JP3779426B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トレッド踏面部を形成しているトレッドゴム内に長尺状の排水路を形成した空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
微細な長尺状の空洞を無数に含んだゴムをトレッドに用いたタイヤが提案されている。
【０００３】
このタイヤは、トレッドが摩耗すると、長尺状の空洞がタイヤ踏面部に表れて排水路の役目をし、接地面内の水を排除水することにより氷上性能及びウエット性能の向上を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで前述のようなタイヤは、長尺状の凹部がトレッド踏面幅方向で均一に分布しており、トレッドゴムの硬度がトレッド踏面幅方向で一定のため、コーナリング時にタイヤに横力が働くと、特に大入力となるショルダー部（トレッドのタイヤ幅方向両側の部分）では中央域（トレッドのタイヤ幅方向内側の部分）に対して摩耗が進み、結果として両肩減り摩耗、テーパー摩耗などの偏摩耗が生じる問題があり、そのため、新品時と走行後では性能が変化してしまう問題があった。
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮し、氷上性能及びウエット性能の向上を図りつつ、偏摩耗を抑制し、新品時と走行後での性能変化を抑制することのできる空気入りタイヤを提供することが目的である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、１対のビードコア間にトロイド状をなして跨がるカーカス層のクラウン部外周にベルト層とトレッドゴムを順次配置した空気入りタイヤであって、前記トレッドゴムは、樹脂からなる保護層により被覆された無数の長尺状独立気泡を有し、前記長尺状独立気泡は、最大長さＬと平均中空径Ｄとの比Ｌ／Ｄが３以上に設定され、前記長尺状独立気泡の密度は、前記トレッドゴムのタイヤ幅方向両側が疎に、タイヤ幅方向内側が、タイヤ幅方向両側よりも密に設定されていることを特徴としている。
【０００７】
次に、請求項１に記載の空気入りタイヤの作用を説明する。
請求項１に記載の空気入りタイヤでは、走行によってトレッドゴムが摩耗すると、長尺状独立気泡による長尺状の凹部が接地表面に形成され、この長尺状の凹部が排水路の役目を果たし、接地面内の水を効率良く排除水する。
【０００８】
したがって、本発明の適用されたスタッドレスタイヤで氷上走行を行った場合、氷面との間にわき出た水が長尺状の凹部により排除水されて氷上での摩擦係数を大きくすることができ、これにより高い氷上性能が得られる。なお、ウエット路面においても長尺状の凹部により接地面内の水が排除水されるので高いウエット性能が得られる。
【０００９】
また、樹脂からなる保護層が凹部の潰れを抑制するので、高荷重時においても排除水性が確保される。
【００１０】
また、接地面に露出した樹脂による引っかき効果により、路面との摩擦係数を向上させることができる。
【００１１】
本発明はスタッドレスタイヤ以外のタイヤにも適用でき、例えば、サマータイヤ等に適用した場合にも同様に高いウエット性能が得られる。
【００１２】
ところで、従来の一般のタイヤでは、コーナリング時などに横力がタイヤに働いたとき、タイヤ周方向に対して略直角に入力を受け、トレッドのタイヤ幅方向両側の部分（トレッド両側域）ではタイヤ幅方向内側の部分（トレッド中央域）に対して摩耗が進み、結果として偏摩耗が生じる。
【００１３】
また、保護層により被覆された長尺状独立気泡の密度が疎であるゴムと、密であるゴムとを比較すると、密度が疎であるゴムの方が密度が密であるゴムに比較して剛性が高く、耐摩耗性も高い。
【００１４】
本発明の空気入りタイヤは、トレッドゴム内において、タイヤ幅方向両側の部分では保護層により被覆された無数の長尺状独立気泡の密度を疎に、タイヤ幅方向内側の部分では密に分布させることにより、コーナリング時にショルダー部に働くサイドフォースに対する強度を増加することができ、ショルダー部の摩耗を抑制し、トレッド全体の摩耗を均一にできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
本発明の空気入りタイヤの第１の実施形態を図１乃至図９にしたがって説明する。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態の空気入りタイヤ（サイズ：１８５／７０Ｒ１３）１０は、ケース１と、このケース１のクラウン部２のタイヤ半径方向外側をショルダー３間において被覆するトレッド１２とを有している。
【００１７】
ケース１は、一対のビード部４と、一方のビード部４から他方のビード部４まで延びるゴム引きコードからなるトロイダル状のカーカス５と、カーカス５のクラウン部のタイヤ半径方向外側に配置されタイヤ周方向に延びる公知の非伸長性のベルト６とを有し、また、このケース１のタイヤ軸方向外側には耐屈曲性に優れた通常のゴムからなるサイドウォール７が配置されている。
【００１８】
本実施形態の空気入りタイヤ１０は所謂スタッドレスタイヤであり、図２に示すように、トレッド１２にはタイヤ幅方向に等間隔で配置された４本の周方向溝１４と、タイヤ周方向にほぼ等間隔にタイヤ幅方向に延びる横溝１６が形成され、これら周方向溝１４と横溝１６とによって区画されたブロック１８にはタイヤ幅方向に延びる複数のサイプ１９が形成されている。
【００１９】
図１に示すように、トレッド１２は、少なくとも２層のゴム層、本実施形態では、タイヤ半径方向外側に位置し、路面に接する外側ゴム層（所謂キャップゴム層）１２Ａと、タイヤ半径方向内側に位置する内側ゴム層（所謂ベースゴム層）１２Ｂとの２層のゴム層から構成されたトレッド踏面部、及びこのトレッド踏面部のタイヤ幅方向両側に配置された側ゴム部１２Ｃからなっている。
【００２０】
図３及び図４に示すように、外側ゴム層１２Ａは、略球形の球状独立気泡２２と、全体が樹脂の保護層２６で補強されている長尺状独立気泡２４とを無数に含んだ発泡ゴムであり、保護層２６で補強された長尺状独立気泡２４の密度は、タイヤ幅方向両側（ショルダー３側）が疎であり、タイヤ幅方向内側（タイヤ赤道面ＣＬ側）がタイヤ幅方向両側よりも密である。即ち、外側ゴム層１２Ａの単位体積当たりの長尺状独立気泡２４の総体積は、タイヤ幅方向両側の方がタイヤ幅方向内側よりも小となっている。
【００２１】
このように、長尺状独立気泡２４の密度に変化を持たせる方法としては、例えば、長尺状独立気泡２４の一つ当たりの大きさ（体積）が同一であれば、単位体積当たりの長尺状独立気泡２４の数を、タイヤ幅方向両側で少なく、タイヤ幅方向内側でタイヤ幅方向両側よりも多くすれば良い。また、単位体積当たりの長尺状独立気泡２４の数を一定とした場合には、タイヤ幅方向両側の長尺状独立気泡２４の大きさを小さく、タイヤ幅方向内側の長尺状独立気泡２４の大きさをタイヤ幅方向両側の長尺状独立気泡２４の大きさよりも大きくすれば良い。なお、長尺状独立気泡２４の数及び大きさの両方を変えても良い。
【００２２】
図４に示すように、本実施形態では、長尺状独立気泡２４は長手方向が実質的にタイヤ周方向（矢印Ａ方向）とされている。
【００２３】
図１に示す空気入りタイヤ１０において、タイヤ幅方向内側領域１５の外側ゴム層１２Ａの単位体積当たりの長尺状独立気泡２４の総体積を１００としたときに、その両側域１６ａ及び１６ｂでの単位体積当たりの長尺状独立気泡２４の総体積は１００未満、好ましくは６０〜９０である。また、タイヤ幅方向内側領域１５と両側域１６ａ＋１６ｂの比は、５：２〜２：５が好ましい。
【００２４】
なお、内側ゴム層１２Ｂには発泡されていない通常のゴムが使用されており、ショアＡ硬度が、外側ゴム層１２ＡのショアＡ硬度よりも高いゴムが使用されている。
（製造方法）
次に、本実施形態の空気入りタイヤ１０の外側ゴム層１２Ａの製造方法を説明する。
【００２５】
外側ゴム層１２Ａを形成するためのゴム組成物に用いられるゴム成分としては、−６０°Ｃ以下のガラス転移温度を有するものが望ましい。このガラス転移温度とするのは、トレッド１２の外側ゴム層１２Ａが、低温域において十分なゴム弾性を維持し、十分な氷上性能を得るためである。
【００２６】
また、外側ゴム層１２Ａを形成するためのゴム組成物は、天然ゴム及びジエン系合成ゴムからなる群より選ばれた少なくとも１種のゴムを有することが好ましい。
【００２７】
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、シス−１，４−ポリイソプレン、シス−１，４−ポリブタジエン等が含まれる。
【００２８】
この中で、特に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に使用され、特にシス含有率が９０％以上のポリブタジエンが好ましい。
【００２９】
外側ゴム層１２Ａに気泡を形成するために、ゴム組成物には発泡剤及び発泡助剤が含まれている。
【００３０】
発泡剤の例としは、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）等があるが、中でも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。
【００３１】
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適用される。
【００３２】
なお、発泡剤及び発泡助剤は、上記のもの以外を用いても良い。
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。
【００３３】
上記ゴム組成物の精錬工程（混練工程）において、図５に示すような長尺状の樹脂３２が混練され、樹脂３２は均一に分散される。
【００３４】
ここで、本実施形態に用いられる樹脂３２は、熱可塑性の樹脂であり、タイヤ加硫工程においてゴムマトリクスよりも粘度が低くなる樹脂が用いられている。
【００３５】
一般的に樹脂相の溶融前粘度は、ゴムマトリクスの架橋終了粘度（Ｍａｘ値）よりはるかに高い。しかしながら、樹脂相が一度溶融すると、その粘度は大巾に低下する。タイヤ加硫工程において、その初期から終了に至るまでの間に、ゴムマトリクスは架橋反応により粘度上昇して行く。その中で、長尺状樹脂相が溶融し、大巾に高かった粘度が溶融により低下し、そのときのゴムマトリクス粘度（架橋途中であるが）と相対的に逆転する。
【００３６】
なお、ここでいうゴムマトリクスとは、樹脂３２を除くゴム部分を指す。
全体が保護層２６で補強された長尺状独立気泡２４を得るための重要な条件は、ゴム中に配合する樹脂３２が結晶性高分子の場合、その結晶性高分子の融点を加硫最高温度以下とすることである。
【００３７】
保護層２６で補強された長尺状独立気泡２４は、加硫中に樹脂３２が加硫時の熱により溶融してゴムマトリクスよりも粘度が低下し、ゴム中に予め含有させた発泡剤等から発生してゴム中に拡散あるいは溶解したガスが、ゴム内で最も粘度の低い前記溶融した樹脂３２の内方に移動して集中することを利用して形成されるものである。
【００３８】
したがって、樹脂３２が結晶性高分子の場合、その融点はトレッド部の加硫最高温度以下とすることが重要である。なお、ここでいうトレッド部の加硫最高温度とは、モールド加硫においては、モールド内に入ってからモールドを出てタイヤが冷却されるまでのトレッド部の最高温度を指す。
【００３９】
ちなみに、ゴムの粘度としては、ムーニー粘度３０〜１００の範囲である。
樹脂３２の溶融粘度を支配するものとしては、融点（結晶性高分子の場合）、分子量が上げられる。
【００４０】
樹脂３２の融点は、使用するゴムの加硫最高温度よりも低いほど好ましい。これは、樹脂３２の融点がゴムの加硫最高温度よりも低いほど加硫中に早期に溶融するため、ゴム中に生成したガスが樹脂３２内に進入し易くなるためである。
【００４１】
なお、ゴムの加硫最高温度に対して樹脂３２の融点が近すぎると、樹脂３２は加硫末期に溶融する。この時点では、ゴムマトリクスはガスを取り込んで架橋が進行しているために、ガスが溶融した樹脂３２に進入し難く、長尺状独立気泡２４が形成され難くなる。
【００４２】
一方、樹脂３２の融点が低すぎると、ゴムの混練時の熱で樹脂３２が溶融してしまい、粘度が低下するために、混練の段階で樹脂３２同士の融着が発生してゴム中の樹脂３２の分散性が悪化するため好ましくない。また、樹脂３２の融点が低すぎると、混練の段階で樹脂３２がその長尺形状を保つことができなくなり、複数に分断されたり、場合によっては樹脂３２がゴム中に溶け込んでミクロに分散してしまう。
【００４３】
したがって、樹脂３２の融点は、上記概念の範囲内で選択されるべきであり、樹脂３２の融点は、ゴムの加硫最高温度よりも１０°Ｃ以上低く、好ましくは２０°Ｃ以上低く、更に好ましくは３０°Ｃ以上低く設定するべきである。
【００４４】
ちなみに、工業的にゴムの加硫温度は、最高で約１９０°Ｃであるので、加硫最高温度が１９０°Ｃに設定されている場合には、上記樹脂３２の融点は１９０°Ｃ以下、好ましくは１８０°Ｃ以下、更に好ましくは１７０°Ｃ以下とするべきである。
【００４５】
また、ゴムの混練工程を考えると、樹脂３２の融点は、混練時の最高温度に対して、５°Ｃ以上、好ましくは１０°Ｃ以上、更に好ましくは２０°Ｃ以上に設定することが良い。ゴムの混練工程での最高温度、おおよそ９５°Ｃを想定すると、樹脂３２の融点は、１００°Ｃ以上、好ましくは１０５°Ｃ以上、更に好ましくは１１５°Ｃ以上とすることが良い。
【００４６】
樹脂３２は、通常知られているように、同じ物質であっても分子量が高いほどある一定の温度における溶融粘度は高くなる。したがって、長尺状独立気泡２４を得るためには、分子量は、トレッドゴムの加硫最高温度におけるゴムの流動粘度より樹脂３２の粘度が高くならない様な範囲で選択されるべきである。
【００４７】
なお、試験を行った結果、重量平均分子量が１〜２×１０⁵ 程度の長尺状のポリエチレンを混入したゴム組成物では、加硫によって長尺状独立気泡２４が形成されたが、重量平均分子量が７×１０⁵ 以上とされる超高分子量ポリエチレンを混入したゴム組成物では、ゴム中に生成したガスがポリエチレン内部に集中せず、長尺状のポリエチレンは中空化しなかった。これは、分子量の違いに起因する溶融粘度の差によるものと考えられる。
【００４８】
一方、分子量が低すぎる場合、ゴムの混練の段階で樹脂３２の粘度が低下してしまい、樹脂３２同士の融着が発生してゴム中の分散性が悪化するため好ましくない。
【００４９】
本実施形態に用いられる樹脂３２の分子量は、材質の化学組成、分子鎖の分岐の状態によって決まるものなので限定されるものではないが、選択材質により適当な範囲内で選択されるべきである。
【００５０】
なお、上記融点とは、米国デュポン社製９１０型ＤＳＣ測定装置により、昇温速度１０°Ｃ／分、試料重量５ｍｇの条件で測定された融解ピーク温度のことを指す。
【００５１】
以上、本実施形態に必要とされる樹脂３２の熱的特性について述べたが、本実施形態は融点を持つ結晶性高分子に限定されるものではなく、外周部分に樹脂３２からなる保護層２６が形成された長尺状独立気泡２４が得られるものであれば、樹脂３２は非結晶性高分子でも良い。
【００５２】
樹脂３２が非結晶性高分子の場合でも、重要な条件は、加硫工程において、トレッドゴムが加硫最高温度に達するまでに樹脂３２の粘度がゴムの粘度よりも低くなることと、ゴム練り温度で樹脂３２同士の融着が発生せずに分散性が良いことであり、これら要件を満たすよう材質、分子量を選定する。
【００５３】
なお、結晶性高分子の樹脂３２の具体例としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ、融点：１３５°Ｃ）、ポリプロピレン（ＰＰ、融点：１６７°Ｃ）、ポリブチレン（融点：１２９°Ｃ）、ポリブチレンサクシネート（融点：１１５°Ｃ）、ポリエチレンサクシネート（融点：１０５°Ｃ）、シンジオタクティック−１，２−ポリブタジエン（ＳＰＢ、融点：１３０°Ｃ）のような単一組成重合物や、共重合、ブレンド等により融点を適当な範囲に操作したものも用いることができ、さらにこれらの樹脂３２に添加剤を加えても良い。
【００５４】
また、非結晶性高分子の樹脂３２の具体例としては、例えば、ポリメチルメタクリレート、アクリルニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリスチレンなどを用いることができる。
【００５５】
なお、樹脂３２は、前述した条件を満たすものであれば、上記具体例以外の樹脂３２であっても良い。また、分散させる樹脂３２の種類は１種類に限らず、複数種類であっても良い。
【００５６】
例えば、空気入りタイヤ１０の加硫最高温度が１７５°Ｃである場合、樹脂３２としてポリエチレン（融点：１３５°Ｃ）を用いることができる。また、ポリエチレン（融点：１３５°Ｃ）とポリプロピレン（融点：１６７°Ｃ）の両方を分散させても良い。
【００５７】
図６に示すように、長尺状の樹脂３２の混練された生のゴム組成物３６を、流路断面積が出口に向かって減少する押出機の口金３８から押し出すと、樹脂３２の向き、即ち、樹脂３２の長手方向が押出し方向（矢印Ｃ方向）に沿って除々に揃い、口金３８から出るときには樹脂３２の長手方向が押出し方向に揃うので、その後、口金３８から押し出された帯状のゴム組成物３６を所望の長さでカットし、これを外側ゴム層１２Ａのゴムとして用いることができる。
【００５８】
なお、樹脂３２の長手方向が揃う程度は、流路断面積の減少ぐあい、押出し速度、ゴムの粘度等によって変化する。
【００５９】
長尺状の樹脂３２を所望する方向、即ち、押出方向に沿って配列するためには、ゴムの流動性を限られた温度範囲の中でコントロールすることが重要である。即ち、オイル、液状ポリマーなどの加工性改良剤をゴム組成物に適宜添加することにより、ゴムマトリクスの粘度を下げ、流動性を高めることによって、長尺状の樹脂３２の融点以下といった押出温度の制約条件のなかでも、極めて良好に押出し、かつ、理想的に長尺状の樹脂３２を押出方向に沿った方向に配列せしめることが可能となる。
【００６０】
このようにして出来たゴム組成物からなる帯状の生の外側ゴム層１２Ａを、予め生タイヤケースのクラウン部に貼り付けられた生の内側ゴム層１２Ｂの上に、長手方向がタイヤ周方向と一致するように貼り付け、所定のモールドで所定温度、所定圧力のもとで加硫成形することにより本実施形態の空気入りタイヤ１０を成型することができる。
【００６１】
ところで、保護層２６で補強された長尺状独立気泡２４の密度をタイヤ幅方向両側で疎、タイヤ幅方向内側で密にする方法であるが、一番簡単な方法は、例えば、樹脂３２の含有量の多い帯状のゴム組成物と、樹脂３２の含有量の少ない帯状のゴム組成物との２種類の帯状のゴム組成物を製造し、樹脂３２の含有量の少ない帯状のゴム組成物がタイヤ幅方向両側に、樹脂３２の含有量の多い帯状のゴム組成物がタイヤ幅方向内側となるように、生の内側ゴム層１２Ｂの上に貼り付ければ良い。
【００６２】
また、大きい樹脂３２を含んだ帯状のゴム組成物と、小さく樹脂３２を含んだ帯状のゴム組成物との２種類の帯状のゴム組成物を製造し、小さい樹脂３２を含んだ帯状のゴム組成物がタイヤ幅方向両側に、大きい樹脂３２を含んだ帯状のゴム組成物がタイヤ幅方向内側となるように、生の内側ゴム層１２Ｂの上に貼り付けても良い。
【００６３】
なお、長尺状独立気泡２４の密度は、２段階以上に細かく変化させても良く、連続的に変化させても良い。
【００６４】
生の外側ゴム層１２Ａがモールド内で加熱されると、図７（Ａ）に示すように、発泡剤によってガス３４が発生し始める。
【００６５】
生の外側ゴム層１２Ａが加熱されて樹脂３２が溶融（または軟化）し、その粘度がゴムマトリクスの粘度よりも低下すると（図８参照）、図７（Ｂ）に示すように樹脂３２の周囲に発生したガス３４が溶融した樹脂３２の中へと移動する。最終的には、溶融した樹脂３２のなかに移動したガス３４の気泡同士がつながって長尺状の空間が形成され、樹脂３２から離れた部位で発生したガスはその位置に止まる。
【００６６】
冷却後の外側ゴム層１２Ａは、図７（Ｃ）及び図７（Ｄ）に示すように球状独立気泡２２と、外周部分が固化した樹脂３２の保護層２６で補強された長尺状独立気泡２４とが形成された発泡ゴムとなる。
（作用）
次に本実施形態の作用を説明する。
【００６７】
本実施形態の空気入りタイヤ１０を走行させると、図９に示すように、略球形の球状独立気泡２２による凹部２２Ａと長尺状独立気泡２４による溝状の凹部２４Ａとが摩耗の極めて初期の段階でトレッド１２の接地面に現れる。
【００６８】
空気入りタイヤ１０を氷上で走行させると、接地圧と摩擦熱によってタイヤと氷面との間に水膜が生じるが、トレッド１２の接地面に形成された無数の凹部２２Ａ，２４Ａによって接地面内の水分（水膜）は素早く排除水されて除去される。
【００６９】
また、長手方向が実質的にタイヤ周方向となっている溝状の凹部２４Ａによって接地面内のタイヤ回転方向後側への排除水性が向上するため、特に氷上ブレーキ性能が向上する。
【００７０】
本実施形態の外側ゴム層１２Ａは、保護層２６により被覆された長尺状独立気泡２４の密度をタイヤ幅方向両側で疎に、タイヤ幅方向内側で密に分布させたので、タイヤ幅方向両側の剛性がタイヤ幅方向内側に対して向上している。このため、本実施形態の空気入りタイヤ１０では、コーナリング時にショルダー部に働くサイドフォースに対する強度を増加することができ、ショルダー部の摩耗を抑制し、トレッド全体の摩耗を均一にすることができ、新品時と走行後での性能変化を抑制することができる。
【００７１】
また、この溝状の凹部２４Ａは、外周部分がゴムマトリクスよりも硬い保護層２６で補強されているため高荷重時でも潰れ難く、荷重の変化に影響されずに高い排除水性を常に維持することができる。
【００７２】
さらに、本実施形態の空気入りタイヤ１０では、接地面に露出した保護層２６が路面を引っかく作用に基づき路面との間の摩擦力を更に向上でき、これによりコーナリング性能を更に向上させることができる。
【００７３】
本実施形態の空気入りタイヤ１０の製造方法によれば、加硫成形時の高温、高圧下のもとにおいても長尺状の樹脂３２を中空化することが可能となり、十分な排除水性能を得ることのできる保護層２６で補強された長尺状独立気泡２４を確実に形成することができる。
【００７４】
ここで、外側ゴム層１２Ａを構成している発泡ゴム部分において、球状独立気泡２２の発泡率Ｖｓ1 と長尺状独立気泡２４の発泡率Ｖｓ2 とを合わせた全発泡率をＶｓとすると、全発泡率Ｖｓは、３〜４０％の範囲内が望ましく、好ましくは５〜３５％である。発泡ゴムの全発泡率Ｖｓは、Ｖｓ＝（ρ₀ ／ρ₁ −１）×１００（％）で表され、ρ₁ は発泡ゴムの密度（ｇ／ｃｍ³ ）、ρ₀ は発泡ゴムの固相部の密度（ｇ／ｃｍ³ ）である。
【００７５】
全発泡率Ｖｓが３％未満では、発生する水膜に対して絶対的な凹部体積の不足により充分な排除水が行われず、氷上性能の効果向上が望めない。
【００７６】
全発泡率Ｖｓが４０％を越えると、氷上性能向上効果は充分だが、ゴム内の空隙が多すぎるために、コンパウンドの破壊限界が大巾に低下し、耐久性上好ましくない。
【００７７】
全発泡率Ｖｓ３〜４０％の設定範囲の中で、長尺状独立気泡２４が全発泡率Ｖｓの１０％以上を占めることが大切である。１０％未満では、適切な長尺状水路が少ないために、球状独立気泡のみの場合に対する効果が薄れるからである。
【００７８】
また、長尺状の樹脂３２の平均径は、２．３〜４００μｍが実際的である。その理由は、タイヤ加硫の一般的製造条件の中では、所望する長尺状独立気泡２４の出来上がり中空径が２０〜５００μｍになるためには、中空化前の段階で樹脂３２の平均径が２．３〜４００μｍ程度となっているためである。
【００７９】
一方、長尺状独立気泡２４の平均中空径Ｄ（＝保護層２６の内径。図４参照）は、２０〜５００μｍの範囲内であることが好ましい。
【００８０】
長尺状独立気泡２４の平均中空径Ｄが２０μｍ未満になると、排除水性が低下するため好ましくない。一方、長尺状独立気泡２４の平均中空径Ｄが５００μｍよりも大きくなると、耐カット性、ブロック欠けが悪化し、また、乾燥路面での耐摩耗性が悪化するため好ましくない。
【００８１】
また、長尺状独立気泡２４の１個当たりの最大長さＬと、平均中空径Ｄとの比Ｌ／Ｄは３以上が好ましい。
【００８２】
比Ｌ／Ｄを３以上とすることにより、摩耗したゴム表面に現れる溝状の凹部２４Ａが長くなり、平均中空径Ｄを上記の最適範囲内とした上で容積を大きくとることができ、多量の水を排除水可能となる。特に、周方向溝１４、横溝１６、サイプ１９等に端部が連結された溝状の凹部２４Ａは、吸収した水を周方向溝１４、横溝１６、サイプ１９まで排出できるので効果的である。
【００８３】
なお、上記空気入りタイヤ１０では、長尺状独立気泡２４の長手方向の向きをタイヤ周方向としたが、製造上の理由等から（図３参照）、一部周方向以外に配向しても良い。
【００８４】
長尺状独立気泡２４の長手方向をタイヤ軸方向（矢印Ｂ方向）とすると溝状の凹部２４Ａの方向がタイヤ軸方向となり、横方向に対する排除水性を特に向上させることができる。
［第２の実施形態］
本発明の空気入りタイヤの第２の実施形態を図１０及び図１１にしたがって説明する。なお、第１の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００８５】
図１０及び図１１に示す本実施形態の空気入りタイヤ４０（サイズ：１８５／７０Ｒ１３）は、所謂サマータイヤであり、トレッド１２にはタイヤ幅方向に等間隔で配置された３本の周方向溝１４と、タイヤ周方向にほぼ等間隔にタイヤ幅方向に対して若干傾斜して延びる横溝１６とで区画されたブロック１８を有している。
【００８６】
図１０に示すように、トレッド１２は、１層のゴム層４２から構成されたトレッド踏面部、及びこのトレッド踏面部のタイヤ幅方向両側に配置された側ゴム部１２Ｃからなっている。
【００８７】
なお、図示は省略するが、この第２実施形態の空気入りタイヤ４０のゴム層４２も第１実施形態の空気入りタイヤ１０の外側ゴム層１２Ａと同様に略球形の球状独立気泡２２と、全体が樹脂の保護層２６で補強されている長尺状独立気泡２４とを無数に含んだ発泡ゴムであり、ブロック１８内においては、保護層２６で補強された長尺状独立気泡２４の密度がタイヤ幅方向両側で疎、タイヤ幅方向内側でタイヤ幅方向両側よりも密となっている。
【００８８】
本実施形態の空気入りタイヤ４０も第１の空気入りタイヤ１０と同様に、略球形の球状独立気泡２２による凹部２２Ａと長尺状独立気泡２４による溝状の凹部２４Ａとが摩耗の極めて初期の段階でトレッド１２の接地面に現れ、凹部２２Ａ及び溝状の凹部２４Ａによる排除水性が得られる。
【００８９】
本実施形態の空気入りタイヤ４０も第１の実施形態の空気入りタイヤ１０と同様に、保護層２６により被覆された長尺状独立気泡２４の密度をタイヤ幅方向両側で疎に、タイヤ幅方向内側で密に分布させたので、ショルダー部の摩耗を抑制し、トレッド全体の摩耗を均一にすることができ、新品時と走行後での性能変化を抑制することができる。
【００９０】
なお、前述した空気入りタイヤ１０，４０は、いわゆる乗用車用であったが、本発明は乗用車用タイヤ以外、例えば、トラック・バス用のタイヤにも適用できるのは勿論である。
【００９１】
また、前記実施形態では、加硫温度が１７５°Ｃであったが、ゴムの材質、タイヤの種類等によって加硫温度は適宜変更される。
【００９２】
なお、本発明は、サイプ、ブロック形状等、タイヤ形状との組み合わせは自由である。
【００９３】
また、空気入りタイヤは、所謂更生タイヤであっても良く、この場合には、長尺状の樹脂３２を含んだ帯状のゴム組成を所定のモールドで加硫して貼り替え用のトレッドを成型し、これを台タイヤに貼り付ければ良い。
【００９４】
なお、長尺状独立気泡２４の潰れ抑制のために、保護層２６と周囲のマトリクスゴムとの接着性は重要である。本発明の実施形態に用いたポリエチレンなどは、一旦溶融するためにゴムとある程度接着しているが、マトリクスゴムと保護層２６との接着性をさらに良くする方法としては、例えば、樹脂３２に表面処理を行う方法、樹脂３２にゴムとの接着性を向上させる成分を含有させる方法等がある。
【００９５】
前記実施形態では、長尺状の樹脂３２を溶融しないようにゴム原料等と共に混練し、これを断面積が除々に小さくなる押出機の口金から押し出すことによって長手方向が押出し方向に沿って揃った長尺状の樹脂３２を含んだゴム組成物を得たが、他の方法によっても同様なゴム組成物を得ることができる。
【００９６】
例えば、粒状の樹脂をゴム原料等と共に混練し、樹脂が溶融又は軟化するように押出し時の温度を設定して押出機の口金から押し出すようにすると、溶融又は軟化した樹脂が除々の押出し方向に延ばされながらゴム組成物が押し出され、口金から押し出されたときには、樹脂は長手方向が押出し方向とされた長尺状となる。
（試験例）
本発明の効果を確かめるために、比較例１のスタッドレスタイヤ及び本発明の適用された実施例１のスタッドレスタイヤを試作して氷上ブレーキ性能、氷上トラクション性能、氷上フィーリング、耐摩耗及び偏摩耗の各々に付いて実車テストを行って比較を行うと共に、比較例２のサマータイヤ及び本発明の適用された実施例２のサマータイヤを試作してドライフィーリング、ウエットブレーキ性能、耐摩耗及び偏摩耗の各々に付いて実車テストを行って比較を行った。
【００９７】
以下に比較例１，２及び実施例１，２のタイヤを説明する。
各例のタイヤ共に、タイヤサイズは１８５／７０Ｒ１３である。実施例１のスタッドレスタイヤは第１の実施形態で説明した構造のタイヤ（図１〜３参照）であり、比較例１のスタッドレスタイヤは、実施例１のスタッドレスタイヤと同一パターンで、長尺状独立気泡２４の密度が一定のタイヤである。
【００９８】
一方、実施例２のサマータイヤは第２の実施形態で説明した構造のタイヤ（図１０及び図１２参照）であり、比較例２のサマータイヤは、実施例２のサマータイヤと同一パターンで、長尺状独立気泡２４の密度が一定のタイヤである。
【００９９】
次に、各例のタイヤのその他の仕様及び試験方法を以下に説明する。
球状独立気泡と長尺状独立気泡の体積比：タイヤトレッドからブロック片を切り取り、更に、タイヤ周方向に対して垂直に、かつトレッド表面に対して垂直に、鋭利なカミソリで観察面を切り出す。このカットサンプルを走査型電子顕微鏡で、倍率１００倍にて写真撮影を行う。尚、写真撮影場所については無作為に抽出する。次いでこの写真中の球状独立気泡部分と樹脂保護層を備えた長尺状独立気泡部分を分別し、それぞれの面積を測定して、ある一定面積内の球状独立気泡と長尺状独立気泡の面積比を算出する。以上の測定を１０回行い、面積比の平均を求め、これを球状独立気泡と長尺状独立気泡の体積比とした。
【０１００】
硬度：加硫したゴム組成物をＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠し、室温（２４°Ｃ）にて測定したものである。
【０１０１】
長尺状独立気泡の平均内径：長尺状独立気泡の平均内径については、上記測定における長尺状独立気泡全面積を、観察された長尺状独立気泡個数で割り、１独立気泡当たりの平均断面積を求め、下記式により断面が完全な円状である事を仮定した際の直径を算出した。
【０１０２】
長尺状独立気泡内径＝（１独立気泡当たり断面積÷π）^0.5 ×２
以上の測定を１０回行い、その平均値を長尺状独立気泡内径とした。
【０１０３】
長尺状独立気泡の長さについては、独立気泡に沿ってサンプルを切断し、実測したものとする。
【０１０４】
長尺状独立気泡の樹脂層の厚み：長尺状独立気泡の樹脂層の厚みについては、上記測定に用いたカットサンプルを用い、走査型電子顕微鏡を樹脂の厚みが測定できるほどの高倍率にして写真撮影し、１個の長尺状独立気泡につき、４ヵ所の厚みを測定する。この測定を４０個の長尺状独立気泡に対して行い、平均値を長尺状独立気泡の保護層の厚みとした。
【０１０５】
実車テストは、内圧２００ｋＰａを充填した供試タイヤを日本製１６００ＣＣクラスの乗用車（２名乗車）に装着して行った。各試験の方法は以下に説明する通りである。
【０１０６】
氷上ブレーキ性能：氷盤路で時速２０km/hからのフル制動したときの制動距離を測定した。結果は、制動距離の逆数を比較タイヤ１を１００として指数表示した。なお、数値が大きいほど氷上ブレーキ性能が良いことを示す。
【０１０７】
氷上トラクション性能：氷盤路での２０ｍの距離での発進からの加速通過時間を測定した。結果は、加速通過時間の逆数を比較タイヤ１を１００として指数表示した。なお、数値が大きいほど氷上トラクション性能が良いことを示す。
【０１０８】
氷上フィーリング：氷盤路面のテストコースにおける制動、発進性、直進性、コーナリング性の総合フィーリング（テストドライバーによるフィーリング評価）。結果は、比較タイヤ１を１００として指数表示した。なお、数値が大きいほど氷上フィーリングが良いことを示す。
【０１０９】
ドライフィーリング：乾燥した舗装路のテストコースにおける直進性、レーンチェンジ性、コーナリング性の総合フィーリング（テストドライバーによるフィーリング評価）。結果は、比較タイヤ２を１００として指数表示した。なお、数値が大きいほどドライフィーリングが良いことを示す。
【０１１０】
ウエットブレーキ性能：水深２mmの舗装路を、８０，６０及び４０km/hの各速度においてフル制動したときの制動距離を測定し、平均制動距離を求めた。結果は、平均制動距離の逆数を新品の比較タイヤ２を１００として指数表示した。なお、数値が大きいほどウエットブレーキ性能が良いことを示す。
【０１１１】
耐摩耗：一般道を１万〜２万ｋｍ走行したときのｋｍ当たりの摩耗量を測定し、摩耗量の逆数を新品の比較タイヤを１００として指数表示した。なお、数値が大きいほど耐摩耗性が良いことを示す。
【０１１２】
偏摩耗：一般道を１万〜２万ｋｍ走行したときの偏摩耗の程度を比較タイヤを１００として指数表示した。なお、数値が大きいほど偏摩耗が少ないことを示す。
【０１１３】
スタッドレスタイヤの仕様及び試験結果を以下の表１に示し、サマータイヤの仕様及び試験結果を以下の表２に示す。
【０１１４】
【表１】

【０１１５】
【表２】

【０１１６】
なお、上記表１，２中の加硫ゴム組成物の第１独立気泡は前述した実施形態で説明した球状独立気泡を指し、第２独立気泡は同実施形態で説明した長尺状独立気泡を指す。
【０１１７】
シス−１，４−ポリブタジエン：ＪＳＲ製 ＢＲ０１
スチレン−ブタジエン共重合タイヤゴム：旭化成製 タフデン２５３０
カーボンブラック：旭カーボン Ｎ１１０
シリカ：日本シリカ工業（株）製 Ｎｉｐｓｌ ＡＱ
シランカップリング剤：ＤＥＧＵＳＳＡ製 Ｓｉ６９
老化防止剤：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
加硫促進剤：Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジル−１−スルフェンアミド
発泡剤ＤＰＴ：永和化成工業（株）製 セルラーＤ
発泡助剤（尿素系）：永和化成工業（株） セルペーストＫ５
熱可塑性樹脂：ＰＥ（ポリエチレン）
試験の結果、本発明を適用した実施例１のスタッドレスタイヤは、長尺状独立気泡の密度が一定とされた比較例１のスタッドレスタイヤよりも耐摩耗性が良く、また偏摩耗が少ないことが証明された。
【０１１８】
同様に、本発明を適用した実施例２のサマータイヤは、長尺状独立気泡の密度が一定とされた比較例２のサマータイヤよりも耐摩耗性が良く、また偏摩耗が少ないことが証明された。
【０１１９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の空気入りタイヤは上記の構成としたので、氷上性能及びウエット性能の向上を図りつつ、偏摩耗を抑制でき、新品時と走行後での性能変化を抑制することができる、という優れた効果を有する。
【０１２０】
また、樹脂からなる保護層が長尺状の凹部の潰れを抑制するので、高荷重時においても凹部による排除水性を確保できる、という優れた効果を有する。
【０１２１】
また、接地面に露出した樹脂による引っかき効果によって摩擦係数を向上できる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の適用された第１の実施形態に係る空気入りタイヤの断面図である。
【図２】 第１の実施形態に係る空気入りタイヤのトレッドの平面図である。
【図３】 ブロックの拡大断面図である。
【図４】 外側ゴム層の拡大断面図である。
【図５】 長尺状の樹脂の斜視図である。
【図６】 長尺状の樹脂の方向を揃える原理を説明する説明図である。
【図７】 （Ａ）〜（Ｄ）は、長尺状独立気泡が形成される順序を説明する説明図である。
【図８】 温度（加硫時間）とゴム及び樹脂の粘度の関係を示したグラフである。
【図９】 摩耗した外側ゴム層の拡大断面図である。
【図１０】 第２の実施形態に係る空気入りタイヤの断面図である。
【図１１】 第２の実施形態に係る空気入りタイヤのトレッドの平面図である。
【符号の説明】
４ ビードコア
６ カーカス
８ ベルト
１０ 空気入りタイヤ
１２ トレッド
２４ 長尺状独立気泡
２６ 保護層
３２ 樹脂
４０ 空気入りタイヤ

Claims (1)

1. １対のビードコア間にトロイド状をなして跨がるカーカス層のクラウン部外周にベルト層とトレッドゴムを順次配置した空気入りタイヤであって、
   前記トレッドゴムは、樹脂からなる保護層により被覆された無数の長尺状独立気泡を有し、
   前記長尺状独立気泡は、最大長さＬと平均中空径Ｄとの比Ｌ／Ｄが３以上に設定され、
   前記長尺状独立気泡の密度は、前記トレッドゴムのタイヤ幅方向両側が疎に、タイヤ幅方向内側が、タイヤ幅方向両側よりも密に設定されていることを特徴とする空気入りタイヤ。

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