JP4242496B2 - 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、空気入りタイヤ、特に耐摩耗性が低下することなく、氷雪路面上での耐滑り性が改善された空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
氷雪路面上で走行する際の制動性、加速性及び操縦性（以下、単に氷雪上性能という。）を確保するため、粉塵公害等の問題のあるスパイクタイヤに代わり、いわゆるスタッドレスタイヤが種々検討されて来た。このようなタイヤのトレッドゴムの材質面からの検討事例に付いて言うと、主として、トレッドゴムと路面との粘着摩擦力や掘り起こし摩擦を高める観点から氷雪上性能の向上を図ったものがあり、次のものが挙げられる。
【０００３】
すなわち、トレッドゴムと路面との粘着摩擦力を高める観点から、ゴム質を柔らかくして路面との接触面積を増加させる試みとしては、トレッドの表部側に、ガラス転移温度が低いゴム成分から成り内部に独立気泡を有する発泡ゴム層を備え、ゴム自体の架橋密度を減少させることなく、トレッドゴムの硬度を減少させたもの（特許第２５６８５２０号）や溶解度パラメ−タ−（ＳＰ値）が８．０〜９．０の軟化剤をジエン系ゴムに配合したもの（特開昭５８−２１７８３９号公報、特開昭６０−１６３９４２号公報）を、また、同様に粘着摩擦力を高める観点から、一般的に疎水性又は撥水性を示すゴムの表面に対し、より一層撥水度を高めることにより、タイヤ表面への水の付き難さ、離れ安さを増す試みがなされたものとして、シリカとシリル化剤としてのアルコキシシラン化合物とをジエン系ゴムに配合したもの（特開平９−８７４２７号公報）を示すことができる。
【０００４】
また、掘り起こし摩擦を高める観点から検討されたものとしては、トレッド表層部にセルロ−ス物質を含む粉体加工品を含有するゴム組成物を使用し、この粉体加工品による氷表面の引っ掻きスパイク効果を利用したもの（特開平３−２６２７０７公報）が例示される。
【０００５】
しかし、いずれも、スパイクタイヤに比べると氷雪上性能が十分でなく、また氷雪上性能はある程度向上しても耐摩耗性を低下させる問題があった。したがって、従来のゴム硬度の減少や粉粒体配合等の改良技術とは異なる観点からの技術開発が行われる必要があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、従来とは異なる新たな発想に基づき、耐摩耗性を低下させることなく、氷上性能が十分向上した空気入りタイヤ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】
かかる目的を達成するため、鋭意研究した結果、水への溶解熱が吸熱である物質の所定量を配合したゴム組成物をタイヤのトレッド部に使用すれば、耐摩耗性を低下させる事なく、氷雪上性能を向上させることができることを見出だし、本発明を完成させた。
【０００８】
すなわち、本発明のうち請求項１記載の発明は、ジエン系ゴム成分１００重量部に対し、水への溶解熱が吸熱である物質を５重量部〜２０重量部配合したゴム組成物をトレッド部に用いたことを特徴とする空気入りタイヤである。
【０００９】
本発明に用いるジエン系ゴムは、特に限定されないが、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（ＮＲ）、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できる。
【００１０】
本発明に用いる水への溶解熱が吸熱である物質（以下、単に、吸熱溶解性物質という。）は、溶解熱が吸熱性であれば特に限定されないが、請求項２記載の発明の如く、溶解熱の値が３ｋＪ／ｍｏｌ〜８００ｋＪ／ｍｏｌであるものを用いるのが好ましい。溶解熱の値が３ｋＪ／ｍｏｌ未満では、氷雪上性能向上の観点から好ましくない場合があり、８００ｋＪ／ｍｏｌを超えるものは入手しにくくコスト高になるからである。このような溶解熱を示す物質としては、尿素、硝酸アンモニウム、硫酸カルシウム・２水和物、塩化ナトリウム等が例示される。
【００１１】
ジエン系ゴム成分１００重量部に対し、吸熱溶解性物質の配合量を２重量部〜２０重量部とするのは、２重量部未満では氷雪上性能の向上があまり認められず、一方、２０重量部を超えると耐摩耗性の低下を招くからである。ここで、耐摩耗性の低下は、前記吸熱溶解性物資が多量配合されたことによるゴム架橋の阻害が一つの要因である考えられる。
【００１２】
なお、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には、上記成分以外にカ−ボンブラック、公知の加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤、有機過酸化物、他の補強材、充填剤、可塑剤、老化防止剤、粘着付与剤等が適宜配合されて用いられる。
【００１３】
このように構成すると、氷雪上性能の明確な向上が認められる。これは、トレッド中の吸熱溶解性物質が水に溶け、その溶解熱により水温を低下させる結果、（１）タイヤと氷雪路面間に生じる水膜を減少させる、（２）氷や疑似液体層（水膜になる前の柔らかい氷の状態の層）が水に変化するのを防ぐ、（３）水の温度が下がり、水の粘度が上昇する、（４）タイヤの表面温度が低下するといった作用が相俟って達成されると考えられる。すなわち、（１）〜（４）の作用が相俟って、タイヤの摩擦力低下の原因となる水膜の発生を抑制でき、これが氷雪路面におけるタイヤの摩擦力向上をもたらすと考えられる。更に、上記吸熱溶解性物資は、その配合量の範囲内では、タイヤの耐摩耗性の低下をもたらさない。
【００１４】
本発明のうち請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記吸熱溶解性物質が、尿素、硝酸アンモニウム又はこれらの混合物である空気入りタイヤである。
【００１５】
吸熱溶解性物質としては、尿素、硝酸アンモニウムの使用がタイヤの氷雪上性能の向上に好ましく、特に、これらの混合物の使用が好ましい。混合物として使用する場合、尿素と硝酸アンモニウムの比（尿素／硝酸アンモニウム）は、５０／５０〜２０／８０（重量比）の範囲で用いるのが好ましい。このように構成すると、氷雪路面上で走行する際の耐滑り性（制動性、加速性）が十分向上すると共に、耐摩耗性についても、吸熱溶解性物質が配合されていないタイヤと同等若しくはそれより向上したタイヤを提供できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明に用いるタイヤトレッド用ゴム組成物の一つの好ましい形態としては、(1) 天然ゴム及び／又はイソプレンゴム５０〜８０重量部とシス比率が９０％以上のブタジエンゴム（以下、高シス−ＢＲと言う。）２０〜５０重量部とからなるゴム成分１００重量部に、(2) 尿素、硝酸アンモニウム又はこれらの混合物２重量部〜２０重量部と、カ−ボンブラック４０〜６０重量部とを配合し、これに公知の加硫剤（Ｓ）、加硫促進剤（ＣＢＳ）、加硫促進助剤、老化防止剤の適当量を配合した後、この配合物をバンバリ−ミキサ−等により混練して製造する。この場合、さらに、加硫遅延剤、有機過酸化物、他の補強材、充填剤、可塑剤、粘着付与剤等を適宜配合できるのは勿論である。
【００１７】
混練に際しては、第１段階として、加硫剤Ｓと加硫促進剤ＣＢＳと（尿素を配合する場合は尿素）を除いた上記配合物を、バンバリ−ミキサ−にて、排出温度が１４０℃〜１６０℃になるように温度コントロ−ルしながら十分混練後、冷却し、第２段階として、これにＳとＣＢＳと（尿素配合する場合は尿素）を添加し、比較的短時間で混練し、未加硫状態のゴム組成物を製造するのが好ましい。タイヤは、このようにして得られたゴム組成物をトレッドゴムとして用い、タイヤ成型機にて、定法により加硫成形して製造する。
【００１８】
以上のように製造されたタイヤは、吸熱溶解性物質の配合によりタイヤの耐摩耗性を低下させることなく、後述する耐滑り性試験において、アイス路面における制動性能及び加速性能を十分向上させることができるものである。これは、前記したように、吸熱溶解性物質の水への溶解熱による冷却効果が、水膜を抑制し、氷雪路面におけるタイヤの摩擦力向上をもたらしていることによると考えられるので、従来のスタッドレスタイヤ改良技術と併用すれば相乗効果も期待できるものである。
【００１９】
【実施例】
実施例をもって本発明をさらに具体的に説明する。以下、「部」は「重量部」を意味する。
【００２０】
（参考例１）第１段階として、ＮＲ（天然ゴム）６０部に高シス−ＢＲ（シス比率が９６％）４０部を配合したゴム成分１００部に、吸熱溶解性物質として硝酸アンモニウム（住友化学工業株式会社製）２部を配合し、さらに、これに、ＣＢ（カ−ボンブラック、Ｎ２２０）６０部、ＺｎＯを３部、ステアリン酸を１部、老化防止剤（６ＰＰＤ）を１部、ワックスを１部を配合し、排出温度が１４０〜１６０℃になるようにコントロ−ルしながらバンバリ−ミキサ−にて十分混練後、一旦ミキサ−外に排出して冷却する。次に、第２段階として、Ｓを２部、ＣＢＳを１部添加し、バンバリ−ミキサ−にて混練して未加硫のタイヤトレッド用ゴム組成物を得た。また、これをトレッドゴムとするタイヤサイズ１８５／７０Ｒ１４のラジアルタイヤを定法により製造した。なお、高シス−ＢＲ（シス比率が９６％）は、日本合成ゴム株式会社製ＢＲ０１を使用した。
【００２１】
（実施例２、３）第１段階として、表１に示すように、前記ゴム成分１００部に、吸熱溶解性物質として、それぞれ、前記硝酸アンモニウムの５部又は１０部を配合した以外は、参考例１と同様にして、タイヤトレッド用ゴム組成物及びこれをトレッドゴムとするタイヤを得た。
【００２２】
（実施例４）第１段階として、前記ゴム成分１００部に、表１に示す吸熱溶解性物質のうち、硝酸アンモニウム８部のみを配合し、第２段階で尿素２部を配合した以外は、参考例１と同様にして、タイヤトレッド用ゴム組成物及びこれをトレッドゴムとするタイヤを得た。
【００２３】
（実施例５〜７）表１に示す尿素５部と硝酸アンモニウム５部、尿素８部と硝酸アンモニウム２部、尿素５部と硝酸アンモニウム１５部を、それぞれ、実施例４と同様に、硝酸アンモニウムは第１段階で、尿素は第２段階で配合した以外は、参考例１と同様にして、タイヤトレッド用ゴム組成物及びこれをトレッドゴムとするタイヤを得た。
【００２４】
（比較例１）第１段階として、表１に示すように、吸熱溶解性物質は配合しなかった以外は、参考例１と同様にして、タイヤトレッド用ゴム組成物及びこれをトレッドゴムとするタイヤを得た。
【００２５】
（比較例２、３）第１段階として、表１に示すように、前記ゴム成分１００部に、吸熱溶解性物質として、それぞれ、前記硝酸アンモニウムの１部又は２５部を配合した以外は、参考例１と同様にして、タイヤトレッド用ゴム組成物及びこれをトレッドゴムとするタイヤを得た。
【００２６】
また、本実施例で使用した特性評価試験法は次の通りである。
(1) タイヤの耐滑り性；参考例１、実施例２〜７、比較例１〜３のタイヤを排気量２０００ｃｃ、前輪駆動の普通乗用車に装着し、アイス路面における制動性能及び加速性能をそれぞれ評価した。
(1-1) アイス路面における制動性能（氷上制動）は、速度４０ｋｍ／ｈからのフルロック制動距離を測定し、比較例１のタイヤの測定値を１００として指数表示し、その逆数値をもって評価した。数値が大きいほど、アイス路面における制動性能が良好であることを示している。
(1-2) アイス路面における加速性能（氷上発進）は、停止状態から３０ｍまでの走破タイムを測定し、比較例１のタイヤの測定値を１００として指数表示し、その逆数値をもって評価した。数値が大きいほど、アイス路面における制動性能が良好であることを示している。
【００２７】
(2) 耐摩耗性；参考例１、実施例２〜７、比較例１〜３のタイヤを、摩耗試験機（島多技研社製ランボ−ン）を用い、ＪＩＳ Ｋ ６２６４に準拠して、荷重３ｋｇ、スリップ率６０％の条件下において測定した摩耗損失量を、比較例１を１００として指数化し、逆数値をもって、耐摩耗性評価の指数とした。値の大きい方が好ましい。
【００２８】
【表１】

【００２９】
参考例１、実施例２〜７、比較例１〜３のタイヤのそれぞれにつき、耐滑り性（氷上制動、氷上発進）、耐摩耗性を上記のようにして測定した結果を表１に示す。このうち、比較例１は、本発明に用いる吸熱溶解性物質が配合されていないものであり、物性評価の基準とした。
【００３０】
吸熱溶解性物質が配合され、その配合量がゴム成分１００重量部に対し、５〜２０重量部の範囲内にある実施例の耐滑り性の評価値は、いずれも比較例１より向上している。特に、尿素と硝酸アンモニウムの双方が配合された実施例４〜７において、向上の程度が大きい。また、耐摩耗性についても、いずれの実施例も比較例１より低下することなく、むしろ向上している。
【００３１】
比較例２は硝酸アンモニウムの配合量が本発明の臨界値より低い場合であり、耐滑り性の評価値は、比較例１の基準値より、ほとんど向上していない。一方、比較例３は硝酸アンモニウムの配合量が臨界値より高い場合であり、耐滑り性の評価値は特に氷上発進において大きく向上するものの、耐摩耗性が低下する。結論として、耐摩耗性低下させることなく、耐滑り性を向上できるのは本発明の実施例であり、特に、実施例４〜７において著しい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る空気入りタイヤは、タイヤの耐摩耗性の低下をもたらすことなく、氷雪上性能の明確な向上が認められる。
【００３３】
氷雪上性能の明確な向上については、前記したように、トレッド中の吸熱溶解性物質が水に溶け、その溶解熱により水温を低下させる結果、（１）タイヤと氷雪路面間に生じる水膜を減少させる、（２）氷や疑似液体層が水に変化するのを防ぐ、（３）水の温度が下がり、水の粘度が上昇する、（４）タイヤの表面温度が低下するといった作用が相俟って達成されると考えられる。すなわち、（１）〜（４）の作用が相俟って、タイヤの摩擦力低下の原因となる水膜の発生を抑制でき、これが氷雪路面におけるタイヤの摩擦力向上をもたらすと考えられる。耐摩耗性の維持については、本発明の吸熱溶解性物質は、ゴムの硬度にあまり影響を与えないこと等によると考えられる。

Claims (3)

1. ジエン系ゴム成分１００重量部に対し、水への溶解熱が吸熱である物質を５重量部〜２０重量部配合したゴム組成物をトレッド部に用いたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記溶解熱の値が３ｋＪ／ｍｏｌ〜８００ｋＪ／ｍｏｌであることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記水に対し吸熱の溶解熱を示す物質が、尿素、硝酸アンモニウム又はこれらの混合物であることを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。