JP5030367B2 - 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、タイヤ、例えば、氷上走行などが行われる空気入りタイヤに関するものであり、より詳しくは、優れた氷上性能と工場での作業性に優れたタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スパイクタイヤが規制されて以来、氷雪路面上でのタイヤの制動・駆動性能（以下、氷上性能という。）を向上させるため、特にタイヤのトレッドについての研究が盛んに行われている。氷雪路面においては、その氷雪路面とタイヤとの摩擦熱等により水膜が発生し易く、その水膜はタイヤと氷雪路面との間の摩擦係数を低下させる。このため、タイヤのトレッドの水膜除去能やエッヂ効果及びスパイク効果が、氷上性能に大きく影響する。タイヤにおける氷上性能を向上させるためには、トレッドの水膜除去能やエッヂ効果及びスパイク効果を改良する必要がある。
【０００３】
トレッドに水膜除去能を持たせるには、タイヤの表面にミクロな排水溝（深さ、幅共に１００μｍ程度）を多数設け、これらのミクロな排水溝により水膜を排除し、タイヤの氷雪路面上での摩擦係数を大きくする。しかし、この場合、タイヤの使用初期における氷上性能を向上させることはできるものの、タイヤの摩耗に伴い、徐々に氷上性能が低下してしまうという問題がある。そこで、タイヤが摩耗しても氷上性能が低下しないようにするため、トレッド内に気泡を形成しておくことが考えられている。
【０００４】
ところで、従来からタイヤにおいては、短繊維入り発泡ゴムを上記トレッドに用いることにより、そのトレッドの表面に上述のミクロな排水溝を形成する手法が記載されている（例えば、特許文献１を参照）。しかしながら、この場合、走行によりトレッドが摩耗しても、摩耗面と略平行でない短繊維は、トレッドから容易に離脱せず、当初の狙いのようなミクロな排水溝が常に効率的に形成できず、上記氷雪路面上での摩擦係数の向上が十分にでなかった。また、上記短繊維の離脱は走行条件等に大きく左右され、確実に氷上性能を向上させることができないという問題が見られた。
【０００５】
また、発泡剤を含むゴム組成物の加硫時に、温度が加硫最高温度に達するまでの間にそのゴム組成物よりも粘度が低くなる有機繊維を配合して、加硫することが開示されている（例えば、特許文献２を参照）。しかしながら、かかる加硫ゴムのトレッドタイヤの場合、トレッドタイヤの表面にミクロな排水溝が形成されて水膜除去能を改良する効果はあるが、エッヂ効果及びスパイク効果（引っ掻き効果）を向上させることについては改良の余地がある。
【０００６】
更に、有機繊維についても種々の機能性を持たせる提案がなされている（例えば、特許文献３を参照）。例えば、所定の径を有する有機繊維に、ガラス微粒子、水酸化アルミニウム微粒子、アルミナ微粒子、鉄微粒子、（メタ）アクリル系樹脂微粒子、エポキシ樹脂微粒子等の所定径を有する微粒子を含有させて成形した微粒子含有有機繊維をタイヤのゴム成分に添加することを提案している。そして、微粒子含有有機繊維とゴムマトリックスと、を含有してなるこのようなタイヤのゴム組成物において、加硫時にゴム組成物の温度が加硫最高温度に達するまでの間にその粘度がゴムマトリックスの粘度よりも低くなる樹脂を微粒子含有有機繊維に使用することにより、更にタイヤにおける水膜除去能やエッヂ効果を高める提案がなされている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平４−３８２０７号公報
【特許文献２】
特開平１１−４８２６４号公報
【特許文献３】
特開２００１−２３３９９３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような微粒子含有繊維を適用することで、水膜除去効果、摩擦係数の増大効果及びエッヂ効果が改善されるものの、このような微粒子を含有させる有機繊維にあってはある程度径を太くする必要があり、それが原因で押出し肌が低下し、工場作業性の低下を招くと共に押出し時にミクロ排水溝を形成する発泡層などに悪影響を与える。
【０００９】
従って、本発明は、上記従来における諸問題を解決するために、微粒子含有繊維の好適な使用を図ることにより、工場での作業性を高め、水膜除去性能を発揮するミクロな排水溝が確実に形成されると共に、エッヂ効果又はスパイク効果を十分に発揮する氷上性能（面制動・駆動性能）に優れたタイヤを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、ゴム組成物に微粒子含有有機繊維を配合させるだけでなく、微粒子を含まない非含有有機繊維を適宜な割合で配合することにより、押出し時の押出し肌の低下を防止し、また氷の硬度以上のモース硬度を有する微粒子の好適な使用ができ、それにより更にトレッドゴムの表面部において、引っ掻き効果を十分に発揮さできること、即ち、ゴム表面部に気泡を形成させると、このような硬質な微粒子の使用が一層、表面部においてエッヂ効果及びスパイク効果を発揮するミクロな排出溝を形成し、その結果、氷雪路面上に生ずる水膜の除去能力を十分に発揮し、総合的に氷上性能及び作業性に優れることを見出し、本発明に至ったものである。
【００１１】
即ち、本発明は、以下の（１）乃至（９）の特徴のある構成を採用することにより、上記目的を達成したものである。
（１）路面と実質接する面に発泡ゴム層が設けられるタイヤであって、上記発泡ゴム層は、その発泡率が３〜５０％の範囲にあり、ゴム成分には少なくとも天然ゴムとポリブタジエンゴムがそれぞれ所定量含まれ、且つゴム成分の１００質量部に対して天然ゴムが２０〜７０質量部の範囲、及びポリブタジエンゴムが３０〜８０質量部の範囲で含まれ、また、カーボンブラックがゴム成分の１００質量部に対して５〜５５質量部の範囲で含まれ、シリカがゴム成分の１００質量部に対して５〜５５質量部の範囲で含まれ、更には、微粒子を含有しない（ａ）非含有有機繊維及び微粒子を含有する（ｂ）微粒子含有有機繊維が９５／５〜５／９５の範囲の割合（（ａ）非含有有機繊維／（ｂ）微粒子含有有機繊維）で含まれ、且つ（ａ）非含有有機繊維及び（ｂ）微粒子含有有機繊維の合計量が上記ゴム成分１００質量部に対して０．９１〜６質量部の範囲で含まれ、
微粒子含有有機繊維及び非含有有機繊維を構成する有機繊維は融点の上限がゴムマトリックスの加硫最高温度よりも低い結晶性高分子であり、
微粒子はモース硬度が２より高いことを特徴とするタイヤ。
【００１２】
（２）．上記（ａ）非含有有機繊維及び（ｂ）微粒子含有有機繊維の合計量が上記ゴム成分の１００質量部に対して１〜５質量部の範囲で含まれることを特徴とする上記（１）に記載のタイヤ。
（３）．上記（ｂ）微粒子含有有機繊維の微粒子が、無機微粒子及び有機微粒子から選択される上記（１）又は（２）に記載のタイヤ。
【００１３】
（４）．上記微粒子は、ガラス微粒子、水酸化アルミニウム、アルミナ、溶融アルミナ、鉄、（メタ）アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、石膏、方解石、蛍石、正長石、石英、金剛石の少なくとも１以上から選択される微粒子である上記（３）記載のタイヤ。
（５）．上記結晶性高分子がポリオレフィン又はポリオレフィン共重合体である上記（１）〜（４）に記載のタイヤ。
（６）．上記結晶性高分子がポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート、シンジオタクティック−１，２−ポリブタジエン、ポリビニルアルコール、及びポリ塩化ビニルの少なくとも１以上から選択される高分子である上記（１）〜（４）に記載のタイヤ。
【００１４】
（７）．上記有機繊維の樹脂はポリエチレン及びポリプロピレンから選ばれた少なくとも１種からなる結晶性高分子であり、且つ融点が１９０℃以下であることを特徴とする上記（５）に記載のタイヤ。
（８）．上記（ｂ）微粒子含有有機繊維は、該有機繊維の樹脂の１００質量部に対して該微粒子が５〜５０質量部の範囲で含有することを特徴とする上記（１）〜（７）に記載のタイヤ。
（９）．上記（ａ）非含有有機繊維及び（ｂ）微粒子含有有機繊維に使用される繊維の径が０．０１〜０．１ｍｍの範囲で、その長さが０．５〜２０ｍｍの範囲にあることを特徴とする上記（１）〜（８）に記載のタイヤ。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施の形態、及び実施例を詳細に説明する。
図１は本発明に係るタイヤの断面概略説明図である。図２は（ａ）及び（ｂ）は本発明に係るタイヤのトレッド部の周方向及び幅方向に沿う各断面概略図である。図３は、微粒子含有有機繊維を一定の方向に配向させる原理を説明する説明図である。
【００１６】
本発明に係るタイヤは、路面と実質接する面に発泡ゴム層が設けられるタイヤ、具体的には、図１〜図３に示すように、タイヤトレッドの少なくとも路面と実質接する面に、独立気泡を含有する発泡ゴム層を設けた空気入りタイヤからなる。
例えば、図１に示すように、一対のビード部１と、該一対のビード部１にトロイド状をなして連なるカーカス２と、該カーカス２のクラウン部をたが締めするベルト３と、キャップ部６とベース部７の二層から成るトレッド５とを順次配置したラジアル構造を有する。なお、トレッド５以外の内部構造は、一般のラジアルタイヤの構造と変わりないので説明は省略する。
【００１７】
トレッド５の表面部は、図２に示すように発泡ゴム層である。尚、後述するようにここでは、上記熱特性を持つ（ａ）非含有有機繊維及び（ｂ）微粒子含有有機繊維がタイヤの周方向に配向するように成形することにより、キャップトレッド６Ａ中に保護層１４に囲まれた長尺状気泡１２を無数に含んでいる。また、保護層１４には微粒子２０が含まれるもの、含まれないものがある。
【００１８】
タイヤ４は、その製造方法については特に制限はないが、例えば、所定のモールドで所定温度、所定圧力の下で加硫成形する。その結果、未加硫のトレッドが加硫されてなる本発明の発泡ゴム層で形成されたキャップトレッド６を有するタイヤ４が得られる。
なお、後述するように、未加硫のキャップ部６がモールド内で加熱されると、（ａ）非含有有機繊維及び（ｂ）微粒子含有有機繊維は溶融（又は軟化）し、その粘度（溶融粘度）が該キャップ部６のゴムマトリックス粘度（流動粘度）よりも低下することにより、配合された発泡剤の発泡反応により生じたガスは、溶融して相対的に粘度が低下した有機繊維の内部にも滞留する。その結果、図２に示すように、冷却後のキャップ部６Ａには、タイヤの周方向に配向した長尺状気泡１２が多数存在する。
【００１９】
図２に示すように、キャップ部６Ａは長尺状気泡１２及び球状気泡１８等を有する。そして、タイヤ走行によるトレッド表面の摩耗により、キャップ部６Ａの表面には長尺状気泡１２による凹部１３及び球状気泡１８による凹部１９が露出するが、タイヤ４においてはキャップトレッド６Ａ全体に長尺状気泡が散存するため、有機繊維を有する表面層がさらなる摩耗により消失しても、新たに生じた凹部１３及び凹部１９により引き続き高い氷上性能を維持することができる。しかも、（ｂ）微粒子含有有機繊維の保護層１４及び微粒子２０はその表面層にあっては耐摩耗性を発揮するだけでなく、エッヂ効果及びスパイク効果を十分に発揮するので、更に上記氷上性能が向上する。
【００２０】
このようなトレッドキャップ部６Ａの発泡ゴム層は、その発泡率が３〜５０％の範囲にある。ゴム成分には少なくとも天然ゴムとポリブタジェンゴムが含まれ、ゴム成分の１００質量部に対して天然ゴムが２０〜７０質量部の範囲、及びポリブタジエンゴムが３０〜８０質量部の範囲で含まれる。カーボンブラックがゴム成分の１００質量部に対して５〜５５質量部の範囲で含まれ、シリカがゴム成分の１００質量部に対して５〜５５質量部の範囲で含まれる。更には、微粒子を含有しない（ａ）非含有有機繊維及び微粒子を含有する（ｂ）微粒子含有有機繊維が所定の割合で含まれる。
以下、かかる発泡ゴム層を詳細に説明する。
【００２１】
上記発泡ゴム層においては、そのゴム成分に少なくとも天然ゴムとポリブタジエンゴムが所定量含まれている限り、その他のゴム成分を含んでいても良い。
ゴム成分中、天然ゴムはゴム成分の１００質量部に対して２０〜７０質量部の範囲、より好ましくは３０〜５０質量部の範囲で含まれることが好ましい。また、ゴム成分中、ポリブタジエンゴムはゴム成分の１００質量部に対して３０〜８０質量部の範囲、より好ましくは５０〜７０質量部の範囲で含まれていることが好ましい。天然ゴムが７０質量部を超えて含まれるか、また、ポリブタジエンゴムが全く含まれない、或いは３０質量部未満になると、タイヤ性能に影響が出て、氷上性能を悪くするおそれがある。
また、ポリブタジエンゴムが８０質量部を超えて含まれるか、また天然ゴムが全く含まないか、２０質量部未満となる場合は加工性に問題が生じてくる。
ゴム成分に加えることができるその他のゴムとしては、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、スチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＲ）等を挙げることができる。
尚、タイヤのトレッドに用いる場合、上記ゴム成分は、温度−６０℃以下のガラス転移温度を有するものが好ましい。このようなガラス転移温度を有するゴム成分を用いると、該トレッド等は、低温域においても十分なゴム弾性を維持し、良好な上記氷上性能を示す点で有利である。
【００２２】
上記発泡ゴム層において、カーボンブラックは、そのゴム層の力学的性能を高め、加工性等を改善させるものである限り、Ｉ2吸着量、ＣＴＡＢ比表面積、Ｎ2吸着量、ＤＢＰ吸着量等の範囲を適宜選択した公知のカーボンブラックを使用することができる。カーボンブラックの種類としては、例えば、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ−ＬＳ、ＨＡＦ、ＨＡＦ−ＨＳ等の公知のものを適宜選択して使用することができる。
上記ゴム層においてカーボンブラックはゴム成分の１００質量部に対して５〜５５質量部の範囲、好ましくは１０〜５０質量部の範囲で含まれる。
カーボンブラックの含まれる量が５５質量部を超えると、タイヤ性能を低下させ、氷上性能にも影響を与える。また、カーボンブラックを全く含まないか、または５質量未満である場合も氷上性能に悪影響を与える。
【００２３】
上記発泡ゴム層において、シリカは、狭義の二酸化珪素のみを示すものではなく、ケイ酸系充填剤を意味し、具体的には、無水ケイ酸の他に、含水ケイ酸、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等のケイ酸塩を含む。
上記ゴム層においてシリカはゴム成分の１００質量部に対して５〜５５質量部の範囲、好ましくは３０〜５０質量部の範囲で含まれる。
シリカの含まれる量が５５質量部を超えると、タイヤ性能を低下させ、氷上性能にも悪影響を与える。また、シリカを全く含まないか、または５質量未満である場合も氷上性能に悪影響を与える。
【００２４】
本発明の上記ゴム層においては、後述において詳しく説明する（ａ）非含有有機繊維と（ｂ）微粒子含有有機繊維とが所定の割合で含まれる。
上記（ｂ）微粒子含有有機繊維を上記ゴムの発泡層に含ませて用いると、タイヤ面における除水及び摩擦の増大に効果を発揮し、氷上性能を高める。また、後述するように（ｂ）微粒子含有有機繊維に使用する微粒子に比較的硬度がある材料を使用した場合、含有させる有機繊維径との関係などから押出時に加硫ゴム及び成形物の表面に影響を与え、また、そのような原因と共に工場での作業性の低下を招く。そこで、（ｂ）微粒子含有有機繊維と一緒に微粒子を含有しない（ａ）非含有有機繊維を所定の割合で上記ゴム層に含ませることが好ましい。
このような割合としては、（ａ）非含有有機繊維／（ｂ）微粒子含有有機繊維の含まれる割合は、９８／２〜２／９８の範囲、特に、９５／５〜５／９５の範囲にすることが好ましい。
【００２５】
また、本発明においては、上記ゴム層に上記（ａ）非含有有機繊維及び（ｂ）微粒子含有有機繊維の合計量が上記ゴム成分１００質量部に対して１〜５質量部の範囲、特に好ましくは１．５〜３質量部の範囲であることが好ましい。
これらの合計量が１質量部未満であると、繊維を配合する効果を十分に発揮することができず、即ち、引っ掻き効果が十分に発揮されず、タイヤのトレッドにあっては、エッヂ効果或いはスパイク効果、それに対応する氷上性能の十分な向上が見られない。一方、その配合量が５質量部を超えると、押出作業性を悪くし、肌荒れを生じて、加硫ゴムやタイヤのトレッドにあってはクラック等の不都合を生じることがあり好ましくない。
【００２６】
次に、本発明に係るタイヤの（ａ）非含有有機繊維及び（ｂ）微粒子含有有機繊維に使用される有機繊維について説明する。尚、両者の有機繊維は、必ずしもその材質、形状、径、長さ等が一致した同じもを同時に使用することはなく、互いに異なった有機繊維を使用しても良いが、共に以下の性質を有する範囲の有機繊維を使用することが望ましい。
【００２７】
本発明における（ａ）非含有有機繊維及び（ｂ）微粒子含有有機繊維に使用される有機繊維の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
しかしながら、上述したように、ゴム成分との関係から加硫時に加硫最高温度に達するまでの間に、ゴム成分のゴムマトリックスの粘度よりも低くなる粘度特性を有する樹脂を用いることが本発明においては好ましい。即ち、上記有機繊維樹脂としては、ゴム組成物が加硫最高温度に達するまでの間に溶融（軟化を含む）する熱特性を有している。
【００２８】
このような熱特性を上記有機繊維樹脂が有していると、ゴム組成物を加硫して得た加硫ゴム中に、ミクロな排水溝として機能し得る上述の長尺状気泡を容易に形成することができる。
尚、加硫最高温度とは、ゴム組成物の加硫時におけるゴム組成物が達する最高温度を意味する。例えば、モールド加硫の場合には、ゴム組成物がモールド内に入ってからモールドを出て冷却されるまでに該ゴム組成物が達する最高温度を意味する。加硫最高温度は、例えば、ゴム組成物中に熱電対を埋め込むこと等により測定することができる。また、ゴムマトリックスの粘度は、流動粘度を意味し、例えば、コーンレオメーター、キャピラリーレオメーター等を用いて測定する。また、上記樹脂の粘度は、溶融粘度を意味し、例えば、コーンレオメーター、キャピラリーレオメーター等を用いて測定する。
【００２９】
従って、本発明で選択される好ましい樹脂は、例えば、その融点が上記加硫最高温度よりも低い結晶性高分子樹脂などが特に好適に挙げられる。
上記結晶性高分子では、その融点と、ゴム組成物の加硫最高温度との差が大きくなる程、ゴム組成物の加硫中に速やかに溶融するため、高分子の粘度がゴムマトリックスの粘度よりも低くなる時期が早くなる。このため、高分子が溶融すると、そのゴム組成物に配合した発泡剤から発生したガスなどのゴム組成物に存在するガスは、ゴムマトリックスよりも低粘度である高分子の内部に集まる。その結果、加硫ゴム中には、ゴムマトリックスとの間に微粒子を含有する樹脂層を有する気泡、即ち、上記樹脂により被覆されたカプセル状の長尺状気泡が潰れのない状態で効率良く形成される。
タイヤトレッドとなる発泡ゴム層においては、このカプセル状の長尺状気泡はトレッドの表面に現れ、摩擦により生じた溝が上記ミクロな排水溝として機能し、水膜排除効果と共に、エッヂ効果及びスパイク効果も十分に発揮する。
【００３０】
これに対して、有機繊維の樹脂融点が、ゴム組成物の加硫最高温度に近い場合、加硫初期に速やかに溶融せず、加硫終期に溶融する。加硫終期では、ゴム組成物中に存在するガスの一部は加硫したゴムマトリックス中に取り込まれてしまい、溶融した樹脂の内部には集まらない。その結果、上記ミクロな排水溝として効果的機能する長尺状気泡が、効率良く形成されない。また、有機繊維の樹脂融点が低過ぎる場合、有機繊維をゴム組成物中に配合し混練りする際に有機繊維同士の融着が発生し、有機繊維の分散不良が生じる。これもまた、ミクロな排水溝して機能し得る長尺状気泡が効率良く形成されない。したがって、有機繊維の樹脂の融点は、加硫前の各工程における温度では溶融軟化せず、加硫工程中にゴムマトリックスと樹脂との粘度とが逆転するような範囲で選択するのが好ましい。
【００３１】
有機繊維樹脂の融点の上限としては、上記の点を考慮して選択するのが好ましく、上記ゴムマトリックスの加硫最高温度よりも低く、１０℃以上低いのがより好ましく、２０℃以上低いのが特に好ましい。ゴム組成物の工業的な加硫温度は、一般的には最高で約１９０℃程度であるが、例えば、加硫最高温度がこの１９０℃を超えて設定されている場合には、上記樹脂の融点としては、１９０℃以下の範囲で選択され、１８０℃以下が好ましく、１７０℃以下がより好ましい。
なお、上記樹脂の融点は、それ自体公知の融点測定装置等を用いて測定することができ、例えば、ＤＳＣ測定装置を用いて測定した融解ピーク温度を上記融点とすることができる。
【００３２】
以上のことから有機繊維の樹脂は、結晶性高分子及び非結晶性高分子から形成されていても良い。但し、上述したように本発明においては、相転移があるために粘度変化がある温度で急激に起こり、粘度制御が容易な点で結晶性高分子を多く含む有機素材から形成されていることが好ましく、結晶性高分子のみから形成されるのがより好ましい。
【００３３】
このような結晶性高分子の具体例としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレン、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート、シンジオタクティック−１，２−ポリブタジエン（ＳＰＢ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の単一組成重合物や、共重合、ブレンド等により融点を適当な範囲に制御したものも使用でき、更にこれらの樹脂に添加剤を加えたものも使用できる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの結晶性高分子の中でも、ポリオレフィン、ポリオレフィン共重合体が好ましく、汎用で入手し易い点でポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）がより好ましく、融点が比較的低く、取扱いが容易な点でポリエチレン（ＰＥ）が特に好ましい。
【００３４】
尚、非結晶性高分子の樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリアクリロニトリル、これらの共重合体、これらのブレンド物等が挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３５】
また、本発明において使用される（ａ）非含有有機繊維及び（ｂ）微粒子含有有機繊維の有機繊維としては、その繊維長が、０．５乃至２０ｍｍの範囲、特に、１乃至１０ｍｍの範囲にあることが好ましい。
上記発泡ゴム層を形成する際の加硫ゴム中に、このような長さで有機繊維が存在すれば、エッヂ効果及びスパイク効果が有効に作用すると共に、後述の発泡剤等を含めるとミクロな排水溝として効率良く機能し得る長尺状気泡を十分に形成することも可能となる。上記有機繊維長が０．５ｍｍ未満では、上記効果を十分に発揮できない。また、上記有機繊維長が２０ｍｍを超えると、有機繊維同士が絡まり、その分散性が低下する傾向にある。
【００３６】
また、上記有機繊維において、その繊維の径が０．０１〜０．１ｍｍの範囲、特に、０．０１５〜０．０９ｍｍの範囲が好ましい。上記有機繊維は、その径が０．０１ｍｍ未満では切断が生じ易いため、上記エッヂ効果或いはスパイク効果を十分に発揮できない。また、上記の径が０．１ｍｍを超える場合には、加工性に問題が生じてくる。
【００３７】
本発明の（ｂ）微粒子含有有機繊維において、上記有機繊維に含有される微粒子としては、無機微粒子及び有機微粒子が挙げられる。具体的には、無機微粒子としては、ガラス微粒子、水酸化アルミニウム微粒子、アルミナ微粒子、鉄微粒子、などが挙げられる。前記有機微粒子としては、例えば、（メタ）アクリル系樹脂微粒子、エポキシ樹脂微粒子、などが挙げられる。これらは、一種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、氷上での引っ掻き効果に優れる点で、無機微粒子が好ましい。
【００３８】
本発明に使用される微粒子はそのモース硬度が硬度２より、特に硬度５より高いものが好ましい。その微粒子のモース硬度が氷の硬度（１乃至２）以上、即ち、２以上であると、一層の引っ掻き効果を上記発泡ゴム層の表面部でトレッドとして発揮させることができる。このため、得られるタイヤは氷雪路面との間の摩擦係数が大きく、氷上性能（氷雪路面でのタイヤの面制動・駆動性能）に優れている。
このような硬度の高い微粒子としては、例えば、石膏、方解石、蛍石、正長石、石英、金剛石等が挙げられるが、好ましくは、モース硬度５以上のシリカガラス（硬度６．５）、石英（硬度７．０）、溶融アルミナ（硬度９．０）等を挙げることができる。中でもシリカガラス、アルミナ（酸化アルミニウム）等が安価で容易に使用することができる。
【００３９】
また、上記微粒子はその粒径分布の頻度数の８０質量％以上、好ましく９０質量％以上が１０〜５０μｍの範囲にあることが好ましく、また、その平均粒径が１０〜３０μｍの範囲であることが好ましい。
上記頻度数における粒径が１０μｍを下回ってくると、（ｂ）微粒子含有有機繊維を製造する際に、粒子同士が凝集し易くなるものが見られ、その分散性が低下する傾向にある。また、このような繊維を用いたタイヤにあっては、十分な引き掻き効果、或いはエッヂ効果、スパイク効果を発揮することができない。一方、上記粒径が５０μｍを超えると、（ｂ）微粒子含有有機繊維の製造時に繊維切れ等の問題が頻発し、所望する（ｂ）微粒子含有有機繊維が効率良く得られない。
【００４０】
上記微粒子はまた、粒度分布のピーク値での頻度数が２０質量％以上であることが好ましく、より好ましくは２５質量％以上であり、更に好ましくは３０質量％以上である。
上記微粒子のピーク値での頻度数が２０質量％以上であれば、微粒子の粒度分布曲線がシャープとなり、粒径が均一となる。このため、上記微粒子含有有機繊維の紡糸に際して切れなどが発生し難い良好な繊維が得られると共に、かかる繊維をタイヤに使用した場合には氷上性能性が安定してくる。これに対して、上記微粒子のピーク値での頻度数が２０質量％未満では、上記繊維の紡糸に切れなどが生じやすくなり、また、タイヤとしての性能もばらつきが生じやすくなってくる。また、上述した上記範囲内の粒径の大きさでは、その粒径が大きいほどタイヤの氷上性能が向上する。
【００４１】
尚、ここで、頻度数とは全体の粒子質量に対する粒度分布（粒度分布曲線）における粒子粒径を２μｍの刻み幅で区分したときのその区分幅での存在粒子の質量率をいい、ピーク値での頻度数とは、粒度分布曲線における上記刻み幅に最大ピーク値を含んでいる区分幅における頻度数を言う。
【００４２】
更に上記微粒子は、そのアスペクト比が１．１以上であることが好ましく、且つ角部が存在していることが好ましい。より好ましくはアスペクト比が１．２以上、更に好ましくは１．３以上である。ここで、角部が存在するとは、表面の全てが球面或いは滑らかなカーブ面でないことを意味する。
本発明の微粒子には最初から角部を有する微粒子も使用できるが、微粒子が球形状であっても粉砕することにより、微粒子表面に角部を存在させて使用することができると共に、より多くの角部を存在させることができる。
微粒子形状はその微粒子群を電子顕微鏡で観察することにより確認が可能であり、球状でないことを確認するものである。また粒子の長軸と短軸の比率をあらわすアスペクト比が１．１以上であれば、粒子表面に形成される角部の存在が十分に角張ることができる。このため、このような微粒子を含む微粒子含有有機繊維を使用したタイヤ等にあっては、引っ掻き効果、或いはエッヂ効果、及びスパイク効果を十分に高めることができる。
【００４３】
上記微粒子は、上記微粒子含有有機繊維を形成する樹脂１００質量部に対して５乃至５０質量部、特に、７乃至５０質量部の範囲で含有されることが好ましい。
上記微粒子量が５質量部未満では、ゴム組成物のゴム製品における引っ掻き効果、タイヤのトレッドにあってはエッヂ効果及びスパイク効果が十分に生じなくなる場合がある。一方、上記微粒子量が５０質量部を超えると、微粒子含有有機繊維の製造時に繊維切れ等の問題が頻発し、微粒子含有有機繊維が効率良く得られなくなる虞がある。
【００４４】
本発明においては、加流後に気泡を形成させるために、上記発泡ゴム層の成形前の加硫ゴム中に発泡剤を配合する。発泡剤及び上記繊維を用いることにより、加硫ゴム或いはトレッドとなる上記発泡ゴム層は、長尺状気泡を有してミクロな排水溝を形成して水膜除去能が付与される。
上記発泡剤としては、例えば、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、ジニトロソペンタスチレンテトラミンやベンゼンスルホニルヒドラジド誘導体、オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、二酸化炭素を発生する重炭酸アンモニウム、重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、窒素を発生するニトロソスルホニルアゾ化合物、Ｎ，Ｎ'−ジメチル−Ｎ，Ｎ'−ジニトロソフタルアミド、トルエンスルホニルヒドラジド、Ｐ−トルエンスルホニルセミカルバジド、Ｐ，Ｐ'−オキシービス（ベンゼンスルホニルセミカルバジド）等が挙げられる。
【００４５】
これらの発泡剤の中でも、製造加工性を考慮すると、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）が好ましく、特にアゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）が好ましい。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。上記発泡剤の作用により、得られた上記加硫ゴムは発泡率に富む発泡ゴムとなる。
【００４６】
本発明においては、効率的な発泡を行う観点から、その他の成分として発泡助剤を用い、上記発泡剤と併用するのが好ましい。上記発泡助剤としては、例えば、尿素、ステアリン酸亜鉛、ベンゼンスルフィン酸亜鉛や亜鉛華等、通常、発泡製品の製造に使用する助剤等が挙げられる。これらの中でも、尿素、ステアリン酸亜鉛、ベンゼンスルフィン酸亜鉛等が好ましい。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
上記発泡剤の含有量としては、目的に応じて適宜決定すればよいが、一般にはゴム成分１００質量部に対して１乃至１０質量部程度が好ましい。上記発泡剤はゴムマトリックス中に配合しても良く、また各有機繊維中に配合しても良い。
【００４７】
本発明に使用するその他の成分としては、本発明の効果を害しない範囲で用いることができ、例えば、硫黄等の加硫剤、ジベンゾチアジルジスルフィド等の加硫促進剤、加硫促進助剤、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジル−スルフェンアミド、Ｎ−オキシジエチレン−ベンゾチアジル−スルフェンアミド等の硫化防止剤、オゾン劣化防止剤、着色剤、帯電防止剤、分散剤、滑剤、酸化防止剤、軟化剤、カーボンブラックやシリカ等の無機充填材等の他に、通常ゴム業界で用いる各種配合剤などを目的に応じて適宜選択して使用することができる。これらは１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよく、市販品を使用してもよい。
【００４８】
本発明に係るタイヤの発泡ゴム層を形成するには、上記で詳述したゴム組成物を、以下の条件、手法にて混練り、熱入れ、押出等する。
混練は、混練装置への投入体積、ローター回転速度、混練温度、混練時間等の混練装置等の諸条件について特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。混練装置としては、市販品を好適に使用する。
熱入れ又は押出は、熱入れ又は押出時間、熱入れ又は押出装置等の諸条件について特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。熱入れ又は押出装置としては、市販品を好適に使用する。尚、熱入れ又は押出温度は、発泡剤が存在する場合はその発泡を起こさないような範囲で適宜選択される。押出温度は、９０乃至１１０℃程度が望ましい。
【００４９】
本発明において、押出等により上述の有機繊維は押出方向に配向させることが好ましく、このような配向を効果的に行うには、限られた温度範囲の中でゴム組成物の流動性を制御し、具体的にはゴム組成物中に、アロマ系オイル、ナフテン系オイル、パラフィン系オイル、エステル系オイル等の可塑剤、液状ポリイソプレンゴム、液状ポリブタジエンゴム等の液状ポリマーなどの加工性改良剤を適宜添加してゴム組成物の粘度を変化させ、その流動性を高める。
本発明において、トレッドの発泡ゴム層を製造するには、（ａ）微粒子含有有機繊維及び（ｂ）非含有有機繊維を、トレッドにおける接地面に平行な方向に配向、即ち、タイヤの周方向に配向させることが良い。タイヤの走行方向の排水性を高めることができ、氷上性能を効果的に向上させることができる。
【００５０】
上記発泡ゴム層において各有機繊維を揃わせて配向する方法としては、例えば、図４に示すように、微粒子含有有機繊維１５を含むゴム組成物１６を、流路断面積が出口に向かって減少する押出機の口金１７から押し出すことにより、微粒子含有有機繊維１５等を一定の方向に配向させればよい。なお、この場合、押し出される前のゴム組成物１６中の微粒子含有有機繊維１５等は、口金１７へ押し出されていく過程でその長手方向が押出方向（矢印Ｐ方向）に沿って除々に揃うようになり、口金１７から押し出されるときには、その長手方向が押出方向（矢印Ａ方向）にほぼ完全に配向させることができる。この場合における微粒子含有有機繊維１５等のゴム組成物１６中での配向の程度は、流路断面積の減少程度、押出速度、加硫前のゴム組成物１６の粘度等によって変化させる。
【００５１】
本発明において、加硫の条件乃至方法等については特に制限はなく、ゴム成分の種類等に応じて適宜選択することができるが、本発明のようにトレッドとしての発泡ゴム層を製造する場合にはモールド加硫が良い。加硫の温度としては、上述したように加硫中の上記ゴム組成物の加硫最高温度が上記有機繊維を構成する樹脂の融点以上になるように選択されることが好ましい。加硫最高温度が樹脂の融点未満であると、上述したように繊維が溶融せず、発泡により生じたガスを樹脂中に取り込むことができない。発泡ゴム層に長尺状気泡を効率良く形成できない。加硫装置は、特に制限はなく、市販品を好適に使用することができる。
【００５２】
本発明のタイヤのトレッド（発泡ゴム層）においては、トレッド表面に生じた長尺状気泡の凹部は方向性を持たせてある。このため、効率的な排水を行う排水路として機能する。なお、該凹部は上記保護層、特に微粒子を存在させた保護層を有するため、該凹部は、耐剥離性、水路形状保持性、水路エッヂ部摩耗性、荷重入力時の水路保持性等に優れる。更に本発明のタイヤにおいては、長尺状気泡が発泡層全体に存在するため、使用初期から末期まで上記凹部による諸機能が発揮され、上記氷上性能に優れる。
【００５３】
上記発泡ゴム層における発泡率は、３〜５０％の範囲、特に、１５〜４０％の範囲にあることが好ましい。
発泡率が３％未満であると、上記トレッドにおける凹部の体積が小さく、上記氷上性能を十分に向上させることができないことがあり、一方、発泡率が５０％を越えると、トレッドにおける上記氷上性能は十分であるものの、トレッド内における気泡が多くなり破壊限界が低下する傾向にあり、耐久性の点で好ましくない。尚発泡率のＶｓは、加硫ゴム或いはトレッドにおける全発泡率を意味し、次式により算出できる。
Ｖｓ＝（ρ0 ／ρ1 −１）×１００（％）
ここで、ρ1 は、加硫ゴム（発泡ゴム）の密度（ｇ／ｃｍ3 ）を表す。ρ0 は、加硫ゴム（発泡ゴム）における固相部の密度（ｇ／ｃｍ3 ）を表す。なお、加硫後のゴム（発泡ゴム）の密度及び加硫後のゴム（発泡ゴム）における固相部の密度は、例えば、エタノール中の質量と空気中の質量を測定し、これから算出した。
【００５４】
本発明において、発泡ゴム層に形成される長尺状気泡の平均径（μｍ）は、１０乃至５００μｍ程度であるのが好ましい。上記平均径が１０μｍ未満であると、ゴム表面に形成されるミクロの排水溝の水排除性能が低下することがあり、上記平均径が５００μｍを越えると、ゴムの耐カット性、ブロック欠けが悪化し、また、乾燥路面での耐摩耗性が悪化することがある。
【００５５】
本発明に係るタイヤは、いわゆる乗用車用のみならず、トラック・バス用等の各種の乗物に好適に適用できる。氷雪路面上でのスリップを抑えることが必要な構造物に好適に使用でき、タイヤのトレッドは、上記氷上でのスリップを抑えることが必要な限り、例えば、更生タイヤの貼り替え用のトレッド、中実タイヤ、等に使用できる。また、タイヤが空気入りタイヤである場合、内部に充填する気体としては空気のほかに窒素等の不活性ガスを用いることができる。
尚、上記実施形態においては二層構造を持つトレッドを例にして説明したが、トレッドの構造は特に制限はなく一層構造でも良い。更にタイヤ半径方向に分割された多層構造、タイヤ周方向或いはトレッド幅方向に分割された構造でも良く、トレッドの表面層の少なくとも一部が本発明のゴム組成物により構成されていることが好ましい。
【００５６】
（実施例）
以下に、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これの実施例に何ら限定されるものではない。
（実施例１乃至５及び比較例１〜１２）
各実施例及び比較例の発泡ゴム層を形成するために、天然ゴム、シス−１，４−ポリブタジエンゴム（商品名；ＵＢＥＰＯＬ １５０Ｌ：宇部興産社製）、カーボンブラック（Ｎ１３４（Ｎ２ＳＡ：１４２ｍ２／ｇ）：旭カーボン社製）、シリカ（Ｎｉｐｓｉｌ ＡＱ：日本シリカ株式会社製）、シランカップリング剤（Ｓｉ６９：デグサ社製）、アロマ油、ステアリン酸、老化防止剤（Ｎ−イソプロピル−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン）、酸化亜鉛、加硫促進剤（ＭＢＴＳ：ジベンゾチアジルジスルフィド）、加硫促進剤（ＣＢＳ：Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド）、硫黄、発泡剤（ＤＮＰＴ：ジニトロベンタメチレンテトラミン）、尿素、（ｂ）微粒子含有有機繊維、（ａ）非含有有機繊維、及び（ａ）／（ｂ）比の量を適宜選択して配合した。その配合量を下記表１及び２に示した。
【００５７】
また、表１及び表２に示した配合における各ゴム組成物の加硫時における加硫温度は、ゴム組成物中に熱電対を埋め込んで測定しながら行った。加硫最高温度に達するまでに、各有機繊維樹脂の融点を超え、上記ゴム組成物の加硫時において、上記樹脂粘度はゴムマトリックス粘度より低くなった。
なお、各有機繊維樹脂の上記加硫最高温度における粘度（溶融粘度）は、コーンレオメーターを用いて測定（ゴムのトルクがＭａｘをむかえたら終了とし、トルクをゴム粘度として、トルクの変化と発泡圧力の変化を測定）したところ、６であった。一方、上記ゴム組成物の上記加硫最高温度における粘度（流動粘度）は、モンサント社製コーンレオメーター型式１−Ｃ型を使用し、温度を変化させながら１００サイクル／分の一定振幅入力を与えて経時的にトルクを測定し、その際の最小トルク値を粘度としたところ（ドーム圧力０．５９ＭＰａ、ホールディング圧力０．７８ＭＰａ、クロージング圧力０．７８ＭＰａ、振り角±５°）、１１であった。
【００５８】
各実施例及び比較例からタイヤのトレッド（発泡ゴム層）を形成し、通常のタイヤ製造条件に従って各試験用のタイヤを製造した。
＜氷上性能＞
タイヤは、乗用車用ラジアルタイヤであり、そのタイヤサイズは１８５／７０Ｒ１３であり、国産１６００ＣＣクラスの乗用車に４本を装着し、氷温−１℃の氷上制動性能を該乗用車を、確認した。比較例１のタイヤをコントロールタイヤとして、氷上性能＝（コントロールタイヤの制動距離／その他の例の制動距離）×１００とした。
＜加工性＞
押出肌の加工性の評価は、押出後のゴム表面の粗さを表面粗さ計にて測定し、その表面粗さ（Ｒａ）が５０μｍ以下のものを合格とした。
以上の結果を表１及び２に示した。
【００５９】
【表１】
【００６０】
【表２】
【００６１】
表１及び２の結果から、実施例１〜５は、氷上性能及び加工性が共に平均以上であることが判る。また、比較例１〜５に示すように、（ａ）非含有有機繊維を含まない発泡ゴム層からなるタイヤはその加工性が劣ることが判る。また、比較例６〜９に示すように、天然ゴム、ポリブタジエンゴム、カーボンブラック、シリカ等の基本的な配合剤の配合量が適量に達しない場合には氷上性能を旨く高めることができないことが判る。
【００６２】
【発明の効果】
本発明に係るタイヤでは、、微粒子を含有しない（ａ）非含有有機繊維及び微粒子を含有する（ｂ）微粒子含有有機繊維が所定の割合で含まれるので、上記従来における諸問題を解決することができる。即ち、微粒子含有有機繊維の好適な使用を図ることにより、工場での作業性を高め、水膜除去性能を発揮するミクロな排水溝が確実に形成すると共に、エッヂ効果又はスパイク効果を十分に発揮する氷上性能（面制動・駆動性能）に優れたタイヤの提供ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係るタイヤの断面概略説明図である。
【図２】図２は（ａ）及び（ｂ）は本発明に係るタイヤのトレッド部の周方向及び幅方向に沿う各断面概略図である。
【図３】図３は、微粒子含有有機繊維を一定の方向に配向させる原理を説明する説明図である。
【符号の説明】
１ 一対のビード部
２ カーカス
３ ベルト
４ タイヤ
５ トレッド
６ キャップ部
６Ａ 加硫ゴム
１２ 長尺状気泡
１３ 凹部
１４ 保護層
１５ 微粒子含有有機繊維
１６ ゴム組成物
１７ 口金
１８ 球状気泡
１９ 球状気泡の凹部
２０ 微粒子
Ｐ 押出方向
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ、例えば、氷上走行などが行われる空気入りタイヤに関するものであり、より詳しくは、優れた氷上性能と工場での作業性に優れたタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スパイクタイヤが規制されて以来、氷雪路面上でのタイヤの制動・駆動性能（以下、氷上性能という。）を向上させるため、特にタイヤのトレッドについての研究が盛んに行われている。氷雪路面においては、その氷雪路面とタイヤとの摩擦熱等により水膜が発生し易く、その水膜はタイヤと氷雪路面との間の摩擦係数を低下させる。このため、タイヤのトレッドの水膜除去能やエッヂ効果及びスパイク効果が、氷上性能に大きく影響する。タイヤにおける氷上性能を向上させるためには、トレッドの水膜除去能やエッヂ効果及びスパイク効果を改良する必要がある。
【０００３】
トレッドに水膜除去能を持たせるには、タイヤの表面にミクロな排水溝（深さ、幅共に１００μｍ程度）を多数設け、これらのミクロな排水溝により水膜を排除し、タイヤの氷雪路面上での摩擦係数を大きくする。しかし、この場合、タイヤの使用初期における氷上性能を向上させることはできるものの、タイヤの摩耗に伴い、徐々に氷上性能が低下してしまうという問題がある。そこで、タイヤが摩耗しても氷上性能が低下しないようにするため、トレッド内に気泡を形成しておくことが考えられている。
【０００４】
ところで、従来からタイヤにおいては、短繊維入り発泡ゴムを上記トレッドに用いることにより、そのトレッドの表面に上述のミクロな排水溝を形成する手法が記載されている（例えば、特許文献１を参照）。しかしながら、この場合、走行によりトレッドが摩耗しても、摩耗面と略平行でない短繊維は、トレッドから容易に離脱せず、当初の狙いのようなミクロな排水溝が常に効率的に形成できず、上記氷雪路面上での摩擦係数の向上が十分にでなかった。また、上記短繊維の離脱は走行条件等に大きく左右され、確実に氷上性能を向上させることができないという問題が見られた。
【０００５】
また、発泡剤を含むゴム組成物の加硫時に、温度が加硫最高温度に達するまでの間にそのゴム組成物よりも粘度が低くなる有機繊維を配合して、加硫することが開示されている（例えば、特許文献２を参照）。しかしながら、かかる加硫ゴムのトレッドタイヤの場合、トレッドタイヤの表面にミクロな排水溝が形成されて水膜除去能を改良する効果はあるが、エッヂ効果及びスパイク効果（引っ掻き効果）を向上させることについては改良の余地がある。
【０００６】
更に、有機繊維についても種々の機能性を持たせる提案がなされている（例えば、特許文献３を参照）。例えば、所定の径を有する有機繊維に、ガラス微粒子、水酸化アルミニウム微粒子、アルミナ微粒子、鉄微粒子、（メタ）アクリル系樹脂微粒子、エポキシ樹脂微粒子等の所定径を有する微粒子を含有させて成形した微粒子含有有機繊維をタイヤのゴム成分に添加することを提案している。そして、微粒子含有有機繊維とゴムマトリックスと、を含有してなるこのようなタイヤのゴム組成物において、加硫時にゴム組成物の温度が加硫最高温度に達するまでの間にその粘度がゴムマトリックスの粘度よりも低くなる樹脂を微粒子含有有機繊維に使用することにより、更にタイヤにおける水膜除去能やエッヂ効果を高める提案がなされている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平４−３８２０７号公報
【特許文献２】
特開平１１−４８２６４号公報
【特許文献３】
特開２００１−２３３９９３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような微粒子含有繊維を適用することで、水膜除去効果、摩擦係数の増大効果及びエッヂ効果が改善されるものの、このような微粒子を含有させる有機繊維にあってはある程度径を太くする必要があり、それが原因で押出し肌が低下し、工場作業性の低下を招くと共に押出し時にミクロ排水溝を形成する発泡層などに悪影響を与える。
【０００９】
従って、本発明は、上記従来における諸問題を解決するために、微粒子含有繊維の好適な使用を図ることにより、工場での作業性を高め、水膜除去性能を発揮するミクロな排水溝が確実に形成されると共に、エッヂ効果又はスパイク効果を十分に発揮する氷上性能（面制動・駆動性能）に優れたタイヤを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、ゴム組成物に微粒子含有有機繊維を配合させるだけでなく、微粒子を含まない非含有有機繊維を適宜な割合で配合することにより、押出し時の押出し肌の低下を防止し、また氷の硬度以上のモース硬度を有する微粒子の好適な使用ができ、それにより更にトレッドゴムの表面部において、引っ掻き効果を十分に発揮さできること、即ち、ゴム表面部に気泡を形成させると、このような硬質な微粒子の使用が一層、表面部においてエッヂ効果及びスパイク効果を発揮するミクロな排出溝を形成し、その結果、氷雪路面上に生ずる水膜の除去能力を十分に発揮し、総合的に氷上性能及び作業性に優れることを見出し、本発明に至ったものである。
【００１１】
即ち、本発明は、以下の（１）乃至（９）の特徴のある構成を採用することにより、上記目的を達成したものである。
（１）路面と実質接する面に発泡ゴム層が設けられるタイヤであって、上記発泡ゴム層は、その発泡率が３〜５０％の範囲にあり、ゴム成分には少なくとも天然ゴムとポリブタジエンゴムがそれぞれ所定量含まれ、且つゴム成分の１００質量部に対して天然ゴムが２０〜７０質量部の範囲、及びポリブタジエンゴムが３０〜８０質量部の範囲で含まれ、また、カーボンブラックがゴム成分の１００質量部に対して５〜５５質量部の範囲で含まれ、シリカがゴム成分の１００質量部に対して５〜５５質量部の範囲で含まれ、更には、微粒子を含有しない（ａ）非含有有機繊維及び微粒子を含有する（ｂ）微粒子含有有機繊維が９５／５〜５／９５の範囲の割合（（ａ）非含有有機繊維／（ｂ）微粒子含有有機繊維）で含まれ、且つ（ａ）非含有有機繊維及び（ｂ）微粒子含有有機繊維の合計量が上記ゴム成分１００質量部に対して０．９１〜６質量部の範囲で含まれ、
微粒子含有有機繊維及び非含有有機繊維を構成する有機繊維は融点の上限がゴムマトリックスの加硫最高温度よりも低い結晶性高分子であり、
微粒子はモース硬度が２より高いことを特徴とするタイヤ。
【００１２】
（２）．上記（ａ）非含有有機繊維及び（ｂ）微粒子含有有機繊維の合計量が上記ゴム成分の１００質量部に対して１〜５質量部の範囲で含まれることを特徴とする上記（１）に記載のタイヤ。
（３）．上記（ｂ）微粒子含有有機繊維の微粒子が、無機微粒子及び有機微粒子から選択される上記（１）又は（２）に記載のタイヤ。
【００１３】
（４）．上記微粒子は、ガラス微粒子、水酸化アルミニウム、アルミナ、溶融アルミナ、鉄、（メタ）アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、石膏、方解石、蛍石、正長石、石英、金剛石の少なくとも１以上から選択される微粒子である上記（３）記載のタイヤ。
（５）．上記結晶性高分子がポリオレフィン又はポリオレフィン共重合体である上記（１）〜（４）に記載のタイヤ。
（６）．上記結晶性高分子がポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート、シンジオタクティック−１，２−ポリブタジエン、ポリビニルアルコール、及びポリ塩化ビニルの少なくとも１以上から選択される高分子である上記（１）〜（４）に記載のタイヤ。
【００１４】
（７）．上記有機繊維の樹脂はポリエチレン及びポリプロピレンから選ばれた少なくとも１種からなる結晶性高分子であり、且つ融点が１９０℃以下であることを特徴とする上記（５）に記載のタイヤ。
（８）．上記（ｂ）微粒子含有有機繊維は、該有機繊維の樹脂の１００質量部に対して該微粒子が５〜５０質量部の範囲で含有することを特徴とする上記（１）〜（７）に記載のタイヤ。
（９）．上記（ａ）非含有有機繊維及び（ｂ）微粒子含有有機繊維に使用される繊維の径が０．０１〜０．１ｍｍの範囲で、その長さが０．５〜２０ｍｍの範囲にあることを特徴とする上記（１）〜（８）に記載のタイヤ。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施の形態、及び実施例を詳細に説明する。
図１は本発明に係るタイヤの断面概略説明図である。図２は（ａ）及び（ｂ）は本発明に係るタイヤのトレッド部の周方向及び幅方向に沿う各断面概略図である。図３は、微粒子含有有機繊維を一定の方向に配向させる原理を説明する説明図である。
【００１６】
本発明に係るタイヤは、路面と実質接する面に発泡ゴム層が設けられるタイヤ、具体的には、図１〜図３に示すように、タイヤトレッドの少なくとも路面と実質接する面に、独立気泡を含有する発泡ゴム層を設けた空気入りタイヤからなる。
例えば、図１に示すように、一対のビード部１と、該一対のビード部１にトロイド状をなして連なるカーカス２と、該カーカス２のクラウン部をたが締めするベルト３と、キャップ部６とベース部７の二層から成るトレッド５とを順次配置したラジアル構造を有する。なお、トレッド５以外の内部構造は、一般のラジアルタイヤの構造と変わりないので説明は省略する。
【００１７】
トレッド５の表面部は、図２に示すように発泡ゴム層である。尚、後述するようにここでは、上記熱特性を持つ（ａ）非含有有機繊維及び（ｂ）微粒子含有有機繊維がタイヤの周方向に配向するように成形することにより、キャップトレッド６Ａ中に保護層１４に囲まれた長尺状気泡１２を無数に含んでいる。また、保護層１４には微粒子２０が含まれるもの、含まれないものがある。
【００１８】
タイヤ４は、その製造方法については特に制限はないが、例えば、所定のモールドで所定温度、所定圧力の下で加硫成形する。その結果、未加硫のトレッドが加硫されてなる本発明の発泡ゴム層で形成されたキャップトレッド６を有するタイヤ４が得られる。
なお、後述するように、未加硫のキャップ部６がモールド内で加熱されると、（ａ）非含有有機繊維及び（ｂ）微粒子含有有機繊維は溶融（又は軟化）し、その粘度（溶融粘度）が該キャップ部６のゴムマトリックス粘度（流動粘度）よりも低下することにより、配合された発泡剤の発泡反応により生じたガスは、溶融して相対的に粘度が低下した有機繊維の内部にも滞留する。その結果、図２に示すように、冷却後のキャップ部６Ａには、タイヤの周方向に配向した長尺状気泡１２が多数存在する。
【００１９】
図２に示すように、キャップ部６Ａは長尺状気泡１２及び球状気泡１８等を有する。そして、タイヤ走行によるトレッド表面の摩耗により、キャップ部６Ａの表面には長尺状気泡１２による凹部１３及び球状気泡１８による凹部１９が露出するが、タイヤ４においてはキャップトレッド６Ａ全体に長尺状気泡が散存するため、有機繊維を有する表面層がさらなる摩耗により消失しても、新たに生じた凹部１３及び凹部１９により引き続き高い氷上性能を維持することができる。しかも、（ｂ）微粒子含有有機繊維の保護層１４及び微粒子２０はその表面層にあっては耐摩耗性を発揮するだけでなく、エッヂ効果及びスパイク効果を十分に発揮するので、更に上記氷上性能が向上する。
【００２０】
このようなトレッドキャップ部６Ａの発泡ゴム層は、その発泡率が３〜５０％の範囲にある。ゴム成分には少なくとも天然ゴムとポリブタジェンゴムが含まれ、ゴム成分の１００質量部に対して天然ゴムが２０〜７０質量部の範囲、及びポリブタジエンゴムが３０〜８０質量部の範囲で含まれる。カーボンブラックがゴム成分の１００質量部に対して５〜５５質量部の範囲で含まれ、シリカがゴム成分の１００質量部に対して５〜５５質量部の範囲で含まれる。更には、微粒子を含有しない（ａ）非含有有機繊維及び微粒子を含有する（ｂ）微粒子含有有機繊維が所定の割合で含まれる。
以下、かかる発泡ゴム層を詳細に説明する。
【００２１】
上記発泡ゴム層においては、そのゴム成分に少なくとも天然ゴムとポリブタジエンゴムが所定量含まれている限り、その他のゴム成分を含んでいても良い。
ゴム成分中、天然ゴムはゴム成分の１００質量部に対して２０〜７０質量部の範囲、より好ましくは３０〜５０質量部の範囲で含まれることが好ましい。また、ゴム成分中、ポリブタジエンゴムはゴム成分の１００質量部に対して３０〜８０質量部の範囲、より好ましくは５０〜７０質量部の範囲で含まれていることが好ましい。天然ゴムが７０質量部を超えて含まれるか、また、ポリブタジエンゴムが全く含まれない、或いは３０質量部未満になると、タイヤ性能に影響が出て、氷上性能を悪くするおそれがある。
また、ポリブタジエンゴムが８０質量部を超えて含まれるか、また天然ゴムが全く含まないか、２０質量部未満となる場合は加工性に問題が生じてくる。
ゴム成分に加えることができるその他のゴムとしては、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、スチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＲ）等を挙げることができる。
尚、タイヤのトレッドに用いる場合、上記ゴム成分は、温度−６０℃以下のガラス転移温度を有するものが好ましい。このようなガラス転移温度を有するゴム成分を用いると、該トレッド等は、低温域においても十分なゴム弾性を維持し、良好な上記氷上性能を示す点で有利である。
【００２２】
上記発泡ゴム層において、カーボンブラックは、そのゴム層の力学的性能を高め、加工性等を改善させるものである限り、Ｉ2吸着量、ＣＴＡＢ比表面積、Ｎ2吸着量、ＤＢＰ吸着量等の範囲を適宜選択した公知のカーボンブラックを使用することができる。カーボンブラックの種類としては、例えば、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ−ＬＳ、ＨＡＦ、ＨＡＦ−ＨＳ等の公知のものを適宜選択して使用することができる。
上記ゴム層においてカーボンブラックはゴム成分の１００質量部に対して５〜５５質量部の範囲、好ましくは１０〜５０質量部の範囲で含まれる。
カーボンブラックの含まれる量が５５質量部を超えると、タイヤ性能を低下させ、氷上性能にも影響を与える。また、カーボンブラックを全く含まないか、または５質量未満である場合も氷上性能に悪影響を与える。
【００２３】
上記発泡ゴム層において、シリカは、狭義の二酸化珪素のみを示すものではなく、ケイ酸系充填剤を意味し、具体的には、無水ケイ酸の他に、含水ケイ酸、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等のケイ酸塩を含む。
上記ゴム層においてシリカはゴム成分の１００質量部に対して５〜５５質量部の範囲、好ましくは３０〜５０質量部の範囲で含まれる。
シリカの含まれる量が５５質量部を超えると、タイヤ性能を低下させ、氷上性能にも悪影響を与える。また、シリカを全く含まないか、または５質量未満である場合も氷上性能に悪影響を与える。
【００２４】
本発明の上記ゴム層においては、後述において詳しく説明する（ａ）非含有有機繊維と（ｂ）微粒子含有有機繊維とが所定の割合で含まれる。
上記（ｂ）微粒子含有有機繊維を上記ゴムの発泡層に含ませて用いると、タイヤ面における除水及び摩擦の増大に効果を発揮し、氷上性能を高める。また、後述するように（ｂ）微粒子含有有機繊維に使用する微粒子に比較的硬度がある材料を使用した場合、含有させる有機繊維径との関係などから押出時に加硫ゴム及び成形物の表面に影響を与え、また、そのような原因と共に工場での作業性の低下を招く。そこで、（ｂ）微粒子含有有機繊維と一緒に微粒子を含有しない（ａ）非含有有機繊維を所定の割合で上記ゴム層に含ませることが好ましい。
このような割合としては、（ａ）非含有有機繊維／（ｂ）微粒子含有有機繊維の含まれる割合は、９８／２〜２／９８の範囲、特に、９５／５〜５／９５の範囲にすることが好ましい。
【００２５】
また、本発明においては、上記ゴム層に上記（ａ）非含有有機繊維及び（ｂ）微粒子含有有機繊維の合計量が上記ゴム成分１００質量部に対して１〜５質量部の範囲、特に好ましくは１．５〜３質量部の範囲であることが好ましい。
これらの合計量が１質量部未満であると、繊維を配合する効果を十分に発揮することができず、即ち、引っ掻き効果が十分に発揮されず、タイヤのトレッドにあっては、エッヂ効果或いはスパイク効果、それに対応する氷上性能の十分な向上が見られない。一方、その配合量が５質量部を超えると、押出作業性を悪くし、肌荒れを生じて、加硫ゴムやタイヤのトレッドにあってはクラック等の不都合を生じることがあり好ましくない。
【００２６】
次に、本発明に係るタイヤの（ａ）非含有有機繊維及び（ｂ）微粒子含有有機繊維に使用される有機繊維について説明する。尚、両者の有機繊維は、必ずしもその材質、形状、径、長さ等が一致した同じもを同時に使用することはなく、互いに異なった有機繊維を使用しても良いが、共に以下の性質を有する範囲の有機繊維を使用することが望ましい。
【００２７】
本発明における（ａ）非含有有機繊維及び（ｂ）微粒子含有有機繊維に使用される有機繊維の材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
しかしながら、上述したように、ゴム成分との関係から加硫時に加硫最高温度に達するまでの間に、ゴム成分のゴムマトリックスの粘度よりも低くなる粘度特性を有する樹脂を用いることが本発明においては好ましい。即ち、上記有機繊維樹脂としては、ゴム組成物が加硫最高温度に達するまでの間に溶融（軟化を含む）する熱特性を有している。
【００２８】
このような熱特性を上記有機繊維樹脂が有していると、ゴム組成物を加硫して得た加硫ゴム中に、ミクロな排水溝として機能し得る上述の長尺状気泡を容易に形成することができる。
尚、加硫最高温度とは、ゴム組成物の加硫時におけるゴム組成物が達する最高温度を意味する。例えば、モールド加硫の場合には、ゴム組成物がモールド内に入ってからモールドを出て冷却されるまでに該ゴム組成物が達する最高温度を意味する。加硫最高温度は、例えば、ゴム組成物中に熱電対を埋め込むこと等により測定することができる。また、ゴムマトリックスの粘度は、流動粘度を意味し、例えば、コーンレオメーター、キャピラリーレオメーター等を用いて測定する。また、上記樹脂の粘度は、溶融粘度を意味し、例えば、コーンレオメーター、キャピラリーレオメーター等を用いて測定する。
【００２９】
従って、本発明で選択される好ましい樹脂は、例えば、その融点が上記加硫最高温度よりも低い結晶性高分子樹脂などが特に好適に挙げられる。
上記結晶性高分子では、その融点と、ゴム組成物の加硫最高温度との差が大きくなる程、ゴム組成物の加硫中に速やかに溶融するため、高分子の粘度がゴムマトリックスの粘度よりも低くなる時期が早くなる。このため、高分子が溶融すると、そのゴム組成物に配合した発泡剤から発生したガスなどのゴム組成物に存在するガスは、ゴムマトリックスよりも低粘度である高分子の内部に集まる。その結果、加硫ゴム中には、ゴムマトリックスとの間に微粒子を含有する樹脂層を有する気泡、即ち、上記樹脂により被覆されたカプセル状の長尺状気泡が潰れのない状態で効率良く形成される。
タイヤトレッドとなる発泡ゴム層においては、このカプセル状の長尺状気泡はトレッドの表面に現れ、摩擦により生じた溝が上記ミクロな排水溝として機能し、水膜排除効果と共に、エッヂ効果及びスパイク効果も十分に発揮する。
【００３０】
これに対して、有機繊維の樹脂融点が、ゴム組成物の加硫最高温度に近い場合、加硫初期に速やかに溶融せず、加硫終期に溶融する。加硫終期では、ゴム組成物中に存在するガスの一部は加硫したゴムマトリックス中に取り込まれてしまい、溶融した樹脂の内部には集まらない。その結果、上記ミクロな排水溝として効果的機能する長尺状気泡が、効率良く形成されない。また、有機繊維の樹脂融点が低過ぎる場合、有機繊維をゴム組成物中に配合し混練りする際に有機繊維同士の融着が発生し、有機繊維の分散不良が生じる。これもまた、ミクロな排水溝して機能し得る長尺状気泡が効率良く形成されない。したがって、有機繊維の樹脂の融点は、加硫前の各工程における温度では溶融軟化せず、加硫工程中にゴムマトリックスと樹脂との粘度とが逆転するような範囲で選択するのが好ましい。
【００３１】
有機繊維樹脂の融点の上限としては、上記の点を考慮して選択するのが好ましく、上記ゴムマトリックスの加硫最高温度よりも低く、１０℃以上低いのがより好ましく、２０℃以上低いのが特に好ましい。ゴム組成物の工業的な加硫温度は、一般的には最高で約１９０℃程度であるが、例えば、加硫最高温度がこの１９０℃を超えて設定されている場合には、上記樹脂の融点としては、１９０℃以下の範囲で選択され、１８０℃以下が好ましく、１７０℃以下がより好ましい。
なお、上記樹脂の融点は、それ自体公知の融点測定装置等を用いて測定することができ、例えば、ＤＳＣ測定装置を用いて測定した融解ピーク温度を上記融点とすることができる。
【００３２】
以上のことから有機繊維の樹脂は、結晶性高分子及び非結晶性高分子から形成されていても良い。但し、上述したように本発明においては、相転移があるために粘度変化がある温度で急激に起こり、粘度制御が容易な点で結晶性高分子を多く含む有機素材から形成されていることが好ましく、結晶性高分子のみから形成されるのがより好ましい。
【００３３】
このような結晶性高分子の具体例としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレン、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート、シンジオタクティック−１，２−ポリブタジエン（ＳＰＢ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の単一組成重合物や、共重合、ブレンド等により融点を適当な範囲に制御したものも使用でき、更にこれらの樹脂に添加剤を加えたものも使用できる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの結晶性高分子の中でも、ポリオレフィン、ポリオレフィン共重合体が好ましく、汎用で入手し易い点でポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）がより好ましく、融点が比較的低く、取扱いが容易な点でポリエチレン（ＰＥ）が特に好ましい。
【００３４】
尚、非結晶性高分子の樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリアクリロニトリル、これらの共重合体、これらのブレンド物等が挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３５】
また、本発明において使用される（ａ）非含有有機繊維及び（ｂ）微粒子含有有機繊維の有機繊維としては、その繊維長が、０．５乃至２０ｍｍの範囲、特に、１乃至１０ｍｍの範囲にあることが好ましい。
上記発泡ゴム層を形成する際の加硫ゴム中に、このような長さで有機繊維が存在すれば、エッヂ効果及びスパイク効果が有効に作用すると共に、後述の発泡剤等を含めるとミクロな排水溝として効率良く機能し得る長尺状気泡を十分に形成することも可能となる。上記有機繊維長が０．５ｍｍ未満では、上記効果を十分に発揮できない。また、上記有機繊維長が２０ｍｍを超えると、有機繊維同士が絡まり、その分散性が低下する傾向にある。
【００３６】
また、上記有機繊維において、その繊維の径が０．０１〜０．１ｍｍの範囲、特に、０．０１５〜０．０９ｍｍの範囲が好ましい。上記有機繊維は、その径が０．０１ｍｍ未満では切断が生じ易いため、上記エッヂ効果或いはスパイク効果を十分に発揮できない。また、上記の径が０．１ｍｍを超える場合には、加工性に問題が生じてくる。
【００３７】
本発明の（ｂ）微粒子含有有機繊維において、上記有機繊維に含有される微粒子としては、無機微粒子及び有機微粒子が挙げられる。具体的には、無機微粒子としては、ガラス微粒子、水酸化アルミニウム微粒子、アルミナ微粒子、鉄微粒子、などが挙げられる。前記有機微粒子としては、例えば、（メタ）アクリル系樹脂微粒子、エポキシ樹脂微粒子、などが挙げられる。これらは、一種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、氷上での引っ掻き効果に優れる点で、無機微粒子が好ましい。
【００３８】
本発明に使用される微粒子はそのモース硬度が硬度２より、特に硬度５より高いものが好ましい。その微粒子のモース硬度が氷の硬度（１乃至２）以上、即ち、２以上であると、一層の引っ掻き効果を上記発泡ゴム層の表面部でトレッドとして発揮させることができる。このため、得られるタイヤは氷雪路面との間の摩擦係数が大きく、氷上性能（氷雪路面でのタイヤの面制動・駆動性能）に優れている。
このような硬度の高い微粒子としては、例えば、石膏、方解石、蛍石、正長石、石英、金剛石等が挙げられるが、好ましくは、モース硬度５以上のシリカガラス（硬度６．５）、石英（硬度７．０）、溶融アルミナ（硬度９．０）等を挙げることができる。中でもシリカガラス、アルミナ（酸化アルミニウム）等が安価で容易に使用することができる。
【００３９】
また、上記微粒子はその粒径分布の頻度数の８０質量％以上、好ましく９０質量％以上が１０〜５０μｍの範囲にあることが好ましく、また、その平均粒径が１０〜３０μｍの範囲であることが好ましい。
上記頻度数における粒径が１０μｍを下回ってくると、（ｂ）微粒子含有有機繊維を製造する際に、粒子同士が凝集し易くなるものが見られ、その分散性が低下する傾向にある。また、このような繊維を用いたタイヤにあっては、十分な引き掻き効果、或いはエッヂ効果、スパイク効果を発揮することができない。一方、上記粒径が５０μｍを超えると、（ｂ）微粒子含有有機繊維の製造時に繊維切れ等の問題が頻発し、所望する（ｂ）微粒子含有有機繊維が効率良く得られない。
【００４０】
上記微粒子はまた、粒度分布のピーク値での頻度数が２０質量％以上であることが好ましく、より好ましくは２５質量％以上であり、更に好ましくは３０質量％以上である。
上記微粒子のピーク値での頻度数が２０質量％以上であれば、微粒子の粒度分布曲線がシャープとなり、粒径が均一となる。このため、上記微粒子含有有機繊維の紡糸に際して切れなどが発生し難い良好な繊維が得られると共に、かかる繊維をタイヤに使用した場合には氷上性能性が安定してくる。これに対して、上記微粒子のピーク値での頻度数が２０質量％未満では、上記繊維の紡糸に切れなどが生じやすくなり、また、タイヤとしての性能もばらつきが生じやすくなってくる。また、上述した上記範囲内の粒径の大きさでは、その粒径が大きいほどタイヤの氷上性能が向上する。
【００４１】
尚、ここで、頻度数とは全体の粒子質量に対する粒度分布（粒度分布曲線）における粒子粒径を２μｍの刻み幅で区分したときのその区分幅での存在粒子の質量率をいい、ピーク値での頻度数とは、粒度分布曲線における上記刻み幅に最大ピーク値を含んでいる区分幅における頻度数を言う。
【００４２】
更に上記微粒子は、そのアスペクト比が１．１以上であることが好ましく、且つ角部が存在していることが好ましい。より好ましくはアスペクト比が１．２以上、更に好ましくは１．３以上である。ここで、角部が存在するとは、表面の全てが球面或いは滑らかなカーブ面でないことを意味する。
本発明の微粒子には最初から角部を有する微粒子も使用できるが、微粒子が球形状であっても粉砕することにより、微粒子表面に角部を存在させて使用することができると共に、より多くの角部を存在させることができる。
微粒子形状はその微粒子群を電子顕微鏡で観察することにより確認が可能であり、球状でないことを確認するものである。また粒子の長軸と短軸の比率をあらわすアスペクト比が１．１以上であれば、粒子表面に形成される角部の存在が十分に角張ることができる。このため、このような微粒子を含む微粒子含有有機繊維を使用したタイヤ等にあっては、引っ掻き効果、或いはエッヂ効果、及びスパイク効果を十分に高めることができる。
【００４３】
上記微粒子は、上記微粒子含有有機繊維を形成する樹脂１００質量部に対して５乃至５０質量部、特に、７乃至５０質量部の範囲で含有されることが好ましい。
上記微粒子量が５質量部未満では、ゴム組成物のゴム製品における引っ掻き効果、タイヤのトレッドにあってはエッヂ効果及びスパイク効果が十分に生じなくなる場合がある。一方、上記微粒子量が５０質量部を超えると、微粒子含有有機繊維の製造時に繊維切れ等の問題が頻発し、微粒子含有有機繊維が効率良く得られなくなる虞がある。
【００４４】
本発明においては、加流後に気泡を形成させるために、上記発泡ゴム層の成形前の加硫ゴム中に発泡剤を配合する。発泡剤及び上記繊維を用いることにより、加硫ゴム或いはトレッドとなる上記発泡ゴム層は、長尺状気泡を有してミクロな排水溝を形成して水膜除去能が付与される。
上記発泡剤としては、例えば、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、ジニトロソペンタスチレンテトラミンやベンゼンスルホニルヒドラジド誘導体、オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、二酸化炭素を発生する重炭酸アンモニウム、重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、窒素を発生するニトロソスルホニルアゾ化合物、Ｎ，Ｎ'−ジメチル−Ｎ，Ｎ'−ジニトロソフタルアミド、トルエンスルホニルヒドラジド、Ｐ−トルエンスルホニルセミカルバジド、Ｐ，Ｐ'−オキシービス（ベンゼンスルホニルセミカルバジド）等が挙げられる。
【００４５】
これらの発泡剤の中でも、製造加工性を考慮すると、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）が好ましく、特にアゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）が好ましい。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。上記発泡剤の作用により、得られた上記加硫ゴムは発泡率に富む発泡ゴムとなる。
【００４６】
本発明においては、効率的な発泡を行う観点から、その他の成分として発泡助剤を用い、上記発泡剤と併用するのが好ましい。上記発泡助剤としては、例えば、尿素、ステアリン酸亜鉛、ベンゼンスルフィン酸亜鉛や亜鉛華等、通常、発泡製品の製造に使用する助剤等が挙げられる。これらの中でも、尿素、ステアリン酸亜鉛、ベンゼンスルフィン酸亜鉛等が好ましい。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
上記発泡剤の含有量としては、目的に応じて適宜決定すればよいが、一般にはゴム成分１００質量部に対して１乃至１０質量部程度が好ましい。上記発泡剤はゴムマトリックス中に配合しても良く、また各有機繊維中に配合しても良い。
【００４７】
本発明に使用するその他の成分としては、本発明の効果を害しない範囲で用いることができ、例えば、硫黄等の加硫剤、ジベンゾチアジルジスルフィド等の加硫促進剤、加硫促進助剤、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジル−スルフェンアミド、Ｎ−オキシジエチレン−ベンゾチアジル−スルフェンアミド等の硫化防止剤、オゾン劣化防止剤、着色剤、帯電防止剤、分散剤、滑剤、酸化防止剤、軟化剤、カーボンブラックやシリカ等の無機充填材等の他に、通常ゴム業界で用いる各種配合剤などを目的に応じて適宜選択して使用することができる。これらは１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよく、市販品を使用してもよい。
【００４８】
本発明に係るタイヤの発泡ゴム層を形成するには、上記で詳述したゴム組成物を、以下の条件、手法にて混練り、熱入れ、押出等する。
混練は、混練装置への投入体積、ローター回転速度、混練温度、混練時間等の混練装置等の諸条件について特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。混練装置としては、市販品を好適に使用する。
熱入れ又は押出は、熱入れ又は押出時間、熱入れ又は押出装置等の諸条件について特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。熱入れ又は押出装置としては、市販品を好適に使用する。尚、熱入れ又は押出温度は、発泡剤が存在する場合はその発泡を起こさないような範囲で適宜選択される。押出温度は、９０乃至１１０℃程度が望ましい。
【００４９】
本発明において、押出等により上述の有機繊維は押出方向に配向させることが好ましく、このような配向を効果的に行うには、限られた温度範囲の中でゴム組成物の流動性を制御し、具体的にはゴム組成物中に、アロマ系オイル、ナフテン系オイル、パラフィン系オイル、エステル系オイル等の可塑剤、液状ポリイソプレンゴム、液状ポリブタジエンゴム等の液状ポリマーなどの加工性改良剤を適宜添加してゴム組成物の粘度を変化させ、その流動性を高める。
本発明において、トレッドの発泡ゴム層を製造するには、（ａ）微粒子含有有機繊維及び（ｂ）非含有有機繊維を、トレッドにおける接地面に平行な方向に配向、即ち、タイヤの周方向に配向させることが良い。タイヤの走行方向の排水性を高めることができ、氷上性能を効果的に向上させることができる。
【００５０】
上記発泡ゴム層において各有機繊維を揃わせて配向する方法としては、例えば、図４に示すように、微粒子含有有機繊維１５を含むゴム組成物１６を、流路断面積が出口に向かって減少する押出機の口金１７から押し出すことにより、微粒子含有有機繊維１５等を一定の方向に配向させればよい。なお、この場合、押し出される前のゴム組成物１６中の微粒子含有有機繊維１５等は、口金１７へ押し出されていく過程でその長手方向が押出方向（矢印Ｐ方向）に沿って除々に揃うようになり、口金１７から押し出されるときには、その長手方向が押出方向（矢印Ａ方向）にほぼ完全に配向させることができる。この場合における微粒子含有有機繊維１５等のゴム組成物１６中での配向の程度は、流路断面積の減少程度、押出速度、加硫前のゴム組成物１６の粘度等によって変化させる。
【００５１】
本発明において、加硫の条件乃至方法等については特に制限はなく、ゴム成分の種類等に応じて適宜選択することができるが、本発明のようにトレッドとしての発泡ゴム層を製造する場合にはモールド加硫が良い。加硫の温度としては、上述したように加硫中の上記ゴム組成物の加硫最高温度が上記有機繊維を構成する樹脂の融点以上になるように選択されることが好ましい。加硫最高温度が樹脂の融点未満であると、上述したように繊維が溶融せず、発泡により生じたガスを樹脂中に取り込むことができない。発泡ゴム層に長尺状気泡を効率良く形成できない。加硫装置は、特に制限はなく、市販品を好適に使用することができる。
【００５２】
本発明のタイヤのトレッド（発泡ゴム層）においては、トレッド表面に生じた長尺状気泡の凹部は方向性を持たせてある。このため、効率的な排水を行う排水路として機能する。なお、該凹部は上記保護層、特に微粒子を存在させた保護層を有するため、該凹部は、耐剥離性、水路形状保持性、水路エッヂ部摩耗性、荷重入力時の水路保持性等に優れる。更に本発明のタイヤにおいては、長尺状気泡が発泡層全体に存在するため、使用初期から末期まで上記凹部による諸機能が発揮され、上記氷上性能に優れる。
【００５３】
上記発泡ゴム層における発泡率は、３〜５０％の範囲、特に、１５〜４０％の範囲にあることが好ましい。
発泡率が３％未満であると、上記トレッドにおける凹部の体積が小さく、上記氷上性能を十分に向上させることができないことがあり、一方、発泡率が５０％を越えると、トレッドにおける上記氷上性能は十分であるものの、トレッド内における気泡が多くなり破壊限界が低下する傾向にあり、耐久性の点で好ましくない。尚発泡率のＶｓは、加硫ゴム或いはトレッドにおける全発泡率を意味し、次式により算出できる。
Ｖｓ＝（ρ0 ／ρ1 −１）×１００（％）
ここで、ρ1 は、加硫ゴム（発泡ゴム）の密度（ｇ／ｃｍ3 ）を表す。ρ0 は、加硫ゴム（発泡ゴム）における固相部の密度（ｇ／ｃｍ3 ）を表す。なお、加硫後のゴム（発泡ゴム）の密度及び加硫後のゴム（発泡ゴム）における固相部の密度は、例えば、エタノール中の質量と空気中の質量を測定し、これから算出した。
【００５４】
本発明において、発泡ゴム層に形成される長尺状気泡の平均径（μｍ）は、１０乃至５００μｍ程度であるのが好ましい。上記平均径が１０μｍ未満であると、ゴム表面に形成されるミクロの排水溝の水排除性能が低下することがあり、上記平均径が５００μｍを越えると、ゴムの耐カット性、ブロック欠けが悪化し、また、乾燥路面での耐摩耗性が悪化することがある。
【００５５】
本発明に係るタイヤは、いわゆる乗用車用のみならず、トラック・バス用等の各種の乗物に好適に適用できる。氷雪路面上でのスリップを抑えることが必要な構造物に好適に使用でき、タイヤのトレッドは、上記氷上でのスリップを抑えることが必要な限り、例えば、更生タイヤの貼り替え用のトレッド、中実タイヤ、等に使用できる。また、タイヤが空気入りタイヤである場合、内部に充填する気体としては空気のほかに窒素等の不活性ガスを用いることができる。
尚、上記実施形態においては二層構造を持つトレッドを例にして説明したが、トレッドの構造は特に制限はなく一層構造でも良い。更にタイヤ半径方向に分割された多層構造、タイヤ周方向或いはトレッド幅方向に分割された構造でも良く、トレッドの表面層の少なくとも一部が本発明のゴム組成物により構成されていることが好ましい。
【００５６】
（実施例）
以下に、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これの実施例に何ら限定されるものではない。
（実施例１乃至５及び比較例１〜１２）
各実施例及び比較例の発泡ゴム層を形成するために、天然ゴム、シス−１，４−ポリブタジエンゴム（商品名；ＵＢＥＰＯＬ １５０Ｌ：宇部興産社製）、カーボンブラック（Ｎ１３４（Ｎ２ＳＡ：１４２ｍ２／ｇ）：旭カーボン社製）、シリカ（Ｎｉｐｓｉｌ ＡＱ：日本シリカ株式会社製）、シランカップリング剤（Ｓｉ６９：デグサ社製）、アロマ油、ステアリン酸、老化防止剤（Ｎ−イソプロピル−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン）、酸化亜鉛、加硫促進剤（ＭＢＴＳ：ジベンゾチアジルジスルフィド）、加硫促進剤（ＣＢＳ：Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド）、硫黄、発泡剤（ＤＮＰＴ：ジニトロベンタメチレンテトラミン）、尿素、（ｂ）微粒子含有有機繊維、（ａ）非含有有機繊維、及び（ａ）／（ｂ）比の量を適宜選択して配合した。その配合量を下記表１及び２に示した。
【００５７】
また、表１及び表２に示した配合における各ゴム組成物の加硫時における加硫温度は、ゴム組成物中に熱電対を埋め込んで測定しながら行った。加硫最高温度に達するまでに、各有機繊維樹脂の融点を超え、上記ゴム組成物の加硫時において、上記樹脂粘度はゴムマトリックス粘度より低くなった。
なお、各有機繊維樹脂の上記加硫最高温度における粘度（溶融粘度）は、コーンレオメーターを用いて測定（ゴムのトルクがＭａｘをむかえたら終了とし、トルクをゴム粘度として、トルクの変化と発泡圧力の変化を測定）したところ、６であった。一方、上記ゴム組成物の上記加硫最高温度における粘度（流動粘度）は、モンサント社製コーンレオメーター型式１−Ｃ型を使用し、温度を変化させながら１００サイクル／分の一定振幅入力を与えて経時的にトルクを測定し、その際の最小トルク値を粘度としたところ（ドーム圧力０．５９ＭＰａ、ホールディング圧力０．７８ＭＰａ、クロージング圧力０．７８ＭＰａ、振り角±５°）、１１であった。
【００５８】
各実施例及び比較例からタイヤのトレッド（発泡ゴム層）を形成し、通常のタイヤ製造条件に従って各試験用のタイヤを製造した。
＜氷上性能＞
タイヤは、乗用車用ラジアルタイヤであり、そのタイヤサイズは１８５／７０Ｒ１３であり、国産１６００ＣＣクラスの乗用車に４本を装着し、氷温−１℃の氷上制動性能を該乗用車を、確認した。比較例１のタイヤをコントロールタイヤとして、氷上性能＝（コントロールタイヤの制動距離／その他の例の制動距離）×１００とした。
＜加工性＞
押出肌の加工性の評価は、押出後のゴム表面の粗さを表面粗さ計にて測定し、その表面粗さ（Ｒａ）が５０μｍ以下のものを合格とした。
以上の結果を表１及び２に示した。
【００５９】
【表１】
【表２】
表１及び２の結果から、実施例１〜５は、氷上性能及び加工性が共に平均以上であることが判る。また、比較例１〜５に示すように、（ａ）非含有有機繊維を含まない発泡ゴム層からなるタイヤはその加工性が劣ることが判る。また、比較例６〜９に示すように、天然ゴム、ポリブタジエンゴム、カーボンブラック、シリカ等の基本的な配合剤の配合量が適量に達しない場合には氷上性能を旨く高めることができないことが判る。
【００６２】
【発明の効果】
本発明に係るタイヤでは、、微粒子を含有しない（ａ）非含有有機繊維及び微粒子を含有する（ｂ）微粒子含有有機繊維が所定の割合で含まれるので、上記従来における諸問題を解決することができる。即ち、微粒子含有有機繊維の好適な使用を図ることにより、工場での作業性を高め、水膜除去性能を発揮するミクロな排水溝が確実に形成すると共に、エッヂ効果又はスパイク効果を十分に発揮する氷上性能（面制動・駆動性能）に優れたタイヤの提供ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係るタイヤの断面概略説明図である。
【図２】図２は（ａ）及び（ｂ）は本発明に係るタイヤのトレッド部の周方向及び幅方向に沿う各断面概略図である。
【図３】図３は、微粒子含有有機繊維を一定の方向に配向させる原理を説明する説明図である。
【符号の説明】
１ 一対のビード部
２ カーカス
３ ベルト
４ タイヤ
５ トレッド
６ キャップ部
６Ａ 加硫ゴム
１２ 長尺状気泡
１３ 凹部
１４ 保護層
１５ 微粒子含有有機繊維
１６ ゴム組成物
１７ 口金
１８ 球状気泡
１９ 球状気泡の凹部
２０ 微粒子
Ｐ 押出方向
Claims (9)
- 路面と実質接する面に発泡ゴム層が設けられるタイヤであって、上記発泡ゴム層は、その発泡率が３〜５０％の範囲にあり、ゴム成分には少なくとも天然ゴムとポリブタジエンゴムがそれぞれ所定量含まれ、且つゴム成分の１００質量部に対して天然ゴムが２０〜７０質量部の範囲、及びポリブタジエンゴムが３０〜８０質量部の範囲で含まれ、また、カーボンブラックがゴム成分の１００質量部に対して５〜５５質量部の範囲で含まれ、シリカがゴム成分の１００質量部に対して５〜５５質量部の範囲で含まれ、更には、微粒子を含有しない（ａ）非含有有機繊維及び微粒子を含有する（ｂ）微粒子含有有機繊維が９５／５〜５／９５の範囲の割合（（ａ）非含有有機繊維／（ｂ）微粒子含有有機繊維）で含まれ、且つ（ａ）非含有有機繊維及び（ｂ）微粒子含有有機繊維の合計量が上記ゴム成分１００質量部に対して０．９１〜６質量部の範囲で含まれ、
微粒子含有有機繊維及び非含有有機繊維を構成する有機繊維は融点の上限がゴムマトリックスの加硫最高温度よりも低い結晶性高分子であり、
微粒子はモース硬度が２より高いことを特徴とするタイヤ。 - 上記（ａ）非含有有機繊維及び（ｂ）微粒子含有有機繊維の合計量が上記ゴム成分の１００質量部に対して１〜５質量部の範囲で含まれることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ。
- 上記（ｂ）微粒子含有有機繊維の微粒子が、無機微粒子及び有機微粒子から選択される請求項１又は２に記載のタイヤ。
- 上記微粒子は、ガラス微粒子、水酸化アルミニウム、アルミナ、溶融アルミナ、鉄、（メタ）アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、石膏、方解石、蛍石、正長石、石英、及び金剛石の少なくとも１以上から選択される微粒子である請求項３記載のタイヤ。
- 上記結晶性高分子がポリオレフィン又はポリオレフィン共重合体である請求項１〜４の何れかの項に記載のタイヤ。
- 上記結晶性高分子がポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート、シンジオタクティック−１，２−ポリブタジエン、ポリビニルアルコール、及びポリ塩化ビニルの少なくとも１以上から選択される高分子である請求項１〜４の何れかの項に記載のタイヤ。
- 上記有機繊維の樹脂はポリエチレン及びポリプロピレンから選ばれた少なくとも１種からなる結晶性高分子であり、且つ融点が１９０℃以下であることを特徴とする請求項５に記載のタイヤ。
- 上記（ｂ）微粒子含有有機繊維は、該有機繊維の樹脂の１００質量部に対して該微粒子が５〜５０質量部の範囲で含有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載のタイヤ。
- 上記（ａ）非含有有機繊維及び（ｂ）微粒子含有有機繊維に使用される繊維の径が０．０１〜０．１ｍｍの範囲で、その長さが０．５〜２０ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載のタイヤ。
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