JP2016137751A - 空気入りタイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】氷上性能及びウエット性能を向上しうる空気入りタイヤ及びその製造方法を提供する。【解決手段】トレッドゴム７を有する空気入りタイヤであって、トレッドゴム７は、繊維１０が網状に配列された繊維チップ９の複数個を含んでいることを特徴とする。このような繊維チップ９は、網状に配列された繊維１０が、一方向ではなく、多方向にバランス良くエッジ効果を発揮することができる。従って、本発明のタイヤは、優れた氷上性能及びウエット性能を発揮することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、氷上性能及びウエット性能を向上しうる空気入りタイヤ及びその製造方法に関する。

下記特許文献１は、氷上性能を向上するため、トレッドゴムが、短繊維入り軟質ゴム材から形成された空気入りタイヤを提案している。短繊維入り軟質ゴム材は、例えば、ミキサー等でゴム基材と短繊維とが混練され、その後、トレッドゴムの断面形状へと押し出される。このとき、短繊維は、その長軸方向がゴム押出し方向に沿って配向される。

特開２０００−２６４０１５号公報

短繊維が一方向（例えば、タイヤ周方向）に沿って配向されたトレッドゴムは、タイヤ軸方向ではエッジ効果が期待される。しかしながら、上記トレッドゴムは、タイヤ周方向で繊維のエッジ効果を発揮することが困難であり、タイヤの氷上性能及びウエット性能の向上に関しては、さらなる改善の余地があった。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、氷上性能及びウエット性能を向上しうる空気入りタイヤ及びその製造方法を提供することを主たる目的としている。

本願の第１発明は、トレッドゴムを有する空気入りタイヤであって、前記トレッドゴムは、繊維が網状に配列された繊維チップの複数個を含んでいることを特徴とする。

第１発明の他の態様では、前記繊維チップは、前記トレッドゴムの接地面に沿って配されたものを含むことができる。

第１発明の他の態様では、前記繊維チップは、一辺が５〜１５mmの矩形状とされても良い。

第１発明の他の態様では、前記繊維チップは、最大径が５〜１５mmの円形状とされても良い。

第１発明の他の態様では、トレッドゴムの繊維の合計質量は、ゴム成分の質量の５〜１５％の範囲とされても良い。

第１発明の他の態様では、前記繊維は、天然繊維又は合成繊維とされても良い。

第１発明の他の態様では、前記繊維は、９００〜２１００dtexの繊度を有しても良い。

本願の第２発明は、空気入りタイヤの製造方法であって、未加硫のトレッドゴムを含む生タイヤを形成する工程を含み、前記トレッドゴムを、ゴムポリマーに、少なくとも、繊維が網状に配列された繊維チップと前記ゴムポリマーよりも加硫が進んだゴム片とが一体化された繊維チップ複合体を混合したゴム組成物を用いて成形することを特徴とする。

第２の発明の他の態様では、繊維チップ複合体のゴム片は、半加硫された状態とされても良い。

本発明の空気入りタイヤのトレッドゴムは、繊維が網状に配列された繊維チップの複数個を含んでいる。このような繊維チップは、網状に配列された繊維が、一方向ではなく、多方向にバランス良くエッジ効果を発揮することができる。従って、本発明のタイヤは、優れた氷上性能及びウエット性能を発揮することができる。

本発明の一実施形態を示す空気入りタイヤの断面図である。 図１のトレッドゴムの部分拡大斜視図である。 繊維チップの一実施形態を示す平面図である。 本発明の空気入りタイヤを製造するときに使用された未加硫のトレッドゴムの断面図である。 繊維チップ複合体の一例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の一形態が、図面に基づき説明される。
図１には、本発明の一実施形態を示す空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」と言及される場合がある。）の断面図が示されている。本実施形態のタイヤは、例えば、トラック・バス等の重荷重用のものが示されているが、このようなタイヤに限定されるものではない。

図１に示されるように、本実施形態のタイヤは、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４にのびるカーカス５と、カーカス５のタイヤ半径方向外側に配されたベルト層６と、ベルト層６のタイヤ半径方向外側に配されたトレッドゴム７とを含んでいる。

図２には、本実施形態のトレッドゴム７の一部の拡大斜視図が示されている。トレッドゴム７は、トレッド部２の接地面２Ｓを形成している。氷上路面及びウエット路面での走行性能を高めるために、接地面２Ｓは、路面に対して、高い摩擦力を発揮するように構成される必要がある。本実施形態のトレッドゴム７は、ゴム部分８と、複数個の繊維チップ９とを含んで構成されている。必要に応じて、トレッドゴム７には、各種の添加剤が配合されても良い。

ゴム部分８は、トレッドゴム７の主要部分を構成するもので、例えば、ジエン系ゴム等のゴムポリマーが好適に用いられる。

繊維チップ９は、マトリックスとしてのゴム部分８の中に複数配置された比較的小さな繊維片であり、その全部又は一部がトレッドゴム７の接地面２Ｓに露出するように配置されている。また、現段階において、接地面２Ｓに露出していない繊維チップ９は、それ以降のトレッドゴム７の摩耗段階で接地面２Ｓに露出することができる。

各繊維チップ９は、複数の網目を有する網状に配列された繊維１０を含んで形成されている。好ましい態様では、繊維チップ９は、トレッドゴム７の接地面２Ｓに沿って配されたもの、より好ましくはトレッドゴム７の接地面２Ｓに露出しかつ接地面２Ｓに沿って配されたものを含む（このような繊維チップ９の例が、図２の最も上側に描かれている）。繊維チップ９は、網状の繊維１０が路面と接地することにより、多方向にバランス良くエッジ効果を発揮し、ひいては、タイヤの氷上性能及びウエット性能を向上することができる。

さらに、トレッドゴム７の接地面２Ｓに露出しかつ接地面２Ｓに沿って配されている繊維チップ９（例えば、図２の９Ａ、９Ｂで示される）は、繊維１０の向きが特定の方向に偏らないので、あらゆる方向に繊維１０のエッジ効果を発揮することができる。

図３には、本実施形態の繊維チップ９の平面図が示されている。図３に示されるように、繊維チップ９の繊維１０は、例えば、ある方向に配列された複数の第１繊維１０ａと、この第１繊維１０ａと交差する向きに配列された複数の第２繊維１０ｂとを含んでいる。これにより、繊維チップ９は、四角形状の網目を形成している。上述のような第１繊維１０ａ及び第２繊維１０ｂは、互いにエッジ効果をバランス良く発揮し、ひいては、氷上性能及びウエット性能をより一層向上しうる。

図３では、第１繊維１０ａと第２繊維１０ｂとが直交しているが、このような態様に限定されるものではない。また、「四角形状の網目」とは、ほぼ４つの辺を有するように構成された網目であれば足り、厳密な正四角形の網目である必要はない。エッジ効果をバランス良く発揮させるために、網目の形状は、例えば、四角形状以外にも、五角形以上の多角形状又は円状等であっても良い。

第１繊維１０ａと第２繊維１０ｂとは、例えば、織成及び／又は接着されているのが望ましい。より好ましい態様では、第１繊維１０ａと第２繊維１０ｂとが、例えば、熱により溶着される。このような繊維チップ９は、第１繊維１０ａと第２繊維１０ｂとの交差部が偏平化され、例えば、交差部を起点とする損傷が抑制される。

繊維チップ９の大きさは特に限定されないが、大きすぎるとゴムとの接合強度が低下しやすく、逆に小さすぎると、繊維１０によるエッジ効果が十分に発揮されないおそれがある。このような観点より、繊維チップ９は、例えば、一辺の長さＬ１が５〜１５mmの範囲の矩形状とされるのが望ましい。他の実施形態として、繊維チップ９は、最大径が５〜１５mmの円形状又は楕円形状であっても良い（図示省略）。

繊維チップ９の網目の大きさも特に限定されない。トレッドゴム７のゴム部分８の接地を良好に保ちながら、繊維１０の効率的なエッジ効果を発揮させるために、網目の対角線の長さＬ２は、好ましくは１．５〜３．５mmの範囲とされる。

繊維チップ９の繊維１０には、例えば、ナイロン、レーヨン及びポリエステル等の合成繊維、又は、綿、麻等の天然繊維が用いられる。

繊維チップ９の繊維１０の繊度も特に限定されるものではないが、ゴム部分８との良好な接着性を維持しながら十分なエッジ効果を発揮させるために、例えば、９００〜２１００dtexの範囲であるのが望ましい。

トレッドゴム７のゴム部分８に対する繊維１０の合計質量も、特に限定されるものではない。トレッドゴム７の耐摩耗性能及び耐クラック性能を維持しつつエッジ効果を十分に発揮させるために、トレッドゴム７の繊維１０の合計質量は、ゴム成分の質量の５〜１５％の範囲であるのが望ましい。

本実施形態のタイヤ１は、未加硫のトレッドゴムを含む生タイヤを成形し、これを加硫することによって容易に製造される。生タイヤに用いられる未加硫のトレッドゴムには、ゴムポリマーに、少なくとも、繊維チップ９が配合されたゴム組成物が用いられれば良い。このゴム組成物は、例えば、押出機等から扁平なトレッドゴムとして押出成形され、生タイヤの中に組み入れられる。

トレッドゴムの押出成形過程において、多くの繊維チップ９は、可塑化されたゴムの流れの中で、より抵抗の少ない向きを取り得る。従って、多くの繊維チップ９の平面方向は、ゴムの流れの方向に沿い、その方向は、トレッドゴムの接地面に沿った好ましいものとなる。

繊維チップ９の剛性が小さい場合、ゴムポリマーとともにミキサー又は押出機で練られる際に、繊維の網目形状が破壊されるおそれがある。このような場合には、図４に示されるように、繊維チップ９と、ゴム片２４とを予め一体化させた繊維チップ複合体２３として提供される。ゴム片２４は、例えば、シート状に形成され、ゴム組成物を構成するゴムポリマーよりも加硫が進んだ状態にある。好適には、ゴム片２４は、完全加硫には至っていない半加硫状態とされるのが望ましい。これにより、ゴム片２４は、ある程度の剛性を持つことができ、ひいては、その一面に固着されている繊維チップ９の形状を維持するのに役立つ。

繊維チップ複合体２３は、繊維チップ９がある程度の剛性を持ったゴム片２４で補強されているので、ゴムポリマーとともにミキサー又は押出機で練られる際や、押出し成形される際にも繊維１０の網目形状が破壊されるおそれがない。図５には、未加硫のトレッドゴム７'の右半分断面図が示されている。図５から明らかなように、繊維チップ複合体２３は、その形状を維持したまま、トレッドゴム７'の接地面２Ｓに沿って配向され得る。

また、ゴム片２４は、完全加硫されていないので、金型での生タイヤの加硫成形時に、ゴムポリマー２５との良好な接着性が得られる。特に好ましい態様では、繊維チップ複合体２３のゴム片２４は、トレッドゴム７のゴム部分８（図２に示す）を構成するゴムポリマー２５と同一のゴムポリマーを含むのが望ましい。なお、ゴム片２４の厚さ等は、上述の効果が発揮されるように、定められれば良い。

以上、本発明の空気入りタイヤについて詳細に説明したが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施しうる。

繊維チップを含んだトレッドゴムを有するサイズ１１Ｒ２２．５のタイヤが、表１の仕様に基づき試作され、テストされた。なお、比較例１のタイヤは、トレッドゴムに繊維チップを含んでいない。また、比較例２のタイヤは、押し出し成形時に同一方向に配向された短繊維を含んだトレッドゴムを有している。
各試供タイヤの共通仕様やテスト方法は、以下の通りである。
リムサイズ：２２．５×９．００
空気圧：８５０kPa

＜氷上性能＞
各試供タイヤが、２−Ｄ車（前方半積載の１０トン積みトラック）の全輪に装着され、テストドライバーにより、前記車両が氷上路面を含むテストコースで走行された。このときのハンドル応答性、剛性感、グリップ等に関する走行特性がドライバーの官能により評価された。評価は、比較例１を１００とする評点で示され、数値が大きいほど氷上性能に優れる。

＜ウエット性能＞
５mmの水膜が設けられたウエットアスファルト路面にて、前記車両を２速、１５００ｒｐｍで走行させ、クラッチを繋いだ瞬間から１０ｍ地点を通過するまでの時間が測定された。評価は、測定された時間の逆数であり、比較例１を１００とする指数で示される。数値が大きいほどウエット性能に優れる。

＜耐偏摩耗性能＞
テストコースにて前記車両を１００００km走行させた後、ブロックの周方向前後の高さが測定され、ブロックの周方向前後の高さの差が算出された。評価は、算出された差の逆数であり、比較例１を１００とする指数で示される。数値が大きいほど耐偏摩耗性能に優れる。

テストの結果、実施例のタイヤは、比較例に比べて氷上性能及びウエット性能が向上していることが確認できる。

２ トレッド部
２Ｓ 接地面
７ トレッドゴム
７' 未加硫のトレッドゴム
８ ゴム部分
９ 繊維チップ
１０ 繊維
２３ 繊維チップ複合体
２４ ゴム片

Claims (9)

1. トレッドゴムを有する空気入りタイヤであって、
   前記トレッドゴムは、繊維が網状に配列された繊維チップの複数個を含んでいることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記繊維チップは、前記トレッドゴムの接地面に沿って配されたものを含む請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記繊維チップは、一辺が５〜１５mmの矩形状である請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記繊維チップは、最大径が５〜１５mmの円形状又は楕円形状である請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
5. 前記トレッドゴムの前記繊維の合計質量は、ゴム成分の質量の５〜１５％の範囲である請求項１乃至４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記繊維は、天然繊維又は合成繊維である請求項１乃至５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
7. 前記繊維は、９００〜２１００dtexの繊度を有する請求項１乃至６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
8. 空気入りタイヤの製造方法であって、
   未加硫のトレッドゴムを含む生タイヤを成形する工程を含み、
   前記トレッドゴムを、ゴムポリマーに、少なくとも、繊維が網状に配列された繊維チップと前記ゴムポリマーよりも加硫が進んだゴム片とが一体化された繊維チップ複合体を混合したゴム組成物を用いて成形することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
9. 前記繊維チップ複合体の前記ゴム片は、半加硫された状態である請求項８記載の空気入りタイヤの製造方法。

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