JP2010274785A - タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】耐摩耗性やブレーキ性能に優れたタイヤを効率よく生産する。
【解決手段】トレッドのタイヤ半径方向の最も外側に発泡ゴム層を具えるタイヤを提供する。このタイヤは、前記発泡ゴム層が、内側部分と、前記内側部分が持つ発泡率よりも高い発泡率を持つ外側部分とを備え、発泡ゴム層用の組成物を準備し、前記組成物のタイヤ半径方向の外側を内側よりも高い温度で加熱し発泡させることによって製造することができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、タイヤ、中でもオールシーズンタイヤと称されるタイヤの改良に関する。

冬期の氷雪路走行に重点をおいたタイヤおよび冬期の氷雪走行に加え、夏期における通常の舗装道路走行に用いられるオールシーズンタイヤは、氷雪上の走行で性能を発揮するように設計されているが、冬タイヤでも冬期とはいえ雪のない道路や、氷が消えた後の道路を一定期間走行することが相当に多い。

性能碓保のためトレッド部を積層型にし、段階的に発泡率等を変えることで、摩耗初期から未期にかけての性能を変化させている（例えば、特許文献１〜３）。

特開平１０−３２４１１２号公報 特開平１−２９３２０５号公報 特開平６−８７０８号公報

特許文献１等は、トレッドにおいて発泡率を疎密変化させている。これは、発泡の元になる薬品である発泡剤の量をトレッドの表面と内部とで変化させることによって行われる。つまり、発泡剤の含有量を異ならせたり、発泡剤量の異なるゴム部材を張り合わせたりして、加硫時に同一部材とする。これにより、摩耗初期では、表面の疎の発泡＋サイプにより氷上性能を確保し、摩耗後期には、サイプ溝は浅くなるが、発泡率が高くなり、サイプの低下による氷上性能の低下が、発泡率を高くすることによってカバーされている。

発泡ゴムを有するタイヤではトレッドの内部まで発泡しているため、走行時の応力によってトレッド内部や溝底に亀裂を発生させやすい。また、通常の舗装された道路における耐磨耗性や、ブレーキ性能が通常のタイヤに比較して低い。発泡剤量の異なるゴム部材を張り合わせた積層構造をつくるには、部材数や工程数が多くなるため、コストや作業時間がかかる。

解決しようとする問題点は、現状の発泡ゴムを有するタイヤにおいて耐摩耗性やブレーキ性能が低い点であり、耐摩耗性やブレーキ性能に優れたタイヤを効率よく生産できない点である。

本発明は、トレッドのタイヤ半径方向の最も外側に発泡ゴム層を具えるタイヤであって、前記発泡ゴム層が、内側部分と、前記内側部分が持つ発泡率よりも高い発泡率を持つ外側部分とを備えることを最も主要な特徴とする。
また、本発明は、トレッドのタイヤ半径方向の最も外側に発泡ゴム層を具え、前記発泡ゴム層が、内側部分と、前記内側部分が持つ発泡率よりも高い発泡率を持つ外側部分とを備えるタイヤの製造方法であって、前記発泡ゴム層用の組成物を準備し、前記組成物のタイヤ半径方向の外側を内側よりも高い温度で加熱し発泡させることを特徴とする方法に係るものである。

本発明のタイヤは、使用時期に応じた発泡率の変化をつけることができるので、冬期から夏期、それぞれの時期に必要な性能を付与することができるという利点がある。

本発明は、耐摩耗性やブレーキ性能に優れたタイヤをえるという目的を、表面部の発泡率が内部の発泡率より高い発泡ゴム層をトレッドの接地面に設けることによって、生産のためのコストや作業性を損なわずに実現した。

タイヤは、トレッドのタイヤ半径方向の最も外側に発泡ゴム層を具える。発泡ゴム層は、通常のように、トレッド部の接地面を形成することができる。発泡ゴム層は外側部分（表面部）および内側部分（内部）を備える。便宜的に、発泡ゴム層の外側部分および発泡ゴム層の内側部分は、発泡ゴム層の外面と内面との間の中央の線を境界線として区別することができる。

タイヤのトレッドは、タイヤ半径方向の最も外側に位置するトレッド部を具え、トレッド部の内側には、ベルト層等のタイヤの基材層が形成される。トレッド部は複数のトレッドゴム層から形成することができる。この場合、発泡ゴム層は、タイヤ半径方向の最も外側のトレッドゴム層を形成する。トレッド部は単独のトレッドゴム層から形成してもよい。

発泡ゴム層は気泡を備えるゴム層を意味する。この意味で、発泡ゴム層は気泡を有するゴム層ともいえ、発泡率は気泡率と称することができる。

発泡ゴム層は外側部分と内側部分とで発泡率が異なる。発泡ゴム層の外側部分の発泡率は、発泡ゴム層の内側部分の発泡率より高い。

発泡ゴム層の内側部分の発泡率は外側部分の発泡率より低く設定する。
たとえば、発泡ゴム層の外側部分の発泡率は１０〜１８％であり、内側部分の発泡率は外側部分の発泡率よりも低く、２〜１５％から選ぶことができる。この範囲内では、発泡率の差に見合った効果がえられやすい。具体的には、外側部分の発泡率が１０％未満では、十分な氷上性能を得られ難い傾向にあり、１８％を超えると、操縦安定性や耐摩耗性が低下する傾向がある。内側部分の発泡率が２％未満では、トレッド部のゴム剛性が高くなる傾向にあり、氷上性能が低下することがあり、１５％を超えると、摩耗中期以降の耐摩耗性やブレーキ性能が低下する傾向がある。

好ましくは、内側部分の発泡率は外側部分の発泡率の５０％から７０％までである。この範囲内では、発泡率の差に見合った効果がえられやすい。具体的には、５０％未満では、トレッドゴムが硬くなる傾向にあり、氷上性能が低下することがあり、７０％を超えると、摩耗中期以降の耐摩耗性やブレーキ性能の低下が著しくなる傾向がある。

必要に応じて、発泡ゴム層は複数の層とすることができる。２層以上の構造の場合、発泡ゴム層の外側層の気泡率がその内側の内側層の気泡率より高い。これらの複数層は加硫後に一体の発泡ゴム層として機能することができる。発泡ゴム層の内側は非発泡のゴム層でよい。

発泡ゴム層は、トレッド部内のタイヤ半径方向の最も外側に、トレッド部の一部のトレッドゴム層として用いることができる。この場合も、トレッドゴム層は、外側部分の発泡率が内側部分の発泡率より高い。また、トレッド部はその全体を発泡ゴム層としてもよい。

発泡率（Ｖｓ）（％）は、下記式（Ｉ）により求めることができる。
Ｖｓ＝（ρ_０／ρ_１−１）×１００（％） ・・・ （Ｉ）
［式中、ρ_１は加硫ゴムの密度（ｇ／ｃｍ^３）、ρ_０は加硫ゴムにおける固相部の密度（ｇ／ｃｍ^３）である。］

発泡ゴム層は、所望の機能を発揮する限り、形状、構造、組成等によって制限されるものではない。タイヤの種類、たとえば、空気入りタイヤ、重荷重用タイヤ、乗用車用タイヤ、オールシーズンタイヤ、サマータイヤ、スタッドレスタイヤ等によって任意に設計することができる。

発泡ゴム層は、気泡の数、気泡の大きさ、気泡の種類、たとえば、独立気泡、連続気泡等のようなもの、形状、たとえば、長尺状等のようなもの、厚さ等、種々に設定することができ、特にそれらによって制限されない。発泡ゴム層の厚さは、通常のトレッド部の厚さ以下でよい。

好ましくは、発泡ゴム層の厚さは２０〜６０ｍｍである。この範囲内では、発泡率の差に見合った効果がえられやすい。具体的には、２０ｍｍ未満では、ゴムが硬くなる傾向にあり、氷上性能が低下することがあり、６０ｍｍを超えると、ゴムに必要な加硫時間が長くなる傾向にある。また、ゴムブロックが柔らかくなる傾向にあり、操縦安定性が低下することがある。

発泡ゴムに発泡率の変化をつけ、氷雪上での性能が必要な冬期には、発泡率の高いトレッド表面部が使用され、夏期には、トレッドが摩耗し発泡率の低い領域を使用することで、走行時にかかる応力による亀裂の発生を抑制するとともに、通常の舗装された道路でも高い耐靡耗性とブレーキ性能等を有する。

上述のタイヤの製造方法について説明する。
内側と外側での発泡率を変える方法としては深さ方向に発泡剤の量を変えることや、加硫時等に外側と内側の温度を変えることなどがある。

発泡ゴム層は、通常のトレッド部用ゴム組成物や発泡性ゴム組成物を用いて作成することができる。原料組成物には、他の種々の成分を追加することもできる。

ゴム組成物は、特に制限されないが、天然ゴム及びジエン系合成ゴムからなる群より選ばれるゴム成分を用いることができる。また、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望ましく、トレッドのゴム層が、低温域において十分なゴム弾性を維持し、十分な氷上性能を発揮する。

ジエン系合成ゴムとしては、スチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＲ）、シス−１，４−ポリイソプレン、シス−１，４−ポリブタジエン等があげられる。ガラス転移温度が低く、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適であり、特にシス含有率が９０％以上のポリブタジエン（Ｈｉｃｉｓ−ＢＲ）が好ましい。

ゴム層に気泡を形成するために、ゴム組成物には発泡剤を含めることができ、また発泡助剤を用いることができる。発泡剤としては、ジニトロソペンタメチレンテトラアミン（ＤＰＴ）、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、ジニトロソペンタスチレンテトラミンやベンゼンスフォニルヒドラジド誘導体、オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）等が用いられ、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）が製造加工性を考慮すると好ましい。

発泡助剤としては、尿素、ステアリン酸亜鉛、ベンゼンスルフィン酸亜鉛や亜鉛華等、通常発泡製品の製造に用いられる助剤が好ましく用いられる。なお、発泡剤及び発泡助剤は、上記のもの以外を用いてもよい。また、ゴム組成物には、上記の成分と共に、カーボンブラック、シリカ、シランカップリング剤、プロセスオイル、加硫剤、加硫促進剤等が併用され、これら以外にも、ゴム工業で通常使用されている老化防止剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、オゾン劣化防止剤等の添加剤が配合されている。

上記ゴム組成物の混練工程において、長尺状の樹脂や、炭素繊維等の短繊維を混合することができ、これらは、混練され、樹脂、短繊維等は均一に分散される。

発泡率は、発泡剤、発泡助剤等の量、または加熱温度等によって調節することができる。発泡剤等の量が少ないか、または加熱温度が低い場合、発泡率は低く、気泡は疎になり、その一方、発泡剤の量が多いか、または加熱温度が高いと、発泡率は高く、気泡は密になる。

発泡ゴム層は、たとえば、上記組成物を、タイヤ半径方向の外側において内側よりも高い発泡剤の量で調製し、加熱し発泡させて作成することができる。組成物は２層以上で形成し、加熱の際に張り合わせてもよい。

好ましくは、発泡剤の量は、実施例等に示されるように、発泡ゴム層の外側部分ではゴム配合剤（ゴム、その他添加剤）の１００質量部に対して５〜８質量部であり、内側部分では外側部分の発泡率よりも少なく、ゴム配合剤の１００質量部に対して４〜７質量部から選ぶことができる。
この範囲内では、発泡率の差に見合った効果がえられやすい。具体的には、外側部分で、５質量部未満では、発泡率が１０％を超え難く、８質量部を超えると、発泡率が１８％を超えやすくなる。内側部分で、４質量部未満では、発泡率が低くなりすぎる傾向にあり、７質量部を超えると、外側部分との発泡率の差をつけ難くなる。

発泡ゴム層は、上記組成物を、タイヤ半径方向の外側および内側において発泡剤の量を変えるか、または変えないで調製し、この組成物を、タイヤ半径方向の外側において内側よりも高い温度で加熱し発泡させることで作成することができる。

好ましくは、温度差は、２〜３０℃から選ぶことができる。この範囲内では、有効な発泡率の差がえられやすい。具体的には、２℃未満では、外側部分と、内側部分の発泡率の差がで難い。３０℃を超えると、外側部分と、内側部分の発泡率の差が大きくなりすぎる傾向にあり、外側部分の発泡率が大きくなりすぎるか、内側部分の発泡率が足りなくなることがある。さらに好適な範囲は、１０〜２０℃の温度差である。

上記組成物は、未加硫のタイヤのトレッド部に配置することができ、タイヤを加硫する際の加熱によって発泡ゴム層として形成することができる。加硫温度、圧力等は、各種タイヤに応じて種々に設定することができる。

たとえば、発泡ゴム層からなるトレッド部は、加硫金型に収容された未加硫タイヤを、タイヤの内面側と外面側の双方から加熱する工程を含むタイヤの加硫方法において作成することができる。この際、タイヤ内面側の上記組成物の加硫温度を、タイヤ外面側の上記組成物の加硫温度より低い、たとえば、１０〜２０℃低い温度になるように外側熱源と内側熱源とを調節し、上記組成物を加硫し、発泡させて、発泡ゴム層を形成することができる。１０〜２０℃等の温度差は、熱源の温度差によって設定することができ、発泡ゴム層用の組成物の実際の温度差によって設定することもできる。

トレッド部の発泡ゴム層内の気泡率は、発泡ゴム層とその下のベルト層等との界面から外側に向かって、滑らかに変化させることができる。たとえば、発泡ゴム層用の組成物のタイヤ半径方向の外側を内側よりも高い温度で加熱し発泡させ、温度勾配をゆるやかにすることで可能である。加熱温度が低いと発泡率は低く、気泡は疎になり、その一方、加熱温度が高いと、発泡率は高く、気泡は密になる。

発泡ゴム層用の組成物のタイヤ半径方向の外側を内側よりも高い温度、たとえば、１０℃〜２０℃高い温度で加熱し発泡させることに基づいて、所定の温度勾配を形成させることができ、これにより、発泡率を連続的に高くなるようにしたり、滑らかに変化させることができる。

（タイヤ試作）
各実施例、および比較例のゴム組成物をトレッドゴムに用いたＴＢＲ１１Ｒ２２．５サイズのタイヤを試作する。なお、発泡ゴム層は、単独の原料組成物をトレッド部のタイヤ半径方向の最も外側に配置して、未加硫タイヤの加硫の際に、同時に加硫し発泡させて形成する。

発泡率、氷上性能、摩耗性を下記の方法によって評価した。組成、加工温度差、発泡率、評価結果を表１にまとめて示す。
（１）発泡率の調整
タイヤ加硫の際に外側熱源の温度と内側熱源の温度に差をつけることで、トレッド表面と内部に温度差を設け、発泡率を変化させた。
（２）氷上性能
氷上平坦路にて、車輪が静止している状態から加速し、１００ｍ進むまでのラップタイムを測定し、比較例１を１００として指数表示した。指数値が大きい程、到達時間が短く、氷上での加速に優れることを示す。
（３）耐摩耗性
試験タイヤのトレッド部を半分バフさせたものを車両に装着し、約１万ｋｍ走行後、溝深さの平均値から１ｍｍ当たりの走行距離を求めて、比較例の走行距離を１００として指数表示した。指数値が高いほど耐摩耗性に優れていることを示す。

同一ゴム部材で発泡率の疎密変化ができる。発泡率の疎密化は、加硫温度を表面部と内部で異にすることによって行うことができる。加硫温度が低いと発泡率は疎になり、加硫温度が高いと発泡率は密になる。トレッドの表面部と内部とで発泡剤の量を変化させる必要はない。

発泡剤量が異なる別部材を張り合わせる必要がなく、生産性の向上が不可欠な用途にも適用できる。

Claims (6)

1. トレッドのタイヤ半径方向の最も外側に発泡ゴム層を具えるタイヤであって、前記発泡ゴム層が、内側部分と、前記内側部分が持つ発泡率よりも高い発泡率を持つ外側部分とを備えることを特徹とするタイヤ。
2. 前記内側部分の発泡率は前記外側部分の発泡率の５０％から７０％までであることを特徴とする請求項１記載のタイヤ。
3. 前記発泡ゴム層の発泡率は、前記発泡ゴム層用の組成物のタイヤ半径方向の外側を内側よりも高い温度で加熱し発泡させることに基づいて、前記内側部分から前記外側部分にかけて滑らかに変化することを特徴とする請求項１または２記載のタイヤ。
4. トレッドのタイヤ半径方向の最も外側に発泡ゴム層を具え、前記発泡ゴム層が、内側部分と、前記内側部分が持つ発泡率よりも高い発泡率を持つ外側部分とを備えるタイヤの製造方法であって、前記発泡ゴム層用の組成物を準備し、前記組成物のタイヤ半径方向の外側を内側よりも高い温度で加熱し発泡させることを特徴とする方法。
5. 前記温度の差は１０℃〜２０℃であることを特徴とする請求項４記載の方法。
6. 請求項４または５記載の方法によってつくられるタイヤ。