JP6567397B2

JP6567397B2 - タイヤ

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Publication number: JP6567397B2
Application number: JP2015227641A
Authority: JP
Inventors: 辰作片山; 大雅石原; 二弥斎藤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2015-11-20
Filing date: 2015-11-20
Publication date: 2019-08-28
Anticipated expiration: 2035-11-20
Also published as: JP2017094852A

Description

本発明は、外表面に保護膜を有するタイヤに関する。

従来、タイヤのトレッド部、サイドウォール部、ビード部の表面は、ゴム部材で形成されている。ゴム部材は空気中のオゾンに触れると、劣化するため、経年したタイヤ外表面には劣化による微小なクラックが発生しやすく、製品外観が損なわれる場合がある。特に走行中に路面に接せず摩耗しにくいトレッド部の溝部、サイドウォール部、ビード部の外表面でこのクラックが発生しやすい。サイドウォール部の外表面には、各種情報を示す文字、記号、図形等が刻印された情報表示部(凸部)が形成されている。外表面の中でも、溝部(凹部)の端部や、情報表示部(凸部)の端部で、クラックは発生しやすい傾向にある。

タイヤ外表面のクラックの発生を抑制する技術としては、溝部が形成されているトレッド部の外表面に対クラック性にすぐれた薄膜を設ける技術（例えば、特許文献１）や、サイドウォール部にウレタンを主成分とする被膜を設ける技術（例えば、特許文献２）が知られている。

実願昭５９−１２５７０２号(実開昭６１−０３９６０４)のマイクロフィルム特開２００４−５８７５２号公報

クラックの発生を抑制する保護膜を単にタイヤ外表面に設けた場合、その保護膜によって、タイヤが本来有している基本的な性能が影響を受け低下する場合があった。トレッド部に保護膜を有する場合、トレッド部における接地面のウエット時摩擦係数(μ)が低下する場合があった。接地面のウエット時の摩擦係数(μ)が低下すると、制動距離の増加につながることも考えられる。

本発明は、サイドウォール部とトレッド部との外表面における空気中のオゾンによるクラックの発生を抑制でき、かつ、接地面のウエット時摩擦係数(μ)の低下をより一層抑制して、ウエット時摩擦係数(μ)の良好な値への早期回復を図ることのできるタイヤを提供することを目的とする。

(１) 本発明に係るタイヤは、トレッド部と、前記トレッド部の両端に連なる一対のサイドウォール部と、前記サイドウォール部に連なる一対のビード部とを備え、前記トレッド部と前記サイドウォール部と前記ビード部とはゴム部材により形成されている。そして、本発明に係るタイヤは、前記トレッド部と前記サイドウォール部との外表面に、オゾンに対する耐性を有する非ゴム系の保護膜を設け、前記トレッド部の保護膜よりも前記サイドウォール部の保護膜の方が平均厚さが厚いことを特徴とする。
(２) 上記(１)に記載のタイヤであって、前記保護膜はウレタンを用いて形成されていることを特徴とする。
(３) 上記(１)または(２)に記載のタイヤであって、前記トレッド部の保護膜の平均厚さは５０μｍ〜１５０μｍであり、前記サイドウォール部の保護膜の平均厚さは１００μｍ〜２００μｍであることを特徴とする。
(４) 上記(１)または(２)に記載のタイヤであって、前記ビード部の外表面に前記保護膜を設け、前記ビード部の保護膜、前記トレッド部の保護膜、前記サイドウォール部の保護膜の順に平均厚さが厚くなっていることを特徴とする。
(５) 上記(４)に記載のタイヤであって、前記ビード部の保護膜の平均厚さは３０μｍ〜１００μｍであり、前記トレッド部の保護膜の平均厚さは５０μｍ〜１５０μｍであり、前記サイドウォール部の保護膜の平均厚さは１００μｍ〜２００μｍであることを特徴とする。

本発明は、サイドウォール部とトレッド部との外表面における空気中のオゾンによるクラックの発生を抑制でき、かつ、接地面のウエット時摩擦係数(μ)の低下をより一層抑制して、ウエット時摩擦係数(μ)の良好な値への早期回復を図ることのできるタイヤを提供することができる。

図１は、第１実施形態に係るタイヤの幅方向の断面図である。図２は、第２実施形態に係るタイヤの幅方向の断面図である。

以下に、本発明の実施形態に係るタイヤについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。

図１に、第１実施形態に係るタイヤの幅方向の断面図を示す。このタイヤ１０は、トレッド部１１と、このトレッド部１１の両端に連なる一対のサイドウォール部１２と、このサイドウォール部１２に連なる一対のビード部１３とを備えている。トレッド部１１とサイドウォール部１２とビード部１３とは、ゴム部材により形成されている。ここでは、タイヤ製造時に用いた加硫用金型のサイドモールドの分割位置に対応した位置３１よりも接地面側をトレッド部１１とする。また、サイドモールドの分割位置に対応した位置３１とリムライン３２との間をサイドウォール部１２とする。リムライン３２よりもサイドモールドの分割位置に対応した位置３１とは反対側の部分、即ち、リムライン３２とビードヒールとの間の領域をビード部１３とする。

ここで、リムライン３２の位置は、適用リムに装着し、所定内圧を適用した無負荷状態のタイヤにおいて、ビードヒールからタイヤ径方向外方に２０．０ｍｍの位置を通ってタイヤ幅方向と平行に延びる仮想線が、タイヤ外表面と交差する位置である。但し、仮想線がタイヤ外表面と交差する位置が、タイヤとリムとの離反点を通るタイヤ幅方向線よりもタイヤ径方向内方に位置する場合には、「リムラインの位置」とは、タイヤとリムとの離反点を通るタイヤ幅方向線が通る位置を指すものとする。また、適用リムとは、タイヤが生産され、使用される地域に有効な産業規格に規定されたリムであり、例えば、日本では、ＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）ＹＥＡＲＢＯＯＫ、欧州では、ＥＴＲＴＯ（ＥｕｒｏｐｅａｎＴｙｒｅａｎｄＲｉｍＴｅｃｈｎｉｃａｌＯｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎ）ＳＴＡＮＤＡＲＤＭＡＮＵＡＬ、米国では、ＴＲＡ（ＴＨＥＴＩＲＥａｎｄＲＩＭＡＳＳＯＣＩＡＴＩＯＮＩＮＣ．）ＹＥＡＲＢＯＯＫに規定されたリムを指す。

一対のビード部１３の間にはトロイド状に延在するカーカス１４を有している。カーカス１４は、ビード部１３内に埋設されたビードコア１５の周りに、例えば、タイヤ幅方向内側から外側に向けて折り返すことで係止されている。

また、カーカス１４のクラウン部１４ａのタイヤ径方向外側には複数のベルト層からなるベルト１６が配置されている。ここで、ベルト層は、通常、タイヤ赤道面ＣＬに対して傾斜して延びるコードのゴム引き層、好ましくは、スチールコードのゴム引き層からなり、複数のベルト層は、該ベルト層を構成するコードが互いに赤道面を挟んで交差するように積層されてベルト１６を構成する。

トレッド部１１の外表面側には、溝４１と陸部５１とで形成されるトレッドパターンが設けられている。サイドウォール部１２の外表面には、各種情報を示す文字、記号、図形等が刻印された情報表示部が形成されている。前述したようにこの溝４１や情報表示部で、オゾンによるゴム部材の劣化に伴うクラックが特に発生しやすい。

オゾンに触れるトレッド部１１とサイドウォール部１２との外表面に、オゾンに対する耐性を有し、オゾンによるクラック発生を防止する非ゴム系の保護膜２０を設ける。保護膜２０において、トレッド部１１の外表面部分を保護膜２１、サイドウォール部１２の外表面部分を保護膜２２とする。トレッド部１１の保護膜２１は、溝４１の側壁部及び底部にも当然形成される。また、保護膜２１は、陸部５１に設けられている細かい溝であるサイプ４２の外表面にも形成される。サイプ４２は、例えば接地面において、タイヤ周方向からやや傾斜した方向に形成されている。サイドウォール部１２の保護膜２２は、情報表示部の外表面部分にも当然形成される。

ビード部１３の外表面には、トレッド部１１とサイドウォール部１２との外表面に比べて、溝や情報表示部は少ないので、クラックの発生量も少ない。また、ビード部１３はタイヤ使用時にはリムに覆われるため、クラックが目立ちにくい。これらの点を考慮して、本実施形態ではビード部１３の外表面には、保護膜２０を設けていない。なお、ビード部１３の外表面のサイドウォール部１２との境界付近には、サイドウォール部１２の保護膜２２がサイドウォール部１２側から延在することもある。

保護膜２０には、オゾンに対する耐性を有し、オゾンによるダメージを受けず、オゾンに対するクラック発生防止効果、耐久性に優れた非ゴム系の成分を主体とする薄膜を用いる。ここでは、オゾンに対する耐性を有するウレタンを用いて形成される保護膜であるウレタン膜を用いた。ウレタン膜を含め、対オゾン耐久性を有する保護膜２０は、その硬度が、トレッド部１１、サイドウォール部１２、ビード部１３を形成するゴム部材の外表面側の硬度よりも高いものもある。保護膜２０に用いるオゾンに対する耐性を有する成分としては、ウレタン以外に、ポリエチレン、ポリプロピレン等がある。

保護膜２０により、トレッド部１１とサイドウォール部１２とを形成するゴム部材の外表面に、オゾンが接触することを防止できる。よって、本実施形態のタイヤは、外表面側のゴム部材のオゾンによる経年劣化を防止して、トレッド部１１及びサイドウォール部１２の外表面におけるクラック発生を長期にわたり抑制でき、良好な外観を維持できる。

クラック発生を抑制する効果を得るための保護膜２０の厚みは、３０μｍ〜２００μｍ程度が好適である。３０μｍよりも小さいと抑制効果が弱く、２００μｍ以上では抑制効果はほぼ一定ではほとんど増加しなくなる。

保護膜２０の形成方法について説明する。タイヤ製造時に加硫工程において、加硫前のタイヤの外表面の所定部分に、スポンジ状態のウレタン(発泡ウレタン)を巻き付け、その後加硫を行い、ウレタンを薄膜化してトレッド部１１とサイドウォール部１２とに所定厚さの保護膜２０を形成する。また、別の方法として、ウレタンと同組成の液体をタイヤ外表面の所定部分に塗布し乾燥させて、トレッド部１１とサイドウォール部１２とに所定厚さの保護膜２０を形成する。

ここで、ウレタン膜である保護膜２０の硬度は、前述したように、トレッド部１１を形成するゴム部材の外表面側の硬度よりも高い。よって、トレッド部１１の保護膜２１の厚さによっては、トレッド部１１において保護膜２１により、接地面のウエット時の摩擦係数(μ)が低下することもあり、制動距離の増加につながる場合も考えられる。また、ウレタンではない成分を用いた保護膜２０では、その硬度がトレッド部１１を形成するゴム部材の外表面側の硬度以下であることもある。この硬度の低い保護膜２０においても、トレッド部１１の保護膜２１の膜厚によっては、トレッド部１１において保護膜２１により、同様に接地面のウエット時の摩擦係数(μ)が低下することもある。ここで、トレッド部１１の接地面(主に陸部５１の表面)の保護膜２１は、タイヤ１０を車両に装着してある程度の距離を走行させることにより、摩耗してなくなる。接地面の保護膜２１が摩耗してなくなれば、トレッド部１１のゴム部材(トレッドゴム)による通常の良好なウエット時の摩擦係数(μ)に回復する。トレッド部１１の溝４１の側壁部及び底部に形成された保護膜２１、トレッド部１１のサイプ４２の外表面に形成された保護膜２１は、走行後においても残る。そこで、トレッド部１１の溝４１、サイプ４２におけるクラックの発生抑制の度合いと、ウエット時の摩擦係数(μ)の低下期間との双方を考慮して、保護膜２１の厚さを決定する。トレッド部１１の溝４１、サイプ４２において、所定レベル以上のクラックの発生抑制効果が得られ、かつ、所定走行距離以内でウエット時の摩擦係数(μ)が保護膜２１がない状態の良好な値に回復する保護膜２１の平均厚さとしては、５０μｍ〜１５０μｍが好適である。

また、本実施形態は、情報表示部が形成されているサイドウォール部１２でのクラックの発生を、トレッド部１１でのクラックの発生よりもより一層抑制するようにする。このため、サイドウォール部１２の保護膜２２の平均厚さを、トレッド部１１の保護膜２１の平均厚さよりも厚くする。トレッド部１１の保護膜２１の平均厚さは５０μｍ〜１５０μｍが好適な範囲であることも考慮して、サイドウォール部１２の保護膜２２の平均厚さとしては、１００μｍ〜２００μｍが好適である。なお、この平均厚さの保護膜２２は、良好な乗り心地を確保できる。

このように、本実施形態のタイヤは、保護膜２０による接地面のウエット時摩擦係数(μ)への影響を抑制でき、接地面のウエット時摩擦係数(μ)の低下期間をより一層抑制できる。

なお、本実施形態において、保護膜２０の各部の平均厚さは、次のようにして測定した値である。まず、タイヤをタイヤ幅方向に切断し、タイヤ幅方向断面を撮影する。得られた画像において、ゴム部材の外表面と保護膜１００との界面上の２点ａ、ｂを線分ａ、ｂの長さが１ｍｍとなるようにそれぞれ定め、上記２点ａ、ｂ間の保護膜の厚さの平均値を測定した。

上述したように、本実施形態のタイヤは、トレッド部及びサイドウォール部の外表面における空気中のオゾンによるクラックの発生を抑制して、特に、トレッド部よりもサイドウォール部においてより一層効果的にクラック発生を抑制して、良好な外観を長期にわたり維持できる。さらに、本実施形態のタイヤは、保護膜２０によるタイヤの基本的な性能への影響を抑制でき、接地面のウエット時摩擦係数(μ)の低下期間をより一層抑制できる。これにより、クラックの発生抑制と、接地面のウエット時摩擦係数(μ)の良好な値への早期回復との両立が図れる。

次に、第２実施形態に係るタイヤについて図２と共に説明する。図２は、第２実施形態に係るタイヤの幅方向の断面図である。なお、第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、その部分の説明は省略する。

第２実施形態のタイヤ１０ａは、トレッド部１１とサイドウォール部１２との外表面ばかりでなく、ビード部１３の外表面にも、オゾンに対する耐性を有し、オゾンによるクラック発生を防止する保護膜２０ａを設けたものである。保護膜２０ａにおいて、ビード部１３の外表面部分を保護膜２３とする。

本実施形態はトレッド部１１、サイドウォール部１２ばかりでなく、ビード部１３も含めて、空気中のオゾンによるタイヤ外表面のクラックの発生を長期にわたり抑制して、良好な外観を維持するものである。

ビード部１３の外表面には、トレッド部１１とサイドウォール部１２との外表面に比べて、溝や情報表示部は少ないので、クラックの発生量も少ない。よって、保護膜２３のクラックの発生抑制効果は、トレッド部１１の保護膜２１によるクラックの発生抑制効果、さらには、トレッド部１１の保護膜２１によるクラックの発生抑制効果よりも低くてもよい。そこで、ビード部１３の保護膜２３の平均厚さを、トレッド部１１の保護膜２１の厚さよりもさらに小さくする。トレッド部１１の保護膜２１の平均厚さは５０μｍ〜１５０μｍが好適な範囲であることも考慮して、ビード部１３の保護膜２３の平均厚さとしては、３０μｍ〜１００μｍが好適である。本実施形態では、ビード部１３の保護膜２３、トレッド部１１の保護膜２１、サイドウォール部１２の保護膜２２の順に、平均厚さが厚くなるように保護膜２０ａを形成している。

ウレタンを用いた保護膜２０ａの硬度は、前述したように、ビード部１３を形成するゴム部材の外表面側の硬度よりも高い。よって、ビード部１３の保護膜２３の厚さによっては、ビード部１３のリムフィット性（リムへの嵌合特性）が低下する場合も考えられる。また、ウレタンではない成分を用いた保護膜２０ａでは、その硬度がビード部１３を形成するゴム部材の外表面側の硬度以下であることもある。この硬度の低い保護膜２０ａにおいても、ビード部１３の保護膜２３の膜厚によっては、ビード部１３のリムフィット性が低下する場合も考えられる。本実施形態の保護膜２３の平均厚さ３０μｍ〜１００μｍにおいては、十分に良好なリムフィット性が得られる。

このように、第２実施形態のタイヤは、トレッド部１１、サイドウォール部１２、及びビード部１３の全ての外表面における空気中のオゾンによるクラックの発生を抑制して、特に、トレッド部よりもサイドウォール部においてより一層効果的にクラック発生を抑制して、良好な外観を長期にわたり維持できる。さらに、本実施形態のタイヤは、保護膜２０ａによるタイヤの基本的な性能への影響を抑制でき、接地面のウエット時摩擦係数(μ)の良好な値への早期回復と、良好なリムフィット性の確保とを実現できる。

次に、第１、第２実施形態に関する実施例と比較例とについて説明する。各実施例、比較例のタイヤサイズは何れも１９５／６５Ｒ１５である。
[実施例１] 第１実施形態において、トレッド部１１の保護膜２１の平均厚さを５０μｍ、サイドウォール部１２の保護膜２２の平均厚さを１００μｍとしたものである。
[実施例２] 第１実施形態において、トレッド部１１の保護膜２１の平均厚さを１００μｍ、サイドウォール部１２の保護膜２２の平均厚さを１５０μｍとしたものである。
[実施例３] 第１実施形態において、トレッド部１１の保護膜２１の平均厚さを１５０μｍ、サイドウォール部１２の保護膜２２の平均厚さを２００μｍとしたものである。
[実施例４] 第１実施形態において、トレッド部１１の保護膜２１の平均厚さを３０μｍ、サイドウォール部１２の保護膜２２の平均厚さを１００μｍとしたものである。
[実施例５] 第２実施形態において、トレッド部１１の保護膜２１の平均厚さを１００μｍ、サイドウォール部１２の保護膜２２の平均厚さを１５０μｍ、ビード部１３の保護膜２３の平均厚さを３０μｍとしたものである。
[実施例６] 第２実施形態において、トレッド部１１の保護膜２１の平均厚さを１５０μｍ、サイドウォール部１２の保護膜２２の平均厚さを２００μｍ、ビード部１３の保護膜２３の平均厚さを１００μｍとしたものである。
[比較例１] 保護膜２０を設けていない従来のタイヤである。
[比較例２] 保護膜２０の各部の平均厚み以外は第１実施形態と同様の構造を有するタイヤであり、トレッド部１１の保護膜の平均厚さを２２０μｍ、サイドウォール部１２の保護膜の平均厚さを１５０μｍとしたものである。
[比較例３] 保護膜２０ａの平均厚み以外は第２実施形態と同様の構造を有するタイヤであり、トレッド部１１の保護膜の平均厚さを１００μｍ、サイドウォール部１２の保護膜の平均厚さを１５０μｍ、ビード部１３の保護膜２３の平均厚さを２２０μｍとしたものである。

これらの実施例、比較例の各試験タイヤについて、以下の各評価を行った結果を表１に示す。
[クラック発生の抑制評価]
試験タイヤを車両で規定される内圧にて装着し、３年間に相当する走行をさせる。トレッド部、サイド部、ビード部でのクラックの発生レベルを目視で評価した。レベルとしては０(クラック発生無し)から６(タイヤ交換要)までの７段階で評価した。数字が低いレベルほど、クラック発生の抑制効果が高い。今回は、４以下の発生レベルで、所定のレベル以上のクラックの発生抑制効果が得られるものとする。３以下の発生レベルがより望ましい。

[ウエット時摩擦係数(μ)の回復評価]
試験タイヤを車両で規定される内圧にて装着し、トレッド部１１の接地面における保護膜２１が完全に摩耗してなくなるまで(完摩するまで)の走行距離を計測する。完摩するまでの走行距離が５００ｋｍ未満のものを良好な早期回復と判定(ウエット時摩擦係数(μ)の低下期間に対する良好な抑制効果ありと判定)し、完摩するまでの走行距離が５００ｋｍ以上のものを早期回復に難ありと判定(ウエット時摩擦係数(μ)の低下期間に対する抑制効果に難ありと判定)する。表１においては、完摩するまでの走行距離が５００ｋｍ未満のものを「○」で示し、完摩するまでの走行距離が５００ｋｍ以上のものを「△」で示すこととする。

[リムフィット性評価]
試験タイヤをリム組後の内圧充填時に、リムフィットした際の圧力を測定して評価を行った。圧力によるフィットレベルを１(全く問題無し)、２(ＯＫレベル)、３(やや難あり)の３段階で評価した。今回は、フィットレベル１、２であれば十分に良好なリムフィット性が得られるものとする。

表１に示す通り、第１実施形態に関する実施例１〜４のタイヤは、比較例１のタイヤに比べて、外表面における空気中のオゾンによるクラックの発生を抑制して、特に、トレッド部よりもサイドウォール部においてより一層効果的にクラック発生を抑制して、良好な外観を長期にわたり維持できる。さらに、実施例１〜４のタイヤは、比較例２のタイヤに比べて、保護膜２０による接地面のウエット時摩擦係数(μ)の低下期間をより一層抑制できる。これにより、クラックの発生抑制と、接地面のウエット時摩擦係数(μ)の良好な値への早期回復との両立が図れる。

また、第２実施形態に関する実施例５、６のタイヤは、比較例１のタイヤに比べて、トレッド部１１、サイドウォール部１２、及びビード部１３の全ての外表面における空気中のオゾンによるクラックの発生を抑制して、特に、トレッド部よりもサイドウォール部においてより一層効果的にクラック発生を抑制して、良好な外観を長期にわたり維持できる。さらに、実施例５、６のタイヤは、比較例３のタイヤに比べて、保護膜２０ａによるタイヤの基本的な性能への影響を抑制でき、接地面のウエット時摩擦係数(μ)の良好な値への早期回復と良好なリムフィット性の確保とを同時に実現できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これらの実施形態は本発明の理解を容易にするために記載された単なる例示に過ぎず、本発明は当該実施形態に限定されるものではない。本発明の技術的範囲は、上記実施形態で開示した具体的な技術事項に限らず、そこから容易に導きうる様々な変形、変更、代替技術なども含むものである。

１０，１０ａタイヤ
１１トレッド部
１２サイドウォール部
１３ビード部
１４カーカス
１５ビードコア
１６ベルト
２０，２０ａ保護膜
２１トレッド部の保護膜
２２サイドウォール部の保護膜
２３ビード部の保護膜
３１サイドモールドの分割位置に対応した位置
３２リムライン
４１溝
４２サイプ
５１陸部

Claims

トレッド部と、前記トレッド部の両端に連なる一対のサイドウォール部と、前記サイドウォール部に連なる一対のビード部とを備え、前記トレッド部と前記サイドウォール部と前記ビード部とはゴム部材により形成されているタイヤであって、
前記トレッド部と前記サイドウォール部と前記ビード部とのそれぞれの外表面に、オゾンに対する耐性を有する非ゴム系の保護膜を設け、前記ビード部の保護膜、前記トレッド部の保護膜、前記サイドウォール部の保護膜の順に平均厚さが厚くなっていることを特徴とするタイヤ。
請求項１に記載のタイヤであって、
前記保護膜はウレタンを用いて形成されていることを特徴とするタイヤ。
請求項１または２に記載のタイヤであって、
前記ビード部の保護膜の平均厚さは３０μｍ〜１００μｍであり、前記トレッド部の保護膜の平均厚さは５０μｍ〜１５０μｍであり、前記サイドウォール部の保護膜の平均厚さは１００μｍ〜２００μｍであることを特徴とするタイヤ。