JPH01118542A

JPH01118542A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JPH01118542A
Application number: JP62275338A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Iwata; 岩田　敏朗; Seiichiro Iwafune; 盛一郎岩船
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1987-10-30
Filing date: 1987-10-30
Publication date: 1989-05-11
Anticipated expiration: 2011-07-31
Also published as: JP2518870B2

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】（産業上の利用分野）本発明は空気入りタイヤ、詳しくは、夏期および春秋期
（以下、夏期という）の操縦性能および発熱耐久性能を
損なうことなく、耐摩耗性能が充分実用に耐え、冬期の
氷雪路面上における駆動性、制動性、操縦性等の氷雪性
能を改良するとともに、動的圧縮永久変形（いわゆるへ
たり性）、さらに耐セパレーシヨンを改良することによ
り耐久性能を著しく改良した空気入りタイヤに関する。

（従来の技術とその問題点）従来の空気入りタイヤは、氷雪路面上を走行する際の駆
動性、制動性および操縦性（以下、単に氷雪性能という
）を確保するために、タイヤにチェーンを取り付けたり
、スパイクピンをトレッド表部に打ち込んだスパイクタ
イヤを多用している。

しかしながら、チェーンおよびスパイクピンの摩耗や道
路の摩耗によってこれらの摩耗の微粉末が飛散して粉塵
公害を起こしたり、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、最近、スパイクピンを用いない、いわゆるスタッ
ドレスタイヤが提案され、タイヤのトレッドの模様、ト
レッドのゴム質の検討がなされている。しかしながら、
スパイクタイヤと同等の氷雪性能を発揮できるまでには
至っていない。特に、トレッドのゴム質については、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
保するためには、低融点の軟化剤を用いていることも検
討されているが、氷雪性能が十分でないという問題点が
ある。

また、独立気泡を有するゴムをトレンドに用いたタイヤ
は特公昭４０−４６４１号公報、米国特許Ｕ　Ｓ　Ｐ４
，２４９，５８８および特公昭５６−１５４３０４号公
報に提案されている。しかしながら、特公昭４０−４６
４１号公報においては、トレッドにヒステリシスロスの
大きい合成ゴム、例えばハイスチレンゴムを用いている
のでゴムのガラス転移温度を上昇させ、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。

また、特開昭５６−１５４３０４号公報においては、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
軽量タイヤにしているが、これでは氷雪性能を向上させ
ることはできない。

また、独立気泡を有するゴムをトレッドに用いたタイヤ
は乾燥路面および氷雪路面において、長期間にわたり使
用した場合、トレッドゴムの摩耗が早（、耐摩耗性が十
分でないという問題点もある。従って本願出願人はこの
問題を解決する手段として既に特願昭６１−２３５９２
１号等で提案しているが、しかしながら、このものは耐
ヘタリ性が実用上充分でない事が見い出され改良の余地
が残されていた。

そこで本発明は、トレッドの発泡ゴム層が特定のゴム成
分、特定の高補強性カーボンブラックを含有する発泡ゴ
ムからなり、特定の発泡率および特定の気泡直径の分布
を有することにより、氷雪路面を長期にわたり使用して
もへたり現象が起こらず発泡ゴムの硬度の経時変化が少
ない実用にたえる空気入りタイヤを提供することを目的
とする。

（問題点を解決するための手段）そこで本発明者らは、前記問題点を解決するために、種
々検討した結果、下記の点を見出した。

すなわち、発泡ゴム層を有するトレッドにおいて、ブロ
ックのへたり現象を防止するとともに耐摩耗性を維持す
るためには、発泡ゴムとして特定のゴム成分に高補強性
カーボンブラックを適量配合するとともに、オイルの配
合量を特定量以下にする特定のゴム配合が効果的である
ことを見出した。

また、これらの特定のゴム配合からなる発泡ゴムにおい
て、発泡ゴムの気泡直径の分布を最適化することが、前
記問題点の改良に更に効果的であることを見出した。

本発明者らは更に種々研究を重ね本発明に到達した。

すなわち、本発明に係る空気入りタイヤは、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、トレッドがトレンドの
表部側にトレンドの全体積の少なくとも１０％以上の体
積を有する発泡ゴム層を備え、該発泡ゴム層が天然ゴム
、ポリブタジェンゴムおよびガラス転移温度−４５℃以
下のスチレンブタジェン共重合ゴムからなる群より選ば
れた少なくとも１つを５０重量部以上含有するゴム成分
、Ｎ！ＳＡが９０〜１８０ｍ２／ｇの特性を有する高補
強性カーボンブラック並びにゴム成分１００重量部に対
してオイル１０重量部以下を含有する発泡ゴムからなり
、該発泡ゴムが発泡率（Ｖ３）５〜５０％の範囲で独立
気泡を有するとともに単位面積当たり独立気泡の個々の
気泡直径が５μｍ以上のものを全体の総数としてそのう
ち５〜３０μｍのものの個数が全体の５０％以上を占め
ることを特徴としている。

ここに、ゴム成分は天然ゴム、ポリブタジェンゴムおよ
びガラス転移温度−４５℃以下のスチレンブタジェン共
重合物からなる群より選ばれた少な（とも一つを５０重
量部以上含有するのが望ましくさらに好ましくはポリブ
タジェンゴム２０重量部以上である。ゴム成分を前述と
したのは、トレッドが低温においても充分にゴム弾性を
有しているからである。

また、高補強性カーボンブラックは、ＮＡＳＡが９０〜
１８０％／ｇの特性を有するとしたのは、Ｎ２５Ａが９
Ｏｎ？／ｇ未満および１８０ｍ２／ｇを超ると、本発明
の効果を発揮できないからである。なお、Ｎ２ＳＡの数
値は米国規格ＡＳＴＭＤ３０３７−Ｂの試験法に準拠し
て行ったものである。また、高補強性カーボンブラック
はゴム成分１００重量部に対して３０〜７０重量部が好
ましい。３０重量部未満では耐摩耗性が悪化し、７０重
量部を超えると作業性が悪化する。また、高補強性カー
ボンブラックは具体的にはＩ　ＳＡＦ級およびＳＡＦ級
の高補強性のカーボンブラックが望ましく、さらに好ま
しくはカーボンブラックＳＡＦである。

また、オイルはゴム成分１００重量部に対して１０重量
部以下が望ましく、さらに好ましくは５重量部以下であ
り、オイルが零で、オイルを含有しないものを含む。こ
こに、オイルを１０重量部以下としたのは、１０重量部
を超えると耐摩耗性が悪化するからである。

また、発泡剤としては、例えば、アゾシカ−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、ベンゼンスルフォニルヒドラジ
ド、オキシ・ビス−ベンゼンスルホニルヒドラジド、高
沸点炭化水素化合物の樹脂ミクロカプセル等が用いられ
る。好ましくは、微細発泡の点で、スルホニルヒドラジ
ド化合物、例えばオキシ・ビス−ベンゼンスルホニルヒ
ドラジドが使用される。

また、発泡ゴム層は、トレッドの全体積の少なくとも１
０％以上の体積を有するのが望ましく、好ましくは１０
〜７０％、さらに好ましくは４０〜６０％である。発泡
ゴム層をトレッド全体積の少なくとも１０％以上の体積
を有するとしたのは、１０％未満では氷雪性能の改良効
果が少ないためである。

また、発泡ゴム層をトレッドに用いる方法としては、ト
レッド全体が発泡ゴム層（発泡ゴム層１０θ％）からな
ってもよい。

また、発泡ゴムの発泡率Ｖｓは、次式％式％）で表わされ、ρ１は発泡ゴムの密度（ｇ／ａＪ）、ρ。

は発泡ゴムのゴム固相部の密度（ｇ　／ｃｄ）、ρ９は
発泡ゴムの気泡内のガス部の密度（ｇ　／ａＪ）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）すなわち気泡内のガス部とから構
成されている。ガス部の密度ρ９は極めて小さく、はぼ
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（１１は、次式Ｖｓ＝　（ρ０／ρｔｌ）Ｘ１００（％）　・−−−−
−（２）とほぼ同等となる。発泡率Ｖｓは５〜５０％の
範囲が望ましく、好ましくは５〜３０％である。発泡率
Ｖｓを５〜５０％としたのは、５％未満では、低温時の
発泡ゴムの柔軟性が得られず、また、５０％を超えると
、耐摩耗性能が低下して氷雪路面、乾燥路面での耐摩耗
性が実用的に不十分であるからである。

また、発泡ゴムにおいて、単位面積当り独立気泡の個々
の気泡直径が５μｍ以上を全体の総数としてそのうち５
〜３０μｍのもの、好ましくは５〜２５μｍのものの個
数が全体の５０％以上を占めることが望ましい。ここに
、単位面積当りの気泡直径の総数のうち５〜３０μｍの
ものが全体の５０％以上を占めるとしたのは、５μｍ未
満では氷上路面における制動性能が低下し、３０μｍを
超えると耐摩耗性が低下するとともにへたり現象が発生
し外観を悪化するからである。

また、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、前述のゴム配合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して得られる。

以下、実施例により詳細を説明するが、発泡ゴムの性質
および試験タイヤによるタイヤ性能の試験は下記の方法
で行った。

試験法（１）発泡率Ｖｓ発泡ゴムの発泡率Ｖｓ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、ブロック状の
試料の密度ρＩ（ｇ／ａｄ）を測定し、−力無発泡ゴム
（固相ゴム）のトレンドの密度ρ。を測定し、前記式（
２）を用いて求めた。

（２）独立気泡の気泡直径および気泡数発泡ゴムの独立
気泡の気泡直径および気泡数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
、独立気泡の気泡直径を求める。次いで、独立気泡の気
泡直径が５μｍ以上の気泡数を延べ面積４ｍ”以上にわ
たって測定し、独立気泡の単位面積１１ｍ”当りの気泡
数（個）を計算した。

（３）へたり外観（動的圧縮永久変形の外観）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、−船路を２万一走行し、走行後のトレンド
のブロックパターンの各ブロックの変形量を測定した。

ブロックの変形量は、各ブロックの溝底からブロックの
外表面までの高さａに対するブロックの外縁の成る変形
方向への変位１ｂとの比ｂ　／　ａをパーセントで表し
、比ｂ　／　ａが０〜１０％は◎、１０〜２０％は０１
２０〜３０％は△、３０％以上は×と表示した。

この順序でへたり現象は大きくなり、悪化する。

（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上
を所定の速度で走行させた。溝深さの変化量を測定し、
比較タイヤを１００として指数表示した。数値は大きい
程耐摩耗性能が良好であることを示す。

（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−５℃の氷上で制動距離を測定した。比較例
タイヤを１００として指数表示した。

数値は小さい程制動が良好であることを示す。

（６）硬度の経時変化冬期の氷雪性能については、氷上制動性能、雪上登板性
能およびタイヤの表部のゴムブロックについて、その硬
度の経時変化につき試験した。これらのタイヤの試験は
、１１００Ｋのならし走行後のブロックの硬度（初期硬
度Ｈｄ）および５０００Ｋｍ走行後のブロックの硬度を
測定し、比較した。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

（第１〜３実施例、比較例１〜５）第１．２図は本発明に係る空気入りタイヤの実施例１を
示す図である。

まず、構成について説明する。第１．２図において、空
気入りタイヤ１　（タイヤサイズ１６５ＳＲ１３）はタ
イヤのケース２と、ケース２のクラウン部２ａのショル
ダ４間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
向に配置したゴム引きコードからなるカーカス部６およ
びカーカス部６のクラウン部分の外側にほぼタイヤ円周
方向に配置したベルト部７を有している。ケース２のカ
ーカス部６のタイヤ軸方間両外側には、サイドウオール
８が設けられている。

トレッド３は、第２図に示すように、トレンド３の外表
部側（表部側）に路面に接する外層部３＾と外層部３Ａ
の内側に内側部３８とを有している。

外層部３Ａの体積はトレッド３の全体積の６０％の体積
を有している。

タイヤのシッルダ４の近傍にはトレッド３の外層部３Ａ
と内層部３．とが接する円周方向の線状の第１接合部Ａ
と、第１接合部Ａのビード側にトレンドの内層部３．と
サイドウオール８とが接する円周方向の綿状の第２接合
部Ｂと、が形成されている。トレッド３の両外側からサ
イドウオール８の外側まで、断面三角形状の補強Ｊｉｌ
Ｏが設けられ、補強層１０は第１接合部Ａおよび第２接
合部Ｂを被覆するとともに外層部３．の側面の一部３ａ
、内層部３．の側面３ｂおよびサイドウオール８の一部
８ａを被覆している。

トレッド３の外層部３Ａは発泡ゴム（図には黒点にて示
している）　１１からなり、表１の組成物４に示す配合
の外層ゴムである。発泡ゴム１１の硬度は５２である。

また、内層部３８は外層ゴムより高い高弾性率１０ＸＩ
Ｏ’　ｄｙｎ　／ｃｒａ、硬い硬度）（ｄ６０を有し、
天然ゴム１００重量部に対しカーボンブラック８０重量
部、オイル１５重量部、その他、通常の配合剤からなる
内層ゴムである。サイドウオール８は耐屈曲性に優れた
通常のサイドウオールゴムである。また、補強層１０は
、耐屈曲性および耐カット性に優れたゴムである。

（本頁、以下余白）表１＊　１　：　Ｎ　３３０はＮ！ＳＡが８５１Ｔｒ／ｇの
特性を有している。

＊２：Ｎ１１０はＮ寞ＳＡが１４３＋ｙｒ／ｇの特性を
存している。

発泡ゴム１１は、表１に示すように、ゴム組成物（組成
物４）、すなわち、天然ゴム（ガラス転移温度−７２℃
）が６０重量部およびポリブタジェンゴム（ガラス転移
温度−１００℃）が４０重量部を含有するゴム成分１０
０重量部に対して高補強性カーボンブラックＮ１１０が
５０重量部、アロマティックオイルがゴム成分１００重
量部に対して零、すなわちゼロ重量部である。これに通
常の配合剤および発泡剤（ジニトロソ・ペンタメチレン
テトラミンおよび尿素をそれぞれ３重量部配合）を加え
たものである。ここに、高補強性カーボンブラックＮｉ
１ＯはＮｚ５Ａが１４３ｍ２／ｇの特性を有する゛もの
である。そして、通常のタイヤ製造方法にしたがって成
型し、通常の加硫時の圧力より２５％高い、加硫圧力指
数１２５にて加熱・加圧した。発泡し独立気泡（図には
黒点にて示している）１３を形成する。

（本真、以下余白）表２＊１：指数は小さい程良いことを示す。

＊２ニブロックの高さａに対するブロックの外縁の変形
量すとの比ｂ／ａ（％）が０〜１０を◎、１０〜２０を
○、２０〜３０をΔ、３０以上を×とした。

＊３：指数は大きい程良いことを示す。

実施例１のタイヤに用いた発泡ゴム（組成物４）１１は
表２の上部に示すように、発泡率Ｖｓ２３％で、独立気
泡を有し、単位面積当り独立気泡の個々の気泡直径が５
μｍ以上のものを全体の総数として、そのうち気泡直径
５〜３０μｍの独立気泡の個数が全体の７０％を占めて
いる。トレッド３以外の構成および製造方法は通常の空
気入りタイヤと同じであり、詳細な説明は省略する。

次に、本発明に係る空気入りタイヤの性能試験結果につ
き説明する。

空気入りタイヤの性能試験は、氷上制動性能、へたり外
観、耐摩耗性能および発泡ゴムの硬度の走行による経時
変化につき、前述の試験法によって実施した。試験結果
は表２の下部に示す、試験結果は発泡ゴムを用いない従
来のタイヤ（比較例１）を１００または基準にして指数
表示、絶対値および表２に示す記号にて表示をした。比
較例２は発泡ゴムを用いた従来のタイヤである。試験結
果は、表２に示すように、実施例１は比較例１に比較し
て氷上制動性能が大幅に向上している。また、へたり外
観は比較例２に対してへたり現象が小さく、大幅に向上
している。また、耐摩耗性は従来のタイヤ（比較例１）
に対し、十分実用可能のレベルである。さらに長期に走
行した後のショルダの近傍の故障の発生は、従来タイヤ
のように、第１．２接合部の剥離故障および発泡ゴムに
カット故障の発生は全くなく、大幅な品質の向上と耐久
性能の向上ができた。

次に、試験タイヤ（タイヤサイズ１６５　Ｓ　Ｒ１３）
を８種類（実施例３種、比較例５種）を準備し、本発明
の効果を確認した。詳細は表１．２に示す。

試験タイヤは、表１．２に示すように、実施例１は前述
の第１．２図に示すものである。実施例２．３および比
較例１〜５は、実施例１において、トレンドの外層ゴム
（発泡ゴム１１）にそれぞれ表１に示す組成物の発泡剤
を含有する配合ゴムを用いた場合である。すなわち、試
験タイヤのトレンド組成物は、表１に示すように、実施
例２．３は、発泡剤に、オキシ・ビス−ベンゼンスルホ
ニルヒドラジドそれぞれを用い、それぞれ配合量を変更
したものであり、実施例３では、さらに加硫圧力を指数
１２５に高めて、独立気泡の気泡直径の分布を５〜３０
μｍに集中し、全体の総数の９０％にしたものである。

比較例１は発泡剤を用いないもの、比較例２および比較
例３は特定の気泡直径のものが全体の５０％未満のもの
、比較例４はカーボンブラックの配合量が少ないもの、
比較例５は特定の気泡直径のものが全体の５０％未満の
ものであり、発泡直径５μｍ以下のものが存在するもの
である。

試験は実施例１と同様に実施し、結果を表２に示す。

試験結果は、表２に示すように、実施例１〜３のタイヤ
は比較例１〜５に比較し、氷上制動性能で大幅に向上し
ている。また、長期に走行時のブロックのへたり外観は
大幅に改良され、耐摩耗性能は従来タイヤに対して実用
上十分であった。さらに、実施例１〜３のタイヤは、ト
レッドのショルダの近傍における故障の発生、第１．２
接合部の剥離故障の発生および発泡ゴムのカット故障、
チェーン故障の発生も全くなく、耐久性能が大幅に向上
した。さらに、走行によりトレッドの硬度経時変化は、
比較例１〜３に対して、大幅に小さい。

（効果）以上説明したように、本発明によれば、トレッドの発泡
ゴム層が特定のゴム成分、特定の高補強性カーボンブラ
ックおよび特定量以下のオイルを含有する発泡ゴムから
なり、発泡ゴムを特定の気泡直径を有する独立気泡とす
ることにより、氷雪路面を長期にわたる使用において、
へたり現象が大幅に低減でき、氷雪路面上の制動性能が
大幅に向上できる。また、耐摩耗性能は実用上十分であ
った。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は本発明に係る空気入りタイヤを示す図であ
り、第１図はその一部断面図、第２図はその要部拡大断
面図である。１・・・・・・空気入りタイヤ、２・・・・・・ケース、３・・・・・・トレンド、３Ａ・・・・・・外層部（発泡ゴム層）、３Ｂ・・・・
・・内層部、４・・・・・・ショルダ、８・・・・・・サイドウオール、１０・・・・・・補強層、１１・・・・・・発泡ゴム、１３・・・・・・独立気泡、Ａ・・・・・・第１接合部、Ｂ・・・・・・第２接合部。

Claims

【特許請求の範囲】

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、トレッドが
トレッドの表部側にトレッドの全体積の少なくとも１０
％以上の体積を有する発泡ゴム層を備え、該発泡ゴム層
が天然ゴム、ポリブタジエンゴムおよびガラス転移温度
−４５℃以下のスチレンブタジエン共重合ゴムからなる
群より選ばれた少なくとも１つを５０重量部以上含有す
るゴム成分、Ｎ＿２ＳＡが９０〜１８０ｍ＾２／ｇの特
性を有する高補強性カーボンブラック並びにゴム成分１
００重量部に対してオイル１０重量部以下を含有する発
泡ゴムからなり、該発泡ゴムが発泡率（Ｖｓ）５〜５０
％の範囲で独立気泡を有するとともに単位面積当たり独
立気泡の個々の気泡直径が５μｍ以上のものを全体の総
数としてそのうち５〜３０μｍのものの個数が全体の５
０％以上を占めることを特徴とする空気入りタイヤ。