JP2009090757A - タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】グリップ性能及びタイヤ剛性を高度に両立させ、競技用等で高性能を発揮するタイヤを提供。
【解決手段】本発明のタイヤは、タイヤに使用するトレッドゴムにおいて圧縮粘弾性に配向性を持たせること、即ち、温度が５０℃、圧縮率２．０％の条件において、接地荷重方向のトレッドゴムの圧縮粘弾性率をＡとし、該接地荷重方向に対して直角方向のトレッドゴムの圧縮粘弾性率をＢとし、トレッドゴムの比圧縮粘弾性率をＢ／Ａとすると、比圧縮粘弾性率Ｂ／Ａが１．０５以上である配向性ゴムよりなるトレッドを具備することを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明はタイヤに関するものであり、より詳細には、圧縮粘弾性率に配向性を持たせたトレッドを備え、タイヤのグリップ性能とブロック剛性とを両立させた高性能又は競技用のタイヤに関する。

タイヤの運動性能、特に直進発進時、ブレーキ時などのグリップ性能を高めるためには、一般にトレッドゴムを柔らかくして、エネルギーロスを大きくすることが求められる。一方、車両側からの力を伝達するためには、剛性を高くする必要がある。
トレッドゴムの柔軟性と剛性は、ゴムの配合設計者にとっては相反する要求性能であり、単なる従来技術だけでは、両者を同時に高めることは困難であった。
従来、トレッドゴムにビスマレイミド系樹脂を配合することで、低歪領域のみ硬化させて高歪領域を柔らかくすることが提案されている。

しかしながら、従来の提案ではどの方向にもほぼ均一に低歪領域の硬化を起こし、このためトレッド厚が薄いタイヤや走行末期のトレッドが薄くなったタイヤは荷重圧縮方向の弾性率を高めてしまいグリップ性能を低下させる問題があった。
本発明は、かかる実情に鑑み、グリップ性能及びタイヤ剛性を高度に両立させ、高性能を発揮するタイヤを提供しようとするものである。

本発明者は、タイヤに使用するトレッドゴムにおいて圧縮粘弾性率に配向性を持たせること、即ち、荷重がかかる径方向の圧縮粘弾性率とそれに直角方向に対する配向性、特にタイヤ周方向に対する圧縮粘弾性率に配向性を持たせることにより、上記課題であるグリップ性とタイヤ剛性を共に向上させることができることを見出し、本発明に至ってものである。
即ち、本発明のタイヤは以下の構成或いは構造を特徴とするものである。

本発明のタイヤは、温度が５０℃、圧縮率２．０％の条件において、接地荷重方向のトレッドゴムの圧縮粘弾性率をＡとし、該接地荷重方向に対して直角方向のトレッドゴムの圧縮粘弾性率をＢとし、トレッドゴムの比圧縮粘弾性率をＢ／Ａとすると、比圧縮粘弾性率Ｂ／Ａが１．０５以上である配向性ゴムよりなるトレッドを具備することを特徴とする。

上記比圧縮粘弾性率Ｂ／Ａは１．０５〜３．００の範囲にあることが好ましく、より好ましくは、１．０７〜１．５７の範囲にあることが好ましい。
また、本発明のタイヤは、このような配向を有するように、ゴム成分１００質量部に対してアスペクト比が１０以上の繊維を１〜２０質量部配向させて上記トレッドゴムに配合することが好ましい。

本発明のタイヤは、前記繊維を配合するに当たって、前記繊維が気相成長炭素繊維であることが好ましく、前記繊維は、その繊維径が２０〜１２０ｎｍであり、その繊維長が２，０００〜２０，０００ｎｍであることが好ましい。
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。

本発明のタイヤによれば、圧縮粘弾性率が小さいのは路面の食い込み方向（径方向）であり、トレッドゴムに剛性を持たせた場合でも、その方向の弾性率の増加が抑えられ、その結果、グリップ性能の低下が抑えられる。また、トレッドゴムに配向性を持たせるために繊維を配向して添加する構成を採ると、繊維の配合によってグリップ性能の低下が予測されるが、これは他の方法、例えば、オイル等の増量によってグリップ性能を同等にコントロールできる一方、接地荷重方向に対して直角方向、例えばタイヤ周方向等の圧縮粘弾性率を高く維持してブロック剛性を大とすることができる。特に、直角方向の圧縮粘弾性率Ｂの方向の中でタイヤ周方向とタイヤ軸方向に配向性を持たせることが好ましく、タイヤ周方向はブレーキング、トラクション時のブロック剛性、タイヤ軸方向はコーナーリング中のブロック剛性を奏し得る。

以下、本発明の実施の形態及び実施例を説明する。尚、本発明のタイヤは、上記した実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
本発明のタイヤは、温度が５０℃、圧縮率２．０％の条件において、接地荷重方向のトレッドゴムの圧縮粘弾性率をＡとし、該接地荷重方向に対して直角方向のトレッドゴムの圧縮粘弾性率をＢとし、トレッドゴムの比圧縮粘弾性率をＢ／Ａとすると、比圧縮粘弾性率Ｂ／Ａが１．０５以上である配向性ゴムよりなるトレッドを具備することを特徴とする。

トレッドゴムには、天然ゴム及び／又はジエン系合成ゴム等が用いられる。ここで、ジエン系合成ゴムとしては、例えばポリイソプレン合成ゴム（ＩＲ），ポリブタジエンゴム（ＢＲ），スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ），アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ），クロロプレンゴム（ＣＲ），ブチルゴム（ＩＩＲ）などが挙げられる。この（Ａ）成分の天然ゴムやジエン系合成ゴムは単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。

トレッドゴムは配向性ゴムである。接地荷重方向のトレッドゴムの圧縮粘弾性率をＡとしたとき、トレッドゴムの圧縮粘弾性率Ｂは、接地荷重方向に対して直角方向の弾性である。したがって、この場合、圧縮粘弾性率Ｂはタイヤの周方向及びタイヤの軸方向を含むもので、トレッドゴムの接地面の３６０度の自由度を持つ方向であるが、特に好ましい配向性はタイヤ周方向又はタイヤ軸方向である。
トレッドゴムはその比圧縮粘弾性率Ｂ／Ａが温度５０℃、圧縮率２．０％の測定条件において１．０５以上である。好ましくは、１．０７〜３．００の範囲、より好ましくは、１．１０〜１．５７の範囲にあることが好ましい。トレッドゴムの比圧縮粘弾性率が１．０５未満の場合は、配向性が十分でないため、グリップ性能及びタイヤ剛性を高度に両立させることができない。
また、トレッドゴムの比圧縮粘弾性率Ｂ／Ａの温度測定条件を５０℃に設定した。しかし、これに限ることはなく、温度域５０〜１５０℃の範囲の条件の下で測定しても良い。このような温度範囲の場合でも上記比圧縮粘弾性率Ｂ／Ａが１．０７〜３．００の範囲を維持するものが好ましい。競技用タイヤの場合、温度が５０℃〜１５０℃の範囲となることがあり、このような温度範囲で上記比圧縮粘弾性率を維持することは好ましいことである。
温度５０℃未満では、ガラス温度領域の影響により測定値に信頼性がなく、温度１５０℃を超える場合には、熱によるゴムの変形が始まり信頼性が落ちる。尚、トレッドゴムの比圧縮粘弾性率が３．００を超える場合は、タイヤの周方向の硬さのためにグリップ性能が低下する。

本発明において、上記トレッドゴムに配向性を持たせるために、ゴム成分１００質量部に対してアスペクト比が１０以上の繊維の１〜２０質量部を配向させて配合することが好ましい。
このように配合したトレッドをタイヤに使用した場合、タイヤの踏み込み時の圧縮方向の弾性率を低く保ちつつ、周方向及び軸方向の弾性率を上げ、これによってトラクション方向の剛性を高めつつグリップ性能の高い高運動性能を備えたタイヤが得られる。
このような繊維としては、ポリオレフィン繊維、芳香族ポリアミド繊維、脂肪族ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリパラフェニレンベンゾオキサゾール繊維、ポリケトン繊維、セルロース繊維、炭素繊維、及びスチールよりなる群から選択される少なくとも一種からなる。
繊維は、その径がμｍオーダーでも良いが、ｎｍオーダーのものが好ましく、ｎｍオーダーの繊維であれば、上述したポリエチレン、ナイロン等の樹脂繊維でも良く、特に好ましくは気相成長炭素繊維などである。従来のμｍの径の繊維では、トレッドゴムの構造中で破壊核となりやすく、耐破壊特性及び耐摩耗性が低下する。ｎｍオーダーの繊維であれは、表面積が大きくなるため、ゴムと繊維との物理的吸着量が増え、繊維の配合量が少なくても高い効果を発揮する。

気相成長炭素繊維としては、所望に応じ適切な繊維径、繊維長およびアスペクト比を有するものを用いることができ、例えば、繊維径２０〜１２０ｎｍ、繊維長さ２，０００〜２０，０００ｎｍものを用いることが好ましい。また、比表面積が５〜５０ｍ^２／ｇ、特には８〜３０ｍ^２／ｇの範囲内であるものが好ましい。具体的には例えば、市販品として、昭和電工（株）製の気相法炭素繊維ＶＧＣＦ（登録商標）を好適に用いることができる。従って、このような炭素繊維のアスペクト比は、好ましくは１０以上、より好ましく２０〜２００の範囲である。
繊維の配合量としては、ゴム成分１００重量部に対し、１〜２０質量部、好ましくは２．１〜１１質量部である。
本発明に係るトレッドゴムは、通常のゴムを押し出すことで製造され、上述のアスペクト比の高い繊維を配合して、押出し方向に配向させて押し出すことができる。このため、タイヤ周方向やタイヤ軸方向に適宜の配向持たせてトレッドゴムをタイヤに配置することができる。

本発明タイヤに用いられるトレッドゴムは、上記ゴム成分及び繊維の他に、ゴム工業で通常使用されている種々の成分を含むことができる。例えば、種々の成分として、カーボンブラック、充填剤（例えば、シリカ等の補強性充填剤；並びに炭酸カルシウム及び炭酸カルシウムなどの無機充填剤）；加硫促進剤；老化防止剤；酸化亜鉛；ステアリン酸；軟化剤；及びオゾン劣化防止剤等の添加剤を挙げることができる。なお、加硫促進剤として、Ｍ（２−メルカプトベンゾチアゾール）、ＤＭ（ジベンゾチアジルジスルフィド）及びＣＺ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）等のチアゾール系加硫促進剤；ＴＴ（テトラメチルチウラムスルフィド）等のチウラム系加硫促進剤；並びにＤＰＧ（ジフェニルグアニジン）等のグアニジン系の加硫促進剤等を挙げることができる。

本発明のタイヤは、上記配向性のトレッドゴムを用い、通常の加硫条件に従って加硫成形することにより、製造することができる。本発明の上記タイヤに充填される気体には、空気、又は窒素などの不活性なガスが用いられる。このようなタイヤは高性能又は競技用タイヤに適している。
（実施例）

以下の本発明のタイヤの実施例を説明する。
実施例１〜８及び比較例１の下記表１及び２に示す配合処方（質量部）に従って、バンバリーミキサーを用いて、各種タイヤトレッド用ゴム組成物を混練配合し、所定の方向に配向性を持たせて押出した。次にゴム組成物を用いて乗用車タイヤ（サイズ：２２５／４０Ｒ１８）のトレッドを形成した試作を行なった。そして、以下の評価測定を行った。

＜圧縮粘弾性率の測定＞
各タイヤのトレッド部分を３ｍｍ角で切り出し、接地荷重方向と周方向に圧縮粘弾性試験を温度５０℃、圧縮率２．０％の条件で行った。比較例１のタイヤの接地方向及び周方向の圧縮粘弾性率Ａ、及びＢの測定値ｋｇｆ／ｃｍ^２を、各実施例の圧縮粘弾性率Ａ、及びＢと比較するため、比較例１の測定値を１００として各実施例の測定値を指数で表す。
＜ＤＲＹグリップ性＞
各タイヤのトレッドのＤＲＹグリップ性を以下のようにして評価した。その結果を表１及び表２に示した。
試作タイヤを最高時速３００ｋｍｈで走行可能な高性能車両に装備させて、サーキットで走行させ、走行初期（計測１周目）グリップと計測１２周目の走行末期グリップにおけるテストドライバーの特に駆動時、ブレーキ時のフィーリングを下記の基準にて評価した。
なお、比較例１の結果を「０」として、下記の基準にて相対評価した。数値が正の値で大きくなる程、ＤＲＹグリップ性に優れる。
＋３・・・運転頻度の低い一般ドライバーが明確に差を認誠できる程度
＋２・・・運転頻度の高い一般ドライバーが差を認識できる程度
＋１・・・プロドライバーが差を認識できる程度
０・・・コントロール
−１・・・プロのドライバーが差を認識できる程度
−２・・・運転頻度の高い一般ドライバーが差を認識できる程度
−３・・・運転頻度の低い一般ドライバーが明確に差を認識できる程度

表１及び２中の、＊１のＳＢＲは、日本合成ゴム社製の０１２０のスチレンーブタジエンゴム（スチレン含有率３５％、ビニル量１６％、３５％アロマオイル系）である。＊２のカーボンブラックは、ＳＡＦ（Ｎ_２ＳＡ１５０ｍ^２／ｇ）である。＊３のＶＧＣＦ、＊４のＶＧＣＦ−Ｓは上述した昭和電工社製の気相法炭素繊維である。＊５の加硫促進剤は、Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアジル−スルフェンアミドである。＊６の加硫促進剤は、テトラキスベンジルチウラムジスルフィドである。

表１及び表２に示すように比較例１は従来の配合手法によるもので接地方向、周方向の圧縮粘弾性率を１００とする。比較例１に種々の炭素繊維ＶＧＣＦを入れていくと、周方向の圧縮粘弾性率の方が選択的に高まる事が判る。これと共に実車テストでのグリップ性能の向上が認められている。
今回の結果からは少量のＶＧＣＦ畳でグリップ性能に影響があり、余り多すぎると接地方向の弾性率が上がるために大きな効果が得られていない。ＶＧＣＦ−Ｓは少量でＢ／Ａを向上させる効果があることがわかる。

本発明のタイヤは、荷重がかかる径方向の圧縮粘弾性とそれに直角方向に対する配向性持たせることにより、上記課題であるグリップ性とタイヤ剛性を共に向上させることができる高性能用又は競技用タイヤとして産業上利用可能なものである。

Claims (5)

1. 温度が５０℃、圧縮率２．０％の条件において、接地荷重方向のトレッドゴムの圧縮粘弾性率をＡとし、該接地荷重方向に対して直角方向のトレッドゴムの圧縮粘弾性率をＢとし、トレッドゴムの比圧縮粘弾性率をＢ／Ａとすると、比圧縮粘弾性率Ｂ／Ａが１．０５以上である配向性ゴムよりなるトレッドを具備することを特徴とするタイヤ。
2. 上記比圧縮粘弾性率Ｂ／Ａが１．０５〜３．００の範囲にある請求項１に記載のタイヤ。
3. ゴム成分１００質量部に対してアスペクト比が１０以上の繊維を１〜２０質量部配向させて上記トレッドゴムに配合することを特徴とする請求項１又は２記載のタイヤ。
4. 前記繊維が気相成長炭素繊維である請求項３記載のタイヤ。
5. 前記繊維は、その繊維径が２０〜１２０ｎｍであり、その繊維長が２，０００〜２０，０００ｎｍである請求項４記載のタイヤ。