JP4098391B2

JP4098391B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4098391B2
Application number: JP05240898A
Authority: JP
Inventors: 恵一中寺; 孝雄桑原
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1998-03-04
Filing date: 1998-03-04
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2018-03-04
Also published as: JPH11245619A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不整地走行時の操縦安定性を向上しつつ耐チャンキング性を高めた空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
砂地、岩場、瓦礫などの不整地を走行すると、タイヤのトレッド部において例えばブロックの根本などに亀裂が生じ、これが成長して走行中にブロックが飛散するチャンキングと呼ばれる損傷が発生することがある。このようなチャンキングが発生するとタイヤの寿命を短縮しまた急激に路面グリップを失うなど走行性能に大きな影響を与える。
【０００３】
従来、このようなチャンキングを防止するためには、トレッドゴムのカーボンブラック配合量を多くしたり、又はオイル分を減少させるなどしてゴムを硬くする方向に改良が進められていた。
【０００４】
ところが、トレッドゴムをこのように硬く補強すると、チャンキング性能についてはある程度の向上を期待しうるものの、タイヤのグリップ性能の低下が大きく、とりわけ不整地などでは路面を効果的にグリップできず操縦安定性能の低下が大きいという問題があった。
【０００５】
本発明は以上のような問題に鑑み案出されたもので、トレッド部を、トレッド面をなすキャップゴム体と、その半径方向内側に配されるベースゴム体とから構成するとともに、これらのゴムの配合や物性を特定することを基本として、操縦安定性能を低下させることなく耐チャンキング性能を向上しうる空気入りタイヤ、とりわけ不整地を頻繁に走行する空気入りタイヤを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスを具えた空気入りタイヤであって、前記トレッド部は、トレッド部の外表面であるトレッド面をなすキャップゴム体と、このキャップゴム体のタイヤ半径方向内側に配されるベースゴム体とからなり、前記キャップゴム体は、このキャップゴム体のゴム成分１００重量部に対してシリカの配合量αとカーボンブラックの配合量βとの合計配合量（α＋β）が７０〜１２０重量部であり、かつこのシリカとカーボンブラックの合計配合量（α＋β）中に占めるシリカの配合量αの割合γ（＝α／（α＋β））が２０〜８０％であり、しかも該シリカの配合量αの５〜１０％のシランカップリング剤を含むとともに、前記ベースゴム体は、加硫後の動的貯蔵弾性率（Ｅ’）が９．５（ＭＰａ）以上かつＪＩＳＡ硬度が７７°以上であることを特徴としている。
【０００７】
また請求項２記載の発明は、前記トレッド部は、トレッド溝と、このトレッド溝により区画される複数のブロックとが設けられるとともに、前記ベースゴム体は前記トレッド溝の溝底面に略沿ってのびる層状部と、この層状部に連なり前記ブロック内で厚さを増す増厚部とを有することを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤである。
【０００８】
なお本明細書において、動的貯蔵弾性率（Ｅ’）は、４mm巾×３０mm長さ×2 ２．０mm厚さの短冊状試料を切り取って、岩本製作所（株）製の粘弾性スペクトロメーターを用い、初期歪み１０％、周波数１０Ｈｚ、振幅２％、測定温度７０℃の条件で測定した値とする。またＪＩＳＡ硬度は、ＪＩＳＫ６２５３デュロメータ硬さ試験（タイプＡ）に基づき測定する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
本実施形態の空気入りタイヤは、図１に示すように、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５の周りで折り返されて係止されるカーカスプライからなるカーカス６を具えている。
【００１０】
本例の空気入りタイヤは、トレッド部２の端縁Ｅ、Ｅ間のタイヤ軸方向の距離であるトレッド巾がタイヤ最大幅をなす例えばモトクロス、ラリーなどで使用される不整地走行用の自動二輪車用の空気入りタイヤを例示している。
【００１１】
前記カーカス６は、例えば有機繊維コードからなり、かつ該コードをタイヤ赤道Ｃに対して例えば３０〜６５°の角度で傾けて配列した複数層のバイアス構造のカーカスプライから構成される。
【００１２】
また前記トレッド部２は、本実施形態では深く形成されたトレッド溝Ｔと、このトレッド溝Ｔにより区画される複数のブロックＢを有し、不整地で駆動力を伝えうるように構成される。そしてこのトレッド部２は、トレッド部２の外表面であるトレッド面２ａをなすキャップゴム体７と、このキャップゴム体のタイヤ半径方向内側に配されるベースゴム体９とからなる２層構造のものを例示している。
【００１３】
そして本発明者らは、前記キャップゴム体９において不整地走行時のグリップ性能を向上させるために、このキャップゴム体９のゴム成分１００重量部に対してシリカの配合量αとカーボンブラックの配合量βとの合計配合量（α＋β）が７０〜１２０重量部であり、かつこのシリカとカーボンブラックの合計配合量（α＋β）中に占めるシリカの配合量αの割合γ（＝α／（α＋β））が２０〜８０％であり、しかも該シリカの配合量αの５〜１０％のシランカップリング剤を含むことが好ましいとの知見を得た。
【００１４】
先ずキャップゴム体７のゴム成分１００重量部に対して前記シリカの配合量αとカーボンブラックの配合量βとの合計配合量（α＋β）が７０重量部未満であると、キャップゴム体９に不整地を走行させるに際しての十分な補強性が得られず耐久性が低下する一方、かかる合計配合量（α＋β）が１２０重量部を超えると、ゴムの発熱が大きくなり不整地走行に伴う周期的な歪による履歴でキャップゴム体９の温度が上昇し熱破壊を招きやすくなる。
【００１５】
このとき、シリカとカーボンブラックの合計配合量（α＋β）中に占めるシリカの配合量αの割合γ（＝α／（α＋β））が２０％未満であると、従来のカーボンブラックによる補強と大差がなく路面グリップ力が低下してシリカによる操縦安定性能の向上が期待しえない一方、前記割合γが８０％を超えると、高温時の破壊特性の低下が著しくなる不具合がある。
【００１６】
すなわち、シリカはカーボンブラックに比べるとゴム中の分散の向上が困難であり、特にシリカの前記割合γを増していくと分散の向上はきわめて困難となり、このような分散の低いゴムは、破壊特性の低下、とりわけゴムが高温になったとき破壊特性が大きく低下する。
【００１７】
また、シリカによるグリップ向上効果は、ポリマーとの十分な結合が必要となり、そのためには、シランカップリング剤を配合することが必要である。そして、このシランカップ剤のの配合量は、シリカの配合量αに応じて定められ、本発明ではシリカの配合量αの５〜１０％とすることが必要である。
【００１８】
前記シランカップリング剤の配合量がシリカの配合量αの５％を下回ると、シリカとポリマーとの結合が弱く、グリップ向上ないし補強性が効果的に発揮できず、逆に１０％を超えて配合すると、ゴムの弾性率の著しい上昇を招き、耐久性が大幅に低下する。
【００１９】
ここで前記ゴム成分としては、各種のジエン系ゴムなどを好適に採用できるが、例えば天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、いわゆる乳化重合のスチレンブタジエンゴム（Ｅ−ＳＢＲ）、溶液重合のスチレンブタジエンゴム（Ｓ−ＳＢＲ）、合成ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンとアクリロニトリルとの共重合体であるニトリルゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンの重合体であるクロロプレンゴム（ＣＲ）などを挙げることができ、これらの１種又は１種以上をブレンドしたゴムを用いることが好ましい。
【００２０】
また前記シリカとしては、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が１００〜２５０ｍ²／ｇの範囲、かつフタル酸ジブチル（ＤＢＰ）吸油量が１５０ｍｌ／１００ｇ以上のコロイダル特性を示すものが、ゴムへの補強効果及びゴム加工性等の点で好ましい。なお分散性を向上したシリカなども好適に採用することができる。
【００２１】
またカーボンブラックは、タイヤの製造用に市販されている種々のものを用いることができる。さらにシランカップリング剤としては、例えばビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、α−メルカプトプロピルトリメトキシシランが好適である。
【００２２】
このようなキャップゴム体７の半径方向内側に配されるベースゴム体９には、とりわけ耐チャンキング性能を向上させることが必要であり、そのためにはベースゴム体９の加硫後の動的貯蔵弾性率（Ｅ’）が９．５（ＭＰａ）以上かつＪＩＳＡ硬度が７７°以上とすることが必要であるとの知見を得た。
【００２３】
前記ベースゴム体９の動的貯蔵弾性率（Ｅ’）が９．５（ＭＰａ）未満の場合又はＪＩＳＡ硬度が７７°未満の場合には、いずれも耐チャンキング性能を向上することが困難となる。なお、ベースゴム体９の動的貯蔵弾性率（Ｅ’）は好ましくは９．５〜１２．０の範囲、またＪＩＳＡ硬度が７７〜８８の範囲にあることが望ましい。
【００２４】
なお前記キャップゴム体７の動的貯蔵弾性率（Ｅ′）とＪＩＳＡ硬度は、路面のグリップ力を高めるべくこのベースゴム体のそれよりも小とすることが好ましい。
【００２５】
また本実施形態では、前記ベースゴム体９は図２に拡大して示すように、前記トレッド溝Ｔの溝底面１０に略沿ってのびる層状部９ａと、この層状部９ａに連なり前記ブロックＢ内でタイヤ半径方向の厚さを増す増厚部９ｂとを有する好ましい態様を例示している。これにより、キャップゴム体７の優れた路面グリップ力を活かしつつブロックＢの内部がＪＩＳＡ硬度が７７°以上の硬度を有するベースゴム体９の増厚部９ｂにて特に効果的に補強されることにより、さらに不整地走行時の操縦安定性と耐チャンキング性能とを向上しうる。
【００２６】
また前記トレッド溝Ｔの溝底面１０の位置において、キャップゴム体７とベースゴム体９との厚さの比ｔｃ：ｔｂは例えば３０：７０〜７０：３０程度とするのが好ましい。
【００２７】
【実施例】
キャップゴム体、ベースゴム体に用いたゴムの配合を表１、表２に示す。
【００２８】
【表１】

【００２９】
【表２】

【００３０】
次にこれらのキャップゴム体、ベースゴム体を組み合わせてタイヤサイズが１１０／９０−１９でありかつ図１、表３に示すような不整地走行用の自動二輪車用空気入りタイヤを試作し（実施例）、操縦安定性耐久性、耐チャンキング性能をテストした。なお本発明に含まれない不整地走行用の自動二輪車用空気入りタイヤについても併せて試作し（比較例１〜８）性能を比較した。なお比較例１は、トレッド部のゴムを１層構造とした。
テスト方法は次の通りである。
【００３１】
＜操縦安定性能＞
供試タイヤを２５０ｃｃのモトクロス用の自動二輪車の後輪に装着し、広島県グリーンパーク弘楽園のモトクロスコースを約２時間走行し、駆動性、制動性、コントロール性などを総合評価し、ドライバーの官能により比較例１を１００とする指数で評価した。数値が大きいほど良好である。
【００３２】
＜キャップゴムの耐久性＞
操縦安定性テスト後のタイヤのブロックを観察すると、図３に示すようにブロックのエッジが丸く摩耗しているが、このエッジの減り量ａを測定し比較例１を１００とする指数で評価した。数値が大きいほど良好である。
【００３３】
＜耐チャンキング性＞
操縦安定性テスト後のタイヤのブロックを観察し、チャンキングによりブロックが根本からちぎれた数を全体のブロック数に対する比率で調べ、比較例１を１００とする指数で評価した。数値が大きいほど良好である。
テストの結果などを表３に示す。
【００３４】
【表３】

【００３５】
なお表中の＊１〜＊１１は、次の通りである。
＊１住友化学製１５０２
＊２三菱化学製ダイヤブラックｌ
＊３デグサ製ウルトラシルＶＮ３
＊４デグサ製Ｓｉ６９
＊５フレキシス製サントフレックス１３
＊６大内新興製サンノックスＮ
＊７日本油脂製ステアリン酸桐
＊８三井金属製酸化亜鉛
＊９軽井沢硫黄製粉末硫黄
＊１０大内新興製ノクセラ−ＣＺ
＊１１出光興産製ダイアナプロセスオイル
【００３６】
テストの結果、実施例のタイヤは、不整地走行時の操縦安定性を向上しつつ耐チャンキング性を高めていることが確認できた。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の発明では、不整地走行時の操縦安定性を向上しつつ耐チャンキング性を高めうる。
【００３８】
また請求項２記載の発明では、キャップゴム体の優れた路面グリップ力を活かしつつブロックの内部がＪＩＳＡ硬度が７７°以上の硬度を有するベースゴム体の増厚部にて好的に補強されることにより、さらに耐チャンキング性能が向上しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す空気入りタイヤの断面図である。
【図２】そのトレッド溝付近の拡大図である。
【図３】ブロックの摩耗状態を示す断面図である。
【符号の説明】
２トレッド部
３サイドウォール部
４ビード部
５ビードコア
６カーカス
７キャップゴム体
９ベースゴム体
９ａ層状部
９ｂ増厚部
Ｔトレッド溝
Ｂブロック

Claims

トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスを具えた空気入りタイヤであって、
前記トレッド部は、トレッド部の外表面であるトレッド面をなすキャップゴム体と、このキャップゴム体のタイヤ半径方向内側に配されるベースゴム体とからなり、
前記キャップゴム体は、このキャップゴム体のゴム成分１００重量部に対してシリカの配合量αとカーボンブラックの配合量βとの合計配合量（α＋β）が７０〜１２０重量部であり、
かつこのシリカとカーボンブラックの合計配合量（α＋β）中に占めるシリカの配合量αの割合γ（＝α／（α＋β））が２０〜８０％であり、しかも該シリカの配合量αの５〜１０％のシランカップリング剤を含むとともに、
前記ベースゴム体は、加硫後の動的貯蔵弾性率（Ｅ’）が９．５（ＭＰａ）以上かつＪＩＳＡ硬度が７７°以上であることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記トレッド部は、トレッド溝と、このトレッド溝により区画される複数のブロックとが設けられるとともに、
前記ベースゴム体は前記トレッド溝の溝底面に略沿ってのびる層状部と、この層状部に連なり前記ブロック内で厚さを増す増厚部とを有することを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。