JPH09255813A

JPH09255813A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JPH09255813A
Application number: JP8091808A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Ohashi; 昌行大橋; Kentaro Fujino; 健太郎藤野; Shinichi Iwasaki; 眞一岩崎; Takaharu Izumimoto; 隆治泉本
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1996-03-22
Filing date: 1996-03-22
Publication date: 1997-09-30
Anticipated expiration: 2016-03-22
Also published as: JP3560412B2

Abstract

(57)【要約】【課題】タイヤ諸性能を低下させる極低温から０℃近
傍までの種々の氷路面上において優れた走行性能を有す
る空気入りタイヤを提供する。【解決手段】タイヤトレッドに発泡ゴム層を設けた空
気入りタイヤである。前記発泡ゴム層が10〜120μmの平
均気泡径と3〜50%の発泡率とを有する。前記発泡ゴム層
の固相ゴム部が70〜20重量部の天然ゴムと、30〜80重量
部のポリブタジエンゴムとを含むジエン系ゴム成分100
重量部に対し、カーボンブラック5〜55重量部と、シリ
カ55〜5重量部と、短繊維1〜15重量部とを含有し、0℃
における硬度が52以下である。前記短繊維が0.5〜3mmの
範囲内でかつタイヤ表面の最小サイプ間隙より短い長さ
と、30〜100μmの太さと、5〜100のアスペクト比とを有
し、170℃における熱収縮率が8%以下である。

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、特に氷路面上での制動、駆動、コーナリング性等の
走行性能（以下単に「氷上性能」と称する場合がある）
を著しく向上した空気入りタイヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、スタッドレスタイヤ用途に、タイ
ヤトレッドに発泡ゴムと短繊維を用いたものは、例え
ば、特開平４−３８２０６号公報、特開平４−１７６７
０７号公報、特開平４−１７６７０８公報等に開示され
ている。これらに開示されている氷上性能向上のための
技術は、そのエッヂ効果を上げる為、繊維をタイヤ周方
向に配向させ、剛性を上げ、その一方で、ゴムが氷路面
に接触して発生する凝着摩擦力効果（以下単に「凝着効
果」と称する）に重要なタイヤ径方向は繊維の配向と直
角方向として剛性を上げないようにし、これら両効果の
両立を図ったものである。

【０００３】しかし、現実には上述のように繊維を配向
させて配合しても、ゴムとの接着処理を施した繊維は勿
論のこととして接着処理をほどこさない繊維でも、ある
大きさ以下のものは充填効果により配向と直角方向でも
トレッドゴムの剛性は上がってしまう。さらに、発泡と
の併用では周方向への繊維の配向は乱されると共に、実
際のスタッドレスタイヤではトレッド部に非常に密な状
態でサイプと呼ばれるミゾが入っており、タイヤ加硫時
にこのサイプを形成する為のブレードにより配合繊維の
配向はさらに乱されてしまうこととなる。この結果、凝
着効果に重要なタイヤ径方向の剛性も上がってしまい、
結果的には氷上性能の向上は殆ど観られない。

【０００４】また、特開昭６３−８９５４７号公報には
繊維状物質をランダムに配合した発泡ゴム組成物が開示
されており、この場合、配向こそしていないが、全方向
で弾性率が上がり、氷上性能の向上効果はあまり大きい
ものではない。

【０００５】さらに、特開平４−３８２０７号公報に
は、接着性の悪い短繊維を発泡ゴムに混入することによ
り短繊維のまわりに発泡ガスを集めて連通気泡を生ぜし
め、これにより除水効果を高めて氷上性能を向上せしめ
ようとする技術が開示されている。しかし、実際には発
泡反応が短繊維周囲に集中することはない。ただし、ゴ
ムとの接着性の悪い短繊維が配合されているので該繊維
は走行により脱離しやすく、その脱離跡の凹部による除
水効果は考えられる。しかし、この効果も、アラミド繊
維やカーボン繊維等の剛直な繊維を用いるとゴム全体の
硬度が上がってしまい、凝着効果にマイナスとなり、一
方、一般のナイロン繊維、ポリエステル繊維等の有機繊
維を用いると成形加工中に熱収縮を起こし、図２の
（イ）から（ロ）への形状変化が起きてしまう。こうな
ると除水した水の流れがスムーズではなくなり、効率的
に接地面から排水しにくくなり、十分な氷上性能の向上
効果が得られなくなる。また、これらの有機繊維でも、
やはりある大きさ以下になると充填効果が発生し、ゴム
全体の硬度が上がってしまうという問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
発泡ゴムと短繊維の組合せではゴム全体の硬度が上がっ
てしまう等の問題があり、乾燥路面や湿潤路面での走行
性能は確かに向上するかもしれないが、スタッドレスタ
イヤ本来の目的である氷上性能の向上は十分とはいえな
かった。

【０００７】そこで本発明の目的は、短繊維と発泡ゴム
との組合わせに係るトレッドゴムにおいて、タイヤ諸性
能を低下させることなく従来に比し優れた除水効果を生
じると同時に十分な凝着効果をも発揮し、極低温から０
℃近傍までの種々の氷路面上において優れた走行性能を
有する空気入りタイヤを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記従来
の課題を解決すべく、トレッドゴムに配合する短繊維の
形状等の特性、固相ゴム（ゴムマトリックス）の配合
系、ゴム全体の物性、発泡率、発泡径、さらには発泡径
と短繊維の太さとの関係に着目し鋭意検討した結果、以
下の構成とすることにより上記課題を解決し得ることを
見出し、本発明を完成するに至った。

【０００９】すなわち、本発明の空気入りタイヤは、タ
イヤトレッドの少なくとも路面と実質的に接する面に、
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
において、前記発泡ゴム層が１０〜１２０μｍの平均気
泡径と３〜５０％の発泡率とを有し、前記発泡ゴム層の
固相ゴム部が７０〜２０重量部の天然ゴムと、３０〜８
０重量部のポリブタジエンゴムとを含むジエン系ゴム成
分１００重量部に対し、カーボンブラック５〜５５重量
部と、シリカ５５〜５重量部と、短繊維１〜１５重量部
とを含有し、０℃における硬度が５２以下であり、前記
短繊維が０．５〜３ｍｍの範囲内でかつタイヤ表面の最
小サイプ間隙より短い長さと、３０〜１００μｍの太
と、５〜１００のアスペクト比とを有し、１７０℃にお
ける熱収縮率が８％以下であることを特徴とするもので
ある。

【００１０】前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積
（Ｎ₂ＳＡ）が１２０〜１７０ｍ²／ｇであり、かつ前記
シリカの窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１８０〜２５
０ｍ²／ｇであることが好ましい。

【００１１】前記発泡ゴム層の平均気泡径と前記短繊維
の太さが次式、 −３０≦平均発泡径−短繊維太さ≦４０（μｍ）で表される関係を満たすことが好ましい。

【００１２】本発明の空気入りタイヤの発泡ゴム層に配
合された短繊維は、走行中に脱離することで水の流路を
形成し、接地面からの除水効果を高めると共に、走行に
よる摩耗時に核となり、発泡の凹部を連結させ、より効
果的な除水形態をトレッド表面に作り出す作用を有す
る。また同時に、ゴムマトリックスを充填効果により極
力硬化させない形態を有している。

【００１３】配合された短繊維が除水形態をトレッド表
面に作り出す様子を図１の（イ）〜（ハ）に示す。先
ず、走行初期の（イ）においては、路面と実質に接する
トレッド面１には発泡孔２とともに短繊維３が存在す
る。次に、走行後の（ロ）においては、短繊維３が脱離
した跡に凹部４が形成され、かかる凹部４が流路を形成
する。その後、摩耗の進行とともに（ハ）に示すよう
に、発泡孔２と短繊維の脱離跡の凹部４とが核となり、
除水のための流路のネットワーク５が形成され、除水効
果が、より高められることになる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明において用いられる短繊維
は、長さが０．５〜３ｍｍ、好ましくは１．５〜２．５
ｍｍの範囲内である。０．５ｍｍ未満であると除水の為
の流路の形成が不十分であり、一方３ｍｍより長いとゴ
ムマトリックスが硬くなり過ぎると共に作業性が著しく
劣る。また、タイヤ表面の最小サイプ間隙より短くなく
てはならない。最小サイプ間隙より長くなってしまう
と、著しく作業性が低下する。

【００１５】また、かかる短繊維の太さは３０〜１００
μｍ、好ましくは４０〜８０μｍの範囲内である。３０
μｍ未満ではゴムマトリックスが著しく硬くなり、一
方、１００μｍより太いと、短繊維自体の製造が困難に
なると共に単位面積当りの本数が減り、除水の為の流路
の形成が不十分となる。

【００１６】さらに、アスペクト比（長さ／太さ）は５
〜１００、好ましくは１５〜７５の範囲内である。５未
満であると流路の形成が不十分であり、一方１００より
大きいと作業性が劣ると共にゴムマトリックスが硬くな
り過ぎる。

【００１７】さらにまた、１７０℃での熱収縮率は８％
以下、好ましくは１〜４％である。８％より大きいと熱
収縮により、混練り、押出し、加硫の各工程を経る毎に
カールが進行してしまい、除水の為の流路の形成が不十
分となる。一方、ゴムマトリックスを硬くし過ぎない為
には、好ましくは１％以上の熱収縮率があった方がよ
い。また、製造面からは、より一層の熱覆歴を与えない
為に混練工程での短繊維の投入はプロ練り時がよく、ノ
ンプロ練り時に投入する場合には、数工程混合した後
で、ムーニー粘度が低い状態で投入することが好まし
い。

【００１８】上述の短繊維の配合量は１〜１５重量部、
好ましくは３〜１０重量部である。１重量部未満では流
路の形成が不十分であり、一方１５重量部を超えると耐
摩耗性の低下が著しいと共に、ゴムマトリックスが硬く
なり過ぎる。

【００１９】本発明に用いられる短繊維は、上述のよう
に１７０℃での熱収縮率が８％以下であれば特に制限さ
れず、有機合成繊維、再生繊維および天然繊維から選択
することができる。有機合成繊維としては、ナイロン、
ポリエステル、アラミド等、再生繊維としてはレーヨン
等、天然繊維としては綿、羊毛等が夫々挙げられる。こ
れらのうち、熱収縮を制御しやすいナイロン繊維および
ポリエステル繊維が好ましい。

【００２０】次に、本発明の空気入りタイヤにおけるト
レッドの発泡ゴム層の平均気泡径は１０〜１２０μｍ、
好ましくは２０〜１００μｍである。１０μｍ未満では
低温時のゴム全体の柔軟性が失われると共に、除水効果
が十分でなく、一方１２０μｍを超えると耐摩耗性が低
下したり、発泡ゴムの歪復元力が低下し、耐ヘタリ性が
悪化する。また、発泡率は３〜５０％、好ましくは１５
〜４０％である。３％未満では氷上性能の改良効果が観
られず、一方５０％より大きいと耐摩耗性、および乾燥
路面や湿潤路面での操縦安定性が著しく低下する。

【００２１】本発明に用いられる発泡ゴム層の作製にお
いて、発泡剤として、例えば、二酸化炭素を発生する重
炭酸アンモニウム、重炭酸ナトリウムおよび窒素を発生
するニトロソスルホニルアゾ化合物、例えば、ジニトロ
ソペンタメチレンテトラミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−
Ｎ，Ｎ’−ジニトロソフタルアミド、アゾジカルボンア
ミド、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミ
ン、ベンゼンスルホニルヒドラジド、トルエンスルホニ
ルヒドラジド、ｐ，ｐ’−オキシ−ビス（ベンゼンスル
ホニルヒドラジド）、ｐ−トリエンスルホニルセミカル
バジド、ｐ，ｐ’−オキシ−ビス（ベンゼンスルホニル
セミカルバジド）等が挙げられ、加硫温度に応じてこれ
らを適宜選択して使用する。また、発泡助剤としては尿
素等が挙げられる。

【００２２】また、かかる発泡ゴム層の固相ゴム部（マ
トリックスゴム）は天然ゴム（ＮＲ）を７０〜２０重量
部とポリブタジエンゴム（ＢＲ）を３０〜８０重量部、
好ましくはＮＲを５０〜３０重量部とＢＲを７０〜５０
重量部含むジエン系ゴム成分から構成される。かかるジ
エン系ゴム１００重量部に対しＮＲが７０重量部を超え
ると低温での柔軟性が失われ、一方２０重量部未満では
破壊特性が低下し、ブロック欠け、サイプ欠け等の発生
が多くなる。また、ＢＲが３０重量部未満でも低温の柔
軟性が失われ、一方８０重量部を超えると破壊特性が低
下すると共に湿潤路面での操縦安定性（以下「ウェット
性」と称する）が著しく悪化する。

【００２３】また、本発明においては、かかるジエン系
ゴム１００重量部に対し、カーボンブラックが５〜５５
重量部、好ましくは１０〜５０重量部、シリカが５〜５
５重量部、好ましくは３０〜５０重量部配合される。カ
ーボンブラックが５重量部未満だと耐摩耗性、ウェット
性が不十分であり、一方５５重量部より多いと低温での
柔軟性が失われる。また、シリカも同様に、５重量部未
満だと耐摩耗性、ウェット性が不十分であり、一方５５
重量部より多いと低温での柔軟性が失われる。

【００２４】さらに、ジエン系ゴム１００重量部に占め
るＢＲの比率が多くなるにつれ、シリカの添加量を増や
すことが好ましい。例えば、ＢＲの比率が５０％になれ
ばシリカは少なくとも３０重量部配合されることが好ま
しい。

【００２５】本発明において用いられるカーボンブラッ
クおよびシリカは、夫々窒素吸着比表面積（Ｎ₂ ＳＡ）
が１２０〜１７０ｍ² ／ｇ、１８０〜２５０ｍ² ／ｇの
範囲内であることが好ましい。夫々かかる範囲より小さ
いと十分な耐摩耗性が確保されず、逆に大きすぎると作
業性が著しく低下すると共に低温での柔軟性が失われ
る。なお、ここでの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は
ＡＳＴＭＤ４８２０−９３法に準拠して求められる値
である。

【００２６】また、本発明のトレッドゴムの０℃におけ
る硬度は５２以下、好ましくは４０〜４９の範囲内であ
る。５２より大きいと、凝着効果が不十分で特に低温時
の氷上性能が低下する。但し、４０未満であると乾燥路
面およに湿潤路面で操縦安定性が大幅に低下する。

【００２７】さらに本発明においては、タイヤトレッド
における平均発泡径と短繊維の太さの関係が次式、 −３０≦平均発泡径−短繊維太さ≦４０（μｍ）の関係を満たすことが好ましくは、さらに好ましくは次
式、０≦平均発泡径−短繊維太さ≦３０（μｍ）の関係を満たすようにする。この関係式は、短繊維が脱
落後走行により、より好ましい排水の流路を形成するよ
うに摩耗形態をコントロールする上で重要であり、上記
式の上限または下限を逸脱した場合には、いずれの場合
も上記流路の形成が不十分で氷上性能の向上が小さくな
ってしまう。

【００２８】本発明の発泡ゴム層には、上述した配合成
分の他、老化防止剤、ワックス、加硫促進剤、加硫剤、
シランカップリング剤、分散剤、ステアリン酸、亜鉛
華、軟化剤、例えば、アロマ系オイル、ナフテン系オイ
ル、パラフィン系オイル、エステル系可塑剤、液状ポリ
マー（液状ポリイソプレンゴム、液状ポリブタジエンゴ
ム）等を適宜配合することができ、必要に応じてはＣａ
ＣＯ₃ 、ＭｇＣＯ₃ 、Ａｌ（ＯＨ）₃ 、クレー等の充填
剤を添加することもできる。

【００２９】また、本発明の空気入りタイヤにおいて
は、発泡ゴム層がトレッド部の外側（上層）にあり、内
側には他のゴム層を持つ、いわゆるキャップ・ベース構
造とすることができ、この場合、内側トレッド部は無発
泡で硬度が５５〜７０の範囲とし、外側トレッド部の硬
度より高くすることが望ましい。

【００３０】

【実施例】次に本発明を実施例および比較例により、具
体的に説明する。実施例１〜８下記の表１に示す配合処方のように、天然ゴムとシス−
１，４−ポリブタジエンゴムの比率、カーボンブラック
とシリカの量、発泡剤、架橋密度を調整して発泡率、硬
度を変化させ、また短繊維の種類、量を変化させること
によって実施例１〜８の各種タイヤトレッド用ゴム組成
物を調製した。

【００３１】比較例１〜７下記の表２に示す配合処方に従い、比較例１〜７の各種
タイヤトレッド用ゴム組成物を調製した。なお、比較例
１、２は短繊維の入っていない場合、比較例３は短繊維
の熱収縮が大きい場合、比較例４は短繊維の太さが太
く、硬度が高い場合、比較例５は短繊維の短い場合、比
較例６は短繊維が多すぎ、硬度の高い場合、比較例７は
平均発泡径と短繊維太さのバランス悪く、硬度の高い場
合である。

【００３２】上述の各ゴム組成物を用いて供試タイヤを
作製した。短繊維、発泡ゴムの性質及びタイヤ性能に関
する各試験を以下に示す。（１）繊維の形状繊維を倍率２０〜４００倍の光学顕微鏡で撮影し、１０
０個以上の繊維の長さを及び径を測定し、算術平均値と
して表した。

【００３３】（２）繊維の熱収縮率ＪＩＳＬ１０７３に記載の乾熱収縮率Ａ法（フィラメ
ント収縮率）に準じ、１７０℃における熱収縮率を測定
した。尚、これらの繊維は紡糸後の延伸工程を変えて作
製した。

【００３４】（３）平均気泡径及び発泡率Ｖ_S 平均気泡径は、試験タイヤのトレッドゴムからブロック
状の試料を切出し、その試料断面の写真を倍率１００〜
４００倍の光学顕微鏡で撮影し、２００個以上の独立気
泡の気泡直径を測定し、算術平均値として表した。ま
た、発泡率Ｖ_S はブロック状の前記試料の密度ρ₁ （ｇ
／ｍ³ ）を測定し、一方、無発泡ゴム（固相ゴム）の密
度ρ₀ を測定し、次式より求めた。Ｖ_S ＝（ρ₀ ／ρ₁ −１）×１００（％）

【００３５】（４）ＪＩＳ硬度ＪＩＳＫ６３０１に準じて、０℃にてタイヤトレッド
表面の硬度を測定した。

【００３６】（５）氷上性能氷上性能はその指標として、氷上制動性能で表す。１８
５／７０Ｒ１３サイズの各試験タイヤ４本を排気量１６
００ｃｃの乗用車に装着し、氷温−１℃、−８℃の氷上
で制動性能を測定した。氷上性能は次式により指数表示
した。氷上性能＝(コントロールタイヤ（実施例１）の制動距
離/試験タイヤの制動距離)×１００尚、この試験タイヤの最小サイプ間長さは３ｍｍであ
る。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】１）ＯＢＥＰＯＬ１５０Ｌ２）A:Ｎ１３４（Ｎ₂ＳＡ：１４６m²/g），B:Ｎ２３４
（Ｎ₂ＳＡ：１２６m²/g）３）ＮｉｐｓｉｌＡＱ（日本シリカ（株）製）４）Ｓｉ６９（Ｄｅｇｕｓｓａ社製）５）Ｎ−イソプロピル−Ｎ´−フェニル−Ｐ−フェニレ
ンジアミン６）ジベンゾチアジルジスルフィド７）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８）ジニトロソペンタメチレンテトラミン９）アゾジカルボンアミド

【００３９】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明の空気入
りタイヤは、上記構成としたことで、タイヤ諸性能を低
下させることなく従来に比し優れた除水効果と同時に十
分な凝着効果が得られ、極低温から０℃近傍までの種々
の条件下で氷上性能において優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】短繊維が除水形態をトレッド表面に作り出す様
子を示す説明図である。

【図２】成形加工中における繊維の熱収縮の様子を示す
説明図である。

【符号の説明】

１トレッド面２発泡孔３短繊維４凹部５流路のネットワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０８Ｌ 9/00 Ｃ０８Ｌ 9/00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タイヤトレッドの少なくとも路面と実質
的に接する面に、独立気泡を含有する発泡ゴム層を設け
た空気入りタイヤにおいて、前記発泡ゴム層が１０〜１２０μｍの平均気泡径と３〜
５０％の発泡率とを有し、前記発泡ゴム層の固相ゴム部が７０〜２０重量部の天然
ゴムと、３０〜８０重量部のポリブタジエンゴムとを含
むジエン系ゴム成分１００重量部に対し、カーボンブラ
ック５〜５５重量部と、シリカ５５〜５重量部と、短繊
維１〜１５重量部とを含有し、０℃における硬度が５２
以下であり、前記短繊維が０．５〜３ｍｍの範囲内でかつタイヤ表面
の最小サイプ間隙より短い長さと、３０〜１００μｍの
太さと、５〜１００のアスペクト比とを有し、１７０℃
における熱収縮率が８％以下であることを特徴とする空
気入りタイヤ。
【請求項２】前記カーボンブラックの窒素吸着比表面
積（Ｎ₂ＳＡ）が１２０〜１７０ｍ² ／ｇであり、かつ
前記シリカの窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１８０〜
２５０ｍ² ／ｇである請求項１記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】前記発泡ゴム層の平均気泡径と前記短繊
維の太さが次式、 −３０≦平均発泡径−短繊維太さ≦４０（μｍ）で表される関係を満たす請求項１または２記載の空気入
りタイヤ。