JP3771942B2 - トレッドゴム組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はトレッド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、しかも粉塵を生じるため、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、凍結路面では、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、天然ゴムおよびポリ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、シリカ５０〜１３０重量部および軟化剤０〜１５重量部を含有してなり、全充填剤にしめるシリカの割合が７０重量％以上であって、ｔａｎδピーク温度（Ｔｇ）が−４５℃以下、０℃におけるゴム硬度が６４以下であることを特徴とするトレッド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）排水効果も加わってくる。
【０００９】
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。
【００１０】
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、シリカを多量に充填したゴムが凍結路面（氷上）での摩擦力が大きいことを見出し、さらにゴムとして低温特性にすぐれたジエン系ゴムと該シリカとを組み合わせ、ｔａｎδピーク温度（Ｔｇ）を特定の温度とすることにより、凍結路面での摩擦力がより一層高められるという事実にもとづいて完成されたものである。
【００１１】
本発明のトレッドゴム組成物は、前記したように天然ゴムおよびポリ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、シリカ５０〜１３０重量部および軟化剤０〜１５重量部を含有し、全充填剤にしめるシリカの割合が７０重量％以上であって、−４５℃以下のｔａｎδピーク温度（Ｔｇ）および６４以下の０℃におけるゴム硬度を有するものである。
【００１２】
本発明においては、ベースゴムとして、天然ゴムおよびポリ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およびポリ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。
【００１３】
なお、本発明においては、本発明の目的が阻害されない範囲内で、たとえばイソプレンゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴムなどを本発明に用いられるジエン系ゴムに配合してもよい。
【００１４】
前記ジエン系ゴムには、充填剤としてカーボンブラックが配合されるが、かかるカーボンブラックの配合量は、あまりにも多いばあいには、硬度が上昇し、氷上性能が劣るようになり、またあまりにも少ないばあいには、耐カット性が小さくなる傾向があるので、ジエン系ゴム１００重量部に対して３０〜５０重量部程度であることが好ましい。
【００１５】
前記シリカは、えられるトレッドゴム組成物に凍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り、あまりにも少ないばあいには、該シリカを配合することによる効果が充分に発現されず、またあまりにも多いばあいには、えられるトレッドゴム組成物の硬度が上昇し、凍結路面上での性能が低下するので、ジエン系ゴム１００重量部に対して５０〜１３０重量部である。
【００１６】
前記シリカの１次粒子径は、とくに限定がないが、えられるトレッドゴム組成物中に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。
【００１７】
なお、前記シリカおよびカーボンブラックからなる充填剤にしめる該シリカの割合は、凍結路面上での高グリップ性を付与するためには、７０重量％以上、なかんづく８０重量％以上であることが好ましい。
【００１８】
また、本発明のトレッドゴム組成物には、軟化剤が用いられる。
【００１９】
かかる軟化剤の具体例としては、たとえばナフテン系プロセスオイル、パラフィン系プロセルオイルなどのプロセスオイルがあげられるが、本発明はかかる例示によって限定されるものではない。
【００２０】
前記軟化剤の配合量は、あまりにも多すぎるばあいには、えられるトレッドゴム組成物の使用中の硬度が上昇しすぎるので、ジエン系ゴム１００重量部に対して０〜１５重量部、好ましくは３〜１０重量部とされる。
【００２１】
また、本発明のトレッドゴム組成物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。
【００２２】
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）：
【００２３】
【化２】

【００２４】
（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）：
（Ｃ_n Ｈ_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、あまりにも少ないばあいには、補強性が小さくなり、また耐摩耗性、耐カット性が劣るようになり、またあまりにも多いばあいには、えられるトレッドゴム組成物の硬度が上昇し、凍結路面上での性能が低下する傾向があるので、ジエン系ゴム１００重量部に対して１〜１０重量部、なかんづく３〜８重量部であることが好ましい。
【００２６】
また、本発明のトレッドゴム組成物には、粘着摩擦、掘り起こし摩擦を向上させるために、セルロース物質を用いることが好ましい。
【００２７】
前記セルロース物質の具体例としては、たとえば米穀のもみ殻、麦殻、コルク片、おがくずなどの粉砕物などがあげられるが、これらのなかでは、硬度面でもみ殻がとくに好ましい。
【００２８】
前記セルロース物質の平均粒子径は、あまりにも小さいばあいには、掘り起こし効果が充分に発現されず、またあまりにも大きいばあいには、走行後にトレッドの表面が荒れやすくなり、ゴム自体の氷表面との接地面積が減少し、粘着効果が減少するようになるので、２０〜６００μｍ、なかんづく１００〜２００μｍであることが好ましい。
【００２９】
前記セルロース物質の配合量は、あまりにも少ないばあいには、目的とするスパイク効果が充分に発現されがたくなり、またあまりにも多いばあいには、えられるトレッドゴム組成物の硬度が高くなり、粘着効果が小さくなる傾向があるので、ジエン系ゴム１００重量部に対して３〜２０重量部、なかんづく５〜１５重量部であることが好ましい。
【００３０】
本発明のトレッドゴム組成物には、必要に応じてたとえば、酸化亜鉛、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（ＭＢＴＳ）、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などの加硫促進剤、有機繊維、発泡剤などの添加剤を配合することができる。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。
【００３１】
本発明のトレッドゴム組成物は、（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータを用い、周波数１０Ｈｚ、初期歪１０％、振幅±０．２５％および昇温速度２℃／ｍｉｎの条件下で測定した粘弾性（ｔａｎδ）分布曲線において、ｔａｎδピーク温度（Ｔｇ）は、硬度の上昇を小さくし、氷上グリップ性を向上させるために、−４５℃以下、好ましくは−５０℃以下である。かかるｔａｎδピーク温度（Ｔｇ）は、ジエン系ゴムの種類、混合比を調整することによって調節することができる。
【００３２】
つぎに本発明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。
【００３３】
実施例１〜６および比較例１〜４
表１に示す成分をニーダーを用いて混練してトレッドゴム組成物をえた。えられたゴム組成物のｔａｎδピーク温度（Ｔｇ）を以下の方法にしたがって調べた。その結果を表１に示す。
【００３４】
（ｔａｎδピーク温度（Ｔｇ））
（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用い、周波数１０Ｈｚ、初期歪１０％、振幅±０．２５％および昇温速度２℃／ｍｉｎの条件下で測定した粘弾性（ｔａｎδ）分布曲線からｔａｎδピーク温度（Ｔｇ）を求めた
えられたタイヤ用ゴム組成物から、タイヤサイズ１６５ＳＲ１３のタイプのスタッドレスタイヤを製造し、以下の方法にしたがってタイヤ氷上テストを行なった。そのテスト結果をタイヤ用ゴム組成物の組成とともに表１に示す。
【００３５】

【００３６】
つぎに、えられたスタッドレスタイヤのゴム硬度Ｈｓ値を以下の方法にしたがって調べた。その結果を表１に示す。
【００３７】
（ゴム硬度Ｈｓ）
ＪＩＳ Ｋ ６３０１に規定された方法にしたがって０℃におけるゴム硬度Ｈｓ（ＪＩＳ−Ａ）を測定した。
【００３８】
なお、表１中、各略号は、以下のことを意味する。
【００３９】

【００４０】
【表１】

【００４１】
表１に示された結果から、実施例１〜６でえられたトレッドゴム組成物は、いずれもｔａｎδピーク温度（Ｔｇ）が−４５℃以下であり、氷結路面に対するグリップ性がすぐれたものであることがわかる。また、比較例２で得られたトレッドゴム組成物は、ｔａｎδピーク温度（Ｔｇ）が−４５℃よりも高く、その硬度が上昇するため、氷結路面に対するグリップ性能が低下することがわかる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明のトレッドゴム組成物は、とくに氷結ないし凍結路面に対してすぐれたグリップ性を有するスタッドレスタイヤを提供しうるという効果を奏する。

Claims (4)

1. 天然ゴムおよびポリ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、シリカ５０〜１３０重量部および軟化剤０〜１５重量部を含有してなり、全充填剤にしめるシリカの割合が７０重量％以上であって、ｔａｎδピーク温度（Ｔｇ）が−４５℃以下、０℃における硬度が６４以下であることを特徴とするトレッドゴム組成物。
2. 一般式（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）：
   （Ｃ_nＨ_2n+1Ｏ）₃Ｓｉ−（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種をジエン系ゴム１００重量部に対して１〜１０重量部含有してなる請求項１記載のトレッドゴム組成物。
3. 平均粒子径が２０〜６００μｍのセルロース物質をジエン系ゴム１００重量部に対して３〜２０重量部含有してなる請求項１または２記載のトレッドゴム組成物。
4. ジエン系ゴムにおける天然ゴムおよびポリブタジエンゴムの少なくとも１種の含有率が８０重量％以上である請求項１、２または３記載のトレッドゴム組成物。