CN113748028A - 充气轮胎 - Google Patents

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Abstract

本发明为了达成路面噪音的降低和操纵稳定性的提高，而提供一种充气轮胎，其胎体帘布层的厚度为0.50mm～2.00mm，胎体涂覆用橡胶含有作为二烯系橡胶的天然橡胶和苯乙烯‑丁二烯共聚物橡胶、以及N2SA为35～140m2/g的炭黑；胎冠橡胶的硬度(Hs cap)和胎体涂覆用橡胶的储能模量(E’carcass)满足5≤(Hs cap)/(E’carcass)≤15。

Description

充气轮胎
技术领域
本发明涉及一种充气轮胎，详细而言，涉及一种能够兼具路面噪音的降低和操纵稳定性的提高的充气轮胎。
背景技术
充气轮胎主要由左右一对的胎圈部和胎侧部、以及胎面部构成，所述胎面部与两胎侧部连结并且由胎冠和胎基部(undertread)构成。在轮胎的内侧设置胎体帘布层，胎体帘布层的两端部以从轮胎内侧向外侧包围胎圈芯的方式折回。
不过，以马达作为动力源而行驶的电动汽车，与以内燃机作为动力源而行驶的汽车相比较，来自车辆的噪音大大地降低。因此作为车辆行驶中的噪音源，来自轮胎的噪音(路面噪音)被紧密关注，并被要求进一步降低路面噪音。
为了降低路面噪音，已知有例如通过使胎冠橡胶等的构成轮胎的构件柔软，由此降低轮胎的回弹特性的方法。但是，例如若使胎冠橡胶柔软则轮胎的刚性降低，由此有操纵稳定性降低的问题，且路面噪音的降低和操纵稳定性的提高存在相悖的关系。
予以说明，作为寻求路面噪音的降低和操纵稳定性的提高的技术，例如在专利文献1～3中有公开。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-253708号公报
专利文献2：日本特开2014-80074号公报
专利文献3：国际公开WO2014/002631号小册子
发明内容
发明要解决的问题
因此，本发明的目的在于提供能够兼具路面噪音的降低和操纵稳定性的提高的充气轮胎。
用于解决课题的手段
本发明人反复锐意研究的结果发现：通过特定化胎体帘布层的厚度、涂覆胎体帘布层的胎体涂覆用橡胶的组成、以及胎冠橡胶的硬度与胎体涂覆用橡胶的储能模量之比，能够解决前述课题，能够完成了本发明。
本发明提供一种充气轮胎，其特征在于，是具备至少1层胎体帘布层、涂覆前述胎体帘布层的胎体涂覆用橡胶、和配置于前述胎体帘布层的轮胎径向外侧的胎冠橡胶的充气轮胎，
前述1层胎体帘布层的厚度为0.50mm～2.00mm，
前述胎体涂覆用橡胶含有作为二烯系橡胶的天然橡胶和苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶、以及作为填充剂的氮吸附比表面积(N2SA)为35～140m2/g的炭黑，
相对于前述二烯系橡胶100质量份，前述天然橡胶的配合比例为20质量份以上，且前述炭黑的配合比例为25质量份以上，并且
前述胎冠橡胶在20℃时的硬度(Hs cap)、和前述胎体涂覆用橡胶在20℃的储能模量(E’carcass)满足下述式。
5≤(Hs cap)/(E’carcass)≤15
发明效果
本发明的充气轮胎的特征为：具备至少1层胎体帘布层、涂覆前述胎体帘布层的胎体涂覆用橡胶、和配置于前述胎体帘布层的轮胎径向外侧的胎冠橡胶，前述1层胎体帘布层的厚度为0.50mm～2.00mm，前述胎体涂覆用橡胶含有作为二烯系橡胶的天然橡胶和苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶、以及作为填充剂的氮吸附比表面积(N2SA)为35～140m2/g的炭黑，相对于前述二烯系橡胶100质量份，前述天然橡胶的配合比例为20质量份以上，且前述炭黑的配合比例为25质量份以上，并且前述胎冠橡胶在20℃时的硬度(Hs cap)和前述胎体涂覆用橡胶在20℃时的储能模量(E’carcass)满足5≤(Hs cap)/(E’carcass)≤15，因此，能够提供可兼顾路面噪音的降低和操纵稳定性的提高的充气轮胎。
如上所述，为了降低路面噪音，虽然使胎冠橡胶柔软是有效的，但其另一方面是会降低操纵稳定性。本发明通过特定化胎体帘布层的厚度、涂覆胎体帘布层的胎体涂覆用橡胶的组成、以及胎冠橡胶的硬度与胎体涂覆用橡胶的储能模量之比，由此即便胎冠橡胶在承担路面噪音的改善并减少操纵稳定性的情况下，胎体涂覆用橡胶也起到补充操纵稳定性的作用，作为结果是可以同时到达成存在相悖关系的路面噪音的降低和操纵稳定性的提高。
具体实施方式
以下对本发明进行详细说明。
(胎体帘布层)
本发明的用于充气轮胎的胎体帘布层是架设在轮胎幅宽方向两侧的胎圈芯间而形成轮胎骨架的构件。予以说明，轮胎幅宽度方向是指与轮胎旋转轴平行的方向。在本发明中，胎体帘布层1层的厚度必须为0.50mm～2.00mm。若1层胎体帘布层的厚度为该范围外，则无法同时达成路面噪音的降低和操纵稳定性的提高。
胎体帘布层1层的厚度更优选为0.70mm～1.80mm。进一步优选为0.80mm～1.50mm。
胎体帘布层的种类可以没有特别限制地从公知的胎体帘布层中适当选择，但从进一步提高本发明的效果的观点出发，胎体帘布层优选含有有机纤维。作为有机纤维，可以例示出例如聚酯纤维、尼龙纤维、芳族聚酰胺纤维、聚酰亚胺纤维、聚丙烯酸酯纤维、维尼纶纤维、丙烯酸纤维、聚烯烃纤维、聚氨酯纤维、人造丝纤维、莱赛尔纤维等，其中，优选作为聚酯纤维的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、人造丝。
另外，形成胎体帘布层的胎体帘线相对于轮胎圆周方向的角度(胎体角度)通常为90°，以操纵稳定性提高为目的可以选择90°～70°等低的角度。通过如此地设定胎体角度，能够进一步提高操纵稳定性。予以说明，轮胎圆周方向是指以轮胎旋转轴为中心轴的圆周方向。
予以说明，本发明的用于充气轮胎的胎体帘布层并未限制于1层，也可以是超过1层的多层。该情况也适用胎体帘布层1层的厚度为0.50mm～2.00mm这样的本发明的要件。
本发明中，确定了涂覆胎体帘布层的胎体涂覆用橡胶的组成。即，胎体涂覆用橡胶含有作为二烯系橡胶的天然橡胶(NR)及苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶(SBR)，和作为填充剂的氮吸附比表面积(N2SA)为35～140m2/g的炭黑，相对于前述二烯系橡胶100质量份，前述NR的配合比例为20质量份以上，前述炭黑的配合比例为25质量份以上。
在未配合前述SBR的情况下，在前述NR的配合比例低于20质量份时，前述炭黑的配合比例低于25质量份时，和/或前述炭黑的氮吸附比表面积(N2SA)为35～140m2/g的范围外时，不能同时达成路面噪音的降低和操纵稳定性的提高。
在此，从提高本发明的效果的观点出发，优选下述的方式。
(1)相对于前述二烯系橡胶100质量份，前述NR的配合比例优选为30～90质量份，更优选为50～90质量份。
(2)相对于前述二烯系橡胶100质量份，SBR的配合比例优选低于60质量份。
(3)相对于前述二烯系橡胶100质量份，前述炭黑的配合比例优选为30～75质量份，更优选为35～70质量份，特别优选为35～65质量份。
(4)前述炭黑的氮吸附比表面积(N 2SA)优选为50～140m2/g，更优选为70～140m2/g。
予以说明，本发明所说的NR包含合成异戊二烯橡胶(IR)。另外氮吸附比表面积(N2SA)是依据日本工业标准JIS K 6217-2：2001《第2部：比表面积的求出方法-氮吸附法-单点法》测定而得到的值。
本发明中使用的二烯系橡胶也可以根据需要并用NR、SBR以外的二烯系橡胶。例如可列举出丁二烯橡胶(BR)、丙烯腈-丁二烯共聚物橡胶(NBR)等。本发明中使用的二烯系橡胶，其分子量和微结构没有特别限制，可以用胺、酰胺、甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基、羧基、羟基等进行末端改性，也可以进行环氧化。
另外，前述胎体涂覆用橡胶中，除了前述的成分以外，可以配合各种填充剂、各种油、抗老化剂、增塑剂、氧化锌等胎体涂覆用橡胶中通常配合的各种添加剂。另外硫化时，可以无限制地使用公知的硫化或交联剂、硫化促进剂或交联促进剂。这些添加剂的配合量只要不与本发明的目的相反，可以为以往的通常的配合量。
本发明的充气轮胎中的胎冠橡胶配置于胎体帘布层的轮胎径向外侧。此外，轮胎径向外侧是指在轮胎径向(与充气轮胎的旋转轴垂直的方向)上远离旋转轴的一侧。
本发明中，胎冠橡胶的组成只要能够满足下述说明的(Hs cap)/(E’carcass)的关系，就可以没有特别限制地适宜选择。
能够配合例如二烯系橡胶、二氧化硅或炭黑等的各种填充剂；偶联剂、各种油、抗老化剂、增塑剂、氧化锌等的胎冠橡胶中通常配合的各种成分。另外硫化时，可以无限制地使用公知的硫化或交联剂、硫化促进剂或交联促进剂。这些添加剂的配合量只要不违背本发明的目的，也可以为以往通常的配合量。
硫化后的胎冠橡胶的最大厚度(从与胎基部的接触面到轮胎径向上的轮胎表面的最大长度)虽然没有限制，但例如为2mm～20mm，优选为2mm～15mm。
另外，本发明的充气轮胎中的其他的构件，例如构成胎圈部或胎侧部等的构件也可以没有特别限制地适宜选择各成分的配合比例。
例如作为其他的构件的橡胶组合物，可以配合二烯系橡胶、各种填充剂、各种油、抗老化剂、增塑剂、氧化锌等通常被配合的各种成分。另外硫化时，可以没限制地使用公知的硫化或交联剂、硫化促进剂或交联促进剂。这些添加剂的配合量只要不违背本发明的目的，也可以为以往的通常的配合量。
本发明的充气轮胎中，前述胎冠橡胶在20℃时的硬度(Hs cap)和前述胎体涂覆用橡胶在20℃时的储能模量(E’carcass)必须满足下述式。
5≤(Hs cap)/(E’carcass)≤15
即，通过(Hs cap)/(E’carcass)为5～15的范围，由此如上所述地，即便在胎冠橡胶承担改善路面噪音并减少操纵稳定性的情况下，胎体涂覆用橡胶也起到补充操纵稳定性的作用，作为结果是可以同时达成存在相悖的关系的路面噪音的降低和操纵稳定性的提高。
本发明所说的前述胎冠橡胶在20℃时的硬度(Hs cap)是基于日本工业标准JISK6253，通过硬度计(durometer)的类型A在温度20℃测定而得到的橡胶硬度。
另外，本发明所述的胎体涂覆用橡胶在20℃时的储能模量(E’carcass)是基于日本工业标准JIS K6394，在初期形变10％、振幅±2％、频率20Hz的条件下利用东洋精机制作所制粘弹性谱仪在20℃测定而得到的储能模量。
前述胎冠橡胶在20℃时的硬度(Hs cap)及前述胎体涂覆用橡胶在20℃时的储能模量(E’carcass)的调整可以通过例如增塑剂、填充剂、硫化剂或交联剂的增减来进行。
此外，从本发明的效果进一步提高的观点出发，前述(Hs cap)/(E’carcass)优选为5～14，更优选为5～13，特别优选为5～12。
另外，本发明的充气轮胎可根据以往的充气轮胎的制造方法来制造，优选例如客车用途。
实施例
以下通过实施例和比较例对本发明进一步进行说明，本发明并不限定于下述例子。
实施例1～2和比较例1～3
在表1所示的配方(质量份)中，将除了硫化促进剂和硫以外的成分在16升的密闭班伯里混合机中进行5分钟的混炼，将橡胶放出到混合机外进行室温冷却。接着，将该橡胶再次放入上述混合机中，加入硫化促进剂和硫进一步混炼，得到各种胎体涂覆用橡胶组合物。
然后，使用聚酯纤维作为形成胎体帘布层的胎体帘线，根据常规方法用该橡胶组合物被覆该帘线，并进行了硫化。胎体帘布层的厚度如表1所示，胎体涂覆用橡胶的平均厚度(胎体用涂覆橡胶的轮胎径向中的厚度的平均值)为0.4mm，每50mm单位宽度的胎体帘线的根数为50根。
一方面，通过根据常规方法制备胎冠橡胶，并增减增塑剂或填充剂的量，来得到具有表1所示的各种硬度的胎冠橡胶。
胎冠橡胶在20℃时的硬度(Hs cap)依据日本工业标准JIS K6253通过硬度计的类型A在温度20℃进行测定。
胎体涂覆用橡胶组合物在20℃时的储能模量(E’carcass)依据日本工业标准JISK6394，在初期形变10％、振幅±2％、频率20Hz的条件下，通过东洋精机制作所制粘弹性谱仪在20℃进行测定。结果示于表1。
组装用前述胎体涂覆用橡胶涂覆的1层胎体帘布层和前述胎冠橡胶，制造轮胎尺寸245/40R18的各种充气轮胎。予以说明，胎体角度为90°。另外胎体帘布层和胎冠橡胶以外的各构件的条件在各种充气轮胎间是相同的。
对于所得到的各种充气轮胎进行下述的评价。结果示于表1。
操纵稳定性：将各试验轮胎组装在轮毂尺寸18×8.5J的车轮上并安装到试验车辆上，以空气压力为240kPa的条件在由铺装路构成的试验场上由试验司机进行感官评价。评价为5阶段评价，以“3”分为基准进行相对评价。
5：相比于“3”分，能看到操纵稳定性明显地提高。
4：相比于“3”分，能看到操纵稳定性提高。
3：基准
2：相比于“3”分，操纵稳定性差。
1：相比于“3”分，操纵稳定性明显差。
路面噪音：将各试验轮胎组装在轮毂尺寸18×8.5J的车轮上并安装到试验车辆上，以空气压力为240kPa的条件，由试验司机对行驶时的路面噪音进行感官评价。评价为5阶段评价，以“3”分为基准进行相对评价。
5：相比于“3”分，能看到路面噪音明显改善。
4：相比于“3”分，能看到路面噪音改善。
3：基准
2：相比于“3”分，感到路面噪音。
1：相比于“3”分，明显感到路面噪音。
Figure BDA0003309899830000091
*1：NR(TSR20)
*2：SBR(日本ゼオン(株)制NIPOL 1502)
*3：炭黑1(東海カーボン(株)制シーストN、N2SA＝74m2/g)
*4：炭黑2(東海カーボン(株)制シーストV、N2SA＝27m2/g)
*5：氧化锌(正同化学工业(株)制氧化锌3种)
*6：硬脂酸(日油(株)制硬脂酸YR)
*7：抗老化剂(FLEXSYS社制SANTOFLEX 6PPD)
*8：香薰油(出光兴产(株)制ダイアナプロセスNH-60)
*9：硫化促进剂(大内新兴化学工业(株)制ノクセラーNS-P)
*10：硫(四国化成工业(株)制ミュークロンOT-20)
由上表1可知，比较例1中，由于(Hs cap)/(E’carcass)超过本发明规定的上限，所以不能兼顾路面噪音和操纵稳定性。
实施例1～2中制备的充气轮胎，由于特定化了胎体帘布层的厚度、涂覆胎体帘布层的胎体涂覆用橡胶的组成、以及胎冠橡胶的硬度与胎体涂覆用橡胶的储能模量之比，与比较例1相比，兼顾有路面噪音的降低和操纵稳定性的提高。
比较例2中，由于胎体涂覆用橡胶中的NR的配合比例低于本发明规定的下限，所以不能提高路面噪音。
比较例3中，由于炭黑的氮吸附比表面积(N2SA)为本发明规定的范围外，所以操纵稳定性恶化。
比较例4和实施例3、4
上述实施例1～2和比较例1～3中，使用2层用胎体涂覆用橡胶涂覆后的胎体帘布层，制造的充气轮胎的轮胎的尺寸为195/65R15、轮毂尺寸为15x6J，空气压为230kPa，除此以外，重复上述例子。结果示于表2。
Figure BDA0003309899830000111
由表2的结果可知，实施例3～4制备的充气轮胎，由于特定化了胎体帘布层的厚度、涂覆胎体帘布层的胎体涂覆用橡胶的组成、以及胎冠橡胶的硬度与胎体涂覆用橡胶的储能模量之比，所以与比较例4相比，提高了操纵稳定性，或者在维持3操纵稳定性的同时降低了路面噪音。

Claims (10)

1.一种充气轮胎，其特征在于，具备：
至少1层胎体帘布层、
涂覆于所述胎体帘布层的胎体涂覆用橡胶、和
配置于所述胎体帘布层的轮胎径向外侧的胎冠橡胶，
所述胎体帘布层1层的厚度为0.50mm～2.00mm，
所述胎体涂覆用橡胶含有作为二烯系橡胶的天然橡胶和苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶、以及作为填充剂的氮吸附比表面积即N2SA为35～140m2/g的炭黑，
相对于所述二烯系橡胶100质量份，所述天然橡胶的配合比例为20质量份以上，且所述炭黑的配合比例为25质量份以上，并且
所述胎冠橡胶在20℃时的硬度即Hs cap和所述胎体涂覆用橡胶在20℃时的储能模量即E’carcass满足下述式：
5≤(Hs cap)/(E’carcass)≤15。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，
相对于所述二烯系橡胶100质量份，所述天然橡胶的配合比例为30～90质量份。
3.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，
相对于所述二烯系橡胶100质量份，所述天然橡胶的配合比例为50～90质量份。
4.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，
相对于所述二烯系橡胶100质量份，所述炭黑的配合比例为30～75质量份。
5.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，
相对于所述二烯系橡胶100质量份，所述炭黑的配合比例为35～70质量份。
6.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，
所述炭黑的氮吸附比表面积即N2SA为50～140m2/g。
7.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，
所述胎体帘布层含有有机纤维，所述有机纤维为聚对苯二甲酸乙二醇酯或人造丝。
8.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，
所述胎体帘布层1层的厚度为0.70mm～1.80mm。
9.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，
所述胎冠橡胶在20℃时的硬度即Hs cap与所述胎体涂覆用橡胶在20℃时的储能模量即E’carcass满足下述式：
5≤(Hs cap)/(E’carcass)≤14。
10.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，
所述胎冠橡胶在20℃时的硬度即Hs cap与所述胎体涂覆用橡胶在20℃时的储能模量即E’carcass满足下述式：
5≤(Hs cap)/(E’carcass)≤13。
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