JP2003292674A

JP2003292674A - スタッドレスタイヤ用ゴム組成物及びスタッドレスタイヤ

Info

Publication number: JP2003292674A
Application number: JP2002097582A
Authority: JP
Inventors: Motoki Takahashi; 元樹高橋; Norio Minouchi; 則夫箕内
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-03-29
Publication date: 2003-10-15

Abstract

(57)【要約】【課題】氷上性能を向上し、かつ耐摩耗性及び操縦安
定性を高レベルに維持するスタッドレスタイヤ用ゴム組
成物、及びそれをトレッド部に用いた氷上性能及び耐摩
耗性、操縦安定性の両立するスタッドレスタイヤを提供
する。【解決手段】天然ゴム及びジエン系合成ゴムよりなる
群から選ばれた少なくとも１種をゴム成分とするスタッ
ドレスタイヤ用ゴム組成物であって前記ゴム成分１００
重量部に対して、硫黄を０．２〜０．９重量部を含有
し、かつ特定のチアゾール系加硫促進剤を０．２〜５重
量部を含有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐摩耗性及び操縦
安定性を低下させることなく氷上性能を向上することが
できるスタッドレスタイヤ用ゴム組成物、及びそれをト
レッド部に使用した氷上性能に優れるスタッドレスタイ
ヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、氷雪路面を走行する自動車に装着
されるタイヤとして、スタッドレスタイヤが使用されて
いる。このスタッドレスタイヤのトレッドには、氷上路
面との摩擦力を高めるため、粘着摩擦や掘り起こし摩擦
力を有するゴム組成物が用いられている。

【０００３】粘着摩擦の向上には、例えば一般の夏用タ
イヤのトレッドに比較して天然ゴムやブタジエンゴムな
どのガラス転移温度（Ｔｇ）の低いポリマーを多く使用
したり、またプロセスオイルなどの軟化剤を多量配合し
て低温でのゴム硬度を低く維持することが行われてい
る。すなわち、低温でのゴム組成物の硬化を防ぐことで
動的弾性率（Ｅ’）の上昇を抑え、低温域（０〜−１０
℃付近）でのゴム弾性を維持して氷上路面とゴムとの接
触面積を確保して粘着摩擦力を得て路面の凹凸に追従で
きるようにするものである。また、発泡剤による微細な
発泡ゴムをトレッド表層部に使用して氷上路面とゴムと
の間の水膜を除去する技術が従来より行われている。

【０００４】また、掘り起こし摩擦力の向上には、短繊
維や有機あるいは無機硬質体などからなる粒状体をフィ
ラーとして添加した引っ掻き効果、発泡ゴムによるミク
ロスパイク効果を発現させる技術が種々検討され実用化
されている。

【０００５】しかしながら、上記の低Ｔｇポリマーによ
る氷上性能の向上にはポリマー自体の改良に限界があ
り、軟化剤の多量配合や発泡ゴムの使用では氷上性能は
ある程度改良されるものの、トレッドのブロック剛性の
低下から操縦安定性の低下や一般路、湿潤路面上での制
動性能の低下という問題がある。また、低硬度ゴム、発
泡ゴムあるいはフィラーを多量添加したゴム組成物は耐
摩耗性を悪化させ、特に乾燥路面での使用において早期
摩耗や偏摩耗によりタイヤ寿命を大幅に低下させるとい
う問題がある。

【０００６】また、加硫系配合剤の検討では、硫黄の多
量配合では操縦安定性は良好に維持されるが経時変化が
大きく、またスルフェンアミド系加硫促進剤等の加硫促
進剤を変量使用しても、ゴム組成物の低温側Ｅ’を低下
させるには限度がある。

【０００７】従来のポリマーや配合剤によるゴム組成物
の低温側Ｅ’を低下させるには限界があり、また発泡ゴ
ムの使用、フィラー等の添加による技術によっても、ス
タッドレスタイヤの氷上性能と耐摩耗性及び操縦安定性
との双方を高レベルに維持することは困難であった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、ゴム組成
物の硫黄配合量と特定の加硫促進剤の適正量を使用する
ことで、ゴム組成物の低温側Ｅ’を低下させることで氷
面とゴム組成物との粘着摩擦を改善して氷上性能を向上
し、かつゴムのモジュラスを良好に保ち耐摩耗性及び操
縦安定性を高レベルに維持するスタッドレスタイヤ用ゴ
ム組成物、及びそれをトレッド部に用いた氷上性能及び
耐摩耗性、操縦安定性の両立するスタッドレスタイヤを
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、天然ゴム及びジエン系合成ゴムよりなる群から選ば
れた少なくとも１種をゴム成分とするスタッドレスタイ
ヤ用ゴム組成物であって前記ゴム成分１００重量部に対
して、硫黄を０．２〜０．９重量部を含有し、かつ特定
のチアゾール系加硫促進剤を０．２〜５重量部を含有す
ることを特徴とするスタッドレスタイヤ用ゴム組成物で
ある。

【００１０】この発明のスタッドレスタイヤ用ゴム組成
物によれば、天然ゴム及びジエン系合成ゴムよりなる群
から選ばれた少なくとも１種類のゴムからなるゴム成分
１００重量部に対して、硫黄を０．２〜０．９重量部を
含有し、かつチアゾール系加硫促進剤を０．２〜５重量
部を含有することで、ゴムモジュラスを良好に保ち耐摩
耗性及び操縦安定性を高レベルに維持して、スルフェン
アミド系などの他の加硫促進剤を使用するよりもゴム組
成物の低温での硬化を抑え低温側Ｅ’を低下させること
でき、ゴム組成物の氷上性能を向上することができる。

【００１１】請求項２に記載のように、前記請求項１に
記載のベンゾチアゾール化合物系加硫促進剤が、２−メ
ルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルジスルフ
ィド、２−メルカプトベンゾチアゾールの亜鉛塩、２−
メルカプトベンゾチアゾールのシクロヘキシルアミン
塩、２−メルカプトベンゾチアゾールのナトリウム塩、
２−（４’−モルホリノジチオ）ベンゾチアゾール、２
−（Ｎ，Ｎ−ジエチルチオカルバモイルチオ）ベンゾチ
アゾールよりなる群から選ばれた少なくとも１種である
ことが好ましい。

【００１２】特定のチアゾール系加硫促進剤が上記のう
ちの少なくとも１種であると、硫黄の低含有量の作用と
の相乗効果が奏されゴム組成物の低温側Ｅ’を確実に低
下させ、優れた氷上性能を発現することができる。

【００１３】また、請求項３に記載のように、前記スタ
ッドレスタイヤ用ゴム組成物が、前記ゴム成分１００重
量部に対して、短繊維あるいは植物性粒状体を１〜２０
重量部を含有することができる。

【００１４】これによって、スタッドレスタイヤ用ゴム
組成物に粘着摩擦性能に加えて、氷上路面との引っ掻き
効果を付与し、氷上性能をさらに向上することができ
る。

【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の
いずれか１項に記載のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物
を、トレッド接地部の少なくとも一部に使用したことを
特徴とするスタッドレスタイヤである。

【００１６】この発明のスタッドレスタイヤによれば、
氷雪路面での氷上性能と耐摩耗性及び操縦安定性とをバ
ランスよく両立し、また乾燥路面においても耐摩耗性、
操縦安定性を維持することのできるスタッドレスタイヤ
を提供することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明に用いられるゴム成分は、
天然ゴム及びジエン系合成ゴムよりなる群から選ばれた
少なくとも１種類のゴムからなる。すなわち、天然ゴム
（ＮＲ）及びジエン系合成ゴムの中から選択されたゴム
を単独で用いてもよいし、これらの２種以上をブレンド
で使用してもよい。ジエン系合成ゴムとしては、例えば
イソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（Ｂ
Ｒ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム
（ＩＩＲ）等を挙げることができる。

【００１８】ＮＲはガラス転移温度が−７０〜−８０℃
付近であり低温特性が良好であるためスタッドレスタイ
ヤ用ゴム組成物のゴム成分として適し、他のゴムとブレ
ンド使用する場合はＮＲをゴム成分として５重量部以
上、さらには１０重量部以上を配合するのが好ましく、
また、ＮＲと共に用いられるゴム成分は、やはりガラス
転移温度が−７０℃以下にあるジエン系合成ゴムの使用
が好ましい。

【００１９】従って本発明では、これらのゴム成分のう
ち、ガラス転移温度の低いＮＲ等のポリマーの単独、あ
るいは例えばＮＲ／ＢＲのブレンド、ＮＲ／ＳＢＲのブ
レンド、ＮＲ／ＳＢＲ／ＢＲのブレンド等が効果の奏出
の点で好適に使用される。

【００２０】本発明では、上記ゴム成分１００重量部に
対して、硫黄を０．２〜０．９重量部を含有する。硫黄
含有量が０．２重量部未満であると、ゴム組成物に強
度、モジュラス等のタイヤトレッドに必要なゴム特性が
得られず耐摩耗性や操縦安定性が不充分となり、また
０．９重量部を超えるとゴム硬度の上昇などの経時変化
を引き起こし氷上性能が使用中に悪化し、さらに硫黄を
増量するとゴム弾性が低下し初期の氷上性能も得難くな
る。

【００２１】本発明で使用されるチアゾール系加硫促進
剤は、２−メルカプトベンゾチアゾール（Ｍ）、ジベン
ゾチアジルジスルフィド（ＤＭ）、２−メルカプトベン
ゾチアゾールの亜鉛塩（ＭＺ）、２−メルカプトベンゾ
チアゾールのシクロヘキシルアミン塩、２−メルカプト
ベンゾチアゾールのナトリウム塩、２−（４’−モルホ
リノジチオ）ベンゾチアゾール、２−（Ｎ，Ｎ−ジエチ
ルチオカルバモイルチオ）ベンゾチアゾール（ＭＤＢ）
が好ましく、これらの単独、または２種以上の併用で用
いることができる。

【００２２】上記チアゾール系加硫促進剤の含有量は、
ゴム成分１００重量部に対して０．２〜５重量部であ
り、含有量が０．２重量部未満ではゴム組成物の低温側
Ｅ’を低下させる効果が得られず、５重量部を超えると
Ｅ’の低下が大きくなりすぎ耐摩耗性や操縦安定性が悪
化し、またスコーチ性、ブルーム性などが悪化し工程で
の作業性、加硫安定性が低下し好ましくない。

【００２３】さらに、加硫促進剤として上記チアゾール
系加硫促進剤に加えて、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベン
ゾチアゾリルスルフェンアミド（ＣＺ）、Ｎ−ｔｅｒｔ
−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（Ｎ
Ｓ），Ｎ−オキシジエチレン−２−ベンゾチアゾリルス
ルフェンアミド（ＯＢＳ）などのスルフェンアミド系加
硫促進剤、テトラブチルチウラムジスルフィド（ＴＢ
Ｔ）、テトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジス
ルフィド（ＴＯＴ−Ｎ）などのチウラム系加硫促進剤、
１，３−ジフェニルグアニジン（Ｄ）、ジ−Ｏ−トリル
グアニジン（ＤＴ）などのグアニジン系加硫促進剤など
の他の加硫促進剤を適宜併用してもよい。

【００２４】上記構成の本発明では、低硫黄含有量と特
定のチアゾール系加硫促進剤の特定量を含有すること
で、ゴム組成物のゴムモジュラスを保ち耐摩耗性及び操
縦安定性を維持しながら低温側Ｅ’を低下させることで
氷上性能を向上することができる。

【００２５】すなわち、上記チアゾール系加硫促進剤は
既に公知物質としてゴムの加硫促進剤として使用されて
いるものであるが、天然ゴム及びジエン系合成ゴムより
なる群から選ばれた少なくとも１種類をゴム成分とする
ゴム組成物に、所定範囲の低硫黄含有量において用いる
ことでその相乗効果が奏され、他のスルフェンアミド系
加硫促進剤やチウラム系加硫促進剤、グアニジン系加硫
促進剤などでは見出せなかった新たな効果を本発明者ら
は発見したものであり、低コストでゴム組成物の優れた
氷上性能を発現し、かつ耐摩耗性や操縦安定性との両立
を実現するものである。

【００２６】さらに、本発明では、ゴム成分１００重量
部に対して、短繊維あるいは植物性粒状体を１〜２０重
量部を含有することができ、上記スタッドレスタイヤ用
ゴム組成物に粘着摩擦性能に加えて、氷上路面との引っ
掻き効果を付与して摩擦係数を向上して氷上性能をさら
に改善することができる。

【００２７】短繊維としては、ポリエステル、ポリアミ
ド、ポリビニルアルコール繊維等の長さ１０ｍｍ以下、
０．０１〜０．０１ｍｍの径であるモノフィラメントが
望ましい。短繊維の長さ、径が小さすぎると引っ掻き効
果が充分でなく、またそれ以上大きいとゴムとの混合性
や作業性が低下し、また耐摩耗性も悪化する。また含有
量が１重量部未満では氷上性能の改善が不充分であり、
２０重量部を超えるとゴムの混合性や押出性などの作業
性が大幅に低下し好ましくない。

【００２８】また、植物性粒状体としては、くるみ、椿
等の果実や木の実の殻、桃や梅等の果実の核の粒状体が
挙げられ、その平均粒径が０．０１〜５ｍｍ程度が好ま
しく、粒径が小さすぎると引っ掻き効果が充分でなく、
また大きすぎるとゴムとの混合性や作業性が低下し、ま
た耐摩耗性の悪化やゴム表面からの脱落が生じやすくな
り好ましくない。また、その含有量は上記同様に、１重
量部未満では氷上性能の改善が不充分であり、２０重量
部を超えるとゴムの混合性が大幅に低下し好ましくな
い。

【００２９】本発明に係わるスタッドレスタイヤ用ゴム
組成物には、補強充填剤として通常に用いられるカーボ
ンブラックが配合され、またはカーボンブラックにシリ
カを併用してもよい。

【００３０】カーボンブラックとしては、特に限定され
ないが、ゴム強度、耐摩耗性、発熱性などの観点から、
例えばＨＡＦ、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＦＥＦ級のカーボン
ブラックが好ましいく、その配合量はゴム成分１００重
量部に対して、３０〜１００重量部であり、カーボンブ
ラックが少なすぎると耐摩耗性が悪化し、多すぎると作
業性や発熱性が悪化し好ましくない。

【００３１】本発明に係わるスタッドレスタイヤ用ゴム
組成物には、上記のゴム成分に硫黄及び加硫促進剤、カ
ーボンブラックと共に、通常のゴム配合に使用される各
種プロセスオイル、亜鉛華、ステアリン酸、各種軟化
剤、ワックス、老化防止剤、その他のゴム組成物用に一
般的に配合される各種配合剤を適宜配合することがで
き、その配合量も本発明の効果を損なわない範囲で用い
ることができる。

【００３２】本発明のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物
は、ゴム工業で一般的に使用されるバンバリーミキサ
ー、ニーダー、ロールなどの混合機を用いて混合し、作
製することができる。

【００３３】また、本発明に係わるスタッドレスタイヤ
は、上記スタッドレスタイヤ用ゴム組成物をゴム工業で
一般的に用いられているゴム用押し出し機などの成形加
工機を用いて未加硫タイヤトレッドを作製し、通常の内
部構造を有する乗用車用、ライトトラック用及びトラッ
ク・バス用スタッドレスタイヤのトレッド部に適用し
て、加硫工程を経てスタッドレスタイヤを製造すること
ができる。

【００３４】また、上記スタッドレスタイヤは上記スタ
ッドレスタイヤ用ゴム組成物を、タイヤトレッド接地部
の少なくとも一部に使用するものであり、トレッド全体
が１種類のトレッドゴムで構成されるタイヤでもよい
し、キャップ／ベース構造等の多層構造タイヤの接地部
側トレッドのみに使用することもでき、さらにタイヤ周
上の径方向内側あるいは外側だけの接地部に使用する
等、その適用位置は特に限定されるものではない。

【００３５】（実施例）以下、実施例に従い本発明を説
明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものでは
ない。

【００３６】表１に記載の各実施例、比較例に共通する
配合に、表２に記載の硫黄及び加硫促進剤を配合（重量
部）し、実施例１〜３及び比較例１〜５のスタッドレス
タイヤ用ゴム組成物を調整し、これを常法に従い、容量
２０リットルの密閉式バンバリーミキサーを用いて混合
し、各実施例及び比較例のスタッドレスタイヤ用ゴム組
成物を作製した。

【００３７】なお、各実施例及び比較例に用いたゴム成
分及び各種配合剤は下記の通りである。

【００３８】・天然ゴム（ＮＲ）：ＲＳＳ＃３・ブタジエンゴム（ＢＲ）：ＪＳＲ（株）ＢＲ０１・カーボンブラック（ＣＢ）：昭和キャボット（株）シ
ョウブラックＮ３３０・プロセスオイル：芳香族系プロセスオイル・亜鉛華：三井金属鉱業（株）３号亜鉛華・ステアリン酸：工業用ステアリン酸・老化防止剤（６Ｃ）：フレキシス（株）サントフレッ
クス１３・ワックス：パラフィンワックス・硫黄：５％油処理硫黄・加硫促進剤ＤＭ：大内新興化学工業（株）ノクセラー
ＤＭ・加硫促進剤ＣＺ：大内新興化学工業（株）ノクセラー
ＣＺ・加硫促進剤Ｄ：大内新興化学工業（株）ノクセラーＤ・加硫促進剤ＴＯＴ−Ｎ：大内新興化学工業（株）ノク
セラーＴＯＴ−Ｎ

【表１】

【００３９】得られた各スタッドレスタイヤ用ゴム組成
物のムーニー・スコーチタイム（ｔ５）を下記測定方法
に従い測定した。結果を表２に記載した。

【００４０】また、上記各スタッドレスタイヤ用ゴム組
成物を通常のゴム用押し出し機を用いて未加硫キャップ
トレッドを押し出し作製し、一般的なキャップ／ベース
構造を有する、サイズが１８５／６５Ｒ１４の試験用ス
タッドレスタイヤのキャップトレッドに適用し、常法に
従い未加硫タイヤを成型、加硫してスタッドレスタイヤ
を製造し、下記の試験方法により氷上性能と耐摩耗性及
び操縦安定性を評価した。結果を表２に記載した。

【００４１】［ムーニー・スコーチタイム（ｔ５）］Ｊ
ＩＳＫ６３００に記載のムーニー・スコーチ試験
に準じてムーニー粘度を測定し（試験温度１２５℃）、
ムーニー粘度−時間曲線を作成した。ダイスを閉じてか
ら、ムーニー粘度の読みがムーニー粘度の最低値Ｖｍか
ら５ポイントだけ上昇するまでに要した時間を測定しｔ
５（分）とする。ｔ５は比較例１を１００とする指数で
表し、数値が大きいほど加硫安定性が良好である。

【００４２】［氷上性能］各試験用スタッドレスタイヤ
４本を、規定リムに組み付け空気圧を１８０ＫＰａに調
整して排気量２０００ｃｃの国産乗用車に装着し、試験
路外気温−５℃にある氷上路面にて速度４０Ｋｍ／ｈで
ブレーキングし、その氷上制動距離から氷上性能を評価
した。比較例１の制動距離を１００とした指数で示し、
数値の大きいもの程優れる。

【００４３】［耐摩耗性］比較例１の試験用スタッドレ
スタイヤ２本と他の各試験用スタッドレスタイヤ２本
を、規定リムに組み付け空気圧を１８０ＫＰａに調整し
て排気量２０００ｃｃの国産乗用車に装着し、乾燥一般
路面を５，０００Ｋｍ毎にローテーションし２０，００
０Ｋｍ走行した後のトレッド残溝深さからトレッド摩耗
量を求め、耐摩耗性を評価した。比較例１を１００とし
た指数で示し、数値の大きいもの程優れる。

【００４４】［操縦安定性］各試験用スタッドレスタイ
ヤ４本を、規定リムに組み付け空気圧を１８０ＫＰａに
調整して排気量２０００ｃｃの国産乗用車に装着し、ア
スファルト路面のテストコースにて実車走行を行い、直
進走行性、レーンチェンジ性、コーナリング性、スラロ
ーム走行性を複数のテストドライバーによって官能評価
し、その平均値で評価した。比較例１を基準として、操
縦安定性が比較例１と同等を「○」、優れるを「◎」、
劣るを「△」で表した。

【００４５】

【表２】

【００４６】表２の評価結果に示すように、実施例１〜
３の本発明では、スコーチタイムが安定し、耐摩耗性及
び操縦安定性がバランス良く向上し、かつ優れた氷上性
能を有することが分かる。一方、硫黄量が多い配合系で
は、チアゾール系促進剤の配合量が適正であっても氷上
性能が改善されず（比較例２、５）、硫黄量が少ないと
耐摩耗性が悪化し（比較例４）、またチアゾール系促進
剤が多すぎるとスコーチ安定性、操縦安定性が低下し
（比較例３）、本発明の範囲外の各比較例ではいずれか
の特性が満足できずバランスのよい性能の向上が得られ
ない。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、スタッドレスタイヤ用
ゴム組成物の硫黄配合量０．２〜０．９重量部とし、か
つと特定のチアゾール系加硫促進剤の適正量を使用する
ことで、ゴム組成物の低温側Ｅ’を低くすることで氷面
とゴム組成物との粘着摩擦を改善して氷上性能を向上
し、かつゴムのモジュラスを良好に保ち耐摩耗性及び操
縦安定性を高レベルに維持することができる。従って、
本発明のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物をトレッド接
地部に用いたスタッドレスタイヤは耐摩耗性と操縦安定
性をバランスよく向上しながら、氷上性能を両立して向
上することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｌ 9/00 Ｃ０８Ｌ 9/00 Ｆターム(参考） 4J002 AC011 AC021 AC031 AC061 AC081 AH002 BB181 BE022 CF002 CL002 DA046 EV327 FA042 FA082 FD010 FD146 FD157 GN01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】天然ゴム及びジエン系合成ゴムよりなる群
から選ばれた少なくとも１種をゴム成分とするスタッド
レスタイヤ用ゴム組成物であって、前記ゴム成分１００重量部に対して、硫黄を０．２〜０．９重量部を含有し、かつ特定のチアゾール系加硫促進剤を０．２〜５重量部
を含有することを特徴とするスタッドレスタイヤ用ゴム
組成物。
【請求項２】前記チアゾール系加硫促進剤が、２−メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルジ
スルフィド、２−メルカプトベンゾチアゾールの亜鉛
塩、２−メルカプトベンゾチアゾールのシクロヘキシル
アミン塩、２−メルカプトベンゾチアゾールのナトリウ
ム塩、２−（４’−モルホリノジチオ）ベンゾチアゾー
ル、２−（Ｎ，Ｎ−ジエチルチオカルバモイルチオ）ベ
ンゾチアゾールよりなる群から選ばれた少なくとも１種
であることを特徴とする請求項１に記載のスタッドレス
タイヤ用ゴム組成物。
【請求項３】前記ゴム成分１００重量部に対して、短繊
維あるいは植物性粒状体を１〜２０重量部を含有する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスタッドレス
タイヤ用ゴム組成物。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項に記載のスタ
ッドレスタイヤ用ゴム組成物を、タイヤトレッド接地部の少なくとも一部に使用したこと
を特徴とするスタッドレスタイヤ。