加硫時のモールド汚染の原因となる。さらに、キャップ層のゴム組成物は疎水性であり、上述の水ベースセメント塗布の際、乾燥までに時間がかかり、また塗りむらが生じ、結果として塗布被膜の耐久性が悪化する。さらにまた、加硫時、キャップ層のゴムと水ベースセメントの被覆ゴムとの界面接着力が低下し、走行中に界面剥離が生じ、走行末期には通電経路が断たれ、帯電防止効果が得られなくなってしまうという問題がある。
【０００８】
さらに、前記米国特許第５５１８０５５号明細書に開示されている如き厚さ１ｍｍ〜２００μｍの導電性ゴムシートをトレッドショルダーからサイドの内側に差し込むと、走行末期までの耐久性を考えた場合、キャップゴムとの弾性率差に起因する剥離現象が起こりやすくなり、走行末期まではタイヤとして低電気抵抗値を安定して維持することが困難となる。また、特に、シリカ配合ゴム組成物によるトレッドキャップの耐摩耗性の向上に伴い、かかる効果を走行末期まで維持するには、導電性ゴムシートまたは導電性塗布被膜の耐摩耗性もトレッドキャップゴムと同様に向上させなければ、走行により該導電性ゴムシートまたは導電性塗布被膜の摩耗が促進され、キャップゴムだけが接地して通電経路が遮断され、結果として帯電防止効果が得られなくなってしまうことになる。
【０００９】
そこで本発明の目的は、シリカの如き充填剤が多量に配合された、低導電性のトレッドを有する低燃費性空気入りタイヤの帯電防止効果に優れた効果を奏するとともに、高い放置安定性を有するゴムセメントおよびこれで被覆された空気入りタイヤを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定のカーボンブラックが含まれるゴム組成物を有機溶媒中に溶解、均一分散させたゴムセメントを、低導電性トレッドを有する低燃費性空気入りタイヤの所定の箇所に塗布して連続被膜を形成せしめることにより、前記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が１３０ｍ^２／ｇ以上でかつジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）が１１０ｍｌ／１００ｇ以上のカーボンブラックが４０〜１００重量部含まれるゴム組成物が有機溶媒中に溶解、均一分散してなることを特徴とするゴムセメントである。
【００１２】
前記ゴムセメントの硫黄硬化後の固有抵抗値は、好ましくは１０^６Ω・ｃｍ以下である。
【００１３】
また、本発明は、前記ゴムセメントが、固有抵抗値が１０^８Ω・ｃｍ以上であるタイヤトレッドキャップゴムの外表面と、該外表面と隣接する少なくとも１の部材の一部とに塗布され連続被膜を形成していることを特徴とする空気入りタイヤである。
【００１４】
前記キャップ外表面と隣接する部材は、好ましくはウィングまたはサイドウォールである。
【００１５】
前記連続被膜の加硫後の厚さは、好ましくは２０〜６０μｍである。
【００１６】
本発明の空気入りタイヤは、タイヤの電気抵抗値、すなわちリムと地表間の電気抵抗値が１０^７Ω以下となることが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明のゴムセメントに使用するジエン系ゴムは、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）または天然ゴム（ＮＲ）の少なくとも１種を含むことが耐久性の観点より好ましい。
【００１８】
また、本発明のゴムセメントには、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が１３０ｍ^２／ｇ以上でかつジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）が１１０ｍｌ／１００ｇ以上のカーボンブラックを使用する。本発明のゴムセメントでは、かかる小粒径でかつ高ストラクチャーのカーボンブラックを使用することで、通電経路を形成する塗布被膜の耐久性を向上させ、タイヤの走行末期まで帯電防止効果を発揮し得るようにする。ここでＮ_２ＳＡはＡＳＴＭＤ３０３７−８９に、またＤＢＰはＡＳＴＭＤ２４１４−９０に夫々準拠して求められる値である。
【００１９】
かかるカーボンブラックの配合量がジエン系ゴム１００重量部に対して４０重量部未満では補強性が十分ではなく、一方１００重量部を超えると軟化剤が少ない場合には加硫後に硬くなり過ぎ、割れ等が発生し、また軟化剤が多い場合には耐摩耗性が低下する。なお、カーボンブラック以外の配合剤としては、ゴム製品において通常用いられる配合剤、例えば加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、軟化剤、老化防止剤等が通常用いられる配合量にて適宜配合されている。
【００２０】
本発明のゴムセメントでは、水を溶媒として用いるのではなく、有機溶媒をベースにしてゴムセメントを得るものである。かかる有機溶媒としては、上記ポリマーに対して溶解能力がある良溶媒で、好ましくは沸点が１００℃を超えないもの、例えば、ヘキサン、石油エーテル、ヘプタン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、シクロヘキサン等を挙げることができ、好ましくはヘキサンを挙げることができる。かかるゴムセメントは、バンバリー又はロール等で練られたゴム組成物を有機溶媒中に溶かし、均一に分散させることにより得ることができる。このようにして得られたゴムセメントが乾燥され、硫黄硬化されたときには、その固有抵抗値が１０^６Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。この値を超えると帯電防止効果が十分とはいえなくなる。
【００２１】
次に、本発明の空気入りタイヤについて具体的に説明する。
本発明の空気入りタイヤは、前記ゴムセメントが、固有抵抗値が１０^８Ω・ｃｍ以上であるタイヤトレッドキャップゴムの外表面と、該外表面と隣接する少なくとも１の部材の一部とに、刷毛、スプレー等で均一に塗布されて連続被膜が形成されている。かかる隣接する部材とは、好ましくはウィング（ミニサイド）またはサイドウォールである。なお、前記外表面には、ラグ溝側面のタイヤ接地部も含むものである。
【００２２】
前記連続被膜の加硫後の厚さは、走行末期までの耐久性を考えた場合、好ましくは２０〜６０μｍである。この厚さが６０μｍを超えるとトレッドキャップゴムとの弾性率差に起因する剥離現象が起こりやすくなり、走行末期まではタイヤとして低電気抵抗値を安定して維持することが困難となる。一方、２０μｍ未満であると通電経路の形成が十分ではなくなる。
【００２３】
本発明の空気入りタイヤにおいて、タイヤの電気抵抗値、すなわちリムから地表まで間の電気抵抗値の一例を図１に基づき具体的に説明する。図１に示す空気入りタイヤのトレッドキャップ１からウィング（ミニサイド）２に亘りゴムセメント５を塗布した場合、キャップゴムの固有抵抗値が１０¹¹Ω・ｃｍと高くとも、ゴムセメントの固有抵抗値が１０^５Ω・ｃｍ、ミニサイドの固有抵抗値が１０^６Ω・ｃｍ、サイドウォールの固有抵抗値が１０^６Ω・ｃｍ、またゴムチェーファーの固有抵抗値が１０^５Ω・ｃｍであると、塗布により形成された導電被膜を介して地表−キャップ上セメント−ミニサイド２−サイドウォール３−ゴムチェファー４−リム−車体と通電経路が形成され、キャップゴムの固有抵抗値に関係なくタイヤとして低い電気抵抗値を維持することができる。尚、ミニサイドを有しない空気入りタイヤにおいてもキャップ−サイドウォール間で同様の通電経路が形成され、同様の効果が得られる。本発明の空気入りタイヤでは、このようにして形成された通電経路に基づくリムと地表との間の電気抵抗値が１０^７Ω以下となることが、帯電を良好に防止する上で好ましい。
【００２４】
【実施例】
以下に、本発明を実施例および比較例に基づき具体的に説明する。
下記の表１〜３に示す配合処方に従い、空気入りタイヤのトレッドキャップゴム、および各種ゴムセメントＡ〜Ｃを夫々調製した。
【００２５】

【００２６】

【００２７】
（表３）

【００２８】
得られた各種ゴムセメントＡ〜Ｃをサイズ１８５／７０Ｒ１４の２種の空気入りタイヤの、夫々図２の（ア）および（イ）に示す箇所に塗布した。塗布により形成された加硫後の新品タイヤにおける導電層のゲージは下記の表４に示す通りである。
【００２９】
これらのタイヤの抵抗値（電気抵抗値）は、次のようにして求めた。
即ち、ＧＥＲＭＡＮＡＳＳＯＣＩＡＴＩＯＮＯＦＲＵＢＢＥＲＩＮＤＵＳＴＲＹのＷｄＫ１１０シート３に準拠してヒューレットパッカード（ＨＥＷＬＥＴＴＰＡＣＫＡＲＤ）社製モデルＨＰ４３３９Ａのハイレジスタンスメーターを使用し、図３のようにして測定した。図中、１１はタイヤ、１２は鋼板、１３は絶縁板、１４は前記ハイレジスタンスメーターであり、絶縁板１３上の鋼板１２とタイヤ１１のリムとの間に１０００Ｖの電流を流して測定した。
【００３０】
また、硫黄硬化後のセメント（導電層）の固有抵抗値は、次のようにして求めた。
即ち、円盤形状のサンプルを作製し、半径：ｒ＝２．５ｃｍ、厚さ：ｔ＝０．２ｃｍの部分の電気抵抗値Ｒを、図４に示すアドバンス社製絶縁抵抗試験箱を用いて測定し、次式により固有抵抗値ρを計算した。
ρ＝（ａ／ｔ）Ｒ
（式中、ａは断面積（＝π×ｒ^２）、ｔは厚さを用いて求めた。なお、図４中、Ａは主電極、Ｂは対電極、Ｃはガード電極、ｔは試料の厚さを示す。
新品時、１０，０００ｋｍ走行後および４０，０００ｋｍ走行後の電気抵抗値を下記の表４に示す。
【００３１】
（表４）

比較例２〜４は１０，０００ｋｍ走行後はタイヤ周上、測定点により非常に値のバラツキが大きく、周上４点測定の抵抗値幅を表示した。
【００３２】
上記表４から分かるように、新品時にはいずれのゴムセメントにおいても電気抵抗値を下げる効果が観られた。
【００３３】
比較例２および３においては、タイヤのミニサイドの有無に関係なく、１０，０００ｋｍ走行後では若干のばらつきはあるものの、低い電気抵抗値が維持された。しかし、４０，０００ｋｍ走行後ではタイヤ周上で電気抵抗値のばらつき幅が大きくなり、ある部分では１０^１０Ωにまで上昇していた。これは、走行初期にタイヤ全周に亘り存在した通電経路が、走行末期には、ある接地部では遮断され、ゴムセメント塗布効果が消失していることを示している。すなわち、かかるタイヤにおいては、走行末期まで一定の低い電気抵抗値を維持することができないことを示している。
【００３４】
また、比較例４においては、比較例２、３よりも早い時期に通電経路の遮断が観られ、これはゲージの消失というよりは、水ベースセメント（Ｃ）とトレッドキャップとの界面接着性の低下が原因である。
【００３５】
これに対し、実施例１および実施例２では、ミニサイドの有無に関係なしに、４０，０００ｋｍ走行後も１０^６Ωの電気抵抗値が維持された。このことは、走行末期においても、ゴムセメントによる通電経路が良好に保持されていることを示している。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の有機溶媒含有帯電防止用ゴムセメントにおいては、これを、低導電性のシリカ含有トレッドを有する低燃費性空気入りタイヤの所定の箇所に塗布することにより、走行末期に至るまで帯電防止に優れた効果を奏するとともに、高い放置安定性を有する。よって、かかるゴムセメントが所定の箇所に塗布された本発明の空気入りタイヤは、帯電防止タイヤとして優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例空気入りタイヤの断面図である。
【図２】ゴムセメントの塗布位置を示す空気入りタイヤの部分断面図である。
【図３】実施例で使用したタイヤの電気抵抗値測定装置の概略図である。
【図４】サンプルゴムの電気抵抗値Ｒの測定法を示す説明図である。
【符号の説明】
１トレッドキャップ
２ウィング（ミニサイド）
３サイドウォール
４ゴムチェファー
５ゴムセメント
１１タイヤ
１２鋼板
１３絶縁板
１４ハイレジスタンスメーター

Claims

ジエン系ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が１３０ｍ^２／ｇ以上でかつジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）が１１０ｍｌ／１００ｇ以上のカーボンブラックが４０〜１００重量部含まれるゴム組成物が有機溶媒中に溶解、均一分散してなることを特徴とするゴムセメント。
硫黄硬化後の固有抵抗値が１０^６Ω・ｃｍ以下である請求項１記載のゴムセメント。
請求項１または２記載のゴムセメントが、固有抵抗値が１０^８Ω・ｃｍ以上であるタイヤトレッドキャップゴムの外表面と、該外表面と隣接する少なくとも１の部材の一部とに塗布され連続被膜を形成していることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記キャップ外表面と隣接する部材がウィングである請求項３記載の空気入りタイヤ。
前記キャップ外表面と隣接する部材がサイドウォールである請求項３記載の空気入りタイヤ。
前記連続被膜の加硫後の厚さが２０〜６０μｍである請求項３〜５のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
タイヤの電気抵抗値が１０^７Ω以下となる請求項３〜６のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。