JP4768434B2 - スタッドレスタイヤ用ゴム組成物 - Google Patents

Description

本発明は、スタッドレスタイヤ用ゴム組成物に関する。

氷雪路面走行では、スパイクタイヤが使用されたり、タイヤにチェーンを装着することがなされてきたが、粉塵などの環境問題が発生するため、これにかわる氷雪路面走行用タイヤとして、スタッドレスタイヤが開発され、氷上性能（氷雪路面上におけるタイヤの発進性能、加速性能および制動性能）を向上させるために種々の検討がなされてきた。

例えば、スリップの原因となる氷雪路面に発生する水を除去するために、タイヤ用ゴム組成物に発泡ゴムを配合すること、または、バルーンを配合することがおこなわれてきた。

また、スタッドレスタイヤのトレッドに固形の異物（例えば、非金属繊維、胡桃など）を配合することがおこなわれている。

例えば、特許文献１には、卵殻粉を含有するスタッドレスタイヤ用ゴム組成物が開示されている。

しかし、これら従来の手法では、氷雪路面におけるスタッドレスタイヤの氷上性能を充分に向上させるものとはいえなかった。

特開平６−４１３５５号公報

本発明は、氷上性能を向上させたスタッドレスタイヤ用ゴム組成物を提供することを目的とする。

本発明は、ゴム成分１００重量部に対して、鶏卵殻粉を５〜２５重量部含むスタッドレスタイヤ用ゴム組成物であって、該鶏卵殻粉が、（１）平均粒子径が２０μｍ以下の鶏卵殻粉と（２）平均粒子径が４０〜８０μｍの鶏卵殻粉とからなるスタッドレスタイヤ用ゴム組成物に関する。

本発明によれば、平均粒子径が２０μｍ以下の鶏卵殻粉と、平均粒子径が４０〜２００μｍの鶏卵殻粉とを組み合わせることによって、耐摩耗性を維持しながら氷上性能を向上させたスタッドレスタイヤ用ゴム組成物を提供することができる。

本発明のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物は、ゴム成分および鶏卵殻粉を含む。

ゴム成分としては、任意のジエン系ゴムが用いられる。たとえば、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、各種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）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム、ポリクロロプレン（ＣＲ）などのジエン系ゴムを単独で、あるいは任意の割合でブレンドして使用することができるが、低温特性がよい、また低温特性と加工性、耐久性などのバランスが優れるという点でＮＲおよびＢＲをジエン系ゴムとして用いることが好ましい。

鶏卵殻紛は、前記ゴム成分に対して配合されることで、（Ａ）鶏卵殻紛自体が氷雪路面を引っ掻く効果、（Ｂ）鶏卵殻紛粒子に存在する細孔が氷雪路面の水を吸水し除去する効果、（Ｃ）鶏卵殻紛粒子が脱落することによりできた細孔が氷雪路面の水を吸水し除去する効果、および（Ｄ）鶏卵殻紛粒子が脱落することによりできた細孔の淵部分がエッジとしてはたらき、氷雪路面を引っ掻く効果という（Ａ）〜（Ｄ）の効果が得られる。このように、氷上性能の向上には、引っかき効果とともに、鶏卵殻紛粒子中に存在する細孔または鶏卵殻紛粒子の脱落することにより得られる細孔による水分の除去効果が大きく起因している。

本発明における鶏卵殻粉は、（１）平均粒子径が２０μｍ以下の鶏卵殻粉と（２）平均粒子径が４０〜２００μｍの鶏卵殻粉からなる。

鶏卵殻紛（１）のように粒子径の小さいものを配合すると、それより粒子径の大きいものを同量配合した場合よりも、より多くの凹凸がゴム組成物表面に生じるため、引掻き効果を向上させるという効果が得られる。

また、鶏卵殻紛（２）のように粒子径が大きいものを配合すると、ゴム組成物表面の表面粗さを大きくして、引掻き効果を向上させるという効果が得られる。

本発明では、鶏卵殻紛（１）および（２）を組み合わせることで、トレッド表面に大小
の細孔を生じ、小さい孔は淵部分を多く生じさせることから引掻き効果を生じさせ、大きな孔は吸水効果を生じさせることで、鶏卵殻紛（１）および（２）の相乗効果が生じ、氷上性能が大幅に向上する。

鶏卵殻粉（１）の平均粒子径は２０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下である。鶏卵殻粉（１）の平均粒子径が２０μｍをこえると、生じる細孔が大きくなり淵部分が減少するため、十分な引掻き効果が得られない。また、鶏卵殻粉（１）の平均粒子径は３μｍ以上が好ましく、５μｍ以上がより好ましい。鶏卵殻粉（１）の平均粒子径が３μｍ未満では、得られる凹凸がフラットになり、氷上性能がが期待できない傾向がある。なお、鶏卵殻粉（１）の平均粒子径は、粒度分布測定器を用いて測定される。

鶏卵殻粉（１）および（２）の合計含有量に対する鶏卵殻粉（１）の含有率は、３０重量％以上が好ましく、４０重量％以上がより好ましい。含有率が３０重量％未満では、小さな孔が少なくなり、十分なエッジ効果が得られない傾向がある。また、鶏卵殻粉（１）の含有率は、７０重量％以下が好ましく、６０重量％以下がより好ましい。含有率が７０重量％をこえると、大きな孔が少なくなり、十分な吸水効果が得られない傾向がある。

鶏卵殻粉（２）の平均粒子径は４０μｍ以上、好ましくは４５μｍ以上、より好ましくは５０μｍ以上である。鶏卵殻粉（２）の平均粒子径が４０μｍ未満では、十分な大きな孔が無くなり、十分な吸水効果が得られない。また、鶏卵殻粉（２）の平均粒子径は２００μｍ以下、好ましくは１５０μｍ以下、より好ましくは１００μｍ以下、さらに好ましくは８０μｍ以下である。鶏卵殻粉（２）の平均粒子径が２００μｍをこえると、耐摩耗性が低下する、あるいは、一定以上の凹凸があることで、ゴムと氷雪路面との接触面積が極端に少なくなり、逆に氷上性能を低下させる傾向がある。なお、鶏卵殻粉（２）の平均粒子径は、粒度分布測定器を用いて測定される。

鶏卵殻粉の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して、５重量部以上、好ましくは１０重量部である。鶏卵殻粉の含有量が、５重量部未満では、氷上性能が向上しない。また、鶏卵殻粉の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して、２５重量部以下、好ましくは２０重量部以下である。鶏卵殻粉の含有量が、２５重量部をこえると、ゴムへの混練り時に分散が悪くなり、耐摩耗性が低下する。なお、鶏卵殻紛の含有量とは、鶏卵殻紛（１）および（２）の含有量を合計したものをいう。

本発明のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物には、前記ゴム成分、鶏卵殻粉のほかに、カーボンブラックなどの補強用充填剤、加硫剤（架橋剤）、加硫促進剤、各種オイル、老化防止剤、軟化剤、可塑剤、カップリング剤などのタイヤ用または一般のゴム組成物用として配合される各種配合剤および添加剤を配合することができる。また、これらの配合剤、添加剤の配合量も一般的な量とすることができる。

スタッドレスタイヤ用ゴム組成物の表面粗さＲｚは、２０〜６０μｍが好ましい。表面粗さＲｚが２０μｍ未満では氷上性能が低下する傾向があり、また、６０μｍをこえると、耐摩耗性が低下する傾向がある。ここで、前記表面粗さＲｚとは、ＪＩＳ−Ｂ０６０１で規定されている表面粗さ の定義に準じて計算された１０点平均粗さＲｚである。

本発明のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物は、スタッドレスタイヤの製造に好適に使用される。スタッドレスタイヤの製造法としては、例えば、ゴム成分および鶏卵殻粉、ならびに必要に応じて、補強用充填剤、前記添加剤を混練りして得られた未加硫ゴム組成物を、スタッドレスタイヤのトレッドの形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて未加硫タイヤを形成し、さらに、この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することでスタッドレスタイヤを製造することがあげられる。

本発明のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物から得られたスタッドレスタイヤは、とくに重荷重車輌（バス、トラックなど）に用いられることが好ましい。

実施例にもとづいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

実施例および比較例で使用した原料を以下にまとめて示す。
天然ゴム（ＮＲ）：ＲＳＳ♯３
ブタジエンゴム（ＢＲ）：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ
鶏卵殻粉１：キューピー（株）製（平均粒子径２μｍ）
鶏卵殻粉２：キューピー（株）製（平均粒子径１０μｍ）
鶏卵殻粉３：キューピー（株）製（平均粒子径５０μｍ）
鶏卵殻粉４：キューピー（株）製（平均粒子径１００μｍ）
カーボンブラック：三菱化学（株）製のダイヤブラックＩ（Ｎ１１０）
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックワックス
老化防止剤：精工化学工業（株）製のオゾノン６Ｃ（Ｎ−１，３−ジメチルブチル−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン）
ステアリン酸：日本油脂（株）製の桐
酸化亜鉛：東邦亜鉛（株）製の銀嶺Ｒ
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（Ｎ−tert−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）

実施例１および比較例１〜５
＜スタッドレスタイヤの製造方法＞
硫黄および加硫促進剤以外の薬品を表１に示す配合量にしたがって添加し、バンバリーミキサーで約１５０℃で５分間混練りした。その後、得られた混練物に硫黄および加硫促進剤を表１に示す配合量にしたがって添加して、２軸オープンロールで約８０℃で５分間練り込んで、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物をトレッド形状に成形して、他のタイヤ部材と貼りあわせ、１５０℃および２５ｋｇｆの条件にて３５分間加硫することにより、トラック・バス用スタッドレスタイヤ（タイヤサイズ：１１Ｒ２２．５）を製造し、以下の試験に用いた。

＜試験方法＞
（氷上性能）
スタッドレスタイヤを４トン車に装着し、北海道旭川テストコースにて、気温−１〜−６℃において時速３０ｋｍ／ｈでロックブレーキを踏み、車が停止するまでに要した氷上の停止距離を測定した。また、同車輌を用いて発進、加速および停止についての測定をおこない、フィーリングによる評価もおこなった。また、前記停止距離の逆数をそれぞれとり、比較例１の逆数を１００として、その他の逆数を指数で表した。また、発進、加速および停止のフィーリングによる評価は、比較例１を１００として基準とし、明らかに性能が向上したとテストドライバーが判断したものを１２０とした。そして、停止距離の逆数の指数、およびフィーリングによる評価の値を平均することにより氷上性能指数を算出した。指数が大きいほど氷上性能に優れていることを示す。

（耐摩耗性）
スタッドレスタイヤのトレッドから厚さ５ｍｍの試験片を切り出し、（株）岩本製作所製のランボーン摩耗試験機を用い、表面回転速度５０ｍ／分、負荷荷重３．０ｋｇ、落砂量１５ｇ／分でスリップ率２０％にて摩耗量を測定し、それらの摩耗量の逆数をとった。そして、比較例１の摩耗量の逆数を１００とし、そのほかの摩耗量の逆数を指数で表わした。指数が大きいほど、耐摩耗性に優れることを示す。

（表面粗さＲｚ）
スタッドレスタイヤのトレッドからゴムを切りだし、ＪＩＳ−Ｂ０６０１−１９９４表面粗さの定義に準じて表面粗さＲｚを測定した。

試験結果を表１に示す。

実施例１では、鶏卵殻粉２および４を組み合わせて配合することにより、氷上性能指数が大幅に向上した。

卵殻粉２のみを使用した比較例２、および卵殻粉３のみを使用した比較例３では、氷上性能指数が充分に向上しなかった。

粒子径の小さい鶏卵殻粉１および２を組み合わせて配合した比較例４においても、氷上性能指数が充分に向上しなかった。

粒子径の大きい卵殻粉４を配合した比較例４では、耐摩耗性指数が大幅に低下した。

Claims (1)

1. ゴム成分１００重量部に対して、
   鶏卵殻粉を５〜２５重量部含むスタッドレスタイヤ用ゴム組成物であって、
   該鶏卵殻粉が、（１）平均粒子径が２０μｍ以下の鶏卵殻粉と（２）平均粒子径が４０〜８０μｍの鶏卵殻粉とからなるスタッドレスタイヤ用ゴム組成物。