JP6726957B2 - タイヤ - Google Patents

Description

本発明は、トレッドゴムの表面が保護層で保護されたタイヤに関する。

自動車など車両に装着される空気入りタイヤ（以下、タイヤ）の表面部分は、一般的にゴム材料で構成されている。タイヤに用いられるゴム材料は、大気中に含まれるオゾンに触れると劣化し、クラックなどが発生し易くなることが知られている。

特に、車両への装着時に視認され易いトレッドやサイドウォールに多くのクラックが発生すると、タイヤの外観が損なわれるため、好ましくない。また、路面と接するトレッドの踏面部分は、路面と接触を繰り返しており、徐々に摩耗が進行するためクラックが発生し難いが、トレッドの溝部分にはクラックが発生し易い。

そこで、このようなオゾンによるタイヤの表面部分の劣化を防止するため、オゾンに対する耐性を有する材料を用いた保護層によって、トレッドゴムなどの表面部分を保護したタイヤが提案されている（例えば、特許文献１）。具体的には、トレッドゴムなどの表面部分をウレタン樹脂など用いた保護層によって被覆することが提案されている。

特表2003-535762号公報

しかしながら、上述したような保護層によって表面部分を被覆したタイヤには、次のような問題がある。すなわち、トレッドを含むタイヤの表面部分をウレタン樹脂などの材料で被覆すると、タイヤの摩擦係数（μ）、特に、ウェット路面での摩擦係数が大幅に低下する。

例えば、保護層を備えるタイヤは、保護層を備えていないタイヤと比較すると、ウェット路面での制動性能が70%を下回る。

保護層の厚みは概ね500μm以下であるため、タイヤの使用を開始して一定距離を走行すれば、トレッドの踏面部分の保護層は摩耗して消失する。このため、摩擦係数も上昇する。しかしながら、トレッドの踏面部分の保護層が消失するまでの使用初期では、摩擦係数が大きく低下してしまうため、性能低下が著しい。

勿論、トレッドの踏面部分の保護層を除去してから出荷することや、保護層がトレッドの踏面部分に存在しないように製造工程を工夫することも考えられる。しかしながら、このような対処方法は、さらに大幅な製造コストの増加をもたらすため、好ましくない。

そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、オゾンによる表面部分の劣化を防止しつつ、摩擦係数の低下による使用初期における性能低下を回避したタイヤの提供を目的とする。

本発明の一態様に係るタイヤ（タイヤ10）は、路面と接するトレッド（トレッド20）を構成するトレッドゴム（トレッドゴム21）の表面が保護層（保護層100）によって保護されている。前記保護層は、オゾンに対する耐性を有する非ゴム系の材料で形成される。前記トレッドは、前記トレッドゴムが前記保護層から露出したトレッドゴム露出部分（トレッドゴム露出部分21a）を有する。前記トレッドゴム露出部分は、前記トレッドに点在する。

本発明の一態様において、前記保護層は、発泡させたウレタン製のシートである発泡ウレタンシートを用いて形成されてもよい。

本発明の一態様において、前記トレッドゴム露出部分の前記トレッドにおける面積率は、30%以上、70%以下であってもよい。

本発明の一態様において、前記トレッドゴム露出部分は、前記発泡ウレタンシートの発泡状態を制御することによって、前記トレッドにおける所定の面積率に設定されてもよい。

本発明の一態様において、前記トレッドゴム露出部分は、前記発泡ウレタンシートの引張状態を制御することによって、前記トレッドにおける所定の面積率に設定されてもよい。

本発明の一態様に係るタイヤによれば、オゾンによる表面部分の劣化を防止しつつ、摩擦係数の低下による使用初期における性能低下を回避できる。

図１は、タイヤ10の一部斜視図である。 図２は、タイヤ10のタイヤ幅方向に沿った一部断面図である。 図３は、保護層100を含むトレッドゴム21の一部拡大平面図である。 図４は、保護層100を含むトレッドゴム21の一部拡大断面図である。 図５は、タイヤ10の製造工程を示すフローチャートである。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。なお、同一の機能や構成には、同一または類似の符号を付して、その説明を適宜省略する。

（１）タイヤの概略構成
図１は、本実施形態に係るタイヤ10の一部斜視図である。図２は、タイヤ10のタイヤ幅方向に沿った一部断面図である。なお、図２では、タイヤ赤道線CLを基準としたタイヤ幅方向におけるタイヤ10の半分のみが図示されている。

図１及び図２に示すように、タイヤ10は、路面と接するトレッド20を有する。トレッド20には、路面と接しない溝部、具体的には、タイヤ周方向に延びる周方向溝25が複数形成される。

このような周方向溝25によってトレッド20のパターンが形成される。なお、トレッド20のパターンは、図１に示したパターンに限定されないが、ウェット性能を確保するため、トレッド20に対して一定比率を占める溝部が形成される。

トレッド20は、トレッドゴム21によって構成される。トレッドゴム21は、タイヤ10に要求される性能に応じて、適切なゴム系の材料に配合剤を調合したゴムが用いられる。

また、タイヤ10は、空気入りタイヤであり、タイヤ10の骨格を形成するカーカス30を有する。カーカス30は、有機繊維または金属のコードによって形成され、一対のビード40に係止される。カーカス30の構造は、特に限定されないが、一般的には、ラジアル構造が好適に用いられる。

ビード40は、リムホイール（不図示）と組み合わされる部分であり、タイヤ10をリムホイールに固定する。ビード40は、ビードコア及びビードフィラーによって構成される。ビードコアは複数のワイヤーで形成され、ビードフィラーは、ビードコアで折り返されたカーカス30と、ビードコアとの空隙を埋める。

トレッドゴム21とカーカス30との間には、ベルト層50が設けられる。ベルト層50は、カーカス30によるタイヤ10の骨格を補強する。ベルト層50には、タイヤ10の用途に応じた適切な構造が適用される。一般的には、ベルト層50は、タイヤコード（不図示）が交錯する一対の交錯ベルト層と、交錯ベルト層のタイヤ幅方向の端部に配置されるキャップ層とによって構成される。

上述したように、タイヤ10の具体的な構造は用途によって変化するが、タイヤ10は、トレッドゴム21の表面を保護する保護層100（図２参照）を有し、外観の品質向上を図ることを目的としている。

このため、タイヤ10は、外観の品質向上が要求されることが多い乗用自動車（ミニバン、SUV及び軽自動車を含む）に好適に用い得る。勿論、同様の要求が存在する場合、タイヤ10は、異なる用途の自動車、例えば、ピックアップトラックなどのライトトラックや、バス用のタイヤであっても構わない。

（２）トレッド20の表面部分の形状
図２に示すように、トレッド20の表面部分には、薄膜状の保護層100が設けられる。具体的には、保護層100は、トレッドゴム21のタイヤ径方向外側の表面を覆うように設けられる。つまり、トレッドゴム21の表面は、保護層100によって保護される。

なお、本実施形態では、保護層100は、トレッドゴム21の表面だけでなく、タイヤ10の外側表面の全体を保護している。具体的には、保護層100は、タイヤ10のショルダー部SH、サイドウォール部SW、及びビード40の外側表面に設けられている。

保護層100は、オゾンに対する耐性を有する非ゴム系の材料で形成される。具体的には、保護層100は、タイヤ10の外側表面のゴムにクラックが発生することを防止するため、当該ゴムがオゾンに直接触れることを抑制する。

保護層100は、このように、オゾンによるダメージを受けず、耐久性に優れた非ゴム系の成分を主体とする薄膜であることが好ましい。本実施形態では、保護層100は、発泡させたウレタン（ウレタン樹脂）製のシートである発泡ウレタンシートを用いて形成することができる。なお、保護層100の形成方法（製造方法）については、後述する。

図３は、保護層100を含むトレッドゴム21の一部拡大平面図である。図４は、保護層100を含むトレッドゴム21の一部拡大断面図である。なお、図３及び図４では、トレッドゴム21は、ハッチング（ゴムハッチ）付きで示されている。

図３及び図４に示すように、保護層100は、トレッドゴム21の表面を完全に覆っておらず、トレッドゴム21の一部は、路面と接触可能に露出している。すなわち、トレッド20は、トレッドゴム21が保護層100から露出したトレッドゴム露出部分21aを有する。

トレッドゴム露出部分21aは、トレッド20に点在する。つまり、トレッド20には、保護層100に覆われていないトレッドゴム露出部分21aと、保護層100に覆われた部分とがまだらに存在する。

なお、トレッド20の充分なグリップ力を確保するため、トレッドゴム露出部分21aのトレッド20における面積率（%/1mm²）は、30%以上、70%以下であることが好ましい。

また、保護層100の厚みは、30μm以上、400μmであることが好ましい。保護層100の厚みが30μm未満の場合、タイヤ10の外側表面のゴムをオゾンから充分に保護することができなくなり、タイヤ10の外側表面にクラックが発生する可能性が高くなる。

一方、保護層100の厚みが400μmを超えると、タイヤ10の外側表面のクラック発生を防止できるが、タイヤ10の重量増、及び剛性増加による乗り心地の悪化などをもたらすため、好ましくない。このような観点から、保護層100の厚みは、200μm以下とすることがより好ましい。

また、上述したように、保護層100は、発泡ウレタンシートを用いて形成されるが、発泡ウレタンの発泡率は、25%以上、75%以下であることが好ましい。なお、発泡率とは、単位面積（例えば、1mm²）当たりにおける空隙（気泡）の部分（ウレタンが存在しない部分）の比率である。

発泡ウレタンの発泡率が25%未満、或いは75%を超える場合、トレッドゴム露出部分21aのトレッド20における面積率が上述した範囲になり難い。

また、トレッドゴム露出部分21aのトレッド20における面積率を上述した範囲すること、及び製造の容易性を考慮すると、発泡ウレタンの空隙（気泡）のサイズ（直径）は、70μm以上、400μm以下とすることが好ましい。また、当該サイズの平均値は、280μm〜350μmであることが好ましい。

（３）タイヤ10の製造方法
次に、上述した保護層100を備えるタイヤ10の製造方法について説明する。図５は、タイヤ10の製造工程を示すフローチャートである。

図５に示すように、まず、タイヤ10の生タイヤを作成する（S10）。具体的には、トレッドゴム21、カーカス30、ビード40及びベルト層50など、タイヤ10を構成する部材を貼り合わせ、未加硫のタイヤ10（生タイヤ）を成形する。

また、タイヤ10の形状に合わせてカットした発泡ウレタンシートを準備する（S20）。具体的には、（i）トレッド20用、（ii）ショルダー部SH及びサイドウォール部SW用、（iii）ビード40用にそれぞれ分割された発泡ウレタンシートを準備する。なお、（ii）及び（iii）用の発泡ウレタンシートは、分割せずに一体としてもよい。各発泡ウレタンシートは、タイヤ10の形状に合わせた円環状の形状を有する。

ここで用いる発泡ウレタンシートは、上述したような発泡率を有することが好ましい。上述したような発泡率を有する発泡ウレタンシートを用いることによって、トレッドゴム露出部分21aを、上述した面積率に設定することができる。つまり、トレッドゴム露出部分21aは、発泡ウレタンシートの発泡状態を制御することによって、上述した面積率（所定の面積率）に設定される。

次に、カットした発泡ウレタンシートを加硫装置にセットする（S30）。具体的には、カットした発泡ウレタンシートを、加硫モールドの内側面にセットする。

なお、発泡ウレタンシートは、必ずしも上述したような発泡率を有していなくても構わない。具体的には、ステップS30において、発泡ウレタンシートを加硫装置にセットする際に、発泡ウレタンシートの引張状態を制御することによって、トレッドゴム露出部分21aが、上述した面積率となるようにしてもよい。つまり、トレッドゴム露出部分21aは、発泡ウレタンシートの引張状態を制御することによって、上述した面積率（所定の面積率）に設定してもよい。

さらに、生タイヤを加硫装置にセットする（S40）。生タイヤを加硫装置にセットすることによって、生タイヤの外側表面に発泡ウレタンシートが接触した状態となる。

最後に、加硫装置にセットされた生タイヤを加硫する（S50）。生タイヤを発泡ウレタンシートとともに加硫することによって、保護層100を有するタイヤ10が完成する。

（４）作用・効果
次に、タイヤ10の作用及び効果について説明する。まず、比較例及び実施例に係るタイヤの評価試験結果について説明する。

表１は、比較例及び実施例に係るタイヤの構成と、評価試験結果とを示す。

なお、試験条件などは、以下のとおりである。
・タイヤサイズ： 195/65R15
・設定内圧： 220KPa
・タイヤ装着車両種別： 国産ＦＦ乗用自動車（トヨタオーリス）
「ドライ路面μ」は、ドライ路面における100km/hからの停止距離を測定し、指数化したものである。

「ウェット路面μ」は、ウェット路面（水膜厚1.0mm）からの停止距離を測定し、指数化したものである。

「オゾン耐性」は、車両に装着されたタイヤの所定時間（３年間に相当する時間）経過後の状態を目視により観察し、レベル０（クラック発生なし）からレベル６（タイヤ交換要）までの７段階で評価した。数字が低いレベルほど、クラック発生の抑制効果が高いことを意味する。

表１に示すように、比較例１は、トレッドを含むタイヤ外側の表面全体が保護層で保護されたタイヤである。比較例２は、保護層を有しない通常のタイヤである。

比較例１では、ドライ路面μ及びウェット路面μとも大きく低下しており、特に、ウェット路面μの低下が著しい。一方、オゾン耐性は、比較例２と比較すると、大幅に向上している。

実施例１〜５は、トレッドゴム露出部分21aの面積率がそれぞれ異なっている。実施例１〜５では、ドライ路面μ、ウェット路面μ及びオゾン耐性の数値がバランス良く確保されている。特に、実施例３〜５は、ドライ路面μ及びウェット路面μを殆ど低下させることなく、オゾン耐性が大幅に向上している。

このように、保護層100を有するタイヤ10では、トレッドゴム露出部分21aがトレッド20に点在する。このため、ドライ路面μ及びウェット路面μの確保に寄与するトレッドゴム21が、保護層100の隙間からバランス良く露出することができる。これにより、ドライ路面μ及びウェット路面μを確保しつつ、オゾン耐性を大幅に向上させている。

すなわち、タイヤ10によれば、オゾンによるタイヤ10の表面部分（特に、トレッド20の表面部分）の劣化を防止しつつ、摩擦係数（μ）の低下による使用初期における性能低下を回避できる。

本実施形態では、保護層100は、発泡ウレタンシートを用いて形成される。具体的には、図５に示したように、生タイヤの形状に合わせてカットした発泡ウレタンシートとともに生タイヤを加硫することによって、保護層100を有するタイヤ10を容易に製造することができる。つまり、図５に示したステップS20, S30の工程が追加されるだけであるため、製造コストの増加を抑制しつつ、ドライ路面μ及びウェット路面μと、オゾン耐性とを両立することができる。

また、上述したように、トレッドゴム露出部分21aのトレッド20における面積率は、30%以上、70%以下であることが好ましい。このような面積率であれば、表１に示したように、ドライ路面μ及びウェット路面μを殆ど低下させることなく、オゾン耐性が大幅に向上させることができる。

さらに、トレッドゴム露出部分21aは、発泡ウレタンシートの発泡状態を制御すること、或いは発泡ウレタンシートの引張状態を制御することによって、上述した面積率に設定することができる。このような方法によれば、タイヤ10のサイズが変化する場合でも、容易に上述した面積率に設定できる。

また、発泡ウレタンシートの引張状態を制御することによって上述した面積率に設定する場合には、準備すべき発泡ウレタンシートの種類、具体的には、発泡率が異なる発泡ウレタンシートの種類を少なくすることができ、製造コストの増加をさらに抑制し得る。

（５）その他の実施形態
以上、実施形態に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。

例えば、上述した実施形態では、発泡ウレタンシートを用いることを前提としていたが、ウレタンと同組成の液体を、トレッド20を含むタイヤ10の外側表面に塗布することによって保護層100を形成するようにしてもよい。

また、保護層100は、必ずしもウレタンでなくても、オゾン耐性を有する非ゴム系の材料であればよく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等を用いることができる。

上述した実施形態では、保護層100がトレッド20だけではなく、ショルダー部SH、 サイドウォール部SW及びビード40の外側表面まで形成されていたが、保護層100がトレッド20の外側表面のみに形成されてもよい。或いは、保護層100は、比較的視認され易いトレッド20、ショルダー部SH及びサイドウォール部SWに形成するようにしてもよい。

上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

10 タイヤ
20 トレッド
21 トレッドゴム
21a トレッドゴム露出部分
25 周方向溝
30 カーカス
40 ビード
50 ベルト層
100 保護層
SH ショルダー部
SW サイドウォール部

Claims (3)

1. 路面と接するトレッドを構成するトレッドゴムの表面が保護層によって保護されたタイヤであって、
   前記保護層は、オゾンに対する耐性を有する非ゴム系の材料で形成され、
   前記トレッドは、前記トレッドゴムが前記保護層から露出したトレッドゴム露出部分を有し、
   前記トレッドゴム露出部分は、前記トレッドに点在し、
   前記保護層は、発泡させたウレタン製のシートである発泡ウレタンシートを用いて形成され、
   前記ウレタンの空隙のサイズは、２８０μｍ〜３５０μｍであるタイヤ。
2. 前記トレッドゴム露出部分は、前記発泡ウレタンシートの発泡状態を制御することによって、前記トレッドにおける所定の面積率に設定される請求項1に記載のタイヤ。
3. 前記トレッドゴム露出部分は、前記発泡ウレタンシートの引張状態を制御することによって、前記トレッドにおける所定の面積率に設定される請求項1に記載のタイヤ。

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