JP2004276686A

JP2004276686A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2004276686A
Application number: JP2003068779A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Sakai; 秀之酒井
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2023-03-13
Also published as: JP4283570B2

Abstract

【課題】転がり抵抗が小さく低燃費性に優れたものでありながら、静電気トラブルの発生しない空気入りタイヤを提供する。
【課題手段】キャップトレッド層とベーストレッド層との２層構造のトレッドを持つ空気入りタイヤにおいて、キャップトレッド層を形成するキャップゴムは体積抵抗値１０^８Ω・ｃｍ以下とする。また、ベーストレッド層を形成するベースゴムは、分子中に−ＣＸ−Ｎ＜結合（式中、Ｘは酸素又は硫黄原子を示す）を有する化合物、ベンゾフェノン、チオベンゾフェノン、イソシアナート化合物、イソチオシアナート化合物及びハロゲン化スズ化合物からなる群から選択された少なくとも一種の変性剤で変性された変性ブタジエンゴム１０〜５０重量部と、天然ゴム及び／又はイソプレンゴム９０〜５０重量部とを含有してなり、かつ６０℃での損失正接ｔａｎδが０．０４以下であるゴムを使用する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気入りタイヤに関するものであり、特に、静電気トラブルの発生しない、低燃費性に優れた空気入りタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、乗用車用タイヤなどの空気入りタイヤにおいて、転がり抵抗性能と湿潤路面に対する制動性能（ウェット性能）とを両立させるためには、トレッドにシリカ充填度の高いゴムを用いるのが一般的である。すなわち、補強剤として従来一般に使用されているカーボンブラックの一部をシリカに置き換えて、補強剤中に占めるシリカの比率を高くすればするほど、転がり抵抗性能とウェット性能とのバランスは良好になる。そして、隣接ゴムとの色調差を考慮すると、シリカ比率（シリカとカーボンブラックの合計量に対するシリカの配合割合）は８０〜９０％であることが上記性能のバランスをとる上で最適である。
【０００３】
しかしながら、シリカ比率が８０〜９０％のように高いと、シリカはカーボンブラックに比べて導電性が低いことから、タイヤの導電性が低下し、ラジオノイズ等の静電気トラブルが発生するという問題を引き起こす。
【０００４】
そこで、静電気を除去するために、特開平８−３４２０４号公報には、不良導電性ゴムからなるトレッドゴム層におけるタイヤ幅方向の一部に、トレッドゴム層の表面から底面に至るまで良導電性ゴムからなる導電性ストリップを設け、このストリップを通じて放電することが提案されている。しかしながら、このように幅方向の一部に良導電性ゴムを露出させる方法では十分に静電気が除去されない場合がある。また、サーキット走行や悪路走行のような厳しい条件下での走行時に、踏面部に存在する異種ゴム界面（不良導電性ゴム部と良導電性ゴム部との界面）において割れが発生するといった問題もある。
【０００５】
なお、特開平１１−２０９５１８号公報には、優れたウェット性能、転がり抵抗及び耐摩耗性を得るために、ベンゾフェノンなどの変性剤で末端を変性したブタジエンゴム４０〜１０重量部及び未変性溶液重合スチレンブタジエンゴム５０〜９０重量部を含有し、特定のカーボンブラックとシリカを配合してなるタイヤトレッド用ゴム組成物が開示されているが、同公報は以下に説明する本発明特有の構成及び効果を何ら開示するものではない。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−３４２０４号公報
【０００７】
【特許文献２】特開平１１−２０９５１８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、転がり抵抗が小さく低燃費性に優れたものでありながら、静電気トラブルの発生しない空気入りタイヤを提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、変性ブタジエンゴムに天然ゴム及び／又はイソプレンゴムをブレンドすることにより極めて発熱性の低いゴムを得ることができ、これをベーストレッド層に使用するとともに、キャップトレッド層には良導電性ゴムを用いてトレッドを構成することにより、上記課題を解決できることを見い出し本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明に係る空気入りタイヤは、トレッドが、タイヤ踏面側のキャップトレッド層と、該キャップトレッド層の内側に配されたベーストレッド層との２層構造を持つ空気入りタイヤにおいて、前記キャップトレッド層を形成するキャップゴムが、体積抵抗値１０^８Ω・ｃｍ以下であり、前記ベーストレッド層を形成するベースゴムが、分子中に−ＣＸ−Ｎ＜結合（式中、Ｘは酸素又は硫黄原子を示す）を有する化合物、ベンゾフェノン、チオベンゾフェノン、イソシアナート化合物、イソチオシアナート化合物及びハロゲン化スズ化合物からなる群から選択された少なくとも一種の変性剤で変性された変性ブタジエンゴム１０〜５０重量部と、天然ゴム及び／又はイソプレンゴム９０〜５０重量部とを含有してなり、かつ６０℃での損失正接ｔａｎδが０．０４以下であるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の空気入りタイヤは、図１にその一例を示すように、トレッド１が、タイヤ踏面側のキャップトレッド層２と、その半径方向内側に配されたベーストレッド層３との２層構造を持つものである。なお、図１中、４はサイドウォール部、５はビード部を示し、また、６はベーストレッド層３の半径方向内側に設けられたベルト、７は左右一対のビード部５に架け渡されたカーカスを示す。また、８は、トレッド１の幅方向両側に配された良導電性のストリップゴム部を示す。
【００１２】
本発明の空気入りタイヤにおいて、キャップトレッド層を形成するキャップゴムは、体積抵抗値が１０^８Ω・ｃｍ以下である良導電性ゴムである。体積抵抗値が１０^８Ω・ｃｍを超えるゴムでは、ラジオノイズなどの静電気トラブルの原因となってしまう。
【００１３】
該キャップゴムにおけるゴム成分としては、一般にタイヤトレッド用ゴムに使用される天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）などの各種ジエン系ゴムを用いることができる。通常は、天然ゴム及び／又はスチレンブタジエンゴム、あるいはこれにブタジエンゴムをブレンドしたゴムが用いられる。
【００１４】
該キャップゴムに配合する補強剤としては、体積抵抗値が上記の範囲内であれば特に限定されず、例えばカーボンブラック単独でもよい。詳細には、キャップゴムは、カーボンブラックとシリカをゴム成分１００重量部に対して４０〜２００重量部含有し、かつ、カーボンブラックとシリカの合計量に対するシリカの配合比率が０〜６０重量％であることが好ましい。但し、転がり抵抗性能とウェット性能を両立させるという観点からは、カーボンブラックとシリカとを併用することが好ましい。その場合、キャップゴムは、カーボンブラックとシリカをゴム成分１００重量部に対して４０〜２００重量部含有し、かつ、カーボンブラックとシリカの合計量に対するシリカの配合比率が４０〜６０重量％であることが好ましい。
【００１５】
なお、該キャップゴムは、６０℃での損失正接ｔａｎδが０．１０〜０．４０であることが、トレッド全体として一層優れた転がり抵抗性能を発揮する上で好ましい。また、キャップゴムには、上記した成分の他、加硫剤、加硫促進剤、カップリング剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤等の各種添加剤を必要に応じて添加することができる。
【００１６】
本発明の空気入りタイヤにおいて、ベーストレッド層を形成するベースゴムは、ゴム成分１００重量部中、変性ブタジエンゴム（ＢＲ）を１０〜５０重量部（ｐｈｒ）と、天然ゴム（ＮＲ）及び／又はイソプレンゴム（ＩＲ）を９０〜５０重量部（ｐｈｒ）含有し、かつ、６０℃での損失正接ｔａｎδが０．０４以下のものである。変性ブタジエンゴムの配合量が１０ｐｈｒ未満であったり、また、６０℃での損失正接ｔａｎδが０．０４を超えると、本発明のベースゴムとしての低発熱効果を発揮することができず、トレッド全体としての転がり抵抗性能が悪化する。また、天然ゴム及び／又はイソプレンゴムの配合量が５０ｐｈｒ未満であると、ベースゴムの破壊特性に劣り、タイヤ加硫後の脱型時にトレッド欠けが発生するなどの問題が生じる。
【００１７】
上記変性ブタジエンゴムは、分子中に−ＣＸ−Ｎ＜結合（式中、Ｘは酸素又は硫黄原子を示す）を有する化合物、ベンゾフェノン、チオベンゾフェノン、イソシアナート化合物、イソチオシアナート化合物及びハロゲン化スズ化合物からなる群から選択された少なくとも一種の変性剤で変性されたブタジエンゴムである。かかる変性ブタジエンゴムが、天然ゴム及び／又はイソプレンゴムとブレンドすることにより、後記の実施例で示すように極めて優れた低発熱効果を発揮する。また、変性ブタジエンゴムとブレンドするゴムとして天然ゴム及び／又はイソプレンゴムを用いることにより、ベルトとの接着性を高めて耐久性を向上することができる。
【００１８】
このような変性剤で変性されたブタジエンゴム自体は公知であり、一般的には、アルカリ金属又はアルカリ土類金属が結合したブタジエンゴムと、上記変性剤とを反応させることにより調製することができる。
【００１９】
具体的には、分子中に−ＣＸ−Ｎ＜結合を有する化合物としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメルチオホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルエチレン尿素等が挙げられ、例えば、特開昭６０−１３７９１３号公報や特開昭６１−４２５５２号公報などに変性方法が記載されている。
【００２０】
ベンゾフェノンとしては、４，４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、４−ジメチルアミノベンゾフェノン等が挙げられ、また、チオベンゾフェノンとしては、４，４’−ビス（ジエチルアミノ）チオベンゾフェノン等が挙げられ、例えば、特開昭５９−１１７５１４号公報や特開昭６１−１０３９０３号公報などに変性方法が記載されている。
【００２１】
イソシアナート化合物としてはジフェニルメタンジイソシアナート等が、また、イソチオシアナート化合物としてはフェニルイソチオシアナート等が挙げられ、例えば、特開昭６３−２４５４０５号公報などに変性方法が記載されている。
【００２２】
ハロゲン化スズ化合物としては、四塩化スズ等が挙げられ、例えば、特開昭６１−１０３９０３号公報や特開昭６１−１０３９０４号公報などに変性方法が記載されている。
【００２３】
上記変性剤によって変性される部位は、分子鎖の末端あるいはそれ以外の部位であってもよいが、好ましくは、分子鎖の末端が変性された末端変性ブタジエンゴムを用いることである。
【００２４】
前記ベースゴムには、上記したゴム成分の他、カーボンブラックなどの補強剤、加硫剤、加硫促進剤、カップリング剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤等の各種添加剤を必要に応じて添加することができる。カーボンブラックの配合量は、低発熱効果を損なうことなく良好な破壊特性を確保するため、ゴム成分１００重量部に対して５〜５０重量部であることが好ましい。
【００２５】
なお、本発明において、ベースゴムは必ずしも良導電性である必要はない。図１に示すようにキャップトレッド層２がその幅方向外側に配された導電性ストリップゴム部８に接触した状態に設けられていたり、あるいは図示しないがキャップトレッド層が導電性のサイドウォールゴム部に接触した状態に設けられていれば、これらのストリップゴム部やサイドウォールゴム部を介してタイヤの導電性を確保することができるからである。もちろん、ベースゴムを良導電性ゴムとすることもできる。
【００２６】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００２７】
実施例および比較例で使用したキャップゴムＡ〜Ｃの配合及び物性は表１に示すとおりである。なお、体積抵抗値及び損失正接ｔａｎδは下記の方法により測定した。
【００２８】
体積抵抗値：三菱化学社製ハイレスターＵＰを用いて、厚さ２ｍｍのゴムシートについて、２３℃、６５％ＲＨの雰囲気中、測定電圧５００Ｖで測定した。
【００２９】
ｔａｎδ：ＵＢＭ社製スペクトロメーターを用いて、幅５ｍｍ、長さ２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのゴムシートにつき、測定温度６０℃、初期歪み５％、動歪み２％、周波数１０Ｈｚの条件で測定した。
【００３０】
【表１】

【００３１】
実施例および比較例で使用したベースゴムＤ〜Ｈの配合及び物性は表２に示すとおりである。なお、損失正接ｔａｎδは上記の方法により測定した。また、引裂強さは、ＪＩＳＫ６２５２に準拠して測定し、ベースゴムＤを１００とした指数で示した。
【００３２】
【表２】

表２中の末端変性ブタジエンゴムは、炭化水素溶媒中で１，３−ブタジエンをアルキルリチウムを開始剤として重合し、得られたブタジエンゴムの活性リチウム末端に変性剤として４，４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノンを反応させて得られたものである。
【００３３】
上記したキャップゴムＡ〜ＣとベースゴムＤ〜Ｈを下記表３に示すように組み合わせて、２０５／６５Ｒ１５（リム：１５×６．５−ＪＪ）の乗用車用タイヤを作製した。その際、トレッドの厚みは８ｍｍ（キャップトレッド層の厚みを５ｍｍ、ベーストレッド層の厚みを３ｍｍ）とした。得られた実施例１，２及び比較例１〜６の各タイヤについて、転がり抵抗、導電性、ラジオノイズ、ウェット性能を下記の方法により評価した。結果を表３に示す。表３には、タイヤの加硫時におけるトレッド欠けの有無についても示した。
【００３４】
転がり抵抗：タイヤをホイールに組付け、内圧２００ｋＰａとし、２３℃の雰囲気下、ドラム上で４５０ｋｇｆの荷重をかけた状態にて、８０ｋｍ／ｈで定常走行させ、ドラム軸にかかるトルクにより転がり抵抗を測定した。
【００３５】
導電性：タイヤをホイールに組付け、内圧２００ｋＰａとし、支持軸によりホイール部で支持して鉄板上に設置し、４５０ｋｇｆの荷重をかけた状態で、鉄板とホイール間に１０００Ｖの電圧をかけて電気抵抗値を測定した。
【００３６】
ラジオノイズ：各タイヤ４本を排気量２０００ｃｃのＦＦ車に装着して走行し、ＡＭラジオを聴取している際のノイズの有無で評価した。
【００３７】
ウェット性能：各タイヤ４本を排気量２０００ｃｃのＦＦ車に装着し、湿潤路面にて、速度９０ｋｍ／ｈでＡＢＳ作動させ２０ｋｍ／ｈまで減速時の制動距離を測定し（ｎ＝１０の平均値）、比較例１を１００とした指数で示した。数値が大きいほど制動距離が短く、制動性能が良好であることを示す。
【００３８】
【表３】

【００３９】
表３に示すように、実施例１のタイヤでは、キャップゴムがシリカ０％配合（配合Ａ）であるにも拘わらず、シリカ５０％配合のキャップゴム（配合Ｂ）を持つ比較例２のタイヤと同等の転がり抵抗であった。また、シリカ５０％配合のキャップゴム（配合Ｂ）を持つ実施例２のタイヤは、シリカ９０％配合のキャップゴム（配合Ｃ）を持つ比較例６のタイヤと同等の転がり抵抗を持ち、極めて低燃費性に優れるタイヤでありながら、導電性に優れ、ラジオノイズの発生もなかった。また、実施例２のタイヤは、ウェット性能にも優れるものであった。
【００４０】
これに対し、比較例４のタイヤは、実施例２のタイヤと同等の転がり抵抗を持つものであったが、タイヤ加硫後に金型から取り出す際にトレッドの欠けが発生する場合がみられた。これは、比較例４で用いたベースゴムＧでは引張強さが過剰に低下しているためと推測される。比較例４の引裂強さを改良するため、カーボンブラックとオイルを増量したベースゴムＨを用いた比較例５のタイヤでは、加硫時のトレッド欠けは解消したものの、ｔａｎδが上昇して転がり抵抗の改良効果が認められなかった。
【００４１】
以上より、本実施例のタイヤであると、低燃費性に優れ、また、走行中にドライバーに不快感を与えるラジオノイズの発生もない。しかも、転がり抵抗を低くするためにトレッド全体にシリカを配合する必要がなく、また、静電気対策のためにトレッドの幅方向一部に導電性ストリップを設けたり、あるいはタイヤのトレッド表面に導電性ゴム膜を塗布したりする必要がなくなるので、低コストである。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように本発明の空気入りタイヤであると、変性ブタジエンゴムを含む超低発熱性ゴムをベーストレッド層のゴムに使用するとともに、キャップトレッド層には良導電性ゴムを用いてトレッドを構成したことにより、転がり抵抗が小さく低燃費性に優れたものでありながら、静電気トラブルの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気入りタイヤの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１……トレッド
２……トレッドキャップ層
３……トレッドベース層

Claims

トレッドが、タイヤ踏面側のキャップトレッド層と、該キャップトレッド層の内側に配されたベーストレッド層との２層構造を持つ空気入りタイヤにおいて、
前記キャップトレッド層を形成するキャップゴムが、体積抵抗値１０^８Ω・ｃｍ以下であり、
前記ベーストレッド層を形成するベースゴムが、分子中に−ＣＸ−Ｎ＜結合（式中、Ｘは酸素又は硫黄原子を示す）を有する化合物、ベンゾフェノン、チオベンゾフェノン、イソシアナート化合物、イソチオシアナート化合物及びハロゲン化スズ化合物からなる群から選択された少なくとも一種の変性剤で変性された変性ブタジエンゴム１０〜５０重量部と、天然ゴム及び／又はイソプレンゴム９０〜５０重量部とを含有してなり、かつ６０℃での損失正接ｔａｎδが０．０４以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記キャップゴムが、カーボンブラックとシリカをゴム成分１００重量部に対して４０〜２００重量部含有し、かつ、カーボンブラックとシリカの合計量に対するシリカの比率が０〜６０重量％であることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記シリカの比率が４０〜６０重量％であることを特徴とする請求項２記載の空気入りタイヤ。