JP2012141195A - トレッド溝の耐溝底クラック性能の評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単な試験片を用いて、トレッド溝の耐溝底クラック性能を評価するための方法。
【解決手段】タイヤ１のトレッドゴム２に設けられたトレッド溝４の耐溝底クラック性能を評価するための方法である。前記トレッド溝４を形成した試験片３を作成する試験片作成工程と、該試験片３を用いて耐溝底クラック性能テストを行うテスト工程とを含む。前記試験片作成工程は、前記トレッドゴム２と同一のゴム組成物からなる板状のゴム基材５と、該ゴム基材５の一方の面５ａに添着されかつ前記ゴム基材５よりも熱収縮率が小さい材料からなる裏当て材６とを加硫により接着する。さらに、前記試験片作成工程は、前記ゴム基材５の他方の面５ｂに、前記加硫により又は加硫に先立って前記トレッド溝４を形成する工程を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、構造が簡単な試験片を用いて、実際にタイヤを製造することなくトレッド溝の耐溝底クラック性能を評価できる評価方法に関する。

タイヤのトレッド部には、排水用のトレッド溝が設けられている。しかし、このトレッド溝の溝底は、空気圧や接地時の応力の他、紫外線等の様々な影響を受けてクラックが発生し易い。従来、このようなトレッド溝の耐溝底クラック性能を評価する方法として、例えば、図４に示されるように、タイヤｔの溝底ｃに切り込みｋを設けて、この切り込みｋの開き量を測定して耐溝底クラック性能を評価する方法が知られている。この方法では、耐溝底クラック性能のテストが、トレッド部ｔａに設けられたトレッド溝ｇに生じる歪の大きさにより、前記切り込みｋの開き量が変化するという性質を利用して行われる。

しかしながら、この方法では、実際にタイヤｔを製造する必要があるため、評価に多くのコストと時間を要するという問題があった。また、トレッド溝ｇに生じる歪は、トレッドゴムのゴム組成物に依存するだけでなく、タイヤの構造やサイズ等にも依存するため、耐溝底クラック性能を正しく評価できないという問題があった。関連する技術として次のものがある。

特開平１０−２６０１２３号公報 実開２００１−２１４７０号公報 特開２００４−３１７３１６号公報 特開平０７−２３２５１１号公報

本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、構造が簡単な試験片を用いて、実際にタイヤを製造することなく容易にタイヤに生じる歪を再現して、トレッド溝の耐溝底クラック性能が正確に評価できる評価方法を提供することを主たる目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、タイヤのトレッドゴムに設けられたトレッド溝の耐溝底クラック性能を評価するための方法であって、前記トレッド溝を形成した試験片を作成する試験片作成工程と、該試験片を用いて耐溝底クラック性能テストを行うテスト工程とを含み、前記試験片作成工程は、前記トレッドゴムと同一のゴム組成物からなる板状のゴム基材と、該ゴム基材の一方の面に添着されかつ前記ゴム基材よりも熱収縮率が小さい材料からなる裏当て材とを加硫により接着するとともに、前記ゴム基材の他方の面に、前記加硫により又は加硫に先立って前記トレッド溝を形成する工程を含むとを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、前記テスト工程は、前記加硫の後、試験片を少なくとも常温まで冷却することにより、前記熱収縮率の相違に基づいた引張応力が前記ゴム基材に負荷された状態で行われる請求項１記載のトレッド溝の耐溝底クラック性能の評価方法である。

また請求項３記載の発明は、前記裏当て材は、前記トレッド溝の長手方向と交わる向きに配列された複数本の金属コードをゴム被覆した金属コードプライである請求項１又は２記載のトレッド溝の耐溝底クラック性能の評価方法である。

また請求項４記載の発明は、前記裏当て材は、厚さが０．１〜１．０mmの金属板からなる請求項１又は２記載のトレッド溝の耐溝底クラック性能の評価方法である。

また請求項５記載の発明は、前記試験片は、前記トレッド溝の溝底に、小深さの切り込みが設けられ、前記テスト工程では、この切り込みの開き量が測定される請求項１乃至４のいずれかに記載のトレッド溝の耐溝底クラック性能の評価方法である。

本発明のトレッド溝の耐溝底クラック性能の評価方法は、タイヤのトレッドゴムに設けられたトレッド溝を形成した試験片を作成する試験片作成工程と、該試験片を用いて耐溝底クラック性能テストを行うテスト工程とを含む。このようなトレッド溝の耐溝底クラック性能の評価方法は、試験片を用いて耐溝底クラック性能テストが行われるため、実際にタイヤを製造する必要がない。従って、本発明の評価方法では、コストやテスト時間を抑制した耐溝底クラック性能テストを行うことができる。

また、前記試験片作成工程は、前記トレッドゴムと同一のゴム組成物からなる板状のゴム基材と、該ゴム基材の一方の面に添着されかつ前記ゴム基材よりも熱収縮率が小さい材料からなる裏当て材とを加硫により接着するとともに、前記ゴム基材の他方の面に、前記加硫により又は加硫に先立って前記トレッド溝を形成する工程を含む。このような試験片は、ゴム基材と裏当て材との前記熱収縮率の違いによって、ゴム基材に応力を付加することができるため、実際のタイヤの基本構造（ベルトプライとトレッドゴムとを含む）に近似した歪を再現することができる。また、タイヤのサイズや内部構造（例えば、ベルトコードの配設本数や配設角度）等に依存した歪のバラツキを無くし、全てのゴム組成物を同一の条件で評価することができる。従って、本発明の評価方法では、正確なトレッド溝の耐溝底クラック性能を評価することができる。

本発明の一実施形態の試験片の斜視図である。 （ａ）は、図１の平面図、（ｂ）は、図１の側面図である。 （ａ）は、本発明の一実施形態のトレッド溝及び切り込みの断面図、（ｂ）は、他の実施形態のトレッド溝及び切り込みの断面図である。 従来の耐溝底クラック性能のテスト方法を示すタイヤの斜視断面図である。

以下、本発明のトレッド溝の耐溝底クラック性能の評価方法の実施の一形態が図面に基づき説明される。
本発明のトレッド溝の耐溝底クラック性能の評価方法（以下、単に「評価方法」という場合がある。）は、図４に示されるように、タイヤｔのトレッド部ｔａに設けられたトレッド溝ｇの耐溝底クラック性能を評価するものであるが、本発明では、実際にタイヤを製造しなくても、容易かつ正確にトレッド溝の耐溝底クラック性能を評価できる点に特徴を有する。

本実施形態の評価方法により評価されるタイヤｔは、例えば、重荷重用タイヤ、乗用車用タイヤ又は自動二輪車用タイヤなど種々のカテゴリーの空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」という場合がある。）が含まれ、実存するか否かを問わない。

本実施形態の評価方法では、図１に示されるように、試験対象となるタイヤ（図示せず）のトレッドゴムに設けられたトレッド溝４を形成した試験片３を作成する試験片作成工程と、該試験片３を用いて耐溝底クラック性能テストを行うテスト工程とを含むことを特徴とする。

前記試験片３は、試験対象となるタイヤ（図示せず）のトレッドゴムと同一のゴム組成物からなる板状のゴム基材５と、該ゴム基材５の一方の面５ａに添着された、例えば、板状の裏当て材６とからなり、これらゴム基材５と裏当て材６とが接着されている。このようなゴム基材５としては、その大きさが特に限定されるものではないが、耐溝底クラック性能テストを円滑かつ精度良く行うために、図２に示されるように、例えば、ゴム基材５の幅Ｗａは１５〜４０mm、長さＬａは６０〜２００mm、厚さＴａは４〜１２mmが望ましい。

また、本実施形態のゴム基材５は、該ゴム基材５の前記一方の面５ａと反対側の他方の面５ｂ（図１では上面）の長手方向の中央部には、例えば、前記ゴム基材５の幅方向にのびる断面半円状のトレッド溝４が形成される。このようなトレッド溝４は、試験対象となるタイヤに設けられる溝（図示せず）の形状として再現されるのが好ましい。通常、これらのトレッド溝４の溝幅Ｗ１は、乗用車用タイヤの場合、３〜１０mm、溝深さＤ１が２〜１０mmに形成されるのが望ましい。

なお、トレッド溝４は、このような形状に限定されるものではなく、例えば、図３（ｂ）に示されるように、溝底が平らな水平底として形成されても良い。

前記裏当て材６は、前記ゴム基材５よりも熱収縮率が小さい材料からなる。本実施形態の裏当て材６は、トレッド溝４の長手方向と交わる向きに配列された複数本（本実施形態では７本）の金属コード７ａをゴム被覆したシート状の金属コードプライ７からなる。このように、ゴムと金属コードからなる金属コードプライ７は、金属コード７ａがゴムよりも熱収縮率が小さいため、複合体全体としての熱収縮率が、ゴム基材５のそれよりも小さくなる。

本実施形態の裏当て材６は、その大きさについて特に限定されるものではないが、ゴム基材５を安定して固定する観点より、ゴム基材５よりも幅Ｗｂ及び長さＬｂがともに大きく形成されるのが望ましい。一例として、裏当て材６の幅Ｗｂは、ゴム基材５の幅Ｗａの１０５〜１２０％、長さＬｂはゴム基材５の長さＬａの１１０〜１３０％が望ましい。

このような試験片３は、ともに未加硫のゴム基材５と裏当て材６とを、加硫することにより一体に固着される工程を経て形成される。

また、この加硫時において、トレッド溝４は、例えば、図示しない凸状部を有したトレッド溝形成型をゴム基材５の他方の面５ｂに押圧する工程を経ることにより形成される。但し、トレッド溝４は、加硫に先立って、ゴム基材５に形成されても良い。

以上のような試験片作成工程により形成された試験片３は、ゴム基材５が、試験対象となるタイヤのトレッドゴムと同一のゴム組成物で形成されるため、このタイヤのゴム組成物によって生じる歪と近似した歪が生じる。また、試験片３の構造は、前記タイヤのトレッド部の基本構造と近似しているため、本実施形態の試験片３のトレッド溝４に生じる歪は、前記タイヤのトレッド部の基本構造に近似した歪を含む。さらに、裏当て材６の構造や試験片３の大きさを各試験片３で統一することにより、これらに依存する歪を一定にできる。

前記テスト工程は、本実施形態では、試験片３のトレッド溝４の溝底に、該トレッド溝４の長手方向に沿って小深さの切り込み８が設けられ、所定の時間経過後、この切り込み８の開き量が測定される。そして、例えば、この開き量と耐溝底クラック性能との相関関係が示された表などから耐溝底クラック性能が評価される。

このようなテスト工程は、前記試験片作成工程の加硫の後、試験片３を少なくとも常温まで冷却することにより、ゴム基材５と裏当て材６との熱収縮率の相違に基づいた引張応力がゴム基材５に負荷された状態で行われるのが望ましい。即ち、裏当て材６は、ゴム基材５に比べて冷却時の熱収縮率が小さく、両者の界面に収縮量の差が生じるため、ゴム基材５は裏当て材６により引張られた状態になり、ゴム基材５の表面に応力(歪)が生じる。従って、少なくとも常温まで冷却された試験片３は、実際のタイヤの基本構造に近似した歪を、トレッド溝４に生じさせることができる。このため、常温まで冷却された試験片(3)を用いたテスト工程は、さらに精度良くトレッド溝の耐溝底クラック性能を評価できる。

本実施形態の切り込み８は、耐溝底クラック性能の評価を正確に行う観点より、切り込み８の開き量を精度よく測定できるように、両端が閉じられたクローズ切り込みとして形成されるのが望ましく、また、歪が均等に作用するトレッド溝４の長手方向の中央部に配されるのが望ましい。

また、このような切り込み８の大きさは、特に限定されるものではないが、ゴム基材５の大きさや測定精度等を考慮して、深さＤ２は、１．５〜３mm、長さＬｃは、ゴム基材５の幅Ｗａの２５〜３５％程度が望ましい。このような切り込み８は、例えば刃の厚さが０．５mmのナイフ等の切断具によって形成される。

また、切り込み８の配設場所は、引張応力による歪が大きく作用する場所が望ましい。このような観点から、例えば、図３（ａ）に示されるように、トレッド溝４の溝底が半円弧状で形成される場合は、溝底の中央部に形成されるのが望ましく、また、例えば、図３（ｂ）に示されるように、トレッド溝４の溝底が水平かつ、該溝底と溝壁とが円弧状に接続されている溝の場合は、溝底の一端側の円弧状部に形成されるのが望ましい。なお、切り込み８は、円弧に対して法線方向にのびる。

以上本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上記実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施することができる。例えば、上記実施形態では、裏当て材６が、金属コードプライ７である態様を示したが、さらに試験片３を容易に作成するために、裏当て材６が、例えば、０．１〜１．０mmの厚さを有する金属板（図示せず）からなる態様でも良い。

本発明の効果を確認するために、本発明の評価方法による耐溝底クラック性能テスト（以下、単に「本願テスト」という場合がある。）とオゾン照射による耐クラック性能テスト（以下、単に「オゾンテスト」という場合がある。）を行った。両テストでは、表１に示すパラメータ以外は共通な本発明の試験片が使用された。主な試験片の共通仕様と、そのゴム組成物は以下の通りである。

＜ゴム基材＞
幅×厚さ×長さ：２５×６．３×１５０（mm）
＜トレッド溝（円弧状溝）＞
溝幅×深さ：４．８×２．４（mm）
＜裏当て材（金属コードプライ）＞
幅×厚さ×長さ：２７×２×１８０（mm）
金属コード：０．２mmφのスチールワイヤを５本撚りして７本配列
＜加硫条件＞
ゴム基材にトレッド溝を形成後、加硫した。
加硫温度：１７０℃
加硫時間：２０分
＜ゴム組成物＞
ゴム組成物Ａ：カーボン６０ｐｈｒ
ゴム組成物Ｂ：シリカ６０ｐｈｒ
ゴム組成物Ｃ：カーボン４０ｐｈｒ
ゴム組成物Ｄ：シリカ４０ｐｈｒ
ゴム組成物Ｅ：カーボン６０ｐｈｒ
ゴム組成物Ｆ：シリカ６０ｐｈｒ
ゴム組成物Ｇ：カーボン４０ｐｈｒ
ゴム組成物Ｈ：シリカ４０ｐｈｒ
なお、ゴム組成物Ａ乃至Ｄは、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ)１００％のゴムポリマー、ゴム組成物Ｅ乃至Ｈは、天然ゴム（ＮＲ）とブタジエンゴム（ＢＲ)が、夫々５０質量％のゴムポリマーである。
テスト方法は次の通りである。

＜本願テスト＞
前記試験片の溝底の中央部に深さ２mm、長さ８mmの切り込みを設け、切り込みを設けた状態から３０〜４０分後に切り込みの開き量を測定した。

＜オゾンテスト＞
ＪＩＳＫ６２５９に準拠し、オゾン濃度５０±５ｐｐｈｍおよび引張量４０±２％の条件に９６時間連続して試験片を暴露したのち、クラックの状態をクラックの数とクラックの大きさおよび深さとについて、以下の基準に基づいて観察して記録した。クラックの数については、クラック少数をＡ、クラック多数をＢ、クラック無数をＣと評価した。クラックの大きさおよび深さについては、肉眼では見えないが１０倍の拡大鏡では確認できるものを１、肉眼で確認できるものを２、クラックが深くて比較的大きいもの（１ｍｍ未満）を３、クラックが深くて大きいもの（１ｍｍ以上３ｍｍ未満）を４、３ｍｍ以上のクラックまたは切断を起こしそうなものを５と評価した。テストの結果が表１に示される。

テストの結果、本願テストによる切り込みの開き量と、オゾンテストにおけるクラックの状態とが相関関係にあることが理解できる。また、オゾンテストのテスト結果は、実際に長期間、走行させたタイヤに生じるクラックと近似したものとなることが判明している。従って、本願発明の評価方法が、耐溝底クラック性能を正確に評価できることが理解できる。

１ タイヤ
２ トレッドゴム
３ 試験片
４ トレッド溝
５ ゴム基材
６ 裏当て材
７ 金属コードプライ
７ａ 金属コード

Claims (5)

1. タイヤのトレッドゴムに設けられたトレッド溝の耐溝底クラック性能を評価するための方法であって、
   前記トレッド溝を形成した試験片を作成する試験片作成工程と、
   該試験片を用いて耐溝底クラック性能テストを行うテスト工程とを含み、
   前記試験片作成工程は、前記トレッドゴムと同一のゴム組成物からなる板状のゴム基材と、該ゴム基材の一方の面に添着されかつ前記ゴム基材よりも熱収縮率が小さい材料からなる裏当て材とを加硫により接着するとともに、
   前記ゴム基材の他方の面に、前記加硫により又は加硫に先立って前記トレッド溝を形成する工程を含むとを特徴とするトレッド溝の耐溝底クラック性能の評価方法。
2. 前記テスト工程は、前記加硫の後、試験片を少なくとも常温まで冷却することにより、前記熱収縮率の相違に基づいた引張応力が前記ゴム基材に負荷された状態で行われる請求項１記載のトレッド溝の耐溝底クラック性能の評価方法。
3. 前記裏当て材は、前記トレッド溝の長手方向と交わる向きに配列された複数本の金属コードをゴム被覆した金属コードプライである請求項１又は２記載のトレッド溝の耐溝底クラック性能の評価方法。
4. 前記裏当て材は、厚さが０．１〜１．０mmの金属板からなる請求項１又は２記載のトレッド溝の耐溝底クラック性能の評価方法。
5. 前記試験片は、前記トレッド溝の溝底に、小深さの切り込みが設けられ、
   前記テスト工程では、この切り込みの開き量が測定される請求項１乃至４のいずれかに記載のトレッド溝の耐溝底クラック性能の評価方法。

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