JP2005194397A - タイヤ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】空気入りタイヤの操縦安定性を悪化させることなく、ロードノイズを低減する。
【解決手段】ビニルイソプレン単位を含むポリイソプレンのブロックとポリスチレンのブロックとからなるブロック共重合体（Ａ）と、ジエン系ゴム（Ｂ）とを、Ａ：Ｂ＝２０：８０〜５０：５０の重量比で含有するタイヤ用ゴム組成物であり、前記ブロック共重合体（Ａ）は、ビニルイソプレン単位の含有量が４０重量％以上で、ガラス転移点が−２０℃以上であることが好ましい。このゴム組成物からなるゴム層３０を、タイヤのサイドウォール部１４におけるカーカス層２２とその外側のサイドウォールゴム層２６との間に設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、タイヤ用ゴム組成物及びこれを用いた空気入りタイヤに関するものである。

近年、自動車の低燃費化が進む中で、タイヤとしての軽量化が重要視されてきているが、一般にタイヤを軽量化するとロードノイズが悪化するという問題がある。このようなロードノイズの悪化を改良するため、従来、トレッド部やサイドウォール部、ビード部などに、低硬度のゴムや損失係数（ｔａｎδ）の高いゴムからなるゴム層を配設する場合がある（例えば、下記特許文献１参照）。

しかしながら、低硬度のゴム層を設けた場合、タイヤの剛性が低下し、そのため操縦安定性が悪化してしまう。一方、高いｔａｎδを持つゴムは、例えばガラス転移点の高いポリマーを用いたり、補強充填剤であるカーボンブラックを小粒径化したり、カーボンブラックを増量したり、大量の樹脂を添加したりすることにより得られるが、従来の高ｔａｎδゴムでは、タイヤに配設した場合に、ゴムの発熱量が増加することによる転がり抵抗の悪化や、耐久性の悪化、操縦安定性の悪化をきたすという問題がある。

このように従来技術では、操縦安定性を損なうことなく、ロードノイズを低減する上で必ずしも満足できるものではなかった。
特開２００２−２０５５１５号公報

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、従来にも増して高硬度でありながら高い損失係数（ｔａｎδ）を持つタイヤ用ゴム組成物を提供することで、空気入りタイヤの操縦安定性を悪化させることなく、ロードノイズを低減することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ポリマー成分として、タイヤ用ゴム組成物に通常用いられているジエン系ゴムに、特定のイソプレンとスチレンのブロック共重合体を、特定の割合で配合することで、操縦安定性を損なうことなく、ロードノイズを低減することができるタイヤ用ゴム組成物が得られることを見い出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、ビニルイソプレン単位を含むポリイソプレンのブロックとポリスチレンのブロックとからなるブロック共重合体（Ａ）と、ジエン系ゴム（Ｂ）とを、Ａ：Ｂ＝２０：８０〜５０：５０の重量比で含有するタイヤ用ゴム組成物に係るものである。

本発明のタイヤ用ゴム組成物において、前記ブロック共重合体（Ａ）は、少なくとも２つの前記ポリスチレンのブロックの間に前記ポリイソプレンのブロックを有するトリブロック共重合体であってもよい。

また、本発明のタイヤ用ゴム組成物において、前記ブロック共重合体（Ａ）は、ビニルイソプレン単位の含有量が４０重量％以上であり、かつ、ガラス転移点が−２０℃以上であることが好ましい。

更に、本発明のタイヤ用ゴム組成物は、加硫物の２３℃での硬度（ＪＩＳ Ｋ ６２５３のスプリング式硬さ試験タイプＡ）が６０〜８０度であり、ｔａｎδのピーク温度が０〜４０℃であり、２３℃でのｔａｎδが０．４〜１．０であることが好ましい。

本発明の空気入りタイヤは、サイドウォール部におけるカーカス層とその外側のサイドウォールゴム層との間に、上記した本発明のタイヤ用ゴム組成物からなるゴム層が設けられたものである。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、従来にも増して高硬度でありながら高い損失係数を持つものであるため、空気入りタイヤの操縦安定性を悪化させることなく、ロードノイズを低減することができる。

以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ポリマー成分として、上記ブロック共重合体（Ａ）と上記ジエン系ゴム（Ｂ）を、Ａ：Ｂ＝２０：８０〜５０：５０の重量比で含有するものである。ブロック共重合体（Ａ）が２０重量％未満では、硬度及び損失係数（ｔａｎδ）の増加が不十分であり、操縦安定性を損なうことなくロードノイズを改善するという本発明の目的を達成することが難しい。また、ブロック共重合体（Ａ）が５０重量％を越えると、硬度が高くなりすぎて、ロードノイズの低減効果が認められなくなる。より好ましい配合比は、Ａ：Ｂ＝２５：７５〜４５：５５である。

上記ブロック共重合体（Ａ）は、イソプレンの重合体部分からなるソフトブロックと、スチレンの重合体部分からなるハードブロックとで構成されるブロック共重合体であり、ソフトブロックを構成するイソプレン単位中にビニルイソプレン単位を含むものである。ここで、ビニルイソプレン単位とは、イソプレンが通常の１，４−結合ではなく、１，２−結合と３，４−結合の少なくとも一方を形成している部分をいう。ソフトブロックは、ビニルイソプレン単位のみで形成されてもよいが、通常は１，４−結合のイソプレン単位も含んであり、これらはソフトブロック内でランダムに結合されていてもよく、あるいはまた、ビニルイソプレン単位の重合体部分と１，４−結合のイソプレン単位の重合体部分とがブロック的に結合されていてもよい。

上記ブロック共重合体（Ａ）は、少なくとも２つの上記ポリスチレンのハードブロックの間に、上記ポリイソプレンのソフトブロックを有するトリブロック共重合体であることが好ましい。より詳細には、ハードブロック−ソフトブロック−ハードブロックのトリブロック構造を有するものであれば、ハードブロック−ソフトブロック−ハードブロック−ソフトブロック、ハードブロック−ソフトブロック−ハードブロック−ソフトブロック−ハードブロックのような構造であってもよい。

上記ブロック共重合体（Ａ）は、ビニルイソプレン単位を４０重量％以上含有することが好ましい。ビニルイソプレン単位の重量割合が４０重量％未満では、ブロック共重合体（Ａ）のガラス転移点が低くなってしまう。また、このブロック共重合体（Ａ）のガラス転移温度Ｔｇは−２０℃以上であることが好ましく、より好ましくは−１０℃以上である。ガラス転移温度が−２０℃未満では、室温でのｔａｎδが小さくなってロードノイズを低減することが難しくなる。

より詳細には、上記ブロック共重合体（Ａ）は、スチレン単位を１０〜３０重量％、ビニルイソプレン単位を４０〜８０重量％、１，４−結合イソプレン単位を０〜４０重量％それぞれ含有することが好ましく、より好ましくは、スチレン単位を１５〜２５重量％、ビニルイソプレン単位を４５〜８０重量％、１，４−結合イソプレン単位を５〜３０重量％それぞれ含有することである。スチレン単位の含有割合が３０重量％を越えると、ブロック共重合体（Ａ）が硬くなりすぎ、ロードノイズ性能に悪影響を与える。また、１，４−結合イソプレンの含有割合が４０重量％を越えると、ガラス転移温度Ｔｇが低くなってしまうため、ロードノイズへの効果が得られにくくなる。

上記ジエン系ゴム（Ｂ）としては、一般にタイヤ用ゴム組成物として用いられている各種のジエン系ゴムを使用することができ、例えば、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴムなどをそれぞれ単独で又は２種以上併用して用いることができる。

本発明のタイヤ用ゴム組成物には、カーボンブラックなどの充填剤、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸など、タイヤ用ゴム組成物に一般に用いられている各種添加剤を配合することができる。

上記カーボンブラックとしては、特に限定されるものではないが、ヨウ素吸着量が３０〜９０ｍｇ／ｇのものが好ましく用いられ、具体的には、ＧＰＦ、ＦＥＦ、ＨＡＦが好ましいものとして挙げられる。なお、カーボンブラックは、上記ブロック共重合体（Ａ）とジエン系ゴム（Ｂ）との合計量１００重量部に対して、３０〜７０重量部配合することが好ましい。

本発明のタイヤ用ゴム組成物は、その加硫物が以下の物性を持つものであることが好ましい。すなわち、該加硫物の２３℃での硬度（ＪＩＳ Ｋ ６２５３のスプリング式硬さ試験タイプＡ）が６０〜８０度であることが好ましい。該硬度が６０度未満では、操縦安定性を確保することが難しくなる。一方、該硬度が８０度を超えると、ロードノイズを低減することが難しくなる。

また、該加硫物は、ｔａｎδ（静歪み５％、動歪み１．０％、周波数１０Ｈｚでの動的弾性率測定における損失係数）のピーク温度が０〜４０℃であり、また２３℃でのｔａｎδが０．４〜１．０であることが好ましい。ｔａｎδが０．４未満では、ロードノイズを低減することが難しい。

以上よりなる本発明のタイヤ用ゴム組成物は、空気入りタイヤを構成する各種ゴム部材として使用してもよいが、特に、該ゴム組成物からなるゴム層をタイヤのサイドウォール部の内層に配設することが好適である。以下、この配設例について、図１に示す実施形態の空気入りタイヤを参照にして詳細に説明する。

図１は、該実施形態に係る空気入りタイヤ１０の半断面図であり、タイヤ１０は、左右一対のビード部１２及びサイドウォール部１４と、両サイドウォール部１４間にまたがるトレッド部１６とを備えて構成されている。

ビード部１２には、環状のビードコア１８が設けられ、左右一対のビードコア１８間には、タイヤ周方向に対し直角に配列した多数のコードが延在してなるカーカスプライの少なくとも１層で形成されたカーカス層２２が設けられている。カーカス層２２は、トレッド部１６においてはベルト２４の半径方向内側に配されるとともに、その両端部がビードコア１８にて係止されている。そして、サイドウォール部１４において、カーカス層２２のタイヤ幅方向外側にはサイドウォールゴム層２６が設けられている。

このような構成からなるものにおいて、サイドウォール部１４には、カーカス層２２とサイドウォールゴム層２６との間に、両層で挟み込むようにゴム層３０が配設されており、このゴム層３０が上記したゴム組成物で形成されている。なお、ゴム層３０の厚みは０．５〜２．０ｍｍであることが好ましい。また、ゴム層３０の幅、即ちカーカス層２２に沿った寸法は、特に限定されず、図ではサイドウォールゴム層２６とカーカス層２２との界面のほぼ全体にわたって設けられている。

本発明のゴム組成物から形成されるゴム層３０は、高硬度でかつ高損失係数であるため、これを上記した位置に配置することにより、操縦安定性を損なうことなく、１６０〜２５０Ｈｚ帯のロードノイズを低減することができる。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（ゴム組成物の調製）
バンバリーミキサーを使用し、一般的方法に従って、下記表１に示す実施例１〜３および比較例１〜６のゴム組成物を調製した。表中の各配合剤は以下の通りである。

ブロック共重合体（Ａ）
・ＨＹＢＲＡＲ ５１２７（商品名）：クラレ社製のポリスチレン／ビニルイソプレントリブロック共重合体（ポリスチレン単位の含有量＝２０重量％、１，４−結合イソプレン単位の含有量＝２４重量％、ビニルイソプレン単位の含有量＝５６重量％、ガラス転移点Ｔｇ＝８℃）
・ＨＹＢＲＡＲ ５１２５（商品名）：クラレ社製のポリスチレン／ビニルイソプレントリブロック共重合体（ポリスチレン単位の含有量＝２０重量％、１，４−結合イソプレン単位の含有量＝３６重量％、ビニルイソプレン単位の含有量＝４４重量％、ガラス転移点Ｔｇ＝−１７℃）。

ジエン系ゴム（Ｂ）
・ＮＲ：天然ゴム（ＲＳＳ＃３）
・ＢＲ０１（商品名）：ＪＳＲ社製ポリブタジエンゴム
・ＮＳ１１６（商品名）：日本ゼオン社製スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ガラス転移点Ｔｇ＝−２０℃）
・ＲＢ８１０（商品名）：ＪＳＲ社製シンジオタクチックブタジエンゴム（ガラス転移点Ｔｇ＝−１０℃）。

カーボンブラック
・ＦＥＦ：東海カーボン社製「シーストＳＯ」。

なお、各実施例及び比較例には、共通配合剤として、亜鉛華５重量部、ステアリン酸２重量部、老化防止剤６Ｃ（フレキシス社製「サントフレックス６ＰＰＤ」）１重量部、加硫促進剤ＮＳ（大内新興化学社製「ノクセラーＮＳ−Ｐ」）１重量部、及び硫黄３重量部を、それぞれ配合した。

（加硫ゴム物性）
各ゴム組成物について、１６０℃×１５分で加硫して所定形状の試験片を作製し、得られた試験片を用いて、硬度と動的弾性率を以下の方法により測定した。結果を表１に示す。

・硬度：ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠したスプリング式硬さ試験タイプＡを使用して、温度２３℃で測定した。

・動的弾性率：ユービーエム社製の動的粘弾性測定装置を使用し、静歪み５％、動歪み１．０％、周波数１０Ｈｚの条件で、温度を−６０〜６０℃の範囲内において１℃刻みにて損失係数ｔａｎδを測定して、ｔａｎδのピーク温度を求めるとともに、温度２３℃でのｔａｎδを求めた。

（タイヤ実車走行テスト）
各ゴム組成物を用いて、押し出し機により厚み＝１．０ｍｍのゴムシートを押し出し、これを上記図１に示すゴム層３０として、タイヤサイズ：１７５／７０Ｒ１４のタイヤを常法に従い作製した。作製したタイヤをテスト車に装着して、以下の方法によりロードノイズと操縦安定性を評価した。結果を表１に示す。

・ロードノイズ：上記テスト車を特定の路面にて時速６０ｋｍで走行したときの車内での騒音レベルを計測し、特定周波数帯でのノイズレベルを、比較例１のタイヤをコントロールとして、これとの対比で評価した。「＋」側が同性能に劣ること、「−」側が同性能に優れることを意味する。

・操縦安定性：上記テスト車を試験担当ドライバーが運転して走行したときの官能評価であり、比較例１のタイヤをコントロールとして、これと同等のものを「±０」、やや優れるものを「＋１」、優れるものを「＋２」、やや劣るものを「−１」、劣るものを「−２」として評価した。

表１に示すように、本発明に係る実施例１〜３のゴム組成物であると、高硬度でかつ高損失係数の加硫物が得られ、そのため、これをサイドウォールゴム部の内層に設けることにより、操縦安定性を損なうことなく、むしろ向上させながら、しかも１６０〜２５０Ｈｚ帯のロードノイズを低減することができた。

本発明の実施形態に係る空気入りタイヤの半断面図である。

符号の説明

１０……空気入りタイヤ
１４……サイドウォールゴム部
２２……カーカス層
２６……サイドウォールゴム層
３０……本発明のゴム組成物からなるゴム層

Claims (5)

1. ビニルイソプレン単位を含むポリイソプレンのブロックとポリスチレンのブロックとからなるブロック共重合体（Ａ）と、ジエン系ゴム（Ｂ）とを、Ａ：Ｂ＝２０：８０〜５０：５０の重量比で含有するタイヤ用ゴム組成物。
2. 前記ブロック共重合体（Ａ）は、少なくとも２つの前記ポリスチレンのブロックの間に前記ポリイソプレンのブロックを有するトリブロック共重合体であることを特徴とする請求項１記載のタイヤ用ゴム組成物。
3. 前記ブロック共重合体（Ａ）は、ビニルイソプレン単位の含有量が４０重量％以上であり、かつ、ガラス転移点が−２０℃以上であることを特徴とする請求項１又は２記載のタイヤ用ゴム組成物。
4. 加硫物の２３℃での硬度（ＪＩＳ Ｋ ６２５３のスプリング式硬さ試験タイプＡ）が６０〜８０度であり、ｔａｎδのピーク温度が０〜４０℃であり、２３℃でのｔａｎδが０．４〜１．０であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のゴム組成物からなるゴム層が、タイヤのサイドウォール部におけるカーカス層とその外側のサイドウォールゴム層との間に設けられたことを特徴とする空気入りタイヤ。

Images