JPH04368205A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は空気入りタイヤに関し、
詳しくは、夏期における操縦性能および耐久性能を損な
うことなく、氷雪路面上における駆動性、制動性および
操縦性を著しく改良したオールシーズン用空気入りタイ
ヤに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、冬期においてもタイヤ交換するこ
と無く、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きている。このようなタイヤ
は冬期においても夏期と同様のドライグリップ性、ウエ
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、このようなタイヤに用
いられるトレッドゴムには、サマー用トレッドゴムの低
温での硬度を低くすることが要求され、従ってガラス転
移点の低いポリマーを使用するか、もしくは低温での弾
性率を適切に保てる軟化剤や可塑剤を用いる方法が知ら
れている。

【０００３】しかし、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ないという問題点があり、また後者
の方法も、特開昭５５−１３５１４９号、特開昭５８−
１９９２０３号、特開昭６０−１３７９４５号公報など
に開示されているが、いずれの方法においても、氷雪上
性能の改良の程度の割りには、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などの問題点が
指摘されている。

【０００４】一方、上述した従来のタイヤトレッドに用
いられるゴム組成物は、一般に天然ゴム（ＮＲ）、スチ
レン‐ブタジエンゴム（ＳＢＲ）　、ブタジエンゴム（
ＢＲ）などや、それらをブレンドしたものがベースポリ
マーとして選ばれ、これに粒度の細かい補強性の高いカ
ーボンブラック、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤、他に老
化防止剤、軟化剤などのゴム薬品が加えられた複合材料
ではあるが、これは同時に均質材料であるということも
できる。従来、タイヤトレッドに要求される性能の向上
に対しては、上述のように、かかるゴム組成物を構成す
るポリマー、カーボンブラック、その他のゴム薬品等の
構成因子について単独で、あるいは複数について相互に
関連させて改良することで対処する方法が主に採られて
おり、結果として均質複合材の枠内における改良検討が
主体であった。

【０００５】しかし、こうした均質ゴム組成物による従
来のタイヤ性能の改良手法に代わって、ゴム組成物を不
均一にし、すなわち　０．１〜１０００μｍ　程度の平
均粒径範囲内のドメインをゴム組成物内に形成させて、
いわゆる海島構造を持って不均一構造ゴム組成物とし、
このドメインを形成する材料の性状、充填部数を変化さ
せることによって従来の均質系ゴムの枠内でのゴム物性
の制御とは異なったアプローチでタイヤトレッドの性能
を改良させ得ることも知られている。

【０００６】すなわち、均質系ゴムでの物性改良におい
ては、例えばグリップ性能と耐摩耗性能との間で二律背
反的関係を生じるケースが多く、両方の性能を同時に向
上させるには限界があった。これに対し、海島構造を有
する不均質ゴム組成物では、ドメイン部　（島部）　と
マトリックス部　（海部）　とで性能向上因子を振り分
けて持たせること等により、こうした問題の解決が図れ
得ることが期待される。

【０００７】しかし、かかる不均質構造ゴム組成物を導
入する場合、ドメイン部とマトリックス部との間に、化
学的または物理的な相互作用が存在し、ドメイン部が補
強性を有しなければ十分に不均質構造のメリットが発現
されず、却ってドメイン部はマトリックス部に対して破
壊核として作用してしまう結果となる。従って、不均質
系ゴムに対する物性制御にはドメイン部の補強性が不可
欠である。しかし、０．１　〜１０００μｍ　程度のド
メイン径を形成し、なおかつマトリックス部に対して十
分な補強性を有する材料についての検討はこれまで殆ど
なされていないのが現状である。

【０００８】更に、近年、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（特開昭６
３−８９５４７号公報）　。即ち、このようにして得ら
れるトレッドゴムの氷面は、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
に伴う氷を削り取るエッジ効果の発現によって、氷上高
摩擦性を発現するものである。しかし、発泡ゴムをトレ
ッドに用いた場合、必ずしも耐摩耗性等のタイヤ耐久面
において満足なレベルにあるとはいえなかった。

【０００９】上述のように、従来のいずれの技術を用い
た場合でも、−５℃以下の比較的低温領域（いわゆるド
ライ・オン・アイス）での氷雪上性能と０℃付近の湿潤
状態（いわゆるウエット・オン・アイス）にある氷雪上
性能との両立を図りつつ、充分な摩擦係数を得、かつ駆
動性、制動性及び操縦性を全般的に改良することは極め
て困難なことであった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
困難を克服し、夏季における操縦性能及び耐久性能を損
なうことなく、氷雪路面上における駆動性、制動性及び
操縦性を改良した空気入りタイヤを提供することであり
、特に耐摩耗性を低下させることなく、前記のような湿
潤状態にある氷雪路面上での駆動性、制動性及び操縦性
を向上させたタイヤを提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意検討した結果、特定の粒径を有する超
高分子量ポリエチレンが配合され、かつ特定の発泡倍率
を有する発泡ゴムをトレッドに用いることにより、上記
目的を達成し得ることを見い出し、本発明を完成するに
至った。すなわち、本発明の空気入りタイヤは、分子量
５０万以上である、平均粒径１〜５００　μｍ　の超高
分子量ポリエチレンをゴム分　１００重量部に対し３〜
１００　重量部含有し、かつ３〜３５％の発泡倍率の独
立気泡を有する発泡ゴムをトレッドに備えたことを特徴
とするものである。

【００１２】本発明において、超高分子量ポリエチレン
の分子量が５０万以上とは、デカリン溶媒　１３５℃に
おける極限粘度〔η〕が４．５ｄｌ／ｇ　以上のことで
ある。但し、好ましくは　３５ｄｌ／ｇ　以下とする。 超高分子量ポリエチレンの極限粘度が　３５ｄｌ／ｇ　
を超えるものは工業的に生産することが困難となるから
である。超高分子量ポリエチレン粉末は、例えば商品名
ハイゼックスミリオン　２４０Ｍ（登録商標）　（三井
石油化学工業（株）製、〔η〕＝　１６．５ｄｌ／ｇ　
）や商品名ハイゼックス　　ミリオン　１４５Ｍ（登録
商標）（三井化学工業（株）製、〔η〕＝８．２０ｄｌ
／ｇ）として入手可能である。ちなみに、汎用ポリエチ
レンの極限粘度　［η］　は　２．６　ｄｌ／ｇ　程度
である。

【００１３】本発明の空気入りタイヤは、マトリックス
としてのトレッドゴム中に超高分子量ポリエチレンが該
トレッドゴムより硬いドメインを形成することになる。 ドメインとしての超高分子量ポリエチレンとマトリック
スとしてのゴムとは、混練中の超高分子量ポリエチレン
およびゴムからのラジカル発生により化学的に結合して
いると考えられる。従って、本発明の不均質構造のゴム
組成物は、ドメイン部がマトリックス部に対して補強性
を有し、十分に両者が接着した状態を保ち、なおかつド
メイン部がマトリックス部に対してより高い硬度と弾性
率をもつため、かかるゴム組成物を表面に持つゴムは、
ドメイン形成効果として以下の３つの性能向上が可能で
ある。

【００１４】第１に、かかるドメインの存在によって、
タイヤトレッドの踏面部の外力に対しての動的挙動に変
化を生じ、ドメイン部の硬度・弾性率および充填量を適
当に制御することによってタイヤトレッドの踏面部の耐
摩耗性を向上させることができる。第２に、かかる複合
系ゴム組成物においては、ドメイン部の硬度および弾性
率を上げることによって不均質構造ゴム組成物全体の硬
度と弾性率とを上げることができることが知られている
が、これによってタイヤトレッドの踏面部のパターンに
おけるブロック剛性が高まり、この結果、例えばドライ
状態でのグリップ性能の向上が図れる。第３に、かかる
ドメイン部の存在によって、タイヤトレッドの踏面部の
表面にドメイン径オーダーの表面凹凸が形成され、この
凹凸には上記パターンによって形成される表面溝と同様
に排水効果があるため、タイヤの耐ウエットスキッド性
が向上する。また、こうした排水性とブロック剛性の向
上効果は同時に、氷雪上でのこれら性能の向上も可能と
する。

【００１５】かかる超高分子量ポリエチレンの分子量が
５０万未満だと、混練時にメルトフローしやすく、不均
質構造を作り得ない場合がある他、ドメイン部を形成し
た場合においてもドメイン部の硬度がマトリックスゴム
硬度対比不十分となり、タイヤの各性能に十分な向上効
果がみられないため、好ましくない。また、超高分子量
ポリエチレンの充填部数が原料ゴム　１００重量部に対
し３重量部未満では、ブロック剛性の向上および表面凸
凹の形成がいずれも不十分となるため、とくにグリップ
性、耐ウエットスキッド性の向上が不十分となる。逆に
、１００　重量部を越えて充填すると、超高分子量ポリ
エチレンの補強効果と破壊核としての作用のバランスが
崩れ、とりわけ耐摩耗性能を低下させてしまい、好まし
くない。更に、かかる超高分子量ポリエチレン粒子の平
均粒径が１μｍ　未満であると、タイヤの前記氷雪性能
が充分でない。一方、この平均粒径が　５００μｍ　を
超えると、発泡ゴムを用いたトレッドの耐摩耗性が低下
するのでよくない。

【００１６】ゴム成分としては、天然ゴム、ポリイソプ
レンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン
共重合体ゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエン三元
共重合体ゴム、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、イ
ソプレン−ブタジエン共重合体ゴム等を挙げることがで
きるが、特に制限されるべきものではない。また、トレ
ッドに配設される組成物には、前記ジエン系ゴム及び超
高分子量ポリエチレンのほかに通常トレッドゴムに用い
られる他のゴムや配合剤、例えば、充填剤、老化防止剤
、加硫剤、加硫促進剤を含めることができ、これらの種
類、量については通常トレッドゴムに用いられる範囲で
あって特に限定されるものでない。

【００１７】本発明において、トレッドゴムが３〜３５
％の発泡倍率の独立気泡を有することとしたのは、０℃
付近の氷表面に溶融した水分が多い状態において気孔に
よるミクロな吸排水効果を大きくし、優れた氷雪性能を
発揮させるためにはかかる独立気泡が不可欠だからであ
る。発泡は発泡剤によるもの、ガスの高圧ミキシングに
よるもののいずれの方法を用いてもよいが、発泡倍率が
３％未満では発泡の効果が十分でなく、一方３５％を超
えるとトレッド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。

【００１８】ここで、発泡ゴムの発泡率Ｖｓ　は、次式
Ｖｓ　＝｛（ρｏ　−ρｇ　）／（ρ１　−ρｇ　）−
１｝×１００　　（％）　・・・（１） で表され、ρ１　は発泡ゴムの密度（ｇ／ｃｍ３　）、
ρｏ　は発泡ゴムの固相部の密度（ｇ／ｃｍ３　）、ρ
ｇ　は発泡ゴムの気泡内のガス部の密度（ｇ／ｃｍ３　
）である。発泡ゴムは固相部と、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ρｇ　は極めて小さく、ほ
ぼ零に近く、かつ固相部の密度ρ１　に対して極めて小
さいので、式（１）　は、次式 Ｖｓ　＝｛（ρｏ　−ρ１　）−１｝×１００　　（％
）　　　　　　　　　　　　　　　・・・・（２） とほぼ同等となる。

【００１９】尚、本発明の空気入りタイヤにおいては、
上述の超高分子量ポリエチレンを配合した発泡ゴムを、
キャップ−ベース構造を有するトレッド部のキャップ部
のみに配設してもよい。

【００２０】

【実施例】以下、実施例および比較例を挙げて本発明を
より具体的に説明する。下記の表１に、実施例および比
較例で使用した超高分子量ポリエチレンの分子量および
トレッド部ゴム中での平均粒径を示す。トレッド部ゴム
中における超高分子量ポリエチレンの平均粒径はトレッ
ド部ゴムサンプルから１０ロットの試料を選び、光学顕
微鏡の視野内の超高分子量ポリエチレンの粒子２０個の
直径を（最長直径＋最短直径）／２により測定し、各ロ
ット毎に平均粒径を算出し、更に１０ロットの平均粒径
の相加平均を算出した。表　　１ 　　表２に、表１に示す超高分子量ポリエチレンと組み
合わせた発泡ゴムマトリックスの配合処方（重量部）、
並びに得られた粒子混入発泡ゴムの発泡倍率および当該
発泡ゴムをタイヤトレッドに適用したときのタイヤ性能
を夫々示す。

【００２１】

【表２】 表２から明らかなように、本発明の空気入りタイヤであ
る実施例１においては、比較例１〜５に比し、氷上制動
性および操縦安定性の双方の性能が向上している。

【００２２】

【発明の効果】以上説明してきたように、特定の発泡倍
率を有する発泡ゴムからなるトレッド組成物に特定粒径
の超高分子量ポリエチレンを所定量配合した本発明の空
気入りタイヤにおいては、耐摩耗性を低下させることな
く湿潤状態および乾燥状態にある氷雪路面上での駆動性
、制動性および操縦性を顕著に向上させることができる
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　分子量５０万以上である、平均粒径１
   〜５００　μｍの超高分子量ポリエチレンをゴム分　１
   ００重量部に対し３〜１００　重量部含有し、かつ３〜
   ３５％の発泡倍率の独立気泡を有する発泡ゴムをトレッ
   ドに備えたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 【請求項２】　　請求項１記載のゴム組成物をキャップ
   −ベース構造を有するトレッド部のキャップ部に配設し
   たことを特徴とする空気入りタイヤ。