JPH0225802B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は摩耗（wear）時に良好なけん引力
を有し、ころがり抵抗の少ない踏面構成体
（composite tread）に関する。 従来、自動車用等のタイヤは通常踏面全体が１
種類の構成物からなつている。溝および様々な踏
面の意匠の存在によつて、タイヤは良好な初期け
ん引力を持つている。タイヤがすり減つてくると
溝が役立たなくために、ころがり抵抗は幾分減少
する。しかし溝が減少したり、あるいは無くなる
と、けん引力をも失うことになる。従つてタイヤ
の踏面構成物は、低いころがり抵抗と高い踏面け
ん引力との間の妥協の産物である場合が多い。 米国特許第3157218号は、摩滅、溝の亀裂およ
びリブの引き裂きに対する抵抗力の高い外部層を
備えた空気タイヤに関するものである。内部層は
相対的にクールに動くゴム構成体で作られてい
る。この特許は、踏面内部の主要部がヒステリシ
スの高い成分を有している本出願人の発明を教示
していない点で本発明とは無関係である。 従つて本発明の特徴は、少なくとも２種類のゴ
ム成分を有するタイヤの踏面構成体を提供するこ
とにある。 本発明の他の特徴は、ヒステリシスの低いゴム
成分が一般に踏面の半径方向の外側の部分の主要
部を構成し、ヒステリシスの高い部分が一般に踏
面の半径方向内側の部分の主要部を構成している
前記のタイヤの踏面構成体を提供することにあ
る。 本発明の更に他の特徴は、タイヤの踏面がすり
減るときに良好なけん引力が保持される前記のタ
イヤの踏面構成体を提供することにある。 本発明の更に他の特徴は、内側の踏面構成成分
と外側の踏面構成成分が種々の配置
（configuration）をとり得る前記のタイヤの踏面
構成体を提供することにある。 本発明の更に他の特徴は、種々の踏面成分が二
元押出成型（dual extruction）により製造する
ことのできる前記のタイヤの踏面構成体を提供す
ることにある。 本発明の更に他の特徴は、内側の踏面構成成分
が一般にカーボンブラツク、オイルまたはスチレ
ン含量の高いコポリマー等を多量に含む前記のタ
イヤの踏面構成体を提供することにある。 これらのおよび他の本発明の特徴は、下記の詳
細な記述から明らかになるであろう。 本発明は、少なくともヒステリシスの高い構成
成分（high hysteresis component）と少なくと
もヒステリシスの低い構成成分（low hysteresis
component）とからなり、ヒステリシスの低い
構成成分が踏面の最も外側の表面において主要部
をなしているタイヤ用の踏面（tread）である。 また本発明は、少なくとも１種類のころがり抵
抗性の低い材料（low rolling resistant
material）と少なくとも１種類の摩擦性材料
（frictional material）とからなり、前記の材料
は踏面中で別個の領域（separate domain）を形
成し且つころがり抵抗性の低い材料が踏面の最も
外側の表面で主要部をなすように隣り合せに接触
している踏面を備えているタイヤである。 本発明の特徴、技術および構成を更によく理解
してもらうために添付図面をも参照しながら以下
に詳述する。 この発明は踏面がすり減るときに良好な初期の
低いころがり抵抗（rolling resistance）と良好
なけん引力（traction）とを有する踏面を備えた
タイヤに関する。この踏面は２種の異なる組成の
少なくとも２つの構成成分を有する。１つの構成
成分は、一般に低いころがり抵抗または低いヒス
テリシスを有する材料に関する。低いヒステリシ
スの構成物は弾性エネルギー容量（resilience）
が高く、また高いものはその逆である。この構成
物は一般に踏面の半径方向の外側の部分の方向に
位置し、一般に摩耗の速度は遅い。他の構成成分
は、道路面上で良好なけん引特性を持つ高いヒス
テリシスを有するが、摩耗の速度は速い。この構
成物は一般には踏面の内面の部分すなわち半径方
向での内側の部分に位置する。一般に踏面の摩耗
時にヒステリシスの高い構成物がより多く露出し
て道路面との良好なけん引力がタイヤの踏面の全
てで保持されるように種々の踏面構成成分が位置
を占める。一般に、任意の多くの形状または意匠
の様々な踏面構成成分が利用される。 第１図ではタイヤの道路をとらえる部分は一般
に１０で示されている。すなわち、タイヤの側壁
（sidewall）およびタイヤビード（tire bead）の
領域は削除されている。踏面部以外、タイヤ１０
は任意の普通のタイヤあるいは慣用的なタイヤで
あつてよい。従つてタイヤコード（tire cord）
１４に沿つて内部ライナー域（inner liner
area）１２がある。第１図では、タイヤの踏面
部の下にのみスチールベルトのようなタイヤベル
ト（tire belt）１６がコードの上に設けられてい
る。踏面部は一般に２０で示されている。第１図
の踏面２０の内部には２種の異なるゴム構成物、
すなわち一般に２４で示されるヒステリシスの低
い構成物および一般に２６で示されるヒステリシ
スの高い構成物が存在する。２種の異なる踏面材
料または構成物のみが示されているけれども、踏
面部分は、２から約４また５層のような分離した
別個の踏面材料を有し得ることがわかるであろ
う。しかし、２層であることが製造の容易さ、品
質制御等の点から好ましい。 ヒステリシスの低い材料２４は、ころがり抵抗
が低く、摩耗の遅い踏面構成物であつて、タイヤ
の踏面表面２８と道路との接触でのころがり抵抗
が低くなる。このような性質は、運搬具
（vehicle）を推進するのに必要な燃料のコストが
一般に上昇してきていること等の点から、現代の
タイヤの製造においてますます重要となつてい
る。何故ならば、ころがり抵抗の低いタイヤはガ
ソリンおよび他の燃料の消費を著しく減らすこと
がわかつているからである。 第１図に示すように、踏面２０は多数の溝
（groove）３２を持つている。タイヤの技術でよ
く知られているように、溝は乾燥面のみでなく湿
つた面でもタイヤにけん引力を与えるために必須
のものである。しかし、タイヤがすり減ると、溝
の深さが減少し表面あるいはエツジをとらえるそ
の効力、すなわちけん引力も減少する。本発明に
よれば、ヒステリシスの高い構成物または材料２
６がタイヤ踏面の内部または内部に向つて、すな
わちタイヤ踏面の半径方向の内部で主要部を占め
るように利用され、タイヤが摩耗するときに、構
成物２６が露出することによつて良好なけん引力
が踏面との間に保たれる。上記したように、けん
引力材料または高ヒステリシス材料２６の一般的
な形状はタイヤの摩耗時に、ヒステリシスの高い
材料２６が徐々に、より多量にまたはより大量に
路面とかみあい、踏面２０が摩耗される間良好な
けん引力が得られるようなものである。 路面とのかみ合い性能、例えば踏面領域の摩耗
中低いころがり抵抗を有し、かつ良好なけん引力
を示す性能を一定に保つためには、内側の層２６
は一般に踏面の摩耗につれて表面領域がより多く
露出するような意匠または形状である。従つて、
例えばヒステリシスの高い材料２６は第１図に示
すように三角形状（triangular）であることが好
ましい。他の形状には、第２図に示すような台形
（truncated frustrum）があり、これも好ましい
形状である。第３図に断面図を示すような正弦波
形状（sinusoidal shape）のもの等も好ましい。
更に他の形状は第４図に示すような逆Ｕ字形
（inverted Ｕ shape）であり、Ｕの上部は平ら
であるか、または平らにされた（squared−off）
ものである。当然、２成分構成体では、残りの材
料またはヒステリシスの低い材料は、タイヤの踏
面の領域を完成する形状を持つている。各構成成
分は一般に別個の領域として存在し、互いに隣り
合せに接触するが、１つの成分が他の成分に若干
溶け込む（“bleed in”）であろう。多数の他の形
状が存在すること、および異なつたヒステリシス
またはころがり抵抗およびけん引力を有する３種
類以上の材料を利用するときには、更に多くの形
状が存在しうることが理解されるべきである。鍵
は、けん引力がタイヤの摩耗中一般に一定に保た
れること、および一般にヒステリシスの高いけん
引力の良好な材料がより多く踏面の摩耗時に路面
とかみあうことにある。更に、摩耗速度（wear
rate）の差によつて、高ヒステリシス構成物の摩
耗が低ヒステリシス構成物の摩耗よりも速度が早
いために、僅かなうね（slight ridging）が踏面
を横切るように生ずる。このようなうねは踏面の
けん引特性（traction property）を助けかつ増
大させる。 ヒステリシスの低いまたはころがり抵抗の低い
材料は一般にそのような性質を持つ任意の踏面ま
たはゴム構成物である。代表的なエラストマーに
は炭素原子数４〜12、好ましくは４〜８のジエン
類から製造されるハイシスエラストマー（high
cis elastomer）があげられる。更に、そのよう
な材料のコポリマーまたはインターポリマーも用
いることができる。“ハイシス”（“high cis”）は
繰返し単位の少なくとも75％、望ましくは90％以
上、好ましくは95％以上がシス型の微細構造を有
することを意味する。そのようなジエン類から製
造される具体的なエラストマーの例には、ポリピ
ペリレン、ポリヘキサジエン、ポリオクタジエン
等がある。天然および合成のシス−１，４−イソ
プレンから製造されるエラストマーであるポリイ
ソプレン、およびポリブタジエン溶液またはエマ
ルジヨンが好ましい。 ヒステリシスの高い材料またはけん引力の良好
な材料または摩擦性材料（frictional material）
に関しては、構成物はそのような性質を有する
種々のエラストマーまたはカーボンブラツクある
いはオイルを多量に含む通常のエラストマーでよ
い。代表的なそのようなエラストマーには、炭素
原子数が４〜12、好ましくは４〜８のジエン類と
炭素原子数が８〜12のビニル置換芳香族化合物と
のコポリマーがあげられる。種々のジエン化合物
の具体例は前記したものである。具体的なビニル
置換芳香族モノマーの例には、スチレン、１−ビ
ニルナフタレン、２−ビニルナフタレン、αメチ
ルスチレン、３−メルスチレン、ビニルトルエ
ン、４−ｔ−ブチルスチレン等があげられる。そ
れから製造されるコポリマーにおいては、ビニル
置換芳香族化合物は一般にコポリマーの約15〜約
50重量％、好ましくは約15〜約35重量％の範囲で
ある。更に、ヒステリシスの高い材料は、高いオ
イル充填（oil loading）量または高いカーボン
ブラツク充填（carbon black loading）量、ま
たはこの両者を有することができる。そのような
高い充填量によりエラストマーに高いヒステリシ
スを付与することができる。高いオイル充填量
は、一般にゴム100部に対して約40〜約70部、好
ましくは約50〜約60部の範囲である。使用される
オイルはこの分野で知られている任意の通常のあ
るいは慣用のオイルであり、芳香族型のものが望
ましい。一般に任意の型のカーボンブラツクが用
いられるが、表面積が大きいものが望ましい。そ
のようなカーボンブラツクは一般に以下の
ASTMで指定されるＮ−121、Ｎ−219、Ｎ−
220、Ｎ−230、Ｎ−234等である。カーボンブラ
ツクの充填量は、一般にゴム100部に対して約70
〜約100、好ましくは約80〜90部の範囲である。 オイル、カーボンブラツクまたはその両者が前
記の量存在するとゴムに高いけん引特性を与える
ことが判明した。けん引特性は多くのテストによ
つて、例えば連邦品質グレード規則（Federal
Quality Grade Regulation）49CFR575.104に記
載されているタイヤスキツド抵抗（tire skid
resistance）によつて測定することができる。 ころがり抵抗は代表的なものとしてゼネラルモ
ーターズ エンジニヤリング パブリケーシヨン
（General motors Engineering publication）中
のTPC（Tire Performance Criteria、タイヤ性
能標準）操作法と仕様；Ａ−4082；操作＃TWS、
１−80、March1982に記載されているテストに
より測定される。 “ヒステリシス”（“hysteresis”）はエネルギ
ーロスを意味する。従つてヒステリシスの高いゴ
ムはエネルギーロスが大きく、ヒステリシスの低
いゴムはエネルギーロスが小さい。ゴム構成物の
ヒステリシスは反発に密接に関連する傾向があ
り、従つてしばしば反発値（rebound value）で
測定される。更に、反発値の高いゴム構成物はこ
ろがり抵抗が低いが、けん引力は若干犠性にな
り、一方低い反発値はゴム構成物のけん引力が良
好で高いころがり抵抗を示すことは、ゴム技術の
当業者によく知られている。従つて、本発明にお
いては、スチレン−ブタジエンコポリマーのよう
なヒステリシスの高い踏面構成物を利用する場
合、一般に室温で約50〜約30の反発値を持つ。反
発値は約45〜約30が望ましく、約35〜約45が好ま
しい。 ヒステリシスの低い構成物は一般に約50〜約
80、好ましくは約60〜約70の反発値を持つ。反発
はASTMテストD10 54−45によつて測定され
る。 個々のゴム層またはゴム材料は、種々の成分を
所望の量で一緒に混合するバンバリー
（Banbury）のような任意の通常あるいは慣用の
方法で作ることができる。踏面を形成するために
は、種々の意匠が押出し成型、成型、鋳造等によ
り作られるが、押出し成型が好ましい。付言すれ
ば、種々のヒステリシス特性を有する２またはそ
れ以上の層を、二元押出し器（dual extruder）
を通すなどして一縮に押出成型することが極めて
好ましい。従つて押出し器は適当な意匠のダイス
型を備えたものを用いることができる。押出し成
型の際には、構成体層を直接適当なタイヤに付け
ることができ、タイヤの建築作業はそれを硬化さ
せる通常の方法で実施されて、踏面がタイヤのカ
ーカス（tire carcass）に対して完全に硬化せし
められる。 この発明は、低い初期ころがり抵抗が望まれ、
製品が摩耗されるときに良好なけん引特性が維持
される任意の物体または製品に利用することがで
きる。従つて種々の運搬具用のタイヤ、特に前記
の物理特性が望まれる乗用車（passenger
automobile）、ライトバンまたはトラツクのタイ
ヤは極めて適した分野である。更に、本発明の構
成体は、トラツクタイヤ、またはブルトーザー、
土壤運搬車（earth mover）等のような道路から
物体を取り去る大規模な装置（large off−the−
road equipment）用のタイヤに利用することが
できる。 本発明は下記の実施例によつて一層よく理解さ
れるであろう。 実施例 下記の表１に示す処方に従つて高ヒステリシス
構成物および低ヒステリシス構成物を調製した。
表１では、オイルまたはオイル以外で伸展した通
常の、または市販のゴムが利用されている。

【表】 前記の構成物は常法により調製した。例えば、
硫黄と反応促進剤以外の全構成物をバンバリー中
で約４〜６分間、約280−330〓で混合した。冷却
後、硫黄と反応促進剤を加えて約200゜〜225〓に
て約２分間混合した。次いでゴムをASTM反発
ブロツクの形にして、反発テストを行つた。表か
ら明らかなように、天然ゴムまたはスチレン−ブ
タジエンゴムとポリブタジエンとの混合物のいず
れかを含む低ヒステリシス構成物は約59−60の高
い反発値を持つていた。そのような構成物はころ
がり抵抗が低く、摩耗が遅いことが知られてい
る。これに対して、スチレン−ブタジエンコポリ
マー100部またはスチレン−ブタジエンゴム構成
物を高含量で含む高ヒステリシス構成物は反発値
が40′sの低さである。そのような反発値ではけん
引力は良好となる。 上記の例から、高ヒステリシス成分を低ヒステ
リシス成分と共に持ち、一般に踏面の摩耗時に高
ヒステリシス成分がより多く露出する、本発明に
より製造されるタイヤはほぼ一定の低いころがり
抵抗と良好なけん引力を持ちつづけることが明ら
かである。 特許の規定に従つて最良の形態と好ましい具体
例を述べたが、本発明の精神または範囲内で、本
発明について種々の変化と変更が行われうるもの
であることは当業者には明らかであろう。従つて
本発明は特許請求の範囲によつて定まるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるタイヤの踏面部のコー
ド、ベルトおよび具体的踏面構成成分の配置を示
す断面図、第２図は他の踏面構成成分の配置を示
す断面図、第３図は更に他の踏面構成成分の配置
を示す断面図、第４図は更に他の踏面構成成分の
配置を示す断面図である。 図中符号：１０……タイヤ、１２……内部ライ
ナー域、１４……タイヤコード、１６……タイヤ
ベルト、２０……踏面、２４……低ヒステリシス
構成物、２６……高ヒステリシス構成物、２８…
…踏面表面、３２……溝。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ タイヤ用の踏面であつて、少なくとも
   ASTM D10 54−45で規定される反発値が約30
   〜約50であるヒステリシスの高い構成成分と、少
   なくともASTM D10 54−45で規定される反発
   値が約50〜約80であるヒステリシスの低い構成成
   分とから成り、半径方向で最も外側の踏面の表面
   において、該ヒステリシスの低い構成成分が主要
   部をなし、該ヒステリシスの高い構成成分は、該
   踏面において踏面がその半径方向最も外側の部分
   から最も内側の部分へと摩耗してゆく全過程にお
   いて、ヒステリシスの高い構成成分が踏面全面で
   次第により多く露出されるような幾何学的配置を
   有することを特徴とする踏面。 ２ 少なくとも１種類のころがり抵抗性の低い材
   料と少なくとも１種類の摩擦性材料とからなる踏
   面を備えたタイヤであつて、該材料は踏面中で別
   個の領域を形成し且つころがり抵抗性の低い材料
   が半径方向で最も外側の踏面の表面において主要
   部をなすように互いに隣り合せに接触し、該摩擦
   性材料の量が、踏面の半径方向内側に向かう全て
   の方向において踏面の半径方向最も外側の部分か
   ら半径方向最も内側の部分へと次第に増加し、こ
   れによつて踏面が摩耗してゆく全過程において該
   摩擦性材料が次第により多く露出し、さらに該摩
   擦性材料のASTM D10 54−45で規定される反
   発値が約30〜約50であり、かつ該ころがり抵抗性
   の低い材料のASTM D10 54−45で規定される
   反発値が約50〜約80であることを特徴とする踏面
   を備えたタイヤ。