CN108473008A - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

提供了即使当期望轮胎具有低损耗的橡胶构件时，电阻也可以降低而不负面地影响制造过程或轮胎耐久性和其它方面的性能的充气轮胎。该充气轮胎装配有设置在胎体1的胎冠部的径向外侧的带束层2，并且橡胶胎圈包布4设置在胎圈部的轮胎宽度方向外表面。缓冲橡胶13C和胎面橡胶13G依次设置在带束层的轮胎径向外侧；包含导电性纤维和非导电性纤维的复合纤维以在轮胎的外侧表面和内侧表面的至少一个表面上暴露的方式、至少从胎圈部设置至与缓冲橡胶接触的位置或与在带束层的轮胎宽度方向外端部配置的带束下缓冲胶接触的位置；并且橡胶胎圈包布包含氮吸附比表面积为30‑43m2/g的炭黑。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及充气轮胎，更特别地涉及其中改善了导电性的充气轮胎(下文中也简称为“轮胎”)。
背景技术
近年来，随着对于轮胎的低燃料消耗的需要增加，不仅在胎面橡胶中还在胎身构件例如胎侧橡胶中，由于使轮胎的橡胶构件的损耗低而已经降低了滚动阻力。然而，出于轮胎用橡胶的低损耗化的目的，当大量的二氧化硅代替炭黑而添加时或当将炭黑的添加量通过增加炭黑的粒径而降低时，橡胶的电阻值增加。因此，当使得用于轮胎的橡胶组合物整体的损耗低时，轮胎的电阻增加，并且这导致无线电噪声、或车辆的门打开或关闭时的静电的产生等，因而需要降低轮胎的电阻的技术。
为了降低轮胎的电阻，可以考虑使一部分构件的损耗高，但在此情况下，滚动阻力劣化，因而已经期望改善使橡胶的损耗低的程度与电阻之间的平衡。鉴于上述，传统上，已经进行了通过提供导电性纤维来降低轮胎电阻的各种尝试。例如，作为可以使车体上产生的静电顺利地接地于路面上的导电轮胎，专利文献1公开了一种导电轮胎，其中胎体帘布层当中最接近缓冲层的胎体帘布层的胎体帘线和缓冲帘线各自由如下的组件形成：所述组件由至少一根金属丝和大量的有机纤维丝构成。
进一步，出于提供具有优异的低发热性和高的强度的胎圈包布或胎根部应力集中区(clinch)用橡胶组合物以及由其获得的充气轮胎的目的，专利文献2公开了使得包含相对于100质量份的含有由预定化合物改性的丁二烯橡胶的橡胶组分为10-150质量份的二氧化硅的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JPH3-169711A(权利要求等)
专利文献2：JP2010-116447A(权利要求等)
发明内容
发明要解决的问题
如上所述，传统上，已经不令人满意地进行了降低轮胎的电阻的大量尝试。例如，向轮胎外皮构件例如胎面和胎侧中，添加导电性材料，由此能够降低电阻，而通常，在要求耐裂纹生长性的橡胶胎圈包布的情况下，当添加高级炭黑例如高耐磨炉黑(HAF)时，电阻降低，但低损耗性也劣化。另一方面，存在以下问题：添加导电性材料例如碳纳米管(CNT)和科琴黑，耐磨耗性降低且耐轮辋偏差性劣化，以致作为轮胎的耐久性劣化。进一步，当添加大量的二氧化硅时，可以兼容地期望低损耗性和耐磨耗性，但在挤出性和成形性(粘性)等上存在改善空间。
进一步，例如，如在上述专利文献1中，当金属纤维用于胎体帘线时，产生了问题，例如耐久性降低和由于应用无弹性的纤维而导致生产性显著劣化。因此，已经需要确立能够降低轮胎的电阻而不大幅地改变轮胎所需要的各种性能和制造过程的技术。另外，在专利文献2中，低损耗性和对于轮辋的耐磨耗性可以兼容，然而在挤出性和如粘性等成形性上存在改善空间。
因此，本发明的目的是解决上述问题和提供即使当尝试轮胎的橡胶构件的低损耗时，电阻也可以降低而不负面地影响例如轮胎耐久性等其它性能或制造过程的充气轮胎。
用于解决问题的方案
本发明人深入研究而发现，轮胎的导电性可以通过将包含导电性纤维和非导电性纤维的复合纤维配置在轮胎内部来改善。进一步，本发明人发现，重要的是将复合纤维在胎体帘布层的至少一个表面上暴露并且向橡胶胎圈包布中添加预定的炭黑，以确保轮胎内部的导电通路，由此完成了本发明。注意的是，本文中的复合纤维是指由多个不同种类的纤维组成的纤维。
换言之，本发明提供了一种充气轮胎，其包括：作为骨架结构的胎体，所述胎体由在一对胎圈部之间环状延伸的至少一胎体帘布层构成；和至少一带束层，所述带束层设置在所述胎体的胎冠部的轮胎径向外侧，其中橡胶胎圈包布设置在所述胎圈部的轮胎宽度方向外表面，
其中缓冲橡胶和形成胎面部的胎面橡胶依次设置在所述带束层的轮胎径向外侧，并且包含导电性纤维和非导电性纤维的复合纤维以在所述胎体的轮胎的外侧表面和内侧表面的至少一个表面上暴露的方式、至少从所述胎圈部延伸至与所述缓冲橡胶或在所述带束层的轮胎宽度方向外端部配置的带束下缓冲胶接触的位置，并且所述橡胶胎圈包布包含氮吸附比表面积为30至43m2/g的炭黑。
在本发明中，所述橡胶胎圈包布优选包含再生橡胶。此外，在本发明中，所述橡胶胎圈包布优选包含相对于100质量份的橡胶组分为64至73质量份的炭黑，还优选包含相对于橡胶胎圈包布的100质量份的橡胶组分为3至10质量份的所述再生橡胶。进一步，优选地，所述复合纤维以在所述胎体的所述轮胎的外侧表面和内侧表面这两个表面上暴露的方式配置。又进一步，在本发明中，所述复合纤维在轮胎外侧暴露的部分和所述复合纤维在轮胎内侧暴露的部分优选在至少一个部位处彼此导通。
又进一步，在本发明中，优选地，所述非导电性纤维由有机材料制成并且所述复合纤维包含50质量％以上的所述非导电性纤维。此外，在本发明中，优选地，将所述复合纤维缝纫至所述胎体，并且在此情况下，优选地，所述复合纤维的缝纫节距为2至40mm。注意，本文中的缝纫节距是指对应于在将复合纤维缝纫至胎体时的一个针脚的距离，并且对应于下述的图2(f)中的α。缝纫节距可以是均匀的或不均匀的，只要其落在上述范围内即可，但期望是均匀的。此外，除非另外具体说明，本文中的缝纫节距是指各个节距的平均值。进一步，在本发明中，所述复合纤维优选围绕所述胎体卷绕，具体地，所述复合纤维围绕所述胎体从与所述缓冲橡胶或所述带束下缓冲胶的轮胎宽度方向的一个端部接触的位置经由所述胎圈部穿过所述胎体的轮胎内侧卷绕至所述缓冲橡胶或所述带束下缓冲胶的轮胎宽度方向的另一个端部。进一步，还优选地，橡胶胎圈包布设置在所述胎圈部的轮胎宽度方向外表面，所述胎体包括：主体部，所述主体部在所述一对胎圈部之间延伸；和折返部，所述折返部各自围绕埋设于所述一对胎圈部的各个中的胎圈芯从轮胎内侧向外侧折返和卷起；并且所述复合纤维围绕所述胎体从在一个所述折返部的轮胎宽度方向外侧且与所述橡胶胎圈包布接触的位置经由所述折返部的轮胎宽度方向内侧和所述主体部的轮胎宽度方向外侧穿过所述胎体的轮胎外侧卷绕至在另一个所述折返部的轮胎宽度方向外侧且与所述橡胶胎圈包布接触的位置。所述复合纤维还可以围绕所述胎体呈螺旋状卷绕。在此情况下，所述复合纤维的卷绕节距优选为1至12次/m。注意，本文中的卷绕节距是指沿着胎体帘布层的轮胎周向每单位长度卷绕的复合纤维的数目。卷绕节距的测量在复合纤维仅围绕胎体的轮胎宽度方向端部卷绕时于帘布层端部处进行，并且在复合纤维围绕胎体的轮胎宽度方向整体卷绕时于轮胎赤道线CL上的帘布层的表面上进行。进一步，测量的起始点在复合纤维上。又进一步，在本发明中，所述复合纤维优选在轮胎周向上以0.04根/5cm以上的排列密度配置。注意，本文中的排列密度是指轮胎周向上每单位长度存在的复合纤维的数目。排列密度的测量在复合纤维仅围绕胎体的轮胎宽度方向端部卷绕时于帘布层端部处进行，并且在复合纤维围绕胎体的轮胎宽度方向整体卷绕时于轮胎赤道线CL上的帘布层的表面上进行。进一步，测量的起始点在复合纤维上。注意，当将复合纤维如下述的图2(a)中表明地缝纫至帘布层时，不管复合纤维是否在帘布层表面上显现，当复合纤维存在于测量线上时，要测量该复合纤维。
又进一步，在本发明的轮胎中，可以的是，排气帘线至少从所述一对胎圈部延伸至与所述缓冲橡胶或所述带束下缓冲胶接触的位置，并且所述复合纤维代替3至100质量％的所述排气帘线而设置。
又进一步，在本发明中，所述复合纤维的纤度优选为20至1,000dtex。又进一步，所述复合纤维优选以相对于轮胎周向为30至150°的角度，更优选以相对于轮胎周向为50至130°的角度配置。更优选地，所述复合纤维以相对于轮胎周向为80至100°的角度配置。
又进一步，在本发明中，所述导电性纤维优选包含含金属的纤维、含碳的纤维和含金属氧化物的纤维中的至少一种。所述非导电性纤维还优选包含棉、尼龙、聚酯和聚丙烯中的至少一种。又进一步，在本发明中，所述复合纤维的断裂伸长率Eb优选为5％以上，并且所述复合纤维的电阻值优选为1.0×107Ω/cm以下。又进一步，在本发明中，所述橡胶胎圈包布优选包含相对于100质量份的橡胶组分为0.5至4质量份的碳纳米管。
又进一步，在本发明中，优选地，所述胎体帘布层的帘布层涂覆橡胶、所述带束层的带束层涂覆橡胶、所述胎体帘布层之间的隔离胶、所述缓冲橡胶、所述带束下缓冲胶、和在埋设于所述一对胎圈部各个中的胎圈芯的轮胎径向外侧配置的胎圈填胶橡胶中的至少一种使用如下的橡胶组合物：相对于100质量份的橡胶组分，配混35至50质量份的氮吸附比表面积(N2SA)为30至43m2/g的炭黑和5质量份以下的油，所述橡胶组分包含20至40质量份的苯乙烯-丁二烯橡胶和60至80质量份的天然橡胶。
又进一步，在本发明中，所述轮胎用橡胶组合物优选包含相对于100质量份的所述橡胶组分为0.1至6质量份的科琴黑和碳纳米管中的至少一种。所述轮胎用橡胶组合物还优选包含相对于填充材料为2至15质量％的科琴黑和碳纳米管中的至少一种。
又进一步，在本发明中，当在所述轮胎用橡胶组合物中苯乙烯-丁二烯橡胶的量为A质量份并且天然橡胶的量为B质量份时，并且
当将其中相对于A质量份的苯乙烯-丁二烯橡胶，A*100/(A+B)(质量％)的氮吸附比表面积(N2SA)为30至43m2/g的炭黑包含于所述轮胎用橡胶组合物中的橡胶组合物定义为橡胶组合物X；
将其中相对于B质量份的天然橡胶，B*100/(A+B)(质量％)的氮吸附比表面积(N2SA)为30至43m2/g的炭黑包含于所述轮胎用橡胶组合物中的橡胶组合物定义为橡胶组合物Y；且
将所述轮胎用橡胶组合物定义为橡胶组合物Z时，
所述橡胶组合物X、Y和Z的伸长50％时的模量分别为Mdx、Mdy和Mdz(MPa)，Mdx、Mdy和Mdz满足以下式(I)：
0.9×{Mdx*A/(A+B)+Mdy*B/(A+B)}≥Mdz (I)。
发明的效果
根据本发明，变得可以实现即使当尝试轮胎的橡胶构件的低损耗时，电阻也可以降低而不负面地影响例如轮胎耐久性等其它性能或制造过程的充气轮胎。
附图说明
图1为表明本发明的充气轮胎的一个实例的宽度方向上的半截面图；
图2(a)至2(g)为表明成形前的胎体处理层(carcass treatment)上的复合纤维的配置构造的具体实例的说明图；
图3为表明本发明的充气轮胎的另一个实例的宽度方向上的半截面图；
图4为表明本发明的充气轮胎的又一个实例的宽度方向上的半截面图；
图5为表明橡胶的体积特性电阻的测量方法的图；
图6为表明轮胎的电阻值的测量方法的图；
图7为表明本发明的充气轮胎的又一个实例的宽度方向上的半截面图；
图8为表明缓冲橡胶和带束下缓冲胶的轮胎宽度方向端部的位置关系的一种变化的说明图；
图9为表明缓冲橡胶和带束下缓冲胶的轮胎宽度方向端部的位置关系的另一种变化的说明图；并且
图10为表明缓冲橡胶和带束下缓冲胶的轮胎宽度方向端部的位置关系的又一种变化的说明图。
具体实施方式
下文中，本发明的实施方案将参考附图详细地描述。
图1和7为表明本发明的充气轮胎的一个实例的宽度方向上的半截面图。所表明的充气轮胎包括：一对胎圈部11、各自从一对胎圈部11向轮胎径向外侧连续的一对胎侧部12、和在一对胎侧部12之间延伸以形成接地部的胎面部13。进一步，所表明的轮胎包括：作为骨架的胎体1，所述胎体1由在一对胎圈部11之间环状延伸的至少一、例如一至三，在所表明的实例中，一胎体帘布层构成；和至少一、例如一至四、特别是两至四，在所表明的实例中，两带束层2，所述带束层2设置在其胎冠部的轮胎径向外侧。进一步，橡胶胎圈包布4设置在胎圈部的轮胎宽度方向外表面。又进一步，缓冲橡胶13C和形成胎面部的胎面橡胶13G依次设置在带束层2的轮胎径向外侧。除了在图7中，带束下缓冲胶14配置在带束层2的轮胎宽度方向外端部以外，图1和7表明相同的实施方案。
在本发明中，重要的是，包含导电性纤维和非导电性纤维的复合纤维3至少从胎圈部11延伸至与缓冲橡胶13C或在带束层2的轮胎宽度方向外端部配置的带束下缓冲胶14接触的位置。该复合纤维3以在胎体1的轮胎的外侧表面和内侧表面的至少一个表面上暴露的方式配置。由此配置复合纤维3，以致可以确保轮胎内部的导电通路并且可以降低轮胎的电阻。
进一步，在本发明中，重要的是，橡胶胎圈包布4包含氮吸附比表面积为30至43m2/g的炭黑。换言之，在本发明中，橡胶胎圈包布4配混有氮吸附比表面积在上述范围内的炭黑，以致即使当尝试轮胎的低损耗时，也确保经由橡胶胎圈包布4从轮胎内部向轮辋侧的导电通路，而不负面地影响橡胶胎圈包布4的耐磨耗性。进一步，用于本发明的橡胶胎圈包布4不仅在耐磨耗性上还在成形性上是良好的。上述炭黑的氮吸附比表面积需要为30至43m2/g、优选33至40m2/g。如果氮吸附比表面积太小，则滞后损耗变高，并且如果太高，耐磨耗性劣化，以致在任一情况下，不能获得本发明的期望效果。作为此类炭黑，例如，可以列举快速挤出炉黑(fast extrusion furnace)(FEF)等。
在本发明中，橡胶胎圈包布4中的上述炭黑的量相对于100质量份的橡胶组分优选为64至73质量份、更优选66至70质量份。炭黑的量构成为落在上述范围内，以致轮胎的低损耗和电阻的降低可以良好地兼容。
在本发明中，优选的是，除了上述炭黑以外，橡胶胎圈包布4还包含碳纳米管(CNT)，以致耐磨耗性和电阻的降低可以更良好地兼容。优选地，橡胶胎圈包布4包含相对于100质量份的橡胶组分为0.5至4质量份、特别是1至3质量份的碳纳米管。碳纳米管展现与炭黑相比较小的与橡胶的相互作用，并且具有以下特性：在应力应变曲线的高应变区域中弹性模量降低并且断裂伸长率Eb增加。如果裂纹发展期间的橡胶的Eb高，裂纹前端处的能量降低，以致耐磨耗性和耐轮辋偏差性改善，这是优选的。本文中，碳纳米管为其中石墨烯片为圆的具有棒状或线状结构的导电性材料，并且作为市售品，例如，可以列举由Arkema,Inc.制造的C100和由Nanocyl SA.制造的NC7000等。进一步，还可以使用气相生长碳纤维。
进一步，在本发明中，还优选的是，橡胶胎圈包布4包含再生橡胶。优选地，相对于橡胶胎圈包布4的100质量份的橡胶组分，包含3至10质量份，特别是5至10质量份的再生橡胶。本文中，再生橡胶是指通过将废轮胎等的硫化橡胶脱硫以再利用获得的橡胶。再生橡胶包含于橡胶胎圈包布4中，以致回收材料比率可以增加并可以因此获得能够提供环境友好产品的效果，这是优选的。
在本发明中，复合纤维3优选以在胎体1的轮胎的外侧表面和内侧表面这两个表面上暴露的方式配置。因而，在胎体1的轮胎外侧表面上暴露的部分可以确保与轮胎接地部的导通，而胎体1的轮胎内侧表面上暴露的部分可以确保在折返部1B处经由橡胶胎圈包布4的与轮辋20的导通，结果，可以确保轮胎内部的导电通路。
进一步，在本发明中，因为复合纤维3包含导电性纤维和非导电性纤维，不同于传统的金属纤维或碳纤维，可以确保特定程度的伸长率，由此当在轮胎制造过程中负载应力时或当在车辆行驶期间施加应变时，复合纤维不会断裂。进一步，在本发明中，因为复合纤维3不为代替例如胎体帘布层等骨架构件而配置的，例如轮胎耐久性劣化等的问题不会发生。因而，根据本发明，因为电阻可以降低而不负面地影响其它性能或制造过程，即使当通过轮胎橡胶构件的低损耗而尝试燃料损耗的降低时，也可以实现由于电阻增加而没有问题的充气轮胎。
用于本发明的复合纤维3可以包含导电性纤维和非导电性纤维。具体地，例如，作为导电性纤维，可以列举含金属的纤维、含碳的纤维和含金属氧化物的纤维，并且可以使用其任意一种以上。本文中，在本发明中，含金属的纤维是指金属含量为5至100质量％的填料，并且作为金属和金属氧化物，例如，可以列举不锈钢、钢、铝、铜和其氧化物。进一步，作为非导电性纤维，可以列举例如棉、尼龙、如聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯、和聚丙烯等的有机材料，并且可以使用其任意一种以上。由此类导电性纤维和非导电性纤维组成的复合纤维具有良好的伸长率并且密合性优异，这是优选的。
在用于本发明的复合纤维3中的导电性纤维与非导电性纤维的比率没有特别限制，但优选地，包含50质量％以上、例如80至98质量％的非导电性纤维。当以上述比率包含非导电性纤维时，复合纤维3的伸长率可以良好地确保，这是优选的。
作为本发明中的复合纤维3，具体地，例如，可以使用由Bekaert JapanCorporation制造的Bekinox(注册商标)、和由Kuraray Trading Co.,Ltd.制造的Clacarbo(注册商标)KC-500R和KC-793R，等。
进一步，从同时实现排气性(air bleeding property)、导电性和耐久性的观点，复合纤维3的纤度优选为20至1,000dtex，更优选为150至600dtex。
复合纤维3的断裂伸长率Eb优选为5％以上，因为可以抑制制造期间的断裂，更优选为6％以上，因为在使用轮胎时的异常施力期间也不易于发生断裂。断裂伸长率Eb可以例如为5至15％。本文中，复合纤维3的断裂伸长率Eb可以依照JIS K 6251:2010中定义的“断裂伸长率”的测量方法在23℃下测量
进一步，复合纤维3的电阻值优选为1.0×107Ω/cm以下，更优选1.0×103Ω/cm以下，进一步优选10至1.0×103Ω/cm。从确实地确保导电通路的观点，复合纤维3的电阻值优选落在该范围内。
在本发明中，复合纤维3需要至少从胎圈部11延伸至与缓冲橡胶13C或带束下缓冲胶14接触的位置，优选地，如所表明的，从胎圈部11延伸至胎面部13。因为对于缓冲橡胶13C和带束下缓冲胶14，通常使用导电性橡胶，导电通路可以通过以下来确保：将复合纤维3至少从胎圈部11配置至与缓冲橡胶13C或带束下缓冲胶14接触的位置，但因为从缓冲橡胶13C至胎面接地部的导电通路由通常配置在轮胎赤道线CL的附近的导电性橡胶部5来确保，从缩短导电通路的观点，复合纤维3优选从胎圈部11延伸至胎面部13。本文中，在本发明中，缓冲橡胶13C为至少在轮胎赤道线CL上在胎面橡胶13G与带束层2的涂覆橡胶(当设置覆盖层时，覆盖层的涂覆橡胶)之间配置的橡胶构件，并且为通常延伸至胎肩部的附近且由胎面橡胶13G覆盖，根据配置状态，还由胎侧橡胶覆盖以使不在轮胎外表面上暴露的橡胶构件。进一步，带束下缓冲胶14为在带束层2的轮胎宽度方向外端部配置的导电性橡胶构件，并且如图7中所表明，与缓冲橡胶13C接触并且位于其轮胎径向的内侧。更具体地，带束下缓冲胶14为在包括多层的带束层和带束帘线的覆盖橡胶的带束构件的轮胎宽度方向外端部附近，在至少一带束层、特别是全部带束层的轮胎径向内侧和胎体1的轮胎径向外侧配置的导电性橡胶构件。设置带束下缓冲胶14，以致设置其的位置处的缓冲性可以改善。
在本发明中，缓冲橡胶13C和带束下缓冲胶14的轮胎宽度方向端部的配置位置可以根据与其它构件的关系而适当地确定。例如，在图7中，带束下缓冲胶14配置在带束层2的轮胎径向内侧，并且缓冲橡胶13C以覆盖带束层2的轮胎宽度方向外端部的方式配置在带束层2的轮胎径向外侧。
图8至10为表明缓冲橡胶13C和带束下缓冲胶14的轮胎宽度方向端部的位置关系的变化的说明图。附图中的附图标记15是指胎侧橡胶。在图8中，带束下缓冲胶14配置在位于轮胎径向的最内侧的带束层2的轮胎径向内侧，并且沿轮胎宽度方向延伸至带束层2的轮胎宽度方向外端部的外侧，并且缓冲橡胶13C配置在带束层2的轮胎径向外侧。进一步，在图9中，与图8相似的方面为：带束下缓冲胶14配置在位于轮胎径向的最内侧的带束层2的轮胎径向内侧，并且沿轮胎宽度方向延伸至带束层2的轮胎宽度方向外端部的外侧，但缓冲橡胶13C配置在带束层2和带束下缓冲胶14的轮胎径向外侧直至与胎侧橡胶15接触的位置。进一步，在图10中，与图8和9相似的方面为：带束下缓冲胶14配置在位于轮胎径向的最内侧的带束层2的轮胎径向内侧，并且沿轮胎宽度方向延伸至带束层2的轮胎宽度方向外端部的外侧，但缓冲橡胶13C配置在带束层2和带束下缓冲胶14的轮胎径向外侧，并且缓冲橡胶13C的轮胎宽度方向端部以潜行至胎侧橡胶15的轮胎宽度方向内侧的方式配置。
在图7至9中所表明的实施方案中，复合纤维3从胎圈部11配置至与带束下缓冲胶14接触的位置，以致可以确保具有最短配置长度的导通。另一方面，在图10中所表明的实施方案中，缓冲橡胶13C沿轮胎宽度方向延伸至比带束下缓冲胶14更外侧，并且缓冲橡胶13C的轮胎宽度方向端部以潜行至胎侧橡胶15的轮胎宽度方向内侧的方式配置，因此，复合纤维3从胎圈部11配置至与胎侧橡胶15下的缓冲橡胶13C接触的位置，以致可以确保具有最短配置长度的导通。
本文中，如图7中所表明，导电性橡胶部5从胎面接地部设置至缓冲橡胶13C的轮胎径向外表面，并且可以设置遍及整个轮胎周向。换言之，导电性橡胶部5以从胎面接地部贯通胎面橡胶13G的方式设置。
进一步，在本发明中，复合纤维3需要以在胎体1的轮胎的外侧表面和内侧表面的至少一个表面上暴露、优选在胎体1的轮胎外侧表面和内侧表面这两个表面上暴露的方式配置。图2(a)至2(g)为成形前的胎体处理层21上的复合纤维3的配置构造的具体实例的说明图。在图2(a)至2(e)和2(g)中，胎体处理层21的长度方向(图中的上下方向)对应于轮胎周向。具体地，例如，如图1和2a中所表明，复合纤维3可以以所谓的撩针(running stitch)的形式缝纫至胎体1。缝纫形式没有特别限制，只要复合纤维在胎体1的两个表面的至少一个上暴露即可。在此情况下，复合纤维3沿着其延伸方向在胎体1的外侧表面和内侧表面这两个表面上配置，同时贯通胎体1。因而，不管轮胎或构件的尺寸如何，复合纤维3确实地在胎体的折返部1B的橡胶胎圈包布4侧暴露，以致可以确实地确保导电通路。
在此情况下，复合纤维3的缝纫节距在复合纤维3的延伸方向上可以通常为2至40mm，特别是5至25mm。从更确实地确保导电通路的观点，此类范围是优选的。
进一步，如图2(b)中所表明，复合纤维3还可以围绕胎体1卷绕。换言之，在此情况下，复合纤维3围绕成形前的胎体处理层21沿着其宽度方向、即在与胎体帘布层帘线相同的方向上卷绕至少一周，从而配置在其外周上。还因而，不管轮胎或构件的尺寸如何，复合纤维3确实地在胎体的折返部1B的橡胶胎圈包布4侧暴露，以致可以确实地确保导电通路。
进一步，如图2(c)中所表明，复合纤维3还可以围绕胎体1呈螺旋状卷绕。在此情况下，复合纤维3围绕成形前的胎体处理层21以相对于其宽度方向倾斜的方式、即在相对于胎体帘布层帘线倾斜的方向上卷绕，从而配置在其外周上，并且可以呈螺旋状连续卷绕以具有制造效率比图2(b)的实施方案好的优点。还因而，不管轮胎或构件的尺寸如何，复合纤维3确实地在胎体的折返部1B的橡胶胎圈包布4侧暴露，以致可以确实地确保导电通路。
注意，如图2(d)中所表明，复合纤维3还可以对于成形前的胎体处理层21的宽度方向的两端部沿着其宽度方向、即与胎体帘布层帘线相同的方向，以位于从胎圈部11至与缓冲橡胶13C或带束下缓冲胶14接触的位置的范围内的方式卷绕，从而配置在其外周上。换言之，在此情况下，复合纤维3不配置在轮胎赤道线CL附近。还因而，不管轮胎或构件的尺寸如何，复合纤维3确实地在胎体1的折返部1B的橡胶胎圈包布4侧暴露，以致可以确实地确保导电通路。
又进一步，作为图2(b)的变形例，如图2(e)中所表明，复合纤维3还可以围绕胎体卷绕。图3和4为对应于图2(e)的本发明的充气轮胎的其它实例的宽度方向上的半截面图。在此情况下，复合纤维3对于成形前的胎体处理层21沿着其宽度方向、即与胎体帘布层帘线相同的方向部分地卷绕。在图3中所表明的实例中，复合纤维3围绕胎体1从与缓冲橡胶13C或带束下缓冲胶的轮胎宽度方向的一个端部接触的位置经由胎圈部11穿过胎体1的轮胎内侧卷绕至缓冲橡胶13C或带束下缓冲胶的轮胎宽度方向的另一个端部。在图4中所表明的实例中，当胎体1由主体部1A和折返部1B构成时，所述主体部1A在一对胎圈部11之间延伸并且所述折返部1B围绕埋设于一对胎圈部11的各个中的胎圈芯6从轮胎内侧向外侧折返和卷起，所述复合纤维3围绕胎体1从在一个折返部1B的轮胎宽度方向外侧且与橡胶胎圈包布4接触的位置经由折返部1B的轮胎宽度方向的内侧和主体部1A的轮胎宽度方向的外侧穿过胎体1的轮胎外侧，进一步，经由主体部1A的轮胎宽度方向另一外侧和另一个折返部1B的轮胎宽度方向内侧卷绕至在另一个折返部1B的轮胎宽度方向外侧且与橡胶胎圈包布4接触的位置。还因而，不管轮胎或构件的尺寸如何，复合纤维3确实地在胎体1的折返部1B的橡胶胎圈包布4侧暴露，以致可以确实地确保导电通路。
又进一步，作为图2(a)的变形例，如图2(f)中所表明，复合纤维3还可以使用缝纫机以由面线3a和底线3b编织的方式缝纫至胎体1。还在此情况下，复合纤维3沿着其延伸方向贯通胎体1，从而配置在胎体1的外侧表面和内侧表面这两个表面上。因而，不管轮胎或构件的尺寸如何，复合纤维3确实地在胎体的折返部1B的橡胶胎圈包布4侧暴露，以致可以确实地确保导电通路。又进一步，如图2(g)中所表明，复合纤维3还可以在胎体处理层21的半侧表明沿着轮胎宽度方向彼此平行地配置。
在本发明中，从制造性的观点，上述当中，图2(a)、2(c)和2(e)中所表明的配置构造是优选的。特别地，图2(a)和2(e)是更优选的。
在此情况下，复合纤维3的卷绕节距在胎体处理层21的长度方向、即与胎体帘布层帘线的延伸方向正交的方向上可以通常为1至12次/m，特别地2至5次/m。从更确实地确保导电通路的观点，此类范围是优选的。
在本发明中，复合纤维3可以以在胎体1的轮胎的外侧表面和内侧表面的至少一个表面上暴露的方式配置，并且在两个表面上暴露的情况下，优选的是，复合纤维3在轮胎外侧暴露的部分和复合纤维3在轮胎内侧暴露的部分在至少一个部位处彼此导通。因而，可以确保导电通路。本文中，“导通”意味着复合纤维3在轮胎外侧暴露的部分和复合纤维3在轮胎内侧暴露的部分可以彼此电气导通，而不必要彼此物理连接。
进一步，尽管根据复合纤维3的电阻值，从确实地确保轮胎周向上的导电通路的观点，复合纤维3优选地以0.04根/5cm以上的排列密度，更优选以0.1根/5cm的排列密度配置，例如可以为0.1至0.2根/5cm的排列密度。
又进一步，作为复合纤维3的配置角度，复合纤维3优选以相对于轮胎周向为30至150°的角度，更优选50至130°的角度，进一步优选80至100°的角度配置。当复合纤维3的延伸方向太接近于轮胎周向时，导电通路的长度变大，这是不优选的。注意，复合纤维3不必要地如图2(a)至2(g)中线性配置，例如，以之字形或以波形配置，但还在此情况下，将复合纤维3作为整体延伸的方向定义为复合纤维3的延伸方向。
在本发明中，复合纤维3可以代替传统上已经设置以在硫化期间排出胎体帘布层中的空气的排气帘线而配置。排气帘线为出于减少轮胎制造过程中发生的夹杂空气的不良的目的而配置在胎体或带束层的一侧或两侧帘线构件，并且通常由棉纱线或聚酯纱线等组成。排气帘线可以减少通过使轮胎制造过程中轮胎所包含的空气吸附和透过而导致的夹杂空气的不良。因为排气帘线通常至少从胎圈部11延伸至与缓冲橡胶13C或带束下缓冲胶14接触的位置，排气帘线的一部分或全部由复合纤维3代替，由此可以获得由于配置复合纤维3得到的效果而不添加新的构件。当然，通过在维持排气帘线的同时添加复合纤维3，可以获得本发明的期望效果。
当复合纤维3代替传统的排气帘线而配置时，复合纤维3可以代替3至100质量％，优选20至50质量％的排气帘线而配置。当此种程度的数目的排气帘线由复合纤维3代替时，可以确实地获得本发明的期望效果。
用于本发明的复合纤维3可以为短纤纱(spun yarn)或长丝纱(filament yarn)，但优选为通过纺织短纤维获得的短纤纱(混纺纱)。为了确保复合纤维3与橡胶的粘接性，复合纤维3需要使用粘接剂来进行浸渍处理，以确保有机纤维与橡胶之间的粘接，但当粘接剂表面涂覆通过浸渍处理而设置在复合纤维3上时，穿过复合纤维3的排气性劣化。因而，当复合纤维3代替排气帘线而设置时，优选的是，浸渍处理仅部分地进行，并且更优选的是不进行浸渍处理。然而，当不进行粘接剂表面涂覆时，复合纤维3与未硫化橡胶之间的粘接力降低并且在制造期间会发生掉出。在此情况下，通过使用短纤纱(混纺纱)，即使没有浸渍处理，由于短纤维的锚固效果，也可以确保与橡胶的粘接，并且也维持了排气性，这是优选的。注意，当使用长丝纱时，优选加捻长丝纱，以维持排气性，并且在此情况下，捻数优选为10次/10cm以上，并且可以为例如，30至60次/10cm。
另一方面，因为当排气帘线的一部分用复合纤维3来代替时，排气性可以通过由例如棉纱线组成的剩余的排气帘线来确保，即使当复合纤维3进行浸渍处理时，与橡胶的密合性和排气性也可以兼容。因而，在本发明中，复合纤维3可以进行浸渍处理，但从确保设计的自由度例如全部排气帘线用复合纤维3代替的观点，优选不进行浸渍处理。
在本发明中，仅重要的是配置上述复合纤维3，并且可以由此获得本发明的期望效果，而轮胎结构的其它部分可以依照常规方法适当地构成，并且不特别限制。
例如，在本发明中，因为轮胎的电阻可以由于配置复合纤维3而降低，作为橡胶组合物，可以使用其中与传统轮胎结构相比实现低损耗的、例如胎体帘布层用涂覆橡胶等的用于胎身构件的橡胶组合物，由此能够改善轮胎的低燃料损耗性。
进一步，在所表明的轮胎中，胎体1围绕胎圈芯6折返并且向轮胎径向外侧卷起以形成折返部1B，并且在胎圈芯6的轮胎径向的外侧，配置具有锥形截面的胎圈填胶7。此外，尽管未表明，但本发明的轮胎也可以按需要在带束层2的轮胎径向外侧设置有覆盖全部带束层2的至少一覆盖层或仅覆盖带束层2的端部的至少一层叠层。又进一步，尽管未表明，气密层通常设置在轮胎的最内表面。
注意，在本发明中，胎体帘布层的涂覆橡胶优选包含氮吸附比表面积为30至43m2/g，特别是33至40m2/g的炭黑。因而，可以更确实地确保导电通路。作为此类炭黑，例如，可以列举快速挤出炉黑(FEF)和通用炉黑(GPF)等。
进一步，在本发明中，特别地，胎体帘布层的帘布层涂覆橡胶、带束层的带束层涂覆橡胶、胎体帘布层之间的隔离胶、缓冲橡胶、带束下缓冲胶、和胎圈填胶橡胶中的至少一种构件优选使用以下将详细描述的轮胎用橡胶组合物。因而，可以实现抑制电阻的增加且具有低滚动阻力和优异的耐久性而不损害增强性和耐久性能的充气轮胎。
(轮胎用橡胶组合物)
在本发明的上述的轮胎用橡胶组合物中，相对于100质量份的橡胶组分，配混35至50质量份的氮吸附比表面积(N2SA)为30至43m2/g的炭黑和5质量份以下的油，所述橡胶组分包含20至40质量份的苯乙烯-丁二烯橡胶和60至80质量份的天然橡胶。
作为用于本发明的橡胶组分，可以列举至少苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)和天然橡胶(NR)。
苯乙烯-丁二烯橡胶的量相对于100质量份的橡胶组分优选为20至40质量份。苯乙烯-丁二烯橡胶的量构成为20质量份以上，由此改善低应变性的耐裂纹生长性，以致未硫化橡胶的加工性可以改善，而苯乙烯-丁二烯橡胶的量构成为40质量份以下，由此低损耗可以改善。
作为可以使用的苯乙烯-丁二烯橡胶，可以列举溶液聚合的苯乙烯丁二烯橡胶、乳液聚合的苯乙烯丁二烯橡胶、和改性的苯乙烯丁二烯橡胶等。
进一步，天然橡胶的量相对于100质量份的橡胶组分优选为60至80质量份。天然橡胶的量构成为60质量份以上，由此可以改善高应变性的耐裂纹生长性，而天然橡胶的量构成为80质量份以下，由此未硫化橡胶的加工性可以改善，并且可以获得成本降低的效果。
作为天然橡胶，可以列举用于轮胎工业的那些，例如RSS#3、TSR20和SIR20。
除了天然橡胶(NR)和苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)以外，按需要，可以使用丁二烯橡胶(BR)、异戊二烯橡胶(IR)、丁基橡胶(IIR)、卤化丁基橡胶、氯丁橡胶(CR)、丙烯腈-丁二烯橡胶(NBR)、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)中的至少一种。
作为用于本发明的炭黑，使用氮吸附比表面积(依照N2SA、JIS K6217-2:2001测量)为30至43m2/g的炭黑。该炭黑的氮吸附比表面积(N2SA)限于上述范围，因为使用具有大粒径的炭黑以改善炭黑的分散性。优选地，上述氮吸附比表面积(N2SA)期望构成为33至40m2/g。
作为具有此类物性的炭黑，可以使用FEF、GPF和半增强炉黑(SRF)等。
上述炭黑的量相对于100质量份的橡胶组分优选为35至50质量份。
炭黑的量构成为35质量份以上，由此可以确保橡胶的机械强度，而天然橡胶的量构成为50质量份以下，由此可以获得展现低损耗性能的橡胶。
作为用于本发明的油，例如，可以列举选自石蜡系油、环烷系油、芳香族系油和芳香族系油中的至少一种，并且可以使用市售品。
例如，作为石蜡系油，可以使用市售品，例如由JX Nippon Oil&EnergyCorporation制造的商品名“Super Oil Y22”。进一步，环烷系油可以氢化或未氢化。作为环烷系油，可以使用市售品，例如由Sankyo Yuka Kogyo Co.,Ltd.制造的“含直链沥青(straight asphalt)的环烷系油”，商品名“A/O MIX”。
上述油的量相对于100质量份的橡胶组分为5质量份以下(包括0质量份)。
油的量构成为5质量份以下，由此可以改善橡胶的机械强度。进一步，还当不包含上述油(0质量份)时，例如炭黑等的配混剂充分地分散，并且可以获得必要的橡胶物性。特别地，油的量优选构成为0至3质量份。
鉴于通过提供导电性来进一步降低电阻、以及进一步改善耐久性能，本发明的上述轮胎用橡胶组合物优选进一步包含科琴黑和碳纳米管(CNT)中的至少一种。
作为可以使用的碳纳米管(CNT)，可以列举其中石墨烯片为圆的具有棒状或线状结构的碳纳米管、和气相生长碳纤维(VGCF)等，并且可以使用作为其市售品的C100(Arkema,Inc.制造)或NC7000(Nanocyl SA.制造)等。此类碳纳米管(CNT)进一步提供导电性，并且不同于上述的炭黑，展现小的与橡胶的相互作用。应力应变曲线中的高应变曲线的高应变区域中的弹性模量降低，断裂伸长率(Eb)增加，并且如果橡胶的Eb在裂纹发展期间是高的，则裂纹前端处的能量降低，以致改善了耐裂纹生长性。
作为科琴黑，可以使用具有壳形状的中空颗粒和高的导电性的各种等级的科琴黑。作为可以使用的科琴黑，例如，可以列举全部由Lion Corporation制造的科琴黑EC300J(颗粒状)、科琴黑EC600JD(颗粒状)、Carbon ECP(科琴黑EC300J的粉末产品)、CarbonECP600JD(科琴黑EC600JD的粉末产品)、和Lionite等中的至少一种。
此类科琴黑和碳纳米管的总量相对于100质量份的橡胶组分优选为0.1至6质量份，更优选1至5质量份。
此类科琴黑和碳纳米管的总量构成为0.1质量份以上，由此导电性可以赋予至橡胶化合物，而此类量构成为6质量份以下，由此可以防止橡胶的低损耗性能下降。
在本发明中，氮吸附比表面积(N2SA)满足上述范围的炭黑、科琴黑、以及碳纳米管用作填充材料，但鉴于提供更良好的导电性和通过进一步改善耐裂纹生长性来改善耐久性能，配混相对于填充材料优选为2至15质量％，更优选2.5至12.5质量％的科琴黑和碳纳米管中的至少一种。
注意，只要不损害本发明的效果，作为除了上述炭黑、科琴黑和碳纳米管以外的填充材料，可以使用二氧化硅、粘土、滑石、和碳酸钙等。
向上述轮胎用橡胶组合物中，除了上述组分以外，只要不损害本发明的效果，依照目的或按需要，可以适当选择添加其它组分。作为其它组分，例如，除了如硫磺等硫化剂、噻唑系或次磺酰胺系等的硫化促进剂、硫化助剂、氧化锌(锌华)、硬脂酸、防老剂、抗氧化剂、抗臭氧剂、着色剂、润滑剂、硅烷偶联剂和发泡剂、发泡助剂等添加剂以外，可以列举通常用于橡胶工业的各种已知的化合物等。可以使用市售品。
上述的轮胎用橡胶组合物可以通过以下来制备：将具有上述特性的炭黑和油等与橡胶组分配混，并且除了科琴黑和碳纳米管以外，还进一步混炼氧化锌、硬脂酸、防老剂、硫磺、硫化促进剂、或依照目的或需要适当选择的添加剂。
上述混炼的条件没有特别限制并且混炼装置的投入体积、转子的旋转速度和冲压气压等以及混炼温度、混炼时间和混炼装置的种类等的条件可以依照目的适当地选择。作为混炼装置，可以列举用于混炼橡胶组合物的班伯里混合机、密炼机、混炼机和辊等。
进一步，当轮胎用橡胶组合物中，苯乙烯-丁二烯橡胶的量为A质量份并且天然橡胶的量为B质量份时，并且当将其中相对于A质量份的苯乙烯-丁二烯橡胶，A*100/(A+B)(质量％)的氮吸附比表面积(N2SA)为30至43m2/g的炭黑包含于轮胎用橡胶组合物中的橡胶组合物定义为橡胶组合物X；将其中相对于B质量份的天然橡胶，B*100/(A+B)(质量％)的氮吸附比表面积(N2SA)为30至43m2/g的炭黑包含于轮胎用橡胶组合物中的橡胶组合物定义为橡胶组合物Y；且将所述轮胎用橡胶组合物定义为橡胶组合物Z时，橡胶组合物X、Y和Z的伸长50％时的模量分别为Mdx、Mdy和Mdz(MPa)，Mdx、Mdy和Mdz优选满足以下式(I)：
0.9×{Mdx*A/(A+B)+Mdy*B/(A+B)}≥Mdz (I)。
满足上述式(I)的轮胎用橡胶组合物进一步抑制电阻的增加，进一步降低滚动阻力并且具有进一步优异的耐久性，而不损害增强性和耐久性能。
如上所述，将上述的轮胎用橡胶组合物应用于胎体帘布层的帘布层涂覆橡胶、带束层的带束层涂覆橡胶、胎体帘布层之间的隔离胶、缓冲橡胶、带束下缓冲胶、和胎圈填胶橡胶中的至少一种。鉴于所使用的橡胶的量大和关于轮胎整体的对损耗性的影响大并且鉴于从轮辋至胎面的导电通路的中心处的位置，优选的是，将轮胎用橡胶组合物应用于帘布层涂覆橡胶。因而，可以获得其中低损耗、耐裂纹性、增强性、导电性兼容的充气轮胎。
根据由此构成的轮胎用橡胶组合物，天然橡胶(NR)的量落在特定范围内，由此改善了高应变区域中的耐久性能，苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)的量落在特定范围内，由此改善低应变性的耐久性能而不使低损耗性劣化，并且出于橡胶的低损耗的目的，使用氮吸附比表面积(N2SA)限定在上述的范围内的炭黑，进一步，油的量为预定量以下以改善增强性，由此能够有助于实现抑制电阻的增加并且具有低的滚动阻力和优异的耐久性，同时具有等同于传统产品的增强性和耐久性能的轮胎。
进一步，包含0.1至6质量份的科琴黑和碳纳米管中的至少一种，从而提供其中导电性更良好而不使分散性差或低损耗性劣化的轮胎用橡胶组合物。通常，已知的是，导电性材料等具有差的分散性，使低损耗性劣化，并且虚弱地与橡胶相互作用，但在本发明中，作为对导电性材料的种类和量的研究的结果，配混特定量的科琴黑和碳纳米管中的至少一种，由此可以进一步赋予导电性而不使分散性差或低损耗性劣化，并且利用上述的导电性材料的增强性的降低，由此提供具有进一步优异的耐久性能的轮胎用橡胶组合物。
进一步，其中配混相对于填充材料为2至15质量％的科琴黑和碳纳米管中的至少一种的轮胎用橡胶组合物具有赋予进一步的导电性和展现进一步良好的耐久性能同时维持低损耗性和增强性的优点。
本文中，在本发明中，优选地，当使用上述的轮胎用橡胶组合物作为帘布层涂覆橡胶制造的胎体帘布层时，优选构成为以挤出方向和轮胎宽度方向彼此对应的方式进行配置。例如，当配混包含碳纳米管(CNT)的上述的轮胎用橡胶组合物时，获得了在恒定方向上伸长的强度的各向异性，以致可以获得其中碳纳米管等通过在恒定方向上挤出来取向的轮胎构件，将该轮胎构件考虑应力方向来配置，由此可以获得具有进一步优异的耐久性能的充气轮胎。
注意，其中将上述的轮胎用橡胶组合物应用于上述轮胎用胎身构件的充气轮胎的制造方法没有特别限制，并且充气轮胎可以依照传统已知的制造方法来制造。换言之，将上述的轮胎用橡胶组合物混炼挤出以具有预定的截面形状，或覆盖纤维帘线等以具有预定厚度，加工为期望的轮胎成形用橡胶构件，贴附至生胎的预定部分，然后在预定模具中在预定温度和预定压力下硫化和成形，由此可以制造充气轮胎。
实施例
本发明将使用实施例更详细地描述。
制造了轮胎尺寸为195/65R15的充气轮胎，所述充气轮胎包括：作为骨架结构的胎体，所述胎体由在一对胎圈部之间环状延伸的至少一胎体帘布层构成；和两带束层，所述带束层设置在胎体的胎冠部的轮胎径向外侧，其中橡胶胎圈包布设置在胎圈部的轮胎宽度方向外表面。
该轮胎从胎圈部至胎面部以在胎体的轮胎的外侧表面和内侧表面这两个表面上暴露的方式设置有由Bekaert Corporation制造Bekinox(注册商标)组成的排气帘线。排气帘线以以下方式设置：以相对于轮胎周向为90°的角度和20mm的缝纫节距缝纫至胎体。进一步，向橡胶胎圈包布中，应用以下表1中示出的配混橡胶。
对于各个所获得的试验轮胎，评价电阻值。其结果在以下表中列出。
(损耗角正切tanδ和动态储能弹性模量E’的测量)
使用由Uejima Seisakusho Co.,Ltd.制造的分光计(动态粘弹性测量试验装置)，向厚度2mm、宽度5mm和长度20mm的橡胶试验片，施加160g的初始负荷，并且在频率52Hz、初始应变10％、测量温度60℃和动态应变1％下测量损耗角正切tanδ和动态储能弹性模量E’。
(Pico磨耗试验)
依照JIS K6264-2:2005“Pico磨耗试验”，使用Pico磨耗试验装置在23℃下进行测量。在比较例1-1的硫化橡胶组合物的磨耗容积的倒数为100的情况下，各样品以指数示出。示出的是，该值越大，耐路边石摩擦性更良好。
耐路边石摩擦性指数＝{(比较例1-1的硫化橡胶组合物的磨耗容积)/(样品硫化橡胶组合物的磨耗容积)}×100
(体积特性电阻率的测量)
制备具有圆盘形状的橡胶样品，使用图5中表明的由Advance Inc.制造的绝缘电阻试验装置来测量半径r为2.5cm且厚度t为0.2cm的部分的电阻值R，并且使用以下等式来计算体积特性电阻率ρ：
ρ＝(a/t)R
在该等式中，a为截面积(＝π×r2)并且t为厚度。进一步，在图中，A、B、C和t分别表示主电极、对电极、保护电极(guard electrode)、和样品的厚度。
(BF鼓试验)
使用其中鼓表面由平滑的钢制成且具有1.707m的直径的鼓试验装置，将周围温度控制至30±3℃，并且使用具有由JATMA规定的标准轮辋尺寸的轮辋，在JATMA标准的最大内压下且在JATMA标准的最大负荷能力两倍大的负荷下，进行行驶试验直至发生故障。在比较例1-1的轮胎的行驶距离为100的情况下，各轮胎以指数示出。示出的是，该值越高，轮胎的耐久性越优异。
(RRC鼓试验)
将各轮胎安装至轮辋，施加对安装了轮胎的各车辆的所规定的最大负荷，并且在鼓旋转速度100km/h的条件下测量滚动阻力。结果，在比较例1-1的轮胎的滚动阻力值的倒数为100的情况下，各轮胎的滚动阻力值的倒数以指数示出。该数值越大表示滚动阻力优异且燃料效率良好。
低滚动阻力指数＝{(比较例1-1的轮胎的滚动阻力值)/(样品硫化橡胶组合物的滚动阻力值)}×100
(轮胎的电阻)
如图6中所表明，轮胎的电阻值使用由HEWLETT PACKARD制造的型号HP4394A高电阻计依照GERMAN ASSOCIATION OF RUBBER INDUSTRY的WdK 110片材3来测量。在图6中，附图标记111表示轮胎，112表示钢板，113表示绝缘体，并且114表示高电阻计，并且通过使1,000V的电流在绝缘体113上的钢板112与轮胎111的轮辋之间流动来进行测量。
[表1]
*1-1)炭黑(FEF)，氮吸附比表面积40m2/g
*1-2)炭黑(GPF)，氮吸附比表面积35m2/g
*1-3)碳纳米管(CNT)
*1-4)炭黑(科琴黑)，氮吸附比表面积800m2/g，Ketjen black EC300J，LionCorporation制造
*1-5)炭黑(HAF)，氮吸附比表面积78m2/g
如上述表1中示出，在其中包含导电性纤维和非导电性纤维的复合纤维以在胎体的至少一个表面上暴露的方式、至少从胎圈部配置至与缓冲橡胶接触的位置并且橡胶胎圈包布包括预定的炭黑的各实施例的样品轮胎中，确认的是，轮胎的电阻降低同时尝试低损耗而不负面地影响例如轮胎耐久性等的其它性能。
[实施例2-1至2-4和比较例2-1至2-5：轮胎用橡胶组合物的制备]
将以下表2中示出的各配混配方通过班伯里混合机借助传统方法来混炼，以制备各轮胎用橡胶组合物。
对于各轮胎用橡胶组合物，通过下述的各方法，在损耗特性(tanδ)和储能弹性模量(E’)方面进行评价。
使用各所获得的轮胎用橡胶组合物作为具有下述胎体帘布层帘线的胎体帘布层的涂覆橡胶，制备具有图1中所表明的结构的尺寸为195/65R15的充气轮胎(试验轮胎)。
(胎体帘布层帘线)
帘线角度：90°(轮胎周向上为0°)，帘线材料：PET
该轮胎从胎圈部至胎面部以在胎体的轮胎的外侧表面和内侧表面这两个表面上暴露的方式设置有由Bekaert Corporation制造Bekinox(注册商标)组成的排气帘线。排气帘线以以下方式设置：以相对于轮胎周向为90°的角度和20mm的缝纫节距缝纫至胎体。进一步，向橡胶胎圈包布中，应用以上表1中示出的实施例1-3的配混橡胶。
对于各个所获得的试验轮胎，与实施例1-1等相似，在电阻、耐久性能(BF鼓试验)和低损耗性能(RRC鼓)方面进行测量评价。耐久性能和低损耗性能各自基于比较例2-1来评价。
其结果在以下表2中列出。
[损耗特性(tanδ)的评价方法]
使用由Uejima Seisakusho Co.,Ltd.制造的分光计(动态粘弹性测量试验装置)，在频率52Hz、初始应变10％、测量温度60℃和动态应变1％下进行测量，并且在比较例2-1的tanδ为100的情况下，tanδ的值使用以下等式以指数示出。由tanδ示出的是，指数值越大，低发热性越好，并且滞后损耗约小。
低发热性指数＝{(比较例2-1的硫化橡胶组合物的tanδ)/(样品硫化橡胶组合物的tanδ)}×100
[储能弹性模量(E’)的评价方法]
使用由Uejima Seisakusho Co.,Ltd.制造的分光计(动态粘弹性测量试验装置)，在频率52Hz、初始应变10％、测量温度25℃和动态应变1％下进行测量，并且在比较例2-1的E’为100的情况下，储能弹性模量(E’)的值使用以下等式以指数示出。由E’示出的是，指数值越大，弹性模量越高。
储能弹性模量指数＝{(比较例2-1的硫化橡胶组合物的E’)/(样品硫化橡胶组合物的E’)}×100
[表2]
上述的表2中的*2-1至*2-11在以下描述：
*2-1：RSS#3；
*2-2：SBR，JSR Corporation制造；
*2-3：氮吸附比表面积(N2SA：35m2/g),N660，Asahi Carbon Co.,Ltd.制造；
*2-4：氮吸附比表面积(N2SA：78m2/g),N330，Asahi Carbon Co.,Ltd.制造；
*2-5：碳纳米管(CNT)；
*2-6：氮吸附比表面积(N2SA：800m2/g)Ketjen black EC300J，Lion Corporation制造；
*2-7：二氧化硅：“Nipsil AQ”，Tosoh Silica Corporation制造(BET＝200m2/g)；
*2-8：硅烷偶联剂：“Si69”，Degussa AG制造；
*2-9：加工油(TDAE)，Shin Nihon Chemical Co.,Ltd.制造；
*2-10：MBTS(二硫化二-2-苯并噻唑)；和
*2-11：BBS(N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺)。
如从以上表2的结果中显而易见，确认的是，与使用比较例2-1至2-5的轮胎用橡胶组合物的充气轮胎相比，使用实施例2-1至2-4的轮胎用橡胶组合物的充气轮胎抑制电阻的增加，降低滚动阻力，并且具有优异的耐久性。
[试验例1：轮胎用橡胶组合物的制备]
在上述的实施例2-4和比较例2-1的各轮胎用橡胶组合物中，橡胶组合物X、Y和Z的伸长50％时的模量分别为Mdx、Mdy和Mdz(MPa)，并且试验是否满足以上式(I)。
换言之，如以下表3和4中示出，在实施例2-4、实施例2-4的NR相和SBR相的再产生中并且在比较例2-1、比较例2-1的NR相和SBR相的再产生中，使用以下测量方法，测量和评价伸长50％时的各模量。
表3和4中的实施例2-4和比较例2-1的NR相和SBR相的再产生通过以下来制备：假设在各个实施例2-4的配混物和比较例2-1的配混物中，例如炭黑等添加剂基于聚合物质量比而均匀地分配，并且使各配混物作为再产生配混物。
其结果在以下表3和4中列出。进一步，在以下表5中，示出了表3和4的各测量值、通过以下方法的配混物整体的计算值，(计算值–测量值)的值(Δ)，和其百分率(测量值/计算值)。
(伸长50％时的模量的测量方法，<S-S拉伸试验>)
使用Instron-1125，在温度：20至24℃、拉伸速度：100mm/min、形状：Din 3和应变读取：自动测量的条件下，测量各硫化橡胶片材的伸长50％时的拉伸应力：50％模量(S-SMod 50％)。
(表5中的配混物整体的计算值的计算方法)
将实施例和比较例中的再产生NR相和SBR相的配混物混炼并且测量其各自的50％模量。通过假设在配混内容物中，例如CB和硫化促进剂等的橡胶试剂与NR和SBR的质量比成比例地配混，制备了再产生的配混物。通过借由测量获得的各50％模量乘以实施例2-4或比较例2-1中的NR和SBR的配混比例(例如，在实施例2-4中，NR为0.7并且SBR为0.3)，计算配混物整体的50％模量计算值(预测值)。
[表3]
NR相的再产生 SBR相的再产生 实施例2-4
NR*2-1 70 70
SBR*2-2 30 30
炭黑A(GPF)*2-3 31.5 13.5 45
炭黑B(HAF)*2-4
碳纳米管(CNT)*2-5 3 3
科琴黑*2-6
二氧化硅*2-7
硅烷偶联剂*2-8
油*2-9
硫磺 2.1 0.9 3
硫化促进剂A*2-10 0.7 0.3 1
硫化促进剂B*2-11 0.56 0.24 0.8
氧化锌 3.5 1.5 5
炭黑等的分配率(％) 70 30 100
S-S 50％模量 1.49 1.42 1.3
[表4]
NR相的再产生 SBR相的再产生 比较例2-1
NR*2-1 70 70
SBR*2-2 30 30
炭黑A(GPF)*2-3
炭黑B(HAF)*2-4 31.5 13.5 45
碳纳米管(CNT)*2-5
科琴黑*2-6
二氧化硅*2-7
硅烷偶联剂*2-8
油*2-9 3 7 10
硫磺 0.9 2.1 3
硫化促进剂A*2-10 0.3 0.7 1
硫化促进剂B*2-11 0.56 0.24 0.8
氧化锌 1.5 3.5 5
炭黑等的分配率(％) 70 30 100
S-S 50％模量 1.5 1.5 1.4
[表5]
如从以上表3至5的结果中显而易见，可以认为的是，与传统的高级炭黑和二氧化硅配混物相比，使用具有大粒径的碳的实施例2-1至2-4在损耗特性上优异，并且进一步添加导电性材料使得优异的损耗特性和导电性兼容。
附图标记说明
1 胎体
1A 主体部
1B 折返部
2 带束层
3 复合纤维
3a 面线
3b 底线
4 橡胶胎圈包布
5 导电性橡胶部
6 胎圈芯
7 胎圈填胶
11 胎圈部
12 胎侧部
13 胎面部
13G 胎面橡胶
13C 缓冲橡胶
14 带束下缓冲胶
15 胎侧橡胶
20 轮辋
21 胎体处理层
111 轮胎
112 钢板
113 绝缘体
114 高电阻计

Claims (28)

1.一种充气轮胎，其包括：作为骨架结构的胎体，所述胎体由在一对胎圈部之间环状延伸的至少一胎体帘布层构成；和至少一带束层，所述带束层设置在所述胎体的胎冠部的轮胎径向外侧，其中橡胶胎圈包布设置在所述胎圈部的轮胎宽度方向外表面，
其中缓冲橡胶和形成胎面部的胎面橡胶依次设置在所述带束层的轮胎径向外侧，并且包含导电性纤维和非导电性纤维的复合纤维以在所述胎体的轮胎的外侧表面和内侧表面的至少一个表面上暴露的方式、至少从所述胎圈部延伸至与所述缓冲橡胶或在所述带束层的轮胎宽度方向外端部配置的带束下缓冲胶接触的位置，并且所述橡胶胎圈包布包含氮吸附比表面积为30至43m2/g的炭黑。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中所述橡胶胎圈包布包含再生橡胶。
3.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中所述橡胶胎圈包布包含相对于100质量份的橡胶组分为64至73质量份的所述炭黑。
4.根据权利要求2所述的充气轮胎，其中包含相对于所述橡胶胎圈包布的100质量份的橡胶组分为3至10质量份的所述再生橡胶。
5.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中所述复合纤维以在所述胎体的所述轮胎的外侧表面和内侧表面这两个表面上暴露的方式配置。
6.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中所述复合纤维在轮胎外侧暴露的部分和所述复合纤维在轮胎内侧暴露的部分在至少一个部位处彼此导通。
7.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中所述非导电性纤维由有机材料制成并且所述复合纤维包含50质量％以上的所述非导电性纤维。
8.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中将所述复合纤维缝纫至所述胎体。
9.根据权利要求8所述的充气轮胎，其中所述复合纤维的缝纫节距为2至40mm。
10.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中所述复合纤维围绕所述胎体卷绕。
11.根据权利要求10所述的充气轮胎，其中所述复合纤维围绕所述胎体从与所述缓冲橡胶或所述带束下缓冲胶的轮胎宽度方向的一个端部接触的位置经由所述胎圈部穿过所述胎体的轮胎内侧卷绕至所述缓冲橡胶或所述带束下缓冲胶的轮胎宽度方向的另一个端部。
12.根据权利要求10所述的充气轮胎，其中橡胶胎圈包布设置在所述胎圈部的轮胎宽度方向外表面，所述胎体包括：主体部，所述主体部在所述一对胎圈部之间延伸；和折返部，所述折返部各自围绕埋设于所述一对胎圈部的各个中的胎圈芯从轮胎内侧向外侧折返和卷起；并且所述复合纤维围绕所述胎体从在一个所述折返部的轮胎宽度方向外侧且与所述橡胶胎圈包布接触的位置经由所述折返部的轮胎宽度方向内侧和所述主体部的轮胎宽度方向外侧穿过所述胎体的轮胎外侧卷绕至在另一个所述折返部的轮胎宽度方向外侧且与所述橡胶胎圈包布接触的位置。
13.根据权利要求10所述的充气轮胎，其中所述复合纤维围绕所述胎体呈螺旋状卷绕。
14.根据权利要求10所述的充气轮胎，其中所述复合纤维的卷绕节距为1至12次/m。
15.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中所述复合纤维在轮胎周向上以0.04根/5cm以上的排列密度配置。
16.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中排气帘线至少从所述胎圈部设置至与所述缓冲橡胶或所述带束下缓冲胶接触的位置，并且所述复合纤维代替3至100质量％的所述排气帘线而设置。
17.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中所述复合纤维的纤度为20至1,000dtex。
18.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中所述复合纤维以相对于轮胎周向为30至150°的角度配置。
19.根据权利要求18所述的充气轮胎，其中所述复合纤维以相对于轮胎周向为50至130°的角度配置。
20.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中所述导电性纤维包含含金属的纤维、含碳的纤维和含金属氧化物的纤维中的至少一种。
21.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中所述非导电性纤维包含棉、尼龙、聚酯和聚丙烯中的至少一种。
22.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中所述复合纤维的断裂伸长率Eb为5％以上。
23.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中所述复合纤维的电阻值为1.0×107Ω/cm以下。
24.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中所述橡胶胎圈包布包含相对于100质量份的橡胶组分为0.5至4质量份的碳纳米管。
25.根据权利要求1所述的充气轮胎，其中所述胎体帘布层的帘布层涂覆橡胶、所述带束层的带束层涂覆橡胶、所述胎体帘布层之间的隔离胶、所述缓冲橡胶、所述带束下缓冲胶、和在埋设于所述一对胎圈部各个中的胎圈芯的轮胎径向外侧配置的胎圈填胶橡胶中的至少一种构件使用如下的轮胎用橡胶组合物：相对于100质量份的橡胶组分，配混35至50质量份的氮吸附比表面积(N2SA)为30至43m2/g的炭黑和5质量份以下的油，所述橡胶组分包含20至40质量份的苯乙烯-丁二烯橡胶和60至80质量份的天然橡胶。
26.根据权利要求25所述的充气轮胎，其中所述轮胎用橡胶组合物包含相对于100质量份的所述橡胶组分为0.1至6质量份的科琴黑和碳纳米管中的至少一种。
27.根据权利要求26所述的充气轮胎，其中所述轮胎用橡胶组合物包含相对于填充材料为2至15质量％的科琴黑和碳纳米管中的至少一种。
28.根据权利要求25所述的充气轮胎，其中当在所述轮胎用橡胶组合物中苯乙烯-丁二烯橡胶的配混量为A质量份并且天然橡胶的配混量为B质量份时，并且
当将其中相对于A质量份的苯乙烯-丁二烯橡胶，A*100/(A+B)(质量％)的氮吸附比表面积(N2SA)为30至43m2/g的炭黑包含于所述轮胎用橡胶组合物中的橡胶组合物定义为橡胶组合物X；
将其中相对于B质量份的天然橡胶，B*100/(A+B)(质量％)的氮吸附比表面积(N2SA)为30至43m2/g的炭黑包含于所述轮胎用橡胶组合物中的橡胶组合物定义为橡胶组合物Y；且
将所述轮胎用橡胶组合物定义为橡胶组合物Z时，
所述橡胶组合物X、Y和Z的伸长50％时的模量分别为Mdx、Mdy和Mdz(MPa)，Mdx、Mdy和Mdz满足以下式(I)：
0.9×{Mdx*A/(A+B)+Mdy*B/(A+B)}≥Mdz (I)。
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