JP4387556B2

JP4387556B2 - スタッドレスタイヤ

Info

Publication number: JP4387556B2
Application number: JP2000137003A
Authority: JP
Inventors: 守内田; 尚洋田原; 尚彦菊地
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2000-05-10
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2020-05-10
Also published as: JP2001315504A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スタッドレスタイヤに関し、とくに雪上および氷上性能に優れたスタッドレスタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
氷雪上性能を向上させる手段としては、たとえば特許第２９８１５３２号公報に、非金属短繊維をトレッドゴム中に配合し、トレッドゴムの接地部付近の複素弾性率がトレッド中心部の複素弾性率より高く、またこの短繊維が路面の水を吸い取ることにより、氷雪上性能を改善することが開示されている。
【０００３】
しかしながら、トレッド接地部付近の複素弾性率が高くなることにより、トレッドの接地性が悪化し、氷雪上性能が逆に低下する。また、これを解消するためにゴム全体を柔らかくすると、スタッドレスタイヤに用いられるサイピングによりゴムブロックの剛性が低くなりすぎて、乾燥路面での操縦安定性が低下する。
【０００４】
また、トレッドゴムに独立気泡を形成する技術が特開昭６２−２８３００１号公報に開示されているが、発泡ゴムの場合、氷雪上性能は改善されるが耐磨耗性と乾燥路面での操縦安定性が劣る。
【０００５】
さらに、この発泡ゴムに短繊維をランダムになるように配合した発泡ゴム組成物が特開昭６３−８９５４７号公報に開示されている。しかし、この発泡ゴム組成物は短繊維がランダムに配向しているために、短繊維が配合されている割には氷雪上性能の改良効果が小さい。
【０００６】
また、特開昭５１−１０２０８１号公報および特開昭６２−１４３７０７号公報には、有機または無機短繊維をタイヤトレッド厚さ方向に配向させて氷雪上性能を改良したタイヤの技術が開示されている。このようにタイヤに短繊維を配向させた場合、トレッド表面の短繊維が水膜を破り氷雪面に接することにより、氷雪上性能を改善することは可能であるが、逆に接地面が少なくなることにより、乾燥路面での制動性能を含めた操縦安定性は低下する。
【０００７】
すなわち、現在の技術では、乾燥路面での操縦安定性を損なうことなく、効率よく氷雪上路面での水膜を除去し、氷雪上性能を改善するタイヤを得ることは難しい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、乾燥路面での操縦安定性を損なうことなく氷雪上性能を改善し得るタイヤを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トレッドゴムが、ジエン系ゴムに平均繊維径が１〜１００μｍ、平均長さが０．１〜５ｍｍの水溶性短繊維を分散させたゴム組成物からなり、水溶性短繊維がトレッド厚さ方向に配向し、トレッドゴムの２５℃で測定したトレッド厚さ方向の複素弾性率Ｅ１とタイヤ周方向の複素弾性率Ｅ２の比Ｅ１／Ｅ２が１〜４であることを特徴とするスタッドレスタイヤにかかわる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明のスタッドレスタイヤは、トレッドゴムがジエン系ゴムに水溶性短繊維を分散させたゴム組成物からなり、水溶性短繊維がトレッド厚さ方向に配向している。
【００１１】
ジエン系ゴムとしては、たとえば、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴムなどがあげられ、これらは本発明で使用されるゴム成分中に１種類または２種類以上含まれてもよい。
【００１２】
本発明に使用する水溶性短繊維の素材としては、とくに制限はないが、たとえば、ポリビニルアルコール繊維、セルロース系繊維、ポリアルギン酸繊維、ポリアルキレン系繊維などをあげることができる。
【００１３】
配合する水溶性短繊維の繊維径は、１〜１００μｍであることが好ましく、３〜５０μｍであることがより好ましい。短繊維の繊維径が１μｍより小さい場合、トレッド厚さ方向に配向した短繊維がトレッド表面に作り出す接地圧の高い部分を、短繊維断面積が小さいことにより充分に作り出すことができず、また、ゴム表面の水溶性短繊維が溶けることにより形成される凹凸も小さくなり、ミクロのエッジ効果が小さい。一方、１００μｍより大きい場合、ゴム表面の水溶性短繊維が溶けることにより形成されるトレッド表面の凹凸が大きくなりすぎて凍結路面へのトレッドゴムの接触面積が小さくなり、粘着および凝着摩擦が充分に働かない。
【００１４】
水溶性短繊維の長さは、０．１〜５ｍｍであることが好ましく、０．１〜３ｍｍであることがより好ましい。短繊維の長さが０．１ｍｍより短い場合、ゴム表面の水溶性繊維が溶けることにより形成される凹凸が小さくなり、凍結路面でのミクロのエッジ効果が小さくなる。一方、５ｍｍより長い場合、短繊維を分散および配向させにくくなり、ゴムの加工性が低下する。
【００１５】
水溶性短繊維の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、２〜２８重量部であることが好ましく、３〜２０重量部であることがより好ましい。２重量部より小さい場合、トレッド表面に溶けることにより凹凸を形成する短繊維の量が少なくなり、水膜を除去する効果が充分でない。一方、２８重量部より大きい場合、トレッドのブロック剛性が高くなりすぎて、トレッドゴムの表面を氷雪路面に追随させることができなくなり、粘着および凝着摩擦が低下する。
【００１６】
水溶性短繊維をタイヤトレッドの厚さ方向に配向させることにより、トレッド表面に突出した繊維は溶けるので、接地面積が減ることによる乾燥路面での制動性能および操縦安定性の低下は解消され、タイヤトレッド表面に生ずる微細な凹凸が水膜を除去するので、氷雪上性能は向上する。
【００１７】
一方、タイヤトレッドの中心部は水溶性短繊維で補強されており、氷雪上性能を改善するために施されたサイピングによるブロック剛性の低下による乾燥路面での性能の低下は抑制される。
【００１８】
本発明のゴム組成物には、ゴム成分および水溶性短繊維以外に、通常のゴム工業で使用される配合剤、タイヤトレッド用ゴム組成物の製造に一般に使用される成分、添加剤を必要に応じて通常使用される量、配合・添加することができる。前記配合剤、成分、添加剤としては、たとえばプロセスオイル（パラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイル）、加硫剤（イオウ、塩化イオウ化合物、有機イオウ化合物など）、加硫促進剤（グアニジン系、アルデヒド−アミン系、アルデヒド−アンモニア系、チアゾール系、スルフェンアミド系、チオ尿素系、チウラム系、ジチオカルバメート系、ザンデート系の化合物など）、加硫促進助剤、架橋剤（有機パーオキサイド化合物、アゾ化合物などのラジカル発生剤、オキシム化合物、ニトロソ化合物、ポリアミン化合物など）、補強剤（ハイインパクトスチレン樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂など）、酸化防止剤ないし老化防止剤（ジフェニルアミン系、ｐ−フェニレンジアミン系などのアミン誘導体、キノリン誘導体、ハイドロキノン誘導体、モノフェノール類、ジフェノール類、チオビスフェノール類、ヒンダードフェノール類、亜リン酸エステル類など）、ワックス、ステアリン酸、酸化亜鉛、軟化剤、シリカなどの充填材、可塑剤、カップリング剤などがあげられる。
【００１９】
本発明のタイヤは、トレッドゴムの２５℃で測定したトレッド厚さ方向の複素弾性率Ｅ１とタイヤ周方向の複素弾性率Ｅ２の比Ｅ１／Ｅ２が１〜４であり、好ましくは１．２〜３．０である。１より小さい場合、接地面に接地圧の高い部分を充分に形成できない。その結果、トレッド面と接地面の間の水膜を除去する効果が小さくなり、粘着および凝着摩擦、ひっかきおよび掘り起こし摩擦は改善されない。また、Ｅ１／Ｅ２が４より大きい場合、タイヤのトレッドゴムの剛性が高くなりすぎて、トレッドゴム表面を氷雪路面に追随させることができなくなり、粘着および凝着摩擦が低下する。
【００２０】
水溶性短繊維をタイヤトレッドの厚さ方向に配向させて、トレッド厚さ方向の複素弾性率Ｅ１とトレッド周方向の複素弾性率Ｅ２の比Ｅ１／Ｅ２を１〜４にすることで、トレッド表面硬さを制御し、接地させることにより、氷雪上性能を改良することができる。また、水溶性繊維を配合したことにより生じる水膜の除去効果およびエッジ効果をあげるために施したサイピングによるブロック剛性の低下をトレッド厚さ方向に配向させた短繊維によって剛性を確保することにより、乾燥路面での操縦安定性を損なうことなく、氷雪路面でのエッジ効果を最大限に発揮させることが可能になる。
【００２１】
本発明の水溶性短繊維が図１（ｂ）に示すようにトレッド厚さ方向に配向したタイヤは、図２に示すように、カレンダーロールによって短繊維を分散させたゴム組成物を圧延加工し、得られたシートを折りたたむことによって、製造することができる。これに対し、水溶性短繊維を分散させたゴム組成物を、通常用いられる押し出し方式により単純に押し出してトレッドを形成した場合には、図１（ａ）に示すように、水溶性短繊維はトレッド（タイヤ）周方向に配向する。
【００２２】
【実施例】
以下に実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらのみに制限されるものではない。
【００２３】
実施例および比較例で使用した原料、および得られたタイヤの評価方法を、以下にまとめて示す。
【００２４】
（原料）

【００２５】
（複素弾性率）
温度２５℃、測定周波数１０Ｈｚ、初期歪み１０％、および動歪み１％の条件で岩本製作所（株）製粘弾性スペクトロメーターを用いて測定した。
タイヤトレッド部から厚さ１．０ｍｍ、幅４ｍｍ、長さ５ｍｍの形状のゴム片を切り出してサンプルとした。
【００２６】
（氷上制動性能）
１９５／６５Ｒサイズのタイヤを作製し、排気量２０００ｃｃの国産ＦＲ車に装着し、時速６４ｋｍからの氷盤上での制動停止距離を求めた。比較例３を基準として下記式にて求めた指数によって評価した。指数が大きいほど性能は良好になる。
（比較例３の制動停止距離）÷（制動停止距離）×１００
【００２７】
（乾燥路面での制動性能）
１９５／６５Ｒサイズのタイヤを作製し、排気量２０００ｃｃの国産ＦＲ車に装着し、時速６４ｋｍからのアスファルト乾燥路面での制動停止距離を求めた。比較例３を基準として下記式にて求めた指数によって評価した。指数が大きいほど性能は良好になる。
（比較例３の制動停止距離）÷（制動停止距離）×１００
【００２８】
（乾燥路面での操縦安定性）
１周が５００ｍの乾燥アスファルト路面のスラロームコースにて周回タイムを計測し、比較例３を基準として下記式にて求めた指数によって評価した。指数が大きいほど性能は良好になる。
（比較例３の周回タイム）÷（周回タイム）×１００
【００２９】
実施例１および比較例１〜４
表１に示すゴム組成物を使用して、本発明の水溶性短繊維を図１（ｂ）に示すようにタイヤトレッド厚さ方向に配向させたタイヤ（実施例１）、グラスファイバーをトレッド厚さ方向に配向させたタイヤ（比較例１）、水溶性短繊維を図１（ａ）に示すようにトレッド（タイヤ）周方向に配向させたタイヤ（比較例２）、短繊維を含有しないタイヤ（比較例３）、および、発泡ゴムによるタイヤ（比較例４）を作製した。
【００３０】
比較例２〜４のタイヤは、通常のトレッド形成方式（押し出し形式）にっよって得た。実施例１および比較例１のタイヤは、図２に示す方法で、短繊維（水溶性短繊維、グラスファイバー）を配合したゴム組成物２をカレンダーロール４で厚さ１ｍｍ、幅１．５ｍｍに圧延加工したゴムシート３を繰り返し折り返してトレッドを形成した。
得られたタイヤを用いて前記評価を行った。結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】

【００３２】
水溶性ではないグラスファイバーを用いた比較例１では、氷雪上性能は改善されるが、乾燥路面での制動性能と操縦安定性に劣る。
【００３３】
水溶性短繊維を通常のトレッド押し出し方式によりタイヤ周方向に配向させた比較例２では、氷雪上性能は若干の向上があるが、乾燥路面での制動性能と操縦安定性に劣る。
【００３４】
発泡ゴムを用いた比較例４では、氷雪上性能は改善されるが、乾燥路面での制動性能と操縦安定性に劣る。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、乾燥路面での操縦安定性を損なうことなく、氷雪上性能を改善したタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例および比較例におけるタイヤトレッドの短繊維の配向方向を表す模式図である。
【図２】実施例および比較例におけるタイヤトレッドの作製方法を模式的に表わす説明図である。
【符号の説明】
１タイヤトレッド
２ゴム組成物
３ゴムシート
４ロール
５短繊維
Ａ短繊維の配向方向

Claims

トレッドゴムが、ジエン系ゴムに平均繊維径が１〜１００μｍ、平均長さが０．１〜５ｍｍの水溶性短繊維を分散させたゴム組成物からなり、水溶性短繊維がトレッド厚さ方向に配向し、トレッドゴムの２５℃で測定したトレッド厚さ方向の複素弾性率Ｅ１とタイヤ周方向の複素弾性率Ｅ２の比Ｅ１／Ｅ２が１〜４であることを特徴とするスタッドレスタイヤ。