JP4468641B2

JP4468641B2 - タイヤ用導電性ゴム糊及び空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4468641B2
Application number: JP2003059229A
Authority: JP
Inventors: 秀之酒井
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2023-03-05
Also published as: JP2004269587A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低導電性のトレッド部表面に塗布してタイヤの導電性を改善するための導電性ゴム糊、及びそれを用いて導電性を改善した空気入りタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、タイヤの転がり抵抗性能と湿潤路面に対する摩擦性能とを両立するために、トレッドゴムにシリカ充填度の高いゴムを用いることがある。このようにシリカは優れた特性を発揮する一方で、カーボンブラックに比べて導電性が低いことから、シリカ充填度の高いゴムをトレッド部に用いると、タイヤの導電性が低下するという新たな問題を引き起こす。
【０００３】
そのため、かかる低導電性トレッド部を持つタイヤの導電性を改善するべく、カーボンブラックの含有率の高い液体状の導電性ゴム糊を未加硫のトレッドゴム表面に塗布し、その後、加硫成形することによりトレッド部表面に導電性薄膜を形成することが提案されている（特開２００１−１８３０２号、特開２００２−１８３４号参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１８３０２号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開２００２−１８３４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のゴム糊では必ずしも十分な導電性が付与されない場合があり、更なる導電性の改良を図るために、ゴム糊中のカーボンブラックを増量したり、あるいは、導電性カーボンブラックと称される小径で高ストラクチャーのカーボンブラックを使用することが考えられている。
【０００７】
しかしながら、これらの手法では、ゴム糊の粘度が上昇し、そのためトレッドゴム表面に均一に塗布することが困難となり、結局のところゴム糊としての使用に適さないという問題がある。また、この場合、ゴム糊の粘度を下げるために、希釈溶剤の量を増やしてゴム糊濃度を下げることも考えられるが、そうすると今度は、ゴム糊の塗布後の乾燥に時間がかかり工程での生産性が劣ったり、あるいはまた、乾燥が不十分な場合に導電性薄膜中に気泡が生じる等といった製品不良が生じてしまう。
【０００８】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、導電性ゴム糊としての加工性を損なうことなく、低導電性トレッドゴムに対して従来にも増して優れた導電性を付与することができるタイヤ用導電性ゴム糊、及びこのゴム糊を用いて導電性を改善した空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、ゴム糊に導電性を付与するために従来配合していたカーボンブラックの代わりに黒鉛粉末を使用することにより上記課題を解決できることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、天然ゴム及び／又はジエン系合成ゴムと、炭素粉末を２５００℃以上で熱処理してなる平均粒径１〜１５μｍの黒鉛粉末と、を含有するゴム組成物を、有機溶剤に溶解させてなるタイヤ用導電性ゴム糊に係るものである。
【００１２】
本発明はまた、タイヤ接地面内からその幅方向外側の導電性ゴム部に至る領域に上記の導電性ゴム糊からなる導電性薄膜が形成された空気入りタイヤに係るものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の導電性ゴム糊に用いるゴム成分は、天然ゴム及び／又はジエン系合成ゴムである。ジエン系合成ゴムとしては、例えば、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ニトリルゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、エチレンプロピレンゴムが挙げられ、これらは単独で用いても、あるいは２種以上併用してもよい。
【００１４】
本発明の導電性ゴム糊においては、導電性を付与するための導電性材料として黒鉛粉末を使用し、これを上記ゴム成分に配合する。黒鉛粉末は、六方晶系に属する板状結晶の炭素粉末であり、天然ガスや炭化水素ガスの気相熱分解や不完全燃焼によって生成するカーボンブラックと比べて、一般に粒径が大きくストラクチャーも形成しない炭素粉末である。本発明で用いる黒鉛粉末としては、天然黒鉛を用いることもできるが、無定形炭素を熱処理して得られる人造黒鉛の使用が好適である。特に、コークス等の易黒鉛化性炭素材料を予め粉砕しておき、粉砕された炭素粉末を高温熱処理して得られる人造黒鉛粉末の使用が好ましい。
【００１５】
上記の炭素粉末の熱処理温度は２５００℃以上であることが好ましく、より好ましくは２５００〜３３００℃である。２５００℃以上で熱処理することにより、結晶性を向上することができ、導電性の向上に寄与することができる。
【００１６】
また、黒鉛粉末は、平均粒径が１〜１５μｍである黒鉛微粉末であることが好ましく、この平均粒径と上記した熱処理温度による結晶性向上との組合せにより、導電性を飛躍的に向上することができる。なお、平均粒径の測定は電子顕微鏡測定により行うことができる。黒鉛粉末は、また、真密度が２．０〜２．４ｇ／ｃｍ^３であり、嵩密度が０．０５〜０．４ｇ／ｃｍ^３であることが好ましい。このような黒鉛粉末としては、昭和電工株式会社製「ＵＦＧ−５」「ＵＦＧ−１０」「ＵＦＧ−３０」（いずれも商品名）などが市販されており、その使用が推奨される。
【００１７】
本発明で好適に使用することができる黒鉛粉末は、例えば、リチウム２次電池用として特開２００１−１１４５０６号公報に開示されている製造方法、即ち、炭素材料を予め粉砕し炭素粉末としたものを炭素製容器に充填し、該容器に電流を流して該容器の抵抗発熱により前記炭素粉末を加熱昇温し黒鉛化することにより製造することができる。
【００１８】
黒鉛粉末の配合量は、特に限定されるものではないが、ゴム成分１００重量部に対して５０〜２００重量部であることが好ましい。
【００１９】
本発明の導電性ゴム糊には、上記した各成分の他に、芳香族系オイルなどのプロセスオイル、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤、活性剤、滑剤等の各種添加剤を必要に応じて添加することができる。また、加工性を損なわない範囲でカーボンブラックを上記黒鉛粉末とともに併用することもできる。
【００２０】
本発明の導電性ゴム糊を調製する方法としては、特に限定されることなく公知の方法を使用することができる。例えば、上記各成分と必要に応じて他の添加剤をバンバリーミキサーやロールなどを用いて混練し、得られたゴム組成物を、ゴム用揮発油やトルエンなどのゴムを溶解する揮発性の有機溶剤中に撹拌し、溶解・分散させることにより調製することができる。ゴム組成物と有機溶剤との配合比率は特に限定されないが、通常、重量比でゴム組成物／有機溶剤＝１／５〜１／１５であることが好ましい。
【００２１】
本発明の導電性ゴム糊は、シリカ充填度の高いトレッドゴム等のように低導電性トレッド部を持つタイヤに適用されるものであり、タイヤ接地面内からその幅方向外側の導電性ゴム部に至る領域において、その表面に該ゴム糊からなる導電性薄膜が形成されるように塗布して使用される。
【００２２】
詳細には、加硫成形前のトレッドのショルダー領域から、トレッドの両側又は片側に配された導電性のストリップゴム部又はサイドウォール部にかけて、これらの範囲内の表面を被覆するように導電性ゴム糊を塗布し、次いで加硫成形することにより、トレッド表面に導電性薄膜が形成される。なお、導電性ゴム糊の塗布厚みは、特に限定されないが、通常は、導電性薄膜の厚みが０．００１〜０．３ｍｍとなるように設定される。
【００２３】
上記の加硫成形時、トレッド表面には金型の凸部によって溝やサイプが形成されるため、上記導電性ゴム糊は引き伸ばされて溝やサイプの壁面にも導電性薄膜が形成される。
【００２４】
図１は上記のようにして導電性薄膜が形成されたタイヤの一例を示す断面図であり、１はシリカ配合の低導電性ゴムからなるトレッドゴム部であり、２はその両側に配された導電性のストリップゴム部、３は導電性のサイドウォールゴム部、４はビード部、５は導電性薄膜である。導電性薄膜５は、トレッドゴム部１からストリップゴム部２におけるタイヤ接地端６の外側の領域まで形成されており、また、横溝７の壁面にも形成されている。
【００２５】
このようにして横溝やタイヤ幅方向に延びるサイプの壁面に形成された導電性薄膜は、トレッド摩耗後も接地面とトレッド外側の導電性ゴム部との間を接続することになるので、導電性が発揮される。
【００２６】
かかる作用効果をより有効に発揮させるために、上記特許文献１に記載されたように、未加硫のトレッドゴム表面に微細な網目状の凹状を形成しておき、この凹状を含む領域に導電性ゴム糊を塗布し、加硫成形時にタイヤ接地面内から接地端を横切ってタイヤ幅方向外側に延びる横溝を形成してもよい。また、上記特許文献２に記載されたように、未加硫のトレッドにおいてショルダー領域の表面から内面に向けて溜穴をタイヤ周方向に複数設けておき、導電性ゴム糊をこの溜穴に充填しつつタイヤ周方向に塗布してから加硫成形するようにしてもよい。
【００２７】
上記のように導電性ゴム糊はトレッドゴム表面に薄く塗布されるものであるため、塗工性の観点から低粘度であることが要求される。本発明の導電性ゴム糊であると、導電性材料として黒鉛粉末を用いており、黒鉛粉末は、従来のカーボンブラックと比較して粒径が大きく、ストラクチャーも形成していないため、増量使用してもゴム糊の粘度を上昇させることがない。そのため、加工性を損なうことなく導電性を改良することができる。
【００２８】
また、特に２５００℃以上で熱処理された結晶性の高い、しかも平均粒径が１〜１５μｍである黒鉛粉末を用いることにより、導電性を飛躍的に向上することができる。
【００２９】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００３０】
下記表１に示す配合に従い、各成分をバンバリーミキサーで混練して実施例１〜４および比較例１〜５の導電性ゴム糊用ゴム組成物を調製した。その際、導電性材料としては、下記表２に示す通りとした。各導電性材料の詳細は以下の通りである。
【００３１】
カーボンブラック：東海カーボン社製「シーストＫＨ」
導電性カーボンブラック：ケッチェンブラック社製「ケッチェンブラック」
黒鉛粉末(a)：昭和電工社製「ＵＦＧ−５」（平均粒径３．０μｍ）
黒鉛粉末(b)：昭和電工社製「ＵＦＧ−１０」（平均粒径４．５μｍ）
黒鉛粉末(c)：昭和電工社製「ＵＦＧ−３０」（平均粒径１０．５μｍ）
黒鉛粉末(a)〜(c)は、炭素粉末を３０００℃で処理してなる人造黒鉛微粉末であり、真密度はいずれも２．２ｇ／ｃｍ^３、嵩密度は(a)が０．１〜０．２ｇ／ｃｍ^３、(b)及び(c)が０．２〜０．３ｇ／ｃｍ^３である。
【００３２】
ゴム組成物の調製時に混合加工性を評価したところ、下記表２に示すように、比較例５以外については各成分を均一に混合することができたが、比較例５では導電性カーボンブラックがゴムに均一に混入しなかった。
【００３３】
上記で得られたゴム組成物をゴム用揮発油に対し、ゴム組成物／ゴム用揮発油＝１０／９０の割合で溶かし込むことにより、導電性ゴム糊Ａを調製した。得られた各ゴム糊Ａについて、Ｂ型粘度計を用いて粘度（２３℃）を測定した。結果を表２に示す。
【００３４】
シリカ配合の低導電性トレッドゴムを持つタイヤ（タイヤサイズＰ２０５／５５Ｒ１６）のグリーンタイヤに、上記で得られた導電性ゴム糊Ａを厚み０．０１ｍｍとなるように塗布した後、加硫成形して実施例１〜４及び比較例１〜４のタイヤを作製した。ゴム糊Ａの塗布時における加工性を評価するとともに、得られた各タイヤについて１０００ｋｍ走行後の導電性を評価した。結果を下記表２に示す。
【００３５】
なお、導電性の評価は、タイヤを１５×６−ＪＪのホイールに組付け、内圧２００ｋＰａとし、支持軸によりホイール部で支持して鉄板上に設置し、４５０ｋｇｆの荷重をかけた状態で、鉄板とホイール間に１０００Ｖの電圧をかけて電気抵抗値を測定することにより行った。測定は、タイヤ周上の４箇所で行い、そのうちの最大値を測定値とした。
【００３６】
表２に示すように、カーボンブラックを配合した比較例１では、ゴム糊の粘度が低く塗布加工性については良好であったものの、導電性は不十分であった。また、カーボンブラックを増量した比較例２では、ゴム糊の粘度が高く、そのため塗布ムラが生じて導電性不良がみられた。一方、単にゴムに配合した場合には一般のカーボンブラックよりも高い導電性向上効果が認められる導電性カーボンブラックを用いた比較例３，４では、ゴム糊の粘度が高いことに起因して、塗布ムラが生じ、そのため導電性向上効果は認められなかった。
【００３７】
これに対し、黒鉛粉末を用いた実施例１〜４では、ゴム糊の粘度が低く塗布加工性に優れ、また、比較例１よりも導電性に優れており、しかも、黒鉛粉末を増量しても大きな粘度上昇はなく、塗布加工性が確保されていた。
【００３８】
上記ゴム糊Ａについて粘度が高く均一に塗布できなかった比較例２〜４について、ゴム組成物／ゴム用揮発油＝５／９５の割合で、導電性ゴム糊Ｂを調製した。得られた各ゴム糊Ｂについて、Ｂ型粘度計を用いて粘度（２３℃）を測定した。また、上記グリーンタイヤに厚み０．０１ｍｍとなるように塗布して、塗布加工性を評価した。その結果、表２に示すように、ゴム糊の粘度は低下し、塗布自体は良好に行うことができたが、乾燥に時間がかかり、そのため生産性を含めた塗布加工性は不十分なものであった。
【００３９】
【表１】

【００４０】
【表２】

【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明のタイヤ用導電性ゴム糊であると、塗布加工性を損なうことなく、低導電性トレッドゴムに対して優れた導電性を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】導電性薄膜を形成したタイヤの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１……シリカ配合のトレッドゴム部
２……導電性のストリップゴム部
５……導電性薄膜

Claims

天然ゴム及び／又はジエン系合成ゴムと、炭素粉末を２５００℃以上で熱処理してなる平均粒径１〜１５μｍの黒鉛粉末と、を含有するゴム組成物を、有機溶剤に溶解させてなるタイヤ用導電性ゴム糊。
タイヤ接地面内からその幅方向外側の導電性ゴム部に至る領域に請求項１記載の導電性ゴム糊からなる導電性薄膜が形成されたことを特徴とする空気入りタイヤ。