JP3763644B2

JP3763644B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP3763644B2
Application number: JP18213997A
Authority: JP
Inventors: 亜希夫草野
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1997-07-08
Filing date: 1997-07-08
Publication date: 2006-04-05
Anticipated expiration: 2017-07-08
Also published as: JPH1120409A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐摩耗性や低燃費性能などを損なうことなく、走行末期まで帯電防止を確実に確保し得る空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の空気入りタイヤにおいては、トレッドゴムにカーボンブラックが適量含まれており、タイヤの電気抵抗に関する問題や帯電量の蓄積に関する問題は存在し得なかった。しかしながら、近年環境問題が大きく取り上げられ、低燃費化への動きが加速されている。低燃費化、即ち転がり抵抗の低減をトレッドゴムの改良により達成するためには、ロスを発生させる原因となるカーボンブラックを減らす必要があり、今日では低燃費性能に優れたトレッドゴムとして、カーボンブラックの配合量を減らしてシリカを含有したトレッドゴムが注目され、タイヤの運動性能と低燃費性能とを高い水準で両立させるために、特にキャップ／ベース構造を有する空気入りラジアルタイヤにおいて、シリカ多量配合ゴムをキャップ層のゴムに使用するケースが増加する傾向にある。その結果、電気抵抗に関する問題および帯電量の蓄積に関する問題が新たに浮上してきている。
【０００３】
かかる問題を解決する方法として、これまで主に下記の方法が知られている。その一つは、厚い導電性ゴムシートをトレッド幅方向中央部にトレッド表面からトレッド下層ゴムまで、或いは薄い導電性ゴムシートをトレッドショルダーからサイド内側へ挟み込むものである（例えば、欧州特許第６５８４５２号明細書、米国特許第５５１８０５５号明細書および特開平８−３４２０４号公報参照）。
【０００４】
また、他の方法は、通常タイヤで用いられるカーボンブラックとは異なった、導電性に優れたカーボンブラックを配合したトレッドゴムを用いるというものである。
【０００５】
さらに、他の方法は、タイヤ製造時のトレッド押出し時にトレッド表面に導電性物質、例えば、水をベースとしたゴム組成物に導電性のカーボンブラックを配合したセメント等をコーティングする方法である（例えば、特開平８−１２０１２０号公報参照）。この方法によると、タイヤ加硫後の製品タイヤが乗用車に装着され踏面部が摩耗しても、踏面部のパターンとして刻まれている多くの溝の側壁に導電性のコーティング物質が残存し、これによりタイヤ全体に帯電した静電気を路面に逸散させることができるとするものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記いずれの方法も各々以下に述べる如き製造上及び品質上の問題があり、必ずしも十分に満足の得られるものではなかった。
例えば、前記欧州特許第６５８４５２号明細書等に開示されている如きゴムシートや接触ゴム層では、走行初期にはその効果は維持されるが、充填剤として汎用カーボンブラックが使われた場合には走行末期に導電層の摩耗促進により通電経路が遮断され、帯電防止効果が消失してしまうという問題があった。特に、シリカ配合ゴム組成物によるトレッドキャップの耐摩耗性の向上に伴い、かかる効果を走行末期まで維持するには、導電性ゴムシートや接触ゴム層の耐摩耗性もトレッドキャップゴムと同様に向上させなければ、走行末期にキャップゴムだけが接地して、結果として帯電防止効果が得られなくなってしまう。
【０００７】
また、タイヤトレッドゴムに、ゴム成分１００重量部に対して導電性カーボンブラックを数重量部加えた場合、該トレッドの固有抵抗値は低下するものの、そのタイヤ本来の目的である低燃費性が著しく悪化し、またそのカーボンブラック自身、ポリマーとの補強性が著しく低いため、結果としてタイヤトレッドの耐摩耗性が低下するという問題がある。
【０００８】
さらに、キャップ層のゴム表面に導電性のカーボンブラックを配合した水ベースセメントをコーティングする方法は、セメント材の粘着力が非常に高いことから作業性に極めて劣り、またそのセメント材自身の放置安定性に問題があり、相分離を生ずるおそれがあり、また塗布時の発泡性を防止するために、種々の安定化剤が必要となり、それらが加硫後フィルム上となったゴム組成物の耐久性を低下させ、また加硫時のモールド汚染の原因となる。さらに、キャップ層のゴム組成物は疎水性であり、上述の水ベースセメント塗布の際、乾燥までに時間がかかり、また塗りむらが生じ、結果として塗布被膜の耐久性が悪化する。さらにまた、加硫時、キャップ層のゴムと水ベースセメントの被覆ゴムとの界面接着力が低下し、走行中に界面剥離が生じ、走行末期には通電経路が断たれ、帯電防止効果が得られなくなってしまうという問題がある。
【０００９】
そこで本発明の目的は、耐摩耗性や低燃費性能などを損なうことなく、走行末期まで帯電防止を確実に確保し得る空気入りタイヤを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定の固有抵抗値および所定の物性を有する導電ゴム層を、空気入りタイヤのトレッド部の所定の箇所に適用して通電経路を形成せしめることにより、前記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明の空気入りタイヤは下記の通りである。
（１）製品タイヤの環状トレッドの幅方向の一部に、トレッド表面に露出してタイヤ接地面と通電経路を形成する固有抵抗値が１０⁶Ω・ｃｍ以下の導電ゴム層が、タイヤ周方向に連続して／または断続して存在し、加硫時における前記導電ゴム層の厚さ方向収縮率が他の押出しトレッドゴムの厚さ方向収縮率と等しいかまたは小さく、かつ、前記導電ゴム層のゴム組成物が、ジエン系ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１３０ｍ²／ｇ以上でかつジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）が１１０ｍｌ／１００ｇ以上のカーボンブラックが４０〜１００重量部含まれているゴム組成物であることを特徴とする空気入りタイヤである。
【００１２】
（２）製品タイヤの環状トレッドの幅方向の一部に、トレッド表面に露出してタイヤ接地面と通電経路を形成する固有抵抗値が１０⁶Ω・ｃｍ以下の導電ゴム層がタイヤ周方向に連続して／または断続して存在し、加硫時における前記導電ゴム層の幅方向収縮率が他の押出しトレッドゴムの幅方向収縮率と等しいかまたは大きく、かつ、前記導電ゴム層のゴム組成物が、ジエン系ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１３０ｍ²／ｇ以上でかつジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）が１１０ｍｌ／１００ｇ以上のカーボンブラックが４０〜１００重量部含まれているゴム組成物であることを特徴とする空気入りタイヤである。
【００１３】
（３）前記空気入りタイヤにおいて、前記環状トレッドは、タイヤ踏面側のキャップ層とその内側に隣接するベース層とからなる２層構造を有し、該キャップ層は固有抵抗値１０^８Ω・ｃｍ以上のゴムからなる空気入りタイヤである。
【００１５】
（４）前記空気入りタイヤにおいて、前記導電ゴム層は、トレッド幅Ｗ方向に関し、その中心Ｘが次式、
Ｗ／４≦Ｘ≦３Ｗ／４
で表される範囲に位置する空気入りタイヤである。
【００１６】
（５）前記空気入りタイヤにおいて、前記導電ゴム層のトレッド幅Ｗ方向に沿う幅が０．５〜２．０ｍｍである空気入りタイヤである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明における、固有抵抗値が１０^６Ω・ｃｍ以下の導電ゴム層用のゴム組成物に使用するジエン系ゴムは、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）または天然ゴム（ＮＲ）の少なくとも１種を含むことが耐久性の観点より好ましい。
【００１８】
また、前記導電ゴム層用ゴム組成物には、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が１３０ｍ^２／ｇ以上でかつジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）が１１０ｍｌ／１００ｇ以上のカーボンブラックを使用することが好ましい。このゴム組成物では、かかる小粒径でかつ高ストラクチャーのカーボンブラックを使用することで、通電経路を形成するゴム層の耐久性を向上させ、タイヤの走行末期まで帯電防止効果を発揮し得るようにする。ここでＮ_２ＳＡはＡＳＴＭＤ３０３７−８９に、またＤＢＰはＡＳＴＭＤ２４１４−９０に夫々準拠して求められる値である。
【００１９】
かかるカーボンブラックの配合量がジエン系ゴム１００重量部に対して４０重量部未満では補強性が十分ではなく、一方１００重量部を超えると軟化剤が少ない場合には加硫後に硬くなり過ぎ、割れ等が発生し、また軟化剤が多い場合には耐摩耗性が低下する。なお、カーボンブラック以外の配合剤としては、ゴム製品において通常用いられる配合剤、例えば加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、軟化剤、老化防止剤等が通常用いられる配合量にて適宜配合されている。
【００２０】
また、本発明の空気入りタイヤの一実施形態においては、図１に示すキャップ／ベース構造のトレッドにおいて、加硫時における押出し導電ゴムの収縮率がキャップ層のゴムの収縮率よりも等しいか小さい。加硫時における押出し導電ゴムの収縮率がキャップ層のゴムの収縮率よりも大きいと、図２（イ）に示すように、押出時には導電ゴム層２がトレッド表面に露出していても、導電ゴム層２の収縮後のすきまに対し、加硫時にキャップ層１のゴムが流れ込むことによりトレッド表面の導電ゴム層２が隠れてしまう可能性がある。これに対し、加硫時における押出し導電ゴム層２の収縮率がキャップ層１のゴムの収縮率よりも等しいか小さいと、図２（ロ）に示すように、トレッド表面に導電層を良好に露出させることができる。同様のことが、図３、図４に示すトレッドタイプについてもいえる。図３に示すタイプは導電ゴム層２がキャップ層１の表面からベース層３の底面まで達っしている例であり、また図４に示すタイプは導電ゴム層２がトレッドのミニサイド４としてベース層３に達っしている例である。
【００２１】
なお、加硫時における導電ゴム層２の厚さ方向収縮率が他の押出しトレッドゴムの厚さ方向収縮率よりも大きくとも、図５に示すように、トレッドゴム押出し時に導電ゴム層２のところだけ口金の厚さを大きくしておくことにより、所期の目的を達成し得るタイヤを製造することができる。
【００２２】
次に、本発明の空気入りタイヤの一実施形態の構造について具体的に説明する。図１は、キャップ／ベース構造のトレッドである。
本発明の空気入りタイヤは、図１に示すように、前記導電ゴム層２が、固有抵抗値が１０^８Ω・ｃｍ以上であるタイヤトレッドのキャップ層１に踏面からベース層３に達するまで周方向に連続的に連なって存在する。
【００２３】
かかる導電ゴム層は、トレッド幅Ｗの方向に対し、その中心Ｘが次式、
Ｗ／４≦Ｘ≦３Ｗ／４
で表される範囲内にある。ＸがＷ／４以上３Ｗ／４以下の範囲内にあると、導電ゴム層が接地領域内に確実に入ることになり、十分な帯電防止効果が得られる。
【００２４】
また、導電ゴム層の加硫後の厚さは、走行末期までの耐久性を考えた場合、０．５ｍｍ以上、より好ましくは１．０〜２．０ｍｍである。この厚さが０．５ｍｍ未満であると薄シート出し時の作業性の困難さと、加硫時のゴム流れにより通電層が遮断される可能性がある。一方、４．０ｍｍを超えるとタイヤの転がり抵抗が悪化し、また偏摩耗の発生を促進させる他、トレッドキャップゴムとの弾性率差に起因する剥離現象が起こりやすくなり、走行末期まではタイヤとして低電気抵抗値を安定して維持することが困難となる。
【００２５】
【実施例】
以下に、本発明を実施例、従来例および比較例に基づき具体的に説明する。
下記の表１〜２に示す配合処方に従い、空気入りラジアルタイヤのトレッドキャップゴムおよび導電ゴム層に用いるゴム組成物を夫々調製した。
【００２６】

【００２７】

【００２８】
得られた導電ゴムを図１に示す如く導電ゴム層２として用いて、サイズ１９５／６５Ｒ１５の空気入りラジアルタイヤのキャップ層１のＷ／２（トレッド幅Ｗの２分の１の箇所）の位置にベース層３に達するまでタイヤ周方向に連続的に配置した（実施例１）。また、同様の導電ゴムを図３に示す如く同サイズの空気入りラジアルタイヤのＷ／２（トレッド幅Ｗの２分の１の箇所）の位置にベース層３底部に達するまでタイヤ周方向に連続的に配した（実施例２）。さらに、同様の導電ゴムを図４に示す如くミニサイド４として同サイズの空気入りラジアルタイヤの両サイドにベース層３に達するまでタイヤ周方向に連続的に配置した（実施例３）。加硫後の新品タイヤにおける導電ゴム層２のゲージは下記の表３に示す通りである。
なお、従来例として導電ゴム２を挿入しないタイヤを同様にして製造した。また、比較例として、キャップゴムと導電ゴムとの収縮率の比が０．９である他は全て実施例１と同様のタイヤを製造した。
【００２９】
これらのタイヤの抵抗値（電気抵抗値）は、次のようにして求めた。
即ち、GERMAN ASSOCIATION OF RUBBER INDUSTRYのWdK 110 シート３に準拠してヒューレットパッカード（HEWLETT PACKARD）社製モデルＨＰ４３３９Ａのハイレジスタンスメーターを使用し、図６のようにして測定した。図中、１１はタイヤ、１２は鋼板、１３は絶縁板、１４はハイレジスタンスメーターであり、絶縁板１３上の鋼板１２とタイヤ１１のリムとの間に１０００Ｖの電流を流して測定した。
【００３０】
また、導電層２の固有抵抗値は、次のようにして求めた。
即ち、円盤形状のサンプルを作製し、半径：ｒ＝２．５ｃｍ、厚さ：ｔ＝０．２ｃｍの部分の電気抵抗値Ｒを、図７に示すアドバンス社製絶縁抵抗試験箱を用いて測定し、次式により固有抵抗値ρを計算した。
ρ＝（ａ／ｔ）Ｒ
式中、ａは断面積（＝π×ｒ^２）、ｔは厚さである。なお、図７中、Ａは主電極、Ｂは対電極、Ｃはガード電極、ｔは試料の厚さを示す。
【００３１】
さらに、ゴムの収縮率の測定は、モンサント社の加工性試験機（ＭＰＴ）を使って測定した。
新品時および５０％摩耗時の抵抗値を下記の表３に示す。
【００３２】
（表３）

【００３３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の空気入りラジアルタイヤにおいては、特定の固有抵抗値および特定の物性を有する導電ゴム層を、キャップ／ベース構造とした空気入りラジアルタイヤの所定の箇所に適用して通電経路を形成せしめたことにより、耐摩耗性や低燃費性能を損なうことなく、走行末期まで帯電防止効果が良好に確保された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例空気入りタイヤのトレッドを示す断面図である。
【図２】空気入りタイヤのトレッドに挿入した導電ゴムの加硫時における変化を示す説明図である。
【図３】本発明の他の一例空気入りタイヤのトレッドを示す断面図である。
【図４】本発明の更に他の一例空気入りタイヤのトレッドを示す断面図である。
【図５】帯電防止を目的とする空気入りタイヤ製法を示す説明図である。
【図６】実施例で使用した固有抵抗値測定装置の概略図である。
【図７】円盤状サンプルの電気抵抗値Ｒの測定法を示す説明図である。
【符号の説明】
１キャップ層
２導電ゴム層
３ベース層
４ミニサイド
１１タイヤ
１２鋼板
１３絶縁板
１４ハイレジスタンスメーター

Claims

製品タイヤの環状トレッドの幅方向の一部に、トレッド表面に露出してタイヤ接地面と通電経路を形成する固有抵抗値が１０⁶Ω・ｃｍ以下の導電ゴム層が、タイヤ周方向に連続して／または断続して存在し、加硫時における前記導電ゴム層の厚さ方向収縮率が他の押出しトレッドゴムの厚さ方向収縮率と等しいかまたは小さく、かつ、前記導電ゴム層のゴム組成物が、ジエン系ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ ₂ ＳＡ）が１３０ｍ ² ／ｇ以上でかつジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）が１１０ｍｌ／１００ｇ以上のカーボンブラックが４０〜１００重量部含まれているゴム組成物であることを特徴とする空気入りタイヤ。
製品タイヤの環状トレッドの幅方向の一部に、トレッド表面に露出してタイヤ接地面と通電経路を形成する固有抵抗値が１０⁶Ω・ｃｍ以下の導電ゴム層がタイヤ周方向に連続して／または断続して存在し、加硫時における前記導電ゴム層の幅方向収縮率が他の押出しトレッドゴムの幅方向収縮率と等しいかまたは大きく、かつ、前記導電ゴム層のゴム組成物が、ジエン系ゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ ₂ ＳＡ）が１３０ｍ ² ／ｇ以上でかつジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）が１１０ｍｌ／１００ｇ以上のカーボンブラックが４０〜１００重量部含まれているゴム組成物であることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記環状トレッドは、タイヤ踏面側のキャップ層とその内側に隣接するベース層とからなる２層構造を有し、該キャップ層は固有抵抗値１０⁸Ω・ｃｍ以上のゴムからなる請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
前記導電ゴム層は、トレッド幅Ｗ方向に関し、その中心Ｘが次式、
Ｗ／４≦Ｘ≦３Ｗ／４
で表される範囲に位置する請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
前記導電ゴム層のトレッド幅Ｗ方向に沿う幅が０．５〜２．０ｍｍである請求項１〜４のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。