(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジエン系ゴム１００質量部に対し、カーボンブラックおよび白色充填剤からなる群から選ばれる少なくとも１種の充填剤を２０〜７０質量部；および粘度平均分子量Mvが100,000以上のポリエチレンオキサイドを１〜３０質量部配合してなるゴム組成物を、トレッドに使用した空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記白色充填剤として、シリカを配合してなることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記ジエン系ゴム中、ブタジエンゴムが２０質量部以上を占めるとともに、前記ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が−５０℃以下であり、かつ、加硫後の硬度が６０以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものであり、詳しくは、氷上摩擦力および耐摩耗性に優れたゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、乗用車用スタッドレスタイヤにおいては、その氷上摩擦性能を高めることが課題となっている。そこで、ゴムに硬質異物、発泡剤、中空微粒子を配合し、表面にミクロな凹凸をつくることによって、氷の表面に発生する水膜を除去し、氷上摩擦力を向上させる手法が数多く検討されている。しかしながら、これらの方法には添加剤の材質がもろいため、混合後に添加剤の一部が微細化または破壊されて所定の効果を発揮できない場合があるという問題がある。また、ゴム組成物にこれらの異物粉体を混入した場合には、ゴム加硫物の耐摩耗性が著しく低下するのが一般的である。
そこで上記課題を解決するため下記特許文献１には、ジエン系ゴムに特定サイズの膨張黒鉛を添加したタイヤ用ゴム組成物が提案されている。
【０００３】
なお、下記特許文献２は、ジエン系ゴム成分に対し、特定量のポリエーテル系界面活性剤を配合してなるゴム組成物を開示している。しかしながら特許文献２は、本発明で使用される特定の粘度平均分子量Mvを有するポリエチレンオキサイドを、何ら開示または示唆していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５５３８９０号公報
【特許文献２】特開２００７−２９１２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、従来技術よりも氷上摩擦力および耐摩耗性に優れたゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、ジエン系ゴムに充填剤の特定量および特定の粘度平均分子量Mvを有するポリエチレンオキサイドの特定量を配合することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成することができた。
すなわち本発明は以下のとおりである。
【０００７】
１．ジエン系ゴム１００質量部に対し、カーボンブラックおよび白色充填剤からなる群から選ばれる少なくとも１種の充填剤を２０〜７０質量部；および粘度平均分子量Mvが100,000以上のポリエチレンオキサイドを１〜３０質量部配合してなるゴム組成物を、トレッドに使用した空気入りタイヤ。
２．前記白色充填剤として、シリカを配合してなることを特徴とする前記１に記載の空気入りタイヤ。
３．前記ジエン系ゴム中、ブタジエンゴムが２０質量部以上を占めるとともに、前記ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が−５０℃以下であり、かつ、加硫後の硬度が６０以下であることを特徴とする前記１または２に記載の空気入りタイヤ。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ジエン系ゴムに充填剤の特定量および特定の粘度平均分子量Mvを有するポリエチレンオキサイドの特定量を配合したので、従来技術よりも氷上摩擦力および耐摩耗性に優れたゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】空気入りタイヤの一例の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１１】
図１は、乗用車用の空気入りタイヤの一例の部分断面図である。
図１において、空気入りタイヤは左右一対のビード部１およびサイドウォール２と、両サイドウォール２に連なるトレッド３からなり、ビード部１、１間に繊維コードが埋設されたカーカス層４が装架され、カーカス層４の端部がビードコア５およびビードフィラー６の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されて巻き上げられている。トレッド３においては、カーカス層４の外側に、ベルト層７がタイヤ１周に亘って配置されている。また、ビード部１においてはリムに接する部分にリムクッション８が配置されている。
以下に説明する本発明のゴム組成物は、とくにトレッド３に有用である。
【００１２】
（ゴム成分）
本発明で使用されるゴム成分は、ゴム組成物に配合することができる任意のゴムを用いることができ、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、その分子量やミクロ構造はとくに制限されず、アミン、アミド、シリル、アルコキシシリル、カルボキシル、ヒドロキシル基等で末端変性されていても、エポキシ化されていてもよい。
これらの中でも、本発明の効果の点からジエン系ゴムはＮＲ、ＢＲが好ましく、とくにジエン系ゴム１００質量部中、ＢＲが２０質量部以上を占めるとともに、前記ジエン系ゴムの平均ガラス転移温度が−５０℃以下である場合、氷上摩擦力が一層高まり好ましい。また、ＢＲは、ジエン系ゴム中、３０質量部以上を占めるのがさらに好ましい。なお、本発明でいう平均ガラス転移温度（Ｔｇ）は、ゴムの種類をｎ、各ゴムのガラス転移温度Ｔｉ（℃）、各ゴムの配合量（全ゴムポリマー１００質量部に対する質量部）をＱｉとすると、下記式によって算出すればよい。
【００１３】
[数１]
0005625964.tif 000002
【００１４】
（ポリエチレンオキサイド）
本発明で使用されるポリエチレンオキサイドは、公知の化合物であり、下記式で表される繰り返し単位を有する。
【００１５】
[化１]
0005625964.tif 000003
【００１６】
式中、ｎは繰り返し数を表わす。
【００１７】
本発明で使用されるポリエチレンオキサイドは、粘度平均分子量Mvが100,000以上である必要がある。粘度平均分子量Mvが100,000未満であると本発明の効果を奏することができない。なお、粘度平均分子量MvはASTM  D2857,D4020に準拠して測定した。さらに好ましい粘度平均分子量Mvは、１５０，０００〜１０，０００，０００である。
この条件を満たすポリエチレンオキサイドは市販品として、住友精化（株）製ＰＥＯ−１、ＰＥＯ−１５、ＰＥＯ−２７等が挙げられる。
【００１８】
本発明では、前記の特定のポリエチレンオキサイドを使用しているので、極性の高いポリエチレンオキサイドがゴム中で会合体を形成し、タイヤの表面が粗くなり、これにより氷上摩擦力が向上するものと考えられる。なお本発明のゴム組成物は、硬度に悪影響を及ぼすことなく、氷上摩擦力および耐摩耗性の両立が可能である。
とくに、白色充填剤としてシリカを使用する形態によれば、前記の特定のポリエチレンオキサイドとシリカが相互作用し、タイヤの表面を粗くする効果がさらに高まり、氷上摩擦力および耐摩耗性が一層向上する。
【００１９】
（カーボンブラックおよび／または白色充填剤）
本発明で使用するカーボンブラックとしては、とくに制限されないが、本発明の効果の点から、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）（ＪＩＳ  Ｋ６２１７−２に準拠して測定）は、本発明の効果の点から、４０〜１３０ｍ２／ｇであるのが好ましい。
本発明で言う白色充填剤とは、黒色を呈する充填剤以外の充填剤、例えば黒色を呈する充填剤以外の無機充填剤を意味し、具体的にはシリカ、炭酸カルシウム、クレー等が挙げられる。
なお、シリカは、本発明の効果の点から、ＢＥＴ比表面積（ＩＳＯ５７９４−１ Ａｎｎｅｘ Ｅに準拠して測定）が８０〜２００ｍ２／ｇであるのが好ましい。
【００２０】
本発明では、その効果向上の観点から、硫黄含有シランカップリング剤を使用するのが好ましい。硫黄含有シランカップリング剤の配合量はシリカ配合量の２〜１５重量％、好ましくは６〜１０重量％にするとよい。硫黄含有シランカップリング剤としては、シリカ配合のゴム組成物に使用可能なものであればよく、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、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジサルファイド、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−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３−オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン等を例示することができる。
【００２１】
（ゴム組成物の配合割合）
本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、カーボンブラックおよび白色充填剤からなる群から選ばれる少なくとも１種の充填剤を２０〜７０質量部；および粘度平均分子量Mvが100,000以上のポリエチレンオキサイドを１〜３０質量部配合してなることを特徴とする。
前記充填剤が２０質量部未満であると、硬度低下により操縦安定性が悪化が悪化する。逆に７０質量部を超えると、硬度高となり、氷上性能が悪化する。
前記ポリエチレンオキサイドが１質量部未満であると、配合量が少な過ぎて本発明の効果を奏することができない。逆に３０質量部を超えると耐摩耗性が悪化する。
またシリカを配合する場合、その配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、２０〜７０質量部が好ましい。
【００２２】
前記充填剤のさらに好ましい配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、３０〜６０質量部である。
前記ポリエチレンオキサイドのさらに好ましい配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、１０〜３０質量部である。
前記シリカのさらに好ましい配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対し、２０〜５０質量部である。
【００２３】
本発明に係るゴム組成物には、前記した成分に加えて、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、充填剤、老化防止剤、可塑剤などのゴム組成物に一般的に配合されている各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練して組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量も、本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。また本発明のゴム組成物は従来の空気入りタイヤの製造方法に従って空気入りタイヤを製造するのに使用することができる。
【００２４】
本発明のゴム組成物は、加硫後の硬度が６０以下であり、氷結路面に対する追従性に優れる。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。
【００２６】
実施例１〜５、標準例および比較例１〜４
サンプルの調製
表１に示す配合（質量部）において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１．７リットルの密閉式バンバリーミキサーで５分間混練した後、約１５０℃±５℃でミキサー外に放出させて室温冷却した。続いて、該組成物を同バンバリーミキサーに再度入れ、加硫促進剤および硫黄を加えて混練し、ゴム組成物を得た。次に得られたゴム組成物を所定の金型中で１７０℃で１５分間プレス加硫して加硫ゴム試験片を得、以下に示す試験法で物性を測定した。
【００２７】
氷上摩擦力：上記加硫ゴム試験片を偏平円柱状の台ゴムにはりつけ、インサイドドラム型氷上摩擦試験機にて氷上摩擦係数を測定した。測定温度は−１．５℃、荷重５．５kg／cm3、ドラム回転速度は２５km／ｈである。結果は標準例１の値を１００として指数表示し、この数字が大きいほどゴムと氷の摩擦力が良好であることを示す。
耐摩耗性：ＪＩＳ Ｋ６２６４に準拠し、ランボーン摩耗試験機（岩本製作所（株）製）を使用して荷重４．０ｋｇ（＝３９Ｎ）、スリップ率３０％の条件で測定した。｛（標準例１の摩耗量）×１００／（測定試験片の摩耗量）｝を１００として指数表示した。この数字が大きいほど耐摩耗性が良好であることを示す。
硬度：ＪＩＳ  Ｋ６２５３に準拠して２０℃のショアＡ硬度を測定した。
結果を表１に併せて示す。
【００２８】
【表１】
0005625964.tif 000004
【００２９】
＊１：ＮＲ（ＴＳＲ２０）
＊２：ＢＲ（日本ゼオン（株）製Ｎｉｐｏｌ ＢＲ  Ｘ５０００）
＊３：カーボンブラック（東海カーボン（株）製シーストＫＨＰ、Ｎ２ＳＡ＝７４．９ｍ２／ｇ）
＊４：シリカ（エボニックデグッサジャパン（株）製ＵＬＴＲＡＳＩＬ  ＶＮ３ＧＲ、ＣＴＡＢ吸着比表面積＝１６５ｍ２／ｇ）
＊５：酸化亜鉛（正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種）
＊６：ステアリン酸（日油(株)製ビーズステアリン酸）
＊７：老化防止剤（ＦＬＥＸＳＹＳ製ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ ６ＰＰＤ）
＊８：ワックス（大内新興化学工業（株）製パラフィンワックス）
＊９：シランカップリング剤（エボニックデグッサジャパン（株）製Ｓｉ６９）
＊１０：ポリエチレンオキサイド−１（日油社製、商品名PEG-11000、粘度平均分子量Mv＝１１，０００）
＊１１：ポリエチレンオキサイド−２（住友精化（株）製ＰＥＯ−１、粘度平均分子量Mv＝１５０，０００−４００，０００）
＊１２：ポリエチレンオキサイド−３（住友精化（株）製ＰＥＯ−１５、粘度平均分子量Mv＝３，３００，０００−３，８００，０００）
＊１３：ポリエチレンオキサイド−４（住友精化（株）製ＰＥＯ−２７、粘度平均分子量Mv＝６，０００，０００−８，０００，０００）
＊１４：プロセスオイル（昭和シェル石油(株)製エキストラクト４号Ｓ）
＊１５：硫黄（鶴見化学工業（株）製金華印油入微粉硫黄）
＊１６：加硫促進剤（大内新興化学工業（株）製ノクセラーＣＺ−Ｇ）
【００３０】
上記の表から明らかなように、実施例１〜５で調製されたゴム組成物は、ジエン系ゴムに充填剤の特定量および特定の粘度平均分子量Mvを有するポリエチレンオキサイドの特定量を配合したので、従来の代表的な標準例１に比べて、氷上摩擦力および耐摩耗性に優れている。
これに対し、比較例１は、ポリエチレンオキサイドの配合量が本発明で規定する下限未満であるので、氷上摩擦力および耐摩耗性に改善が見られなかった。
比較例２は、ポリエチレンオキサイドの配合量が本発明で規定する上限を超えているので、耐摩耗性が悪化した。
比較例３は、ポリエチレンオキサイドの粘度平均分子量Mvが、本発明で規定する下限未満であるので、氷上摩擦力および耐摩耗性に改善が見られなかった。
【符号の説明】
【００３１】
１  ビード部
２  サイドウォール
３  トレッド
４  カーカス層
５  ビードコア
６  ビードフィラー
７  ベルト層
８  リムクッション
【図１】
0005625964.tif 000005