JPH1111121A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タイヤの電気抵抗を損ねることなく耐摩耗
性、低転がり抵抗性、ウェット性能を、より高いレベル
でバランス良く向上させうる。 【解決手段】 トレッドゴム部２を、トレッド基体ゴム
９と、ベルト層７からトレッド基体ゴム９中をのびかつ
トレッド面２Ｓで露出する導電部１０とで構成し、この
導電部１０は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、補強
短繊維を導電材料で被覆してなる導電短繊維を２〜３０
重量部を配合した導電ゴム組成体１５で形成される。又
前記トレッドゴム部２の全体積Ｖ０に対する前記導電ゴ
ム組成体１５の体積Ｖ１の割合Ｖ１／Ｖ０を２％以上か
つ２０％以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、タイヤの電気抵抗
を損ねることなく耐摩耗性、低転がり抵抗性、ウェット
性能をバランス良く向上させうる空気入りタイヤに関す
る。

【０００２】

【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】近年
の自動車の低燃費化に対応して、転がり抵抗を減じた低
燃費タイヤの開発が進められており、従来、このタイヤ
の転がり抵抗を低減するため、ゴム組成物中に配合され
る補強剤としてのカーボンブラックをシリカに置き換え
ることにより、ヒステリシスロスを低下させることが一
般に行われている。

【０００３】しかしカーボンブラックの配合量の減少
は、タイヤの電気抵抗の増加を招き、静電気が車に蓄積
されることによりラジオノイズ等の電波障害を引き起こ
すなど、多くの電気的誤動作の発生原因となっている。

【０００４】このように、従来のタイヤ用ゴム組成物の
導電性は、配合されるカーボンブラックと密接な関係が
あり、カーボンブラックの配合量を増やしたり、粒子径
の小さいカーボンブラックを用いることは電気抵抗を低
減するために効果的ではあるが、逆にヒステリシスロス
が増加してしまうなど、低燃費化との両立を困難なもの
としていた。

【０００５】他方、ゴム組成物に導電性を付与するもの
として、例えば帯電防止剤、導電性可塑剤、金属塩等の
導電剤の使用が提案されているが、このものはその性能
が使用環境に大きく依存する他、シリカ等の補強剤によ
る補強性を低下させるという問題がある。

【０００６】そこで本発明者は、特願平９−１２１０２
７号において、補強短繊維を導電ポリマーで被覆してな
る導電短繊維を、補強剤として使用した新規な導電ゴム
組成体をトレッド部用ゴム組成物として提案した。この
導電短繊維は、導電材料の使用量を最低限に抑えつつ導
電性を最大限に発揮しうるため、補強性の過度の低下を
招くことがなく、しかもカーボンブラックの配合量を低
減しうるためヒステリシスロスの上昇を抑制し転がり抵
抗を改善しながら電気抵抗を大巾に低減しうる等の利点
がある。

【０００７】しかしながら、前記導電短繊維は、シリカ
に比べ耐摩耗性、低転がり抵抗性、及びウエット性能を
若干悪化する傾向にあり、従って、より高次元におい
て、耐摩耗性、低転がり抵抗性、低電気抵抗性、及びウ
エット性能をバランス良く向上させ高性能のタイヤを提
供するためには、導電ゴム組成体をトレッド部の一部に
使用し、かつその使用量を必要な導電性を得るための最
小限に止めることが必要となる。

【０００８】すなわち本発明は、トレッドゴム部に、前
記導電短繊維を用いた導電ゴム組成体からなりかつベル
ト層から立ち上がってトレッド面で露出する導電部を設
け、しかもこのトレッドゴム部の全体積に対する導電ゴ
ム組成体の体積の割合を２〜２０％とすることを基本と
して、より高いレベルにおいて、耐摩耗性、低転がり抵
抗性、低電気抵抗性、及びウエット性能をバランス良く
向上させうる空気入りタイヤの提供を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の空気入りタイヤは、スチールのベルトコー
ドを有するベルト層の半径方向外側に、半径方向外表面
がトレッド面をなすトレッド基体ゴムと、前記ベルト層
から半径方向外方に前記トレッド基体ゴム中をのびかつ
前記トレッド面で露出する導電ゴム組成体からなる導電
部とからなるトレッドゴム部を配するとともに、前記導
電ゴム組成体は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、補
強短繊維を導電材料で被覆してなる導電短繊維を２〜３
０重量部を配合するとともに、前記トレッドゴム部の全
体積に対する前記導電ゴム組成体の体積の割合を２％以
上かつ２０％以下としたことを特徴としたものでありま
す。

【００１０】なお前記導電材料としては、ポリピロール
骨格又はポリアニリン骨格を有する化合物を用い、かつ
補強短繊維としてナイロン繊維又はパルプを用いること
が好ましい。

【００１１】又前記補強短繊維は、その繊維長Ｌと繊維
径Ｄとの比であるアスペクト比Ｌ／Ｄを１０〜２０００
とするのが良い。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
示例とともに説明する。図１において、空気入りタイヤ
１（以下タイヤ１という）は、本例では、乗用車用の空
気入りタイヤであって、路面と接地するトレッド面２Ｓ
を有するトレッドゴム部２と、その両端からタイヤ半径
方向内方にのびる一対のサイドウオール部３と、各サイ
ドウオール部３のタイヤ半径方向内方端に位置するビー
ド部４とを具える。又タイヤ１は、前記ビード部４、４
間に架け渡されるカーカス６、及びこのカーカス６の半
径方向外側かつトレッドゴム部２の内方に巻装される強
靱なベルト層７によって補強されかつ必要なタイヤ剛性
が付与される。

【００１３】なお前記カーカス６は、カーカスコードを
タイヤ赤道Ｃに対して７５〜９０度の角度で配列した１
枚以上、本例では内外２枚のカーカスプライからなり、
前記トレッドゴム部２からサイドウォール部３をへてビ
ード部４のビードコア５の廻りで折返されて係止され
る。

【００１４】又前記ベルト層７は、スチールのベルトコ
ードをタイヤ赤道Ｃに対して３０度以下、本例では例え
ば２４度の角度で配列した２枚以上のベルトプライ７
Ａ、７Ｂからなり、ベルトコードがプライ間相互で交差
することによってトラス構造を形成し、タガ効果を有し
てトレッド部２を補強している。

【００１５】又前記トレッドゴム部２は、このベルト層
７の外側に配され半径方向外表面がトレッド面２Ｓの主
部をなすトレッド基体ゴム９と、下端がベルト層７に接
しかつ前記トレッド基体ゴム９を貫通して半径方向外方
にのびるとともに上端が前記トレッド面２Ｓと整一して
露出する導電部１０とから形成される。

【００１６】ここでトレッド基体ゴム９は、電気抵抗以
外の特性である、耐摩耗性、低転がり抵抗性、ウエット
性能を重視して設定された高性能ゴムであって、本例で
は、ゴム基材１００重量部中に、シリカを主補強剤とし
て３０〜１００重量部、好ましくは４０〜７０重量部、
さらに好ましくは４０〜６０重量部配合し、カーボンブ
ラックを３０重量部以下、好ましくは１０重量以下、さ
らに好ましくは実質的に含まない絶縁性ゴムが採用され
る。なおゴム基材としては、例えば、天然ゴム（Ｎ
Ｒ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエ
ンゴム（ＢＲ）、イソプレインゴム（ＩＲ）等のジエン
系ゴムの一種若しくは複数種を組み合わせたものが使用
でき、又要求により、硫黄、加硫促進剤、老化防止剤等
の公知の添加剤が添加される。

【００１７】他方、前記導電部１０は、図２に拡大して
示すように、本例では、前記下端Ｐｄから上端Ｐｕまで
略一定巾Ｗ１でのびる主部１１を有し、例えば接地圧が
高いトレッド中央域、本例では、タイヤ赤道面上を円周
方向に連続してのびる１本の円環状に形成される。又本
例では、主部１１下端には、前記ベルト層７と例えば円
弧等の曲線によって滑らかに接する巾広の根本部分１２
が連なり、これによって、応力集中の緩和が図られると
ともにベルト層７との接触面積を高め、静電気の流れが
円滑化される。この時、根元部分１２の高さＨ２は、導
電部１０の高さＨ１の２０％以下であり、又その最大巾
Ｗ１ａは、主部１１の巾Ｗ１の１．２〜５倍程度が良
い。

【００１８】なおトレッドゴム部２には、前記導電部１
０を避けた位置に円周方向の縦溝Ｇを有するトレッドパ
ターンが形成されるが、横溝Ｙが導電部１０を横切るこ
とによって、トレッド面２Ｓにおいて前記導電部１０が
不連続となっても良い。

【００１９】又２本以上複数本の円環状の導電部１０を
形成しても良く、断面形状において、前記主部１１は、
図３(A) 、(B) に示すように、トレッド面２Ｓに向かっ
て巾を漸減又は漸増しながら立ち上がる先細又は先太の
テーパー状とする他、図３(C) の如く中央にくびれ部１
３Ａ又は膨出部１３Ｂを形成することもできる。この
時、主部１１の最小巾Ｗ１ｂは、主部１１の下端巾Ｗ１
ｅの１．０〜０．４倍の範囲が好ましい。なお導電部１
０としては、前記根本部分１２を排除した主部１１のみ
で形成しても良い。

【００２０】又この導電部１０は、ゴム基材１００重量
部中に、補強短繊維を導電材料で被覆してなる導電短繊
維の２〜３０重量部を配合した導電ゴム組成体１５で形
成している。ゴム基材としては、前記トレッド基体ゴム
９のゴム基材と同様、ジエン系ゴムの一種若しくは複数
種を組み合わせたものが使用される。

【００２１】又前記補強短繊維としては、ナイロン、レ
ーヨン、ビニロン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ
塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、芳香族ポリアミド、
ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン等の合成
繊維、セルロース等の植物繊維であるパルプ、及びガラ
ス、アルミナ等の無機繊維を用いることができる。又繊
維長Ｌは、１０〜６０００μｍの範囲とすることが、補
強効果の点で望ましく、この範囲を外れると短繊維とし
ての配向が妨げられ、分散も低下するため所望の性能が
得られにくくなる。又繊維径Ｄは、細い方が導電性のた
めに有利であるが、細すぎると、繊維が過度に絡み合っ
て分散不良を発生させ、均一なゴム組成が得られ難くな
る傾向となる。従って、繊維径Ｄに対する繊維長Ｌの比
であるポアソン比Ｌ／Ｄは、１０〜２０００であること
が好ましく、１０より小さいと配向や均一分散が難しく
電気抵抗の低減が期待できない。又２０００を越える
と、この補強短繊維が破壊核となって耐摩耗性を悪化さ
せる。

【００２２】又ゴム弾性を維持するために、有機繊維を
用いることが望ましく、特にナイロン繊維及びパルプ
は、柔軟性に優れるとともに、強度が大であるため好ま
しい。

【００２３】前記導電材料としては、ポリピロール、ポ
リアニリン、アルキレンオキサイドなど主鎖にπ電子共
役を有する導電性ポリマー及び各種金属塩が使用でき
る。導電性ポリマーを用いる時には、ヨウ素、五フッ化
砒素等の電子受容性物質あるいはカリウム、ナトリウム
等の電子供与性物質を少量添加（ドーピング）して導電
性をさらに高めたることが望ましい。なお補強短繊維と
の付着性を考慮したとき、導電性ポリマーを用いるのが
好ましく、特にポリピロール骨格又はポリアニリン骨格
を有する化合物は、導電性状態における総合的安定性に
優れているため好適である。ここで「ポリピロール骨格
有する化合物」及び「ポリアニリン骨格を有する化合
物」とは、図４(A) 、(B) に示すように、ポリマー中の
主鎖がピロール基１７Ａを結合してなるピロール鎖１７
で形成された化合物、及びアニリノ基１８Ａを結合して
なるアニリン鎖１８で形成された化合物を意味する。

【００２４】又被覆方法は、特に限定されないが、導電
性ポリマーの場合には、補強短繊維の存在下でモノマー
を重合させて導電性ポリマーを形成する。より詳しく
は、導電性ポリマーとしてポリピロールを使用するとき
には、塩化第二鉄六水和物（ＦｅＣｌ₃ ・６Ｈ₂ Ｏ）の
水溶液中に、例えばナイロンである補強短繊維を入れ、
撹拌分散させる。これに、ピロール水溶液を添加し、数
時間撹拌して共役重合させた後、濾別する。次に、水及
びメタノールで洗浄を充分繰り返した後、真空乾燥させ
ポリピロールで被覆したナイロン繊維が得られる。

【００２５】又導電材料として金属塩を用いる時には、
電気メッキ、蒸着等の種々のメッキ処理技術を採用でき
る。

【００２６】又導電材料の被覆量は、補強短繊維１００
重量部に対して１重量部以下で充分な導電性を発揮させ
ることができ、その時の被覆厚さは、０．０２〜０．１
ｍｍ程度である。

【００２７】このように、前記導電ゴム組成体１５は、
導電材料を補強短繊維にコーティングしてなる導電短繊
維をゴム基材に配合しているため、導電短繊維が適度に
絡み合って網の目状の電気導通路が導電ゴム組成体１５
中に確実かつ均一に形成される。その結果、導電材料を
直接にゴム基材に配合するものに比して、遥かに低い導
電材料の使用量で導電性を最大限に発揮でき、電気抵抗
を大巾に低減しうる。

【００２８】しかも導電材料は補強短繊維と一体化して
いるため、前記補強性低下の弊害に対する導電材料の寄
与率自体も低減され、前記導電材料の使用量の削減と相
俟って、補強性低下の弊害を抑制しうる。又この導電ゴ
ム組成体１５は、カーボンブラックに比してヒステリシ
スロスを増加させることがなく、しかも補強短繊維によ
る補強効果を有しているため、従来のカーボンブラック
の添加を必要としない。

【００２９】しかしながら、前記導電短繊維を３０重量
部を越えて過度に配合した場合には、ゴムと導電短繊維
との間のエネルギーロスが急増し、低転がり抵抗性を低
下させるとともに、導電ゴム組成体１５における複素弾
性率を高めて路面追従性を悪化するなどウエット性能を
低下させる。従って、導電短繊維の配合量を３０重量部
以下とするが必要であり、他方２重量部未満では、必要
な導電性が得られ難い。なお前記導電短繊維のアスペク
ト比Ｌ／Ｄが２０００より大となる時にも、前述した耐
摩耗性低下に加えて、導電短繊維相互の接触が増えてエ
ネルギーロスを増加させる等の弊害が発生する。

【００３０】前記導電ゴム組成体１５には、硫黄、加硫
促進剤、老化防止剤等、カーボンブラック以外の公知の
添加剤が配合でき、又シリカは、実質的に絶縁体であり
かつヒステリシスロスを減じるため、前記導電短繊維と
併用しうる。この時のシリカ配合量は、０〜７０重量部
の範囲である。なお、導電ゴム組成体１５は、導電短繊
維以外はトレッド基体ゴム９と同配合としても良い。

【００３１】又前記トレッドゴム部２においては、前記
トレッドゴム部２の全体積Ｖ０に対する前記導電ゴム組
成体１５の体積Ｖ１の割合Ｖ１／Ｖ０は、２％以上かつ
２０％以下であることが必要である。これにより、シリ
カを主配合としたトレッド基体ゴム９が有する優れた耐
摩耗性、低転がり抵抗性、及びウエット性能を発揮しな
がら、必要な導電性を付与することができ、より高いレ
ベルにおいてタイヤ性能をバランス化した高性能タイヤ
の提供が可能となる。

【００３２】なお、前記体積割合Ｖ１／Ｖ０が２０％を
越えると、トレッド基体ゴム９の性能に悪影響を及ぼ
し、耐摩耗性、低転がり抵抗性、及びウエット性能をそ
れぞれ低下させ、逆に２％未満の時、低電気抵抗性が不
充分となる。

【００３３】

【実施例】表１に示す配合ゴムをバンバリーミキサーを
用いて約１５０℃で４分間混練りした後、得られた混練
り物に、硫黄１．０重量部と加硫促進剤１．５重量部と
を加えて二軸ロールにて８０℃で約４分間練り込んだ混
合物をトレッド基体ゴムとして、又この混合物に導電短
繊維を表２に示す仕様でさらに配合したものを導電ゴム
組成体としてそれぞれ作成し、これらを用いたトレッド
ゴム部を有するタイヤサイズ１７５／７０Ｒ１３のタイ
ヤを試作した。この時の加硫条件は、１７０゜Ｃ−１０
分である。

【００３４】この試供タイヤを用いて、低転がり抵抗
性、耐摩耗性、ウエット性能及びタイヤ電気抵抗値を測
定するとともに、前記導電ゴム組成体を加硫してなる試
験片を用いて体積固有抵抗値を測定した。

【００３５】この時、スチレン・ブタジエンゴムとして
は住友化学（株）製のＳＢＲ１５００、シリカとしては
日本シリカ製のニプシルＶＮ３、シランカップリング剤
としてはデグッサ（株）製のＳｉ６９ (ビス(3-トリエ
トキシシリルプロピル)テトラスルフェン)、プロセスオ
イルとしては出光興産（株）製のダイアナプロセスＰＳ
３２、ワックスとしては大内新興化学社製のサンノック
ワックス、老化防止剤としては精工化学社製のオゾノン
６Ｃ ((N-1,3-ジメチルブチル)-N'-フェニル-p-フェニ
レンジアミン)、ステアリン酸としては日本油脂（株）
製の桐、亜鉛華としては東邦亜鉛製の銀嶺Ｒ、硫黄とし
ては鶴見化学（株）製の硫黄、加硫促進剤としては大内
新興化学社製のノクセラーＮＳを用いた。

【００３６】導電短繊維Ａとしては導電材料がポリピロ
ール樹脂、補強短繊維がナイロン繊維（繊維長５０μ
ｍ、繊維径１６μｍ）の日本カーリット製のＪＣＰ１１
３用い、導電短繊維Ｂとしては導電材料がポリアニリン
樹脂、補強短繊維がパルプを用いた。

【００３７】１．体積固有抵抗値：前記既加硫の導電ゴ
ム組成体を用いて１５ｃｍ四方、厚さ２ｍｍの試料片を
作成し、ADVANTESTR8340A の電気抵抗測定器を用いて体
積固有抵抗値を測定した。印加電圧は５００Ｖ、気温２
５℃、湿度は５０％で測定した。結果を表１に示す。Lo
g σＶが１２以下が好ましい。

【００３８】２．低転がり抵抗性：神戸機械( 株) 製の
転がり抵抗試験機を用い、前記試供タイヤを、標準リム
Ｒにリム組しかつ空気圧２００ｋｐａ、時速８０km／
ｈ、荷重３４５kgで走行させて転がり抵抗を測定し、比
較例１を１００とした指数で表示した。指数の大きい方
が転がり抵抗が小さく良好である。

【００３９】３．耐摩耗性：前記試供タイヤを、標準リ
ムＲ、空気圧２００ｋｐａで、乗用車両に装着し高速道
路と一般道路とをミックスして、後継３万ｋｍ走行した
時点で、トレッド溝の残高を測定し、比較例１を１００
とした指数で表示した。指数の大きい方が耐摩耗性に優
れ良好である。

【００４０】４．ウエット性能：試供タイヤを装着した
前記乗用車両を用い、低摩擦係数のタイルを敷き詰めた
テストコースにて、水を散布した後、円旋回してスリッ
プする時の最高速度を測定し、比較例１を１００とした
指数で表示した。指数の大きい方がウエット性能に優れ
良好である。

【００４１】５．タイヤ電気抵抗：前記試供タイヤを、
標準リムＲに空気圧２００ｋｐａでリム組した状態で、
ドイツの WDK、 Blatt ３で規定される「荷重下でのタイ
ヤ電気抵抗の測定手順」に基づき測定された。すなわ
ち、図５に示すように、台板３０に対して絶縁状態で取
付く鋼板３１上に、前記リム組みタイヤ１を、荷重４５
０ｋｇで垂直に接地させ、標準リムＲの中央部と鋼板３
１との間の電気抵抗を、印可電圧５００ボルトの抵抗測
定器３２を用いて測定する。測定時の気温２５℃、湿度
は５０％であった。Log Ωが８以下が好ましい。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【表２】

【００４４】表２に示すように、導電短繊維の配合量が
２重量部未満では、導電ゴム組成体自体の電気抵抗が改
善されず、又３０重量部を越えると、低転がり抵抗性及
びウエット性能の悪化が著しくなるのがわかる。又導電
短繊維を２〜３０重量部配合した導電ゴム組成体では、
その体積比Ｖ１／Ｖ０が２〜２０％の範囲において、必
要な導電性（低電気抵抗性）を発揮しながら、低転がり
抵抗性、耐摩耗性、ウエット性能を高いレベルで維持す
ることができるのがわかる。なお２％未満では、タイヤ
全体としての導電性改善効果が見込まれず、２０％を越
えると、導電ゴム組成体の影響がでて低転がり抵抗性、
耐摩耗性、ウエット性能をそれぞれ悪化する。

【００４５】

【発明の効果】叙上の如く本発明は、導電短繊維を配合
した導電ゴム組成体からなる導電部をベルト層からトレ
ッド面まで立ち上げ、しかも導電ゴム組成体の体積をト
レッドゴム部の全体積の２〜２０％に制限しているた
め、トレッド基体ゴムが有する導電性以外の特性を損ね
ることなく、トレッドゴム部に必要な導電性を付与でき
る。その結果、より高いレベルにおいて、耐摩耗性、低
転がり抵抗性、低電気抵抗性、及びウエット性能をバラ
ンス良く向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のタイヤの断面図である。

【図２】導電部を拡大して示す断面図である。

【図３】(A) 、(B) 、(C) は、導電部の他の例を示す断
面図である。

【図４】(A) は、ピロール鎖を示す化学式であり、(B)
はアニリン鎖を示す化学式である。

【図５】タイヤ電気抵抗の測定方法を説明する線図であ
る。

【符号の説明】

２ トレッドゴム部 ２Ｓ トレッド面 ７ ベルト層 ９ トレッド基体ゴム １０ 導電部 １５ 導電ゴム組成体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スチールのベルトコードを有するベルト層
   の半径方向外側に、半径方向外表面がトレッド面をなす
   トレッド基体ゴムと、前記ベルト層から半径方向外方に
   前記トレッド基体ゴム中をのびかつ前記トレッド面で露
   出する導電ゴム組成体からなる導電部とからなるトレッ
   ドゴム部を配するとともに、 前記導電ゴム組成体は、ジエン系ゴム１００重量部に対
   し、補強短繊維を導電材料で被覆してなる導電短繊維を
   ２〜３０重量部を配合するとともに、前記トレッドゴム
   部の全体積に対する前記導電ゴム組成体の体積の割合を
   ２％以上かつ２０％以下とした空気入りタイヤ。
2. 【請求項２】前記導電材料は、ポリピロール骨格又はポ
   リアニリン骨格を有する化合物からなり、かつ前記補強
   短繊維は、ナイロン繊維又はパルプからなることを特徴
   とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 【請求項３】前記補強短繊維は、その繊維長Ｌと繊維径
   Ｄとの比であるアスペクト比Ｌ／Ｄを１０以上かつ２０
   ００以下としたことを特徴とする請求項１又は２記載の
   空気入りタイヤ。