JPH0776202A

JPH0776202A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JPH0776202A
Application number: JP5059249A
Authority: JP
Inventors: Yasumi Kawaguchi; 保美川口; Hiroshi Mori; 浩毛利; Michio Ishii; 通夫石井
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1985-04-02
Filing date: 1993-03-19
Publication date: 1995-03-20

Abstract

(57)【要約】【構成】ケース１２とケースのクラウン部１２ａを被覆
するトレッド１３とを備えた空気入りタイヤ１１におい
て、該トレッドが独立気泡を含有する発泡ゴム層からな
る内側トレッド層１６と内側トレッド層のタイヤの半径
方向外側を被覆する無発泡ゴムの外側トレッド層１７と
からなり、該独立気泡の平均気泡径が１〜１２０μｍの
範囲で、かつ、該発泡ゴム層の発泡率が１〜１００％の
範囲である空気入りタイヤに関するものである。【効果】トレッドは耐摩耗性能も十分で、かつ、柔軟性
も十分であるので、トレッドの外側トレッド層の表面と
路面との密着性が優れているとともに該両面間における
摩擦係数も高く、氷雪性能が優れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発熱耐久性能及び耐摩
耗性能が十分実用に耐えるとともに、氷雪路面上におけ
る駆動性能、制動性能及び操縦性能が著しく改善された
空気入りタイヤに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、空気入りタイヤは、氷雪路面上を
走行する際の駆動性能、制動性能及び操縦性能（以下、
単に、「氷雪性能」という。）を確保するために、スパ
イクピンをトレッドの表部に打ち込んだスパイクタイヤ
が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スパイ
クピンの摩耗や道路の摩耗によるこれらの微粉末が飛散
する粉塵公害及びスパイクピンによる道路の損傷が起こ
り、大きな社会問題になっている。これらに対処するた
めに、スパイクピンの突き出し量、打ち込み数の規制及
びスパイクピンの材質等の検討がなされているが、この
ような社会問題の根本的な解決には至っていない。

【０００４】一方、スパイクピンを用いない、所謂、ス
タッドレスタイヤにおいて、タイヤトレッドの模様或い
はトレッドゴム質等の検討がなされているが、スパイク
タイヤと同等の氷雪性能が発揮できないという問題があ
る。特に、トレッドゴム質については、低温時のゴム弾
性を確保するために、ガラス転移点の低いポリマーを用
い、かつ低温時の路面との摩擦係数を確保するために、
低融点の軟化剤を用いることも検討されているが、氷雪
性能が十分でないという問題がある。

【０００５】また、独立気泡を有するゴムをトレッドに
用いたタイヤは特公昭４０−４６４１号公報、米国特許
第４、２４９、５８８号明細書及び特開昭５６−１５４
３０４号公報で提案されている。

【０００６】しかしながら、特公昭４０−４６４１号公
報に記載されているものは、タイヤのトレッド部にヒス
テリシスロスの大きい合成ゴムを使用し更にヒステリシ
スロスを大きくするために多孔質性物を使用したもの
で、これにより摩擦係数を増大させるとともに多孔質構
造の採用によりクッション性を良好としたものであり、
また、ヒステリシスロスの大きい合成ゴムとして特公昭
４０−４６４１号公報に記載されているようにハイスチ
レンゴムを用いることは、ゴムのガラス転移温度を上昇
させることになり、従って、低温におけるゴムの硬度が
増加し、氷雪性能を確保する上で好ましくない。

【０００７】また、米国特許第４、２４９、５８８号明
細書に記載されているものは、オフ・ザ・ロード或いは
ゴルフカート用のタイヤの乗心地性能等を改良しようと
するものであって、氷雪性能を改良しようとするもので
はない。更に、特開昭５６−１５４３０４号公報に記載
されているものは、発泡ゴムを用いて無発泡ゴムと同じ
硬さを得ることによりタイヤの軽量化を達成しようとす
るものであって、氷雪性能を向上させるものではない。

【０００８】本発明の目的は、上記の従来のスパイクタ
イヤやスタッドレスタイヤの問題点を解消することにあ
り、特に空気入りタイヤの氷雪性能、耐摩耗性能及び発
熱耐久性能を高度に両立させた実用上の使用に十分耐え
得る新規な空気入りタイヤを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の問
題を解決するために種々検討した結果、以下に詳述する
ような所定の発泡率及び所定の平均気泡径を有する独立
気泡を含有する発泡ゴム層を空気入りタイヤのトレッド
に適用するとともに、適宜、ガラス転移温度の低いゴム
成分を用いることにより、前記の問題点を解決しうるこ
とを確かめ、この事実を基に、更に構造面から検討を重
ね、本発明を完成するに至ったものである。

【００１０】ここに、トレッドのゴム成分としては、−
６０°Ｃ以下のガラス転移温度を有する重合物、例え
ば、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴ
ム、ブチルゴムの単独、または、これらの重合物の２種
以上の混合物、並びにスチレン含有量３０％以下のスチ
レン−ブタジエンゴムの４０重量部以下の混合物が好ま
しい。なお、トレッドのゴム成分として、ガラス転移温
度が−６０°Ｃ以下である加硫ゴムも本発明において包
含されるものである。トレッドのゴム成分を上記のよう
なものとした理由は、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十分なゴム弾性を維持する
ことができるからである。

【００１１】また、発泡ゴム層は、トレッドの全体積の
少なくとも１０％以上であることが望ましく、好ましく
は１０〜７０％、更に好ましくは４０〜６０％である。
発泡ゴム層をトレッドの全体積の少なくとも１０％以上
としたのは、１０％未満では氷雪性能の改善効果が少な
いためである。また、トレッド全体が発泡ゴム層（発泡
ゴム層１００％）からなっていてもよい。

【００１２】また、トレッドが路面に接する外側トレッ
ド層とタイヤの半径方向内側（以下、単に、「放射内
側」ともいう。）の内側トレッド層から構成され、これ
らのいずれか一方の層が発泡ゴム層からなるトレッドを
有するタイヤに構成することもできる。ここで外側トレ
ッド層が発泡ゴム層からなり、そして、内側トレッド層
が無発泡ゴムからなるトレッドの場合には、内側トレッ
ド層の無発泡ゴム（固相ゴム）の硬度がＪＩＳ硬度で５
０度以上であることが好ましく、更に好ましくは５０〜
７０度であり、かつ、外側トレッド層の発泡ゴムの硬度
より大きいことが望ましい。

【００１３】更に、第５図に示すように、トレッド３５
の路面に接する外側トレッド層３３の一部にのみに発泡
ゴム層３２を用いてもよく、また、第６図（ａ）〜
（ｃ）に示すような構造であってもよい。

【００１４】更にまた、トレッド４５の路面に接する外
側トレッド層４３の一部に発泡ゴム層４２を用いる場
合、第７図に示すような構造であってもよいし、更にこ
の発泡ゴム層４２の一部が内側トレッド層４４の一部を
占めるようなものでもよい。

【００１５】発泡ゴムの独立気泡の平均気泡径は１〜１
２０μｍが望ましく、好ましくは１０〜８０μｍであ
り、更に好ましくは１０〜６０μｍである。発泡ゴムの
独立気泡の平均気泡径を１〜１２０μｍとしたのは、１
μｍ未満では低温時の発泡ゴムの柔軟性或いはトレッド
と路面間の水膜排除効果等が得られず、また、１２０μ
ｍを越えると耐摩耗性能が低下し、更に、発泡ゴムの歪
み復元力が低下し、所謂、耐ヘタリ性が悪化したり、製
造時においてもパーマネントセット性の低下により安定
した形状を得ることが困難であるからである。

【００１６】上述した発泡率Ｖｓは、次式Ｖｓ＝｛（ρ₀−ρ₉）／（ρ₁−ρ₉）−１｝×１００（％）・・・・（１）で表され、ρ₁は発泡ゴムの密度（ｇ／cm³）、 ρ₀
は発泡ゴムのゴム固相部の密度（ｇ／cm³）、ρ₉は発
泡ゴムの気泡内のガス部の密度（ｇ／cm³）である。発
泡ゴムはゴム固相部と、ゴム固相部によって形成される
空洞（独立気泡）即ち気泡内のガス部とから構成されて
いる。

【００１７】ところで、ガス部の密度ρ₉は極めて小さ
く、ほぼ零に近く、かつ、ゴム固相部の密度ρ₁に対し
て極めて小さいので、式（１）は、次式Ｖｓ＝（ρ₀／ρ₁−１）×１００（％）・・・・（２）とほぼ同等となる。

【００１８】発泡率Ｖｓは１〜１００％の範囲が望まし
く、好ましくは５〜８０％である。発泡率Ｖｓを１〜１
００％としたのは、１％未満では、氷雪性能の改善効果
が出ず、また、１００％を越えると、耐摩耗性能が低下
し、更に、発泡ゴムの歪み復元力が低下し、所謂、耐ヘ
タリ性が低下することに加え、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、路面と接する
外側トレッド層と放射内側の内側トレッド層とからなる
トレッドにおいて、外側トレッド層に発泡ゴム層を適用
する場合には、発泡率Ｖｓは１〜５０％の範囲が望まし
く、好ましくは５〜３０％である。更に、前記の発泡ゴ
ム層を内側トレッド層に適用する場合には、発泡率Ｖｓ
は１〜１００％の範囲が望ましく、好ましくは５〜８０
％である。

【００１９】本発明に係る空気入りタイヤのトレッドに
用いる発泡ゴムは、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に形
成される。発泡剤としては、例えば、アゾジカーボンア
ミド、ジニトロソ・ペンタメチレン・テトラアミン、ア
ゾビスイソブチロニトリル、トルエンスルフオニルヒド
ラジド誘導体、トルエンスルフオニルヒドラジド、芳香
族スッキニルトドラジド誘導体等が用いられる。

【００２０】

【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明の詳細につ
いて説明する。なお、発泡ゴムの性質及びタイヤ性能の
試験は下記の方法で行った。

【００２１】〔試験法〕（１）平均気泡径及び発泡率Ｖｓ平均気泡径は試験タイヤのトレッドの発泡ゴム層からブ
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、２００個以上の
独立気泡の気泡径を測定し、算術平均値として表した。
また、発泡率Ｖｓは上記ブロック状の試料の密度ρ
₁（ｇ／cm³）を測定し、一方無発泡ゴム（固相ゴム）
の密度ρ₀を測定し、前記の式（２）を用いて求めた。

【００２２】（２）ＪＩＳ硬度及び３００％伸張時の弾
性率通常のトレッドゴムと同様に所定の試験試料を作成し、
通常のＪＩＳ硬度（ＪＩＳ規格Ｋ６３０１）に準じて測
定し、また、３００％伸張時のゴム弾性率を測定した。

【００２３】（３）トレッド発熱温度試験タイヤに正規内圧を充填した後、外径１．７ｍ、速
度１００ｋｍ／Ｈのドラム試験機に正規荷重で押しつけ
て３時間走行し、トレッドの中央部の表面温度を測定し
た。

【００２４】（４）耐摩耗性能各試験タイヤ２本を排気量１５００ｃｃの乗用車のドラ
イブ軸に取り付け、テストコースのコンクリート路面状
を所定の速度で走行させた。溝の深さの変化量を測定
し、無発泡タイヤ（比較タイヤ１）を１００として指数
表示した。数値は大きいほど耐摩耗性能が良好であるこ
とを示す。

【００２５】（５）氷上制動性能各試験タイヤ４本を排気量１５００ｃｃの乗用車に装着
し、外気温−１５°Ｃの氷上の制動性能を測定した。無
発泡タイヤ（比較例１）の場合を１００として指数表示
した。数値は小さいほど制動性能が良好であることを示
す。

【００２６】以下に、本発明の実施例を図面に基づいて
説明する。（第１〜第５実施例、比較例１〜４）第１図及び第２図
は本発明の空気入りタイヤの第１実施例を示す図であ
る。

【００２７】第１図において、空気入りタイヤ１は、ケ
ース２と、発泡ゴムからなりケース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と、ビード部５間にほぼ放射方向に配置
されたゴム引きコードからなるカーカス部６と、カーカ
ス部６のクラウン部２ａに円周方向に配置したベルト部
７及びカーカス部６の側部を被覆するサイドゴム８とか
ら構成されている。

【００２８】トレッド３は、表１に示されている組成物
のうち組成物１で成形され、通常の製造方法によって製
造された発泡ゴムからなり、また、トレッド３はこれら
の発泡ゴムで前記のクラウン部２ａを被覆し、トレッド
全体が発泡ゴム層４（発泡ゴム層１００％）で構成され
ている。発泡ゴムの独立気泡の平均気泡径は３２μｍ、
その発泡率Ｖｓは８％であり、発泡ゴムの性質及びタイ
ヤの性能は、それぞれ、上述した試験法によって測定し
た。また、空気入りタイヤのトレッド３以外の構成及び
空気入りタイヤの製造方法は通常の空気入りタイヤ及び
その製造方法と同じであるので、詳細な説明は省略す
る。

【００２９】

【表１】

【００３０】次に、試験タイヤ（タイヤサイズ１６５
ＳＲ１３）を９種類（実施例５種、比較例４種）を準備
し、本発明の効果を確認した。詳細は表２に示す。

【００３１】第１実施例のものは、上述したように、第
１図及び第２図に示されている構造を有する空気入りタ
イヤである。第２〜第５実施例及び比較例３、４は、第
１実施例と同様に、第１図及び第２図に示すように、ト
レッド３の体積の１００％、即ち、トレッド３の全体積
を発泡ゴム層で形成した場合であり、第２〜第５実施例
及び比較例４は第１実施例と同様に、組成物１を用い発
泡剤の配合量を変えて、発泡率及び平均気泡径を変えた
場合である。また、比較例３はゴム成分としてガラス転
移温度−５０°Ｃのスチレンブタジエンゴム（スチレン
含有２３％）を９０重量部用いた場合（組成物４）であ
る。比較例１は、トレッドに組成物１から発泡剤を除い
た組成物２を用いた場合であり、比較例２は発泡剤を用
いないでやわらかく、即ち、硬度を低下した場合（組成
物３）である。これらの試験タイヤは、前述した以外は
第１実施例と同じである。

【００３２】トレッドゴムの平均気泡径、発泡率Ｖｓ、
ＪＩＳ硬度、３００％伸張時の弾性率及びタイヤの性能
についての試験は、上述した試験法により実施した。こ
れらの試験結果を以下の表２に示す。

【００３３】

【表２】

【００３４】表２から明らかなように、第１〜第５実施
例のものは、比較例１〜４のものに比べてトレッドの発
熱耐久性能及び耐摩耗性能が十分実用に耐える程度に維
持されているとともに、更に、氷上制動性能が大幅に向
上している。

【００３５】無発泡ゴムからなるトレッドを有する比較
例１のものは、氷上制動性能が非常に悪く氷雪路面上で
の使用に全く適さないものであり、同じく無発泡ゴムか
らなり、やわらかいトレッドを有する比較例２のもの
は、耐摩耗性能が非常に悪化しており実用に耐えるもの
ではない。

【００３６】比較例３のものは、ゴム成分としてガラス
転移温度−５０°Ｃのスチレンブタジエンゴム（スチレ
ン含有２３％）を９０重量部も使用したものであり、発
熱耐久性能、耐摩耗性能が悪く、しかも氷上制動性能が
非常に悪く実用に耐えるものではない。比較例４のもの
は、氷上制動性能は満足するものであるが、発熱耐久性
能が悪く、また、耐摩耗性能が非常に悪化しており、こ
れも実用に耐えるものではない。

【００３７】以上のとおり、第１〜第５実施例のもの
は、発熱耐久性能、耐摩耗性能及び氷上制動性能が高度
に両立されているのに対して、比較例１〜４のものは、
これらの性能のうち、いずれかの性能が非常に悪く実用
的な空気入りタイヤとして使用することができないもの
である。

【００３８】トレッドに、第１〜第５実施例に示されて
いるような所定の発泡率及び所定の平均気泡径を有する
独立気泡を含有する発泡ゴム層を適用した空気入りタイ
ヤは、独立気泡によりトレッドの路面に接する外表面に
形成された微細な凹凸が、トレッド面と路面間に介在す
る水膜の逃げ場となり水膜を排除するため、タイヤのグ
リップ性能を著しく向上させることができるとともに、
このような微細な凹凸によりエッジ効果が高められ、従
って、氷雪性能が大幅に向上している。

【００３９】（第６〜第９実施例）第３図は本発明に係
る空気入りタイヤの第６〜第９実施例のものを示す図で
あり、空気入りタイヤ１１のトレッド１３が、ケース１
２のクラウン部１２ａを被覆し、トレッド１３の全体積
の約５０％（実施例では４０〜６０％）を有する発泡ゴ
ム層からなる内側トレッド層１６と、内側トレッド層１
６のタイヤの半径方向外側を被覆する無発泡ゴムの外側
トレッド層１７とからなり、トレッド１３の体積の一部
のみに発泡ゴム層を有する場合である。その他は第１実
施例と同じである。

【００４０】即ち、路面に接するトレッド１３の外側に
は耐摩耗性のよい無発泡ゴムを、トレッド１３の内側に
はトレッド１３の柔軟性を確保するため、トレッド１３
全体が発泡ゴムの場合に比較し、発泡率を大とし、かつ
平均気泡径も大きくした発泡ゴムを配置しトレッド１３
の外側と内側とで機能分担した場合である。

【００４１】従って、トレッド１３は耐摩耗性能も十分
で、かつ、柔軟性も十分であるので、トレッド１３の外
側トレッド層１７の表面１７ａと路面との密着性が優れ
ているとともに該両面間における摩擦係数も高く、氷雪
性能が更に優れている。上記のように、発泡ゴム層が内
側トレッド層１６に適用された実施例が表３に示されて
いる。なお、表３に示す以外の構成は第１実施例と同じ
である。

【００４２】

【表３】

【００４３】表３からも分かるように、第６〜第９実施
例のものは、発熱耐久性能を十分に維持したまま、耐摩
耗性能が比較例２〜４のものと比べて非常に高い水準に
維持されており、しかも氷上制動性能も優れているの
で、オールシーズン向けタイヤとして好適である。

【００４４】（第１０及び第１１実施例）第４図は、本
発明に係る空気入りタイヤ２１の第１０及び第１１実施
例のものを示す図であり、空気入りタイヤ２１はケース
２２のクラウン部２２ａを被覆するトレッド２３を備
え、トレッド２３は路面に接する外側トレッド層２５と
この放射内側の内側トレッド層２６とから構成されてい
る。外側トレッド層２５は発泡ゴム層（組成物１）から
なり、内側トレッド層２６は通常の無発泡ゴムである。
上記以外の空気入りタイヤの構成は第１実施例と同じ
である。

【００４５】このようなトレッド２３を有する空気入り
タイヤ２１は、氷雪性能を確保したまま、特に、乾燥路
面上を走行する際の操縦安定性能を考慮する場合に好適
である。即ち、路面に接する外側トレッド層２５には適
度に発泡した発泡ゴム層が設けられているので、氷雪路
面上でも低温まで柔軟性を保持し、かつ、トレッドの発
熱温度の上昇も僅かであり発熱耐久性能も十分である。
また、耐摩耗性能も実用上十分であり、氷雪性能にも優
れている。

【００４６】また、内側トレッド層２６には硬度の高い
固相ゴム層２８が設けられているので、乾燥路面上を走
行する際に路面から操舵反力（横力）を受けても、外側
トレッド層２５と硬度の高い内側トレッド層２６とから
なるトレッド２３は十分な横剛性を発揮し、実用上十分
な操縦性能を有することができる。更に、内側トレッド
層２６の固相ゴム層２８の硬度が高いので、外側トレッ
ド層２５の動きを抑制し、耐摩耗性能を向上させる。

【００４７】更に、第１０及び第１１実施例のものは、
乾燥路面上における操縦安定性能が優れており、また、
発泡ゴム層を用いることにより振動吸収能力が拡大し、
走行時のタイヤ騒音が大幅に軽減されるとともにタイヤ
の軽量化が図れる。

【００４８】上述したような発泡ゴム層が外側トレッド
層２５に適用された実施例（第１０及び第１１実施例）
の試験結果等が表３に示されている。この表に示す以外
の構成は第１実施例と同じである。表３からも分かるよ
うに、発熱耐久性能、耐摩耗性能及び氷上制動性能が、
ともに実用上十分な程度に高度に両立されている。

【００４９】なお、表３には、試験タイヤ（タイヤサイ
ズ１６５ＳＲ１３）７種類（実施例６種、比較例１
種）を準備して発泡ゴム層の配置及び発泡ゴム条件を種
々変えて本発明等の効果を確認した詳細が示されてい
る。比較例１は表２に示すものと同じであり、これらの
試験タイヤの構成は前述した以外は第１実施例と同じ
で、同じような製造方法により製造された。また、試験
法も表２の場合と同じである。

【００５０】なお、第２図、第４〜第６図に示すそれぞ
れの構成で発泡ゴムを用いて従来より行われている手法
で更生を行い確認した結果、これらの更生タイヤにおい
ても氷雪性能が大幅に改善された。

【００５１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような構成を有
するので、以下に記載される効果を奏するものである。
空気入りタイヤの耐摩耗性能及び発熱耐久性能を損なう
ことなく、氷雪路面上における制動性能、駆動性能及び
操縦性能等の氷雪性能を大幅に向上することができる。

【００５２】また、トレッドは耐摩耗性能も十分で、か
つ、柔軟性も十分であるので、トレッドの外側トレッド
層の表面と路面との密着性が優れているとともに該両面
間における摩擦係数も高く、氷雪性能が優れている。

【００５３】更に、トレッドの軽量化に伴う空気入りタ
イヤの軽量化及び発泡ゴム層を適用することによりタイ
ヤの騒音が大幅に軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１図は本発明に係る空気入りタイヤの第１〜
第５実施例を示す一部断面図である。

【図２】図２は第１図の要部拡大断面図である。

【図３】図３は第６〜９実施例の要部拡大断面図であ
る。

【図４】図４は本発明の第１０実施例及び第１１実施例
の要部拡大断面図である。

【図５】第５図は本発明の発泡ゴム層の他の実施例を示
す一部断面図である。

【図６】図６は発泡ゴム層を外側トレッド層の一部に用
いたものの要部拡大断面図である。

【図７】図７は発泡ゴム層の他の実施例の要部拡大断面
図である。

【符号の説明】

１、１１、２１・・・・・・・・空気入りタイヤ２、１２、２２・・・・・・・・ケース２ａ，１２ａ，２２ａ・・・・・ケースのクラウン部３、１３、２３、３５、４５・・トレッド４、１５、２７、３２、４２・・発泡ゴム層１６、２６、４４・・・・・・・内側トレッド層１７、２５、３３、４３・・・・外側トレッド層２８・・・・・・・・・・・・・固相ゴム

Claims

【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備えた空気入りタイヤにおいて、該
トレッドが独立気泡を含有する発泡ゴム層からなる内側
トレッド層と内側トレッド層のタイヤの半径方向外側を
被覆する無発泡ゴムの外側トレッド層とからなり、該独
立気泡の平均気泡径が１〜１２０μｍの範囲で、かつ、
該発泡ゴム層の発泡率が１〜１００％の範囲であること
を特徴とする空気入りタイヤ。