JPH1160814A

JPH1160814A - ゴム組成物、加硫ゴム及びタイヤ

Info

Publication number: JPH1160814A
Application number: JP9231481A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Morinaga; 啓詩森永; Hiroyuki Teratani; 裕之寺谷; Yuji Yamaguchi; 裕二山口
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1997-08-27
Filing date: 1997-08-27
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた氷上性能を有するタイヤのトレッド等
の原料に好適なゴム組成物の提供。【解決手段】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１種からなるゴム成分を含むゴムマトリ
ックスと、中空有機繊維とを含有してなり、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、前記中空有機繊維の粘度が前記ゴムマ
トリックスの粘度よりも低くなることを特徴とするゴム
組成物である。中空有機繊維の融点が加硫最高温度より
も低い態様、中空有機繊維の中空率が２０〜７０％であ
る態様、及び、ゴムマトリックス１００重量部に対して
中空有機繊維を５〜３０重量部含有する態様が好まし
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゴム組成物、加硫
ゴム及びタイヤに関し、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、及び該加硫ゴムの原料等として
好適に使用できる、発泡剤を含まないゴム組成物に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】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。前記氷雪路面においては、該氷
雪路面と前記タイヤとの摩擦熱等により水膜が発生し易
く、該水膜が、タイヤと氷雪路面との間の摩擦係数を低
下させる原因になっている。このため、前記タイヤのト
レッドの水膜除去能やエッヂ効果が、前記氷上性能に大
きく影響する。したがって、タイヤにおける前記氷上性
能を向上させるためには、前記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。

【０００３】そこで、前記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、該ミ
クロな排水溝により前記水膜を排除し、該トレッドを有
するタイヤの前記氷雪路面上での摩擦係数を大きくさ
せ、前記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、該タイヤの使用初期における前記氷
上性能を向上させることはできるものの、該タイヤの摩
耗に伴い、徐々に前記氷上性能が低下してしまうという
問題がある。

【０００４】また、前記トレッドに発泡ゴムを用い、該
発泡ゴムにおける気泡が露出して形成される凹部により
前記水膜を除去し、前記氷上性能を向上させることが提
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前記氷
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。

【０００５】更に、特開平４−３８２０７号公報等にお
いては、短繊維入発泡ゴムを前記トレッドに用いること
により、該トレッドの表面に前記ミクロな排水溝を形成
することが記載されている。しかし、この場合、該短繊
維は熱収縮によりカールしたり、モールド加硫時にサイ
プ部に押し込まれて屈曲してしまい、走行により該トレ
ッドが摩耗しても、摩耗面と略平行でない該短繊維は、
該トレッドから容易に離脱せず、当初の狙いのような前
記ミクロな排水溝が効率的に形成できず、前記氷雪路面
上での摩擦係数の向上が十分でない。また、前記短繊維
の離脱は走行条件等に大きく左右され、確実に前記氷上
性能を向上させることができない。また、前記ミクロな
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。

【０００６】一方、特開平４−１１０２１２号公報等に
おいては、前記トレッドに中空繊維を分散させることに
より、前記氷雪路面と前記トレッドとの間に存在する前
記水膜を該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。しかしながら、このタイヤの場合、該中
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、温度等によって該中空繊維が潰れてしまい、実
際には該中空繊維は中空形状を保つことができず、前記
ミクロな排水溝が効率的に形成できず、依然として前記
氷上性能が十分でないという問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来に
おける諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課
題とする。即ち、本発明は、前記氷雪路面上に生ずる水
膜の除去能力に優れ、該氷雪路面との間の摩擦係数が大
きく、前記氷上性能に優れるタイヤ、該タイヤのトレッ
ドなど、氷上でのスリップを抑えることが必要な構造物
に好適な加硫ゴム、及び、該加硫ゴムの原料等として好
適な、発泡剤を含まないゴム組成物を低コストで提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段は、以下の通りである。即ち、＜１＞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１種からなるゴム成分を含むゴムマトリックス
と、中空有機繊維とを含有してなり、前記中空有機繊維
の粘度が、加硫時に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
よりも低くなることを特徴とするゴム組成物である。＜２＞中空有機繊維が結晶性高分子を含んでなり、そ
の融点が加硫最高温度よりも低い前記＜１＞に記載のゴ
ム組成物である。＜３＞結晶性高分子が、ポリエチレン及びポリプロピ
レンから選ばれた少なくとも１種である前記＜２＞に記
載のゴム組成物である。＜４＞中空有機繊維の中空率が２０〜７０％である前
記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載のゴム組成物であ
る。＜５＞ゴムマトリックス１００重量部に対して、中空
有機繊維を５〜３０重量部含有する前記＜１＞から＜４
＞のいずれかに記載のゴム組成物である。

【０００９】＜６＞前記＜１＞から＜５＞のいずれか
に記載のゴム組成物を加硫してなり、長尺状の空隙を有
することを特徴とする加硫ゴムである。

【００１０】＜７＞１対のビード部、該ビード部にト
ロイド状をなして連なるカーカス、該カーカスのクラウ
ン部をたが締めするベルト及びトレッドを有してなり、
少なくとも前記トレッドが、前記＜１＞から＜５＞のい
ずれかに記載のゴム組成物を含んでなることを特徴とす
るタイヤである。＜８＞長尺状の空隙がタイヤ周方向に沿って配向され
た前記＜７＞に記載のタイヤである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明のゴム組成物、加硫
ゴム及びタイヤについて詳細に説明する。

【００１２】（ゴム組成物）本発明のゴム組成物は、ゴ
ムマトリックスと、中空有機繊維とを含有する。なお、
本発明のゴム組成物は、発泡剤を含有しない。 −−ゴムマトリックス−− 前記ゴムマトリックスは、本発明のゴム組成物において
前記中空有機繊維を除く成分を含み、具体的には、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１種
からなるゴム成分を含み、更に必要に応じてその他の成
分を含む。

【００１３】−ゴム成分− 前記ゴム成分は、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。前記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
することができるが、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。これらのジエン系合
成ゴムの中でも、ガラス転移温度が低く、前記氷上性能
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、シス含有率が９０％以上のものが特に好まし
い。

【００１４】なお、前記ゴム組成物をタイヤのトレッド
等に用いる場合、前記ゴム成分としては、−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、該トレッ
ド等は、低温域においても十分なゴム弾性を維持し、良
好な前記氷上性能を示す点で有利である。

【００１５】−その他の成分− 前記その他の成分としては、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材、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等の加硫促進剤、Ｎ
−シクロヘキシル−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
らはそれぞれ１種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、前記その他
の成分については市販品を使用することができる。

【００１６】−−中空有機繊維−− 前記中空有機繊維としては、前記ゴムマトリックスが加
硫最高温度に達するまでの間に溶融（軟化を含む）する
熱特性を有していること、換言すれば、前記ゴム組成物
の加硫時に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中空有機繊維の粘度が該ゴムマト
リックスの粘度よりも低くなる熱特性を有していること
が必要である。

【００１７】前記加硫最高温度とは、前記ゴム組成物の
加硫時における前記ゴムマトリックスが達する最高温度
を意味する。例えば、モールド加硫の場合には、該ゴム
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
れるまでに前記ゴムマトリックスが達する最高温度を意
味する。前記加硫最高温度は、例えば、前記ゴムマトリ
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。

【００１８】なお、前記ゴムマトリックスの粘度は流動
粘度を意味し、前記中空有機繊維の粘度は溶融粘度を意
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。

【００１９】前記中空有機繊維の素材としては、前記熱
特性を有している限り特に制限はなく、目的に応じて適
宜選択することができる。前記熱特性を有する中空有機
繊維としては、例えば、その融点が前記加硫最高温度よ
りも低い結晶性高分子からなる中空有機繊維などが好適
に挙げられる。

【００２０】該結晶性高分子からなる中空有機繊維を例
に説明すると、該中空有機繊維の融点と、前記ゴムマト
リックスの前記加硫最高温度との差が大きくなる程、前
記ゴム組成物の加硫中に速やかに該中空有機繊維が溶融
するため、該中空有機繊維の粘度が前記ゴムマトリック
スの粘度よりも低くなる時期が早くなる。このため、該
中空有機繊維が溶融すると、該中空有機繊維の中空部に
存在していた空気はそのまま該中空部に残留する。その
結果、該加硫ゴム中には、該中空有機繊維の素材樹脂で
被覆された長尺状の空隙（長尺状気泡）が多く存在す
る。

【００２１】一方、前記中空有機繊維の融点が、前記ゴ
ムマトリックスの前記加硫最高温度に近くなり過ぎる
と、加硫初期に速やかに該中空有機繊維が溶融せず、加
硫終期に該中空有機繊維が溶融する。加硫終期では、該
中空有機繊維の中空部内に存在していた空気が拡散し、
加硫したゴムマトリックス中に分散乃至取り込まれてし
まっており、溶融した該中空有機繊維内には十分な量の
空気が保持されない。他方、前記中空有機繊維の融点が
低くなり過ぎると、該ゴム組成物の混練り時の熱で該中
空有機繊維が溶融し、混練りの段階で該中空有機繊維同
士の融着による分散不良、混練りの段階で該中空有機繊
維が複数に分断されてしまう、該中空有機繊維が前記ゴ
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。

【００２２】前記中空有機繊維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の
が好ましく、一般的には、前記ゴムマトリックスの前記
加硫最高温度よりも、１０℃以上低いのが好ましく、２
０℃以上低いのがより好ましい。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、前記中空有機繊維の融点としては、通常
１９０℃以下の範囲で選択され、１８０℃以下が好まし
く、１７０℃以下がより好ましい。

【００２３】一方、ゴム組成物の混練りを考慮すると、
前記中空有機繊維の融点としては、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。前記ゴム組成物の混
練りでの最高温度を例えば９５℃と想定した場合には、
前記中空有機繊維の融点としては、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。

【００２４】なお、前記中空有機繊維の融点は、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。

【００２５】前記中空有機繊維は、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
ているのが好ましく、結晶性高分子のみから形成される
のがより好ましい。

【００２６】前記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（ＰＶ
Ａ）、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、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（Ｐ
Ｅ）、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。

【００２７】前記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、前記結晶性高分子と前記非結晶性高分子とを
併用してもよい。

【００２８】前記中空有機繊維には、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。

【００２９】前記中空有機繊維の素材の分子量は、該素
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、該中空有機繊
維は、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（溶融粘度）は高くな
る。本発明においては、前記中空有機繊維の素材の分子
量は、前記ゴムマトリックスの加硫最高温度における粘
度（流動粘度）よりも該中空有機繊維の粘度（溶融粘
度）が高くならないような範囲で選択するのが好まし
い。

【００３０】なお、一試験例では、前記中空有機繊維
が、１〜２×１０⁵程度の重量平均分子量のポリエチレ
ンの場合の方が、７×１０⁵以上の重量平均分子量のポ
リエチレンの場合よりも、中空有機繊維の中空部内に存
在した空気が加硫後においても多量に残留していた。こ
の相違は、該中空有機繊維の素材であるポリエチレンの
分子量の違いに起因する粘度（溶融粘度）の差に基づく
ものと推測される。

【００３１】前記中空有機繊維の中空率としては、発泡
ゴムのように気体をゴム中に多く存在させ、前記氷上性
能を向上させる観点からは、２０〜７０％が好ましく、
２５〜６５％がより好ましく、３０〜６０％が特に好ま
しい。また、本発明においては、前記中空有機繊維の中
空率として、前記数値範囲のいずれかの下限値若しくは
上限値又は後述の実施例において採用した中空率の値を
下限とし、前記数値範囲のいずれかの下限値若しくは上
限値又は後述の実施例において採用した中空率の値を上
限とする数値範囲も好ましい。前記中空率が、２０％未
満であると、ゴム組成物中に配合する前記中空有機繊維
に対して、該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、該ゴム組成物を加硫して得られる加硫
ゴムの前記氷上性能を十分に向上させることができず、
７０％を越えると、該中空有機繊維の生産性が悪化する
上、該中空有機繊維が潰れ易く、この潰れにより該ゴム
組成物の混練り時等において該中空有機繊維の中空部内
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。一方、前記中空率が前記好ましい数値範囲内に
あると、そのようなことはない点で好ましい。

【００３２】前記中空有機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、前記氷上性能を向上させる観点からは、１〜１００
０デニールが好ましく、２〜８００がより好ましい。前
記中空有機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、前記氷上性能を
向上させる観点からは、１〜１０ｍｍが好ましく、２〜
８ｍｍがより好ましい。

【００３３】前記中空有機繊維の前記ゴム組成物におけ
る含有量としては、前記ゴムマトリックス１００重量部
に対して、５〜３０重量部が好ましく、７〜２６重量部
がより好ましく、９〜２２重量部が特に好ましい。ま
た、本発明においては、前記中空有機繊維の前記ゴム組
成物における含有量として、前記数値範囲のいずれかの
下限値若しくは上限値又は後述の実施例において採用し
た含有量の値を下限とし、前記数値範囲のいずれかの下
限値若しくは上限値又は後述の実施例において採用した
含有量の値を上限とする数値範囲も好ましい。

【００３４】前記含有量が、５重量部未満であると、ゴ
ム組成物中に配合する前記中空有機繊維に対して、該ゴ
ム組成物中に保持される乃至は取り込まれる空気の量が
少なく、長尺状の空隙の体積比率が小さいため、前記氷
上性能を十分に向上させることができず、３０重量部を
越えると、該中空有機繊維のゴム組成物中での分散性が
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
好ましくない。また、コスト的にも高くなり、好ましく
ない。一方、前記含有量が前記好ましい数値範囲内にあ
ると、そのようなことはない点で好ましい。

【００３５】−−ゴム組成物の調製−− 前記ゴム組成物は、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。

【００３６】前記混練りは、混練り装置への投入体積、
ローターの回転速度、ラム圧等、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。前記混練り装置
としては、市販品を好適に使用することができる。

【００３７】前記熱入れ又は押出は、熱入れ又は押出の
時間、熱入れ又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。前
記熱入れ又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。

【００３８】本発明のゴム組成物を後述のタイヤのトレ
ッド等に用いる場合、該ゴム組成物を加硫する前に、該
ゴム組成物中の前記中空有機繊維を所定の方向に配向さ
せておくのが好ましい。この場合、得られるタイヤ等の
走行方向の排水性が高まり、前記氷上性能を向上させる
ことができる点で好ましい。前記中空有機繊維を配向さ
せる方向としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜
決定することができるが、例えばタイヤのトレッドを得
る場合には、該トレッドにおける地面と接触する表面に
平行な方向に、更には、該タイヤの周方向に沿った方向
が好ましい。

【００３９】前記ゴム組成物中で前記中空有機繊維を所
定の方向に配向させるには、公知の方法を採用すること
ができるが、例えば、図１に示すように、前記中空有機
繊維１４が混練りされたゴムマトリックス１５を、流路
断面積が出口に向かって減少する押出機の口金１６から
押し出す方法などが挙げられる。この場合、押し出され
る前のゴムマトリックス１５中の中空有機繊維１４は、
口金１６へ押し出されていく過程でその長手方向が押出
方向（Ａ方向）に沿って除々に揃うようになり、口金１
６から押し出されるときには、その長手方向が押出方向
（Ａ方向）にほぼ完全に揃うようになる。なお、この場
合の中空有機繊維１４のゴムマトリックス１５中の配向
の程度は、流路断面積の減少程度、押出速度、ゴムマト
リックスの粘度等によって変化する。

【００４０】本発明のゴム組成物は、各種分野において
好適に使用することができるが、後述の本発明の加硫ゴ
ムの原料等として特に好適に使用することができる。

【００４１】（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そのまま、あるいは用途によっては
上述のように前記中空有機繊維を配向させてから、加硫
することにより容易に得られる。

【００４２】前記加硫を行う装置、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
ド加硫を行うのが好ましい。前記加硫の温度としては、
一般に前記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前記中空有機繊維の融点以上になる
ように選択される。前記加硫最高温度が前記中空有機繊
維の融点未満であると、前記中空有機繊維が溶融しな
い。

【００４３】加硫前の前記ゴム組成物においては、前記
ゴムマトリックスよりも前記中空有機繊維の方が粘度が
高くなっている。加硫開始後、該ゴム組成物が加硫最高
温度に達するまでの間に、該ゴム組成物に含まれる前記
ゴムマトリックスは加硫によりその粘度が上昇してい
く。一方、該ゴム組成物に含まれる前記中空有機繊維
は、溶融しその粘度が大幅に低下する。そして、加硫途
中において、前記ゴムマトリックスよりも前記中空有機
繊維の方が粘度が低くなる。即ち、加硫前の前記ゴムマ
トリックスと前記中空有機繊維との間における粘度の関
係が、加硫途中の段階で逆転する現象が生ずる。このと
き、前記中空有機繊維の中空部内に存在していた空気
は、加硫反応が進行し粘度が上昇している前記ゴムマト
リックスに比べて、溶融により相対的に粘度が低下した
前記中空有機繊維の樹脂部内にそのまま残留する。

【００４４】その結果、該ゴム組成物の加硫後に得られ
る加硫ゴムにおいては、発泡剤を使用せずとも、前記中
空有機繊維が存在していた場所に長尺状の空隙（長尺状
気泡）が存在する。該長尺状の空隙（長尺状気泡）は、
その周囲（長尺状気泡の壁）が該中空有機繊維の素材に
よって被覆されており、加硫ゴム中にそれぞれ独立して
存在している。前記中空有機繊維の素材をポリエチレ
ン、ポリプロピレン等とした場合は、加硫したゴムマト
リックスと該中空有機繊維の素材による被覆層（以下
「保護層」と称することがある）とは特に強固に接着し
ている。

【００４５】本発明の加硫ゴムにおいては、上述の通
り、前記中空有機繊維の素材によっては、加硫したゴム
マトリックスと前記被覆層とは強固に接着しているが、
該接着力を向上させる必要がある場合には、例えば、該
中空有機繊維にゴムマトリックスとの接着性を向上させ
る成分を含有させる方法等が採用できる。

【００４６】本発明の加硫ゴムにおいては、加硫したゴ
ムマトリックス６Ａ中に、長尺状の空隙１１が存在して
いる。原料である前記本発明のゴム組成物を押出等する
ことによって該ゴム組成物中の前記中空有機繊維を一定
の方向に配向させた場合には、図２に示すように長尺状
の空隙１１が、該押出方向（Ａ方向）に配向した状態で
存在している。この長尺状の空隙１１は、加硫したゴム
マトリックス６Ａと接着している、溶融した前記中空有
機繊維の素材からなる保護層１３によりその周囲が囲ま
れている。また、長尺状の空隙１１は、加硫ゴム６にお
いて独立した空間として存在し、長尺状の空隙１１の内
部には、空気が保持されている。

【００４７】本発明の加硫ゴムにおいては、長尺状の空
隙１１が表面に露出した場合（図７参照）には、該長尺
状の空隙１１のよる凹部１２が、水の効率的な排出を行
う排水路として機能する。該凹部１２の周囲は、耐剥離
性に優れる保護層１３により被覆され、保護されている
ため、該凹部１２は、水路形状保持性、水路エッジ部摩
耗性、荷重入力時の水路保持性等に優れる。

【００４８】長尺状の空隙１１の平均中空径Ｄ（＝保護
層１３の内径、図２参照）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、通常、１０
〜５００μｍ程度であるのが好ましい。前記平均中空径
Ｄが、１０μｍ未満であると、該加硫ゴムをタイヤのト
レッド等に用いても該タイヤ等の水排除性能が十分でな
いことがある。一方、５００μｍを越えると、該加硫ゴ
ムの耐カット性、ブロック欠け性が悪化し、また、乾燥
路面での耐摩耗性が悪化することがある。

【００４９】前記長尺状の空隙１１の１個当たりの最大
長さＬ（図２参照）と、前記平均中空径Ｄとの比（Ｌ／
Ｄ）としては、３以上が好ましい。前記比（Ｌ／Ｄ）が
３以上であると、摩耗した加硫ゴムの表面に露出する長
尺状の空隙１１の長さを長くすることができ、また、そ
の容積を大きくすることができるため、該加硫ゴムをタ
イヤのトレッド等に用いる場合に該タイヤ等の水排除性
能を向上させることができる点で有利である。

【００５０】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。前記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、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。

【００５１】（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前記本
発明の加硫ゴムを含んでなる限り、他の構成としては特
に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ
る。換言すれば、前記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
が、本発明のタイヤである。

【００５２】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３に示すように、本発明の
タイヤ４は、一対のビード部１と、該一対のビード部１
にトロイド状をなして連なるカーカス２と、該カーカス
２のクラウン部をたが締めするベルト３と、トレッド５
とを順次配置したラジアル構造を有する。なお、トレッ
ド５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。

【００５３】トレッド５には、図４に示すように、複数
本の周方向溝７及びこの周方向溝７と交差する複数本の
横溝８とによって複数のブロック９が形成されている。
また、ブロック９には、氷上でのブレーキ性能及びトラ
クション性能を向上させるために、タイヤの幅方向（Ｂ
方向）に沿って延びるサイプ１０が形成されている。

【００５４】トレッド５は、図５に示すように、直接路
面に接地する上層のキャップ部５Ａと、このキャップ部
５Ａのタイヤの内側に隣接して配置される下層のベース
部５Ｂ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。

【００５５】キャップ部５Ａは、図２及び図７に示すよ
うに、長尺状の空隙１１を多数に含んだゴムであり、ベ
ース部５Ｂには通常のゴムが使用されている。前記長尺
状の空隙１１を無数に含んだゴムが、前記本発明の加硫
ゴムである。長尺状の空隙１１は、図２に示すように、
実質的にタイヤの周方向（Ａ方向）に配向されており、
その周囲が前記中空有機繊維の素材による保護層１３で
被覆されている。なお、本発明においては、長尺状の空
隙１１は、総てタイヤの周方向に配向されていなくて
も、一部タイヤの周方向以外の向きに配向していてもよ
い（図５参照）。

【００５６】タイヤ４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、前記ゴム組成物を調製する。こ
のゴム組成物においては、前記中空有機繊維を一方向に
配向させておく。該ゴム組成物を、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。このとき、前記中空有機繊維の配向を、タ
イヤの周方向と一致させておく。そして、所定のモール
ドで所定温度、所定圧力の下で加硫成形する。その結
果、前記ゴム組成物が加硫されてなる本発明の加硫ゴム
で形成されたキャップ部５Ａを、加硫されたベース部５
Ｂ上に有してなるタイヤ４が得られる。

【００５７】このとき、未加硫のキャップ部がモールド
内で加熱され、加硫反応が進行すると、該加硫反応の途
中で、前記中空有機繊維が溶融（又は軟化）し、その粘
度（溶融粘度）が前記ゴムマトリックスの粘度（流動粘
度）よりも低下することにより（図６参照）、該中空有
機繊維の中空部内に存在していた空気がそのままそこに
残留する。図２に示すように、冷却後のキャップ部５Ａ
には、長尺状の空隙１１が多数存在している。このキャ
ップ部５Ａは、本発明の加硫ゴムである。

【００５８】次に、タイヤ４の作用について説明する。
氷雪路面上でタイヤ４を走行させると、タイヤ４と前記
氷雪路面との摩擦により、タイヤ４のトレッド５の表面
が摩耗する。すると、図７に示すように、長尺状の空隙
１１による凹部１２が、トレッド５のキャップ部５Ａの
接地面に露出する。更にタイヤ４を走行させると、タイ
ヤ４とその接地面との間の接地圧及び摩擦熱により、タ
イヤ４と前記氷雪路面との間に生じた水膜は、トレッド
５のキャップ部５Ａの接地面に露出する無数の凹部１２
により、素早く排除され、除去される。このため、タイ
ヤ４は、前記氷雪路面上でもスリップ等することが少な
くなる。

【００５９】タイヤ４においては、実質的にタイヤの周
方向に配向している凹部１２が効率的な排水を行う排水
溝として機能する。凹部１２は、その表面（周囲）が耐
剥離性に優れる保護層１３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。この凹部１２により、タイヤ４の回転方向後側へ
の水排除性能が向上するため、タイヤ４は、氷上ブレー
キ性能に特に優れる。タイヤ４においては、保護層１３
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、氷上ハンドリングが良好である。

【００６０】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・バス用等の各種の乗物にも好適に適
用できる。

【００６１】

【実施例】以下に、本発明の実施例を説明するが、本発
明は、これの実施例に何ら限定されるものではない。（実施例１〜６及び比較例１〜２）表１に示す組成のゴ
ム組成物を調製した。これらの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、該ゴムマトリ
ックス中に熱電対を埋め込んで測定したところ１７５℃
であった。

【００６２】表１中の「繊維」は中空有機繊維を意味す
る。この中空有機繊維は、ノズルがドーナツ状である外
は通常の溶融紡糸法と同様にして製造されたものであ
り、軸に直交する方向の断面がほぼ円形である。この中
空有機繊維の素材は、実施例１〜６では、ポリエチレン
（ＨＤＰＥ、重量平均分子量（Ｍｗ）１．８×１０⁵）
であり、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融点
ピーク温度（融点）が１３５℃であった。また、比較例
２では、ポリエチレンテレフタレートであり、Ｄｕｐｏ
ｎｔ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融点ピーク温度（融
点）が２５５℃であった。

【００６３】したがって、中空有機繊維の融点は、実施
例１〜６では前記ゴム組成物の加硫時における前記ゴム
マトリックスの加硫最高温度よりも低くなっており、比
較例２では前記ゴム組成物の加硫時における前記ゴムマ
トリックスの加硫最高温度よりも高くなっている。この
ため、前記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、前
記中空有機繊維の粘度が、実施例１〜６では前記ゴムマ
トリックスの粘度よりも低くなったが（図６参照）、比
較例２では前記ゴムマトリックスの粘度よりも低くなら
なかった。

【００６４】なお、前記中空有機繊維の前記加硫最高温
度における粘度（溶融粘度）は、コーンレオメーターを
用いて測定（スタート温度を１９０℃とし、５℃ずつ温
度を下げながら発生するトルクを中空有機繊維の粘度と
して、該粘度の温度依存性を測定し、得られたカーブか
らトレッドの最高温度での中空有機繊維の粘度を読み取
り、ゴムマトリックスの粘度と比較した。温度以外は、
後述のゴムマトリックスの粘度の測定と同条件で行っ
た。）したところ、実施例１〜６では６ｋｇ・ｃｍであ
った。比較例２では、溶融しないため、粘度が著しく高
く測定できなかった。

【００６５】前記ゴムマトリックスの前記加硫最高温度
における粘度（流動粘度）は、モンサント社製コーンレ
オメーター型式１−Ｃ型を使用し、温度を変化させなが
ら１００サイクル／分の一定振幅入力を与えて経時的に
トルクを測定し、その際の最小トルク値を粘度としたと
ころ（ドーム圧力０．５９ＭＰａ、ホールディング圧力
０．７８ＭＰａ、クロージング圧力０．７８ＭＰａ、振
り角±５°）、実施例１〜６及び比較例１〜２では１３
ｋｇ・ｃｍであった。

【００６６】次に、各ゴム組成物を用い、タイヤのトレ
ッドを形成し、トレッドが本発明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、乗用車用ラジアルタイ
ヤであり、そのタイヤサイズは１８５／７０Ｒ１３であ
り、その構造は図３に示す通りである。即ち、一対のビ
ード部１と、該一対のビード部１にトロイド状をなして
連なるカーカス２と、該カーカス２のクラウン部をたが
締めするベルト３と、トレッド５とを順次配置したラジ
アル構造を有する。

【００６７】このタイヤ４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。タイヤ４のトレッ
ド５には、図４に示す通り、タイヤ４の幅方向に４個の
ブロック９が配列されている。ブロック９のサイズは、
タイヤ４の周方向の寸法が３５ｍｍであり、タイヤ４の
幅方向の寸法が３０ｍｍである。また、ブロック９に形
成されているサイプ１０は、幅が０．４ｍｍであり、タ
イヤ４の周方向の間隔が約７ｍｍになっている。

【００６８】得られた各タイヤの氷上性能及び各タイヤ
を製造する際の精錬作業性（中空有機繊維の分散性）を
評価した。その結果を表１に示した。＜氷上性能＞タイヤを国産１６００ＣＣクラスの乗用車
に装着し、該乗用車を、一般アスファルト路上に２００
ｋｍ走行させた後、氷上平坦路を走行させ、時速２０ｋ
ｍ／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。なお、
数値が大きいほど氷上性能が良いことを示す。

【００６９】＜精錬作業性（中空有機繊維の分散性）＞
以下の基準に従い、○、×、△の３段階で評価した。な
お、△以上であれば、実作業上問題のないレベルと言え
る。 ○：精錬作業に何ら支障のないレベルであった △：中空有機繊維の分散不良（径が５mm未満の塊）が
少量観られた ×：中空有機繊維の塊（径が５mm以上の塊）が複数箇
所観られた

【００７０】また、各タイヤのトレッド部分における
「含泡率」を、該トレッドの空気中での比重と、エタノ
ール中での比重とから算出し、その結果を表１に示し
た。なお、加硫ゴム（トレッド）の「ゴム硬度」は、Ｊ
ＩＳＫ６３０１−１９９５（２５℃、スプリング式
硬さ（Ａタイプ））に従って測定し、その結果を表１に
示した。

【００７１】

【表１】

【００７２】表１の結果から、以下のことが明らかであ
る。即ち、中空有機繊維を用いた本発明の実施例１〜６
の場合、潰れのない長尺状の空隙が形成されており、ま
た、該長尺状の空隙は、加硫したゴムマトリックスと強
固に接着した前記中空有機繊維の素材による保護層で被
覆されているため、中空有機繊維を用いない比較例１、
及び、融点が高く、加硫中に溶融しない有機繊維を用い
た比較例２に比べて、いずれも前記氷上性能に優れてい
た。実施例１〜６の中でも、中空有機繊維の中空率
（％）及び中空有機繊維のゴム組成物中の含有量がいず
れも特に好ましい数値範囲内にある実施例１〜３の場合
は、特に優れた前記氷上性能及び前記精錬作業性を示し
た。

【００７３】また、実施例１及び３の比較から、前記中
空有機繊維の中空率が高い方が、前記氷上性能に優れ
てることが明らかである。前記中空有機繊維の中空率
（％）が好ましい数値範囲（２０〜７０％）内にない実
施例６は、実施例１〜３に比べて、前記氷上性能がやや
劣っていた。また、中空有機繊維のゴム組成物中の含有
量が好ましい数値範囲の下限値である５重量部を下回る
実施例４は、実施例１〜３に比べて前記氷上性能がやや
劣っていた。中空有機繊維のゴム組成物中の含有量が好
ましい数値範囲の上限値である３０重量部を上回る実施
例５は、実施例１〜３に比べて、前記中空有機繊維の分
散性が悪くなり、前記氷上性能及び前記精錬作業性がや
や劣っていた。

【００７４】なお、比較例２の場合には、加硫中に中空
有機繊維が溶融せずに潰れ等が生じたため、該中空有機
繊維の中空部内に存在していた空気が分散し、長尺状の
空隙が十分には形成できず、前記氷上性能を効果的に向
上させることができなかった。また、中空有機繊維と加
硫したゴムマトリックスとが強固に接着していないた
め、走行中に該中空有機繊維の脱落が観られ、摩耗に対
する保護層の耐剥離性、水路形状保持性等が十分でなか
った。

【００７５】

【発明の効果】本発明によると、前記従来における諸問
題を解決することができる。また、本発明によると、前
記氷雪路面上に生ずる水膜の除去能力に優れ、該氷雪路
面との間の摩擦係数が大きく、前記氷上性能に優れるタ
イヤ、該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な加硫ゴム、及び、該加
硫ゴムの原料等として好適な、発泡剤を含まないゴム組
成物を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、中空有機繊維の配向を揃える原理を説
明する説明図である。

【図２】図２は、本発明の加硫ゴムの断面概略説明図で
ある。

【図３】図３は、本発明のタイヤの一部断面概略説明図
である。

【図４】図４は、本発明のタイヤの周面の一部概略説明
図である。

【図５】図５は、本発明のタイヤのトレッドの一部断面
概略説明図である。

【図６】図６は、加硫時間とゴムマトリックスの粘度及
び中空有機繊維の粘度との関係を示したグラフである。

【図７】図７は、本発明のタイヤの摩耗したトレッドの
一部断面拡大概略説明図である。

【符号の説明】

１一対のビード部２カーカス３ベルト４タイヤ５トレッド５Ａキャップ部５Ｂベース部６加硫ゴム６Ａ加硫したゴムマトリックス７周方向溝８横溝９ブロック１０サイプ１１長尺状の空隙１２凹部１３保護層１４中空有機繊維１５ゴムマトリックス１６口金

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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１種からなるゴム成分を含むゴムマトリ
ックスと、中空有機繊維とを含有してなり、前記中空有
機繊維の粘度が、加硫時に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ことを特徴とするゴム組成物。
【請求項２】中空有機繊維が結晶性高分子を含んでな
り、その融点が加硫最高温度よりも低い請求項１に記載
のゴム組成物。
【請求項３】結晶性高分子が、ポリエチレン及びポリ
プロピレンから選ばれた少なくとも１種である請求項２
に記載のゴム組成物。
【請求項４】中空有機繊維の中空率が２０〜７０％で
ある請求項１から３のいずれかに記載のゴム組成物。
【請求項５】ゴムマトリックス１００重量部に対し
て、中空有機繊維を５〜３０重量部含有する請求項１か
ら４のいずれかに記載のゴム組成物。
【請求項６】請求項１から５のいずれかに記載のゴム
組成物を加硫してなり、長尺状の空隙を有することを特
徴とする加硫ゴム。
【請求項７】１対のビード部、該ビード部にトロイド
状をなして連なるカーカス、該カーカスのクラウン部を
たが締めするベルト及びトレッドを有してなり、少なく
とも前記トレッドが、請求項１から５のいずれかに記載
のゴム組成物を含んでなることを特徴とするタイヤ。
【請求項８】長尺状の空隙がタイヤ周方向に沿って配
向された請求項７に記載のタイヤ。