JP4582857B2 - ゴム組成物及びそれを用いたタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゴム組成物及びそれを用いたタイヤに関し、さらに詳しくは、特に市場が要望する優れた雨天路面上制動性能及び氷雪路面上制動性能を有するタイヤ、並びに該タイヤのトレッド等に好適に使用できるゴム組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に空気入りタイヤは、路面に雨水が溜まると、タイヤと路面の摩擦係数は大きく低下し、制動距離が長くなり事故の要因となるので、特に雨天路面上の制動性能に対する市場要求は近年ますます大きくなってきている。
従来より、空気入りタイヤは、タイヤ接地面における水を排除するために、排水溝が刻まれており、その溝の配置や体積によりタイヤとしての雨天路面上制動性能は大きく変わることが知られている。このため、タイヤの他の性能を考慮しながらのトレッド溝の工夫が数多くなされている。一方、氷上性能を高めた空気入りタイヤとして、特開平９−１９３６１３号公報，特開平９−２１６９７０号公報などには、トレッドゴムに水溶解性短繊維を配合したタイヤが記載されている。
しかし、これらの場合には、氷雪路面上制動性能と雨天路面上制動性能とを高いレベルで満足させるには不十分であり、また最近では、タイヤ走行の一層の安全面より、氷雪路面上や雨天路面上での更なる制動性能の向上が望まれるようになってきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような状況下で、市場が要求する高いレベルでの雨天路面上制動性能及び氷雪路面上制動性能（以下、氷上制動性能という）を満足する空気入りタイヤ、及び特にタイヤのトレッドゴムに有効に適用されるゴム組成物を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記目的を達成するために鋭意検討した結果、通常の短繊維配合では充分とは言えなかった雨天路面上制動性能の改良には、配合した短繊維の直径分布が二山になるようにすることが有効であることを知見し、本発明を完成するに至った。
【０００５】
（１）すなわち、本発明は、天然ゴム又は合成ジエン系ゴムからなるゴム成分に、直径が１０μｍ以上５０μｍ未満である短繊維と、直径が５０μｍ以上３００μｍ以下の短繊維とを配合してなることを特徴とするゴム組成物である。
（２）また本発明は、トレッド部を具備してなるタイヤにおいて、該トレッド部の少なくとも一部に用いられるゴム組成物が、前記（１）に記載のゴム組成物である空気入りタイヤである。ここで、トレッド部が多層からなるものである場合、前記（１）のゴム組成物は、トレッド部の最外層に配設してもよく、また、トレッド部の最内層に配設してもよい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の短繊維配合ゴム組成物は、直径１０μｍ以上５０μｍ未満、特に１５〜４０μｍの細径短繊維と、直径５０μｍ以上３００μｍ以下、特に６０〜２００μｍの太径短繊維とを配合して短繊維の直径分布が複数の山になるようにしたものである。細径短繊維の直径が１０μｍ未満では、繊維製造上、糸切れが多発するうえ、ゴム精練作業性も悪化する。また、太径短繊維の直径が３００μｍを超えると、短繊維本数が少なくなり狙いとする氷雪路面上や雨天路面上での制動性能の向上が充分でなくなることがある。また、繊維がモノフィラメントである場合には、繊維製造作業性が低下する。
【０００７】
さらに、本発明においては、上記の細径短繊維と太径短繊維との併用が重要であり、このことにより、通常の短繊維配合では、雨天路面上制動性能と相関がある０℃ｔａｎδが低下するのを抑制することができ、また同時にゴム表面では良好な排水性が得られるために、本発明のゴム組成物では、高いレベルでの雨天路面上制動性能と氷上制動性能との両立が可能となる。
【０００８】
また、直径１０μｍ以上５０μｍ未満の短繊維と、直径５０以上３００μｍ以下の短繊維との重量比率は、１０：９０〜５０：５０であることが好ましく、２０：８０〜４０：６０であるとさらに好ましい。直径５０μｍ以上３００μｍ以下の太径短繊維が９０重量％より多いと同じ量を配合した場合には、タイヤ表面における溝本数が減り溝連結性が低下するので氷上制動性能が劣る傾向がある。また、太径短繊維が５０重量％未満では雨天路面上制動性能の改良効果が低下する。
【０００９】
次に、本発明における短繊維の配合量は、ゴム１００重量部に対して２〜３０重量部であることが好ましい。２部重量部未満では性能向上効果が小さく、３０重量部を超えればゴム精練時の分散不良、ゴム押し出し時の作業性不良（肌荒れ）及びタイヤトレッドのクラック発生等の不具合などが生じる。したがって、さらに４〜２５重量部が好ましい。
本発明における短繊維の長さは、タイヤ制動性能向上の観点からは一般的には長い方が好ましいが、実際にはタイヤ加硫釜中パターンによる押込みが繊維が長いほど発生し易く、またゴム精練作業性も悪化するので極端に長くはできない。従って、該樹脂の長さはトレッドパターンにもよるが、１〜２０ｍｍ、特に２〜１０ｍｍが好ましい。
【００１０】
また、前記短繊維は、湿潤路面環境ですばやくタイヤ表面から離脱し、タイヤ表面に空隙を形成することが望ましいので、短繊維の少なくとも一部は水溶性樹脂であることが好ましく、全部が水溶性樹脂であるとさらに好ましい。また、短繊維の水溶温度は１０℃以下、特に５℃以下であることが好ましい。水溶温度が１０℃を超える場合には、氷雪路面上での制動性能が低下することがある。ここで言う水溶温度とは、水中に２ｍｇ／デニールの荷重を吊るした繊維を入れ、約１℃からスタートし、２℃／分の割合で昇温し、溶断した時点の水温度のことである。
上記の水溶性樹脂としては、例えばポリビニルアルコ−ル（ＰＶＡ）などのポリビニルアルコ−ル系樹脂が挙げられる。
なお、短繊維の形態はモノフィラメントでもよくマルチフィラメントコードであってもよい。
【００１１】
また、本発明のゴム組成物では、ゴム成分として、天然ゴム及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が用いられるが、ジエン系合成ゴムとしては、従来からタイヤ用として一般的に用いられている任意のゴム、例えばスチレン−ブタジエン共重合体ゴム、ポリイソプレンゴム、シス−１，４−ポリブタジエン、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム、ブチルゴムなどなどが挙げられる。これらのゴムは単独または任意のブレンドとして使用することができる。
【００１２】
本発明のゴム組成物においては、上記以外の配合成分には特に制約はなく、例えば補強性充填剤として、カーボンブラックを用い、さらにシリカを併用することができる。また、発泡剤、発泡助剤を加えた発泡ゴムに適用しても同様の効果が得られる。
本発明の空気入りタイヤは上述のゴム組成物をトレッド部の少なくとも一部に用いたものであり、少なくとも二層からなるトレッド部の最外層に用いてもよく、また最内層に用いてもよい。特に、高ブロック剛性が求められるベースゴムとして用いる場合には、乾燥路操縦安定性が向上するだけでなく、摩耗によりベースゴムが露出した際に表面繊維が溶解し、雨天路面上制動性能と氷上制動性能の低下を抑制することができる。
本発明においては、ゴム押出し工程で、水溶性短繊維を一方向に配向させることにより、その方向性を制御することができるので、製品として使用する場合に、雨天路面上制動性能や氷上制動性能を著しく向上させることが可能である。特にタイヤ周方向に前記繊維を配向させることは、接地面内のタイヤ回転方向後側への排除水性が向上するために好ましい。
【００１３】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示して、本発明について具体的に説明するが、本発明はこれらによって制約されるものではない。
実施例及び比較例において用いた水溶性短繊維の製造方法、試験タイヤの製造方法、氷上制動性能の試験方法、及び雨天路面上制動性能の試験方法は下記に従って行った。
【００１４】
（１）水溶性短繊維の製造方法
▲１▼サンプルＡ
ビニルアルコールユニットが７０モル％、酢酸ビニルユニットが３０モル％よりなり、重合度が６００の齢化度７０モル％のＰＶＡとジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を混合し、１００Ｔｏｒｒ以下の減圧窒素雰囲気で１２時間、９０℃で加熱しながら攪拌溶解し、ＰＶＡが４０％のＤＭＳＯ溶液を調製した。この溶液を９０℃に設定した押出機より直径0.２ｍｍのノズルを通して押し出し、２℃に保たれたアセトン／ＤＭＳＯ（重量比８５／１５）の混合液浴中に湿式紡糸し、固化させた。さらに、この紡糸繊維を、アセトン／ＤＭＳＯ（重量比９８／２）の混合液中で延伸を行い、その後、加熱アセトン中でＤＭＳＯを抽出除去し、８０℃熱風乾燥機で乾燥し、ＰＶＡ繊維を得た。得られた繊維の水溶温度は３℃で低温水溶性に優れていた。さらに、これを切断して直径３０μｍ、長さ３ｍｍの短繊維を得た。
【００１５】
▲２▼サンプルＢ
サンプルＡの製造において、ノズル径を0.３ｍｍとしたこと以外はサンプルＡの製造方法と同様にして、直径４５μｍ、長さ３ｍｍの短繊維を得た。
▲３▼サンプルＣ
サンプルＡの製造において、ノズル径を0.５５ｍｍとしたこと以外はサンプルＡの製造方法と同様にして、直径１２０μｍ、長さ３ｍｍの短繊維を得た。
【００１６】
（２）試験タイヤの製造方法
トレッドがキャップ／ベースの二層構造で、タイヤサイズ２０５／６０Ｒ１５の乗用車用ラジアルタイヤを常法に従って試作した。このタイヤのトレッド構造は、ブロック中のベースゴムの高さが、全ブロック高さの５０％であるキャップ／ベース構造になっている。
上記タイヤは、比較例１〜３及び実施例１〜６では、第１表〜第２表に記載の配合内容のゴム組成物をトップトレッドゴム（キャップゴム）に用いたものであり、比較例４及び実施例７，８ではベーストレッドゴムに用いたものである。
【００１７】
（３）氷上制動性能の試験方法
タイヤを乗用車に装着して乾燥路を１００ｋｍ、湿潤路を１０ｋｍ走行し、予備慣らしを行った後、氷上平坦路を走行させ、時速２０ｋｍ／ｈｒ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、距離の逆数を比較タイヤを１００として指数表示した。なお、数値が大きいほど氷上制動性能が良いことを示す。なお、試料ゴムをベースゴムに適用したタイヤについては、試験タイヤを乗用車に装着し、３００００ｋｍ走行させ、ベースゴムの露出を確認した上で、上記の試験を行った。
（４）雨天路面上制動性能の試験方法
タイヤを乗用車に装着して水深２ｍｍのコンクリート路を走行させ、時速６０ｋｍ／ｈｒ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、距離の逆数を比較タイヤを１００として指数表示した。数値が大きいほど雨天路面上制動性能が良いことを示す。なお、試料ゴムをベースゴムに適用したタイヤについては、試験タイヤを乗用車に装着し、３００００ｋｍ走行させ、ベースゴムの露出を確認した上で、上記の試験を行った。
比較例１〜３及び実施例１〜６
これらの比較例及び実施例は、第１表記載の配合内容のゴム組成物をトップトレッドに適用した例である。得られたタイヤについての雨天路面上制動性能及び氷上制動性能を試験した。結果を第１表に示す。
【００１８】
【表１】

【００１９】
【表２】

【００２０】
注）
1)ジェイエスアール（株）製 商標：＃１５００
2)ジェイエスアール（株）製 商標：＃０１２０（３７．５重量％油展）
3)東海カーボン（株）製 商標：シースト７Ｈ
4)ＴＭＤＱ：２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン重合物
5)ＩＰＰＤ：Ｎ−イソプロピル−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン
6)ＭＢＴＳ：ビス−（ベンゾチアゾリル−２）ジサルファイド
7)ＤＰＧ：ジフェニルグアニジン
8)ＴＢＢＳ：Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド
9)試作品（繊維直径はサンプルＡ：３０μｍ，サンプルＢ：４５μｍ，サンプル
Ｃ：１２０μｍ，繊維長さはサンプルＡ，Ｂ，Ｃ共に３ｍｍ）
【００２１】
上記の比較例及び実施例は、第１表記載の配合内容のゴム組成物をトレッドのトップゴムに適用した例である。実施例１〜６は、比較例１〜３に比べて、雨天路面上制動性能及び氷上制動性能はとも向上していることが分かる。特に、実施例４〜６は、雨天路面上制動性能及び氷上制動性能ともにその向上が著しい。
比較例４及び実施例７，８
これらの比較例及び実施例は、第２表記載の配合内容のゴム組成物をベーストレッドに適用した例である。実施例１と同様にしてタイヤについての雨天路面上制動性能及び氷上制動性能を試験した。結果を第２表に示す。
【００２２】
【表３】

【００２３】
注）
10) ジェイエスアール（株）製 商標：＃１５００
11) 旭カーボン（株）製 カーボンＮ２２０
12) ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）−テトラスルフィド
13) 大内新興化学工業（株）製 ノクラック６Ｃ
14) ジフェニルグアニジン
15) ジベンゾチアジルジスルフィド
16) Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアジル−スルフェンアミド
17) 試作品（前記に同じ）
同表より、本発明のゴム組成物をタイヤのトレッドベースゴムとして適用した場合においても、タイヤの雨天路面上制動性能及び氷雪路面上制動性能ともに大幅に向上していることが確認された。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、特定の形状を異にする短繊維をゴム成分に配合したゴム組成物をトレッド部に用いることにより、雨天路面上制動性能及び氷雪路面上制動性能において優れたタイヤを提供することができる。

Claims (11)

1. 天然ゴム又は合成ジエン系ゴムからなるゴム成分に、直径が１０μｍ以上５０μｍ未満である短繊維と、直径が５０μｍ以上３００μｍ以下の短繊維とを配合してなることを特徴とするタイヤトレッド用ゴム組成物。
2. 前記直径が１０μｍ以上５０μｍ未満である短繊維と、直径が５０μｍ以上３００μｍ以下の短繊維との配合量の重量比率が、１０：９０〜５０：５０である請求項１に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
3. ２つの前記短繊維の長さが、１〜２０ｍｍである請求項１又は２に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
4. ２つの前記短繊維の配合量が、ゴム成分１００重量部当たり、２〜３０重量部である請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
5. ２つの前記短繊維の少なくとも一部が水溶温度が１０℃以下の水溶性樹脂からなる請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
6. 前記水溶温度が１０℃以下の水溶性樹脂がポリビニルアルコ−ル系樹脂である請求項５に記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
7. 前記短繊維がモノフィラメントである請求項１〜６のいずれかに記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
8. 前記短繊維がマルチフィラメントコードである請求項１〜６のいずれかに記載のタイヤトレッド用ゴム組成物。
9. トレッド部を具備してなるタイヤにおいて、該トレッド部の少なくとも一部に用いられるゴム組成物が、請求項１〜８のいずれかに記載のタイヤトレッド用ゴム組成物である空気入りタイヤ。
10. 少なくとも二層からなるトレッド部を具備してなるタイヤにおいて、該トレッド部の最外層をなすゴム組成物が、請求項１〜８のいずれかに記載のタイヤトレッド用ゴム組成物である空気入りタイヤ。
11. 少なくとも二層からなるトレッド部を具備してなるタイヤにおいて、該トレッド部の最内層をなすゴム組成物が、請求項１〜８のいずれかに記載のタイヤトレッド用ゴム組成物である空気入りタイヤ。