JPH08238910A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐摩耗性を損なわずに、直進時およびコーナ
リング時などの横方入力時の双方に対して優れた氷雪性
能を発揮し得る空気入りタイヤを提供する。空気入りタ
イヤにおいて、湿潤路面や乾燥路面での制動性や操縦安
定性並びに耐摩耗性を損なわずにスパイクタイヤと同等
の氷雪性能を与える。 【構成】 平均長さ１０〜５０００μｍ、直径１〜１０
０μｍの繊維材がゴム成分１００重量部に対して３〜１
５重量部混入されている発泡ゴムがトレッド部に配設さ
れた空気入りタイヤで、前記繊維材が、トレッドのショ
ルダー部側から中央部に移行するに従い周方向の配向度
が高くなっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐摩耗性を損なわず
に、氷雪路面上を走行する際の駆動性、制動性及び操縦
性（以下、単に氷雪性能という）が改善された、スパイ
クタイヤに代わる空気入りタイヤに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、氷雪路面上を走行する空気入りタ
イヤの氷雪性能を確保し、かつスパイクタイヤによる粉
塵公害や道路の損傷を避けるために、スパイクピンを用
いないスタッドレスタイヤが広く用いられている。

【０００３】かかるスタッドレスタイヤにおいて、独立
気泡の周囲に短繊維をランダムに混入した発泡ゴムをト
レッドに適用することにより、操縦安定性を損なわずに
氷雪性能の向上を図った空気入りタイヤが提案されてい
る（特開昭６３−８９５４７号公報）。

【０００４】ところが、最近の研究では、氷上摩擦係数
μとトレッドに混入される短繊維の配向との間には密接
な関係があり、短繊維がタイヤ周方向と平行に配向して
いる方がランダム配向よりも氷上摩擦係数μが高いこと
が分かってきた。これに伴い、発泡ゴム中に短繊維をタ
イヤ周方向に対して平行に混入させたトレッドゴムを用
いた空気入りタイヤが提案された（特開平４−１７６７
０７号公報）。この空気入りタイヤでは、タイヤ周方向
の剛性の向上によるエッジ効果の向上およびタイヤ径方
向の剛性の低下による凝着摩擦力の向上により、氷上摩
擦係数μを高く維持している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開平４
−１７６７０７号公報に開示された空気入りタイヤにお
いては、確かに直進方向の氷上摩擦係数μは上がるもの
の、コーナリング時などの横方向入力時の氷上摩擦係数
μに対しては改善は見られなかった。すなわち、かかる
空気入りタイヤにおいては、十分に氷雪性能が改善され
ているとは言い得ないことが分かった。

【０００６】そこで、本発明の目的は、耐摩耗性を損な
わずに、直進時およびコーナリング時などの横方入力時
の双方に対して優れた氷雪性能を発揮し得る空気入りタ
イヤを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために鋭意検討した結果、発泡ゴムに短繊維材
を混入し、混入された短繊維材が、トレッドのショルダ
ー部側から中央部に移行するに従い周方向の配向度が高
くなるようにすることにより上記目的を達成し得ること
を見出し、本発明を完成するに至った。

【０００８】即ち、本発明は、平均長さ１０〜５０００
μｍ、直径１〜１００μｍの繊維材がゴム成分１００重
量部に対して３〜１５重量部混入されている発泡ゴムが
トレッド部に配設された空気入りタイヤであって、前記
繊維材が、トレッドのショルダー部側から中央部に移行
するに従い周方向の配向度が高くなっている空気入りタ
イヤに関する。

【０００９】ここに、使用される原料ゴムは、発泡ゴム
組成物の用途によって選択されるもので、特に限定され
るものではなく加圧加硫（加熱）により架橋されるゴム
なら何でもよく、例えば天然ゴム、ポリブタジエンゴ
ム、ポリイソプレンゴム、スチレン−ブタジエン共重合
体ゴム、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、ポリブチ
ルゴム等の単独またはブレンドが挙げられる。なお、低
温においても十分にゴム弾性を発揮し得るには、ガラス
転移温度が−６０℃以下のポリマーを用いるとよい。

【００１０】次に、本発明の空気入りタイヤのトレッド
ゴムを発泡ゴムとするには、ゴム配合物に発泡剤を加え
て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。発泡剤も特に限定されるべきものではなく、従来よ
り発泡ゴムタイヤにおいて知られている発泡剤、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。

【００１１】なお、発泡率Ｖ_S は、次式 Ｖ_S ＝｛（ρ₀ −ρ_g ）／（ρ_l −ρ_g ）−１｝×１００（％） （１） で表され、ρ_l は、発泡ゴムの密度（ｇ／ｃｍ³ ）、ρ
₀ は、発泡ゴムのゴム固相部の密度（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。

【００１２】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）、即ち気泡内のガス
部とから構成されている。ガス部の密度は極めて小さ
く、ほぼ、零に近く、かつ、ゴム固相部の密度に対して
極めて小さいので、式（１）は、次式

【００１３】 Ｖ_S ＝（ρ₀ ／ρ_l −１）×１００（％） （２） とほぼ同等となる。

【００１４】本発明に係るゴム組成物には上記発泡剤の
他に、芳香族プロセス油、ナフテン系プロセス油などの
油展剤、カーボンブラック、スピンドルオイルなどの軟
化剤、老化防止剤、加硫促進剤、ステアリン酸、亜鉛華
等の加硫促進助剤、加硫剤等のゴム用配合剤を通常の範
囲内で配合することができるのは勿論のことである。な
お、カーボンブラックとしては、ＳＡＦ級のカーボンブ
ラックが好ましい。また、ゴムと繊維材との接着を増大
させる成分として、例えば、レゾルシンのようなメチレ
ンアクセプターとヘキサメチレンテトラミン、ヘキサメ
チルメトキシメチロールメラミンのようなメチレンドナ
ーを配合することもできる。

【００１５】本発明においては、発泡ゴムの独立気泡の
平均気泡径が１〜３００μｍで、発泡率Ｖ_S が５〜５０
％の範囲内であることが好ましい。発泡率Ｖ_S は、より
好ましくは５〜２０％の範囲内である。

【００１６】また、本発明の空気入りタイヤにおいて
は、上記発泡ゴムよりなる部分がトレッドの全体積の１
０％以上の体積を有することが好ましく、さらに好まし
くは１０〜７０％の体積である。

【００１７】次に、トレッドの発泡ゴムに混入される繊
維材としては、棒状または針状の有機または無機物質で
よく、例えば、芳香族ポリアミド、ビニロン、ポリエス
テル、例えばポリエチレンテレフタレート、ナイロン、
レーヨン等の有機繊維をカットしたもの、ｓｙｎ−１，
２−ポリブタジエンの針状結晶、ポリオキシメチレンの
ウィスカーなどの有機物質およびガラス、炭素、黒鉛、
金属等の無機繊維をカットしたもの、シリコンカーバイ
トウィスカー、タングステンカーバイトウィスカー、ア
ルミナウィスカー等の無機物質が挙げられるが、これら
に限定されるものではない。

【００１８】前記繊維材を、トレッドのショルダー部側
から中央部に移行するに従い周方向の配向度を高くする
には、トレッドゴムを押出すのに使用する押出機バレル
の先から口金までの間に形成される流路の途中に、前記
繊維材について、平物押出物の幅方向の中の異なる位置
または筒状押出物の周方向の中の異なる位置で配向を異
ならせる配向制御流路、例えば絞り込み流路、末広がり
流路およびストレート流路から選択される少なくとも二
つを設ければよい。

【００１９】

【作用】本発明においては、発泡ゴムに混入される繊維
材の平均長さが１０〜５０００μｍで、その直径が１〜
１００μｍであることを要する。これら範囲に対し、繊
維材の平均長さが長過ぎたり或はその平均直径が短過ぎ
たりすると繊維同士が絡み合い易くなって均一分散が困
難となり、一方、繊維材の平均長さが短過ぎたり或はそ
の平均直径が長過ぎたりすると繊維材の配向による効果
が低下する。

【００２０】また、かかる繊維材の混入量は、ゴム成分
１００重量部に対して３〜１５重量部、好ましくは５〜
１０重量部である。この混入量が１５重量部を超えると
耐摩耗性が大幅に低下し、一方、５重量部未満では氷雪
性能が十分に発揮されない。

【００２１】本発明においては図１に示すように、繊維
材２が、トレッド１のショルダー部側から中央部に移行
するに従いタイヤ周方向に対して平行に配向する度合い
が高くなる。すなわち、タイヤの中央部では繊維材２が
タイヤ周方向と平行に配向し、配向度としては１．１〜
１．４の範囲内である。一方、トレッドのショルダー部
近傍では配向度が低く、０．９〜１．１の範囲内であ
る。ここで、配向度とは、タイヤの周方向と径方向と
の、５０％伸長時のモジュラスの比として表される。

【００２２】トレッドのショルダー部側から中央部に移
行するに従い配向度が高くなる関係、並びにそれと直進
時氷上摩擦係数μ向上および横方向入力時氷上摩擦係数
μ向上との対応関係をグラフで示すと、図２のようにな
る。

【００２３】直進時に氷上摩擦係数μが向上するのは以
下の理由による。すなわち、トレッド表面においてタイ
ヤ径方向にアブレーションパターンが存在すると、直進
方向、すなわちタイヤ周方向に対する排水効果が低下す
るが、タイヤ周方向に配向した繊維材が存在すると、そ
の方向に従いこの排水効果が高まるからである。

【００２４】一方、横方向の入力に対しては、トレッド
のショルダー部近傍の繊維材が当該入力に対して平行に
なるようにタイヤ周方向に対する配向度を下げ、これに
より横方向入力時の氷上摩擦係数μを向上させることが
できる。

【００２５】本発明においては、上述のように直進時お
よびコーナリング時のそれぞれの接地圧分布および入力
方向の違いに着目し、トレッドに混入する繊維材の配向
度をコントロールしたものであり、これにより直進時の
みならずコーナリング時の氷雪性能をも改善したもので
ある。

【００２６】

【実施例】次に本発明を実施例に基づき具体的に説明す
る。下記の表１に示す配合内容（重量部）にてトレッド
用ゴム組成部を調製した。

【００２７】次いで、これらのゴム組成物によってその
全体積が構成されるトレッドを有するタイヤサイズ１６
５ＳＲ１３のタイヤを試作した。

【００２８】ここで、配向した繊維材を有するトレッド
ゴムを押出すために用いた押出機は、円筒状の押し出し
機バレルの先から口金までの間に、流路断面形状が円形
状から押出物より幅広の横長の平形状に徐々に変化して
いく流路を内在するヘッドを備え、該ヘッドの一部であ
って口金との間に、ゴムの流動によって配向性を変化さ
せ、配向に分布を持たせる横長の平形状の配向制御流路
を備えたものである。かかる配向制御流路は、中央の水
平方向に絞り込み流路を備え、該絞り込み流路の両側に
末広がり流路を有する。

【００２９】試作タイヤについて、氷雪性能（直進時と
コーナリング時）及び耐摩耗性を試験した。また、かか
るタイヤのトレッドにおける発泡ゴムの性質およびタイ
ヤ性能の試験は、下記の方法に従い行った。

【００３０】試験法 （１）発泡率Ｖ_S 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
の発泡ゴム相からブロック状の試料を切り出し、この試
料を厚さ２ｍｍの薄片にした後、密度を測地し、併せ
て、無発泡ゴム（固相ゴム）のトレッドの密度を測定
し、前記（２）式を用いて求めた。

【００３１】（２）耐摩耗性 各試験タイヤ２を排気量１５００ｃｃの乗用車のドライ
ブ軸に取り付け、テストコースのコンクリート路面を所
定の速度で走行させた後、残溝深さを測定し、その逆数
を指数化した。繊維材が混入されていない比較例３を１
００として数値が大きいほど耐摩耗性が良好であること
を示す。

【００３２】（３）氷雪性能 発泡ゴムの氷上摩擦係数μ、特に０℃付近の湿潤状態に
おける氷上摩擦係数μは、表面温度が−０．５℃の氷上
に発泡ゴム層から切り出した試料の試料表面（試料寸
法：長さ１０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ５ｍｍ）を接触さ
せ、協和界面科学（株）製の動・静摩擦係数計を用い
て、タイヤ周方向および径方向について測定した。測定
条件として荷重２ｋｇ／ｃｍ² ，滑り速度１０ｍｍ／ｓ
ｅｃ、雰囲気温度−２℃、表面状態はほぼ鏡面状態で行
った。それぞれ比較例３を１００として、数値が大きい
ほど直進時およびコーナリング時の氷上摩擦係数μが高
いことを示す。得られた結果を下記の表１に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】実施例１，２および比較例１〜３における
直進時の氷上摩擦係数μと横方向入力時の氷上摩擦係数
μとの関係をグラフにして図３に示す。この図３から明
らかなように、実施例１および２は、繊維材が混入され
ていない従来例である比較例３に比し、耐摩耗性を損な
うことなく直進時と横方向入力時の双方において氷上摩
擦係数μが上昇している。

【００３５】これに対し、中央部とショルダー部側とで
配向度同じである比較例１は、直進時の氷上摩擦係数μ
は上昇しているものの、横方向入力時の氷上摩擦係数μ
には改善が見られない。また、繊維材を所定量を超えて
混入した比較例２は、直進時と横方向入力時の双方にお
いて氷上摩擦係数μが大幅に上昇しているが、耐摩耗性
が低下してしまっている。

【００３６】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の空気
入りタイヤにおいては、直進時およびコーナリング時夫
々の、タイヤトレッドに対する入力方向の違いに着目し
て発泡ゴムに混入した短繊維材をトレッドのショルダー
部側から中央部に移行するに従い周方向の配向度が高く
なるようにしたことにより、直進時およびコーナリング
時の氷上摩擦係数μの高レベルでの両立を可能にした。
これにより、従来のスタッドレスタイヤに比し耐摩耗性
を損なわずに、より優れた氷雪性能を発揮することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】タイヤトレッド内に混入された繊維材の配向状
態を示す説明図である。

【図２】タイヤ中央部からショルダー部にかけての繊維
材の配向度を示すグラフである。

【図３】実施例における直進時の氷上摩擦係数μと横方
向入力時の氷上摩擦係数μとの関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１ トレッド ２ 繊維材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平均長さ１０〜５０００μｍ、直径１〜
   １００μｍの繊維材がゴム成分１００重量部に対して３
   〜１５重量部混入されている発泡ゴムがトレッド部に配
   設された空気入りタイヤであって、 前記繊維材が、トレッドのショルダー部側から中央部に
   移行するに従い周方向の配向度が高くなっている空気入
   りタイヤ。