JP6880816B2

JP6880816B2 - スタッドレスタイヤ

Info

Publication number: JP6880816B2
Application number: JP2017031100A
Authority: JP
Inventors: 三原　諭; 諭三原
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2017-02-22
Filing date: 2017-02-22
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2037-02-22
Also published as: JP2018135454A

Description

本発明は、氷上性能を改良するスタッドレスタイヤに関する。

空気入りタイヤの氷上性能を向上するには、タイヤを構成するゴムの貯蔵弾性率（Ｅ′）や損失正接（ｔａｎδ）などの物理的特性を改質し摩擦係数を大きくしたり、親水性／撥水性などの化学的特性を改質し水膜除去性や排水性を改良したりすることがある。近年ゴムの化学的特性の改質に用いる物質をゴム表面に塗布したり、表面に化学的な処理を施したり、ゴムに添加剤を配合するなどの手法が提案されている。

特許文献１は、ゴム組成物にフッ素およびケイ素含有界面活性剤を配合することにより、撥水性を発揮させ、氷上性能およびウェット性能を改良することを提案している。特許文献２は、ゴム成分に、粒状体物質およびグルコースに第１級アルコールを反応させてなるアルキル基変性糖誘導体を配合することにより、氷上性能、耐摩耗性および耐カットチップ性を改良することを提案している。しかし、氷上性能を高くすることを求める需要者の期待はより大きく、氷上性能を一層改善することが求められている。

特開２００４−３５７２７号公報特開２０１０−２１５８５５号公報

本発明の目的は、氷上性能を改良するスタッドレスタイヤを提供することにある。

上記目的を達成する本発明のスタッドレスタイヤは、ジエン系ゴム１００質量部に対し、融点が８０〜１５５℃であるシリコーン変性ポリオレフィンを１〜２０質量部配合してなるスタッドレスタイヤ用ゴム組成物からなるトレッド部を有することを特徴とする。

本発明のスタッドレスタイヤは、ジエン系ゴム１００質量部に融点が８０〜１５５℃であるシリコーン変性ポリオレフィンを１〜２０質量部配合しスタッドレスタイヤ用ゴム組成物からなるトレッド部を有するので、氷上性能を従来レベル以上に向上することができる。

前記シリコーン変性ポリオレフィンは、シリコーン変性ポリプロピレンであるとよい。

本発明のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物を組成するジエン系ゴムは、特に限定されるものではなく、例えば天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、スチレン−イソプレンゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等が挙げられる。なかでも天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴムが好ましく、天然ゴム、ブタジエンゴムがより好ましい。これらジエン系ゴムは、その分子鎖の末端および／または側鎖がエポキシ基、カルボキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、シリル基、アミド基等により、変性された変性ジエン系ゴムでもよい。

上述したジエン系ゴムの平均ガラス転移温度は−５０℃以下であることが好ましく、更に好ましくは−６０℃〜−１００℃であると良い。ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度を−５０℃以下にすることにより、低温下でのゴムコンパウンドのしなやかさを維持し、氷面に対する凝着力を高くするので、スタッドレスタイヤのトレッド部に好適に使用することができる。なお本明細書においてガラス転移温度は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により２０℃／分の昇温速度条件によりサーモグラムを測定し、転移域の中点の温度とする。また、ジエン系ゴムが油展品であるときは、油展成分（オイル）を含まない状態におけるジエン系ゴムのガラス転移温度とする。また、平均ガラス転移温度とは、各ジエン系ゴムのガラス転移温度に各ジエン系ゴムの質量分率を乗じた合計（ガラス転移温度の加重平均値）である。なお、すべてのジエン系ゴムの質量分率の合計を１とする。

本発明のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物は、シリコーン変性ポリオレフィンを含有する。シリコーン変性ポリオレフィンを配合することにより、スタッドレスタイヤ用ゴム組成物の水に対する濡れ性を良化し、氷上の水膜の除去を容易にし氷上性能を向上することができる。またジエン系ゴムと適度に親和性を有するため、ゴム表面に過度にブリードアウトすることがない。これに対し、未変性のポリオレフィンやマレイン酸変性のポリオレフィンを配合しても氷上性能を改良するができず、むしろ氷上性能が低下してしまう。

シリコーン変性ポリオレフィンを組成するポリオレフィンは、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、エチレン−αオレフィンコポリマー、等を例示することができる。好ましくはポリプロピレン、エチレン−プロピレンコポリマー、等が挙げられる。エチレン−プロピレンコポリマーは、ランダム共重合体、ブロック共重合体のいずれでもよい。シリコーン変性ポリオレフィンはシリコーン変性ポリプロピレンであることが好ましい。

シリコーン変性ポリオレフィンとして、上述したポリオレフィンへのシリコーンのグラフト重合体、オレフィン系モノマーとＳｉ−Ｏ構造を有するケイ素化合物との共重合体、等を例示することができる。このようなシリコーン変性ポリオレフィンは、通常の方法で製造するか、市販製品を使用してもよい。市販製品としては、例えば理研ビタミン社製リケエイドＳＧ−１００Ｐ、ＳＧ−１７０Ｐ、ＳＧ−２００Ｐ、ＳＧ−２７０Ｐ、ＳＧ−３００Ｐ、ＳＧ−３７０Ｐ、等が挙げられる。

シリコーン変性ポリオレフィンは、ジエン系ゴム１００質量部に対し１〜２０質量部、好ましくは３〜１５質量部、より好ましくは５〜１２質量部配合する。シリコーン変性ポリオレフィンの配合量が１質量部未満であると、氷上性能を改良する効果が十分に得られない。またシリコーン変性ポリオレフィンの配合量が２０質量部を超えると、氷上性能が低下する。

シリコーン変性ポリオレフィンの融点は、特に制限されるものではないが、好ましくは８０〜１５５℃、より好ましくは９０〜１５５℃、さらに好ましくは１００〜１５４℃であるとよい。シリコーン変性ポリオレフィンの融点は、意外にも高い方が氷上性能をより改良することができる。これはジエン系ゴムとの混練時にシリコーン変性ポリオレフィンが適切な大きさに分散されているものと推定される。シリコーン変性ポリオレフィンの融点が８０℃未満であると、氷上性能を改良する効果が十分に得られない。またシリコーン変性ポリオレフィンの融点が１５５℃を超えると低温時のゴム硬度が大きくなり、しなやかさが失われ、低温性能が低下する。シリコーン変性ポリオレフィンの融点は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により２０℃／分の昇温速度条件によりサーモグラムを測定したときのピーク温度とする。

本発明のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物は、カーボンブラックおよび／または白色充填剤を含有する。カーボンブラックおよび／または白色充填剤の配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、カーボンブラックおよび白色充填剤の合計で３０〜１００質量部、好ましくは４０〜９０質量部、より好ましくは４５〜８０質量部である。カーボンブラックおよび白色充填剤の配合量を３０質量部以上にすることによりゴム組成物の機械的特性を改良し耐摩耗性を向上することができる。またカーボンブラックおよび白色充填剤の配合量を１００質量部以下にすることにより、ゴム組成物のしなやかさを維持し氷上性能を確保することができる。またタイヤにしたとき重量の増加を抑制することができる。

本発明のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物は、カーボンブラックおよび／またはシリカを配合することができる。カーボンブラックとしては、例えばＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＨＭＦ、ＳＲＦ等のファーネスカーボンブラックが挙げられ、これらを単独または２種以上を組合わせて使用してもよい。カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、特に制限されるものではないが、好ましくは７０〜２４０ｍ²／ｇ、より好ましくは９０〜２００ｍ²／ｇであるとよい。カーボンブラックの窒素吸着比表面積を７０ｍ²／ｇ以上にすることにより、ゴム組成物の機械的特性および耐摩耗性を確保することができる。またカーボンブラックの窒素吸着比表面積を２４０ｍ²／ｇ以下にすることにより、氷上性能を良好にすることができる。本明細書において、カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、ＪＩＳＫ６２１７−２に準拠して、測定するものとする。

シリカとしては、例えば湿式シリカ（含水ケイ酸）、乾式シリカ（無水ケイ酸）、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等が挙げられ、これらを単独または２種以上を組合わせて使用してもよい。シリカのＣＴＡＢ吸着比表面積は、特に制限されるものではないが、好ましくは８０〜２６０ｍ²／ｇ、より好ましくは１４０〜２００ｍ²／ｇであるとよい。シリカのＣＴＡＢ吸着比表面積を８０ｍ²／ｇ以上にすることにより、ゴム組成物の耐摩耗性を確保することができる。またシリカのＣＴＡＢ吸着比表面積を２００ｍ²／ｇ以下にすることにより、ウェット性能および低転がり抵抗性を良好にすることができる。本明細書において、シリカのＣＴＡＢ比表面積は、ＩＳＯ５７９４により測定された値とする。

本発明では、シリカと共にシランカップリング剤を配合するとよい。シランカップリング剤を配合することにより、ジエン系ゴムに対するシリカの分散性を向上し、耐摩耗性および氷上性能のバランスをより高くすることができる。

シランカップリング剤の種類は、シリカ配合のゴム組成物に使用可能なものであれば特に制限されるものではないが、例えば、ビス−（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラサルファイド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジサルファイド、３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラサルファイド、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３−オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン等の硫黄含有シランカップリング剤を例示することができる。

シランカップリング剤の配合量は、シリカの重量に対し、好ましくは３〜１５質量％を配合すると良く、より好ましくは５〜１０質量％にすると良い。シランカップリング剤の配合量がシリカ配合量の３質量％未満であるとシリカの分散を十分に改良することができない虞がある。シランカップリング剤の配合量がシリカ配合量の１５質量％を超えるとシランカップリング剤同士が縮合し、ゴム組成物における所望の硬度や強度を得ることができない。

本発明のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物は、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、加工助剤、テルペン系樹脂、熱硬化性樹脂などのタイヤ用ゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤を、本発明の目的を阻害しない範囲内で配合することができる。またかかる添加剤は一般的な方法で混練してゴム組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量は本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。本発明のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物は、通常のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。

本発明のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物は、スタッドレスタイヤのトレッド部を形成するのに好適である。本発明のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物でトレッドゴムを構成したスタッドレスタイヤは、氷上性能を従来レベル以上に向上することができる。

以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

表２に記載の共通組成を有し、表１に記載の化合物を配合した１２種類のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物（実施例１〜７、標準例、比較例１〜４）を調製するにあたり、硫黄、および加硫促進剤を除く成分を１.７Ｌのバンバリーミキサーで５分間混練し、１４５℃に達したとき放出し冷却しマスターバッチとした。得られたマスターバッチに、硫黄、および加硫促進剤を加えて７０℃のオープンロールで混練することにより、１２種類のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物を得た。なお、表１に記載の各化合物の配合量は、表２に記載のジエン系ゴム１００質量部に対する質量部として表されている。

得られたスタッドレスタイヤ用ゴム組成物を、所定形状の金型（内寸；長さ１５０ｍｍ、幅１５０ｍｍ、厚さ２ｍｍ）を用いて１７０℃、１０分間加硫し、加硫ゴム試験片を作成した。得られた加硫ゴム試験片を使用して、以下に示す試験方法で氷上摩擦性能および−１０℃のゴム硬度を測定した。

氷上摩擦性能
得られた加硫ゴム試験片を偏平円柱状の台ゴムに貼り付け、インサイドドラム型氷上摩擦試験機を用いて、測定温度−１．５℃、荷重５．５ｋｇ／ｃｍ²、ドラム回転速度２５ｋｍ／ｈの条件で氷上摩擦係数を測定した。得られた氷上摩擦係数を、標準例の値を１００とする指数にして、「氷上性能」の欄に示した。この指数値が大きいほど氷上摩擦係数が大きく氷上性能が優れることを意味する。

−１０℃のゴム硬度
得られた加硫ゴム試験片を使用し、ＪＩＳＫ６２５３に準拠しデュロメータのタイプＡにより−１０℃でゴム硬度を測定した。得られた結果は、標準例の値を１００にする指数として「ゴム硬度（−１０℃）」の欄に記載した。この指数が小さいほど、低温時のゴム硬度が低く、しなやかで低温性能が優れることを意味する。

なお、表１において使用した原材料の種類を下記に示す。
・シリコーン変性ＰＰ−１：融点が１５３℃のシリコーン変性ポリプロピレン、理研ビタミン社製リケエイドＳＧ−１００Ｐ
・シリコーン変性ＰＰ−２：融点が１５３℃のシリコーン変性ポリプロピレン、理研ビタミン社製リケエイドＳＧ−１００Ｐ
・シリコーン変性ＰＰ−３：融点が１２７℃のシリコーン変性ポリプロピレン、理研ビタミン社製リケエイドＳＧ−１００Ｐ
・シリコーン変性ＰＰ−４：融点が１２７℃のシリコーン変性ポリプロピレン、理研ビタミン社製リケエイドＳＧ−１００Ｐ
・シリコーン変性ＰＰ−５：融点が８５℃のシリコーン変性ポリプロピレン、理研ビタミン社製リケエイドＳＧ−１００Ｐ
・シリコーン変性ＰＰ−６：融点が８５℃のシリコーン変性ポリプロピレン、理研ビタミン社製リケエイドＳＧ−１００Ｐ
・未変性のＰＰ：融点が１６５℃のポリプロピレン、日本ポリプロ社製ノバテックＰＰノバテックＰＰ
・マレイン酸変性ＰＰ：融点が１２５℃のマレイン酸変性ポリプロピレン、ＡＲＫＥＭＡ社製ＯＲＥＶＡＧ-Ｇ

なお、表２において使用した原材料の種類を下記に示す。
・天然ゴム：ＲＳＳ＃３
・ブタジエンゴム：日本ゼオン（株）製ポリブタジエンゴムＮｉｐｏｌＢＲ１２２０
・カーボンブラック：東海カーボン（株）製カーボンブラックシースト６、窒素吸着比表面積が１１５ｍ²／ｇ
・シリカ：日本シリカ工業（株）製ＮｉｐｓｉｌＡＱ、ＣＴＡＢ吸着比表面積が１７０ｍ²／ｇ
・カップリング剤：硫黄含有シランカップリング剤、デクサ社製Ｓｉ６９
・アロマオイル：富士興産（株）製アロマオイル
・ステアリン酸：ＮＯＦ社製ビーズステアリン酸
・酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
・老化防止剤：フレキシス社製６ＰＰＤ
・硫黄：鶴見化学工業（株）製金華印油入微粉硫黄
・加硫促進剤１：大内新興化学工業（株）製ノクセラーＣＺ−Ｇ（ＣＢＳ）
・加硫促進剤２：住友化学社製ソクシノールＤ−Ｇ（ＤＰＧ）

表１から明らかなように実施例１〜７のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物は、氷上性能を従来レベル以上に改良することが確認された。

比較例１のゴム組成物は、シリコーン変性ポリオレフィンの配合量が１質量部未満であるので、氷上性能が劣る。

比較例２のゴム組成物は、シリコーン変性ポリオレフィンの配合量が２０質量部を超えるので、却って氷上性能が劣る。

比較例３のゴム組成物は、シリコーン変性ポリオレフィンの代わりに融点が１６５℃である未変性のポリプロピレンを配合したので、氷上性能が劣る。また低温時のゴム硬度が大きく、低温性能が劣る。

比較例４のゴム組成物は、シリコーン変性ポリオレフィンの代わりに融点が１２５℃であるマレイン酸変性のポリプロピレンを配合したので、氷上性能が劣る。また低温時のゴム硬度が大きく、低温性能が劣る。

Claims

ジエン系ゴム１００質量部に対し、融点が８０〜１５５℃であるシリコーン変性ポリオレフィンを１〜２０質量部配合してなるスタッドレスタイヤ用ゴム組成物からなるトレッド部を有するスタッドレスタイヤ。
前記シリコーン変性ポリオレフィンがシリコーン変性ポリプロピレンである請求項１に記載のスタッドレスタイヤ。