JP3964511B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低転がり抵抗性とウエット性能（耐ウエットスキッド性）との向上のためにトレッドゴムの補強剤としてシリカを用いたタイヤにおいて、この優れた低転がり抵抗性能及びウエット性能を維持し、かつ操縦安定性を損ねることなく車両に発生する静電気を路面に効果的に放電でき、しかもこれらの特性を使用初期から終期にいたり安定して発揮する空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】
近年、自動車の低燃費性を高めかつ排気ガスの低減化を促進するために、シリカをトレッドゴムの補強剤として用いたタイヤが提案されている。このものは、低温側でのヒステリシスロスが高く維持されるため優れたウエット性能を発揮する一方、高温側でのヒステリシスロスが低いため転がり抵抗が減じるなど、低転がり抵抗性能とウエット性能とを両立して向上しうるという利点がある。
【０００３】
しかしながらその半面、シリカは電気絶縁性が高いため、シリカ配合のトレッドゴムのタイヤを使用した場合、車両に静電気が溜まりやすいという欠点があり、この静電気の蓄積は、例えば運転者がガソリンスタンドで燃料タンクの蓋を開けようとした際に、火花を発生させる恐れを招くなど危険であり、又走行中、ラジオノイズ等の電波障害を引き起こすなど多くの電気的誤動作の原因ともなる。
【０００４】
なお、特開平８−１２０１２０号の公報、及び米国特許番号第５５１８０５５号の公報には、シリカ配合のトレッドゴムの表面に、主にカーボンブラックを用いた導電性薄膜を貼り付け、その電気抵抗を改善したタイヤが提案されている。
【０００５】
しかし、これらのタイヤでは、元来性質の異なる２種類の配合ゴムを内外に積層して使用しているため、外側の導電性薄膜の摩滅によってシリカ配合のトレッドゴムの全面が露出する以前と以後とで、タイヤ性能に大きな変化をもたらすなど、自動車の４輪間での摩耗量の違いにより車両の挙動が不安定になるなどの問題が考えられる。又このものは、外側の導電性薄膜の摩滅後においては、トレッド溝の溝壁面及びバットレス面に残存する導電性薄膜の端面が路面と接地して、導電性を確保するが、導通面積が小でありしかもトレッド溝及びバットレス面の上縁は偏摩耗が最も顕著に発生する箇所であるなど、路面との導通状態を極めて不安定なものとしている。
【０００６】
そこで本発明のうち請求項１記載の発明は、シリカを主補強剤とした絶縁性ゴム材からなるキャップゴム体の内部に、導電性ゴム材からなりかつ前記キャップゴム体を貫通してトレッド接地面の一部をなす貫通端子部を立ち上げたベースゴム体を設けるとともに、前記絶縁性ゴム材及び導電性ゴム材のゴム組成を規制することを基本として、優れた低転がり抵抗性能及びウエット性能を維持しかつ操縦安定性を損ねることなく車両に発生する静電気を路面に効果的に放電でき、しかもこれらの特性を使用初期から終期にいたり安定して発揮し、かつ貫通端子部がキャップゴム体とバランスよく摩耗し、路面との導通を確実かつ安定して行いうる空気入りタイヤの提供を目的としている。
【０００７】
請求項２に係る発明は、低転がり抵抗性能の維持を図るとともに、使用末期にベース層が露出してタイヤ性能が大きく変化するのを抑制する空気入りタイヤの提供を目的としている。
【０００８】
請求項３に係る発明は、負荷状態におけるタイヤの電気抵抗値を特定することによって、実車走行における放電の効果を確実化する空気入りタイヤの提供を目的としている。
【０００９】
請求項４に係る発明は、ベースゴム体からリムに至るタイヤの導電通路を、タイヤ内部に形成し、タイヤ外面の腐食、損傷に影響されることなく放電を安定に行いうる空気入りタイヤの提供を目的としている。
【００１０】
請求項５，６に係る発明は、シリカの粒度及びストラクチャーを特定し導電性ゴム材及び導電性副ゴム材に必要なゴム物性、ゴム加工性などを維持するとともに、カーボンブラックの比Ｗｃ／Ｎｃを特定して低い体積固有抵抗を保証する空気入りタイヤの提供を目的としている。
【００１１】
請求項７に係る発明は、路面との馴染み性に劣る慣らし走行などの使用初期における導電性を維持できる空気入りタイヤの提供を目的としている。
【００１２】
請求項８記載の発明は、低転がり抵抗性能及びウエット性能の利点を損ねることなく、必要な導通面積を確保して放電の効果を保証する空気入りタイヤの提供を目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のうちで請求項１記載の発明は、トレッド部からサイドウオール部をへてビード部のビードコアで折り返すカーカス、このカーカスの半径方向外側かつ前記トレッド部の内方に配される補強部材、体積固有抵抗が１×１０8 Ωｃｍ以上の絶縁性ゴム材から成りかつトレッド部を形成するキャップゴム体、及びこのキャップゴム体のタイヤ半径方向内側に配されるベース層とこのベース層から前記キャップゴム体を貫通してのびかつ外端面がトレッド接地面の一部をなす貫通端子部とを具えるとともに体積固有抵抗が１×１０7 Ωｃｍ以下の導電性ゴム材からなるベースゴム体を具える一方、
前記絶縁性ゴム材は、ジエン系ゴム、及び共役ジエン系モノマーと芳香族ビニル化合物との共重合体の内の一種又は二種以上を用いたゴム基材の１００重量部に対して、３０〜１００重量部のシリカと３〜２０重量部のカーボンブラックとを含むとともに、
前記導電性ゴム材は、ジエン系ゴム、及び共役ジエン系モノマーと芳香族ビニル化合物との共重合体の内の一種又は二種以上を用いたゴム基材の１００重量部に対して、０〜５０重量部のシリカと２５重量部以上のカーボンブラックとを含み、
しかも２５゜Ｃの温度における前記絶縁性ゴム材のゴム硬度Ｈs1を前記導電性ゴム材のゴム硬度Ｈs2以下とし、
前記導電性ゴム材の摩耗抵抗指数Ｋ２は絶縁性ゴム材の摩耗抵抗指数Ｋ１より大であることを特徴とする。
【００１４】
又請求項２に係る発明は、請求項１の発明と主要部を同じくし、かつキャップゴム体の体積Ｖ１とベースゴム体の体積Ｖ２との比Ｖ２／Ｖ１は、０．５以下であることを特徴とする。空気入りタイヤ。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項１の発明と主要部を同じくし、かつ基準リムにリム組みされるとともに、前記トレッド接地面の接地部と前記基準リムとの間の電気抵抗は、タイヤ最大荷重で規定される内圧の８０％内圧を充填しかつ前記タイヤ最大荷重の８０％荷重を負荷した負荷状態において、未走行時は１×１０ 8 Ωｃｍ以下、かつ１０００ｋｍ走行後は１×１０ 9 Ωｃｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
又請求項４に係る発明は、前記ベースゴム体に接し前記補強部材をコーティングする補強部材ゴム層、この補強部材ゴム層に接しかつカーカスをコーティングするカーカスゴム層或いはサイドウオールゴム層、及びビード部に配され前記カーカスゴム層或いはサイドウオールゴム層に接するとともにリムに着座するクリンチゴム層を具え、しかも 補強部材ゴム層と、カーカスゴム層或いはサイドウオールゴム層と、クリンチゴム層は、ジエン系ゴム、及び共役ジエン系モノマーと芳香族ビニル化合物との共重合体の内の一種又は二種以上を用いたゴム基材の１００重量部に対して、シリカ０〜５０重量部とカーボンブラック２５重量部以上とを含むことによって体積固有抵抗を１×１０ 7 Ωｃｍ以下とした導電性副ゴム材からなることを特徴とする。
【００１７】
さらに請求項５に係る発明は、前記導電性ゴム材は、シリカの窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）を１５０〜２５０ｍ 2 ／ｇかつＤＢＰ吸油量を１８０ｍｌ／１００ｇ以上、かつカーボンブラックの配合量Ｗｃ（重量部）と平均粒子径Ｎｃ（単位ｎｍ）との比Ｗｃ／Ｎｃを１．５以上としたことを特徴とし、かつ請求項６に係る発明は、シリカの窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）を１５０〜２５０ｍ 2 ／ｇかつＤＢＰ吸油量を２００ｍｌ／１００ｇ以上、カーボンブラックの配合量Ｗｃ（重量部）と平均粒子径Ｎｃ（単位ｎｍ）との比Ｗｃ／Ｎｃを１．５以上としたことを特徴とする。
【００１８】
請求項７に係る発明は、前記貫通端子部が、主部の先端に、タイヤ軸方向の巾を増した増巾部を設けた茸状の該貫通端子部を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【００１９】
又請求項８記載の発明は、貫通端子部の主部先端における貫通端子部最小巾を０．５〜２０．０ｍｍとすることを特徴としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態の一例を図面に基づき説明する。
図１は、ＪＡＴＭＡ、ＴＲＡ、ＥＴＲＴＯ等のタイヤ基準で定める基準リムＲにリム組みされかつタイヤ基準で定めるタイヤ最大荷重によって規定される内圧の８０％を充填した８０％内圧状態におけるタイヤ子午断面を示し、空気入りタイヤ１は、図１に示すように、トレッド部２と、このトレッド部２の両端からからタイヤ半径方向内方にのびるサイドウオール部３、３と、各サイドウオール部３の内方に位置するビード部４とを具える。又空気入りタイヤ１は、前記ビード部４、４間を跨るトロイド状のカーカス６、及びこのカーカス６の半径方向外側かつトレッド部２内部に配されるベルト層７などの補強部材８によって補強されかつ必要なタイヤ強度、剛性などが付与される。
【００２１】
前記カーカス６は、トレッド部２からサイドウオール部３をへてビード部４のビードコア５の周りで両端が折返される少なくとも１枚、本例では１枚のカーカスプライから形成される。またカーカス６の本体部分とその折返し部分との間には、ビードエーペックスゴム９が充填されタイヤ横剛性を高めている。
【００２２】
又前記カーカスプライは、タイヤ赤道Ｃに対して７５〜９０度の角度で引き揃えたカーカスコードの配列体からなり、この配列体をいわゆるトッピングゴムであるカーカスゴム層１１によってコーティングすることによって、シート状体に形成される。なおカーカスコードとしては、スチールコードの他、例えばナイロン、レーヨン、ポリエステルなどの有機繊維コードも好適に採用できる。
【００２３】
又前記補強部材８は、本例では、前記トレッド部２をタガ効果を有して補強し低い偏平率でタイヤを拘束するベルト層７、及びこのベルト層７外側に配されそのリフティングを抑制するバンド層１０（図２に示す）とを具える。なお補強部材８は、要求するタイヤ性能によって、バンド層１０を排除しても良い。
【００２４】
前記ベルト層７は、タイヤ赤道Ｃに対して１０〜３０度の角度で配列するベルトコードの配列体からなる例えば２枚のベルトプライを具え、各ベルトコードはプライ間相互で交差するトラス構造を有する。また各ベルトコードには、本例ではスチールコードが用いられ、前記トラス構造による高い曲げ剛性とともにタイヤ強度を維持している。
【００２５】
またバンド層１０は、例えばナイロン、レーヨン、ポリエステルなどの有機繊維のバンドコードを螺旋巻きしたスパイラルコードのバンドプライからなり、このバンドプライが少なくともベルト層７外面の両端、本例では、ベルト層７外面の全体を被覆することにより、タイヤ回転に伴うベルト層７の弛み、リフティングなどを抑制し高速耐久性を高めている。
【００２６】
なお前記ベルトプライをなすベルトコードの配列体及びバンドプライをなすバンドコードの配列体も、前記カーカスコードと同様に、補強部材ゴム層１２によって被覆され、それぞれシート状体として形成される。
【００２７】
又前記トレッド部２を形成するトレッドゴム１３は、トレッド面を有する半径方向外側のキャップゴム体１５と、その内側に配されるベースゴム体１６との２層構造をなし、キャップゴム体１５は、前記トレッド部２の全巾に亘って延在し、トレッド面にはタイヤ周方向にのびる縦溝Ｇｍ及びこれに交わる方向にのびる横溝Ｇｙなどで構成する自在なパターン形状のトレッド溝Ｇを凹設している。
【００２８】
前記ベースゴム体１６は、ほぼ均一な厚さを有して前記キャップゴム体１５の内面に接してのびるベース層１７と、このベース層１７から立ち上がり前記キャップゴム体１５を貫通してのびる貫通端子部１９とを一体に具え、この貫通端子部１９の外端面が、トレッド接地面２Ｓと整一してその一部を構成する。なおトレッド接地面２Ｓとは、トレッド面のうちトレッド溝Ｇを除外した面部、すなわちタイヤ転動に際して路面と接地しうる面部を意味する。
【００２９】
又前記キャップゴム体１５は、前記トレッド溝Ｇの溝深さ以上の厚さを有するとともに、前記ベースゴム体１６は、その体積Ｖ２を前記キャップゴム体１５の体積Ｖ１の０．５倍以下とした薄肉であり、これによってトレッドのボリューム増加を抑制しながら、摩耗終期においてキャップゴム体１５が摩滅してベース層１７が露出するのを確実に防止する。
【００３０】
前記貫通端子部１９は、本例では図３に示すように、タイヤ赤道Ｃの両側に位置して円周方向に連続してのびるリブ状をなし、例えば接地圧が高いトレッド中央域に形成する。又貫通端子部１９は、図２にその断面形状を示すように、タイヤ軸方向の巾を漸減しながらベース層１７からトレッド面に向かって立ち上がる主部２０を具え、この主部２０の根元部分が前記ベース層１７と例えば円弧によって滑らかに接することによって、応力集中の緩和が図られるとともにベース層１７との間の静電気の流れを円滑化している。なお根元部分の曲率半径ｒは、主部２０先端の巾Ｗの０．５〜２．０倍程度が良く、又この巾Ｗは、根元部分の最大巾Ｗｃの０．２〜０．８倍程度が好ましい。
【００３１】
本例では、一方の貫通端子部１９Ａは、前記主部２０のみで形成される。この時、主部２０先端がトレッド接地面２Ｓを形成することになり、必要な導電面積を確保すべく、トレッド接地面２Ｓでの貫通端子部１９Ａの巾Ｗａを０．５〜２０．０ｍｍの範囲とする。０．５ｍｍ未満では導電性を損ね、また２０ｍｍを超えると、ベ−スゴム体１６の弾性、剛性等のゴム物性が影響して、低転がり抵抗性及びウエット性能の向上効果を充分に発揮し得ない。
【００３２】
又他方の貫通端子部１９Ｂは、本例では、前記主部２０の先端に、タイヤ軸方向の巾を増した増巾部２１を設けた茸状に形成しており、この時くびれ状の主部２０先端が前記ベ−スゴム体１６のゴム物性の影響を緩和する緩和部として機能する。従って、茸状の貫通端子部１９Ｂでは、トレッド接地面２Ｓでの巾Ｗｂを前記貫通端子部１９Ａの巾Ｗａより大きく設定でき、例えばその上限を４０ｍｍ程度まで高めうる。これによって、例えば路面との馴染み性に劣る慣らし走行などの使用初期における導電性を維持できる。なお、貫通端子部１９Ｂの主部２０先端の巾Ｗは、貫通端子部１９Ａの巾Ｗａより小である。
【００３３】
ここで前記キャップゴム体１５は、シリカを主の補強剤として配合した体積固有抵抗が１×１０8 Ωｃｍ以上の絶縁性ゴム材２２からなり、この絶縁性ゴム材２２は、ジエン系ゴム、及び共役ジエン系モノマーと芳香族ビニル化合物との共重合体の内の一種又は二種以上を用いたゴム基材の１００重量部に対して、３０〜１００重量部のシリカと３〜２０重量部のカーボンブラックとを含む。すなわち、タイヤの低転がり抵抗性とウエット性能とを両立して高いレベルで発揮するために、シリカを３０重量部以上配合することが必要であり、この時、他の必要なゴム物性、例えばゴム弾性、ゴム硬度、発熱性等を得るために、カーボンブラックを補助的に配合し、その配合量を２０重量部以下とする。なおカーボンブラックが２０重量部を超えると、前記低転がり抵抗性等のシリカによる効果が減じられ、かつゴム硬度が過大となるなど前記他のゴム物性が得られ難い。又シリカが１００重量部を超えると、前記他のゴム物性を得るために、カーボンブラックの３重量部以上の配合が困難となり、光酸化防止効果が減じて耐候性を著しく損ねる。
【００３４】
なお前記ジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレインの重合体である合成ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンの重合体であるブタジエンゴム（ＢＲ）、ブタジエンとアクリロニトリルとの共重合体であるニトリルゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンの重合体であるクロロプレンゴム（ＣＲ）などがあり、特にＮＲ、ＩＲ、ＢＲが好適である。又前記共役ジエン系モノマーと芳香族ビニル化合物との共重合体とは、共役ジエン系モノマーである前記ブタジエン、イソプレイン等と、芳香族ビニル化合物であるスチレン、アルファメチルスチレン等との共重合体であって、いわゆる乳化重合のスチレンブタジエンゴム（Ｅ−ＳＢＲ）及び溶液重合のスチレンブタジエンゴム（Ｓ−ＳＢＲ）が好適である。従って、絶縁性ゴム材２２のゴム基材としては、前記ＮＲ、ＩＲ、ＢＲ、並びにＳＢＲ（Ｅ−ＳＢＲ、Ｓ−ＳＢＲ）から選択される一種のゴム、又は二種以上を混合したブレンドゴム、特にＳＢＲを含むことが望ましい。そのときには、ＳＢＲとして、スチレン量が１０〜４０％、好ましくは１５〜３０％の範囲で、又ビニル量が１０〜７０％、好ましくは１５〜６０％、さらに好ましくはＳ−ＳＢＲでかつビニル量が４０〜６０％の範囲のものが良い。
【００３５】
又前記ベースゴム体１６は、カーボンブラックを主の補強剤として配合した体積固有抵抗が１×１０7 Ωｃｍ以下の導電性ゴム材２３から形成され、この導電性ゴム材２３は、前記ジエン系ゴム、及び共役ジエン系モノマーと芳香族ビニル化合物との共重合体の内の一種又は二種以上を用いたゴム基材の１００重量部に対して、０〜５０重量部のシリカと２５重量部以上のカーボンブラックとを含む。すなわち１×１０7 Ωｃｍ以下の優れた導電性を得るために、カーボンブラックの２５重量部以上の配合が必要であり、他のゴム物性を得るために、シリカを補助的に配合してもよく、そのときシリカ配合量は５０重量部以下とする。なおシリカが５０重量部を超えると、カーボンブラックによるものに比べて耐摩耗抵抗指数に劣り、又ゴム硬度の増加に伴う発熱性が増して低転がり抵抗性を損ねる結果となる。
【００３６】
なお導電性ゴム材２３のゴム基材としては、絶縁性ゴム材２２と同様に、前記ＮＲ、ＩＲ、ＢＲ、並びにＳＢＲ（Ｅ−ＳＢＲ、Ｓ−ＳＢＲ）から選択される一種のゴム、又は二種以上を混合したブレンドゴムが好適であるが、特にＳＢＲを含むことは必要ない。なおＳＢＲを含む場合には、Ｓ−ＳＢＲが望ましく、特にＴｇ（ガラス転移温度）が−５０゜Ｃ以下のＳ−ＳＢＲが低転がり抵抗性能の面から望ましい。
【００３７】
ここで前記導電性ゴム材２３で使用するカーボンブラックの種類は、特に限定されないが、前記配合量Ｗｃ（重量部）と平均粒子径Ｎｃ（単位ｎｍ）との比Ｗｃ／Ｎｃを１．５以上とすることが好ましい。これは、前記導電性ゴム材２３の体積固有抵抗は、カーボンブラックの配合量Ｗｃとその平均粒子径Ｎｃとに関係し、Ｗｃの増加又はＮｃの減少によって体積固有抵抗は減少する。従って、比Ｗｃ／Ｎｃを１．５以上に規制することによって、必要な導電性が保証される。なお好適には、平均粒子径Ｎｃが３０ｎｍ以下のハードカーボンが使用される。
【００３８】
又導電性ゴム材２３に用いるシリカとしては、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が１５０〜２５０ｍ2 ／ｇの範囲、かつフタル酸ジブチル（ＤＢＰ）吸油量が１８０ｍｌ／１００ｇ以上のコロイダル特性を示すものが、ゴムへの補強効果及びゴム加工性等の点で好ましい。
【００３９】
なお、絶縁性ゴム材２２に用いるカーボンブラック及びシリカも、特に制限されないが、上記の規制に準じたものが使用でき、又前記導電性ゴム材２３、絶縁性ゴム材２２、さらには後述する導電性副ゴム材２６には、必要に応じて、公知の加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、可塑剤、老化防止剤、およびシランカップリング剤等を適宜添加できることは勿論である。なおシランカップリング剤としては、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、α−メルカプトプロピルトリメトキシシランが好適である。
【００４０】
又トレッドゴム１３は、操縦安定性を維持するために、前記絶縁性ゴム材２２の例えば２５゜Ｃの温度におけるゴム硬度Ｈs1を、導電性ゴム材２３のゴム硬度Ｈs2以下、すなわちＨs1≦Ｈs2とすることが必要であり、もしＨs1＞Ｈs2の時、ベース層１７に動きが生じるなど腰が弱くコーナリングフォースが過小、かつ応答性が損なわれるなど直進安定性が悪くなる。しかも前記貫通端子部１９が圧縮変形して路面との導通性が低下する。又貫通端子部１９の最小巾Ｗａが２０．０ｍｍを超えると、キャップゴム体１５による接地面積が減じ、シリカによる低転がり抵抗性等のメリットが減じられる。
【００４１】
又前記導電性ゴム材２３は、その摩耗抵抗指数Ｋ２を、絶縁性ゴム材２２の摩耗抵抗指数Ｋ１より大とする。もし摩耗抵抗指数Ｋ２が摩耗抵抗指数Ｋ１以下の時、トレッド接地面２Ｓにおいて、貫通端子部１９がキャップゴム体１５より早期に摩耗して接地がしなくなり、使用途中からタイヤの導電性が著しく低下する。なお本例では、摩耗抵抗指数は、ＪＩＳＫ６２６４に従い、島多技研社製ランボーン摩耗試験機を用いて、荷重２．０ｋｇ、スリップ率４０％の条件下において測定したものを比較している。
【００４２】
又低転がり性能をさらに高めるためには、実質的に接地しないベースゴム体１６側の導電性ゴム材２３の損失正接 tanδ２を０．０９以上かつ絶縁性ゴム材２２の損失正接 tanδ１以下の範囲に減じるのが好ましく、またこれによって内部発熱を減じ耐久性向上にも役立つ。なお絶縁性ゴム材２２の損失正接 tanδ１は、通常０．２４以下である。又前記損失正接の値は、本例では岩本製作所製粘弾性スペクトロメータにて温度７０℃、初期伸張１０％、導歪み±１．０％、周波数１０Ｈｚの条件下で測定した値である。
【００４３】
又空気入りタイヤ１は、図１に示すように、ビード部４に配されることにより前記基準リムＲに着座する、リムずれ防止用のクリンチゴム層２５を具え、本例では、前記ベース層１７と、補強部材ゴム層１２と、カーカスゴム層１１及びサイドウオールゴム層２７と、クリンチゴム層２５とが順次接続して配されることによって、前記貫通端子部１９から基準リムＲに至るタイヤの導電通路をタイヤ内部に形成している。
【００４４】
そのために、前記補強部材ゴム層１２、カーカスゴム層１１、サイドウオールゴム層２７、及びクリンチゴム層２５は、前記導電性ゴム材２３と略同様に、前記ジエン系ゴム、及び共役ジエン系モノマーと芳香族ビニル化合物との共重合体の内の一種又は二種以上を用いたゴム基材の１００重量部に対して、シリカ０〜５０重量部とカーボンブラック２５重量部以上とを含むことによって体積固有抵抗を１×１０7 Ωｃｍ以下とした導電性副ゴム材２６から形成している。なお前記導電通路を形成するために、本例の如くカーカスゴム層１１及びサイドウオールゴム層２７の双方を導電性副ゴム材２６で構成することが好ましいが、一方を体積固有抵抗が１×１０7 Ωｃｍより大の非導電性のゴム材で形成することもできる。又導電性副ゴム材２６に用いるカーボンブラックも、その配合量Ｗｃ（重量部）と平均粒子径Ｎｃ（単位ｎｍ）との比Ｗｃ／Ｎｃを１．５以上としたものが使用され、必要な導電性が保証される。又シリカとしては、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が１５０〜２５０ｍ2 ／ｇの範囲、かつフタル酸ジブチル（ＤＢＰ）吸油量が２００ｍｌ／１００ｇ以上のコロイダル特性を示すものを使用する。
【００４５】
又そしてこのようなタイヤ構成とすることによって、前記８０％内圧のタイヤにタイヤ最大荷重の８０％荷重を負荷した負荷状態において、トレッド接地面２Ｓの接地部と前記基準リムＲとの間の電気抵抗を、未走行時において１×１０8 Ωｃｍ以下、かつ１０００ｋｍ走行後において１×１０9 Ωｃｍ以下に規制する。これにより、静電気のスパークを原因とする火災、電波障害等を防止した安全走行を、使用初期から終期に至り保証できる。なお負荷状態における前記電気抵抗値は、ドイツの WDK、 Blatt3で規定される「荷重下でのタイヤ電気抵抗の測定手順」に基づき測定されたものであって、図６に示すように、台板３０に対して絶縁状態で取付く鋼板３１上に、タイヤ１を前記負荷状態で垂直に接地させ、リムＲと鋼板３１との間の電気抵抗を、印可電圧１００ボルト以上を有する抵抗測定器３２を用いて測定する。
【００４６】
なお本例では、貫通端子部１９は、円周方向に連続してのびるリブ状に形成しているが、横溝Ｇｙが横切ることによって貫通端子部１９の外端面が円周方向に不連続に表われてもよく、又その形成位置は、トレッドショルダー域の他、図４に示すように、縦溝Ｇｍの壁面を跨いで形成も良い。又貫通端子部１９はリブ状の他、図５に示すように、端面が例えば円形、矩形などの点状をなす柱状体として形成してもよく、この時、トレッド接地面２Ｓの全周に亘り均一又は不均一に分散して配置することもできる。
【００４７】
【実施例】
図１に示す構造を有し、かつトレッドゴム１３として表１の仕様の配合ゴム材（Ａ１〜Ａ６）と表２の仕様の配合ゴム材（Ｂ１〜Ｂ６）と組み合わせたタイヤサイズが２０５／６５Ｒ１５のタイヤを、表３の仕様に基づき試作するとともに、試供タイヤの耐候性、低転がり抵抗性、ウエット性能、直進安定性、負荷状態のタイヤ電気抵抗をそれぞれ測定しかつ比較した。なおキャップゴム体１５として配合ゴム材（Ａ１〜Ａ６）を用い、かつベースゴム体１６として配合ゴム材（Ｂ１〜Ｂ６）を用いている。
【００４８】
又前記トレッドゴム１３以外に導電性副ゴム材２６として用いた補強部材ゴム層１２、カーカスゴム層１１、サイドウオールゴム層２７、及びクリンチゴム層２５のゴム配合、及びその体積固有抵抗を表４に示す。なお表４中、比較例であるクリンチゴム層Ｂは、体積固有抵抗が１×１０13.7 Ωｃｍと１×１０7 Ωｃｍを大きく越えているため、タイヤ電気抵抗を１×１０8 Ωｃｍ以下に減じることは困難である。
【００４９】
・低転がり抵抗性は、前記試供タイヤの転がり抵抗を、転動抵抗試験機を用いて測定し、サンプル品７を１００とした指数で評価したものであり、数値が高いほど優れている。
・ウエット性能は、前記試供タイヤを、ＪＡＴＭＡの基準で定める標準リム、標準内圧にて乗用車両の前輪に装着し、半径５０ｍのアスファルト路面に水深約５mmの水たまりを設けたコース上を、速度を段階的に増加させながら実車走行した時に測定した最大横加速度（横Ｇ）をもってウエット性能とした。なお該性能はサンプル品７を１００とした指数で評価し、数値が高いほど優れている。
・直進安定性は、前記装着状態の基で、乾燥アスファルト路面のコースを実車走行し、レーンチェンジの際の応答性、収斂性及び接地性などをドライバーの官能により総合判定したものであり、サンプル品７を１００とした指数で評価した。数値が高いほど優れている。
・負荷状態のタイヤ電気抵抗は、前述のドイツの WDK、 Blatt3で規定される「荷重下でのタイヤ電気抵抗の測定手順」に基づき測定した。
【００５０】
【表１】
【００５１】
【表２】
【００５２】
【表３】
【００５３】
【表４】
【００５４】
表３に示すように、本願の比較例タイヤであるサンプル品１、２、３、６、７、１２のうち、サンプル品１、２は、低転がり抵抗性、ウエット性能、直進安定性、タイヤ電気抵抗等の諸性能に優れているが、キャップゴム体１５にカーボンブラックを含んでいないため耐候性が悪く商品化が難しい。
サンプル品３は、ベースゴム体１６における体積固有抵抗が高いため、未走行時においても必要なタイヤ電気抵抗が得られない。
サンプル品６、７は、キャップゴム体１５のカーボンブラック含有量が過大であるため、シリカによる低転がり抵抗性及びウエット性能の向上効果が発揮できない。なおこのものは、ベースゴム体１６の摩耗抵抗指数Ｋ２がキャップゴム体１５の摩耗抵抗指数Ｋ１より低いため、１０００ｋｍ走行後の摩耗によって貫通端子部１９の接地性が減じ、タイヤ電気抵抗を悪くしている。この傾向はサンプル品１１にも見られる。
又サンプル品１２では、ベースゴム体１６のゴム硬度ＨS2がキャップゴム体１５のゴム硬度ＨS1より小であり、好ましい直進安定性等の操縦安定性が得られない。
【００５５】
又本願の実施例タイヤであるサンプル品４、５、８、９、１０、１１、１３、１４、１５のうち、サンプル品８では、ベースゴム体１６の体積比Ｖ１／Ｖ２が過大であるため、特にキャップゴム体１５におけるシリカの低転がり抵抗性向上効果を損ねている。
又サンプル品９では、貫通端子部１９の巾Ｗａが過大となり、キャップゴム体１５の接地面積が損なわれるため、シリカによる低転がり抵抗性及びウエット性能の向上効果を損ねている。
【００５６】
なお表２におけるサンプルＢ７のゴムは、シリカのＢＥＴが高すぎ、ゴムとして固くなりすぎるため、工程面で薄く押し出すことができずに、タイヤ用材料を得ることができなかった。そのため、体積固有抵抗摩擦指数の物性の測定ができなかった。
【００５７】
【発明の効果】
叙上の如く本発明は構成しているため、シリカ配合によって得られる優れた低転がり抵抗性能及びウエット性能を維持しうるとともに、操縦安定性を損ねることなく車両に発生する静電気を路面に効果的に放電でき、しかもこれらの特性を使用初期から終期にいたり安定して発揮しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す空気入りタイヤの断面図である。
【図２】貫通端子部を拡大して示す部分断面図である。
【図３】トレッドパターンの一例を示すトレッド部の平面図である。
【図４】貫通端子部の他の実施例を示す部分断面図である。
【図５】貫通端子部のさらに他の実施例を示すトレッド部の平面図である。
【図６】負荷状態におけるタイヤの電気抵抗の測定方法を説明する線図である。
【符号の説明】
２ トレッド部
２Ｓ トレッド接地面
３ サイドウオール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
８ 補強部材
１１ カーカスゴム層
１２ 補強部材ゴム層
１５ キャップゴム体
１６ ベースゴム体
１７ ベース層
１９ 貫通端子部
２０ 貫通端子部の主部
２２ 絶縁性ゴム材
２３ 導電性ゴム材
２５ クリンチゴム層
２６ 導電性副ゴム材
２７ サイドウオールゴム層
【発明の属する技術分野】
本発明は、低転がり抵抗性とウエット性能（耐ウエットスキッド性）との向上のためにトレッドゴムの補強剤としてシリカを用いたタイヤにおいて、この優れた低転がり抵抗性能及びウエット性能を維持し、かつ操縦安定性を損ねることなく車両に発生する静電気を路面に効果的に放電でき、しかもこれらの特性を使用初期から終期にいたり安定して発揮する空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】
近年、自動車の低燃費性を高めかつ排気ガスの低減化を促進するために、シリカをトレッドゴムの補強剤として用いたタイヤが提案されている。このものは、低温側でのヒステリシスロスが高く維持されるため優れたウエット性能を発揮する一方、高温側でのヒステリシスロスが低いため転がり抵抗が減じるなど、低転がり抵抗性能とウエット性能とを両立して向上しうるという利点がある。
【０００３】
しかしながらその半面、シリカは電気絶縁性が高いため、シリカ配合のトレッドゴムのタイヤを使用した場合、車両に静電気が溜まりやすいという欠点があり、この静電気の蓄積は、例えば運転者がガソリンスタンドで燃料タンクの蓋を開けようとした際に、火花を発生させる恐れを招くなど危険であり、又走行中、ラジオノイズ等の電波障害を引き起こすなど多くの電気的誤動作の原因ともなる。
【０００４】
なお、特開平８−１２０１２０号の公報、及び米国特許番号第５５１８０５５号の公報には、シリカ配合のトレッドゴムの表面に、主にカーボンブラックを用いた導電性薄膜を貼り付け、その電気抵抗を改善したタイヤが提案されている。
【０００５】
しかし、これらのタイヤでは、元来性質の異なる２種類の配合ゴムを内外に積層して使用しているため、外側の導電性薄膜の摩滅によってシリカ配合のトレッドゴムの全面が露出する以前と以後とで、タイヤ性能に大きな変化をもたらすなど、自動車の４輪間での摩耗量の違いにより車両の挙動が不安定になるなどの問題が考えられる。又このものは、外側の導電性薄膜の摩滅後においては、トレッド溝の溝壁面及びバットレス面に残存する導電性薄膜の端面が路面と接地して、導電性を確保するが、導通面積が小でありしかもトレッド溝及びバットレス面の上縁は偏摩耗が最も顕著に発生する箇所であるなど、路面との導通状態を極めて不安定なものとしている。
【０００６】
そこで本発明のうち請求項１記載の発明は、シリカを主補強剤とした絶縁性ゴム材からなるキャップゴム体の内部に、導電性ゴム材からなりかつ前記キャップゴム体を貫通してトレッド接地面の一部をなす貫通端子部を立ち上げたベースゴム体を設けるとともに、前記絶縁性ゴム材及び導電性ゴム材のゴム組成を規制することを基本として、優れた低転がり抵抗性能及びウエット性能を維持しかつ操縦安定性を損ねることなく車両に発生する静電気を路面に効果的に放電でき、しかもこれらの特性を使用初期から終期にいたり安定して発揮し、かつ貫通端子部がキャップゴム体とバランスよく摩耗し、路面との導通を確実かつ安定して行いうる空気入りタイヤの提供を目的としている。
【０００７】
請求項２に係る発明は、低転がり抵抗性能の維持を図るとともに、使用末期にベース層が露出してタイヤ性能が大きく変化するのを抑制する空気入りタイヤの提供を目的としている。
【０００８】
請求項３に係る発明は、負荷状態におけるタイヤの電気抵抗値を特定することによって、実車走行における放電の効果を確実化する空気入りタイヤの提供を目的としている。
【０００９】
請求項４に係る発明は、ベースゴム体からリムに至るタイヤの導電通路を、タイヤ内部に形成し、タイヤ外面の腐食、損傷に影響されることなく放電を安定に行いうる空気入りタイヤの提供を目的としている。
【００１０】
請求項５，６に係る発明は、シリカの粒度及びストラクチャーを特定し導電性ゴム材及び導電性副ゴム材に必要なゴム物性、ゴム加工性などを維持するとともに、カーボンブラックの比Ｗｃ／Ｎｃを特定して低い体積固有抵抗を保証する空気入りタイヤの提供を目的としている。
【００１１】
請求項７に係る発明は、路面との馴染み性に劣る慣らし走行などの使用初期における導電性を維持できる空気入りタイヤの提供を目的としている。
【００１２】
請求項８記載の発明は、低転がり抵抗性能及びウエット性能の利点を損ねることなく、必要な導通面積を確保して放電の効果を保証する空気入りタイヤの提供を目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明のうちで請求項１記載の発明は、トレッド部からサイドウオール部をへてビード部のビードコアで折り返すカーカス、このカーカスの半径方向外側かつ前記トレッド部の内方に配される補強部材、体積固有抵抗が１×１０8 Ωｃｍ以上の絶縁性ゴム材から成りかつトレッド部を形成するキャップゴム体、及びこのキャップゴム体のタイヤ半径方向内側に配されるベース層とこのベース層から前記キャップゴム体を貫通してのびかつ外端面がトレッド接地面の一部をなす貫通端子部とを具えるとともに体積固有抵抗が１×１０7 Ωｃｍ以下の導電性ゴム材からなるベースゴム体を具える一方、
前記絶縁性ゴム材は、ジエン系ゴム、及び共役ジエン系モノマーと芳香族ビニル化合物との共重合体の内の一種又は二種以上を用いたゴム基材の１００重量部に対して、３０〜１００重量部のシリカと３〜２０重量部のカーボンブラックとを含むとともに、
前記導電性ゴム材は、ジエン系ゴム、及び共役ジエン系モノマーと芳香族ビニル化合物との共重合体の内の一種又は二種以上を用いたゴム基材の１００重量部に対して、０〜５０重量部のシリカと２５重量部以上のカーボンブラックとを含み、
しかも２５゜Ｃの温度における前記絶縁性ゴム材のゴム硬度Ｈs1を前記導電性ゴム材のゴム硬度Ｈs2以下とし、
前記導電性ゴム材の摩耗抵抗指数Ｋ２は絶縁性ゴム材の摩耗抵抗指数Ｋ１より大であることを特徴とする。
【００１４】
又請求項２に係る発明は、請求項１の発明と主要部を同じくし、かつキャップゴム体の体積Ｖ１とベースゴム体の体積Ｖ２との比Ｖ２／Ｖ１は、０．５以下であることを特徴とする。空気入りタイヤ。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項１の発明と主要部を同じくし、かつ基準リムにリム組みされるとともに、前記トレッド接地面の接地部と前記基準リムとの間の電気抵抗は、タイヤ最大荷重で規定される内圧の８０％内圧を充填しかつ前記タイヤ最大荷重の８０％荷重を負荷した負荷状態において、未走行時は１×１０ 8 Ωｃｍ以下、かつ１０００ｋｍ走行後は１×１０ 9 Ωｃｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
又請求項４に係る発明は、前記ベースゴム体に接し前記補強部材をコーティングする補強部材ゴム層、この補強部材ゴム層に接しかつカーカスをコーティングするカーカスゴム層或いはサイドウオールゴム層、及びビード部に配され前記カーカスゴム層或いはサイドウオールゴム層に接するとともにリムに着座するクリンチゴム層を具え、しかも 補強部材ゴム層と、カーカスゴム層或いはサイドウオールゴム層と、クリンチゴム層は、ジエン系ゴム、及び共役ジエン系モノマーと芳香族ビニル化合物との共重合体の内の一種又は二種以上を用いたゴム基材の１００重量部に対して、シリカ０〜５０重量部とカーボンブラック２５重量部以上とを含むことによって体積固有抵抗を１×１０ 7 Ωｃｍ以下とした導電性副ゴム材からなることを特徴とする。
【００１７】
さらに請求項５に係る発明は、前記導電性ゴム材は、シリカの窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）を１５０〜２５０ｍ 2 ／ｇかつＤＢＰ吸油量を１８０ｍｌ／１００ｇ以上、かつカーボンブラックの配合量Ｗｃ（重量部）と平均粒子径Ｎｃ（単位ｎｍ）との比Ｗｃ／Ｎｃを１．５以上としたことを特徴とし、かつ請求項６に係る発明は、シリカの窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）を１５０〜２５０ｍ 2 ／ｇかつＤＢＰ吸油量を２００ｍｌ／１００ｇ以上、カーボンブラックの配合量Ｗｃ（重量部）と平均粒子径Ｎｃ（単位ｎｍ）との比Ｗｃ／Ｎｃを１．５以上としたことを特徴とする。
【００１８】
請求項７に係る発明は、前記貫通端子部が、主部の先端に、タイヤ軸方向の巾を増した増巾部を設けた茸状の該貫通端子部を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【００１９】
又請求項８記載の発明は、貫通端子部の主部先端における貫通端子部最小巾を０．５〜２０．０ｍｍとすることを特徴としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態の一例を図面に基づき説明する。
図１は、ＪＡＴＭＡ、ＴＲＡ、ＥＴＲＴＯ等のタイヤ基準で定める基準リムＲにリム組みされかつタイヤ基準で定めるタイヤ最大荷重によって規定される内圧の８０％を充填した８０％内圧状態におけるタイヤ子午断面を示し、空気入りタイヤ１は、図１に示すように、トレッド部２と、このトレッド部２の両端からからタイヤ半径方向内方にのびるサイドウオール部３、３と、各サイドウオール部３の内方に位置するビード部４とを具える。又空気入りタイヤ１は、前記ビード部４、４間を跨るトロイド状のカーカス６、及びこのカーカス６の半径方向外側かつトレッド部２内部に配されるベルト層７などの補強部材８によって補強されかつ必要なタイヤ強度、剛性などが付与される。
【００２１】
前記カーカス６は、トレッド部２からサイドウオール部３をへてビード部４のビードコア５の周りで両端が折返される少なくとも１枚、本例では１枚のカーカスプライから形成される。またカーカス６の本体部分とその折返し部分との間には、ビードエーペックスゴム９が充填されタイヤ横剛性を高めている。
【００２２】
又前記カーカスプライは、タイヤ赤道Ｃに対して７５〜９０度の角度で引き揃えたカーカスコードの配列体からなり、この配列体をいわゆるトッピングゴムであるカーカスゴム層１１によってコーティングすることによって、シート状体に形成される。なおカーカスコードとしては、スチールコードの他、例えばナイロン、レーヨン、ポリエステルなどの有機繊維コードも好適に採用できる。
【００２３】
又前記補強部材８は、本例では、前記トレッド部２をタガ効果を有して補強し低い偏平率でタイヤを拘束するベルト層７、及びこのベルト層７外側に配されそのリフティングを抑制するバンド層１０（図２に示す）とを具える。なお補強部材８は、要求するタイヤ性能によって、バンド層１０を排除しても良い。
【００２４】
前記ベルト層７は、タイヤ赤道Ｃに対して１０〜３０度の角度で配列するベルトコードの配列体からなる例えば２枚のベルトプライを具え、各ベルトコードはプライ間相互で交差するトラス構造を有する。また各ベルトコードには、本例ではスチールコードが用いられ、前記トラス構造による高い曲げ剛性とともにタイヤ強度を維持している。
【００２５】
またバンド層１０は、例えばナイロン、レーヨン、ポリエステルなどの有機繊維のバンドコードを螺旋巻きしたスパイラルコードのバンドプライからなり、このバンドプライが少なくともベルト層７外面の両端、本例では、ベルト層７外面の全体を被覆することにより、タイヤ回転に伴うベルト層７の弛み、リフティングなどを抑制し高速耐久性を高めている。
【００２６】
なお前記ベルトプライをなすベルトコードの配列体及びバンドプライをなすバンドコードの配列体も、前記カーカスコードと同様に、補強部材ゴム層１２によって被覆され、それぞれシート状体として形成される。
【００２７】
又前記トレッド部２を形成するトレッドゴム１３は、トレッド面を有する半径方向外側のキャップゴム体１５と、その内側に配されるベースゴム体１６との２層構造をなし、キャップゴム体１５は、前記トレッド部２の全巾に亘って延在し、トレッド面にはタイヤ周方向にのびる縦溝Ｇｍ及びこれに交わる方向にのびる横溝Ｇｙなどで構成する自在なパターン形状のトレッド溝Ｇを凹設している。
【００２８】
前記ベースゴム体１６は、ほぼ均一な厚さを有して前記キャップゴム体１５の内面に接してのびるベース層１７と、このベース層１７から立ち上がり前記キャップゴム体１５を貫通してのびる貫通端子部１９とを一体に具え、この貫通端子部１９の外端面が、トレッド接地面２Ｓと整一してその一部を構成する。なおトレッド接地面２Ｓとは、トレッド面のうちトレッド溝Ｇを除外した面部、すなわちタイヤ転動に際して路面と接地しうる面部を意味する。
【００２９】
又前記キャップゴム体１５は、前記トレッド溝Ｇの溝深さ以上の厚さを有するとともに、前記ベースゴム体１６は、その体積Ｖ２を前記キャップゴム体１５の体積Ｖ１の０．５倍以下とした薄肉であり、これによってトレッドのボリューム増加を抑制しながら、摩耗終期においてキャップゴム体１５が摩滅してベース層１７が露出するのを確実に防止する。
【００３０】
前記貫通端子部１９は、本例では図３に示すように、タイヤ赤道Ｃの両側に位置して円周方向に連続してのびるリブ状をなし、例えば接地圧が高いトレッド中央域に形成する。又貫通端子部１９は、図２にその断面形状を示すように、タイヤ軸方向の巾を漸減しながらベース層１７からトレッド面に向かって立ち上がる主部２０を具え、この主部２０の根元部分が前記ベース層１７と例えば円弧によって滑らかに接することによって、応力集中の緩和が図られるとともにベース層１７との間の静電気の流れを円滑化している。なお根元部分の曲率半径ｒは、主部２０先端の巾Ｗの０．５〜２．０倍程度が良く、又この巾Ｗは、根元部分の最大巾Ｗｃの０．２〜０．８倍程度が好ましい。
【００３１】
本例では、一方の貫通端子部１９Ａは、前記主部２０のみで形成される。この時、主部２０先端がトレッド接地面２Ｓを形成することになり、必要な導電面積を確保すべく、トレッド接地面２Ｓでの貫通端子部１９Ａの巾Ｗａを０．５〜２０．０ｍｍの範囲とする。０．５ｍｍ未満では導電性を損ね、また２０ｍｍを超えると、ベ−スゴム体１６の弾性、剛性等のゴム物性が影響して、低転がり抵抗性及びウエット性能の向上効果を充分に発揮し得ない。
【００３２】
又他方の貫通端子部１９Ｂは、本例では、前記主部２０の先端に、タイヤ軸方向の巾を増した増巾部２１を設けた茸状に形成しており、この時くびれ状の主部２０先端が前記ベ−スゴム体１６のゴム物性の影響を緩和する緩和部として機能する。従って、茸状の貫通端子部１９Ｂでは、トレッド接地面２Ｓでの巾Ｗｂを前記貫通端子部１９Ａの巾Ｗａより大きく設定でき、例えばその上限を４０ｍｍ程度まで高めうる。これによって、例えば路面との馴染み性に劣る慣らし走行などの使用初期における導電性を維持できる。なお、貫通端子部１９Ｂの主部２０先端の巾Ｗは、貫通端子部１９Ａの巾Ｗａより小である。
【００３３】
ここで前記キャップゴム体１５は、シリカを主の補強剤として配合した体積固有抵抗が１×１０8 Ωｃｍ以上の絶縁性ゴム材２２からなり、この絶縁性ゴム材２２は、ジエン系ゴム、及び共役ジエン系モノマーと芳香族ビニル化合物との共重合体の内の一種又は二種以上を用いたゴム基材の１００重量部に対して、３０〜１００重量部のシリカと３〜２０重量部のカーボンブラックとを含む。すなわち、タイヤの低転がり抵抗性とウエット性能とを両立して高いレベルで発揮するために、シリカを３０重量部以上配合することが必要であり、この時、他の必要なゴム物性、例えばゴム弾性、ゴム硬度、発熱性等を得るために、カーボンブラックを補助的に配合し、その配合量を２０重量部以下とする。なおカーボンブラックが２０重量部を超えると、前記低転がり抵抗性等のシリカによる効果が減じられ、かつゴム硬度が過大となるなど前記他のゴム物性が得られ難い。又シリカが１００重量部を超えると、前記他のゴム物性を得るために、カーボンブラックの３重量部以上の配合が困難となり、光酸化防止効果が減じて耐候性を著しく損ねる。
【００３４】
なお前記ジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレインの重合体である合成ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンの重合体であるブタジエンゴム（ＢＲ）、ブタジエンとアクリロニトリルとの共重合体であるニトリルゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンの重合体であるクロロプレンゴム（ＣＲ）などがあり、特にＮＲ、ＩＲ、ＢＲが好適である。又前記共役ジエン系モノマーと芳香族ビニル化合物との共重合体とは、共役ジエン系モノマーである前記ブタジエン、イソプレイン等と、芳香族ビニル化合物であるスチレン、アルファメチルスチレン等との共重合体であって、いわゆる乳化重合のスチレンブタジエンゴム（Ｅ−ＳＢＲ）及び溶液重合のスチレンブタジエンゴム（Ｓ−ＳＢＲ）が好適である。従って、絶縁性ゴム材２２のゴム基材としては、前記ＮＲ、ＩＲ、ＢＲ、並びにＳＢＲ（Ｅ−ＳＢＲ、Ｓ−ＳＢＲ）から選択される一種のゴム、又は二種以上を混合したブレンドゴム、特にＳＢＲを含むことが望ましい。そのときには、ＳＢＲとして、スチレン量が１０〜４０％、好ましくは１５〜３０％の範囲で、又ビニル量が１０〜７０％、好ましくは１５〜６０％、さらに好ましくはＳ−ＳＢＲでかつビニル量が４０〜６０％の範囲のものが良い。
【００３５】
又前記ベースゴム体１６は、カーボンブラックを主の補強剤として配合した体積固有抵抗が１×１０7 Ωｃｍ以下の導電性ゴム材２３から形成され、この導電性ゴム材２３は、前記ジエン系ゴム、及び共役ジエン系モノマーと芳香族ビニル化合物との共重合体の内の一種又は二種以上を用いたゴム基材の１００重量部に対して、０〜５０重量部のシリカと２５重量部以上のカーボンブラックとを含む。すなわち１×１０7 Ωｃｍ以下の優れた導電性を得るために、カーボンブラックの２５重量部以上の配合が必要であり、他のゴム物性を得るために、シリカを補助的に配合してもよく、そのときシリカ配合量は５０重量部以下とする。なおシリカが５０重量部を超えると、カーボンブラックによるものに比べて耐摩耗抵抗指数に劣り、又ゴム硬度の増加に伴う発熱性が増して低転がり抵抗性を損ねる結果となる。
【００３６】
なお導電性ゴム材２３のゴム基材としては、絶縁性ゴム材２２と同様に、前記ＮＲ、ＩＲ、ＢＲ、並びにＳＢＲ（Ｅ−ＳＢＲ、Ｓ−ＳＢＲ）から選択される一種のゴム、又は二種以上を混合したブレンドゴムが好適であるが、特にＳＢＲを含むことは必要ない。なおＳＢＲを含む場合には、Ｓ−ＳＢＲが望ましく、特にＴｇ（ガラス転移温度）が−５０゜Ｃ以下のＳ−ＳＢＲが低転がり抵抗性能の面から望ましい。
【００３７】
ここで前記導電性ゴム材２３で使用するカーボンブラックの種類は、特に限定されないが、前記配合量Ｗｃ（重量部）と平均粒子径Ｎｃ（単位ｎｍ）との比Ｗｃ／Ｎｃを１．５以上とすることが好ましい。これは、前記導電性ゴム材２３の体積固有抵抗は、カーボンブラックの配合量Ｗｃとその平均粒子径Ｎｃとに関係し、Ｗｃの増加又はＮｃの減少によって体積固有抵抗は減少する。従って、比Ｗｃ／Ｎｃを１．５以上に規制することによって、必要な導電性が保証される。なお好適には、平均粒子径Ｎｃが３０ｎｍ以下のハードカーボンが使用される。
【００３８】
又導電性ゴム材２３に用いるシリカとしては、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が１５０〜２５０ｍ2 ／ｇの範囲、かつフタル酸ジブチル（ＤＢＰ）吸油量が１８０ｍｌ／１００ｇ以上のコロイダル特性を示すものが、ゴムへの補強効果及びゴム加工性等の点で好ましい。
【００３９】
なお、絶縁性ゴム材２２に用いるカーボンブラック及びシリカも、特に制限されないが、上記の規制に準じたものが使用でき、又前記導電性ゴム材２３、絶縁性ゴム材２２、さらには後述する導電性副ゴム材２６には、必要に応じて、公知の加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、可塑剤、老化防止剤、およびシランカップリング剤等を適宜添加できることは勿論である。なおシランカップリング剤としては、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、α−メルカプトプロピルトリメトキシシランが好適である。
【００４０】
又トレッドゴム１３は、操縦安定性を維持するために、前記絶縁性ゴム材２２の例えば２５゜Ｃの温度におけるゴム硬度Ｈs1を、導電性ゴム材２３のゴム硬度Ｈs2以下、すなわちＨs1≦Ｈs2とすることが必要であり、もしＨs1＞Ｈs2の時、ベース層１７に動きが生じるなど腰が弱くコーナリングフォースが過小、かつ応答性が損なわれるなど直進安定性が悪くなる。しかも前記貫通端子部１９が圧縮変形して路面との導通性が低下する。又貫通端子部１９の最小巾Ｗａが２０．０ｍｍを超えると、キャップゴム体１５による接地面積が減じ、シリカによる低転がり抵抗性等のメリットが減じられる。
【００４１】
又前記導電性ゴム材２３は、その摩耗抵抗指数Ｋ２を、絶縁性ゴム材２２の摩耗抵抗指数Ｋ１より大とする。もし摩耗抵抗指数Ｋ２が摩耗抵抗指数Ｋ１以下の時、トレッド接地面２Ｓにおいて、貫通端子部１９がキャップゴム体１５より早期に摩耗して接地がしなくなり、使用途中からタイヤの導電性が著しく低下する。なお本例では、摩耗抵抗指数は、ＪＩＳＫ６２６４に従い、島多技研社製ランボーン摩耗試験機を用いて、荷重２．０ｋｇ、スリップ率４０％の条件下において測定したものを比較している。
【００４２】
又低転がり性能をさらに高めるためには、実質的に接地しないベースゴム体１６側の導電性ゴム材２３の損失正接 tanδ２を０．０９以上かつ絶縁性ゴム材２２の損失正接 tanδ１以下の範囲に減じるのが好ましく、またこれによって内部発熱を減じ耐久性向上にも役立つ。なお絶縁性ゴム材２２の損失正接 tanδ１は、通常０．２４以下である。又前記損失正接の値は、本例では岩本製作所製粘弾性スペクトロメータにて温度７０℃、初期伸張１０％、導歪み±１．０％、周波数１０Ｈｚの条件下で測定した値である。
【００４３】
又空気入りタイヤ１は、図１に示すように、ビード部４に配されることにより前記基準リムＲに着座する、リムずれ防止用のクリンチゴム層２５を具え、本例では、前記ベース層１７と、補強部材ゴム層１２と、カーカスゴム層１１及びサイドウオールゴム層２７と、クリンチゴム層２５とが順次接続して配されることによって、前記貫通端子部１９から基準リムＲに至るタイヤの導電通路をタイヤ内部に形成している。
【００４４】
そのために、前記補強部材ゴム層１２、カーカスゴム層１１、サイドウオールゴム層２７、及びクリンチゴム層２５は、前記導電性ゴム材２３と略同様に、前記ジエン系ゴム、及び共役ジエン系モノマーと芳香族ビニル化合物との共重合体の内の一種又は二種以上を用いたゴム基材の１００重量部に対して、シリカ０〜５０重量部とカーボンブラック２５重量部以上とを含むことによって体積固有抵抗を１×１０7 Ωｃｍ以下とした導電性副ゴム材２６から形成している。なお前記導電通路を形成するために、本例の如くカーカスゴム層１１及びサイドウオールゴム層２７の双方を導電性副ゴム材２６で構成することが好ましいが、一方を体積固有抵抗が１×１０7 Ωｃｍより大の非導電性のゴム材で形成することもできる。又導電性副ゴム材２６に用いるカーボンブラックも、その配合量Ｗｃ（重量部）と平均粒子径Ｎｃ（単位ｎｍ）との比Ｗｃ／Ｎｃを１．５以上としたものが使用され、必要な導電性が保証される。又シリカとしては、窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）が１５０〜２５０ｍ2 ／ｇの範囲、かつフタル酸ジブチル（ＤＢＰ）吸油量が２００ｍｌ／１００ｇ以上のコロイダル特性を示すものを使用する。
【００４５】
又そしてこのようなタイヤ構成とすることによって、前記８０％内圧のタイヤにタイヤ最大荷重の８０％荷重を負荷した負荷状態において、トレッド接地面２Ｓの接地部と前記基準リムＲとの間の電気抵抗を、未走行時において１×１０8 Ωｃｍ以下、かつ１０００ｋｍ走行後において１×１０9 Ωｃｍ以下に規制する。これにより、静電気のスパークを原因とする火災、電波障害等を防止した安全走行を、使用初期から終期に至り保証できる。なお負荷状態における前記電気抵抗値は、ドイツの WDK、 Blatt3で規定される「荷重下でのタイヤ電気抵抗の測定手順」に基づき測定されたものであって、図６に示すように、台板３０に対して絶縁状態で取付く鋼板３１上に、タイヤ１を前記負荷状態で垂直に接地させ、リムＲと鋼板３１との間の電気抵抗を、印可電圧１００ボルト以上を有する抵抗測定器３２を用いて測定する。
【００４６】
なお本例では、貫通端子部１９は、円周方向に連続してのびるリブ状に形成しているが、横溝Ｇｙが横切ることによって貫通端子部１９の外端面が円周方向に不連続に表われてもよく、又その形成位置は、トレッドショルダー域の他、図４に示すように、縦溝Ｇｍの壁面を跨いで形成も良い。又貫通端子部１９はリブ状の他、図５に示すように、端面が例えば円形、矩形などの点状をなす柱状体として形成してもよく、この時、トレッド接地面２Ｓの全周に亘り均一又は不均一に分散して配置することもできる。
【００４７】
【実施例】
図１に示す構造を有し、かつトレッドゴム１３として表１の仕様の配合ゴム材（Ａ１〜Ａ６）と表２の仕様の配合ゴム材（Ｂ１〜Ｂ６）と組み合わせたタイヤサイズが２０５／６５Ｒ１５のタイヤを、表３の仕様に基づき試作するとともに、試供タイヤの耐候性、低転がり抵抗性、ウエット性能、直進安定性、負荷状態のタイヤ電気抵抗をそれぞれ測定しかつ比較した。なおキャップゴム体１５として配合ゴム材（Ａ１〜Ａ６）を用い、かつベースゴム体１６として配合ゴム材（Ｂ１〜Ｂ６）を用いている。
【００４８】
又前記トレッドゴム１３以外に導電性副ゴム材２６として用いた補強部材ゴム層１２、カーカスゴム層１１、サイドウオールゴム層２７、及びクリンチゴム層２５のゴム配合、及びその体積固有抵抗を表４に示す。なお表４中、比較例であるクリンチゴム層Ｂは、体積固有抵抗が１×１０13.7 Ωｃｍと１×１０7 Ωｃｍを大きく越えているため、タイヤ電気抵抗を１×１０8 Ωｃｍ以下に減じることは困難である。
【００４９】
・低転がり抵抗性は、前記試供タイヤの転がり抵抗を、転動抵抗試験機を用いて測定し、サンプル品７を１００とした指数で評価したものであり、数値が高いほど優れている。
・ウエット性能は、前記試供タイヤを、ＪＡＴＭＡの基準で定める標準リム、標準内圧にて乗用車両の前輪に装着し、半径５０ｍのアスファルト路面に水深約５mmの水たまりを設けたコース上を、速度を段階的に増加させながら実車走行した時に測定した最大横加速度（横Ｇ）をもってウエット性能とした。なお該性能はサンプル品７を１００とした指数で評価し、数値が高いほど優れている。
・直進安定性は、前記装着状態の基で、乾燥アスファルト路面のコースを実車走行し、レーンチェンジの際の応答性、収斂性及び接地性などをドライバーの官能により総合判定したものであり、サンプル品７を１００とした指数で評価した。数値が高いほど優れている。
・負荷状態のタイヤ電気抵抗は、前述のドイツの WDK、 Blatt3で規定される「荷重下でのタイヤ電気抵抗の測定手順」に基づき測定した。
【００５０】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
表３に示すように、本願の比較例タイヤであるサンプル品１、２、３、６、７、１２のうち、サンプル品１、２は、低転がり抵抗性、ウエット性能、直進安定性、タイヤ電気抵抗等の諸性能に優れているが、キャップゴム体１５にカーボンブラックを含んでいないため耐候性が悪く商品化が難しい。
サンプル品３は、ベースゴム体１６における体積固有抵抗が高いため、未走行時においても必要なタイヤ電気抵抗が得られない。
サンプル品６、７は、キャップゴム体１５のカーボンブラック含有量が過大であるため、シリカによる低転がり抵抗性及びウエット性能の向上効果が発揮できない。なおこのものは、ベースゴム体１６の摩耗抵抗指数Ｋ２がキャップゴム体１５の摩耗抵抗指数Ｋ１より低いため、１０００ｋｍ走行後の摩耗によって貫通端子部１９の接地性が減じ、タイヤ電気抵抗を悪くしている。この傾向はサンプル品１１にも見られる。
又サンプル品１２では、ベースゴム体１６のゴム硬度ＨS2がキャップゴム体１５のゴム硬度ＨS1より小であり、好ましい直進安定性等の操縦安定性が得られない。
【００５５】
又本願の実施例タイヤであるサンプル品４、５、８、９、１０、１１、１３、１４、１５のうち、サンプル品８では、ベースゴム体１６の体積比Ｖ１／Ｖ２が過大であるため、特にキャップゴム体１５におけるシリカの低転がり抵抗性向上効果を損ねている。
又サンプル品９では、貫通端子部１９の巾Ｗａが過大となり、キャップゴム体１５の接地面積が損なわれるため、シリカによる低転がり抵抗性及びウエット性能の向上効果を損ねている。
【００５６】
なお表２におけるサンプルＢ７のゴムは、シリカのＢＥＴが高すぎ、ゴムとして固くなりすぎるため、工程面で薄く押し出すことができずに、タイヤ用材料を得ることができなかった。そのため、体積固有抵抗摩擦指数の物性の測定ができなかった。
【００５７】
【発明の効果】
叙上の如く本発明は構成しているため、シリカ配合によって得られる優れた低転がり抵抗性能及びウエット性能を維持しうるとともに、操縦安定性を損ねることなく車両に発生する静電気を路面に効果的に放電でき、しかもこれらの特性を使用初期から終期にいたり安定して発揮しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す空気入りタイヤの断面図である。
【図２】貫通端子部を拡大して示す部分断面図である。
【図３】トレッドパターンの一例を示すトレッド部の平面図である。
【図４】貫通端子部の他の実施例を示す部分断面図である。
【図５】貫通端子部のさらに他の実施例を示すトレッド部の平面図である。
【図６】負荷状態におけるタイヤの電気抵抗の測定方法を説明する線図である。
【符号の説明】
２ トレッド部
２Ｓ トレッド接地面
３ サイドウオール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
８ 補強部材
１１ カーカスゴム層
１２ 補強部材ゴム層
１５ キャップゴム体
１６ ベースゴム体
１７ ベース層
１９ 貫通端子部
２０ 貫通端子部の主部
２２ 絶縁性ゴム材
２３ 導電性ゴム材
２５ クリンチゴム層
２６ 導電性副ゴム材
２７ サイドウオールゴム層
Claims (8)
- トレッド部からサイドウオール部をへてビード部のビードコアで折り返すカーカス、このカーカスの半径方向外側かつ前記トレッド部の内方に配される補強部材、体積固有抵抗が１×１０8 Ωｃｍ以上の絶縁性ゴム材から成りかつトレッド部を形成するキャップゴム体、及びこのキャップゴム体のタイヤ半径方向内側に配されるベース層とこのベース層から前記キャップゴム体を貫通してのびかつ外端面がトレッド接地面の一部をなす貫通端子部とを具えるとともに体積固有抵抗が１×１０7 Ωｃｍ以下の導電性ゴム材からなるベースゴム体を具える一方、
前記絶縁性ゴム材は、ジエン系ゴム、及び共役ジエン系モノマーと芳香族ビニル化合物との共重合体の内の一種又は二種以上を用いたゴム基材の１００重量部に対して、３０〜１００重量部のシリカと３〜２０重量部のカーボンブラックとを含むとともに、
前記導電性ゴム材は、ジエン系ゴム、及び共役ジエン系モノマーと芳香族ビニル化合物との共重合体の内の一種又は二種以上を用いたゴム基材の１００重量部に対して、０〜５０重量部のシリカと２５重量部以上のカーボンブラックとを含み、
しかも２５゜Ｃの温度における前記絶縁性ゴム材のゴム硬度Ｈs1を前記導電性ゴム材のゴム硬度Ｈs2以下とし、
前記導電性ゴム材の摩耗抵抗指数Ｋ２は絶縁性ゴム材の摩耗抵抗指数Ｋ１より大であることを特徴とする空気入りタイヤ。 - トレッド部からサイドウオール部をへてビード部のビードコアで折り返すカーカス、このカーカスの半径方向外側かつ前記トレッド部の内方に配される補強部材、体積固有抵抗が１×１０ 8 Ωｃｍ以上の絶縁性ゴム材から成りかつトレッド部を形成するキャップゴム体、及びこのキャップゴム体のタイヤ半径方向内側に配されるベース層とこのベース層から前記キャップゴム体を貫通してのびかつ外端面がトレッド接地面の一部をなす貫通端子部とを具えるとともに体積固有抵抗が１×１０ 7 Ωｃｍ以下の導電性ゴム材からなるベースゴム体を具える一方、
前記絶縁性ゴム材は、ジエン系ゴム、及び共役ジエン系モノマーと芳香族ビニル化合物との共重合体の内の一種又は二種以上を用いたゴム基材の１００重量部に対して、３０〜１００重量部のシリカと３〜２０重量部のカーボンブラックとを含むとともに、
前記導電性ゴム材は、ジエン系ゴム、及び共役ジエン系モノマーと芳香族ビニル化合物との共重合体の内の一種又は二種以上を用いたゴム基材の１００重量部に対して、０〜５０重量部のシリカと２５重量部以上のカーボンブラックとを含み、
しかも２５゜Ｃの温度における前記絶縁性ゴム材のゴム硬度Ｈ s1 を前記導電性ゴム材のゴム硬度Ｈ s2 以下とし、
前記キャップゴム体の体積Ｖ１とベースゴム体の体積Ｖ２との比Ｖ２／Ｖ１は、０．５以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。 - トレッド部からサイドウオール部をへてビード部のビードコアで折り返すカーカス、このカーカスの半径方向外側かつ前記トレッド部の内方に配される補強部材、体積固有抵抗が１×１０ 8 Ωｃｍ以上の絶縁性ゴム材から成りかつトレッド部を形成するキャップゴム体、及びこのキャップゴム体のタイヤ半径方向内側に配されるベース層とこのベース層から前記キャップゴム体を貫通してのびかつ外端面がトレッド接地面の一部をなす貫通端子部とを具えるとともに体積固有抵抗が１×１０ 7 Ωｃｍ以下の導電性ゴム材からなるベースゴム体を具える一方、
前記絶縁性ゴム材は、ジエン系ゴム、及び共役ジエン系モノマーと芳香族ビニル化合物との共重合体の内の一種又は二種以上を用いたゴム基材の１００重量部に対して、３０〜１００重量部のシリカと３〜２０重量部のカーボンブラックとを含むとともに、
前記導電性ゴム材は、ジエン系ゴム、及び共役ジエン系モノマーと芳香族ビニル化合物との共重合体の内の一種又は二種以上を用いたゴム基材の１００重量部に対して、０〜５ ０重量部のシリカと２５重量部以上のカーボンブラックとを含み、
しかも２５゜Ｃの温度における前記絶縁性ゴム材のゴム硬度Ｈ s1 を前記導電性ゴム材のゴム硬度Ｈ s2 以下とし、
基準リムにリム組みされるとともに、前記トレッド接地面の接地部と前記基準リムとの間の電気抵抗は、タイヤ最大荷重で規定される内圧の８０％内圧を充填しかつ前記タイヤ最大荷重の８０％荷重を負荷した負荷状態において、未走行時は１×１０ 8 Ωｃｍ以下、かつ１０００ｋｍ走行後は１×１０ 9 Ωｃｍ以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。 - 前記ベースゴム体に接し前記補強部材をコーティングする補強部材ゴム層、この補強部材ゴム層に接しかつカーカスをコーティングするカーカスゴム層或いはサイドウオールゴム層、及びビード部に配され前記カーカスゴム層或いはサイドウオールゴム層に接するとともにリムに着座するクリンチゴム層を具え、しかも 補強部材ゴム層と、カーカスゴム層或いはサイドウオールゴム層と、クリンチゴム層は、ジエン系ゴム、及び共役ジエン系モノマーと芳香族ビニル化合物との共重合体の内の一種又は二種以上を用いたゴム基材の１００重量部に対して、シリカ０〜５０重量部とカーボンブラック２５重量部以上とを含むことによって体積固有抵抗を１×１０7 Ωｃｍ以下とした導電性副ゴム材からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記導電性ゴム材は、シリカの窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）を１５０〜２５０ｍ2 ／ｇかつＤＢＰ吸油量を１８０ｍｌ／１００ｇ以上、かつカーボンブラックの配合量Ｗｃ（重量部）と平均粒子径Ｎｃ（単位ｎｍ）との比Ｗｃ／Ｎｃを１．５以上としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記導電性副ゴム材は、シリカの窒素吸着比表面積（ＢＥＴ）を１５０〜２５０ｍ2 ／ｇかつＤＢＰ吸油量を２００ｍｌ／１００ｇ以上、カーボンブラックの配合量Ｗｃ（重量部）と平均粒子径Ｎｃ（単位ｎｍ）との比Ｗｃ／Ｎｃを１．５以上としたことを特徴とする請求項４記載の空気入りタイヤ。
する - 前記貫通端子部は、主部の先端に、タイヤ軸方向の巾を増した増巾部を設けた茸状の該貫通端子部を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記貫通端子部は、タイヤ軸方向の巾を漸減しながらベース層からトレッド接地面に向かって滑らかに立ち上がる主部を具え、この主部先端における貫通端子部最小巾を０．５〜２０．０ｍｍとしたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
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