JP3836611B2

JP3836611B2 - スタッドレスタイヤ

Info

Publication number: JP3836611B2
Application number: JP34328398A
Authority: JP
Inventors: 守内田; 秀彦日野; 尚洋田原; 眞一宮崎
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1998-12-02
Filing date: 1998-12-02
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2018-12-02
Also published as: JP2000168315A; EP1006007A2; EP1006007B1; EP1006007A3; DE69924074T2; US6374885B1; DE69924074D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、氷雪路面上でのグリップ性能を改良したスタッドレスタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、氷雪路を走行するタイヤとして、スパイクのない所謂スタッドレスタイヤが普及している。このスタッドレスタイヤでは、氷上性能を向上させるために、路面掘り起こし摩擦や粘着摩擦を増加させる必要があり、従来から、トレッドゴムの氷路面に対する摩擦係数を上げる種々の研究が試みられている。
【０００３】
その一つとして、例えば特開平２−１６７３５３号公報には、セルロース物質の粉体加工品を配合したゴム組成物によりトレッド部を形成することが提案されている。このタイヤは、トレッド面に露出した粉体加工品が路面を引っ掻くなど掘り起こし摩擦を高め、かつ粉体加工品の脱落によって生じる脱落孔が水膜を除去し粘着摩擦を増加させるという利点がある。しかし、粉体加工品が脱落しやすく、前記引っ掻き効果を充分に発揮できないという問題がある。
【０００４】
他方、タイヤの強度、剛性、耐摩耗性などを向上するため、短繊維を配合した短繊維配合ゴムをトレッドゴムに使用するものが知られており、この短繊維により必要な補強効果を得ることができる。しかし、トレッドゴムをカレンダーロールや押出し機によって押出し成形する都合上、短繊維は、タイヤ周方向に沿った配向で分散されることとなり、その結果、引っ掻き効果が有効に機能せず、高い掘り起こし摩擦が必要なスタッドレスタイヤへの採用は殆ど行われていなかった。
【０００５】
これに対し、前記短繊維の引っ掻き効果を高め、短繊維配合ゴムをスタッドレスタイヤに採用するものとして、特許番号第２６３７８８７号に開示する如く、短繊維として、直径０．１〜０．３ｍｍとしたアスペクト比が低い太短のものを用いることが提案されている。このものは、押出し工程において短繊維が配向しにくくなるため、周方向に配向する従来のものに比して、短繊維の端部が路面と接触する機会が増え、引っ掻き効果はある程度向上する。しかし、短繊維の配向性が喪失した分に相当する向上効果にと止まるため、充分満足しうる氷上性能を得るには至っていない。
【０００６】
このような状況に鑑み、本発明者らは、短繊維配合ゴムとサイピングとを組み合わせることに着案し、研究を積重ねた。その結果、短繊維に特定サイズのものを用い、加硫成形の際に、特定厚さのナイフブレードを未加硫のトレッドゴム内に押込んでサイピングを形成することにより、押込み方向すなわちトレッド面と直角方向に短繊維を効率よく配向しうることを見出し、本願発明に到達した。
【０００７】
すなわち、本発明は、トレッドゴムに配合する短繊維を、サイピングの形成とともにトレッド面と直角方向に配向させることができ、粘着摩擦を損なうことなく引っ掻き効果（掘り起こし摩擦）の向上に多大な効果を上げることができ、氷上性能を大巾に向上しうるスタッドレスタイヤの提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本件請求項１に係る発明は、
短繊維配合のトレッドゴムからなりかつサイピングが形成されるトレッド部を有するスタッドレスタイヤであって、
トレッドゴムを、ゴム成分１００重量部に対して直径が５μｍ以上かつ３０μｍ以下かつ長さが０．３〜２０ｍｍの短繊維を２〜３０重量部配合した配合ゴムを用いて形成し、前記サイピングを、加硫成形に際して、厚さ０．２〜０．５ｍｍのナイフブレードを未加硫のトレッド部に押込むことにより、
前記短繊維がサイピングの近傍で押込み方向に配向されるとともに、
前記サイピングのタイヤ軸方向の長さであるラテラル方向成分長さＸｉ（単位ｍｍ）の総和ΣＸｉを、トレッド面の全面積（単位ｍｍ ²）の０．０５〜０．１５倍としたことを特徴としている。
【０００９】
【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に示すように、スタッドレスタイヤ１は、トレッド部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に至る、本例では、ラジアル構造のカーカス６と、このカーカス６の半径方向外側かつトレッド部２の内方に配されるベルト層７とを具える。
【００１０】
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゜の角度で配列した１枚以上のカーカスプライから形成される。又前記ベルト層７は、例えばスチールコードなどの高張力のベルトコードをタイヤ赤道Ｃに対して１０゜〜３０゜の角度で配列した２枚以上、本例では内外２枚のベルトプライからなり、プライ間でコードを交差させて配列している。
【００１１】
又前記トレッド部２には、サイピング９を含むトレッド溝１０が形成される。このトレッド溝１０は、本例では、図２に示すように、例えばタイヤ周方向にのびる複数本の縦溝１１と、この縦溝１１に交わる向きの複数本の横溝１２とを有し、これによって、トレッド部２に、ブロックタイプ、リブブロックタイプなどのトレッドパターンを形成する。なお本例では、タイヤ赤道Ｃ両側に配される内のブロック１３の列と、その外側に配される外のブロック１４の列とからなるブロックタイプの場合を例示している。
【００１２】
又前記サイピング９は、本例では、前記ブロック１３、１４に、タイヤ軸方向に沿って複数本設けられ、そのエッジによる引っ掻き効果によって路面掘り起こし摩擦を高める。
【００１３】
特に本発明では、各サイピング９のタイヤ軸方向の長さであるラテラル方向成分長さＸｉ（単位ｍｍ）の総和ΣＸｉを、トレッド面２Ｓの全面積ＳＳ（単位ｍｍ ²）の０．０５〜０．１５倍とし、前記サイピング９を、小間隔Ｇを隔てて略均一に配置している。サイピング９としては、通常、両端開口のオープンタイプのものが用いられるが、一端開口のセミオープンタイプ、両端が閉じたクローズタイプなど種々のものが採用でき、又これらを混在させることもできる。又サイピング９は、本例の如く、その中央にジグザグ状の屈曲部９Ａを形成し、そのエッジ成分を高めて、周方向だけでなくタイヤ軸方向へのグリップ性を向上させることが好ましい。
【００１４】
次に、前記トレッド部２は、ゴム成分１００重量部に対して短繊維Ｆを２〜３０重量部配合した短繊維配合のトレッドゴム１５からなり、前記短繊維Ｆとして直径が３０μｍ以下かつ長さが０．３〜２０ｍｍと、従来のものに比して長寸のものを用いている。
【００１５】
なおトレッドゴム１５のゴム成分については特に限定はなく、通常用いられているゴム性材が使用できる。かかるゴム成分の具体例としては、例えば天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）などのジエン系ゴムなどがあげられ、これらは単独または２種以上を混合して用いられる．
【００１６】
このようなトレッドゴム１５は、まずゴムの混練工程でバンバリーミキサー、ロール等の混練り機を用いて常法に従って混練りするとともに、図３に示す如きカレンダーロール２０、２０による圧延成形、或いは押出し機による押出成形によって所定断面形状に成形することにより、短繊維Ｆを押出し方向（タイヤ周方向）に配向させた帯状のトレッドゴム材２１を形成できる。
【００１７】
又このトレッドゴム材２１を用いた生タイヤ２２を、図４に示すように、加硫金型２３内で加硫成形するのであるが、このとき、金型２３に植設したナイフブレード２４を未加硫のトレッドゴム１５内に押込むことにより、前記サイピング９を形成する。すなわち、金型２３のトレッド成形部２３Ｔを、周方向に分割され拡径方向に移動可能な複数のセグメント２３ＴＡで構成したセグメント型金型が用いられる。
【００１８】
このサイピング９の形成の際、図５に示すように、前記ナイフブレード２４は、その下方に位置する短繊維Ｆ１をＵ字に折曲げて巻込みながらゴム中に押込み、押込み方向に配向させる。この時、前記短繊維Ｆ１に引きずられてゴム流れが強くなり、サイピング９近傍の他の短繊維Ｆ２も同様に押込み方向に配向できる。又短繊維Ｆ１が、サイピング９の底部をＵ字に保護するため、この底部からの亀裂損傷を効果的に抑制でき、従来難しかった短繊維配合ゴムとサイピング９との組合わせを可能にしている。
【００１９】
しかも前記サイピング９は、前述の如く、比ΣＸｉ／ＳＳ＝０．０５〜０．１５として形成されるため、ブロック内に含まれる短繊維Ｆを高い割合で、本例では殆どの短繊維Ｆを押込み方向に配向させることができる。これにより、短繊維Ｆの端部が主に露出し、ゴムと路面との接触面積の減少、すなわち粘着摩擦の減少を招くことなく、掘り起こし摩擦に多大な効果を上げることができ、氷上性能を大幅に向上させることができるのである。
【００２０】
なお前記比ΣＸｉ／ＳＳが０．０５未満の時、必要な氷上性能が確保できず、０．１５を越えると、トレッド剛性が過度に減じ、偏摩耗性能、ドライ路面での操縦性等が損なわれる。
【００２１】
なお、前記サイピング９の「近傍」とは、サイピング９の壁面から約５ｍｍ以下の範囲を意味し、本例では、サイピング９、９間の前記小間隔Ｇが２×５ｍｍ以下であることにより、殆どの短繊維Ｆを配向させうる。
【００２２】
ここで、前記短繊維Ｆ１を巻込みながらゴム中に押込むために、前記ナイフブレード２４の厚さＴは、０．２〜０．５ｍｍであることが必要である。前記厚さＴが０．５ｍｍを越えると、短繊維Ｆ１がブレード端２４Ｅに充分に引っ掛かからず又ゴム流れも弱くなるため、短繊維Ｆを配向させることが難しくなる。前記厚さＴが０．２ｍｍ未満では、ナイフブレード２４の強度が不十分となり金型２３の製造を難しくする。
【００２３】
他方、前記配向を短繊維Ｆの側から考えた場合、短繊維Ｆの長さを０．３〜２０ｍｍの範囲かつ、直径を３０μｍ以下に規制することが必要である。
【００２４】
前記短繊維Ｆの長さが０．３ｍｍ未満では、ブレード端２４Ｅに引っ掛かり難く、逆に２０ｍｍをこえると、未加硫時のゴムの粘度が高くなり、加工性を損ねるとともに加硫成形時のゴム流れが悪くなり、同様に押込み方向への配向が難しくなる。従って、前記長さの下限値は、好ましくは０．４ｍｍ以上さらに好ましくは５mm以上であり、上限値は１０ｍｍ以下が好ましい。
【００２５】
又前記短繊維Ｆの直径が３０μｍを越えると、太くなってブレード端２４Ｅに引っ掛かり難くなり、しかもトレッドゴム１５が硬質化して粘着摩擦の低下を招く。なお直径が５μｍ未満では、曲げ強度が不十分であり路面引っ掻き効果があまり期待できなくなり、従って、下限値は５μｍ以上が好ましく、さらには１０μｍ以上が良い。又上限値は好ましくは２０μｍ以下である。特に配向性のためには、短繊維Ｆの長さと直径との比（長さ／直径）を３０以上とすることが好ましい。
【００２６】
又前記短繊維Ｆの配合量が２重量部未満では、たとえ押込み方向に配向したとしても短繊維Ｆの絶対量が不足し、路面引っ掻き効果が不十分となり、逆に３０重量部を越えると耐摩耗性が悪化する。従って、配合量はその上限を２０重量部以下とするのが好ましい。
【００２７】
前記短繊維Ｆとしては、例えばグラスフアイバ−、アルミウイスカー、ポリエステル、ナイロン、ビニロン、芳香族ポリアミド等が採用しうるが、混練り中の飛散、混練りによる最適形状化、加硫成形時の加硫温度での軟化が少なくかつ路面引っ掻き効果に優れるグラスフアイバ−、アルミウイスカーなどの比重２．０以上の無機系の短繊維が好ましい。
【００２８】
なおトレッドゴム１５には、前記短繊維Ｆに加え、従来のトレッドゴムと同様、必要に応じて、例えばイオウ等の加硫剤、酸化亜鉛、ステアリン酸等の加硫肋剤、メルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）、ジベンゾチアジルジスルフィド（ＭＢＴＳ）等のチアゾール系促進剤、N-tert- プチル-2- ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＴＢＢＳ）、N-シクロヘキシル-2- ベンゾチアジルスルフェンアミド（ＣＢＳ）等のスルフェンアミド系促進剤などの加硫促進剤、ナフテン系オイル、パラフィン系オイル、アロマチック系オイル等の軟化剤、ゴム用カーボンブラック、シリカ、老化防止剤、ワックス、カップリング剤などを適宜選択して配合することができる。
【００２９】
【実施例】
図１、２のタイヤ構造及びトレッドパターンを有するタイヤサイズが１８５／６５Ｒ１４のタイヤを、表１の仕様に基づき試作するとともに、各試供タイヤの氷上性能、耐偏摩耗性、操縦性、及び耐摩耗性を比較した。なおトレッドゴムは、表２に示すゴム配合のものを使用し、又同様の製造方法でタイヤを製造した。
【００３０】
・氷上性能（氷上制動性能）：
タイヤを、リム（１４×５．５ＪＪ）、内圧（２００Ｋｐａ）で乗用車（２０００ｃｃ；ＦＦ車）の全輪に装着し、速度３０ｋｍ／ｈから氷板上で急制動した時の制動停止距離を測定し、平均減速度を求めて、比較例１を１００とした指数によって比較した。数字が大きい方が性能が良好である。
・耐偏摩耗性
前記乗用車を用い、乾燥アスファルトのテストコースを５０００ｋｍ走行した後のタイヤにおけるサイピング間の投差摩耗量を測定し、比較例１を１００とした指数によって比較した。数字が大きい方が耐偏摩耗性が良い。
・操縦性；
前記乗用車を用い、乾燥アスファルトの８の字旋回コース（曲率半径２５ｍｍ）での施回走破タイムを、比較例１を１００とした指数によって比較した。数字が大きい方が操縦性能が良い。
・耐摩耗性；
ランボーン型摩耗試験機を用いて、荷重２ｋｇ、スリップ率３０％で２分間摩耗テストを行い、摩耗量を実施例１を１００とした指数によって比較した。数字が大きい方が耐摩耗性が良い。
【００３１】
【表１】

【００３２】
【表２】

【００３３】
表１の如く、比較例１では、短繊維が配合されていないため、粘着摩擦及びサイピングによる路面掘り起こし摩擦のみしか発揮されず、氷上制動性能に劣っている。
比較例２では、サイピングの密度（比ΣＸｉ／ＳＳ）が過小であるため、短繊維が充分に配向せず、短繊維による路面掘り起こし摩擦が殆ど機能しないため、氷上性能の改善が認められない。
比較例３では、サイピングの密度が過大であるため、トレッド剛性が減じ、短繊維による路面掘り起こし摩擦の効果が有効に発揮されないとともに、乾燥路面での操縦性と耐偏摩耗性とを大きく低下させてしまう。
比較例４では、短繊維が長すぎるため、加硫時におけるサイピング付近のゴム流れが悪くなり、短繊維の配向性に劣るために氷上制動性能の向上効果が実施例１ほど高く発揮できない。
比較例５では、短繊維の配合量が過大であるため、耐摩耗性が大巾に減少する。
比較例６では、短繊維が太過ぎるため、短繊維の配向性に劣り、しかもトレッドゴムが硬質化して粘着摩擦が減少するため氷上制動性能の向上効果が実施例１ほど高く発揮できない。
比較例７では、短繊維の比（長さ／直径）が２０と低いため、配向性が悪くなるために氷上性能が向上しない。従って比が３０以上が好ましいのがわかる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は叙上の如く構成しているため、トレッドゴムに配合する短繊維を、サイピングの形成とともにトレッド面と直角方向に配向させることができ、粘着摩擦を損なうことなく引っ掻き効果を大巾に発揮せしめ、氷上性能を大巾に向上しうる。
【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】そのトレッドパターンを示す展開図である。
【図３】トレッドゴム中の短繊維が圧延成形により押出し方向に配向するのを説明する略斜視図である。
【図４】セグメント型金型による生タイヤの加硫成形を説明する断面図である。
【図５】ナイフブレードによる短繊維の配向を説明する面図である。
【符号の説明】
２トレッド部
９サイピング
１５トレッドゴム
２４ナイフブレード
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ短繊維

Claims

短繊維配合のトレッドゴムからなりかつサイピングが形成されるトレッド部を有するスタッドレスタイヤであって、
トレッドゴムを、ゴム成分１００重量部に対して直径が５μｍ以上かつ３０μｍ以下かつ長さが０．３〜２０ｍｍの短繊維を２〜３０重量部配合した配合ゴムを用いて形成し、前記サイピングを、加硫成形に際して、厚さ０．２〜０．５ｍｍのナイフブレードを未加硫のトレッド部に押込むことにより、
前記短繊維がサイピングの近傍で押込み方向に配向されるとともに、
前記サイピングのタイヤ軸方向の長さであるラテラル方向成分長さＸｉ（単位ｍｍ）の総和ΣＸｉを、トレッド面の全面積（単位ｍｍ ²）の０．０５〜０．１５倍としたことを特徴とするスタッドレスタイヤ。