JPS60128003A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は特定の物性を有する２層以上のトレッド部を有
し、耐琴耗性、耐カット性、耐チッピング性および耐久
性をノ（ランスよく備え、特に荷重の高い大型に適した
空気入りラジアルタイヤに関するものである。

〔従来技術〕

国内、淘外での大型タイヤのラジアル化が高まっている
中で、トラック・バス用ラジアルタイヤは高性能タイヤ
である為、その要求特性も高速性、低燃費性、高寿命性
、悪路耐久性等が極限まで要求され、かつユーザーから
の要求自体多様化傾向にある。その中でも特に高荷重ラ
グタイヤは、従来のような道路建設現場や採石現場とい
う悪路あるいは非舗装路主体の使用条件から、最近では
舗装路主体の使用条件を含め　□たものまで、その使わ
れ方が広範囲化してきて　□いる。即ち、非舗装路と共
に舗装路でできる限り高速走行が可能な高荷重ラグ用大
型ラジアルタイヤの要求が高まってきており、単なる従
来の単能的仕様だけでは対応しきれない情勢にある。例
えば、それに使われる材料面においても、舗装路要求特
性としての耐摩耗性と、悪路あるいは非舗装路要求特性
としての耐カット性及び耐チッピング性の両立化は難か
しく、さらに高荷重ラグタイヤ要求特性としての耐久性
まで含めると、単一キャップトレッドに全ての機能を持
たせることは困難であり、市場要求を満足させることが
できない。

これらの要求を満足させるアプローチの仕方として材料
面を改良する手段および構造面を改良する手段の二通り
の方法が考えられる。

まず、材料配合面からのアプローチとして特開昭５２−
１０１５０３号公報に示されているような、窒素吸着量
、ジブチルフタレート吸収量及び着色力というカーボン
特性の適正化によって、従来では相反するとされていた
耐摩耗性と耐カット性及び耐チッピング性とを両立化さ
せる技術は存在するものの、このような単一トレッドゴ
ムのみで、現在特に高荷重ラグタイヤで要求されている
高速性、高寿命性さらには悪路耐久性に対する極限値を
満足するまでには至っていないのが現状である。

一方、構造設計面でも、従来技術を代表している単一コ
ンパウンドトレッド構造を有するタイヤでは、耐摩耗性
を余りにも重視するとゴムの発熱が高くなり、走行初期
でのトレッドセパレーション問題や走行中期〜末期にか
けてのチッピングによる異常摩耗現象を引き起こし、逆
に耐チッピング性、低燃費性や高速耐久性を重視すると
、初期摩耗を含めた摩毛寿命の低下を引き起こしてしま
い、十分満足するタイヤを得ることが困難であった。

このような中で、現状までの技術として耐久性向上を目
的とした技術は確立されつつあり、例えば、特公昭５８
−３８４２　、特開昭５４−１３２９０４　。

特開昭５４−３８００４　、特開昭５８−１２８９０４
各号公報で示されている技術は、キャップトレッドとハ
別ニ、ベーストレッドゴムをキャップトレッドとベルト
との中間に配置させ、そのベーストレッドゴムの低発熱
化や剛性レベルの確保によって熱的な耐久性が改善され
るというものである。しかしながら、現在では、ただ単
なる耐久性向上目的の２層トレッド構造という従来技術
では満足しきれず、耐久性レベルを維持しつつ、（３） 耐琴耗性向上による高寿命化と早期摩耗の改善、さらに
は摩耗中期から末期にかけての耐カット性及び耐チッピ
ング性の改善を図った空気入９大型ラジアルタイヤの開
発が望まれている。

〔発明の目的〕

本発明はタイヤの耐苧耗性、耐カット性、耐チッピング
性および耐久性をすべて満足するように設計された、好
ましくは大型の空気入りラジアルタイヤを提供すること
にある。

〔発明の構成〕

本発明の構成は少なくとも２層のトレッドゴムを有する
空気入りラジアルタイヤにおいて、トレッド最外層（Ａ
層）の容積をトレッド全容積に対して２５〜５０チとし
、Ａ層に隣接する内側トレッド層（Ｂ層）の容積をトレ
ッド全容積に対して３０〜７５チとし、かつＡ層の３０
０％モジュラスを１２０〜１６０　Ｋｇ／ｃｒｌｔａｎ
δ（２０°Ｃ）を０．１８以上、Ｂ層の３００　％モジ
ュラスを８０〜１２０Ｋｇ７７薗δ（２０°Ｃ）を０．
１４〜０．１８とした空気入りタイヤをその要旨とする
ものである。

（４） 以下、本発明を更に具体的に説明する。

まず、本発明の目的である耐摩耗性、耐カット性、耐チ
ッピング性および耐久性をすべて満足するにはどうして
２層以上の特定物性のトレッド層が必要なのかについて
説明する。

本発明でいう摩耗とは通常の走行条件でゴムが微細な摩
耗粉としてトレッド表面から取去られることによってト
レッド溝部が連続的に減少す゛る現象である。

一方、チッピングとは非常に高荷重で高いトルクをうけ
た場合に起る現象で、トレッド表面のゴムが０．５〜２
．００１１程度の厚さの層状となって部分的に地表られ
る現象である。そしてチッピングは走行初期には起らず
、走行中期から末期に、トレッド部のゴムが熱あるいは
応力疲労によシ硬化して起こることがわかっている。ま
た、この応力疲労が限界に達するとトレッド部の網目密
度が増大する。網目密度はゴム膨潤密度測定で得られる
が、一般的にはストレス−ストレイン曲線上の３００　
％モジュラスで代用できることか知られている。

トレッドに用いる材料物性としては、この網目密度が一
定の限界を越さないことが重要である。この応力疲労に
よる網目密度の上昇を走行距離と共に調査してみると、
ゴムの網目密度は順次増加し、かつ３００チモジユラス
も走行距離と共に増加していることが明らかになった。

また、その増加をくい止めるためにトレッドに用いられ
るゴム組成物を許し得る範囲内で変化させたが、同一条
件における走行においては３００チモジユラスの増加率
は類似しており、走行中期から末期において限界値を越
えないためには、初期における３００チモジユラスをあ
る値以下に保つ必要がある即ち、適正なる３００チモジ
ユラス設定が必要であるという結論を得た。

但し、余りにもトレッド部全体の網目密度を低目に設定
すると、トレッド表面部分を含めた全体のモジュラスが
低下することになり、トレッド部全体の変形が大きくな
るために耐摩耗性を低下させることに結びついてしまう
。このように実際タイヤを用いた研究から、特に高荷重
用大型ラジアルタイヤのトレッド部分は、走行初期と応
力疲労を受けた後の末期とでは、トレッド部分に要求さ
れる性能が異なるため、走行中期から末期までカット及
びチッピングを起こさず、耐摩耗性および耐久性をも向
上させるには、次の条件が必要であることがわかった。

（１）トレッド部の接地面に近い最外層（Ａ層と呼ぶ）
には、ヒステリシスロスや発熱がやや高目であるが、耐
摩耗性にすぐれ、網目密度も高目（３００％モジュラス
高目）に設定する。

（２）トレッド部の溝近傍（近似的にはＡ層の内側に隣
接する層）で、走行末期に摩耗する部分（Ｂ層と呼ぶ）
はカットおよびチッピングを起さないように３００　％
モジュラスを低目に設定し、走行初期における網目密度
を低くすると共に、耐久性面からも影響が大きい部分で
あるので、ヒステリシスロスはＡ層のゴムのそれより低
く設定する。

（３）更に好ましくは溝下のベルトとの間に第３（７） 層目（６層と呼ぶ）を設ける。この６層は摩耗するまで
使われず、それ放置も耐久性が要求される部分であるた
め、ヒステリシスロスを最も低く設定し、耐摩耗性は考
慮しないが、耐外傷性に対する性能を限界以上に設定す
る。

これにより更生性が向上すると共に、更生して使用する
際の耐久性が増すことになる。

各層のトレッド全容積に対する割合はＡ層が２５〜５０
％、Ｂ層が３０〜７５チである必要がある。まだ、６層
を設ける際には６層の比率を０〜２０チ、好ましくは５
〜２０チにするのがよい。

またＣ層ゲージはトレッド溝下ゲージを越えないように
するのが好ましい。

ここで各層の容積割合はタイヤ断面を等間隔の幅ｍでｎ
等分し、各部分のキャップトレッドゴム層の厚さをａｉ
　、　ｌ）ｉ　、　Ｃｉとし、両ショルダー間での積算
容積比率として算出したものである。

次に本発明において使用されるゴム組成物としては、各
々のトレッドゴム層の機能を満足するゴム組成物が必要
であり、それ故、天然ゴム。

（８） 合成イソプレンゴムもしくはこれらのゴムを少なくとも
７０重量部以上含有し、残部がポリブタジェンゴム又ハ
スチレンブタジエンゴムよりなるブレンドゴムから選択
されたものであるのが好ましい。また、ゴム１００重量
部に対して、トレッドＡ層に関しては、チッ素表面積（
Ｎ２ＳＡとする）１２５〜１５０ｍ”／ｙ、ジブチルフ
タレート吸収量（ＤＢＰとする）　１０５〜１３０　ｍ
’／ｌｏｏ　ｆｆ、着色力（対Ｊｎｄｕｓｔｒｙ　Ｂｅ
ｆｅｒｅｎｃｌ　１３１ａｃｋ　＄３　）　１１０１以
上の高補強性カーボンを４０〜６０重量部配合し、トレ
ッド８層に関しては、Ｎ２５Ａ　１１０〜１２５　ｍ”
／ｙ。

ＤＢＰ　８０〜１２０　”／ｌｏｏ　ｔ　、’着色力１
１０１以上の補強性カーボンを３０〜５０重量部配合し
、さらにトレッドＣ層に対しては、Ｎ２５Ａ７０〜１１
０ぜ／１　。

ＤＢＰ　８０〜１２０　ｍｌ／ｌｏ６　ｙ　、着色力１
００チ以上の補強性カーボンを４０〜６０重量部配合す
ることが好ましい。

さらに本発明で使用されるゴム組成物の物理特性値とし
ては、トレッドＡ層に関しては、３００チモジユラスが
１２０〜１６０　Ｋｆ／７　ｔａｎδが０．１８以上が
必要であり、トン２１８層に関しては、３００チモジユ
ラスが８０〜１２０　Ｋ９／（ｙｌｌ　帥δが０．１４
〜０．１８が必要であり、トレッドＣ層を用いる場合に
は３００チモジユラスが１００〜１４０　Ｋｆ／ｃｒｌ
　ｔａｎδが０．１４以下が好ましい。

ここで、本発明の中で最も重要な役割を果たすトン２１
８層については、非舗装路ユーザーでの走行中〜末期に
生ずるカット及びチッピングによる異常摩耗現象や一般
路ユーザーを含めた全体のタイヤ寿命問題等から、その
全トレッドに占めるＶＯＩ比率は重要であり、それ数種
々苛酷度の異なる条件下で、そのトレッドＢ層ＶＯＩ比
率を変えて実走行テストを実施した結果、非舗装路又は
悪路という非常にシビアリテイーの高い使用条件下で、
そのＶＯＩ比率が３０チ以下ではＢ層に到達する前にＡ
層でカット及びチッピングによる異常摩耗現象をひき起
こし、一方７５チ以上では、これらチッピングによる異
常摩耗現象は満足するものの、タイヤ寿命の低下をもた
らし好ましくない。そしてこのトン２１８層に適用でき
るカーボンとしてはＮ２５Ａ　１２５　ｍ７１１以上、
ＤＢＰ　１２０　”／ｌｏｏ　ｙ以上のカーボンを５０
重量部以上配合すると、走行中期〜末期でのカット及び
チッピング性が著しくそこなわれると共に帥δも０．１
８以上となり耐久性上不安が生ずる。

逆に３０重量部以下では耐久性上問題ないもののタイヤ
寿命の低下をもたらし、又、Ｎ２５Ａ　１１０ｍ２／２
以下、ＤＢＰ　８０　”／Ｂｏｏ　ｙ以下のカーボンを
使った場合も同様の問題を生じせしめる。

次にトレッドＡ層であるが、上記トン２１８層とのバラ
ンスのもとてタイヤ寿命の低下や走行初期のカット及び
チッピングによる異常摩耗現象を生じさせないような機
能確保とＶＯＩ確保が必要であり、それ故、そのＶＯＩ
比率は、異常摩耗現象防止の為に５０係以下に、タイヤ
寿命確保の為に２５チ以上に設定する必要がある。又、
接地面に最も近いトレッド層であるので、耐摩耗性に関
する機能を十分に発揮させるべく　Ｎ２５Ａ１２５　ｍ
’／ｙ以上の小粒径カーボンブラックが好ましい。なお
、Ｎ２５Ａ　１５０　ｍ’／ｙ以上、ＤＢＰ　１３０（
ｌｌ　） ｍｌ／１００９以上のカーボンを６０重量部以上配合す
ることは混合加工性の点で好ましくなく、又、機能的に
も走行初期にチッピングによる異常摩耗現象を引き起こ
し好ましくない。逆にＮ２Ｎ２５Ａ／２以下、ＤＢＰ　
１０５　ｍｌ／１００　を以下では、カーボンブラック
の補強性それ自体が耐摩耗性に対して不足となり、まし
て４０重量部以下の低充填配合では、本来の耐摩耗性機
能を発揮するのが困難である。

第３層目のトレッドＣ層を使用する場合、特に重荷重又
は高速などのシビアリテイーの高い使用条件では、トレ
ッドＣ層の役割も重要であり、それ故全トレッドに占め
るＶＯＩ比率も５チ以下では耐久性不足を生じ、一方２
０チ以上では、摩耗終期での外傷などによる寿命を著し
く低下させることになる。又、溝下トレッドゲージを越
えて配置させると、摩耗終期にこのトレッドＣ層がトレ
ッド表面に露呈してしまい外観上好ましくない。さらに
ヒステリシスロスを最も低く設定する為Ｎ２５Ａが１１
０７ＦＬ’７７以上のカーボン（１２） は好ましくなく逆に７０　ｄ／を以下のカーボンでは、
走行に伴なう熱的要因からの物性低下が著しく好ましく
ない。そしてそのカーボンブラックの配合量も６０重量
部以上ではｔａｎδの０．１４以下を達成できず、耐久
性不足を生じせしめる。又、４０重量部以下では、モジ
ュラス不足を生じ耐外傷性に対する限界性能を確保でき
ない。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。図は本
憚明のタイヤの断面図であり、キャップトレッドは３層
から成υ、踏面にトレッド最外層（Ａ層）１、その内側
に内側トレッド層（Ｂ層）２、更にその内に最内トレッ
ド層（０層）６が設けられ、６層３に隣接して４層から
ナルベルト層４およびカーカス５が配備され、最も内側
にはライナー６が設けられている。また、ａ＋　、　ｂ
ｔ　、　ｃ＋はトレッド部をｍ等分した際のｍ１番目の
Ａ層の厚さ、Ｂ層の厚さおよび０層の厚さをそれぞれ示
している。

以下、実施例を挙げて本発明の詳細な説明する。

実施例 図に示す３層トレッド構造のラジアルタイヤを製造し、
各種性能テストを行なった。

タイヤのＡ、Ｂ、Ｃ各層に使用したゴム組成物は、天然
ゴム、合成インプレンゴムもしくは、ポリブタジェンゴ
ム又はスチレンブタジェンゴムよりなるブレンドゴムか
ら選択されたゴム１００重量部に対して第１表に示す各
種カーボンブラックを適量部、更にステアリン酸３重量
部。

亜鉛華３重量部、老化防止剤２重量部、そして硫黄およ
び加硫促進剤を適量部配合してなり、かつ第１表に示さ
れた緒特性を有するゴム組成物が用意された。この中で
３００チモジユラスはｊＩｓ　Ｋ　６３０１法に従がっ
て測定し、また帥δは動的粘弾性測定機を用い、振動数
２０　Ｈ２、動歪１０チ±２％、温度２０°Ｃ条件での
値を示す。さらに摩耗１ｎｄｅｘ値は、比較例１を１０
０とした際の指数値であり、その摩耗量はランボーン摩
耗試験機で測定した。

使用したタイヤは、トレッド部を４分割にし、カーカス
及びベルトがスチールコード層よりなる１０００　Ｒ２
０１４ＰＲラグタイプのスチールラジアルタイヤを製造
し、第１表記載のゴム組成物を各トレッドゴム層に割り
当て、そのゴム層分割率を種々変化させて耐摩耗性、耐
カット性。

耐チッピング性、さらには耐久性に関する実車評価を行
ない、その結果を第２表に示す。

まず耐久性については、下表に示す時間ステップで荷重
を累増して５５Ｋｍ／ＨＲの一定速度で走行させてどの
ステップで故障に至るかの、いわゆるＦＭＶ−ＳＳ　Ａ
　１１９条件に従う室内耐久試験を実施し、比較例１を
１００として指数表示した。

耐久性の優れるもの程、大きい数値を示す。

（１５） 次に耐摩耗性については、種々の苛酷度テストの中で、
平均速度５５Ｋｍ／ＨＲ１荷重１２０　％　、舗装率約
９９チの良路ユーザーと、　平均速度３０Ｋｍ／ＨＲ、
荷重１４０％、非舗装率２０チ以上の悪路ユーザーで実
車テストを実施し、残溝３，２％になる迄の走行距離を
比較例１を１００とした指数で表示した。値が大きい程
耐摩耗性が良好でタイヤ寿命の長いことを示している。

また、耐カット性、耐チッピング性については、上記悪
路ユーザーで外観、チェックを実施し、耐カット性はト
レッド表面に入った外傷の数で、一方、耐チッピング性
はトレッド表面の剥離現象の発生度で評価し、比較例１
を１００とした場合の比率として算出した。数値が太き
いもの程、耐カット性、耐チッピング性の優れているこ
とを示している。

（本頁以下余白） （１６） 特開昭ＧＯ−１２８００３（６） ｌ　１０　） 第２表の結果から、Ｂ層を有さない比較例１に比べ耐摩
耗性、耐カット性、耐チッピング性および耐久性のいず
れもすぐれていることがわかる。また、Ｂ層の容積割合
が７５チを越えた比較例２は舗装路での耐摩耗性および
耐カット性に劣シ、Ａ層が５０％を越え、Ｂ層が３０チ
未満である比較例３は非舗装路の耐摩耗性、耐チッピン
グ性および耐久性が劣っていることがわがる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明のラジアルタイヤの断面図である。。 １・・・トレッド最外層（Ａ層）、２・・・内側トレッ
ド層（Ｂ層）、６・・・最内トレッド層（０層）、４・
・・ベルト層、５・・・カーカス、６・・・ライナー。 代理人　弁理士　小　川　信　− 弁理士　野　口　賢　照 弁理士斎下和彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも２層のトレッドゴムを有する空気入りラジア
   ルタイヤにおいて、トレッド最外層（Ａ層）の容積をト
   レッド全容積に対して２５〜５０％とし、Ａ層に隣接す
   る内側トレッド層（Ｂ層）の容積をトレッド全容積に対
   して３０〜７５チとし、かつＡ層の３００チモジユラス
   を１２０〜１６０（旬、帥δ（２０℃）を０．１８以上
   、Ｂ層の３００％モジュラスを８０〜１２．０’ｆ／ｃ
   ｄｔ、　ｔａｎδ（２０°Ｃ）を０１１４〜０．１８と
   したことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。