JP2001302848A - スタッドレスタイヤ用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 雪氷路の表面が融解して水膜が形成された状
態にあっても、ミクロスパイク効果を十分に発揮して雪
氷路での耐滑性が改良され、併せて耐摩耗性も改良され
たスタッドレスタイヤ用ゴム組成物の提供。 【解決手段】 ガラス転移点が−７０℃以下のジエン系
合成ゴム４０〜８０％と天然ゴム６０〜２０％よりなる
ゴム成分１００重量部に対し、粒径が１０〜２００μｍ
の中空粒状体が１〜２０重量部、窒素吸着比表面積が６
０〜１３５ｍ²／ｇであってＤＢＰ吸油量の数値が窒素
吸着比表面積の数値より３０〜５５大であるカーボンブ
ラックが２０〜９０重量部配合されたスタッドレスタイ
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、雪氷で覆われた道
路を走行する自動車に装着されるタイヤ、所謂スタッド
レスタイヤのトレッドに用いるゴム組成物に関する。

【０００２】

【従来技術】

【０００３】硫黄、加硫促進剤、亜鉛華、ステアリン酸
などの必須配合剤とカーボンブラックを配合してなるタ
イヤに広く用いられているゴム組成物は、氷に対しての
摩擦係数が小さく、スタッドレスタイヤのトレッドに用
いた場合、雪氷路面を走行するとき滑りやすいので、摩
擦係数を増大する種々の方法が提案されている。例え
ば、特開昭６０−１９７７５１にトレッドにガラス転移
点が−７０℃以下のＳＢＲに多量の軟化剤とαオレフイ
ンオリゴマーを配合した硬度が比較的低いゴム組成物を
用いることによってトレッド表面が路面の凹凸に添って
変形しやすくし、変形によって実接地面積を増大させて
摩擦力を増大させとるとともに氷点以下の温度になって
も剛性が増大して接地面路積が減少し、摩擦力が低下し
ないようにする方法、特開平２−２７２０４２に一般配
合剤の他に粒径が０．０１〜５mmのアルミナ、花崗岩、
石英などの硬質粒状体を配合してトレッド表面から突き
出させて多数の微小突起を形成させ、微小突起を氷表面
に突き刺すミクロスパイク効果によって摩擦係数を増大
させる方法、特開平８−３３３４８６に粒径１０〜５０
０μｍの粒状体を配合してトレッド表面から突き出させ
て微小突起を形成させ、ミクロスパイク効果によって摩
擦係数を増大させる方法、特開平４−１１７４３９に粒
径が０．５〜２００μｍの炭素質粉体を配合してトレッ
ド表面を粗面にすることによって摩擦係数を増大する方
法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記方法の従来タイヤ
は、気温が−５℃より高くなった場合、或いは日照の場
合、雪氷路面ではタイヤの走行時の摩擦熱で氷の融解が
起こり、タイヤの接地面と氷の間にたえず水膜が介在し
た状態になってタイヤ表面の一部が直接路面に接触しな
いようになり、摩擦力が低下してしまう。一方、剛性の
大きい粒状体はゴム組成物内で異物として作用し、走行
中揉まれて粒状体を分散させているマトリックス相を傷
つけるので一般タイヤより摩耗しやすい。耐摩耗性を増
大するために粒子径の小さいカーボンブラックの使用、
或いはカーボンブラックの配合量の増加を行えば、変形
しにくくなって実接地面積が減少し、摩擦力が低下す
る。そのために耐摩耗性を一般タイヤのレベルに維持し
ながら雪氷路での耐滑性を向上させることは困難であ
り、雪氷路における耐滑性は十分満足できる状態に至っ
ていない。

【０００５】本発明は、雪氷路の表面が融解して水膜が
形成された状態にあっても、ミクロスパイク効果、摩擦
係数増大効果を十分に発揮して雪氷路上での耐滑性が改
良され、併せて耐摩耗性も改良されたスタッドレスタイ
ヤ用ゴム組成物を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス転移点
が−７０℃以下のジエン系合成ゴム４０〜８０％と天然
ゴム６０〜２０％よりなるゴム成分１００重量部に対
し、粒径が１０〜２００μｍの中空粒状体が１〜２０重
量部、窒素吸着比表面積が６０〜１３５ｍ² ／ｇである
と同時にｍｌ／１００ｇで表したＤＢＰ吸油量の数値が
窒素吸着比表面積の数値より３０〜５５大であるカーボ
ンブラックが２０〜９０重量部配合されたスタッドレス
タイヤ用ゴム組成物である。

【０００７】

【発明の実施の形態】ゴム成分にガラス転移点が−７０
℃以下のジエン系合成ゴムを用いることにより、低温時
にトレッドが硬化して変形しにくくなることによる摩擦
力の低下が生じないようにすることができ、ガラス転移
点が−７０℃以下のジエン系合成ゴムの引き裂き抵抗が
小さい欠点を改善するために天然ゴムが２０〜６０％使
用される。ガラス転移点が−７０℃以下のジエン系合成
ゴムとしてはブタジエンゴム、スチレン含有量が２５重
量％以下の溶液重合スチレン・ブタジエンゴムなどが例
示される。

【０００８】組成物に配合されてトレッド内に分散した
中空粒状体の一部がトレッド表面に露出して破壊され、
トレッド表面に多数の微小穴が形成される。トレッド表
面に多数の微小穴が設けられることにより、雪氷路面の
表面が融解してトレッドと氷の間に介在する水膜を微小
穴に吸い取らせて拭き取るように接地面から短時間のう
ちに除去し、直接トレッド表面を路面に接触させること
ができる。これにより、雪氷路面の温度が高くなって滑
りやすい状態になったときでもミクロスパイク効果が奏
されるようになる。また、微小穴と粒状体が形成する突
起によってトレッド表面が粗面になり、氷上摩擦力が増
大する。中空粒状体の粒径は１０〜２００μｍが好まし
く、配合量はゴム成分１００部に対して１〜２０部が好
ましい。粒径が１０μｍ未満又は配合量が１部未満の場
合は粒状体の作用が十分でないので水膜を除去する効果
及び氷上摩擦を増大させる効果が小さい。粒径が２００
μｍより大きい場合又は配合量が２０部より多い場合は
耐摩耗性が悪くなる。中空粒状体としては雲母、長石、
沸石などの鉱物粉末を急激に加熱して得られるアルミノ
・シリケートバルーン、シラスバルーン、ガラスバルー
ンなどが例示される。これらの中でも多孔質になってい
るアルミノ・シリケートバルーン、シラスバルーンが好
ましい。

【０００９】一般に従来のカーボンブラックを用いたゴ
ム組成物は耐摩耗性が増大すれば氷上での摩擦係数が低
下する傾向にあった。しかし、窒素吸着比表面積が６０
〜１３５ｍ² ／ｇであってｍｌ／１００ｇで表したＤＢ
Ｐ吸油量の数値（以下、ＤＢＰ吸油量の数値をＤＢＰと
表す）が窒素吸着比表面積の数値（以下、窒素吸着比表
面積の数値をＮ２ＳＡと表す）より３０〜５５大である
カーボンブラックは、粒径が同程度のものより耐摩耗性
が大であるにもかかわらずゴム組成物の氷上での摩擦係
数（以下、氷上での摩擦係数及び摩擦力の両者とも氷上
摩擦と言う）を維持することができる。従って、中空粒
状体を配合して耐摩耗性が低下しても、上記カーボンブ
ラックを補強剤に用いて耐摩耗性を増大させれば、氷上
摩擦を損なうことなく、低下した耐摩耗性を回復するこ
とができる。配合量は従来のカーボンブラックがスタッ
ドレスタイヤのトレッド用ゴム組成物に用いられた場合
と同じにされる。すなわちゴム成分１００重量部（以
下、重量部を単に部と言う）に対して２０〜９０部にさ
れる。好ましくは３０〜７０部にされる。Ｎ２ＳＡが１
３５より大になれば、分散が悪くなってＮ２ＳＡが増大
することによる耐摩耗性が向上する効果がＮ２ＳＡの増
加に見合っただけ表れず、返って硬度が高くなるために
氷上摩擦が低下するので好ましくない。ＤＢＰからＮ２
ＳＡを減じた値が３０未満の場合は、Ｎ２ＡＳを増大し
て耐摩耗性を大きくすれば氷上摩擦が損なわれ、５５よ
り大になれば硬度が高くなるために氷上摩擦が低下す
る。

【００１０】本発明のゴム組成物の配合から中空粒状体
を除いた組成物、言い換えれば中空粒状体を分散させる
マトリックス相ゴム組成物の温度０℃における動的弾性
率は５〜１５ＭＰａにされるのが好ましい。動的弾性率
が５ＭＰａより小の場合はトレッド剛性が低下して操縦
安定性が低下し、１５ＭＰａより大になれば氷上摩擦が
低下する。

【００１１】本発明のゴム組成物は、カーボンブラッ
ク、中空粒状体の他に加硫促進剤、硫黄、亜鉛華、ステ
アリン酸、オイル、老化防止剤などのトレッド用ゴム組
成物に用いられる一般配合剤が一般量配合される。

【００１２】

【実施例】天然ゴム５０部とシス・ブタジエンゴム５０
部よりなるゴム成分１００部に対し、表１に示すコロイ
ド特性を有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）、中空粒状体の平均粒径が
１８０μｍのシラスバルーン又は平均粒径が１００μｍ
のアルミノ・シリケートバルーン（ＡＢＳと略称する）
又は平均粒径が１００μｍのアルミナ及び表２に示す他
の配合剤を表２に示す割合（重量部）で配合して混合ゴ
ムを得た。得られた混合ゴムでトレッドを形成したタイ
ヤを試作した。各試作タイヤについて下記の方法で氷上
制動と耐摩耗性の評価を行い結果を表２に示した。

【００１３】

【表１】

【００１４】

【表２】

【００１５】氷上制動の評価方法 乗用車に同種の試作タイヤを装着して２００ｋｍ慣し運
転した後、気温−１℃〜０℃の条件下で雪氷路を時速４
０ｋｍで走行し、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た。
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１タイヤの停止距離）×１００／（各試作タイ
ヤの停止距離）

【００１６】耐摩耗性の評価方法 １台の乗用車に２種類のタイヤを装着して約１万ｋｍ走
行した後、溝の深さを測定し、走行前後の溝深さの差か
らタイヤの摩耗量を求め、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１タイヤの摩耗量）×１００／（各試作タイヤ
の摩耗量）

【００１７】本発明のゴム組成物をトレッドに用いた実
施例タイヤは、從来のカーボンであるＮ３３９を用いて
中空粒状体が配合されていない比較例１より氷上制動性
が優れ、耐摩耗性は同等以上である。比較例１に中空粒
状体を添加した比較例２は、比較例１より氷上制動性は
優れるが、耐摩耗性が低下し、従来カーボンは耐摩耗性
を損なわずに中空粒状体を配合して氷上制動性を向上さ
せることが困難であることを示している。比較例３は中
空粒状体を２０部より多く配合すれば耐摩耗性が低下す
ることを示している。比較例４は、氷上制動性を向上さ
せるために中空になっていない粒状体を用いた例であっ
て、氷上制動性が実施例より劣っており、粒状体が中空
になっている方が氷上制動性向上効果が大きいことを示
している。

【００１８】

【発明の効果】本発明は、従来からスタッドレスタイヤ
用ゴム組成物に用いられている天然ゴムとガラス転移点
が−７０℃以下のジエン系ゴムよりなるゴム成分に粒径
が１０〜２００μｍの中空粒状体を１〜２０重量部を配
合することにより、雪氷路における耐滑性が向上し、補
強剤として窒素吸着比表面積が６０〜１３５ｍ² ／ｇで
あると同時にｍｌ／１００ｇで表したＤＢＰ吸油量の数
値が窒素吸着比表面積の数値より３０〜５５大であるカ
ーボンブラックを２０〜９０重量部配合することによ
り、中空粒状体を配合したために生じる耐摩耗性の低下
を耐滑性が損なわれることなく回復させる効果を有す
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大原 利一郎 大阪府大阪市西区江戸堀１丁目17番18号 東洋ゴム工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4J002 AC01X AC03W AC08W DA037 DJ006 DL006 FA096 FD017 GN01

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス転移点が−７０℃以下のジエン系
   合成ゴム４０〜８０％と天然ゴム６０〜２０％よりなる
   ゴム成分１００重量部に対し、粒径が１０〜２００μｍ
   の中空粒状体が１〜２０重量部、窒素吸着比表面積が６
   ０〜１３５ｍ²／ｇであると同時にｍｌ／１００ｇで表
   したＤＢＰ吸油量の数値が窒素吸着比表面積の数値より
   ３０〜５５大であるカーボンブラックが２０〜９０重量
   部配合されたことを特徴とするスタッドレスタイヤ用ゴ
   ム組成物。