(57)【要約】    【課題】  氷上路面の水膜を効果的に除去すると共に耐摩耗性を両立することができるスタッドレスタイヤゴム組成物を提供する。    【解決手段】  ジエン系ゴムからなるゴム成分１００重量部に対して、平均粒子径が１００μｍ以下のセルロース微粉体を２〜３０重量部含むスタッドレスタイヤゴム組成物であり、セルロース微粉体の長径（Ｄ１）と短径（Ｄ２）との比Ｄ１／Ｄ２が１〜２０であることが好ましい。    【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジエン系ゴムからなるゴム成分１００重量部に対して、
平均粒子径が１００μｍ以下のセルロース微粉体を２〜３０重量部含んでなる
ことを特徴とするスタッドレスタイヤゴム組成物。
【請求項２】
前記セルロース微粉体の長径（Ｄ１）と短径（Ｄ２）との比Ｄ１／Ｄ２が、１〜２０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ゴム組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スタッドレスタイヤゴム組成物に関し、耐摩耗性を低下することなく氷上性能を向上させたスタッドレスタイヤゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
寒冷地において冬期に使用される空気入りタイヤは、スパイクタイヤに代わりスタッドレスタイヤが多く使用されるようになり、氷上路面での駆動、制動性能や操縦安定性を向上するスタッドレスタイヤゴム組成物の開発が多くなされているが、これらのゴム組成物では乾燥路面での耐摩耗性、操縦安定性などのタイヤ性能が十分に満足できるものでなく、両路面におけるタイヤ性能の両立が求められている。
【０００３】
トレッドゴムと氷上路面との摩擦力を向上するゴム組成物の改良方策としては、例えば、ガラス転移温度の低いブタジエンゴムの使用や軟化剤の配合により低温でも低硬度を維持するヒステリシス摩擦を向上するもの、充填剤のカーボンブラックの一部をシリカに置換し低温での弾性率を維持して粘着摩擦を向上するもの、トレッド部に発泡ゴムを使用しトレッド表面の凹凸を増加するもの、また有機高分子物質や無機物、植物の粉砕物、金属粉などの硬質物質の粒状体、中空粒状体を配合し掘り起こし（引っ掻き）摩擦を向上するものがある。
【０００４】
また、トレッドの接地圧や摩擦熱により発生するトレッドゴムと氷上路面との間の水膜を除去し摩擦係数を向上することも効果があり、例えば、短繊維とセルロース物質を含む粉体加工品を配合しシリカを併用し、短繊維の脱落したスリットによる水膜の除去効果とセルロース物質によるスパイク効果によって氷上グリップ性を向上する技術が開示されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−１１４８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
摩擦係数の小さい氷上路面では、上記粘着摩擦、掘り起こし摩擦、及び水膜除去の効果が重要となるが、シリカを多量配合したトレッドゴムは氷上性能は向上するがカーボンブラックに比べて補強性が低下し耐摩耗性が劣り、またゴム混練性や導電性低下の問題があり、発泡ゴムや硬質物質の粒状体を配合するものも乾燥路において耐摩耗性が低下するという欠点がある。
【０００６】
また、上記特許文献１のスタッドレスタイヤ用ゴム組成物では、氷上路面での制動性や操縦安定性を向上することができるが、短繊維の配向性やセルロース物質の粒径が比較的大きいため氷上性能と耐摩耗性との両立を十分に満足するものではない。
【０００７】
本発明は、耐摩耗性を維持し同時にトレッドゴムと氷上路面との間の水膜を除去し氷上性能を向上するもので、吸水性能とゴムとの相溶作用に優れたセルロース粒子を配合することで、効果的に水膜を除去すると共に耐摩耗性を両立することができる、スタッドレスタイヤのトレッドに適した優れた氷上性能を有するスタッドレスタイヤゴム組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、吸水性を有するセルロース物質を微粉体として用いることで、セルロース物質がゴム組成物中の異物とならずに氷上の水を効果的に吸水することができることに着目し本発明の完成に到った。
【０００９】
すなわち本発明は、ジエン系ゴムからなるゴム成分１００重量部に対して、平均粒子径が１００μｍ以下のセルロース微粉体を２〜３０重量部含んでなることを特徴とするスタッドレスタイヤゴム組成物である。
【００１０】
この場合、セルロース微粉体の長径（Ｄ１）と短径（Ｄ２）との比Ｄ１／Ｄ２が、１〜２０であることが好ましい。
【００１１】
本発明のスタッドレスタイヤゴム組成物によれば、平均粒子径が１００μｍ以下にあるセルロース微粉体（パウダー）が優れた吸水性を発揮し、氷上の水を瞬時に吸水し水膜を除去してトレッドゴムと氷上路面との密着効果及び摩擦係数を高めスタッドレスタイヤの氷上性能を向上することができ、またゴム組成物中でポリマーや配合剤との良好な物理的相溶作用を有しゴム中の異物とならずにゴムの強度や硬度を維持することができる。
【００１２】
このセルロース微粉体は、粒子径が小さいほど粒子の表面積が大きくなり吸水能力が向上しゴムとの相溶性も良好となり好ましく、粒子径が大きくなるほど吸水能力の低下と共にセルロース粒子が異物となりゴム強度を低下させる。また、Ｄ１／Ｄ２の値が大きくなるとセルロース粒子の形態が長尺状化しゴム硬度を上昇し耐摩耗性を低下させる。また、セルロース微粉体の配合量はゴム成分１００重量部に対して、２重量部程度から吸水性の効果を発現し、３０重量部を超えるとゴム硬度の上昇と共に耐摩耗性が低下し好ましくない。
【００１３】
また、このセルロース微粉体は天然繊維素に基づいて調整されるもので、ゴム組成物中でポリマーや配合剤との物理的相溶性に優れる特性を有し、カーボンブラックや他の充填剤と同様にゴム中の異物となることがなくゴム強度や弾性を低下させずゴム特性を確保することができる。また、トレッドの摩耗に伴い飛散しても、人体への悪影響や環境汚染を起こすことがない。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によるスタッドレスタイヤゴム組成物では、セルロース微粉体が優れた吸水性を発揮し氷上路面の水膜を効果的に除去し、同時にゴム組成物の硬度上昇を抑えて耐摩耗性を維持することができる。従って、このスタッドレスタイヤゴム組成物を適用したスタッドレスタイヤは、氷上路面との密着効果及び摩擦係数を高め氷上性能を向上すると共に耐摩耗性、強度などのタイヤ性能を維持し、氷雪路面と乾燥路面におけるタイヤ性能を両立することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明によるスタッドレスタイヤゴム組成物の実施の形態を以下に説明する。
【００１６】
本発明スタッドレスタイヤゴム組成物は、ジエン系ゴムからなるゴム成分１００重量部に対して、平均粒子径が１００μｍ以下のセルロース微粉体を２〜３０重量部含むものである。
【００１７】
本発明に使用されるゴム成分としては、スタッドレスタイヤのトレッド用に一般に使用されるジエン系ゴムの単独あるいは２種類以上のブレンドを使用することができる。
【００１８】
ジエン系ゴムとしては、スタッドレスタイヤに要求される低温特性、耐摩耗性、操縦安定性等の観点から、天然ゴム、各種ブタジエンゴム、各種スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴムが好ましく用いられ、なかでもガラス転移温度が−５０℃以下のブタジエンゴムと天然ゴムとのブレンドを主ゴム成分として用いるのが好ましい。
【００１９】
前記ブタジエンゴムと天然ゴムとをブレンドで用いる場合、ブタジエンゴムの比率が少なすぎるとゴム組成物の低温特性が得難く、逆に多くなると加工性が悪化し、耐カット、チッピング性が低下する傾向にあるので、天然ゴム／ブタジエンゴムの比率は２０／８０〜９０／１０、さらには４０／６０〜７０／３０であることが好ましい。
【００２０】
本発明に使用されるセルロース微粉体としては、植物繊維の繊維素からなる天然セルロース、例えば、木綿、麻、米殻や麦殻のもみ殻、おが屑、胡桃の殻や桃の実、落花生の殻、銀杏の殻、コルク等の粉砕物、針葉樹や広葉樹の植物繊維を水酸化ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウム等で処理し精製したパルプの粉砕物などが挙げられ、植物繊維を再生したレーヨン等の再生セルロース、セルロースから誘導されるアルキルセルロース等のセルロース誘導体の粉砕物であってもよい。
【００２１】
なかでも、パルプの粉砕物が吸水性能、粒子径調整の容易さ、原材料の入手性や価格等の点で好ましい。また、精製パルプ以外の新聞、雑誌、段ボール等の古紙をリサイクル利用することもできる。
【００２２】
このセルロース微粉体は、ゴム組成物中でポリマーや配合剤との物理的相溶作用に優れることから、カーボンブラックやシリカなど他の補強剤と同様にゴム中の異物となることがなく、微粉化して用いることでゴム補強性を低下させることなく強度や弾性率、硬度などの安定したゴム特性を得ることができる。
【００２３】
セルロース微粉体の平均粒子径は１００μｍ以下にあることが好ましく、粒子径が小さいほど粒子の表面積が大きくなり吸水能力が向上して優れた吸水性を発揮し、ゴム組成物と氷上路面との間に発生する水膜の水を瞬時に吸水し水膜を除去し、トレッドゴムと氷上路面との密着効果及び摩擦係数を高めスタッドレスタイヤの氷上性能を向上することができる。
【００２４】
このセルロース微粉体は、粒子径が大きくなるほど吸水能力が低下し所望の氷上性能を発揮することができず、セルロース粒体がやはり異物なってゴム組成物の補強性を損ない、ゴム硬度を上昇し耐摩耗性を低下させる。
【００２５】
しかし、粒子径があまり小さくなると、粒子径の調整やその取り扱い性が困難となり、粒子径を小さくするほどの吸水能力の向上が期待できないことから、平均粒子径の下限は１０μｍ程度と考えられる。
【００２６】
また、セルロース微粉体の長径（Ｄ１）と短径（Ｄ２）との比Ｄ１／Ｄ２は、Ｄ１／Ｄ２＝１〜２０であることが好ましく、より好ましくは１〜１０である。Ｄ１／Ｄ２が２０を超えるとセルロース粒子の形態が長尺状化、すなわち細長い繊維状形態となりゴム中でセルロース同士が絡まったり、押し出しやロール加工によって異方性を生じてゴム硬度を上昇させ耐摩耗性を低下し、また混練性や分散性も悪化し好ましくない。従って、吸水性能、ゴム特性、混練性などの観点からＤ１／Ｄ２は１に近いものが好ましい。
【００２７】
上記セルロース微粉体は、セルロース物質をボールミル等の粉砕器を用いて粉砕した後、ふるいを用いてふるい分けし平均粒子径のものに選別した微粉体が使用できる。ふるいは、例えばＪＩＳ  Ｚ８８０１に記載の標準ふるいによって所定の粒子径にふるい分けすることができる。
【００２８】
また、セルロース微粉体のＤ１とＤ２は、電子顕微鏡を用いて測定した微粉体の長辺長さと短辺長さのそれぞれの平均値である。
【００２９】
上記セルロース微粉体の配合量はゴム成分１００重量部に対して、２〜３０重量部が好ましい範囲である。
【００３０】
セルロース微粉体は２重量部程度の配合量から吸水性の効果を発現し、２重量部未満では有意な吸水性能を発揮することができない。３０重量部を超えるとゴム硬度の上昇と共に耐摩耗性が低下の傾向を示し好ましくない。
【００３１】
また、このセルロース微粉体は天然繊維素に基づいて調整されるもので化学的安定性に優れ、他の配合剤に悪影響を与えることがなく、ゴム強度や弾性などの安定したゴム特性を維持することができ、スタッドレスタイヤのトレッドの摩耗によって空中に飛散しても、人体への悪影響や環境汚染を引き起こすことがない。
【００３２】
本発明のスタッドレスタイヤゴム組成物には、上記ゴム成分に加えて通常のゴム工業で使用されているカーボンブラックやシリカなどの補強剤や充填剤、軟化剤、可塑剤、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤などの配合薬品類を通常の範囲内で適宜配合し用いることができる。
【００３３】
カーボンブラックとしては、スタッドレスタイヤのトレッドゴムの低温性能、耐摩耗性やゴムの補強性などの観点から、窒素吸着比表面積（Ｎ２ ＳＡ）が７０ｍ２ ／ｇ以上、ＤＢＰ吸油量が１０５ｍｌ／１００ｇ以上であるものが好ましく、さらにはＮ２ ＳＡが８０〜２００ｍ２ ／ｇ、ＤＢＰ吸油量が１１０〜１５０ｍｌ／１００ｇであるものが一層好ましく、配合量としてはゴム成分１００重量部に対して２０〜１００重量部の範囲で使用されるのが好ましく、具体的にはＳＡＦ，ＩＳＡＦ，ＨＡＦ級のカーボンブラックが例示される。
【００３４】
上記ゴム組成物は通常のバンバリーミキサーやニーダーなどのゴム用混合機によって混練された後、ゴム用押出機などによりタイヤのトレッド部が形成され、通常のタイヤ成型により未加硫タイヤが作成され、常法に従い加硫された製品タイヤが製造される。
【００３５】
従って、本発明のスタッドレスタイヤゴム組成物をトレッドゴムに適用したスタッドレスタイヤは、トレッドゴムのセルロース微粉体が優れた吸水性を発揮し、トレッドと氷上路面の間の水膜を効果的に除去するので、トレッドゴムと氷上路面との密着効果及び摩擦係数を高めスタッドレスタイヤの氷上性能を向上すると共に耐摩耗性、強度などのタイヤ性能を維持し、氷雪路面と乾燥路面におけるタイヤ性能を両立することができる。
【実施例】
【００３６】
以下に本発明のスタッドレスタイヤゴム組成物の実施例を説明する。
【００３７】
天然ゴム（ＮＲ）５０重量部とブタジエンゴム（ＢＲ）５０重量部とのゴム成分１００重量部に対して、カーボンブラック、オイル、及びセルロース微粉体Ａ〜Ｄと下記に示す共通配合剤を配合（重量部）し、通常の容量２０リットルのバンバリーミキサーを用い混練して各実施例及び比較例のスタッドレスタイヤゴム組成物を作成した。
【００３８】
セルロース微粉体Ａ〜Ｄの平均粒子径は下記の通りである。
【００３９】
［セルロース微粉体］
・セルロース微粉体  Ａ：平均粒子径＝８０μｍ
・セルロース微粉体  Ｂ：平均粒子径＝５０μｍ
・セルロース微粉体  Ｃ：平均粒子径＝２０μｍ
・セルロース微粉体  Ｄ：平均粒子径＝１３０μｍ
【００４０】
セルロース微粉体Ａ〜Ｄは、パルプをボールミルを用いて粉砕した後、ふるいを用いてふるい分け、所定の平均粒子径の微粉体に選別したものであり、いずれもＤ１／Ｄ２が１〜１０の範囲の微粉体が混在したものである。
【００４１】
各実施例及び比較例に配合した原料ゴム、共通の各種配合剤と配合量（重量部）は下記に示す通りである。
【００４２】
［原料ゴム及び共通配合剤］
・天然ゴム（ＮＲ）：ＲＳＳ＃３（５０重量部）
・ブタジエンゴム（ＢＲ）：ＪＳＲ（株）製  ＢＲ０１（５０重量部）
・カーボンブラック（Ｃ．Ｂ）：昭和キャボット（株）製  ショウブラックＮ３３９（５０重量部）
・オイル：芳香族系プロセスオイル（２０重量部）
・亜鉛華：３号亜鉛華（２重量部）
・ステアリン酸：工業用ステアリン酸（２重量部）
・ワックス：ミクロクリスタリンワックス（２重量部）
・老化防止剤：大内新興化学工業（株）製  ノクラック６Ｃ（２重量部）
・硫黄：５％オイル処理硫黄（１．５重量部）
・加硫促進剤ＣＺ：大内新興化学工業（株）製  ノクセラーＣＺ（１重量部）
【００４３】
実施例及び比較例の各スタッドレスタイヤゴム組成物を押し出し機を用いてキャップトレッドを作成し、これをキャップトレッドに適用した一般的構造を有するサイズが１８５／７０Ｒ１４の試験用スタッドレスタイヤを製造し、耐摩耗性及び氷上性能の評価を下記の方法により行った。結果を表１に示す。
【００４４】
［耐摩耗性］
各試験タイヤ４本を排気量１８００ｃｃの前輪駆動式国産乗用車に装着し、一般乾燥路を１万Ｋｍ走行し、走行後のトレッド残溝深さから摩耗量を求め、比較例１を１００とした指数で示した。数値の大きいものほど優れる。
【００４５】
［氷上性能］
各試験タイヤ４本を排気量１８００ｃｃの前輪駆動式国産乗用車に装着し、氷上温度−５℃の氷上路面にて、速度４０Ｋｍ／ｈでタイヤをフルロックしその制動距離を測定した。比較例１を１００とした指数で示した。数値の大きいものほど優れる。
【表１】
2005029708.tif 000002
【００４６】
表１に示すように、平均粒子径が１００μｍ以下のセルロース微粉体Ａ，Ｂ，Ｃを配合した実施例１〜４は、いずれも耐摩耗性を従来（比較例１）と同等の性能レベルに維持して氷上性能を向上する。ここで、微粉体の配合量を５重量部から１５重量部に増量した実施例２，粒子径を小径化した実施例３、４では氷上性能が格段に向上し、氷上性能はセルロース微粉体の配合量と平均粒子径に大きく影響を受けることが分かり、特に小径化による表面積増の吸水能力向上効果が大きいことがわかる。また、極微粒子化した実施例４では氷上性能の向上が見られなくなり、平均粒子径は２０μｍ程度で十分な効果が得られるものと考えられる。
【００４７】
セルロース微粉体Ａを４０重量部配合した比較例２は、充填剤を増量する場合と同様にゴム硬度が上昇し耐摩耗性が低下し、粒子径の大きいセルロース微粉体Ｄを配合した比較例３は、ゴム組成物中でセルロース同士が絡み合ったり、ゴムに異方性を生じて硬度が上昇し耐摩耗性が大幅に低下する。
【００４８】
従って、平均粒子径が１００μｍ以下のセルロース微粉体を所定量配合した本発明のスタッドレスタイヤゴム組成物をトレッドに用いたスタッドレスタイヤは、耐摩耗性を従来タイヤと同等レベルに維持し、トレッドゴムと氷上路面との水膜を効果的に除去し氷上性能を向上することができる。
【００４９】
なお、本発明のスタッドレスタイヤゴム組成物は、他の氷上性能を向上する手段、例えば発泡ゴムの利用、有機物や無機物の微小粒状体の配合、シリカ配合などと併用することができるのは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上説明したように、本発明によるスタッドレスタイヤゴム組成物は、氷上路面との密着効果及び摩擦係数を高め氷上性能を向上すると共に耐摩耗性、強度などのタイヤ性能を維持し、氷雪路面と乾燥路面におけるタイヤ性能を両立することができ、乗用車用、トラック・バス用などのスタッドレスタイヤのトレッド部を始めとして靴底、マット、床材など各種の防滑用ゴム製品に使用することができる。