JP3215467B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

空気入りタイヤ

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【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、特に
氷上における摩擦力 (制動性、駆動性) を向上させたス
タッドレスの空気入りタイヤに関する。
【0002】
【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。
【0003】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、例えば、トレッドゴム中に砂を配合した
り (特開昭61-150803 号公報) 、金属繊維を配合したり
(特開昭63-34206号公報) 、金属を配合したり (特開平
2-281052号公報) して氷上性能を向上させるようにした
自動車用タイヤが提案されている。しかし、この自動車
用タイヤは、ゴム硬度が比較的高くなるため、氷上摩擦
の向上効果が不十分であった。また、タイヤの摩耗に従
ってこれら砂、金属繊維、金属が飛散して粉塵公害を引
き起こし、大きな環境問題となってしまう。
【0004】また、トレッドゴムに発泡ゴムを用いるこ
とも提案されている (特開昭 62-283001号公報、特開昭
63-89547号公報) 。しかし、この場合のタイヤでは、氷
雪路における摩擦力は良好であるが、発泡ゴムのブロッ
ク剛性が低いため、独立気泡によるエッジ効果と排水効
果とが十分でなく、また耐摩耗性や一般路 (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。
【0005】さらに、水不溶性の親水性物質である吸水
剤をトレッドゴムに配合して氷上性能を向上させるよう
にした空気入りタイヤが提案されている (特開昭60-259
503号公報) 。しかし、このタイヤでは、氷雪路走行時
に路面の水を吸収するが、排水が十分でないため、氷上
摩擦力が十分に改善できないという問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、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、特に氷上における摩擦力 (制動性、駆動
性) を向上させた空気入りタイヤを提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の空気入りタイヤ
は、トレッド部がゴムと中空微粒子と短繊維から構成さ
れ、前記中空微粒子が平均粒径10〜120μm、平均
肉厚0.1〜10μm、平均比重0.2〜1.0で、か
つその配合量がゴム100重量部に対し1〜20重量部
であり、さらに前記短繊維が1μm以上の平均直径と1
00〜5,000μmの範囲内の平均長を有し、該短繊
維の殆どがトレッド部のブロック表面および側面に沿っ
て配行したことを特徴とするものである。
【0008】このように本発明では、中空微粒子を用い
るために、これによりトレッド表面に凹凸ができると共
に、この中空微粒子がトレッド表面から脱落するか又は
トレッド表面で壊れた場合にはトレッド表面に路面の水
が逃げ込める凹穴ができるので、氷雪路面の走行時に路
面へのグリップ力が増し、氷上摩擦力を向上させること
ができる。また、湿潤路を走行する場合においても、ト
レッド表面の凹穴に路面の水がよく吸収されると共に、
吸収された水はトレッド表面が路面から離れたときに直
ちに排水されるので、走行性能が損なわれることはな
い。さらに、本発明では、短繊維を用いるために、トレ
ッド部を構成するトレッドゴム (ゴム組成物) が軟らか
い場合でもトレッドゴムの剛性を十分に保障することが
できるので、すなわち軟質ゴムの剛性を補強できるの
で、トレッドの剛性と凝着効果 (トレッド表面が氷雪路
の氷表面に着いてその氷表面の表面形状に追随するこ
と) の高レベルでの両立が可能となり、乾燥路走行性能
と氷雪路走行性能を共に高めることができる。
【0009】以下、図を参照して本発明の構成につき詳
しく説明する。図1は本発明の空気入りタイヤの一例の
子午線方向半断面説明図である。この図1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11,1
1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。
【0010】本発明においては、トレッド部13がゴムと
中空微粒子と短繊維とから構成される。 (1) ゴムとしては、特に限定されるものではなく、ス
タッドレスタイヤ用として通常使用されるものを用いれ
ばよい。ただ通常のスタッドレスタイヤ用ゴムは、ガラ
ス転移温度(Tg)が−60℃以下のポリマーで構成され
るが、乾燥路、湿潤路でのグリップ向上のためにTgが
−60℃〜−20℃のポリマーを含有することが望ましい。
Tgが−20℃超では低温時の硬化が大きくなり、氷雪路
での走行性能が低下する。Tgが−60℃〜−20℃の範囲
に入るポリマーとしては、例えば、スチレン含量の高い
SBR、ブタジエン中のビニル成分の多いSBR、ビニ
ル成分の多いBR、ブチルゴムなどを挙げることができ
る。これらのポリマーの配合量は、全ゴム分100 重量部
中10〜50重量部がよい。10重量部未満では一般路での走
行性能の改良が不充分であり、50重量部超では低温時の
硬化が起こって氷雪路での走行性能が低下するからであ
る。残余の90〜50重量部は、Tgが−60℃未満のジエン
系ゴム、例えばNR、シス成分の多いBR、低スチレン
含量のSBRなどを用いればよい。
【0011】(2)中空微粒子は、平均粒径10〜120 μ
m、平均肉厚0.1 〜10μm、平均比重0.2 〜1.0 のもの
である。平均粒径10μm未満では氷雪路走行性能の向上
が不十分となり、120 μmを超えるとトレッド表面の耐
摩耗性、耐久性等が悪化する。平均肉厚0.1 μm未満で
は混合作業中に中空微粒子が壊れ易くなり、結果的に氷
雪路走行性能の向上が不十分となる。平均肉厚10μm超
では中空微粒子の中空部分の体積が少なくなり、氷雪路
走行性能の向上が不十分となる。平均比重0.2 未満では
混合作業中に中空微粒子が壊れ易くなり、1.0 超では中
空微粒子の中空部分の体積が少なくなる。
【0012】この中空微粒子としては、例えば、ガラス
バルーン、シラスバルーン、フライアッシュ、炭素質バ
ルーンなどの無機質微小中空体、フェノール樹脂、エポ
キシ樹脂、尿素樹脂等の樹脂系の微小中空体など公知の
ものを用いればよい。中空微粒子のゴムに対する配合量
は、ゴム100 重量部に対し1重量部〜20重量部がよい。
1重量部未満では氷雪路走行性能の向上が不十分とな
り、20重量部を超えるとトレッドの耐摩耗性、耐久性等
が悪化してしまう。
【0013】(3) 短繊維としては、例えば、綿、絹な
どの天然繊維、セルロース系繊維、ナイロン繊維に代表
されるポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、ビニロ
ン等のポリビニルアルコール系繊維などの化学繊維、カ
ーボン繊維等の無機繊維を用いることができる。好まし
くはレーヨン等のセルロース系の短繊維がよい。スチー
ル短繊維、銅系金属短繊維等の金属短繊維を用いてもよ
い。
【0014】この短繊維のゴムに対する配合量は、特に
限定されるものではないが、ゴム100 重量部に対し1重
量部〜15重量部がよい。本発明では、この短繊維がトレ
ッド部13のブロック表面および側面に沿って配向してい
る。短繊維の配向の様子を図2および図3に示す。図2
は本発明の空気入りタイヤの一例のトレッド部の平面視
説明図、図3はそのK−K'線断面図である。図2およ
び図3に示すように短繊維17は、トレッド部13のブロッ
ク16の表面aおよび側面bに沿ってタイヤ周方向EE'
に配向している。
【0015】このような短繊維の配行を得るためには、
トレッド部13の押出成形に際して、ある程度の長/径
比を持った繊維はマトリックスであるゴムの流れ方向に
並ぶ傾向があることを利用する。このような傾向は、タ
イヤが加硫されるとき、モールドの突起部によって未加
硫トレッドゴムがモールドに沿って流れ、結果としてモ
ールド突起部に沿って短繊維17が配行する。これによ
り、トレッド部13のブロック16の表面aおよび側面
bに沿って短繊維17が配行することになる。ただし、
短繊維17は、その長さが短すぎると、トレッドゴム中
でランダムに配列し、配行が行われないことになる。こ
のため、短繊維は、平均直径1μm以上で、平均長さ1
00〜5000μmであることが必要である。好ましく
は、1000〜3000μmである。長さ/径の比は、
10〜1000であるのがよい。
【0016】このように表面aおよび側面bに短繊維17
を配向させたブロック16は、ブロック全体の剛性は著し
く高いが配向方向と直角方向、すなわち表面から内部方
向への弾性率はそれ程高くないという弾性率の異方性が
発現する。この異方性の発現により凝着効果の高い軟質
ベースゴムのブロック剛性が補強でき、ブロックエッジ
効果とゴムの凝着効果が最大限に両立できるため、氷雪
路での性能はむろん一般路での性能をも向上させること
ができる。このため、本発明では、ブロック周方向の動
的ヤング率E1 とブロック径方向の動的ヤング率E2
が、次の式および式を満足するように短繊維17の配
向を行うことが好ましい。
【0017】 1.03 ≦ E1/E2 ・・・・ 3〔MPa〕≦ E2≦ 20 〔MPa〕 ・・・・ 上述した中空微粒子および短繊維のほかに、ゴムに対し
て、必要に応じて、カーボンブラック、硫黄等の配合剤
が適宜配合される。また、中空微粒子とゴムとの接着性
を高めるために、シランカップリング剤(例えば、γ−
アミノプロピルトリメトキシシラン)を配合するのが好
ましい。
【0018】
【実施例】表1に示す配合内容 (重量部) のゴム組成物
でトレッド部を構成してタイヤサイズ185/70 R13 85Qの
タイヤを各種作成し、これらタイヤ (従来例、実施例1
〜4、比較例1〜6) について、次の評価を行った。こ
の結果を表1に示す。テスト車は1600ccのFF車を使用
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。
【0019】湿潤路面での制動性能:撒水したアスファ
ルト路面を初速40 km/h で走行し、制動したときの制動
距離を測定し、従来タイヤを100 として指数表示した。
数値は大なるほど制動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 (周方向および径方向)〔MPa〕 :各テスト
タイヤのトレッドブロックの側面よりタイヤ回転軸に対
して周方向 (タイヤ周方向に同じ) および径方向にサン
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10mm、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。
【0020】
【0021】注) *1 SBR…スチレン含量14.1重量%、ブタジエン部
分のビニル成分量30重量%、Tg−56℃。 *2 BR…シス成分98%、Tg−103 ℃。 *3 中空微粒子A…ガラスバルーン、平均粒径57μ
m、平均肉厚3μm、平均比重0.68、旭硝子株式会社
製。 *4 中空微粒子B…ガラスバルーン、平均粒径26μ
m、平均肉厚2μm、平均比重0.90、旭硝子株式会社
製。 *5 中空微粒子C…クレカスフェアー(炭素質バルー
ン)、平均粒径200 μm、平均肉厚6μm、平均比重0.
35。
【0022】*6 中空微粒子D…フライアッシュ、平
均粒径100 μm、平均肉厚3μm、平均比重1.1 。 *7 短繊維A…セルロース系短繊維、平均径12μm、
平均長1500μm(日本モンサント株式会社製、サントウ
ェブ−DX)。 *8 短繊維B…カーボン短繊維、平均径1μm、平均
長5μm。 *9 短繊維C…ポリエステル短繊維、平均径10μm、
平均長8000μm。 *10 N-(1,3-ジメチル)-N'-フェニル-p-フェニレンジ
アミン。 *11 N-第三-ブチル-2-ベンゾチアゾール・スルフェン
アミド。
【0023】表1において、従来例は従来のスタッドレ
スタイヤのトレッド部用ゴム組成物であって、中空微粒
子および短繊維が配合されていない。実施例1〜4は、
本発明範囲内のトレッド部用ゴム組成物であって、一般
路走行性能と氷雪路走行性能とが両立できる。比較例1
は、平均粒径が本発明範囲外の中空微粒子を用いたゴム
組成物であって、氷雪路走行性能はよいが耐摩耗性が大
幅に低下している。比較例2は、平均比重が本発明範囲
外の中空微粒子を用いたゴム組成物であって、氷雪路走
行性能が改善されない。比較例3および比較例4は、そ
れぞれ、短繊維の長さが本発明範囲外であって、氷雪路
走行性能の改善が不十分である。比較例5は、中空微粒
子の配合量が本発明範囲外であって、耐摩耗性が大幅に
低下している。比較例6は、短繊維が配合されていない
ものであって、氷雪路走行性能が改善されない。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ト
レッド部に中空微粒子と短繊維を用いるために、一般路
(乾燥路、湿潤路) における走行性能を損なうことなし
に氷雪路走行性能を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の空気入りタイヤの一例の子午線方向半
断面説明図である。
【図2】本発明の空気入りタイヤの一例のトレッド部の
平面視説明図である。
【図3】図2におけるK−K'線断面図である。
【符号の説明】
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 15 ベルト層 16 ブロック 17 短繊維
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B60C 11/14 B60C 11/14 Z C08K 3/00 C08K 3/00 7/02 7/02 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 21/00 B60C 1/00 B60C 11/00 B60C 11/14 C08K 3/00 C08K 7/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】トレッド部がゴムと中空微粒子と短繊維か
    ら構成され、前記中空微粒子が平均粒径10〜120μ
    m、平均肉厚0.1〜10μm、平均比重0.2〜1.
    0で、かつその配合量がゴム100重量部に対し1〜2
    0重量部であり、さらに前記短繊維が1μm以上の平均
    直径と100〜5,000μmの範囲内の平均長を有
    し、該短繊維の殆どがトレッド部のブロック表面および
    側面に沿って配行した空気入りタイヤ。
  2. 【請求項2】トレッド部のゴムがガラス転移温度―60
    ℃〜―20℃のポリマーを含有する請求項1の空気入り
    タイヤ。
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