JP2010269631A - 空気入りタイヤ及び空気入りタイヤ用加硫金型 - Google Patents

Abstract

【課題】使用初期でのグリップ性能に優れる空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】トレッド部３表面に、平均粗さ（Ｒａ）が100μm〜1000μmの範囲で、且つ、粗さの偏り度（Ｒｓｋ）が−３〜３の範囲の凹凸部７を有することを特徴とする空気入りタイヤである。また、本発明の空気入りタイヤは、前記トレッド部３がブロック１２を有する場合、前記凹凸部７が該ブロック１２の表面に形成されることが好ましい。更に、前記トレッド部３に、ゴム成分としてビニル結合量が15％以上の芳香族ビニル化合物−共役ジエン化合物共重合体を含むゴム組成物を用いることが好ましい。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気入りタイヤ及び空気入りタイヤ用加硫金型に関し、特には、使用初期でのグリップ性能に優れる空気入りタイヤに関するものである。

タイヤのトレッド、特に高性能乗用車タイヤのトレッドにおいては、走行初期から走行終了に渡って乾燥路面での優れた操縦安定性（例えば、乾燥路面でのグリップ性能）を確保することが望まれている。そして、タイヤに乾燥路面での高いグリップ性能を付与するために、従来から様々な技術が検討され、例えば、樹脂やオイル等の軟化成分を配合したゴム組成物をトレッドゴムに適用する方法等が知られている。例えば、特開２００６−２４９２３０号公報（特許文献１）では、軟化点の異なる軟化成分を併用したゴム組成物をトレッドゴムに適用することで、広い温度領域に渡ってタイヤに優れたグリップ性能を発現させる技術が開示されている。

特開２００６−２４９２３０号公報

しかしながら、軟化点の異なる軟化成分、即ち低軟化点樹脂及び高軟化点樹脂が配合されたゴム組成物は、広い温度領域に渡ってタイヤに優れたグリップ性能を付与できるものの、軟化成分のバランスを取ることが非常に困難である。なぜなら、低軟化点樹脂は、走行初期でのグリップ性能を向上できるものの、走行中にトレッドゴムの発熱が進んだ場合にグリップ性能を低下させるおそれがあり、一方、高軟化点樹脂を配合した場合においては、タイヤの発熱が進んでもグリップ性を確保することができるが、走行初期でのグリップ性能を低下させるおそれがあるためである。

更に、本発明者がタイヤのグリップ性能について検討したところ、タイヤの使用初期においては、タイヤ表面が平滑であるため、通常の道路のように凹凸を有する路面上を走行する場合、タイヤと路面間での接触面積は小さく、その結果、使用初期でのグリップ性能が十分に得られないことが分かった。

そこで、本発明の目的は、従来技術と全く異なる手法で、グリップ性能を向上させ、特に使用初期でのグリップ性能に優れる空気入りタイヤを提供することにある。また、本発明の他の目的は、かかる空気入りタイヤを作製することが可能な加硫金型を提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、タイヤのトレッド表面に、特定の平均粗さ及び粗さの偏り度を有する凹凸部を形成させることで、使用初期でのグリップ性能を向上できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明の空気入りタイヤは、トレッド部表面に、平均粗さ（Ｒａ）が100μm〜1000μmの範囲で、且つ、粗さの偏り度（Ｒｓｋ）が−３〜３の範囲の凹凸部を有することを特徴とする。

なお、平均粗さ（Ｒａ）及び粗さの偏り度（Ｒｓｋ）は、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１（ＩＳＯ ４２８７：１９９７）に準拠するものであり、平均粗さ（Ｒａ）は算術平均粗さを指し、粗さの偏り度（Ｒｓｋ）は粗さ曲線のスキューネスを指す。

本発明の空気入りタイヤの好適例においては、前記トレッド部がブロックを有し、前記凹凸部が該ブロックの表面に形成される。この場合、使用初期でのグリップ性能を効率的に確保することができる。

本発明の空気入りタイヤの他の好適例においては、前記トレッド部に、ゴム成分としてビニル結合量が15％以上の芳香族ビニル化合物−共役ジエン化合物共重合体を含むゴム組成物を用いる。

本発明の空気入りタイヤにおいては、上記ゴム組成物が、更にカーボンブラックをゴム成分100質量部に対して60〜200質量部含むことが好ましい。

また、本発明の空気入りタイヤ用加硫金型は、トレッド部表面に対応する金型部分の内面に、平均粗さ（Ｒａ）が100μm〜1000μmの範囲で、且つ、粗さの偏り度（Ｒｓｋ）が−３〜３の範囲の凹凸部を有することを特徴とする。

本発明によれば、タイヤのトレッド表面に、特定の平均粗さ及び粗さの偏り度を有する凹凸部を形成させることで、使用初期でのグリップ性能に優れた空気入りタイヤを提供することができる。

本発明の空気入りタイヤの一例の断面図である。 図１に示すトレッドの平面図である。

以下に、図を参照しながら、本発明の空気入りタイヤを詳細に説明する。図１は、本発明の空気入りタイヤの一例の断面図であり、図２は、図１に示すトレッドの平面図である。図１に示す空気入りタイヤは、一対のビード部１と、一対のサイドウォール部２と、トレッド部３と、該ビード部１に各々埋設されたビードコア４間にトロイド状に延在させたラジアルカーカス５と、該ラジアルカーカス５のクラウン部でタイヤ半径方向外側に配した複数のベルト層からなるベルト６とを備える。

そして、図１に示す空気入りタイヤのトレッド部３の表面には、平均粗さ（Ｒａ）が100μm〜1000μmの範囲で、且つ、粗さの偏り度（Ｒｓｋ）が−３〜３の範囲の凹凸部７が形成されることを要する。本発明の空気入りタイヤは、トレッド部３表面に凹凸部７を有するため、タイヤの路面に対する接触面積が高くなり、タイヤの使用初期からグリップ性能を確保することができる。また、本発明の空気入りタイヤは、軟化点の異なる複数の軟化成分を使用せずにグリップ性能を確保するため、操縦安定性を低下させることもない。

また、図１に示す空気入りタイヤのトレッド部３は、図２に示すように、周方向溝１０と横溝１１とによって区画されたブロック１２を複数有し、所謂トレッドパターンが形成されるが、本発明の空気入りタイヤのトレッド部３は、他の構造を有していてもよい。なお、周方向溝１０と横溝１１とによって区画されたブロック１２を複数有する場合、周方向溝１０及び横溝１１の表面に凹凸部を形成させることが困難になるが、タイヤの使用初期においては、少なくともブロック３の表面に凹凸部７が形成されてさえいれば、グリップ性能を確保することができる。従って、周方向溝１０及び横溝１１の表面に凹凸部７を形成させる必要もなく、タイヤの使用初期でのグリップ性能を効率的に確保することができる。

本発明の空気入りタイヤのトレッド部３表面に形成される凹凸部７は、平均粗さ（Ｒａ）が100μm〜1000μmの範囲であることを要し、100〜500μmの範囲であることが好ましい。本発明者が使用初期でのグリップ性能の向上効果について検討したところ、グリップ性能の向上効果が認められる状況でのタイヤ表面は、路面との摩耗に起因した一定範囲の粗さを有しており、これにより、路面との接触面積を増大できることが分かった。そこで、新品時点でのトレッド表面の平均粗さ（Ｒａ）について最適化したところ、上記特定した範囲内でのみ、使用初期でのグリップ性能を向上できることが分かった。即ち、凹凸部７の平均粗さ（Ｒａ）が100μm未満であるか又は1000μmを超えると、路面の粗さ域と懸け離れるため、路面との接触面積の増大効果が小さく、使用初期でのグリップ性能が得られない。

また、本発明者が更に検討したところ、使用初期でのグリップ性能を向上させるには、トレッド部３表面に形成される凹凸部７の粗さの偏り度（Ｒｓｋ）を−３〜３の範囲内に制御する必要があることが分かった。該凹凸部の粗さの偏り度（Ｒｓｋ）が−３未満では、トレッド表面に形成される凹凸が小さいため、粗さによる路面との接触面積の増大効果が低くなり、一方、３を超えると、トレッド表面に形成される凹凸部の突起の剛性が低くなるため、接地時に突起を維持できず、所望の接触面積の増大効果が得られない。なお、本発明の空気入りタイヤのトレッド部３表面に形成される凹凸部７は、粗さの偏り度（Ｒｓｋ）が−２.５〜２.５の範囲が好ましい。

本発明の空気入りタイヤにおいては、上記トレッド部に、ゴム成分としてビニル結合量が15％以上の芳香族ビニル化合物−共役ジエン化合物共重合体を含むゴム組成物を用いることが好ましい。芳香族ビニル化合物−共役ジエン化合物共重合体は、通常、ガラス転移温度（Ｔg）が高く、損失正接（tanδ）を大きくするため、タイヤのグリップ性能を向上させることができる。また、ビニル結合量とは、重合体中の共役ジエン化合物単位におけるビニル結合の割合であるが、該ビニル結合量が15％以上、好ましくは20〜60％の範囲内にあれば、ガラス転移温度（Ｔg）が高く、タイヤのグリップ性能を向上させることができる。更に、芳香族ビニル化合物−共役ジエン化合物共重合体は、グリップ性能を向上させる観点から、芳香族ビニル化合物の結合量が30〜50質量％であるのが好ましい。

上記芳香族ビニル化合物−共役ジエン化合物共重合体は、例えば、単量体である芳香族ビニル化合物と共役ジエン化合物との混合物を重合して得ることができる。ここで、共役ジエン化合物としては、１,３-ブタジエン、イソプレン、１,３-ペンタジエン、２,３-ジメチルブタジエン、２-フェニル-１,３-ブタジエン、１,３-ヘキサジエン等が挙げられ、これらの中でも、１,３-ブタジエンが好ましい。一方、芳香族ビニル化合物としては、スチレン、ｐ-メチルスチレン、ｍ-メチルスチレン、ｐ-tert-ブチルスチレン、α-メチルスチレン、クロロメチルスチレン、ビニルトルエン等が挙げられ、これらの中でも、スチレンが好ましい。即ち、上記芳香族ビニル化合物−共役ジエン化合物共重合体としては、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）が好ましい。

上記ゴム組成物のゴム成分は、グリップ性能を確保する観点から、上記芳香族ビニル化合物−共役ジエン化合物共重合体を60質量％以上含むことが好ましい。上記芳香族ビニル化合物−共役ジエン化合物共重合体を他のゴム成分とブレンドして用いる場合、他のゴム成分としては、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ハロゲン化ブチルゴム、アクリロニリトル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）等が挙げられる。

上記ゴム組成物は、更にカーボンブラックをゴム成分100質量部に対して60〜200質量部含むことが好ましい。該カーボンブラックの含有量がゴム成分100質量部に対して60質量部未満では、加硫ゴムの破壊特性及び耐摩耗性が十分でなく、一方、200質量部を超えると、作業性が悪化する傾向がある。なお、カーボンブラックとしては、ＦＥＦ，ＳＲＦ，ＨＡＦ，ＩＳＡＦ，ＳＡＦグレードのものが好ましく、ＨＡＦ，ＩＳＡＦ，ＳＡＦグレードのものが更に好ましい。また、カーボンブラックは、耐摩耗性及びグリップ性能の観点から、窒素吸着比表面積が110〜200m²/gの範囲が好ましい。なお、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）はＪＩＳ Ｋ６２１７−２：２００１に準拠して測定される。

上記ゴム組成物には、例えば、上記芳香族ビニル化合物−共役ジエン化合物共重合体を含むゴム成分に、カーボンブラックの他、ゴム工業界で通常使用される配合剤、例えば、他の充填剤、軟化剤、可塑剤、シランカップリング剤、ステアリン酸、老化防止剤、亜鉛華、加硫促進剤、加硫剤等を目的に応じて適宜配合することができる。これら配合剤としては、市販品を好適に使用することができる。なお、上記ゴム組成物は、上記芳香族ビニル化合物−共役ジエン化合物共重合体を含むゴム成分に、必要に応じて適宜選択した各種配合剤を配合して、混練り、熱入れ、押出等することにより製造することができる。

なお、本発明の空気入りタイヤは、上記トレッド部３以外の部材は、特に限定されず、公知の部材を使用することができる。また、本発明の空気入りタイヤに充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることができる。更に、本発明の空気入りタイヤは、高速競技車用タイヤとして好適である。

次に、本発明の空気入りタイヤ用加硫金型を詳細に説明する。本発明の空気入りタイヤ用加硫金型は、トレッド部表面に対応する金型部分の内面に、平均粗さ（Ｒａ）が100μm〜1000μmの範囲で、且つ、粗さの偏り度（Ｒｓｋ）が−３〜３の範囲の凹凸部を有することを特徴とする。例えば、上述の本発明のタイヤは、上記ゴム組成物を用いて未加硫トレッドゴムを形成し、該未加硫トレッドゴムをトレッド部に備える生タイヤ（未加硫タイヤ）を作製し、該生タイヤを加硫することで製造できる。ここで、生タイヤの加硫に使用する金型としては、従来使用されている加硫金型を使用することができるが、本発明の空気入りタイヤ用加硫金型によれば、更にトレッド部表面に対応する金型部分の内面に上記凹凸部が形成されており、これによって、製造されるタイヤのトレッド部表面に、該凹凸部の形状を転写することができる。

また、本発明の空気入りタイヤ用加硫金型においては、通常の金型のトレッド部表面に対応する内面を、エッチング加工又はサンドブラスト加工により処理することで、平均粗さ（Ｒａ）が100μm〜1000μmの範囲で、且つ、粗さの偏り度（Ｒｓｋ）が−３〜３の範囲の凹凸部を形成できる。例えば、エッチング加工としては、フッ素又は四フッ化炭素を金型に吹き付ける手法等が挙げられ、サンドブラスト加工としては、砂又は研磨材を吹き付ける手法等が挙げられる。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

表１に示す配合処方に従ってゴム組成物を調製し、該ゴム組成物を用いてトレッドゴムを作製し、成型ドラム上で該トレッドゴムを他の部材と張り合わせて、グリーンタイヤ（未加硫タイヤ）を作製した。次に、研磨材を用いたサンドブラスト加工によって処理された金型内面を有するタイヤ加硫金型を用いて、該グリーンタイヤを170℃で15分間の条件で加硫し、図１に示す構造を有し、サイズ：２２５／４０Ｒ１８のラジアルタイヤを作製した。

*1 スチレン−ブタジエン共重合体ゴム，旭化成(株)製「タフデン４３５０」，スチレン含有量：39質量％，ビニル結合量：38％，アロマオイル油展量：50質量部．
*2 ＳＡＦ，Ｎ₂ＳＡ：150m²/g．
*3 Ｎ-(１,３-ジメチルブチル)-Ｎ'-フェニル-ｐ-フェニレンジアミン．
*4 アルキルフェノール樹脂，ＢＡＳＦ社製，ｐ-ｔ-ブチルフェノールアセチレン樹脂．
*5 ジ-２-ベンゾチアゾリルスルフィド，大内新興化学工業(株)製，ノクセラーＤＭ．

次に、得られたタイヤに対して、下記の方法で、表面粗さ、粗さの偏り度、使用初期でのグリップ性能及び操縦安定性を測定・評価した。結果を表２に示す。

（１）表面粗さ（Ｒａ）及び粗さの偏り度（Ｒｓｋ）
顕微鏡反射電子型表面粗さ計を用いて、タイヤ表面から得られる信号を周波数解析し、表面粗さ（Ｒａ）及び粗さの偏り度（Ｒｓｋ）を測定した。

（２）使用初期でのグリップ性能
供試タイヤを競技用車両に装着し、サーキット内を走行させ、走行初期でのグリップ性能を、テストドライバーによるフィーリングテストにて評価した。なお、評価は、下記の基準に従って行われた。数値が大きい程、使用初期でのグリップ性能に優れることを示す。
＋３・・・運転頻度の低い一般ドライバーが明確に差を認識できる程度
＋２・・・運転頻度の高い一般ドライバーが差を認識できる程度
＋１・・・プロのドライバーが差を認識できる程度
０・・・コントロール（比較例１のタイヤ）
−１・・・プロのドライバーが差を認識できる程度
−２・・・運転頻度の高い一般ドライバーが差を認識できる程度
−３・・・運転頻度の低い一般ドライバーが明確に差を認識できる程度

（３）操縦安定性
供試タイヤを競技用車両に装着し、サーキット内を走行させ、走行中の操縦安定性を、テストドライバーによるフィーリングテストにて評価した。なお、評価は、下記の基準に従って行われた。数値が大きい程、操縦安定性に優れることを示す。
＋３・・・運転頻度の低い一般ドライバーが明確に差を認識できる程度
＋２・・・運転頻度の高い一般ドライバーが差を認識できる程度
＋１・・・プロのドライバーが差を認識できる程度
０・・・コントロール（比較例１のタイヤ）
−１・・・プロのドライバーが差を認識できる程度
−２・・・運転頻度の高い一般ドライバーが差を認識できる程度
−３・・・運転頻度の低い一般ドライバーが明確に差を認識できる程度

実施例のタイヤは、トレッド部表面に平均粗さ（Ｒａ）が100μm〜1000μmの範囲で、且つ、粗さの偏り度（Ｒｓｋ）が−３〜３の範囲の凹凸部が形成されており、使用初期のグリップ性能に優れることが分かる。また、比較例１〜３及び５のタイヤは、平均粗さ（Ｒａ）が100μm未満であるため、使用初期でのグリップ性能の向上効果が得られず、一方、比較例４のタイヤは、平均粗さ（Ｒａ）が1000μmを超えるため、使用初期でのグリップ性能が低下している。更に、比較例６のタイヤは、平均粗さ（Ｒａ）が100μm〜1000μmの範囲であるにもかかわらず、粗さの偏り度（Ｒｓｋ）が−３〜３の範囲から外れるため、使用初期でのグリップ性能の向上効果が得られていない。また更に、トレッド部表面の凹凸部の形状により、操縦安定性に影響を及ぼさないことも分かる。

１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
４ ビードコア
５ ラジアルカーカス
６ ベルト
７ 凹凸部
１０ 周方向溝
１１ 横溝
１２ ブロック

Claims (5)

1. トレッド部表面に、平均粗さ（Ｒａ）が100μm〜1000μmの範囲で、且つ、粗さの偏り度（Ｒｓｋ）が−３〜３の範囲の凹凸部を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記トレッド部がブロックを有し、前記凹凸部が該ブロックの表面に形成されたことを特徴とする空気入りタイヤ。
3. 前記トレッド部に、ゴム成分としてビニル結合量が15％以上の芳香族ビニル化合物−共役ジエン化合物共重合体を含むゴム組成物を用いた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。
4. 前記ゴム組成物が、更にカーボンブラックをゴム成分100質量部に対して60〜200質量部含むことを特徴とする請求項３に記載の空気入りタイヤ。
5. トレッド部表面に対応する金型部分の内面に、平均粗さ（Ｒａ）が100μm〜1000μmの範囲で、且つ、粗さの偏り度（Ｒｓｋ）が−３〜３の範囲の凹凸部を有することを特徴とする空気入りタイヤ用加硫金型。

Images