JPH01113444A - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、雪上あるいは氷結路面での摩擦抵抗を著しく
向上させ、かつその優れた運動性能を長期にわたり維持
し得るタイヤトレンド用ゴム組成物に関する。

〔従来技術〕

自動車の走行する路面状態の中で氷結した路面状態は最
も滑り易く、危険である。従って、氷結した路面を走行
する頻度の高い寒冷地においては、タイヤトレンド部に
金属製のスパイクを打ち込んだり、チェーンを装着した
りした自動車用タイヤが広く用いられている。ところが
、寒冷地といえども冬期に常時道路が氷結していること
は少なく、むしろ冬期の大部分は氷結していない路面状
態にある場合が多い。自動車交通の発達とともに、寒冷
地においてスパイクを打ち込んだりチェーンを装着した
タイヤを装備した自動車が頻繁に氷結していない路面状
態の道路を往来するようになった今日、スパイクやチェ
ーンが道路を損傷して粉塵公害を誘発したり、損傷した
道路の補修に多大の費用を要するという社会問題が顕在
化してきている。この問題に対処すべく、氷結した路面
でもスパイクやチェーンを用いることなく安全に走行で
きるタイヤの開発が要望されている。このようなタイヤ
を得る方法のひとつとして、氷結した路面での摩擦抵抗
の大きなトレッド用ゴム材料を開発することが挙げられ
る。

ゴム材料の摩擦特性を決める主要因は原料ゴム（エラス
トマー）成分であり、乾燥路面や湿潤路面のような一般
的な路面状態では、スチレン−ブタジェン共重合体ゴム
（Ｓ　Ｂ　Ｒ）のようなガラス転移温度（Ｔｇ）が比較
的高い原料ゴムを用いると、摩擦抵抗が大きくなる。一
方、氷結路面においてはその逆であり、天然ゴム（ＮＲ
）やポリブタジェンゴム（ＢＲ）のようなＴｇの低い原
料ゴムを用いると摩擦抵抗が太き（なる。ＢＲは、氷の
温度が低くなるほど摩擦抵抗を高める効果が大基＜、冬
期用タイヤのトレッドゴム用の原料ゴムとして広く用い
られているのであるが、一般路面、特に湿潤路面での摩
擦抵抗を著しく低下させるため、その使用量には限度が
ある。このように、氷結路面での摩擦抵抗と湿潤路面で
の摩擦抵抗とは一般的に相反する特性とされている。

ところで、タイヤは一般に走行時に発熱し、トレッド内
部の温度は６０℃以上にもなる。特に、トレッド表面は
、路面に対する加速や減速時の摩擦により走行時には１
００℃以上の高温になっていると推定される。タイヤト
レンドでは、このような高温雰囲気中においてゴム組成
物の一部が揮散したり、あるいは空気中の酸素と反応し
、劣化してその硬さが上昇することが知られており、こ
の硬さ上昇により氷結路面の摩擦抵抗が低下する。そこ
で、硬度上昇を防止するために老化防止剤を添加するこ
とが従来から行われている。しかし、老化防止剤を多量
に添加するのは好ましくなく、ゴム組成物にそれを溶解
度以上添加するとその一部が得られたタイヤトレッド中
に異物として存在することになる。これでは該トレッド
の劣化を防止して硬さの上昇を抑制する役割を果たし得
ない。しかも、耐疲労物性もその異物により低下すると
いわれている。

このように、従来の技術では、湿潤路面での摩擦抵抗を
著しく低下させることなく氷結路面での摩擦抵抗を顕著
に向上させ、しかもその性質を長期にわたって維持し得
るトレッドを得ることは困難であった。

〔発明の目的〕

本発明は、湿潤路面での摩擦抵抗を低下させずに氷結路
面での摩擦抵抗を著しく向上させ、その性能を長く維持
し得るタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することを目
的とする。このゴム組成物は、冬期用タイヤあるいはオ
ールシーズンタイヤのトレッド用ゴム材料として利用で
きる。

〔発明の構成〕

このため、本発明は、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、
およびジエン系ゴムからなる群から選ばれた１種又は２
種以上のゴム１００重量部に対し、カーボンブラック４
０−１００重量部、′水酸基価１５０ＫＯＨｍｇ／ｇ未
満のトリメチロールプロパンの脂肪酸エステル２０〜３
５重量部、および石油系軟化剤５〜３０重量部を配合し
たことを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物を要旨
とするものである。

以下、本発明の構成について詳しく説明する。

（１）　　原料ゴム。

天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）及びジ
エン系ゴムから選ばれた少なくとも１種または２種以上
のゴムを用いる。ジエン系ゴムとしては、例えば、ポリ
ブタジェンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジェン共重合
体ゴム（ＳＢＲ）である。これらの配合物を用いること
が好ましく、その配合比は、ＮＲまたはＩＲが１００〜
Ｏ重量部、ＢＲＯ〜７５重量部、５ＢＲＯ〜７０重量部
がよい。例えば、氷結路面での摩擦抵抗を格段に高める
ことを目的とする場合には、ＮＲま　　　　　。

たはＩＲや１．２−結合単位含有量が２０％以下のＢＲ
（低ビニルＢＲ）が原料ゴム成分として用いられる。但
し、低ビニルＢＲは、温度が低くなるほど氷結路面での
摩擦抵抗を高める効果が顕著となるが、氷の融点近傍で
は逆に氷結路面での摩擦抵抗を低下させる場合もあると
同時に、湿潤路面での摩擦抵抗を著しく低下させるので
、その使用量は全原料ゴム成分の７５重量％以下にとど
めることが好ましい。

また、氷結路面での摩擦抵抗を高めることは必要である
が、湿潤路面での摩擦抵抗もいわゆる夏タイヤの水準に
可能なかぎり近付けたいという場合には、結合スチレン
量が３０重量％以上のＳＢＲが使用されるが、原料ゴム
１００重量部中ＳＢＲが７０重量部を越すと氷結路面で
の摩擦抵抗が低下し、好ましくない、さらに、ＮＲまた
はＩＲとＢＲおよびＳＢＲの３者ブレンドゴムでは、Ｓ
ＢＲ，ＢＲが原料ゴム成分の１０〜７０重量％の範囲で
用いると望ましい氷結路面での摩擦抵抗が得られるので
特に好ましい。

（２）　　カーボンブラック。

通常、タイヤに用いられる補強性カーボンブラックを使
用すればよい。

（３）トリメチロールプロパンの脂肪酸エステル。

本発明においては、氷結路面での摩擦抵抗を向上させる
ために、上記原料ゴム、カーボンブラックに、水酸基価
１５０ＫＯＨｍｇ／ｇ未満のトリメチロールプロパンの
脂肪酸エステルを配合する。

水酸基価が１５０ＫＯＨｍｇ／ｇ以上になると氷結路面
での摩擦抵抗を充分に上げられず、また、ゴムとの相溶
性が低下するので好ましくない。

トリメチロールプロパンの脂肪酸エステルを構成する酸
としては、Ｃオ〜Ｃ！！の飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸が
あり、例えば、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸
、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン
酸、ラウリン酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、ペンタ
デカン酸、パルミチン酸、ヘプタデカン酸、ステアリン
酸、イソステアリン酸、ノナデカン酸、ヘンエイコ酸、
ラウロレイン酸、ツズ酸、フィセトレイン酸、ミリスチ
ン酸、ゾウマリン酸、パルミトレイン酸、ペトロセン酸
、バクセン酸、ガドレン酸、オレイン酸、リノール酸、
リルン酸等の脂肪酸またはそれらの混合脂肪酸を挙げる
ことができ、好ましくはＣＩ４〜ＣＺＯの脂肪酸または
それらの混合脂肪酸を挙げることができるが、特にこれ
らに限定されるものではない。

（４）　　石油系軟化剤。

ここで、石油系軟化剤とは、粘度比重恒数（Ｖ。

Ｇ、　Ｃ）が０．８０〜１．ＯＯからなるパラフィン系
プロセス油、ナフテン系プロセス油、アロマ系プロセス
油である。石油系軟化剤は、その一部または全量を原料
ゴム製造の際に予め伸展油として原料ゴムに含浸させて
おいても良い。

（５）　　本発明のゴム組成物は、上記原料ゴム１００
重量部に対し、上記カーボンブラック４０〜１００重量
部、水酸基価１５０ＫＯＨｍｇ／ｇ未満のトリメチロー
ルプロパンの脂肪酸エステル２０〜３５重量部、および
上記石油系軟化剤５〜３０重量部を配合してなるもので
ある。

カーボンブラックの配合量は４０重量部未満では耐摩耗
性が低下し、１００重量部を超えると生産性が低下して
好ましくない。

また、トリメチロールプロパンの脂肪酸エステルの配合
量は、２０重量部未満では氷結路面での摩擦抵抗を充分
に上げられず、３５重量部超では耐摩耗性が低下し、好
ましくない。

石油系軟化剤は、湿潤路面での摩擦抵抗の低下の抑制及
びゴムに対するトリメチロールプロパンの脂肪酸エステ
ルの相溶性を向上するために加えられるが、その配合量
は原料ゴム１００重量部に対し５〜３０重量部である。

５重量部未満ではその効果が小さく、３０重量部を超え
て加えてもその効果の向上は望めず、かえって耐摩耗性
が低下する。

本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には、上記の配合
剤に加えて、酸化亜鉛、ステアリン酸、老化防止剤、加
硫促進剤、硫黄等の配合剤が任意に適量配合される。

以下、実施例および比較例により本発明を具体的に説明
する。

実施例１〜３および比較例１〜９ 下記第１表に示す配合（重量部）で原料ゴムおよび各種
配合剤をバンバリーミキサ−により混練し、ゴム組成物
を調製した。このゴム組成物を１６０℃で１５分間加硫
し、摩耗量（ピコ摩耗）、摩耗抵抗測定用のサンプルを
作製した。

摩耗試験は、グツドリッチ弐ピコ摩耗試験機により摩耗
原料を測定して得た。比較例１の摩耗量を１００として
指数表示した。指数が大きいほど良好である。

氷結路面および湿潤路面での摩擦抵抗は、ブリティシェ
ポータブルスキンドテスター（ＡｓＴＭ　　Ｅ３０３）
により測定した。プリティッシュポータプルスキッドテ
スターは、道路の摩擦特性を評価する目的で開発された
試験機であり、タイヤトレッド用材料の各種路面に対す
る摩擦抵抗を測定するのに好適な試験機である。摩擦抵
抗の測定にあたりでは、氷結路面として一８℃の水盤を
用い、湿潤路面として冠水させたセーフティーウオーク
（スリーエム社製、屋外用タイプＢ）を用いてそれぞれ
測定した。結果は、比較例１の摩耗抵抗をそれぞれ１０
０とした指数で表示した。摩擦抵抗指数が大きいほど摩
擦抵抗が大きく、良いことを示す。

さらに、第１表に示すゴム組成物をトレッド部に配置し
たＰＣタイヤ１６５ＳＲ１３で一般舗装路にて実車走行
試験を行い、走行前と１５０００ｋｍ走行後の硬度をＪ
ＩＳ　Ｋ　６３０１に従い測定した。結果は、走行前の
硬度を１００として指数で示した。

数値が小さいほど物性変化が少なく、良好であることを
示す。

なお、トリメチロールプロパンの脂肪酸エステルの水酸
基価はＪＩＳ　Ｋ　１５５７　（ポリウレタン用ポリエ
ーテル試験法）に準拠して測定した。

（本頁以下余白） 第１表において比較例１は、従来のトレッドゴム材料の
氷結路面での摩擦抵抗を高めるのに好適であるとされて
いるＶ、Ｇ、（：（粘度比重恒数）の小さなパラフィン
系のプロセス油を軟化剤として使用したゴム配合物であ
る。

比較例２．３は、それぞれオレイン酸ブチル、セバシン
酸ジオクチルを軟化剤として用いた例であるが、氷結路
面の摩擦抵抗はある程度向上するが、湿潤路面の摩擦抵
抗は低下する。

実施例１〜３は、トリメチロールプロパンの脂肪酸エス
テルと石油系軟化剤を併用したときの例である。水酸基
価が１９０ＫＯＨｍｇ／ｇのエステルＡ、および水酸基
価１５０ＫＯＨｍｇ／ｇ未満のエステルＢ、Ｃでも配合
量２０重量部以下になると氷結路面の摩擦抵抗の向上効
果は小さい。一方、石油系軟化剤の配合量が５重量以下
になると湿潤路面の摩擦が低下し好ましくない。これに
対し、実施例１．２および３は、湿潤路面の摩擦抵抗を
低下させることなく氷結路面の摩擦抵抗を大幅に向上さ
せることができ、しかも、タイヤ走行後の硬度変化率も
少ないことから長期にわたってその優れた運動性能を発
揮する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、タイヤトレッド用
ゴム組成物の軟化剤として、水酸基価１５０ＫＯＨｍｇ
／ｇ未満のトリメチロールプロパンの脂肪酸エステルと
石油系軟化剤をそれぞれ特定量使用することにより、湿
潤路面の摩擦抵抗を低下させることなく氷結路面での摩
擦抵抗を著しく向上させることができ、しかも長期にわ
たってその優れた運動性能を維持することが可能になる
。

このような効果を有する本発明のゴム組成物は、氷結路
面を走行する冬期用タイヤのトレッド用材料として好適
であるばかりでなく、上記特性を有することから一般路
面および積雪、氷結路面両用のいわゆるオールシーズン
タイヤのトレッド用材料としても利用することができる
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　天然ゴム、ポリイソプレンゴム、およびジエン系ゴム
   からなる群から選ばれた１種又は２種以上のゴム１００
   重量部に対し、カーボンブラック４０〜１００重量部、
   水酸基価１５０ＫＯＨｍｇ／ｇ未満のトリメチロールプ
   ロパンの脂肪酸エステル２０〜３５重量部、および石油
   系軟化剤５〜３０重量部を配合したことを特徴とするタ
   イヤトレッド用ゴム組成物。