特許 7532891 空気入りタイヤ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-05

(45)【発行日】2024-08-14

(54)【発明の名称】空気入りタイヤ

(51)【国際特許分類】

   B60C 11/00 20060101AFI20240806BHJP

   B60C 1/00 20060101ALI20240806BHJP

   C08L 21/00 20060101ALI20240806BHJP

   C08K 7/16 20060101ALI20240806BHJP

   C08K 3/22 20060101ALI20240806BHJP

   C08K 3/30 20060101ALI20240806BHJP

   C08K 3/26 20060101ALI20240806BHJP

   C08L 23/06 20060101ALI20240806BHJP

   C08L 27/18 20060101ALI20240806BHJP

【ＦＩ】

B60C11/00 H

B60C1/00 A

C08L21/00

C08K7/16

C08K3/22

C08K3/30

C08K3/26

C08L23/06

C08L27/18

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020086947

(22)【出願日】2020-05-18

(65)【公開番号】P2021181258

(43)【公開日】2021-11-25

【審査請求日】2023-03-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000183233

【氏名又は名称】住友ゴム工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】清水 亮佑

(72)【発明者】

【氏名】出雲 優

(72)【発明者】

【氏名】河村 幸伸

(72)【発明者】

【氏名】川崎 智史

【審査官】岩本 昌大

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１２３２０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１３６３３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１３９１８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１５８７１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１６６８１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０５９２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２２２８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２０１９６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１６０９３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｃ １／００－１９／１２

Ｃ０８Ｌ １／００－１０１／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ゴム組成物が架橋されることで形成されたトレッドを備えた空気入りタイヤであって、
上記ゴム組成物が、基材ゴム及び球状フィラーを含み、この球状フィラーの球形度が０．８以上であり、
上記球状フィラーが、無機フィラー及び／又は有機フィラーであり、
上記有機フィラーが、ポリテトラフルオロエチレン及び／又はポリエチレンであり、
上記トレッドが、その表面に複数の微細突起が形成されたトレッド面を有しており、
上記トレッド面から無作為に選択した領域における上記微細突起の数密度Ｄが４０００（ｃｍ^－２）以上であり、
上記領域の三次元表面粗さ測定により得られる二乗平均平方根高さがＳｑ（μｍ）であるとき、上記各微細突起の平均面からの高さがＳｑ（μｍ）を超えており、
上記各微細突起を、上記平均面に平行で、かつこの平均面からの高さがＳｑ（μｍ）である切断面で切断したときの断面積が３０００（μｍ^２）以下であり、
上記領域で計測された微細突起の数を、上記領域の面積（ｃｍ^２）で除すことにより、上記微細突起の数密度Ｄ（ｃｍ^－２）が算出される、空気入りタイヤ。

【請求項2】

上記球状フィラーの平均粒子径Ｄ５０が１μｍ以上２０μｍ以下である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。

【請求項3】

上記球状フィラーが多数の球状粒子の集合体であり、それぞれの球状粒子がゴム成分からなるマトリクスに分散されており、このマトリクスにおける球状粒子の平均粒子間距離が１０μｍ以上１００μｍ以下である、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。

【請求項4】

上記球状フィラーが多数の球状粒子の集合体であり、それぞれの球状粒子が、ゴム成分からなるマトリクスに分散されており、
上記マトリクスから無作為に選択された領域において、最も近接する他の球状粒子との粒子間距離が１０μｍ以上１００μｍ以下である球状粒子の、この領域に含まれる全球状粒子に対する割合が５０％以上である、請求項１から３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

【請求項5】

上記無機フィラーが、マグネシウム、カルシウム又はバリウムの、酸化物、水酸化物、硫酸塩又は炭酸塩からなる群から選択される１又は２以上である、請求項１から４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

【請求項6】

上記基材ゴム１００質量部に対する上記球状フィラーの量が、５質量部以上５０質量部以下である、請求項１から５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

【請求項7】

ゴム組成物が架橋されることで形成されたトレッドを備えた空気入りタイヤであって、
上記ゴム組成物が、基材ゴム及び球状フィラーを含み、この球状フィラーの球形度が０．８以上であり、
上記球状フィラーが、無機フィラー及び／又は有機フィラーであり、
上記有機フィラーが、ポリテトラフルオロエチレン及び／又はポリエチレンであり、
上記トレッドが、上記タイヤの走行によって摩耗したときに複数の微細突起が出現するトレッド面を有しており、
上記トレッド面から無作為に選択した領域における上記微細突起の数密度Ｄが４０００（ｃｍ^－２）以上であり、
上記領域の三次元表面粗さ測定により得られる二乗平均平方根高さがＳｑ（μｍ）であるとき、上記各微細突起の平均面からの高さがＳｑ（μｍ）を超えており、
上記各微細突起を、上記平均面に平行で、かつこの平均面からの高さがＳｑ（μｍ）である切断面で切断したときの断面積が３０００（μｍ ^２ ）以下であり、
上記領域で計測された微細突起の数を、上記領域の面積（ｃｍ^２）で除すことにより、上記微細突起の数密度Ｄ（ｃｍ^－２）が算出される、空気入りタイヤ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気入りタイヤに関する。詳細には、本発明は、トレッドを備えたスタッドレスタイヤに関する。

【背景技術】

【0002】

氷雪路面を走行するためのタイヤとして、スタッドレスタイヤが知られている。スタッドレスタイヤでは、氷雪路面におけるグリップ性能が重要である。このタイヤのトレッドには通常、軟質な架橋ゴムが採用される。軟質な架橋ゴムは、グリップ性能に寄与する。

【0003】

車両走行時、タイヤのトレッド面が路面と接触することによりグリップ性能が発揮される。氷雪路面では、路面とタイヤとの摩擦熱等により水膜が発生する。この水膜が、トレッド面と路面との間に介在して、摩擦係数を低下させる。これにより、所定のグリップ性能が得られない場合がある。氷雪路面でのグリップ性能向上のために、種々の検討がなされている。

【0004】

特開２０１４－１６２４３４号公報（特許文献１）には、路面の表面粗さに合わせてトレッドの表面粗さを調整した空気入りタイヤが開示されている。特表２０１３－５４５８３５号公報（特許文献２）には、水溶性アルカリ金属またはアルカリ土類金属硫酸塩の微小粒子を含むタイヤのトレッド用ゴム組成物が開示されている。特表２０１１－５２８７３５号公報（特許文献３）には、硫酸マグネシウム微小粒子を含む冬季タイヤのトレッド用ゴム組成物が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１４－１６２４３４号公報

【文献】特表２０１３－５４５８３５号公報

【文献】特表２０１１－５２８７３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

車両走行時、タイヤは周方向に回転している。回転中、タイヤのトレッド面のある一点が路面と接触している時間は、短い。短い接触時間において、速やかに接地状態を回復して、グリップ性能を発揮するタイヤが求められている。

【0007】

本発明の目的は、グリップ性能に優れた空気入りタイヤの提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明者らは、トレッド面に存在する微小な突起が、特に、氷雪路面における接地状態の回復に寄与することを見出すことにより、本発明を完成した。

【0009】

即ち、本発明に係る空気入りタイヤは、ゴム組成物が架橋されることで形成されたトレッドを備えている。このトレッドは、その表面に複数の微細突起が形成されたトレッド面を有している。このトレッド面から無作為に選択した領域における微細突起の数密度Ｄは４０００（ｃｍ^－２）以上である。この領域の三次元表面粗さ測定により得られる二乗平均平方根高さがＳｑ（μｍ）であるとき、各微細突起の平均面からの高さはＳｑ（μｍ）を超える。各微細突起を、平均面に平行で、かつこの平均面からの高さがＳｑ（μｍ）である切断面で切断したときの断面積は３０００（μｍ^２）以下である。この領域で計測された微細突起の数を、この領域の面積（ｃｍ^２）で除すことにより、微細突起の数密度Ｄ（ｃｍ^－２）を算出する。

【0010】

好ましくは、このゴム組成物は、基材ゴム及び球状フィラーを含む。この球状フィラーの球形度は０．８以上である。好ましくは、球状フィラーの平均粒子径Ｄ５０は１μｍ以上２０μｍ以下である。

【0011】

球状フィラーは、多数の球状粒子の集合体である。それぞれの球状粒子は、ゴム成分からなるマトリクスに分散されている。好ましくは、このマトリクスにおける球状粒子の平均粒子間距離は１０μｍ以上１００μｍ以下である。好ましくは、このマトリクスから無作為に選択した領域において、最も近接する他の球状粒子との粒子間距離が１０μｍ以上１００μｍ以下である球状粒子の、この領域に存在する全球状粒子に対する割合は５０％以上である。

【0012】

好ましい球状フィラーは、マグネシウム、カルシウム又はバリウムの、酸化物、水酸化物、硫酸塩又は炭酸塩からなる群から選択される１又は２以上である。他の好ましい球状フィラーは、ポリテトラフルオロエチレン及び／又はポリエチレンである。

【0013】

好ましくは、このゴム組成物は、１００質量部の基材ゴムに対して、５質量部以上５０質量部以下の球状フィラーを含む。

【0014】

他の観点から、本発明に係る空気入りタイヤは、ゴム組成物が架橋されることで形成されたトレッドを備えている。このトレッドは、このタイヤの走行によって摩耗したときに複数の微細突起が出現するトレッド面を有している。このトレッド面から無作為に選択した領域における微細突起の数密度Ｄは４０００（ｃｍ^－２）以上である。この領域の三次元表面粗さ測定により得られる二乗平均平方根高さがＳｑ（μｍ）であるとき、各微細突起の平均面からの高さはＳｑ（μｍ）を超える。各微細突起を、平均面に平行で、かつこの平均面からの高さがＳｑ（μｍ）である切断面で切断したときの断面積は３０００（μｍ^２）以下である。この領域で計測された微細突起の数を、この領域の面積（ｃｍ^２）で除すことにより、微細突起の数密度Ｄ（ｃｍ^－２）を算出する。

【発明の効果】

【0015】

本発明に係る空気入りタイヤによれば、氷雪路面走行時、タイヤの回転に伴って、トレッド面に存在する複数の微細突起が、トレッド面と路面との間に介在する水膜を突き抜けて路面と接触する。これによって、トレッド面と路面との間から急速に除水され、良好な接地状態が回復する。このタイヤによれば、特に、氷雪路面において、非常に短い時間で優れたグリップ性能が発揮される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤを示す断面図である。

【図2】図２は、図１のタイヤのトレッド面の形状を示す三次元画像である。

【図3】図３は、微細突起が形成されたトレッド面の凹凸の輪郭曲線の一部を二次元で表した模式図である。

【図4】図４は、図２のトレッド面の拡大画像である。

【図5】図５は、微細突起の断面を示すＳＥＭ画像である。

【図6】図６は、図５の微細突起の断面のＳＥＭ－ＥＤＸ像である。

【図7】図７は、微細突起の形成メカニズムを説明するための模式図である。

【図8】図８は、走行時の接地速度の測定方法を説明するた概念図である。

【図9】図９は、実施例のタイヤの接地状態を示す撮影画像である。

【図10】図１０は、比較例のタイヤの接地状態を示す撮影画像である。

【図11】図１１は、接地面積の経時変化を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。なお、本願明細書において、範囲を示す「Ｘ～Ｙ」は「Ｘ以上、Ｙ以下」を意味する。

【0018】

図１は、本発明の一実施形態に係るタイヤ２が示された断面図である。この図において、上下方向がタイヤ２の半径方向であり、左右方向がタイヤ２の軸方向であり、紙面との垂直方向がタイヤ２の周方向である。図１において、一点鎖線ＣＬはタイヤ２の赤道面を表わす。なお、図１において、各構成部材はその断面の輪郭のみが示されている。

【0019】

このタイヤ２は、トレッド４、一対のサイドウォール６、一対のビード８、カーカス１０、ベルト１２、バンド１４及びインナーライナー１６を備えている。このタイヤ２は、乗用車に装着される空気入りタイヤである。

【0020】

トレッド４は、半径方向外向きに凸な形状を呈している。トレッド４は、トレッド面２０を備えている。トレッド面２０には、溝２２が刻まれている。図示される通り、このトレッド４は、ベース層４ａと、キャップ層４ｂとからなる。ベース層４ａは、キャップ層４ｂの半径方向内側に位置しベルト１２と積層されている。トレッド４（ベース層４ａ及びキャップ層４ｂ）は、ゴム組成物が架橋されることにより形成されている。

【0021】

それぞれのサイドウォール６は、トレッド４の端から半径方向略内向きに延びている。それぞれのビード８は、サイドウォール６の半径方向内側に位置している。ビード８は、コア２４と、このコア２４から半径方向外向きに延びるエイペックス２６とを備えている。カーカス１０は、カーカスプライ２８からなる。カーカスプライ２８は、両ビード８の間に架け渡されており、トレッド４及びサイドウォール６に沿っている。カーカスプライ２８は、コア２４の周りを、軸方向内側から外側に向かって折り返されている

【0022】

ベルト１２は、トレッド４の半径方向内側に位置しカーカス１０と積層されている。このベルト１２は、内側層１２ａ及び外側層１２ｂからなる。バンド１４は、ベルト１２の半径方向外側に積層されている。図示されていないが、このバンド１４は、コードとトッピングゴムとからなる。コードは実質的に周方向に延びており、螺旋状に巻かれている。バンド１４は、いわゆるジョイントレス構造を有する。インナーライナー１６は、カーカス１０の半径方向内側に位置してカーカス１０の内面に接合されている。

【0023】

この実施形態に係るタイヤ２において、トレッド面２０には、複数の微細突起が形成されている。このトレッド面２０から無作為に選択した領域における微細突起の数密度Ｄは、４０００（ｃｍ^－２）以上である。

【0024】

図２は、このタイヤ２のトレッド面２０の表面形状が示された三次元画像（倍率３００倍）である。図１中、矢印で示される部分は、タイヤ２の成形時に起因するリブレットである。後述する通り、複数の微細突起は、概ね、リブレットを除く領域に形成される。画像撮影には、市販のデジタルマイクロスコープ等が用いられる。

【0025】

ここで、本願明細書における微細突起の定義を、図３を用いて説明する。図３において、紙面上下方向が高さ方向である。図３中、実線は、リブレットを除くトレッド面２０の凹凸状態を拡大して二次元的に表した輪郭曲線３２であり、破線は、ＩＳＯ２５１７８に定義される平均面３４であり、点線は、平均面３４に平行な切断面３６である。平均面３４と切断面３６との高さが、両矢印Ｓｑとして示されている。

【0026】

ここで、平均面３４とは、ある測定領域において、この平均面３４より高い部分（凸部）の体積と、この平均面３４よりも低い部分（凹部）の体積とが等しくなる面を意味する。両矢印Ｓｑで示される高さは、リブレットを含まない領域において、ＩＳＯ２５１７８に準じた三次元表面粗さ測定により得られる二乗平均平方根高さ（μｍ）であり、ある測定領域における各凹凸の高さの標準偏差に相当する値である。換言すれば、切断面３６は、平均面３４に平行で、かつ、平均面３４からの高さがＳｑ（μｍ）である面である。

【0027】

平均面３４からの高さが高さＳｑ（μｍ）を超える凸部は、平均面３４から明確に突出した形状を有する。さらに、この平均面３４に平行で、かつこの平均面３４からの高さがＳｑ（μｍ）である切断面３６で切断したとき、その断面積が３０００（μｍ^２）以下である凸部３８は、微小な略棒状又は略錐状の形状で、平均面３４から突出する。

【0028】

近年、バイオミメティックスの分野では、ヤモリの足裏に存在する直径３μｍから１５μｍ程度の微細な棒状突起が、被着表面との分子間力（ファンデアワールス力）に起因して、優れた接着性に寄与することが知られている。本発明者らは、この微細な棒状突起による接着効果に着目して検討した結果、接地荷重が大きなタイヤでは、直径６０μｍ程度の棒状突起が路面との接触状態の改善に寄与しうることを見出した。

【0029】

例えば、前述した凸部３８が直径約６０μｍの略円柱状であると仮定すると、平均面３４に平行な面で切断したときの断面積は３０００（μｍ^２）程度となる。本発明者らは、更なる検討の結果、その詳細なメカニズムは不明であるが、平均面３４からの高さがＳｑ（μｍ）である切断面３６で切断したとき、その断面積が３０００（μｍ^２）以下である凸部３８が、その形状によらず、路面との接地状態の回復に有効であることを見出した。そこで、本願明細書では、平均面３４からの高さが二乗平均平方根高さＳｑ（μｍ）を超え、かつ、切断面３６で切断したときの断面積が３０００（μｍ^２）以下である凸部３８を微細突起３８と定義した。

【0030】

図４は、タイヤ２のトレッド面２０から無作為に選択された測定領域の拡大画像である。図４に付された数字は、この測定領域における微細突起３８を含む凸部を示している。このタイヤ２のトレッド面２０で得られる測定領域には、複数の微細突起３８が存在する。画像解析ソフトを用いて、この測定領域における微細突起３８の数を計測し、この測定領域の面積（ｃｍ^２）で除すことにより、微細突起３８の数密度Ｄ（ｃｍ^－２）が算出される。

【0031】

前述した通り、このタイヤ２では、そのトレッド面２０から無作為に選択した領域における微細突起３８の数密度Ｄが、４０００（ｃｍ^－２）以上である。このタイヤ２では、氷雪路面走行時、複数の微細突起３８が、トレッド面２０と路面との間に介在する水膜を突き抜けて、路面と接触する。これにより、微細突起３８間に排水路が形成され、極めて短い時間で水膜が除去されると考えられる。このタイヤ２が氷雪路面を走行する時、速やかに接地状態が回復して、優れたグリップ性能が発揮される。

【0032】

除水速度の観点から、微細突起３８の数密度Ｄは、７０００（ｃｍ^－２）以上が好ましく、１００００（ｃｍ^－２）以上がより好ましい。数密度Ｄの上限値は特に限定されないが、他のタイヤ性能とのバランスの観点から、微細突起３８の数密度Ｄは５００００（ｃｍ^－２）以下が好ましい。

【0033】

除水速度の観点から、微細突起３８を、平均面３４からの高さがＳｑ（μｍ）である切断面３６で切断したときの断面積は、２０００（μｍ^２）以下が好ましく、１０００（μｍ^２）以下がより好ましい。強度の観点から、この断面積は５００（μｍ^２）以上が好ましい。

【0034】

図５は、タイヤ２のトレッド面２０に形成された微細突起３８の断面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して得られる画像である。この微細突起３８の断面を、Ｘ線分析装置付走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ－ＥＤＸ）で測定した結果が、図６に示されている。

【0035】

この実施形態において、トレッド４の形成に用いられるゴム組成物は、基材ゴムと、球状フィラーとを含んでいる。球状フィラーは、多数の球状粒子の集合体である。このゴム組成物を架橋して得られる架橋ゴムでは、多数の球状粒子が、ゴム成分からなるマトリクスに分散されている。図６中、矢印で示される淡色部分は球状粒子であり、黒色部分は、ゴムマトリクスである。本発明者らは、この微細突起３８をなす架橋ゴムに、球状粒子が含まれないことを確認している。

【0036】

本発明の効果が得られる限り、複数の微細突起３８は、タイヤ２の成形時にトレッド面２０に形成されるものであってもよく、タイヤ２の走行によりその表面が摩耗することにより、トレッド面２０に形成されるものであってもよい。換言すれば、トレッド４が、タイヤ２の走行によって摩耗したときに複数の微細突起３８が出現するトレッド面２０を有するタイヤ２も、本発明の技術的範囲に含まれる。

【0037】

例えば、トレッド４は、基材ゴム及び球状フィラーを含むゴム組成物を、所定の金型中で加熱及び加硫することにより形成される。この加硫時に金型の内面に当接する架橋ゴムの表面に、スキン層が形成される場合がある。スキン層が形成されたトレッド４では、トレッド面２０に微細突起３８が形成されない。

【0038】

図７は、タイヤ２の走行により、スキン層を有するトレッド面２０に複数の微細突起３８が出現するメカニズムを説明するための概念図である。（７ａ）－（７ｃ）は、トレッド４をなす架橋ゴムの、路面（図示されず）と接しているトレッド面２０を含む部分断面図であり、順に、タイヤ２の走行前、走行中、走行後の状態が示されている。図７において、紙面上下方向が周方向（径方向）であり、紙面左右方向が幅方向である。

【0039】

図７の（７ａ）に示される通り、このタイヤ２では、走行前のトレッド面２０に微細突起３８は形成されていない。トレッド４をなす架橋ゴムでは、前述した通り、多数の球状粒子４２が、ゴム成分からなるマトリクス４４に分散されている。このトレッド面２０には、球状粒子４２に近接する領域２０ａと、球状粒子４２と近接していない領域２０ｂとが存在する。

【0040】

球状粒子４２に近接していない領域２０ｂでは、タイヤ２が走行中、この領域２０ｂに位置する架橋ゴムが路面からの荷重により弾性変形する。一方、球状粒子４２に近接する領域２０ａでは、球状粒子４２と路面との間に位置することにより、架橋ゴムの見かけ上の硬さが増加する。従って、球状粒子４２に近接する領域２０ａにおける弾性変形の程度は、球状粒子４２と近接していない領域２０ｂより、小さい。弾性変形の程度が小さい領域２０ａは、タイヤ２の走行中に、摩耗しやすい。このため、このタイヤ２では、図７の（７ｂ）に示される通り、球状粒子４２に近接する領域２０ａが選択的に摩耗すると考えられる。

【0041】

球状粒子４２に近接する領域２０ａにおる選択的な摩耗の進行に伴って、トレッド面２０の近傍に位置する球状粒子４２もマトリクス４４とともに削りとられる。所定時間走行後のタイヤ２では、図７の（７ｃ）に示される通り、球状粒子４２に近接していない領域２０ｂの架橋ゴムが残されることで、微細突起３８が形成されるものと推測される。

【0042】

このタイヤ２では、球状粒子４２の分散状態が、微細突起３８の形成状態に寄与すると考えられる。好ましくは、マトリクス４４における球状粒子４２の平均粒子間距離は、１０μｍ以上１００μｍ以下である。平均粒子間距離が１０μｍ以上である架橋ゴムによれば、走行後のトレッド面２０に、間隔が適正な微細突起３８が形成される。この架橋ゴムからなるトレッド４を備えたタイヤ２が氷雪路面を走行するとき、複数の微細突起３８により、間隔が適正な排水路が形成されうる。このタイヤ２における除水速度は、大きい。このタイヤ２では、優れたグリップ性能が発揮される。この観点から、球状粒子４２の平均粒子間距離は１５μｍ以上がより好ましく、２０μｍ以上が特に好ましい。

【0043】

球状粒子４２の平均粒子間距離が１００μｍ以下である架橋ゴムによれば、トレッド面２０の単位面積あたりに適正な数の微細突起３８が形成されうる。この架橋ゴムからなるトレッド４を備えたタイヤ２が氷雪路面を走行するとき、単位面積あたりに適正な数の排水路が形成されうる。このタイヤ２における除水速度は、大きい。このタイヤ２では、優れたグリップ性能が発揮される。この観点から、球状粒子４２の平均粒子間距離は５０μｍ以下がより好ましく、３０μｍ以下が特に好ましい。球状粒子４２の平均粒子間距離は、Ｘ線分析装置付走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ－ＥＤＸ）を用いて、トレッド４をなす架橋ゴムの断面を観察して得られる画像を、画像解析ソフトで解析することにより求められる。本願明細書において、粒子間距離とは、無作為に選択した球状粒子４２と、この球状粒子４２の最も近傍に位置する他の球状粒子４２との間の空間距離であり、平均粒子間距離とは、５視野撮影して得られる粒子間距離の平均値である。

【0044】

好ましくは、マトリクス４４から無作為に選択した領域において、最も近接する他の球状粒子４２との粒子間距離が１０μｍ以上１００μｍ以下である球状粒子４２の、この領域に含まれる全球状粒子４２に対する割合Ｒ_{１０－１００}は、５０％以上である。この割合Ｒ_{１０－１００}が５０％以上である架橋ゴムからなるトレッド４では、トレッド面２０に適正な数密度の微細突起３８が形成されうる。除水性能の観点から、この割合Ｒ_{１０－１００}は、６０％以上がより好ましく、７０％以上が特に好ましく、理想的には１００％である。

【0045】

このトレッド４の形成に用いるゴム組成物において、基材ゴム及び球状フィラーの種類は特に限定されない。好ましい基材ゴムとして、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エポキシ化天然ゴム、イソプレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、クロロプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンスチレンゴム等が例示される。基材ゴムとして、二種以上を併用してもよい。

【0046】

前述した通り、球状フィラーは、多数の球状粒子の集合体である。本願明細書において、「球状」とは、真球に限定されず、略球状を含む概念である。マトリクス４４への分散性の観点から、球状フィラーの球形度は０．８以上が好ましく、０．８５以上がより好ましく、０．９以上が特に好ましく、その上限値は１である。球状フィラーの球形度は、真球の球形度を１する指数であり、数式：４πＳ／Ｌ^２で算出される。この数式において、Ｓは平面投影した球状粒子４２の面積であり、Ｌは平面投影した球状粒子４２の周囲長である。面積Ｓ及び周囲長Ｌは、球状フィラーの走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ写真）を画像解析することにより求められる。無作為に選択した１００個の球状粒子４２について測定した平均値が、球状フィラーの球形度とされる。

【0047】

このゴム組成物において、球状フィラーの平均粒子径Ｄ５０は特に限定されず、球状フィラーの種類に応じて適宜選択される。微細突起３８が形成されやすいとの観点から、球状フィラーの平均粒子径Ｄ５０は、１μｍ以上が好ましく、５μｍ以上がより好ましく、８μｍ以上が特に好ましい。機械的強度とのバランスの観点から、球状フィラーの平均粒子径Ｄ５０は、２０μｍ以下が好ましく、１５μｍ以下がより好ましく、１２μｍ以下が特に好ましい。球状フィラーの平均粒子径Ｄ５０は、球状フィラーの全体積を１００％として累積カーブが求められたとき、その累積カーブが５０％となる点の粒子径（メジアン径）である。この平均粒子径Ｄ５０は、レーザー回折・散乱式粒子径分布測定装置により測定される。

【0048】

数密度Ｄが４０００（ｃｍ^－２）以上である微細突起３８が得られる限り、球状フィラーは、無機フィラーであってもよく、有機フィラーであってもよい。無機フィラーと有機フィラーとが併用されてもよい。なお、本願明細書において、球状フィラーの概念にシリカは含まれない。

【0049】

好ましい無機フィラーとしては、金属の酸化物、水酸化物、硫酸塩、炭酸塩等が挙げられる。金属としては、ナトリウム、カリウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、アルミニウム、チタン、亜鉛等が例示される。より好ましい金属は、マグネシウム、カルシウム及びバリウムである。特に好ましい球状フィラーは、マグネシウム、カルシウム又はバリウムの、酸化物、水酸化物、硫酸塩又は炭酸塩からなる群から選択される１又は２以上である。好ましい有機フィラーは、ポリテトラフルオロエチレン及び／又はポリエチレンである。

【0050】

ゴム組成物に含まれる球状フィラーの量は、その種類に応じて適宜調整される。微細突起３８が形成されやすいとの観点から、基材ゴム１００質量部に対する球状フィラーの量は、５質量部以上が好ましく、１５質量部以上がより好ましく、２０質量部以上が特に好ましい。機械的強度のバランスの観点から、球状フィラーの量は、５０質量部以下が好ましく、４０質量部以下がより好ましく、３０質量部以下が特に好ましい。

【0051】

補強効果の観点から、このゴム組成物が、球状フィラーとは別に、さらにシリカを含んでもよい。このシリカの量は、基材ゴム１００質量部に対して２０質量部以上が好ましく、４０質量部以上がより好ましい。グリップ性能とのバランスの観点から、シリカの量は、基材ゴム１００質量部に対して１００質量部以下が好ましく、８０質量部以下がより好ましい。

【0052】

本発明の効果が阻害されない範囲内で、ゴム組成物は、ゴム分野で用いられる他の添加剤を含みうる。他の添加剤の例として、カーボンブラック、老化防止剤、シランカップリング剤、オイル、ワックス、加工助剤、樹脂、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤等が挙げられる。さらに、このゴム組成物に、本願明細書にて明示されない他の添加剤を配合することも可能である。

【0053】

トレッド面２０に、数密度Ｄが４０００（ｃｍ^－２）以上である微細突起３８が形成される限り、ゴム組成物の組成は特に限定されず、従来既知のタイヤ用ゴム組成物の組成に準拠して適宜調整される。典型的には、トレッドゴム用の組成が例示される。

【0054】

本発明の効果が得られる限り、このゴム組成物を製造する方法も特に限定されない。例えば、前述した基材ゴム、球状フィラー及び各種添加剤を、オープンロール、バンバリーミキサー等に投入して混練することによりゴム組成物を調製してもよい。

【0055】

このタイヤ２を製造する方法も特に限定されない。例えば、前述した方法で得たゴム組成物をトレッド４の形状に合わせて押出加工した後、他のタイヤ部材と併せて加硫機中で加熱及び加圧することにより、空気入りタイヤ２が得られうる。このタイヤ２は、特に、氷雪路面でのグリップ性能に優れている。

【0056】

本願明細書では、タイヤの各部材の寸法及び角度は、タイヤが正規リムに組み込まれ、正規内圧となるようにタイヤに空気が充填され、タイヤに正規荷重が負荷された状態で測定される。本明細書において正規リムとは、タイヤが依拠する規格において定められたリムを意味する。ＪＡＴＭＡ規格における「標準リム」、ＴＲＡ規格における「Design Rim」、及びＥＴＲＴＯ規格における「Measuring Rim」は、正規リムである。本明細書において正規内圧とは、タイヤが依拠する規格において定められた内圧を意味する。ＪＡＴＭＡ規格における「最高空気圧」、ＴＲＡ規格における「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に掲載された「最大値」、及びＥＴＲＴＯ規格における「INFLATION PRESSURE」は、正規内圧である。乗用車用タイヤの場合は、内圧が１８０ｋＰａの状態で、寸法及び角度が測定される。本明細書において正規荷重とは、タイヤが依拠する規格において定められた荷重を意味する。ＪＡＴＭＡ規格における「最高負荷能力」、ＴＲＡ規格における「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に掲載された「最大値」、及びＥＴＲＴＯ規格における「LOAD CAPACITY」は、正規荷重である。

【実施例】

【0057】

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。なお、以下の実験例において、特に指定がない限り、試験温度は室温である。

【0058】

［実施例１－１３及び比較例１－３］
表１－３に示された配合に従って、硫黄及び加硫促進剤（ＣＺ及びＤＰＧ）以外の材料を、容量１．７Ｌのバンバリーミキサー（（株）神戸製鋼製）に投入して、１５０℃で３分間、混練した。得られた混練物をバンバリーミキサーから取り出して、表１－３に示された量の硫黄、ＣＺ及びＤＰＧをそれぞれ添加した後、オープンロールを用いて、８０℃で３分間混練することにより、実施例及び比較例のタイヤに用いるゴム組成物ａ－ｐを得た。前述した方法で測定した平均空間距離（μｍ）及び割合Ｒ_{１０－１００}（％）が、下表１－３に示されている。

【0059】

得られたゴム組成物ａ－ｐを、それぞれ、トレッドの形状に合わせて押出加工した後、他のタイヤ部材と組み合わせて１８３℃で１０分間プレス加硫することにより、実施例及び比較例のタイヤ（タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５）を製造した。

【0060】

（微細突起の数密度測定）
始めに、実施例１のタイヤをリム（サイズ：１５×６．０）に組み込んで、内圧２３０ｋＰａで空気を充填した後、試験車両に装着した。この試験車両を、一周約３．２ｋｍ（直線部約２．３８ｋｍ、Ｒ１５０：約４７０ｍ、Ｒ１１０:約３５０ｍ）のテストコース（気温：約１２℃、路温：約２０℃）で、１００ｋｍ走行させた。走行速度は、直線部で１００ｋｍ／ｈ、Ｒ１５０で６０ｋｍ／ｈ（約０．１９Ｇ）、１１０Ｒで５０ｋｍ／ｈ（約０．１８Ｇ）とした。

【0061】

次に、走行後のトレッド面の表面形状をマイクロスコープ（キーエンス社製の商品名「ＶＨＸ－７０００」）を用いて観察した。得られた視野中、縦１４４５μｍ、横１０７５μｍの領域を選択し、ＰＴ－ＳＥＭモード（倍率：５００倍）で撮影した画像が、図４に示されている。この画像全体について傾き補正を実施し、ＩＳＯ２５１７８の規定に準じて三次元表面粗さを測定して、平均面及び二乗平均平方根高さＳｑを求めた。この領域で得られた二乗平均平方根高さＳｑは１０μｍであった。この測定領域において、平均面からの高さが１０μｍを超え、かつ、平均面に平行で、この平均面からの高さが１０μｍである切断面で切断したときの断面積が３０００μｍ^２以下の微細突起の数を計測し、測定領域の面積（ｃｍ^２）で除すことにより、数密度を算出した。無作為に選択した５箇所の撮影画像から得られた数密度の平均値が、微細突起の数密度Ｄ（ｃｍ^－２）として下表１に示されている。

【0062】

実施例１と同様に、実施例２－１３及び比較例１－３のタイヤについてトレッド面における微細突起の数密度Ｄを求めた。得られた結果が下表１－３に示されている。表１－３には、比較のため、実施例１の数密度Ｄを１００とする指数が併記されている。指数が大きいほど、単位面積あたりの微細突起の数が多い。

【0063】

【表1】

【0064】

【表2】

【0065】

【表3】

【0066】

表１－３に記載された化合物の詳細は、以下の通りである。
ＮＲ：天然ゴムＴＳＲ２０
ＢＲ：ＪＳＲ社のブタジエンゴム、商品名「ＢＲ７３０」
カーボンブラック：三菱化学社製の商品名「ダイヤブラックＮ２２０」
シリカ：エボニックデグッサ社製のＶＮ３
ＭｇＯ（４０）：宇部マテリアルズ株式会社製の酸化マグネシウム、商品名「ＲＦ－５０－ＳＣ」、平均粒子径４０～７０μｍ
ＭｇＯ（２０）：協和化学工業株式会社製の酸化マグネシウム、商品名「パイロキスマ３３２０、平均粒子径１７．０μｍ
ＭｇＯ（１０）：宇部マテリアルズ株式会社製の酸化マグネシウム、商品名「ＲＦ－１０Ｃ－ＳＣ－４５μm」、平均粒子径７～１５μｍ
ＭｇＯ（５）：協和化学工業株式会社製の酸化マグネシウム、商品名「キョーワマグ１５０」、平均粒子径４．４６μｍ
ＭｇＯ（１）：協和化学工業株式会社製の酸化マグネシウム、商品名「キョーワマグＭＦ１５０」、平均粒子径０．７１μｍ
ＭｇＯ（１００）：宇部マテリアルズ株式会社製の酸化マグネシウム、商品名「ＲＦ－７０Ｃ－ＳＣ」、平均粒子径７０～１１０μｍ
ＭｇＳＯ_４（１００）：Ｌａｉｙｕ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製の硫酸マグネシウム、商品名「Ｓｕｌｆａｔｅ １２０－２００ｍｅｓｈ」、平均粒子径１００μｍ
ＰＴＦＥ：株式会社セイシン企業製のポリテトラフルオロエチレン粒子、商品名「ＴＦＷ－１０００」（平均粒子径１０μｍ）
カップリング剤：エボニックデグッサ社製のシランカップリング剤、商品名「Ｓｉ２６６」（ビス（３－トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド）
オイル：ジャパンエナジー社製のアロマオイル、商品名「Ｘ１４０」
ワックス：大内新興化学工業社製の商品名「サンノックＮ」
６Ｃ：住友化学社製のＮ－フェニル－Ｎ’－（１，３－ジメチルブチル）－ｐ－フェニレンジアミン、商品名「アンチゲン６Ｃ」
加工助剤：ストラクトール社製の商品名「ＷＢ１６」
酸化亜鉛：三井金属鉱業社製の亜鉛華２種
硫黄：三新化学工業社の５％オイル処理硫黄
ＣＺ：大内新興化学工業社製の加硫促進剤、商品名「ノクセラーＣＺ」
ＤＰＧ：大内新興化学工業社製の加硫促進剤、商品名「ノクセラーＤ」

【0067】

［グリップ性能］
実施例及び比較例のタイヤを、それぞれ、正規リムに組み込んで、内圧２２０ｋＰａで空気を充填した後、排気量が１２００ｃｃである乗用車に装着した。ドライバーに、この乗用車を、ミラーバーン状の氷路テストコース（路面温度：－１±０．５℃）で走行させて、速度２０ｋｍ／ｈからＡＢＳブレーキをかけ、１５ｋｍ／ｈから５ｋｍ／ｈの区間減速度（ｋｍ／ｈ／ｓ）を算出した。実施例１を１００としたときの指数が、グリップ性能として、表１－３に示されている。数値が大きいほど、評価が高い。

【0068】

［接地速度測定］
始めに、トレッド面に、数密度Ｄが４０００（ｃｍ^－２）以上の微細突起が形成された試験タイヤと、数密度Ｄが４０００（ｃｍ^－２）未満である比較試験タイヤを準備した。各タイヤのトレッド面から、それぞれ、接地速度測定用の試験片を切り出した。各試験片の形状は、直方体（縦７０ｍｍ、横２０ｍｍ、厚み８ｍｍ）であった。

【0069】

続いて、図８に示された方法を用いて、走行後の各試験片の接地速度を測定した。図８において、上下方向が鉛直方向であり、左右方向が水平方向である。図示される通り、この測定方法では、その表面に水膜５２が形成された透明路面５４と、デジタルカメラ５６と、が用いられた。水膜５２は、白濁エマルジョン水溶液を用いて形成された。

【0070】

始めに、この水膜５２と、試験片５８の、トレッド面であった面とが対向するように、この透明路面５４の直上に、試験片５８を設置した。その後、（８ａ）に矢印Ｍとして示される方向に試験片５８を移動させ、（８ｂ）に矢印Ｆとして示される方向に荷重（２０Ｎ）を負荷して、試験片５８を透明路面５４に押しあてた。試験片５８が透明路面５４に接した時の状態を、透明路面５４の下方に設置したデジタルカメラ５６を用いて連続撮影した。

【0071】

接地後０．０２秒後の撮影画像が、図９及び図１０に示されている。図９が試験タイヤについて得られた画像であり、図１２が比較試験タイヤについて得られた画像である。図９及び図１０中、黒色領域は、試験片５８が透明路面５４に直接接触（接地）した部分である。白色領域は、試験片５８と透明路面５４との間に、白濁した水膜５２が介在している部分である。

【0072】

次に、試験片５８を連続撮影して得られた各画像の輝度を測定して、時間毎にプロットしたグラフが、図１１に示されている。試験タイヤの結果が、実施例（黒丸）として示されている。比較試験タイヤの結果が、比較例（白丸）としてプロットされている。

【0073】

図１１の横軸は接地開始からの時間（秒）である。試験片５８の接地時が０秒とされる。図１１の縦軸は、比較試験タイヤの０．０９６秒後の輝度を１００とする指数である。試験片５８と透明路面５４との接地面積が大きいほど、高い輝度が得られる。換言すれば、図１１の縦軸は、移動中の試験片５８の接地面積を示す指標であり、図１１は、接地面積の経時変化を示すグラフである。

【0074】

通常、走行中のタイヤでは、トレッド面上のある点が路面と接触する時間は短く、０．１秒以内とされる。図１１に示される通り、比較試験タイヤと比べて、試験タイヤでは０．０２秒で大きな接地面積が得られている。この結果から、本発明に係るタイヤでは、水膜が形成された路面において、極めて短い時間で接地状態が回復しうることがわかる。

【0075】

さらに、表１－３に示されるように、微細突起の数密度Ｄが４０００（ｃｍ^－２）以上である実施例のグリップ性能は、この数密度Ｄが４０００（ｃｍ^－２）未満である比較例のグリップ性能に比べて評価が高い。本発明に係るゴム組成物によれば、微細突起により速やかに除水されて接地状態が回復するので、優れたグリップ性能が発揮される。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

【産業上の利用可能性】

【0076】

以上説明された空気入りタイヤは、種々の車両に装着されうる。

【符号の説明】

【0077】

２・・・タイヤ
４・・・トレッド
４ａ・・・ベース層
４ｂ・・・キャップ層
６・・・サイドウォール
８・・・ビード
１０・・・カーカス
１２・・・ベルト
１２ａ・・・内側層
１２ｂ・・・外側層
１４・・・バンド
１６・・・インナーライナー
２０、２０ａ、２０ｂ・・・トレッド面
２２・・・溝
２４・・・コア
２６・・・エイペックス
２８・・・カーカスプライ
３２・・・輪郭曲線
３４・・・平均面
３６・・・切断面
３８・・・微細突起（凸部）
４２・・・球状粒子
４４・・・マトリクス
５２・・・水膜
５４・・・透明路面
５６・・・デジタルカメラ
５８・・・試験片

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】