JPH09124852A - 空気入りタイヤ - Google Patents

空気入りタイヤ

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JPH09124852A
JPH09124852A JP7336744A JP33674495A JPH09124852A JP H09124852 A JPH09124852 A JP H09124852A JP 7336744 A JP7336744 A JP 7336744A JP 33674495 A JP33674495 A JP 33674495A JP H09124852 A JPH09124852 A JP H09124852A
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JP
Japan
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group
rubber
particles
weight
ice
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Application number
JP7336744A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Teratani
裕之 寺谷
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Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 安定した氷上性能を得る。 【構成】 表面に特定の官能基を有し、所定値以上の硬
度を有する粒子を、発泡ゴムに混入し、粒子とゴムとに
結合する特定のカップリング剤を配合したゴム組成物を
トレッドゴムとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は空気入りタイヤに関
し、氷雪路面で使用される乗用車、トラック・バスなど
小型から大型の全てを含む車両に装着可能なタイヤにつ
いて、特にトレッド部の改良技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】冬期における低温の路面、特に路面上の
水や雪が凍結して氷面を形成した路面上を車で走行する
場合、車に装着されたタイヤのトレッドゴムと氷面との
間の摩擦力は氷面ではない乾燥した通常の路面上の摩擦
力より大幅に低い。このため、氷面を有する路面上を車
で安全に走行するには、スパイクタイヤを車に装着した
り、タイヤの外周にタイヤチェーンを装着して、タイヤ
のトレッドゴムと氷面との間の摩擦力が低くならないよ
うに維持されている。
【0003】しかし、タイヤチェーンを装着したタイヤ
又はスパイクタイヤを車に装着した場合、車がカーブし
て走行したり、急発進、急停車したりする際、スパイク
タイヤのスパイク又はタイヤチェーンが路面を傷付け、
傷付いた路面の一部が切欠されて粉末となり、この路面
が乾燥したときに、その粉末が風により吹き上げられ粉
塵を撒き散らすという問題点がある。また、前記スパイ
クタイヤ又はタイヤチェーン付タイヤを装着した車が路
面を走行する際、スパイクタイヤのスパイク又はタイヤ
チェーンが路面を衝打して騒音を発生するという問題点
もある。
【0004】これに対して、近年、トレッドゴム自体に
摩擦力向上のための工夫を加える技術が採用されてい
る。その第1の方法として、トレッドゴムを適当な方法
で発泡させ、独立気泡を生成させる方法がある(特開昭
63−89547号公報)。即ち、このようにして得ら
れるトレッドゴムの接地面は、多数の気孔で覆われてい
るため、氷面に対する除水効果及び気孔部のミクロな運
動に伴う氷を削り取るエッジ効果の発現によって、氷上
高摩擦性を発現する。この手法は実際のタイヤトレッド
に取入れられ、スタッドレスタイヤとして市販されてい
る。またトレッドゴムに各種の異物(砂、もみがらのよ
うな天然物等)を混入し、タイヤ走行時にこれらの異物
が抜け落ちることによって気孔を発生させる方法も検討
されている。この方法は、氷上高摩擦化のメカニズムと
しては発泡と同一のものである。
【0005】第2の方法として、各種の高硬度材料をト
レッドゴム中に混入し、この高硬度材料中の氷面に対す
るひっかき効果を利用してトレッドゴムの氷上高摩擦化
を実現しようとしたものがある(特公昭46−3173
2号、特開昭51−147803号、特公昭56−52
057号公報、特公平6−102737号公報))。こ
の方法は、明らかに前記第1の方法とは異なったメカニ
ズムによるトレッドゴムの氷上高摩擦化法である。実
際、多くの場合、これらの高硬度材料を多量に混入すれ
ばする程、トレッドゴムは氷上高摩擦化される傾向にあ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術のう
ち、トレッドゴムの発泡又は混入された異物が離脱した
後の表面凹凸の凸部で氷をひっかき、凹部で氷表面の水
分を吸排出する第1の方法の欠点は、ゴムの硬さが氷表
面より相対的に低下することにより、低温下(通常の場
合−3℃以下)でのひっかき効果が期待できなくなるこ
とである。
【0007】一方、トレッドのマトリクスゴムにひっか
き効果の高い高硬度材料を混入する第2の方法の欠点
は、水分の多い0℃付近での氷上性能改良効果が小さ
く、また高硬度材料がゴムに親和性のない異物として存
在するため、耐摩擦性や破壊特性の低下が著しいことで
ある。親和性向上のため、特開平4−365606号公
報には、接着剤、メッキ、プラズマ処理、スパッタ処
理、ゴム材料によるコーティング、樹脂コーティング等
の処理方法が開示され、改善効果はあるものの、未だ十
分とは言えず、現在に至っている。
【0008】現実の氷面温度は日中から夜間にかけて様
々に変化するため広い温度域でより安定した氷上性能を
示し、かつ耐摩耗性および破壊特性も著しく低下させる
ことのないタイヤトレッドが望まれている。
【0009】また、タイヤの新品時に対し、走行末期で
はゴムの経時的硬化とパターン溝深さの減少に伴い剛性
が高まり、氷上性能が低下することも氷上走行用空気入
りタイヤの従来からの課題である。
【0010】そこで本発明の目的は、広い温度域に亘り
安定した氷上性能を示すとともに、完全摩耗に到るまで
の全ての使用条件下でより安定した氷上性能を示すトレ
ッドを備える空気入りタイヤを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明は以下の構成とする。本発明の空気入りタイヤは、
ゴム成分100重量部に対し、JIS−K 6301−
C形硬度が75度以上、平均粒径が5〜250μm であ
り、表面にアルミニウム結合水酸基(Al−OH)及び
/又はケイ素結合水酸基(Si−OH)を有する粒子を
3〜30重量部配合し、一般式 Y3 −Si−Cn 2nA (式中、Yは炭素数1〜4のアルキル基、アルコキシル
基又は塩素原子で3個のYは同一でも異なってもよく、
nは1〜6の整数を示し、Aは−Sm n 2nSi−Y
3 基、X基及び−Sm Z基よりなる群から選ばれた基で
あり、ここでXはニトロソ基、メルカプト基、アミノ
基、エポキシ基、ビニル基、塩素原子又はイミド基、
【化2】 基であり、m及びnはそれぞれ1〜6の整数を示し、Y
は前述の通りである。)で表されるカップリング剤のう
ち少なくとも1種を、前記粒子重量の3〜50重量%配
合してなる、発泡率5〜35%の独立気泡を有する発泡
ゴムをトレッドゴムに使用したことを特徴とする。ま
た、本発明の空気入りタイヤは、前記粒子中に、Al
(OH)3 及びSiO 2 よりなる群から選ばれる少なく
とも1種が粒子重量の20重量%以上含まれていること
を特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
本発明において、発泡ゴムが3〜35%の発泡倍率の独
立気泡を有することとしたのは、0℃付近の氷表面に溶
融した水分が多い状態において気孔によるミクロな排水
効果を大きくし、優れた氷雪性能を発揮させるためには
かかる独立気泡が不可欠だからである。
【0013】また、発泡手段は、トレッドの表層から最
内層に至るまでの発泡倍率を制御することができ、完全
摩耗に至るまでの氷上性能の変化を少なくすることがで
きる。発泡は発泡剤によるもの、ガスの高圧ミキシング
によるもののいずれの方法を用いてもよいが、発泡倍率
が5%未満では発泡の効果が十分でなく、一方35%を
超えるとトレッド剛性が不十分のため、耐摩耗性の低下
や溝底クラックの発生が大となる。
【0014】ここで、発泡の発泡率Vs は、次式 Vs ={(ρ0 −ρg )/(ρ1 −ρg )−1}×100(%) ---(1) で表わされ、ρ1 は発泡ゴムの密度(g/cm3)、ρ0
発泡ゴムの固相部の密度(g/cm3)、ρg は発泡ゴムの
気泡内のガス部の密度(g/cm3)である。発泡ゴムは固
相部と、固相部によって形成される空洞(独立気泡)す
なわち気泡内のガス部とから構成されている。ガス部の
密度ρg は極めて小さく、ほぼ零に近く、かつ固相部の
密度ρ1 に対して極めて小さいので、式(1)は、次式 Vs ={(ρ0 /ρ1 )−1}×100(%) ---(2) とほぼ同等となる。
【0015】また、発泡ゴムに混入される粒子は、JI
S−K 6301−C形硬度計で測定される硬度が75
度以上の高硬度であることを規定するが、75度未満で
は十分なひっかき効果が得られないからである。好まし
くは90以上、最も好ましくは95以上の粒子である。
本発明は、発泡ゴムに高硬度の粒子を混入することによ
り、ゴムの硬度より氷の硬度の方が高くなる低温下にお
いて、ひっかき効果を得て、制動性等の向上を図るもの
である。
【0016】また、かかる高硬度粒子の平均粒径は5〜
250μm であることを規定するが、これは5μm未満
では十分なひっかき効果が得られないためであり、25
0μm を超えると耐摩耗性・耐クラック性等耐久性能の
問題があるからである。
【0017】また、粒子配合量は、ゴム成分100重量
部に対して、3〜30重量部であることを規定するが、
3重量部未満では十分なひっかき効果が出ず、30重量
部を超えると耐久性の問題が生じるからである。尚、平
均粒径の測定は、マイクロトラックによるレーザー回折
測定(光散乱法)による。日機装株式会社製NIKKI
SOマイクロトラックMKII粒度分析計を用い、常法に
て測定した。
【0018】また、粒子成分として、水酸化アルミニウ
ム、二酸化ケイ素、1,4−ビス(ヒドロキシジメチル
シリル)ベンゼン、ジフェニルシランジオール、トリエ
チルシラノール、トリフェニルシラノール等が挙げら
れ、なかでも、水酸化アルミニウムおよび二酸化ケイ素
が好ましい。さらに、Al(OH)3 及び/又はSiO
2 を粒子重量を粒子中に20重量%以上含むと好ましい
が、20重量%未満では粒子のカップリング剤との反応
点が少ないために接着性が確保し難いからである。
【0019】バインダーとしては、PMMA(ポリメチ
ルメタクリレート)、PVA(ポリビニルアルコー
ル)、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリル酸、スチレン−ブ
タジエン樹脂、ポリエステル、エポキシ樹脂、アクリル
樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、PP樹脂、sy
n−1,2−ポリブタジエン樹脂等、従来バインダーと
して用いられる樹脂から選択することができる。
【0020】併用するカップリング剤の配合量は粒子の
3〜50重量%であるが、3重量%より少ないと充分な
接着力が得られず、50重量%より多いと、過剰なカッ
プリング剤のA基から多量の硫黄原子が放出されるた
め、ゴム弾性率が増加し、又、コスト的にも大幅にアッ
プするため、経済的ではないからである。
【0021】次に、この発明においてゴム組成物に配合
されるシランカップリング剤を例示すると次の通りであ
る。ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラス
ルフィド、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)テト
ラスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピ
ル)テトラスルフィド、ビス(2−トリメトキシシリル
エチル)テトラスルフィド、3−メルカプトプロピルト
リメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキ
シシラン、2−メルカプトエチルトリメトキシシラン、
3−ニトロプロピルトリメトキシシラン、3−ニトロプ
ロピルトリエトキシシラン、3−クロロプロピルトリメ
トキシシラン、3−クロロプロピルトリエトキシシラ
ン、2−クロロエチルトリメトキシシラン、2−クロロ
エチルトリエトキシシラン、3−トリメトキシシリルプ
ロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスル
フィド、3−トリエトキシシリルプロピル−N,N−ジ
メチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2−トリエ
トキシシリルエチル−N,N−ジメチルチオカルバモイ
ルテトラスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピル
ベンゾチアゾールテトラスルフィド、3−トリエトキシ
シリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、3
−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスル
フィド、3−トリメトキシシリルプロピルメタクリレー
トモノスルフィド等があげられ、ビス(3−トリエトキ
シシリルプロピル)テトラスルフィド、3−トリメトキ
シシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィドな
どが好ましい。また、3個のYが同一でなくてもよく、
例えばその例としてビス(3−ジエトキシメチルシリル
プロピル)テトラスルフィド、3−メルカプトプロピル
ジメトキシメチルシラン、3−ニトロプロピルジメトキ
シメチルシラン、3−クロロプロピルジメトキシメチル
シラン、ジメトキシメチルシリルプロピル−N,N−ジ
メチルチオカルバモイルテトラスルフィド、ジメトキシ
メチルシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィ
ドがあげられる。
【0022】なお、発泡剤以外の、ゴム成分、シランカ
ップリング剤および粒子等を練り機で混練する際の練り
温度が150℃以上になるようにすると好ましい。この
理由は以下の通りである。すなわち、練り温度が150
℃以上になることにより、粒子表面にて反応したカップ
リング剤がマトリクスゴムと反応し、粒子がマトリクス
を拘束した形(粒子ゲル)となり、粒子周囲がマトリク
スゴムと一次的な反応により包み込まれるため、十分な
接着力が確保でき、さらに、発泡ガスの活性点が粒子表
面からなるなるため、加硫時に、粒子界面発泡せず、独
立気泡をゴムマトリクス中に粒子とは別個に存在させる
ことができ、接着力をさらに高めることができるからで
ある。
【0023】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて説明する。
各実施例及び各比較例とも、表1、2及び3記載の配合
に基づき、ゴム組成物を作製し、表中記載の各性能を測
定した。尚、通常の加硫条件による。
【0024】氷上制動性能は、タイヤサイズ185/7
0R13のタイヤを作製し、氷温度−2℃及び−8℃の
場合とも、直進200km走行後、速度20km/hか
ら制動し、比較例1をコントロールとして指数表示し
た。数値は大きい程良好である。
【0025】耐摩耗性能は、一般路走行にて評価し、比
較例1をコントロールとして指数表示した。数値は大き
い程良好である。クラック外観テストは、一般路実地走
行7000km後、タイヤトレッドゴム周上において観
察し、◎はクラック発生なし、○はクラック長さ0.5
mm以内、△はクラック長さ1mm以内、×はクラック
長さ1mm以上としてランク分けして評価した。尚、低
温弾性率を下げることは、氷上性能向上手法の一つであ
り、本発明においても、低温性が良好に維持されている
ことを確認するために、−20℃における弾性率
(E′)を測定した。
【0026】練り温度は、発泡剤以外の、ゴム成分、カ
ップリング剤および粒子等を混練したときの到達温度を
示した。
【0027】耐破壊特性は、JIS K 6301に準
拠して測定し、比較例1をコントロールとし、引っ張り
強さの指数として表した。数値は大きい程良好である。
接着粒子の割合は、社内テストコース直進走行(200
km)後のトレッドセンター部表面1mm2 中における
粒子表面積の合計(mm2 )の割合を算出し(A%)、
走行前トレッドのスライス断面での割合(B%)を10
0として、%表示した。数値は大きい程良好である。
【0028】
【数1】
【0029】
【表1】
【0030】
【表2】
【0031】
【表3】
【0032】 *1:ジベンゾチアジルジスルフィド(加硫促進剤) *2:N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジル−スル
フェンアミド(加硫促進剤) *3:ジニトロソペンタメチレンテトラミン:尿素=
1:1(重量比) *4:アゾジカルボンアミド 表中のカップリング剤A、Bについては以下の通りであ
る。
【0033】
【化3】 表中の粒子種A〜Xについては、以下の通りである。
【0034】
【表4】
【0035】粒子A.B.E〜K:人工大理石破砕物 粒子C.D.L.M.N.O.Q.R.S:試作品 粒子P:ポリメチルメタクリレート樹脂粉末〔三菱レイ
ヨン(株)製 アクリペットIR−VH〕 粒子T:昭和電工(株)製、商品名“アルミナA−12
C” 粒子Tをふるい分級し、 T1 :平均粒径 70μm T2 :平均粒径 40μm T3 :平均粒径 15μm の3種を得た。 粒子U:昭和電工(株)製、商品名“ハイジライト H
−10C” 粒子V:昭和電工(株)製、商品名“ハイジライト H
−10A” 粒子W:昭和電工(株)製、商品名“ハイジライト H
−21” 粒子X:昭和電工(株)製、商品名“ハイジライト H
−31” 粒子Y:MERCK社製" シリカゲル60" 製品番号9
385−2M
【0036】上記の通り、本発明によると、氷温が−2
℃で水の多い路面においても、また、ゴム硬度より氷硬
度が高くなる−8℃の路面においても、優れた氷上性能
を発揮することがわかる。
【0037】また、耐摩耗性も損なわれず、クラックの
発生もなく、さらに耐破壊特性も良好で、耐久性の点で
も優れていることがわかる。尚、本発明にて使用する粒
子に要求される諸条件は、人工大理石が満たしているた
め、建築資材の廃棄物を効果的に利用することができ
る。
【0038】
【発明の効果】本発明によると、表面にAl−OH、S
i−OHを有し、所定値以上の硬度の粒子を発泡ゴムに
混入し、しかも特定のカップリング剤を使用して、前記
粒子とゴムとの結合を確実にして、従来の問題点であっ
た混入粒子の離脱を回避すると共に、氷温の高低に関わ
らず安定した氷上性能を発揮でき、耐摩耗性・破壊特性
も損なわれない優れた効果を有する空気入りタイヤを提
供することができた。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゴム成分100重量部に対し、JIS−
    K 6301−C形硬度が75度以上、平均粒径が5〜
    250μm であり、表面にアルミニウム結合水酸基及び
    /又はケイ素結合水酸基を有する粒子を3〜30重量部
    配合し、 一般式 Y3 −Si−Cn 2nA (式中、Yは炭素数1〜4のアルキル基、アルコキシル
    基又は塩素原子で3個のYは同一でも異なってもよく、
    nは1〜6の整数を示し、Aは−Sm n 2nSi−Y
    3 基、X基及び−Sm Z基よりなる群から選ばれた基で
    あり、ここでXはニトロソ基、メルカプト基、アミノ
    基、エポキシ基、ビニル基、塩素原子又はイミド基、 【化1】 基であり、m及びnはそれぞれ1〜6の整数を示し、Y
    は前述の通りである。)で表されるカップリング剤のう
    ち少なくとも1種を、前記粒子重量の3〜50重量%配
    合してなる、 発泡率5〜35%の独立気泡を有する発泡ゴムをトレッ
    ドゴムに使用したことを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. 【請求項2】 前記粒子中に、Al(OH)3 及びSi
    2 よりなる群から選ばれる少なくとも1種が粒子重量
    の20重量%以上含まれていることを特徴とする請求項
    1記載の空気入りタイヤ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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