JPH05147406A

JPH05147406A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JPH05147406A
Application number: JP3312318A
Authority: JP
Inventors: Shingo Midorikawa; 真吾緑川; Masaaki Harada; 昌明原田
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1991-11-27
Filing date: 1991-11-27
Publication date: 1993-06-15

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】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た空気入
りタイヤを提供すること。【構成】本発明の空気入りタイヤは、トレッド部13が
ゴム成分１00重量部に対しポリビニルアルコール粉末を
１〜15重量部配合してなるゴム組成物とシランカップリ
ング剤で表面処理したポリアミド系短繊維からなり、前
記トレッド部13の20℃と−10℃におけるJIS 硬度の差が
８以下であり、前記ポリビニルアルコール粉末が粘度10
〜70cps 、けん化度80モル％以上、平均粒径30〜1000μ
ｍを有すると共に、前記ポリアミド系短繊維の殆んどが
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。

Description

【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。水不溶
性高分子粉体をトレッドゴムに配合したスタッドレスタ
イヤも提案されている（特開平３-159803 号公報) 。し
かし、このタイヤでは、０℃と室温の硬度差があり過ぎ
て結果的に０℃での硬度が大となり、氷上性は十分に改
良できない欠点がある。

【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、トレッド部がゴム成分１00重量部に対しポリビニル
アルコール粉末を１〜15重量部配合してなるゴム組成物
とシランカップリング剤で表面処理したポリアミド系短
繊維からなり、前記トレッド部の20℃と−10℃における
JIS 硬度の差が８以下であり、前記ポリビニルアルコー
ル粉末が粘度10〜70cps 、けん化度80モル％以上、平均
粒径30〜1000μｍを有すると共に、前記ポリアミド系短
繊維の殆んどがトレッド部のブロック表面および側面に
沿って配向したことを特徴とする。

【０００８】このように本発明では、トレッド部にポリ
ビニルアルコール粉末を用いるために、氷雪路面の走行
時にトレッド部に粒子として存在するポリビニルアルコ
ール粉末が路面の水により溶解して、もしくは自然にト
レッド表面から脱落し、トレッド表面に凹凸ができると
共に、脱落しないポリビニルアルコール粉末の粒子は路
面の水を良く吸収するので、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、ポリビニルアルコール粉
末が路面の水をよく吸収すると共に路面の水を吸収した
ポリビニルアルコール粉末がトレッド表面からすぐに脱
落するので、排水性が良好となるから、走行性能が損な
われることはない。さらに、乾燥路を走行する場合にお
いては、トレッド部におけるポリビニルアルコール粉末
の配合量がわずかであるためにトレッドの剛性低下にあ
まり影響を与えることがないので、乾燥路走行性能を損
なうことがない。また、一般的に氷雪路での走行性能を
向上させるには低温側、例えば−10℃における硬度を低
くするのが重要であり、また一般路での性能を保には高
温側、例えば20℃における硬度を高く保のが有効であ
る。本発明では、トレッド部の20℃と−10℃におけるJI
S硬度の差を８以下としたために、低温時にしなやかさ
を保ってマトリックスゴム中でのポリビニルアルコール
粉末の効果が最大限に発揮されると共に、一般路での走
行性能、耐摩耗性を犠牲にすることはない。さらに、本
発明では、ポリアミド系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) 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がゴム成
分１00重量部に対しポリビニルアルコール粉末を１〜15
重量部配合してなるゴム組成物とシランカップリング剤
で表面処理したポリアミド系短繊維からなり、20℃と−
10℃におけるJIS 硬度の差が８以下である。 (１) 20℃と−10℃におけるJIS 硬度の差が８超である
と、結果的に−10℃でのJIS 硬度が高くなり過ぎるか或
いは20℃でのJIS 硬度が低くなり過ぎるわけであり、そ
れぞれ氷雪路性能、一般路性能にとって好ましくなく、
ポリビニルアルコール粉末の配合効果が十分に発揮され
ない。

【００１１】ゴム成分としては、特に限定されるもので
はなく、トレッドゴムとして通常使用されるものを用い
ればよい。例えば、天然ゴム (ＮＲ) 、ブタジエンゴム
(ＢＲ) 、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム (ＳＢ
Ｒ) などである。ポリビニルアルコール粉末は、粘度10
〜70cps 、けん化度80モル％以上、平均粒径30〜1000μ
ｍを有するものである。粘度が10cps 未満では加硫中に
ポリビニルアルコール粉末が溶け易く、加硫後にポリビ
ニルアルコール粉末がトレッド部中に粒子として存在し
にくくなる。粘度が70cps 超ではポリビニルアルコール
粉末の吸水能力が低下してしまう。また、けん化度80モ
ル％未満でもポリビニルアルコール粉末の吸水能力が低
下することになる。平均粒径が30μｍ未満では氷上性能
の改良が不十分となり、1000μｍを超えると乾燥路走行
性能 (耐摩耗性等)などの一般路走行性能が低下してし
まう。

【００１２】このポリビニルアルコール粉末は、ゴム成
分１00重量部に対し１〜15重量部配合される。１重量部
未満では氷上性能の改良が不十分となり、15重量部を超
えると耐摩耗性が悪化してしまう。このようにしてなる
ゴム組成物には、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。ポリビニルアルコール
粉末はタイヤ加硫成形後において、トレッド部13に粒子
の形態で存在する。

【００１３】（２）シランカップリング剤で表面処理し
たポリアミド系短繊維は、シランカップリング剤で表面
を行ったポリアミド系短繊維である。この処理は、例え
ば、ポリアミド系短繊維の表面にシランカップリング剤
液を塗布するか又はポリアミド系短繊維をシランカップ
リング剤液に浸漬することによって行われる。ポリアミ
ド系短繊維としては、数平均分子量5000以上、好ましく
は8000以上のものを用いるのがよい。また、融点150 〜
260℃の範囲のものを用いるのがいっそう好ましい。こ
のポリアミド系短繊維は、例えば、ナイロン繊維、芳香
族ポリアミド繊維（アラミド繊維）などである。また、
シランカップリング剤は、例えば、γ−アミノプロピル
トリメトキシシラン、ビス-(3-トリエトキシシリルプロ
ピル)-テトラスルフィド、γ−グリシドキシプロピル-
トリメトキシシラン、γ−クロロプロピルメトキシシラ
ン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどで
ある。

【００１４】シランカップリング剤で表面処理したポリ
アミド系短繊維のゴム組成物に対する配合割合は、特に
限定されるものではないが、ゴム100 重量部に対して１
重量部〜15重量部であるとよい。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向を得るためには、
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が配向する。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が配向することになる。ただし、このために
は短繊維のトレッドゴム中への均一な分散が必須であ
り、繊維の形状は限定される。というのは、短繊維の長
さが長いとゴム中において繊維同士がからまり合い、塊
状となってしまうからである。同様の理由で、繊維径の
極小さいものも好ましくない。このような理由から、従
来では繊維径が１〜10μm 、長さが5000μm 以下のもの
が使用されることが多かった。

【００１６】ところが鋭意検討した結果、原料ゴム100
重量部に対してシランカップリング剤でコーティングし
た平均径0.05〜0.8 μm 、平均長１〜100 μm のポリア
ミド繊維５〜100 重量部含有した状態のマスターバッチ
を用いるとポリアミドが環状の状態で埋封され、マスタ
ーバッチが充分に分散しているため、トレッドゴム中に
配合した際も該繊維が均一に分散され、更に異方性も発
現することが判った。

【００１７】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と
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。

【００１８】１.03 ≦ Ｅ₁／Ｅ₂ ・・・・３〔MPa〕≦ Ｅ₂≦ 20 〔MPa〕・・・・なお、本発明では、シランカップリング剤で表面処理し
ないポリアミド系短繊維は使用されない。このような短
繊維を使用するとゴムとの接着が悪くなり、耐摩耗性、
耐久性（クラック等）が悪化するからである。

【００１９】

【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11R22.5 14PR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１〜７) について、次の評価を行った。この
結果を表１に示す。表１中において、ポリビニルアルコ
ール粉末をＰＶＡ粉末と略記する。なお、テスト車は大
型車両（２・Ｄ）を使用した。JIS 硬度の差：各テストタイヤのトレッド部より試験片
を切り出し、JIS-K 6301に規定されている方法に準拠し
て、温度20℃と−10℃のときの硬度を測定して、その差
を算出した。

【００２０】氷上路面での制動性能：氷盤上を初速40km
／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点法で採点した結果 (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。

【００２１】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20,000
km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。混合加工性：混合ゴムのまとまり、シーティング性、ロ
ールでのバギング、押出物の状態等を５点満点で採点し
た。

【００２２】

【００２３】注) ＊１ＰＶＡ粉末Ｆ…粘度43cps、けん化度88mol％、平
均粒径100μｍ。＊２ＰＶＡ粉末Ｇ…粘度62cps、けん化度97.9mol％、
平均粒径750μｍ。＊３ＰＶＡ粉末Ｄ…粘度5.2cps、けん化度88mol％、
平均粒径800μｍ。＊４ＰＶＡ粉末Ｅ…粘度43cps、けん化度88mol％、平
均粒径1500μｍ。＊５短繊維Ｄ…γ−アミノプロピルメトキシシランで
表面処理した平均長20μｍ、平均径0.3 μｍのナイロン
６短繊維（数平均分子量30,000、融点221 ℃）を天然ゴ
ム（ＮＲ）100 重量部に対し50重量部配合したマスター
バッチ。＊６短繊維Ｂ…カーボン短繊維、平均径１μｍ、平均
長５μｍ。＊７短繊維Ｅ…アラミド短繊維、平均径５μｍ、平均
長4000μｍ。＊８ N-(1,3-ジメチル）-N'-フェニル-p-フェニレンジ
アミン。＊９ N-第三-ブチル-2-ベンゾチアゾール・スルフェン
アミド。＊10 ポリマーＢＲ…シス成分98％、Ｔｇ−103 ℃。＊11 ポリマーＳＢＲ…スチレン含量24.6重量％、ブタ
ジエン部分のビニル成分量15重量％、Ｔｇ−51℃。

【００２４】ＰＶＡ粉末の粘度は、ヘプラー粘度計によ
り20℃、４％水溶液粘度の測定値。けん化度は、水酸基
の割合をモル％で表した値。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、ＰＶＡ粉末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、粘度が本発明範囲外のＰＶＡ粉末を用いたゴム組
成物であって、氷雪路走行性能が改善されない。比較例
２は、平均粒径が本発明範囲外のＰＶＡ粉末を用いたゴ
ム組成物であって、耐摩耗性が大幅に低下している。比
較例３および比較例４は、それぞれ、短繊維が本発明範
囲外のものであって、氷雪路走行性能の改善が不十分で
あり、混合加工性も悪化している。比較例５は、ＰＶＡ
粉末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、操縦安定性が低下している。比較例７
は、JIS 硬度の差が本発明範囲外であり、氷雪路走行性
能は改善されない。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ト
レッド部にポリビニルアルコール粉末とシランカップリ
ング剤で表面処理したポリアミド系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.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０８Ｌ 29:04）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トレッド部がゴム成分１00重量部に対し
ポリビニルアルコール粉末を１〜15重量部配合してなる
ゴム組成物とシランカップリング剤で表面処理したポリ
アミド系短繊維からなり、前記トレッド部の20℃と−10
℃におけるJIS 硬度の差が８以下であり、前記ポリビニ
ルアルコール粉末が粘度10〜70cps 、けん化度80モル％
以上、平均粒径30〜1000μｍを有すると共に、前記ポリ
アミド系短繊維の殆んどがトレッド部のブロック表面お
よび側面に沿って配向した空気入りタイヤ。
【請求項２】ポリアミド系短繊維が0.05〜0.8 μｍの
平均直径と１〜100μｍの範囲内の平均長を有する請求
項１の空気入りタイヤ。