JP5136281B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、トレッド面に形成された溝の溝底部におけるクラックの発生を抑止すると共に、排水性を向上させるようにした空気入りタイヤに関する。

一般に、過酷な気象条件下（特に高温下）で使用されるタイヤでは、ゴムのオゾン劣化に伴いトレッド面において屈曲歪みが集中する溝の溝底部にクラックが発生し易いという問題がある。溝底部にクラックが発生すると、水分などがベルト層に浸入し易くなり、これがトレッドセパレーションを誘発する原因になる。

この溝底部に対するクラック防止対策として、特定の化合物を配合したハロゲン化ブチルゴムの被覆層を溝底部分に配設するようにした提案がある（特許文献１参照）。しかし、この提案では、溝底部分におけるオゾンクラックはある程度抑制されるものの、湿潤路面における排水性能、特に旋回走行時における排水性能が改善できないという問題があった。
特開２００６−６２４０４号公報

本発明の目的は、上述する問題点を解消するもので、トレッド面に形成された溝の溝底部におけるクラックの発生を抑止すると共に、排水性を向上させるようにした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成する本発明は、トレッド面に形成された溝のうち少なくとも溝底に、トレッドゴムよりも高弾性の熱可塑性樹脂または熱可塑性樹脂成分とエラストマー成分とをブレンドした熱可塑性エラストマー組成物からなるフィルム層を被覆したことを特徴とする。

また、上述する構成において、以下（１）〜（４）に記載するように構成することが好ましい。
（１）前記フィルム層を前記溝底と共に溝側壁にも被覆する。
（２）前記フィルム層の設けられた溝をタイヤ周方向に延びる主溝にする。
（３）前記フィルム層の貯蔵弾性率を１０〜５００ＭＰａにする。
（４）前記フィルム層の厚さを０．０２〜１．３ｍｍにする。

本発明によれば、トレッド面に形成された溝のうち少なくとも溝底に、トレッドゴムよりも高弾性の熱可塑性樹脂または熱可塑性樹脂成分とエラストマー成分とをブレンドした熱可塑性エラストマー組成物からなるフィルム層を被覆したので、溝底におけるゴムのオゾン劣化が抑制されると同時に、溝底のゴムよりも弾性率の高いフィルム層により溝底部に集中する変形が抑制されるため、溝底部におけるクラックの発生が抑制される。さらに、フィルム層は溝の壁面におけるゴムよりも摩擦係数が低いため、湿潤路面における排水性能、特に旋回走行時における排水性能を向上させることができる。

この排水性能は、フィルム層を溝底と共に溝側壁にも及ぶように被覆することにより一層向上させることができる。また、このフィルム層をタイヤ周方向に延びる主溝に設けた場合に最も優れた排水効果を発揮する。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態による空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線方向の断面図、図２は図１のタイヤのトレッド面に形成された溝を拡大して示す断面図である。

図１において、空気入りタイヤのトレッド面１には、タイヤ周方向に延びる主溝２と、図１には示されないタイヤ幅方向に延びる副溝とが形成され、これら主溝２と副溝とにより各種のトレッドパターンが形成されている。なお、図中３はベルト層、４はカーカス層、５はビードコアを示している。

本発明の空気入りタイヤでは、図２に示すように、トレッド面１に形成された溝（図では主溝２）の溝壁のうち少なくとも溝底（図では溝の側壁及び溝底）に、トレッドゴムより高弾性の熱可塑性樹脂または熱可塑性樹脂成分とエラストマー成分とをブレンドした熱可塑性エラストマー組成物からなるフィルム層５が被覆されている。

これにより、溝底におけるゴムのオゾン劣化が抑制されると同時に、溝底のゴムよりも弾性率の高いフィルム層５により溝底部に集中する変形が抑制されるため、溝底部におけるクラックの発生が抑制される。さらに、フィルム層５は溝の壁面におけるゴムよりも摩擦係数が低いため、湿潤路面における排水性能、特に旋回走行時における排水性能を向上させることができる。

なお、図１及び図２の実施形態では、フィルム層５を溝の側壁及び溝底の全面にわたって被覆した場合を例示したが、本発明の空気入りタイヤでは、図３（ａ）又は（ｂ）に示すように、溝底の全面又は一部のみを被覆する場合がある。

上述する熱可塑性樹脂は、特に限定されるものではないが、例えば、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリニトリル系樹脂、ポリメタクリレート系樹脂、ポリビニル系樹脂、セルロース系樹脂、フッ素系樹脂、イミド系樹脂等が使用される。

また、熱可塑性エラストマー組成物は、上述した熱可塑性樹脂の成分にエラストマー成分を混合して構成することができ、エラストマーとしては、例えば、ジエン系ゴム及びその水添物、オレフィン系ゴム、含ハロゲンゴム、シリコンゴム、含イオウゴム、フッ素ゴム、熱可塑性エラストマー等が使用される。

上述する熱可塑性樹脂成分とエラストマー成分との相溶性が異なる場合は、第３成分として適当な相溶化剤を用いて両者を相溶化させるとよい。ブレンド系に相溶化剤を混合することにより、熱可塑性樹脂とエラストマー成分との界面張力が低下し、その結果、分散層を形成しているゴム粒子径が微細になることから両成分の特性がより有効に発現されることになる。そのような相溶化剤としては、一般的には、熱可塑性樹脂及びエラストマー成分の両方又は片方の構造を有する共重合体、或いは熱可塑性樹脂又はエラストマー成分と反応可能なエポキシ基、カルボニル基、ハロゲン基、アミノ基、オキサゾリン基、水酸基等を有した共重合体の構造をとるものとすることができる。これら共重合体は、混合される熱可塑性樹脂とエラストマー成分の種類によって選定すればよいが、通常使用されるものには、スチレン／エチレン・ブチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）及びそのマレイン酸変性物、ＥＰＤＭ、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ／スチレン又はＥＰＤＭ／アクリロニトリルグラフト共重合体及びそのマレイン酸変性物、スチレン／マレイン酸共重合体、反応性フェノキシン等を挙げることができる。かかる相溶化剤の配合量には特に限定はないが、好ましくは、ポリマー成分（熱可塑性樹脂とエラストマー成分との合計）１００重量部に対して、０．５〜１０重量部とするのがよい。

本発明において、熱可塑性樹脂とエラストマーとをブレンドする場合の特定の熱可塑性樹脂成分（Ａ）とエラストマー成分（Ｂ）との組成比は、特に限定されるものではないが、熱可塑性樹脂成分（Ａ）とエラストマー成分（Ｂ）との重量比が９０／１０〜３０／７０となるようにするとよい。

このようにして得られた熱可塑性エラストマー組成物は、熱可塑性樹脂（Ａ）のマトリクス中にエラストマー成分（Ｂ）が不連続相として分散した構造からなる。かかる構造をとることにより、十分な柔軟性と連続相としての樹脂層の効果による十分な剛性とを併せ付与することができると共に、成形に際しては、エラストマー成分の多少によらず、熱可塑性樹脂と同等の成形加工性を得ることができる。

本発明におけるフィルム層５と溝壁のゴムとの接着は、通常のゴム系、フェノール樹脂系、アクリル共重合体系、イソシアネート系等のポリマーと架橋剤を溶剤に溶かした接着剤をタイヤ成形時にトレッド面の溝の位置に塗布しておくか、又はトレッド面の全面に塗布しておき、タイヤ加硫時の熱と圧力により接着させるとよい。溶剤系接着剤としては、例えば、フェノール樹脂系（ケムロック２２０・ロード社）、塩化ゴム系（ケムロック２０５、ケムロック２３４Ｂ）、イソシアネート系（ケムロック４０２）等を例示することができる。

本発明の空気入りタイヤでは、溝底におけるクラックの発生を抑止しながら、湿潤路面での走行時における排水性を一層効率よく向上させるために、フィルム層５をタイヤ周方向に延びる主溝２の溝底、好ましくは溝壁の全面にわたって設けることが好ましい。これにより、主溝２の溝壁におけるゴムの摩擦係数が低減されるため、湿潤路面における排水性能、特に旋回走行時における排水性能を確実に向上させることができる。

本発明において、フィルム層５を構成する熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー組成物の貯蔵弾性率が１０〜５００ＭＰａ、好ましくは２５〜４００ＭＰａとなるように調整するとよい。これにより、溝底におけるクラックの発生を効率よく抑制することができる。ここで、貯蔵弾性率が１０ＭＰａ未満では溝底におけるクラックの抑制効果が不足することになり、貯蔵弾性率が５００ＭＰａ超ではフィルム層５が硬すぎて剥離が生じやすくなる。

なお、上述する貯蔵弾性率は、東洋精機製作所製の粘弾性スペクトロメータを使用して、静歪み１０％、動歪み±２％、周波数２０Ｈｚとしたときの２０℃における値が適用される。

さらに好ましくは、フィルム層５の厚さを０．０２〜１．３ｍｍ、好ましくは０．０５〜１．０ｍｍにするとよい。厚さが０．０２ｍｍ未満では溝底におけるクラックの抑制効果が不足し、１．３ｍｍ超では剥離が生じやすくなる。

タイヤサイズを２１５／５５Ｒ１７、タイヤ構造を図１、トレッドパターンを共通にして、主溝２の溝壁にフィルム層を被覆しなかった従来タイヤ（従来例）と、主溝２の溝壁の全面にわたりハロゲン化ブチルゴム層（厚さ０．５ｍｍ）からなるフィルム層を被覆した比較タイヤ（比較例）と、熱可塑性エラストマー樹脂層（厚さ０．５ｍｍ）からなるフィルム層を主溝２の溝底の全面に被覆した本発明タイヤ（実施例１）及び主溝２の溝壁の全面にわたり被覆した本発明タイヤ（実施例２）と、をそれぞれ作製した。なお、本発明タイヤにおいてフィルム層の貯蔵弾性を１００ＭＰａとした。

これら４種類のタイヤについて、以下の試験方法により、排水性及び溝底におけるクラックの発生状況の評価を行った。

〔排水性の評価〕
各タイヤをリム（サイズ：１７×７ＪＪ）に組み込み、空気圧２３０ｋＰａを充填すると共に、車両（排気量３０００ｃｃ）の前後輪に装着して、水深が平均１０ｍｍの旋回テストコース（半径１００ｍ）を速度を加速させながら走行させ、ハイドロプレーニング現象が発生するまでの限界速度を測定し、その結果を従来タイヤを１００とする指数により表１に併記した。この数値が大きいほど排水性が優れていることを示す。

〔溝底におけるクラックの発生状況の評価〕
各タイヤを７０℃の雰囲気下で４時間熱劣化させた後、リム（サイズ：１７×７ＪＪ）に組み込み、空気圧２３０ｋＰａを充填すると共に、負荷荷重を５ｋＮとして、室内ドラム試験機（直径１７０７ｍｍ）を使用して、速度１００ｋｍ／ｈにて１万ｋｍ走行させた。走行後のタイヤの主溝の溝底におけるクラックの発生状況（数及び大きさ）を調べ、その状況を３段階（１：多い、２：少ない、３：殆どなし）により評価して、その結果を表１に併記した。

表１より、本発明タイヤは従来タイヤに比して、排水性及び溝底での耐クラック性が向上していることがわかる。なお、比較タイヤは従来タイヤに比して、溝底での耐クラック性がやや向上しているものの本発明タイヤには及ばず、排水性が従来タイヤと同等レベルであることがわかる。

本発明の実施形態による空気入りタイヤの一例を示す断面図である。 図１のタイヤのトレッド面に形成された主溝を拡大して示す断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明の他の実施形態による図２に相当する断面図である。

符号の説明

１ トレッド面
２ 主溝
５ フィルム層

Claims (5)

1. トレッド面に形成された溝の溝壁のうち少なくとも溝底に、トレッドゴムよりも高弾性の熱可塑性樹脂または熱可塑性樹脂成分とエラストマー成分とをブレンドした熱可塑性エラストマー組成物からなるフィルム層を被覆した空気入りタイヤ。
2. 前記フィルム層を前記溝底と共に溝側壁にも被覆するようにした請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記フィルム層の設けられた溝がタイヤ周方向に延びる主溝である請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記フィルム層の貯蔵弾性率が１０〜５００ＭＰａである請求項１、２又は３に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記フィルム層の厚さが０．０２〜１．３ｍｍである請求項１、２、３又は４に記載の空気入りタイヤ。

Images