JPH1036562A - ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐摩擦性や破壊特性を実質的に低下させるこ
となく、従来に比し大幅に氷雪面での高摩擦係数を発現
させることのできるゴム組成物及びそれを用いた空気入
りタイヤを提供する。 【解決手段】 発泡剤が配合された発泡性のゴム組成物
において、天然ゴム及びジエン系合成ゴムからなる群か
ら選ばれた少なくとも１種のゴム成分１００重量部に対
して、コアとシースの２層構造を有する熱可塑性樹脂材
の短繊維が３〜３０重量部配合されてなり、前記コアの
融点が前記シースの融点よりも高い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゴム組成物及びそ
れを用いた空気入りタイヤに関する。詳しくは、本発明
のゴム組成物は、特に湿潤状態にある氷雪面に対して高
摩擦係数を発現する新規発泡ゴム組成物であり、主に氷
雪路の走行を主体とした空気入りタイヤのトレッドに好
適に使用することができるだけでなく、その特性を活か
して靴底やキャタピラ等にも応用することができるもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、冬期においてもタイヤ交換するこ
となく、夏期と同様に使用できるいわゆるオールシーズ
ンタイヤの需要が高まっている。この種のタイヤは冬期
においても夏期と同様のドライグリップ性、ウェットグ
リップ性、操縦安定性、耐久性、低燃費性を有し、さら
に氷上や雪上においても十分な駆動性や制動性を有する
ことが要求される。従来のこのようなタイヤに使用され
るトレッドゴムとしては、サマー用トレッドゴムの低温
での硬度を低くしたり、ガラス転移点の低いポリマーを
使用したり、もしくは低温での弾性率を適切に保てる軟
化剤を用いたりしたゴム組成物を使用することが知られ
ていた。

【０００３】しかしながら、前者の方法では、かかるポ
リマーのヒステリシス特性のために、氷雪温度領域では
そこそこの性能が発揮されても、湿潤路面や乾燥路面で
の制動性や操縦性が十分ではないという問題があり、ま
た、特開昭５５−１３５１４９号、特開昭５８−１９９
２０３号、特開昭６０−１３７９４５号公報等に開示さ
れている後者の方法も、氷雪上性能の改良の割りには、
一般路を走行した際の耐摩耗性や耐久性に及ぼす悪影響
が大きい等の問題点が指摘されている。

【０００４】また、いずれの技術を用いた場合でも、確
かに−５℃以下の比較的低温領域における、いわゆるド
ライ・オン・アイスでの氷雪性能においては良好な性能
を示すものの、０℃付近の湿潤状態、いわゆるウェット
・オン・アイスでの氷雪上性能においては、十分な摩擦
係数を得られず、駆動性、制動性および操縦安定性が十
分に改良されているとは言い難かった。

【０００５】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た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（例え
ば、特開昭６３−８９５４７号公報等）。即ち、このよ
うにして得られるトレッドゴムの表面は、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
ミクロな運動に伴い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、例え
ば、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トレッドゴムと同一のも
のである。

【０００６】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
る引っ掻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、特公平６−１０２７３７号公報等）。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。

【０００７】第３の方法として、ミクロな短繊維を配合
することで、氷上性能を向上させる試みがなされている
（特開平６−３２８９０７号、特開平６−３２８９０８
号公報等）。この試みでは、ミクロな短繊維をタイヤ周
方向（＝進行方向）に配向させることにより、トレッド
にきざみ込んだ溝、サイプによって低下してしまうブロ
ック剛性やサイプ剛性を補強し、踏面内での「周方向た
おれ込み変形量」を抑制することによって、氷路との接
触面積の低下を防ぐといった発想のものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た第１〜３の方法は、いずれも未だ十分な方法とはいえ
ないのが現状である。すなわち、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表面を引っ掻き、凹部で氷表面
の水分を吸排出する第１の方法の欠点は、凹部の水分を
吸排水する体積に限界があるため、多量に水が湧く０℃
近傍の氷路では、吸排水機能が飽和してしまい、効果が
頭打ちになってしまうことである。

【０００９】また、トレッドのマトリックスゴムに引っ
掻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。

【００１０】さらに、ミクロな短繊維を配合することで
氷上性能を向上させる第３の方法の欠点は、氷路との接
地面内で発生する水分を吸排水する機能に貪しいため、
その改善効果が未だ十分とはいえないことである。

【００１１】そこで、本発明の目的は、耐摩擦性や破壊
特性を実質的に低下させることなく、従来に比し大幅に
氷雪面での高摩擦係数を発現させることのできるゴム組
成物及びそれを用いた空気入りタイヤを提供することに
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく鋭意検討した結果、発泡ゴム系おいて、融点
の異なるコアとシースからなる２層構造を有する短繊維
を所定量配合することにより、周方向に配向した連通気
泡を発生させることができ、これにより従来の独立気泡
系ではなしえなかった路面内での排水効果の大幅な向上
により氷雪面での高摩擦係数を発現させることができる
ことを見出し、本発明を完成するに至った。

【００１３】すなわち、本発明は、発泡剤が配合された
発泡性のゴム組成物において、天然ゴム及びジエン系合
成ゴムからなる群から選ばれた少なくとも１種のゴム成
分１００重量部に対して、コアとシースの２層構造を有
する熱可塑性樹脂材の短繊維が５〜５０重量部配合され
てなり、前記コアの融点が前記シースの融点よりも高い
ことを特徴とするゴム組成物である。

【００１４】また、本発明は、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、前記発泡ゴム層に前記ゴム組成物
が使用され、その発泡率が５〜４０％であることを特徴
とする空気入りタイヤである。

【００１５】本発明のゴム組成物を、例えば、タイヤト
レッドに使うために押出成型すると、配合された短繊維
が押出方向に配向される。この押出されたトレッドゴム
を加硫したとき、加硫温度で短繊維のシースが溶融す
る。その一方で、ゴム組成物中に存在する発泡剤から発
生したガスがゴム中で溶解・拡散していき、上述の溶融
部分に集まることになる。かかる溶融部分は未溶融コア
と一体であるために細長い状態で存在するので、最終的
に該溶融樹脂でコートされた細長い気泡が良好に配向し
た状態で得られることになる。尚、コア繊維は走行中に
容易に抜け落ちる。

【００１６】ここで、上述の短繊維が融点の異なるコア
とシースの２層構造を有さずに、例えば、全てコアと同
じ融点を有している均質の樹脂材から構成されている
と、配向は十分だが加硫工程で短繊維を十分に溶融させ
ることができず、一方、全てシースと同じ融点を有して
いる均質の樹脂材から構成されていると、混練り、押出
などの加工工程で発生する熱により短繊維全体が溶融し
始め、繊維形状を保てなくなるために十分な短繊維の配
向が得られない。従って、本発明においては、上述の配
向と溶融を共に十分に行わしめるために、配合する短繊
維を融点の異なるコアとシースの２層構造とすることが
重要である。

【００１７】本発明のゴム組成物をトレッドに用いた本
発明の空気入りタイヤは、溶融樹脂でコートされた細長
い気泡が実質的にタイヤ周方向に配向しているため、タ
イヤ周方向にミクロな排水路が形成され、タイヤ接地面
内の排水能力が一段と高まることになる。接地面内のタ
イヤ回転方向後側への排水性の向上は、特に氷上のブレ
ーキ性能を向上させることができ、この結果、従来の発
泡タイヤに比し湿潤状態にある氷雪面に対してより高い
摩擦係数が得られることになる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の内容を具体的に説
明する。本発明に好適に使用できるゴム成分としては、
例えば、天然ゴム（ＮＲ）、合成ポリイソプレンゴム
（ＩＲ）、スチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢ
Ｒ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩ
Ｒ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、塩素化ブチルゴム
（ＣＩ−ＩＩＲ）、臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩ
Ｒ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）などが挙
げられ、これらのゴムを単独若しくは２種以上併用する
ことができる。

【００１９】本発明において用いる短繊維は、コアとシ
ースとの２層構造を有し、前記コアの融点が前記シース
の融点よりも高いことが要求される。かかる短繊維材と
しては、代表的にはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等
の熱可塑性樹脂を挙げることができるが、特に制限され
るべきものではなく、またコアとシースで材質が異なっ
ていてもよい。ここで、例えば、ＰＶＡ繊維においてコ
アの融点をシースの融点に比べて高くする手法として
は、シース部分は延伸せずにコア部分のみを延伸して紡
糸することにより、シース部分を非晶質とし、コア部分
は配向結晶化させる等の手法が挙げられる。

【００２０】本発明においては、前記コアの融点が加硫
成型温度よりも高い、好ましくは１７０℃以上、さらに
好ましくは２００℃以上である。一方、前記シースの融
点は、加硫成型前の混練工程では溶融せずに加硫成型工
程において溶融する温度、好ましくは１００〜２００
℃、さらに好ましくは１２０〜１７０℃である。

【００２１】かかる短繊維の平均径Ｄは、好ましくは
１．０〜６０μｍである。１．０μｍ未満であるとゴム
組成物中での分散性に劣り、一方６０μｍを超えると連
通気泡による水路幅が２００μｍ以上となるために、疲
労耐久性の低下を招くことになる。また、平均長さＬと
平均径Ｄの比（Ｌ／Ｄ）は、好ましくは２０以上であ
る。ここで、Ｌ／Ｄ比が２０未満であると、連通気泡の
異方性を高めることができず、好ましくない。

【００２２】また、上記短繊維のコアとシースの容積比
（コア／シース）は、好ましくは９０／１０〜５０／５
０である。この比が５０／５０未満であると、異方性を
高めることができず、一方９０／１０を超えると加硫時
に気泡を繊維の溶融部に十分に集中させることができ
ず、良好に細長い気泡が得られない。

【００２３】さらにまた、ゴム成分１００重量部に対す
る短繊維の配合割合は、３〜３０重量部、好ましくは５
〜２０重量部である。この割合が３重量部未満では氷上
性能を向上させることができず、すなわち摩擦係数μを
高いレベルに確保することが困難となり、一方３０重量
部を超えると耐摩耗性を高いレベルに維持することが困
難となる。

【００２４】短繊維とマトリックスのゴム組成物との混
合方法は特に制限はなく、溶媒中におけるウェットブレ
ンド法でも、あるいはバンバリーミキサー等によるドラ
イブレンド法でも、同様の効果が得られる。

【００２５】なお、マトリックス部を形成するゴム組成
物には、カーボンブラック、シリカ等の無機充填剤、ア
ロマ油、スピンドル油等の軟化剤、老化防止剤、加硫
剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、発泡剤、発泡助剤等、
通常配合される適当量の配合剤を適宜配合することがで
きるのは勿論のことである。

【００２６】本発明において、特定の発泡率、平均発泡
径をもつ発泡ゴムを得るには、上記ゴム組成物に発泡剤
を配合した後、通常のタイヤ製造方法にしたがって加熱
加圧すればよい。発泡剤としては、例えば、アゾジカル
ボンアミド、ジニトロソペンタメチレンテトラアミン、
アゾビスイソブチロニトリル、芳香族スルホニルヒドラ
ジド化合物、例えば、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、オキシ−ビス−ベンゼ
ンスルホニルヒドラジド等を用ることができる。

【００２７】本発明の空気入りタイヤにおいては、優れ
た氷雪上性能を得るためにトレッドを構成するゴムを発
泡ゴムとするが、その発泡率は５〜４０％の範囲内であ
ることが好ましい。この発泡率が５％未満では発泡の効
果が十分ではなく、一方４０％を超えるとトレッドの剛
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。

【００２８】なお、本発明のゴム組成物は、必ずしもト
レッドゴム全体に用いる必要はなく、例えば、トレッド
を所謂キャップ・ベース構造としたときの、キャップ部
のみに用いてもよい。

【００２９】

【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。本実施例において用いた２層構造を有す
るＰＶＡ繊維の種類およびその特性を下記の表１に示
す。

【００３０】

【表１】

【００３１】実施例１〜１１，比較例１〜９ 上記表１に示すＰＶＡ系繊維を用いて下記の表２および
表３に示す配合内容でバンバリーミキサーにてゴム組成
物を調製した。また、かかるゴム組成物をトレッドゴム
として使用して、タイヤサイズ１８５／７０Ｒ１３の試
験タイヤを製造した。これらゴム組成物およびタイヤに
ついて、ＰＶＡ繊維の融点、気泡の配向性、発泡率、氷
上制動性能、耐摩耗性を評価した。これら測定方法およ
び評価方法は下記の通りである。

【００３２】イ）融点の測定 セイコー電子（株）の示唆熱分析計ＤＳＣ２００を用い
て、昇温速度１０℃／分で３０℃から２５０℃までの温
度範囲で昇温し、得られた吸熱ピークから融点温度を測
定した。

【００３３】ロ）発泡率 発泡率Ｖ_Ｓは次式、 Ｖ_Ｓ＝｛（ρ_０−ρ_ｇ）／（ρ_ｌ−ρ_ｇ）−１｝×１００（％） （１） で表され、ρ_ｌは発泡ゴムの密度（ｇ／ｃｍ^３）、ρ_０
は発泡ゴムのゴム固相部の密度（ｇ／ｃｍ^３）、ρ
_ｇは、発泡ゴムの気泡内のガス部の密度（ｇ／ｃｍ^３）
である。発泡ゴムはゴム固相部と、ゴム固相部によって
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ρ_ｇは極めて小さ
く、ほぼ零に近く、かつゴム固相部の密度ρ_ｌに対して
極めて小さいので、上記式（１）は次式で表せる。 Ｖ_Ｓ＝（ρ_０／ρ_ｌ−１）×１００（％） （２） 実際には、加硫後一週間放置して安定させた試験タイヤ
のトレッドの発泡ゴム相からのブロック状の試料を厚さ
５ｍｍの薄片にし、密度を測定し、併せて、無発泡ゴム
（固相ゴム）のトレッドの密度を測定し、上記（２）式
を用いて発泡率Ｖ_Ｓを求めた。

【００３４】ハ）氷上制動性能 供試タイヤを実車に装着し、社内テストコースの周回路
にて、あらかじめ２００ｋｍ周回しタイヤ表面が実走に
て摩耗した状態を再現した。次に、氷温度−２℃の氷路
にて、速度２０ｋｍ／ｈから制動し、各実施例に相当す
る比較例をコントロールとして、各制動距離の逆数を指
数表示した。数値は大きい程良好である。

【００３５】ニ）耐摩耗性 社内テストコース周回路を１万ｋｍ走行し、〔（新品時
溝深さ）−（１万ｋｍ走行後溝深さ）＝（摩耗消費した
溝深さ）〕により消費した量を求め、各実施例に該当す
る比較例をコントロールとして消費量の逆数を指数表示
した。数値は大きい程良好である。

【００３６】

【表２】 １）ジベンゾチアジルスルフィド 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 ３）ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）と
尿素との混合物で、混合比はＤＰＴ／尿素＝５７／４３
である。

【００３７】

【表３】

【００３８】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明のゴム
組成物においては、耐摩擦性や破壊特性を実質的に低下
させることなく、従来に比し大幅に氷雪面での高摩擦係
数を発現させることができる。従って、主に氷雪路の走
行を主体とした空気入りタイヤのトレッドに好適に使用
することができるだけでなく、その特性を活かして靴底
やキャタピラ等にも応用することができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発泡剤が配合された発泡性のゴム組成物
   において、天然ゴム及びジエン系合成ゴムからなる群か
   ら選ばれた少なくとも１種のゴム成分１００重量部に対
   して、コアとシースの２層構造を有する熱可塑性樹脂材
   の短繊維が３〜３０重量部配合されてなり、前記コアの
   融点が前記シースの融点よりも高いことを特徴とするゴ
   ム組成物。
2. 【請求項２】 前記コアの融点が１７０℃以上で、かつ
   前記シースの融点が１００〜２００℃である請求項１記
   載のゴム組成物。
3. 【請求項３】 前記短繊維平均径Ｄが１．０〜６０μｍ
   であり、平均長さＬと平均径Ｄの比（Ｌ／Ｄ）が２０以
   上である請求項１または２記載のゴム組成物。
4. 【請求項４】 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、 前記発泡ゴム層に請求項１〜３のうちいずれか一項記載
   のゴム組成物が使用され、その発泡率が５〜４０％であ
   ることを特徴とする空気入りタイヤ。