JP4171531B2

JP4171531B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4171531B2
Application number: JP14437297A
Authority: JP
Inventors: 一哲篠原; 裕章西川; 宏二郎山口
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1997-06-02
Filing date: 1997-06-02
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2017-06-02
Also published as: EP0882606B1; EP0882606A3; JPH10329506A; DE69825669D1; EP0882606A2; DE69825669T2

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することにより雪氷路性能を飛躍的に向上させた空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年問題となっているつるつる路面と水膜の発生しやすい雪氷路面での走行性能を向上させるには、この水膜を除去することにより路面上の摩擦係数（μ）を向上させることが効果的であることが分かっている。
【０００３】
水膜除去の方法として、除水効果が発揮されるサイプをタイヤ踏面陸部内に配したパターントレッド部に、（１）球状の独立気泡による微細な凹凸により除水効果が発揮される（特開昭６２−２８３００１号公報）、（２）発泡と短繊維にて形成された微小な凹凸により除水効果が発揮される（特開平４−３８２０７号公報、特開平４−１１０２１２号公報）ことを特徴としたトレッドゴムを構成することが効果的であることが分かっている。
【０００４】
また、新品時に気泡が出現していないときの摩擦係数（μ）を向上するために、陸部の踏面に微細な細溝を多数配すればよいこと（特開平７−１８６６３３号公報）が分かっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来方法では以下のような問題点がある。
（１）の独立気泡のみによる発泡ゴムでは、除水効果が不十分であり、大きな氷雪上性能向上効果が得られない。
（２）の発泡と短繊維の組み合わせゴムでは、排水路の形成は短繊維の摩耗及び脱落に依存するため、走行状態及び摩耗状態により大きな差が生じ、また耐摩耗性が損なわれる。
【０００６】
また、陸部の踏面に微細な細溝を多数配したタイヤでは、摩耗して細溝が消滅してしまうと長尺の排水路は無いので、効率的に除水することができなくなる。
【０００７】
本発明は、上記事実を考慮し、走行及び摩耗状態に影響されることなく効率的に除水効果を発揮できるようにした空気入りタイヤを提供することが目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の空気入りタイヤは、トレッド踏面部に複数の陸部を画成する複数の溝が形成され、前記陸部にタイヤ半径方向内側に向かって延びる複数本のサイプを有し、踏面部全体ネガティブ比率Ｎが２５％〜６５％、前記溝の溝深さＤが５mm以上、前記サイプのサイプ深さＳd ＝Ｄ×α（但し、０．１＜α＜１．０）、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以上に設定されている、ことを特徴としている。
【０００９】
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、トレッド踏面部に溝深さＤが５mm以上とされた複数の溝によって画成された複数の陸部を有しており、これらの陸部が雪面に食い込むので高い雪上性能が得られる。なお、溝深さＤが５mm未満では、十分な雪上性能が得られない。
【００１０】
また、陸部に形成した複数本のサイプが雪氷路面との間の水膜を除水し、サイプのエッジが水膜を切るので接地性が良くなる。
【００１１】
ところで、摩擦係数（μ）の低い、水膜の発生しやすい雪氷路面での走行性能を向上させるには、タイヤ接地面に発生した水膜を効率よく除去することが必要である。
【００１２】
請求項１に記載の空気入りタイヤでは、トレッドゴム内には排水路となる長尺状独立気泡が常時存在しているため、長尺状の凹部は摩耗末期まで次々に形成され、摩耗状態に影響されることなく常時効率的な排除水効果が得られる。
【００１３】
さらに、長尺状独立気泡は樹脂からなる保護層で被覆されて補強されているので、耐摩耗性及び偏摩耗性を低下させることなく、雪氷路性能の向上が図れる。
【００１４】
なお、樹脂からなる保護層が長尺状独立気泡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。
【００１５】
なお、踏面部全体ネガティブ比率Ｎが２５％未満では、ウエット路面での排水性及び積雪路での走行性がとれない。
【００１６】
一方、踏面部全体ネガティブ比率Ｎが６５％を越えると、路面との接触面積が極端に少なくなってしまう為、路面とのグリップ力が損なわれることにより運動性能がとれなくなってしまう。
【００１７】
なお、踏面部全体ネガティブ比率Ｎを２８％〜４５％とすることがより好ましい。
【００１８】
また、サイプのサイプ深さＳd が０．１Ｄ未満では、水膜を除去するための体積が不十分であり、その効果はあらわれない。
【００１９】
一方、サイプのサイプ深さＳd が１．０Ｄを越えると、トレッド陸部の剛性が大きく低下し、荷重時に倒れこんでしまう為、路面との接触面積が著しく低下してしまい、性能向上の効果は無くなってしまう。
【００２０】
なお、０．５＜α＜１．０とすることがより好ましい。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空気入りタイヤにおいて、前記長尺状独立気泡の長手方向の向きをタイヤ周方向に配向した、ことを特徴としている。さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の空気入りタイヤにおいて、前記長尺状独立気泡の向きを、タイヤ幅方向内側でタイヤ周方向に、タイヤ幅方向外側でタイヤ幅方向に配向した、ことを特徴としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の空気入りタイヤの一実施形態を図１乃至図１１にしたがって説明する。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態の空気入りタイヤ（サイズ：１８５／７０Ｒ１４）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。
【００２３】
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。
【００２４】
本実施形態の空気入りタイヤ１０は冬用タイヤ（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５本の周方向溝１４が形成されており、タイヤ赤道面ＣＬ両側には、タイヤ赤道面ＣＬ上に形成される周方向溝１４とその両側に形成された周方向溝１４とによってタイヤ周方向に沿って延びる２つのリブ１５が形成されている。
【００２５】
また、リブ１５の両側には、タイヤ幅方向（矢印Ｂ方向）に延びる横溝１６が形成され、この横溝１６と周方向溝１４とよって複数のブロック１８が画成されている。
【００２６】
これらのリブ１５及びブロック１８には、実質的に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。
【００２７】
本発明の適用される空気入りタイヤはキャップ／ベース構造が好ましく、図１に示すように、本実施形態のトレッド１２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。
【００２８】
本実施形態の空気入りタイヤ１０のトレッド踏面部のネガティブ比率Ｎは、３３％（０．３３）である。
【００２９】
また、周方向溝１４及び横溝１６の溝深さＤは、９．３mmである（図３参照）。
【００３０】
トレッド接地陸部踏面部のトラクションエッジ成分密度Ｅは、０．１〜０．３の範囲内であり、好ましくは０．１７〜０．２７の範囲内である。本実施形態では、トレッド接地陸部踏面部のトラクションエッジ成分密度Ｅが０．２４である。ここで、Ｅ＝ｅ／（（１−Ｎ）・Ｗ）であり、ｅは１パターンピッチＰ内の接地陸部踏面（リブ１５及びブロック１８）のエッジのタイヤ幅方向成分の総和及び該接地陸部踏面に配されるサイプ１９の幅方向成分の総和の合計を該ピッチＰで除した値であり、Ｗは接地幅であり、１９９７ＪＡＴＭＡでの適用サイズ、プライレーティングにおける最大負荷能力に対し８５％の荷重、前記最大負荷能力に対応する最大空気圧の７５％の内圧充填の条件での接地幅である。
【００３１】
陸部の幅Ｗｂ内に配設されたサイプの総幅Ｗｓの比率Ｗｓ／Ｗｂは０．６〜１．０が好ましい。本実施形態では、図４に示すようにリブ１５の幅をＷｂ1 、リブ１５に形成されたサイプ１９の総幅をＷｓ1 、リブ１５に隣接するブロック１８の総幅をＷｂ2 、リブ１５に隣接するブロック１８に形成されたサイプ１９の総幅をＷｓ2 、ショルダー側のブロック１８の総幅をＷｂ3 、ショルダー側のブロック１８に形成されたサイプ１９の総幅をＷｓ3 とすると、Ｗｓ1 ／Ｗｂ1 ＝１．０、Ｗｓ2 ／Ｗｂ2 ＝０．７、Ｗｓ3 ／Ｗｂ3 ＝０．７６である。
【００３２】
外側ゴム層１２Ａのゴム硬度は内側ゴム層１２Ｂのゴム硬度よりも低いことが好ましく、外側ゴム層１２ＡのＪＩＳゴム硬度（０°Ｃ）は４０〜６０度、内側ゴム層のＪＩＳゴム硬度（０°Ｃ）が５５〜７０度が好ましい範囲である。また、内側ゴム層１２Ｂの厚みｔ１（図３参照）は、０．３＜ｔ１／Ｔ＜０．６が好ましい（Ｔ：トレッドトータルの厚み）。
【００３３】
本実施形態では、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、外側ゴム層１２ＡのＪＩＳゴム硬度（０°Ｃ）が４８度、内側ゴム層のＪＩＳゴム硬度（０°Ｃ）が６２度である。
【００３４】
図３に示すように、内側ゴム層１２Ｂの厚みｔ1 は６．３mm（ｔ1 ＝Ｔ×０．５５：トレッド全体の厚みＴ＝１１．５mm）である。
【００３５】
また、サイプ１９の総幅の一部、特には溝への開口端部は浅くなっていることが好ましく、本実施形態では、リブ１５に隣接するブロック１８に形成されるサイプ１９は、一端のみが周方向溝１４に連結されており、一端付近が浅く形成された浅サイプ部１９Ａとされている。ここで、浅サイプ部１９のサイプ深さをｄ、浅サイプ部１９の幅をｗｓとしたときに、ｄ＝Ｓd ×β（但し、０．１５＜β＜０．４５）、ｗｓ＝Ｗs ×γ（但し、０＜γ＜０．６）とすることが好ましい。
【００３６】
さらに、サイプ１９は、内側ゴム層１２Ｂに切れ込むことが好ましく、内側ゴム層１２Ｂの切れ込み深さＨＮは、０．０８＜ＨＮ／Ｓd ＜０．７が好ましい（Ｓd ：サイプ最大深さ）。
【００３７】
本実施形態では、サイプ１９のサイプ深さＳd は６．９mm（＝Ｄ×０．７４）であり、浅サイプ部１９のサイプ深さｄは２mm（Ｓd ×０．２２）、浅サイプ部１９の幅ｗｓは２mm（なお、ｗｓ＝ＷS2×０．４〜０．０６）、内側ゴム層１２Ｂの切れ込み深さＨＮは１．７mm（ＨＮ／Ｓd ＝０．２４）である。
【００３８】
図６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る。
【００３９】
外側ゴム層１２Ａにおいて、保護層２６で補強されている長尺状独立気泡２４は、図５に示すように実質的にタイヤ周方向（矢印Ａ方向）に配向している。
（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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
上記ゴム組成物の精錬工程（混練工程）において、図７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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
図８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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
なお、長尺状独立気泡２４の向きをタイヤ幅方向内側でタイヤ周方向に、タイヤ幅方向外側でタイヤ幅方向に配向するには、タイヤ幅方向内側では長尺状の樹脂３２がタイヤ周方向に向くように上記生のゴム組成物を貼り付け、タイヤ幅方向外側では長尺状の樹脂３２がタイヤ幅方向に向くように生のゴム組成物を貼り付ければ良い。
【００７７】
生の外側ゴム層１２Ａがモールド内で加熱されると、図９（Ａ）に示すように、発泡剤によってガス３４が発生し始める。
【００７８】
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１０参照）、図９（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。
【００７９】
冷却後の外側ゴム層１２Ａは、図９（Ｃ）及び図９（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。
【００８０】
本実施形態の空気入りタイヤ１０を走行させると、図１１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とがトレッド１２の接地面に現れる。
【００８１】
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。また、接地面に現れる溝状の凹部２４Ａは排水路の役目をし、球状独立気泡２２よりも効率的に接地面の水分は排除する。
【００８２】
なお、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。
【００８３】
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る。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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６参照）は、２０〜５００μｍの範囲内であることが好ましい。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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に配向したが、製造上の理由等から長尺状独立気泡２４の一部は上記以外の方向に配向しても良い。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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及び２のタイヤ及び本発明の適用された実施例１のタイヤを試作して雪上フィーリング、氷上ブレーキ性能、氷上トラクション性能及び氷上フィーリングの各々に付いて実車テストを行って比較を行った。
【０１００】
以下に比較例１，２及び実施例１のタイヤを説明する。
各例のタイヤ共に、タイヤサイズは１８５／７０Ｒ１４である。
【０１０１】
実施例１のタイヤは実施形態で説明した構造のタイヤ（図１〜６参照）であり、比較例１のタイヤは、実施例１のタイヤと同一パターンで、トレッドゴムが長尺状独立気泡２４を有さず、球状独立気泡のみを有するタイヤであり、比較例２のタイヤはトレッドゴムが長尺状独立気泡２４を有さず、球状独立気泡とポリエステルの短繊維とを有するタイヤである。
【０１０２】
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。
【０１０３】
硬度：加硫したゴム組成物をＪＩＳＫ６３０１に準拠し、０°Ｃにて測定したものである。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
Ｌ／Ｄ：Ｌ／Ｄは上記測定により求めた内径で投入短繊維長さを除した値である。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、実測しても良いが、誤差を多く含むため、前述のように定義した。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
雪上性能：圧雪路のテストコースにおける制動性、発進性、直進性、コーナリング性、登坂性の総合フィーリング評価（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、数値が大きいほど雪上性能が良いことを示す。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
各タイヤの仕様及び試験結果を以下の表１に示す。
【０１１４】
【表１】

【０１１５】
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。
【０１１６】
シス−１，４−ポリブタジエン：ＪＳＲ製ＢＲ０１
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ＮｉｐｓｌＡＱ
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のタイヤは、比較例１及び比較例２のタイヤよりも氷上ブレーキ性能、氷上トラクション性能及び氷上フィーリングが向上したことが証明された。
【０１１７】
【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、走行及び摩耗状態に影響されることなく効率的に除水効果を発揮でき、雪氷路性能を飛躍的に向上できる、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実施形態に係る空気入りタイヤの断面図である。
【図２】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】サイプに沿ったトレッドの拡大断面図である。
【図４】トレッドの拡大平面図である。
【図５】トレッドの拡大断面図である。
【図６】外側ゴム層の拡大断面図である。
【図７】長尺状の樹脂の斜視図である。
【図８】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９】（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１０】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１１】摩耗した外側ゴム層の拡大断面図である。
【符号の説明】
４ビードコア
６カーカス
８ベルト
１０空気人りタイヤ
１２トレッド
２４長尺状独立気泡
２６保護層
３２樹脂

Claims

トレッド踏面部に複数の陸部を画成する複数の溝が形成され、
前記陸部にタイヤ半径方向内側に向かって延びる複数本のサイプを有し、
踏面部全体ネガティブ比率Ｎが２５％〜６５％、
前記溝の溝深さＤが５mm以上、
前記サイプのサイプ深さＳd ＝Ｄ×α（但し、０．１＜α＜１．０）、
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以上に設定されている、ことを特徴とする空気入りタイヤ。
前記長尺状独立気泡の長手方向の向きをタイヤ周方向に配向した、ことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記長尺状独立気泡の向きを、タイヤ幅方向内側でタイヤ周方向に、タイヤ幅方向外側でタイヤ幅方向に配向した、ことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。