JP2782551B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一般路（乾燥路、湿潤路）における走行性
能を損なうことなく氷雪路における摩擦力（制動性、駆
動性）、特に氷上摩擦力を向上させたスタッドレスの空
気入りタイヤに関する。

〔従来の技術〕

従来、積雪寒冷地において、冬期時に自動車が走行す
る場合には、タイヤにスパイクを打ち込んだスパイクタ
イヤを用いるか又はタイヤの外周にタイヤチェーンを装
着して雪上・氷上路での安全を確保している。しかしな
がら、スパイクタイヤ又はタイヤチェーンを装着したタ
イヤでは、道路の摩耗や損傷が発生し易く、それが粉塵
となって公害を引き起こし、大きな環境問題となる。

このような安全問題と環境問題とを解決するために、
スパイクやチェーンを使用せずに雪上路および氷上路に
おける制動性、駆動性を有したスタッドレスタイヤが現
在急速に普及しつつある。

このスタッドレスタイヤとして、トレッド部に独立気
泡を有する発泡ゴムを用いたものがある。かかる発泡ゴ
ムを用いたタイヤは、例えば、特開昭62−283001号公
報、特開昭63−90402号公報に開示されている。しか
し、これらのタイヤでは、氷雪路における摩擦力は良好
であるが、発泡ゴムの硬度が低いため、独立気泡による
エッジ効果と排水効果とが十分でなく、このため耐摩耗
性や一般路（乾燥路、湿潤路）における走行性能が低下
するという問題点がある。

そこで、この問題点を改良するために、特開昭63−89
547号公報に記載されているように、独立気泡の発泡ゴ
ムに短繊維を加えてトレッド部の硬度を上げて一般路で
の走行性能を改善させようとしている。しかしながら、
発泡ゴムが独立気泡であるために排水効果が十分でな
く、このため氷上摩擦力が向上しないという欠点があ
る。

また、トレッドゴムに塩を配合して加硫後に塩を洗い
流すことによりトレッド部に連通孔を形成させるという
方法があるが（特開昭63−91207号公報）、この場合、
排水効果は高まるがトレッド部のブロック剛性が低下す
るので耐摩耗性が悪くなる。

このように、氷雪性能（氷雪路における摩擦力）と共
に耐摩耗性や一般路における走行性能をも満足する性能
を有したスタッドレスタイヤが得られていないのが現状
である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、乾燥・湿潤路面における走行性能を損なう
ことなく氷雪路における摩擦力を向上させたスタッドレ
スの空気入りタイヤ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〕

本発明の空気入りタイヤは、トレッド部が連通気泡を
有する発泡ゴムと短繊維とから構成され、前記連通気泡
は短繊維を核として該短繊維に沿って形成されており、
前記発泡ゴムは発泡剤配合量に対して同量未満の尿素系
助剤を配合してなり、さらに、トレッド表面の気泡占有
面積率が５％〜40％であることを特徴とする。

以下、図を参照してこの手段につき詳しく説明する。

図は本発明の空気入りタイヤの子午線方向半断面説明
図である。この図において、本発明の空気入りタイヤＡ
は、左右一対のビード部11,11とこれらビード部11,11に
連結する左右一対のサイドウォール部12,12とこれらサ
イドウォール部12,12間に配されるトレッド部13からな
る。左右一対のビード部11,11間にはカーカス層14が装
架されており、トレッド部13においては、この外周を取
り囲むようにベルト層15が配置されている。10はトレッ
ド表面である。

（１） 本発明では、トレッド部13を連通気泡を有する
発泡ゴムと短繊維とで構成している。この発泡ゴムは発
泡剤配合量に対して同量未満の尿素系助剤を配合してな
る。

（ａ） 発泡ゴム。

連通気泡を有するとしたのは、連通気泡の場合には水
がその気泡中に取り込まれたり出たりし易くなるので排
水効果が高まり、氷上摩擦力が向上するからである。こ
の発泡ゴムは、長径／短径の比が２以上の連通気泡を1c
m²当り１個以上含有するのが好ましい。この場合、独立
気泡を含んでいてもよい。

ただし、発泡ゴムは非発泡ゴムに比べて硬度が大幅に
低下するため、通常、発泡ゴムの硬度を高くするにはマ
トリックスゴムの硬度を大幅に高くしておく。一般的に
はカーボンブラックなどの補強剤を大幅に増量するか、
又はオイルなどの軟化剤を大幅に減量するなどの調節を
行うが、加工性や発熱性などが悪化してしまうので好ま
しくない。そこで、本発明者らは、発泡剤の分解温度を
低下させるために、発泡剤と併用することの多い尿素系
助剤が架橋密度を増加させることに着目して種々の検討
を行った。この結果、ゴム組成物に尿素系助剤を単独で
配合しても硬度は上がるが、発泡剤と併用することで更
にその効果が大となることがわかった。すなわち、発泡
剤に対して尿素系助剤を特定量配合することで、発泡に
よる硬度低下が抑えられ、非発泡ゴムと同程度の硬度に
できることが見い出され、また加工性や発熱性などに悪
影響を及ぼさないことも確認された。なお、発泡剤とし
ては例えばニトロソ化合物を選択すると分解反応の途中
でホルムアルデヒドが生成され、強い刺激臭を与えるの
で、この場合にもアルデヒドの受体となる尿素系助剤を
配合することは作業性の面から大変有効である。

このため、本発明においては、発泡ゴムは、通常のゴ
ム組成物に発泡剤を加え、さらに発泡剤配合量に対して
同量未満の尿素系助剤を配合してなる。好ましくは、発
泡剤配合量に対して30〜90重量％の尿素系助剤を配合す
るのがよい。尿素系助剤を配合しないと、発泡ゴムの硬
度が非発泡ゴムより大幅に低下するためにカーボンブラ
ックなどの補強剤を大幅に増量するか、又はオイルなど
の軟化剤を大幅に減量するなどの調節が必要となり、加
工性や発熱性などが悪化し、しかも分解温度の高い発泡
剤を用いた場合には通常の加硫温度によりタイヤを製造
するのが困難になる。また、発泡剤配合量に対して同量
以上の尿素系助剤を配合すると、発泡による硬度低下を
抑える効果が飽和して不経済であり、しかも発泡剤によ
っては分解温度が低下し過ぎて、混合、押出工程で未加
硫ゴムが発泡する恐れがある。

発泡剤は、有機又は無機の発泡剤を任意に選択でき
る。例えば、有機発泡剤としてはベンゼンスルホニルヒ
ドラジド、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、アゾ
ジカルボンアミド等であり、無機発泡剤としては、重炭
酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウム
であり、特に限定されない。尿素系助剤としては、凝集
防止剤、吸湿防止のための酸性物質等と尿素との化合物
あるいは尿素単独物が用いられる。具体的には例えば、
氷和化成工業（株）のセルペーストM3（尿素＋酸性物
質）、セルペーストK5（尿素＋酸性物質）、セルペース
ト101（尿素＋凝集防止剤）が挙げられる。その他、カ
ーボンブラック、軟化剤、加工助剤、老化防止剤、ワッ
クス、加硫剤、加硫促進剤等の配合剤を当業界の慣行に
従い適宜に適量配合してもよい。ただし、発泡剤は特に
本発明タイヤを得るために原料ゴム100重量部に対して
0.5〜20重量部配合するのが好ましい。さらに、氷雪路
性能、一般路性能を向上させる手法として、キャップト
レッドゴム／ベーストレッドゴム構造のような二層、三
層のトレッド構造を導入すれば、いっそうこれらの性能
を向上できるようになるので好ましい。

（ｂ） 短繊維。

ゴムとの接着性の悪い短繊維である。この短繊維とし
ては、例えば、表面接着処理していないケブラー（芳香
族ポリアミド繊維）、カーボン繊維、ナイロン繊維、ポ
リエステル繊維等を挙げることができる。この短繊維
は、平均長さ10〜5000μｍ（好ましくは、1000〜3000μ
ｍ）で長さ／径の比が10〜1000であるのがよい。

短繊維を配合することにより、トレッド部のブロック
剛性が良好に保持されるので一般路はもちろんのこと氷
雪路での走行性能が向上する。

（ｃ） 本発明において空気入りタイヤのトレッド部を
連通気泡を有する発泡ゴムと短繊維とで構成するには、
通常、トレッド部に用いられるゴム組成物に発泡剤およ
び尿素系助剤を加え、さらにゴムとの接着性の悪い短繊
維を加えて、通常のタイヤ製造方法により加硫を行なう
ことによればよい。この場合、短繊維がゴムとの接着性
の悪いために、加硫に際して発生するガスが短繊維の周
囲に集まり易くなり、これにより短繊維を核として連通
気泡が生じることになる。したがって、この連通気泡
は、短繊維を核として該短繊維に沿って形成される。換
言すれば、連通気泡の内部に連通気泡に沿って短繊維が
延在していることになる。このため、氷上路面を走行す
るに際して、路面とトレッド面との間の水を連通気泡の
内部の短繊維の毛細管現象により連通気泡内に取り込む
ことができるから、連通気泡だけの場合に比し、排水効
果がいっそう高まるので氷上摩擦力をさらに向上させる
ことが可能となる。なお、発泡ゴムのガラス転移温度
は、冬期使用でクラックが発生しないように低く、脆化
温度が−30℃以下であるとよい。

（２） トレッド表面の気泡占有面積率が５％〜40％で
あること。

５％未満では氷雪路性能の改良効果が少なく、40％超
では氷雪路性能は改良されるものの、耐摩耗性や一般路
性能が大幅に低下するからである。気泡占有面積率は、
発泡ゴムの単位面積当りに占める気泡の面積比率で示さ
れる。

以下に実施例および比較例を示す。

実施例、比較例 第１表に示す配合内容（重量部）でトレッド分を構成
したタイヤサイズが185/70 R13 85Qのタイヤを各種作製
し、これらタイヤ（従来例、実施例１、比較例１〜４）
について次の評価を行った。この結果を第１表に示す。
なお、テスト車は1600ccのFF車を使用した。

気泡占有面積率〔％〕： 各テストタイヤのトレッド部より試験片を切り出し、
これを平面とした後、柏木研究所製NEXU6400を用いて16
5倍にて画像処理を行ない、10個のサンプルの平均値で
評価した。

氷上路面での制動性能： 氷盤上を初速30km/hで走行し、制動した時の制動距離
を測定し、従来タイヤ（従来例）を100として指数表示
した。数値は大なる程、制動が良好であることを示す。

雪上路面での駆動性能： 圧雪路面を乗用車で制動を繰返して、路面をツルツル
にしたツルツル圧雪路面において５％（2.9゜）勾配の
登坂試験を行い、ゼロ発進方法により30m区間の登坂加
速タイムを計測し、従来タイヤに対する指数で示した。
数値は大なる程、駆動性が良好であることを示す。

操縦安定性（乾燥路面）： ５人のテストドライバーによる各タイヤのフィーリン
グを10点法で採用した結果（平均値）を従来タイヤに対
する指数で示した。数値は大なる程、操縦安定性が良好
であることを示す。

耐摩耗性（乾燥路面）： JATMAに規定されている設計常用荷重、空気圧の条件
で乾燥路面を20,000km走行した後、各タイヤの摩耗量を
従来タイヤの摩耗量に対する指数で示した。数値は大な
る程、耐摩耗性が良好であることを示す。

動的ヤング率〔MPa〕： 各テストタイヤのトレッド部よりサンプルを切り出
し、東洋精機（株）製の粘弾性スペクトロメーターを用
いて、チャック間長さ20mm、幅5mm、厚さ2mmの試料を周
波数20Hz、初期歪10％、動的歪±２％、温度０℃の条件
で測定した。数値は大なる程、剛性が大きいことを示
す。

注） ＊１短繊維Ａ…セルロース系短繊維（三菱モンサント化
成（株）製サントウェブＤ）。

＊２短繊維Ｂ…カーボン短繊維、平均長５μｍ、径１μ
ｍ。

＊３接着助剤…ヘキサメトキシメチルメラミン（三菱モ
ンサント化成（株）製レジメン3520）。

＊４発泡剤Ａ…ジニトロソペンタメチレンテトラミン
（永和化成工業（株）製セルラーＤ）。

＊５発泡剤Ｂ…ベンゼンスルホニルヒドラジド（永和化
成工業（株）製ネオセルボンＮ＃1000SW）。

＊６尿素系助剤…尿素化合物（永和化成工業（株）製セ
ルペーストK5）。

＊７塩…日本たばこ産業（株）製精製食塩。

第１表において、従来例は従来のスタッドレスタイヤ
であって、発泡ゴムおよび短繊維を含まない。実施例１
は、本発明の連通気泡発泡ゴム＋短繊維配合のタイヤ
で、氷雪性能と一般性能が両立できる。比較例１は、独
立気泡発泡ゴムを有するが短繊維のないタイヤで、氷雪
性能はややよいが一般性能が劣る。比較例２は、発泡ゴ
ム＋短繊維配合のタイヤであるが、短繊維がゴムとの接
着性が良いものであるため独立気泡となっているので、
氷雪性能が不十分である。比較例３は、塩を多量に配合
し、加硫後に塩を洗い流して連続した空隙をトレッド部
に形成させたものであり、氷雪性能はやや改良されるが
短繊維で補強していないためトレッド部のブロック剛性
が不十分となるのでその改良効果は小さく、また、一般
路走行性能は大幅に低減する。比較例４は、連通気泡発
泡ゴム＋短繊維配合のタイヤであるが、尿素系助剤が配
合されていないためトレッド部のブロック剛性が極端に
低下し、一般路走行性能が低下してしまう。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば路面に接触するト
レッド部を、発泡剤と尿素系助剤とを特定割合だけ配合
して作製した連通気泡を有する発泡ゴムと短繊維とから
構成し、連通気泡は短繊維を核としてこの短繊維に沿っ
て形成し、トレッド表面の気泡占有面積率を特定範囲と
したため、一般路（乾燥路、湿潤路）における走行性能
を損なうことなく氷雪路における摩擦力を著しく改良さ
せることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の空気入りタイヤの子午線方向半断面説明図
である。 10……トレッド表面、11……ビード部、12……サイドウ
ォール、13……トレッド部、14……カーカス層。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トレッド部が連通気泡を有する発泡ゴムと
   短繊維とから構成され、前記連通気泡は短繊維を核とし
   て該短繊維に沿って形成されており、前記発泡ゴムは発
   泡剤配合量に対して同量未満の尿素系助剤を配合してな
   り、さらに、トレッド表面の気泡占有面積率が５％〜40
   ％である空気入りタイヤ。