(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム基材に短繊維を配合した短繊維配合ゴムからなるタイヤ用のゴムシートを製造するタイヤ用のゴムシートの製造方法であって、
未加硫の前記短繊維配合ゴムを押出して短繊維を押出し方向に実質的に配向した原ゴムシートを成形する原シート成形工程と、
前記原ゴムシートに、この原ゴムシートの厚さ方向に針を貫通させて突き刺すことにより前記短繊維の一部を前記厚さ方向に配向させる針突き刺し工程とを含むことを特徴とするタイヤ用のゴムシートの製造方法。
【請求項２】
前記針突き刺し工程は、前記針の直径を０．４ｍｍ以上かつ０．８ｍｍ未満、しかも突刺し数を、ゴムシートの面積１００ｍｍ2 当たり１８０回以上かつ５００回以下とすることを特徴とする請求項１記載のタイヤ用のゴムシートの製造方法。
【請求項３】
前記針突き刺し工程は、前記針の直径を０．８ｍｍ以上かつ２．２ｍｍ以下、しかも突刺し数を、ゴムシートの面積１００ｍｍ2 当たり８０回以上かつ４５０回以下としたことを特徴とする請求項１記載のタイヤ用のゴムシートの製造方法。
【請求項４】
前記針突き刺し工程は、前記原ゴムシートの温度が４０℃以上かつ１３０℃以下のとき行うことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のタイヤ用のゴムシートの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの方法により製造されたタイヤ用のゴムシート。
【請求項６】
前記ゴムシートはトレッド形成用のゴムシートであることを特徴とする請求項５記載のタイヤ用のゴムシート。
【請求項７】
請求項５又は６記載のタイヤ用のゴムシートを用いてなるタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤのトレッド形成用として好適であり、短繊維を厚さ方向に配向させたゴムシートを能率良く容易に形成しうるタイヤ用のゴムシートの製造方法、それによって製造されたタイヤ用のゴムシート、及びそれを用いたタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
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、タイヤトレッドをなす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。その一つとして、トレッドゴム中に短繊維を配合することが提案されており、特に短繊維をタイヤ半径方向（トレッドゴムの厚さ方向）に配向させることにより、路面掘り起こし能力が高まり、より高い摩擦力が得られることが知られている。
【０００３】
ところで、図６（Ａ）に示すように、トレッドゴムは、通常、カレンダーロールやゴム押出し装置等によって連続的に押出し成形される帯状の原ゴムシートａにより形成される。そのため、ゴム中の短繊維ｆは、ゴム流れによって押出し方向（長さ方向）に沿って配向してしまい、この原ゴムシートａをそのまま用いてトレッドゴムを製造した場合、短繊維ｆはタイヤ周方向に沿って配向してしまうこととなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本出願人は、特願平１１−３１５８５９号等において、図６（Ｂ）に示すように、非常に薄く押出し成形した原ゴムシートａを、ジグザグ状に順次折り畳むことを提案している。このものは、短繊維ｆのほとんどが厚さ方向に配向されるという利点がある。しかし、厚さｔを揃えながら均一に折り畳むのが難しく、作業能率に劣るとともに折り畳まれたゴム部材ｂの形状及び寸法精度を損ねる傾向にある。又このものは、ゴム部材ｂの内部に空気が混入したりする恐れもある。
【０００５】
本発明は、このような状況に鑑み案出されたもので、その第１の目的は、短繊維が長さ方向に配向する原ゴムシートから、短繊維の一部が厚さ方向に配向するゴムシートを、形状や寸法精度を高く確保しながら、かつ空気の混入を抑えながら能率良く容易に形成しうるタイヤ用のゴムシートの製造方法を提供することにある。
【０００６】
又第２の目的は、トレッド形成用として好適であり、タイヤに優れた氷上性能等を付与しうるタイヤ用のゴムシートを提供することにある。
【０００７】
又第３の目的は、前記タイヤ用のゴムシートをトレッドゴムに用いることにより、優れた氷上性能を発揮しうるタイヤを提供することにある。
【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、本願請求項１の発明は、ゴム基材に短繊維を配合した短繊維配合ゴムからなるタイヤ用のゴムシートを製造するタイヤ用のゴムシートの製造方法であって、
未加硫の前記短繊維配合ゴムを押出して短繊維を押出し方向に実質的に配向した原ゴムシートを成形する原シート成形工程と、
前記原ゴムシートに、この原ゴムシートの厚さ方向に針を貫通させて突き刺すことにより前記短繊維の一部を前記厚さ方向に配向させる針突き刺し工程とを含むことを特徴としている。
【０００９】
なお、前記針突き刺し工程としては、前記針の直径が０．４ｍｍ以上かつ０．８ｍｍ未満のとき、突刺し数をゴムシートの面積１００ｍｍ2 当たり１８０回以上かつ５００回以下とする、或いは、針の直径が０．８ｍｍ以上かつ２．２ｍｍ以下のとき、突刺し数を８０回以上かつ４５０回以下とするのが好ましい。又前記針突き刺し工程を、前記原ゴムシートの温度が４０℃以上かつ１３０℃以下のとき行うのが好ましい。
【００１０】
又請求項５はタイヤ用のゴムシートの発明であって、前記製造方法によって製造されたことを特徴としている。このゴムシートは、タイヤトレッド形成用として好適に使用できる。
【００１１】
又請求項７は、タイヤの発明であって、前記タイヤ用のゴムシートを用いたことを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。
図１は、本発明に係わるタイヤ用のゴムシートＧを用いてトレッド部２が形成されたタイヤ１の子午断面図である。
【００１３】
図１において、タイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、このカーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部  ２の内部に配されるベルト層７とを具える。なお同図には、タイヤ１が乗用車用ラジアル  タイヤである場合を例示している。
【００１４】
前記カーカス６は、従来と同様、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば７５°〜９０°の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから構成される。このカーカスプライ６Ａは、ビードコア５、５間を跨るプライ本体部６ａの両端に、前記ビードコア５の廻りで折り返して係止されるプライ折返し部６ｂを具えるとともに、前記ビード部４には、前記ビードコア５からタイヤ半径方向外方にのびる断面三角形状の補強用のビードエーペックスゴム８が配される。
【００１５】
又前記ベルト層７は、高弾性のベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１０〜３５°の角度で配列した２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂからなり、各ベルトコードがプライ間相互で交差するように、傾斜の向きを違えて重置している。
【００１６】
又前記ベルト層７のタイヤ半径方向外側には、本例では、トレッド面２Ｓをなすキャップゴム層９ａと、その半径方向内側に配されるベースゴム層９ｂとからなるトレッド形成用のトレッドゴム９が配される。
【００１７】
そして、本実施形態では、前記キャップゴム層９ａを、ゴム基材に短繊維ｆを配合した短繊維配合ゴムからなるゴムシートＧによって形成している。このゴムシートＧは、配合する短繊維ｆの一部、例えば１０〜３０％が厚さ方向に配向してなり、以下に示す製造方法によって作成される。
【００１８】
詳しくは、前記製造方法は、図２に示すように、
（１）  未加硫の前記短繊維配合ゴムを押出し、短繊維ｆを押出し方向に実質的に配向した原ゴムシートＧ０を成形する原シート成形工程Ｓ１と、
（２）  前記原ゴムシートＧ０に、その厚さ方向に針１０を貫通させて突き刺し、これにより前記短繊維ｆの一部を前記厚さ方向に配向させる針突き刺し工程Ｓ２と、
を含んで構成される。
【００１９】
なお前記原シート成形工程Ｓ１は、従来的な押出し工程であり、例えばカレンダーロールやゴム押出し装置等を用いて、短繊維配合ゴムを押出すことにより、キャップゴム層９ａとして要求される所定の断面形状（サイズを含む）を有する帯状の原ゴムシートＧ０を成形する。この原ゴムシートＧ０では、短繊維ｆは、押出し時のゴム流れにより、押出し方向に実質的に配向している。
【００２０】
次に、針突き刺し工程Ｓ２は、針１０を、前記原ゴムシートＧ０に、その厚さ方向に多数回に亘って突き刺し、これにより前記短繊維ｆの一部を前記厚さ方向に配向させる工程である。
【００２１】
これは、図３に誇張して示すように、針１０を原ゴムシートＧ０に突き刺すとき、針１０の周りには突き刺し方向のゴム流れＫが局部的に生じ、これによって短繊維ｆが厚さ方向に配向すると考えられる。
【００２２】
従って、配向のためには、できるだけ多くの突き刺しを、位置を違えて均一に行うことが好ましいが、過度の突き刺しは、ゴム表面にクレーター状の大きな凹凸を形成してしまい、加硫成型時に、この凹凸部に空気が残ってべアー等を発生させる等、外観品質の低下を招く恐れがある。
【００２３】
又本発明者の研究の結果、厚さ方向の配向率Ｙは、針１０の直径Ｄにも大きく影響し、針が細すぎると、ゴム流れＫが十分に発生せず、配向が起こりにくいこともわかった。なお図４に、突き刺しの回数（突き刺し数）Ｎと、配向率Ｙと、針１０の直径Ｄとの関係を示す実験結果の一例を示す。この実験では、原ゴムシートＧ０として、ゴム基材１００重量部中に、短繊維ｆ（繊維径１０μｍ、繊維長さ４００μｍ）が２０重量部配合した厚さが４ｍｍのものを用いた。原ゴムシートＧ０の温度は２５℃である。突き刺し数Ｎは、面積１００ｍｍ2 当たりの回数であり、針１０が同じ位置に刺さらないように位置を違えて突き刺している。又針１０の直径Ｄは、図３に示す如く、ゴム内に刺さる部分のうち最も太い部分の太さをいい、通常は、テーパ状の先端部１０Ａを越え一定太さの胴部１０Ｂの少なくとも一部がゴム内に進入するまで突き刺すのが良い。
【００２４】
図４に示すように、針突き刺し工程Ｓ２では、
・  配向率Ｙの上限は、針１０の直径Ｄに応じてそれぞれ定まり、この上限値以上は突き刺し数Ｎを増やしても配向率Ｙの上昇は見込めない；
・  針１０の直径Ｄが０．４〜２．２ｍｍの範囲に、配向率Ｙの上限が最大となる太さが存在する；
・  針１０が細すぎると、配向の効果が現れるまでに、ある程度の突き刺し数Ｎが必要となる；
等の傾向が認められる。
【００２５】
従って、針突き刺し工程Ｓ２では、
▲１▼  針１０の直径Ｄを０．４ｍｍ以上かつ０．８ｍｍ未満、しかも突刺し数Ｎを、ゴムシートの面積１００ｍｍ2 当たり１８０回以上かつ５００回以下とするか、
▲２▼  針１０の直径Ｄを０．８ｍｍ以上かつ２．２ｍｍ以下、しかも突刺し数Ｎを、ゴムシートの面積１００ｍｍ2 当たり８０回以上かつ４５０回以下とするのが好ましい。
【００２６】
なお針１０の直径Ｄが０．４ｍｍより小、或いは２．２ｍｍより大では、配向率Ｙが上限値のときにも１１％程度（図４の場合）にとどまるなど、十分な配向率Ｙの確保が期待できなくなる。さらに、直径Ｄが０．４ｍｍより小では、細すぎて強度不足傾向となり、作業中に折れる恐れを招き、又２．２ｍｍより大では、太すぎてゴム表面の凹凸が大きくなりべアー等が発生しやすくなる。
【００２７】
又直径Ｄが０．４ｍｍ以上かつ０．８ｍｍ未満において突き刺し数Ｎが１８０回より小、或いは直径Ｄが０．８ｍｍ以上かつ２．２ｍｍ以下において突き刺し数Ｎが８０回より小のとき、配向率Ｙを十分に確保できない場合が出でくる。逆に、直径Ｄが０．４ｍｍ以上かつ０．８ｍｍ未満において突き刺し数Ｎが５００回より大、或いは直径Ｄが０．８ｍｍ以上かつ２．２ｍｍ以下において突き刺し数Ｎが４５０回より大のときには、ゴム表面が粗くなりべアー等が発生しやすくなる。
【００２８】
又配向率Ｙを高めるためには、前記原ゴムシートＧ０のゴムの温度が４０℃以上かつ１３０℃以下であり、ゴム流動性に優れている間に前記針突き刺し工程Ｓ２を行うのが好ましく、特に前記温度が４０〜１００℃の間に行うのがより好ましい。
【００２９】
なお本願では、前記製造方法で用いる短繊維配合ゴムについては、特に規制されないが、タイヤに通常用いる短繊維配合ゴム、即ち、繊維径５〜１００μｍ、繊維長２００〜４００μｍの短繊維を、ゴム基材１００重量部中に、１〜４０重量部配合させたものが好適に使用できる。
【００３０】
又このような製造方法で得たゴムシートＧは、その表面の少なくとも一部に、前記範囲の突刺し数Ｎで突き刺された領域Ｒを含んでいれば良いが、この配向による効果をタイヤに反映させるためには、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ゴムシートＧの表面の少なくとも５０％以上、好ましくは７０％以上を前記領域Ｒで形成する。このとき、前記領域Ｒは、点在させても、また長さ方向に連続させることもできる。
【００３１】
又前記ゴムシートＧは、タイヤのトレッド形成用として使用する以外に、サイドウォール形成用など、種々の部位に用いることができる。
【００３２】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
【００３３】
【実施例】
繊維径（１０μｍ）、繊維長さ（４００μｍ）の短繊維を２０重量部配合した厚さ４ｍｍの原ゴムシートに対して、針突き刺し工程を行い、その時の厚さ方向への配向率の変化を表１に示す。なお針突き刺し工程は、原ゴムシートの温度が２５℃のとき行った。
【００３４】
（１）配向率：
ゴムが短繊維の配向方向に膨潤しにくいという特性を利用し、各サンプルの膨潤前後における厚さの比、即ち厚さ方向の膨潤率を計算した。そして、前記原ゴムシートの厚さ方向の膨潤率の値を配向率０、又原ゴムシートを裁断して短繊維の配向を厚さ方向に並べ替えたシートを作成し、その厚さ方向の膨潤率の値を配向率１００とし、これらから各サンプルの膨潤率を配向率に換算した。
【００３５】
【表１】
0004065113.tif 000002
【００３６】
同様の原ゴムシートを用い、針突き刺し工程時の原ゴムシートの温度を変化させ、各温度での配向率を測定し、その結果を表２に示す。
【００３７】
【表２】
0004065113.tif 000003
【００３８】
【発明の効果】
叙上の如く本発明は、前述した針突き刺し工程を含んでいるため、短繊維が長さ方向に配向する原ゴムシートから、短繊維の一部が厚さ方向に配向するゴムシートを、形状や寸法精度を高く確保しながら、かつ空気の混入を抑えながら能率良く容易に形成しうる。
【００３９】
又このような、ゴムシートをトレッドゴムに用いることにより、ベアー等の発生を抑え、外観品質の低下を抑制しながら、タイヤの走行性能、特に氷上性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるゴムシートがトレッドゴムとして使用された場合のタイヤの一実施例を示す断面図である。
【図２】原シート成形工程および針突き刺し工程を概念的に示す線図である。
【図３】針突き刺し工程による短繊維の配向原理を誇張して示す断面図である。
【図４】配向率Ｙと突き刺し数Ｎと針の直径Ｄとの関係を示す線図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は、ゴムシートを例示する平面図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）は、従来技術の問題点を説明する線図である。
【符号の説明】
１      タイヤ
１０    針
ｆ      短繊維
Ｇ      ゴムシート
Ｇ０    原ゴムシート
Ｓ１    原シート成形工程
Ｓ２    針突き刺し工程
【図１】
0004065113.tif 000004
【図２】
0004065113.tif 000005
【図３】
0004065113.tif 000006
【図４】
0004065113.tif 000007
【図５】
0004065113.tif 000008
【図６】
0004065113.tif 000009