JP2009173048A - トレッド及びそれを用いたタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】グリップ性を保持しつつ、操縦安定性及び耐摩耗性に優れ、且つ生産性が高いトレッド及びそれを用いたタイヤを提供する。
【解決手段】本発明のトレッドは、表面から１．０ｍｍまでの部分の１００℃における３００％モジュラスと、底面からタイヤ半径方向外側０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の部分の１００℃における３００％モジュラスとの比が１．１〜４．０であり、且つゴム成分１００質量部に対して加硫剤を０．５〜３質量部含むゴム組成物を用いる。また、本発明のタイヤは、トレッドを生タイヤケースに貼り付けて加硫した後に該トレッドの表面に選択的に電子線を照射すること、又はトレッドを生タイヤケースに貼り付けて該トレッドの表面に選択的に電子線を照射した後に加硫することにより製造することが好ましい。
【選択図】図３

Description

本発明は、グリップ性を保持しつつ操縦安定性及び耐摩耗性に優れ、且つ生産性が高いトレッド及びそれを用いたタイヤに関する。

トレッドのグリップ性を高めるため、トレッドに使用するゴム組成物の配合を変更することによりトレッドを軟化する手法が一般に用いられている。しかしながら、該手法によるとトレッドのブロック剛性が低下するため操縦安定性が悪化する問題が生じる。また、トレッド表面に硬いゴム層を設けた場合、トレッドのブロック剛性の向上は見られるもののグリップ性が著しく低下する問題がある。

こうした問題を解決し、グリップ性及び操縦安定性等のタイヤの諸性能を同時に改善するために、物性が異なる表面層と内面層からなる２層構造によりトレッドを形成する手法が提案されている。具体的には、内側ゴム層と、モジュラスが該内側ゴム層の１．２倍である外側ゴム層との２層構造によりトレッドを形成することにより、走行初期の偏摩耗を低減すると共に氷雪路走行時のグリップ性を向上させる技術が提案されている（特許文献１参照）。また、３００％伸長時における内面層を構成するゴム組成物の応力に対する表面層を構成するゴム組成物の応力の比が７０％以下であって、トレッドを内面層よりも表面層が軟らかい２層構造により形成することにより、走行初期のグリップ性を向上させる技術が提案されている（特許文献２参照）。更に、特定の２層のトレッドを有することにより耐摩耗性と濡れた路面でのグリップ性の両立を図った技術も提案されている（特許文献３参照）。

特開平７−１１７４１１号公報 特開２００２−０７９８０８号公報 特表２００５−５２３１９３号公報

しかしながら、上記のように２層構造のトレッドを形成する場合、タイヤ製造上、トレッドに厚さ１．５ｍｍ以下の部材を均一に配置、挿入する必要があるが、このように厚さ１．５ｍｍ以下の部材を均一に配置、挿入することは製造プロセス上非常に困難であり、採算性が低く実用化に至りにくい。また、上述のようにトレッド表面層に高弾性ゴムを配設して操縦安定性を改良した場合、トレッドのブロック剛性は向上するものの、グリップ性が著しく低下する場合がある。

そこで、本発明は、グリップ性を保持しつつ、トレッドのブロック剛性を高めることで操縦安定性及び耐摩耗性を改良したトレッド及びそれを用いたタイヤを高い生産性で提供することを目的とする。

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、表面から１．０ｍｍまでの部分の１００℃における３００％モジュラス（以下、「１００℃Ｍ３００」ともいう）と、底面からタイヤ半径方向外側０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の部分の１００℃Ｍ３００との比（（表面から１．０ｍｍまでの部分の１００℃Ｍ３００）／（底面からタイヤ半径方向外側０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の部分の１００℃Ｍ３００））が１．１〜４．０であり、且つゴム成分１００質量部に対して加硫剤を０．５〜３質量部含むゴム組成物を用いることを特徴とするトレッドを適用することにより、グリップ性を保持しつつ、トレッドのブロック剛性を高めることで操縦安定性及び耐摩耗性を改良したトレッド及びそれを用いたタイヤを高い生産性で提供できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のトレッドは、表面から１．０ｍｍまでの部分の１００℃における３００％モジュラスと、底面からタイヤ半径方向外側０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の部分の１００℃における３００％モジュラスとの比が１．１〜４．０であり、且つゴム成分１００質量部に対して加硫剤を０．５〜３質量部含むゴム組成物を使用してなることを特徴とする。

また、本発明のトレッドの好適な実施態様においては、表面からタイヤ半径方向内側１．０ｍｍまでの部分と前記底面からタイヤ半径方向外側０．５〜１．５ｍｍの部分とに同一配合のゴム組成物を用いる。

本発明のトレッドの他の好適な実施態様においては、前記加硫剤が硫黄である。

本発明のトレッドの他の好適な実施態様においては、前記ゴム組成物が、前記ゴム成分１００質量部に対して更に加硫促進剤を０．２〜５質量部含む。

また、本発明のトレッドの他の好適な実施態様においては、前記ゴム成分がスチレンブタジエンゴムを含む。

本発明のトレッドの他の好適な実施態様においては、前記スチレンブタジエンゴムのビニル結合含量が１５％以上である。

本発明のトレッドの他の好適な実施態様においては、前記底面からタイヤ半径方向外側０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の部分の１００℃における３００％モジュラスが１．０〜１２ＭＰａである。

また、本発明のタイヤは、請求項１〜７のいずれかに記載のトレッドを適用して製造することが好ましい。

本発明のトレッドにおいては、前記表面から１．０ｍｍまでの部分を、前記トレッドの底面からタイヤ半径方向外側０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の部分よりも高温で加硫して製造することが好ましい。また、本発明のタイヤにおいては、トレッドを生タイヤケースに貼り付けた後に前記表面から１．０ｍｍまでの部分を、前記トレッドの底面からタイヤ半径方向外側０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の部分よりも高温で加硫して製造することが好ましい。

本発明のトレッドの他の好適な実施態様においては、表面から電子線を照射して製造する。また、本発明のタイヤは、前記トレッドを生タイヤケースに貼り付けた後に加硫することにより製造することが好ましい。

本発明のタイヤは、トレッドを生タイヤケースに貼り付けて加硫した後に該トレッドの表面に電子線を照射すること、又はトレッドを生タイヤケースに貼り付けて該トレッドの表面に電子線を照射した後に加硫することにより製造することが好ましい。

本発明のトレッドの他の好適な実施態様においては、表面に選択的に電子線を照射して製造する。また、本発明のタイヤの他の好適な実施態様においては、前記トレッドを生タイヤケースに貼り付けた後に加硫することにより製造する。

本発明のタイヤは、トレッドを生タイヤケースに貼り付けて加硫した後に該トレッドの表面に選択的に電子線を照射すること、又はトレッドを生タイヤケースに貼り付けて該トレッドの表面に選択的に電子線を照射した後に加硫することによって製造することが好ましい。

本発明によれば、グリップ性を保持しながら操縦安定性及び耐摩耗性に優れ、且つ生産性が高いトレッド及びそれを用いたタイヤが提供できる。

以下、本発明について図を参照して詳細に説明する。図１〜３は本発明のトレッドの部分断面図である。

本発明のタイヤのトレッドは、図１〜３に示すように、表面から１．０ｍｍまでの部分（以下「表面層」ともいう）２の１００℃における３００％モジュラスと、底面５からタイヤ半径方向外側０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の部分（以下「底面層」ともいう）４の１００℃における３００％モジュラスとの比が１．１〜４．０であり、且つゴム成分１００質量部に対して加硫剤を０．５〜３質量部含むゴム組成物を用いることを特徴とする。ここで「表面」とは、図１中の２で示したように、トレッドの踏面部の表面と同様に、トレッドブロック１の側面部及び溝３の底面の表面等も指すことを意図している。また、「底面」とは、トレッドのケースと接触する面を指す（図１〜３中、５で示す）。前記表面層と前記底面とのモジュラスの比が１．１未満であると十分な操縦安定性が得られず、４．０を超えるとグリップ性が著しく低下する。また、表面層と底面層とのモジュラスの比は１．１〜２．０であることが好ましい。また、前記ゴム組成物に含まれる加硫剤の量がゴム成分１００質量部に対して０．５〜３質量部であると、電子線照射条件及び加硫温度条件等を選択することにより、トレッドを所望の物性にしてグリップ性を保持しながら操縦安定性及び耐摩耗性を改善する効果が高い。ここで、前記ゴム組成物に含まれる加硫剤は、ゴム成分１００質量部に対して１．０〜２．５質量部であることが好ましく、１．５〜２質量部であることが更に好ましい。前記加硫剤としては、特に限定されないが汎用性の観点から硫黄が好ましい。

また、本発明のトレッドは、表面から１．０ｍｍまでの部分（表面層２）と前記底面５からタイヤ半径方向外側０．５〜１．５ｍｍの部分（底面層４）とに同一配合のゴム組成物を用いることが好ましい。このように、本発明のトレッドの表面層２と底面層４とに同一配合のゴム組成物を用いると製造が容易になる。また、前記底面からタイヤ半径方向外側０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の部分４の１００℃における３００％モジュラスが１．０〜１２ＭＰａであることが好適である。ここで、底面層４の１００℃における３００％モジュラスが１．０ＭＰａ未満であると操縦安定性が損なわれ、１２ＭＰａを超えるとトレッドゴムのグリップ性能を満たさない。

本発明のトレッドに用いるゴム組成物は、更に、ゴム成分１００質量部に対して加硫促進剤を合計で０．２〜５質量部含むことが好ましい。ここで、本発明のトレッドに用いるゴム組成物に含まれる加硫促進剤の量がゴム成分１００質量部に対して合計で０．２質量部未満であると加硫ゴムの破壊強度及び耐摩耗性が低下し、５質量部を超えると加硫ゴムのグリップ性に必要なゴム弾性が得られない。本発明のトレッドに用いるゴム組成物に配合する前記加硫促進剤としては、特に制限されないが、ビス−２−ベンゾチアゾイルスルフィド、メルカプトベンゾチアゾール、ジ−２−ベンゾチアゾリルジスルフィド及び４，４’−ジメチル−ビス−３−ベンゾチアゾリルスルフィド等のチアゾール系、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド、Ｎ，Ｎ’−ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド及びＮ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド等のスルフェンアミド系、並びにジフェニルグアニジン等のグアニジン系等が挙げられる。

本発明のトレッドにおいて、前記ゴム成分としては、特に限定されず、スチレンブタジエンゴム、天然ゴム、ポリブタジエンゴム、ポリイソプレンゴム、及びポリクロロプレンゴム等が挙げられるが、所望のグリップ性能確保の観点からスチレンブタジエンゴムを含むこと、また該スチレンブタジエンゴムのビニル結合含量が１５％以上であることが好適である。ここで、スチレンブタジエンゴムのビニル結合含量が１５％未満であると高温域でのトレッドの剛性が低下し、本発明の効果が十分でなくなる。

また、本発明のタイヤは、前記トレッドを用いることが好適である。前記トレッドを使用することにより、グリップ性を保持しながら、トレッドのブロック剛性を高めることで操縦安定性を向上させたタイヤが提供できる。従って、本発明のタイヤは、乗用車用タイヤのみならず、スタッドレスタイヤ、競技用タイヤ、バス・トラック用タイヤ、オフロード用タイヤ及び自動二輪車用タイヤ等に広く適用することが可能である。

なお、トレッド以外のタイヤ部材としては、公知の部材を使用することができる。また、本発明のタイヤは空気入りタイヤであってもソリッドタイヤであってもよく、空気入りタイヤである場合、本発明のタイヤに充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることができる。

本発明のタイヤの構成の一例としては、該タイヤが、１対のビード部、該ビード部にトロイド状をなして連なるカーカス、該カーカスのクラウン部をたが締めするベルト及びトレッドを有してなるタイヤであることが挙げられる。本発明のタイヤは、ラジアル構造を有していてもよいし、バイアス構造を有していてもよい。また、本発明のトレッドの形態は特に限定されず、例えば溝を有していなくてもよい。

また、本発明のトレッド及びそれを用いたタイヤの製造方法において、本発明のトレッドの前記表面層及び前記底面層を前記物性にするための方法としては、これらの部分に電子線を照射することや特定の温度条件で加硫すること等が好適に挙げられる。具体的には、（１）表面から１．０ｍｍまでの部分を、前記トレッドの底面からタイヤ半径方向外側０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の部分よりも高温で加硫する、（２）加硫処理後に表面から１．０ｍｍまでの部分のみを高温ウォーマー等で加熱する、（３）リボン状のゴムを巻いてトレッド部材を成型する製造方法を利用してゴム組成物中における加硫促進剤及び硫黄の含有量を調整する、及び（４）トレッド表面から電子線を照射する、等の方法が挙げられる。しかしながら、図１に示すようにトレッドの表面全体を硬化させると操縦安定性は向上するものの、グリップ性が低下する可能性がある。そのため、例えば、図２に示すように溝３の側面を、また図３に示すようにトレッドブロック１の側面及び溝３の底部等を選択的に電子線を照射することによって、該電子線を照射した部分（図２及び３においてそれぞれ２で示す）のみを前記物性にしてもよい。このようにトレッドの各部分に選択的に電子線を照射する方法としては、（５）トレッドゴムの硬化させたい部分に選択的に電子線を照射すること、及び（６）トレッドゴムの硬化させたくない部分にマスキングシートを貼り付け、その上から電子線を全面照射すること、等が挙げられ、いずれの方法でも所望の効果を得ることができる。上記のように、トレッドを特定の温度で加熱又は加硫する時期、及びトレッドに電子線照射する時期等に関しては、未加硫シートの状態、タイヤ成型後（即ちタイヤ加硫前）及びタイヤ加硫後のいずれの時期であってもよい。ただし、トレッドを電子線処理した後に生タイヤケースに貼り付けて加硫することによりタイヤを製造する場合、電子線照射することによって該ドレッドが完全に加硫しているとタイヤケースに貼り付けることができなくなってしまう。従って、こうした製造方法においては、電子線を照射した後にトレッドが半加硫状態であることが好ましい。

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更可能である。

（ＤＲＹグリップ性の測定方法）
試作タイヤを競技用車両に装備させて、乾燥したサーキットで走行させ、走行時におけるテストドライバーのフィーリングを下記の基準にて評価した。なお、比較例１の結果を「０」として、下記の基準にて相対評価した。数値が正の値で大きくなる程、グリップ性に優れることを意味する。
＋３ ・・・運転頻度の低い一般ドライバーが明確に差を認識できる程度
＋２ ・・・運転頻度の高い一般ドライバーが差を認識できる程度
＋１ ・・・プロのドライバーが差を認識できる程度
０ ・・・コントロール
−１ ・・・プロのドライバーが差を認識できる程度
−２ ・・・運転頻度の高い一般ドライバーが差を認識できる程度
−３ ・・・運転頻度の低い一般ドライバーが明確に差を認識できる程度

（操縦安定性の測定方法）
試作タイヤを競技用車両に装備させて、サーキットで走行させ、走行時におけるテストドライバーのフィーリングを下記の基準にて評価した。なお、比較例１の結果を「０」として、下記の基準にて相対評価した。数値が正の値で大きくなる程、操縦安定性に優れることを意味する。
＋３ ・・・運転頻度の低い一般ドライバーが明確に差を認識できる程度
＋２ ・・・運転頻度の高い一般ドライバーが差を認識できる程度
＋１ ・・・プロのドライバーが差を認識できる程度
０ ・・・コントロール
−１ ・・・プロのドライバーが差を認識できる程度
−２ ・・・運転頻度の高い一般ドライバーが差を認識できる程度
−３ ・・・運転頻度の低い一般ドライバーが明確に差を認識できる程度

（実施例１〜４）
表１及び２に示すゴム組成物にて競技用タイヤのトレッドを形成した。これらのトレッドを用いて供試タイヤ（サイズ：２２５／４０Ｒ１８）を作製した後、下記に示す条件で、図３の２で示されるトレッドブロック１の側面及び溝３の底部に電子線照射を行った。電子線照射は、「日新ハイボルテージ社」製の装置を用いて実行した。各タイヤに関して、上記の方法によりグリップ性及び操縦安定性について評価した。結果を表１及び２に示す。

＊１ 旭化成（株）製、タフデン４３５０（スチレン含有量３９％、ビニル結合含量３８％、５０％アロマティックオイル油添）
＊２ ＳＡＦ（Ｎ_２ＳＡ＝１５０ｍ^２／ｇ）
＊３ アルキルフェノール樹脂
＊４ ビス−２−ベンゾチアゾリルスルフィド
＊５ ４，４’−ジメチル−ビス−３−ベンゾチアゾリルスルフィド
＊６ 電子線照射条件：１５０ｋＧｙ（加速電圧３００ｋＶ）
＊７ 電子線照射条件：３００ｋＧｙ（加速電圧３００ｋＶ）
＊８ 電子線照射条件：２２０ｋＧｙ（加速電圧３００ｋＶ）

表１及び２の結果から、電子線照射後のトレッドの（表面層の１００℃Ｍ３００）／（底面層の１００℃Ｍ３００）の値が１．１未満の場合（比較例１〜４）は操縦安定性の改良効果は見られず、４．０を超える場合（比較例５）は操縦安定性の改良効果が見られるもののグリップ性が低下し、一方、電子線照射後の（表面層の１００℃Ｍ３００）／（底面層の１００℃Ｍ３００）の値が１．１〜４．０の場合（実施例１〜４）は、グリップ性及び操縦安定性ともに改良効果が見られる。したがって、電子線照射後のトレッドの（表面層の１００℃Ｍ３００）／（底面層の１００℃Ｍ３００）の値が１．１〜４．０であることが好ましい。なお、実施例５〜８の結果から、ゴム組成物への加硫剤（硫黄）の配合量が増えるとＤＲＹグリップ性が低下し、操縦安定性が改善する傾向にあることが分かる。

実施例１〜３ではタイヤ加硫後トレッド表面に電子線照射を行い、実施例９〜１１では表面層を１６０℃、底面層を１５０℃として加硫しているが、表１及び２に示す結果から、いずれもトレッドを所望の物性とすることができることが分かる。そのため、トレッドを生タイヤケースに貼り付けて加硫した後、該トレッドの表面から電子線を照射してタイヤを製造すること、及びトレッドを生タイヤケースに貼り付けた後に、前記表面から１．０ｍｍまでの部分を、前記トレッドの底面からタイヤ半径方向外側０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の部分よりも高温で加硫してタイヤを製造することが好ましい。

本発明のトレッドの部分断面図である。 本発明のトレッドの他の実施態様の部分断面図である。 本発明のトレッドの他の実施態様の部分断面図である。

符号の説明

１ トレッドブロック
２ 表面層
３ 溝
４ 底面層
５ 底面

Claims (15)

1. 表面から１．０ｍｍまでの部分の１００℃における３００％モジュラスと、底面からタイヤ半径方向外側０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の部分の１００℃における３００％モジュラスとの比が１．１〜４．０であり、且つゴム成分１００質量部に対して加硫剤を０．５〜３質量部含むゴム組成物を用いたことを特徴とするトレッド。
2. 表面から１．０ｍｍまでの部分と前記底面からタイヤ半径方向外側０．５〜１．５ｍｍの部分とに同一配合のゴム組成物を用いたことを特徴とする請求項１に記載のトレッド。
3. 前記加硫剤が硫黄であることを特徴とする請求項１に記載のトレッド。
4. 前記ゴム組成物が、前記ゴム成分１００質量部に対して更に加硫促進剤を０．２〜５質量部含むことを特徴とする請求項１に記載のトレッド。
5. 前記ゴム成分がスチレンブタジエンゴムを含むことを特徴とする請求項１に記載のトレッド。
6. 前記スチレンブタジエンゴムのビニル結合含量が１５％以上であることを特徴とする請求項５に記載のトレッド。
7. 前記底面からタイヤ半径方向外側０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の部分の１００℃における３００％モジュラスが１．０〜１２ＭＰａであることを特徴とする請求項１に記載のトレッド。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載のトレッドを適用したタイヤ。
9. 前記表面から１．０ｍｍまでの部分を、前記トレッドの底面からタイヤ半径方向外側０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の部分よりも高温で加硫することを特徴とする請求項１に記載のトレッドの製造方法。
10. トレッドを生タイヤケースに貼り付けた後に、前記表面から１．０ｍｍまでの部分を、前記トレッドの底面からタイヤ半径方向外側０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の部分よりも高温で加硫することを特徴とする請求項８に記載のタイヤの製造方法。
11. 表面から電子線を照射することを特徴とする請求項１に記載のトレッドの製造方法。
12. 請求項１１で製造したトレッドを生タイヤケースに貼り付けた後に加硫することを特徴とする請求項８に記載のタイヤの製造方法。
13. トレッドを生タイヤケースに貼り付けて加硫した後に該トレッドの表面に電子線を照射すること、又はトレッドを生タイヤケースに貼り付けて該トレッドの表面に電子線を照射した後に加硫することを特徴とする請求項８に記載のタイヤの製造方法。
14. 表面から選択的に電子線照射することによって製造したトレッドを生タイヤケースに貼り付けた後に加硫することを特徴とする請求項８に記載のタイヤの製造方法。
15. トレッドを生タイヤケースに貼り付けて加硫した後に該トレッドの表面に選択的に電子線を照射すること、又はトレッドを生タイヤケースに貼り付けて該トレッドの表面に選択的に電子線を照射した後に加硫することを特徴とする請求項８に記載のタイヤの製造方法。

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