JP4971648B2

JP4971648B2 - ゴム組成物及び空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4971648B2
Application number: JP2006046033A
Authority: JP
Inventors: 和也平林
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2006-02-22
Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2026-02-22
Also published as: JP2007224127A

Description

本発明は、ゴム組成物に関し、詳しくは、氷雪路走行に使用されるスタッドレスタイヤに好適なゴム組成物、及びそれをトレッドに用いた空気入りタイヤに関するものである。

一般に、氷雪路走行に使用されるスタッドレスタイヤのトレッドゴムには、優れた氷上・雪上性能が要求される。従来、これらの性能を向上するために、トレッドゴムの低温での硬度を低く変形を容易にすることにより接地性を上げたり、更に氷上摩擦性を高めるために、発泡ゴム、中空粒子、ガラス繊維、植物性粉体などの硬質材料を配合するなどの手法が提案されている。

例えば、下記特許文献１には、トレッドに、平均気泡径１〜１２０μｍの独立気泡を有し、かつ発泡率が１〜１００％の範囲にある発泡ゴム層を設ける技術が提案されている。

また、下記特許文献２には、トレッドゴムに気体封入熱可塑性樹脂粒子を配合して、接地面に微小な凹凸部を設けることにより、除水効果及び引っ掻き効果を得る手法が提案されている。

更に、下記特許文献３にはセルロース物質を含有する粉体を配合することで引っ掻き効果を得る手法が提案されており、また、下記特許文献４には、種子の殻や果実の核を粉砕した植物性粉体を配合する手法が提案されている。
特開昭６２−２８３００１号公報。特開２０００−１５８９０７号公報。特開２０００−１２９０３８号公報。特開平１０−７８４１号公報。

上記従来の手法によれば、氷上性能の改良効果は得られるものの、耐摩耗性を悪化させるという問題がある。

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、耐摩耗性を悪化させることなく氷上性能を向上することができるゴム組成物および空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明に係るゴム組成物は、ジエン系ゴムからなるゴム成分１００重量部に対して、メラミン樹脂の発泡体であるメラミンフォームからなる平均粒径１００〜３００μｍの粉体を０．５〜２０重量部配合したことを特徴とするものである。また、本発明の空気入りタイヤは、かかるゴム組成物をトレッドに用いたものである。

本発明によれば、メラミンフォームの粉体を配合することにより、メラミンフォーム特有の３次元網目構造によって氷上での優れたグリップ性能が発揮され、また、耐摩耗性の悪化を抑えることができる。

以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。

本発明のゴム組成物において、ゴム成分として使用されるジエン系ゴムは、タイヤ用ゴム組成物として通常使用される各種のジエン系ゴムを用いることができ、例えば、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴムなどが挙げられる。特には、天然ゴムと他のジエン系ゴムとのブレンドであることが好ましい。

本発明のゴム組成物には、かかるゴム成分に対してメラミンフォームの粉体が配合される。メラミンフォームは、メラミンとホルムアルデヒドの反応によって得られるメラミン樹脂の発泡体であり、主原料であるメラミンとホルムアルデヒド又はそれらの前縮合体に発泡剤成分を配合して発泡、硬化させることにより調製することができる。なお、メラミン樹脂を構成する単量体として、上記のメラミンとホルムアルデヒドの他に、尿素やフェノール等の他の単量体を加えてもよい。

メラミンフォームの粉体は、このようにして得られるメラミンフォームを、ロールなどの公知の粉砕機を用いて粉末状に粉砕し、所定の粒径範囲に選別し分級することにより得られる。

メラミンフォームは一般に細い繊維状のセル骨格からなる３次元網目構造を有しており、これがゴム中で特有の弾性的特性を発揮し、これにより氷上でのグリップ性能が向上して、氷上制動性能などの氷上性能が向上する。これは、ゴム表面に露出したメラミンフォームの粉体が、上記特有の３次元網目構造に起因する弾性的特性により、氷上路面に対して吸いつくことによるものと考えられる。また、メラミンフォームは一般的なウレタンフォームよりも硬く、その適度な弾力性により、接地時に局所的にかかる歪みを分散して応力を緩和させることができるものと考えられ、これにより、耐摩耗性の悪化を抑えることができる。しかも、メラミンフォームは、その骨格となるメラミン樹脂自体が親水性であることから、氷上路面に対する吸着効果に優れ、更にメラミン樹脂が耐熱性に優れることから、加硫成形時の温度による劣化や変形等も抑えることができる。

メラミンフォームの粉体の平均粒径は１００〜３００μｍである。平均粒径がこれよりも小さいと、氷上制動性能への効果が不十分であり、また、上記範囲を超えると、耐摩耗性が悪化する傾向がある。なお、平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置にて測定される値である。

また、メラミンフォームの粉体は、上記ゴム成分１００重量部に対して、０．５〜２０重量部配合され、より好ましくは１〜２０重量部配合される。配合量が上記範囲より少ないと、氷上制動性能への効果が不十分であり、また、上記範囲を超えると、耐摩耗性が悪化する傾向がある。

本発明のゴム組成物には、上記メラミンフォームの粉体とともに植物性粉体が配合されることが好ましい。メラミンフォームの粉体と植物性粉体とを併用することによって、メラミンフォームの粉体の弾性的特性によるグリップ向上効果と、植物性粉体の掘り起こし効果とにより、氷上路面における制動性を一層に向上させることができる。

かかる植物性粉体としては、氷の硬さより硬い、換言すればモース硬度が２以上である胡桃（クルミ）、椿などの種子の殻、あるいは桃、梅などの果実の核を公知の方法で粉砕してなる粉砕品が挙げられる。該植物性粉体の粒径は特に限定されないが、１００〜６００μｍのものが好ましく用いられる。１００μｍ未満であると、トレッドに用いた場合に、該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可能性がある。また、６００μｍを越えると、一定重量に対する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可能性がある。

また、該植物性粉体としては、ゴムとのなじみを良くして植物性粉体の脱落を防ぐために、ゴム接着性改良剤で表面処理されたものを用いてもよく、また、表面処理されたものと表面処理されていないものとを混合して使用することもできる。ゴム接着性改良剤としては、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主成分とするもの（ＲＦＬ液）が好ましいものとして挙げられる。該混合物は、例えば、レゾルシン１モルに対しホルマリン又はヘキサメチレンアルデヒド１〜２モルの比率で両者を水に溶解し、少量の苛性ソーダ又は苛性カリ水溶液を添加して熟成し、得られたレゾルシン・ホルマリン樹脂初期縮合物を、天然ゴムラテックスまたはジエン系ゴムラテックスあるいは両者の混合物に、固形分換算でラテックス１００重量部に対し１０〜８０重量部の比率で添加混合したものである。

上記植物性粉体は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、０．５〜２０重量部配合されることが好ましく、より好ましくは、１〜１０重量部配合することである。配合量が上記範囲よりも少ないと掘り起こし効果が小さく、逆に多すぎると耐摩耗性が悪化する傾向がある。

本発明のゴム組成物には、上記した成分の他に、カーボンブラックやシリカなどの補強性充填剤、シランカップリング剤、老化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、軟化剤、加硫剤、加硫促進剤など、タイヤのトレッドゴム組成物において一般に使用される各種添加剤を配合することができる。

以上よりなる本発明のゴム組成物は、スタッドレスタイヤのトレッド部のためのゴム組成物として好適に用いられ、常法に従い加硫成形することにより、該トレッド部を形成することができる。そして、このゴム組成物からなるトレッド部であると、メラミンフォームの粉体を配合したことにより、耐摩耗性を維持しつつ氷上制動性能を向上することができる。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

バンバリーミキサーを使用し、下記表１に示す配合に従い、スタッドレスタイヤ用トレッドゴム組成物を調製した。表１中の各成分は以下の通りである。

・天然ゴム：ＲＳＳ３号、
・ブタジエンゴム：ＪＳＲ製のハイシスブタジエンゴム「ＢＲ０１」、
・カーボンブラック：東海カーボン製カーボンブラックＮ３３９「シーストＫＨ」、
・シリカ：日本シリカ製「ニップシールＡＱ」、
・シランカップリング剤：デグサ製「Ｓｉ６９」、
・パラフィンオイル：ＪＯＭＯ製「プロセスＰ２００」。

・メラミンフォーム粉体１：メラミンフォーム（有限会社モック製「べっぴんさん」）をロールに通して粉砕し、ふるいにかけて分級して得られた平均粒径＝１８０μｍの粉体（平均粒径は島津製作所製の粒度分布測定装置「ＳＡＬＶ−２０００Ａ」により測定。以下同じ）。

・メラミンフォーム粉体２：メラミンフォーム（有限会社モック製「べっぴんさん」）をロールに通して粉砕し、ふるいにかけて分級して得られた平均粒径＝２５０μｍの粉体。

・メラミンフォーム粉体３：メラミンフォーム（有限会社モック製「べっぴんさん」）をロールに通して粉砕し、ふるいにかけて分級して得られた平均粒径＝５０μｍの粉体。

・メラミンフォーム粉体４：メラミンフォーム（有限会社モック製「べっぴんさん」）をロールに通して粉砕し、ふるいにかけて分級して得られた平均粒径＝５００μｍの粉体。

・植物性粉体：胡桃殻粉砕物（日本ウォルナット製「ソフトグリップ＃４６」にＲＦＬ処理液で表面処理を施したもの。処理後の植物性粒状体の平均粒径は３００μｍ。

・セルロース微粉体：パルプをボールミルを用いて粉砕し、ふるいをかけて分級して得られた平均粒径＝２５０μｍの粉体。

・ウレタンフォーム粉体：ウレタンフォームを１０インチロールを用いて粗粉砕を行い、次いで６インチロールにて微粉末に粉砕し、ふるいをかけて分級して得られた平均粒径＝２５０μｍの粉体。ウレタンフォームの配合は、ポリエーテルポリオール（三井武田ケミカル製「ＥＰ−３０３３」）４０重量部、ポリマーポリオール（三井武田ケミカル製「ＰＯＰ３４−２８」）６０重量部、架橋剤（三井武田ケミカル製「ＤＥＡ」）１重量部、架橋剤（第一工業製薬製「ハードマスター１７」）４重量部、整泡剤（東レダウコーニングシリコン製「ＳＲＸ−２７４Ｃ」）１重量部、触媒（三共エアプロダクト製「ＤＡＢＣＯ３３ＬＶ」）０．４重量部、触媒（ＵＣＣ製「ＮｉａｘＡ−１」）０．１重量部、水３．６重量部とした。

各ゴム組成物には、共通配合として、ゴム成分１００重量部に対して、ステアリン酸（花王製「ルナックＳ−２０」）２重量部、亜鉛華（三井金属製「亜鉛華１種」）３重量部、老化防止剤（住友化学製「アンチゲン６Ｃ」）２重量部、ワックス（日本精鑞製「ＯＺＯＡＣＥ０３５５」）２重量部、硫黄（鶴見化学製「粉末硫黄」）２．１重量部、加硫促進剤（住友化学製「ソクシノールＣＺ」）１．５重量部を配合した。

得られた各ゴム組成物について硬度を測定した。また、各ゴム組成物を用いてスタッドレスタイヤを作製して、氷上路面における制動性能（氷上制動性能）と耐摩耗性を評価した。タイヤサイズは１８５／６５Ｒ１４として、そのトレッドに各ゴム組成物を適用し、定法に従い加硫成形することにより製造した。各使用リムは１４×５．５ＪＪとした。各測定・評価方法は次の通りである。

・硬度：ＪＩＳＫ７２１５に準拠。

・氷上制動性能：上記タイヤを２０００ｃｃのＦＦ車に装着し、氷盤路（−５±３℃）上で４０ｋｍ／ｈ走行からＡＢＳ作動させて制動距離を測定し（ｎ＝１０の平均値）、比較例１を１００とした指数で表示した。指数が大きいほど制動距離が短く、制動性能に優れることを示す。

・耐摩耗性：上記タイヤを２０００ｃｃのＦＦ車に装着し、２５００ｋｍ毎に前後ローテーションして、１００００ｋｍ走行後の残溝（４本のタイヤの残溝の平均値）を測定し、比較例１の値を１００とした指数で表示した。指数が大きいほど耐摩耗性が良好であることを示す。

結果は表１に示すとおりであり、本発明に係る実施例１〜５であると、コントロールである比較例１に対して氷上制動性が大幅に向上していた。また、これらの実施例では、氷上性能向上のためにゴムにとっては異物であるメラミンフォーム粉体を配合しているにもかかわらず、そのような粉体を配合していない比較例１に対し、同等以上の耐摩耗性が確保されていた。これに対し、比較例６，７では、氷上制動性能は向上するものの、メラミンフォーム粉体と比較すると劣るものであった。

本発明に係るゴム組成物は、耐摩耗性を維持しつつ氷上制動性能を向上させることができるので、スタッドレスタイヤを始めて空気入りタイヤのトレッドを構成するゴムとして好適に利用することができる。

Claims

ジエン系ゴムからなるゴム成分１００重量部に対して、メラミン樹脂の発泡体であるメラミンフォームからなる平均粒径１００〜３００μｍの粉体を０．５〜２０重量部配合したことを特徴とするゴム組成物。
種子の殻又は果実の核を粉砕してなる植物性粉体を前記ゴム成分１００重量部に対して０．５〜２０重量部含有する請求項１記載のゴム組成物。
請求項１又は２記載のゴム組成物をトレッドに用いたことを特徴とする空気入りタイヤ。