JP3923565B2

JP3923565B2 - Pneumatic tire

Info

Publication number: JP3923565B2
Application number: JP19137796A
Authority: JP
Inventors: 和章湯藤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1996-07-02
Filing date: 1996-07-02
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2016-07-02
Also published as: JPH1016512A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トレッド部がタイヤ踏面部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、所謂キャップ／ベース構造を有する空気入りタイヤに関し、詳しくは、シリカの如き充填剤を多量に配合した低導電性のキャップ層を有しているにもかかわらず帯電量の少ない空気入りタイヤに関し、乗用車用ラジアルタイヤのみならず、モータースポーツ用（レーシング）タイヤ及びモーターサイクル用（バイク）タイヤなどに応用可能である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、キャップ／ベース構造を有する空気入りタイヤにおいて、かかるキャップ層のゴムに導電性の低いゴム、例えば、シリカ多量配合ゴムなどを使用すると、タイヤ全体に蓄積された静電気がキャップゴムを通して路面へ逸散する度合いが少なくなり、タイヤ全体が帯電しやすくなるということは知られていた。
【０００３】
一方、近年、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、キャップ／ベース構造を有する空気入りタイヤにおいて、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り、上記問題がクローズアップされてきている。
【０００４】
かかる問題を解決する方法として、これまで主に下記の２つの方法が知られている。
第一の方法としては、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。
【０００５】
また、第二の方法としては、キャップ層のゴムの一部、通常は中央部に導電性のゴムを使用して、タイヤ全体に帯電した静電気を路面に逸散させる方法である。
【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、好ましくない。
すなわち、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、そのセメント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。
【０００７】
また、キャップ層のゴムの一部に導電性のゴムを使用する方法は、キャップ層ゴムの押出機の改造等に莫大な費用を要し、またタイヤ性能上も踏面部が偏摩耗し易くなり、タイヤの寿命が短くなるなどの問題が発生する。
【０００８】
そこで本発明の目的は、シリカの如き充填剤を多量に配合した低導電性のキャップ層を有していても、製造上及び品質上の問題を生ずることなく、帯電量を低減せしめることのできる空気入りタイヤを提供することにある。
【０００９】
【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製造上及び品質上の両面より鋭意検討した結果、タイヤトレッドを下記構成とすることにより製造上不具合もなく、また費用も要せず、しかもタイヤ品質上も耐偏摩耗性などの性能を殆ど損うことなく、上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。
【００１０】
すなわち、本発明の空気入りタイヤは、トレッド部がタイヤ踏面部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構造を有する空気入りタイヤにおいて、
上記キャップ層が、体積抵抗率が１０^８Ω・ｃｍを超える低導電性のゴム組成物で構成され、
上記ベース層が体積抵抗率が１０^８Ω・ｃｍ以下の高導電性のゴム組成物で構成され、
上記ベース層のゴムの一部が、タイヤ周方向に少なくとも１本の帯状をなしてタイヤ踏面部に露出していることを特徴とするものである。
【００１１】
上記ベース層のゴムの一部は、タイヤ周方向に２本の帯状をなしてタイヤ踏面部にその両側部にて露出していることが好ましい。
【００１２】
また、タイヤ踏面部への上記ベース層ゴムの露出面積の割合は、踏面部面積の１０％以下であることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
通常、乗用車用空気入りタイヤの体積抵抗率は、キャップ層のゴムに一般的なカーボンブラックを配合した場合には１０^６〜１０^７Ω・ｃｍ以下であり、例えば、ガソリンスタンドで給油のために停車しても、瞬時（１秒以内）にタイヤ全体の帯電電荷は路面に接しているキャップ層より逸散する。ところが、キャップ層にシリカ等の導電性の悪い物質を多量に配合したゴムを使用した場合には、その導電性の悪い物質の使用量によりタイヤ全体の体積抵抗率が上昇し、これに伴いタイヤ全体に蓄積される静電気量も増加する。例えば、タイヤ全体の体積抵抗率が１０^９Ω・ｃｍレベルになると、停車後にタイヤ全体の静電荷がタイヤを通して路面に逸散するのに約１０秒間は要し、１０^１０Ω・ｃｍレベルになると１００秒程度も要するデータが確認されている。
【００１４】
ところで、従来のキャップ／ベース構造の空気入りタイヤにおいては、図４に示す如く、ベース層２のゴムがタイヤ踏面部（タイヤが路面と接触する部分）に露出した構造のものはなかったため、キャップ層１のゴムにシリカ等の導電性の悪い物質を多量に配合した場合、例えベース層２のゴムの体積抵抗率が１０^８Ω・ｃｍ以下の高導電性であっても、タイヤ全体に帯電した電荷を路面に迅速に逸散させることはできなかった。
【００１５】
これに対し本発明においては、キャップ／ベース構造のトレッドを有する空気入りタイヤにおいて、ベース層に体積抵抗率１０^８Ω・ｃｍ以下、好ましくは１０^５〜１０^７Ω・ｃｍの導電性の良好なゴムを適用し、かつタイヤが路面と接触する踏面部にそのベースゴムの一部を露出させ、該ベース層のゴムが常に路面と接触するようにしたことで、キャップ層のゴムにシリカ多量配合等の導電性の低い、体積抵抗率１０^８Ωを超えるゴムを使用してもタイヤ全体が帯電しにくい構造となっている。
【００１６】
タイヤ踏面部へのベースゴムの露出手段は、図１に示す如くベース層２のゴムの一部２ａが、タイヤ周方向に２本の帯状をなしてタイヤ踏面部にその両側部にて露出するようにすると、製造上も現行の押出機を改造することなく通常の作業範囲の口金修正で対応可能となる。図２では、タイヤ踏面部への上記ベース層ゴムの露出部分２ａの面積割合を図１のタイヤに比し増大させた例を示している。
【００１７】
また、本発明においては、ベース層ゴムのタイヤ踏面部への一部露出は、該タイヤ踏面部の両側部に限定されるものではなく、例えば図３に示す如くタイヤ踏面部中央にてタイヤ周方向に帯状に露出させてもよい。尚、この場合も、上述の如き製造上の利点が得られる。
【００１８】
本発明の空気入りタイヤにおいては、タイヤトレッドに起因する耐偏摩耗性や耐ウエットスキッド性などの諸性能は、踏面部の殆ど占めるキャップ層のゴムによりこれら本来の性能を確保することができる。従って、タイヤ踏面部への上記ベース層ゴムの露出面積の割合は、踏面部全面積の１０％以下であることが好ましく、かかる性能確保と帯電防止という見地から、より好ましくは３〜６％の範囲内とする。
【００１９】
なお、本発明の空気入りタイヤにおいては、タイヤのその他の構造、例えば図１に示すミニサイド部３および本サイド部４のゴム組成物などは何等従来のものと変更を要するものではなく、またキャップ／ベース構造についても、ベース層ゴムをタイヤ踏面部へ一部露出させた以外は従来その目的に応じて適用されてきたキャップ／ベース構造と何等変わるものではない。さらに、キャップ層およびベース層を構成する各ゴム組成物についても夫々の体積抵抗率を規定した他は何等制限されるべきものではなく、各ゴム組成物とも従来より用いられている天然ゴムや合成ゴムの他、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、老化防止剤、軟化剤、カーボンブラックやシリカ等の充填剤などを適宜目的に応じて配合することができる。
【００２０】
【実施例】
次に、本発明を実施例および比較例に基づき具体的に説明する。
（参考例，比較例，実施例１〜５）
下記の表１に示すキャップ／ベース構造を有するタイヤサイズＰ２１５／６０Ｒ１６の空気入りタイヤを夫々試作した。ここで、参考例は、従来のキャップ／ベース構造を有し、キャップ層のゴムにカーボンブラック配合系を用いた例であり、また、比較例は、従来のキャップ／ベース構造を有し、キャップ層のゴムにシリカ多量配合系を用いた例である。
【００２１】
キャップ層およびベース層の各ゴムの体積抵抗率、タイヤ静電荷逸散に要する時間、耐偏摩耗性および湿潤路面での制動性能を下記の如くして測定評価した。得られた結果を下記の表１に併記する。
（イ）体積抵抗率
リム組みした試験タイヤを鉄板上に置いて、リムと鉄板間に電気を流し、その時の抵抗値を読み取った。
（ロ）タイヤ静電荷逸散に要する時間
リム組み、空気充填した試験タイヤをドラム上で６０ｋｍ／ｈのスピードにて１０分間転動させ、停止後すみやかに電位計にて帯電量を測定した。そして、帯電量の９０％が逸散する迄の時間を測定した。
（ハ）耐偏摩耗性
試験タイヤを実車に装着し、一般良路６０％、山坂４０％の比率で２万ｋｍ及び４万ｋｍ走行時の偏摩耗性を評価した。周上４ケ所の段差（ｍｍ）（リブ間又はブロック間）を測定した。段差が大きい程耐偏摩耗性が悪いことを示す。表１に示す評価基準は以下の通りである。
◎ ０ｍｍ
○ １ｍｍ以内
△ １．５ｍｍ以内
× １．５ｍｍを超えるもの
（ニ）湿潤路面での制動性能
試験タイヤを実車に装着し、４０ｋｍ／ｈ、６０ｋｍ／ｈ、８０ｋｍ／ｈからのブレーキ停止距離（ｍ）を測定し比較した。評価は、比較例をコントロールとして指数にて表示した。数値が大きい程結果が良好である。
【００２２】
【表１】

【００２３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明のキャップ／ベース構造を有する空気入りタイヤにおいては、キャップ層が、体積抵抗率が１０^８Ω・ｃｍを超える低導電性のゴム組成物で構成されていても、ベース層の体積抵抗率を１０^８Ω・ｃｍ以下とし、かつ該ベース層のゴムの一部を、タイヤ周方向に少なくとも１本の帯状をなしてタイヤ踏面部に露出させたことにより、製造上及び品質上の問題を生ずることなく、タイヤ全体の静電荷を抑制することができる。
【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部の拡大断面図である。
【図２】本発明の他の一例空気入りタイヤのトレッド部の拡大断面図である。
【図３】本発明の更に他の一例空気入りタイヤのトレッド部の拡大断面図である。
【図４】従来例の空気入りタイヤのトレッド部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１キャップ層
２ベース層
２ａ露出部分
３ミニサイド部
４本サイド部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pneumatic tire having a so-called cap / base structure in which a tread portion is composed of a cap layer on the tire tread portion side and a base layer adjacent to the inside thereof. Specifically, a large amount of a filler such as silica is blended. Pneumatic tires with a low charge amount despite having a low conductive cap layer, not only for passenger car radial tires, but also for motor sports (racing) tires and motorcycle (bike) tires Applicable.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a pneumatic tire having a cap / base structure, when a rubber having low conductivity, such as a silica-rich rubber, is used as the rubber of the cap layer, static electricity accumulated in the entire tire is transferred to the road surface through the cap rubber. It has been known that the degree of scattering decreases and the entire tire is easily charged.
[0003]
On the other hand, in recent years, increasing the number of cases in which a large amount of silica compounded rubber is used for the rubber of the cap layer in a pneumatic tire having a cap / base structure in order to achieve both a high level of tire performance and fuel efficiency. The above problem has been highlighted.
[0004]
As a method for solving such a problem, the following two methods are mainly known so far.
The first method is a method of coating a tread surface with a conductive substance, for example, cement containing conductive carbon black in a water-based rubber composition at the time of tread extrusion during tire manufacture (for example, JP-A-8-120120). According to this method, even when the tire after vulcanization is mounted on a passenger car and the tread portion is worn, the conductive coating substance remains on the side walls of many grooves engraved as a pattern of the tread portion. Thus, static electricity charged on the entire tire can be dissipated to the road surface.
[0005]
The second method is a method in which a part of the rubber of the cap layer, usually a conductive rubber is used in the center, and the static electricity charged to the entire tire is dissipated to the road surface.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, each of the above methods has problems in production and quality as described below and is not preferable.
That is, the method of coating a water-based cement containing conductive carbon black on the rubber surface of the cap layer has a problem in the standing stability of the cement itself, which may cause phase separation, and foaming at the time of application. In order to prevent this, various stabilizers are required, which lower the durability of the rubber composition formed on the film after vulcanization and cause mold contamination during vulcanization. Further, the rubber composition of the cap layer is hydrophobic, and when applying the above water-based cement, it takes time to dry and uneven coating occurs, resulting in deterioration of durability. Furthermore, during vulcanization, the interfacial adhesion between the cap layer rubber and the water base cement coated rubber is reduced, causing interfacial delamination during travel, and the energization path is interrupted at the end of travel, providing an antistatic effect. There is a problem that it becomes impossible.
[0007]
In addition, the method of using conductive rubber as part of the cap layer rubber requires enormous costs for modification of the cap layer rubber extruder, and the tread surface tends to be unevenly worn in terms of tire performance. Problems such as a shortened tire life occur.
[0008]
Accordingly, an object of the present invention is to reduce the charge amount without causing problems in production and quality even if the cap layer has a low conductivity containing a large amount of a filler such as silica. It is to provide a pneumatic tire.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As a result of diligent examination from the viewpoints of both production and quality in order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has no problem in production, no cost, and high tire quality by making the tire tread have the following configuration. However, the inventors have found that the above object can be achieved with almost no loss in performance such as uneven wear resistance, and have completed the present invention.
[0010]
That is, the pneumatic tire of the present invention is a pneumatic tire having two structures in which the tread portion is composed of a cap layer on the tire tread portion side and a base layer adjacent to the inside thereof.
The cap layer is composed of a low conductive rubber composition having a volume resistivity exceeding 10 ⁸ Ω · cm,
The base layer is composed of a highly conductive rubber composition having a volume resistivity of 10 ⁸ Ω · cm or less,
A part of the rubber of the base layer is exposed to the tire tread portion in at least one belt shape in the tire circumferential direction.
[0011]
It is preferable that a part of the rubber of the base layer is exposed to both sides of the tire tread surface portion in the form of two belts in the tire circumferential direction.
[0012]
Further, the ratio of the exposed area of the base layer rubber to the tire tread portion is preferably 10% or less of the tread portion area.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Usually, the volume resistivity of pneumatic tires for passenger cars is 10 ⁶ to 10 ⁷ Ω · cm or less when general carbon black is blended with the rubber of the cap layer. For example, for refueling at a gas station Even when the vehicle stops, the charged charge of the entire tire is instantly dissipated from the cap layer in contact with the road surface (within 1 second). However, when rubber containing a large amount of a poorly conductive material such as silica is used in the cap layer, the volume resistivity of the entire tire increases due to the amount of the poorly conductive material used. The amount of static electricity accumulated in the whole also increases. For example, if the volume resistivity of the entire tire reaches a level of 10 ⁹ Ω · cm, it takes about 10 seconds for the static charge of the entire tire to dissipate through the tire to the road surface after stopping, and if it reaches the level of 10 ¹⁰ Ω · cm. Data that takes about 100 seconds has been confirmed.
[0014]
However, in the conventional cap / base structure pneumatic tire, as shown in FIG. 4, there is no structure in which the rubber of the base layer 2 is exposed to the tire tread portion (the portion where the tire contacts the road surface). When a large amount of a poorly conductive material such as silica is blended with the rubber of layer 1, even if the volume resistivity of the rubber of the base layer 2 is 10 ⁸ Ω · cm or less, the entire tire is charged. It was not possible to quickly dissipate the generated charge on the road surface.
[0015]
On the other hand, in the present invention, in a pneumatic tire having a tread with a cap / base structure, the base layer has a volume resistivity of 10 ⁸ Ω · cm or less, preferably 10 ⁵ to 10 ⁷ Ω · cm. By applying rubber and exposing part of the base rubber to the tread part where the tire is in contact with the road surface, the base layer rubber is always in contact with the road surface. Even when rubber having a low volume resistivity, such as a volume resistivity exceeding 10 ⁸ Ω, is used, the entire tire is difficult to be charged.
[0016]
As shown in FIG. 1, the rubber part 2a of the base layer 2 forms two strips in the tire circumferential direction and is exposed to both sides of the tire tread as shown in FIG. By doing so, it is possible to cope with the base correction of the normal working range without modifying the current extruder in production. FIG. 2 shows an example in which the area ratio of the exposed portion 2a of the base layer rubber to the tire tread is increased as compared with the tire of FIG.
[0017]
Further, in the present invention, the partial exposure of the base layer rubber to the tire tread portion is not limited to both sides of the tire tread portion. For example, as shown in FIG. It may be exposed in a strip shape in the direction. In this case as well, the above-described manufacturing advantages can be obtained.
[0018]
In the pneumatic tire of the present invention, various performances such as uneven wear resistance and wet skid resistance due to the tire tread can be ensured by the rubber of the cap layer that occupies most of the tread portion. Therefore, the ratio of the exposed area of the base layer rubber to the tire tread is preferably 10% or less of the total tread area, and more preferably 3 to 6% from the viewpoint of ensuring performance and preventing charging. Within range.
[0019]
In the pneumatic tire of the present invention, other structures of the tire, such as the rubber composition of the mini side portion 3 and the main side portion 4 shown in FIG. The cap / base structure is not different from the cap / base structure that has been conventionally applied according to the purpose, except that the base layer rubber is partially exposed to the tire tread. Further, the rubber compositions constituting the cap layer and the base layer should not be restricted in any way except that the respective volume resistivity values are specified. In addition to rubber, a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, a vulcanization acceleration aid, an anti-aging agent, a softening agent, a filler such as carbon black and silica, and the like can be appropriately blended depending on the purpose.
[0020]
【Example】
Next, the present invention will be specifically described based on examples and comparative examples.
(Reference Examples, Comparative Examples, Examples 1 to 5)
Pneumatic tires of tire size P215 / 60R16 having a cap / base structure shown in Table 1 below were respectively prototyped. Here, the reference example has a conventional cap / base structure and uses a carbon black compounding system for the rubber of the cap layer, and the comparative example has a conventional cap / base structure and a cap. This is an example in which a large amount of silica is used for the rubber layer.
[0021]
The volume resistivity of each rubber of the cap layer and the base layer, the time required for dissipation of tire static charge, uneven wear resistance, and braking performance on wet road surfaces were measured and evaluated as follows. The obtained results are also shown in Table 1 below.
(A) Volume resistivity rim A test tire assembled with a rim was placed on an iron plate, electricity was passed between the rim and the iron plate, and the resistance value at that time was read.
(B) The time required for tire static charge dissipation A rim assembled and air-filled test tire was rolled on a drum at a speed of 60 km / h for 10 minutes, and immediately after stopping, the charge amount was measured with an electrometer. Then, the time until 90% of the charge amount dissipated was measured.
(C) Uneven wear resistance test tires were mounted on an actual vehicle, and the uneven wear resistance during running at 20,000 km and 40,000 km was evaluated at a ratio of 60% on a general good road and 40% on a mountain slope. Steps (mm) at four places on the circumference (between ribs or blocks) were measured. The larger the step, the worse the uneven wear resistance. The evaluation criteria shown in Table 1 are as follows.
◎ 0mm
○ Within 1mm △ Within 1.5mm x More than 1.5mm (d) Brake performance test tire on wet road surface Installed on actual vehicle, brake stop distance from 40km / h, 60km / h, 80km / h (m ) Was measured and compared. The evaluation was indicated by an index as a comparative example as a control. The larger the value, the better the result.
[0022]
[Table 1]

[0023]
【The invention's effect】
As described above, in the pneumatic tire having the cap / base structure of the present invention, the cap layer may be composed of a low-conductivity rubber composition having a volume resistivity exceeding 10 ⁸ Ω · cm. The base layer has a volume resistivity of 10 ⁸ Ω · cm or less, and a part of the rubber of the base layer is exposed to the tire tread in at least one strip shape in the tire circumferential direction. The static charge of the entire tire can be suppressed without causing problems in terms of quality and quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a tread portion of an example pneumatic tire of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a tread portion of another example pneumatic tire of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a tread portion of still another example of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a tread portion of a conventional pneumatic tire.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cap layer 2 Base layer 2a Exposed part 3 Mini side part 4 This side part

Claims

トレッド部がタイヤ踏面部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構造を有する空気入りタイヤにおいて、
上記キャップ層が、体積抵抗率が１０⁸Ω・ｃｍを超える低導電性のシリカ配合ゴム組成物で構成され、
上記ベース層が体積抵抗率が１０⁵〜１０⁸Ω・ｃｍの高導電性のゴム組成物で構成され、
上記ベース層のゴムの一部が、タイヤ周方向に少なくとも１本の帯状をなしてタイヤ踏面部に露出し、
タイヤ踏面部への上記ベース層ゴムの露出面積の割合が踏面部全面積の３〜６％であることを特徴とする空気入りタイヤ。In a pneumatic tire having a tread portion having two structures including a cap layer on the tire tread portion side and a base layer adjacent to the inside thereof,
The cap layer is composed of a low-conductivity silica-containing rubber composition having a volume resistivity exceeding 10 ⁸ Ω · cm,
The base layer is composed of a highly conductive rubber composition having a volume resistivity of 10 ⁵ to 10 ⁸ Ω · cm,
A part of the rubber of the base layer is exposed on the tire tread portion in at least one belt shape in the tire circumferential direction,
A pneumatic tire, wherein a ratio of an exposed area of the base layer rubber to the tire tread is 3 to 6% of a total area of the tread.

上記ベース層のゴムの一部が、タイヤ周方向に２本の帯状をなしてタイヤ踏面部にその両側部にて露出している請求項１記載の空気入りタイヤ。 2. The pneumatic tire according to claim 1, wherein a part of the rubber of the base layer forms two strips in the tire circumferential direction and is exposed on both sides of the tire tread.