JP4071147B2 - タイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗用車向けタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤの転がり抵抗を低減させるために、タイヤの軽量化が考えられる。従来のタイヤの軽量化方法としては、タイヤを構成するゴムの使用量を少なくする方法があげられるが、この方法ではタイヤの耐久性が低下してしまう。ゴムの使用量が少ないので、タイヤの剛性が低下し、操縦安定性も低下する傾向にある。また、ゴム配合における充填剤の量を減少させると、転がり抵抗を低減させることができるが、ゴムの補強性が低下してしまう。
【０００３】
従来、ゴム成分に、ポリエチレンなどの高分子を配合すると、ウェットスキッド性能を改善できること、および制動性能を向上できることが知られている（特許文献１〜３参照）。また、ポリエチレンなどを配合すると、ゴムの抗破壊性を向上でき、低発熱性を実現できることが知られている（特許文献４参照）。
【０００４】
しかし、これらの技術によると、ゴム組成物の混練りの温度が高く、ポリエチレンの融点をこえるので、配合されたポリエチレンの分散が不十分であった。そのために、操縦安定性が不十分となり、軽量化されたタイヤは製造できなかった。しかも、これらのポリエチレン粉末はジエン系のゴムとの接着が劣るので、容易に破壊の核となりやすいことが判っている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２３３９９４号公報
【特許文献２】
特許第３０２１８０１号公報
【特許文献３】
特開平９−４０８０９号公報
【特許文献４】
特開平９−２４１４３３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、耐久性を低下させることなく、タイヤを軽量化し、タイヤの転がり抵抗を低減させ、かつ操縦安定性を向上させることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、無機充填剤２０〜１２０重量部および粒子径が５００μｍ以下であるポリエチレン粉末５〜７０重量部を含み、ポリエチレン粉末が溶融しない１４０℃以下での混練りによって製造されるタイヤ用ゴム組成物をベーストレッドに用いた空気入りタイヤに関する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴム、無機充填剤、ポリエチレン粉末を含む。
【００１１】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ゴム成分としてスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）などのジエン系ゴムを含む。
【００１２】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、無機充填剤として、カーボンブラックおよび／またはシリカを含む。前記カーボンブラックの種類としては、とくに制限はなく、たとえば、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦなどがあげられる。また、前記シリカの種類としては、とくに制限はなく、たとえば、乾式法シリカ（無水ケイ酸）、湿式法シリカ（含水ケイ酸）などがあげられる。無機充填剤としてのカーボンブラックおよび／またはシリカの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して２０〜１２０重量部である。より好ましくは３０〜１００重量部であり、さらに好ましくは３５〜８５重量部である。カーボンブラックおよび／またはシリカの配合量が２０重量部未満であると補強性が著しく低下し、１２０重量部をこえると転がり抵抗が悪化することになり好ましくない。
【００１３】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ポリエチレン（ＰＥ）粉末を含む。ＰＥ粉末は、重合後乾燥されたものでも、重合後乾燥されたものを凍結粉砕したものでもよく、製造方法は、特に限定されない。本発明で使用するＰＥ粉末は、粒径の細かいものをいう。ＰＥ粉末の粒径は、５００μｍ以下であることが好ましく、１〜３００μｍであることがより好ましく、１０〜２００μｍであることがさらに好ましい。ＰＥ粉末の粒径が５００μｍをこえると、ＰＥ粉末はゴム中に分散せず異物として残り、耐久性を低下させるので好ましくない。また、ＰＥ粉末は、融点が高い点および硬度の観点から、結晶化度が高いほうが好ましい。
【００１４】
ＰＥ粉末の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して５〜７０重量部である。より好ましくは５〜６０重量部であり、さらに好ましくは１０〜５５重量部である。ＰＥ粉末の含有量が５重量部未満であると、軽量化や転がり抵抗の低減が達成されず、操縦安定性の向上が期待できない。また、７０重量部をこえると、ゴムの強度が低下し、コスト高となるので好ましくない。
【００１５】
前記ジエン系のゴムにＰＥ粉末を混合する際、混練り時の温度は１４０℃以下であり、１１０〜１４０℃であることが好ましい。１４０℃をこえる温度で混練りすると、ＰＥ粉末が溶けてしまい、層転換してゴムがまとまらず、シート加工性が低下する。また、温度が１１０℃以下では混練りが不充分になることが多く、分散状態が悪化するので好ましくない。
【００１６】
本発明のタイヤ用ゴム組成物には、プロセスオイル（パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイル）を配合することができる。プロセスオイルの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、好ましくは１〜６０重量部、より好ましくは１〜３０重量部である。プロセスオイルの配合量が１重量部未満であると、加工性の面で悪化する傾向があり、６０重量部をこえると、ゴムの硬度が低下して、操縦安定性が悪化する傾向がある。
【００１７】
さらに、本発明のタイヤ用ゴム組成物には、前記シリカと併用してシランカップリング剤を配合することができる。また、ゴム成分、無機充填剤、ＰＥ粉末のほかに、通常ゴム組成物として使用される配合剤、たとえば、ワックス、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、伸展油、加硫剤、加硫促進剤などを適宜配合することができる。
【００１８】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ゴム成分、カーボンブラックおよび／またはシリカからなる無機充填剤、ＰＥ粉末および必要に応じてそのほかの配合剤を、通常の加工装置、たとえば、ロール、バンバリーミキサー、ニーダーなどを用いて混練りすることにより得られる。
【００１９】
本発明のタイヤは、前記タイヤ用ゴム組成物を、とくにタイヤのトレッドに用いて、通常の方法によって製造される。すなわち、前記タイヤ用ゴム組成物を未加硫の段階でタイヤのトレッド部の形状に押し出し加工し、タイヤ成形機上で通常の方法により貼り合わせて未加硫タイヤを成形する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱・加圧してタイヤを得る。
【００２０】
本発明のタイヤ用ゴム組成物はタイヤを構成するゴム配合に適用することができるが、ベーストレッドに用いるのが最も好ましい。キャップトレッドに適用した場合、耐摩耗性を低下させる傾向にあるので好ましくない。
【００２１】
【実施例】
つぎに本発明のタイヤ用ゴム組成物を実施例に基づいてさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２２】
実施例１〜３および比較例１〜３
硫黄、加硫促進剤を除く成分を、（株）神戸製鋼所製１．７Ｌバンバリーを用いて最高温度が１４０℃以下で混練りした後、得られた混練り物に硫黄、加硫促進剤を加えて二軸ローラーにて練り込んだ。得られた混合物を１５０℃において３０分間加硫することでタイヤ用ゴム組成物を得た。実施例、比較例で用いた各成分を表１に示す。使用したＰＥ粉末は、粒子径１２０μｍ、融点１４２℃のＴｉｃｏｎａ製のＧＵＲ ＡＰ ３７４６であった。実施例および比較例では、ベーストレッドにＰＥ粉末を用いて作製したが、本発明はこれらのみに制限されるものではない。
【００２３】
【表１】

【００２４】
測定項目
硬度（ＪＩＳ−Ａ）
調製したタイヤ用ゴム組成物の硬度を、２５℃でＪＩＳ−Ａ硬度計で測定した。
【００２５】
粘弾性
（株）岩本製作所製のＶＥＳ−Ｆ−３を用いて、周波数１０Ｈｚ、初期歪み１０％、動歪み２％で６０℃における複素弾性率（Ｅ＊）と損失正接（ｔａｎδ）を測定した。このＥ＊値が大きいほど剛性が高く、操縦安定性に優れる。またｔａｎδ値が小さいほど発熱しにくい。
【００２６】
引張試験
ＪＩＳ−Ｋ６２５１に準じて３号ダンベルを用いて、調製したタイヤ用ゴム組成物の引張試験を実施し、破断強度（ＴＢ）、破断伸び（ＥＢ）を測定した。示された数値が大きいほどゴムの強度が良好である。
【００２７】
引裂試験
ＪＩＳ−Ｋ６２５２に準じて、調製したタイヤ用ゴム組成物の試験を行なった。示された数値が大きいほどゴムの強度が良好である。
【００２８】
操縦安定性
１９５／６０Ｒ１５サイズのタイヤを常法で作製し、これらのタイヤを装着した普通乗用車を使用して、テストコースにおいて官能試験を実施した。特にハンドル応答性について、比較例１を６点として相対評価した。点数が高いほど操縦安定性が良好である。
【００２９】
タイヤの軽量化
作製したタイヤの重量を無風状態下で、重量計にて測定した。ばらつきを考慮して、同一規格のタイヤでＮ＝３以上で測定し、その平均値をタイヤ重量とした。表２に記載の値は基準タイヤと比べた時の軽量化の程度を示している。
【００３０】
評価結果
【００３１】
【表２】

【００３２】
実施例１において破断強度（ＴＢ）、破断伸び（ＥＢ）、引き裂き試験結果は比較例１と比較するとほぼ同等であったが、タイヤの軽量化が達成された。ｔａｎδ値も低減されており、転がり抵抗が低減された。実施例３におけるＴＢはやや低下したものの、軽量化において大きい効果が認められた。ｔａｎδ値も大幅に減少され、転がり抵抗が低減された。一方、比較例２では、軽量化については、大きな効果が認められず、ｔａｎδ値も大きく低減されず、転がり抵抗が低減されなかった。また、比較例３ではＥ＊値が低減され、操縦安定性が悪化した。
【００３３】
一般にポリエチレンの比重は１以下（０．９４）であり、一方、タイヤ用ゴム組成物は比重が１以上である。本発明のようにゴム組成物に低比重のポリエチレン粉末を配合することで、転がり抵抗も低減され、タイヤが軽量化できる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、耐久性を低下させることなく、タイヤを軽量化し、タイヤの転がり抵抗を低減させ、かつ操縦安定性の改善が達成できる。

Claims (1)

1. ジエン系ゴム１００重量部に対して、無機充填剤２０〜１２０重量部および粒子径が５００μｍ以下であるポリエチレン粉末５〜７０重量部を含み、ポリエチレン粉末が溶融しない１４０℃以下での混練りによって製造されるタイヤ用ゴム組成物をベーストレッドに用いた空気入りタイヤ。