JPH05179070A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【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、トレッド部がゴ
ムと中空微粒子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構成され、前記中空微粒子が平
均粒径10〜120 μｍ、平均肉厚0.1 〜10μｍ、平均比重
0.2 〜1.0 であり、さら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。

【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構成され、
前記中空微粒子が平均粒径10〜120 μｍ、平均肉厚0.1
〜10μｍ、平均比重0.2 〜1.0 であり、さらに前記ポリ
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、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、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、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がゴムと
中空微粒子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）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〕 ・・・・ 上述した中空微粒子および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。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。

【００２０】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。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。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。

【００２１】

【００２２】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。 ＊６ 中空微粒子Ｄ…フライアッシュ、平均粒径100 μ
ｍ、平均肉厚３μｍ、平均比重1.1 。 ＊７ 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30μｍ、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。 ＊８ 短繊維Ｂ…カーボン短繊維、平均径１μｍ、平均
長５μｍ。 ＊９ 短繊維Ｅ…アラミド短繊維、平均径５μｍ、平均
長4000μｍ。 ＊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り、混合加工性も悪化す
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 Ｂ６０Ｃ 11/14 Ｚ 8408−3Ｄ Ｃ０８Ｋ 3/00 ＫＣＳ 7167−4Ｊ Ｃ０８Ｌ 77/00 ＬＱＲ 9286−4Ｊ

Claims (3)

【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
   構成され、前記中空微粒子が平均粒径10〜120 μｍ、平
   均肉厚0.1 〜10μｍ、平均比重0.2 〜1.0 であり、さら
   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。
2. 【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。
3. 【請求項３】 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。