JPH059281B2

JPH059281B2 -

Info

Publication number: JPH059281B2
Application number: JP63123686A
Authority: JP
Inventors: Kojiro Yamaguchi; Takashi Takusagawa
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1988-05-19
Filing date: 1988-05-19
Publication date: 1993-02-04
Also published as: JPH01293205A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、冬期または冬期より夏期を通じての
走行に供される、トレツドゴム層に発泡ゴムを用
いた空気入りタイヤの改良に関する。

従来の技術冬期の氷雪路走行に重点をおいた冬タイヤおよ
び冬期の氷雪路走行に加え、夏期における通常の
舗装道路走行に供されるオールシーズンタイヤ
は、トレツドのパターンの面では、周方向に延び
る複数の溝（通常は等間隔に３〜５本）とこれら
周方向溝を横切つてトレツドの一方の端から他方
の端まで延びる多数の横方向溝および上記周方向
溝と横方向溝によつて画成された陸部からなる、
いわゆるブロツクタイプのトレツドが一般的であ
る。

このようなブロツクタイプのトレツドは、夏タ
イヤにも適用されることがあるが、冬タイヤおよ
びオールシーズンタイヤの場合、雪路走行時に圧
雪把持（雪路上でのロードホールデイング）特性
を高めるために、夏タイヤの場合に比べトレツド
の周方向並びに横方向溝の幅をより広くかつ深く
する一方、特に冬タイヤの場合、氷結路上での耐
スリツプ性を考慮して、陸部にスタツド（または
スパイク）を打ち込んだ、スタツド付きタイヤが
従来長期に亘つて使用されてきた。このようなス
タツド付きタイヤは、走行安全性の面で特に問題
となる氷結路走行における駆動、制動性能および
操縦性能を確実に発揮することによる。ところ
が、一方で冬タイヤとは云え、氷雪路のみを走行
する訳ではなく、冬期においても雪のない道路
や、氷が消えた後の道路をも、一定期間走行する
ことが相当多いために、舗装路面をタイヤに打ち
込まれたスタツドが傷付けることによる道路損傷
と、その際に発生する粉塵による公害が社会問題
化したことは広く知られている通りである。

上記問題に鑑み、スタツド付きタイヤに代わ
る、いわゆるスタツドレスタイヤとしては、特に
氷上性能に対して温度が低下しても柔軟性を維持
するよう配合剤適用の面で考慮されたアイスコン
パウンド（ゴム）をトレツドゴム層を用いるタイ
プのものが主に開発されてきたが、このようなゴ
ム配合に基づくゴム自体の性質の改良とは異な
り、通常タイヤの構成部材として使用されること
のなかつた発泡ゴムをトレツドゴム層として使用
するタイプのものが本出願人により特願昭61−
77081号（特開昭62−283001号公報）等において
開発され提案された。この提案のものは、氷結路
または氷雪路上において滑りを止める摩擦の発生
と滑りの大きな要因であるタイヤと路面間に介在
する水膜（氷雪が溶けてできた水および疑似液体
層）に着目し、一定量の気泡を含ませたトレツド
ゴム層、即ち独立気泡を有する発泡ゴムのトレツ
ドゴム層への採用により、低温下でもゴム自体の
しなやかさを失うことなく、無数のエツジにより
エツジ効果と、通常のゴムでは得られない除水性
の効果が期待できるところに大きな特徴があり、
これによると、スタツドレスタイヤとしてアイス
コンパウンド使用タイヤと比較し、氷結路面にお
ける駆動、制動性および操縦性で代表される氷上
性能が格段に高い水準で得られることが確認され
た。この優れた氷上性能は、上に述べた発泡ゴム
のしなやかさの維持、エツジ効果および除水性に
負うところである。

発明が解決しようとする課題発泡ゴムをトレツドゴム層に用いたタイヤは、
上記のように優れた氷上性能を有するものである
が、併せてその氷上性能はトレツドゴム層の摩耗
によつても殆ど変化せず、したがつて冬期のみな
らず冬期から夏期にかけての長期間の使用が可能
であることが幾多の試験を通じて確認された。し
かし同時に、そのような長期の使用に伴う幾らか
の問題が生じることも判明した。その問題点の１
つは、トレツドの溝底部分に発生する亀裂であ
る。このような現象はアイスコンパウンドを使用
したタイプのタイヤには殆どみられないものであ
るが、一旦亀裂が発生すると、その亀裂は成長
し、極端な場合にはトレツドの陸部（ブロツク）
のもげあるいはベルト層とのセパレーシヨンに発
展し、耐久性の面で重大な問題が生じる。

そこで、本発明者らは上記の亀裂の発生の問題
に鑑み、様々な研究を重ねたが、それによると、
この種のタイヤは上に述べたように、トレツドの
溝幅および溝深さが比較的広く、且つ深いことも
あつて、走行時に作用する周方向力（駆動、制動
による）と横力（コーナリングによる）を接地域
において陸部が受けることにより、陸部相互間を
繋ぐ溝底に動的歪が繰り返し生じ、そのため、溝
底部の負担が予想以上に高く、著しく厳しい状態
に晒されることが分かつた。そして、溝底部に位
置する発泡ゴムを詳細に調べると、この発泡ゴム
に含まれる多数の気泡につき、厚みの中央部は発
泡率が厚みの両端部より大で、そのため、個々の
気泡を繋ぐゴムの隔壁が、その分薄く形成される
ことによつて、この部分の強力は厚みの上下部分
より弱く、走行によつてトレツドの溝底に動的歪
が繰り返し生じると、溝底位置の発泡ゴムの上記
弱い厚みの中央部に応力が集中して亀裂の核が発
生し、次いで、厚みの全体に及ぶこと、さらに上
記中央部の発泡率は溝底部における厚みに関係
し、その厚みが薄いと、厚みの上下端部と共に中
央部の気泡径と気泡数は共に減少して発泡率は低
下し、単位面積当りの強度が向上する等の知見を
得た。そして、上記の知見に基づき、さらに研究
を重ねた結果、トレツドゴム層を上記の発泡ゴム
層と、実質的に非発泡のベースゴム層との複層構
造にしてモールドによる通常の加硫成型を行つた
場合、発泡ゴム層は溝底位置において、ベースゴ
ム層の支持の下で充分に薄肉で、かつ発泡率の小
さいくびれ部として形成され、それによつて溝底
部における亀裂の発生は効果的に抑制されること
を見出し、本発明に到達した。

この発明は、冬またはオールシーズン用として
独立気泡を有する発泡ゴムをトレツドゴム層に用
いた前述の空気入りタイヤにおいて、そのトレツ
ドの溝底部に発生する亀裂を効果的に抑制するこ
とを目的とする。

課題を解決するための手段この発明は、独立気泡を有する発泡ゴムをトレ
ツドのゴム層に用いるとともに、トレツドには複
数の周方向溝と、これら周方向溝およびトレツド
端に交わつて延びる多数の横方向溝と、前記溝群
によつて画成された陸部とを備えた空気入りタイ
ヤにおいて、前記トレツドゴム層は、半径方向外
側に位置する前記発泡ゴムからなる発泡ゴム層
と、半径方向内側に位置する実質的に非発泡のゴ
ムからなるベースゴム層とから構成され、該発泡
ゴム層は該ベースゴム層上で、前記周方向溝およ
び横方向溝の溝底位置において薄肉のくびれ部を
形成して前記陸部に位置する発泡ゴム層と相互に
連結されており、かつ、該くびれ部における発泡
率は陸部における発泡ゴム層の発泡率より小であ
ることを特徴とする。

作用上記のように本発明では、トレツドゴム層が複
層構造として構成され、溝底部における発泡ゴム
層は実質的に非発泡ゴムのベースゴム層の支持の
下で、薄肉でかつ発泡率の小さいくびれ部として
構成されていることにより、該部位における発泡
ゴム層の強度は高く、溝底における亀裂の発生は
効果的に抑制される。

実施例以下、この発明を実施例とともに図面に基づい
て詳細に説明する。

第１〜４図は本発明の空気入りタイヤの好適な
実施例を示す図である。

第１，２，３図において、空気入りタイヤ１は
乗用車用のラジアルタイヤ（タイヤサイズ
165SR13）であつて、半径方向外側端部のトレツ
ド２に通例によつて円筒状のトレツドゴム層３
を、また、半径方向内側端部に一対のビード部５
を有し、これらビード部５間に、この実施例にお
いては、ほぼ半径方向に配置したゴム引きコード
からなるカーカス６およびカーカス６のクラウン
部２の外側にタイヤ円周方向に延びる２層の公知
の非伸長性ベルト７を配置することにより強化さ
れている。このベルト７はトレツドゴム層３の半
径方向内側に配置されている。また、トレツド２
の両端、即ちシヨルダー４と両ビード部５との間
には、サイドウオール８が設けられている。

トレツドゴム層３は、路面に係合する半径方向
外側に独立気泡を有する発泡ゴム層３Ａが用いら
れ、また、この発泡ゴム層３Ａより半径方向内側
には通常の非発泡ゴムからなるベースゴム層３Ｂ
が配置されている。ここで、内側のベースゴム層
としては、非発泡ゴムが好適であるが、発泡率が
著しい小さい発泡ゴムも必要に応じて用いること
ができる。また、発泡ゴム層３Ａとベースゴム層
３Ｂとの間に、例えばこれらの境界の剛性段差を
少なくするために両ゴム層３Ａ，３Ｂの発泡率の
中間の発泡率を有する第３のゴム層を配置するこ
と等も可能である。

ここで、前記ゴム層の硬度に関しては、一般に
外側の発泡ゴム層３Ａより内側のベースゴム層３
Ｂの方が硬度が高いことが好ましく、シヨアーＡ
硬度として測定した場合、発泡ゴム層３Ａが35度
から53度の範囲、ベースゴム層３Ｂが54度から80
度の範囲が実用上推奨できる。

発泡ゴム層３Ａは、トレツドゴム層全体積に占
める割合としてみた場合（この割合は、陸部１２
における発泡ゴム層３Ａの厚さの全厚さに占める
割合にほぼ対応する）、氷雪上性能に関係する摩
耗寿命の面からも、少なくとも10％以上とすべき
である。即ち、この比率が小さ過ぎると、タイヤ
１としての摩耗寿命の中途でベースゴム層３Ｂが
露出し、氷雪上性能を失うため、その後は通常の
夏タイヤとして使用せざるを得なくなるからであ
る。しかし、その割合は、後でもふれられるが、
ベースゴム層３Ｂを配置する前述の目的からも、
80％以下とすることが好ましい。

また、発泡ゴム層３Ａの発泡率Ｖは前述した氷
上性能および乾燥路上での耐摩耗性等の観点か
ら、一般に５％〜50％の範囲が好ましく、５％〜
30％の範囲がさらに好ましい。なお、ここで、前
記発泡率Ｖは、次式により算出される。

Ｖ＝（ρ₀／ρ₁−１）×100（％）これにおいて、ρ₀は発泡ゴムのゴム固相部の密
度（ｇ／cm³）、ρ₁は発泡ゴムの密度（ｇ／cm³）で
ある。さらに、発泡ゴムの独立気泡の平均気泡径
は5μｍから150μｍの範囲が好ましく、10μｍから
100μｍの範囲がさらに好ましい。気泡径が小さ
過ぎ、平均気泡径が5μｍを下回ると、一般に氷
雪性能の効果が十分でなく、一方、気泡径が大き
過ぎ、平均気泡径が150μｍを超えると、一般に
耐摩耗性、陸部の復元力またはへたり、耐カツト
性等が低下するおそれがある。

また、前記発泡ゴムは、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従つて加熱
加圧することにより成形される。発泡剤として
は、例えば、ジニトロソ・ペンタメチレン−テト
ラアミン、ベンゼンスルフオニルヒドラジド等が
用いられる。

３Ｄはサイドウオール８の外被ゴムと類似する
物性を持ち、通常の非発泡ゴムからなる補助ゴム
層である。この補助ゴム層３Ｄは第２，３図に示
すように、トレツドゴム層３の側方部で発泡ゴム
層３Ａおよびベースゴム層３Ｂの接合部分から横
溝１０の溝底の一部を覆い保護している。この補
助ゴム層３Ｄの機能は、比較的歪が大きくまたカ
ツト損傷を受け易いシヨルダー４を保護し、ま
た、発泡ゴム層３Ａとベースゴム層３Ｂとの接合
端部のセパレーシヨンを抑制することにある。

また、前記トレツド２の両側区域３ａおよび中
央区域３ｂにはシヨルダー４（トレツド端）から
横断方向に延びる横方向溝１０がタイヤ周上に多
数配列されている。また、中央区域３ｂには直線
状の２本の周方向溝１１Ａが設けられ、両側区域
３ａにはそれぞれ変形ジグザグ状の周方向溝１１
Ｂが設けられている。これら横方向溝１０が周方
向溝１１Ａおよび１１Ｂと交わり、ブロツク状の
陸部１２を画成している。ここで、発泡ゴム層３
Ａは、横方向溝１０、周方向溝１１Ａおよび周方
向溝１１Ｂの溝底１０ａ位置において、薄肉のく
びれ部１４を形成し、これらのくびれ部１４は陸
部１２に位置する発泡ゴム層３Ａをベースゴム層
３Ｂの半径方向外側で相互に連結している。そし
て、このくびれ部１４の発泡率は十分に小さく、
少なくとも前記陸部１２の発泡率よりも小さくさ
れており、それゆえ、該くびれ部１４の単位面積
当りの強度は高く、しかも、該くびれ部１４は実
質的に非発泡のベースゴム層３Ｂによつて支持さ
れており、溝底における亀裂の発生は効果的に抑
制されている。なお、１５はサイプであり、これ
は陸部１２にタイヤ横方向に設けられている。

そして、このような複層構造のトレツドゴム層
を備えるタイヤの製造は、先ず、内側のゴム層
（非発泡のベースゴム層３Ｂとなる）と、その上
に前述のような発泡剤を配合したゴム層（後に発
泡して発泡ゴム層３Ａとなる）とを貼り合わせ、
必要に応じてこれら両ゴム層の両側にゴム層（非
発泡の補助ゴム層３Ｄとなる）を位置させて、断
面がほぼ台形状のトレツドゴム層を成形する。こ
の場合、外側および内側のゴム層は両端部が多少
厚いが、全幅に亘つてほぼ均一な厚さとすること
ができる。このようにして成るトレツドゴム層
を、ベルト層とともに別の工程で成形したカーカ
ス層のクラウン部に貼り合わせてグリーンタイヤ
を形成する。次に、このグリーンタイヤをモール
ド内で加硫する訳であるが、モールド内ではグリ
ーンタイヤの内側から常法によつてブラダーを介
して蒸気圧により加硫を行う。このとき、トレツ
ドゴム層を型付けするための加硫モールドの内面
には周方向および横方向溝に対応する突出した多
数の突条が形成されているので、これらの突条が
加硫時にグリーンタイヤの平坦なトレツドゴム層
外面に当たつて強い押圧力を加える。ここで、こ
のようにトレツドゴム層に押圧力が加わると、加
熱された前記突条と剛性の高いベルト層との間の
トレツドゴム層は軟化しながら、前記突条間の凹
みへと流動するが、このとき、この押圧された部
位は圧力が高いため、発泡反応によつて発生した
ガスが溝底となる部位から陸部となる部位へ移
行、拡散し、また一部のガスは内側のゴム層へも
移行、拡散する。このため、加硫終了時には、陸
部１２における発泡ゴム層３Ａは、溝底に位置す
る発泡ゴム層３Ａの発泡率の小さい薄肉のくびれ
部１４を介してタイヤ１の周方向および幅方向に
相互に連結された形態となる。このとき、ベース
ゴム層３Ｂも残余の厚さを持つて陸部およびくび
れ部を形成している。そして、このように発泡ゴ
ム層３Ａのくびれ部１４はその発泡率が小さく、
また、ベースゴム層３Ｂの介在により薄肉に形成
されるので、該くびれ部１４の剛性は高められ、
溝底亀裂の発生が効果的に抑制されるのである。

この場合、前記溝の幅方向中心Ｅにおける発泡
ゴム層３Ａ、即ちくびれ部１４の厚さＤ３Ａは、
前述した理由からも、溝底の表面１０ｂからコー
ド補強層、ここではベルト７までの総厚さＤ３の
70％以下とされるべきであり、50％以下がさらに
好ましい。第５図は、この点について別に実施し
た試験の結果を示すもので、溝底１０ａにおける
発泡ゴム層３Ａ、即ちくびれ部１４の厚さ方向に
沿つた発泡率を、その厚さが５mmであるものＡ、
４mmであるものＢ、２mmであるものＣの３種類に
つき（なお、ベースゴム層を含む溝部の全厚さは
いずれも７mm）、便宜上単位面積当りの発泡個数
Ｎと等価として求めたものである。なお、この試
験に供したタイヤにおいて、グリーンタイヤ時に
おける発泡ゴム層およびベースゴム層の厚さはそ
れぞれ、Ａでは13.5mm、2.5mm、Ｂでは12mm、４
mm、Ｃでは７mm、９mmであつた。同図に示される
ように、溝中心Ｅ線上での発泡個数Ｎは、発泡ゴ
ム層３Ａの厚さＤ３ＡがＡ、Ｂ、Ｃと順次小さく
なるに従つて減少する。このため、くびれ部１４
はこの発泡率減少により強化され、しかも、前記
くびれ部１４の厚さ減少によつてベースゴム層３
Ｂの厚さがその分増加する（第４図においてＤ３
−Ｄ３Ａ）ため、くびれ部１４の厚さ減少は溝底
位置のくびれ部１４の補強の面でさらに有利に作
用する。

次に、後述する効果を確認するため、別表１に
示すゴムによつてタイヤのトレツドゴム層を成形
し、供試タイヤとした。ここで、加硫前のグリー
ンタイヤにおける外側ゴム層（後に発泡して発泡
ゴム層３Ａとなる）の厚さのトレツドゴム層全体
に占める比率は40％であつた。また、この供試タ
イヤのトレツドゴム層全体を別表１の組成物１の
発泡ゴムで構成し、比較タイヤとした。別表１に
おいて、組成物１（発泡ゴム）の諸特性または物
性はタイヤ１の陸部１２の点Ｐ（第２，４図参照）
における値である。

そして、トレツドゴム層３における発泡ゴム層
３Ａの発泡率Ｖを後述する方法に従い測定した結
果、陸部１２の点Ｐ（第２，４図参照）において
は、別表１に示した通り22％、またくびれ部１４
では５〜10％で、特に厚みの中央を示す点Ｑ（第
４図参照）においては10％であつた。そして、こ
の場合厚さＤ３Ａの総厚さＤ３に対する比率は30
％であり、陸部１２の中央におけるトレツドゴム
層の総厚さに対する発泡ゴム層３Ａの厚さの比率
は45％であつた。

次に、このような各タイヤを用いて、操縦性
能、氷上制動性能、雪上登板性能、乗心地性能、
耐摩耗性能および耐溝底亀裂性能試験を行つた。
ここで、試験に用いたタイヤはいずれもサイズを
165SR13の共通とし、また、トレツドパターンも
第１図の形状のものを共通して用いた。その結果
は、別表２に比較タイヤを指数100として表示し
た。

なお、以下にトレツドゴム層の諸特性およびタ
イヤの諸特性の測定方法を簡単に説明する。

平均気泡径および発泡率Ｖ発泡ゴムの平均気泡径は試験タイヤの発泡ゴ
ムからブロツク状の試料を切り出し、この試料
断面の写真を倍率100〜400の光学顕微鏡で撮影
した後、200個以上の独立気泡の気泡直径を測
定し、算術平均値として表した。また、発泡ゴ
ムの発泡率Ｖは、前記試料を2μｍの薄片にし、
加硫後１週間放置して安定させた後密度ρ₁
（ｇ／cm³）を測定し、一方、非発泡ゴム（固相
ゴム）から切り出した同様の試料に基ずいて密
度ρ₀（ｇ／cm³）を測定し、前記式を用いて求め
た。

独立気泡の気泡直径および気泡数試験タイヤの発泡ゴムからブロツク状の試料
を切り出し、この試料断面の写真を倍率100〜
400の光学顕微鏡で撮影し、独立気泡の直径を
求めた。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４mm²以上に亘つて測定
し、独立気泡の単位面積１mm²当りの気泡数
（個）を計算した。

発泡ゴムの動的弾性率試験タイヤの発泡ゴムから長方形の試料（幅
4.6mm、長さ30mm、厚さ２mm）を切り出し、動
的弾性率計（岩本製作所(株)製）を用いて温度30
℃、振動数60Hz、振幅歪１％にて測定した。

操縦性能試験タイヤを室内の通常の操縦性能試験機に
取り付け、負荷荷重395Kgにてコーナリングパ
ワーを測定し、比較タイヤの性能を100として
指数表示した。ここで、数値が大きいほど操縦
性能は良好である。

氷上制動性能各試験タイヤ４本を排気量1800c.c.の乗用車に
装着した後、外気温−５℃の氷上で制動距離を
測定し、比較タイヤの性能を100として指数表
示した。ここで、数値が大きいほど制動性能は
良好である。

雪上登坂性能各試験タイヤ４本を排気量1800c.c.の乗用車に
装着した後、外気温−５℃、登板勾配７％の50
ｍの雪路における登坂タイムを計測し、比較タ
イヤの性能を100として指数表示した。ここで、
数値が大きいほど登坂性能は良好である。

乗心地性能試験タイヤを室内の通常の突起乗越振動試験
機の固定軸に取り付け、負荷荷重395Kgで突起
乗越時の軸荷重変動を測定し、比較タイヤの性
能を100として指数表示した。ここで、数値が
大きいほど乗心地性能は良好である。

耐摩耗性能各試験タイヤ４本を排気量1800c.c.の乗用車に
装着した後、一般公道を10000Km走行して溝深
さの変化量を測定し、比較タイヤの性能を100
として指数表示した。ここで、数値が大きいほ
ど耐摩耗性能は良好である。

耐溝底底亀裂性能各試験タイヤ４本を排気量1800c.c.の乗用車に
装着して一般公道を20000Km走行させ、溝底の
亀裂発生状況を観察した。

発明の効果別表２から氷上制動性能、雪上登坂性能および
乗り心地性能はトレツドゴム層に発泡ゴム層を用
いたことによる効果であるため、比較タイヤと供
試タイヤとの間で殆ど差がなく、一方、操縦性能
および耐摩耗性能については、トレツドゴム層を
ベースゴム層と発泡ゴム層との複合ゴム層とした
ことによる効果が顕著であることを示し、さら
に、本発明の課題である耐溝底亀裂性能が効果的
に改善されていることがわかる。このように本発
明によれば、冬期および夏期の種々のタイヤ性能
を改善維持しながら、特に氷雪性能を向上する発
泡ゴムの利点を生かしながら、その欠点である、
特に、トレツドの両側区域における溝底の亀裂発
生を効果的に抑制でき、耐久性能を大幅に向上で
きた。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す空気入りタ
イヤの一部平面図、第２図は第１図の−矢視
断面図、第３図はその要部断面図、第４図もその
要部断面図、第５図は溝底における発泡ゴム層の
厚さと発泡個数との関係を示すグラフである。１……空気入りタイヤ、３……トレツドゴム
層、３Ａ……発泡ゴム層、３Ｂ……ベースゴム
層、３Ｄ……補助ゴム層、７……ベルト層、１０
……横方向溝、１１Ａ，Ｂ……周方向溝、１４…
…くびれ部。

【表】＊：ジニトロペンタメチレンテトラミン

【表】

Claims

【特許請求の範囲】

１独立気泡を有する発泡ゴムをトレツドのゴム
層に用いるとともに、トレツドには複数の周方向
溝と、これら周方向溝およびトレツド端に交わつ
て延びる多数の横方向溝と、前記溝群によつて画
成された陸部とを備えた空気入りタイヤにおい
て、前記トレツドゴム層は、半径方向外側に位置
する前記発泡ゴムからなる発泡ゴム層と、半径方
向内側に位置する実質的に非発泡のゴムからなる
ベースゴム層とから構成され、該発泡ゴム層は該
ベースゴム層上で、前記周方向溝および横方向溝
の溝底位置において薄肉のくびれ部を形成して前
記陸部に位置する発泡ゴム層と相互に連結されて
おり、かつ、該くびれ部における発泡率は陸部に
おける発泡ゴム層の発泡率より小であることを特
徴とする空気入りタイヤ。