(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジエン系ゴム１００重量部に対し、補強短繊維を導電材料で被覆してなる導電短繊維を２〜３０重量部を配合するとともに、
前記補強短繊維は有機繊維からなり、かつ前記導電材料は導電性ポリマーであることを特徴とするトレッド用ゴム組成物。
【請求項２】
前記導電材料は、ポリピロール骨格を有する化合物からなり、かつ前記補強短繊維はナイロン繊維であることを特徴とする請求項１記載のトレッド用ゴム組成物。
【請求項３】
ジエン系ゴム１００重量部に対し、補強短繊維を導電材料で被覆してなる導電短繊維を２〜３０重量部を配合したゴム組成物をトレッド部に用いるとともに、
前記補強短繊維は有機繊維からなり、かつ前記導電材料は導電性ポリマーであることを特徴とするタイヤ。
【請求項４】
前記導電材料は、ポリピロール骨格を有する化合物からなり、かつ前記補強短繊維はナイロン繊維であることを特徴とする請求項３記載のタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒステリシスロスの増加を抑制しつつ電気抵抗を大巾に低減したトレッド用ゴム組成物及びそれを用いたタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】
近年の自動車の低燃費化に対応して、転がり抵抗を減じた低燃費タイヤの開発が進められており、従来、このタイヤの転がり抵抗を低減するため、ゴム組成物中に配合される補強剤としてのカーボンブラックをシリカに置き換えることにより、ヒステリシスロスを低下させることが一般に行われている。
【０００３】
しかしカーボンブラックの配合量の減少は、タイヤの電気抵抗の増加を招き、静電気が車に蓄積されることによりラジオノイズ等の電波障害を引き起こすなど、多くの電気的誤動作の発生原因となっている。
【０００４】
このように、従来のタイヤ用ゴム組成物の導電性は、配合されるカーボンブラックと密接な関係があり、カーボンブラックの配合量を増やしたり、粒子径の小さいカーボンブラックを用いることは電気抵抗を低減するために効果的ではあるが、逆にヒステリシスロスが増加してしまうなど、低燃費化との両立を困難なものとしていた。
【０００５】
他方、ゴム組成物に導電性を付与するものとして、例えば帯電防止剤、導電性可塑剤、金属塩等の導電剤の使用が提案されているが、このものはその性能が使用環境に大きく依存する他、シリカ等の補強剤による補強性を低下させるという問題がある。
【０００６】
そこで本発明は、補強短繊維を導電材料で被覆してなる導電短繊維を用いることを基本として、導電材料の使用量を最低限に抑えつつ導電性を最大限に発揮でき、補強性の過度の低下を招くことなくかつヒステリシスロスの増加を抑制しつつ電気抵抗を大巾に低減しうるトレッド用ゴム組成物及びそれを用いたタイヤの提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のトレッド用ゴム組成物及びそれを用いたタイヤは、ジエン系ゴム１００重量部に対し、補強短繊維を導電材料で被覆してなる導電短繊維を２〜３０重量部を配合するとともに、前記補強短繊維は有機繊維からなり、かつ前記導電材料は導電性ポリマーであることを特徴としている。
【０００８】
なお前記導電材料としてポリピロール骨格を有する化合物を用い、かつ補強短繊維としてナイロン繊維を用いることが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本願の第１発明であるトレッド用ゴム組成物の形態を、そのゴム組成物をトレッド部に用いた第２発明であるタイヤの形態とともに、図面に基づき説明する。
【００１０】
図１において、タイヤ１は、本例では、乗用車用の空気入りタイヤであって、路面と接地するトレッド部２と、その両端からタイヤ半径方向内方にのびる一対のサイドウオール部３と、各サイドウオール部３のタイヤ半径方向内方端に位置するビード部４とを具える。又タイヤ１は、前記ビード部４、４間に架け渡されるカーカス６、及びこのカーカス６の外側かつトレッド部２の内方に巻装される強靱なベルト層７によって補強されかつ必要なタイヤ剛性が付与される。
【００１１】
なお前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ赤道Ｃに対して７５〜９０度の角度で配列した１枚以上、本例では内外２枚のカーカスプライからなり、前記トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５の廻りで折返されて係止される。
【００１２】
又前記ベルト層７は、ベルトコードをタイヤ赤道Ｃに対して３０度以下、本例では例えば２４度の角度で配列した２枚以上のベルトプライからなり、ベルトコードがプライ間相互で交差することによってトラス構造を形成し、タガ効果を有してトレッド部２を補強している。
【００１３】
又このベルト層７の外側に配され前記トレッド部２を形成するトレッドゴム９は、ゴム基材１００重量部中に、補強短繊維を導電材料で被覆してなる導電短繊維の２〜３０重量部を配合したゴム組成物１０で形成している。
【００１４】
ここで、前記ゴム基材としては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレインゴム（ＩＲ）等のジエン系ゴムの一種若しくは複数種を組み合わせたものが使用できる。
【００１５】
前記補強短繊維としては、ナイロン、レーヨン、ビニロン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、芳香族ポリアミド、ポリエチレンテレフタラート、ポリプロピレン、セルロース等の有機繊維を用いる。又繊維長は、１０〜６０００μｍの範囲とすることが、補強効果の点で望ましく、この範囲を外れると短繊維としての配合が妨げられ、分散も低下するため所望の性能が得られにくくなる。又繊維径は、細い方が導電性のために有利であるが、細すぎると、繊維が過度に絡み合って分散不良を発生させ、均一なゴム組成が得られ難くなる。従って繊維径は１〜１００μｍの範囲とするのが良い。
【００１６】
又ゴム弾性を維持するためにはこのように有機繊維を用いることが望ましく、特にナイロン繊維は、伸度が高く柔軟性に優れるとともに、強度が大であるため好ましい。
【００１７】
前記導電材料としては、ポリピロール、ポリアニリン、アルキレンオキサイドなど主鎖にπ電子共役を有する導電性ポリマーを使用する。導電性ポリマーを用いる時には、ヨウ素、五フッ化砒素等の電子受容性物質あるいはカリウム、ナトリウム等の電子供与性物質を少量添加（ドーピング）して導電性をさらに高めたることが望ましい。なお補強短繊維との付着性を考慮して、導電性ポリマーを用いている。特にポリピロール骨格を有する化合物は、導電性状態における総合的安定性に優れているため好適である。ここで「ポリピロール骨格を有する化合物」とは、ポリマー中の主鎖がピロール環を結合してなるピロール鎖で形成された化合物を意味する。
【００１８】
又被覆方法は、特に限定されないが、導電性ポリマーの場合には、補強短繊維の存在下でモノマーを重合させて導電性ポリマーを形成する。より詳しくは、導電性ポリマーとしてポリピロールを使用するときには、塩化第二鉄六水和物（ＦｅＣｌ3 ・６Ｈ2 Ｏ）の水溶液中に、例えばナイロンである補強短繊維を入れ、撹拌分散させる。これに、ピロール水溶液を添加し、数時間撹拌して共役重合させた後、濾別する。次に、水及びメタノールで洗浄を充分繰り返した後、真空乾燥させポリピロールで被覆したナイロン繊維を得る。
【００１９】
又導電材料として金属塩を用いる時には、電気メッキ、蒸着等の種々のメッキ処理技術を採用できる。
【００２０】
又導電材料の被覆量は、補強短繊維１００重量部に対して１重量部以下で充分な導電性を発揮させることができ、その時の被覆厚さは、０．０２〜０．１ｍｍ程度である。
【００２１】
このように、前記ゴム組成物１０は、導電材料を補強短繊維にコーティングしてなる導電短繊維をゴム基材に配合しているため、導電短繊維が適度に絡み合って網の目状の電気導通路がゴム組成物１０中に確実かつ均一に形成される。その結果、導電材料を直接にゴム基材に配合するものに比して、遥かに低い導電材料の使用量で導電性を最大限に発揮でき、電気抵抗を大巾に低減しうる。
【００２２】
しかも導電材料は補強短繊維と一体化しているため、前記補強性低下の弊害に対する導電材料の寄与率自体も低減され、前記導電材料の使用量の削減と相俟って、補強性低下の弊害を抑制しうる。
【００２３】
又このものは、カーボンを使用していないため、ヒステリシスロスを増加させることがなく、しかも補強短繊維による補強効果を有しているため、従来のカーボンブラック等の補強剤の一部又は全部と置き換えて使用することもでき、必要なタイヤ強度を確保しつつ転がり抵抗及び導電性の改善を達成しうる。又ゴム組成物１０は、導電短繊維を内添しているので走行によってトレッド部２が摩耗しても、その導電性は大きくは低下せず、使用の初期から末期にかけて安定した性能が発揮される。
【００２４】
なお導電短繊維の配合量が２重量部未満では導電性の向上効果が達成できず、逆に３０重量部を越えると、耐摩耗性が不充分となる。
【００２５】
又前記ゴム組成物には、他にカーボンブラック、シリカ等のゴム補強剤、及び硫黄、老化防止剤などの従来の添加剤が配合できる。
【００２６】
なおカーボンブラックとしては、ファーネスブラック(SAF、 ISAF、 HAF)、アセチレンブラック、ケッチェンブラックが採用できる。しかしながら、その配合量が４５重量部を越えると、カーボンブラック自体によって電気抵抗が下がりきるとともにヒステリシスロスが増加し、従って、カーボンブラックの配合量を０〜４５重量とすることが、導電短繊維による転がり抵抗及び導電性の改善効果を発揮するために必要である。
【００２７】
又シリカは、実質的に絶縁体でありかつヒステリシスロスを減じるため、前記導電短繊維と併用することが、より優れた転がり抵抗性を発揮できため最も好ましい。なおその時のシリカ配合量は０〜１００重量部の範囲である。
【００２８】
【実施例】
表１に示す配合ゴムをバンバリーミキサーを用いて約１５０℃で４分間混練りした後、得られた混練り物に、硫黄１．０重量部と加硫促進剤１．５重量部とを加えて二軸ロールにて８０℃で約４分間練り込んだ混合物を１７０℃で１０分間加硫することによりトレッド用のゴム組成物を調製し、これを用いて、体積固有抵抗値、タイヤの電気抵抗、損失係数（tan δ）、及び耐摩耗性能を測定した。
【００２９】
この時、スチレン・ブタジエンゴムとしては住友化学（株）製のＳＢＲ１５００、シリカとしては日本シリカ製のニプシルＶＮ３、カーボンブラックとしては東海カーボン（株）製のＮ３３０、シランカップリング剤としてはデグッサ（株）製のＳｉ６９ (ビス(3-トリエトキシシリル プロ ピル)テトラスルフェン) 、プロセスオイルとしては出光興産（株）製のダイアナプロセスＰＳ３２、ワックスとしては大内新興化学社製のサンノックワックス、老化防止剤としては精工化学社製のオゾノン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)、ステアリン酸としては日本油脂（株）製の桐、亜鉛華としては東邦亜鉛製の銀嶺Ｒ、硫黄としては鶴見化学（株）製の硫黄、加硫促進剤としては大内新興化学社製のノクセラーＮＳを用いた。
【００３０】
導電短繊維Ａとしては導電材料がポリピロール樹脂、補強短繊維がナイロン繊維（繊維長８００μｍ、繊維径１６μｍ）の日本カーリット製のＪＣＰ１１４用い、導電短繊維Ｂとしては導電材料がポリピロール樹脂、補強短繊維がナイロン繊維（繊維長４００〜６００μｍ、繊維径１６μｍ）の日本カーリット製のＪＣＰ１１３用いた。
【００３１】
１．体積固有抵抗値：
前記既加硫のゴム組成物を用いて１５ｃｍ四方、厚さ２ｍｍの試料片を作成し、ADVANTESTR8340A の電気抵抗測定器を用いて体積固有抵抗値を測定した。印加電圧は５００Ｖ、気温２５℃、湿度は５０％で測定した。結果を表１に示す。
【００３２】
２．タイヤ電気抵抗：
前記未加硫の混合物により制作した生トレッドゴムを、生タイヤカバーに貼り付け、１７０℃で１０分間加硫するという条件及び方法でタイヤサイズ１７５／７０Ｒ１３のタイヤを作成するとともに、ドイツの WDK、 Blatt ３で規定される「荷重下でのタイヤ電気抵抗の測定手順」に基づき測定された。すなわち、図２に示すように、台板３０に対して絶縁状態で取付く鋼板３１上に、標準リムＲにリム組されかつ空気圧２０ｋｐａが充填されたタイヤ１を、荷重４５０ｋｇで垂直に接地させ、標準リムＲの中央部と鋼板３１との間の電気抵抗を、印可電圧５００ボルトの抵抗測定器３２を用いて測定する。測定時の気温２５℃、湿度は５０％であった。
【００３３】
３．損失係数（tan δ）：
前記既加硫のゴム組成物よりなる試料片を用い、（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータで周波数１０Ｈｚ、動歪２．０％、温度６０℃の条件下で損失係数（tan δ）の測定を行うとともに、測定値の逆数を用い、比較例１の測定値の逆数を１００とした指数で比較した。なお指数値が大きいほど、tan δが低く性能が良好であることを示す。
【００３４】
４．耐摩耗性：
前記既加硫のゴム組成物よりなる試料片を用い、（株）岩本製作所製のランボーン摩耗試験機にて、表面回転速度５０ｍ／ｍｉｎ、負荷荷重１．５ｋｇｆ、スリップ率３０％及び５０％、かつ落砂量１５ｇ／ｍｉｎの条件下において試験片の摩耗を測定した。両スリップ率での平均値を求め比較例１を１００とした指数で比較した。指数値が大きい程、耐摩耗性に優れている。
【００３５】
【表１】
0003734923.tif 000002
【００３６】
比較例１〜３と実施例１〜５との比較から、導電短繊維の配合量を増やすに従って、ゴムの体積固有抵抗値が低下しており、又配合量が２重量部未満のとき抵抗値の低下代が少なく、逆に３０重量部を超えると耐摩耗性の低下が著しくなり望ましくないのがわかる。また実施例３と実施例６との比較から、シリカの配合量が変化しても抵抗低減効果はあまり低下せず維持されるのがわかる。又実施例３と実施例７との比較から、導電短繊維の繊維長が長い方が抵抗値の低減効果は大きいことが分かる。又比較例４〜６と実施例８〜９との比較から、カーボンブラックの導電メカニズムとの相加性が成立し、併用によって有効に電気抵抗を低減できることが分かる。
【００３７】
【発明の効果】
叙上の如く本発明は、ジエン系ゴム中に補強短繊維を導電材料で被覆してなる導電短繊維を配合しているため、導電材料の使用量を最低限に抑えつつ導電性を最大限に発揮でき、補強性の過度の低下を招くことなくかつヒステリシスロスの増加を抑制しつつ電気抵抗を大巾に低減しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のタイヤの断面図である。
【図２】タイヤ電気抵抗の測定方法を説明する線図である。
【符号の説明】
２  トレッド部
【図１】
0003734923.tif 000003
【図２】
0003734923.tif 000004