JP4587534B2

JP4587534B2 - スタッドレスタイヤ用のトレッドゴム組成物

Info

Publication number: JP4587534B2
Application number: JP2000241250A
Authority: JP
Inventors: 岳宏冨田
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2000-08-09
Filing date: 2000-08-09
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2020-08-09
Also published as: JP2002053704A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は積雪路面および氷結路面での走行性能に優れた空気入りタイヤ、特にスタッドレスタイヤ用のトレッドゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スタッドレスタイヤは積雪路面および氷結路面の走行においてグリップ性能と制動性能を備えることが必要であり、そのためには上記路面とトレッド部表面の界面に摩擦力を有する必要がある。一般に摩擦力はたとえば柔軟なトレッドゴムが接地の際、路面に追随することに伴う損失摩擦力、トレッドゴムと路面の親和力に起因する粘着摩擦力、さらにトレッドパターンに形成された溝部が雪とかみ合いによるグリップに起因した摩擦力がある。
【０００３】
そして従来スタッドレスタイヤにおいては上記摩擦力を高める一方、トレッド部に埋設された有機あるいは無機の短繊維または無機粒状物により、またはトレッドゴム表面に発泡体を形成させることにより氷表面を引っかく効果を持たせ摩擦力を発生せしめ、グリップ力および制動力を高めることが行なわれている。
【０００４】
たとえば特開昭６３−２９７１０６号公報にはゴム成分１００重量部に対し、平均粒子径が８０メッシュ以下のケイ酸質ガラスを１５〜３０重量％配合したトレッドゴムを有するスタッドレスタイヤが開示されている。
【０００５】
また、特開平９−３０２１５３号公報にはゴム成分１００重量部に対し、ＪＩＳ−Ｋ６３０１Ｃ型硬度が７５度以上、平均粒径が５〜２０００μｍ、表面の平均孔径が４０〜１０００Å、ＢＥＴ窒素吸着比表面積が１０〜８００ｍ²／ｇである多孔質粒子を３〜３０重量部配合したゴム組成物が開示されている。
【０００６】
これらの技術により、積雪路面および氷結路面での制動性およびグリップ性は改善するが、反面耐摩耗性および操縦安定性が犠牲となり、これらの特性を同時に満足することは困難であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は操縦安定性、制動性およびグリップ性さらに耐摩耗性が総合的にバランスよく改善されたスタッドレスタイヤ用のトレッドゴム組成物を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ジエン系ゴムを少なくとも９０重量％含むゴム成分１００重量部に対して、平均径が４５μｍ〜２５０μｍの板状の天然ガラスを２〜１５重量部配合し、ショアＡ硬度を３５〜５５の範囲にしたことを特徴とするスタッドレスタイヤ用のトレッドゴム組成物である。好ましくは天然ガラスのアスペクト比が３〜１０である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられるジエン系ゴムは特に制限はないが、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、ブタジエン−イソプレン共重合ゴム、溶液重合スチレン−ブタジエン共重合ゴム、乳化重合スチレン−ブタジエン共重合ゴム等を単独または２種以上の混合で用いられる。ジエン系ゴムはゴム成分１００重量部に対して少なくとも９０重量部を含んでおり、その残りをＥＰＤＭ、ブチルゴム、アクリロニトリルゴムまたは熱可塑性エラストマー等を配合することができる。ジエン系ゴムが９０重量部未満の場合、耐摩耗性およびグリップ性等の基本特性に十分な改善は期待できない。
【００１０】
次に本発明のトレッドゴム組成物では板状の天然ガラスが２〜１５重量部配合される。ここで天然ガラスは酸性溶岩が急冷されてガラス質に固化するとともにガスが逃げ出し多孔質となったもの（いわゆるビューミサイト）から得られた均一で微細な多孔質の天然ガラスである。そして天然ガラスはたとえば硬度がモース５で比重は約２．３５で溶融点は約１２００℃である。そして、該天然ガラスは適度の耐圧力と崩潰性と分散性に優れた耐酸性を有する。
【００１１】
ここで天然ガラスは板状であり、その平均径は４５μｍ〜２５０μｍの範囲である。平均径が４５μｍ未満の場合、トレッド部表面が路面を引っかく効果が少なく十分な摩擦力が生じない。一方、平均径が２５０μｍを超えると、引っかき効果は期待できないが、トレッド部の表面に適度の荒れを形成するのが困難となる。すなわちトレッド表面の凹凸の間隔が広すぎて耐摩耗性を低下させることになる。
【００１２】
ここで板状の天然ガラスの平均径Ｒ₀とは、図１に示されるごとく天然ガラスの平面において最も大きい内接円Ｒ₁と、該内接円と同心円で天然ガラスの角部を通る最も大きい外接円Ｒ₂の平均値として求められる。すなわち
Ｒ₀＝１／２（Ｒ₁＋Ｒ₂）
の式で求められる。
【００１３】
次に、天然ガラスのアスペクト比が３〜１０の範囲のものが望ましい。ここでアスペクト比は天然ガラスの平均径を天然ガラスの厚さで割った値で定義される。アスペクト比が大きいほど、天然ガラスの板が相対的に薄いことを意味する。アスペクト比が３未満の場合、引っかき効果による摩擦力は小さくなり、一方、アスペクト比が１０を超えると板状天然ガラスの厚さが小さくなるため、その強度は低下し、耐摩耗性が低下する傾向にある。
【００１４】
板状天然ガラスの平均径およびアスペクト比を上記範囲にすることにより、ゴム組成物に混練した状態において、天然ガラスが方向性を示すことなく均一に配合され、トレッドゴム組成物の走行方向および横方向のどちらにも摩擦力が得られる。このような天然ガラスは市販品として、共立マテリアル（株）社の商品名ＫＰパーミスがある。
【００１５】
なお、天然ガラスの配合量はゴム成分１００重量部に対して２〜１５重量部配合される。２重量部未満の場合、天然ガラス配合による効果は得られない。一方、１５重量部を超えるとゴム組成物の強度および耐摩耗性が低下する。
【００１６】
次に本発明のゴム組成物はショアＡ硬度が３５〜５５の範囲に調整される。ショアＡ硬度が３５未満の場合、ゴム組成物が柔らかすぎて耐摩耗性および操縦安定性が著しく低下し、一方、ショアＡ硬度が５５を超えると氷上および雪上でのグリップ性および制動性が十分得られない。ショアＡ硬度は好ましくは４０〜５０の範囲である。
【００１７】
次に本発明のゴム組成物にはカーボンブラックをゴム成分１００重量部に対して１０〜６０重量部配合することが好ましい。カーボンブラックはＡＳＴＭ−０３０３７−７８に規定する窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１００〜１５０ｍ²／ｇ、好ましくは１００〜１２０ｍ²／ｇ、さらにＡＳＴＭ−Ｄ−３４９３に規定するＤＢＰ吸油量および２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が９０〜１５０ｍｌ／１００ｇであることが好ましい。Ｎ₂ＳＡが１００ｍ²／ｇ未満あるいはＤＢＰ吸油量および２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が９０ｍｌ／１００ｇ未満の場合には耐摩耗性が低下する傾向にある。一方、Ｎ₂ＳＡが１５０ｍ²／ｇを超えるか、あるいはＤＢＰ吸油量および２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が１５０ｍｌ／１００ｇを超える場合はゴムの硬度が高くなり雪上性能が悪くなる。なお、カーボンブラックは２種類以上の特性のものを混合することにより、耐摩耗性と氷上性能、雪上性能をバランスさせることができる。
【００１８】
本発明に係るゴム組成物にシリカを配合することが望ましい。ここで、シリカは、ゴム配合に用いることができる任意のシリカ（またはホワイトカーボン）をゴム成分１００重量部に対し５〜４０重量部、好ましくは１０〜３０重量部配合する。好ましいシリカはＮ₂ＳＡが１００〜４００ｍ²／ｇの湿式法シリカである。シリカの配合量は５重量部未満の場合には氷上性能の大幅な改善は期待できない。本発明のゴム組成物中のカーボンブラックおよびシリカの合計の配合量はゴム成分１００重量部に対し６０重量部以下であることが好ましく、特に３５〜６０重量部、さらに好ましくは４５〜６０重量部である。６０重量部を超えるとゴムの硬度が上昇して氷上性能が低下し、この硬度を調整するために軟化剤を添加する必要がある。
【００１９】
本発明に係るゴム組成物には、好ましくは、ゴムとシリカとの結合を強固にするためにシリカ配合量の３〜２０重量％のシランカップリング剤を配合することができる。シランカップリング剤を例示すると次のとおりである。ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィッド、ビス（２−トリエトキシシリルエチル）テトラスルフィッド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）テトラスルフィッド、ビス（２−トリメトキシシリルエチル）テトラスルフィッド、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、２−メルカプトエチルトリメトキシシラン、３−ニトロプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリメトキシシラン、２−クロロエチルトリメトキシシラン、３−トリエトキシシリルプロピル−Ｎ，Ｎ−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド等が挙げられる。
【００２０】
なお、本発明に係るゴム組成物には、さらにシリカの表面ＯＨ基に加硫促進剤が吸着されるのを防止し、加硫遅れを防ぐとともに、シリカの分散を助けるために、たとえばシリカ配合量の１〜１０重量％の活性剤を併用するのが好ましい。このような活性剤としてはたとえばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等のグリコール類が挙げられる。
【００２１】
本発明のトレッドゴム組成物には前記必須成分に加えて、硫黄、加硫促進剤、老化防止剤、充填剤、軟化剤、可塑剤などのタイヤ用に一般に配合される各種添加剤を適宜要求特性に応じて調整し、配合することができる。
【００２２】
【実施例】
以下、実施例および比較例に従って本発明をさらに詳しく説明する。
【００２３】
実施例および比較例
表１に示す配合Ａ〜配合Ｃでそれぞれの成分を配合し、加硫促進剤と硫黄を除く原料ゴムおよび配合剤をバンバリーミキサーで５分間混合した後、この混合物に加硫促進剤と硫黄とを試験用混練ロール機で５分間混練し、ゴム組成物を得た。これらのゴム組成物をタイヤに成形して１６０℃で２０分間加硫して、タイヤサイズＴＬ１９５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤを製造し、その物性を評価した。得られた物性は表２に示すとおりである。ここで物性の評価は次の方法で行なった。
【００２４】
【表１】

【００２５】
【表２】

【００２６】
（１）操縦安定性
試作タイヤ（ＴＬ１９５／６５Ｒ１５）を車に装着して４０〜６０ｋｍ／ｈで実車走行し、ドライバーのフィーリングで評価した。比較例３を１００として指数表示をした。数値が大きいほど良好であることを示す。
【００２７】
（２）氷上、雪上性能
試作タイヤ（ＴＬ１９５／６５Ｒ１５）を車に装着して積雪路面、氷結路面を走行し、ドライバーのフィーリングで評価した。比較例３を１００として指数表示をした。数値が大きいほど優れていることを示す。
【００２８】
（３）磨耗試験
試作タイヤ（ＴＬ１９５／６５Ｒ１５）を車に装着して、乾燥路面を２０，０００ｋｍ走行してトレッドの溝深さの変化から磨耗量を求めた。比較例３を１００として指数表示をした。数値が大きいほど耐摩耗性が良好であることを示す。
【００２９】
表２の評価結果において、比較例１は発泡ゴムを用いており、操縦安定性および耐摩耗性のいずれも劣っている。比較例２は硬度の低いゴムを使用しているため操縦安定性に劣っている。比較例４は天然ガラスの配合量が１重量部と少なく、氷上、雪上性能が改善されていない。比較例５は天然ガラスの配合量が４０重量部と多すぎるため、氷上、雪上性能は改善されるものの、耐摩耗性が低下している。比較例６、７は平均径およびアスペクト比が本発明の対象外であるものを用いており、氷上性能、雪上性能に劣っている。
【００３０】
実施例１は、天然ガラスを１５重量部配合しており、耐磨耗性は少し低下しているものの性能は総合的に優れている。また、実施例２、実施例３は実施例１とカーボンブラックの特性のみが異なった配合を用いたものである。
【００３１】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００３２】
【発明の効果】
上述のごとく本発明のトレッドゴム組成物は平均径およびアスペクト比が特定範囲の板状の天然ガラスを、ジエン系ゴムに配合するとともに硬度を所定範囲に調整したため操縦安定性を維持しながら氷上、雪上性能および耐摩耗性を同時に向上することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】天然ガラスの平面図を示す。

Claims

ジエン系ゴムを少なくとも９０重量％含むゴム成分１００重量部に対して、
平均径が４５μｍ〜２５０μｍおよびアスペクト比が３〜１０である板状の天然ガラスを２〜１５重量部と、
ＡＳＴＭ−０３０３７−７８に規定する窒素吸着比表面積が１００〜１５０ｍ ² ／ｇおよびＡＳＴＭ−Ｄ−３４９３に規定するＤＢＰ吸油量および２４Ｍ４ＤＢＰ吸油量が９０〜１５０ｍｌ／１００ｇであるカーボンブラックを１０〜６０重量部と、
シリカを５〜４０重量部とを配合し、
ショアＡ硬度を３５〜５５の範囲にしたことを特徴とするスタッドレスタイヤ用のトレッドゴム組成物。
前記シリカ配合量の３〜２０重量％のシランカップリング剤を含む、請求項１に記載のスタッドレスタイヤ用のトレッドゴム組成物。