JPH1135736A

JPH1135736A - 氷上摩擦力を高めたタイヤトレッド用ゴム組成物及び空気入りタイヤ

Info

Publication number: JPH1135736A
Application number: JP10135611A
Authority: JP
Inventors: Naoya Amino; 直也網野; Yoichi Yamaguchi; 洋一山口; Masayoshi Oo; 雅義大尾
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1997-05-19
Filing date: 1998-05-18
Publication date: 1999-02-09
Anticipated expiration: 2018-05-18
Also published as: JP3352627B2

Abstract

(57)【要約】【課題】軽量で、弾力性、柔軟性があり、しかも氷上
摩擦力にも優れるタイヤトレッド用ゴム組成物を提供す
る。【解決手段】ジエン系ゴム１００重量部と、熱により
気化、分解又は化学反応して気体を発生する液体又は固
体を封入した熱膨張性熱可塑性樹脂粒子をゴム加硫時の
熱によって膨張せしめて中空状とした、粒径５〜３００
μｍの弾力性のある気体封入熱可塑性樹脂粒子１〜２０
重量部とを含んでなるタイヤトレッド用ゴム組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気体を封入した熱
可塑性樹脂粒子を配合したタイヤトレッド用ゴム組成
物、更に詳しくは、熱により気化、分解又は化学反応し
て気体を発生する液体又は固体を封入した熱膨張性熱可
塑性樹脂粒子をゴム加硫時の熱によって膨張せしめて中
空状とした、粒径５〜３００μｍの弾力性のある気体封
入熱可塑性樹脂からなる中空粒子を配合してなるタイヤ
トレッド用ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ゴムに硬質異物や中空粒子を配合し、こ
れによりゴム表面にミクロな凹凸を形成することによっ
て氷の表面に発生する水膜を除去し、氷上摩擦を向上さ
せる手法が従来より数多く検討されているが、未だ十分
なレベルには達していない。例えば、前記の硬質異物を
配合する例としては、特開昭６０−２５８２３５号公報
（セラミック微粉末）、特開平２−２７４７４０号公報
（植物の粉砕物）および特開平２−２８１０５２号公報
（金属）等があるが、これらの手法では、ゴムの硬度が
上昇し、ゴムのしなやかさが失われるため路面への追従
性に劣るという問題があった。また、前記の中空粒子を
配合する事例としては、特開平２−１７０８４０号公
報、特開平２−２０８３３６号公報および特開平４−５
５４３号公報等があるが、これらの手法では、同様にゴ
ムの硬度が上昇し、あるいはその混合中に中空粒子が破
壊されるという問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明では、
前述の従来技術の問題点を克服すべく、弾力性のある気
体封入熱可塑性樹脂からなる中空粒子を配合して、軽く
て、ゴムの硬度を上昇させることなく、ゴムのしなやか
さは保持、また混合時のせん断力によって破壊されるこ
とがなく、更に、氷上性能にも優れるようなタイヤトレ
ッド用ゴム組成物を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に従えば、ジエン
系ゴム１００重量部と、熱により気化、分解又は化学反
応して気体を発生する液体又は固体を封入した熱膨張性
熱可塑性樹脂粒子をゴム加硫時の熱によって膨張せしめ
て中空状とした、粒径５〜３００μｍの弾力性のある気
体封入熱可塑性樹脂粒子１〜２０重量部とを含んでなる
タイヤトレッド用ゴム組成物が提供される。

【０００５】また、本発明によれば、ジエン系ゴムに、
熱により気化、分解又は化学反応して気体を発生する液
体又は固体を熱可塑性樹脂に封入した熱膨張性熱可塑性
樹脂粒子を配合して膨張開始温度未満の温度で均一に混
合し、得られた予備ゴム組成物を前記熱膨張性粒子の膨
張開始温度以上の温度で加熱することによって膨張せし
めて熱膨張性熱可塑性樹脂粒子を中空状として粒径５〜
３００μｍの弾力性のある気体封入熱可塑性樹脂をゴム
中に均一に分散させたタイヤトレッド用ゴム組成物の製
造方法が提供される。

【０００６】本発明の好ましい態様によれば、前記ジエ
ン系ゴムとして、ガラス転移温度（Ｔｇ）の平均値（こ
ゝで「平均値」とは、複数のジエン系ゴムのＴｇ値の加
重平均値を指す）が−５５℃以下であるゴムを使用した
タイヤトレッド用ゴム組成物、又は、ゴム１００重量部
に対して、Ｎ₂ＳＡ（窒素吸着比表面積）が７０ｍ²／
ｇ以上でＤＢＰ吸油量が１０５ml／１００ｇ以上である
カーボンブラック２０〜８０重量部及び湿式シリカ０〜
５０重量部をさらに配合してなるタイヤトレッド用ゴム
組成物が提供される。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の構成および作用
効果について説明する。本発明に従えば、粒径が５〜３
００μｍの弾力性のある気体封入熱可塑性樹脂粒子を加
硫ゴムマトリックス中に均一分散せしめた構造のタイヤ
トレッド用ゴム組成物を得ることができる。本発明によ
れば、ゴム材に予め熱により気化、分解又は化学反応し
て気体を発生する液体あるいは固体を内包した熱膨張性
熱可塑性樹脂粒子を所定量配合して、先ず膨張開始温度
未満の温度で均一に混練して予備ゴム組成物となし、次
いでその予備ゴム組成物をその中に含まれる熱膨張性熱
可塑性樹脂粒子が膨張開始温度以上になる温度で加硫せ
しめることにより、その熱膨張性熱可塑性樹脂粒子を膨
張させて膨張中空体粒子となし、もってこの膨張中空体
粒子である気体封入熱可塑性樹脂粒子が加硫ゴムマトリ
ックス中に均一分散されたタイヤトレッド用ゴム組成物
を得ることを特徴としている。

【０００８】本発明で使用される気体封入熱可塑性樹脂
粒子は、熱により気化、分解又は化学反応して気体を発
生する液体又は固体を熱可塑性樹脂に内包した熱膨張性
熱可塑性樹脂粒子を、その膨張開始温度以上の温度、通
常１４０〜１９０℃の温度で加熱して膨張させて、その
熱可塑性樹脂からなる外穀中に気体を封じ込めたもの
で、この気体封入熱可塑性樹脂粒子の粒径は５〜３００
μｍであるものが好ましく、更に好ましくは粒径１０〜
２００μｍのものである。

【０００９】得られた気体封入熱可塑性樹脂粒子の中空
状部分がゴムに占める体積比率は、好ましくは５〜３５
％、更に好ましくは６〜３０％、特に好ましくは７〜２
５％、最も好ましくは８〜２０％である。この体積比率
が小さ過ぎると、氷上摩擦力が十分に向上しない。逆に
大き過ぎると耐摩耗性が著しく悪化し、実用性に欠くお
それがあるので好ましくない。

【００１０】このような熱膨張性熱可塑性樹脂粒子（未
膨張粒子）としては、例えば、現在、スウェーデンのEX
PANCEL社より商品名「エクスパンセル０９１ＤＵ−８
０」または「エクスパンセル０９２ＤＵ−１２０」等と
して、あるいは松本油脂社より商品名「マツモトマイク
ロスフェアーＦ−８５」または「マツモトマイクロスフ
ェアーＦ−１００」等として入手可能である。

【００１１】前記の気体封入熱可塑性樹脂粒子の外穀成
分を構成する熱可塑性樹脂としては、その膨張開始温度
が１００℃以上、好ましくは１２０℃以上で、最大膨張
温度が１５０℃以上、好ましくは１６０℃以上のものが
好ましく用いられる。そのような熱可塑性樹脂として
は、例えば（メタ）アクリロニトリルの重合体、また
（メタ）アクリロニトリル含有量の高い共重合体が好適
に用いられる。その共重合体の場合の他のモノマー（コ
モノマー）としては、ハロゲン化ビニル、ハロゲン化ビ
ニリデン、スチレン系モノマー、（メタ）アクリレート
系モノマー、酢酸ビニル、ブタジエン、ビニルピリジ
ン、クロロプレン等のモノマーが用いられる。なお、上
記の熱可塑性樹脂は、ジビニルベンゼン、エチレングリ
コールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコー
ルジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパント
リ（メタ）アクリレート、１，３−ブチレングリコール
ジ（メタ）アクリレート、アリル（メタ）アクリレー
ト、トリアクリルホルマール、トリアリルイソシアヌレ
ート等の架橋剤で架橋可能にされていてもよい。架橋形
態については、未架橋が好ましいが、熱可塑性樹脂とし
ての性質を損わない程度に部分的に架橋していてもかま
わない。

【００１２】前記の熱により気化、分解又は化学反応し
て気体を発生する液体又は固体としては、例えば、ｎ−
ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ブタン、イソ
ブタン、ヘキサン、石油エーテルの如き炭化水素類、塩
化メチル、塩化メチレン、ジクロロエチレン、トリクロ
ロエタン、トリクロルエチレンの如き塩素化炭化水素の
ような液体、または、アゾジカーボンアミド、ジニトロ
ソペンタメチレンテトラミン、アゾビスイソブチロニト
リル、トルエンスルホニルヒドラジド誘導体、芳香族ス
クシニルヒドラジド誘導体のような固体が挙げられる。

【００１３】本発明に係るジエン系ゴムに用いられるゴ
ム成分としては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、各種ブタ
ジエンゴム（ＢＲ）、各種スチレン−ブタジエン共重合
体ゴム（ＳＢＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、アク
リロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレン
ゴム（ＣＲ）、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体
ゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン−イソプレン共重合体ゴ
ム、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム、
イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム等が挙げられる。
ジエン系ゴムは、本発明のタイヤトレッドとして使用す
る場合には、その低転動抵抗と耐摩耗性、低温性能を両
立させて向上させるために、ガラス転移温度（Ｔｇ）が
平均値で−５５℃以下のものを使用することが好まし
く、更に好ましいＴｇは平均値で−６０〜−１００℃で
ある。

【００１４】本発明の空気入りタイヤのトレッド部用ゴ
ム組成物は、好ましくはゴム１００重量部に、気体封入
熱可塑性樹脂１〜２０重量部、更に好ましくは２〜１５
重量部を配合する。

【００１５】本発明に係るタイヤトレッド用ゴム組成物
には、通常当該ゴム組成物に配合される補強剤としての
カーボンブラックまたはカーボンブラックおよびシリカ
を配合する。本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に使
用するカーボンブラックとしては、Ｎ₂ＳＡ（窒素吸着
比表面積）が７０ｍ²／ｇ以上、ＤＢＰ吸油量が１０５
ml／１００ｇ以上であるものが好ましく、更にＮ₂ＳＡ
が８０〜２００ｍ²／ｇ、ＤＢＰ吸油量が１１０〜１５
０ml／１００ｇであるものが一層好ましい。この値が低
過ぎると引張強さ、モジュラスなどが低くなるので好ま
しくなく、逆に高過ぎるとＮ₂ＳＡでは発熱量が大きく
なるので好ましくなく、ＤＢＰ吸油量ではカーボンとし
て製造が難しいので好ましくない。また、シリカとして
は、湿式シリカ、乾式シリカ又は表面処理シリカなどが
使用される。そのうち、湿式シリカを用いるのが好まし
い。これら補強剤の配合量としては、ゴム１００重量部
に対して、カーボンブラックが２０〜８０重量部、シリ
カが０〜５０重量部使用される。シリカは使用されなく
てもよく、使用する場合は、ｔａｎδのバランスが改良
される範囲の配合量で用いるのが良く、これが多過ぎる
と電気伝導度が低下し、また補強剤の凝集力が強くな
り、混練中の分散が不充分となるので好ましくない。

【００１６】本発明に係るタイヤトレッド用ゴム組成物
には、更に、通常の加硫または架橋剤、加硫または架橋
促進剤、各種オイル、老化防止剤、充填剤、可塑化剤、
軟化剤、その他当該ゴム用に一般的に配合されている各
種配合剤を配合することができる。これら添加剤の配合
量も、本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配
合量とすることができる。

【００１７】本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物にお
ける熱膨張性熱可塑性樹脂粒子の混練および予備成形
は、膨張開始温度未満の温度、好ましくはその膨張開始
温度よりも１０℃以上低い温度、更に好ましくは１５℃
以上低い温度で行われる。そうでないと、該熱膨張性樹
脂粒子がこの段階で一部膨張してしまい、次の工程で膨
張した粒子が潰れてしまうおそれがある。混練および予
備成形後は、その予備成形物をその中に含まれる熱膨張
性樹脂粒子が膨張開始温度以上になる温度で加熱成形す
ることにより熱膨張性樹脂粒子を膨張させて気体封入熱
可塑性樹脂粒子となす。この時の加熱成形温度は、充分
な膨張を達成すると共にゴム材の最適の物性が得られる
ように、熱膨張性樹脂粒子の最大膨張温度Ｔｍａｘの±
２０℃（好ましくはＴｍａｘ−２０℃〜Ｔｍａｘ＋５
℃）の範囲内の温度で行うと良い。なお、前記加熱時に
マトリックスを構成するゴム成分は加硫されて硬化す
る。また、この熱膨張性樹脂粒子が膨張して気体封入熱
可塑性樹脂粒子となっても、膨張の前後でそれ自身の重
量は僅かしか変化しない。

【００１８】前記の加熱加硫成形によって、加硫ゴムか
らなるマトリックス中に粒径が５〜３００μｍのミクロ
の大きさの球穀状の気体封入熱可塑性樹脂粒子が三次元
的に均一に分散配置した構造のゴム成形物を得ることが
できる。このようにして得られた構造のタイヤトレッド
用ゴム組成物は、その構造、物性からして、これをタイ
ヤとして使用するとき、トレッド部が摩耗するに従い配
合された気体封入熱可塑性樹脂が、表面に現われ、それ
が凸部を形成すると共に、一部の該気体封入熱可塑性樹
脂が脱落するため凹部も形成され、それによって効率良
く水膜が除去されて実接地性が向上し、また氷上摩擦性
能が向上する。また、弾力性のある気体封入熱可塑性樹
脂を配合したため、タイヤゴムの硬度が上昇することも
なく、そのしなやかさは保持される。

【００１９】

【実施例】以下、実施例および比較例に従って本発明を
更に詳しく説明するが、本発明の技術的範囲をこれらの
実施例に限定するものでないことは言うまでもない。

【００２０】以下の実施例および比較例の各例の配合に
用いた配合成分は、以下の市販品を用いた。天然ゴム：ＲＳＳ＃３ＮＩＰＯＬ１２２０：日本ゼオン製ＢＲガラス転移温度＝−１０１℃ ＮＩＰＯＬ１５０２：日本ゼオン製ＳＢＲガラス転移温度＝−５１℃ ＳＨＯＢＬＡＣＫＮ２２０：昭和キャボット製カーボ
ンブラックＮ₂ＳＡ：１１１ｍ²／ｇ、ＤＢＰ吸油量：１１１ml／
１００ｇＮＩＰＳＩＬＡＱ：日本シリカ工業製湿式シリカＳＡＮＴＯＦＬＥＸ６ＰＰＤ：FLEXSIS 製老化防止剤酸化亜鉛３号：正同化学工業製ステアリン酸：日本油脂製アロマオイル：富士興産製ＳＡＮＴＯＣＵＲＥＮＳ：FLEXSIS 製加硫促進剤硫黄：（軽井沢精錬所）エクスパンセル０９１ＤＵ−８０：EXPANCEL製膨張性粒
子（膨張開始温度１２２℃、最大膨張温度１７６℃）マツモトマイクロスフェアーＦ−１００：松本油脂製膨
張性粒子（膨張開始温度１３８℃、最大膨張温度１８３
℃）エクスパンセル０９１ＤＥ−８０：EXPANCEL製の膨張粒
子ナイロン微粒子：アラミン（東レ）シラスバルーン：（シラス社）

【００２１】サンプルの調製１６リットルの密閉式バンバリーミキサーを用いて、加
硫促進剤、硫黄、中空ポリマーを除くゴム、カーボンブ
ラック等の配合剤を５分間混合し、マスターバッチを作
製した。このマスターバッチを室温まで冷却した後、こ
のマスターバッチと残りの配合剤を１６リットルの密閉
式バンバリーミキサーで混合し、ゴムの温度が１１０℃
に達した時点で放出した。次にこのゴム組成物を、１０
MPa の圧力の下で１６０℃で２０分間加硫して、２mm厚
のシートを作製し、硬さ（Hs）試験に供した。また１０
MPa の圧力下に１６０℃で２０分間加硫し、５mm厚のシ
ートを作製し、ランボーン摩耗試験に供した。一方、前
記ゴム組成物を室温まで冷却した後、口径３．５インチ
の押出機にて、ヘッド温度９２℃にて押出し、トレッド
を作製した。このトレッドから作製したグリーンタイヤ
（未加硫成型タイヤ）を金型に入れ、１６５℃の温度で
１５分間加硫し、サイズ１８５／６５Ｒ１４の試験タイ
ヤを作製し、氷上制動試験に供した。

【００２２】各例における測定、評価方法は、以下のと
おりである。（１）硬さ（Hs）：ＪＩＳＫ６３０１の５．２（ス
プリング硬さ、Ａ型）に準拠して測定した。（２）中空ポリマー体積比率（％）：中空ポリマーを除
いたゴムの比重ρと中空ポリマー配合ゴムの比重ρ′か
ら、（１−ρ′／ρ）×１００により計算する。なお、
比重ρ及びρ′はＪＩＳＫ００６１の５．１の天び
ん法によって測定した。（３）ランボーン耐摩耗性指数：ＪＩＳＫ６２６４
の７ランボーン摩耗に準拠して摩耗減量を測定した。
結果を比較例１を１００とした指数で示した。数字が大
きい方が耐摩耗性に優れることを示す。（４）氷上制動試験：各試験タイヤ４本を排気量１８０
０ccの乗用車に装着し、外気温−５℃の氷板路面上で、
初速度４０km／ｈからの制動距離を測定した。なお、距
離を指数化して示し（比較例１のものを１００とす
る）、数値の小さいもの程優れていることを示す。

【００２３】実施例１〜７および比較例１〜６これらの例は、天然ゴム、ＳＢＲ−２系のゴム、または
天然ゴムとＳＢＲ−１系のゴムに対して、前記未膨張性
粒子（エクスパンセル０９１ＤＵ−８０、またはマツモ
トマイクロスフェアーＦ−１００）を配合、加熱処理し
たゴム配合物についての評価結果を示すものである。結
果を表１に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【発明の効果】表１の結果からもみられるように、本発
明に従ったゴム組成物は、弾力性、柔軟性に富み、これ
をタイヤのトレッド部に使用した場合に、従来のナイロ
ン微粒子やシラスバルーンを用いたものに比して、氷上
摩擦力が優れていることがわかる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ジエン系ゴム１００重量部と、熱により
気化、分解又は化学反応して気体を発生する液体又は固
体を封入した熱膨張性熱可塑性樹脂粒子をゴム加硫時の
熱によって膨張せしめて中空状とした、粒径５〜３００
μｍの弾力性のある気体封入熱可塑性樹脂粒子１〜２０
重量部とを含んでなるタイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項２】前記気体封入熱可塑性樹脂の中空状部分
のゴムに対する体積比率が５〜３５％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】前記ジエン系ゴムのガラス転移温度（Ｔ
ｇ）の平均値が−５５℃以下である請求項１又は２に記
載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項４】前記ジエン系ゴム１００重量部に対し、
窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）７０ｍ²／ｇ以上及びＤ
ＢＰ吸油量１０５ml／１００ｇ以上のカーボンブラック
２０〜８０重量部並びに湿式シリカ０〜５０重量部を更
に含んでなる請求項１，２又は３に記載のタイヤトレッ
ド用ゴム組成物。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項に記載のタ
イヤトレッド用ゴム組成物をタイヤのトレッドに用いた
空気入りタイヤ。
【請求項６】ジエン系ゴムに、熱により気化、分解又
は化学反応して気体を発生する液体又は固体を熱可塑性
樹脂に封入した熱膨張性熱可塑性樹脂粒子を配合して膨
張開始温度未満の温度で均一に混合し、得られた予備ゴ
ム組成物を前記熱膨張性粒子の膨張開始温度以上の温度
で加熱して膨張せしめることによって熱膨張性熱可塑性
樹脂粒子を中空状として粒径５〜３００μｍの弾力性の
ある気体封入熱可塑性樹脂をゴム中に均一に分散させた
タイヤトレッド用ゴム組成物の製造方法。