JP2901257B2

JP2901257B2 - 重荷重用空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2901257B2
Application number: JP63311324A
Authority: JP
Inventors: 秀樹青山; 秋彦松家
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1988-12-08
Filing date: 1988-12-08
Publication date: 1999-06-07
Anticipated expiration: 2014-06-07
Also published as: JPH02155806A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は重荷重用空気入りタイヤ、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、耐摩耗性能を甚しく向上
し、冬期の氷雪路面上における駆動性、制動性、氷上性
能等の氷雪性能の向上、特に氷上性能を著しく改良した
重荷重用空気入りタイヤに関する。

（従来の技術）一般に、冬期の氷雪路面を走行するとともに夏期の舗
装路面を走行する空気入りタイヤは、スパイクピンまた
はチェーン等による道路の摩耗および損傷による粉塵公
害を避けるために、乗用車用タイヤには、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用いられて
いる。

スタッドレスタイヤはトレッドパターンおよびトレッ
ドのゴム質の検討がなされ、特に、トレッドのゴム質で
は、ガラス転移点Tgの低いポリブタジエンゴムからなる
硬度Hdの低いトレッドゴムを用いることにより氷上性能
を向上している。

また、トレッドにガラス転移点Tgの低いポリマーから
なるゴムを用い、ゴムの内部に独立気泡を含有させた発
泡ゴムを用いることにより、トレッドゴム全体の硬度を
減少させ氷上性能を甚しく向上している。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、トレッドの接地圧が高い大型の重荷重
用空気入りタイヤにおいては高い接地圧により、氷が溶
け易く水膜ができて氷上の摩擦係数μが小さくなる。こ
のため、例えば、トレッドにガラス転移点Tgが低く、か
つ硬度Hdが低いゴムを用いたものは、小型の空気入りタ
イヤでは氷上性能にかなり効果はあるが、大型の重荷重
用空気入りタイヤでは著しい性能の向上はできないとい
う問題点がある。

また、トレッドに独立気泡を含有させた発泡ゴムを用
いることによる大型の重荷重用空気入りタイヤは氷上性
能を著しく向上はするが、乾燥路面、湿潤路面および氷
雪路面を長期間にわたり走行すると、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がある。

また、硬度Hdが低いトレッドゴムを大型の重荷重用空
気入りタイヤに用いると、トレッドの平均接地圧が大き
いため、トレッドのブロック（陸部）に永久歪、いわゆ
るへたりを生じ、耐久性能等が十分でないという問題点
もある。

そこで本発明は、接地圧の高い大型の空気入りタイヤ
のトレッドの発泡ゴムに好適の高補強性コーボンブラッ
クを適量組み合わせることにより、氷雪性能時に氷上性
能を著しく向上させるとともに、耐摩耗性能を著しく向
上した重荷重用空気入りタイヤを提供することを目的と
する。

（課題を解決するための手段）本発明者らは、大型の重荷重用空気入りタイヤのトレ
ッドに用いる発泡ゴムにおいて、ゴム配合および発泡ゴ
ムの物性と、タイヤの耐久性能、耐摩耗性能および氷上
性能との関係につき種々研究を行った。その結果、タイ
ヤのトレッドのブロック（陸部）のへたり現象を防止
し、トレッド全体の硬度を向上し、耐摩耗性を維持する
ためには、高補強性カーボンを適量配合する特定の配合
が効果的であることを見出した。

本発明者らは、さらに鋭意検討を重ね、下記結論に到
達した。

すなわち、本発明に係る重荷重用空気入りタイヤは、
タイヤのケースと、ケースのクラウン部を被覆するトレ
ッドとを有し、トレッドの平均接地圧が4kg/cm²以上の
重荷重用空気入りタイヤにおいて、トレッドの外側にト
レッドの全体積の少なくとも10％の体積を有する外層部
と、外層部の内側の内層部とを備え、前記外層部が発泡
ゴムからなり、該発泡ゴムが発泡率Vs5〜50％の範囲で
平均気泡径５〜150μｍの独立気泡を有するとともに、
気泡直径30〜200μｍの独立気泡を単位面積1mm²当たり2
0個以上有し、かつ、発泡ゴムの硬度が、54゜〜70゜で
あり、さらに発泡ゴムがゴム成分100重量部に対してセ
シルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表面積
（CTAB）が130m²/g以上で、圧縮ジブチルフタレート吸
油量（24M4DBP）が100ml/100g以上であるカーボンブラ
ックを30〜80重量部配合されることを特徴としている。

ここに、重荷重用空気入りタイヤとは、ライトトラッ
ク用空気入りタイヤ、トラック・バス用空気入りタイ
ヤ、更生用のライトトラック用空気入りタイヤおよび更
生用のトラック・バス用空気入りタイヤをいう。

また、平均接地圧が4kg/cm²以上としたのは、4kg/cm²
未満では本発明の効果が十分に発揮されないからであ
る。

また、発泡ゴムからなる外層部は、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。
外層部をトレッド全体積の少なくとも10％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、発泡ゴムの硬度Hdは54゜〜70゜が好ましい。硬
度Hdは45゜〜70゜としたのは、54゜未満では耐摩耗性が
悪化し、トレッドのへたりが発生する。70゜を越える
と、トレッドが硬くなり過ぎ、作業性が悪化し、発熱性
も悪化するからである。発泡ゴムの硬度Hdは高い程高い
接地圧の下でも気泡がつぶれず、氷上性能は向上する。
ここに、硬度HdはJIS K6301に準拠し、室温にて測定し
たものである。

また、発泡ゴムに配合する高補強性のカーボンブラッ
クはセシルトリメチルアンモニウムブロマイド吸着比表
面積（以下、単に、CTABという）が130m²/g以上で、圧
縮ジブチルフタレート吸油量（以下、単に、24M4DBPと
いう）が100ml/100g以上の特性を有するのが好ましい。
これらの数値未満では本発明の効果は十分に得られな
い。ここに、CTABの値および24M4DBPの値は、それぞれ
米国規格ASTMのD3765−85およびD3493−85の試験法に準
拠して実施したものである。

また、高補強性のカーボンはゴム成分100重量部に対
して30〜80重量部の範囲が好ましく、さらに好ましく
は、45〜65重量部である。ここに、30〜80重量部とした
のは、30重量部未満では耐摩耗性が悪化し、かつ、へた
りが発生する。80重量部を超えると、作業性が悪化し発
熱性も悪化するからである。前記高補強性のカーボンブ
ラックを前記特定の重量部の範囲を用いることにより、
発泡ゴムは耐摩耗性およびへたり性を著しく改良する。

また、トレッドが含有するゴム成分はガラス転移温度
−60℃以下の重合物、例えば天然ゴム、ポリイソプロピ
レンゴム、ポリブタジエンゴム、ブチルゴム、低スチレ
ン含有のスチレン・ブタジエン共重合ゴムの単独、また
は、これらの重合物の２種以上の混合物である。この理
由は、これらの重合物を用いることによりトレッドは低
温においても充分にゴム男性を有しているからである。

また、発泡ゴムの発泡率Vsは、次式 Vs＝（ρ₀/ρ_１−１）×100（％） ……（１）で表され、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）である。

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、潤滑
路面以外の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、発泡ゴムの独立気泡の平均気泡径は５〜150μ
ｍが望ましく、好ましくは10〜100μｍ、である。発泡
ゴムの独立気泡の平均気泡径を５〜150μｍとしたの
は、５μｍ未満では氷雪性能の改良効果が少なく、ま
た、平均気泡径が150μｍを超えると耐摩耗性能が大幅
に低下し、さらに、発泡ゴムの歪み復元力が低下し、い
わゆる耐ヘタリ性が低下し、走行時にタイヤブロックの
変形、サイプの目づまりなどを起こし、雪上性能を低下
させる。また、耐カット性も低下しブロック欠けが多く
なる。さらに、製造時に安定した形状を得ることが困難
であるからである。

また、発泡ゴムが気泡直径30〜200μｍの独立気泡を
単位面積1mm²当たり20個以上を含有することが望まし
く、好ましくは30個以上である。ここに、独立気泡を単
位面積1mm²当たり20個以上としたのは、20個未満では氷
雪路面に接触するトレッドゴムのゴム表面の独立気泡に
より生ずる凹凸状態が十分でなく氷雪性能を十分に発揮
できないためである。

また、本発明に係る重荷重用空気入りタイヤのトレッ
ドに用いる発泡ゴムは、特定のカーボンブラックを特定
の重量部用いた通常のゴム配合物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する際形成され
る。発泡剤としては、例えば、ジニトロソペンタメチレ
ンテトラアミンに尿素を併用した系、また、ベンゼンス
ルフォニルヒドラジド誘導体、中でもオキシビスベンゼ
ンスルホニルヒドラジドなどが製造加工性を考慮した発
泡剤として好ましい。

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）平均気泡径および発泡率Vs 発泡ゴムの平均気泡径は試験タイヤのトレッドの発泡
ゴムからブロック状の試料を切り出し、その試験断面の
写真を倍率100〜400光学顕微鏡で撮影し、200個以上の
独立気泡の気泡直径を測定し、算術平均値として表し
た。また、発泡ゴムの発泡率Vsはブロック状の前記試料
を厚さ2mμの薄片にし、加硫後１週間放置して安定させ
た後密度ρ_１（g/cm³）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（１）
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当たりの
気泡数（個）を計算した。

（３）耐摩耗性能各試験タイヤ10本の積載荷重10TONのトラックの全軸
に取り付け、約２万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た。ただし、再生タイヤに関して
は、ドライブ軸、フリー軸に取り付け、テストを実施し
た。比較例１のタイヤを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。

（４）氷上制動性能各試験タイヤ10本の積載荷重10TONのトラックに装着
し、外気温−５度の氷上で制動距離を測定した。比較例
１のタイヤを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。

（実施例１〜７、比較例１〜６）第１、２図は本発明に係る重荷重用空気入りタイヤの
第１実施例を示す図である。

まず、構成について説明する。第１図において、１は
重荷重用空気入タイヤ（タイヤサイズ/10.00 R20 14P
R）であり、トラック・バス用のラジアルタイヤであ
る。重荷重用空気入りタイヤ（以下、単に空気入りタイ
ヤという）１は、タイヤのケース（一点鎖線にて示して
いる）２と、ケース２のクラウン部2a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
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のクラウン部に互いに交
差するようほぼ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、トレッド３の外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。

トレッド３の平均接地圧は重荷重用空気入りタイヤに
正規荷重を負荷時に約7.5kg/cm²である。

トレッド３の外層部3_Aは発泡ゴム（図には点にて示し
ている）11からなり、この発泡ゴム11の硬度Hdは54゜〜
70゜である。内側部3_Bは低発熱性の通常のゴムであり、
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。

発泡ゴム11は、次表の第１実施例に示すゴム組成物の
配合によったもので、配合物はガラス転移温度−60℃以
下を有する天然ゴムおよびポリブタジエンゴムからなる
ゴム成分を含有し、かつ、本発明に係る高補強性のカー
ボンブラック、通常のゴム配合剤、および発泡剤（オキ
シビスベンゼンスルホニルヒドラジド）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、加熱・加圧する際、発泡し独立気泡13を形成する。

発泡ゴム11の発泡率Vs、平均気泡径および気泡直径30
〜200μｍの独立気泡数は次表の下部に示す、トレッド
３以外の構成および製造方法は通常の重荷重用空気入り
タイヤと同じであり、詳細な説明は省略する。

次表に示す第２〜７実施例および比較例１〜６の重荷
重用空気入りタイヤは、第１実施例におけるトレッド３
の外層部3_A発泡ゴム11の代わりに、次表に示す実施例お
よび比較例のゴム組成物による発泡ゴムおよび非発泡ゴ
ムを用いたものであり、他は第１実施例と同じである。

次に、本発明に係る重荷重用空気入りタイヤの性能試
験結果について説明する。

前表に示す実施例および比較例の重荷重用空気入りタ
イヤについて、耐摩耗性能および氷上性能を前述の試験
法に基づいて実施した。試験結果は、前表の下部に示
す。また、前述以外の夏期の性能および冬期の性能につ
いて調べた結果、十分な性能を有していた。また、トレ
ッドのへたり等もなく耐久性能は十分であった。

前表の試験結果に示すように、本発明に用いた発泡ゴ
ムに高補強性のカーボンブラックの最適量を組み合わせ
た実施例は比較例に比較して、耐摩耗性能および氷上性
能が共に著しく向上している。

次に、本発明の第８実施例について説明する。第３図
は本発明に係る重荷重用空気入りタイヤの第８実施例を
示すタイヤ21の図であり、第１実施例と同じ構成には同
じ符号をつける。

第８実施例においては、トレッド３の外層部23_Aがト
レッド３に設けられた溝15の溝底部15aを形成しないよ
うにして、外層部23_Aの発泡ゴム11（第３実施例のゴム
組成物を用いた）を外側に薄く配置し、溝底部15aには
内層部23_Bの無発泡ゴムを配置したものである。これに
より、苛酷な使用条件または更正等を含めた長期間の使
用時に、溝底部15aおよびこの近傍に発生することがあ
るグルーブクラック、リブテイア故障および耐摩耗性能
の不足等を大幅に改良することができる。第８実施例に
示すものは、前述の第２〜７実施例にも適用できるのは
勿論である。

（効果）以上説明したように、本発明によれば、接地圧の高い
大型の空気入りタイヤ即ちトラック・バス用の空気入り
ラジアルタイヤ、トラック・バス用の空気入りコンベン
ショナルバイアスタイヤ、高荷重用の小型トラック用ラ
ジアルタイヤ、高荷重用小型バイアスタイヤ及びそれら
の更生用タイヤのいずれのタイヤにおいても、トレッド
の発泡ゴムに好適の高補強性カーボンブラックを適量組
み合わせることにより、氷雪性能特に氷上性能を著しく
向上させるとともに、耐摩耗性を著しく向上できる。さ
らに、発泡ゴムを好適に配置することにより、苛酷な使
用条件および長期使用時にも十分に前記の性能を保持す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１、２図は本発明に係る重荷重用空気入りタイヤの第
１実施例を示す図であり、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。第３図は第８実施例
の要部拡大断面図である。１、21……重荷重用空気入りタイヤ、２……ケース、３……トレッド、 3_A、23_A……外層部、 3_B、23_B……内層部、 11……発泡ゴム、 13……独立気泡、 15……溝。

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有し、トレッドの平均接地圧が4k
g/cm²以上の重荷重用空気入りタイヤにおいて、トレッ
ドの外側にトレッドの全体積の少なくとも10％の体積を
有する外層部と、外層部の内側の内層部とを備え、前記
外層部が発泡ゴムからなり、該発泡ゴムが発泡率Vs5〜5
0％の範囲で平均気泡径５〜150μｍの独立気泡を有する
とともに、気泡直径30〜200μｍの独立気泡を単位面積1
mm²当たり20個以上有し、かつ、発泡ゴムの硬度が54゜
〜70゜であり、さらに、発泡ゴムが、ゴム成分100重量
部に対してセシルトリメチルアンモニウムブロマイド吸
着比表面積（CTAB）が130m²/g以上で、圧縮ジブチルフ
タレート吸油量（24M4DBP）が100ml/100g以上であるカ
ーボンブラックを30〜80重量部配合されていることを特
徴とする重荷重用空気入りタイヤ。