JPH04117439A - ゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、防滑性ゴム組成物及び空気入りタイヤに関す
る。更に詳しくは、ゴム材料の持つ優れた弾性、耐久性
を損うことなく、防滑性特に氷雪上での摩擦係数が著し
く改善された防滑性ゴム組成物に係り、本ゴム組成物を
利用したゴム物品には各種のものがあるが、タイヤつい
て言えば、夏期における操縦性能及び耐久性能を損うこ
となく、氷雪路面上における駆動性、制動性及び操縦性
を著しく改良したオールシーズン用空気入りタイヤに関
する。

（従来の技術） 近年、スパイクタイヤによる粉塵は大きな社会問題にな
っており、スパイクやチェーン等を使用せず、氷雪上に
おける駆動性、制動性及び操縦性を有するスタッドレス
タイヤが開発され急速に普及しつつあるが、いまだスパ
イクタイヤに比べて十分な氷雪性能を有しているとは言
い難い。

更に、冬期でも夏期と同様に使用できるいわゆるオール
シーズンタイヤにおいて、冬期も夏期と同様のドライグ
リップ性、ウェットグリップ性、操縦安定性、耐久性、
低燃費性を有し、更に氷上や雪上においても十分な駆動
性を有するものは得られていない。

また、高齢化社会を迎えつつある我が国において、高齢
者の転倒・骨折は致命的であるケースが多く、安全の確
保は重要な課題であり、氷雪路面等の滑り易い場所でも
安全に歩行できる防滑シューズが求められている。

一方、同様の目的のために建築物の床、階段及び道路等
の施設についても防滑性の改善が望まれている。

以上の要求に応えるため、種々の構造上の改良検討が進
められ、またゴム組成物についても改良検討がされてき
たが、いまだ十分の性能を有するものは得られていない
のが現状である。

従来、氷雪上での摩擦係数を改善する方法としては、低
温時のゴム弾性を確保するために、ガラス転移点の低い
ポリマーを使用する方法や、軟化剤や可塑剤を多量に配
合する方法（特開昭５５−１３５１４９号公報、特開昭
５８−１９９２０３号公報、特開昭６０−１３７９４５
号公報）等が知られている。

前者は氷雪上での摩擦係数はそこそこ高められるものの
、常温での物性や耐久性が十分でないという問題があり
、後者においては効果の割には耐摩耗性や金属等との接
着性が低下するという問題があった。

即ち前記のガラス転移点の低いポリマーを配合したゴム
組成物や、軟化剤、可塑剤を多量配合したゴム組成物は
、−５℃以下の比較的低温の氷雪では良好な摩擦特性を
示すものの、０℃付近の湿潤状態にある氷雪上において
は十分な摩擦係数が得られず、前記のスタッドレスタイ
ヤ用や防滑シューズ用等のゴム組成物としての性能を満
足しているとは言い難い。

特にタイヤについて言えば、−５℃以下の比較的低温領
域における、いわゆるドライ　オン　アイスでの氷雪上
性能では良好な性能を示すものの０℃付近の湿潤状態、
いわゆるウェット　オンアイスでの氷雪上性能において
は、十分な摩擦係数を得られず、駆動性、制動性及び操
縦性が十分改良されているとは言い難い。

（発明の目的） 本発明の第１の目的はゴム材料のもつ優れた弾性、耐久
性を損うことなく防滑性に優れ、低温での氷雪上は勿論
のこと、特に湿潤状態にある氷雪上の摩擦係数を大幅に
改良したゴム組成物を与えることにある。

そして第２の目的は係るゴム組成物を利用したゴム物品
に係り、特にスタッドレスタイヤ又はオールシーズンタ
イヤを提供するにある。

即ち、ゴム物品のうちタイヤについて言えば、夏期の操
縦性及び耐久性を損うことな（、氷雪上における摩擦係
数を大幅に改良したトレッドゴム組成物を与え、ゴム物
品の一つであるシューズ用としては適切なゴム弾性と耐
摩耗性を保持し、水雷上でも優れた防滑性を有するソー
ル用ゴム組成物を提供し、道路や各種床材用その信条方
面の用途向きに防滑性に優れ適切なゴム弾性と優れた耐
久性を有するゴム組成物を提供するものである。

（問題を解決するための手段） 本発明者らは、従来技術では最も困難であった湿潤状態
にある氷雪上の摩擦係数を増大するべ（ゴム組成物の配
合を鋭意検討した結果、以下に述べる充填剤を配合する
ことにより、かかる状態における摩擦係数を増大し得る
ことを見い出し本発明を完成した。

即ち本発明の第１は、平均粒径が０．５〜５００μｍよ
り好ましくは２〜１５０μｍである炭素質微粉体又はそ
の表面を化学修飾した炭素質微粉体をゴム１００重量部
に対して３〜１５０重量部より好ましくは５〜１００重
量部配合したことにより表面粗さ（ＪＩＳ　　Ｂ０６０
１、中心線平均粗さＲａ）が２μｍ以上とすることを特
徴とするゴム組成物に係わる。

そして本発明の第２であるゴム物品としてのタイヤにつ
いては、そのトレッド部のゴムが平均粒径が０．５〜５
００μｍである充填剤を、ゴム１００重量部に対して３
〜１５０重量部、より好ましくは３〜１００重量部配合
することにより表面粗さが２μｍ以上とし、当該充填剤
が炭素質微粉体及び表面を化学修飾した炭素質微粉体の
中から選ばれた少なくとも一種以上の粉体であることを
特徴とするゴム組成物であって、具体的には例えば該ト
レッド部に炭素質メンフェーズ小球体を充填し、該トレ
ッドの踏面部の表面粗さが２〜３００μｍとするもので
あり、配合上では該トレッド部に平均粒径０．５〜５０
０Ｌ１ｍの炭素質メソフェーズ小球体を、ゴム１００重
量部に対し、３〜１００重量部配重量心配気入りタイヤ
に係るものである。

本発明に好適な炭素質微粉体としては、■コールタール
ピッチ、石油系ピッチ、ポリ塩化ビニルを熱分解して得
られるピッチ等を微粉砕したもの、■それらピッチ又は
タール成分を加熱処理して得られる炭素質メソフェーズ
小球体、即ち加熱により形成される光学的異方性小球体
を溶剤でピッチ成分を溶解し分別することによって得ら
れる微粉体であり、更にそれを微粉砕したもの、ピッチ
原料を加熱処理によりバルクメソフェーズ（例えば日本
国公開特許昭５９−３０８８７号参照）とし、それを微
粉砕したもの、また一部品質化したピッチを微粉砕した
もの、■フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を低温で炭化
したもの等、いわゆる低温処理炭素質微粉体が例示され
、更に■無煙炭、瀝青炭等の石炭類及びその熱処理物を
微粉砕したもの、■ポリエチレン、ポリプロピレンまた
はポリスチレン等の炭化水素系ビニル系高分子とポリ塩
化ビニルまたはポリ塩化ビニリデン等の塩素含有高分子
との混合物を加圧下で加熱することによって得られる炭
素球、またはそれを微粉砕したもの等が例示される。

これらの中で、特に好適な炭素質微粉体としては炭素含
有量が８０〜９７重量％、炭素／水素原子比が１．２〜
５である炭素質メソフェーズ小球体及び低温処理炭素質
微粉体があげられる。

また、これらの炭素質微粒子、表面に高分子重合体をグ
ラフトさせる等の化学修飾して得られる粉体も好適に用
いられる。

本発明のゴム組成物は、上記の充填剤の配合により表面
粗さ（ＪＩＳ−Ｂ０６０１、中心線平均粗さＲａ）が２
μｍ以上になり、しかも柔軟なゴムマトリックス相と硬
い充填剤相が適度に分散していることにより、氷雪との
相互作用が大きくなり湿潤状態にある氷雪上でも大きな
防滑性（大きな摩擦係数）を発揮する。

上記充填剤の粒径分布は、通常の製造方法で作られる粒
体であればよく特に限定する必要はないが、より好まし
くは、平均粒径の１／１０以下の微粉及び１０倍以上の
微粉は可能な限り除去することが望ましい（体積分率で
両者併せて１０％以下であることがよい）。

本発明のゴム組成物は、各種用途別に通常用いられるゴ
ム材料及び充填剤、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤か
らなるゴム組成物に本発明の充填剤を充填した組成物で
、本発明の充填剤以外のゴム組成について特に限定する
ものではない。

本発明の充填剤において、充填剤の平均粒径が０．５μ
ｍ未満では特に優れた防滑効果が得られず、５００μｍ
を越えるとゴム組成物の耐久性が低下するため好ましく
ない。

また、配合量が３重量部未満では湿潤状態にある水上で
の摩擦係数の改良効果が小さく、１５０重量部を越える
と、ゴム組成物の耐久性が大きく低下するため好ましく
ない。

特に１本ゴム組成物をトレッドゴムとして用いたタイヤ
について言えば、この表面粗さが２ＬＬｍに満たない場
合には十分な氷上摩擦係数が得られず、一方３００μｍ
を越える表面粗さは耐摩耗性を低下させるため何れも好
ましくない。

本発明は、ゴム１００重量部に対し、平均粒径が０．５
〜５００μｍ、好ましくは平均粒径が２〜５００μｍの
本発明の充填剤、例えば炭素質メソフェーズ小球体を３
〜１００重量部、好ましくは１０〜６０重量部配合した
ゴム組成物を該トレッド部に有する空気入りタイヤを提
供するものであって、この場合には、粒径が０．５μｍ
未満、配合量が３重量部未満では、氷雪路面上で十分な
摩擦係数が得られず、また、粒径が５００μｍを越える
と、あるいは配合量が１００重量部を越えると耐摩耗性
が低下し、いずれも好ましくない。

また、踏面部の表面粗さとは、実質的に路面と接触する
トレッド面内のミクロな領域を指し、トレッドパターン
やサイプなとで規定されるトレッドブロック内の手内部
内の粗さを指す。

該トレッド部のマトリックス部を構成するゴム組成物は
、通常夏期用タイヤ用トレッドとして用いられる組成物
即ち通常のゴム、充填剤、老化防止剤、加硫剤、加硫促
進剤からなり、特に限定するものではない。従って、夏
期に要求される操縦安定性、耐久性、低燃費性は、本発
明の方法により特に損われる事はない。

（実施例） 以下実施例により、本発明を更に具体的に説明するが、
本発明はこの実施例により何ら限定されるものではない
。

実施例１〜３、比較例１〜４ 表１に本発明の炭素質微粉体を用いた配合内容及びその
試験結果を示す。

実施例１に、タイヤトレッドゴム配合（比較例１）にメ
ンフェーズ小球体よりなる粉体（平均粒径２０Ｉｉｍ）
を、５０重量部添加した例を示したが、氷上摩擦係数の
向上効果は顕著であり、耐久性に関係する伸び、強度の
低下は少ない。

実施例２に、別種のタイヤトレッドゴム配合にメソフェ
ーズ小球体よりなる粉体（平均粒径１０μｍ）を２０重
量部添加した例を示したが、水上摩擦係数の向上効果は
顕著であり、強度・伸び共に十分な水準を保持している
。

実施例３に耐寒性と耐久性の優れたシューズソール用ゴ
ム配合（比較例５）に、熱硬化性のフェノール樹脂を低
温で熱処理した炭素質微粉体（平均粒径２０μｍ）を５
０重量部配合した例を示した。水上摩擦係数の向上は顕
著であり、強度・伸びも十分の水準を保持している。

比較例より明らかなように、配合量が少なすぎても（比
較例２）、平均粒径が小さすぎても（比較例４）本発明
の効果は得られない。また配合量が多すぎると（比較例
３）強度・伸びの低下が大きく実用に耐えない なお、各種試験方法は次の通りである。

（１１表面粗さ ＪＩＳ表面粗さ（Ｂ０６０１）に記載されている中心線
粗さ（Ｒａ）を用いた。

即ち、触針式粗さ計（小板研究所製）を用い、所定寸法
（１０ｍｍＸ　１０ｍｍ、厚さ５ｍｍ）に切り出したゴ
ム加硫物試料について５触針先端の半径Ｒ＝２μｍ、測
定力０．７ｍＮ、測定スキャンニング長２．５闘の測定
条件により試料表面を試料の長さ方向に０．５ｍｍ間隔
で１０ケ所測定し平均した。

（２）氷上摩擦係数 ０℃付近の湿潤状態における氷上摩擦係数は、表面粗さ
を測定した試料表面を表面温度−０，５℃の氷上に接触
させ協和界面科学（株）製の動・静摩擦係数計を用いて
測定した。

測定は、過電２　Ｋｇ／ｃｍ”、滑り速度Ｉ　Ｑｍｍ／
ｓｅｃ、雰囲気温度−２℃の条件で、表面状態は鏡面に
近似して行った。

（３）ゴム強度（引張り強さ）及び伸びＪＩＳ−に６３
０１に従い、各ゴム組成物シートより打ち抜いた試料に
ついて測定した。

実施例４〜７、比較例６〜９ 次いで本発明のゴム組成物をタイヤのトレッド部に用い
た空気入りタイヤをもって各種試験を行った。

第２表にトレッド部を構成するゴム組成物の配合と性質
、及び試験用タイヤとした際の性能を示した。

この表より明らかなように、トレッドゴムに炭素質メン
フェーズ小球体を充填したゴム組成物（実施例４〜７）
を使用すると、通常のトレッドゴム組成物（比較例６）
に比べ、タイヤ踏面部の表面粗さが粒くなり、それに伴
なって氷上摩擦係数及びタイヤ制動性能が向上すること
がわかる。

このとき、炭素質メソフェーズの小球体の充填量が十分
でないと（比較例７）、表面粗さはさほど変化せず、氷
上での摩擦係数も向上しない。逆に、充填量が多すぎる
と（比較例８）、耐摩耗性の低下が著しい。また、炭素
質メソフェーズの粒径がＯ１２μｍ未満であると（比較
例９）、氷上摩擦係数の向上はみられない。

また、いずれの実施例（４〜７）においても、湿潤路面
における制動性、乾燥路面における操縦安定性に関して
は、比較例と比べ遜色なく夏期タイヤ性能が確保されて
いることがわかる。

（ａｌ氷上制動性能試験 試験タイヤＰＳＲ（１６５ｓＲ１３）を作成して、なら
し走行として５０Ｋｒｎ通常走行を行った後にテストに
供した。

耐摩耗性能試験も同様である。

各試験タイヤ４本を排気量１５００ｃｃの乗用車に装着
し、外気温−５℃の氷上で制動距離を測定した。

比較例６のタイヤを１００として指数表示し、数値は大
きい程、制動が良好であることを示すものである。

（ｂｌ摩耗試験 各試験タイヤ２本を排気量１５００ｃｃの乗用車のドラ
イブ軸に取り付け、テストコースのコンクリート路面上
を所定の速度で走行させた。溝深さの変化量を測定し、
実用上差し支えないレベルを１００として指数表示した
。数値は大きい程、耐摩耗性能が良好であることを示す
。

（ｃ）湿潤路面耐制動性試験 濡れたアスファルト路面において、速度４０Ｋｍ／時、
７０　Ｋｍ／時及び１００　Ｋｍ／時の各速度から急制
動を与え、完全に停止するまでの走行距離を求め、その
値を実用上差し支えないレベルを１００として指数表示
した。数値の大きい程良好である。

（ｄｉ乾燥路面操縦安定性試験 晴れた日に直線路、カーブ、バンク等より成る周回路走
行ラップタイムを測定し、実用上差し支えないレベルを
１００として指数表示した。数値の大きい程良好である
。

（効果） 以上本発明の特徴あるゴム配合によれば、氷上摩擦係数
の向上効果は顕著であり、耐久性に関係する強度・伸び
も十分の水準を保持している。

これらのことを更に具体的な物品でいえば、空気入りタ
イヤトレッド材料としては、夏期における操縦性能及び
耐久性を損うことなく、氷雪路面上における駆動性、制
動性及び操縦性の著しく改善されたタイヤを与えるもの
である。

各種シューズや履物の底材としては、氷雪上その他の滑
り易い場所での防滑性の著しく改善された安全性に優れ
た靴、履物が得られ、更に各種建築物や道路、等の施設
で用いられる材料としては、防滑性に優れた安全性の高
い床材や、マットが得られる等、防滑性の要求の高いゴ
ム製品分野に広く応用出来るものである。

特許出願人　株式会社　ブリヂストン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）平均粒径が０．５〜２００μｍである充填剤をゴ
   ム１００重量部に対して３〜１５０重量部配合すること
   により表面粗さ（ＪＩＳＢ０６０１、中心線平均粗さＲ
   ａ）が２μｍ以上とすることを特徴とする防滑性に優れ
   たゴム組成物において、当該充填剤が炭素質微粉体及び
   表面を化学修飾した炭素質微粉体の中から選ばれた少な
   くとも一種以上の粉体であることを特徴とする防滑性に
   優れたゴム組成物。
2. （２）トレッドを備えた空気入りタイヤにおいて、前記
   トレッドが平均粒径が０．５〜５００μｍである充填剤
   を、ゴム１００重量部に対して３〜１５０重量部配合す
   ることにより、表面粗さが２μｍ以上とし、当該充填剤
   が炭素質微粉体及び表面を化学修飾した炭素質微粉体の
   中から選ばれた少なくとも一種以上の粉体であることを
   特徴とする空気入りタイヤ。
3. （３）前記空気入りタイヤにおいて、該トレッド部に炭
   素質メソフェーズ小球体を充填し、該トレッドの踏面部
   の表面粗さが２〜３００μｍである請求項第２項記載の
   空気入りタイヤ。
4. （４）前記空気入りタイヤにおいて、該トレッド部に平
   均粒径０．５〜５００μｍの炭素質メソフェーズ小球体
   を、ゴム１００重量部に対し、３〜１００重量部配合し
   たゴム組成物を該トレッドに有する請求項第２項記載の
   空気入りタイヤ。