JP5105573B2

JP5105573B2 - 空気入りタイヤ及びその製造方法

Info

Publication number: JP5105573B2
Application number: JP2006197138A
Authority: JP
Inventors: 隆中津留
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2006-07-19
Filing date: 2006-07-19
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2026-07-19
Also published as: JP2008024096A

Description

本発明は、トレッド部の少なくともタイヤ外周側部分を非導電性ゴム層により構成した空気入りタイヤとその製造方法に関する。

従来、車両の低燃費化と関係が深い転動抵抗の低減や、濡れた路面での制動性能（ＷＥＴ制動性能）の向上を目的として、トレッドゴムをシリカ高配合とした空気入りタイヤが知られている。しかしながら、そのような電気抵抗が高い非導電性のトレッドゴムでは、車体やタイヤで発生した静電気が路面に放出され難く、ラジオノイズやスパーク等を発生させるという問題があった。

下記特許文献１には、非導電性のゴムストリップを巻き付けて成形したトレッドゴムのセンター部に、導電性のゴムシートを環状に配した空気入りタイヤが記載されている。このタイヤによれば、トレッド表面からベルト層に達する導電経路を介して静電気を放出できるものの、周方向溝を避けた位置に前記ゴムシートを配設する必要があり、導電経路の形成箇所がパターンデザインにより制限されるという問題がある。

下記特許文献２には、非導電性のトレッドゴムの幅方向外側表面を導電性ゴム層により被覆した空気入りタイヤが記載されている。このタイヤによれば、トレッド表面からウイングゴムに達する導電経路が形成され、その形成箇所はパターンデザインにより制限されないが、トレッドゴムの摩耗が進行すると導電性能が発揮されず、またショルダー部の偏摩耗により導電経路が寸断される場合があるため、導電性能が摩耗末期まで十分に維持されないという問題がある。

下記特許文献３には、非導電性のゴムストリップの表面に導電層を設け、そのゴムストリップをタイヤ周方向に巻き付けてトレッドゴムを成形することが記載されている。このタイヤによれば、ゴムストリップの断面形状に応じたあみだくじ状又は網目状の導電経路が形成される。しかしながら、かかる導電層をゴムセメントにより形成する場合、その塗布及び乾燥方法の点で製造が難しくなるという問題がある。一方、導電層をゴム層により形成する場合には、デュアルチューバなどの設備が必要になるという問題がある。また、導電層が必要以上に多くなるため、シリカ高配合などの非導電性ゴムでトレッドゴムを構成することによる改善効果が損なわれ易い。
特開２００５−３５３３７号公報特開平１０−２０３１１４号公報特開平１１−２２７４１５号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、トレッド部のタイヤ外周側部分を非導電性ゴム層で構成することによる改善効果を損なうことなく、導電性能を摩耗末期まで維持することができる空気入りタイヤとその製造方法を提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明に係る空気入りタイヤは、トレッド部の少なくともタイヤ外周側部分を構成し、非導電性のゴムストリップをタイヤ周方向に巻き付けてなる非導電性ゴム層を備える空気入りタイヤにおいて、前記非導電性ゴム層が、タイヤ内外に積層されたゴムストリップ層からなるとともに、前記ゴムストリップ層の各々が、前記ゴムストリップの積層体からなる複数のブロックとしてタイヤ幅方向に区分されており、前記ブロックの各々が薄膜状の導電層によってタイヤ外周側面を覆われていて、前記導電層が前記ブロックのタイヤ外周側面にのみ設けられているものである。

この空気入りタイヤによれば、非導電性ゴム層を構成するゴムストリップ層がタイヤ幅方向にブロックとして区分され、そのブロックの各々が薄膜状の導電層によってタイヤ外周側面を覆われていることにより、トレッド表面からベルト層、サイドウォールゴム又はウイングゴムに達する導電経路が形成され、車体やタイヤで発生した静電気を路面に放出することができる。なお、ブロックのタイヤ外周側面には、ブロックの外周面と側面が含まれるものとする。

また、非導電性ゴム層は、ゴムストリップ層をタイヤ内外に積層することで構成され、そのゴムストリップ層が複数のブロックに区分されていることから、トレッドゴムの摩耗に応じてブロックを順次に露出させ、それに伴ってブロックを覆う導電層をも順次に露出させることができる。これにより、導電性能を摩耗末期まで好適に維持することができる。

このブロックは、ゴムストリップの積層体からなる環状体であり、そのサイズは、トレッド部のタイヤ外周側部分を非導電性ゴム層で構成することによる改善効果、即ちシリカ高配合とした場合であればＷＥＴ制動性能及び燃費性能と、導電性能との兼ね合いで適宜に設定することができる。したがって、導電層が必要以上に多くなることを回避でき、トレッド部のタイヤ外周側部分を非導電性ゴム層で構成することによる改善効果が損なわれない。

本発明によれば、ブロックのタイヤ外周側面を導電層によって覆うことで導電経路が形成されるため、パターンデザインを特に考慮する必要がない。なお、非導電性ゴム層は、それ自体がトレッドゴムを構成するものでもよいが、そのタイヤ内周側にベースゴムが配された所謂キャップ・ベース構造のキャップゴムを構成するものでも構わない。

上記において、前記ゴムストリップ層のうち少なくとも一層が、断面高さが互いに異なる前記ブロックにより構成されているものが好ましく、これにより導電層の消滅時期をずらして導電性能を良好に持続させることができる。ここで、断面高さとは、タイヤ子午線断面におけるタイヤ径方向の高さである。

また、本発明に係る空気入りタイヤの製造方法は、トレッド部の少なくともタイヤ外周側部分が非導電性ゴム層により構成された空気入りタイヤの製造方法において、非導電性のゴムストリップをタイヤ周方向に巻き付けて積層し、前記ゴムストリップの積層体からなるブロックを形成する第１の工程と、前記第１の工程により形成されたブロックに導電性のゴムシートを被せることで又は導電性の液状物を塗布することで、前記ブロックのタイヤ外周側面を薄膜状の導電層で覆う第２の工程とを備え、前記第１の工程及び前記第２の工程を反復して、前記ブロックがタイヤ幅方向に連設されたゴムストリップ層を形成するとともに、前記ゴムストリップ層をタイヤ内外に積層して前記非導電性ゴム層を成形するものである。かかる方法によれば、上述した空気入りタイヤを容易且つ確実に製造することができ、導電経路を形成するにあたってパターンデザインを特に考慮する必要はない。

上記において、前記ゴムストリップ層のうち少なくとも一層を、断面高さが互いに異なる前記ブロックにより構成することが好ましく、かかる方法により、上述した導電性能を良好に持続できる非導電性ゴム層を容易且つ確実に成形することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る空気入りタイヤが備えるトレッドゴムの一例を示すタイヤ子午線断面図である。本実施形態では、トレッド部のタイヤ外周側部分を構成する非導電性ゴム層が、それ自体でトレッドゴム１０を構成する例を示す。トレッドゴム１０のタイヤ幅方向外側には、高導電性を示すゴム組成物により成形されたウイングゴム１４が配されている。

トレッドゴム１０は、非導電性のゴムストリップをタイヤ周方向に巻き付けてなり、本実施形態では２層のゴムストリップ層１１、１２がタイヤ内外に積層されて構成されている。この非導電性のゴムストリップは、低導電性又は絶縁性を示すゴム組成物により成形され、かかるゴム組成物は、例えば原料ゴムに補強剤としてカーボンブラックの代わりにシリカを高い比率で配合することにより得られる。なお、ゴムストリップ層の積層数としては２〜４層が例示される。

各ゴムストリップ層は、タイヤ幅方向に複数のブロックとして区分されている。本実施形態では、タイヤ内周側に位置するゴムストリップ層１１が２つのブロック１、２に、そのタイヤ外周側に位置するゴムストリップ層１２が３つのブロック３、４、５に区分されている。ブロック１〜５は、各々がゴムストリップの積層体からなり、タイヤ周方向に沿って環状をなしている。１つのゴムストリップ層を区分するブロックの数は、特に限られるものではないが、２〜４が例示される。

ブロック１〜５は、薄膜状の導電層１３によってタイヤ外周側面を覆われており、それによってトレッド表面からベルト層（不図示）やウイングゴム１４に達する導電経路が形成される。車体やタイヤで発生した静電気は、この導電経路を介して路面に放出され、ラジオノイズやスパーク等の発生を防止することができる。

導電層１３は、タイヤ内外に積層されたゴムストリップ層１１、１２の各々を区分するブロック１〜５を覆うようにして設けられており、トレッドゴム１０の摩耗に応じて導電層１３を順次に露出させることができるため、トレッドゴム１０の摩耗状態によらず導電性能を摩耗末期まで好適に維持することができる。

導電層１３は、ゴムシートや液状物により形成することができる。該ゴムシートは、高導電性を示すゴム組成物により成形され、かかるゴム組成物は、例えば原料ゴムに補強剤としてカーボンブラックを高い比率で配合することにより得られる。また、前記の液状物としては、ゴムとの接着性に優れ、加硫工程を経ても導電性が損なわれないものであれば特に限定なく使用することができるが、高導電性を示すゴム組成物を混合したゴムのりやゴムセメント等が例示される。

導電層１３は、体積抵抗率が１０^８Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、これにより導電性能が効果的に発現される。導電層１３に必要とされる導電性は、上述したカーボンブラック以外にカーボンファイバー、グラファイト等のカーボン系、又は金属粉、金属酸化物、金属フレーク、金属繊維等の金属系の公知の導電性付与材を所定量配合することによっても得られる。

導電層１３がゴムシートよりなる場合、その厚みは０．２〜１．０ｍｍが好ましく、０．３〜０．５ｍｍがより好ましい。これが０．２ｍｍ未満であると、ゴムシートの製造及び取り扱いが困難になる傾向がある。また、１．０ｍｍを越えると、摩耗初期段階における導電層１３の摩滅に時間がかかり、トレッドゴム１０をシリカ高配合とした場合であればＷＥＴ制動性能の向上や転動抵抗の低減などの改善効果が低下する傾向にある。なお、導電層１３が液状物よりなる場合、その厚みは０．００２〜０．１ｍｍが好ましく、０．０５〜０．１ｍｍがより好ましい。

本発明の空気入りタイヤは、トレッドゴムに関する点を除けば、通常の空気入りタイヤと同等であり、従来公知の材料、形状、構造などが何れも本発明に採用することができる。したがって、本発明に係る空気入りタイヤは、非導電性ゴム層（本実施形態ではトレッドゴム）を下記の如く成形する程度の改変で、その他は従来のタイヤ製造工程と同様にして製造することができる。以下、上記のトレッドゴム１０を成形する方法について説明する。

図２は、トレッドゴム１０が成形される様子を順次に示す断面図である。まず、第１の工程として、図２（ａ）に示すように、非導電性のゴムストリップをタイヤ周方向に巻き付けて積層し、ゴムストリップの積層体からなるブロック１を形成する。かかるゴムストリップの巻き付けは、従来公知の巻付装置を用いて成形ドラムやグリーンカーカスに対して行われる。

次に、第２の工程として、図２（ｂ）に示すような薄膜状の導電層１３を設け、第１の工程で形成したブロック１のタイヤ外周側面を被覆する。導電層１３がゴムシートよりなる場合、該ゴムシートをブロック１に被せて圧着するだけでよく、デュアルチューバなどの設備は不要である。また、導電層１３が液状物よりなる場合、ブロック１のタイヤ外周側面に塗付するだけでよいため、その塗布及び乾燥方法は簡便である。

続いて、第１の工程及び第２の工程を反復し、図２（ｃ）に示すように、ブロック１のタイヤ幅方向にブロック２を連設するとともに上記と同様に導電層１３で被覆し、ゴムストリップ層１１を形成する。このときにブロックをタイヤ幅方向に連ね合わせ易くする観点から、ブロックの端部を傾斜させていることが好ましい。

更に、第１の工程及び第２の工程を反復し、図２（ｄ）〜（ｆ）に示すように、ブロック３〜５に区分されたゴムストリップ層１２を形成するとともに、ゴムストリップ層１１、１２をタイヤ内外に積層する。これにより導電経路が形成されたトレッドゴム１０が成形され、そのタイヤ幅方向の外側にウイングゴム１４を配設することで図１の状態になる。なお、本発明のタイヤは、ウイングゴム１４を備えないサイドウォールオントレッド構造でも構わない。

ブロック１〜５のサイズは、トレッド部のタイヤ外周側部分を非導電性ゴム層で構成することによる改善効果、シリカ高配合の非導電性ゴム層であればＷＥＴ制動性能及び燃費性能と、導電性能との兼ね合いで適宜に設定することができる。したがって、導電層１３のボリュームが必要以上に多くなることを容易に回避でき、上記の改善効果が損なわれないようにすることができる。

導電層１３を設けるにあたっては、各ブロックのタイヤ外周側面を必ずしも全周に亘って覆う必要はなく、少なくとも半周以上に亘って覆うことにより他のブロックを覆う導電層との接点を形成して、導電性能を発揮することができる。かかる場合、トレッドゴム１０内の導電層１３のボリュームを低減できることから、シリカ高配合によるＷＥＴ制動性能や燃費性能などが効果的に発現される。

成形されたトレッドゴム１０は、グリーンタイヤのトレッド部に配され、その表面に凹凸形状をなすモールドの内周面が押し当てられて所定のトレッドパターンが形成される。このとき、トレッドパターンの形状に関係なく、トレッド表面からベルト層及びウイングゴム１４に達する導電経路が形成されることから、導電経路が形成するにあたってパターンデザインを特に考慮する必要はない。

［別実施形態］
図３〜５は、本発明の別実施形態に係る空気入りタイヤが備えるトレッドゴムの断面図である。なお、ゴムストリップの断面については記載を省略している。

前述の実施形態では、非導電性ゴム層がそれ自体でトレッドゴムを構成する例を示したが、例えば図３に示すトレッドゴム２０のように、非導電性ゴム層がキャップ・ベース構造のキャップゴムを構成するものでも構わない。図例では、ベルト層の外周に配される最内のゴムストリップ層２１がベースゴムを構成し、そのタイヤ外周側に配されたゴムストリップ層２２、２３がキャップゴムを構成している。なお、ベースゴムには押出成形品を使用することもできる。

図４に示すトレッドゴム３０は、ゴムストリップ層３１、３２が断面高さが互いに異なるブロックにより構成されている。かかるブロックのサイズ調整は、第１の工程にてゴムストリップの巻き付け量や重ね幅を変化させることで行われる。このような構成により導電層１３の消滅時期をずらして、導電性能を良好に持続させることができる。

前述の実施形態では、ブロックが断面台形状をなす例を示したが、本発明はこれに限られず、例えば図５に示すトレッドゴム４０のように、タイヤ内外に積層されたゴムストリップ層４１、４２が、断面三角形状をなすブロックにより構成されたものでも構わない。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例について説明する。なお、タイヤの各性能評価は、次のようにして行った。

（１）導電性能
内圧を２００ｋＰａとし、ＥＴＲＴＯ／ＪＡＴＭＡ／ＴＲＡで指定された測定リム幅で準備したタイヤに、上記規格に従った最大荷重×０．８８×０．８の荷重を負荷し、リムを支持する軸とタイヤが接地する金属板との間の電気抵抗を、印加電圧１００Ｖ以上を有する抵抗測定器を用いて測定した。かかる測定は、未摩耗の新品時と、周方向溝深さの８０％まで摩耗した８０％摩耗時との二段階で行い、電気抵抗値が１．００Ｅ＋０８Ω以下で問題ないと評価した。

（２）ＷＥＴ制動性能
実車（２０００ｃｃ、４ドアセダン車、２名乗車）の全輪にタイヤを装着して、車両指定の内圧とし、濡れた路面において走行速度９０ｋｍ／ｈから車両停止に至るまでの制動距離を測定した。比較例１を１００として指数評価し、指数が大きいほど制動距離が短く、ＷＥＴ制動性能に優れていることを示す。

（３）転動抵抗係数（ＲＲＣ）
内圧を２００ｋＰａとし、ＥＴＲＴＯ／ＪＡＴＭＡ／ＴＲＡで指定された測定リム幅で準備したタイヤを用いて試験を行い、走行速度８０ｋｍ／ｈにおける転動抵抗を測定し、それを負荷荷重（上記規格の１００％荷重）で除してＲＲＣ（転動抵抗係数）を算出した。比較例１を１００として指数評価し、指数が大きいほどＲＲＣが小さく低燃費であることを示す。

（４）耐クラック性能
内圧を２００ｋＰａとし、ＥＴＲＴＯ／ＪＡＴＭＡ／ＴＲＡで指定された測定リム幅で準備したタイヤを用いて、２万ｋｍ実車で走行したときのトレッド表面の状態を観察し、クラックの発生の有無を調べた。

比較例１
前述の実施形態において、導電層を備えない空気入りタイヤ（タイヤサイズ：２０５／６５Ｒ１５９４Ｈ）を比較例１とした。トレッドゴムは、非導電性のゴムストリップを巻き付けてなるゴムストリップ層をタイヤ内外に二層積層して構成され、かかる非導電性のゴムストリップには、補強剤としてシリカを重量比で３０％、カーボンブラックを重量比で７％含有させたものを使用した（他例についても同じ。）。

比較例２
トレッドゴムの幅方向中央でタイヤ径方向に延在し、トレッド表面からベルト層にまで達する導電層を配したこと以外は、比較例１と同じである空気入りタイヤを比較例２とした。かかる導電層は、補強剤としてシリカを重量比で０％、カーボンブラックを重量比で３１％含有させた導電性ゴムにより形成した。

比較例３
上記の導電性ゴムを配合したゴムのりを、トレッドゴムの幅方向外側表面を覆いつつウイングゴムに接するように塗布したこと以外は、比較例１と同じである空気入りタイヤを比較例３とした。

実施例１、２
図１に示したような導電層が設けられたこと以外は、比較例１と同じである空気入りタイヤを実施例１、２とした。かかる導電層は、上記の導電性ゴムからなるゴムシート（厚み０．３ｍｍ）により形成し、該ゴムシートでブロックのタイヤ外周側面を全周に亘って覆ったものを実施例１とし、同じく２／３周に亘って覆ったものを実施例２とした。評価結果を表１に示す。

表１より、比較例１では導電効果が奏されていないことが分かる。かかる場合には、車体やタイヤで発生した静電気が蓄積されてラジオノイズ等を引き起こすおそれがある。比較例２では、優れた導電性能が発揮されているものの、溝部を避けた位置に導電性ゴム層を形成しなければならず、パターンデザインを考慮した導電性ゴム層の配置に十分な注意を払う必要がある。また、比較例３では、新品時で良好な導電効果が奏されているものの、８０％摩耗時においては導電性ゴム層が摩滅して導電性能が悪化している。これらに対して、実施例１、２では、新品時だけでなく８０％摩耗時においても、ＷＥＴ制動性能及び燃費性能を良好に確保しつつ、更に耐クラック性能も確保しながら、優れた導電性能を発揮しうることが分かる。

本発明に係る空気入りタイヤが備えるトレッドゴムの一例を示すタイヤ子午線断面図トレッドゴムが成形される様子を順次に示す断面図本発明の別実施形態に係るトレッドゴムのタイヤ子午線断面図本発明の別実施形態に係るトレッドゴムのタイヤ子午線断面図本発明の別実施形態に係るトレッドゴムのタイヤ子午線断面図

符号の説明

１〜５ブロック
１０トレッドゴム
１１ゴムストリップ層
１２ゴムストリップ層
１３導電層
１４ウイングゴム

Claims

トレッド部の少なくともタイヤ外周側部分を構成し、非導電性のゴムストリップをタイヤ周方向に巻き付けてなる非導電性ゴム層を備える空気入りタイヤにおいて、
前記非導電性ゴム層が、タイヤ内外に積層されたゴムストリップ層からなるとともに、前記ゴムストリップ層の各々が、前記ゴムストリップの積層体からなる複数のブロックとしてタイヤ幅方向に区分されており、前記ブロックの各々が薄膜状の導電層によってタイヤ外周側面を覆われていて、前記導電層が前記ブロックのタイヤ外周側面にのみ設けられていることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記ゴムストリップ層のうち少なくとも一層が、断面高さが互いに異なる前記ブロックにより構成されている請求項１記載の空気入りタイヤ。
トレッド部の少なくともタイヤ外周側部分が非導電性ゴム層により構成された空気入りタイヤの製造方法において、
非導電性のゴムストリップをタイヤ周方向に巻き付けて積層し、前記ゴムストリップの積層体からなるブロックを形成する第１の工程と、前記第１の工程により形成されたブロックに導電性のゴムシートを被せることで又は導電性の液状物を塗布することで、前記ブロックのタイヤ外周側面を薄膜状の導電層で覆う第２の工程とを備え、
前記第１の工程及び前記第２の工程を反復して、前記ブロックがタイヤ幅方向に連設されたゴムストリップ層を形成するとともに、前記ゴムストリップ層をタイヤ内外に積層して前記非導電性ゴム層を成形することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
前記ゴムストリップ層のうち少なくとも一層を、断面高さが互いに異なる前記ブロックにより構成する請求項３記載の空気入りタイヤの製造方法。