(57)【要約】【課題】破壊強力及び耐摩耗性を維持しつつ、ウェットスキッド抵抗性を向上させることが可能なタイヤトレッド用ゴム組成物及びこれを用いたタイヤを提供する。【解決手段】ゴム成分１００質量部に対し、真比重１以上且つ平均粒径２μｍ以下のフライアッシュを１〜３０質量部含み、カーボンブラック及び／又は湿式シリカを該フライアッシュの配合量の２．４倍以上含むことを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物及びこれをタイヤのトレッド部に用いたタイヤである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム成分１００質量部に対し、真比重１以上且つ平均粒径２μｍ以下のフライアッシュを１〜３０質量部含み、カーボンブラック及び／又は湿式シリカを該フライアッシュの配合量の２．４倍以上含むことを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項２】
前記カーボンブラックのＢＥＴ比表面積が９０ｍ２／ｇ以上である請求項１に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項３】
前記湿式シリカのＢＥＴ比表面積が１００ｍ２／ｇ以上である請求項１に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項４】
更にシランカップリグ剤を配合してなることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項５】
前記フライアッシュが、該フライアッシュの０．２〜１０質量％のシランカップリング剤で前処理されていることを特徴とする請求項４に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項６】
請求項１から５の何れかに記載のタイヤトレッド用ゴム組成物をトレッド部に使用したタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物及びこれを用いたタイヤに関し、より詳しくは、特定のフライアッシュを配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
石炭火力発電所等で石炭を燃焼させた際の焼却灰の一種であるフライアッシュは、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化鉄及び酸化カルシウムを主成分として、その一部がセメント等に利用されている。しかしながら、生成した大部分のフライアッシュは、有効利用されることなく、日本国内だけでも年間４００万トンが廃棄物として埋め立て投棄されている。このため、フライアッシュによる環境悪化問題が危惧されており、その有効利用法の確立が望まれている。
【０００３】
これに対し、フライアッシュの有効利用法として、該フライアッシュを分級又は粉砕して、平均粒径２．５〜１６μｍにしたものを、ゴム用充填剤として使用することが提案されている（特許文献１参照）。また、タイヤのインナーライナー用ゴム組成物に、平均粒径３〜７μｍのフライアッシュを配合する技術が提案されている（特許文献２参照）。更に、フライアッシュに少量含まれ、水より比重の軽いフライアッシュバルーンを分離精製し、該フライアッシュバルーンを中空フィラーとしてタイヤ用ゴム組成物に用いる技術が提案されている（特許文献３及び４参照）。しかしながら、上記フライアッシュを配合してなるゴム組成物は、破壊強力及び耐摩耗性が低いため、タイヤトレッド用ゴム組成物としては不適切であった。
【０００４】
一方、昨今タイヤの湿潤路における走行性能の更なる向上が求められており、高いウェットスキッド抵抗性を有するタイヤトレッド用ゴム組成物の開発が求められている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５９−１８９１４４号公報
【特許文献２】
特開２０００−３４３６６号公報
【特許文献３】
特開平５−１４０３７２号公報
【特許文献４】
特開平７−２５７１１８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、タイヤのトレッド部に用いることにより、タイヤの破壊強力及び耐摩耗性を維持しつつ、ウェットスキッド抵抗性を向上させることが可能なゴム組成物及びこれを用いたタイヤを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、タイヤのトレッド部に、カーボンブラック及び／又は湿式シリカに加え、特定のフライアッシュを配合したゴム組成物を適用することにより、タイヤの破壊強力及び耐摩耗性を維持しつつ、ウェットスキッド抵抗性を向上させ得ることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
即ち、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、ゴム成分１００質量部に対し、真比重１以上且つ平均粒径２μｍ以下のフライアッシュを１〜３０質量部含み、カーボンブラック及び／又は湿式シリカを該フライアッシュの配合量の２．４倍以上含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物の好適例においては、前記カーボンブラックのＢＥＴ比表面積は９０ｍ２／ｇ以上であり、前記湿式シリカのＢＥＴ比表面積は１００ｍ２／ｇ以上である。
【００１０】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、更にシランカップリグ剤を配合してなるのが好ましい。
【００１１】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物の他の好適例においては、前記フライアッシュが、該フライアッシュの０．２〜１０質量％のシランカップリング剤で前処理されている。
【００１２】
また、本発明のタイヤは、上記のタイヤトレッド用ゴム組成物をトレッド部に使用したことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を詳細に説明する。本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物は、ゴム成分１００質量部に対し、真比重１以上且つ平均粒径２μｍ以下のフライアッシュを１〜３０質量部含み、更にカーボンブラック及び／又は湿式シリカを該フライアッシュの配合量の２．４倍以上含む。該ゴム組成物は、特定のフライアッシュが配合されていることに加え、該フライアッシュに対し一定量以上のカーボンブラック及び／又は湿式シリカが配合されているため、破壊強力及び耐摩耗性が維持されつつ、ウェットスキッド抵抗性が向上している。
【００１４】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に用いるゴム成分としては、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン・ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）等のジエン系ゴム等が挙げられる。これらゴム成分は単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００１５】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に用いるフライアッシュは、石炭火力発電所等で石炭を燃焼させた後に残る燃えカス、即ち石炭灰の一種である。石炭火力発電所等で石炭を燃焼させた後に残る石炭灰には、ボイラーの炉底に落下する平均粒径５００〜１０００μｍのクリンカアッシュ、エコノマイザーの下部で捕集される平均粒径３０μｍ以上のシンダーアッシュ、電気集塵器で捕集される平均粒径３０μｍ以下のフライアッシュがある。これらの内、平均粒径が最も小さいフライアッシュを分級又は粉砕し、平均粒径２μｍ以下の微粒子として、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に用いる。フライアッシュの平均粒径が２μｍを超える場合、該ゴム組成物をタイヤのトレッド部に使用するとタイヤの耐摩耗性及び破壊強力が低下する。ここで、タイヤの耐摩耗性及び破壊強力の低下を更に確実に抑制する観点から、フライアッシュの平均粒径は１．８μｍ以下が好ましい。粉砕方法は、特に限定されるものではないが、例えばロールミルを用いた湿式粉砕、ターボミルを用いた乾式粉砕等が挙げられる。
【００１６】
また、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に用いるフライアッシュは、真比重が１以上である。石炭火力発電所等から排出されるフライアッシュ中には水より比重が軽く中空状のフライアッシュバルーンが含まれるため、フライアッシュの真比重が１未満では、フライアッシュバルーンを配合することになる。この場合、タイヤの変形や路面との接触により該フライアッシュバルーンが破壊されるため、タイヤの耐摩耗性及び破壊強力が低下する。
【００１７】
更に、上記フライアッシュは、前記ゴム成分１００質量部に対し、１〜３０質量部配合する必要がある。フライアッシュの配合量が１質量部未満では、ウェットスキッド抵抗性の向上効果が見られず、３０質量部を超えると、ウェットスキッド抵抗性が更に向上することなく、耐摩耗性及び破壊強力が低下する。
【００１８】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には、上記フライアッシュと共に、カーボンブラック及び／又は湿式シリカを該フライアッシュの配合量の２．４倍以上、好ましくは３倍以上配合する。カーボンブラック及び湿式シリカの総配合量がフライアッシュの配合量の２．４倍未満では、タイヤの耐摩耗性及び破壊強力が低下する。
【００１９】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に用いるカーボンブラックは、ＢＥＴ比表面積が９０ｍ２／ｇ以上であるのが好ましい。カーボンブラックのＢＥＴ比表面積が９０ｍ２／ｇ未満では、タイヤの耐摩耗性及び破壊強力が低下する。
【００２０】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に用いる湿式シリカは、珪酸ソーダを原料とし、その水溶液を中和してシリカを析出させ、ろ過・乾燥して得たものである。カーボンブラックの代わりに湿式シリカを配合することにより、ウェットスキッド抵抗性を向上させることができる。該湿式シリカは、ＢＥＴ比表面積が１００ｍ２／ｇ以上であるのが好ましい。湿式シリカのＢＥＴ比表面積が１００ｍ２／ｇ未満では、タイヤの耐摩耗性及び破壊強力が低下する。
【００２１】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には、更にシランカップリグ剤を配合するのが好ましい。ここで、該シランカップリング剤の配合量は、次式の範囲が好ましい。
式：シリカ配合部数×（０．０１〜０．１５）＋フライアッシュ配合部数×（０．００１〜０．１）
カーボンブラックの代わりにフライアッシュや湿式シリカを配合すると耐摩耗性が低下する傾向があるが、シランカップリング剤を配合することにより、耐摩耗性の低下を抑制することができる。
【００２２】
また、上記フライアッシュは、該フライアッシュの０．２〜１０質量％のシランカップリング剤で前処理されているのが好ましい。フライアッシュをシランカップリング剤で前処理することにより、耐摩耗性及び破壊強力を向上させることができる。しかしながら、シランカップリング剤の使用量がフライアッシュの０．２質量％未満では、前処理の効果が見られず、１０質量％を超えると加硫時間が遅延する。フライアッシュのシランカップリグ剤による前処理方法は、特に限定されるものではないが、ヘンシェルミキサーを用いた乾式処理、有機溶媒を用いた湿式処理等が挙げられる。
【００２３】
上記シランカップリング剤としては、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシ−エトキシ）シラン、β−（３，４−エポキシシクロへキシル）−エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメチルジメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロ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、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、ビス（３−（トリエトキシシリル）プロピル）テトラスルフィド、ビス（３−（トリエトキシシリル）プロピル）ジスルフィド、γ−トリメトキシシリルプロピルジメチルチオカルバミルテトラスルフィド、γ−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアジルテトラスルフィド等が挙げられる。
【００２４】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には、上述のゴム成分、フライアッシュ、カーボンブラック、湿式シリカ、シランカップ剤に加え、ステアリン酸、老化防止剤、加硫促進剤、亜鉛華、硫黄等のタイヤトレッド用ゴム組成物に通常用いられる各種配合剤を適宜配合することができる。
【００２５】
以下に、本発明のタイヤを詳細に説明する。図１は本発明のタイヤの実施形態を示す横断面図であり、図中１はトレッド部を、２は、トレッド部１の側部から半径方向内方へ延びる一対のサイドウォール部を、そして３は、サイドウォール部２の半径方向内端に連なるビード部をそれぞれ示す。
【００２６】
ここでは、タイヤの骨格構造をなし、タイヤの上記各部１，２，３を補強するカーカス４を、一枚以上のカーカスプライにて構成するとともに、それぞれのビード部３に配設したそれぞれのビードコア５間にトロイダルに延びる本体部と、各ビードコア５の周りで、タイヤ幅方向の内側から外側に向けて半径方向外方に巻上げた折り返し部を有するものとする。図中のカーカス４は、一枚のカーカスプライよりなるが、本発明のタイヤにおいては、カーカスプライの枚数は複数であってもよい。
【００２７】
また、図中６はベルトを示し、ベルト６は、カーカス４のクラウン部のタイヤ半径方向外側に配設した二枚以上のベルト層からなる。図中のベルト６は、二枚のベルト層よりなるが、本発明のタイヤにおいては、ベルト層の枚数はこれに限られるものではない。
【００２８】
そしてここでは、トレッド部１に、上述したゴム組成物を用いる。そのため、該タイヤは、破壊強力及び耐摩耗性が維持されつつ、ウェットスキッド抵抗性が向上している。
【００２９】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、  本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【００３０】
表１に示す配合処方のゴム組成物を調製し、１５０℃で３０分加硫して加硫ゴムを作製した。該加硫ゴムに対し、下記の方法でウェットスキッド抵抗性、破壊強力、耐摩耗性を評価した。結果を表１に示す。
【００３１】
（１）ウェットスキッド抵抗性
室温でブリティッシュ・ポータブル・スキッド・テスターにて、湿潤コンクリート路面上を加硫ゴム試験片でこすって測定した際の抵抗値を測定し、比較例１を１００として指数表示した。指数値は大きい程、ウェットスキッド抵抗性が良好であることを示す。
【００３２】
（２）破壊強力
上記加硫ゴムからＪＩＳ  ３号ダンベル型試験片を作製し、ＪＩＳ  Ｋ  ６２５０に準拠して破断時の応力を測定した。該測定値を、比較例１を１００として指数表示し、破壊強力の指標とした。指数値は大きい程、破壊強力が高いことを示す。
【００３３】
（３）耐摩耗性
ランボーン型摩耗試験機を使用し、スリップ率４０％での摩耗量を室温で測定し、摩耗量の逆数を比較例１を１００として指数表示をした。指数値は大きい程、耐摩耗性が良好であることを示す。
【００３４】
なお、表１中のフライアッシュＢは、ＪＩＳ  Ｚ  ８９０１規定試験用粉体１０種（平均粒径５．２μｍ、真比重２．９）のフライアッシュを水でスラリー化し、コロイドミル（ローター径５０ｍｍ、ローター・ステーターギャップ０．５ｍｍ）を用いて、３０００ｒ．ｐ．ｍで２０分間湿式粉砕したものであり、平均粒径が１．２μｍで、真比重が３．０である。また、表１中のフライアッシュＣは、フライアッシュＢに対し、該フライアッシュＢの１質量％のシランカップリング剤（デグサ製Ｓｉ６９）を添加し、ヘンシェルミキサーを用いて８０℃で１０分間前処理したものである。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
比較例１は、フライアッシュの平均粒径が大きすぎるため、破壊強力及び耐摩耗性が従来例より低下した。一方、実施例１は、本発明で規定する範囲内の平均粒径を有するフライアッシュを用いているため、従来例に比べ破壊強力及び耐摩耗性を維持しつつ、ウェットスキッド抵抗性を向上させることができた。但し、比較例２は、カーボンブラックと湿式シリカとの総配合量がフライアッシュの質量の２．４倍未満であるため、従来例に比べ破壊強力及び耐摩耗性が低下した。
【００３７】
また、実施例２は、実施例１のゴム組成物に更にシランカップリング剤が配合されているため、実施例１よりも耐摩耗性が向上していた。更に、実施例３は、シランカップリング剤で前処理されたフライアッシュを用いているため、実施例１よりも更に破壊強力及び耐摩耗性を向上させることができた。また更に、実施例４は、実施例１におけるカーボンブラックをシリカで置き換え、更にシランカップリング剤を配合しているため、実施例１に比べウェットスキッド抵抗性が著しく向上していた。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、ゴム成分に、カーボンブラック及び／又は湿式シリカに加え、特定のフライアッシュを配合し、更にゴム成分、フライアッシュ、カーボンブラック及び湿式シリカの配合割合を調整することにより、タイヤの破壊強力及び耐摩耗性を維持しつつ、ウェットスキッド抵抗性を向上させることが可能なタイヤトレッド用ゴム組成物を提供することができる。また、該タイヤトレッド用ゴム組成物を用いて提供される本発明のタイヤは、従来のタイヤに比べ破壊強力及び耐摩耗性が低下することなく、ウェットスキッド抵抗性が向上している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のタイヤの実施の形態を示す横断面図である。
【符号の説明】
１  トレッド部
２  サイドウォール部
３  ビード部
４  カーカス
５  ビードコア
６  ベルト
【図１】
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