(57)【要約】【課題】氷上摩擦性能を向上させたタイヤ用ゴム組成物および空気入りタイヤを提供する。【解決手段】ジエン系ゴム１００重量部に対して、平均繊維径が１〜１００μｍおよび平均繊維長が０．１〜５ｍｍである非金属繊維０．５〜２０重量部、および２個以上の突起を有し、突起の平均長さが１０μｍ以上であるフィラー０．５〜３０重量部を含有するタイヤ用ゴム組成物、ならびにそれからなる空気入りタイヤ。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジエン系ゴム１００重量部に対して、
平均繊維径が１〜１００μｍおよび平均繊維長が０．１〜５ｍｍである非金属繊維０．５〜２０重量部、および
２個以上の突起を有し、突起の平均長さが１０μｍ以上であるフィラー０．５〜３０重量部を含有するタイヤ用ゴム組成物。
【請求項２】
前記非金属繊維および前記フィラーの配合量を、それぞれＸおよびＹとするとき、式：
２Ｘ＋Ｙ≦３０
を満たす請求項１記載のタイヤ用ゴム組成物。
【請求項３】
請求項１および２のタイヤ用ゴム組成物からなる空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ用ゴム組成物およびそれからなる空気入りタイヤに関し、とりわけ氷上摩擦性能に優れるタイヤ用ゴム組成物およびそれからなる空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
氷雪路面走行では、スパイクタイヤが使用されたり、タイヤにチェーンを装着することがなされてきたが、粉塵などの環境問題が発生するため、これにかわる氷雪路面走行用タイヤとして、スタッドレスタイヤが開発された。
【０００３】
氷雪路面は、一般路面にくらべて著しく摩擦係数が低く、滑りやすくなるので、スタッドレスタイヤには、材料面および設計面での工夫がなされている。たとえば、低温特性に優れたジエン系ゴムを配合したゴム組成物が開発されている。また、タイヤ表面の凹凸形態を変えて表面エッジ成分を増やしたり、引っ掻き効果のある無機フィラーを配合する（特許文献１参照）などして、氷雪路面における氷への引っ掻き効果を得ることにより、氷上摩擦性能を向上させる工夫がなされている。
【０００４】
しかしながら、前述のようなスタッドレスタイヤでも、スパイクタイヤに比べて、依然、氷雪路面での摩擦性能は充分といえず、さらなる改善が求められている。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２１７９１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、氷上摩擦性能を向上させたタイヤ用ゴム組成物およびそれからなる空気入りタイヤ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】
【０００７】
本発明は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、平均繊維径が１〜１００μｍおよび平均繊維長が０．１〜５ｍｍである非金属繊維０．５〜２０重量部、および２個以上の突起を有し、突起の平均長さが１０μｍ以上であるフィラー０．５〜３０重量部を含有するタイヤ用ゴム組成物に関する。
【０００８】
また、前記タイヤ用ゴム組成物において、前記非金属繊維および前記フィラーの配合量を、それぞれＸおよびＹとするとき、式：
２Ｘ＋Ｙ≦３０
を満たすことが好ましい。
【０００９】
また、本発明の空気入りタイヤは、本発明のタイヤ用ゴム組成物からなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ジエン系ゴムに、特定の繊維径および繊維長を有する非金属繊維、ならびに２個以上の突起を有し、突起の平均長さが１０μｍ以上であるフィラーを配合することで、タイヤと氷雪路面の間に発生する水膜を排除する効果および氷雪路面での引っ掻き効果により、氷上摩擦性能に優れたスタッドレスタイヤを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ゴム成分、非金属繊維、および２個以上の突起を有し、突起の平均長さが１０μｍ以上であるフィラーからなる。
【００１２】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ゴム成分としてジエン系ゴムを含有する。
【００１３】
ジエン系ゴムとしては、任意のジエン系ゴムが用いられる。たとえば、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、各種ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、各種スチレン−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）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム、ポリクロロプレン（ＣＲ）などのジエン系ゴムを単独で、あるいは任意の割合でブレンドして使用することができるが、低温特性がよい、また低温特性と加工性、耐久性などのバランスが優れるという点でＮＲおよびＢＲをゴム成分として用いることが好ましい。
【００１４】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、非金属繊維を含有する。非金属繊維を配合することにより、氷雪路面における氷へのミクロな引っ掻き効果を発現させる。
【００１５】
通常、カレンダーロールによって押し出されたゴム中の非金属繊維は、押し出し方向に配向するため、繊維による氷への引っ掻き効果を有効に発現させるためには、その製造方法としてシートを押し出し方向に対して垂直にカットして立てていく方法や、押し出しヘッドをチューブ型にすることによって繊維を押し出し方向に対し垂直な方向に配向させ、そのシートを押し出し方向に平行にカットして、それぞれ９０度回転させ再び重ね合わせることにより、トレッドの厚み方向に配向させるなどの特殊な手法（装置）を用いる必要があった。しかしながら、本発明では、非金属繊維を前記フィラーとともにゴムに配合することで、ゴムの押し出し方向に繊維が配向するのを乱すため、タイヤの製造において特殊な手法（装置）を用いることなしに、図１に示すように、前記フィラーと非金属繊維を配置することができ、それにより氷への引っ掻き効果を充分に得ることができる。
【００１６】
非金属繊維は、路面を傷つける恐れがなく、ゴムと摩耗速度の差が小さく、タイヤと氷雪路面との接地を確保するのに適している。非金属繊維のなかでも、非金属無機繊維が好ましい。さらに、ゴムを混練りする過程で適度な長さに折れて、短くなるグラスファイバーまたはカーボンファイバーが、分散および配向させやすく、複素弾性率の比が適度なゴムが得られやすいので好ましい。
【００１７】
非金属繊維の平均繊維径は１μｍ以上、好ましくは３μｍ以上である。平均繊維径が１μｍより小さい場合、繊維断面積が小さいことにより、厚さ方向に配向した繊維が、ゴム表面に接地圧の高い部分を充分に作り出すことができない。また、平均繊維径は１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは４０μｍ以下である。平均繊維径が１００μｍより大きい場合、氷雪路面とタイヤとの間に発生する水膜を押しのける働きが劣るため、粘着、凝着摩擦が充分に働かない。
【００１８】
非金属繊維の平均繊維長は０．１ｍｍ以上である。平均繊維長が０．１ｍｍより短い場合、走行により繊維がゴム表面から脱落しやすくなり、水膜を押しのける効果が低下する。また、平均繊維長は５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下である。平均繊維長が５ｍｍより長い場合、繊維を分散させ配向させにくくなり、ゴムの加工性が低下する。
【００１９】
非金属繊維の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して０．５重量部以上、好ましくは１重量部以上である。非金属繊維の配合量が０．５重量部未満では、ゴム表面に接地圧を形成する繊維の量が少なくなり、水膜を除去し、氷を引っ掻く効果が充分に得られない。また、非金属繊維の配合量は２０重量部以下、好ましくは１８重量部以下、より好ましくは１４重量部以下である。非金属繊維の配合量が２０重量部をこえると、剛性が高くなりすぎて、ゴム表面を氷雪路面に追随させることができなくなり、粘着・凝着摩擦が低下する。
【００２０】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、２個以上の突起を有し、突起の平均長さが１０μｍ以上であるフィラーを含有する。２個以上の突起を有するフィラーを配合することにより、該２個以上の突起がアンカー効果を示し、走行時の刺激や摩耗による脱落を防ぎ、かつ、ゴム表面からミクロな突起を出現させ、氷雪路面とタイヤの間に発生する水膜を排除する効果および引っ掻き効果を発現させる。また、本発明において、フィラーは、ゴム成分に配合した際、耐摩耗性、耐熱性、熱伝導性などにおいて優れた効果を示す。
【００２１】
前記フィラーの突起数は、２個以上、好ましくは３個以上である。突起がない、あるいは突起を１個のみ有するフィラーでは、フィラーがアンカー効果を示すことができず、タイヤ走行などによる刺激や摩耗によってフィラーが脱落しやすい。
【００２２】
ここで、突起数が２個以上であるとは、図２に示すような突起の先端とそのフィラーの中心（変曲点）を結ぶ直線の角度Ｘが、１８０度未満であることと定義する。突起数が１個のフィラーは、角度Ｘが１８０度であり、ファイバーなどの線状のフィラーがこれに該当する。
【００２３】
また、前記フィラーの突起の平均長さは１０μｍ以上、好ましくは５０μｍ以上、より好ましくは７５μｍ以上、さらに好ましくは１００μｍ以上である。前記フィラーの突起の平均長さが１０μｍ未満では、とくに氷雪路面における氷に対する引っ掻き効果が充分に得られない。ここで突起の長さとは、図３のＬをいう。
【００２４】
前記フィラーとしては、酸化亜鉛ウィスカ（たとえば、松下電器産業（株）製のパナテトラ（テトラポット形状酸化亜鉛単結晶体））や沖縄県産の星の砂などがあげられる。なかでも、氷よりも硬くアスファルトより柔らかい材料であるという理由から、酸化亜鉛ウィスカを用いることが好ましい。
【００２５】
前記フィラーの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して０．５重量部以上、好ましくは１重量部以上、より好ましくは５重量部以上である。前記フィラーの配合量が０．５重量部未満では、氷雪路面での氷上摩擦性能の向上がみられない。また、前記フィラーの配合量は３０重量部以下、好ましくは２０重量部以下である。前記フィラーの配合量が３０重量部をこえると、耐摩耗性が低下する。
【００２６】
また、前記フィラーとジエン系ゴムとの接着力を向上させるために、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）およびシランカップリング剤やシリル化剤などでフィラーを表面処理してもよい。
【００２７】
前記非金属繊維および前記フィラーの配合量は、それぞれをＸおよびＹとするとき、式：
２Ｘ＋Ｙ≦３０
を満たすことが好ましい。このように配合量を規定することにより、氷上摩擦性能と耐摩耗性を両立させることができる。（２Ｘ＋Ｙ）が３０をこえると、耐摩耗性に劣る傾向がある。（２Ｘ＋Ｙ）は２５以下であることがより好ましい。
【００２８】
本発明のタイヤ用ゴム組成物には、前記ゴム成分、前記フィラー、非金属繊維のほかにも、その他の補強剤（充填剤）、加硫剤（架橋剤）、加硫促進剤、各種オイル、老化防止剤、軟化剤、可塑剤、カップリング剤などのタイヤ用または一般のゴム組成物用に配合される各種配合剤および添加剤を配合することができる。また、これらの配合剤、添加剤の配合量も一般的な量とすることができる。
【００２９】
前記補強剤としては、シリカおよび／または一般式（１）で表わされる無機充填剤があげられる。
ｍＭ・ｘＳｉＯｙ・ｚＨ2Ｏ                            （１）
（Ｍは、アルミニウム、マグネシウム、チタン、カルシウムおよびジルコニウムからなる群から選ばれる金属、該金属の酸化物および水酸化物、および、それらの水和物、ならびに、該金属の炭酸塩から選ばれる少なくとも１種であり、ｍ、ｘ、ｙおよびｚは定数である。）
【００３０】
無機充填剤の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して１５０重量部以下であることが好ましく、１００重量部以下であることがより好ましい。無機充填剤の配合量が１５０重量部をこえると、加工性がわるくなる傾向がある。また、無機充填剤の配合量は、５重量部以上であることが好ましい。
【００３１】
シリカを配合する場合、シランカップリング剤を併用することが好ましい。シランカップリング剤の配合量は、前記シリカ１００重量部に対して１重量部以上であることが好ましく、２重量部以上であることがより好ましい。シランカップリング剤の配合量が１重量部未満では、未加硫ゴム組成物の粘度が高い傾向がある。また、シランカップリング剤の配合量は、シリカ１００重量部に対して２０重量部以下であることが好ましく、１５重量部以下であることがより好ましい。また、シランカップリング剤の配合量が２０重量部をこえると、配合量のわりにシランカップリング剤を配合した効果が小さく、コストがかかる傾向がある。
【００３２】
また、前記補強剤としてカーボンブラックがあげられる。カーボンブラックの配合量は、前記ジエン系ゴム１００重量部に対して５重量部以上であることが好ましく、１０重量部以上であることがより好ましい。カーボンブラックの配合量が５重量部未満では、充分な補強性が得られず、耐摩耗性が劣る傾向がある。また、カーボンブラックの配合量は、１５０重量部以下であることが好ましく、１００重量部以下であることがより好ましい。カーボンブラックの配合量が１５０重量部をこえると、加工性がわるくなり、硬度が高くなることから氷上摩擦性能が低下する傾向がある。
【００３３】
オイルを配合する場合、オイルの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、５重量部以上であることが好ましく、１０重量部以上であることがより好ましい。オイルの配合量が５重量部未満では、硬度が低くならず、氷上摩擦性能が低下する傾向がある。また、オイルの配合量は、１５０重量部以下であることが好ましく、１００重量部以下であることがより好ましい。オイルの配合量が１５０重量部をこえると、耐摩耗性が低下する傾向がある。
【００３４】
加硫剤としては、硫黄があげられる。硫黄の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して０．２重量部以上であることが好ましく、０．５重量部以上であることがより好ましい。硫黄の配合量が０．２重量部未満では、架橋密度が低く、強度が得られない傾向がある。また、硫黄の配合量は１０重量部以下であることが好ましく、４重量部以下であることがより好ましい。硫黄の配合量が１０重量部をこえると、架橋密度の上昇にともない硬度が高くなることで、氷上摩擦性能が低下する傾向がある。
【００３５】
加硫促進剤を配合する場合、加硫促進剤の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して０．１重量部以上であることが好ましく、１重量部以上であることがより好ましい。加硫促進剤の配合量が０．１重量部未満では、加硫速度が遅く生産性が低下する傾向がある。また、加硫促進剤の配合量は１０重量部以下であることが好ましく、５重量部以下であることがより好ましい。加硫促進剤の配合量が１０重量部をこえると、ゴム焼けが生じ、物性が低下する傾向がある。
【００３６】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、前記フィラーおよび非金属繊維を配合することにより、引っ掻き効果および排水効果により、氷雪路面での摩擦係数が向上されるため、とくに空気入りタイヤのトレッドゴムに好ましく用いられる。
【００３７】
トレッドの形成方法としては、通常のカレンダーロールによる押し出し加工を用いることができるが、特開２００１−３９１０４号公報にもあるようにカレンダーロールによって繊維を分散させたゴム組成物を圧延加工し、得られたゴムシートを折りたたむなどの方法により、非金属繊維をトレッド厚さ方向に配向させることが好ましい。
【００３８】
本発明の空気入りタイヤは、本発明のタイヤ用ゴム組成物を用いて通常の方法で製造される。すなわち、必要に応じて前記添加剤を配合した本発明のタイヤ用ゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤの各部材の形状にあわせて押出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することにより空気入りタイヤを得る。
【００３９】
本発明の空気入りタイヤは、スタッドレスタイヤであることが好ましい。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例にもとづいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらのみに制限されるものではない
実施例および比較例で使用した原料を以下にまとめて示す。
天然ゴム：テックビーハング社製のＲＳＳ＃３
ポリブタジエンゴム：宇部興産（株）製のＵＢＥＰＯＬ−ＢＲ１５０Ｂ
カーボンブラック：昭和キャボット（株）製のショウワブラックＮ２２０
シリカ：デグサジャパン（株）製のウルトラジルＶＮ３
シランカップリング剤：デグサジャパン（株）製のＳｉ６９（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド）
老化防止剤：大内新興化学工業（株）製のノクラック６Ｃ（Ｎ−１，３−ジメチルブチル−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン）
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックワックス
オイル：出光興産（株）製のダイナプロセスオイルＰＳ３２３
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸
亜鉛華：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号
グラスファイバー：ＮＳＧ  ＶＥＴＲＯＴＥＸ（株）製のマイクロチョップドストランド（平均繊維径：１１μｍ、カット長さ（平均繊維長）：３ｍｍ）
酸化亜鉛ウィスカ１：松下電器産業（株）製のパナテトラＡ（突起の数：４個、突起の平均長さ：１０μｍ）
酸化亜鉛ウィスカ２：松下電器産業（株）製のパナテトラＢ（突起の数：４個、突起の平均長さ１００μｍ）
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ（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）
【００４１】
実施例１〜３および比較例１〜５
表１に示す硫黄、加硫促進剤を除く配合成分を、容量１．７リットルの密閉型バンバリーミキサーを用いて３〜５分間混練りし、温度が１５０℃以上に達した時点で配合ゴムを排出し、ベース練りゴムとした。ベース練りゴムと硫黄および加硫促進剤をオープンロールで混練りし、加硫することによってゴム組成物を得た。
【００４２】
得られたゴム組成物を、通常用いられる方法でカレンダーロールによってトレッド形状に押し出すことにより、トレッドを形成し、１９５／６５Ｒ１５サイズのタイヤを作製した。得られたタイヤについて、以下の試験を実施した。結果を表１に示す。
【００４３】
（氷上摩擦性能）
タイヤを排気量２０００ｃｃの国産ＦＲ車に装着し、時速３０ｋｍ／時間からの氷盤上での制動停止距離を求め、それらの逆数を算出した。そして、比較例１の制動停止距離の逆数を１００とし、そのほかの逆数を指数で示し、氷上摩擦性能とした。指数が大きいほど氷上摩擦性能に優れている。
【００４４】
（耐摩耗性）
前記タイヤから厚さ３ｍｍのゴム試験片を切り出し、（株）岩本製作所製のランボーン摩耗試験機を用い、表面回転速度５０ｍ／分、負荷荷重３．０ｋｇ、かつ落砂量１５ｇ／分でスリップ率２０％にて摩耗量を測定した。比較例１の摩耗量の逆数を１００として指数で表わした。指数が大きいほど、耐摩耗性に優れることを示す。
【００４５】
【表１】
2007009013.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明のタイヤ用ゴム組成物中における非金属繊維および２個以上の突起を有するフィラーの状態をあらわす図である。
【図２】本発明に用いられる２個以上の突起を有するフィラーにおける、該突起の先端とそのフィラーの中心（変曲点）を結ぶ直線の角度Ｘの説明図である。
【図３】本発明に用いられる２個以上の突起を有するフィラーにおける、該突起の長さＬの説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  ２個以上の突起を有するフィラー
２  非金属繊維
Ｘ  フィラーの突起の先端とそのフィラーの中心（変曲点）を結ぶ直線の角度
Ｌ  突起の長さ
【図１】
2007009013.tif 000003
【図２】
2007009013.tif 000004
【図３】
2007009013.tif 000005