JPH06328906A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 氷上及び雪上走行性能を著しく改良し、耐摩
耗性及び混合加工性の良好な空気入りタイヤを提供す
る。 【構成】 トレッド部がマトリックスゴムと低硬度粉末
ゴムと中空微粒子と短繊維とから構成され、前記低硬度
粉末ゴムが平均粒径1000μｍ未満で、低硬度粉末ゴム 1
00重量部当りカーボン20重量部以下を含むか又は含まな
いで、その配合量がマトリックスゴム 100重量部当り１
〜10重量部であり、中空微粒子が平均粒径10〜 120μｍ
でかつ平均肉厚 0.1〜15μｍであり、さらに前記短繊維
がアスペクト比（長さ／径の比）10〜1000である空気入
りタイヤ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気入りタイヤに関
し、更に詳しくは氷上及び雪上走行性能、特に耐摩耗性
の低下を抑えながら、氷上及び雪上走行性能を改良した
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。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及び
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。

【０００３】このスタッドレスタイヤとして、氷上摩擦
力を向上させるために凝着効果（トレッド表面が氷路面
に着いてその氷路面の表面形状に追随すること）の高い
低硬度加硫ゴム組成物をマトリックスゴムに配合してト
レッド部を構成したタイヤが提案されている（特開昭63
-92659号公報、特開昭 63-172750号公報、特開平 4-382
09号公報及び特開平 3-10907号公報など参照）。

【０００４】しかしながら、特開昭６３−９２６５９号
公報にはガラス転移点が−50℃以下で粒径1000μｍ以下
の軟らかい粉末加硫ゴムを配合した空気入りタイヤが開
示されているが、マトリックスゴムの凝着効果が十分で
なく、氷上性能が必ずしも満足いくものではなかった。

【０００５】一方、特開昭６０−１３９５０３号公報に
は高硬度ゴム粒子を配合したトレッドゴムを用いるスタ
ッドレスタイヤが開示されているが、ゴム粒子自体の凝
着効果が低いため、氷上性能が必ずしも満足のいくもの
ではなかった。

【０００６】更に、特開平４−３８２０９号公報には低
硬度ゴム粒子及び短繊維を配合することが記載されてい
るが、ゴム粒子の粒径が比較的大きいため、耐摩耗性及
び混合加工性の点で不充分なものであった。また特開平
３−１０９０７号公報には予め加硫した平均粒径 0.5〜
３mmの低硬度加硫ゴム組成物をマトリックスゴムに配合
して氷上性能を改良することが提案されているが、この
空気入りタイヤもマトリックスゴムの凝着効果が十分で
なく、氷上性能が必ずしも満足いくものではない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】以上の通り、従来技術
においては氷上摩擦力が十分でなく、また混合加工性が
困難であるという問題があった。従って、本発明は、こ
のような従来技術の問題を解消し、特に氷上及び雪上走
行性能を著しく改良すると共に、耐摩耗性及び混合加工
性に優れた空気入りタイヤを提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に従えば、トレッ
ド部がマトリックスゴムと低硬度粉末ゴムと中空微粒子
と短繊維とから構成され、前記低硬度粉末ゴムが平均粒
径1000μｍ未満で、低硬度粉末ゴム 100重量部当りカー
ボン20重量部以下を含むか又は含まないで、その配合量
がマトリックスゴム 100重量部当り１〜10重量部であ
り、中空微粒子が平均粒径10〜 120μｍでかつ平均肉厚
0.1〜15μｍであり、さらに前記短繊維がアスペクト比
（長さ／径の比）10〜1000である空気入りタイヤが提供
される。

【０００９】本発明に係る空気入りタイヤの構造には特
に限定はなく、従来から知られている任意の構造の空気
入りタイヤ、更には現在開発中の各種構造の空気入りタ
イヤ構造とすることができ、要はトレッド部を前記構成
のものとすればよい。

【００１０】以下、その一例を添付図１を参照して説明
する。図１は本発明の空気入りタイヤの好ましい一例の
子午線方向半断面説明図である。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11，11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。

【００１１】本発明では、トレッド部13は、前述の如
く、平均粒径が1000μｍ未満の低硬度加硫ゴム組成物、
平均粒径が10〜 120μｍで平均肉厚が 0.1〜15μｍの中
空微粒子、平均分子量が 6,000〜60,000の低分子量ジエ
ン系ポリマー及びアスペクト比が10〜1000の短繊維をマ
トリックスゴムに配合した配合物から構成される。

【００１２】本発明においてトレッド部を構成するゴム
配合物に配合されるマトリックスゴムの種類は特に限定
されるものではないが、好ましくは、天然ゴム、ポリイ
ソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジ
エン共重合体ゴム、又はこれらをブレンドしたものが用
いられる。このマトリックスゴムには、常法により、カ
ーボンブラック、軟化剤等の配合剤が適宜配合される。

【００１３】カーボンブラックとしては、トレッド用と
して通常使用されているものであれば、特にその種類は
限定されない。カーボンブラックの配合量は原料ゴム 1
00重量部に対して40〜 100重量部が好ましく、40重量部
未満では補強性で劣り、耐摩耗性が低下する傾向にある
ので好ましくない。 100重量部を超えると発熱が高くな
る傾向にあるので好ましくない。

【００１４】本発明においてトレッド部を構成するゴム
配合物には平均粒径が1000μｍ未満、好ましくは10〜 4
00μｍの低硬度粉末ゴムを配合する。この平均粒径が10
00μｍを超えると、空気入りタイヤの耐摩耗性が低下
し、また空気入りタイヤ製造時の混合加工性が劣るので
好ましくない。

【００１５】低硬度粉末ゴムはタイヤ加硫後もその形状
が保たれるよう、予めゴム配合物を加硫したものが好ま
しく、原料ゴムとしては、例えば、天然ゴム、ポリイソ
プレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエ
ン共重合体ゴム、ハロゲン化ブチルゴム、又はこれらの
２種以上をブレンドしたものを使用することができる。
カーボンブラックは配合しても配合しなくてもよいが、
配合する場合にはゴム100重量部当り20重量部以下とす
るのがよい。これはカーボンブラックの配合量が増加す
ると、マトリックスゴムとのモジュラス差が小さくな
り、また凝着効果が低下するため氷上性能などが改良さ
れないからである。なお、カーボンブラックは配合しな
い方が好ましい。

【００１６】本発明においてトレッド部を構成するゴム
配合物中における低硬度粉末ゴムの配合量はマトリック
スゴム 100重量部当り１〜10重量部であり、２〜４重量
部が特に好ましい。この配合量が１重量部未満では氷上
性能の改良が不充分であり、逆に10重量部を超えると耐
摩耗性が低下するので好ましくない。

【００１７】本発明においてトレッド部を構成するゴム
配合物中に使用する中空微粒子は、平均粒径10〜 120μ
ｍ、平均肉厚 0.1〜15μｍ、平均比重 0.2〜1.0 のもの
である。中空微粒子の平均粒径が10μｍ未満では氷雪路
走行性能の向上が不十分となり、 120μｍ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傾向にあ
る。平均肉厚が 0.1μｍ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
十分となり、逆に平均肉厚が10μｍを超えると中空微粒
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。平均比重は、それ程厳格ではない
が、平均比重が 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 を超えると中空微粒子の中空部分の
体積が少なくなることになり、目的の氷雪路走行性能の
向上が不十分となる。

【００１８】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の公知
のものを用いることができる。中空微粒子のゴムに対す
る配合量にはそれ程限定はないが、マトリックスゴム10
0重量部に対し５重量部以下が好ましく、２重量部以下
が更に好ましい。この配合量は少なくても低硬度粉末ゴ
ムとの相乗効果により目的とする氷雪路走行性能は十分
改善される。逆に多過ぎると、目的とする改良効果はあ
まり変化せず、トレッドの耐摩耗性、耐久性等が悪化し
てしまうおそれがある。

【００１９】本発明においてトレッド部を構成するゴム
配合物には更にアスペクト比が10〜1000、好ましくは10
〜300 の短繊維が配合される。かかる短繊維としては、
例えば、綿、絹などの天然繊維、セルロース系繊維、ポ
リアミド系繊維、ポリエステル系繊維、ビニロン等のポ
リビニルアルコール系繊維などの化学繊維、カーボン繊
維等の無機繊維を用いることができる。好ましくはナイ
ロン繊維に代表されるポリアミド系繊維、もしくはレー
ヨン等のセルロース系の短繊維がよい。特に、例えばγ
−アミノプロピルトリメトキシシランで表面処理した平
均長30μｍ、平均径 0.3μｍのナイロン６繊維を天然ゴ
ム 100重量部に対し50重量部配合したマスターバッチ
（宇部興産（株）よりUBEPOL-HE として市販）を好適に
用いることができる。スチール短繊維、銅系金属短繊維
等の金属短繊維を用いてもよい。なお、これらの短繊維
は２種以上併用してもよい。

【００２０】この短繊維のゴムに対する配合量は、特に
は限定されないが、マトリックスゴム 100重量部に対し
１〜15重量部がよく、特に１〜５重量部が好ましい。本
発明では、この短繊維がトレッド部13のブロック表面及
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及び図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及び図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及び側面ｂに沿って
タイヤ周方向ＥＥ’に配向している。このように、短繊
維のほとんどはトレッド部のブロック表面及び側面に沿
って（周方向に沿って）配向するのが好ましい。

【００２１】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及び側面ｂに沿って
短繊維17が配向することになる。ただし、短繊維17は、
一定のアスペクト比を有さないと、トレッドゴム中でラ
ンダムに配列し、配向が行われないことになる。このた
め、短繊維は、アスペクト比10〜1000、好ましくは10〜
300 であることが必要であり、好ましくは平均直径0.05
μｍ以上、平均長さ１〜5000μｍであるのが良く、更に
好ましくは短繊維は耐摩耗性の低下を防止し、かつ配向
性に優れるので、0.05〜 0.8μｍの平均直径と１〜 100
μｍの範囲内の平均長を有したポリアミド系短繊維であ
る。なお、アスペクト比が1000を超えるとマトリックス
ゴム中における短繊維の分数が悪くなって充分な配向が
得られないので好ましくない。

【００２２】このように表面ａ及び側面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。

【００２３】本発明において使用するゴム配合物には前
記した必須成分に加えて、タイヤ用に一般に配合される
各種添加剤を任意的に配合することができ、その配合量
も一般的な量とすることができる。このような任意的な
添加剤としては、例えば加硫促進剤、老化防止剤、充填
剤、軟化剤、可塑剤などをあげることができる。本発明
に従った空気入りタイヤは前記したゴム配合物を加硫し
てトレッド部とする以外は一般的な方法及び装置を用い
て製造することができる。

【００２４】

【作用】本発明に従えば、空気入りタイヤのトレッド部
を構成するゴム配合物のマトリックスゴムに前記した特
定の低硬度粉末ゴム、中空微粒子及び短繊維を配合する
が、低硬度粉末ゴムを配合することにより、ゴム中にミ
クロの低モジュラス部ができて、氷上路面などへの追従
性が良くなり、また路面に接する粉末ゴムは高い凝着効
果をもたらし、これに特定の短繊維を併用することで、
低硬度粉末ゴムのブロックが補強され、比較的粉末ゴム
配合量が少ない領域でも充分な氷上摩擦力が得られ、更
に耐摩耗性、混合加工性等も改良される。

【００２５】本発明に従えば、更に、中空微粒子を配合
することにより、ゴム中にミクロな硬い部分ができて、
氷上路面への追従性が良くなり、またトレッド表面にで
きるミクロの凹凸にひっかき効果をもたらすことができ
る。

【００２６】

【実施例】以下、実施例及び比較例に従って本発明を更
に詳しく説明するが、本発明の技術的範囲をこれらの実
施例に限定するものでないことは言うまでもない。実施例１〜３及び比較例１〜８ 表１に示される配合内容（重量部）のトレッドゴム配合
物を用いて、図１に示される構造の空気入りラジアルタ
イヤを常法により作製した。このタイヤのサイズは185/
70 R13 85Qカーカス層４のコード角度はタイヤ周方向に
対しほぼ90°とした。テスト車は1600ccのＦＦ車を使用
して次の評価を行った。結果は表２に示す。

【００２７】動的ヤング率（周方向及び径方向）〔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）及び
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。数値は大きい
程、剛性が大きいことを示す。

【００２８】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（対照例）の予備走行(300km）品を100 として指数
表示した。数値は大きい程、制動が良好であることを示
す。なお、タイヤはすべて乾燥路を300km 予備走行させ
た上で試験に供した。

【００２９】雪上路面での駆動性能：圧雪路面を乗用車
で制動を繰り返して、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。数値は大きい
程、駆動性が良好であることを示す。なお、タイヤはす
べて乾燥路を300km 予備走行させた上で試験に供した。

【００３０】湿潤路面での制動性能：撤水したアスファ
ルト路面を初速40km／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（対照例）を100 として指数
表示した。数値は大きい程、制動が良好であることを示
す。なお、タイヤはすべて乾燥路を300km 予備走行させ
た上で試験に供した。

【００３１】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（対照
例）の摩耗量に対する指数で示した。数値は大きい程、
耐摩耗性が良好であることを示す。

【００３２】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、押出物の状態などを５
点満点で採点した。評点が高いほど良好である。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】（１）ＢＲ…モス成分 98％、Tg−103 ℃ （２）Ｎ−（１，３−ジメチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ
−フェニレンジアミン （３）Ｎ−第三−ブチル−２−ベンゾチアゾール・スル
フェンアミド （４）低硬度粉末ゴムＡ…ＮＲ純ゴムの加硫ゴム粉砕物
（平均粒径 200μｍ、カーボン０phr ） （５）低硬度粉末ゴムＢ…ＮＲ純ゴムの加硫ゴム粉砕物
（平均粒径1500μｍ、カーボン０phr ） （６）低硬度粉末ゴムＣ…ＮＲ純ゴムの加硫ゴム粉砕物
（平均粒径 200μｍ、カーボン40phr ） （７）短繊維Ａ…ナイロン６短繊維、平均長30μｍ、平
均径 0.3μｍ （８）短繊維Ｂ…セルロース系短繊維、平均長1500μ
ｍ、平均径12μｍ （９）短繊維Ｃ…カーボン短繊維、平均長５μｍ、平均
径１μｍ （10）短繊維Ｄ…ポリエステル短繊維、平均長8000μ
ｍ、平均径５μｍ （11）中空微粒子Ａ…ガラスバルーン、平均粒径40μ
ｍ、平均肉厚２μｍ、平均比重 0.7 （12）中空微粒子Ｂ…クレカスフェアー（炭素質バルー
ン）、平均粒径 200μｍ、平均肉厚６μｍ、平均比重
0.6

【００３６】表１に示したように、対照例は従来の典型
的なタイヤ配合で、低硬度粉末ゴム、短繊維及び中空微
粒子を配合していない。表２では、この従来のタイヤを
100とし、他の例の評価値を指数表示した。本発明に係
る実施例１〜３のタイヤは、従来のタイヤに比較して湿
潤路における制動性能には変化がなく、耐摩耗性も殆ど
低下も実用上許容できる範囲であり、氷上及び雪上での
走行性能が著しく改良されている。

【００３７】これに対し、比較例１の配合は粉末ゴムの
粒径が1000μｍを超えるため、耐摩耗性の低下が著しく
低下して実用的でない。比較例２の配合は粉末ゴム中の
カーボン量が多いために氷雪路における性能向上が認め
られず、比較例３は粉末ゴムの配合量が多過ぎるため耐
摩耗性が著しく低下する。比較例４及び５は短繊維のア
スペクト比が本発明の範囲外であるため氷雪路における
性能改善が認められない。なお、比較例１〜５の配合に
は中空微粒子が配合されていない。

【００３８】比較例６では粉末ゴムの粒径が 100μｍよ
り大きいため、中空微粒子を配合しているものの、耐摩
耗性の低下が大きく、比較例７では粉末ゴムの配合量が
多過ぎるため、耐摩耗性の低下が大きく、比較例８では
中空微粒子の粒径が大き過ぎるため、耐摩耗性が低下す
る。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
トレッド部に特定の、低硬度粉末ゴム、中空微粒子及び
短繊維を配合することにより一般湿潤路における走行性
能を損なうことなく、耐摩耗性の低下を抑えて、氷雪路
走行性能を大幅に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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トレッド部がマトリックスゴムと低硬度
   粉末ゴムと中空微粒子と短繊維とから構成され、前記低
   硬度粉末ゴムが平均粒径1000μｍ未満で、低硬度粉末ゴ
   ム 100重量部当りカーボン20重量部以下を含むか又は含
   まないで、その配合量がマトリックスゴム 100重量部当
   り１〜10重量部であり、中空微粒子が平均粒径10〜 120
   μｍでかつ平均肉厚 0.1〜15μｍであり、さらに前記短
   繊維がアスペクト比（長さ／径の比）10〜1000である空
   気入りタイヤ。
2. 【請求項２】 短繊維が0.05〜 0.8μｍの平均直径と１
   〜 100μｍの範囲内の平均長を有するポリアミド系短繊
   維である請求項１に記載の空気入りタイヤ。