JP2006142843A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 ベースゴム露出時以降における氷雪上性能を向上することで、長期にわたり冬用タイヤとしての優れた氷雪上性能を発揮することができる空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】 環状に形成されたトレッド部と、トレッド部の両側に連なる一対のサイドウォール部およびビード部とを有する空気入りタイヤである。トレッド部が、踏面部に複数のブロック列を含むトレッドパターンを有し、かつ、タイヤ半径方向外側からキャップゴム層とベースゴム層とを積層してなる二層構造を有する。ブロック１０が、タイヤ軸方向に対し傾きを持って、ショルダー部両側区域においては周方向隣接ブロック間で互いに略並行に、タイヤ幅方向に延びる複数本のサイプを有し、キャップゴム層１１がアルミナ入り筒状独立気泡２１を、ベースゴム層１２が球状独立気泡２２を、それぞれ含み、かつ、ベースゴム層１２のショアＡ硬度が、キャップゴム層１１のショアＡ硬度より大きい。
【選択図】 図１

Description

本発明は空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、ベースゴム露出時以降における氷雪上性能の向上を図った空気入りタイヤに関する。

粉塵公害の防止を目的とするスパイクタイヤの規制に伴って、氷雪路面上での駆動性能や制動性能、操縦性能等に優れたスタッドレスタイヤが、冬用タイヤとして広く普及してきている。スタッドレスタイヤについては、さらなる氷雪上性能の向上を目的としてトレッドパターンやトレッドゴム配合などの観点から種々検討がなされており、例えば、トレッド踏面部にタイヤ幅方向に延びる複数のサイプを有するブロックパターンを形成し、そのエッジ効果により氷雪路面上での駆動性能や制動性能を確保する技術がよく知られている（例えば、特許文献１等に記載）。

また、トレッドゴムの改良に係る技術としては、トレッド部をラジアル方向外側に配置されたキャップゴムとラジアル方向内側に配置されたベースゴムとの二層からなるものとし、キャップゴムの路面と接する面に発泡ゴム層を設けた、いわゆる発泡タイヤが知られている（例えば、特許文献２に記載）。このような発泡タイヤにおいては、キャップゴムのラジアル方向内側に配置されるベースゴムについては、従来、非発泡ゴムが使用されていた（特許文献２の［実施例］等を参照）。
特開平９−１３６５１０号公報（特許請求の範囲、［０００３］） 特開平１１−１８１１５２号公報（特許請求の範囲、［０００３］、［実施例］等）

近年、環境問題への関心が高まりつつある世界情勢の下、スパイクタイヤが装着可能な諸外国を含め、スタッドレスタイヤの海外展開が拡大されてきている。日本国内においては、冬用タイヤの使用限界は、雪道における使用可能な溝深さが新品時の溝深さの半分になるまで、と法律により定められている。これは通常、主溝内に、プラットホームと呼ばれる新品時溝深さの半分の高さの溝底上げ部を配置することで、このプラットホームが現れた時点を基準として判断される。

しかしながら、諸外国の中には、このプラットホームの適用がなく、溝深さが新品時の半分以下となっても雪道走行に使用されている場合もある。従って、諸外国における使用を想定すれば、溝深さが新品時の半分以下となる、ベースゴム露出時以降の氷雪上性能を更に向上させる必要がある。

そこで本発明の目的は、ベースゴム露出時以降における氷雪上性能を向上することで、長期にわたり冬用タイヤとしての優れた氷雪上性能を発揮することができる空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、従来の発泡タイヤのベースゴムにも発泡ゴムの技術を適用することで、ベースゴム露出時以降においても、冬用タイヤとして有効な氷雪上性能を担保させることが可能となることを見出して、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の空気入りタイヤは、環状に形成されたトレッド部と、該トレッド部の両側に連なる一対のサイドウォール部およびビード部とを有する空気入りタイヤであって、前記トレッド部が、踏面部に複数のブロック列を含むトレッドパターンを有し、かつ、タイヤ半径方向外側からキャップゴム層とベースゴム層とを積層してなる二層構造を有する空気入りタイヤにおいて、
前記ブロックが、タイヤ軸方向に対し傾きを持って、ショルダー部両側区域においては周方向隣接ブロック間で互いに略並行に、タイヤ幅方向に延びる複数本のサイプを有し、前記キャップゴム層がアルミナ入り筒状独立気泡を、前記ベースゴム層が球状独立気泡を、それぞれ含み、かつ、該ベースゴム層のショアＡ硬度が、該キャップゴム層のショアＡ硬度より大きいことを特徴とするものである。

本発明によれば、ベースゴム層に球状独立気泡を含むゴムを適用したことにより、摩耗によりベースゴム層が露出した以降においても、優れた氷雪上性能を担保することが可能となり、長期にわたり冬用タイヤとして好適に使用可能な空気入りタイヤを実現することが可能となった。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
本発明の空気入りタイヤは、環状に形成されたトレッド部と、その両側に連なる一対のサイドウォール部およびビード部とを有するものである。

本発明のタイヤにおいては、トレッド部の踏面部に複数のブロック列を含むトレッドパターンが形成されており、ブロックには、タイヤ軸方向に対し傾きを持ってタイヤ幅方向に延びる複数本のサイプが形成されている。また、かかるサイプは、ショルダー部両側区域においては周方向隣接ブロック間で互いに略並行となるよう形成されている。本発明のタイヤにおいて、トレッド部の踏面部に形成するトレッドパターンは、上記ブロック列を有するものであれば特に制限されるものではなく、例えば、センター部に周方向に連続する陸部を有するパターンも含まれる。

図１に、ブロック１０の幅方向拡大部分断面図を示す。図示するように、本発明のタイヤにおいては、トレッド部が、タイヤ半径方向外側からキャップゴム層１１とベースゴム層１２とを積層してなる二層構造を有しており、キャップゴム層１１がアルミナ入り筒状独立気泡（ＴＨ）２１を含み、かつ、ベースゴム層１２が球状独立気泡２２を含んでいる。従来の発泡タイヤでは、冬用タイヤとしての国内での使用限界内であるキャップゴム層のみにしか発泡ゴムを適用していなかったが、本発明においてはベースゴム層にも発泡ゴムを適用したことで、新品時の５０％以上の摩耗後においても冬用タイヤとして使用可能な氷雪上性能を担保させることが可能となった。

ここで、発泡ゴムからなる層は、固相ゴム部（無発泡ゴム部）と、固相ゴム部中に形成される空洞（独立気泡（キャップゴム層１１についてはアルミナ入り空洞））、即ち、気泡部とから構成されている。路面と接地するタイヤ踏面部がこのような構造を取ることで、氷上走行中に発生する水を効率よく除水することができ、氷雪上性能を向上することが可能となる。発泡ゴムの発泡率Ｖ_sは、以下の式（１）、
Ｖ_s＝｛（ρ₀−ρ_g）／（ρ₁−ρ_g）−１｝×１００（％）
（式中、ρ₁は発泡ゴムの密度（ｇ／ｃｍ³）、ρ₀は発泡ゴム中の固相ゴム部の密度（ｇ／ｃｍ³）、ρ_gは発泡ゴム中の気泡部内のガスの密度（ｇ／ｃｍ³）を示す）に従い、発泡ゴムの密度、発泡ゴム中の固相ゴム部の密度および発泡ゴム中の気泡部内のガスの密度から求めることができる。なお、発泡ゴム中の気泡部内のガスの密度ρ_gは極めて小さく、ほぼゼロに近く、かつ、発泡ゴム中の固相ゴム部の密度ρ₀に比して極めて小さいことから、上記式（１）は、下記の式（２）、
Ｖ_s＝｛ρ₀／ρ₁−１｝×１００（％）
で近似することができる。

本発明に係るキャップゴム層１１およびベースゴム層１２の具体的な発泡率は、特に制限されるものではないが、例えば、キャップゴム層１１は５〜３０％程度とすることができる。発泡率がこの範囲より小さいと氷上性能の改良効果が小さく、一方、この範囲を超えると耐摩耗性が悪化することになる。

本発明に係るキャップゴム層１１におけるアルミナ入り筒状独立気泡２１とは、アルミナを核として形成される筒状の独立気泡部をいうものであり、直径が３０〜６０μｍ、好ましくは４０〜６０μｍ程度であって、アスペクト比（筒状独立気泡２１の長さＬと直径Ｄとの比Ｌ／Ｄ）が２．０以上、好ましくは５．０以上である。筒状独立気泡２１の直径が３０μｍ未満では氷上性能の改良効果が小さく、一方、６０μｍを超えると耐摩耗性が低下する。また、アスペクト比が２．０未満であると、独立気泡を筒状にしたことによる除水効果の向上があまり望めなくなり、いずれも好ましくない。

また、かかる筒状独立気泡２１は、タイヤ周方向に実質的に配向してなることが好ましい。筒状独立気泡２１をタイヤ周方向に実質的に配向させることで、氷結路面走行時にタイヤ踏面部の水膜を排水する流路が形成され、これにより除水効果が高められ、通常の球状独立気泡を含む発泡ゴムを用いたトレッドに比し、氷上性能が大幅に向上することになる。かかる配向の程度を表す指標としては、トレッド部における、タイヤ周方向に対する延伸弾性率（ａ）とタイヤ幅方向に対する延伸弾性率（ｂ）との比（ａ／ｂ）を用いることができ、好ましくはこの比ａ／ｂが１．１以上となるよう筒状独立気泡２１を配向させる。

本発明に係る筒状独立気泡２１は、所望の形状寸法のアルミナを、発泡ゴム中に所定量配合することで形成することができる。また、筒状独立気泡２１のタイヤ周方向への配向は、トレッドゴムの押し出し時に引き起こされる。

キャップゴム層１１およびベースゴム層１２の発泡ゴムに用いる発泡剤としては、特に制限されるものではないが、例えば、二酸化炭素を発生する重炭酸アンモニウムや重炭酸ナトリウム、窒素を発生するニトロソスルホニルアゾ化合物、例えば、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチル−Ｎ，Ｎ’−ジニトロソフタルアミド、アゾジカルボンアミド、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、ベンゼンスルホニルヒドラジド、トルエンスルホニルヒドラジド、ｐ，ｐ’−オキシ−ビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）、ｐ−トリエンスルホニルセミカルバジド、ｐ，ｐ’−オキシ−ビス（ベンゼンスルホニルセミカルバジド）等が挙げられ、加硫温度に応じてこれらを適宜選択して用いることができる。また、発泡助剤としては尿素等が挙げられる。

また、発泡ゴムのマトリックスゴムのゴム成分としては、天然ゴム（ＮＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、これらとその他のゴムとのブレンド等を用いることができ、特に制限されるものではない。

発泡ゴムには、上述の配合成分の他、カーボンブラック等の充填剤、老化防止剤、ワックス、加硫促進剤、加硫剤、シランカップリング剤、分散剤、ステアリン酸、亜鉛華、軟化剤、例えば、アロマ系オイル、ナフテン系オイル、パラフィン系オイル、エステル系可塑剤、液状ポリマー（液状ポリイソプレンゴム、液状ポリブタジエンゴムなど）等を適宜配合することができる。

また、本発明においては、ベースゴム層１２のショアＡ硬度が、キャップゴム層１１のショアＡ硬度より大きいことが必要である。図１に示すように、ブロック１０の内部に、踏面部をなすキャップゴム層１１よりも硬いベースゴム層１２を設けたことにより、走行中にブロックに大きな滑りや剪断力が作用しても、ブロックの倒れ込みを適切に抑制することが可能となる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
トレッド部がキャップゴム層１１とベースゴム層１２との二層からなり、その踏面部に、ブロックが、タイヤ軸方向に対し傾きを持って、ショルダー部両側区域においては周方向隣接ブロック間で互いに略並行に、タイヤ幅方向に延びる複数本のサイプを有する複数のブロック列を含むトレッドパターンを有する実施例および従来例の供試タイヤを、タイヤサイズ：２０５／６５Ｒ１５ ９４Ｑ、リムサイズ：６．５Ｊ×１５°にて作製した。キャップゴム層１１については、実施例および従来例のいずれもアルミナ入り筒状独立気泡を含む発泡ゴム配合からなるものとし、ベースゴム層１２については、球状独立気泡を含む発泡ゴム配合および非発泡ゴム配合をそれぞれ用いた。

得られた各供試タイヤにつき、以下の条件下で制動距離の測定を行い、７回の平均値として氷上制動指数（％）を得て、これによりベースゴム露出時以降の氷雪上性能を評価した。この結果を、下記の表１中に示す。また、実施例のベースゴム層については、供試タイヤからブロック状の試料を切り出して、発泡ゴムの密度ρ₁および発泡ゴム中の固相ゴム部の密度ρ₀を測定することにより、前記式（２）に従い算出した発泡率についても併せて示す。

〈トレッド部踏面部状態〉
ベースゴム層での性能評価を実施すべく、各供試タイヤのトレッド部の表層を、表面を基準として溝深さの５５％までバフにより削り、所定のタイヤ慣らし走行を行った。バフの前後における実施例のブロック１０の幅方向断面図を図２（ａ）および（ｂ）に、従来例のブロック３０の幅方向断面図を図３（ａ）および（ｂ）に、それぞれ示す。図３中、符号３１はキャップゴム層、３２はベースゴム層、４１は筒状独立気泡を、それぞれ示す。

〈評価条件〉室内氷上ターンテーブル試験機
内圧：２００ｋＰａ
荷重：４．７１ｋＮ
氷上路面温度：−１℃，変動範囲±１℃
路面状態：ウェットオンアイス（Ｗｅｔ ｏｎ Ｉｃｅ、触ると水がつく滑りやすい路面）
評価速度：２０ｋｍ／ｈ→０ｋｍ／ｈ（制動）

上記表１の結果から、キャップゴム層およびベースゴム層をそれぞれ所定の発泡ゴムからなるものとし、キャップゴム層とベースゴム層とのショアＡ硬度の関係を所定に規定した実施例の空気入りタイヤは、ベースゴム層が非発泡ゴムからなる従来例のタイヤに対してベースゴム露出時以降の氷雪上性能が極めて良好であることが確かめられた。これにより、長期にわたり優れた氷雪上性能を発揮できる空気入りタイヤを実現できることが明らかとなった。

本発明に係るブロックの一部を拡大して示す幅方向断面図である。 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ、バフの前後における実施例のブロックの幅方向断面図である。 （ａ）および（ｂ）はそれぞれ、バフの前後における従来例のブロックの幅方向断面図である。

符号の説明

１０ ブロック
１１ キャップゴム層
１２ ベースゴム層
２１ アルミナ入り筒状独立気泡
２２ 球状独立気泡

Claims (3)

1. 環状に形成されたトレッド部と、該トレッド部の両側に連なる一対のサイドウォール部およびビード部とを有する空気入りタイヤであって、前記トレッド部が、踏面部に複数のブロック列を含むトレッドパターンを有し、かつ、タイヤ半径方向外側からキャップゴム層とベースゴム層とを積層してなる二層構造を有する空気入りタイヤにおいて、
   前記ブロックが、タイヤ軸方向に対し傾きを持って、ショルダー部両側区域においては周方向隣接ブロック間で互いに略並行に、タイヤ幅方向に延びる複数本のサイプを有し、前記キャップゴム層がアルミナ入り筒状独立気泡を、前記ベースゴム層が球状独立気泡を、それぞれ含み、かつ、該ベースゴム層のショアＡ硬度が、該キャップゴム層のショアＡ硬度より大きいことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記筒状独立気泡がタイヤ周方向に実質的に配向してなる請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記アルミナ入り筒状独立気泡の、直径が３０〜６０μｍであり、アスペクト比が２．０以上である請求項１または２記載の空気入りタイヤ。

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