JPH11172044A - スタッドレスタイヤ用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スタッドレスタイヤの氷上性能の向上を可能
にするゴム組成物を提供する。 【解決手段】 タイヤ用ゴム組成物に通常用いられるジ
エン系ゴム６５〜９５重量％とシンジオタクチック−
１，２結合ポリブタジエンで変性したシス−１，４結合
ポリブタジエンゴム３５〜５重量％でなるゴム成分１０
０重量部に対し、カーボンブラック配合量とシリカ配合
量の和が３５〜５５重量部となる量的関係を満足しなが
ら、ＳＡＦ級カーボンブラック及びＩＳＡＦ級カーボン
ブラックの群から選んだカーボンブラックが３０〜５０
重量部、シリカが３〜１５重量部配合され、加硫物の温
度３０℃で測定した動的弾性率（Ｅ′）が８．０〜１
５．０MPa であるスタッドレスタイヤ用ゴム組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、雪氷路を走行する
自動車、特にトラック、バス、ライトトラックに装着す
るスタッドレスタイヤのトレッドに用いられるゴム組成
物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、雪氷路を走行する自動車には、高
硬度の合金製のスタッドの多数をトレッド表面に打ち込
んだスパイクタイヤが装着されていた。この種タイヤ
は、スタッドが道路表面を掘り起こし、生成する砂塵が
風で舞い上がって所謂砂塵公害の原因になるので製造が
禁止された。近年、下記の手法の１つまたは複数を組み
合わせて雪氷路での耐滑り性を高めたスタッドレスタイ
ヤがスパイクタイヤに代えて使用されるようになった。
すなわち、胡桃、栗などの殻、桃、梅などの核、石
英、アルミナなどの鉱物、エボナイト、樹脂などの有機
高分子化合物を粉砕した１０〜５０００μm の粒径を持
つ粒状体を配合したゴム組成物でトレッドを形成し、ト
レッド表面が摩耗して露出する粒状体を突出させ、突出
により形成された微小突起が路面を引っ掻いて滑りにく
くする所謂引っ掻き効果を奏させる（特開平５−２８７
１２８、同８−２２５６８２、同８−３００９０４、同
８−３３３４８６）。発泡ゴムでトレッドを形成し、
トレッドの摩耗に従い気泡が露出して形成する微小凹凸
によって摩擦係数を大きくさせる（特開平１−３１４６
０７、同８−３００９０４）。剛性が低く変形しやす
いゴム組成物でトレッドを形成し、トレッドの接地表面
を雪氷路表面の凹凸に沿って変形させ、路面との接触面
積を大きくすることにより凝着摩擦を大きくさせる。
トレッドに設ける溝及びサイプのタイヤ周方向に対し直
角方向成分の延べ長さ（以下、タイヤ周方向に対し直角
方向を横方向と言う）を大きくして耐滑り作用を有する
エッジを多くする。一般にスタッドレスタイヤは上記手
段を組み合わせた構成になっていた。すなわち、トレッ
ドに粒状体が配合され、非雪氷路を専ら走行する夏タイ
ヤ用より剛性が低くされたゴム組成物で形成し、トレッ
ド表面に周方向に延びる複数の縦溝とこれに交差する多
数の横溝とで区画されたブロックの多数が設けられ、ブ
ロックに横方向または傾いて延びるサイプの複数本が備
えられた構成になっていた。尚、粒状体としては、タイ
ヤ製造工程における混合機、押出機などの加工機械の粒
状体と接触する面の摩耗損傷が少なく、道路のアスファ
ルト面の損傷が少ない胡桃殻を粉砕したものが広く使用
され、ゴム組成物の剛性は、動的弾性率（Ｅ')で表せば
６〜８MPa の範囲にされていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トレッ
ドを形成するゴム組成物の粒状体含有量が多くなれば、
耐摩耗性が低下するので配合量に限界があり、ゴム組成
物の剛性が低くなれば、操縦安定性と耐摩耗性が低下す
るので許容限度があり、サイプの本数または長さを大に
すれば、サイプの端からブロックに亀裂が生じやすくな
るので本数と長さに限界があって、氷上性能は満足でき
る水準に達しておらず、更なる改良が要請されている。

【０００４】本発明は、スタッドレスタイヤの雪氷路に
おける制動性、駆動性、操縦安定性などの所謂氷上性能
の向上を他の特性を損なわずに可能にする耐滑り性に優
れたタイヤ用ゴム組成物の提供を目的にするものであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】粒状体を配合したゴム組
成物で形成したトレッドの表面に微小突起が形成される
のは、回転しているタイヤの接地した表面部分におい
て、ゴム組成物の粒状体を分散包埋するマトリックスゴ
ムに接地圧による変形と摩擦による回転の位相遅れが生
じてマトリックスゴムが緊張状態になり、緊張によって
摩耗が促進されて粒状体に優先して摩耗し、摩耗が遅れ
た粒状体がトレッド表面より突出することによるものと
考えられている。

【０００６】ゴム成分としてタイヤ用ゴム組成物に通常
用いられるジエン系ゴムにシンジオタクチック−１，２
結合ポリブタジエンで変性したシス−１，４結合ポリブ
タジエンゴムを少量ブレンドしたものを用い、補強剤と
して特定量のカーボンブラックとシリカを用いることに
より氷上性能と引裂き強さが向上すること、及びトレッ
ド表面の突起の形成と接地した際のトレッド内に沈み込
みによる引っ掻き効果の減殺が動的弾性率に関係し、動
的弾性率を特定範囲にすることにより氷上性能が向上す
ることの知見を得て本発明を完成するに至った。

【０００７】すなわち本発明は、ゴムとの接着性改良処
理が施された粒径が１００〜６００μm の範囲にある植
物性粒状体を防滑剤として少なくとも含有するスタッド
レスタイヤ用ゴム組成物において、ゴム成分をタイヤ用
ゴム組成物に通常用いられるジエン系ゴム６５〜９５重
量％とシンジオタクチック−１，２結合ポリブタジエン
で変性したシス−１，４結合ポリブタジエンゴム３５〜
５重量％とで構成し、該ゴム成分１００重量部に対し、
カーボンブラック配合量とシリカ配合量の和が３５〜５
５重量部となる量的関係を満足しながら、ＳＡＦ級カー
ボンブラック及びＩＳＡＦ級カーボンブラックの群から
選んだカーボンブラックが３０〜５０重量部、シリカが
３〜１５重量部配合され、加硫物の温度３０℃で測定し
た動的弾性率（Ｅ')が８.0〜１５.0MPa にあるスタッド
レスタイヤ用ゴム組成物である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に用いるタイヤ用ゴム組成
物に通常用いられるジエン系ゴムとしては、天然ゴム、
ＳＢＲ、主鎖の大部分がシス１，４結合したブタジエン
ゴム所謂ハイシスＢＲ、主鎖の大半がシス１，４結合を
していて残りの大部分がビニル１，２結合であるブタジ
エンゴム所謂ローシスＢＲ、ＩＲ、塩素化ＩＩＲが例示
され、単独または２種以上のブレンドで用いられる。シ
ンジオタクチック−１，２結合ポリブタジエンで変性し
たシス−１，４結合ポリブタジエンゴム（以下、シンジ
オタクチック−１，２結合ポリブタジエンで変性したシ
ス−１，４結合ポリブタジエンゴムをＶＣＲと略称す
る）は、特開昭５５−３１８０２号公報に記載された方
法、すなわち有機溶媒中１，２重合触媒の存在下で１，
３ブタジエンを重合して得られたシンジオタクチック−
１，２結合ポリブタジエンの重合液と、ハイシスＢＲま
たはローシスＢＲの有機溶媒溶液とを混合した後、両者
の固形混合物を分離、乾燥することによって製造するこ
とができる。ゴム成分中のＶＣＲの割合は５〜３５重量
％にされる。５重量％未満では、ＶＣＲのブレンドによ
る効果が奏されないので本発明の目的が達せられず、３
５重量％より多くなれば、耐摩耗性が低下する。

【０００９】カーボンブラックとしては、ＡＳＴＭ Ｄ
１７６５による分類の１００番台の番号を持つＳＡＦ級
及び２００番台の番号を持つＩＳＡＦ級または同等のも
のが用いられ、Ｎ１１０、Ｎ１２１、Ｎ２１９、Ｎ２２
０、Ｎ２３１が例示される。これらは単独または２種以
上のブレンドで用いられる。シリカとしては、懸濁水が
７．０未満のｐＨを示すゴム組成物用のものが用いられ
る。７．０以上のｐＨを示すシリカは耐滑り性向上効果
が小さい。本発明のゴム成分１００重量部（以下、重量
部を単に部と言う）に対するカーボンブラック（以下、
カーボンブラックをカーボンと略称する）及びシリカの
配合量は、それぞれ３０〜５０部、３〜１５部の範囲に
あって、両者の和が３５〜５５部となる量である。カー
ボンの配合量が３０部未満では耐摩耗性が低下し、５０
部より多くなると耐滑り性が低下する。シリカの配合量
が３部未満ではシリカの耐滑り性向上効果が奏されず、
１５部より多くなると耐摩耗性が低下する。カーボン配
合量とシリカ配合量の和が３５部未満では耐摩耗性が低
く、５５部より多くなれば耐滑り性と耐摩耗性とのバラ
ンスが崩れ、一方が好くなれば他方が悪くなる。尚、本
発明のゴム組成物には、ｐＨが７．０未満のシリカを用
いた場合、加硫をタイトに行わせるために通常添加され
るシランカップリング剤、アミンなどの活性剤が配合さ
れなくとも目的は達せられる。むしろ配合されない方が
好ましい。

【００１０】防滑剤としては、胡桃などの種子の殻、桃
などの果実の核を粒径が１００〜６００μm の範囲に収
まるように粉砕し、レゾルシン・ホルマリン樹脂初期縮
合物とラテックスの混合物（以下、レゾルシン・ホルマ
リン樹脂初期縮合物とラテックスの混合物をＲＦＬと言
う）で接着性改良処理を施した植物性粒状体の１〜３０
部、または上記植物性粒状体１〜２０部と胡桃殻などを
粒径３０〜２５０μmに粉砕し、接着性改良処理を施さ
ない植物性粒状体の１〜１０部の混合物が用いられる。
接着性改良処理粒状体の粒径が１００μm より小さくな
れば、トレッドに形成される突起が小さくなって引っ掻
き効果が小さくなる。６００μm より大きくなれば、一
定重量になる粒子の個数が少なくなって突起も少なくな
り、引っ掻き効果が小さくなる。植物性粒状体の配合量
が１部より少なくなれば、引っ掻き効果が小さくなり、
３０部より多くなれば、耐摩耗性が低下する。

【００１１】上記ゴム組成物は、温度１５０℃で３０分
間加硫された所定形状の試験片を岩本製作所社製の動的
粘弾性スペクトロメーターによって伸張率１５％、周波
数５０Hzの条件で測定された動的弾性率（Ｅ')が８．０
〜１５．０MPa になるように上記範囲内でＶＣＲ、カー
ボン、シリカの配合量及び軟化剤の配合量が調整され
る。動的弾性率が８．０MPa より小さくなれば粒状体が
トレッド内に沈み込んで耐滑り性が向上せず、１５．０
MPa より大きくなれば、トレッド内への沈み込みが小さ
くなって耐滑り性が大きくなる反面、凝着摩擦が減少
し、後者の方が強く影響する結果耐滑りが低下する。

【００１２】本発明のゴム組成物は、前記したカーボ
ン、シリカ、粒状体に加えて、タイヤ用ゴム組成物に一
般に配合される各種添加剤を任意に配合することがで
き、その配合量も一般的な量とすることができる。任意
に配合する添加剤としては、例えば硫黄、加硫促進剤、
亜鉛華、ステアリン酸、などを挙げることができる。

【００１３】

【実施例】表１に示すゴム成分１００部に対し、表１に
示すカーボン、懸濁水がｐＨ６．５を示すシリカ、胡桃
殻を粒径１００〜６００μm に粉砕して、レゾルシンと
ホルマリンのモル比が１：２で（レゾルシン＋ホルマリ
ン）とビニルピリジンラテックスの固形分重量比が１：
６のレゾルシン・ホルマリン・ラテックスの処理液で接
着性改良処理を施した粒状体及び胡桃殻を粒径３０〜２
５０μm に粉砕して接着性改良処理が施されていない粒
状体を表１に示す割合（部）で配合し、さらに亜鉛華３
部、ステアリン酸１部、オイル３部、老化防止剤（大内
新興化学工業社製商品名ノクラック６Ｃ）１部、ワック
ス１部を配合し、バンバリーミキサーを用いて常法に従
って混合し、一旦排出冷却した後、硫黄２部、加硫促進
剤ＣＢＳ１部を追加混合して混合ゴムを得た。混合ゴム
からサンプリングして下記に示す方法による動的弾性率
の試験及びＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠する引裂強さの試
験を行った。結果を表１に示した。

【００１４】

【表１】

【００１５】さらに上記混合ゴムでトレッドを形成した
サイズ１０．００Ｒ２０タイヤを常法に従って試作し
た。各試作タイヤについて耐滑り性及び耐摩耗性の評価
を下記に示す方法で行い、結果を表１に示した。

【００１６】動的弾性率：温度１５０℃で３０分間加硫
して調整した所定形状の試験片を、岩本製作所社製の動
的粘弾性スペクトロメーターを用いて伸張率１５％、周
波数５０Hzの条件で測定した。 耐滑り性：氷温−３℃の路面で、トラックに試作タイヤ
を装着して時速４０kmで雪氷路を走行中急ブレーキを掛
け、急ブレーキを掛けた地点から停止するまでの停止距
離を測定し、結果を下記式で計算した指数で示した。値
が大きいほど好ましい。 （比較例Ｃ１タイヤの停止距離）×１００／（各試作タ
イヤの停止距離） 耐摩耗性：１台のトラックに２種類の試作タイヤを装着
して約５万km走行した後、溝深さを測定し、走行前後の
溝深さの差から両タイヤの摩耗量の比を求め、結果を下
記式で計算した指数で示した。値が大きいほど好まし
い。 （比較例Ｃ１タイヤの摩耗量比）×１００／（各試作タ
イヤの摩耗量比）

【００１７】実施例のゴム組成物は、従来のＶＣＲ及び
シリカが用いられていないゴム組成物Ｃ１より引き裂き
強さが大きく、実施例のゴム組成物を用いた各試作タイ
ヤはＣ１より耐滑り性、耐摩耗性が優れている。耐滑り
性は、動的弾性率に関係し、動的弾性率１０付近で極大
になり、動的弾性率が１０から乖離するに従い耐滑り性
が低下する。Ｃ１と比較して、ＶＣＲの比率が３５重量
％より多いＣ２は耐摩耗性が劣り、カーボンの配合量が
５０部より多いＣ３は耐滑り性が劣り、カーボンの配合
量が３０部より少ないＣ４は耐摩耗性が劣り、カーボン
配合量とシリカ配合量の和が５５部より多いＣ５は耐摩
耗性が劣る。

【００１８】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明のスタ
ッドレスタイヤ用ゴム組成物は、タイヤ用ゴム組成物に
通常用いられるジエン系ゴムと特定量のＶＣＲをブレン
ドしたゴム成分に、補強剤として特定量のＳＡＦ級カー
ボン及びＩＳＡＦ級カーボンの群から選んだカーボンと
シリカが配合され、温度３０℃における動的弾性率を特
定範囲にされたことにより、スタッドレスタイヤのトレ
ッドに用いたとき、植物性粒状体を分散包埋するマトリ
ックスゴムの耐滑り性が向上するとともに、防滑剤とし
て配合された植物性粒状体の引っ掻き効果が高められ、
該タイヤの氷上性能が向上し、さらに組成物の引裂強さ
が大になってトレッドのブロックに設けられる横方向の
サイプの増加を可能にし、エッジによる耐滑り性を増大
させ得る効果を有する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴムとの接着性改良処理が施された粒径
   が１００〜６００μm の範囲内にある植物性粒状体を防
   滑剤として含有するスタッドレスタイヤ用ゴム組成物に
   おいて、タイヤ用ゴム組成物に通常用いられるジエン系
   ゴム６５〜９５重量％とシンジオタクチック−１，２結
   合ポリブタジエンで変性したシス−１，４結合ポリブタ
   ジエンゴム３５〜５重量％でなるゴム成分１００重量部
   に対し、カーボンブラック配合量とシリカ配合量の和が
   ３５〜５５重量部となる量的関係を満足しながら、ＳＡ
   Ｆ級カーボンブラック及びＩＳＡＦ級カーボンブラック
   の群から選んだカーボンブラックが３０〜５０重量部、
   シリカが３〜１５重量部配合され、加硫物の温度３０℃
   で測定した動的弾性率（Ｅ')が８．０〜１５．０MPa で
   あることを特徴とするスタッドレスタイヤ用ゴム組成
   物。