JPH11310009A

JPH11310009A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JPH11310009A
Application number: JP10120358A
Authority: JP
Inventors: Chikashi Yatsuyanagi; 史八柳; Kazunori Ishikawa; 和憲石川
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1998-04-30
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 1999-11-09

Abstract

(57)【要約】【課題】走行初期から走行後摩耗時にかけて雪・氷上
制動性能が変わらない空気入りタイヤを提供する。【解決手段】トレッドを備えた空気入りタイヤにおい
て、該トレッド踏面部が平均粒径５０〜５００μｍの粉
ゴムにより厚さ１０００〜３０００μｍで覆われたトレ
ッドを有する空気入りタイヤ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、雪上性能および氷
上性能に優れたスノーもしくはスタッドレスタイヤにお
ける初期性能および走行摩耗後性能の維持、向上を図っ
たトレッドを有する空気入りタイヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、アイスバーンの走行に適した空気
入りタイヤとして、スパイクピンによりアイスバーンを
グリップするスパイクタイヤが多用されていた。しか
し、近年、スパイクタイヤで通常の路面を走行する場合
には、スパイクピンが路面を削り、粉塵公害の原因とな
る問題がクローズアップされてきた。そこで、スパイク
ピンを使用しなくてもアイスバーンを充分にグリップす
る空気入りタイヤとして、スタッドレスタイヤが注目さ
れている。また、近年、０℃付近の湿潤アイスバーン
（ブラックアイスバーン）での氷上制動性能に注目が集
まっており、その改良が行われている。一般に使用され
ているスタッドレスタイヤに使用されているトレッドゴ
ム組成として、特に０℃付近の湿潤アイスバーンに好適
といわれる発泡ゴムは、その踏面にある開気孔のエッジ
部分による堀り起こし摩擦の増加と共に、エッジ部分の
水膜除去作用による粘着摩擦を狙ったものである。ま
た、発泡ゴムと同様の役割を果たすような、加硫粉末ゴ
ム（特開昭６３−９２６５９号公報）や発泡ゴム粉末
（特開平２−２７９７４３号公報）が散点状に配置され
るようにしたスタッドレスタイヤも公知である。

【０００３】更に、セルロース繊維やナイロン繊維、水
溶性樹脂のように、ゴム成分と化学的結合をしない硬質
物質を混入したゴムでトレッド構成したスタッドレスタ
イヤがある（特開平２−１６７３５３号公報、特開平４
−４１５３５号公報、特開平３−１５９８０３号公
報）。このスタッドレスタイヤでは、踏面に表出した硬
質物質が走行中に脱落し、脱落により生じた脱落孔が、
発泡孔と同様のエッジ部分による堀り起こし摩擦の増加
と水膜除去作用による粘着摩擦が得られる。しかし、一
般に市販されているスタッドレスタイヤの大半は、その
キャップトレッド踏面が製造時の加硫モールド面を反映
して、非常に滑らかである。しかるに、発泡ゴムや異物
配合ゴム等の踏面にミクロな凹凸を付けるようなトレッ
ドゴムの氷雪性能は、踏面が摩耗して現れる走行摩耗後
のものであり、キャップトレッド面が滑らかである初期
の性能は、低いレベルにあるものと考えられている。ま
た、特開平７−１９５５７３号公報には、走行初期から
走行後摩耗時にかけて氷上制動性能が変わらない踏面の
加工方法およびそれを用いたスタッドレスタイヤが開示
されている。しかし、かかるタイヤでは、その踏面の加
工に複雑な作業工程が必要となり、また、このような方
法では必ずしも満足すべき初期制動性能を発揮しないも
のも存在する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明で
は、走行初期から走行後摩耗時にかけて、０℃付近の湿
潤アイスバーン（ブラックアイスバーン）での氷上制動
性能が変わらないスタッドレスタイヤの空気入りタイヤ
を提供することを目的とする。また、本発明では、リサ
イクルの観点から、粉ゴムの有効利用を図ることも目的
としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、トレッ
ドを備えた空気入りタイヤにおいて、該トレッド踏面部
が平均粒径５０〜５００μｍの粉ゴムにより厚さ１００
０〜３０００μｍで覆われたトレッドを有する空気入り
タイヤが提供される。

【０００６】また、本発明によれば、前記トレッド部が
氷雪面用スタッドレスタイヤ用のトレッドゴム組成物で
あること、前記トレッド部が天然ゴム、ポリイソプレ
ン、ポリブタジエンおよびスチレンブタジエン共重合体
からなる群より選択される１種または２種以上からなる
母体ゴム成分１００重量部に対してゴムと化学的結合し
ない硬質物質を３〜５０重量部配合してなるトレッドゴ
ム組成物であること、前記粉ゴムが粉ゴム１００重量部
に対して２〜１０重量部の粉ゴム用接着付与剤で表面処
理されていること、前記粉ゴム用接着付与剤がゴムラテ
ックスまたは液状ゴムから選ばれる少なくとも１つ以上
であること、前記粉ゴムのゴム成分が天然ゴム、ポリイ
ソプレン、ポリブタジエンおよびスチレンブタジエン共
重合体、もしくはポリイソブテン、ポリエチレンプロピ
レンからなる群より選択される１種または２種以上であ
ることをそれぞれ特徴とするトレッドを有する空気入り
タイヤが提供される。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明による空気入りタイヤは、
トレッドを備えた空気入りタイヤにおいて該トレッド踏
面部が平均粒径５０μｍ以上の粉ゴムにより、厚さ１０
００μｍ〜３０００μｍで覆われたトレッドを有する空
気入りタイヤで、好ましくは特定の接着付与剤で処理し
た粉ゴムを用いたものであり、該トレッド部が氷雪面用
スタッドレスタイヤ用のトレッドゴムを有する空気入り
タイヤである。好ましくは、該トレッド部が天然ゴム、
ポリイソプレン、ポリブタジエンおよびスチレンブタジ
エン共重合体からなる群より選択される１種または２種
以上からなる母体ゴム成分１００重量部に対して、ゴム
と化学的結合をしない硬質物質を３〜５０重量部配合し
てなるトレッドゴムを有する空気入りタイヤである。本
発明によると、トレッド踏面部への粉ゴムの適用に当っ
ては、加硫粉ゴムのみを圧力と１２０℃以上の熱を加え
ることで、擬似的に加硫し、付着させることが重要であ
る。本発明では、特に加硫粉ゴムをプレスでシート状に
した際に、その表面状態が非常に凹凸を有していること
にヒントを得て、これを氷上の制動面としてスタッドレ
スタイヤのトレッド踏面に応用したものである。

【０００８】本発明における空気入りタイヤでは、その
トレッド部が平均粒径５０〜５００μｍ、好ましくは１
００〜３００μｍの粉ゴムにより、厚さ１０００〜３０
００μｍ、好ましくは１５００〜３０００μｍの層で覆
われたものが好適である。この粉ゴムの粒径が５０μｍ
未満では表面上の凹凸が微細になり過ぎて、本来必要で
ある凹凸面と潤滑面の差が無くなってしまう。一方、粒
径が大き過ぎた場合には、大きい凹凸面となってエッジ
部分が減少し所望の摩擦力が得られない。また、粉ゴム
層の厚さが１０００μｍ未満では製造上困難なレベルに
あり、逆に３０００μｍを超えて厚過ぎると、補強性の
非常に低い粉ゴム層がトレッド部分を大巾に占めて本来
のキャップトレッドゴム分が少なくなり、タイヤとして
の耐摩耗性が低下してしまう。粉ゴム層は、走行初期の
表面凹凸があれば充分なので、１５００μｍ以上〜３０
００μｍ以下であることが最も好ましい。

【０００９】本発明の空気入りタイヤのトレッド部に用
いられるトレッドゴム組成物は、一般の氷雪面用のスタ
ッドレスタイヤに使われるトレッド用ゴム組成物であれ
ば問題がない。例えば、発泡ゴム、加硫粉末ゴムや発泡
ゴム粉末が散点状に配置されるようにしたゴム組成物、
また、セルロース繊維やナイロン繊維あるいは水溶性樹
脂のようなゴム成分と化学的結合をしない硬質物質を混
入したゴム組成物が使用される。そのうち、好ましいの
は、水溶性樹脂を混入したゴム組成物である。発泡ゴム
の混入の場合は、発泡率を上げることで氷上性能を顕著
に増大させることができるが、それと同時に発泡による
硬度低下が起こる。スタッドレスの場合には、トレッド
の剛性が落ちると細かいサイプが刻まれていることから
ブロックが倒れ込み、接地面積の低下が起こり、それに
よって氷上性能や操縦安定性の低下が起こる。しかし、
硬質物質の混入の場合には、気泡のような空間は存在せ
ず、硬度低下は起こらない。水溶性樹脂の混入の場合に
は、他の硬質物質に比べて、その走行脱落時の表面凹凸
によるエッジ効果以外に水分を吸収して水膜を除去する
効果がプラスされる。

【００１０】上記水溶性樹脂が用いられる場合には、そ
の形状としては、平均粒子径２０〜１０００μｍの粉体
または平均長２０〜１０００μｍ、アスペクト比１０〜
１０００である短繊維状体の少なくとも一種以上が用い
られることが望ましい。また、その種類としては、例え
ばナトリウムカルボキシメチルセルロース、ポリビニル
アルコール、アルキルアクリルアミド、ビニルピロリド
ン誘導体およびヒドロキシエチルメタアクリレート等が
挙げられるが、最も好ましく用いられるものは、下記の
一般式で表されるオキシアルキレン基を含有するポリビ
ニルアルコール系樹脂であり、オキシアルキレン基を含
有するポリビニルアルコール系樹脂中のオキシアルキレ
ン基含有量が５〜２０重量％であるものが好ましい。こ
れは、特定の構造をもつオキシアルキレン基含有ポリビ
ニルアルコールは、低温域での水溶解性が極めて高いか
らである。これにより、速やかに氷上の水膜を除去する
ことが可能となる。また、このオキシアルキレン基含有
ポリビニルアルコールは生分解性があるので、路面へ溶
出しても環境汚染にならない。

【００１１】

【化１】

【００１２】本発明での粉ゴムの接着付与処理に関して
は、本来、未処理粉ゴムによっても十分にその性能が得
られるが、トレッド部に未処理の粉ゴムで覆った未加硫
成型物（生タイヤ）を加硫すると、トレッド踏面の加硫
モールド面にある余分なゴムの逃げ道（ベントホール）
に粉ゴムが入り込んでしまう。加硫終了後タイヤが加硫
モードから抜ける時に、同時にベントホールから逃げた
ゴムが抜けるが、未処理の粉ゴムでは疑似架橋レベルの
補強性しかないため詰まったものを引き抜くと途中で切
れて、ホールに詰まってしまう。このベントホールの詰
まりは、タイヤ生産上非常に重要であり、たびたび起こ
ると生産効率が低下してしまう。よって、粉ゴムを接着
付与剤で処理することで、補強性を上げベントホールの
詰まりを抑制する必要がある。

【００１３】本発明で用いる接着付与剤については、例
えば、ゴムラテックス、液状ゴム、有機溶剤、等が挙げ
られるが、好ましくは、ジエン系のゴムラテックスおよ
び液状ゴムである。ゴムラテックスとしては、天然ゴ
ム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、カルボ
キシ等で変性したスチレンブタジエンゴムなどのゴムラ
テックスが例示される。好ましくは、天然ゴム、ブタジ
エンゴム、スチレンブタジエンゴムが挙げられる。これ
らのエマルジョンは、通常固形分で４０〜６０重量％の
ものが使用される。また、液状ゴムとしては、ポリイソ
プレン、ポリブタジエン、スチレンブタジエン共重合体
で、分子量は３０００〜１５００００のものが好まし
い。接着付与剤での処理量としては、粉末ゴム１００重
量部に対して２〜１０重量部の量が性能および作業上好
ましい。それが２重量部未満では所望の処理が不十分で
あり、１０重量部を超えると氷上性能で必要な表面凹凸
が得られなくなってしまう。

【００１４】本発明で用いる粉ゴムのゴム成分として
は、例えば、天然ゴム、ポリイソプレン、ポリブタジエ
ンおよびスチレンブタジエン共重合体、もしくはポリイ
ソブテン、ポリエチレンプロピレンからなる群より選択
される１種または２種以上からなることが好ましい。特
に好ましいものは、天然ゴム、ポリイソプレン、ポリブ
タジエンより選択される１種または２種以上である。基
本的に粉ゴムを用いることで、表面の凹凸を設けること
ができるが、低温でのゴム硬さが低い方が、低温での粘
着摩擦を向上させることができる。よって、ガラス転移
点温度が低く、低温での硬度が低い天然ゴム、ポリイソ
プレン、ポリブタジエンより選択される１種または２種
以上のものが好ましいことになる。

【００１５】また、本発明で用いる粉ゴムのゴム成分に
は、カーボンブラック等の充填剤、加硫促進剤や老化防
止剤等の添加剤が配合されるが、その他通常の加硫ゴム
の製法に使用される添加剤が常法の添加量で配合されて
もよい。また、前記粉ゴムのトレード踏面への接着付与
法については、処理粉ゴムを直接トレッド踏面へ散布、
加圧、加硫する方法、あるいは、処理粉ゴムを予め所定
厚にシート化しておき、これをトレッド踏面に積層、加
圧、加硫する方法のいずれの手段を採ってもよい。

【００１６】トレッド部のトレッドゴム組成物には、前
記トレッドのゴム成分に対してトレッドゴムに通常用い
られるカーボンブラック等の充填剤、加硫促進剤や老化
防止剤等の添加剤等が配合され、更に該ゴム成分と化学
的結合をしない所定の硬質物質が配合され、次いで、通
常の製法に従ってトレッドが作製される。

【００１７】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を更に説明する
が、本発明が実施例の範囲に限定されるものでないこと
はいうまでもない。

【００１８】粉ゴムの製造方法下記の表１に示す配合を用いて、密閉式ミキサーで加硫
系以外の成分を混練し、その後ロールミルでそのマスタ
ーバッチと加硫系成分を混練したものを１６０℃、２０
分で加硫することで得られた加硫ゴムを、液体窒素を用
いて−２００℃以下で冷凍粉砕し、次いでタイラーメッ
シュで選択することにより、各粒径の粉ゴムを得た。各
粒径の粉ゴム一覧を表２に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】粉ゴムの処理方法下記の表３に粉ゴム処理配合の一覧を示す。粉ゴムに所
定量のゴムラテックスもしくは液状ゴムを添加する。ゴ
ムラテックスの場合水分があるので、室温で水分を蒸発
させる。粉ゴムにゴムラテックスもしくは液状ゴムを添
加したものを、密閉式ミキサーを用いて１２０℃で、１
０分混練する。カーボン、酸化亜鉛、ステアリン酸を添
加する場合、この時点で加えて、同時に混練する。加硫
促進剤及び硫黄の添加は、上記混練物を一端冷却して、
次に密閉式ミキサーで混練し１００℃で終了する。得ら
れた処理物については、その補強性を確認するために、
１６０℃、２０分間プレス加硫して目的とする試験片を
調製した。補強性の確認は、引張り試験の引張り強度と
破断時の伸びで行った。引張り試験は、ＪＩＳＫ６
２５１に基づいて行った。

【００２２】

【表３】

【００２３】上記表３の試験片で引張り試験を行った結
果によれば、Ｓ１（なし）に比べて、ゴムラテックス、
液状ゴムで処理したもの（Ｓ２〜Ｓ９）は、どの場合に
おいても引張り強度及び破断伸びは向上しており、ベン
トホールの詰まりなどに有利に働くことがわかる。

【００２４】キャップトレッドゴムの調製方法下記の表４に示す配合において、加硫系を除く各成分を
密閉式ミキサーで５〜６分混合し、１６５℃±５℃に達
した時放出したマスターバッチに加硫促進剤とイオウを
再度密閉ミキサーで混練し、１１０℃で放出してゴム組
成物を得た。このとき、各種ポリビニルアルコールおよ
びナイロン短繊維、加硫粉ゴム等は１回目の密閉式ミキ
サーで混合し、発泡剤は加硫系と同一工程で混合した。

【００２５】

【表４】

【００２６】タイヤ作製方法評価に用いたタイヤの製法は、一般的なものからは逸脱
しないものである。つまり、インナーライナー、カーカ
ス、ベルト、サイドトレッド、キャップトレッドなど部
品材料を貼り合わせて未加硫生タイヤを作製する。それ
を、タイヤ用モールド中に入れて加硫するという工程を
踏む。そこで、ここでは、粉ゴムでキャップトレッド上
を覆う際の方法について述べる。押出し工程を経たキャ
ップトレッド用ゴム部材の踏面に、以下の配合からなる
接着剤を塗布する。塗布した面に粉ゴムを全体的に覆っ
た後、所定の厚さよりやや厚めになるまで、余分な粉ゴ
ム分を取り除く。踏面を覆った粉ゴムをローラー治具等
で圧着し、再度規定の厚さを±５００μｍで精測する。
規定より厚ければやり直し、薄ければ、粉ゴム分を追加
する。表面処理した粉ゴムで、シート状になるものにつ
いては、ロールミル等で規定の厚さに押出してからキャ
ップトレッド踏面に貼る。

【００２７】接着剤配合内容ｎ−ヘキサン１０００ｇＰＩＲ１００ｇ酸化亜鉛５ｇステアリン酸２ｇ老化防止剤１ｇイオウ１．５ｇ加硫促進剤ＮＳ１ｇ（注）ｎ−ヘキサン：ｎ−ヘキサン（関東化学製）ＰＩＲ：ＮｉｐｏｌＩＲ２２００（日本ゼオン製）酸化亜鉛：亜鉛華３号ステアリン酸：工業用ステアリン酸老化防止剤：Ｎ−フェニル−Ｎ′−（１，３−ジメチル
ブチル）−ｐ−フェニレンジアミンイオウ：５％油展処理粉末硫黄加硫促進剤ＮＳ：Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチ
アゾリルスルフェンアミド

【００２８】タイヤ評価には、次の試験法を使用した。実車氷上制動試験タイヤサイズ１７５／７０Ｒ１３（スチールラジアルタイヤ）リム１３×５Ｊ空気圧２００kPa 車両１５００cc乗用車試験温度 −２℃〜０℃付近初速度４０km／ｈより制動し、停止に至るまでの距離を
測定する。なお、距離を指数化して表示する。（実施例
１の走行後タイヤを１００とする）、数値の大きいもの
ほど優れている。（走行前）予備走行なし、つまり、タイヤキャップトレ
ッド踏面は滑らかな加硫モールド面を反映されている。（走行後）アスファルト路上を３００km予備走行した。
よって、踏面を覆っている粉ゴム分がなくなり、該キャ
ップトレッドゴムが現れる。

【００２９】走行寿命試験タイヤサイズ１７５／７０Ｒ１３（スチールラジアルタイヤ）リム１３×５Ｊ空気圧２００kPa 車両１５００cc乗用車上記条件で、アスファルト面を走行し、キャップトレッ
ド踏面が溝底から３mmになった時の距離を指数化して表
示する。（実施例４の走行後タイヤを１００とする）、
数値の大きいものほど優れている。

【００３０】標準例１，実施例１〜７および比較例１〜
２粉ゴムの種類を変えた場合のタイヤ実車評価の結果を、
以下の表５に示す。

【表５】

【００３１】表５の評価結果によると、走行前後で氷上
性能が大きく変わる標準例１の粉ゴムなしに対して、実
施例１〜７はどの場合においても走行前後で氷上性能が
変わらない。また、粉ゴム組成は、ＮＲ，ＩＲ，ＢＲを
用いたものが走行前で高い氷上制動性能を示している。
また、比較例１，２に示すように、粉ゴムの粒子径が小
さすぎたり、大きすぎても氷上制動性能は低下してしま
う。

【００３２】実施例８〜１３キャップトレッドゴム組成物の違いにおけるタイヤ実車
評価の結果を、以下の表６に示す。

【表６】

【００３３】表６の評価結果によると、実施例８〜１３
に示されるように、どのキャップトレッドゴム組成物の
場合においても走行前後で氷上性能が変わらない。ま
た、実施例４と実施例９を比較すると、硬質物質として
実施例９にあるポリビニルアルコールを添加した場合よ
りも、実施例４にあるオキシアルキレン基含有ポリビニ
ルアルコールを添加した方が、走行前後における氷上制
動能力が高い。一方、実施例１３にあるように、同じ硬
質物質でもその添加量が少ないと、走行後の氷上制動性
能が低下してしまうことがわかる。

【００３４】実施例１４〜１９粉ゴムの表面処理種、量を変えた場合におけるタイヤ実
車評価の結果を、以下の表７に示す。

【表７】

【００３５】表７の評価結果によると、実施例１４〜１
８に示されるように、粉ゴムの処理種、量を所定の範囲
で変えた場合は、いずれも走行前後の氷上制動性能が変
わらない。しかし、実施例１９に示されるように、所定
量を超える過剰量で処理した場合には、走行前の氷上制
動性能が低下することがわかる。

【００３６】実施例２０〜２１および比較例３キャップトレッド踏面を覆う粉ゴムの厚さを変えた場合
のタイヤ実車評価結果を、以下の表８に示す。

【表８】

【００３７】表８の評価結果によると、実施例２０〜２
３に示すように、特定の厚さの範囲内においては、走行
前後の氷上制動性能を変えることなく、走行寿命を低下
させないが、その範囲を超えると、走行寿命の低下が顕
著になる。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明の通り、本発明に従えば、雪
上性能及び氷上性能に優れたスタッドレスタイヤの初期
性能および走行摩耗後性能維持可能な空気入りタイヤを
得ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トレッドを備えた空気入りタイヤにおい
て、該トレッド踏面部が平均粒径５０〜５００μｍの粉
ゴムにより厚さ１０００〜３０００μｍで覆われたトレ
ッドを有する空気入りタイヤ。
【請求項２】前記トレッド部が、氷雪面用スタッドレ
スタイヤ用のキャップトレッドゴム組成物である請求項
１に記載のトレッドを有する空気入りタイヤ。
【請求項３】前記トレッド部が、天然ゴム、ポリイソ
プレン、ポリブタジエンおよびスチレンブタジエン共重
合体からなる群より選択される１種または２種以上から
なる母体ゴム成分１００重量部に対して、ゴムと化学的
結合しない硬質物質を３〜５０重量部配合してなるトレ
ッドゴム組成物である請求項１または２に記載のトレッ
ドを有する空気入りタイヤ。
【請求項４】前記粉ゴムが、粉ゴム１００重量部に対
して２〜１０重量部の粉ゴム用接着付与剤で表面処理さ
れてなる請求項１〜３のいずれか１項に記載のトレッド
を有する空気入りタイヤ。
【請求項５】前記粉ゴム用接着付与剤が、ゴムラテッ
クスまたは液状ゴムから選ばれる少なくとも１つ以上で
ある請求項４に記載のトレッドを有する空気入りタイ
ヤ。
【請求項６】前記粉ゴムのゴム成分が、天然ゴム、ポ
リイソプレン、ポリブタジエンおよびスチレンブタジエ
ン共重合体、もしくはポリイソブテン、ポリエチレンプ
ロピレンからなる群より選択される１種または２種以上
である請求項１〜５のいずれか１項に記載のトレッドを
有する空気入りタイヤ。