JPH09285308A - 耐滑性を有するゴム製構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 氷面上と雪面上の両者において、優れた耐滑
性を有する構造物は、その相反する性質から製造が困難
とされてきた。ここに於いて、通常のコンクリート上、
アスファルト上は無論のこと、氷面上、雪面上に於いて
も耐滑性を有するゴムを主材とする構造物を提供する。 【解決の手段】 圧縮による変影率の異なる、２種類以
上のゴム、あるいは、合成樹脂から成る突起物を基盤上
に配列した。このことにより、氷面上では、軟素材と硬
素材が全面で接地し、良好な耐滑性を与える。一方、雪
面上では、圧縮による変形率の小さい突起部が雪面中に
食い込み、耐滑性を向上させることにより、上述の課題
を解決した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は靴底もしくは車両用
タイヤとして用いるゴムを主体とした構造物に係わるも
のであり、詳しくは当該構造物に於ける氷雪耐滑性に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ゴムを主材とした氷雪上の耐滑性
の付与の方法はゴムの材質の改善、突起部の形状の変
化、金属の装填、他物質の装着等が行われている。材質
の改善に当たっては気泡、または、微粒子成分の配合
（特開平５−３８７７０、特開平５−１４８３９０、特
開平５−３０１５０１）によりゴムを柔らかにし、接地
面の摩擦係数を増加させる方法が採られていた。突起部
の形状変化としては、形を円形にしたり多角形にした
り、突起部に細溝を付設（実開平４−１１５４０３、実
開平５−８６２０５、実開平５−８６２０６、実開平５
−１３２０８）等、工夫がされていた。金属の装填とし
てはスパイクの取付（実開平５−５６００４）、他物質
の装着としては天然マニラ麻の装着（実開平６−５０５
０５）、使用場所やその条件により靴底を変えることの
できる脱着式方法（特開平６−２０９８０１）等が行わ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】材質の改善は、耐滑性
向上の上で大きく貢献したが、実用上では素材のみの改
善では不十分であった。それは、突起部の形状、並び
に、当該部の接地面積が氷面上、雪面上での耐滑性能に
与える影響が大きいという点である。即ち、氷面上では
接地面積が大きい方が耐滑性の効果が良く、雪面上では
逆に突起部の間の溝幅が広く接地面積を小さい方が効果
が良いと言う相反する性質があり、実用上満足を得るこ
とは困難である。氷面上、雪面上の両者で、現在、最も
有効な方法として金属スパイクの使用があるが、車両用
としてのスパイクは使用時の騒音、並びに、粉塵公害を
引き起こすため特定地域を除き禁止の方向となった。ま
た、靴に金属スパイク使用した時はコンクリート、アス
ファルト上での異常音と、更に、履き心地の点で満足の
いくものではなかった。荒縄やチェンの着脱は都度実施
せねばならず、作業に手間がかかり、激寒時の作業は相
当厳しいものがある。

【０００４】本発明は氷面上、雪面上にて有効に作用
し、しかも、泥、砂上にても良好な耐滑性を有し、コン
クリートやアスファルト上にても使用することが可能な
靴底用、車両タイヤ用のゴムを主材とする構造物を提供
せんとするものである。

【０００５】

【課題を解決しようとする手段】上記目的を達成するた
め、本発明による耐滑性ゴム製構造物は、圧縮変形率の
異なる２種類以上のゴム、もしくは合成樹脂を組み合わ
せて成る構造物である。

【０００６】主材となるゴムとしては、天然ゴム、合成
ゴム（ブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレン・ブ
タジエンゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、シリ
コンゴム、エチレン・プロピレンコポリマー、プロピレ
ンオキシド、ポリアルキレンスルフィド等）である。合
成樹脂としてはポリエチレン、ポリエステル、ポリアミ
ド、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリ
デン、メラミン樹脂、尿素樹脂等である。

【０００７】圧縮による変形率の異なる上述のゴム、あ
るいは、合成樹脂にて突起部を作り、当該突起部をゴ
ム、あるいは、合成樹脂から成る基盤上に規則的に配列
することにより上記目的を達成せんとするものである。
この際、圧縮変形率の大きい素材物質（以後、軟素材と
呼ぶ）は圧縮変形率の小さい素材物質（以後、硬素材と
呼ぶ）より摩擦係数が大きいものを選び、しかも、接地
面積が大きく、その突起部が突き出した構造をしている
ことが望ましい。軟素材による突起部の接地面積が硬素
材による突起部の接地面積より小さい時は、氷面上で
は、硬素材の性質が大きく現れスリップし易く、雪面上
では硬素材の雪面への食い込みが悪く、くさび効果が低
下するため望ましい方法とは言えない。

【０００８】図１は本発明の正面図である。（１）は軟
素材による突起部であり、（２）は硬素材による突起部
である。そして、これら突起部は一定の規則に基ずき配
列され、 （１）、（２）の両突起部の間は溝（４）で
隔てられている。

【０００９】図２は図１に於いてＡＡ’線で切断した断
面図であり、図３は図１に於いてＢＢ’線で切断した時
の断面図である。（３）は突起部（１）、（２）を支え
る基盤である。軟素材による突起部（１）は硬素材によ
る突起部（２）より厚く、断面図で明かな如く硬素材に
よる突起部（２）より突き出した構造である。

【００１０】図４は本発明に於いて、構造物を構成する
異なる性質を有する突起部、並びに、基盤の分解図であ
る。（Ｉ）は軟素材による突起部、（ＩＩ）は硬圧素材
による突起部、（ＩＩＩ）は両突起部を支える基盤であ
る。本発明は（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）を矢印方向
に組み合わせた後、固定することにより得られる。

【００１１】図５は表面の堅い氷面上に於いて本発明に
よる構造物の上部から圧力を加えた時の変形の様子を示
した図である。（イ）は上部より圧力が加わる以前（以
後、この状態を圧迫前と称す）の初期の状態であり、軟
素材による突起部（１）が突出している。次いで、上部
より加圧されると、まず、軟素材突起部（１）が圧縮さ
れ（ロ）となり、硬素材突起部（２）と同じ厚さにな
る。これを本発明の説明の中では第一次変形と呼ぶ。更
に圧迫されると、軟素材（１）と硬素材（２）に同時に
圧力がかかり（ハ）の如く、軟素材（１）、硬素材
（２）同じ厚さだけ変形する。これを本発明の説明に於
いては第二次変形と呼ぶ。（以後、この第二次変形終了
の状態を圧迫後と称す）

【００１２】図６は表面の柔らかい雪面上、泥砂上に於
ける本発明による構造物の、上部からの圧力による変形
の様子を示すものである。（ニ）は圧迫前の状態で軟素
材（１）は突起している。次いで、圧力がかかると、柔
らかい表面上では軟素材（１）と硬素材（２）は同時に
同圧力がかかり、堅い表面で起きる第一次変形と第二次
変形が同時に起き（ホ）へと移行し、圧迫後の柔らかい
表面では、硬素材（２）が突き刺さり、雪面中、泥砂中
に、くさびを打った状況となる。

【００１３】以上の如く、氷面上のような堅い表面に対
しては軟素材（１）、硬素材（２）の両者が氷表面上に
接触し、接地面積が大きし、耐滑性を改善する。雪面上
のような柔らかい表面に対しては、硬素材突起部（２）
が当該表面から内部に、くさび状に喰い込み耐滑性を改
善する。したがって、氷面上にても、雪面上にても有効
にスリップ防止効果を発揮する。

【００１４】軟素材（１）は摩擦係数の大きい発泡ゴム
やＰＶＡ、木屑等を混入したゴムを使用し、硬素材
（２）は加硫の度合の多いゴム、または、合成樹脂等を
用いることにより、雪面上の耐滑性が一層向上する。

【００１５】以上の如く本発明は氷面上や雪面上での良
好な耐滑性を得るのみでなく、使用素材はゴム、もしく
は、合成樹脂であるため、一般道路上での騒音、粉塵公
害の懸念なく、都度の脱着不要の全天候型という特徴を
有する構造物である。また、軟素材が突出しているた
め、本発明による構造物を靴底に使用した際、それがク
ッションに役目を果たし、履き心地良好であるという優
れた性能を具備している。

【００１６】図７は本発明による構造物を靴底に応用し
た時の背面概略図であり、図８は同縦断面概略図であ
る。図９は本発明による構造物を車両用タイヤに応用し
た時の正面概略図であり、図１０は同横断面概略図であ
る。

【００１７】実施に当たり圧縮変形率と摩擦抵抗力は次
ぎに示す測定方法を採用した。圧縮弾性率は図１１に示
されたインストロン型試験機の概略図である。台座に装
着されたロードセル（６）と圧縮用治具（５）の間に、
表面積４ｃｍ２，厚さ１ｃｍのテストピースを挟み上部
より５ｋｇの荷重をかけその際の厚さの変化を測定し、
次式に基ずき算出した。

【００１８】摩擦抵抗力は図１４に示したテストピース
を用い、図１２の装置を用い測定した。テストピースは
縦２６ｍｍ 横６０ｍｍの大きさに溝幅ａ、中央３カ所
に一辺がｅの四角形突起部を有する。テストピースの外
側に配列された突起部８カ所に使用した素材をＡ素材と
呼び、中央に配列された突起部３カ所に使用された素材
をＢ素材と呼ぶ。Ａ素材、Ｂ素材は上記の図１１に示さ
れた装置により圧縮変形率が測定されたものである。そ
のテストピース（７）は氷面、雪面等である（１１）上
に置いた後、重り（９）をテストピースの上に乗せ、そ
の一端に接続されたバネ計り（１０）を矢印方向に静か
に引き被試験試料の動き始める時の力｛ｇ｝読みとり摩
擦抵抗力とした。

【００１９】Ａ素材、Ｂ素材の圧縮変形率、摩擦抵抗力
及び初期設定した接地面積、厚み差、荷重等の記号、
並びに荷重をかけた際に生じる変形量についての記号を
次の通りに設定した。 Ａ素材 圧縮弾性係数 ｋ１（ｍｍ／ｋｇ） 突起部の面積 ｓ１（ｃｍ２） Ｂ素材 圧縮弾性係数 ｋ２（ｍｍ／ｋｇ） 突起部の面積 ｓ２（ｃｍ２） Ａ素材とＢ素材の厚みの差 ｄ（ｍｍ） 上部よりの荷重 Ｗ（ｋｇ） 氷面上の第二次変形量 ｘ（ｍｍ） 雪面上の軟素材の変形量 ｙ１（ｍｍ） 雪面上の硬素材の変形量 ｙ２（ｍｍ） 雪面上の硬素材の突出量 ｙ３＝ｙ１−ｙ２−ｄ（ｍｍ） 氷面上の摩擦抵抗力 Ｒａ 雪面上の摩擦抵抗力 Ｒｂ コンクリート上の摩擦抵抗力 Ｒｘ 上記に設定したＡ素材とＢ素材の厚み差ｄ、氷面上の変
形量ｘは、図１３（Ａ）に、雪面上のＡ素材、Ｂ素材の
変形量ｙ１、ｙ２は図１３（Ｂ）に示す。

【００２０】

【実施例】Ａ素材として圧縮弾性率 ５ｍｍ／ｋｇ、Ｂ
素材と圧縮弾性率 ０．６７ｍｍ／ｋｇを使用し、溝幅
ａが４ｍｍ 中央突起部の一辺ｅが６ｍｍに設定し、
以下の組み合わせた設定条件の下で、氷面上、雪面上、
コンクリート面上に於ける、上部からの圧迫による変形
量と摩擦抵抗力を測定した。その結果を表に示す。 （表） 素材の組み合わせによる摩擦抵抗力の変化

【００２１】表１から明かな如く、圧縮変形率の大きい
素材（軟素材）のみの組み合わせ（表の中の１）は氷面
上、コンクリート面上での摩擦抵抗力は大きく効果的で
あるが雪面上では摩擦抵抗力は小さくスリップし易い。
圧縮変形率の小さい素材（硬素材）のみの組み合わせ
（表の中の３）ではコンクリート上での摩擦抵抗力は良
好な数字をしめしているが、氷面上、雪面上では当該抵
抗力が小さく、スリップし易い。

【００２２】圧縮による変形率の異なる２種を組み合わ
せた時（表の中の２）は氷面上では軟素材のみの組み合
わせより １７％ほど低い数字を示しているものの、雪
面上では軟素材のみ、及び、硬素材のみの組み合わせよ
り６９％も良好な結果が得られた。軟素材と硬素材の厚
み差をつけ、軟素材の突起部を硬素材の突起部より突き
出した構造とした時、０．５ｍｍ突き出した組み合わせ
（表の中の４）は氷面上の摩擦抵抗力は軟素材のみの組
み合わせより、１４％低下するが、厚み差０ｍｍの時よ
りも３％向上している。雪面上では軟素材のみの組み合
わせや、硬素材のみの組み合わせより、それぞれ５２％
も向上している。また、軟素材を硬素材から１．０ｍｍ
突き出した組み合わせ（表の中の５）は氷面上の摩擦抵
抗力は軟素材のみの組み合わせより１０％の低下してい
るが、厚み差０ｍｍの時よりも７％向上している。雪面
上では軟素材のみの組み合わせや、硬素材のみの組み合
わせより、それぞれ ３５％も大きい摩擦抵抗力を示し
向上していることが解る。

【００２３】

【発明の効果】実施例で明かな如く、摩擦係数の大きい
軟素材のみの組み合わせは、氷面上、コンクリート上で
の摩擦抵抗力が大きく、耐滑性に優れているが、雪面上
においては、耐滑性が低く、スリップし易い。硬素材の
みの組み合わせはコンクリート上を除き、氷面上、雪面
上の両者に於いて、耐滑性が低い結果を示している。一
方、軟素材と硬素材の組み合わせは、軟素材のみの組み
合わせより氷面上での耐滑性が若干低下するものの、雪
面上では格段優れた耐滑性を示している。

【００２４】また、軟素材の突起部を硬素材の突起部よ
り突き出すことは、氷面上に於けて、全変形に占める第
一次変形の割合が増加するため、同表面の耐滑性の低下
が小さくなる。しかし、雪面上に於ける圧迫後の硬素材
突起部突出量ｙ３がマイナスになるほどに厚み差ｄを大
きくすると、くさび効果がなくなり、雪面上の耐滑性が
低下し、スリップし易くなる。これら、軟素材と硬素材
の組み合わせは、同一素材単独では得られない、相乗効
果を生みだし、新しい応用分野を広げることを可能とし
た。したがって、軟素材と硬素材を組み合わせ、軟素材
による突起部と硬素材による突起部と同じ高さか、軟素
材による突起部が突き出すことにより、コンクリート
上、氷面上、雪面上のいずれに於いても対応可能な全天
候型、耐滑性ゴム構造物が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による構造物の正面図である。

【図２】 本発明による構造物をＡ−Ａ’線で切断した
時の側面図である。

【図３】 本発明による構造物のＢ−Ｂ’線で切断した
時の側面図である。

【図４】 本発明による構造物の分解、組立図である。 （Ｉ）本発明による構造物の軟素材部の部分図である。 （ＩＩ）本発明による構造物の硬素材部の部分図であ
る。 （ＩＩＩ）本発明による構造物の基盤部の部分図であ
る。

【図５】 本発明による構造物を堅い表面（例えば、氷
面上）に置き、上部より圧迫された時の側面図である。 （イ）圧迫前の状態である。 （ロ）圧迫され、軟素材が変形しつつある途中の状態
（第一次変形）である。 （ハ）圧迫後の状態（第二次変形）である。

【図６】 本発明による構造物の柔らかい表面（例え
ば、雪面上）に置き、上部より圧迫された時の側面図で
ある。 （ニ）圧迫前の図である。 （ホ）圧迫後の図である。

【図７】 本発明による構造物を靴底に応用した時の背
面図である。

【図８】 本発明による構造物を靴底に応用した時の側
面図である。

【図９】 本発明による構造物を車両用タイヤに応用し
た時の側面図である。

【図１０】 本発明による構造物を車両用タイヤに応用
した時の部分断面図である。

【図１１】 本発明の圧縮変形率測定に使用したインス
トロン型試験機の概略図である。

【図１２】 本発明に於いて、摩擦抵抗力を測定した引
っ張り試験方法をしめした図である。

【図１３】 本発明の実施例の記号説明の図である。

【図１４】 本発明の実施例の摩擦抵抗力の測定に使用
したテストピースである。

【符号の説明】

１ 圧縮による変形の大きい素材（軟素材） ２ 圧縮による変形の小さい素材（硬素材） ３ 基盤 ４ 溝 ５ 試験機の圧縮治具 ６ 試験機のロードセル ７ テストピース ８ 試験機の加圧用ネジ棒 ９ 重り １０ バネ計り １１ 接地部 １２ Ｂ素材 １３ Ａ素材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮による変形率を異にする２種類以上
   のゴム、あるいは、合成樹脂により形成された突起物
   を、ゴム、あるいは、合成樹脂から成る基盤に配列した
   構造物に於いて、基盤上部より圧迫された際、基盤の反
   対側の突起物に接する接地物が氷やコンクリート等の堅
   い表面の時は突起部全体で接触し、雪や泥砂等の柔らか
   い表面の時は、圧縮による変形量の小さい突起部がくさ
   び状に食い込む構造とした構造物。
2. 【請求項２】 請求項１の構造物に於いて、圧縮による
   変形率の大きい突起部の厚さを、圧縮による変形率の小
   さい突起部より大きくした構造物。
3. 【請求項３】 請求項１、及び、２の構造物に於いて、
   圧縮による変形率の大きい突起部の接地面積を、圧縮に
   よる変形率の小さい突起部の接地面積より大きくした構
   造物。