JP2003080615A - スタッドレスタイヤおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 無理なく短繊維の配向方向をコントロールし
て掘り起こし摩擦を向上させ、氷雪上性能を改善するス
タッドレスタイヤの製造方法、および、該製造方法によ
って得られるスタッドレスタイヤを提供する。 【解決手段】 ゴム成分１００重量部に対して、平均繊
維径が１０〜１００μｍで平均繊維長が０．１〜４ｍｍ
の無機短繊維２を２〜５０重量部含むゴム組成物を、厚
さ１〜３０ｍｍの円管状に押出す工程、円管状に押出さ
れたゴム組成物を周長より小さい幅で円周方向に沿って
連続的に切り出し、ストリップ３を形成する工程、およ
び、切断面がトレッド表面を形成するようにストリップ
３を連続的に巻き付ける工程を有するスタッドレスタイ
ヤの製造方法、および該製造方法によって得られるスタ
ッドレスタイヤ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スタッドレスタイ
ヤおよびその製造方法に関し、とくに氷雪上性能に優れ
たスタッドレスタイヤおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、アイスバーンの走行に適した空気
入りタイヤとして、スパイクピンによりアイスバーンを
グリップするスパイクタイヤが多用されていた。しか
し、スパイクタイヤで通常の路面を走行する場合、ピン
が路面を削り粉塵公害の原因となる。

【０００３】そこで、近年では、スパイクピンを使用し
なくてもアイスバーンをグリップする空気入りタイヤと
して、スタッドレスタイヤが注目されている。しかし、
スパイクピンにより直接アイスバーンをグリップするス
パイクタイヤと比べると、その氷上性能は不充分であ
り、スタッドレスタイヤの氷上性能を向上させるため
に、トレッドゴムのアイスバーンに対する摩擦係数をあ
げる種々の研究が試みられている。

【０００４】トレッド面と路面との摩擦のうち、氷雪上
の駆動力および制動力を確保するための主な摩擦とし
て、掘り起こし摩擦や粘着摩擦があり、氷上性能を向上
させるために、これらの摩擦を増加させる種々の試みが
なされている。

【０００５】たとえば、スタッドレスタイヤのトレッド
を発泡ゴムで構成し、発泡孔によるエッジ成分で掘り起
こし摩擦を増加させ、エッジによる水膜の除去によって
粘着摩擦の増加をはかる試みがなされている。しかし、
発泡孔によって掘り起こし摩擦と粘着摩擦を増加させる
ためには、発泡倍率を高める必要があるが、このことは
トレッド全体の軟化につながり、ひいては非降雪地域で
の運動性能および耐摩耗性能の低下の原因となる。

【０００６】また、特開平２−１６７３５３号公報に
は、セルロース物質を含有する粉体加工品を配合したゴ
ム組成物でトレッドを形成した空気入りタイヤが開示さ
れている。かかるセルロース粉体は、走行中にトレッド
表面に表出して脱落し、脱落により生じた脱落孔が発泡
孔と同様に掘り起こし摩擦、粘着摩擦に寄与し得る。セ
ルロース粉体がトレッド表面に表出して脱落するまでは
ゴム中の添加剤として存在しているため、発泡ゴムのよ
うにトレッドゴムの軟化を招くこともない。

【０００７】特開平４−１１０２１１号公報には、非金
属短繊維をトレッドゴム組成物に配合したスタッドレス
タイヤの技術が開示されている。非金属短繊維はセルロ
ース粉体と比べて脱落しにくく、掘り起こしの効果は優
れるが、この方法では、短繊維の配向方向のコントロー
ルが不充分であり、トレッドの押し出し方向に短繊維が
配向している部分が多い。そのためゴム表面が固くな
り、充分な接地性が得られず、また非金属短繊維による
掘り起こし効果も充分には発揮されない。

【０００８】一方、短繊維の配向方向をトレッド厚さ方
向に揃えて掘り起こし効果の改善を試みたスタッドレス
タイヤとその製造技術が特開平２−２７４６０２号公報
に開示されている。しかしながら、実施例では鋼短繊維
が使用されており、このような金属短繊維では、管状に
押し出したゴム組成物を切断する工程において切断が困
難であるという問題が生じる。また、有機短繊維を用い
た場合では、柔らか過ぎて掘り起こし効果が充分に発揮
されないという問題がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、無理
なく短繊維の配向方向をコントロールして掘り起こし摩
擦を向上させ、氷雪上性能を改善するスタッドレスタイ
ヤの製造方法、および、該製造方法によって得られるス
タッドレスタイヤを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、ゴ
ム成分１００重量部に対して、平均繊維径が１０〜１０
０μｍで平均繊維長が０．１〜４ｍｍの無機短繊維を２
〜５０重量部含むゴム組成物を、厚さ１〜３０ｍｍの円
管状に押出す工程、円管状に押出されたゴム組成物を周
長より小さい幅で円周方向に沿って連続的に切り出し、
ストリップを形成する工程、および、切断面がトレッド
表面を形成するようにストリップを連続的に巻き付ける
工程を有するスタッドレスタイヤの製造方法に関する。
さらには、前記製造方法により得られるスタッドレスタ
イヤに関する。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の製造方法では、ゴム成分
に無機短繊維を配合したゴム組成物を用いる。

【００１２】前記ゴム成分については、とくに限定はな
く、通常用いられているものを用いることができる。か
かるゴム成分の具体例としては、たとえば、天然ゴム
（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム
（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）などのジ
エン系ゴムなどがあげられる。これらは単独で、または
２種以上を混合して用いられる。

【００１３】無機短繊維は、金属短繊維と比べて切断し
やすく、後述するストリップ（短冊）を切り出す作業を
容易に行なうことができる。また、有機繊維と比べて硬
く、掘り起こし効果を得て氷雪上性能を改善することが
できる。無機短繊維の具体例としては，グラスファイバ
ー、アルミウィスカー、カーボンファイバーなどがあげ
られる。

【００１４】前記無機短繊維の平均繊維径の上限は１０
０μｍ、好ましくは７０μｍである。無機短繊維の平均
繊維径が１００μｍをこえると、ゴムが硬くなり粘着摩
耗が低くなるとともに、後述するストリップを切り出す
作業が困難となる。また、平均繊維径の下限は１０μｍ
であり、好ましくは１５μｍである。無機短繊維の平均
繊維径が１０μｍ未満では、曲げに対する強度が弱く、
したがって掘り起こしの効果が小さい。

【００１５】前記無機短繊維のゴム組成物中に分散させ
たときの平均繊維長の上限は、４ｍｍであり、好ましく
は２ｍｍである。無機短繊維の平均繊維長が４ｍｍをこ
えると、未加硫のゴム組成物の粘度が高くなり加工性が
低下するとともに、後述するストリップを切り出す作業
が困難となる。また、平均繊維長の下限は、０．１ｍ
ｍ、好ましくは０．３ｍｍである。平均繊維長が０．１
ｍｍ未満では、無機短繊維が配向しにくい。

【００１６】前記無機短繊維の配合量の上限は、前記ゴ
ム成分１００重量部に対して５０重量部、好ましくは３
０重量部である。配合量が５０重量部をこえると耐摩耗
性が低下する。また、配合量の下限は２重量部、好まし
くは４重量部である。配合量が２重量部未満では掘り起
こし摩擦増大の効果が小さい。

【００１７】前記ゴム組成物には、必要に応じて、たと
えば、イオウなどの加硫剤、酸化亜鉛、ステアリン酸な
どの加硫助剤、メルカプトベンゾチアゾール（ＭＢ
Ｔ）、ジベンゾチアジルジスルフィド（ＭＢＴＳ）など
のチアゾール系促進剤、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベ
ンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＴＢＢＳ）、Ｎ−シ
クロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド
（ＣＢＳ）などのスルフェンアミド系促進剤などの加硫
促進剤、ナフテン系オイル、パラフィン系オイル、アロ
マチック系オイルなどの軟化剤、ゴム用カーボンブラッ
ク、シリカ、老化防止剤、ワックス、カップリング剤な
どを適宜配合することができる。

【００１８】前記ゴム組成物は、ゴム成分、無機短繊維
および必要に応じて配合される前記各成分を、たとえば
バンバリーミキサー、ロールなどの混練機を用い、常法
にしたがって混練りすることにより得ることができる。

【００１９】前記ゴム組成物は、図１に示すように、円
管状押出機（チューブ押出機）１を用いて円管状に押出
される。ここでゴム組成物中の無機短繊維２は、押出方
向５に配向される。

【００２０】ゴム組成物の押出し厚さｔの上限は３０ｍ
ｍ、好ましくは２５ｍｍ、さらに好ましくは２０ｍｍで
ある。３０ｍｍより厚く押し出すと、無機短繊維の配向
が充分でなく、氷雪上性能向上の効果が充分に得られな
い。また、押出し厚さｔの下限は１ｍｍ、好ましくは２
ｍｍ、さらに好ましくは３ｍｍである。押出し厚さｔが
１ｍｍより薄いと、後述するストリップを巻き付ける作
業の際にストリップが切れやすくなり、作業性が劣る。

【００２１】円管状に押出されたゴム組成物の周長の下
限は、２００ｍｍ、とくには３００ｍｍであることが好
ましい。周長が２００ｍｍ未満では、後述するストリッ
プを形成する工程において、ストリップの切り出し幅を
狭くする必要があり、タイヤの生産性を確保する場合に
は、押出機のスクリュー回転速度を上げる必要があり、
この場合、ゴムのスコーチにより加工性に問題が生じる
傾向がある。

【００２２】つぎに、円管状に押出されたゴム組成物
を、円周方向に沿って連続的に切り出し、ストリップ３
を形成する。

【００２３】このとき、ゴム組成物の切り出し幅ｄが、
円管状に押出されたゴム組成物の周長より小さくなるよ
うに切り出す。好ましくは周長の３分の２以下、さらに
好ましくは周長の３分の１以下とする。周長より大きい
幅で切り出すと、切断面に対する無機短繊維の配向角度
が小さくなり、したがって、以下に示す方法でストリッ
プを巻きつけてトレッドを形成したとき、トレッド表面
に対する無機短繊維の配向角度が小さくなりすぎ、氷雪
上性能の改善効果が小さくなる。切り出し幅ｄは、具体
的には１〜４０ｍｍ程度が好ましい。

【００２４】ついで、得られたストリップ３を、切断面
がトレッド表面を形成するようにタイヤ成型ドラム４に
連続的に巻き付ける。切断面がトレッド表面を形成する
ように巻きつけることで、無機短繊維はトレッド厚さ方
向とほぼ同じ方向に配向する。

【００２５】このとき、ストリップ３は、連続的に巻き
付けて積層されることが好ましい。積層回数の上限は、
とくに制限はない。積層回数の下限は、好ましくは２
回、さらに好ましくは３回である。積層回数が１回で
は、トレッドエッジ部とトレッドクラウン部が同じ厚さ
となり、タイヤの接地形状がわるくなる傾向がある。

【００２６】このようなトレッド部をもつタイヤを成形
し、加硫機上でモールド内で加硫することにより、スタ
ッドレスタイヤを製造することができる。

【００２７】

【実施例】以下に実施例に基づいて本発明を詳細に説明
するが、本発明はこれらのみに制限されるものではな
い。

【００２８】実施例１〜２および比較例１〜２ （各種配合成分の説明） グラスファイバー：日本板硝子（株）製のマイクログラ
ス（平均繊維径１８μｍ、ゴム中での平均繊維長０．５
ｍｍ） カーボンファイバー：呉羽化学工業（株）製のチョップ
Ｃ−１０６Ｔ（平均繊維径１８μｍ、ゴム中での平均繊
維長０．５ｍｍ） ビニロン短繊維：（株）クラレ製のＫ−２（平均繊維径
２０μｍ、ゴム中での平均繊維長１．５ｍｍ） ＮＲ：ＲＳＳ＃３グレード ハイシスＢＲ：宇部興産（株）製のウベポールＢＲ１５
０Ｂ カーボンブラック：昭和キャボット（株）製のショウブ
ラックＮ２２０ シリカ：日本シリカ（株）製のニプシルＶＮ３ パラフィンオイル：出光興産（株）製のダイアナプロセ
ス シランカップリング剤：デグッサ社製のＳｉ６９（ビス
（３−トリエトキシシリルプロピルテトラスルフィド） ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックＮ 老化防止剤：大内新興化学工業（株）製のノクラック６
Ｃ ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸 亜鉛華：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２種 イオウ：鶴見化学（株）製の粉末イオウ 加硫促進剤ＣＺ：大内新興化学工業（株）製のノクセラ
ーＣＺ 加硫促進剤ＤＰＧ：住友化学工業（株）製のソクシノー
ルＤ

【００２９】（タイヤ製造方法）表１の配合内容にした
がって前記配合成分を混練した。実施例１〜２および比
較例２では、得られたゴム組成物を厚さ１５ｍｍ、周長
６００ｍｍの円管状に押出し、切り出し幅２ｍｍでスト
リップを形成し、断面がトレッド表面を形成するように
巻きつけて６回積層し、厚さ１２ｍｍのトレッドゴムを
作製した。比較例１では、ゴム組成物をカレンダーロー
ルにより厚み２ｍｍに圧延加工した。この場合、短繊維
はカレンダー方向に配向する。得られたシートをカレン
ダー方向に沿って切り、幅１５ｍｍのストリップを作成
し、断面がトレッド表面を形成するように、同様に巻き
付けて積層しトレッドゴムを作製した。

【００３０】得られた未加硫タイヤを１７５℃で２０分
間加硫し、タイヤサイズは１８５／６５Ｒ１４のスタッ
ドレスタイヤを製造した。

【００３１】（評価方法） ゴム中の短繊維の平均繊維長 混練後のゴム組成物をメチルエチルケトン、ナフサ、ヘ
キサンなどの溶剤に溶解させたのち、不溶物に含まれる
繊維の長さを２０本測定し、その平均値を平均繊維長と
した。

【００３２】氷上制動性能 ＦＦ国産車にタイヤを装着し、時速３０ｋｍ／ｈからの
氷板上での制動停止距離を測定し、平均減速度を求め
た。平均減速度を比較例１の場合を１００として指数表
示した。指数が大きいほど、氷上制動性能は良好であ
る。

【００３３】（評価結果）結果を表１に示す。本発明の
製造方法を用いた実施例１、２では、氷上制動性能が大
幅に改善された。比較例２も同様の方法で製造された
が、有機短繊維を用いているので、氷上制動性能の向上
効果が小さかった。

【００３４】

【表１】

【００３５】実施例３および比較例３〜９ （各種配合成分の説明） グラスファイバーＡ：日本板ガラス製のマイクログラス
（平均繊維径１１μｍ、ゴム中での平均繊維長０．５ｍ
ｍ） グラスファイバーＢ：日本板ガラス製のマイクログラス
（平均繊維径８μｍ、ゴム中での平均繊維長０．４ｍ
ｍ） グラスファイバーＣ：試作品（平均繊維径１１０μｍ、
ゴム中での平均繊維長０．８ｍｍ） 短繊維以外の配合成分は、実施例１〜２および比較例１
〜２と同じである。

【００３６】（タイヤ製造方法）表２の配合内容にした
がって前記配合成分を混練した。実施例３、比較例３〜
９は、実施例１〜２および比較例２と同様の方法でトレ
ッドゴムを作製した。ただし、比較例８では押出し厚さ
は３９ｍｍとし、比較例９では押出し厚さを４ｍｍ、円
管状押出し物の周長を３００ｍｍ、ストリップ切り出し
幅を４００ｍｍとした。比較例３は、比較例１と同様の
方法でトレッドゴムを作成した。

【００３７】実施例１〜２および比較例１〜２と同様の
方法でスタッドレスタイヤを製造した。

【００３８】（評価方法） ゴム中の短繊維の平均繊維長 実施例１〜２および比較例１〜２と同様の方法で平均繊
維長を求めた。

【００３９】氷上制動性能 実施例１〜２および比較例１〜２と同様の方法で平均減
速度を求め、比較例３の場合を１００として指数表示し
た。指数が大きいほど、氷上制動性能は良好である。

【００４０】耐摩耗性 タイヤトレッド部を２分割し、一方を比較例３（リファ
レンス）のゴム、もう一方を評価用ゴムとしてタイヤを
製造した。タイヤを国産ＦＲ車の後輪にとりつけ、１０
０００ｋｍ走行後、トレッド部のリファレンスゴム部分
と評価用ゴム部分における溝深さを測定して摩耗量（走
行による溝深さの減少量）を算出し、以下の式により比
較した（耐摩耗指数）。指数が大きいほど耐摩耗性に優
れる。

【００４１】

【数１】

【００４２】（評価結果）結果を表２に示す。本発明の
製造方法を用いた実施例３では、氷上制動性能が大幅に
改善された。

【００４３】比較例４〜９も同様の方法で製造された
が、グラスファイバーの平均繊維径が大きい比較例４で
は耐摩耗性が低下し、グラスファイバーの平均繊維径が
小さい比較例５では氷上制動性能が低下した。グラスフ
ァイバーの配合量が多い比較例６では耐摩耗性が低下
し、グラスファイバーの配合量が少ない比較例７ではグ
ラスファイバー配合の効果が小さく、氷上制動性能はほ
とんど改善されなかった。押出し厚さが大きい比較例８
および円管状押出し物の周長に対してストリップ切り出
し幅の大きい比較例９では、グラスファイバーがトレッ
ド厚さ方向へ充分に配向されず、氷上制動性能はほとん
ど改善されなかった。

【００４４】

【表２】

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、短繊維をトレッド厚さ
方向に配向させることによって、掘り起こし摩擦を増大
させ、耐摩耗性を維持しながら氷雪上性能を改善するこ
とができる。また、短繊維として無機短繊維を用いるの
で、作業性も良好である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるトレッドの成型方法を説明する
図である。

【符号の説明】

１ 円筒状押出機 ２ 無機短繊維 ３ ストリップ ４ タイヤ成型ドラム ５ 押出方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２９Ｋ 21:00 Ｂ２９Ｋ 21:00 105:12 105:12 Ｂ２９Ｌ 30:00 Ｂ２９Ｌ 30:00

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴム成分１００重量部に対して、平均繊
   維径が１０〜１００μｍで平均繊維長が０．１〜４ｍｍ
   の無機短繊維を２〜５０重量部含むゴム組成物を、厚さ
   １〜３０ｍｍの円管状に押出す工程、円管状に押出され
   たゴム組成物を周長より小さい幅で円周方向に沿って連
   続的に切り出し、ストリップを形成する工程、および、
   切断面がトレッド表面を形成するようにストリップを連
   続的に巻き付ける工程を有するスタッドレスタイヤの製
   造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の製造方法により得られる
   スタッドレスタイヤ。