(57)【要約】【課題】熱特性の大幅な向上と耐摩耗性の維持とを高度に両立させ得る高性能の空気入りタイヤを得る。【解決手段】トレッド部１を備える空気入りタイヤを提供する。トレッド部１は、路面に接する第１トレッドゴム部材２Ａ及び第２トレッドゴム部材３を有しており、第１トレッドゴム部材２Ａの熱伝導率が第２トレッドゴム部材３の熱伝導率の１．３倍以上である。第１トレッドゴム部材２Ａはベースゴム２の吸い上げ構造によって形成される。すなわち、第１トレッドゴム部材２Ａは、ベースゴム２の膨出部として形成され、トレッド部１の路面接地部１Ａで表面に露出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレッド部を備える空気入りタイヤであって、前記トレッド部が、路面に接する第１トレッドゴム部材及び第２トレッドゴム部材を有しており、第１トレッドゴム部材の熱伝導率が第２トレッドゴム部材の熱伝導率の１．３倍以上であることを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記トレッド部がベルトコーティングゴムに接するベースゴムと前記ベースゴム上のキャップゴムとを備えるか、又は前記トレッド部の下側にトレッドアンダークッションゴムが設けられており、前記ベースゴム又は前記トレッドアンダークッションゴムの少なくとも一部がトレッド部の表面に露出することによって前記第１トレッドゴム部材が形成されていることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記トレッド部がベルトコーティングゴムに接するベースゴムと前記ベースゴム上のキャップゴムとを備えるか、又は前記トレッド部の下側にトレッドアンダークッションゴムが設けられており、前記第１トレッドゴム部材が前記ベースゴム又は前記トレッドアンダークッションゴムに接することを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
前記第１トレッドゴム部材が炭素繊維を含有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
前記炭素繊維が気相成長炭素繊維であることを特徴とする請求項４記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトレッド部を備える空気入りタイヤに関し、特に、本発明は熱特性及び耐摩耗性の双方に優れるトレッド部を備える空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、発熱性を低減するために、低グレードカーボンの使用、カーボンの使用部数の抑制又は総充填材量の低量化、ポリマーの低Ｔｇ（ガラス転移点）化等の手法が実施されている。また、熱伝導性等の改良のための炭素繊維の使用が知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【特許文献１】特開平８−１２７６７４号公報
【特許文献２】国際公開第ＷＯ０３／０５０１８１号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
低発熱性と耐摩擦性とに対する市場要求性能が厳しい中、本発明者は、所定の低グレードカーボン等の使用による発熱性の低減や炭素繊維による熱伝導性の改善では、タイヤに要求される熱特性と耐摩耗性とを両立させることが極めて困難であることを見出した。
【０００４】
本発明の課題は、タイヤのトレッド部において、熱特性の大幅な向上と耐摩耗性の維持とを高度に両立させ、高性能の空気入りタイヤを得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、トレッド部を備える空気入りタイヤであって、前記トレッド部が、路面に接する第１トレッドゴム部材及び第２トレッドゴム部材を有しており、第１トレッドゴム部材の熱伝導率が第２トレッドゴム部材の熱伝導率の１．３倍以上であることを特徴とする空気入りタイヤに係るものである。
【０００６】
本発明は、所定の熱伝導率の関係からなる複数のトレッドゴム部材をトレッド部の路面接地部に配置することによって、耐摩耗性が維持された状態で、熱特性に優れた空気入りタイヤが得られるという知見に基づくものである。
【０００７】
本発明者は、従来における諸問題を解決するため、上記課題に対して、種々のタイヤを試作し検討した。その結果、本発明者は、ゴム自体の発熱性や熱伝導性を改良するだけでは、発熱量は低減され放熱性は改善されるものの耐摩耗性を維持することが大変困難であることを知見した。
【０００８】
かかる知見の下、本発明者は耐摩耗性を十分に維持しつつ発熱性及び放熱性を改善できるタイヤについて詳細に検討した。その結果、本発明者は、所定の熱伝導率の関係からなる第１トレッドゴム部材及び第２トレッドゴム部材とからなる複数のトレッドゴム部材を路面に接するトレッド部に配置することにより、熱特性の改善と耐磨耗性の維持とが両立し得ることを突き止め、本発明に至った。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の空気入りタイヤによれば、トレッド部の路面に接する部分が所定の熱伝導率の関係からなる複数のトレッドゴム部材によって形成されており、熱伝導率の関係によって放熱特性と耐摩耗性との調和がとれるので、熱特性及び耐摩耗性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（１）空気入りタイヤ
トレッド部を備える。種々の空気入りタイヤが含まれるが、乗用車用空気入りタイヤや悪路用大型タイヤが好適である。低発熱性や高放熱性等の熱特性及び耐摩耗性の双方の高い要求性能を満たすことができる。
【００１１】
（２）トレッド部
路面に接する路面接地部を有し、路面接地部は第１トレッドゴム部材及び第２トレッドゴム部材を有する。第１トレッドゴム部材の熱伝導率は第２トレッドゴム部材の熱伝導率の１．３倍以上である。
【００１２】
路面接地部は複数の縦方向に分割されたトレッドゴム部材からなることができる。かかる場合、タイヤトレッド部は路面接地部に第１及び第２トレッドゴム部材を含む複数の細長いトレッドゴム部材を配置して形成することができる。
【００１３】
トレッド部は、ベルトコーティングゴムに接するベースゴムとこのベースゴム上のキャップゴムとを備えるキャップベース２層構造を有することができる。トレッド部の下側には、トレッドアンダークッションゴムを設けることができる。
【００１４】
（３）第１及び第２トレッドゴム部材
第１トレッドゴム部材は、第２トレッドゴム部材の熱伝導率の１．３倍以上、好ましくは１．４倍以上、更に好ましくは１．５倍以上、最も好ましくは１．７倍以上の所定の熱伝導率を有する。
【００１５】
第１及び第２トレッドゴム部材は種々の形状からなることができる。例えば、キャップベース２層構造やトレッド部の下側にトレッドアンダークッションゴムを設ける構造の場合、ベースゴム又はトレッドアンダークッションゴムの一部に、膨出部等を形成させ、この膨出部等をトレッド部の表面に露出させて第１トレッドゴム部材とすることができる。かかる構造は、ベースゴム吸い上げ構造、又は乗用車用タイヤのシリカトレッドで見られるようなアンテナ構造と称する。かかる場合、ベースゴム又はトレッドアンダークッションゴムは、第１トレッドゴム部材と同様に、第２トレッドゴム部材の熱伝導率の１．３倍以上等の所定の熱伝導率を有することができる。また、かかる場合、前記キャップゴムは前記第２トレッドゴム部材からなることができる。
【００１６】
また、上述のように、トレッド部がベースゴムとキャップゴムとを備えるか、又はトレッド部の下側にトレッドアンダークッションゴムが設けられる場合、第１トレッドゴム部材は、ベースゴムやトレッドアンダークッションゴムとは別体の表層ゴム部材として形成することができる。かかる場合、第１トレッドゴム部材としての表層ゴム部材を、直接か、又は他の部材を介してベースゴム又はトレッドアンダークッションゴム等に接するように配置することができる。かかる場合も、上述のように、ベースゴム又はトレッドアンダークッションゴムは、第２トレッドゴム部材の熱伝導率の１．３倍以上等の所定の熱伝導率を有することができる。また、かかる場合、前記キャップゴムは前記第２トレッドゴム部材からなることができる。
【００１７】
トレッド部が複数の縦方向に分割されたトレッドゴム部材からなる場合、最も熱伝導率の大きなトレッドゴム部材を第１トレッドゴム部材とし、第１トレッドゴム部材よりも熱伝導率が小さいか、又は最も熱伝導率の小さなトレッドゴム部材を第２トレッドゴム部材とすることができる。
【００１８】
第１及び第２トレッドゴム部材は、いずれも、種々のゴム成分や、種々の充填剤等、又は通常用いる配合剤等を配合してゴム組成物を製造し、このゴム組成物をトレッド部の所定の位置に配置し、加硫することによって製造することができる。
【００１９】
第１トレッドゴム部材のように、熱伝導率を高めるには、炭素繊維、好ましくは炭素短繊維、更に好ましくは気相成長法で作製された炭素繊維、特に気相成長炭素繊維を配合するのが望ましい。炭素繊維はファイバー状又はチューブ状（中空状）であっても良い。
【００２０】
通常、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）配合のトレッドゴム部材の熱伝導率は、天然ゴム（ＮＲ）配合のトレッドゴム部材の１．１〜１．２倍となる。他の配合要因によっても変わり得るが、大きく変えるには、炭素繊維を配合するのがよい。
【００２１】
好ましくは、炭素繊維は、断面で見て、０．５μｍ以下の平均直径を有する。平均直径が０．５μｍ以下であれば、炭素繊維を前記ゴム成分と共に混練することにより、その加硫ゴムの耐摩耗性を向上させると共に、金属粉とほぼ同等か、又はそれ以上の熱伝導性を保持してゴム温度を速やかに下げることができる。平均直径が０．５μｍを超える場合には、耐摩耗性の大幅な低下を伴ってくるので、好ましくない。
【００２２】
さらに好ましくは、炭素繊維は、０．５〜５００ｎｍ、特に１〜４００ｎｍの平均直径の範囲内にある。平均直径が、０．５〜５００ｎｍ、特に１〜４００ｎｍの範囲に収まる場合には、混練りの際にゴム成分中への分散も適度に達成でき、加硫ゴムの熱伝導性を十分高めると共に、耐摩耗性が低下することもない。特に、炭素繊維はナノファイバー又はナノチューブからなるのが望ましい。
【００２３】
好ましくは、炭素繊維は、０．５〜５０μｍ、特に１〜４０μｍの長さの範囲内にある。長さが０．５〜５０μｍの範囲、特に１〜４０μｍの範囲にあれば、混練り時の炭素繊維のゴム成分中への分散性も良く、またアスペクト比も１０以上、特に１５以上とすることができるので、ゴム組成物に十分な耐摩耗性と熱伝導性とを付与することができる。炭素繊維長さが０．５μｍ未満では、その製造が困難であり、また十分なアスペクト比が得られず、配合効果も十分に現れない場合がある。一方、炭素繊維長が５０μｍを超えると、前記ゴム組成物の耐磨耗性が十分でないことがある。また、前記炭素繊維のアスペクト比が１０未満であれば、配合効果が十分に現れない場合がある。
【００２４】
前記条件を満たす炭素繊維は、その製造方法は特に制限されないが、気相成長法によって製造される気相成長炭素繊維であることが望ましい。このような炭素繊維としては、例えば、昭和電工（株）製のＶＧＣＦ等を挙げることができる。
【００２５】
炭素繊維は、ゴム成分１００質量部に対して、５〜５０質量部が望ましく、更に好ましくは、５〜３０質量部である。５質量部未満では、熱伝導率の向上に効果が小さく、５０質量部より多いと、作業性及び耐摩耗性が著しく低下し、コスト面でも不利となる傾向がある。
【００２６】
その他、配合するポリマー、充填剤等に関しては、特に制限はない。トレッド部全体に炭素繊維を導入した方が放熱効果が大きいが、耐摩耗性の低下が懸念されるため、路面接地部の一部のトレッドゴム部材で用いる構造の方が、放熱性及び耐摩耗性の観点から有利である。
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の１例の空気入りタイヤのトレッド部を示す断面図である。図２は本発明の他の例の空気入りタイヤのトレッド部を示す断面図である。
【００２８】
空気入りタイヤは、図１及び２に示すようなトレッド部１，１１を有する。加硫前のタイヤは所定の加硫装置において加硫され、トレッド部１，１１の路面接地部１Ａ，１１Ａに所定のトレッドパターンが成形されるが、図１及び２では省略してある。
【００２９】
トレッド部１，１１は、路面に接する第１トレッドゴム部材２Ａ，１２及び第２トレッドゴム部材３，１３を有する。第１トレッドゴム部材２Ａ，１２の熱伝導率は、第２トレッドゴム部材３，１３の熱伝導率の１．３倍以上である。
【００３０】
第１トレッドゴム部材２Ａ，１２は放熱性に優れ、第２トレッドゴム部材３，１３やベルト等に蓄積される熱を路面接地部１Ａ，１１Ａを介して路面に容易に放出させる。第２トレッドゴム部材３，１３は耐摩耗性に優れ、第１トレッドゴム部材２Ａ，１２が容易に摩耗してしまうのを抑制する。
【００３１】
詳細には、図１及び２に示すように、トレッド部１，１１はキャップベース構造を有する。このキャップベース構造では、ベルトコーティングゴムに接するベースゴム２，１４とベースゴム２，１４上のキャップゴム３，１３とを備える。前述したように、キャップゴム３，１３は第２トレッドゴム部材である。
【００３２】
図１では、第１トレッドゴム部材２Ａはベースゴム２の吸い上げ構造によって形成される。すなわち、第１トレッドゴム部材２Ａは、ベースゴム２の膨出部として形成され、トレッド部１の路面接地部１Ａで表面に露出する。他方、図２では、第１トレッドゴム部材１２は、ベースゴム１４とは別体の表層ゴム部材であり、ベースゴム１４と直接接するように配置される。
【実施例１】
【００３３】
図面を参照し、実施例及び比較例に基づき、本発明をより一層詳細に説明する。
図１に示すような構造のトレッド部を備える空気入りタイヤを製造する。
タイヤサイズは３７００Ｒ５７とする。表１及び２に示すように、吸い上げ構造のベースゴム及びキャップゴムは、それぞれが組成Ａ及びＤからなる。なお、表１中、Ｎ２ＳＡ及びＤＢＰはそれぞれ窒素吸着比表面積及び給油量を示す。
【実施例２】
【００３４】
表１及び２に示すように、実施例１において、吸い上げ構造のベースゴムの組成をＡからＢに変える以外は実施例１と同様にして空気入りタイヤを製造する。
【実施例３】
【００３５】
表１及び２に示すように、実施例２において、キャップゴムの組成をＤからＦに変える以外は実施例２と同様にして空気入りタイヤを製造する。
【実施例４】
【００３６】
表１及び２に示すように、実施例３において、吸い上げ構造ベースゴムの組成をＢからＣに変える以外は実施例３と同様にして空気入りタイヤを製造する。
【実施例５】
【００３７】
図２に示すような構造のトレッド部を備える空気入りタイヤを製造する。
実施例１〜４のような吸い上げ構造のベースゴムは用いないが、通常のベースゴムと、キャップゴムと、キャップゴムを貫通する表層ゴム部材とを用いる。表１及び２に示すように、ベースゴム及びキャップゴムはそれぞれ組成Ｅ及びＤからなり、表層ゴム部材は組成Ｂからなる。なお、タイヤサイズは実施例１と同様である。
【００３８】
（比較例１）
表１及び２に示すように、実施例５において、表層ゴム部材を用いずに、トレッド部の表面をキャップゴムで覆う以外は、実施例５と同様にしてタイヤを製造する。
【００３９】
（比較例２）
表１及び２に示すように、比較例１において、キャップゴムの組成をＥからＦに変える以外は比較例１と同様にしてタイヤを製造する。
【００４０】
（比較例３）
表１及び２に示すように、比較例１において、ベースゴムの組成をＥからＢに変え、キャップゴムの組成をＤからＢに変える以外は比較例１と同様にしてタイヤを製造する。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
実施例の空気入りタイヤ及び比較例のタイヤについて、熱伝導率比、発熱性能及び耐摩耗性を以下のようにして調べる。結果を表２に示す。
（熱伝導率比）
京都電子（株）製の迅速熱伝導率計ＱＴＭ−５００を用いて測定し、第１トレッドゴム部材の熱伝導率を、第２トレッドゴム部材の熱伝導率に対する比率で表す。大きい程、第１トレッドゴム部材の熱伝導率が第２トレッドゴム部材の熱伝導率より大きい。
（発熱性の評価）
一定速度・ステップロード条件のドラムテストで行なう。タイヤトレッド内部の一定深さ位置の温度を測定し、コントロール（比較例１）の値を１００とし、指数で表示する。指数の値が大きい程、低発熱化（放熱）の効果が大きいことを示す。
（耐摩擦性の評価）
２０００時間走行後のタイヤにおけるトレッドゴムを下記式：
走行距離／（走行前溝深さ−走行後溝深さ）
により算出し、コントロールの値を１００とし、指数で表示する。指数の値が大きい程、耐摩擦性の改良効果が大きいことになる。
【００４３】
【表２】
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【００４４】
表２に示すように、実施例１〜４では、吸い上げ構造のベースゴムとキャップゴムが、それぞれ、第１トレッドゴム部材と第２トレッドゴム部材に相当し、熱伝導率比が１．３倍以上である。実施例５では、表層ゴム部材が第１トレッドゴム部材に相当し、キャップゴムが第２トレッドゴム部材に相当し、熱伝導率比が１．３倍以上である。これらの実施例の空気入りタイヤでは、耐摩耗性を低下させることなく発熱性能の向上が可能である。
【００４５】
一方、比較例１〜３は、いずれも、路面に接する部分に複数のトレッドゴム部材を配しておらず、通常の構造のキャップベース構造であるので、耐摩耗性と発熱性能とを同時に満足させるのは困難である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の空気入りタイヤは、所定の熱伝導率の関係からなる複数のトレッドゴム部材をトレッド部の路面接地部に配置することによって製造することができ、大幅な発熱性の低減と耐磨耗性の維持とを両立することができるので、高性能な空気入りタイヤとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の１例の空気入りタイヤのトレッド部を示す断面図である。
【図２】本発明の他の例の空気入りタイヤのトレッド部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１，１１  トレッド部
１Ａ，１１Ａ  路面接地部
２，１４  ベースゴム
２Ａ，１２  第１トレッドゴム部材
３，１３  第２トレッドゴム部材
【図１】
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【図２】
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