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JP3645512B2 - Pneumatic tire - Google Patents
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JP3645512B2 - Pneumatic tire - Google Patents

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JP3645512B2 JP2001312966A JP2001312966A JP3645512B2 JP 3645512 B2 JP3645512 B2 JP 3645512B2 JP 2001312966 A JP2001312966 A JP 2001312966A JP 2001312966 A JP2001312966 A JP 2001312966A JP 3645512 B2 JP3645512 B2 JP 3645512B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、氷路面上での走行に適した空気入りタイヤに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、氷雪路を走行するタイヤとして、スパイクのない所謂スタッドレスタイヤが普及している。この種のタイヤでは、ゴム材料ないしパターン形状の改善によって雪上性能はスパイクタイヤとほぼ同程度まで向上されつつあるが、氷上性能ではスパイクタイヤに劣る。このため、例えば特開2000−168315、同2001−130220では、トレッドゴムに短繊維を配合するとともに、前記短繊維の多くを接地表面と略垂直に配向することによって、路面掘り起こし摩擦や粘着摩擦を増加させ、氷上性能のさらなる向上を図っている。
【0003】
ところで、トレッドゴムをカレンダーロールや押出し機によって押出し成形する場合、図9に示すように、短繊維fはその押出し方向に沿って配向される。また、押出しされた短繊維入りゴム材15は、通常、前記押出し方向がタイヤ周方向となるように用いられるため、このままでは短繊維fが接地表面と平行となり垂直には配向されない。そこで、特開2000−168315では、図10に示すように押出し材を垂直方向に小巾で連続的に折り畳むことにより短繊維fを押出し材の厚さ方向に沿わせている。また特開2001−130220では、図11に示すように加硫成形時にサイピング形成用のナイフブレードbを多数押し込み、このときに生じるゴム流れcを利用して短繊維fを接地表面dと略垂直に配向させる試みがなされている。
【0004】
しかしながら、前者のものは折り畳み作業が加わるためトレッドゴムの生産効率が悪いという問題があり、また後者のものでは短繊維fを配向させるために多数のサイピングを設けねばならず、ブロックのデザインが限定される他、トレッド面ないしブロックの剛性を低下させ易いという不具合がある。
【0005】
本発明者らは、以上のような実状に鑑み種々実験を行ったところ、短繊維を配合したブロック、リブ等の陸部の路面と接地する接地表面に、加硫中に該接地表面から略垂直にゴムが吸い上げられたことによりタイヤ半径方向外側に突出するバリ状の凸部及び/又はその切除痕を有するとともに、この凸部ないしその切除痕の総面積Saを、前記接地表面の面積Sbに対して所定の割合で定めたときには、加硫中に接地表面と略垂直方向のゴム流れが生じ、これに伴い多くの短繊維を該接地表面と略垂直に配向しうることを見出し本発明を完成させるに至った。
【0006】
このように、本発明は、生産性を損ねることなく多くの短繊維を接地表面に対して略垂直に配向でき、氷雪路での走行に適した空気入りタイヤを提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち請求項1記載の発明は、トレッド部に、短繊維を配合したゴムからなる短繊維入り陸部を形成した空気入りタイヤであって、前記短繊維入り陸部の路面と接地する接地表面に、加硫中に該接地表面から略垂直にゴムが吸い上げられたことによりタイヤ半径方向外側に突出するバリ状の凸部及び/又はその切除痕を有するとともに、この凸部ないしその切除痕の総面積Saと、前記接地表面の面積Sbとの比(Sa/Sb)を0.1〜0.4としたことを特徴としている。
【0008】
なお前記「接地表面の面積」とは、タイヤを正規リムにリム組みし、かつ正規内圧と正規荷重を作用させた状態において、当該陸部について路面と接地する部分の全面積とする。また前記「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばJATMAであれば標準リム、TRAであれば "Design Rim" 、或いはETRTOであれば "Measuring Rim"とする。
【0009】
また前記「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、JATMAであれば最高空気圧、TRAであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ETRTOであれば "INFLATION PRESSURE" とするが、タイヤが乗用車用である場合には180kPaとする。さらに前記「正規荷重」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、JATMAであれば最大負荷能力、TRAであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ETRTOであれば "LOAD CAPACITY"とする。
【0010】
また請求項1記載の発明は、さらに少なくとも前記接地表面の凸部及び/又はその切除痕に配された短繊維は、前記加硫中のゴムの吸い上げに伴うゴム流れによって前記接地表面に対して略垂直に配向されたことを特徴とする請求項1記載の空気入りタイヤである。
【0011】
また請求項2記載の発明は、前記凸部は、金型に設けた円柱状のベントホールにより成形されるとともに、その直径が1.5〜3.0mmであることを特徴とする請求項1又は2記載の空気入りタイヤである。
【0012】
また請求項3記載の発明は、前記凸部は、金型の合わせ面間の微小隙間により成形されるとともに、その厚さが0.5〜2.0mmであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の空気入りタイヤである。
【0013】
また請求項4記載の発明は、前記凸部及び/又はその切除痕の配設密度が、前記接地表面の周辺部よりも中央部を大としたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の空気入りタイヤである。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図1は本発明の実施形態としての空気入りタイヤ1の右半分断面図、図2はそのトレッド部2を平面に展開した展開図をそれぞれ示している。図において、空気入りタイヤ1は、トレッド部2からサイドウォール部3をへてビード部4のビードコア5に至る本例ではラジアル構造のカーカス6と、このカーカス6の半径方向外側かつトレッド部2の内方に配されるベルト層7とを具えている。
【0015】
前記カーカス6は、カーカスコードをタイヤ赤道Cに対して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から形成される。該カーカスプライ6Aは、前記ビードコア5の周りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されたものを示す。また前記ベルト層7は、例えばスチールコードなどの高弾性のベルトコードをタイヤ赤道Cに対して10゜〜30゜程度の角度で配列した2枚以上、本例ではタイヤ半径方向内、外2枚のベルトプライ7A、7Bからなり、プライ間でコードが互いに交差するように重ね合わされている。
【0016】
またトレッド部2には、短繊維f…を配合した短繊維入りゴム15からなる短繊維入り陸部9が形成され、本例ではこの短繊維入り陸部9がブロック10からなるものを例示している。短繊維入り陸部9としては、前記ブロック10に限定されるものではなく、例えば該ブロック10とともに、或いは該ブロック10に代えてリブ(図示せず)などを用いることもできる。
【0017】
前記短繊維入りゴム15は、例えばゴム成分100重量部に対して短繊維fが2〜30重量部程度配合されている。短繊維fが2重量部未満では、路面との間で摩擦係数を高める効果が低下する傾向にあり、逆に30重量部を超えるとゴムの耐クラック性などが低下する傾向がある。
【0018】
前記ゴム成分については、特に限定はされないが、例えば天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、クロロプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴムなどの1種又は2種以上をブレンドして用いることができる。また短繊維fとしては、例えばグラスファイバ−、アルミウイスカー、ポリエステル、ナイロン、ビニロン、芳香族ポリアミド等の短繊維を用いることができる。とりわけゴムとの混練中の飛散や加硫成形時の加硫温度での軟化が少なくかつ路面引っ掻き効果に優れるグラスファイバ−やアルミウイスカーなど比重が2.0以上の無機系の短繊維が特に好ましい。また短繊維fは、1種又は2種以上の材料を組合わせても使用できる。
【0019】
また短繊維fの形状などは特に限定はされないが、好ましくは平均繊維径が30μm以下でかつ平均長さが0.3〜20mm程度のものが望ましい。短繊維fの平均繊維径が30μmを超えると、太くなるため短繊維入りゴム15を硬質化して粘着摩擦の低下を招きやすい。なお短繊維fの平均繊維径が5μm未満では、その曲げ強度が十分でなく路面引っ掻き効果があまり期待できないため、前記平均繊維径は5μm以上が好ましく、さらには好ましくは10μm以上が望ましい。さらに短繊維fの長さが0.3mm未満では、路面掻き削り効果が少なくなり、逆に20mmをこえると、未加硫時のゴムの粘度が高くなり加工性を損ねるとともに加硫成形時のゴム流れが悪くなる。このような観点より、短繊維fの平均長さは好ましくは5〜10mm程度が好ましい。
【0020】
このような短繊維入りゴム材15は、まずゴムの混練工程でバンバリーミキサー、ロール等の混練り機を用いて常法に従って混練りされるとともに、図9に示した如く、一対のカレンダーロールR、Rによる圧延成形、或いは押出し機による押出成形(図示省略)によって所定断面形状に成形することにより、短繊維fをその押出し方向に配向させた帯状かつトレッド用の短繊維入りゴム材15として準備される。
【0021】
図3は短繊維入り陸部9としてのブロック10の一例を示す平面図、図4はその斜視図を示す。該ブロック10は、トレッド部2にタイヤ周方向にのびる複数本の縦溝G1と、この縦溝G1と交わる向きにのびる横溝G2とを配することにより区画形成されている。サイピングSは、各ブロック10に1本だけが形成されたものを示す。
【0022】
またブロック10は、路面と接地する接地表面10aに、加硫中に該接地表面10aから略垂直にゴムが吸い上げられたことによりタイヤ半径方向外側に突出するバリ状の凸部11(図4に示す)及び/又はこの凸部11を切除した切除痕12を有している。本例では全ての凸部11を切除しており、その切除痕12だけが接地表面10aに形成されたものを例示している。該切除痕12は、例えば接地表面10aよりも僅かに隆起し或いは表面が切除時のゴム破断により僅かに凹凸状をなし、他の部分と外観上の相違を有するため目視等により特定することが可能である。
【0023】
図5(A)には、このようなブロック10を成形する金型Mの部分断面図を例示している。金型Mは、ブロック10の接地表面10aを成形する主成形面Maに、一端が該主成形面Maに連通しかつ該主成形面Maから略垂直に立ち上がる円柱状のベントホール14が多数形成されている。このベントホール14の他端側は、例えば真空ポンプ等の負圧発生器に連通している。
【0024】
前記ベントホール14の形状などは特に限定されるものではないが、例えば直径が1.5〜3.0mm、より好ましくは1.8〜2.5mm程度の円柱状とするのが望ましい。前記直径が1.5mm未満になると、空気を排出し得てもゴムの吸い上げが困難となり、トレッドゴム中に後述するような短繊維fを配向させるためのゴム流れを作り出すのが困難となり、逆に3.0mmを超えると、ベントホール14へと流れるゴム量が大幅に増大し材料の無駄を生じやすい。
【0025】
このような金型Mは、タイヤの加硫成形に際して、図5(B)に示す如く未加硫の短繊維入りゴム15と高圧、高温で接触するとともに、成形不良の発生を防止するため金型Mとゴム15との間の空気を前記ベントホール14から真空引きする。これにより金型M内の空気を排出しゴム15を主成形面Maに密着させて成形不良等を減じることができる。またベントホール14から空気が排出された後は、加熱され流動性を持った短繊維入りゴム15の一部も吸い上げられてベントホール14内へと進入しうる。このようにベントホール14からの吸い上げに伴うゴム流れEにより、微細な短繊維fは、流動抵抗が最も小さくなる向き、即ちその長手方向がゴムの流れ方向に沿うように配向される。従って、上述のようなゴム流れEはゴム中の多くの短繊維f、fを接地表面10aに対してほぼ垂直方向に配向させるのに役立つ。またタイヤを金型Mから離型することにより、ブロック10の接地表面10aには、本来、タイヤに不要なゴム屑、すなわちバリ状の多数の凸部11が形成され、この凸部11は適宜切除される。
【0026】
なお図6に拡大して示すように、成形面Maとベントホール14との交差部を面取りする場合、垂直面Vとベントホール14の面取部14aとがなす面取角度αが大きすぎると、ゴム流れが接地表面10aに対して垂直方向から遠ざかる傾向がある。このような観点より、前記面取角度αは特に限定されるものではないが、例えば10〜30゜程度とするのが望ましい。
【0027】
またこのような短繊維fの配向効果は、前記ベントホール14の数が多いほど顕著に発揮され、氷上性能の向上を図るためには、ブロック10の1個当たりに形成された切除痕12の総面積Saと、前記接地表面10aの面積Sbと比(Sa/Sb)を0.1〜0.4に設定することが重要である。なお図3、図4は、前記比(Sa/Sb)が0.1をなすもの、図7は前記比(Sa/Sb)が0.3をなすものがそれぞれ例示されている。
【0028】
発明者らの種々の実験の結果、前記比(Sa/Sb)が0.1未満では、短繊維fを接地表面10aに対して垂直に配向させる効果が十分に得られないことが判明している一方、0.4を超えると、ブロック10の外観上の見映えを損ね易い他、その切除作業に多くの時間を要するためにタイヤの生産性を損ねやすい。このような観点より、特に好ましくは前記比(Sa/Sb)を0.2〜0.4、さらに好ましくは0.3〜0.4程度とするのが望ましい。なお従来の空気入りタイヤにも、いいわゆる「スピュー」と称されるバリ状の凸部或いはこの切除痕を有するものは存在しているが、これらのものは、概ね前記比(Sa/Sb)が0.01〜0.02程度となっているに過ぎず、この程度では、短繊維fをブロックの接地表面10aに対して略垂直に配向させるためのゴム流れを作り出すことはできないものである。
【0029】
本例では、切除痕12を例に挙げて説明しているが、この切除痕12に代えて或いは切除痕12とともに凸部11が残存する態様でも実施できる。このとき、凸部11の面積としては、前該凸部11と接地表面10aとの交わり部で特定する。
【0030】
また金型Mには、サイピングを形成するためのナイフブレードb(図11に示す)や、ブロック側面を形成するための副成形面Mb(図5に示す)などが形成される。これらも、接地表面10aに対してほぼ垂直に傾くため、短繊維入りゴム材15に、その押し込みに際して該ナイフブレードb又は副成形部Mbに沿うゴム流れを作り出すことができ、短繊維を垂直方向に配向させるのに役立つ。従って、前記凸部11及び/又はその切除痕12は、サイピングS又はブロック側面から離れた位置により多く設けるのが効果的である。そこで、凸部11及び/又はその切除痕12の配設密度が、図3に示すように、前記接地表面10aの周辺部P2よりも中央部P1で大となるように設けることが望ましい。接地表面10aの周辺部P2とは、図3に示すようにブロック側面10b又はサイピング面Sから直角方向に巾5mmの領域とする。また前記接地表面10aの中央部P1とは、前記周辺部P2の内側の領域とする。なお図3には、中央部P1、周辺部P2の境界を鎖線で示している。
【0031】
また前記実施形態では、円柱状のベントホール14を用いて凸部11を形成するものを例示したが、例えば金型Mを図8に示すように複数のセグメントM1、M2…で構成するとともに、このセグメントM1、M2…の合わせ面間に設けたスリット状の微小隙間17により成形することもできる。このとき、該微小隙間17により形成される凸部及び/又はその切除痕の厚さは、0.5〜2.0mm程度とするのが望ましく、その長さは例えばブロック10の巾寸法と同一とするのが望ましい。
【0032】
以上説明したように、本実施形態の空気入りタイヤでは、短繊維fがタイヤ周方向に沿って配向されたトレッドゴム材を用いた場合でも、上述の作用効果により、短繊維fを立たせることができる。従って、特開2000−168315のように、加硫前から短繊維fを接地表面に対して垂直方向に立たせておく必要はなく従来の方法に比べ生産性を大幅に向上できる。またサイピングを設けることも短繊維fを立たせるための必須の要件ではないため、ブロック等の陸部の剛性が著しく低下するなど不具合も防止できる。
【0033】
【実施例】
図1、2のタイヤ構造及びトレッドパターンを有するタイヤサイズが225/80R17.5のタイヤを、表1の仕様に基づき試作するとともに、各試供タイヤの氷上性能、耐偏摩耗性、短繊維の配向性を比較した。なお実施例については、ベントホールの直径を1.8mmに統一した。また短繊維には、日本板ガラス社製の商品名「マイクログラス」(平均径9μm、平均長さ13mm)を用いた。
【0034】
<氷上性能(氷上制動性能)>
室内ドラムテストによって実施し、リム(17.5×6.00)、タイヤ内圧700kPa、荷重8.0kNの条件で試供タイヤTを速度30km/hで氷上路(−1℃)を走行させ、摩擦係数−スリップ特性を求めるとともに、タイヤの回転が止まり100%スリップの状態であるスリップ率100%の摩擦係数(ロックμ)をもって判定した。評価は比較例1を100とする指数で表示した。数値が大きいほど良好である。
【0035】
<耐偏摩耗性>
内圧700kPaの条件でフル積載(車両総重量8.5屯)のトラックの前輪(遊動輪)に装着するとともに、テストコースにおいて速度90km/Hから50km/Hまでの間、1500m毎に減速(0.45G相当の減速)し、500km走行後のブロックのヒール&トウ摩耗量を測定し、比較例1を100とする指数で示した。数値が大きいほど良好である。
【0036】
<短繊維の配向性>
試作したタイヤのブロックの表地表面を該表面に沿って薄くスライスし、その切断面をマイクロスコープによる観察を行い、短繊維の配向度合いを調べた。テストの結果などを表1に示す。
【0037】
【表1】

Figure 0003645512
【0038】
テストの結果、実施例のタイヤは、比較例に比べて短繊維の配向が良好であり、これに基づき氷上性能にも優れていることが確認できた。
【0039】
【発明の効果】
本発明は叙上の如く構成しているため、加硫中に、トレッドゴムに配合されている短繊維の多くを接地表面とほぼ垂直方向に配向させることができ、生産製を損ねることなく氷上性能を大巾に向上しうる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す空気入りタイヤの断面図である。
【図2】そのトレッドパターンを示す展開図である。
【図3】ブロックの平面図である。
【図4】ブロックの斜視図である。
【図5】(A)、(B)はタイヤの製造方法を示す金型の断面略図である。
【図6】ベントホールの拡大断面図である。
【図7】他の形態を示すブロックの平面図である。
【図8】セグメント型の金型による生タイヤの加硫成形を説明する断面図である。
【図9】短繊維入りトレッドゴムを押出し方向に配向する概略図である。
【図10】従来の技術を説明する斜視図である。
【図11】従来の技術を説明する断面図である。
【符号の説明】
2 トレッド部
3 サイドウォール部
4 ビード部
5 ビードコア
6 カーカス
7 ベルト層
9 短繊維入り陸部
10 ブロック
11 凸部
12 凸部の切除痕
14 ベントホール
15 短繊維入りゴム
f 短繊維[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pneumatic tire suitable for traveling on an icy road surface.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
In recent years, so-called studless tires without spikes have become widespread as tires traveling on icy and snowy roads. In this type of tire, the performance on snow is improving to almost the same level as that of the spike tire by improving the rubber material or pattern shape, but the performance on ice is inferior to that of the spike tire. For this reason, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2000-168315 and 2001-130220, short fibers are blended into tread rubber, and many of the short fibers are oriented substantially perpendicular to the grounding surface, thereby causing road surface digging friction and adhesive friction. Increase the performance on ice to further improve performance.
[0003]
By the way, when the tread rubber is extruded by a calender roll or an extruder, the short fibers f are oriented along the extrusion direction as shown in FIG. Further, since the extruded short fiber-containing rubber material 15 is usually used so that the extrusion direction is the tire circumferential direction, the short fibers f are parallel to the ground contact surface and are not oriented vertically. Therefore, in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-168315, as shown in FIG. 10, the short fibers f are aligned in the thickness direction of the extruded material by continuously folding the extruded material in a small width in the vertical direction. Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-130220, as shown in FIG. 11, a large number of knife blades b for forming siping are pushed in during vulcanization molding, and short fibers f are made substantially perpendicular to the ground contact surface d by using the rubber flow c generated at this time. Attempts have been made to orient.
[0004]
However, the former has the problem that the production efficiency of the tread rubber is poor because the folding work is added, and the latter has to be provided with a large number of sipings for orienting the short fibers f, and the design of the block is limited. In addition, there is a problem that the rigidity of the tread surface or the block is easily lowered.
[0005]
The present inventors conducted various experiments in view of the actual situation as described above. As a result, the ground surface contacted with the road surface of the land portion such as a block and a rib mixed with short fibers was substantially removed from the ground surface during vulcanization. As the rubber is sucked up vertically, it has burr-like protrusions protruding outward in the radial direction of the tire and / or their excision marks, and the total area Sa of these protrusions or their excision marks is defined as the area Sb of the ground contact surface. In the present invention, it is found that a rubber flow in a direction substantially perpendicular to the ground surface occurs during vulcanization, and that many short fibers can be oriented substantially perpendicular to the ground surface. It came to complete.
[0006]
As described above, an object of the present invention is to provide a pneumatic tire suitable for running on icy and snowy roads, in which many short fibers can be oriented substantially perpendicularly to the contact surface without impairing productivity.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 of the present invention is a pneumatic tire in which a tread portion is formed with a short fiber-containing land portion made of rubber mixed with short fibers, and is in contact with the road surface of the short fiber-containing land portion. The ground contact surface has burr-like protrusions and / or cut marks that protrude outward in the tire radial direction due to rubber being sucked up substantially perpendicularly from the contact surface during vulcanization, and / or the cut portions thereof. The ratio (Sa / Sb) between the total area Sa of the traces and the area Sb of the ground contact surface is 0.1 to 0.4.
[0008]
The “area of the ground contact surface” is the total area of the land portion that contacts the road surface in a state where the tire is assembled on the regular rim and the normal internal pressure and the normal load are applied. The “regular rim” is a rim determined for each tire in the standard system including the standard on which the tire is based, for example, a standard rim for JATMA, “Design Rim” for TRA, or For ETRTO, use “Measuring Rim”.
[0009]
The “regular internal pressure” is the air pressure determined by each standard for each tire in the standard system including the standard on which the tire is based. The maximum air pressure is specified for JATMA, and the table “TIRE LOAD LIMITS” for TRA. The maximum value described in “AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”, “INFLATION PRESSURE” for ETRTO, but 180 kPa for tires for passenger cars. Further, the “regular load” is a load determined by each standard for each tire in the standard system including the standard on which the tire is based. The maximum load capacity is set for JATMA, and the table “TIRE LOAD” is set for TRA. The maximum value described in “LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”, or “LOAD CAPACITY” for ETRTO.
[0010]
According to the first aspect of the present invention, at least the short fiber disposed on the convex portion of the ground surface and / or the cut mark thereof is further separated from the ground surface by a rubber flow accompanying the sucking of the rubber during the vulcanization. The pneumatic tire according to claim 1, wherein the pneumatic tire is oriented substantially vertically.
[0011]
The invention according to claim 2 is characterized in that the convex portion is formed by a cylindrical vent hole provided in a mold and has a diameter of 1.5 to 3.0 mm. Or it is a pneumatic tire of 2.
[0012]
The invention according to claim 3 is characterized in that the convex portion is formed by a minute gap between the mating surfaces of the molds, and the thickness thereof is 0.5 to 2.0 mm. The pneumatic tire according to any one of 1 to 3.
[0013]
The invention according to claim 4 is characterized in that the arrangement density of the convex portions and / or the excision marks thereof is larger in the central portion than in the peripheral portion of the grounding surface. A pneumatic tire according to claim 1.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a right half cross-sectional view of a pneumatic tire 1 as an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a development view in which a tread portion 2 is developed on a plane. In the figure, a pneumatic tire 1 includes a carcass 6 having a radial structure in the present example extending from a tread portion 2 through a sidewall portion 3 to a bead core 5 of a bead portion 4, a radially outer side of the carcass 6 and the tread portion 2. A belt layer 7 disposed inward.
[0015]
The carcass 6 is formed of one or more carcass plies 6A in this example in which carcass cords are arranged at an angle of 75 to 90 ° with respect to the tire equator C. The carcass ply 6 </ b> A is one that is folded around from the inner side in the tire axial direction around the bead core 5. The belt layer 7 includes two or more high-elasticity belt cords, such as steel cords, arranged at an angle of about 10 ° to 30 ° with respect to the tire equator C. Belt plies 7A and 7B, and the cords are overlapped between the plies so as to cross each other.
[0016]
Further, the tread portion 2 is formed with a short fiber-containing land portion 9 made of short fiber-containing rubber 15 blended with short fibers f... In this example, the short fiber-containing land portion 9 is composed of a block 10. ing. The short fiber containing land portion 9 is not limited to the block 10, and for example, a rib (not shown) or the like can be used together with the block 10 or instead of the block 10.
[0017]
In the short fiber-containing rubber 15, for example, about 2 to 30 parts by weight of the short fiber f is blended with 100 parts by weight of the rubber component. If the short fiber f is less than 2 parts by weight, the effect of increasing the coefficient of friction with the road surface tends to be reduced. Conversely, if it exceeds 30 parts by weight, the crack resistance of the rubber tends to be reduced.
[0018]
The rubber component is not particularly limited, but for example, one kind of natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene-butadiene rubber (SBR), chloroprene rubber, acrylonitrile butadiene rubber or the like. Two or more kinds can be blended and used. Moreover, as the short fiber f, short fibers, such as glass fiber, an aluminum whisker, polyester, nylon, vinylon, aromatic polyamide, can be used, for example. Particularly preferred are inorganic short fibers having a specific gravity of 2.0 or more, such as glass fibers and aluminum whiskers, which are less scattered during kneading with rubber and softened at the vulcanization temperature during vulcanization molding and have excellent road surface scratching effects. . Moreover, the short fiber f can be used even if it combines 1 type, or 2 or more types of materials.
[0019]
The shape of the short fiber f is not particularly limited, but it is preferable that the average fiber diameter is 30 μm or less and the average length is about 0.3 to 20 mm. When the average fiber diameter of the short fibers f exceeds 30 μm, the short fibers f become thick, so that the rubber 15 containing the short fibers is hardened and the adhesion friction is likely to be lowered. When the average fiber diameter of the short fibers f is less than 5 μm, the bending strength is not sufficient and the road surface scratching effect cannot be expected so much. Therefore, the average fiber diameter is preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more. Further, if the length of the short fiber f is less than 0.3 mm, the effect of scraping the road surface is reduced. Conversely, if the length exceeds 20 mm, the viscosity of unvulcanized rubber becomes high and the workability is impaired, and at the time of vulcanization molding. The rubber flow becomes worse. From such a viewpoint, the average length of the short fibers f is preferably about 5 to 10 mm.
[0020]
Such a short fiber-containing rubber material 15 is first kneaded in accordance with a conventional method using a Banbury mixer, a kneading machine such as a roll in a rubber kneading step, and, as shown in FIG. By forming into a predetermined cross-sectional shape by rolling with R or extrusion with an extruder (not shown), a short fiber-containing rubber material 15 for a tread with the short fibers f oriented in the extrusion direction is prepared. The
[0021]
FIG. 3 is a plan view showing an example of the block 10 as the short fiber containing land portion 9, and FIG. 4 is a perspective view thereof. The block 10 is partitioned and formed in the tread portion 2 by arranging a plurality of vertical grooves G1 extending in the tire circumferential direction and horizontal grooves G2 extending in a direction intersecting with the vertical grooves G1. The siping S indicates that only one is formed in each block 10.
[0022]
Further, the block 10 has a burr-like convex portion 11 (see FIG. 4) that protrudes outward in the tire radial direction due to rubber being sucked up substantially perpendicularly from the ground contact surface 10a during vulcanization to the ground contact surface 10a that contacts the road surface. And / or an excision mark 12 obtained by excising the convex portion 11. In this example, all the convex portions 11 are cut off, and only the cut marks 12 are formed on the ground contact surface 10a. The cut mark 12 is slightly raised from the ground contact surface 10a, for example, or the surface is slightly uneven due to rubber breakage at the time of cut, and has a difference in appearance from the other parts, so that it can be specified by visual observation or the like. Is possible.
[0023]
FIG. 5A illustrates a partial cross-sectional view of a mold M for molding such a block 10. In the mold M, a large number of cylindrical vent holes 14 are formed on the main molding surface Ma for molding the ground contact surface 10a of the block 10 and one end communicates with the main molding surface Ma and rises substantially perpendicularly from the main molding surface Ma. Has been. The other end side of the vent hole 14 communicates with a negative pressure generator such as a vacuum pump.
[0024]
The shape of the vent hole 14 is not particularly limited. For example, it is desirable that the vent hole 14 has a cylindrical shape having a diameter of 1.5 to 3.0 mm, more preferably about 1.8 to 2.5 mm. When the diameter is less than 1.5 mm, it is difficult to suck up rubber even if air can be discharged, and it becomes difficult to create a rubber flow for orienting short fibers f as described later in the tread rubber. If it exceeds 3.0 mm, the amount of rubber flowing to the vent hole 14 is greatly increased, and the material is likely to be wasted.
[0025]
Such a mold M is used to contact the unvulcanized short fiber-containing rubber 15 at high pressure and high temperature as shown in FIG. 5 (B) at the time of vulcanization molding of the tire, and to prevent the occurrence of molding defects. The air between the mold M and the rubber 15 is evacuated from the vent hole 14. As a result, the air in the mold M can be discharged and the rubber 15 can be brought into close contact with the main molding surface Ma to reduce molding defects and the like. Further, after the air is discharged from the vent hole 14, a part of the rubber 15 containing short fibers heated and having fluidity can be sucked up and enter the vent hole 14. Thus, by the rubber flow E accompanying the suction from the vent hole 14, the fine short fibers f are oriented so that the flow resistance is minimized, that is, the longitudinal direction thereof is along the rubber flow direction. Accordingly, the rubber flow E as described above serves to orient the many short fibers f, f in the rubber in a direction substantially perpendicular to the ground surface 10a. Further, by releasing the tire from the mold M, the ground contact surface 10a of the block 10 is formed with a lot of rubber scraps that are originally unnecessary for the tire, that is, burr-like projections 11. Excised.
[0026]
As shown in an enlarged view in FIG. 6, when chamfering the intersection between the molding surface Ma and the vent hole 14, if the chamfering angle α formed by the vertical surface V and the chamfered portion 14 a of the vent hole 14 is too large. The rubber flow tends to move away from the vertical direction with respect to the ground contact surface 10a. From this point of view, the chamfer angle α is not particularly limited, but is preferably about 10 to 30 °, for example.
[0027]
Further, such an orientation effect of the short fibers f becomes more prominent as the number of the vent holes 14 increases. In order to improve the performance on ice, the cutting marks 12 formed per block 10 are improved. It is important to set the total area Sa and the area Sb and ratio (Sa / Sb) of the ground contact surface 10a to 0.1 to 0.4. 3 and 4 illustrate the case where the ratio (Sa / Sb) is 0.1, and FIG. 7 illustrates the case where the ratio (Sa / Sb) is 0.3.
[0028]
As a result of various experiments by the inventors, it has been found that if the ratio (Sa / Sb) is less than 0.1, the effect of orienting the short fibers f perpendicular to the ground surface 10a cannot be obtained sufficiently. On the other hand, if it exceeds 0.4, the appearance of the block 10 is likely to be damaged, and the time required for the excision work is likely to deteriorate the productivity of the tire. From such a viewpoint, it is particularly preferable that the ratio (Sa / Sb) is about 0.2 to 0.4, and more preferably about 0.3 to 0.4. It should be noted that conventional pneumatic tires also have burr-shaped protrusions called “Supee” or those having this excision mark, but these are generally in the ratio (Sa / Sb). Is only about 0.01 to 0.02, and at this level, it is impossible to create a rubber flow for orienting the short fibers f substantially perpendicular to the ground contact surface 10a of the block. .
[0029]
In this example, the excision mark 12 is described as an example, but the embodiment may be implemented in a manner in which the convex portion 11 remains in place of the excision mark 12 or together with the excision mark 12. At this time, the area of the convex portion 11 is specified by the intersection of the front convex portion 11 and the ground contact surface 10a.
[0030]
The mold M is formed with a knife blade b (shown in FIG. 11) for forming siping, a sub-molding surface Mb (shown in FIG. 5) for forming block side surfaces, and the like. Since these also incline substantially perpendicularly to the ground contact surface 10a, a rubber flow along the knife blade b or the sub-molded portion Mb can be created in the rubber material 15 with short fibers when pushed, so that the short fibers can be vertically aligned. Useful for orienting. Therefore, it is effective to provide more protrusions 11 and / or excision marks 12 at positions away from the siping S or the side surface of the block. Therefore, it is desirable that the arrangement density of the convex portions 11 and / or the excision marks 12 thereof is provided so as to be larger in the central portion P1 than in the peripheral portion P2 of the ground contact surface 10a as shown in FIG. The peripheral portion P2 of the ground surface 10a is a region having a width of 5 mm in a direction perpendicular to the block side surface 10b or the siping surface S as shown in FIG. The central portion P1 of the ground contact surface 10a is a region inside the peripheral portion P2. In FIG. 3, the boundary between the central portion P1 and the peripheral portion P2 is indicated by a chain line.
[0031]
Moreover, in the said embodiment, although what formed the convex part 11 using the cylindrical vent hole 14 was illustrated, for example, while comprising the metal mold | die M with several segments M1, M2, ... as shown in FIG. It can also be formed by slit-like minute gaps 17 provided between the mating surfaces of the segments M1, M2,. At this time, the thickness of the convex portion formed by the minute gap 17 and / or the excision mark thereof is preferably about 0.5 to 2.0 mm, and the length thereof is, for example, the same as the width dimension of the block 10. Is desirable.
[0032]
As described above, in the pneumatic tire according to the present embodiment, even when the tread rubber material in which the short fibers f are oriented along the tire circumferential direction is used, the short fibers f are caused to stand by the above-described effects. Can do. Therefore, unlike JP 2000-168315, it is not necessary to stand the short fiber f in the vertical direction with respect to the ground surface before vulcanization, and the productivity can be greatly improved as compared with the conventional method. In addition, providing siping is not an essential requirement for raising the short fiber f, so that problems such as a significant decrease in the rigidity of land portions such as blocks can be prevented.
[0033]
【Example】
A tire having the tire structure shown in FIGS. 1 and 2 and a tire size of 225 / 80R17.5 having a tread pattern is made on the basis of the specifications shown in Table 1, and on-ice performance, uneven wear resistance, and short fiber orientation of each sample tire. Sex was compared. In addition, about the Example, the diameter of the vent hole was unified into 1.8 mm. Moreover, the brand name "micro glass" (average diameter of 9 micrometers, average length of 13 mm) by Nippon Sheet Glass Co., Ltd. was used for the short fiber.
[0034]
<Performance on ice (braking performance on ice)>
Carried out by an indoor drum test, friction was caused by running a test tire T on an ice path (-1 ° C) at a speed of 30 km / h under the conditions of a rim (17.5 × 6.00), tire internal pressure 700 kPa, and load 8.0 kN. The coefficient-slip characteristic was determined, and the determination was made based on the friction coefficient (lock μ) with a slip rate of 100%, which is a state where the rotation of the tire stopped and 100% slip. The evaluation was expressed as an index with Comparative Example 1 as 100. The larger the value, the better.
[0035]
<Uneven wear resistance>
It is mounted on the front wheel (idling wheel) of a fully loaded truck (gross weight of 8.5 kg) under the condition of an internal pressure of 700 kPa, and decelerated every 1500 m during the test course from a speed of 90 km / H to 50 km / H (0 The amount of heel & toe wear of the block after running for 500 km was measured, and the index of Comparative Example 1 was set to 100. The larger the value, the better.
[0036]
<Orientation of short fibers>
The surface of the surface of the block of the prototype tire was sliced thinly along the surface, and the cut surface was observed with a microscope to examine the degree of orientation of the short fibers. Table 1 shows the test results.
[0037]
[Table 1]
Figure 0003645512
[0038]
As a result of the test, it was confirmed that the tires of the examples had better orientation of the short fibers than the comparative examples, and based on this, the performance on ice was also excellent.
[0039]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, during the vulcanization, many of the short fibers blended in the tread rubber can be oriented in a direction substantially perpendicular to the ground surface, and on the ice without impairing production. The performance can be greatly improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a pneumatic tire showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a development view showing the tread pattern.
FIG. 3 is a plan view of a block.
FIG. 4 is a perspective view of a block.
FIGS. 5A and 5B are schematic sectional views of a mold showing a method for manufacturing a tire. FIGS.
FIG. 6 is an enlarged sectional view of a vent hole.
FIG. 7 is a plan view of a block showing another embodiment.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating vulcanization molding of a green tire using a segment mold.
FIG. 9 is a schematic view of orienting tread rubber containing short fibers in the extrusion direction.
FIG. 10 is a perspective view for explaining a conventional technique.
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a conventional technique.
[Explanation of symbols]
2 Tread part 3 Side wall part 4 Bead part 5 Bead core 6 Carcass 7 Belt layer 9 Land part 10 with short fiber Block 11 Protrusion part 12 Cut mark 14 Convex part 15 Vent hole 15 Short fiber containing rubber f Short fiber

Claims (4)

トレッド部に、短繊維を配合したゴムからなる短繊維入り陸部を形成した空気入りタイヤであって、
前記短繊維入り陸部の路面と接地する接地表面に、加硫中に該接地表面から略垂直にゴムが吸い上げられたことにより、該加硫中のゴムの吸い上げに伴うゴム流れによって前記短繊維が前記接地表面に対して略垂直に配向されたタイヤ半径方向外側に突出するバリ状の凸部及び/又はその切除痕を有するとともに、
この凸部ないしその切除痕の総面積Saと、前記接地表面の面積Sbとの比(Sa/Sb)を0.1〜0.4としたことを特徴とする空気入りタイヤ。
A pneumatic tire in which a tread portion is formed with a land portion containing short fibers made of rubber mixed with short fibers,
When the rubber is sucked up substantially perpendicularly from the grounding surface during vulcanization to the grounding surface that contacts the road surface of the land portion containing the short fiber, the short fiber is caused by the rubber flow accompanying the rubber sucking up during the vulcanization. Has a burr-like convex portion and / or a cut mark thereof protruding outward in the tire radial direction and oriented substantially perpendicular to the ground contact surface ;
A pneumatic tire characterized in that a ratio (Sa / Sb) of the total area Sa of the convex portions or the cut marks and the area Sb of the ground contact surface is 0.1 to 0.4.
前記凸部は、金型に設けた円柱状のベントホールにより成形されるとともに、その直径が1.5〜3.0mmであることを特徴とする請求項1記載の空気入りタイヤ。2. The pneumatic tire according to claim 1 , wherein the convex portion is formed by a cylindrical vent hole provided in a mold and has a diameter of 1.5 to 3.0 mm. 前記凸部は、金型の合わせ面間の微小隙間により成形されるとともに、その厚さが0.5〜2.0mmであることを特徴とする請求項1又は2に記載の空気入りタイヤ。The pneumatic tire according to claim 1 or 2 , wherein the convex portion is formed by a minute gap between the mating surfaces of the mold and has a thickness of 0.5 to 2.0 mm. 前記凸部及び/又はその切除痕の配設密度が、前記接地表面の周辺部より中央部で大としたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の空気入りタイヤ。The pneumatic tire according to any one of claims 1 to 3 , wherein an arrangement density of the convex portions and / or excision marks thereof is larger at a central portion than at a peripheral portion of the ground contact surface.
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