(57)【要約】【課題】掘り起こし摩擦を向上させ、氷雪上性能に優れたスタッドレスタイヤを提供する。【解決手段】ジエン系ゴム成分および中空ガラス短繊維を含有するゴム組成物を用いたトレッドを有し、該中空ガラス短繊維が該トレッドの厚さ方向に配向したスタッドレスタイヤ。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジエン系ゴム成分および中空ガラス短繊維を含有するゴム組成物を用いたトレッドを有し、
該中空ガラス短繊維を該トレッドの厚さ方向に配向しているスタッドレスタイヤ。
【請求項２】
前記中空ガラス短繊維の平均繊維外径が１５０〜１０００μｍであり、
平均繊維長が０．１〜５ｍｍである請求項１記載のスタッドレスタイヤ。
【請求項３】
トレッド部から切り出したゴム片の、２５℃で測定したトレッドの厚さ方向の複素弾性率Ｅ１とタイヤ周方向の複素弾性率Ｅ２の比が、式：
１．１≦Ｅ１／Ｅ２≦４
を満足する請求項１または２記載のスタッドレスタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スタッドレスタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、氷雪路を走行するタイヤとして、スパイクのない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、トレッド用ゴム組成物の氷路面に対する摩擦係数を上げるための種々の研究が試みられている。
【０００３】
一方で、タイヤの強度、剛性、耐摩耗性などを向上させるため、短繊維を配合したゴム組成物をタイヤのトレッド部に使用する技術が知られている。しかしながら、短繊維を配合した未加硫ゴム組成物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と、配合された短繊維は、押出し方向、すなわちタイヤの周方向に沿って配向する。そのため、タイヤの強度、剛性および耐摩耗性などは向上させることができたものの、短繊維による引掻き効果（掘り起こし摩擦）を得ることはできなかった。
【０００４】
さらに、棒状の粒子形状を有する、粉体または短繊維を、トレッドの周方向ではなく厚さ方向に配向させたスタッドレスタイヤが知られている。ここで、粉体または短繊維として、金属のような硬い材料を配合した場合には、ゴム組成物の硬度が上がり、粘着摩擦力が低下する。加えて、ゴムと金属とでは耐摩耗性が大幅に異なるため、ゴムが金属より速いペースで摩耗し、突出した金属短繊維が路面とゴムとの接触を妨げ、接触面積が低下する。これにより、粘着、凝着摩擦力の減少を引き起こし、氷雪上性能が劣ることになる。
【０００５】
また、短繊維がトレッドの厚さ方向に配向されたトレッドを得る技術として、短繊維が押出し機の押出し方向に配向された未加硫ゴムシートを作製し、さらに、この未加硫ゴムシートを短繊維の配向方向に対して垂直方向に細かい間隔でカットして、それぞれを９０度回転させて重ね合わせることにより、短繊維がゴムシート面に対して垂直に配向したゴムシートが得られる。このようなゴムシートを使用して、トレッドを作製することにより、短繊維の引っ掻き効果（掘り起こし摩擦）を得る方法が知られている。
【０００６】
しかしながら、上述したような、トレッドの厚さ方向に配向された短繊維の材料としては、単なるガラス短繊維やカーボンファイバーを用いており、氷雪上性能の改善効果は不充分である。
【０００７】
また、特許文献１では、タイヤ用ゴム組成物に、直径と長さの比が所定の値を有する太径有機繊維のモノフィラメントチップを所定量含有することにより、トレッド部の引っ掻き効果を高めたスタッドレスタイヤが開示されている。この技術では、押出し工程において、短繊維がタイヤの周方向に配向し難くなるため、タイヤ周方向に配向する従来のものに比べて、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。しかしながら、充分に満足し得る氷上性能を得るには、いまだ改善の余地がある。
【０００８】
【特許文献１】特開平６−１７９７７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、掘り起こし摩擦を向上させ、氷雪上性能に優れたスタッドレスタイヤを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ジエン系ゴム成分および中空ガラス短繊維を含有するゴム組成物を用いたトレッドを有し、該中空ガラス短繊維を該トレッドの厚さ方向に配向しているスタッドレスタイヤに関する。
【００１１】
前記中空ガラス短繊維の平均繊維外径が１５０〜１０００μｍであり、平均繊維長が０．１〜５ｍｍであることが好ましい。
【００１２】
トレッド部から切り出したゴム片の、２５℃で測定したトレッドの厚さ方向の複素弾性率Ｅ１とタイヤ周方向の複素弾性率Ｅ２の比が、式：
１．１≦Ｅ１／Ｅ２≦４
を満足することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ジエン系ゴム成分および中空ガラス短繊維を含有するゴム組成物を用いたトレッドを有し、該中空ガラス短繊維を該トレッドの厚さ方向に配向していることにより、掘り起こし摩擦を向上させ、氷雪上性能に優れたスタッドレスタイヤを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明のスタッドレスタイヤに用いられるゴム組成物は、ジエン系ゴム成分および中空ガラス短繊維を含有する。
【００１５】
ジエン系ゴム成分としては、任意のジエン系ゴムが用いられ、たとえば天然ゴム（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）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）などがあげられる。なかでも、耐摩耗性および低温特性に優れるという理由から、ＮＲおよび／またはＢＲが好ましく、ＮＲおよびＢＲがより好ましい。
【００１６】
ＮＲとしては、従来ゴム工業で使用されるＲＳＳ♯３、ＴＳＲ２０などのグレードのＮＲを用いることができる。
【００１７】
ゴム成分中にＮＲを含有する場合、ＮＲの含有率は１０重量％以上が好ましく、２０重量％以上がより好ましい。ＮＲの含有率が１０重量％未満では、ゴム練り時のまとまりが悪く、加工性が劣る傾向がある。また、ＮＲの含有率は９０重量％以下が好ましく、８０重量％以下がより好ましい。ＮＲの含有率が９０重量％をこえると、低温特性が低下する傾向がある。
【００１８】
ＢＲとしては、ＢＲ１５０Ｂ（宇部興産（株）製）、ＢＲ０１（ＪＳＲ（株））などのゴム工業において一般的なものを使用することができる。
【００１９】
ゴム成分中にＢＲを含有する場合、ＢＲの含有率は１０重量％以上が好ましく、２０重量％以上がより好ましい。ＢＲの含有率が１０重量％未満では、低温特性が低下する傾向がある。また、ＢＲの含有率は９０重量％以下が好ましく、８０重量％以下がより好ましい。ＢＲの含有率が９０重量％をこえると、ゴム練り時のまとまりが悪く、加工性が劣る傾向がある。
【００２０】
中空ガラス短繊維の平均繊維外径は１５０μｍ以上が好ましく、２００μｍ以上がより好ましい。中空ガラス短繊維の平均繊維外径が１５０μｍ未満では、繊維の耐屈曲性が不充分であり、路面引っ掻き効果（掘り起こし摩擦）が不充分になる傾向がある。また、中空ガラス短繊維の平均繊維外径は１０００μｍ以下が好ましく、５００μｍ以下がより好ましい。中空ガラス短繊維の平均繊維外径が１０００μｍをこえると、ゴムの硬度が増大し、粘着摩擦力が低下する傾向がある。
【００２１】
中空ガラス短繊維の平均繊維内径は１０μｍ以上が好ましく、５０μｍ以上がより好ましい。中空ガラス短繊維の平均繊維内径が１０μｍ未満では、ガラス短繊維が中空であることによる効果が得られない傾向がある。また、中空ガラス短繊維の平均繊維内径は１２０μｍ以下が好ましく、１００μｍ以下がより好ましい。中空ガラス短繊維の平均繊維内径が１２０μｍをこえると、肉厚が薄くなり、中空ガラス短繊維が壊れやすくなる傾向がある。
【００２２】
中空ガラス短繊維の平均繊維長は０．１ｍｍ以上である。中空ガラス短繊維が０．１ｍｍ未満では、ゴム表面への析出長さが短くなり掘り起こし摩擦が不充分になる。また、中空ガラス短繊維の平均繊維長は１５ｍｍ以下、好ましくは１０ｍｍ以下である。中空ガラス短繊維の平均繊維長が１５ｍｍをこえると、中空ガラス短繊維を分散させにくく、中空ガラス短繊維を配向させにくくなり、加工性が悪化する。
【００２３】
中空ガラス短繊維の含有量は２重量部以上が好ましく、３重量部以上がより好ましい。中空ガラス短繊維の含有量が２重量部未満では、トレッド表面に現れる中空ガラス短繊維の量が減少し、掘り起こし摩擦が充分に得られない傾向がある。また、中空ガラス短繊維の含有量は５０重量部以下が好ましく、３０重量部以下がより好ましい。中空ガラス短繊維の含有量が５０重量部をこえると、トレッド部におけるブロックの剛性が過度に上がり、トレッドゴム表面を氷雪路面に追随させることができなくなり、粘着、凝着摩擦が低下する傾向がある。
【００２４】
本発明のスタッドレスタイヤに用いられるゴム組成物には、前記ゴム成分および中空ガラス短繊維以外にも、従来ゴム工業で使用される配合剤、たとえば、カーボンブラックなどの補強剤、シリカ、シランカップリング剤、オイルなどの軟化剤、ワックス、各種老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、硫黄などの加硫剤、各種加硫促進剤などを、必要に応じて適宜配合することができる。
【００２５】
本発明では、得られたゴム組成物を、とくにスタッドレスタイヤのトレッド部に用いる。トレッドの形成方法としては、通常のカレンダーロールによる押出し加工を用いることができるが、カレンダーロールによって繊維を分散させたゴム組成物を圧延加工し、得られたゴムシートを繊維方向に対して垂直な方向に細かい間隔でカットし、それぞれを９０度回転させて貼り合わせる方法により、中空ガラス短繊維をトレッド厚さ方向に配向させる方法などがあげられる。
【００２６】
本発明のスタッドレスタイヤは、タイヤトレッド部において、中空ガラス短繊維をトレッドの厚さ方向に配向させることにより、ガラスのエッジ成分が増加することにより、氷上の引っ掻き摩擦性能を向上させることができる。
【００２７】
本発明のスタッドレスタイヤは、前記方法などで作製したトレッドを他の部材と貼り合わせタイヤ成型機上にて通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することによりスタッドレスタイヤを得る。
【００２８】
具体的には、トレッド部から切り出したゴム片のトレッド厚さ方向の複素弾性率（Ｅ１）とタイヤ周方向の複素弾性率（Ｅ２）の比が、下記式を満足することが好ましい。
１．１≦Ｅ１／Ｅ２≦４
【００２９】
２５℃で測定したＥ１／Ｅ２は１．１以上が好ましく、１．２以上がより好ましい。Ｅ１／Ｅ２が１．１未満では、短繊維がトレッドの厚さ方向へ配向せず、氷上摩擦性能が不充分となる傾向がある。また、Ｅ１／Ｅ２は４以下が好ましく、３．５以下がより好ましい。Ｅ１／Ｅ２が４をこえると、硬度が増大するため、加工性が悪化する傾向がある。
【００３０】
本発明では、特定の種類の短繊維を、トレッドゴムに配合し、トレッド厚さ方向に配向するように分散させることで、粘着摩擦を損なうことなく、掘り起こし摩擦を向上させ、とくに、氷雪上走行性能が大幅に優れた空気入りタイヤを提供できる。すなわち、短繊維をトレッド厚さ方向に配向させることにより、タイヤトレッドゴム表面は、短繊維の配向方向の影響がなくなり、路面の凹凸に追随する柔らかさを保ち粘着摩擦が改善される。また、タイヤ表面には厚さ方向に配向した短繊維により、局部的に接地圧が高い部分が作り出される。これにより、たとえばタイヤ空転時に凍結路面とタイヤ表面の間に発生する水膜を押しのけ、粘着摩擦を改善するとともに、掘り起こし、引っ掻き摩擦をも同時に向上させることができる。
【実施例】
【００３１】
実施例にもとづいて、本発明の内容を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
【００３２】
つぎに、実施例および比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
天然ゴム（ＮＲ）：ＲＳＳ＃３
ブタジエンゴム（ＢＲ）：宇部興産（株）製のＵＢＥＰＯＬ−ＢＲ１５０Ｂ
カーボンブラック：キャボットジャパン（株）製のショウブラックＮ２２０（Ｎ2ＳＡ：１２５ｍ2／ｇ）
シリカ：日本シリカ工業（株）製のニプシルＶＮ３（Ｎ2ＳＡ：２１０ｍ2／ｇ）
シランカップリング剤：デグッサ社製のＳｉ６９（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド）
パラフィンオイル：出光興産（株）製のダイアナプロセスオイル
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックＮ
老化防止剤：大内新興化学工業（株）製のノクラック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：日本油脂（株）製
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛１号
中空ガラス短繊維：日本電気硝子（株）製のマイクロキャピラリー（平均繊維外径：２５０μｍ、平均繊維内径：８６μｍ、平均繊維長：８ｍｍ）
ガラス短繊維：エヌエスジー・ヴェトロテックス（株）製のマイクログラスチョップドストラント（平均繊維径：３３μｍ、平均繊維長：３ｍｍ）
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）
【００３３】
実施例１〜２および比較例１〜２
表１の配合処方にしたがい、バンバリーミキサーを用いて、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を１５０℃の条件下で４分間混練りし、混練り物を得た。次に、オープンロールを用いて、得られた混練り物に硫黄および加硫促進剤を添加し、８０℃の条件下で３分間混練りし、一方向に配向させた未加硫ゴム組成物を得た。さらに、得られた未加硫ゴム組成物を繊維の配向方向に対して垂直な方向に所定の間隔で切断して、それぞれを９０度回転させて貼り合わせ、トレッドの形状に成形し、他のタイヤ部材と貼りあわせ、１７０℃の条件下で１２分間加硫することにより、実施例１〜２および比較例１〜２の試験用スタッドレスタイヤ（タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５）を製造した。
【００３４】
（粘弾性試験）
試験用スタッドレスタイヤのトレッド部から切り出した試験片（幅４ｍｍ、厚み１．０ｍｍおよび長さ５ｍｍ）を用いて、（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪１０％、動歪１％、振動周波数１０Ｈｚの条件下で、２５℃のトレッド厚さ方向および周方向の複素弾性率（Ｅ１およびＥ２）を測定した。
【００３５】
（氷上摩擦性能）
試験用スタッドレスタイヤを排気量２０００ｃｃの国産ＦＲ車に装着し、時速３０ｋｍ／ｈからの氷盤上での制動停止距離を求めた。さらに、下記式により比較例１を１００として指数表示した。指数が大きいほど氷上摩擦性能に優れている。なお、各配合のタイヤについて、試験実施前にタイヤの表面のならし走行を２００ｋｍ実施している。
（氷上摩擦性能指数）＝（比較例１の制動停止距離）
÷（各配合の制動停止距離）×１００
【００３６】
（雪上性能）
試験用スタッドレスタイヤを排気量２０００ｃｃの国産ＦＲ車に装着し、一周２ｋｍの雪上コースにおける周回タイムを３回測定し、その測定値の平均を算出した。さらに、下記式により比較例１を１００として指数表示した。指数が大きいほど雪上性能に優れている。なお、各配合のタイヤについて、試験実施前にタイヤの表面のならし走行を２００ｋｍ実施している。
（雪上性能指数）＝（比較例１の平均周回タイム）
÷（各配合の平均周回タイム）×１００
【００３７】
上記試験の評価結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
2007302052.tif 000002