JP4679173B2 - ゴム組成物、加硫ゴムおよびタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ゴム組成物、加硫ゴムおよびタイヤに関し、更に詳しくは、特に市場が要望する優れた氷上性能を有するタイヤ、該タイヤのトレッド等に好適な加硫ゴム、および、該加硫ゴムの原料等として好適に使用できるゴム組成物に関する。

スパイクタイヤが規制されて以来、氷雪路面上でのタイヤの制動・駆動性能（氷上性能）を向上させるため、特にタイヤのトレッドについての研究が盛んに行われてきている。かかる氷雪路面においては、路面とタイヤとの間で発生する摩擦熱等により水膜が発生し易く、この水膜が、タイヤと路面との間の摩擦係数を低下させる原因となっている。このため、タイヤのトレッドの水膜除去能やエッヂ効果が、氷上性能に大きく影響することとなる。従って、タイヤの氷上性能を向上させるためには、トレッドの水膜除去能やエッヂ効果を改良することが必要である。

そこで、トレッドの表面にミクロな排水溝（深さ、幅共に１００μｍ程度）を多数設けて、このミクロな排水溝により水膜を排除することで、このトレッドを有するタイヤの氷雪路面上での摩擦係数を大きくさせ、氷上性能を向上させることが提案されている。しかし、この場合、タイヤの使用初期における氷上性能を向上させることはできるものの、タイヤの摩擦に伴って、徐々に氷上性能が低下してしまうという問題がある。

また、トレッドに発泡ゴムを用い、この発泡ゴム中の気泡が露出して形成される凹部により水膜を除去して、氷上性能を向上させることも提案されている。しかし、単なる発泡ゴムにおける気泡が露出して形成される凹部は、その断面が球状であり異方性を持たず、ミクロな排水溝として機能し得ないため、この場合、市場の要求レベルを満たす程度にまでは氷上性能を向上させることができないという問題がある。また、工業的に発泡剤のコストが比較的高いことも問題である。

更に、特許文献１等においては、短繊維を含有する発泡ゴムをトレッド部に用いることにより、トレッド部の表面に前述したようなミクロな排水溝を形成することが記載されているが、このミクロな排水溝はタイヤにかかる負荷が大きい場合には潰れてしまう等の問題がある。

一方、特許文献２等においては、トレッド部に中空繊維を分散させることにより、氷雪路面とトレッドとの間に存在する水膜をこの中空繊維の中空部分で排除し得るタイヤが開示されている。しかし、このタイヤの場合、中空繊維のゴム中への混練り時や成形時における圧力、ゴム流れ、温度等によって中空繊維が潰れてしまい、実際には中空繊維は中空形状を保つことができず、ミクロな排水溝が効率的に形成できず、依然として氷上性能が十分でないという問題がある。

また、特許文献３および４には、特定の熱特性をもつ中空ポリオレフィン繊維により、氷上性能および製造時の作業性が向上できることが記載されている。しかし、タイヤ荷重下における中空繊維の潰れを更に抑制し、ミクロな排水路を確保でき、更なる氷上での安全性能をより一層向上させることが望まれていることはいうまでもない。
特開平４−３８２０７号公報（特許請求の範囲等） 特開平４−１１０２１２号公報（特許請求の範囲等） 特開平１１−６０７７１号（特許請求の範囲等） 特開平１１−６０８１４号（特許請求の範囲等）

そこで本発明の目的は、上記従来技術における諸問題を解決して、氷雪路面上に生ずる水膜の除去能力に優れ、従って氷雪路面との間の摩擦係数が大きく、氷上性能に優れるタイヤ、かかるタイヤのトレッドなど、氷上でのスリップを抑えることが必要な構造物に好適に適用可能な加硫ゴム、および、この加硫ゴムの原料等として好適なゴム組成物を提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、下記構成とすることにより上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。

即ち、上記課題を解決するために、本発明のゴム組成物は、天然ゴムおよびジエン系合成ゴムから選ばれた少なくとも一種からなるゴム成分並びに発泡剤を含むゴムマトリックスと、繊維の横断面形状において架橋部を介して２つ以上の中空部を有する中空繊維とを、ゴムマトリックス１００重量部に対して、中空繊維を０．５〜３０重量部で含有してなることを特徴とするものである。

本発明のゴム組成物においては、前記中空繊維の中空率が１０〜７０％であることが好ましく、前記中空繊維は、好適には、繊維の横断面形状において、前記架橋部に分岐部を形成するよう３つ以上の中空部を有する。

また、前記中空繊維としては、結晶性高分子を含んでなり、その融点が前記ゴムマトリックスの加硫最高温度よりも低く、かつ、その粘度が、加硫時において前記ゴムマトリックスの温度が加硫最高温度に達するまでの間に、該ゴムマトリックスの粘度よりも低くなるものを用いることが好ましく、前記結晶性高分子は、好適にはポリプロピレンである。さらに、前記中空繊維の外周表面に、接着加工が施されていることも好ましく、この場合の前記中空繊維としては、ポリエステルを含むもの好適である。さらにまた、前記接着加工としては、コバルトを含む組成物のスパッタリング付着処理が好適である。

また、本発明の加硫ゴムは、上記ゴム組成物を加硫して得られ、気泡を含有することを特徴とするものである。

さらに、本発明のタイヤは、一対のビード部と、該一対のビード部間にトロイド状をなして連なるカーカスと、該カーカスのクラウン部をたが締めするベルトと、トレッドとを有してなり、少なくとも該トレッドが、上記ゴム組成物を加硫して得られる加硫ゴムからなることを特徴とするものである。

本発明によれば、上記所定の構造を有する中空繊維を用いたことにより、氷雪路面上に生ずる水膜の除去能力に優れ、従って氷雪路面との間の摩擦係数が大きく、氷上性能に優れるタイヤ、かかるタイヤのトレッドなど、氷上でのスリップを抑えることが必要な構造物に好適に適用可能な加硫ゴム、および、この加硫ゴムの原料等として好適なゴム組成物を実現することが可能となった。

以下、本発明のゴム組成物、加硫ゴムおよびタイヤについて、詳細に説明する。
（ゴム組成物）
本発明のゴム組成物は、所定のゴムマトリックスと中空繊維とを含有する。
−−ゴムマトリックス−−
ゴムマトリックスは、本発明のゴム組成物において中空繊維を除く成分を含み、具体的には、天然ゴムおよびジエン系合成ゴムから選ばれた少なくとも１種からなるゴム成分と発泡剤とを少なくとも含み、更に必要に応じて発泡助剤等のその他の成分を含む。

−ゴム成分−
ゴム成分は、天然ゴムのみを含んでいてもよいし、ジエン系合成ゴムのみを含んでいてもよいし、両者を含んでいてもよい。ジエン系合成ゴムとしては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＲ）、ポリイソプレン（ＩＲ）、ポリブタジエン（ＢＲ）などが挙げられる。これらジエン系合成ゴムの中でも、ガラス転移温度が低く、氷上性能の効果が大きい点で、シス−１，４−ポリブタジエンが好ましく、中でもシス含有率が９０％以上のものが特に好ましい。

なお、本発明のゴム組成物をタイヤのトレッド等に用いる場合、かかるゴム成分としては、−６０℃以下のガラス転移温度を有するものが好ましい。このようなガラス転移温度を有するゴム成分を用いると、トレッド等は、低温域においても十分なゴム弾性を維持し、良好な氷上性能を示す点で有利である。

−発泡剤−
発泡剤としては、例えば、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、ジニトロソペンタスチレンテトラミンやベンゼンスルホニルヒドラジド誘導体、オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、二酸化炭素を発生する重炭酸アンモニウム、重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、窒素を発生するニトロソスルホニルアゾ化合物、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ジニトロソフタルアミド、トルエンスルホニルヒドラジド、Ｐ−トルエンスルホニルセミカルバジド、Ｐ，Ｐ’−オキシービス（ベンゼンスルホニルセミカルバジド）等が挙げられる。

これらの発泡剤の中でも、製造加工性を考慮すると、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）およびアゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）が好ましく、特にアゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）が好適である。これらは１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。発泡剤を含有させることで、本発明のゴム組成物を加硫して得られる加硫ゴムを、発泡率に富む発泡ゴムとすることができる。

−その他の成分−
前記その他の成分は、本発明の目的を害しない範囲で使用することができ、例えば、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム等の無機充填剤、シランカップリング剤等のカップリング剤、軟化剤、硫黄等の加硫剤、ジベンゾチアジルジスルフィド、Ｎ−シクロへキシル−２−ベンゾチアジル−スルフェンアミド、Ｎ−オキシジエチレン−ベンゾチアジル−スルフェンアミド等の加硫促進剤、老化防止剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、オゾン劣化防止剤等の添加剤等の他、通常ゴム業界で用いる各種配合剤などを適宜使用することができる。これらは１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。なお、本発明においては、これらその他の成分については市販品を使用することができる。

本発明においては、効率的な発泡を行う観点から、上記その他の成分として発泡助剤を用い、発泡剤と併用することが好ましい。かかる発泡助剤としては、例えば、尿素、ステアリン酸亜鉛、ベンゼンスルフィン酸亜鉛や亜鉛華等、通常、発泡製品の製造に用いる助剤等が挙げられる。これらの中でも、尿素、ステアリン酸亜鉛、ベンゼンスルフィン酸亜鉛等が好ましい。これらは、それぞれ１種を単独で使用してもよいし、２種以上併用してもよい。

−−中空繊維−−
本発明に用いる中空繊維は、繊維の横断面形状において架橋部を介して２つ以上の中空部を有する点に特徴を有する。架橋部が形成されることで、タイヤにかかる車重あるいは駆動力などの負荷に対し構造的に繊維が潰れにくくなり、ミクロな溝が確保しやすくなる。また、タイヤの使用に伴う磨耗で、中空繊維が摩擦により削られた際においても、架橋部が中空孔内側を路面から支持することでできるミクロな溝により、排水効果が得られる。また逆に、架橋部は荷重で路面に圧されていることで、より強い引っかき効果が得られるようになる。従って、本発明の中空繊維には、架橋部を有しない１つのみの中空部を有するものは含まれない。

本発明においては、中空繊維が、繊維の横断面形状において、架橋部を介して少なくとも２つ以上の中空部を有することが必要であるが、特には架橋部に、横断面がＹ字型や十字型などの分岐部を形成することが好ましい。中空孔を隔てる架橋部の形状をＹ字型や十字型などの分岐部を有するものとすることで、中空繊維の潰れやすくなる方向を少なくすることができるためである。この架橋部の分岐は、３つ以上の中空部を繊維に配することで形成することができる。好ましい分岐形態は、例えば、ｎ個の中空孔をもつ横断面構造の繊維（ｎ＞３）の場合、ｎ個の中空孔を、中空繊維が中央部付近にｎ個の分岐を有するように、かつ、横断面を任意に左右に分割したとき、左右で空孔率が４：６〜６：４の間になるような比率で配する繊維である。このように分岐を中央部に配して中空孔を均等に配置することにより、負荷の入力により中空繊維が潰れ易い方向がなくなるためである。

また、中空繊維の中空率は、１０〜７０％であることが好ましく、２５〜６５％がより好ましく、３０〜６０％が特に好ましい。中空率が１０％未満であると、ゴム組成物中に配合する中空繊維に対して、ゴム組成物中に取り込み乃至保持される空気の量が少なく、ゴム組成物を加硫して得られる加硫ゴムにおいて、氷上性能を十分に向上させることができなくなる。一方、中空率が７０％を越えると、中空繊維の生産性が悪化する上、中空繊維が潰れ易く、この潰れによりゴム組成物の混練り時等において中空繊維の中空部内に存在する空気のゴム組成物外への流出が起こり好ましくない。これに対し、中空率が上記好適数値範囲内にあると、これらの問題を生ずることなく本発明の所期の効果が得られる点で好ましい。

中空繊維のデニールとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、氷上性能を向上させる観点からは、１〜１０００デニールが好ましく、２〜８００デニールがより好ましい。また、中空繊維の長さとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、氷上性能を向上させる観点からは、０．５〜１０ｍｍが好ましく、１〜８ｍｍがより好ましい。

中空繊維は、有機繊維、無機繊維あるいは金属繊維のいずれでも構わない。これら繊維素材は、再公表ＷＯ０１／０８３８７４号公報内で開示される短繊維表面へのスパッタリングなどにより表面の接着処理を行って使用することができるが、一方で、表面加工処理を行わずにゴム配合と熱融着できる繊維素材を用いることもできる。ゴム配合と熱融着できる繊維素材としては、例えば、ゴム組成物の加硫時において前記ゴムマトリックスの温度が加硫最高温度に達するまでの間に、中空繊維の粘度がゴムマトリックスの粘度よりも低くなる熱特性を有している結晶性高分子を含む有機繊維であり、このような結晶性高分子を含む有機繊維を中空繊維として用いると、加工が容易となるため工業的に好ましい。

ここで、ゴム配合と熱融着できる繊維素材を用いる場合を後述の（Ａ）に、中空繊維の表面加工で接着性を改質して使用する場合を後述の（Ｂ）に、それぞれ場合分けして順次説明する。

なお、本発明において、前記加硫最高温度とは、ゴム組成物の加硫時におけるゴムマトリックスが達する最高温度を意味するものであり、例えば、モールド加硫の場合には、ゴム組成物がモールド内に入ってからモールドを出て冷却されるまでにゴムマトリックスが達する最高温度を意味する。この加硫最高温度は、例えば、ゴムマトリックス中に熱電対を埋め込むこと等により測定することができる。

また、前記ゴムマトリックスの粘度とは流動粘度を意味し、中空有機繊維の粘度とは溶融粘度を意味し、これらは、例えばコーンレオメーター、キャピラリーレオメーター等を用いて測定することができる。

さらに、本発明のゴム組成物における中空繊維の含有量としては、ゴムマトリックス１００重量部に対して、０．５〜３０重量部が好ましく、１〜２６重量部がより好ましく、２〜２０重量部が特に好ましい。中空繊維の含有量が０．５重量部未満であると、中空繊維の量が少なすぎて、氷上性能を十分に向上させることができず、一方、３０重量部を超えると、ゴム組成物中での中空繊維の分散性が悪化する、押出時の作業性が悪化する、タイヤのトレッドにクラックが発生する等の不都合が生ずることがあり、また、コスト的にも高くなるため、好ましくない。

（Ａ）中空繊維が、ゴム配合と熱融着できる繊維素材からなる場合
即ち、ゴム組成物の加硫時において前記ゴムマトリックスの温度が加硫最高温度に達するまでの間に、中空繊維の粘度がゴムマトリックスの粘度よりも低くなる熱特性を有している場合であり、これを以下、「中空繊維Ａ」とする。

中空繊維Ａの素材は、上記熱特性を有する樹脂を含む繊維素材であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。上記熱特性を有する繊維素材としては、例えば、その融点が前記ゴムマトリックスの加硫最高温度よりも低い結晶性高分子からなるものが好適に挙げられる。

結晶性高分子からなる中空繊維Ａを例に説明すると、この中空繊維Ａは、ゴム組成物の加硫中に速やかに溶融するため、ゴムとの熱融着によりゴムマトリックスに接着することができ、タイヤ使用時における入力の際にも中空繊維Ａの溶融した樹脂部がゴムから剥離しにくくなるため、好ましい。

但し、上記中空繊維Ａの融点が、前記ゴムマトリックスの加硫最高温度に近くなり過ぎると、加硫初期に速やかに中空繊維Ａが溶融せず、加硫終期には溶融するものの、十分にゴムマトリックスと融着しにくい傾向がある。他方、中空繊維Ａの融点が低くなり過ぎると、ゴム組成物の混練り時の熱で中空繊維Ａが溶融し、混練りの段階で中空繊維Ａ同士が融着して分散不良を生じたり、混練りの段階で中空繊維Ａが複数に分断されてしまう、中空繊維Ａがゴム組成物中に溶け込んでミクロに分散してしまう等の不都合が生じ、好ましくない。

なお、加硫時に中空繊維Ａが溶融することで、その架橋部が加硫後に消失してしまう場合があるが、この場合も多くは中空繊維Ａの中空部内周に架橋部の突起が残るので、この突起部が中空孔を内側から支持することにより、ミクロな溝が保持されて、前述の排水効果および引っかき効果を得ることができる。

中空繊維Ａの融点の上限としては、特に制限はないものの、以上の点を考慮して選択することが好ましく、一般的には、前記ゴムマトリックスの加硫最高温度より低く、好ましくは、ゴム融着できる温度よりも５℃以上、更には１０℃以上低いことがより好ましい。ゴム組成物の工業的な加硫温度は、一般的には最高で約１９０℃程度であるが、例えば、加硫最高温度がこの１９０℃に設定されている場合には、中空繊維Ａの融点としては、通常１９０℃以下の範囲で選択され、１８０℃以下が好ましく、１７５℃以下がより好ましい。

一方、ゴム組成物の混練りを考慮すると、中空繊維Ａの融点としては、混練り時の最高温度に対して、５℃以上が好ましく、１０℃以上がより好ましく、２０℃以上が特に好ましい。ゴム組成物の混練り時の最高温度を、例えば、９５℃と想定した場合には、中空繊維Ａの融点としては、１００℃以上が好ましく、１０５℃以上がより好ましく、１１５℃以上が特に好ましい。

なお、中空繊維Ａの融点は、それ自体公知の融点測定装置等を用いて測定することができ、例えば、ＤＳＣ測定装置を用いて測定した融解ピーク温度を前記融点とすることができる。

中空繊維Ａは、結晶性高分子から形成されていてもよいし、非結晶性高分子から形成されていてもよいし、結晶性高分子と非結晶性高分子とから形成されていてもよいが、本発明においては、相転移があるために粘度変化がある温度で急激に起こり、粘度制御が容易な点で、結晶性高分子を含む有機素材から形成されることが好ましく、結晶性高分子のみから形成されることがより好ましい。

かかる結晶性高分子の具体例としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブチレン、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート、シンジオタクティック−１，２−ポリブタジエン（ＳＰＢ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の単一組成重合物や、共重合、ブレンド等により融点を適当な範囲に制御したものも使用でき、更にこれらに添加剤を加えたものも使用できる。これらは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの結晶性高分子の中でも、ポリオレフィンおよびポリオレフィン共重合体が好ましく、汎用で入手し易い点で、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）がより好ましく、融点が低く、取扱いが容易な点で、ポリエチレン（ＰＥ）が特に好ましい。

また、非結晶性高分子としては、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリアクリロニトリル、これらの共重合体、これらのブレンド物等が挙げられる。これらは、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。また、紡糸時に複合繊維として使用してもよい。

なお、中空繊維Ａには、本発明の目的を害しない範囲において、必要に応じて公知の添加剤が添加されていてもよい。

中空繊維Ａの素材の分子量は、素材の化学組成、分子鎖の分岐の状態等によって異なり、一概に規定することはできないが、一般に中空繊維Ａは、同じ素材で形成されていても、その分子量が高い程、ある一定の温度における粘度（溶解粘度）は高くなる。

（Ｂ）外周表面に接着加工が施される中空繊維の場合（以下、「中空繊維Ｂ」とする）
中空繊維Ｂの接着加工については、ゴムマトリックスと繊維素材とを接着処理する既知の方法であれば特に限定されない。例えば、シランカップリング剤による表面処理、レゾルシン−ホルムアルデヒド−ラテックス（通称：ＲＦＬ）接着組成物による表面処理などを挙げることができる。本発明においては、再公表ＷＯ０１／０８３８７４号公報内で開示されるゴム接着性の含金属組成物を短繊維表面にスパッタリングでコーティングする処理方法により、中空繊維をスパッタリング処理する方法が好適であり、例えば、コバルトを含む組成物のスパッタリング付着処理を挙げることができる。

上記公報に記載の方法によれば、有機繊維や無機繊維などの繊維素材の種類に拘わらず表面処理が可能である。また、接着処理においては中空繊維が互いに接着する不具合が発生せず、表面の金属成分で中空繊維がダマになる原因となる静電気が発生しにくいので、工程作業性においても好ましい特徴を有する。また、接着処理する繊維素材は、繊維断面形状において２つ以上の中空部を有する中空繊維であれば特に限定されない。例えば、衣料材料として広く使用されているポリエステル繊維材料を好適に使用することができる。

−−ゴム組成物の調製−−
本発明のゴム組成物は、以上の各成分を適宜選択した装置、条件、手法等にて混練り、熱入れ、押出等することにより調製される。

混練りは、混練り装置への投入体積、ローターの回転速度、ラム圧等や、混練り温度、混練り時間、混練り装置等の諸条件について特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。また、混練り装置としては、市販品を好適に使用することができる。

熱入れまたは押出についても、熱入れまたは押出の時間、熱入れまたは押出の装置等の諸条件について特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。また、熱入れまたは押出の装置としては、市販品を好適に使用することができる。

（加硫ゴム）
本発明の加硫ゴムは、前記本発明のゴム組成物を加硫することにより容易に得ることができ、気泡を含有する。加硫を行う装置、条件、方法等については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、タイヤのトレッド等を得る場合にはモールド加硫を行うことが好ましい。加硫温度は、ゴム組成物が加硫できる温度に設定する。なお、中空繊維Ａを使用する場合には、ゴム組成物の加硫中におけるゴムマトリックスの加硫最高温度が中空有機繊維の融点よりも高くなるように選択する。

本発明の加硫ゴムの発泡率（平均発泡率）Ｖｓとしては、３〜４０％が好ましく、５〜３５％がより好ましい。発泡率Ｖｓが３％未満であると、発生する水膜に対して絶対的な凹部体積の不足により十分な水排除機能が得られず、氷上性能を効果的に向上させることができない場合があり、一方、４０％を超えると、氷上性能を向上させることはできるものの、加硫ゴム中に占める気泡の体積比率が高過ぎるため、加硫ゴムの破壊限界が大幅に低下し、耐久性が十分でなくなる場合がある。

ここで、発泡率Ｖｓは、下記式、
Ｖｓ＝（ρ_０／ρ_１−１）×１００（％）
（ρ _１ ：加硫ゴム（発泡ゴム）の密度（ｇ／ｃｍ^３）、ρ _０ ：加硫ゴム（発泡ゴム）における固相部の密度（ｇ／ｃｍ^３））に従い算出できる。また、ρ_０およびρ_１は、例えば、エタノール中の重量と空気中の重量とを測定して、これらの結果から算出することができる。なお、発泡率Ｖｓは、発泡剤の種類および量、組み合わせる発泡助剤の種類および量、中空繊維の配合量、中空率等により適宜変化させることができる。

本発明の加硫ゴムは、各種分野において好適に使用することができるが、氷上でのスリップを抑えることが必要な構造物に特に好適に使用でき、例えば、空気入りタイヤのトレッド等に最も好適に用いることができる。氷上でのスリップを抑えることが必要な構造物としては、具体的には例えば、更生タイヤの貼り替え用のトレッド、中実タイヤ、氷雪路走行に用いるゴム製タイヤチェーンの接地部分、雪上車のクローラー、靴底等が挙げられる。

（タイヤ）
本発明のタイヤは、少なくともトレッドを有してなり、少なくとも該トレッドが上記本発明の加硫ゴムを含んでなる限り、他の構成については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。換言すれば、本発明のゴム組成物を用い、これを加硫してなる加硫ゴムを含むトレッドを有するタイヤは、本発明のタイヤである。

本発明のタイヤの一例を、図面を用いて説明すると以下の通りである。
図１に示すように、本発明のタイヤ１０は、一対のビード部１と、これら一対のビード部１間にトロイド状をなして連なるカーカス２と、カーカス２のクラウン部をたが締めするベルト３およびトレッド４とを有してなるラジアル構造を有する。なお、本発明のタイヤにおいては、トレッド４以外の内部構造は、一般のラジアルタイヤの構造と変わりないので、説明は省略する。

トレッド４には、図２の部分展開図に示すように、複数本の周方向溝６と、この周方向溝６と交差する複数本の横溝７とにより、複数のブロック８が画成されている。また、ブロック８には、氷上でのブレーキ性能およびトラクション性能を向上させるために、タイヤ幅方向（Ｂ方向）に沿って延びるサイプ９が形成されている。

トレッド４は、図３の断面図に示すように、直接路面に接地する上層のキャップ部４Ａと、このキャップ部４Ａのタイヤ径方向内側に隣接して配置される下層のベース部４Ｂとから構成されており、いわゆるキャップ・ベース構造を有する。キャップ部４Ａは、中空繊維１１を含有する本発明のゴム組成物を含んだゴムからなり、一方、ベース部４Ｂには通常のゴムが使用されている。

タイヤ１０は、その製造方法については特に制限はないが、例えば、以下のようにして製造することができる。
即ち、まず、前記本発明のゴム組成物を調製する。次いで、このゴム組成物を、生タイヤケースのクラウン部に予め貼り付けられた未加硫のベース部の上に貼り付ける。その後、所定のモールドにおいて、所定温度、所定圧力の下で加硫成形する。この加硫反応の際には、発泡剤等に起因するガスが中空繊維の中空部に移動するため、このガスが中空孔を拡張または潰れないよう保持することになる。また、中空繊維が加硫温度で溶融する場合には、溶融樹脂内のガスが新たな気泡を作る場合もある。

次に、本発明のタイヤ１０の作用について説明する。
氷雪路面上でタイヤ１０を走行させると、タイヤ１０と氷雪路面との摩擦により、タイヤ１０のトレッド４の表面が摩耗する。更にタイヤ１０を走行させると、タイヤ１０とその接地面との間の接地圧および摩擦熱により、タイヤ１０と氷雪路面との間に水膜が生じる。この水膜は、トレッド４のキャップ部４Ａの接地面に露出する中空繊維または同中空繊維の溶融した樹脂による長尺状気泡１１などにより、素早く排除され、除去される。このため、タイヤ１０は、氷雪路面上でもスリップ等を生ずることが少なくなる。

タイヤ１０においては、実質的にタイヤの周方向に配向している上記中空繊維または長尺状気泡１１が効率的な排水を行う排水溝として機能する。中空繊維または長尺状気泡１１は、その表面（周囲）が耐剥離性に優れる保護層で被覆されているため、高荷重時でも潰れ難く、排水溝形状保持性、水排除性能に優れる。この中空繊維または長尺状気泡１１により、タイヤ１０の回転方向後側への水排除性能が向上するため、タイヤ１０は、氷上ブレーキ性能に特に優れる。また、タイヤ１０においては、保護層による引っ掻き効果によって横方向の氷上μが向上し、その結果、氷上ハンドリング性が良好となる。

本発明のタイヤは、いわゆる乗用車用のみならず、トラック・バス用等の各種の車両にも好適に適用できる。

以下に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。
（実施例１〜３および比較例１、２）
下記の表１中に示す組成のゴム組成物をそれぞれ調製した。これら各ゴム組成物の加硫時におけるゴムマトリックスの加硫最高温度は、ゴムマトリックス中に熱電対を埋め込んで測定したところ、１８０℃であった。

実施例１、２の中空繊維としては、三菱レイヨン（株）製 ポリプロピレン ３芯中空断面糸「アルポート（登録商標）」（中空率：３５％、単糸デニール数：１０ｄ、短繊維カット長さ：２ｍｍ）を使用した。Ｄｕｐｏｎｔ社製ＤＳＣにより、昇温速度１０℃／分、サンプル重量約５ｍｇの条件にて測定したこの繊維の融点ピーク温度（融点）は、１７５℃および１７７℃であり、上記ゴムマトリックスの最高加硫温度よりも低い融点を持つ繊維素材であった。なお、中空繊維が２つの融点を持つ場合は、熱融着の観点から、低融点側の値を表１に記載した。

また、実施例３の中空繊維としては、外周表面に含コバルト組成物をスパッタリング付着処理した４穴中空繊維を使用した。スパッタリング処理する中空繊維材料には、東洋紡績（株）製 ポリエステル ４穴中空断面糸「ダイヤレガート（登録商標）」（中空率：３０％、単糸デニール：４ｄ、短繊維カット長さ：２ｍｍ）を使用した。スパッタリング処理は、前述の再公表ＷＯ０１／０８３８７４号公報中の実施例２７（短繊維材料からのゴム補強用短繊維の製造）に記載の方法で行い、上記４穴中空ポリエステル短繊維を処理した。なお、上記実施例２７ではコバルトのターゲットを用い、ガラス短繊維表面にコバルト／コバルト酸化物を含むコーティング層を形成させているが、本発明では、ガラス繊維の代わりに上記４穴中空ポリエステル短繊維を処理した。

比較例１の中空繊維としては、ポリプロピレン短繊維（中空率３５％、単糸デニール数：１０ｄ、短繊維カット長さ：２ｍｍ）を使用した。同繊維は、以下のようにして得られた。まず、メルトフローレート（ＪＩＳ Ｋ ７２１０準拠）が３０ｇ／ｍｉｎ、アイソタクチックペンタッド分率が９５％であるアイソタクチックポリプロピレンを、１軸押出機を使用して紡糸温度２２０℃で１穴中空断面用ノズルから押出し、５００ｍ／ｍｉｎの速度でフィードローラーにより巻取り、未延伸糸を得た。次いで、紡糸工程で得た未延伸糸を連続工程で延伸倍率３倍、延伸温度１４０℃により延伸を行なった後、ワインダーにより巻取り、１０ｄの単糸断面にて１穴中空断面ポリプロピレン繊維を得た。得られた繊維は、ＤＳＣ測定の結果、１７５℃および１７７℃の２箇所に融点ピークが得られた。

比較例２の中空繊維としては、繊維外周をスパッタリング処理した１穴中空繊維を使用した。１穴中空繊維材料としては、市販のポリエステル １穴中空断面糸（中空率：３０％、単糸デニール：４ｄ、短繊維カット長さ：２ｍｍ）を使用した。

次に、各ゴム組成物を用いてタイヤのトレッドを形成し、トレッドがそれぞれ各実施例および比較例の加硫ゴムで形成されたタイヤ（空気入りタイヤ）を通常のタイヤ製造条件に従って製造した。このタイヤは、タイヤサイズ １８５／７０Ｒ１３の乗用車用ラジアルタイヤであり、その構造は図１に示す通りで、即ち、一対のビード部１と、これら一対のビード部１間にトロイド状をなして連なるカーカス２と、カーカス２のクラウン部をたが締めするベルト３と、トレッド４とを有してなるラジアル構造を有する。

このタイヤ１０において、カーカス２は、タイヤ周方向に対し９０°の角度で配置され、コードの打ち込み数は、５０本／５ｃｍである。また、タイヤ１０のトレッド４には、図２に示すように、タイヤ幅方向（Ｂ方向）に４個のブロック８が配列されている。ブロック８のサイズは、タイヤ周方向（Ａ方向）の寸法が３５ｍｍ、タイヤ幅方向（Ｂ方向）の寸法が３０ｍｍである。また、ブロック８に形成されているサイプ９は、幅が０．４ｍｍであり、タイヤ周方向（Ａ方向）の間隔が約７ｍｍであった。

得られた各タイヤの氷上性能を下記に従い評価した。その結果を、下記の表１中に併せて示す。
＜氷上性能＞
各供試タイヤを国産１６００ｃｃクラスの乗用車に装着し、この乗用車を一般アスファルト路上で２００ｋｍ走行させた後、氷上平坦路を走行させ、時速２０ｋｍ／ｈの時点でブレーキを踏んでタイヤをロックさせ、停止するまでの距離を測定した。結果は、距離の逆数を比較例１のタイヤを１００として指数表示した。数値が大なるほど氷上性能が良好であることを示す。

また、得られた各供試タイヤのトレッド部より、加硫ゴムをカミソリで約４ｍｍ四方にて切り出して、この加硫ゴム片に埋設された中空繊維の中空率を以下の方法で測定した。これらの結果を、併せて下記の表１中に示す。
＜中空率（ゴム中）＞
走査型電子顕微鏡で、加硫ゴム中の中空繊維の横断面を観察し、中空率を算出（ｎ＝１０）した。
＜中空率（圧縮歪下）＞
加硫ゴム片を２枚の平行金属板に挟み、平行金属板間を止めネジで狭くすることで加硫ゴム片を圧縮する治具を用い、ゴムを５％圧縮した。この圧縮されたゴム片の側面を、走査型電子顕微鏡により観察し、ゴム中の圧縮された中空繊維の横断面形状で、中空率を算出（ｎ＝１０）した。

１）シス−１，４−ポリブタジエン（日本合成ゴム（株）製、ＢＲ０１）
２）カーボンＮ２２６
３）大内新興化学工業（株）製 ノクラック６Ｃ
４）ジベンズチアジルスルフィド
５）Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジル−スルフェンアミド
６）ジニトロソペンタメチレンテトラミン
７）氷上性能：距離の逆数を比較例１のタイヤを１００として指数表示

上記表１の結果から、所定のゴムマトリックスと、２つ以上の中空部を有する中空繊維とを含むゴム組成物を用いた実施例１〜３のタイヤのトレッドにおいては、走査型電子顕微鏡での観察の結果、ゴム中および圧縮歪下のいずれにおいても、潰れが少ない中空孔が形成されており、また、これに伴い、これらタイヤにおいては氷上性能が向上していることが確認できた。

本発明の一好適実施形態に係るタイヤの幅方向断面図である。 本発明の一好適実施形態に係るタイヤのトレッドの部分展開図である。 本発明の一好適実施形態に係るタイヤのトレッド部近傍の拡大断面図である。

符号の説明

１ ビード部
２ カーカス
３ ベルト
４ トレッド
４Ａ キャップ部
４Ｂ ベース部
６ 周方向溝
７ 横溝
８ ブロック
９ サイプ
１０ タイヤ
１１ 中空繊維または長尺状気泡

Claims (10)

1. 天然ゴムおよびジエン系合成ゴムから選ばれた少なくとも一種からなるゴム成分並びに発泡剤を含むゴムマトリックスと、繊維の横断面形状において架橋部を介して２つ以上の中空部を有する中空繊維とを、ゴムマトリックス１００重量部に対して、中空繊維を０．５〜３０重量部で含有してなることを特徴とするゴム組成物。
2. 前記中空繊維の中空率が１０〜７０％である請求項１記載のゴム組成物。
3. 前記中空繊維が、繊維の横断面形状において、前記架橋部に分岐部を形成するよう３つ以上の中空部を有する請求項１または２記載のゴム組成物。
4. 前記中空繊維が結晶性高分子を含んでなり、該中空繊維の融点が前記ゴムマトリックスの加硫最高温度よりも低く、かつ、該中空繊維の粘度が、加硫時において前記ゴムマトリックスの温度が加硫最高温度に達するまでの間に、該ゴムマトリックスの粘度よりも低くなる請求項１〜３のうちいずれか一項記載のゴム組成物。
5. 前記結晶性高分子がポリプロピレンである請求項４記載のゴム組成物。
6. 前記中空繊維の外周表面に、接着加工が施されている請求項１〜３のうちいずれか一項記載のゴム組成物。
7. 前記中空繊維がポリエステルを含む請求項６記載のゴム組成物。
8. 前記接着加工が、コバルトを含む組成物のスパッタリング付着処理である請求項６または７記載のゴム組成物。
9. 請求項１〜８のうちいずれか一項記載のゴム組成物を加硫して得られ、気泡を含有することを特徴とする加硫ゴム。
10. 一対のビード部と、該一対のビード部間にトロイド状をなして連なるカーカスと、該カーカスのクラウン部をたが締めするベルトと、トレッドとを有してなり、少なくとも該トレッドが、請求項１〜８のうちいずれか一項記載のゴム組成物を加硫して得られる加硫ゴムからなることを特徴とするタイヤ。

Images