JP3898316B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転がり抵抗を低減しつつ車両内の静電気を路面に効果的に放出しうる空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、深刻化する地球温暖化問題の改善策として、排気ガスの低減を図るべく自動車の低燃費化が急務となっている。自動車の燃費性の向上には、内燃機関の改善に加え、タイヤの転がり抵抗を低減することも効果的であり、タイヤの転がり抵抗を低減するためには、トレッドゴムのヒステリシスロスを低減することが重要である。
【０００３】
トレッドゴムのヒステリシスロスを小さくするためには、ゴム基材に補強材として配合されているカーボンブラックに換えて又はカーボンブラックの添加量を減じてシリカを配合することが有効であることが知られている。
【０００４】
ところが、シリカは電気絶縁性が高いため、シリカを配合したトレッドゴムは電気抵抗が大となり、車両で発生した静電気が地上へアースされず車両に溜まりやすくなる。このような静電気の蓄積は、例えばガソリンスタンドでの給油に際して燃料タンクの蓋を開けるときに火花を発生させる危険があり、また車両走行中に、ラジオノイズ等の電波障害を引き起こすなど多くの電気的誤動作の原因ともなる。
【０００５】
そこで、本件出願人は、特開平９−７１１１２号公報を提案した。この公報で示されるタイヤは、シリカ（ケイ酸）を配合した不良導電材からなるトレッドゴム体と、その半径方向内側に配される良導電性材からなる導電層とを設けるとともに、この導電層からトレッド面に露出してトレッド面の一部をなす導電部材とを具えている。このため、車両内の静電気は、導電層から導電部材を経由して地上に放出される。
【０００６】
しかしながら、特開平９−７１１１２号公報では、カーボンブラックなどのカーボン系及び金属粉などをゴムに配合することにより、前記導電層に導電性を付与するものである。特に、この導電層に良導電性を付与するためには、自ずとカーボンなどの添加量が増大して導電層のヒステリシスロスが高められ、ひいては転がり抵抗を効果的に低減しえない傾向がある。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点に鑑み案出されたもので、トレッド面をなしかつシリカにより補強されたキャップゴム体の優れた低転がり抵抗特性を活かしつつ導電性を有するベースゴム体、導電部材により電気抵抗特性を改善した空気入りタイヤにおいて、前記ベースゴム体に補強短繊維を導電材料で被覆して導電性を付与した導電短繊維を含む導電性ゴム材を用いることを基本として、従来よりも少ないカーボン量で導電性を確保してさらに転がり抵抗を減じうる空気入りタイヤを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部からサイドウオール部をへてビード部のビードコアで折り返すカーカスを具えた空気入りタイヤであって、
前記トレッド部は、半径方向内側に配され体積固有抵抗が１×１０8 Ωcm未満の導電性ゴム材からなるベースゴム体と、
このベースゴム体の外側に配されることによりトレッド面をなしかつシリカにより補強されたキャップゴム体と、
前記ベースゴム体に内端部が連結しかつ半径方向外側にキャップゴム体を貫通して外端部が前記トレッド面の一部をなす導電部とからなるとともに、
前記導電性ゴム材が、補強短繊維を導電材料で被覆して導電性を付与した導電短繊維を含み、かつ前記補強短繊維は有機繊維であって繊維長が１０〜６０００μｍの範囲、繊維径が１〜１００μｍの範囲、
しかも前記導電性ゴム材は、ジエン系ゴム基材１００重量部に対して、２〜３０重量部の前記導電短繊維を含むことを特徴としている。
【０００９】
また請求項２記載の発明は、前記導電部は、前記ベースゴム体と同じ導電性ゴム材からなり、かつ前記内端部よりも巾の狭い狭小部を有することを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤである。
【００１０】
また請求項３記載の発明は、前記キャップゴム体は、ジエン系ゴム基材１００重量部に対して、３０〜１００重量部のシリカと３〜２０重量部のカーボンブラックとを含み、かつ体積固有抵抗が１×１０8 Ωcm以上の絶縁性ゴム材からなることを特徴とする。
【００１１】
また請求項４記載の発明は、前記キャップゴム体をなす絶縁性ゴム材は、その損失正接の値が前記ベースゴム体をなす導電性ゴム材の損失正接の値以上であることを特徴としている。
【００１２】
また請求項５記載の発明は、前記ベースゴム体は、タイヤ周方向の複素弾性率Ｅ＊ｃとタイヤ軸方向の複素弾性率Ｅ＊ａとの比（Ｅ＊ｃ／Ｅ＊ａ）が１．１以上であることを特徴とする。
【００１３】
なお本明細書において、ゴムの体積固有抵抗は、ＡＤＶＡＮＴＥＳＴＥＲ８３４０Ａの電気抵抗測定器を用いて、印加電圧５００Ｖ、気温２５℃、湿度５０％で測定された値で表示している。また、複素弾性率Ｅ* 、損失正接（ｔａｎδ）は、試料を所定の短冊状試料に切り取って、岩本製作所（株）製の粘弾性スペクトロメーターを用い、温度７０℃、初期伸張１０％、動歪±１％、周波数１０Ｈｚの条件で測定した値で表示している。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。図１には、ＪＡＴＭＡ、ＴＲＡ、ＥＴＲＴＯ等の規格で定めうる正規のリムＪにリム組みされかつ規格で定めうる使用内圧が充填された無負荷状態のタイヤ子午断面を示している。
【００１５】
空気入りタイヤ１は、図１に示すように、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のビードコア５で折り返されて係止されたトロイド状のカーカス６と、このカーカス６の半径方向外側かつトレッド部２の内部に配されたベルト層７とを具える乗用車用のラジアルタイヤが例示される。
【００１６】
前記カーカス６は、本例では１枚のカーカスプライから形成され、その本体部６ａとその折返し部分６ｂとの間には、硬質のビードエーペックスゴム９が配される。また前記カーカスプライは、コードをタイヤ赤道Ｃに対して７５〜９０度の角度で配列して形成され、カーカスコードには、スチールコードや、ナイロン、レーヨン、ポリエステル、芳香族ポリアミドなどの有機繊維コードが好適に採用できる。
【００１７】
前記ベルト層７は、コードをタイヤ赤道Ｃに対して１５〜４０度の角度で配列した例えば半径方向内、外２枚のベルトプライからなり、各プライ間でコードが交差するように配置される。なおベルトコードには、本例ではスチールコードが用いられており、ベルト層７は良好な導電性を示す。
【００１８】
また、前記トレッド部２は、半径方向内側に配され体積固有抵抗が１×１０8 Ωcm未満の導電性ゴム材ｇ２からなるベースゴム体１０と、このベースゴム体１０の外側に配されることによりトレッド面２ａをなしかつシリカにより補強されたキャップゴム体１１と、図２に拡大して示すように、前記ベースゴム体１０に内端部１２ａが連結しかつ半径方向外側にキャップゴム体１１を貫通して外端部１２ｂが前記トレッド面２ａの一部をなす導電部１２とを含んで構成されている。
【００１９】
先ず、キャップゴム体１１は、トレッド面２ａの大部分をなし、転がり抵抗には重要である。本発明では、キャップゴム体１１は、シリカを配合することにより補強されたゴム材からなる。一般に、シリカによって補強されたゴムは、高温時にヒステリシスロスが小さく、かつ低温時にヒステリシスロスが大きくなる傾向があり、いわゆるドライ路面での転がり抵抗が低減でき、かつウエット路での耐ウエットスキッド性を向上することが可能となる。
【００２０】
前記キャップゴム体１１は、例えばジエン系ゴム基材１００重量部に対して、３０〜１００重量部のシリカを配合するのが好ましい。これによって、キャップゴム体１１は、タイヤの転がり抵抗の低減とウエット性能とを高いレベルで両立しうる。
【００２１】
前記ジエン系ゴム基材としては、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンとブタジエンの共重合体であるスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンの重合体である合成ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンの重合体であるブタジエンゴム（ＢＲ）、ブタジエンとアクリロニトリルとの共重合体であるニトリルゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンの重合体であるクロロプレンゴム（ＣＲ）などを挙げることができ、特にＮＲ、ＩＲ、ＢＲ、ＳＢＲが好適であるが、その他２種以上をブレンドしたゴムも用いることができる。
【００２２】
また配合されるシリカとしては、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が１５０〜２５０ｍ2 ／ｇの範囲、かつフタル酸ジブチル（ＤＢＰ）吸油量が１８０ｍｌ／１００ｇ以上のコロイダル特性を示すものが、ゴムへの補強効果及びゴム加工性等の点で好ましい。
【００２３】
なお、キャップゴム体１１に要求される他の物性、例えばゴム弾性や、ゴム硬度、発熱性等を得るために、カーボンブラックを補助的に配合するのが好ましい。前記カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム基材１００重量部に対して３〜２０重量部とする。
【００２４】
前記カーボンブラックの配合量が２０重量部を超えると、シリカによる低転がり抵抗性等の優れた効果が減少し、またゴムが硬くなる傾向にあるなどキャップゴム体１１として満足のゆくゴム物性が得られ難い。なお前記シリカの配合量が１００重量部を超えると、前記他のゴム物性を得るために、カーボンブラックの３重量部以上の配合が困難となり、光酸化防止効果が下がり耐候性を著しく損ねるため好ましくない。
【００２５】
このようなキャップゴム体１１は、シリカの配合により、例えば体積固有抵抗が１×１０8 Ωcm以上となる絶縁性ゴム材ｇ１から構成される。
【００２６】
前記ベースゴム体１０及び導電部１２は、車両から生じる静電気を路面へと放出するために重要に役割を担う。本例ではベースゴム体１０、導電部１２はいずれも同じ導電性ゴム材ｇ２から形成されるものを示す。この導電性ゴム材ｇ２は、かかる役割を果たすために体積固有抵抗が１×１０8 Ωcm未満に限定されなければならない。
【００２７】
また、前記ベースゴム体１０は、略均一な厚さで前記キャップゴム体１１の内面に接してのび、本例では前記ベルト層７の両端と略一致して終端しているものを示す。なおキャップゴム体１１、ベースゴム体１０のタイヤ軸方向両端には、ウイングゴム体１５が設けられる。
【００２８】
前記導電部１２は、前記ベースゴム体１０にその内端部１２ａが連結しかつ半径方向外側にキャップゴム体１１を貫通してのびるとともに、その外端部１２ｂが前記トレッド面２ａの一部をなす如く設けられる。
【００２９】
なお本明細書において、トレッド面２ａというときは、トレッド部２が路面と接地する面部を指すもので、トレッド部２に形成された排水用のトレッド溝Ｇの外面などは除外される。
【００３０】
このような空気入りタイヤ１は、車両で発生した静電気を、リムＪからタイヤのビード部４、サイドウォール部３の外面を形成する外皮ゴムを経由してベースゴム体１０、導電部１２から路面へと放電する導電通路を形成しうる。なお一般にトレッド部２よりもタイヤ半径方向内側に位置するサイドウォール部３、ビード部４には、通常のゴムないし構造が採用されるが、この部分では良導電特性となっており、例えばサイドウォール部３、ビード部４の外皮ゴムは、体積固有抵抗が１×１０8 Ωcm未満で構成される。
【００３１】
本例の導電部１２は、略タイヤ赤道Ｃの位置において図２、図３に示すように、タイヤ周方向に連続するリング状に形成される。このため、タイヤの１回転中に、前記導電部１２を常に路面に接地させることができるから、より確実に車両の静電気除去効果を発揮でき、しかも、直進時及び旋回時のいずれにおいても接地が可能でありかつ接地圧が比較的高いタイヤ赤道Ｃの位置に導電部１２が設けられるため、静電気の路面への放出効果をさらに高めうる点で好ましいものとなる。
【００３２】
また導電部１２は、図２に示すようにその内端部１２ａよりも巾の狭い狭小部１３を有するものを例示している。この導電部１２の狭小部１３は、本例では、導電部１２のタイヤ軸方向の巾を漸減しながらトレッド面２ａに向かってのびることにより形成され、トレッド面２ａで最小巾をなすものを示す。導電部１２が、その内端部１２ａよりも巾の狭い狭小部１３を有すると、剛性の低い狭小部１３に歪みを集中させることができ、導電部１２の内端部１２ａでのゴム割れや、異種ゴムであるキャップゴム体１１との剛性段差を効果的に緩和することが可能となる。このような観点から、前記狭小部１３のタイヤ軸方向の最小巾Ｗｂは、前記内端部の巾Ｗａの６０〜８０％とするのが好ましい。
【００３３】
また前記導電部１２がトレッド面２ａに現れる外端部１２ｂのタイヤ軸方向巾Ｗｂ（本例では狭小部の最小巾となる）は、例えば０．５〜２０．０mm、より好ましくは５〜２０mmの範囲から設定するのが好ましい。前記外端部１２ｂの巾Ｗｂが０．５mm未満では、路面への通電効果が低下しがちとなり、逆に２０mmを超えると、この導電部１２のゴム物性がキャップゴム体１１に影響して、低転がり抵抗性及びウエット性能の向上効果を充分に発揮し得ない傾向がある。
【００３４】
そして、本発明では、前記導電部１２及びベースゴム体１０を構成する導電性ゴム材ｇ２が、補強短繊維を導電材料で被覆して導電性を付与した導電短繊維を含むことを特徴の一つとしている。
【００３５】
一般に、ゴムに導電性を付与する方法としては、ゴム中にカーボンブラックを大量に配合することが行われていたが、この方法ではゴムのヒステリシスロスが高まる傾向があり、前記キャップゴム体１１の優れた低転がり特性が、ヒシテリシスロスの高いベースゴム体１０の影響によって十分に発揮できなくなる。また金属粉をゴム中に混入させることも考えられるが、錆の問題を生じるほかゴムの補強効果としては不十分である。
【００３６】
そこで、本発明の如く、導電性ゴム材ｇ２が、補強短繊維を導電材料で被覆して導電性を付与した導電短繊維を含むことにより、前記カーボン量を低減し転がり抵抗の増加を防ぎつつもゴムに良好な導電性と強度を与えることができるのである。
【００３７】
前記補強短繊維としては、ナイロン、レーヨン、ビニロン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、芳香族ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、セルロース等の有機繊維を用いる。特にナイロン短繊維は、伸度が高く柔軟性に優れるとともに強度が大であるため好ましい。
【００３８】
また前記補強短繊維の繊維長は、１０〜６０００μｍの範囲とする。繊維長をこのように限定することにより、ゴムを押し出して成形すると、該押し出されたゴム中で補強短繊維の９０％以上の配向方向がゴム押し出し方向に向くため、効果的にゴムを補強することができる。なお補強短繊維の繊維長が前記範囲から外れると、短繊維としての配向性が妨げられ、また分散性も低下してしまう傾向がある。
【００３９】
とりわけ本実施形態では、図４に示すように、キャップゴム体１１をなす絶縁性ゴム材ｇ１、ベースゴム体１０をなす導電性ゴム材ｇ２は、一体となって押出機の口金から帯状体に押し出しされ、この帯状体の両端をジョイントしてリング状に接続しトレッド部２に用いている。このため、前記ベースゴム体１０では、タイヤ周方向に沿って前記導電短繊維材を配向でき、例えばベースゴム体１０のタイヤ周方向の複素弾性率Ｅ＊ｃとタイヤ軸方向の複素弾性率Ｅ＊ａとの比（Ｅ＊ｃ／Ｅ＊ａ）を１．１以上とすることができる。
【００４０】
このように、ベースゴム体１０のタイヤ周方向の複素弾性率Ｅ＊ｃとタイヤ軸方向の複素弾性率Ｅ＊ａとの比（Ｅ＊ｃ／Ｅ＊ａ）を１．１以上とすることにより、乗り心地を損なうことなくタイヤ周方向の剛性を高めることができる。
【００４１】
また前記補強短繊維の繊維径は、細い方が導電性のために有利であるが、細すぎると、繊維が過度に絡み合って分散不良を発生させ、均一なゴム組成が得られ難くなる。従って繊維径は１〜１００μｍの範囲とする。
【００４２】
前記補強短繊維を被覆する導電材料としては、例えばポリピロール、ポリアニリン、アルキレンオキサイドなど主鎖にπ電子共役を有する導電性ポリマー及び各種金属塩が使用でき、導電性ポリマーを用いる時には、ヨウ素、五フッ化砒素等の電子受容性物質あるいはカリウム、ナトリウム等の電子供与性物質を少量添加（ドーピング）して導電性をさらに高めることが望ましい。
【００４３】
なお補強短繊維との付着性を考慮したとき、前記導電材料には導電性ポリマーを用いるのが好ましく、特にポリピロール骨格を有する化合物は、導電性状態における総合的安定性に優れているため好適である。ここで「ポリピロール骨格を有する化合物」とは、ポリマー中の主鎖がピロール環を結合してなるピロール鎖で形成された化合物を意味する。
【００４４】
また補強短繊維を導電材料で被覆する方法については、特に限定されないが、導電性ポリマーの場合には、補強短繊維の存在下でモノマーを重合させて導電性ポリマーを形成するのが良い。より詳しくは、導電性ポリマーとしてポリピロールを使用するときには、塩化第二鉄六水和物（ＦｅＣｌ3 ・６Ｈ2 Ｏ）の水溶液中に、例えばナイロンである補強短繊維を入れ、撹拌分散させる。これに、ピロール水溶液を添加し、数時間撹拌して共役重合させた後、濾別する。次に、水及びメタノールで洗浄を充分繰り返した後、真空乾燥させることによりナイロン短繊維をポリピロールで被覆した導電短繊維を得ることができる。
【００４５】
なお導電材料として、金属塩を用いるときには、電気メッキ、蒸着等の種々のメッキ処理技術を採用できる。
【００４６】
また導電材料の被覆量は、例えば補強短繊維１００重量部に対して１重量部以下で十分な導電性を発揮させることができ、そのときの被覆厚さは、０．０２〜０．１mm程度である。
【００４７】
そして、導電性ゴム材ｇ２は、このゴム材中に導電短繊維が適度に絡み合った網目状の電気導通路が確実かつ均一に形成される結果、例えば金属粉などの導電材料を直接にゴム基材に配合するものに比して、遥かに少ない導電材料の使用量で導電性を最大限に発揮でき、ベースゴム体１０、導電部１２の電気抵抗を大巾に低減しうる。
【００４８】
しかも導電材料は補強短繊維と一体化しているため、前記補強性低下の弊害に対する導電材料の寄与率自体も低減され、前記導電材料の使用量の削減と相俟って、補強性低下の弊害を抑制しうる。
【００４９】
また、このような導電性ゴム材ｇ２は、導電性付与という観点からのカーボンの使用を極力抑制しうる結果、ゴムのヒステリシスロスを増加を招くことがなく、キャップゴム体１１の優れた低転がり特性を十分に発揮させることが可能になる。また導電性ゴム材ｇ２は、補強短繊維による補強効果によって、従来のカーボンブラック等の補強剤の全部と置き換えて使用することもでき、必要なタイヤ強度を確保しつつ転がり抵抗及び導電性の改善を達成しうる点でも好ましい。さらに導電性ゴム材ｇ２は、導電短繊維を内添しているので走行によってトレッド部２が摩耗しても、その導電性は大きくは低下せず、使用の初期から末期にかけて安定した性能が発揮される。
【００５０】
導電性ゴム材ｇ２のゴム基材としては、前述のジエン系ゴムが好適であり、特にＳＢＲを含む場合には、Ｓ−ＳＢＲが望ましく、さらに好ましくはガラス転移温度Ｔｇが−５０゜Ｃ以下のＳ−ＳＢＲが低転がり抵抗性能を発揮しうるため望ましい。
【００５１】
また導電性ゴム材ｇ２の導電短繊維の配合量は、前述のジエン系ゴム基材に対して２〜３０重量部とするのが好ましい。前記導電短繊維の配合量が２重量部未満では導電性の低下傾向があり、逆に３０重量部を越えると、導電性は良好ではあるが例えばゴムの耐摩耗性などが低下する傾向がある。
【００５２】
また前記導電性ゴム材ｇ２には、導電短繊維の他に必要に応じてシリカ等のゴム補強剤、及び硫黄、老化防止剤などの従来の添加剤が配合できるが、ゴムの導電性は主として導電短繊維にて得られるため、添加剤の中でもとりわけカーボンブラックについは、主としてゴムの補強という観点で用いられ、従来カーボンブラックによりゴムの導電性を高めていた導電性ゴムに比べてその使用量を大幅に減じうるのは前述の通りである。
【００５３】
なおカーボンブラックを配合する際には、ファーネスブラック(SAF、 ISAF、 HAF)、アセチレンブラック、ケッチェンブラックが採用でき、例えばゴム基材１００重量部に対して３５重量部以下とするのが好ましい。カーボンブラックの配合量が３５重量部を越えると、ゴムのステリシスロスが増加する傾向があるため好ましくない。
【００５４】
ここで導電性ゴム材ｇ２、前記キャップゴム体１１の絶縁性ゴム材ｇ１で使用するカーボンブラックの種類は、特に限定されないが、平均粒子径Ｎｃが３０ｎｍ以下のハードカーボンを使用するのが好ましい。
【００５５】
また添加剤としてシリカを配合する際、シリカは実質的に絶縁体とは言えヒステリシスロスを減じるため、前記導電短繊維と併用することが可能であり、例えばゴム基材１００重量部に対してシリカ配合量は１０重量部以下とするのが良い。なお好ましくはシリカを全く配合しないのがさらに良い。
【００５６】
なお、絶縁性ゴム材ｇ１、導電性ゴム材ｇ２には、必要に応じて、公知の加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、可塑剤、老化防止剤、およびシランカップリング剤等を適宜添加できることは勿論である。なおシランカップリング剤としては、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、α−メルカプトプロピルトリメトキシシランが好適である。
【００５７】
次に、前記キャップゴム体１１をなす絶縁性ゴム材ｇ１は、その損失正接の値が前記ベースゴム体１０をなす導電性ゴム材ｇ２の損失正接の値以上であることが望ましく、本例では絶縁性ゴム材ｇ１の損失正接の値を、導電性ゴム材ｇ２の損失正接の値より大としている。
【００５８】
本発明では、キャップゴム体１１をシリカで補強しており、他方ベースゴム体１０は導電短繊維で補強されかつカーボン量を減じているため、両ゴム体ともにヒシテリシスロス自体は小さいが、両者の損失正接の値に差を設けることにより、さらに転がり抵抗を減少させ車両の低燃費化を促進しつつ優れた乗り心地を確保できる。また、ベースゴム体１０の損失正接の値をキャップゴム体１１のそれよりも小さくした場合には、タイヤ内部での過度の発熱を防止しうる点でも好ましい。
【００５９】
なお、前記キャップゴム体１１の厚さｈ１と、ベースゴム体１０の厚さｈ２とは、タイヤの転がり抵抗、電気抵抗特性などを考慮して種々定めうるが、例えばその比（ｈ１／ｈ２）を１．５〜４．０とするのが好ましい。
【００６０】
また、このような空気入りタイヤは、リム組みして所定の内圧を充填したタイヤにタイヤ最大荷重の８０％荷重を負荷した静止状態において、トレッド面２ａの接地部と前記リムＪとの間の電気抵抗を１×１０8 Ωcm未満とすることができる。またタイヤの１０００ｋｍ走行後においても、前記電気抵抗を１×１０9 Ωcm以下に規制することができ、静電気のスパークを原因とする火災、電波障害等を防止した安全走行を、使用初期から終期に至り保証できる。
【００６１】
なおタイヤ自体の負荷状態における電気抵抗の測定は、ドイツの WDK、 Blatt3で規定される「荷重下でのタイヤ電気抵抗の測定手順」に基づき測定しうるものであって、図６に示すように、台板３０に対して絶縁状態で取付く鋼板３１上に、タイヤ１を前記負荷状態で垂直に接地させ、リムＪと鋼板３１との間の電気抵抗を、印可電圧５００Ｖ、気温２５℃、湿度５０％、内圧２．０kgf ／cm2 の条件で測定した。
【００６２】
図５には、導電部１２の他の実施形態を示す。この例では、導電部１２は、そのタイヤ半径方向長さの略中央部分に前記狭小部１３を有し、この狭小部１３の半径方向外側は、再び拡巾し、外端部１２ｂは内端部１２ａとほぼ等しいタイヤ軸方向の巾を有している。この場合、トレッド面２ａにて導電部１２の接地面積を大としうる点で好ましく、また導電部１２は、導電部１２の略中央部分の狭小部１３で剛性が小さくなるため、特に歪を狭小部１３に集中させることで、キャップゴム体１１との剛性段差を緩和することができる。
【００６３】
また導電部１２は、複数列、例えばタイヤ赤道Ｃを挟んで両側に設けることや、リング状以外にも外端面が例えば円形、矩形などをなす柱状体としてベースゴム体１０から立ち上げでき、しかもタイヤ周方向に疎らに分散配置することもできる。この場合、タイヤが１周する際にトレッド面が接地するフットプリント上で常に１つ以上の導電部が接地しているのが良い。なお導電部１２は、内端部１２ａが前記ベースゴム体１０と例えば円弧によって滑らかに接することによって、応力集中の緩和を図ることも好ましく実施しうる。
【００６４】
【実施例】
先ず、キャップゴム体に用いたゴム材、ベースゴム体（導電部もこれと同じ）に用いたゴム材の配合例を表１に示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】
なお表１の＊１〜９は次の通りである。
＊１ 日本合成ゴム製SL574 （S-SBR ：スチレン量15％、ビニル量57％、非油展）
＊２ 日本ゼオン製BR1220（ハイシスBR シス分98％）
＊３ Degusa 製ウルトラシルVN3 （シリカ：BET175m2/g、DBP 給油量210ml/100g）
＊４ 三菱化学製試作カーボン(1次粒子径16nm)
＊５ 昭和キャボット製N351カーボン（１次粒子径28nm）
＊６ Degussa 製シランカップリング剤
（Si69：ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド）
＊７ 日本カーリット製JCP114（繊維長800 μ、繊維径16μｍ）
＊８ 日本カーリット製JCP113（繊維長400 〜600 μ、繊維径16μｍ）
＊９ Log 表示
【００６７】
次に、図１に示す構造の空気入りタイヤ（サイズ：２０５／６５Ｒ１５）を表１に示したゴムを適宜表２に示すように組み合わせて試作し、タイヤの転がり抵抗、ウエット性能、負荷状態でのタイヤ電気抵抗をそれぞれ測定して評価した。なおビード部、サイドウォール部のゴムの体積固有抵抗をそれぞれ略１×１０7 Ωcmとし、またベースゴム体▲５▼〜▲８▼については、前記複素弾性率の比（Ｅ＊ｃ／Ｅ＊ａ）を１．１に統一した。また転がり抵抗は、神戸機械（株）製の転がり抵抗試験機を用いて測定し、またウェツト性能はドライバーによる官能評価であり、いずれも従来例を１００とする指数で評価した。数値が高いほど優れている。なお負荷状態でのタイヤ電気抵抗については前記の通りである。テストの結果を表２に示す。
【００６８】
【表２】
【００６９】
テストの結果、実施例のタイヤは、ベースゴム体にカーボンで導電性を付与した従来例に比べ転がり抵抗、電気抵抗特性がともに良好であることが確認できた。なおシリカの配合量の少ないキャップゴム体▲３▼を含む比較例２では、ころがり抵抗が十分に改善されていない。また、導電短繊維の配合量が少ないと、体積固有抵抗値を低減できない（比較例３）。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明では、トレッド面をなすキャップゴム体をシリカにより補強したことにより、転がり抵抗の低減が可能となり、、車両の低燃費化に大きく貢献しうる。また、キャップゴム体の内側に導電性ゴム材からなるベースゴム体を配しかつ内端部がこのベースゴム体に連通するとともにキャップゴム体を貫通してのびトレッド面の一部をなす導電部を具えることにより、転がり抵抗を低減しつつタイヤの電気抵抗を小さくして車両内で生じた静電気を路面に放出でき、種々の静電気障害を効果的に除去しうる。
【００７１】
さらに前記導電性ゴム材が、補強短繊維を導電材料で被覆して導電性を付与した導電短繊維を含むことにより、従来の導電性ゴムに比べてカーボン使用量を低減しつつ導電性とゴム強度とを確保できるから、ベースゴム自体のヒステリシスロスを小にでき、ベースゴム体でも転がり抵抗の低減効果が発揮でき、さらなる車両の低燃費化を実現できる。
【００７２】
また、請求項２記載の発明では、導電部が、前記ベースゴム体と同じ導電性ゴム材からなり、かつ前記内端部よりも巾の狭い狭小部を有することにより、狭小部に歪みを集中させ、内端部でのゴム割れや、キャップゴム体との剛性段差を緩和することが可能となる。
【００７３】
また、請求項３記載の発明では、前記キャップゴム体の配合乃至体積固有抵抗をそれぞれ限定したことにより、より確実に転がり抵抗とタイヤ電気抵抗を低減しうる。
【００７４】
また、請求項４記載の発明では、前記キャップゴム体をなす絶縁性ゴム材は、その損失正接の値が前記ベースゴム体をなす導電性ゴム材の損失正接の値以上としてため、ベースゴム体でも転がり抵抗を低減できる。
【００７５】
また、請求項５記載の発明では、前記ベースゴム体をなす導電性ゴム材は、タイヤ周方向の複素弾性率Ｅ＊ｃとタイヤ軸方向の複素弾性率Ｅ＊ａとの比（Ｅ＊ｃ／Ｅ＊ａ）が１．１以上であるため、タイヤ周方向剛性を乗り心地を損なうことなく高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す空気入りタイヤの断面図である。
【図２】その導電部を拡大して示す部分断面図である。
【図３】トレッド部の平面図である。
【図４】キャップゴム体、ベースゴム体を押出機から押し出した帯状体の断面図である。
【図５】導電部の他の実施例を示す部分断面図である。
【図６】負荷状態におけるタイヤの電気抵抗の測定方法を説明する線図である。
【符号の説明】
２ トレッド部
２ａ トレッド面
３ サイドウオール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
７ ベルト層
１０ ベースゴム体
１１ キャップゴム体
１２ 導電部
１２ａ 導電部の内端部
１２ｂ 導電部の外端部
【発明の属する技術分野】
本発明は、転がり抵抗を低減しつつ車両内の静電気を路面に効果的に放出しうる空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、深刻化する地球温暖化問題の改善策として、排気ガスの低減を図るべく自動車の低燃費化が急務となっている。自動車の燃費性の向上には、内燃機関の改善に加え、タイヤの転がり抵抗を低減することも効果的であり、タイヤの転がり抵抗を低減するためには、トレッドゴムのヒステリシスロスを低減することが重要である。
【０００３】
トレッドゴムのヒステリシスロスを小さくするためには、ゴム基材に補強材として配合されているカーボンブラックに換えて又はカーボンブラックの添加量を減じてシリカを配合することが有効であることが知られている。
【０００４】
ところが、シリカは電気絶縁性が高いため、シリカを配合したトレッドゴムは電気抵抗が大となり、車両で発生した静電気が地上へアースされず車両に溜まりやすくなる。このような静電気の蓄積は、例えばガソリンスタンドでの給油に際して燃料タンクの蓋を開けるときに火花を発生させる危険があり、また車両走行中に、ラジオノイズ等の電波障害を引き起こすなど多くの電気的誤動作の原因ともなる。
【０００５】
そこで、本件出願人は、特開平９−７１１１２号公報を提案した。この公報で示されるタイヤは、シリカ（ケイ酸）を配合した不良導電材からなるトレッドゴム体と、その半径方向内側に配される良導電性材からなる導電層とを設けるとともに、この導電層からトレッド面に露出してトレッド面の一部をなす導電部材とを具えている。このため、車両内の静電気は、導電層から導電部材を経由して地上に放出される。
【０００６】
しかしながら、特開平９−７１１１２号公報では、カーボンブラックなどのカーボン系及び金属粉などをゴムに配合することにより、前記導電層に導電性を付与するものである。特に、この導電層に良導電性を付与するためには、自ずとカーボンなどの添加量が増大して導電層のヒステリシスロスが高められ、ひいては転がり抵抗を効果的に低減しえない傾向がある。
【０００７】
本発明は、以上のような問題点に鑑み案出されたもので、トレッド面をなしかつシリカにより補強されたキャップゴム体の優れた低転がり抵抗特性を活かしつつ導電性を有するベースゴム体、導電部材により電気抵抗特性を改善した空気入りタイヤにおいて、前記ベースゴム体に補強短繊維を導電材料で被覆して導電性を付与した導電短繊維を含む導電性ゴム材を用いることを基本として、従来よりも少ないカーボン量で導電性を確保してさらに転がり抵抗を減じうる空気入りタイヤを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部からサイドウオール部をへてビード部のビードコアで折り返すカーカスを具えた空気入りタイヤであって、
前記トレッド部は、半径方向内側に配され体積固有抵抗が１×１０8 Ωcm未満の導電性ゴム材からなるベースゴム体と、
このベースゴム体の外側に配されることによりトレッド面をなしかつシリカにより補強されたキャップゴム体と、
前記ベースゴム体に内端部が連結しかつ半径方向外側にキャップゴム体を貫通して外端部が前記トレッド面の一部をなす導電部とからなるとともに、
前記導電性ゴム材が、補強短繊維を導電材料で被覆して導電性を付与した導電短繊維を含み、かつ前記補強短繊維は有機繊維であって繊維長が１０〜６０００μｍの範囲、繊維径が１〜１００μｍの範囲、
しかも前記導電性ゴム材は、ジエン系ゴム基材１００重量部に対して、２〜３０重量部の前記導電短繊維を含むことを特徴としている。
【０００９】
また請求項２記載の発明は、前記導電部は、前記ベースゴム体と同じ導電性ゴム材からなり、かつ前記内端部よりも巾の狭い狭小部を有することを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤである。
【００１０】
また請求項３記載の発明は、前記キャップゴム体は、ジエン系ゴム基材１００重量部に対して、３０〜１００重量部のシリカと３〜２０重量部のカーボンブラックとを含み、かつ体積固有抵抗が１×１０8 Ωcm以上の絶縁性ゴム材からなることを特徴とする。
【００１１】
また請求項４記載の発明は、前記キャップゴム体をなす絶縁性ゴム材は、その損失正接の値が前記ベースゴム体をなす導電性ゴム材の損失正接の値以上であることを特徴としている。
【００１２】
また請求項５記載の発明は、前記ベースゴム体は、タイヤ周方向の複素弾性率Ｅ＊ｃとタイヤ軸方向の複素弾性率Ｅ＊ａとの比（Ｅ＊ｃ／Ｅ＊ａ）が１．１以上であることを特徴とする。
【００１３】
なお本明細書において、ゴムの体積固有抵抗は、ＡＤＶＡＮＴＥＳＴＥＲ８３４０Ａの電気抵抗測定器を用いて、印加電圧５００Ｖ、気温２５℃、湿度５０％で測定された値で表示している。また、複素弾性率Ｅ* 、損失正接（ｔａｎδ）は、試料を所定の短冊状試料に切り取って、岩本製作所（株）製の粘弾性スペクトロメーターを用い、温度７０℃、初期伸張１０％、動歪±１％、周波数１０Ｈｚの条件で測定した値で表示している。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。図１には、ＪＡＴＭＡ、ＴＲＡ、ＥＴＲＴＯ等の規格で定めうる正規のリムＪにリム組みされかつ規格で定めうる使用内圧が充填された無負荷状態のタイヤ子午断面を示している。
【００１５】
空気入りタイヤ１は、図１に示すように、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のビードコア５で折り返されて係止されたトロイド状のカーカス６と、このカーカス６の半径方向外側かつトレッド部２の内部に配されたベルト層７とを具える乗用車用のラジアルタイヤが例示される。
【００１６】
前記カーカス６は、本例では１枚のカーカスプライから形成され、その本体部６ａとその折返し部分６ｂとの間には、硬質のビードエーペックスゴム９が配される。また前記カーカスプライは、コードをタイヤ赤道Ｃに対して７５〜９０度の角度で配列して形成され、カーカスコードには、スチールコードや、ナイロン、レーヨン、ポリエステル、芳香族ポリアミドなどの有機繊維コードが好適に採用できる。
【００１７】
前記ベルト層７は、コードをタイヤ赤道Ｃに対して１５〜４０度の角度で配列した例えば半径方向内、外２枚のベルトプライからなり、各プライ間でコードが交差するように配置される。なおベルトコードには、本例ではスチールコードが用いられており、ベルト層７は良好な導電性を示す。
【００１８】
また、前記トレッド部２は、半径方向内側に配され体積固有抵抗が１×１０8 Ωcm未満の導電性ゴム材ｇ２からなるベースゴム体１０と、このベースゴム体１０の外側に配されることによりトレッド面２ａをなしかつシリカにより補強されたキャップゴム体１１と、図２に拡大して示すように、前記ベースゴム体１０に内端部１２ａが連結しかつ半径方向外側にキャップゴム体１１を貫通して外端部１２ｂが前記トレッド面２ａの一部をなす導電部１２とを含んで構成されている。
【００１９】
先ず、キャップゴム体１１は、トレッド面２ａの大部分をなし、転がり抵抗には重要である。本発明では、キャップゴム体１１は、シリカを配合することにより補強されたゴム材からなる。一般に、シリカによって補強されたゴムは、高温時にヒステリシスロスが小さく、かつ低温時にヒステリシスロスが大きくなる傾向があり、いわゆるドライ路面での転がり抵抗が低減でき、かつウエット路での耐ウエットスキッド性を向上することが可能となる。
【００２０】
前記キャップゴム体１１は、例えばジエン系ゴム基材１００重量部に対して、３０〜１００重量部のシリカを配合するのが好ましい。これによって、キャップゴム体１１は、タイヤの転がり抵抗の低減とウエット性能とを高いレベルで両立しうる。
【００２１】
前記ジエン系ゴム基材としては、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンとブタジエンの共重合体であるスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンの重合体である合成ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンの重合体であるブタジエンゴム（ＢＲ）、ブタジエンとアクリロニトリルとの共重合体であるニトリルゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンの重合体であるクロロプレンゴム（ＣＲ）などを挙げることができ、特にＮＲ、ＩＲ、ＢＲ、ＳＢＲが好適であるが、その他２種以上をブレンドしたゴムも用いることができる。
【００２２】
また配合されるシリカとしては、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が１５０〜２５０ｍ2 ／ｇの範囲、かつフタル酸ジブチル（ＤＢＰ）吸油量が１８０ｍｌ／１００ｇ以上のコロイダル特性を示すものが、ゴムへの補強効果及びゴム加工性等の点で好ましい。
【００２３】
なお、キャップゴム体１１に要求される他の物性、例えばゴム弾性や、ゴム硬度、発熱性等を得るために、カーボンブラックを補助的に配合するのが好ましい。前記カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム基材１００重量部に対して３〜２０重量部とする。
【００２４】
前記カーボンブラックの配合量が２０重量部を超えると、シリカによる低転がり抵抗性等の優れた効果が減少し、またゴムが硬くなる傾向にあるなどキャップゴム体１１として満足のゆくゴム物性が得られ難い。なお前記シリカの配合量が１００重量部を超えると、前記他のゴム物性を得るために、カーボンブラックの３重量部以上の配合が困難となり、光酸化防止効果が下がり耐候性を著しく損ねるため好ましくない。
【００２５】
このようなキャップゴム体１１は、シリカの配合により、例えば体積固有抵抗が１×１０8 Ωcm以上となる絶縁性ゴム材ｇ１から構成される。
【００２６】
前記ベースゴム体１０及び導電部１２は、車両から生じる静電気を路面へと放出するために重要に役割を担う。本例ではベースゴム体１０、導電部１２はいずれも同じ導電性ゴム材ｇ２から形成されるものを示す。この導電性ゴム材ｇ２は、かかる役割を果たすために体積固有抵抗が１×１０8 Ωcm未満に限定されなければならない。
【００２７】
また、前記ベースゴム体１０は、略均一な厚さで前記キャップゴム体１１の内面に接してのび、本例では前記ベルト層７の両端と略一致して終端しているものを示す。なおキャップゴム体１１、ベースゴム体１０のタイヤ軸方向両端には、ウイングゴム体１５が設けられる。
【００２８】
前記導電部１２は、前記ベースゴム体１０にその内端部１２ａが連結しかつ半径方向外側にキャップゴム体１１を貫通してのびるとともに、その外端部１２ｂが前記トレッド面２ａの一部をなす如く設けられる。
【００２９】
なお本明細書において、トレッド面２ａというときは、トレッド部２が路面と接地する面部を指すもので、トレッド部２に形成された排水用のトレッド溝Ｇの外面などは除外される。
【００３０】
このような空気入りタイヤ１は、車両で発生した静電気を、リムＪからタイヤのビード部４、サイドウォール部３の外面を形成する外皮ゴムを経由してベースゴム体１０、導電部１２から路面へと放電する導電通路を形成しうる。なお一般にトレッド部２よりもタイヤ半径方向内側に位置するサイドウォール部３、ビード部４には、通常のゴムないし構造が採用されるが、この部分では良導電特性となっており、例えばサイドウォール部３、ビード部４の外皮ゴムは、体積固有抵抗が１×１０8 Ωcm未満で構成される。
【００３１】
本例の導電部１２は、略タイヤ赤道Ｃの位置において図２、図３に示すように、タイヤ周方向に連続するリング状に形成される。このため、タイヤの１回転中に、前記導電部１２を常に路面に接地させることができるから、より確実に車両の静電気除去効果を発揮でき、しかも、直進時及び旋回時のいずれにおいても接地が可能でありかつ接地圧が比較的高いタイヤ赤道Ｃの位置に導電部１２が設けられるため、静電気の路面への放出効果をさらに高めうる点で好ましいものとなる。
【００３２】
また導電部１２は、図２に示すようにその内端部１２ａよりも巾の狭い狭小部１３を有するものを例示している。この導電部１２の狭小部１３は、本例では、導電部１２のタイヤ軸方向の巾を漸減しながらトレッド面２ａに向かってのびることにより形成され、トレッド面２ａで最小巾をなすものを示す。導電部１２が、その内端部１２ａよりも巾の狭い狭小部１３を有すると、剛性の低い狭小部１３に歪みを集中させることができ、導電部１２の内端部１２ａでのゴム割れや、異種ゴムであるキャップゴム体１１との剛性段差を効果的に緩和することが可能となる。このような観点から、前記狭小部１３のタイヤ軸方向の最小巾Ｗｂは、前記内端部の巾Ｗａの６０〜８０％とするのが好ましい。
【００３３】
また前記導電部１２がトレッド面２ａに現れる外端部１２ｂのタイヤ軸方向巾Ｗｂ（本例では狭小部の最小巾となる）は、例えば０．５〜２０．０mm、より好ましくは５〜２０mmの範囲から設定するのが好ましい。前記外端部１２ｂの巾Ｗｂが０．５mm未満では、路面への通電効果が低下しがちとなり、逆に２０mmを超えると、この導電部１２のゴム物性がキャップゴム体１１に影響して、低転がり抵抗性及びウエット性能の向上効果を充分に発揮し得ない傾向がある。
【００３４】
そして、本発明では、前記導電部１２及びベースゴム体１０を構成する導電性ゴム材ｇ２が、補強短繊維を導電材料で被覆して導電性を付与した導電短繊維を含むことを特徴の一つとしている。
【００３５】
一般に、ゴムに導電性を付与する方法としては、ゴム中にカーボンブラックを大量に配合することが行われていたが、この方法ではゴムのヒステリシスロスが高まる傾向があり、前記キャップゴム体１１の優れた低転がり特性が、ヒシテリシスロスの高いベースゴム体１０の影響によって十分に発揮できなくなる。また金属粉をゴム中に混入させることも考えられるが、錆の問題を生じるほかゴムの補強効果としては不十分である。
【００３６】
そこで、本発明の如く、導電性ゴム材ｇ２が、補強短繊維を導電材料で被覆して導電性を付与した導電短繊維を含むことにより、前記カーボン量を低減し転がり抵抗の増加を防ぎつつもゴムに良好な導電性と強度を与えることができるのである。
【００３７】
前記補強短繊維としては、ナイロン、レーヨン、ビニロン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、芳香族ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、セルロース等の有機繊維を用いる。特にナイロン短繊維は、伸度が高く柔軟性に優れるとともに強度が大であるため好ましい。
【００３８】
また前記補強短繊維の繊維長は、１０〜６０００μｍの範囲とする。繊維長をこのように限定することにより、ゴムを押し出して成形すると、該押し出されたゴム中で補強短繊維の９０％以上の配向方向がゴム押し出し方向に向くため、効果的にゴムを補強することができる。なお補強短繊維の繊維長が前記範囲から外れると、短繊維としての配向性が妨げられ、また分散性も低下してしまう傾向がある。
【００３９】
とりわけ本実施形態では、図４に示すように、キャップゴム体１１をなす絶縁性ゴム材ｇ１、ベースゴム体１０をなす導電性ゴム材ｇ２は、一体となって押出機の口金から帯状体に押し出しされ、この帯状体の両端をジョイントしてリング状に接続しトレッド部２に用いている。このため、前記ベースゴム体１０では、タイヤ周方向に沿って前記導電短繊維材を配向でき、例えばベースゴム体１０のタイヤ周方向の複素弾性率Ｅ＊ｃとタイヤ軸方向の複素弾性率Ｅ＊ａとの比（Ｅ＊ｃ／Ｅ＊ａ）を１．１以上とすることができる。
【００４０】
このように、ベースゴム体１０のタイヤ周方向の複素弾性率Ｅ＊ｃとタイヤ軸方向の複素弾性率Ｅ＊ａとの比（Ｅ＊ｃ／Ｅ＊ａ）を１．１以上とすることにより、乗り心地を損なうことなくタイヤ周方向の剛性を高めることができる。
【００４１】
また前記補強短繊維の繊維径は、細い方が導電性のために有利であるが、細すぎると、繊維が過度に絡み合って分散不良を発生させ、均一なゴム組成が得られ難くなる。従って繊維径は１〜１００μｍの範囲とする。
【００４２】
前記補強短繊維を被覆する導電材料としては、例えばポリピロール、ポリアニリン、アルキレンオキサイドなど主鎖にπ電子共役を有する導電性ポリマー及び各種金属塩が使用でき、導電性ポリマーを用いる時には、ヨウ素、五フッ化砒素等の電子受容性物質あるいはカリウム、ナトリウム等の電子供与性物質を少量添加（ドーピング）して導電性をさらに高めることが望ましい。
【００４３】
なお補強短繊維との付着性を考慮したとき、前記導電材料には導電性ポリマーを用いるのが好ましく、特にポリピロール骨格を有する化合物は、導電性状態における総合的安定性に優れているため好適である。ここで「ポリピロール骨格を有する化合物」とは、ポリマー中の主鎖がピロール環を結合してなるピロール鎖で形成された化合物を意味する。
【００４４】
また補強短繊維を導電材料で被覆する方法については、特に限定されないが、導電性ポリマーの場合には、補強短繊維の存在下でモノマーを重合させて導電性ポリマーを形成するのが良い。より詳しくは、導電性ポリマーとしてポリピロールを使用するときには、塩化第二鉄六水和物（ＦｅＣｌ3 ・６Ｈ2 Ｏ）の水溶液中に、例えばナイロンである補強短繊維を入れ、撹拌分散させる。これに、ピロール水溶液を添加し、数時間撹拌して共役重合させた後、濾別する。次に、水及びメタノールで洗浄を充分繰り返した後、真空乾燥させることによりナイロン短繊維をポリピロールで被覆した導電短繊維を得ることができる。
【００４５】
なお導電材料として、金属塩を用いるときには、電気メッキ、蒸着等の種々のメッキ処理技術を採用できる。
【００４６】
また導電材料の被覆量は、例えば補強短繊維１００重量部に対して１重量部以下で十分な導電性を発揮させることができ、そのときの被覆厚さは、０．０２〜０．１mm程度である。
【００４７】
そして、導電性ゴム材ｇ２は、このゴム材中に導電短繊維が適度に絡み合った網目状の電気導通路が確実かつ均一に形成される結果、例えば金属粉などの導電材料を直接にゴム基材に配合するものに比して、遥かに少ない導電材料の使用量で導電性を最大限に発揮でき、ベースゴム体１０、導電部１２の電気抵抗を大巾に低減しうる。
【００４８】
しかも導電材料は補強短繊維と一体化しているため、前記補強性低下の弊害に対する導電材料の寄与率自体も低減され、前記導電材料の使用量の削減と相俟って、補強性低下の弊害を抑制しうる。
【００４９】
また、このような導電性ゴム材ｇ２は、導電性付与という観点からのカーボンの使用を極力抑制しうる結果、ゴムのヒステリシスロスを増加を招くことがなく、キャップゴム体１１の優れた低転がり特性を十分に発揮させることが可能になる。また導電性ゴム材ｇ２は、補強短繊維による補強効果によって、従来のカーボンブラック等の補強剤の全部と置き換えて使用することもでき、必要なタイヤ強度を確保しつつ転がり抵抗及び導電性の改善を達成しうる点でも好ましい。さらに導電性ゴム材ｇ２は、導電短繊維を内添しているので走行によってトレッド部２が摩耗しても、その導電性は大きくは低下せず、使用の初期から末期にかけて安定した性能が発揮される。
【００５０】
導電性ゴム材ｇ２のゴム基材としては、前述のジエン系ゴムが好適であり、特にＳＢＲを含む場合には、Ｓ−ＳＢＲが望ましく、さらに好ましくはガラス転移温度Ｔｇが−５０゜Ｃ以下のＳ−ＳＢＲが低転がり抵抗性能を発揮しうるため望ましい。
【００５１】
また導電性ゴム材ｇ２の導電短繊維の配合量は、前述のジエン系ゴム基材に対して２〜３０重量部とするのが好ましい。前記導電短繊維の配合量が２重量部未満では導電性の低下傾向があり、逆に３０重量部を越えると、導電性は良好ではあるが例えばゴムの耐摩耗性などが低下する傾向がある。
【００５２】
また前記導電性ゴム材ｇ２には、導電短繊維の他に必要に応じてシリカ等のゴム補強剤、及び硫黄、老化防止剤などの従来の添加剤が配合できるが、ゴムの導電性は主として導電短繊維にて得られるため、添加剤の中でもとりわけカーボンブラックについは、主としてゴムの補強という観点で用いられ、従来カーボンブラックによりゴムの導電性を高めていた導電性ゴムに比べてその使用量を大幅に減じうるのは前述の通りである。
【００５３】
なおカーボンブラックを配合する際には、ファーネスブラック(SAF、 ISAF、 HAF)、アセチレンブラック、ケッチェンブラックが採用でき、例えばゴム基材１００重量部に対して３５重量部以下とするのが好ましい。カーボンブラックの配合量が３５重量部を越えると、ゴムのステリシスロスが増加する傾向があるため好ましくない。
【００５４】
ここで導電性ゴム材ｇ２、前記キャップゴム体１１の絶縁性ゴム材ｇ１で使用するカーボンブラックの種類は、特に限定されないが、平均粒子径Ｎｃが３０ｎｍ以下のハードカーボンを使用するのが好ましい。
【００５５】
また添加剤としてシリカを配合する際、シリカは実質的に絶縁体とは言えヒステリシスロスを減じるため、前記導電短繊維と併用することが可能であり、例えばゴム基材１００重量部に対してシリカ配合量は１０重量部以下とするのが良い。なお好ましくはシリカを全く配合しないのがさらに良い。
【００５６】
なお、絶縁性ゴム材ｇ１、導電性ゴム材ｇ２には、必要に応じて、公知の加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、可塑剤、老化防止剤、およびシランカップリング剤等を適宜添加できることは勿論である。なおシランカップリング剤としては、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、α−メルカプトプロピルトリメトキシシランが好適である。
【００５７】
次に、前記キャップゴム体１１をなす絶縁性ゴム材ｇ１は、その損失正接の値が前記ベースゴム体１０をなす導電性ゴム材ｇ２の損失正接の値以上であることが望ましく、本例では絶縁性ゴム材ｇ１の損失正接の値を、導電性ゴム材ｇ２の損失正接の値より大としている。
【００５８】
本発明では、キャップゴム体１１をシリカで補強しており、他方ベースゴム体１０は導電短繊維で補強されかつカーボン量を減じているため、両ゴム体ともにヒシテリシスロス自体は小さいが、両者の損失正接の値に差を設けることにより、さらに転がり抵抗を減少させ車両の低燃費化を促進しつつ優れた乗り心地を確保できる。また、ベースゴム体１０の損失正接の値をキャップゴム体１１のそれよりも小さくした場合には、タイヤ内部での過度の発熱を防止しうる点でも好ましい。
【００５９】
なお、前記キャップゴム体１１の厚さｈ１と、ベースゴム体１０の厚さｈ２とは、タイヤの転がり抵抗、電気抵抗特性などを考慮して種々定めうるが、例えばその比（ｈ１／ｈ２）を１．５〜４．０とするのが好ましい。
【００６０】
また、このような空気入りタイヤは、リム組みして所定の内圧を充填したタイヤにタイヤ最大荷重の８０％荷重を負荷した静止状態において、トレッド面２ａの接地部と前記リムＪとの間の電気抵抗を１×１０8 Ωcm未満とすることができる。またタイヤの１０００ｋｍ走行後においても、前記電気抵抗を１×１０9 Ωcm以下に規制することができ、静電気のスパークを原因とする火災、電波障害等を防止した安全走行を、使用初期から終期に至り保証できる。
【００６１】
なおタイヤ自体の負荷状態における電気抵抗の測定は、ドイツの WDK、 Blatt3で規定される「荷重下でのタイヤ電気抵抗の測定手順」に基づき測定しうるものであって、図６に示すように、台板３０に対して絶縁状態で取付く鋼板３１上に、タイヤ１を前記負荷状態で垂直に接地させ、リムＪと鋼板３１との間の電気抵抗を、印可電圧５００Ｖ、気温２５℃、湿度５０％、内圧２．０kgf ／cm2 の条件で測定した。
【００６２】
図５には、導電部１２の他の実施形態を示す。この例では、導電部１２は、そのタイヤ半径方向長さの略中央部分に前記狭小部１３を有し、この狭小部１３の半径方向外側は、再び拡巾し、外端部１２ｂは内端部１２ａとほぼ等しいタイヤ軸方向の巾を有している。この場合、トレッド面２ａにて導電部１２の接地面積を大としうる点で好ましく、また導電部１２は、導電部１２の略中央部分の狭小部１３で剛性が小さくなるため、特に歪を狭小部１３に集中させることで、キャップゴム体１１との剛性段差を緩和することができる。
【００６３】
また導電部１２は、複数列、例えばタイヤ赤道Ｃを挟んで両側に設けることや、リング状以外にも外端面が例えば円形、矩形などをなす柱状体としてベースゴム体１０から立ち上げでき、しかもタイヤ周方向に疎らに分散配置することもできる。この場合、タイヤが１周する際にトレッド面が接地するフットプリント上で常に１つ以上の導電部が接地しているのが良い。なお導電部１２は、内端部１２ａが前記ベースゴム体１０と例えば円弧によって滑らかに接することによって、応力集中の緩和を図ることも好ましく実施しうる。
【００６４】
【実施例】
先ず、キャップゴム体に用いたゴム材、ベースゴム体（導電部もこれと同じ）に用いたゴム材の配合例を表１に示す。
【００６５】
【表１】
なお表１の＊１〜９は次の通りである。
＊１ 日本合成ゴム製SL574 （S-SBR ：スチレン量15％、ビニル量57％、非油展）
＊２ 日本ゼオン製BR1220（ハイシスBR シス分98％）
＊３ Degusa 製ウルトラシルVN3 （シリカ：BET175m2/g、DBP 給油量210ml/100g）
＊４ 三菱化学製試作カーボン(1次粒子径16nm)
＊５ 昭和キャボット製N351カーボン（１次粒子径28nm）
＊６ Degussa 製シランカップリング剤
（Si69：ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド）
＊７ 日本カーリット製JCP114（繊維長800 μ、繊維径16μｍ）
＊８ 日本カーリット製JCP113（繊維長400 〜600 μ、繊維径16μｍ）
＊９ Log 表示
【００６７】
次に、図１に示す構造の空気入りタイヤ（サイズ：２０５／６５Ｒ１５）を表１に示したゴムを適宜表２に示すように組み合わせて試作し、タイヤの転がり抵抗、ウエット性能、負荷状態でのタイヤ電気抵抗をそれぞれ測定して評価した。なおビード部、サイドウォール部のゴムの体積固有抵抗をそれぞれ略１×１０7 Ωcmとし、またベースゴム体▲５▼〜▲８▼については、前記複素弾性率の比（Ｅ＊ｃ／Ｅ＊ａ）を１．１に統一した。また転がり抵抗は、神戸機械（株）製の転がり抵抗試験機を用いて測定し、またウェツト性能はドライバーによる官能評価であり、いずれも従来例を１００とする指数で評価した。数値が高いほど優れている。なお負荷状態でのタイヤ電気抵抗については前記の通りである。テストの結果を表２に示す。
【００６８】
【表２】
テストの結果、実施例のタイヤは、ベースゴム体にカーボンで導電性を付与した従来例に比べ転がり抵抗、電気抵抗特性がともに良好であることが確認できた。なおシリカの配合量の少ないキャップゴム体▲３▼を含む比較例２では、ころがり抵抗が十分に改善されていない。また、導電短繊維の配合量が少ないと、体積固有抵抗値を低減できない（比較例３）。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明では、トレッド面をなすキャップゴム体をシリカにより補強したことにより、転がり抵抗の低減が可能となり、、車両の低燃費化に大きく貢献しうる。また、キャップゴム体の内側に導電性ゴム材からなるベースゴム体を配しかつ内端部がこのベースゴム体に連通するとともにキャップゴム体を貫通してのびトレッド面の一部をなす導電部を具えることにより、転がり抵抗を低減しつつタイヤの電気抵抗を小さくして車両内で生じた静電気を路面に放出でき、種々の静電気障害を効果的に除去しうる。
【００７１】
さらに前記導電性ゴム材が、補強短繊維を導電材料で被覆して導電性を付与した導電短繊維を含むことにより、従来の導電性ゴムに比べてカーボン使用量を低減しつつ導電性とゴム強度とを確保できるから、ベースゴム自体のヒステリシスロスを小にでき、ベースゴム体でも転がり抵抗の低減効果が発揮でき、さらなる車両の低燃費化を実現できる。
【００７２】
また、請求項２記載の発明では、導電部が、前記ベースゴム体と同じ導電性ゴム材からなり、かつ前記内端部よりも巾の狭い狭小部を有することにより、狭小部に歪みを集中させ、内端部でのゴム割れや、キャップゴム体との剛性段差を緩和することが可能となる。
【００７３】
また、請求項３記載の発明では、前記キャップゴム体の配合乃至体積固有抵抗をそれぞれ限定したことにより、より確実に転がり抵抗とタイヤ電気抵抗を低減しうる。
【００７４】
また、請求項４記載の発明では、前記キャップゴム体をなす絶縁性ゴム材は、その損失正接の値が前記ベースゴム体をなす導電性ゴム材の損失正接の値以上としてため、ベースゴム体でも転がり抵抗を低減できる。
【００７５】
また、請求項５記載の発明では、前記ベースゴム体をなす導電性ゴム材は、タイヤ周方向の複素弾性率Ｅ＊ｃとタイヤ軸方向の複素弾性率Ｅ＊ａとの比（Ｅ＊ｃ／Ｅ＊ａ）が１．１以上であるため、タイヤ周方向剛性を乗り心地を損なうことなく高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す空気入りタイヤの断面図である。
【図２】その導電部を拡大して示す部分断面図である。
【図３】トレッド部の平面図である。
【図４】キャップゴム体、ベースゴム体を押出機から押し出した帯状体の断面図である。
【図５】導電部の他の実施例を示す部分断面図である。
【図６】負荷状態におけるタイヤの電気抵抗の測定方法を説明する線図である。
【符号の説明】
２ トレッド部
２ａ トレッド面
３ サイドウオール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
７ ベルト層
１０ ベースゴム体
１１ キャップゴム体
１２ 導電部
１２ａ 導電部の内端部
１２ｂ 導電部の外端部
Claims (5)
- トレッド部からサイドウオール部をへてビード部のビードコアで折り返すカーカスを具えた空気入りタイヤであって、
前記トレッド部は、半径方向内側に配され体積固有抵抗が１×１０8 Ωcm未満の導電性ゴム材からなるベースゴム体と、
このベースゴム体の外側に配されることによりトレッド面をなしかつシリカにより補強されたキャップゴム体と、
前記ベースゴム体に内端部が連結しかつ半径方向外側にキャップゴム体を貫通して外端部が前記トレッド面の一部をなす導電部とからなるとともに、
前記導電性ゴム材が、補強短繊維を導電材料で被覆して導電性を付与した導電短繊維を含み、かつ前記補強短繊維は有機繊維であって繊維長が１０〜６０００μｍの範囲、繊維径が１〜１００μｍの範囲、
しかも前記導電性ゴム材は、ジエン系ゴム基材１００重量部に対して、２〜３０重量部の前記導電短繊維を含むことを特徴とする空気入りタイヤ。 - 前記導電部は、前記ベースゴム体と同じ導電性ゴム材からなり、かつ前記内端部よりも巾の狭い狭小部を有することを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
- 前記キャップゴム体は、ジエン系ゴム基材１００重量部に対して、３０〜１００重量部のシリカと３〜２０重量部のカーボンブラックとを含み、かつ体積固有抵抗が１×１０8 Ωcm以上の絶縁性ゴム材からなることを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
- 前記キャップゴム体をなす絶縁性ゴム材は、その損失正接の値が前記ベースゴム体をなす導電性ゴム材の損失正接の値以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の空気入りタイヤ。
- 前記ベースゴム体は、タイヤ周方向の複素弾性率Ｅ＊ｃとタイヤ軸方向の複素弾性率Ｅ＊ａとの比（Ｅ＊ｃ／Ｅ＊ａ）が１．１以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の空気入りタイヤ。
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