(57)【要約】【課題】サイプ内に吸い上げることができる水分量を増大させることにより氷上における制動性能を向上させた空気入りタイヤ及びその製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】本発明に係る空気入りタイヤでは、周方向溝と横溝とによって区画された複数のブロック２６がトレッド部１６に形成されている。ブロック２６にはサイプ２８が形成され、サイプ２８の壁面には親水性膜３２が形成されている。これにより、氷上などに滞留している水が親水性膜３２に触れると、親水性膜３２に対する水の接触角が鋭角になるので、毛管現象により水がサイプ２８内に吸い上げられる。従って、サイプ内に吸い上げることができる水分量、すなわち氷上などに滞留している水の除去量を増大させることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向溝と横溝とによって区画された複数のブロックがトレッド部に形成され、
前記ブロックには少なくとも１つのサイプが形成され、
前記サイプの壁面の少なくとも一部に親水性膜が形成されている、ことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記親水性膜に対する水の接触角が８０°以下である、ことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記サイプの両端が前記周方向溝又は前記横溝に開口している、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
前記親水性膜が酸化チタンを含有する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ
【請求項５】
前記サイプの幅を０．３ｍｍ以上０．８ｍｍ以下とした、ことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項６】
請求項１に記載の空気入りタイヤを製造する方法であって、
前記サイプの壁面に親水性物質を含有する塗料を塗布して固化させることにより前記親水性膜を形成する、ことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
【請求項７】
請求項１に記載の空気入りタイヤを製造する方法であって、
モールドを構成し前記サイプを形成するブレードの表面に親水性物質を含有する塗料を塗布してモールド成形することにより、前記サイプの壁面に付着した前記塗料が固化して前記親水性膜が形成される、ことを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
【請求項８】
前記親水性物質が酸化チタンである、ことを特徴とする請求項６又は７に記載の空気入りタイヤの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイプを有する複数のブロックがトレッド部に形成された空気入りタイヤ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
氷上におけるブレーキ性能（制動性能）を向上させるために、氷上に発生する水をタイヤのトレッド部に形成されたサイプに逃がすことが従来から行われてきている。しかし、従来、サイプが吸収できる水分量が大きくないため、特に氷表面に水が発生しやすい温度において、水の逃げ道を充分に確保し難い。このため、トレッド部が水膜上に乗った状態になってしまってサイプによる吸水効果を充分に得難い場合があった。
【０００３】
この対策として、特許文献１には、サイプに繊維層チップを配置し、吸水により膨潤させてエッジとしての役割を果たさせることが開示されている。また、特許文献２には、周方向溝や横溝の溝壁を形成しているブロック壁の一部を親水性のゴムで構成させることが開示されている。
【０００４】
しかし、特許文献１、２よりも更に吸水効果を得ることができる空気入りタイヤが実現されると、氷上における制動性能が更に向上して好ましい。
【０００５】
なお、吸水量を増大させようとして特許文献１、２においてサイプ容積を大きくし過ぎると、ブロック剛性が低下して吸水性能が逆に低下してしまうという難点がある。また、特許文献１、２では、サイプが路面に当接して吸水するときの吸水方向が重力方向とは反対方向なので、吸水させ難く、排水性という点では限度がある。
【特許文献１】特開平９−２０２１１６号公報
【特許文献２】特開２００１−２８７５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事実を考慮して、サイプ内に吸い上げることができる水分量を増大させることにより氷上における制動性能を向上させた空気入りタイヤ及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、サイプでの吸水速度を上げることを検討した。そして、サイプに吸水される際に、サイプ壁面同士の間で毛管現象（毛細管現象）と同等の現象が生じていることに着目した（以下、本明細書では、サイプのような平板間におけるこの現象も毛管現象という）。
【０００８】
一般に、細い隙間で隔てた平板間では、水が接触している平板面が親水性である場合、図８に示すように、毛管現象によって水が上昇する。上昇する高さｈは式（１）で表される。
【０００９】
ｈ＝（２Ｔｃｏｓθ）／ρｇｔ                          （１）
ここで、Ｔは水の表面張力、θは接触角（水の自由表面と水が接触している平板面とのなす角）、ρは水の密度、ｇは重力加速度、ｔは平板間の隙間を示す。
【００１０】
ｈを高くするにはθを小さくするかｔを小さくすればよく、これ以外の他の対策はない。サイプの場合、ｔを小さくすることはサイプ幅を小さくすることであるが、サイプ幅を小さくすることについては制約が多い。
【００１１】
そこで、本発明者は、θを小さくする対策を検討した。ここで本発明者は、サイプ壁を構成しているゴム材は、従来では撥水性であるため、図９に示すようにθは９０°よりも大きくなることに着目した。そして、サイプ壁を親水性とすることによりこのθを９０°よりも小さくすることを考えた。
【００１２】
そして、鋭意検討の結果、サイプ壁面に親水性材料を塗布することを考え付き、実験を重ねて更に検討を加え、本発明を完成するに至った。
【００１３】
請求項１に記載の発明は、周方向溝と横溝とによって区画された複数のブロックがトレッド部に形成され、前記ブロックには少なくとも１つのサイプが形成され、前記サイプの壁面の少なくとも一部に親水性膜が形成されている、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項１に記載の発明では、氷上などに滞留している水が上記の親水性膜に触れると、親水性膜に対する水の接触角が鋭角になるので、毛管現象により水がサイプ内に吸い上げられる。従って、サイプ内に吸い上げることができる水分量、すなわち氷上などに滞留している水の除去量を増大させることにより氷上における制動性能（摩擦特性）を向上させた空気入りタイヤとすることができる。
【００１５】
なお、サイプが延びる方向はタイヤ幅方向であることが多いが、これ以外の方向であっても上記効果が認められる。例えばタイヤ周方向に沿ってサイプが延びていてもよい。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、前記親水性膜に対する水の接触角が８０°以下である、ことを特徴とする。これにより、サイプ内が完全に水で満たされるまで吸水させることが可能になる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、前記サイプの両端が前記周方向溝又は前記横溝に開口している、ことを特徴とする。
【００１８】
請求項３に記載の発明では、水の上昇に伴ってサイプ内の空気がサイプ両端から周方向溝へ追い出されていく。すなわち、サイプ内の空気の圧力に勝って水がサイプ内を上昇する必要はなくなるので、サイプの両端が周方向溝に開口していないクローズドサイプに比べ、吸水量、及び、吸水速度を高くすることができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、前記親水性膜が酸化チタンを含有する、ことを特徴とする。酸化チタンは特に親水性が強い材料であるのでサイプの吸水量、吸水速度の観点で好ましく、しかも酸化チタンは入手しやすい。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、前記サイプの幅を０．３ｍｍ以上０．８ｍｍ以下とした、ことを特徴とする。
【００２１】
サイプ幅が０．３ｍｍより小さいサイプは製造することが難しいからであり、また、サイプ幅が０．９ｍｍ以上となると毛管現象による水の上昇効果が急速に落ちるからである。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の空気入りタイヤを製造する方法であって、前記サイプの壁面に親水性物質を含有する塗料を塗布して固化させることにより前記親水性膜を形成する、ことを特徴とする。
【００２３】
これにより、モールド成形後に簡易な作業によって上記親水性膜を形成することができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の空気入りタイヤを製造する方法であって、モールドを構成し前記サイプを形成するブレードの表面に親水性物質を含有する塗料を塗布してモールド成形することにより、前記サイプの壁面に付着した前記塗料が固化して前記親水性膜が形成される、ことを特徴とする。
【００２５】
これにより、モールド成形する際にサイプ壁面に親水性膜を形成することができる。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、前記親水性物質が酸化チタンである、ことを特徴とする。酸化チタンは特に親水性が強い材料であるのでサイプの吸水量、吸水速度の観点で好ましく、しかも酸化チタンは入手しやすい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、サイプ内に吸い上げることができる水分量を増大させることにより氷上における制動性能を向上させた空気入りタイヤを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。なお、第２実施形態以下では、既に説明した構成要素と同様のものには同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００２９】
［第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態に係る空気入りタイヤ１０は、両端部がそれぞれビードコア１１で折り返された１層又は複数層で構成されるカーカス１２を備えている。
【００３０】
カーカス１２のクラウン部１２Ｃのタイヤ径方向外側には、複数枚（例えば２枚）のベルトプライが重ねられたベルト層１４が埋設されている。
【００３１】
ベルト層１４のタイヤ径方向外側には、溝を配設したトレッド部１６が形成されている。図２に示すように、トレッド部１６には、タイヤ赤道面ＣＬ上とその両側とに、タイヤ周方向Ｕに沿った複数本の周方向溝（主溝）２２が形成されている。また、トレッド部１６には、タイヤ周方向Ｕと交差する複数本の横溝２４が形成されている。本実施形態では、横溝２４はタイヤ幅方向Ｖに沿って形成されている。各横溝２４の両端部は、周方向溝２２に連通するか、又は、トレッド端Ｔを越えてタイヤ幅方向外側へ排水可能なように延びている。
【００３２】
ここで、トレッド端とは、空気入りタイヤをＪＡＴＭＡ  ＹＥＡＲ  ＢＯＯＫ（２００５年度版、日本自動車タイヤ協会規格）に規定されている標準リムに装着し、ＪＡＴＭＡ  ＹＥＡＲ  ＢＯＯＫでの適用サイズ・プライレーティングにおける最大負荷能力（内圧−負荷能力対応表の太字荷重）に対応する空気圧（最大空気圧）の１００％を内圧として充填し、最大負荷能力を負荷したときのタイヤ幅方向最外の接地部分を指す。なお、使用地又は製造地においてＴＲＡ規格、ＥＴＲＴＯ規格が適用される場合は各々の規格に従う。
【００３３】
トレッド部１６には、図２に示すように、周方向溝２２及び横溝２４によって多数のブロック２６が形成されている。
【００３４】
図２、図３に示すように、各ブロック２６には、横溝２４に沿ったサイプ２８が形成されている。各サイプ２８の両端はブロック両側壁に開口して周方向溝２２に連通しており、いわゆるサイプ２８はオープンサイプとされている。本実施形態では、サイプ２８は各ブロック２６に１本づつ形成されている。また、本実施形態では、サイプ２８はタイヤ幅方向Ｖに沿って形成されている。
【００３５】
サイプ２８の壁面には親水性膜３２が形成されている。本実施形態では、親水性膜３２は水溶性高分子からなる膜である。この水溶性高分子のＨＬＢ値は８である。
【００３６】
なお、親水性膜３２であるためには、ＨＬＢ値が７よりも大きい膜とすればよい。ここで、ＨＬＢ値はGriffinのＨＬＢ(Hydrophilic-LipophilicBalance)値のことである。
【００３７】
ＨＬＢ値は、非イオン界面活性剤の分子量をＭ、親水性部分の分子量をＭｗとすると、グリフィン法により以下の式（２）で算出される。
【００３８】
ＨＬＢ  ＝  ２０Ｍｗ／Ｍ                              （２）
図４に、疎水性の塗布材料、親水性の塗布材料の例を示す。ＨＬＢ値が７よりも小さいほど疎水性が強く、また、ＨＬＢ値が７よりも大きいほど親水性が強い。
【００３９】
サイプ２８の壁面に親水性膜３２を形成するには、この水溶性高分子を溶解した塗料を予め製造しておき、モールド成形後にサイプ壁面にこの塗料を塗布する。塗布した膜が固化することにより親水性膜３２が形成される。これにより、モールド成形後に簡易な作業によって親水性膜３２を形成することができる。
【００４０】
なお、この水溶性高分子がモールド成形時の温度に悪影響を受けない物質であれば、モールドを構成するブレードの表面に上記塗料を塗布してモールド成形することにより、ブレード表面と接するサイプ壁面に、塗料が固化してなる親水性膜３２が形成される。これにより、モールド成形する際にサイプ壁面に親水性膜３２を形成することができる。
【００４１】
（作用、効果）
以下、本実施形態に係る空気入りタイヤ１０を車両に装着して氷路面上を走行したときの作用、効果について説明する。
【００４２】
図５に示すように、ブロック２６（２６Ａ〜Ｄ）が氷路面Ｓに接地し、タイヤ踏み込み側Ｉからタイヤ蹴り出し側Ｋにブロック２６が移行する際、氷路面Ｓ上に水膜Ｗが発生している。
【００４３】
ここで、本実施形態では、サイプ２８の壁面に親水性膜３２が形成されているので、水膜Ｗを形成している水がこの親水性膜３２に触れると、親水性膜３２に対する水の接触角が鋭角になる。このため、水は毛管現象によって従来よりも高い吸水速度でサイプ２８内に吸い込まれ、サイプ２８による吸水量が従来よりも多くなる。従って、タイヤ蹴り出し側Ｋの氷路面Ｓ上に水膜Ｗが発生していると、この水膜Ｗがサイプ２８へ多量に高速で吸い上げられて氷路面Ｓ上から除去される。これにより、タイヤ蹴り出し側Ｋでブロック２６と氷路面Ｓとの間の摩擦力が上がるので、路面に対するブロック２６のすべりが抑制され、ブレーキ性能（摩擦特性）が向上する。この効果は、水の発生量が多い０℃近傍の温度において特に顕著に認められる。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態では、排水性の役割を果たすサイプの壁面に親水性膜３２を形成することにより、サイプ壁面が親水性となる。このため、毛管現象によって吸水性が向上し、氷上におけるブレーキ性能が向上する。
【００４５】
また、サイプ２８の両端が周方向溝２２に開口しており、サイプ２８はオープンサイプとされている。従って、吸水に伴ってサイプ２８内の空気がサイプ２８の両端から周方向溝２２へ追い出されていく。従って、サイプの両端が周方向溝２２に開口していないクローズドサイプに比べ、吸水量、及び、吸水速度を高くすることができる。
【００４６】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態に比べ、図６に示すように、オープンサイプであるサイプ２８に代えてクーロズサイプであるサイプ４８が形成されたブロック４６がトレッド部に形成されている。サイプ４８の壁面には、第１実施形態と同様に親水性膜３２が形成されている。
【００４７】
本実施形態では、サイプ４８が吸水する際にサイプ４８内の空気の圧力にも勝って水が上昇する必要があるが、氷上におけるブレーキ性能が従来に比べて向上する。
【００４８】
［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態に比べ、図７に示すように、親水性膜３２に代えて酸化チタンで構成される親水性膜５２がサイプ５８の壁面に形成されている。このため、親水性膜５２のＨＬＢ値は１０であり、親水性膜３２よりも高くなっている。なお、酸化チタンは光触媒としての働きもする。また、サイプ５８の形状は第１実施形態で説明したサイプ２８と同じである。
【００４９】
酸化チタンは特に親水性が強い材料であるのでサイプの吸水量、吸水速度の観点で好ましく、本実施形態では、親水性膜５２に対する水の接触角が８０°以下になる。従って、サイプ内が完全に水で満たされるまで吸水させ易く、第１実施形態よりも氷上におけるブレーキ性能が向上している。また、酸化チタンは入手しやすい物質である。
【００５０】
サイプ５８の壁面に親水性膜５２を形成するには、この酸化チタンを含有する塗料を予め製造しておき、モールド成形後にサイプ壁面にこの塗料を塗布する。塗布した膜が固化することにより、酸化チタンからなる親水性膜５２が形成される。これにより、モールド成形後に簡易な作業なよって親水性膜５２を形成することができる。なお、モールドを構成するブレードの表面に上記塗料を塗布してモールド成形することにより、ブレード表面と接するサイプ壁面に、塗料が固化してなる親水性膜５２を形成してもよい。これにより、モールド成形する際にサイプ壁面に親水性膜５２を形成することができる。
【００５１】
＜試験例＞
本発明の効果を確かめるために、本発明者は、本発明に係る空気入りタイヤの四例（以下、実施例１〜４のタイヤという）、及び、従来例の空気入りタイヤの一例（図１０、図１１参照。以下、従来例のタイヤという）を用意し、氷路上で制動性能のテストを行って制動性能を評価した。実施例１のタイヤ、及び、実施例３のタイヤは何れも第１実施形態に係る空気入りタイヤの一例であり、実施例２のタイヤは第２実施形態に係る空気入りタイヤの一例、実施例４のタイヤは第３実施形態に係る空気入りタイヤの一例である。従来例のタイヤは、トレッド部に形成されているブロック８６において実施例１のタイヤでサイプ２８の壁面に親水性膜３２を形成していないタイヤである。各タイヤについてのタイヤ条件を表１に示す。
【００５２】
【表１】
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ブロック寸法については、実施例１のタイヤでは、図３に示すように、タイヤ周方向長さＬを２５ｍｍ、タイヤ幅方向長さＭを２０ｍｍ、タイヤ半径方向深さ（ブロック高さ）Ｈを１０ｍｍとした。実施例２〜４のタイヤ及び従来例のタイヤについても、ブロック寸法（Ｌ、Ｍ、Ｈの値）を実施例１のタイヤと同じにした。
【００５３】
図３に示すように、サイプ深さｈについては、実施例１のタイヤでは６ｍｍとした。実施例２〜４のタイヤ、及び、従来例のタイヤ（図１０参照）でも、サイプ深さｈを同じとした。サイプ幅ｔについては、表１に示すように実施例１、２、４のタイヤ及び従来例のタイヤでは０．４ｍｍとし、実施例３のタイヤでは０．９ｍｍとした。サイプ長さｄについては、実施例１、２、４のタイヤ及び従来例のタイヤではブロックのタイヤ幅方向長さＭと同じである。実施例２のタイヤでは、サイプ長さｄを１５ｍｍとした。
【００５４】
本試験例では、全てのタイヤについて、タイヤサイズを１９５／６５Ｒ１５とし、正規リムに装着して内圧を２００ｋＰａとし、乗用車に取付けて正規荷重を負荷した状態で実車走行により試験を行った。ここで、「正規リム」とは、例えばＪＡＴＭＡが発行する２００５年版のＹＥＡＲ  ＢＯＯＫに定められた適用サイズにおける標準リムを指し、「正規荷重」とは、同様に、ＪＡＴＭＡが発行する２００５年版のＹＥＡＲ  ＢＯＯＫに定められた適用サイズ・プライレーティングにおける最大荷重を指す。
【００５５】
本試験例では、初速度４０ｋｍ／ｈからフルブレーキをかけて静止状態になるまでの制動距離を計測し、初速度と制動距離とから平均減速度を算出した。そして、従来例のタイヤの平均減速度に基づく評価指数１００とし、実施例１〜４のタイヤについて相対評価となる評価指数を算出した。評価結果を表１に併せて示す。
【００５６】
表１の評価結果では評価指数が大きいほど氷上性能が高いこと、すなわち制動距離が短くて制動性能に優れていることを示す。表１から判るように、実施例１〜４のタイヤでは、従来例のタイヤに比べ、評価指数は何れも高くなっており、氷上における制動性能が向上していることが判った。
【００５７】
従って、従来例のタイヤでは、図１１に示すように、サイプ８８が吸水できる水分量が少ないため、タイヤ蹴り出し側Ｋでブロック８６（８６Ａ〜Ｄ）と氷路面Ｓとの間の水膜Ｗを充分に除去できなかったが、実施例１〜４のタイヤでは、従来例のタイヤに比べてこの水膜Ｗをより多く除去できていることが判った。
【００５８】
また、本試験例では、実施例１のタイヤのほうが実施例３のタイヤよりも評価指数が高くなっており、サイプ幅は０．９ｍｍよりも０．４ｍｍのほうが好ましいことがわかった。
【００５９】
また、本試験例では、実施例４のタイヤが最も評価指数が高くなっており、親水性膜は、水溶性高分子で構成するよりも、酸化チタンで構成させたほうが好ましいことがわかった。
【００６０】
なお、本試験例では、接触角θが８０°以下となる親水性膜を形成すると、サイプ幅ｔが０．４ｍｍの場合には水が完全にサイプの中に満たされることも確認された。
【００６１】
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲がこれらの実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】第１実施形態に係る空気入りタイヤのタイヤ径方向断面図である。
【図２】第１実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド部のブロック配置を平面状態で示す説明図である。
【図３】第１実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド部を構成するブロックの斜視図である（ブロックがタイヤの上側に位置する状態）。
【図４】ＨＬＢ値の例を示す説明図である。
【図５】第１実施形態で、空気入りタイヤが氷路面上を転動することを示す模式的な部分側面断面図である。
【図６】第２実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド部を構成するブロックの斜視図である（ブロックがタイヤの上側に位置する状態）。
【図７】第３実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド部を構成するブロックの斜視図である（ブロックがタイヤの上側に位置する状態）。
【図８】２枚の親水性の平板で水が毛管現象により上昇することを示す側面断面図である。
【図９】２枚の疎水性の平板で水が毛管現象により下降することを示す側面断面図である。
【図１０】従来の空気入りタイヤのトレッド部を構成するブロックの斜視図である（ブロックがタイヤの上側に位置する状態）。
【図１１】従来の空気入りタイヤが氷路面上を転動することを示す模式的な部分側面断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０  空気入りタイヤ
１６  トレッド部
２２  周方向溝
２４  横溝
２６Ａ〜Ｄ  ブロック
２８  サイプ
３２  親水性膜
４６  ブロック
４８  サイプ
５２  親水性膜
５８  サイプ
８６  ブロック
８８  サイプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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