JP6237126B2 - 空気入りタイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、乾燥路面における操縦安定性能（以下、「ドライ操縦安定性能」と称する）、雪上制動性能及び氷上制動性能を改善した空気入りタイヤ及びその製造方法に関する。

従来、特許文献１に示されるように、空気入りタイヤのトレッド部に形成された陸部にサイプを形成することで、雪上制動性能及び氷上制動性能を改善した技術が知られている。

特開平１１−３４２７０６号公報

しかしながら、サイプを多く形成すると、陸部の剛性が低下するので、ドライ操縦安定性能が低下するおそれがある。また、氷雪上路面を走行する際にサイプに雪が詰まることがあり、この結果、雪上制動性能及び氷上制動性能が低下する。

そこで、本発明は、ドライ操縦安定性能、雪上制動性能及び氷上制動性能を改善した空気入りタイヤ及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１態様では、アンダートレッドゴムと、アンダートレッドゴムのタイヤ径方向外側に形成されたキャップトレッドゴムとを備えるとともに、キャップトレッドゴムにサイプが形成された空気入りタイヤにおいて、サイプの壁面の少なくとも一部に、硬度がキャップトレッドゴムよりも３ポイント以上高く、且つ、水に対する接触角がキャップトレッドゴムの水に対する接触角よりも大きいゴム層が被覆されていることを特徴とする、空気入りタイヤが提供される。

本発明の第１態様では、ゴム層の厚さが２ｍｍ以下であることが好ましい。

本発明の第１態様では、ゴム層がサイプの壁面の３０％以上の領域に被覆されていることが好ましい。

本発明の第１態様では、ゴム層の水に対する接触角が９０度以上であることが好ましい。

本発明の第１態様では、ゴム層が珪素化合物とフッ素化合物との少なくともいずれかを含むことが好ましい。

本発明の第２態様では、本発明の第１態様の空気入りタイヤの製造方法であって、加硫工程の前にグリーンタイヤのトレッド表面にゴム層を貼り付ける工程を含むことを特徴とする、空気入りタイヤの製造方法が提供される。

本発明によれば、サイプの壁面の少なくとも一部に、硬度及び撥水性が高いゴム層を被覆することで、ドライ操縦安定性能、雪上制動性能及び氷上制動性能を改善した空気入りタイヤが提供される。

図１は、本発明の実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド部に形成された陸部を示す平面展開図である。 図２は、図１の陸部のタイヤ赤道面に平行な平面における断面図である。 図３は、特定の材料層（試料）の水に対する接触角を説明するための模式図である。 図４は、本発明の好ましい形態に係る空気入りタイヤの陸部のタイヤ赤道面に平行な平面における断面図である。 図５は、本発明の別の好ましい形態に係る空気入りタイヤの陸部のタイヤ赤道面に平行な平面における断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態（以下の空気入りタイヤについての基本形態及び付加的形態１から４並びに空気入りタイヤの製造方法についての二形態）を詳細に説明する。なお、これら実施形態は、本発明を限定するものではない。また、上記実施形態の構成要素には、当業者が置換可能且つ置換容易なもの、及び実質的に同一のものが含まれる。さらに、上記実施形態に含まれる各種形態は、任意に組み合わせて実施可能である。

最初に、実施形態の説明において使用する用語を以下のように定義する。タイヤ径方向とは、空気入りタイヤの回転軸と直交する方向を意味する。タイヤ径方向内側とは、タイヤ径方向において回転軸に向かう側を意味する。タイヤ径方向外側とは、タイヤ径方向において回転軸から離れる側を意味する。タイヤ周方向とは、上記回転軸を中心軸とする周り方向を意味する。タイヤ幅方向とは上記回転軸と平行な方向を意味する。タイヤ幅方向内側とは、タイヤ幅方向においてタイヤ赤道面に向かう側を意味する。タイヤ幅方向外側とは、タイヤ幅方向においてタイヤ赤道面から離れる側を意味する。なお、タイヤ赤道面とは、空気入りタイヤの回転軸に直交するとともに、空気入りタイヤのタイヤ幅の中心を通る平面を意味する。

＜空気入りタイヤ＞
［基本形態］
以下、本発明に係る空気入りタイヤについて、その基本形態を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る空気入りタイヤ１ａのトレッド部に形成された陸部を示す平面展開図である。

空気入りタイヤ１ａのトレッド部には、図示しないが、タイヤ周方向に延在する周方向溝と、タイヤ周方向に対して傾斜する傾斜溝とによって区画形成された複数の陸部が形成されている。なお、傾斜溝は、タイヤ幅方向に延在する溝も含む。

図１には、複数の陸部のうちの一つの陸部３ａが示されている。陸部３ａには複数本のサイプ５が形成されている。サイプ５はジグザグ状にタイヤ幅方向に延在している。サイプ５は２ｍｍ以下の溝幅の最大値を有する。ここで、溝幅とは、溝が延在する方向に垂直な方向における溝寸法を意味する。陸部３ａにサイプ５を形成することによって、路面上の水膜を除去する除水性能が高められるとともに、雪及び氷を引っ掻くエッジ効果も高められる。この結果、雪上制動性能及び氷上制動性能が改善される。

また、空気入りタイヤ１ａは、図示しないが、従来の空気入りタイヤと同様の子午断面形状を有する。ここで、空気入りタイヤの子午断面形状とは、タイヤ赤道面ＣＬと垂直な平面上に現れる空気入りタイヤの断面形状をいう。空気入りタイヤ１ａは、タイヤ子午断面視でタイヤ径方向内側から外側に向かって、ビード部、サイドウォール部、ショルダー部及びトレッド部を有する。また、空気入りタイヤ１ａは、タイヤ子午断面視で、トレッド部から両側のビード部まで延在して一対のビードコアの周りで巻回されたカーカス層と、カーカス層のタイヤ径方向外側に順次形成されたベルト層及びベルト補強層とを備える。

図２は、図１の陸部３ａのタイヤ赤道面に平行な平面における断面図である。空気入りタイヤ１ａのトレッド部はゴム材（トレッドゴム）から構成される。トレッドゴムは、ベルト層のタイヤ径方向外側に配設されたアンダートレッドゴム７と、アンダートレッドゴム７のタイヤ径方向外側に配設されたキャップトレッドゴム９とを含む。

図２から分かるように、サイプ５はキャップトレッドゴム９に形成されている。サイプ５の壁面５１の一部には、キャップトレッドゴム９とは異なる成分を含むゴム層１１ａが被覆されている。ゴム層１１ａは、その下層のキャップトレッドゴム９よりも３ポイント以上高い硬度を有する。

本明細書では、硬度とは、ＪＩＳ Ｋ ６２５３準拠のタイプＡデュロメータで測定したゴム硬度を意味する。硬度の高いゴム層１１ａをサイプ５の壁面５１の一部に被覆することによって、陸部３ａの剛性を高めることができ、ひいてはドライ操縦安定性能を改善することができる。また、陸部３ａの剛性を高めることで、陸部３ａの倒れ込みによる接地面積の減少を抑制することができ、サイプ５によるエッジ効果をより一層高めることができる。この結果、雪上制動性能及び氷上制動性能も改善することができる。

また、ゴム層１１ａの水に対する接触角は、キャップトレッドゴム９の水に対する接触角よりも大きい。図３は、特定の材料層（試料）の水に対する接触角αを説明するための模式図である。図３に示されるように、試料の水に対する接触角αとは、静止している水１００の表面が試料２００の表面に接触しているとき、水１００の表面と試料２００の表面とがなす角度である。試料２００の水に対する接触角αは、試料２００の撥水性を表す指標の一つであり、その値が大きいほど、撥水性が高いことを意味する。接触角αの測定は、θ／２法、接線法、カーブフィッティング法などの公知の測定方法に基づいて、協和界面化学株式会社製のＤＭ−７０１のような市販の接触角計を使用して行われる。

水に対する接触角の大きい、すなわち撥水性の高いゴム層１１ａをサイプ５の壁面５１の一部に被覆することによって、氷雪上路面を走行する際にサイプ５に雪が詰まることを低減することができ、ひいては、雪上制動性能及び氷上制動性能を改善することができる。

ゴム層１１ａは、撥水性を高めるために撥水化剤を含む。撥水化剤は、限定されるものではないが、フッ素化合物と珪素化合物との少なくともいずれかを含むことが好ましい。さらに、フッ素化合物の中ではフッ素樹脂が、撥水性能が特に高いので、好ましい。また、珪素化合物の中ではシラン化合物又はシリコーン油が、撥水性能が特に高いので、好ましい。

フッ素樹脂としては、例えば四フッ化エチレン樹脂、パーフルオロアルコキシ樹脂、フッ化ビニリデン樹脂、三フッ化塩化エチレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレンなどが挙げられる。

シラン化合物としては、フェニルトリクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン等のクロロシラン類、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン等のアルコキシシラン類、Ｎ，Ｏ−（ビストリメチルシリル）アセトアミド、ｔｅｒｔ−ブチルジメチルクロロシランなどが挙げられる。これらの中ではフェニルトリエトキシシランが、最も撥水性が高いので、好ましい。

シリコーン油としては、ジメチルシリコーンオイル、メチルハイドロジエンシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、シリコーンポリエーテル共重合体、アミノ変性シリコーンオイルなどが挙げられる。

撥水化剤は、一種類であってもよいし、二種類以上であってもよい。ゴム層１１ａは、撥水化剤を含むが、撥水化剤以外の成分としては、特に制限はなく、ゴム組成物の配合用成分として公知の成分を含むことができる。

[付加的形態]
次に、本発明に係る空気入りタイヤの上記基本形態において、任意選択的に実施可能な付加的形態１から４を説明する。

（付加的形態１）
基本形態においては、ゴム層１１ａの厚さが２ｍｍ以下であること（付加的形態１）が好ましい。図２に示されるように、ゴム層１１ａの厚さＴとは、キャップトレッドゴム９の表面（図２の例ではサイプ５の表面５１）に垂直な方向のゴム層１１ａの寸法を意味する。

ゴム層１１ａは、キャップトレッドゴム９とは異なる成分を含むので、キャップトレッドゴム９に対して親和性が低い。このため、サイプ５の壁面５１の少なくとも一部にゴム層１１ａを被覆することで、空気入りタイヤ１ａの耐摩耗性能が低下するおそれがある。しかしながら、ゴム層１１ａの厚さＴを２ｍｍ以下とし、トレッドゴムに対するゴム層１１ａの割合を小さくすることで、空気入りタイヤ１ａの耐摩耗性能の低下を軽減することができる。

（付加的形態２）
基本形態等（基本形態又は基本形態に付加的形態１を組み合わせた形態）においては、ゴム層１１ａがサイプ５の壁面５１の３０％以上の領域に被覆されていること（付加的形態２）が好ましい。

ゴム層１１ａをサイプ５の壁面５１の３０％以上の領域に被覆することで、陸部３ａの剛性をより一層高めることができ、ひいてはドライ操縦安定性能、雪上制動性能及び氷上制動性能をより一層改善することができる。また、サイプ５の壁面５１の撥水性をより一層高めることができるので、氷雪上路面を走行する際にサイプ５に雪が詰まることをより一層低減することができる。この結果、雪上制動性能及び氷上制動性能をより一層改善することができる。

図４は、本発明の好ましい形態に係る空気入りタイヤ１ｂの陸部３ｂのタイヤ赤道面に平行な平面における断面図である。図４では、図２の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号が付される。図４に示されるように、ゴム層１１ｂは、サイプ５の壁面５１の３０％以上であり且つサイプ５のタイヤ径方向外側半分の領域に被覆されることがより好ましい。このことによって、トレッドゴムが摩耗する前の陸部３ｂのタイヤ径方向寸法が大きい状態においても、陸部３ｂは高い剛性を有することができる。

図５は、本発明の別の好ましい形態に係る空気入りタイヤ１ｃの陸部３ｃのタイヤ赤道面に平行な平面における断面図である。図５では、図２及び図４の構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号が付される。図５に示されるように、ゴム層１１ｃはサイプ５の壁面５１全体に被覆されることが最も好ましい。このことによって、ドライ操縦安定性能、雪上制動性能及び氷上制動性能を改善する効果を最も高いレベルで奏することができる。また、図５に示されるように、サイプ５の壁面５１だけでなく、サイプ５の底面５３並びに陸部３ｃの頂面３１及び側面３３にもゴム層１１ｃが被覆されてもよい。

（付加的形態３）
基本形態等（基本形態又は基本形態に付加的形態１、２の少なくとも一方を組み合わせた形態）においては、図２、図４及び図５にそれぞれ示されるゴム層１１ａ、１１ｂ、１１ｃの水に対する接触角が９０度以上であること（付加的形態３）が好ましい。なお、接触角は、撥水化剤の成分及び配合量を変更することによって調整可能である。

ゴム層１１ａ、１１ｂ、１１ｃの水に対する接触角を９０度以上にすることで、サイプ５の壁面５１の撥水性をより一層高めることができるので、氷雪上路面を走行する際にサイプ５に雪が詰まることをより一層低減することができる。この結果、雪上制動性能及び氷上制動性能をより一層改善することができる。

（付加的形態４）
基本形態等（基本形態又は基本形態に付加的形態１から３の少なくともいずれか一つを組み合わせた形態）においては、ゴム層１１ａ、１１ｂ、１１ｃが珪素化合物とフッ素化合物との少なくともいずれかを含むこと（付加的形態４）が好ましい。

ゴム層１１ａ、１１ｂ、１１ｃが、珪素化合物とフッ素化合物との少なくともいずれか、特にフッ素化合物を含むことで、サイプ５の壁面の撥水性をより一層高めることができるので、氷雪上路面を走行する際にサイプ５に雪が詰まることをより一層低減することができる。この結果、雪上制動性能及び氷上制動性能をより一層改善することができる。

＜空気入りタイヤの製造方法＞
次に、本発明に係る空気入りタイヤの製造方法の実施形態（下記の形態Ａ、Ｂ）について説明する。

［形態Ａ］
本発明に係る空気入りタイヤは、通常の各製造工程、即ち、タイヤ材料の混合工程、タイヤ材料の加工工程、グリーンタイヤの成型工程、加硫工程及び加硫後の検査工程等を経て得られる。空気入りタイヤの製造工程では、特に、ゴム層をサイプの壁面の少なくとも一部に被覆するために、タイヤ材料の加工工程の一つであるトレッド部の加工工程において、アンダートレッドゴムとキャップトレッドゴムとゴム層とが積層されたトレッドゴムを押し出すことでトレッド部を作製する。

［形態Ｂ］
代替的に、加硫工程の前に、グリーンタイヤのトレッド表面にゴム層を別途貼り付けることによって、より具体的にはトレッド表面の上にゴム層を載せて所定の圧力を掛けることによって、トレッド表面にゴム層を貼り付けてもよい。

表１に示す各条件（ゴム層の有無、ゴム層の被覆領域のサイプ壁面に対する割合（被覆領域の割合）、ゴム層の水に対する接触角（水に対する接触角）、及び撥水化剤の成分）を変化させて、従来例及び実施例１から実施例４の計５個の空気入りタイヤを作製した。なお、従来例の空気入りタイヤは、サイプの壁面にゴム層が配設されていないことを除いて、実施例１から実施例４の空気入りタイヤと同様の構成を有するように作製された。

従来例及び実施例１から実施例４のタイヤ（試験タイヤ）について、タイヤサイズを２２５／６５Ｒ１７とし、各試験タイヤを、４本ずつ１７×７Ｊのリムに空気圧２３０ｋＰａで組み付け、これらを排気量２．４ＬのＦＦ車両に装着した。これら全ての試験タイヤについて、以下のように、ドライ操縦安定性能、氷上制動性能及び雪上制動性能を評価した。これらの結果を表１に併記する。

（ドライ操縦安定性能）
乾燥路面である所定のテストコースを走行した際のパネラーによる官能性評価を実施して、従来例を基準（１００）とした指数評価を行った。この評価は、指数が大きいほど、ドライ操縦安定性能が高いことを示す。

（氷上制動性能）
氷盤路面において、時速３０ｋｍで走行した状態からＡＢＳ制動を行い、車両が完全に停止するまでの制動距離を測定して、従来例を基準（１００）とした指数評価を行った。この評価は、数値が大きいほど、氷上での制動性能が優れていることを示す。

（雪上制動性能）
圧雪路面において、時速３０ｋｍで走行した状態からＡＢＳ制動を行い、車両が完全に停止するまでの制動距離を測定して、従来例を基準（１００）とした指数評価を行った。この評価は、数値が大きいほど、雪上での制動性能が優れていることを示す。

表１によれば、本発明の技術的範囲に属する実施例１から実施例４の空気入りタイヤについては、いずれも、本発明の技術的範囲に属しない従来例の空気入りタイヤに対して、ドライ操縦安定性能、氷上制動性能及び雪上制動性能が改善されていることが判る。

本発明は以下の態様を包含する。

（１）アンダートレッドゴムと、アンダートレッドゴムのタイヤ径方向外側に形成されたキャップトレッドゴムとを備えるとともに、キャップトレッドゴムにサイプが形成された空気入りタイヤにおいて、サイプの壁面の少なくとも一部に、硬度がキャップトレッドゴムよりも３ポイント以上高く、且つ、水に対する接触角がキャップトレッドゴムの水に対する接触角よりも大きいゴム層が被覆されていることを特徴とする、空気入りタイヤ。

（２）ゴム層の厚さが２ｍｍ以下である、上記（１）に記載の空気入りタイヤ。

（３）ゴム層が前記サイプの壁面の３０％以上の領域に被覆されている、上記（１）又は（２）に記載の空気入りタイヤ。

（４）ゴム層の水に対する接触角が９０度以上である、上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の空気入りタイヤ。

（５）ゴム層が珪素化合物とフッ素化合物との少なくともいずれかを含む、上記（１）から（４）のいずれか１つに記載の空気入りタイヤ。

（６）上記（１）から（５）のいずれか１つに記載の空気入りタイヤの製造方法であって、加硫工程の前にグリーンタイヤのトレッド表面にゴム層を貼り付ける工程を含むことを特徴とする、空気入りタイヤの製造方法。

１ａ、１ｂ、１ｃ 空気入りタイヤ
３ａ、３ｂ、３ｃ 陸部
３１ 陸部３ｃの頂面
３３ 陸部３ｃの側面
５ サイプ
５１ サイプ５の壁面
５３ サイプの底面
７ アンダートレッドゴム
９ キャップトレッドゴム
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ ゴム層
１００ 水
２００ 試料
α 接触角
Ｔ ゴム層１１ａの厚さ

Claims (6)

1. アンダートレッドゴムと、前記アンダートレッドゴムのタイヤ径方向外側に形成されたキャップトレッドゴムとを備えるとともに、前記キャップトレッドゴムにサイプが形成された空気入りタイヤにおいて、
   前記サイプの壁面の一部に、ＪＩＳ Ｋ ６２５３準拠のタイプＡデュロメータで測定した硬度が前記キャップトレッドゴムよりも３ポイント以上高く、且つ、水に対する接触角が前記キャップトレッドゴムの水に対する接触角よりも大きいゴム層が被覆されていることを特徴とする、空気入りタイヤ。
2. 前記ゴム層の厚さが２ｍｍ以下である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ゴム層が前記サイプの壁面の３０％以上の領域に被覆されている、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記ゴム層の水に対する接触角が９０度以上である、請求項１から３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記ゴム層が珪素化合物とフッ素化合物との少なくともいずれかを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の空気入りタイヤの製造方法であって、
   加硫工程の前にグリーンタイヤのトレッド表面に前記ゴム層を貼り付ける工程を含むことを特徴とする、空気入りタイヤの製造方法。

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