JP2518870B2

JP2518870B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2518870B2
Application number: JP62275338A
Authority: JP
Inventors: 敏朗岩田; 盛一郎岩船
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1987-10-30
Filing date: 1987-10-30
Publication date: 1996-07-31
Anticipated expiration: 2011-07-31
Also published as: JPH01118542A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は空気入りタイヤ、詳しくは、夏期および春秋
期（以下、夏期という）の操縦性能および発熱耐久性能
を損なうことなく、耐摩耗性能が充分実用に耐え、冬期
の氷雪路面上における駆動性、制動性、操縦性等の氷雪
性能を改良するとともに、動的圧縮永久変形（いわゆる
へたり性）、さらに耐セパレーションを改良することに
より耐久性能を著しく改良した空気入りタイヤに関す
る。

（従来の技術とその問題点）従来の空気入りタイヤは、氷雪路面上を走行する際の
駆動性、制動性および操縦性（以下、単に氷雪性能とい
う）を確保するために、タイヤにチェーンを取り付けた
り、スパイクピンをトレッド表部に打ち込んだスパイク
タイヤを多用している。しかしながら、チェーンおよび
スパイクピンの摩耗や道路の摩耗によってこれらの摩耗
の微粉末が飛散して粉塵公害を起こしたり、スパイクピ
ンによる道路の損傷が起こり、大きな社会問題になって
いる。これらに対処するため、最近、スパイクピンを用
いない、いわゆるスタッドレスタイヤが提案され、タイ
ヤのトレッドの模様、トレッドのゴム質の検討がなされ
ている。しかしながら、スパイクタイヤと同等の氷雪性
能を発揮できるまでには至っていない。特に、トレッド
のゴム質については、低温時のゴム弾性を確保するため
に、ガラス転移点の低いポリマーを用い、かつ、低温時
の路面との摩擦係数を確保するためには、低融点の軟化
剤を用いていることも検討されているが、氷雪性能が十
分でないという問題点がある。

また、独立気泡を有するゴムをトレッドに用いたタイ
ヤは特公昭40−4641号公報、米国特許USP4,249,588およ
び特公昭56−154304号公報に提案されている。しかしな
がら、特公昭40−4641号公報においては、トレッドにヒ
ステリシスロスの大きい合成ゴム、例えばハイスチレン
ゴムを用いているのでゴムのガラス転移温度を上昇さ
せ、低温におけるゴムの硬度が増加し、氷雪性能を確保
する上で好ましくない。

また、特開昭56−154304号公報においては、発泡ゴム
を用いて無発泡ゴムと同じ硬さを得ることにより軽量タ
イヤにしているが、これでは氷雪性能を向上させること
はできない。

また、独立気泡を有するゴムをトレッドに用いたタイ
ヤは乾燥路面および氷雪路面において、長期間にわたり
使用した場合、トレッドゴムの摩耗が早く、耐摩耗性が
十分でないという問題点もある。従って本願出願人はこ
の問題を解決する手段として既に特願昭61−235921号等
で提案しているが、しかしながら、このものは耐ヘタリ
性が実用上充分でない事が見い出され改良の余地が残さ
れていた。

そこで本発明は、トレッドの発泡ゴム層が特定のゴム
成分、特定の高補強性カーボンブラックを含有する発泡
ゴムからなり、特定の発泡率および特定の気泡直径の分
布を有することにより、氷雪路面を長期にわたり使用し
てもへたり現象が起こらず発泡ゴムの硬度の経時変化が
少ない実用にたえる空気入りタイヤを提供することを目
的とする。

（問題点を解決するための手段）そこで本発明者らは、前記問題点を解決するために、
種々検討した結果、下記の点を見出した。

すなわち、発泡ゴム層を有するトレッドにおいて、ブ
ロックのへたり現象を防止するとともに耐摩耗性を維持
するためには、発泡ゴムとして特定のゴム成分に高補強
性カーボンブラックを適量配合するとともに、オイルの
配合量を特定量以下にする特定のゴム配合が効果的であ
ることを見出した。

また、これらの特定のゴム配合からなる発泡ゴムにお
いて、発泡ゴムの気泡直径の分布を最適化することが、
前記問題点の改良に更に効果的であることを見出した。

本発明者らは更に種々研究を重ね本発明に到達した。

すなわち、本発明に係る空気入りタイヤは、タイヤの
ケースと、ケースのクラウン部を被覆するトレッドと、
を備えた空気入りタイヤにおいて、該トレッドの少なく
とも路面と接する面に独立気泡を含有する発泡ゴム層を
設けるとともに、該発泡ゴム層の単位面積当たりにおけ
る気泡径５〜30μｍの独立気泡の個数が気泡径５μｍ以
上の独立気泡の個数を全体として50％以上を占め、且
つ、該発泡ゴム層が窒素吸着比表面積（N₂SA）90〜180m
²/gの特性を有するカーボンブラックを含有することを
特徴としている。

ここに、ゴム成分は天然ゴム、ポリブタジエンゴムお
よびガラス転移温度−45℃以下のスチレンブタジエン共
重合物からなる群より選ばれた少なくとも一つを50重量
部以上含有するのが望ましくさらに好ましくはポリブタ
ジエンゴム20重量部以上である。ゴム成分を前述とした
のは、トレッドが低温においても充分にゴム弾性を有し
ているからである。

また、高補強性カーボンブラックは、N₂SAが90〜180m
²/gの特性を有するとしたのは、N₂SAが90m²/g未満およ
び１ 80m²/gを超ると、本発明の効果を発揮できない
からである。なお、N₂SAの数値は米国規格ASTMD3037−
Ｂの試験法に準拠して行ったものである。また、高補強
性カーボンブラックはゴム成分100重量部に対して30〜7
0重量部が好ましい。30重量部未満では耐摩耗性が悪化
し、70重量部を超えると作業性が悪化する。また、高補
強性カーボンブラックは具体的にはISAF級およびSAF級
の高補強性のカーボンブラックが望ましく、さらに好ま
しくはカーボンブラックSAFである。

また、オイルはゴム成分100重量部に対して10重量部
以下が望ましく、さらに好ましくは５重量部以下であ
り、オイルが零で、オイルを含有しないものを含む。こ
こに、オイルを10重量部以下としたのは、10重量部を超
えると耐摩耗性が悪化するからである。

また、発泡剤としては、例えば、アゾジカーボンアミ
ド、ジニトロソ・ペンタメチレン−テトラアミン、アゾ
ビスイソブチロニトリル、ベンゼンスルフォニルヒドラ
ジド、オキシ・ビス−ベンゼンスルホニルヒドラジド、
高沸点炭化水素化合物の樹脂ミクロカプセル等が用いら
れる。好ましくは、微細発泡の点で、スルホニルヒドラ
ジド化合物、例えばオキシ・ビス−ベンゼンスルホニル
ヒドラジドが使用される。

また、発泡ゴム層は、トレッドの全体積の少なくとも
10％以上の体積を有するのが望ましく、好ましくは10〜
70％、さらに好ましくは40〜60％である。発泡ゴム層を
トレッド全体積の少なくとも10％以上の体積を有すると
したのは、10％未満では氷雪性能の改良効果が少ないた
めである。

また、発泡ゴム層をトレッドに用いる方法としては、
トレッド全体が発泡ゴム層（発泡ゴム層100％）からな
ってもよい。

また、発泡ゴムの発泡率Vsは、次式 Vs＝｛(ρ_０−ρ_ｇ)／(ρ_１−ρ_ｇ)−１｝×100(％) …
…(１) で表わされ、ρ_１は発泡ゴムの密度（g/cm³）、ρ_０は
発泡ゴムのゴム固相部の密度（g/cm³）、ρ_ｇは発泡ゴ
ムの気泡内のガス部の密度（g/cm³）である。発泡ゴム
はゴム固相部と、ゴム固相部によって形成される空洞
（独立気泡）すなわち気泡内のガス部とから構成されて
いる。ガス部の密度ρ_ｇは極めて小さく、ほぼ零に近
く、かつ、ゴム固相部の密度ρ_１に対して極めて小さい
ので、式（１）は、次式 Vs＝（ρ₀/ρ_１−１）×100（％） ……（２）とほぼ同等となる。発泡率Vsは５〜50％の範囲が望まし
く、好ましくは５〜30％である。発泡率Vsを５〜50％と
したのは、５％未満では、低温時の発泡ゴムの柔軟性が
得られず、また、50％を超えると、耐摩耗性能が低下し
て氷雪路面、乾燥路面での耐摩耗性が実用的に不十分で
あるからである。

また、発泡ゴムにおいて、単位面積当り独立気泡の個
々の気泡直径が５μｍ以上を全体の総数としてそのうち
５〜30μｍのもの、好ましくは５〜25μｍのものの個数
が全体の50％以上を占めることが望ましい。ここに、単
位面積当りの気泡直径の総数のうち５〜30μｍのものが
全体の50％以上を占めるとしたのは、５μｍ未満では氷
上路面における制動性能が低下し、30μｍを超えると耐
摩耗性が低下するとともにへたり現象が発生し外観を悪
化するからである。

また、本発明に係る空気入りタイヤのトレッドに用い
る発泡ゴムは、前述のゴム配合に発泡剤を加えて通常の
タイヤ製造方法にしたがって加熱加圧して得られる。

以下、実施例により詳細を説明するが、発泡ゴムの性
質および試験タイヤによるタイヤ性能の試験は下記の方
法で行った。

試験法（１）発泡率Vs 発泡ゴムの発泡率Vsは、試験タイヤのトレッドの発泡
ゴム層からブロック状の試料を切り出し、ブロック状の
試料の密度ρ_１（g/cm²）を測定し、一方無発泡ゴム
（固相ゴム）のトレッドの密度ρ_０を測定し、前記式
（２）を用いて求めた。

（２）独立気泡の気泡直径および気泡数発泡ゴムの独立気泡の気泡直径および気泡数は試験タ
イヤのトレッドの発泡ゴム層からブロック状の試料を切
り出し、その試料断面の写真を倍率100〜400の光学顕微
鏡で撮影し、独立気泡の気泡直径を求める。次いで、独
立気泡の気泡直径が５μｍ以上の気泡数を延べ面積4mm²
以上にわたって測定し、独立気泡の単位面積1mm²当りの
気泡数（個）を計算した。

（３）へたり外観（動的圧縮永久変形の外観）各試験タイヤ２本を、排気量1500ccの乗用車のドライ
ブ軸に取り付け、一般路を２万km走行し、走行後のトレ
ッドのブロックパターンの各ブロックの変形量を測定し
た。ブロックの変形量は、各ブロックの溝底からブロッ
クの外表面までの高さａに対するブロックの外縁の或る
変形方向への変位量ｂとの比b/aをパーセントで表し、
比b/aが０〜10％は◎、10〜20％は○、20〜30％は△、3
0％以上は×と表示した。この順序でへたり現象は大き
くなり、悪化する。

（４）耐摩耗性能各試験タイヤ２本を排気量1500ccの乗用車のドライブ
軸に取り付け、テストコースのコンクリート路面上を所
定の速度で走行させた。溝深さの変化量を測定し、比較
タイヤを100として指数表示した。数値は大きい程耐摩
耗性能が良好であることを示す。

（５）氷上制動性能各試験タイヤ４本を排気量1500ccの乗用車に装着し、
外気温−５℃の氷上で制動距離を測定した。比較例タイ
ヤを100として指数表示した。数値は小さい程制動が良
好であることを示す。

（６）硬度の経時変化冬期の氷雪性能については、氷上制動性能、雪上登坂
性能およびタイヤの表部のゴムブロックについて、その
硬度の経時変化につき試験した。これらのタイヤの試験
は、100Kmのならし走行後のブロックの硬度（初期硬度H
d）および5000Km走行後のブロックの硬度を測定し、比
較した。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

（第１〜３実施例、比較例１〜５）第１、２図は本発明に係る空気入りタイヤの実施例１
を示す図である。

まず、構成について説明する。第１、２図において、
空気入りタイヤ１（タイヤサイズ165SR13）はタイヤの
ケース２と、ケース２のクラウン部2aのショルダ４間を
被覆するトレッド３と、を有している。ケース２は、一
対のビード部５と、ビード部５間にほぼ放射方向に配置
したゴム引きコードからなるカーカス部６およびカーカ
ス部６のクラウン部分の外側にほぼタイヤ円周方向に配
置したベルト部７を有している。ケース２のカーカス部
６のタイヤ軸方向両外側には、サイドウォール８が設け
られている。

トレッド３は、第２図に示すように、トレッド３の外
表部側（表部側）に路面に接する外層部3_Aと外層部3_Aの
内側に内側部3_Bとを有している。外層部3_Aの体積はトレ
ッド３の全体積の60％の体積を有している。

タイヤのショルダ４の近傍にはトレッド３の外層部3_A
と内層部3_Bとが接する円周方向の線状の第１接合部Ａ
と、第１接合部Ａのビード側にトレッドの内層部3_Bとサ
イドウォール８とが接する円周方向の線状の第２接合部
Ｂと、が形成されている。トレッド３の両外側からサイ
ドウォール８の外側まで、断面三角形状の補強層10が設
けられ、補強層10は第１接合部Ａおよび第２接合部Ｂを
被覆するとともに外層部3_Aの側面の一部3a、内層部3_Bの
側面3bおよびサイドウォール８の一部8aを被覆してい
る。

トレッド３の外層部3_Aは発泡ゴム（図には黒点にて示
している）11からなり、表１の組成物４に示す配合の外
層ゴムである。発泡ゴム11の硬度は52である。また、内
層部3_Bは外層ゴムより高い高弾性率10×10⁷dyn/cm²、硬
い硬度Hd60を有し、天然ゴム100重量部に対しカーボン
ブラック80重量部、オイル15重量部、その他、通常の配
合剤からなる内層ゴムである。サイドウォール８は耐屈
曲性に優れた通常のサイドウォールゴムである。また、
補強層10は、耐屈曲性および耐カット性に優れたゴムで
ある。

発泡ゴム11は、表１に示すように、ゴム組成物（組成
物４）、すなわち、天然ゴム（ガラス転移温度−72℃）
が60重量部およびポリブタジエンゴム（ガラス転移温度
−100℃）が40重量部を含有するゴム成分100重量部に対
して高補強性カーボンブラックN110が50重量部、アロマ
ティックオイルがゴム成分100重量部に対して零、すな
わちゼロ重量部である。これに通常の配合剤および発泡
剤（ジニトロソ・ペンタメチレンテトラミンおよび尿素
をそれぞれ３重量部配合）を加えたものである。ここ
に、高補強性カーボンブラックN110はN₂SAが143m²/gの
特性を有するものである。そして、通常のタイヤ製造方
法にしたがって成型し、通常の加硫時の圧力より25％高
い、加硫圧力指数125にて加熱・加圧した。発泡し独立
気泡（図には黒点にて示している）13を形成する。

実施例１のタイヤに用いた発泡ゴム（組成物４）11は
表２の上部に示すように、発泡率Vs23％で、独立気泡を
有し、単位面積当り独立気泡の個々の気泡直径が５μｍ
以上のものを全体の総数として、そのうち気泡直径５〜
30μｍの独立気泡の個数が全体の70％を占めている。ト
レッド３以外の構成および製造方法は通常の空気入りタ
イヤと同じであり、詳細な説明は省略する。

次に、本発明に係る空気入りタイヤの性能試験結果に
つき説明する。

空気入りタイヤの性能試験は、氷上制動性能、へたり
外観、耐摩耗性能および発泡ゴムの硬度の走行による経
時変化につき、前述の試験法によって実施した。試験結
果は表２の下部に示す。試験結果は発泡ゴムを用いない
従来のタイヤ（比較例１）を100または基準にして指数
表示、絶対値および表２に示す記号にて表示をした。比
較例２は発泡ゴムを用いた従来のタイヤである。試験結
果は、表２に示すように、実施例１は比較例１に比較し
て氷上制動性能が大幅に向上している。また、へたり外
観は比較例２に対してへたり現象が小さく、大幅に向上
している。また、耐摩耗性は従来のタイヤ（比較例１）
に対し、十分実用可能のレベルである。さらに長期に走
行した後のショルダの近傍の故障の発生は、従来タイヤ
のように、第１、２接合部の剥離故障および発泡ゴムに
カット故障の発生は全くなく、大幅な品質の向上と耐久
性能の向上ができた。

次に、試験タイヤ（タイヤサイズ165SR13）を８種類
（実施例３種、比較例５種）を準備し、本発明の効果を
確認した。詳細は表１、２に示す。

試験タイヤは、表１、２に示すように、実施例１は前
述の第１、２図に示すものである。実施例２、３および
比較例１〜５は、実施例１において、トレッドの外層ゴ
ム（発泡ゴム11）にそれぞれ表１に示す組成物の発泡剤
を含有する配合ゴムを用いた場合である。すなわち、試
験タイヤのトレッド組成物は、表１に示すように、実施
例２、３は、発泡剤に、オキシ・ビス−ベンゼンスルホ
ニルヒドラジドそれぞれを用い、それぞれ配合量を変更
したものであり、実施例３では、さらに加硫圧力を指数
125に高めて、独立気泡の気泡直径の分布を５〜30μｍ
に集中し、全体の総数の90％にしたものである。比較例
１は発泡剤を用いないもの、比較例２および比較例３は
特定の気泡直径のものが全体の50％未満のもの、比較例
４はカーボンブラックの配合量が少ないもの、比較例５
は特定の気泡直径のものが全体の50％未満のものであ
り、発泡直径５μｍ以下のものが存在するものである。

試験は実施例１と同様に実施し、結果を表２に示す。

試験結果は、表２に示すように、実施例１〜３のタイ
ヤは比較例１〜５に比較し、氷上制動性能で大幅に向上
している。また、長期に走行時のブロックのへたり外観
は大幅に改良され、耐摩耗性能は従来タイヤに対して実
用上十分であった。さらに、実施例１〜３のタイヤは、
トレッドのショルダの近傍における故障の発生、第１、
２接合部の剥離故障の発生および発泡ゴムのカット故
障、チェーン故障の発生も全くなく、耐久性能が大幅に
向上した。さらに、走行によりトレッドの硬度経時変化
は、比較例１〜３に対して、大幅に小さい。

（効果）以上説明したように、本発明によれば、トレッドの発
泡ゴム層が特定のゴム成分、特定の高補強性カーボンブ
ラックおよび特定量以下のオイルを含有する発泡ゴムか
らなり、発泡ゴムを特定の気泡直径を有する独立気泡と
することにより、氷雪路面を長期にわたる使用におい
て、へたり現象が大幅に低減でき、氷雪路面上の制動性
能が大幅に向上できる。また、耐摩耗性能は実用上十分
であった。

【図面の簡単な説明】

第１、２図は本発明に係る空気入りタイヤを示す図であ
り、第１図はその一部断面図、第２図はその要部拡大断
面図である。１……空気入りタイヤ、２……ケース、３……トレッド、 3_A……外層部（発泡ゴム層）、 3_B……内層部、４……ショルダ、８……サイドウォール、 10……補強層、 11……発泡ゴム、 13……独立気泡、Ａ……第１接合部、Ｂ……第２接合部。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】タイヤのケースとケースのクラウン部を被
覆するトレッドとを備えた空気入りタイヤにおいて、該
トレッドの少なくとも路面と接する面に独立気泡を含有
する発泡ゴム層を設けるとともに、該発泡ゴム層の単位
面積当たりにおける気泡径５〜30μｍの独立気泡の個数
が気泡径５μｍ以上の独立気泡の個数を全体として50％
以上を占め、且つ、該発泡ゴム層が窒素吸着比表面積
（N₂SA）90〜180m²/gの特性を有するカーボンブラック
をゴム成分100重量部に対して30〜70重量部含有するこ
とを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】ゴム成分100重量部に対してオイル10重量
部以下を含有する特許請求の範囲第１項に記載の空気入
りタイヤ。