JPH0912770A - タイヤトレッド用ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐摩耗性や加工性を低下させることなく、空
気入りタイヤの氷上性能を向上させることができるタイ
ヤトレッド用ゴム組成物を提供する。 【構成】 天然ゴム・ポリイソプレンゴム及びポリブタ
ジエンゴムの少なくとも１種のゴムを主成分とするジエ
ン系ゴム１００重量部に対して、シリカ１０重量部以
上、全充填剤６０重量部以下並びに、平均直径２０μｍ
以下及び平均長２０００μｍ以下の短繊維状物質０．５
〜１５重量部を配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成
物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐摩耗性及び加工性を
損なうことなく、氷上性能に優れたタイヤトレッド用ゴ
ム組成物に関し、更に詳しくは、天然ゴム、ポリイソプ
レンゴム及びポリブタジエンゴムの１種又はこれらのブ
レンドゴムを主成分とするジエン系ゴムに、シリカ及び
ポリアミド系短繊維を配合したタイヤトレッド用ゴム組
成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、積雪寒冷地において、冬期時に自
動車が走行する場合には、タイヤにスパイクを打ち込ん
でスパイクタイヤを用いるか又はタイヤの外周にタイヤ
チェーンを装着して雪上・氷上路での安全を確保してい
る。しかしながら、スパイクタイヤ又はタイヤチェーン
を装着したタイヤでは、道路の摩耗や損傷が発生し易
く、それが粉塵となって公害を引き起こし、大きな環境
問題となる。

【０００３】このような安全問題と環境問題とを解決す
るために、スパイクやチェーンを使用せずに雪上路およ
び氷上路における制動性、駆動性を有したスタッドレス
タイヤが現在急速に普及しつつある。

【０００４】空気入りタイヤの氷上摩擦を改良する手法
としては、例えば特開昭６１−１５０８０３号公報に
は、トレッドゴム中に砂などの硬質物質を配合すること
が提案されているが、この場合には、硬質物質を多量に
配合しなければ効果がなく、硬質物質を多量配合するこ
とにより著しく耐摩耗性が低下するという問題が生じる
ので好ましくない。特開昭６２−２８３００１号公報に
はトレッドゴムに発泡ゴムを使用することが提案されて
いるが、この場合のタイヤでは氷雪路における摩擦力は
良好であるが、発泡ゴムのブロック剛性が低いため、独
立気泡によるエッジ効果と排水効果とが十分でなく、ま
た耐摩耗性や一般路（乾燥路、湿潤路）における走行性
能が低下するという問題がある。またシリカを配合する
先行技術として、特開昭６１−２１８４０４号公報、特
開平３−２５２４３１号公報等があるが、いずれも高ガ
ラス転移温度のゴムを使用しているため、低温でのゴム
の硬度が高く、氷上性能が必ずしも充分でないという問
題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は前記
した従来技術の問題点を排除して、一般路（乾燥路、湿
潤路）における耐摩耗性などの走行性能を損なうことな
く、また、加工性を損なうことなく、氷雪路、特に氷上
における摩擦力（制動性、駆動性）を向上させることの
できるタイヤトレッド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】本発明に従えば、天然ゴ
ム・ポリイソプレンゴム及びポリブタジエンゴムの少な
くとも１種のゴムを主成分とするジエン系ゴム１００重
量部に対して、シリカ１０重量部以上、全充填剤６０重
量部以下並びに、平均直径２０μｍ以下及び平均長２０
００μｍ以下の短繊維状物質０．５〜１５重量部を配合
してなるタイヤトレッド用ゴム組成物が提供される。

【０００７】

【作用】以下、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物の
構成及び作用効果について説明する。本発明のゴム組成
物の主要成分であるゴムは、天然ゴム（ＮＲ）；ポリイ
ソプレンゴム（ＩＲ）及びポリブタジエンゴム（ＢＲ）
の１種又はこれらのブレンドを主成分とするジエン系ゴ
ムであり、これらのゴム成分は例えば従前からタイヤト
レッド配合に用いられてきた任意のＮＲ，ＩＲ及びＢＲ
とすることができる。これらのゴム（ＮＲ／ＩＲ／Ｂ
Ｒ）は全ゴム中６０％以上、好ましくは８０％以上配合
することが氷上性能上好ましい。なおジエン系ゴムに
は、少量成分として、ブレンドゴムのガラス転移温度が
−６０℃以下であれば、他の任意のゴム、例えばスチレ
ン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ブタジエン−
アクリロニトリル共重合体ゴム（ＮＢＲ）、クロロプレ
ンゴム（ＣＲ）などを配合することができる。ガラス転
移温度が−６０℃より高くなると低温でのゴムの硬度が
高くなり、氷上性能が低下するのが好ましくない。な
お、ジエン系ゴムブレンド中には耐カットチッピング性
が低下しない範囲、例えば全ゴム中の２０〜４０％の範
囲でＢＲを含むのが好ましい。

【０００８】本発明に従えば、上記ジエン系ゴム１００
重量部に対し１０重量部以上、好ましくは２０〜４０重
量部のシリカを配合する。シリカとしてはゴム配合用の
任意のシリカ（又はホワイトカーボン）を用いることが
でき、好ましくは窒素比表面積（Ｎ₂ ＳＡ）が１００〜
４００ｍ² ／ｇの湿式法シリカである。

【０００９】本発明に従って、天然ゴム、ポリイソプレ
ンゴム又はポリブタジエンの１種又はこれらのブレンド
ゴムを主成分とするジエン系ゴムにシリカを配合するこ
とによって、耐摩耗性の低下を起すことなく、氷上摩擦
の高いゴム組成物を得ることができる。しかしながら、
ＮＲ，ＩＲ及びＢＲ系のジエン系ゴムにシリカを多量に
配合すると、未加硫ゴムの強度が低下して加工性が著し
く低下すると共に、未加硫ゴムの収縮が大きく、更に押
出工程でのダイスウェルが大きくなり、押出加工時の寸
法安定性が極めて悪くなるという問題がある。しかる
に、本発明者らは、これに平均直径２０μｍ以下、好ま
しくは０．０５〜０．８μｍで平均長２０００μｍ以
下、好ましくは２００〜１０００μｍの短繊維状物質を
配合することによって、未加硫ゴムの加工性が改良さ
れ、また、ブロック剛性も向上し、氷上摩擦も向上する
ことを見出し、本発明を完成するに至った。

【００１０】本発明に係るタイヤトレッド用ゴム組成物
が配合されるシリカの配合量はジエン系ゴムと１００重
量部に対して１０重量部以上、好ましくは２０〜４０重
量部であり、シリカの配合量が１０重量部未満では氷上
摩擦向上効果が顕著でないので好ましくない。

【００１１】本発明に係るタイヤトレッド用ゴム組成物
に配合される短繊維状物質は前記した通りの平均直径及
び平均長を有するもので、その配合量はジエン系ゴム１
００重量部当り０．５〜１５重量部、好ましくは１〜１
０重量部である。この配合量が０．５重量部未満では加
工性に難が生じ、逆に１５重量部を超えると、耐摩耗性
が低下し、更にロール加工性も低下するので好ましくな
い。なお短繊維は小さい方が耐摩耗生の低下がなく良好
であり、また長過ぎると繊維同士が絡まりあって混合時
の分散性が低下し、耐摩耗性が悪化するので好ましくな
い。

【００１２】本発明のゴム組成物に配合される短繊維状
物質の好ましい例は、ポリアミド系短繊維、セルロース
短繊維、アラミド短繊維、ポリエステル系短繊維、ポリ
ビニルアルコール系短繊維、カーボン短繊維などをあげ
ることができ、これらは単独又は任意の２種以上をブレ
ンドして用いてもよい。また短繊維種については上記に
限定されるものではない。特に−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ−基
を分子中に有する熱可塑性ポリマーの微細な短繊維（以
下、ポリアミド系繊維という）を用いるのが好ましい。
かかる前記ポリアミド系短繊維としては、例えば融点が
１９０〜２３５℃程度の、ナイロン６、ナイロン６１
０、ナイロン１２、ナイロン６１１、ナイロン６１２な
どのナイロン、ポリヘプタメチレン尿素、ポリウンデカ
メチレン尿素などのポリ尿素やポリウレタンなどのポリ
マー分子中に−Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ−基を有する熱可塑性
ポリマー、好ましくはナイロンがあげられ、平均径が好
ましくは１μｍ以下、更に好ましくは０．０５〜０．８
μｍであり、実質的に円形断面の、平均繊維長が１００
〜２０００μｍ、更に好ましくは２００〜１０００μｍ
で、繊維軸方向に分子が配列された微細な短繊維の形態
でゴム組成物中に配分されているのが好ましい。かかる
ポリアミド系短繊維は予めＮＲ、ＩＲ及び又はＢＲ中に
分散された状態で、他の成分と配合するのが好ましい。
またポリオレフィン（例えばポリプロピレン、ポリエチ
レン、ポリエチルエチレン、ポリジメチルエチレン、ポ
リスチレン等）中に予めポリアミド系短繊維を分散させ
てジエン系ゴムと混合させることもできる。このポリア
ミド系短繊維は、更にゴム混合物中において、例えば、
フェノールホルムアルデヒド系樹脂の初期縮合物又はシ
ランカップリング剤を介してグラフトしているのが好ま
しい。

【００１３】前記のフェノールホルムアルデヒド系樹脂
の初期縮合物としては、レゾール型またはノボラック型
フェノールホルムアルデヒド系樹脂の初期縮合物を挙げ
ることができ、常法に従って加熱時にホルムアルデヒド
を発生し得る化合物（例えばヘキサメチレンテトラミ
ン、アセトアルデヒドアンモニア：

【００１４】

【化１】

【００１５】パラホルムアルデヒド、α−ポリオキシメ
チレン、多価メチロールメラミン誘導体、オキサゾリジ
ン誘導体、多価メチロール価アセチレン尿素など）を用
いてグラフト結合させることによって所望の配合を得る
ことができる。上記のようにしてポリアミド系繊維をゴ
ム組成物中に配合することによって、短繊維（及びポリ
マー）がゴム中に良く分散し、また、ゴムと化学的に結
合しているため、耐摩耗性が良好なゴム組成物を得るこ
とが出来る。

【００１６】本発明に従ったタイヤトレッド用ゴム組成
物には、前記各成分に加えて、その他の充填剤（例えば
一般的なカーボンブラック、炭酸カルシウム、タルク、
クレー等）及び軟化剤などを準必須成分として配合する
ことができる。上記軟化剤としては、通常のゴム用軟化
剤として知られているプロセスオイルのほか可塑剤が使
用可能である。プロセスオイルとしては、パラフィン系
プロセスオイル、芳香族系プロセスオイル、ナフテン系
プロセスオイル等の石油系軟化剤、コールタール系軟化
剤、脂肪油系軟化剤を挙げることができる。さらに、こ
れら軟化剤の外に下記の各種化合物を軟化剤として使用
することができる。ジ−ｎ−オクチルフタレート、ジブ
チルフタレート等のフタル酸系誘導体、ジ−（２−エチ
ルヘキシル）アジペート、ジイソブチル−アジペート等
のアジピン酸誘導体、ジ−（２−エチルヘキシル）アゼ
レート等のアゼライン酸誘導体、ジ−（２−エチルヘキ
シル）セバケート等のセバシン酸誘導体、ジブチルマレ
ート等のマレイン酸誘導体、ジ−（２−エチルヘキシ
ル）フマレート等のフマル酸誘導体、トリイソデシル−
トリメリテート等のトリメリット酸誘導体、アセチルト
リエチル−シトレート等のクエン酸誘導体、メチルオレ
エート等のオレイン酸誘導体、メチルアセチル−リシノ
レート等のリシノール酸誘導体、ジエチレングリコール
−ジステアレート等のステアリン酸誘導体、トリエチレ
ングリコール−ジペラルゴネート等の脂肪酸誘導体、Ｎ
−シクロヘキシル−ｐ−トルエンスルホンアミド等のス
ルホン酸誘導体、トリブチルホスフェート等のリン酸誘
導体、オクチル脂肪酸エステル等のモノエステル系可塑
剤、トリエチレングリコール−ジ−（２−エチルブチレ
ート）等のグリコール誘導体、並びにグリセリン誘導
体、パラフィン誘導体、ジフェニル誘導体、エポキシ誘
導体等である。これらは単独のみならず２種類以上を併
用することができる。なお、本発明において、全充填剤
配合量がジエン系ゴム１００重量部に対し６０重量部以
下、好ましくは４５〜５５重量部配合する。この配合量
が６０重量部を超えるとゴム硬度上昇し、氷上性能が低
下するので好ましくない。一方軟化剤の配合量がジエン
系ゴム１００重量部に対し１５重量部を超えると経時的
にゴム硬度が増加するので好ましくない。なお、軟化剤
の種類には特に限定はない。

【００１７】本発明のゴム組成物にはゴムとシリカの結
合を強めるために、シリカ配合量の５〜２０重量％のシ
ランカップリング剤を配合することが好ましい。このよ
うなシランカップリング剤としては、例えば、ビス−
（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラサルファイ
ド、３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾール
テトラサルファイド、γ−グリシドオキシドプロピル−
トリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピル−トリメ
トキシシラン等が挙げられる。

【００１８】本発明のゴム組成物には更にシリカ表面の
ＯＨ基に加硫促進剤が吸着するのを防止して加硫遅れを
防ぐと共に、シリカの分散を助けるために、例えばシリ
カの１〜１５重量％の活性剤を配合することが好まし
い。このような活性剤の例としては、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。

【００１９】本発明に従ったゴム組成物は前記各成分を
常法に従って例えば前記各成分をバンバリーミキサー、
ロールなどの混練機を用いて混練することによって得る
ことができる。

【００２０】本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には
前記した各成分に加えて、硫黄、加硫促進剤、老化防止
剤、充填剤、可塑性剤などのタイヤ用に一般に配合され
ている各種添加剤を配合することができ、かかる配合物
は一般的な方法で加硫してタイヤトレッドを製造するこ
とができる。

【００２１】

【実施例】以下、実施例及び比較例によって本発明を更
に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定す
るものでないことは言うまでもない。なお、以下の例に
おける性能評価方法は以下の通りである。

【００２２】（１）氷上性能指数 ブリテッシュ・ポータブル・スキッドテスターを用い
て、氷上路面（温度−５℃）で測定し、標準例を１００
として指数表示した。数値が大きい程、スキッド抵抗が
優れていることを示す。

【００２３】（２）耐摩耗性指数 ランボーン摩耗試験機（岩本製作所（株）製）を用い
て、温度２０℃，スリップ率５０％の条件で摩耗減量を
測定し、標準例１を１００として指数表示した。数値が
大きい程、耐摩耗性が良好であることを示す。

【００２４】（３）ダイスウェル ダイスウェルはダイス通過後のゴム断面積とダイス断面
積の比を表したもので、標準例のダイスウェルを１００
とした時の、各例を指数表示としてあり、この指数が大
きい程、ダイスウェルが小さく、加工性が良好で、指数
が小さい程、ダイスウェルが大きく加工性が悪いことに
なる。

【００２５】（４）グリーン強度 ＪＩＳ Ｋ ６３０１に準じて、１００℃ １分の条件
で冷プレスしたゴムサンプルについて引張試験を実施し
た。グリーン強度はこの時の引張強さを表し、標準例を
１００とした時の指数表示とした。指数が大きい程、強
度が高い。

【００２６】（５）Ｈｓ（０℃） ＪＩＳ−Ｋ−６３０１に準じて、温度０℃のときの硬度
を測定した。

【００２７】（６）Ｈｓ経時変化性 ＪＩＳ−Ｋ−６３０１に準じて、空気加熱老化試験（７
０℃，１６８時間）を行った後、温度０℃のときの硬度
を測定し、老化前の硬度からの変化量を求めた。

【００２８】標準例、実施例１〜３及び比較例１〜６ 表Ｉに示す配合内容（重量部）のゴム組成物を、各成分
を密閉式バンバリーミキサーにて５分間混合（放出温度
１６０℃）することにより調整し、上記評価を行った。
結果を表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】表Ｉの配合成分 ＮＲ ：ＴＴＲ−２０ ＢＲ ：ニポール１２２０（日本ゼオン） ＳＢＲ：ニポール１５０２（日本ゼオン） シリカ：ニップシールＡＱ（日本シリカ） カップリング剤：ビス−（３−トリエトキシシリルプロ
ピル）−テトラサルファイド 活性剤：ジエチレングリコール ＷＡＸ：サンノック（大内新興化学） 老化防止剤：アンチゲン６Ｃ（住友化学工業） 加硫促進剤：ノクセラー ＮＳ−Ｆ（大内新興化学） 短繊維１：アラミド短繊維 平均直径５μｍ、平均長４
０００μｍ 短繊維２：セルロース短繊維 平均直径１２μｍ、平均
長１５００μｍ 短繊維３：ナイロン６短繊維 平均直径０．３μｍ、平
均長１２０μｍ

【００３１】標準例は従来の典型的なゴム組成物の配合
であり、比較例１ではシリカ配合量が１０重量部未満の
ため氷上摩擦の改良効果が小さい。比較例２では短繊維
を配合していないため、氷上摩擦改良され、耐摩耗性の
低下も殆どないが、未加硫の強度が小さく、ダイスウェ
ルも大きい。比較例３では全充填剤配合量が６０重量部
を超えたため、ゴムの硬度が高く、氷上性能が不充分と
なっている。比較例４では短繊維の形状が発明の範囲外
であるため、形状が大きく、分散性も悪い為、耐摩耗性
が低下する。比較例５では短繊維配合量が１５重量部を
超えるため、耐摩耗性が低下している。

【００３２】これに対し、本発明に係る実施例１〜３で
はいずれも氷上性能が標準例に比較して改良され、かつ
耐摩耗性・加工性（ダイスウェル・未加硫強度）も低下
していない。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に従えば、
ジエン系ゴムにシリカ及び短繊維状物質を配合すること
により、ジエン系ゴムの氷上性能を耐摩耗性や加工性な
どの低下をきたすことなく達成することができ、所望の
タイヤトレッド用ゴム組成物を得ることができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 天然ゴム・ポリイソプレンゴム及びポリ
   ブタジエンゴムの少なくとも１種のゴムを主成分とする
   ジエン系ゴム１００重量部に対して、シリカ１０重量部
   以上、全充填剤６０重量部以下並びに、平均直径２０μ
   ｍ以下及び平均長２０００μｍ以下の短繊維状物質０．
   ５〜１５重量部を配合してなるタイヤトレッド用ゴム組
   成物。
2. 【請求項２】 前記短繊維状物質が平均直径１μｍ未
   満、平均長１００〜２０００μｍのポリアミド系短繊維
   である請求項１に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
3. 【請求項３】 前記ポリアミド系短繊維が天然ゴム又は
   ポリイソプレンゴムと共にポリオレフィンの連続層に分
   散せしめてなり、且つ互いに化学結合してなる請求項２
   に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。