タイヤトレッド用ゴム組成物
【課題】微粉砕した高炉スラグを充填剤として使用することにより、耐摩耗性を損なうこと無く、氷上摩擦性能を大幅に向上させたタイヤトレッド用ゴム組成物を提供する。
【解決手段】ガラス転移温度Ｔｇが−５０℃以下のジエン系ゴム１００重量部に対して、平均粒子径１〜５μｍの高炉スラグを０．１〜３０重量部配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物。
【解決手段】ガラス転移温度Ｔｇが−５０℃以下のジエン系ゴム１００重量部に対して、平均粒子径１〜５μｍの高炉スラグを０．１〜３０重量部配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物に関し、更に詳細には、耐摩耗性を損なうこと無く、氷上摩擦性能を大幅に向上させたタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、乗用車用スタッドレスタイヤにおいては、その氷上性能を高めることが課題となっており、各社より多くの提案がなされているが、未だ、満足するものが得られていない。従来、ゴムの加硫時に発生する発泡を防止するために、高炉スラグを充填剤としてゴムに練りこむ技術が下記の特許文献１に開示され、また、遮音シートや制振シート等に有用なゴム組成物として、電気炉酸化スラグ粒状物をゴムやエラストマーに配合する技術が下記の特許文献２に開示されている。しかしながら、これらの提案技術は、いずれも、タイヤ用ゴム組成物に関するものではない。
【０００３】
【特許文献１】特開平８-５９８９７号公報
【特許文献２】特開２０００-７８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明では、スタッドレスタイヤ用ゴムコンパウンドに、微粉砕した高炉スラグを充填剤として使用することにより、耐摩耗性を損なうこと無く、氷上摩擦性能を大幅に向上させた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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、ガラス転移温度Ｔｇが−５０℃以下のジエン系ゴム１００重量部に対して、平均粒子径１〜５μｍの高炉スラグを０．１〜３０重量部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。
【０００６】
また、更なる本発明の態様によれば、上記ゴム組成物に、熱膨張性マイクロカプセルを更に１〜１５重量部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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
即ち、本発明では、ガラス転移温度Ｔｇが−５０℃以下のジエン系ゴム１００重量部に対して、平均粒子径１〜５μｍの高炉スラグを０．１〜３０重量部、更には熱膨張性マイクロカプセルを１〜１５重量部配合したタイヤトレッド用ゴム組成物とすることにより、耐摩耗性を損なうこと無しに、氷上摩擦性能が大幅に改善できることを見出したものである。
【０００８】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に用いられるジエン系ゴムとしては、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−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム、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などが挙げられる。これらのジエン系ゴムは単独で、あるいは二種以上のブレンドゴムとして使われる。かかるジエン系ゴムは、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物では、その低転動抵抗と耐摩耗性、低温性能を両立させるために、そのガラス転移温度（Ｔｇ）が−５０℃以下のものが使用される。
【０００９】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に配合される高炉スラグとしては、従来産業廃棄物として処分されてきた高炉スラグを微粉砕したもの、即ち、平均粒子径１〜５μｍに微粉砕された高炉スラグが０．１〜３０重量部の量で使用される。当該高炉スラグの平均粒子径が１μｍ未満のものは製造が困難であり、逆に５μｍを超えると耐摩耗性が低下するので好ましくない。また、当該高炉スラグの配合量が０．１重量部未満では所期の効果が発揮できず、逆に３０重量部を超えると耐摩耗性が低下するので好ましくない。
【００１０】
また、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に配合される熱膨張性マイクロカプセルは、熱により気化して気体を発生する液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で加熱して膨張させて、その熱可塑性樹脂からなる外殻中に気体を封じ込めたもので、その気体封入熱可塑性樹脂粒子の真比重が０.１以下でかつ粒径が５〜３００μｍであるものが好ましく用いられる。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、スェーデンのエクスパンセル社製の商品名「ＥＸＰＡＮＣＥＬ ０９１ＤＵ−８０」または「ＥＸＰＡＮＣＥＬ ０９２ＤＵ−１２０」等として、あるいは、松本油脂製薬製の商品名「マツモトマイクロスフェアー Ｆ−８５Ｄ」又は「マツモトマイクロスフェアー Ｆ−１００Ｄ」等として入手可能である。
【００１１】
前記気体封入熱可塑性樹脂の外殻成分を構成する熱可塑性樹脂としては、（メタ）アクリロニトリルの重合体又は（メタ）アクリロニトリル含有量の高い重合体が好適に用いられる。その共重合体の場合の相手側モノマー（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ネ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なわない程度に架橋していてもかまわない。
【００１２】
また、前記熱により気化して気体を発生する液体としては、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等が挙げられる。
【００１３】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に配合される前記熱膨脹性マイクロカプセルの配合量は、前記ジエン系ゴム１００重量部に対して、１〜１５重量部、より好ましくは５〜１０重量部とすることが好ましい。この配合量が１重量部未満であると、所期の効果を発揮できず、また１５重量部を超えると、耐摩耗性の低下が起こるので好ましくない。
【００１４】
本発明に係るタイヤトレッド用ゴム組成物には、更に、補強剤としてのカーボンブラック及び／又はシリカ、シランカップリング剤、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤、その他タイヤゴム用に配合されている各種配合剤を配合することができ、かかる配合剤は、一般的な方法で混練、加硫してゴム組成物とし、加硫または架橋することができる。これら配合剤の配合量も、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。
【実施例】
【００１５】
以下、実施例および比較例によって本発明を更に説明するが、本発明の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。
【００１６】
サンプルの調製
表１に示す配合（重量部）に従って、１.７Ｌの密閉式バンバリーミキサーを用いて、硫黄、加硫促進剤及び熱膨張性マイクロカプセルを除く、ゴム、カーボンブラック、シリカ、高炉スラグ等の配合剤を５分間混合し、１５０℃に達したときにゴムを混合機外に放出して室温まで冷却した後、同バンバリーミキサーにて、加硫促進剤、硫黄、熱膨張性マイクロカプセル等を配合、混合してゴム組成物を得た。次いで、このゴム組成物を所定の金型中で、１６０℃、３０分間加硫して加硫ゴムシートを作製し、以下の耐摩耗性及び氷上摩擦力の試験に供した。
【００１７】
試験方法
１）耐摩耗性： ＪＩＳ Ｋ６２６４に準拠して、ランボーン摩耗試験機（岩本製作所製）を使用し、試験温度２３℃、スリップ率５０％、荷重１５Ｎで測定した。比較例１を１００として、結果を指数で表示した。数値が大きい程、耐摩耗性が良好であることを示す。
２）氷上摩擦力： 各コンパウンドを加硫したシート状ゴム片を、扁平円柱状の台ゴムに貼り付け、インサイドドラム型氷上摩擦試験機を用いて氷上摩擦係数を測定した。測定温度は、−１.５℃、荷重０．５４ＭＰa、ドラム回転速度は２５ｋｍ／時間であった。比較例１を１００として、結果を指数で表示した。数値が大きい程、氷上摩擦力に優れていることを示す。
【００１８】
実施例１〜３及び比較例１〜４
結果を、表１に示す。
【表１】
【００１９】
表１によれば、所定粒度の高炉スラグを所定量配合した実施例１のタイヤトレッド用ゴム組成物では、耐摩耗性を略維持したまま、氷上摩擦力が向上し、また、これと併用して熱膨張性マイクロカプセルを所定量配合すると（実施例２及び３）、顕著に氷上摩擦力が向上していることが分る。これに比して、所定粒度が平均５μｍを超える高炉スラグを所定量配合した比較例３及び所定粒度の高炉スラグを所定量を超える量で配合した比較例４では、氷上摩擦性の向上は認められるものの耐摩耗性が極度に低下していることが分る。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤトレッド用ゴム組成物に関し、更に詳細には、耐摩耗性を損なうこと無く、氷上摩擦性能を大幅に向上させたタイヤトレッド用ゴム組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、乗用車用スタッドレスタイヤにおいては、その氷上性能を高めることが課題となっており、各社より多くの提案がなされているが、未だ、満足するものが得られていない。従来、ゴムの加硫時に発生する発泡を防止するために、高炉スラグを充填剤としてゴムに練りこむ技術が下記の特許文献１に開示され、また、遮音シートや制振シート等に有用なゴム組成物として、電気炉酸化スラグ粒状物をゴムやエラストマーに配合する技術が下記の特許文献２に開示されている。しかしながら、これらの提案技術は、いずれも、タイヤ用ゴム組成物に関するものではない。
【０００３】
【特許文献１】特開平８-５９８９７号公報
【特許文献２】特開２０００-７８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明では、スタッドレスタイヤ用ゴムコンパウンドに、微粉砕した高炉スラグを充填剤として使用することにより、耐摩耗性を損なうこと無く、氷上摩擦性能を大幅に向上させた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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、ガラス転移温度Ｔｇが−５０℃以下のジエン系ゴム１００重量部に対して、平均粒子径１〜５μｍの高炉スラグを０．１〜３０重量部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。
【０００６】
また、更なる本発明の態様によれば、上記ゴム組成物に、熱膨張性マイクロカプセルを更に１〜１５重量部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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
即ち、本発明では、ガラス転移温度Ｔｇが−５０℃以下のジエン系ゴム１００重量部に対して、平均粒子径１〜５μｍの高炉スラグを０．１〜３０重量部、更には熱膨張性マイクロカプセルを１〜１５重量部配合したタイヤトレッド用ゴム組成物とすることにより、耐摩耗性を損なうこと無しに、氷上摩擦性能が大幅に改善できることを見出したものである。
【０００８】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に用いられるジエン系ゴムとしては、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−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム、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などが挙げられる。これらのジエン系ゴムは単独で、あるいは二種以上のブレンドゴムとして使われる。かかるジエン系ゴムは、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物では、その低転動抵抗と耐摩耗性、低温性能を両立させるために、そのガラス転移温度（Ｔｇ）が−５０℃以下のものが使用される。
【０００９】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に配合される高炉スラグとしては、従来産業廃棄物として処分されてきた高炉スラグを微粉砕したもの、即ち、平均粒子径１〜５μｍに微粉砕された高炉スラグが０．１〜３０重量部の量で使用される。当該高炉スラグの平均粒子径が１μｍ未満のものは製造が困難であり、逆に５μｍを超えると耐摩耗性が低下するので好ましくない。また、当該高炉スラグの配合量が０．１重量部未満では所期の効果が発揮できず、逆に３０重量部を超えると耐摩耗性が低下するので好ましくない。
【００１０】
また、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に配合される熱膨張性マイクロカプセルは、熱により気化して気体を発生する液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で加熱して膨張させて、その熱可塑性樹脂からなる外殻中に気体を封じ込めたもので、その気体封入熱可塑性樹脂粒子の真比重が０.１以下でかつ粒径が５〜３００μｍであるものが好ましく用いられる。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、スェーデンのエクスパンセル社製の商品名「ＥＸＰＡＮＣＥＬ ０９１ＤＵ−８０」または「ＥＸＰＡＮＣＥＬ ０９２ＤＵ−１２０」等として、あるいは、松本油脂製薬製の商品名「マツモトマイクロスフェアー Ｆ−８５Ｄ」又は「マツモトマイクロスフェアー Ｆ−１００Ｄ」等として入手可能である。
【００１１】
前記気体封入熱可塑性樹脂の外殻成分を構成する熱可塑性樹脂としては、（メタ）アクリロニトリルの重合体又は（メタ）アクリロニトリル含有量の高い重合体が好適に用いられる。その共重合体の場合の相手側モノマー（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ネ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なわない程度に架橋していてもかまわない。
【００１２】
また、前記熱により気化して気体を発生する液体としては、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等が挙げられる。
【００１３】
本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物に配合される前記熱膨脹性マイクロカプセルの配合量は、前記ジエン系ゴム１００重量部に対して、１〜１５重量部、より好ましくは５〜１０重量部とすることが好ましい。この配合量が１重量部未満であると、所期の効果を発揮できず、また１５重量部を超えると、耐摩耗性の低下が起こるので好ましくない。
【００１４】
本発明に係るタイヤトレッド用ゴム組成物には、更に、補強剤としてのカーボンブラック及び／又はシリカ、シランカップリング剤、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤、その他タイヤゴム用に配合されている各種配合剤を配合することができ、かかる配合剤は、一般的な方法で混練、加硫してゴム組成物とし、加硫または架橋することができる。これら配合剤の配合量も、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。
【実施例】
【００１５】
以下、実施例および比較例によって本発明を更に説明するが、本発明の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。
【００１６】
サンプルの調製
表１に示す配合（重量部）に従って、１.７Ｌの密閉式バンバリーミキサーを用いて、硫黄、加硫促進剤及び熱膨張性マイクロカプセルを除く、ゴム、カーボンブラック、シリカ、高炉スラグ等の配合剤を５分間混合し、１５０℃に達したときにゴムを混合機外に放出して室温まで冷却した後、同バンバリーミキサーにて、加硫促進剤、硫黄、熱膨張性マイクロカプセル等を配合、混合してゴム組成物を得た。次いで、このゴム組成物を所定の金型中で、１６０℃、３０分間加硫して加硫ゴムシートを作製し、以下の耐摩耗性及び氷上摩擦力の試験に供した。
【００１７】
試験方法
１）耐摩耗性： ＪＩＳ Ｋ６２６４に準拠して、ランボーン摩耗試験機（岩本製作所製）を使用し、試験温度２３℃、スリップ率５０％、荷重１５Ｎで測定した。比較例１を１００として、結果を指数で表示した。数値が大きい程、耐摩耗性が良好であることを示す。
２）氷上摩擦力： 各コンパウンドを加硫したシート状ゴム片を、扁平円柱状の台ゴムに貼り付け、インサイドドラム型氷上摩擦試験機を用いて氷上摩擦係数を測定した。測定温度は、−１.５℃、荷重０．５４ＭＰa、ドラム回転速度は２５ｋｍ／時間であった。比較例１を１００として、結果を指数で表示した。数値が大きい程、氷上摩擦力に優れていることを示す。
【００１８】
実施例１〜３及び比較例１〜４
結果を、表１に示す。
【表１】
【００１９】
表１によれば、所定粒度の高炉スラグを所定量配合した実施例１のタイヤトレッド用ゴム組成物では、耐摩耗性を略維持したまま、氷上摩擦力が向上し、また、これと併用して熱膨張性マイクロカプセルを所定量配合すると（実施例２及び３）、顕著に氷上摩擦力が向上していることが分る。これに比して、所定粒度が平均５μｍを超える高炉スラグを所定量配合した比較例３及び所定粒度の高炉スラグを所定量を超える量で配合した比較例４では、氷上摩擦性の向上は認められるものの耐摩耗性が極度に低下していることが分る。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス転移温度Ｔｇが−５０℃以下のジエン系ゴム１００重量部に対して、平均粒子径１〜５μｍの高炉スラグを０．１〜３０重量部配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項２】
熱膨張性マイクロカプセルを１〜１５重量％更に配合してなる請求項１に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項１】
ガラス転移温度Ｔｇが−５０℃以下のジエン系ゴム１００重量部に対して、平均粒子径１〜５μｍの高炉スラグを０．１〜３０重量部配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物。
【請求項２】
熱膨張性マイクロカプセルを１〜１５重量％更に配合してなる請求項１に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
【公開番号】特開２００８−１６３２３４（Ｐ２００８−１６３２３４Ａ）
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３５５６２１（Ｐ２００６−３５５６２１）
【出願日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１７日（２００８．７．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
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