JP2000211315A - トレッド用ゴム組成物 - Google Patents

トレッド用ゴム組成物

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 氷上での摩擦力を向上する。 【解決手段】 ゴム基材100重量部に対して、平均粒
子径が20μm以下でしかも比表面積が800m2 /g
以上の多孔性粒子2を2〜30重量部配合してなるトレ
ッド用ゴム組成物1である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、氷上での摩擦力を
向上しうるタイヤのトレッド用ゴム組成物に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】スパイ
クタイヤが、路面の損傷及び粉塵公害を防止するために
使用が禁止されて以来、積雪地帯などにおいては、いわ
ゆるスタッドレスタイヤなどの空気入りタイヤが広く普
及しつつある。このような空気入りタイヤは、低温環境
下においても柔軟性を保ちうるトレッドゴム材料などの
開発により、雪上での走行性能が格段に向上している
が、いわゆるミラーバーンと称されるつるつるとした氷
路での走行性能に関しては、やはりスパイクタイヤに劣
ることとなる。
【0003】このような問題点を解決するために、例え
ばトレッドゴムに多数の独立気泡を形成し、該気泡によ
る氷路での除水効果および気泡部のミクロ運動に伴う氷
の削り取りであるエッジ効果等により、氷上での摩擦係
数を高めるものが提案されている(例えば特開昭63−
89547号公報)。また、トレッドゴム中に、高硬度
材料を混入することにより、氷面に対するひっかき効果
を利用するもの(例えば、特公昭46−31732号公
報、特開昭51−147803号公報、特公昭56−5
2057号公報など)や、発泡ゴムにシリカゲルや多孔
質アルミナや水酸化アルミニウムを配合したものなども
提案されている。
【0004】これらのトレッドゴムは、氷路面上に実質
的に水膜が存在していないいわゆるドライオンアイスの
状態では一応の効果は認められる。しかしながら、発明
者らの実験によると、氷路面上に薄い水膜が存在するい
わゆるウエットオンアイスの路面においては、高摩擦状
態を維持することができないことが分かった。
【0005】本発明は、以上のような問題点に鑑み案出
なされたもので、氷上、とりわけドライオンアイス、ウ
エットオンアイスの双方の路面にて摩擦力を向上しうる
トレッド用ゴム組成物を提供することを目的としてい
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、ゴム基材10
0重量部に対して、平均粒子径が20μm以下でしかも
比表面積が800m2 /g以上の多孔性粒子を2〜30
重量部配合してなるトレッド用ゴム組成物である。
【0007】発明者らの種々の実験の結果、上述のよう
な多孔性粒子を配合したトレッド用ゴム組成物にあって
は、図1に示すように、ゴム1の表面には、多数の多孔
性粒子2が現れることで凹凸面が形成される。このよう
な凹凸面は、氷路面を掻き取るエッジ効果を発揮すると
ともに、氷面の水膜を吸着することにより除水する除水
効果をも発揮しうる結果、氷路面で大きな摩擦力を発生
しうる。
【0008】また本発明では、前記多孔性粒子は、その
平均粒子径が20μm以下であり、かつ比表面積が80
0m2 /g以上のものが使用される。このように多孔性
粒子の粒子径を非常に小さく限定すると、前記ゴム表面
の凹凸部をより一層微細なものとすることができる。こ
のようなゴム表面は、前記エッジ効果を発揮しつつ路面
との接地面積を大きく確保することができ、ドライオン
アイスの路面はもとより、特にウエットオンアイスにお
いて水膜除去効果とエッジ効果が有効に発揮されて非常
に高い摩擦力が得られる。
【0009】なお多孔性粒子の「比表面積」は、BET
法による窒素吸着比表面積として定めることが可能であ
る。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図
面に基づき説明する。本実施形態のトレッド用ゴム組成
物1は、ゴム基材100重量部に対して、平均粒子径が
20μm以下でしかも比表面積が800m2 /g以上の
多孔性粒子2を2〜30重量部含むことを特徴の一つと
しており、主として冬季に好ましく使用されるスタッド
レスタイヤのトレッドゴムに好適である。
【0011】このような多孔性粒子2は、表面に凹凸な
いし表面から内部に至る空洞を有する固体であって、例
えば活性炭を好ましく採用しうる。前記活性炭は、例え
ば木材、ヤシ殻、ノコギリクズ、木炭などを活性液に含
浸させた後、750〜1000℃で炭化し、希塩酸と水
で洗浄したもの、あるいは木炭などを水蒸気または炭酸
ガスを絶えず流通させながら800〜1000℃程度の
温度に1ないし2時間保つことにより得ることができ、
これを粉末状とすることにより、平均粒子径が20μm
以下でしかも比表面積を800m2 /g以上にすること
ができる。
【0012】なお発明者らの実験によると、多孔性粒子
2の平均粒子径が20μmを超えると接地面積の低下に
よってウエットオンアイスでの摩擦力の低下が著しくな
ることが分かっている。好ましくは多孔性粒子2の平均
粒子径は10〜20μmとするのが望ましい。また、多
孔性粒子2の比表面積が800m2 /g未満になると、
多孔性粒子の水分吸着量および吸着速度が低下するた
め、前記同様にウエットオンアイスの路面において十分
な摩擦力が得られ難い。好ましくは、多孔性粒子2の比
表面積は、800〜3000m2 /g程度とするのが望
ましい。
【0013】また、前記多孔性粒子2の配合量がゴム基
材100重量部に対して2重量部未満であると、氷上で
大きな摩擦力を得ることができず、逆に30重量部を超
えると、多孔性粒子2による吸着能により硫黄や加硫促
進剤などの吸着量も多くなり、ゴムの架橋密度の低下を
招いて耐摩耗性が悪化するなど好ましくない。このよう
な観点より、前記多孔性粒子の配合量は、好ましくはゴ
ム基材100重量部に対して5〜30重量部、さらに好
ましくは8重量部よりも大かつ30重量部以下、より好
ましくは10〜25重量部とするのが望ましい。このよ
うな活性炭は、例えばクラレケミカル社製の「クラレコ
ールPW」(平均粒子径20μm、比表面積804m2
/g)、「クラレコールP200」(平均粒子径15μ
m、比表面積823m2 /g)などを挙げることができ
る。
【0014】また、トレッド用ゴム組成物に用いるゴム
基材としては、特に限定されるものではないが、ジエン
系ゴムが好ましい。前記ジエン系ゴムとしては、例え
ば、天然ゴム(NR)、スチレンとブタジエンの共重合
体であるスチレンブタジエンゴム(SBR)、イソプレ
ンの重合体である合成ポリイソプレンゴム(IR)、ブ
タジエンの重合体であるブタジエンゴム(BR)、ブタ
ジエンとアクリロニトリルとの共重合体であるニトリル
ゴム(NBR)、クロロプレンの重合体であるクロロプ
レンゴム(CR)などを挙げることができ、特に天然ゴ
ムを40重量部以上含むことが好ましく、これに例えば
ブタジエンゴムなどを好適にブレンドしうる。
【0015】なお前記ゴム基材には、慣例に従って、充
填剤、加硫剤、加硫促進剤、劣化防止剤、などの各種添
加剤、シランカップリング剤さらには短繊維などを配合
することができる。前記充填剤には、カーボンブラック
やシリカなどの無機充填剤を好ましく採用しうる。特に
シリカは、カップリング剤を介してゴムと化学結合をな
すため、ゴムの動きを柔軟として特に氷上での高摩擦力
をうるのに好適となる。このようなシリカは、例えば前
記ゴム基材100重量部に対して10重量部以上、より
好ましくは15重量部以上、さらに好ましくは20〜6
0重量部配合するのが好ましい。
【0016】また配合されるシリカとしては、特に限定
されるものではないが、例えば窒素吸着比表面積(BE
T)が150〜250m2 /gの範囲のものが好まし
く、しかもフタル酸ジブチル(DBP)吸油量が180
ml/100g以上のコロイダル特性を示すものが、ゴ
ムへの補強効果及びゴム加工性等の点で好ましい。また
シランカップリング剤としては、特に限定されるもので
はないが、ビス(トリエトキシシリルプロピル)テトラ
スルフィド、α−メルカプトプロピルトリメトキシシラ
ンが好適である。
【0017】
【実施例】本発明の効果を確認するために、表1に示す
配合によるゴム組成物を試作し、氷上摩擦試験と耐摩耗
試験とを行った。なお本発明の効果を比較するために比
較例についても試作した。テスト方法は次の通りであ
る。
【0018】氷上摩擦試験:温度制御可能な室内に設け
られた氷路面上にゴム試験片を錘を用いて垂直抗力が5
kgf/cm2 となるよう押し付けるとともに、該錘を80
0mm/min の押出し速度で水平に押し出し、停止するま
での制動距離を測定した。評価は、比較例1の制動距離
を100とする指数で表示しており、数値が大きいほど
制動距離が短く好適であることを示している。なお室温
は、0℃(氷路面上に約0.3mmの水膜が存在したウエ
ットオンアイス状態)、−5℃(氷路面上に実質的な水
膜が存在しないドライオンアイス状態)の2種類で実験
を行った。
【0019】耐摩耗試験:ランボーン摩耗試験機(機械
式スリップ機構)を用いて次の条件で測定した。 試験片:厚さ 10mm 、外径 44mm エメリーホイール:GCタイプ、粒度80、硬度 H 添加カーボランダム粉:粒度80メッシュ、添加量 約9
g/min. エメリーホイール面と試験片の相対スリップ率:40% 試験荷重:1.5kg テストの結果を表1に示す。
【0020】
【表1】
【0021】テストの結果、室温−5℃のドライオンア
イスの状態では、比表面積の小さいシリカゲルなどを配
合したゴム組成物(比較例2)であっても氷上摩擦力を
向上しうるが、0℃のウエットオンアイスの状態では、
その効果が殆ど発揮されていないことが分かる。これに
対して、実施例のものでは、ドライオンアイスの状況は
もとより、特にウエットオンアイスの状況にて大幅に氷
上摩擦力を向上していることが確認できる。なお、平均
粒子径が20μmを超える活性炭を配合したもの(比較
例5)では、ウエットオンアイスの氷上摩擦力の向上が
期待できなかった。
【0022】また、実施例3より、活性炭の配合量は2
0重量部程度で最も高い氷上摩擦力を得ていることが確
認でき、耐摩耗性も僅かではあるが向上していることが
確認できる。なお、活性炭の配合量が30重量部を超え
たときに氷上摩擦力が低下するのは、ゴムが過度に硬く
なることが原因と考えられる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、氷
上、とりわけウェットオンアイスでの摩擦力を著しく向
上しうる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示すトレッド用ゴム組成
物のゴム表面を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
1 トレッド用ゴム組成物 2 多孔性粒子

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ゴム基材100重量部に対して、平均粒子
    径が20μm以下でしかも比表面積が800m2 /g以
    上の多孔性粒子を2〜30重量部配合してなるトレッド
    用ゴム組成物。
  2. 【請求項2】前記多孔性粒子は、活性炭である請求項1
    記載のトレッド用ゴム組成物。
  3. 【請求項3】シリカ及びシランカップリング剤を含有し
    てなる請求項1又は2記載のトレッド用ゴム組成物。
  4. 【請求項4】トレッドに、請求項1乃至3のいずれか1
    に記載のトレッド用ゴム組成物を用いたタイヤ。
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