JP2010053362A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】充分な剛性、硬度および耐クラック性をもつベーストレッドを有し、操縦安定性、乗り心地性および転がり抵抗の低減を充分に両立させた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】ジエン系ゴム１００重量部に対して、熱硬化性レジンを０．５〜１０重量部含有するゴム組成物からなるベーストレッドを有する空気入りタイヤであって、測定温度６０℃および動歪み１％にて測定した該ゴム組成物の複素弾性率Ｅ＊が８〜１５ＭＰａおよびｔａｎδが０．１５以下、ならびに引張試験における該ゴム組成物の破断時伸びＥＢが３００％以上である空気入りタイヤ。
【選択図】なし

Description

本発明は、空気入りタイヤに関する。

タイヤの転がり抵抗を低減させる、あるいは車の操縦安定性を向上させるため、種々の手段が取り上げられてきた。その手段の一つとしては、タイヤのトレッドを２重構造（内面層および表面層）とすることが知られている。

近年、自動車の装備や性能の著しい充実に加え、道路網が拡充発展したことで、高速走行することが多くなっており、とくに高速走行時において、常に安定した操縦安定性および乗り心地を向上させるようなベーストレッドを有するタイヤが要求されており、それらに大きな影響をおよぼすベーストレッドには充分な剛性および硬度が要求されている。

そのようなベーストレッドを得るために、ベーストレッド用ゴム組成物にカーボンブラックを多量に配合して剛性を向上させることがおこなわれているが、転がり抵抗の低減、操縦安定性および乗り心地を充分に両立させたタイヤが得られなかった。また、硫黄を多量に配合することによって剛性および低発熱性をバランスよく改善させることがおこなわれているが、ベーストレッドの耐クラック性が充分ではなかったため、走行後にベーストレッドが露出した場合、ベーストレッドの欠けや過剰な摩耗が発生するという問題があった。

また、特許文献１には、コラーゲン粒子を配合したベーストレッドを有する空気入りタイヤが開示されている。しかし、車の高速走行時における操縦安定性、乗り心地および転がり抵抗の低減を充分に満足するものではなかった。

このように、充分な剛性、硬度および耐クラック性をもつベーストレッドを有し、走行時、とくに高速走行時における操縦安定性、乗り心地および転がり抵抗の低減の両立を満足する空気入りタイヤが要求されている。

特開２００４−２６９６８４号公報

本発明は、充分な剛性、硬度および耐クラック性をもつベーストレッドを有し、操縦安定性、乗り心地性および転がり抵抗の低減を充分に両立させた空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、ジエン系ゴム１００重量部に対して、熱硬化性レジンを０．５〜１０重量部含有するゴム組成物からなるベーストレッドを有する空気入りタイヤであって、測定温度６０℃および動歪み１％にて測定した該ゴム組成物の複素弾性率Ｅ＊が８〜１５ＭＰａおよびｔａｎδが０．１５以下、ならびに引張試験における該ゴム組成物の破断時伸びＥＢが３００％以上である空気入りタイヤに関する。

さらに、前記ゴム組成物は、チッ素吸着比表面積が７４〜１１５ｍ²／ｇであるカーボンブラックを含有することが好ましい。

前記熱硬化性レジンは、０．５〜２．５重量部のレゾルシンホルムアルデヒド樹脂であることが好ましい。

本発明によれば、ベーストレッド用ゴム組成物にジエン系ゴムおよび熱硬化性レジンを配合し、さらに、該ゴム組成物の複素弾性率Ｅ＊、損失正接ｔａｎδおよび破断時強度ＥＢを特定のものとすることにより、操縦安定性、乗り心地および転がり抵抗の低減を充分に両立した空気入りタイヤを提供することができる。

また、本発明によれば、熱硬化性レジンとしてレゾルシンとホルムアルデヒドとの重縮合物を使用し、さらに、特定の硬化促進剤をゴム組成物に配合することにより、前記効果を充分に向上させたうえに、熱硬化性レジンおよび硬化促進剤の硬化反応により発生するアミンの発生を抑制することができ、該アミンによるブレーカーとスチールコードとの接着阻害を抑制した空気入りタイヤを提供することができる。

本発明の空気入りタイヤは、ジエン系ゴムおよび熱硬化性レジンを含有するゴム組成物からなるベーストレッドを有する。

ゴム組成物におけるジエン系ゴムとしては、具体的に天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）などがあげられる。なかでも、ジエン系ゴムとしては、ＮＲおよび／またはＢＲが好ましい。

天然ゴムとしては、ＲＳＳ♯３のような一般的なものがあげられ、そのほかにエポキシ化天然ゴムなどのような変性天然ゴムがあげられる。

ジエン系ゴム中のＮＲの含有率は５０重量％以上であることが好ましく、５５重量％以上であることがより好ましく、６０重量％以上であることがさらに好ましい。ＮＲの含有率が５０重量％未満では、発熱を抑制することが困難となり、破壊強度が悪化する傾向があり、また、ＮＲの含有率は１００重量％以下であることが好ましい。

ジエン系ゴムとしてＢＲを用いる場合、ＢＲは宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂのような一般的なＢＲでもよいが、ゴム組成物の損失正接ｔａｎδを低減してタイヤの発熱を抑制し、さらにゴム組成物の複素弾性率Ｅ＊を向上させ、車の操縦安定性を向上させることができるため、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを含むポリブタジエンゴム（ＶＣＲ）であることが好ましい。ＶＣＲとしては、具体的に宇部興産（株）製のＶＣＲのような高シスポリブタジエンゴムと高結晶性のシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを複合化したものが好ましい。

ジエン系ゴム中のＢＲの含有率は５０重量％以下であることが好ましく、４０重量％以下であることがより好ましい。ＢＲの含有率が５０重量％をこえると、ベーストレッドにゴム欠けが生じ、さらに低燃費性に劣る傾向がある。

ゴム組成物における熱硬化性レジンとしては、具体的に、フェノール系化合物とホルムアルデヒドとの重縮合物、メラミン樹脂などがあげられる。

フェノール系化合物とホルムアルデヒドとの重縮合物としては、カシューオイルとフェノールとホルムアルデヒドとの重縮合物（例えば、（株）日本触媒製のＳＰ６７００）、レゾルシンとホルムアルデヒドとの重縮合物（例えば、住友化学工業（株）製のスミカノール６２０）などがあげられる。

熱硬化性レジンとしては、タイヤの剛性の向上と発熱の低減を両立するという効果が得られるため、フェノール系化合物とホルムアルデヒドとの重縮合物であることが好ましく、それらのなかでもとくに、ゴム組成物の混練時にアミンを発生することが無く、該ゴム組成物からなるベーストレッドに近接するブレーカーにおいて、ブレーカーゴムとスチールコードとの接着性を維持することができるため、レゾルシンとホルムアルデヒドとの重縮合物（レゾルシンホルムアルデヒド樹脂）であることが好ましい。

ゴム組成物における熱硬化性レジンの含有量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して０．５重量部以上、好ましくは１重量部以上である。含有量が０．５重量部未満では、得られたゴム組成物の弾性率の向上効果が不充分であり、操縦安定性の改善が不充分となる。また、ゴム組成物における熱硬化性レジンの含有量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して１０重量部以下、好ましくは５重量部以下、より好ましくは２．５重量部以下である。含有量が１０重量部をこえると、複素弾性率が高くなりすぎて、乗り心地性が悪化し、破断時伸びが低下して、転がり抵抗も増大する。

本発明において、ゴム組成物は、熱硬化性レジンとともに硬化促進剤を含有することが好ましい。硬化促進剤は、熱硬化性レジンとの組み合わせによって、３次元的に架橋がすすむことで、ゴム組成物の弾性率が向上することができる。さらに、それらを適切な組み合わせとすることにより、該ゴム組成物からなるベースとレッドの隣接部材になり得るブレーカーゴムのスチールへの接着性も確保できる。

硬化促進剤としては、具体的にヘキサメチレンテトラミン、メチロールメラミン樹脂などがあげられる。なかでも、熱硬化性樹脂、とくにレゾルシンホルムアルデヒド樹脂と併用することで、ゴム組成物の混練時にアミンを発生することが無いため、該ゴム組成物からなるベーストレッドに近接するブレーカーにおいて、ブレーカーゴムとスチールコードとの接着性を維持するという効果が得られるため、硬化促進剤としては、メチロールメラミン樹脂であることが好ましい。

メチロールメラミン樹脂としては、具体的にヘキサメチロールメラミンペンタメチルエーテル（ＨＭＭＰＭＥ）の部分縮合物、ヘキサメトキシメチロールメラミン（ＨＭＭＭ）の部分縮合物などがあげられる。

ゴム組成物における硬化促進剤の含有量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して０．５重量部以上であることが好ましく、１重量部以上であることがより好ましい。含有量が０．５重量部未満では、充分に硬化反応が進まない傾向がある。また、ゴム組成物における硬化促進剤の含有量は、ジエン系ゴム１００重量部に対して３重量部以下であることが好ましく、２重量部以下であることがより好ましく、１重量部以下であることがより好ましい。含有量が３重量部をこえると、硬化反応が過度に進行するため、乗り心地が悪化し、破断時伸びが低下する傾向がある。

ゴム組成物には、前記ジエン系ゴム成分および熱硬化性レジンのほかに、カーボンブラック、シリカなどの補強用充填剤を含有することが好ましく、補強用充填剤としてはとくにカーボンブラックであることが好ましい。

カーボンブラックのチッ素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は、７４〜１１５ｍ²／ｇであることが好ましい。Ｎ₂ＳＡが７４ｍ²／ｇ未満では、補強性が低く、耐摩耗性が悪化し、タイヤが欠けやすくなる傾向があり、また、Ｎ₂ＳＡが１１５ｍ²／ｇをこえると、発熱しやすく、加工性に劣る傾向がある。

ゴム組成物には、前記ジエン系ゴム、熱硬化性レジン、硬化促進剤および補強用充填剤以外にも、老化防止剤、ワックス、ステアリン酸、酸化亜鉛、硫黄、加硫促進剤など、ベーストレッド用ゴム組成物に一般的に配合される添加剤を適宜配合することができる。

測定温度６０℃および動歪み１％にて測定したゴム組成物の複素弾性率Ｅ＊は８ＭＰａ以上、好ましくは１０ＭＰａ以上である。複素弾性率Ｅ＊が８ＭＰａ未満では、ゴム組成物の剛性が不足して車の操縦安定性が不充分となり好ましくない。また、測定温度６０℃および動歪み１％にて測定したゴム組成物の複素弾性率Ｅ＊は１５ＭＰａ以下、好ましくは１２ＭＰａ以下である。複素弾性率Ｅ＊が１５ＭＰａをこえると、ゴム組成物が過剰に硬くなって車の乗り心地が悪くなり、ゴムの破断時伸びも悪化する。

測定温度６０℃および動歪み１％にて測定したゴム組成物の損失正接ｔａｎδは０．１５以下、好ましくは０．１２以下である。損失正接ｔａｎδが０．１５をこえると、タイヤの転がり抵抗が増大し、発熱も悪化して好ましくない。また、測定温度６０℃および動歪み１％にて測定したゴム組成物の損失正接ｔａｎδは０．０６以上であることが好ましく、０．０８以上であることがより好ましい。損失正接ｔａｎδが０．０６未満では、操縦安定性能が劣る傾向がある。

上記複素弾性率および損失正接を測定する粘弾性試験は、実際のタイヤ走行における周波数と温度に近いという理由により、６０℃の測定温度においておこなわれる。

引張試験におけるゴム組成物の破断時伸びＥＢは３００％以上である。破断時伸びＥＢが３００％未満では、耐クラック性能が充分ではない。なお、引張試験は、ＪＩＳ―Ｋ６２５１に準じておこなう。

前記ゴム組成物は、ベーストレッドとして使用される。

本発明の空気入りタイヤは、ジエン系ゴム、熱硬化性レジン、硬化促進剤、カーボンブラック、必要に応じて各種添加剤を混練りして得られた未加硫ゴム組成物を、タイヤのベーストレッドの形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて未加硫タイヤを形成し、さらに、この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することで製造される。

本発明の空気入りタイヤにおける加硫条件は、１６０〜１８０℃の加硫温度、１５〜２５ｋｇｆの圧力下において、１０〜１５分間の加硫時間とすることが好ましい。ベーストレッド用ゴム組成物に対して、ジエン系ゴム、熱硬化性レジンおよび硬化促進剤を配合したうえ、さらに、上記加硫条件下において加硫することにより、本発明で必要とされる複素弾性率、損失正接および破断時伸びを得られる傾向がある。

実施例にもとづいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

以下に実施例で使用した各種薬品を記載する。
ＮＲ：ＲＳＳ＃３
ＢＲ：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ
シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを含むポリブタジエンゴム（ＶＣＲ）：宇部興産（株）製のＶＣＲ４１２（シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン結晶分散体）
カーボンブラック１：三菱化学（株）製のダイヤブラック（Ｎ２２０、Ｎ₂ＳＡ：１１４ｍ²／ｇ）
カーボンブラック２：東洋カーボン（株）製のシーストＮ（Ｎ３３０、Ｎ₂ＳＡ：７４ｍ²／ｇ）
プロセスオイル：出光興産（株）製のダイアナプロセスＡＨ４０
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックワックス
老化防止剤：精工化学（株）製のオゾノン６Ｃ
ステアリン酸：日本油脂（株）製の桐
酸化亜鉛：東邦亜鉛（株）製の銀嶺Ｒ
硫黄：鶴見化学工業（株）製の硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）
熱硬化性レジン１：（株）日本触媒製のＳＰ６７００（カシューオイル、フェノールおよびホルムアルデヒドの重縮合物）
熱硬化性レジン２：住友化学工業（株）製のスミカノール６２０（レゾルシンホルムアルデヒドレジン）
ヘキサメチレンテトラミン（ＨＭＴ）：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＨ（ヘキサメチレンテトラミン）
ヘキサメトキシメチロールメラミンペンタメチルエーテル（ＨＭＭＰＭＥ）の部分縮合物：住友化学工業（株）製のスミカノール５０７

実施例１〜１９および比較例１〜９
＜乗用車用タイヤの製造方法＞
ジエン系ゴム成分１００重量部に対して、老化防止剤を３重量部、ワックスを２重量部、ステアリン酸を１重量部、酸化亜鉛を５重量部、ならびにＮＲ、ＢＲ１〜２、カーボンブラック１〜２、プロセスオイル、熱硬化性レジン１〜２および硫黄を表１および２に示す配合量にしたがって添加し、バンバリーミキサーで約１５０℃で５分混練りした。その後、得られた混練物に加硫促進剤を２．５重量部、ならびに硫黄、ＨＭＴおよびＨＭＭＰＭＥの部分縮合物を、表１および２に示す配合量にしたがって添加して、２軸オープンロールで約８０℃で５分間練り込んで、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物をベーストレッド形状に成形して、他のタイヤ部材と貼りあわせ、１７５℃および２０ｋｇｆの条件にて１２分間加硫することにより、乗用車用タイヤ（タイヤサイズ：２２５／５５ Ｒ１７）を製造し、以下の試験に用いた。

＜試験方法＞
（粘弾性試験）
乗用車用タイヤのベーストレッドから、厚さ約２ｍｍの試験片を切り出し、（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータで周波数１０Ｈｚ、初期歪み１０％、動歪１％の条件で、６０℃における損失正接ｔａｎδおよび複素弾性率Ｅ＊の測定を行なった。ｔａｎδの値が小さいほど、ベーストレッドの発熱が低く、転がり抵抗が小さく良好であることを示す。また、Ｅ＊の値が大きいほど、操縦安定性が良好であることを示す。

（実車操縦安定試験）
乗用車用タイヤを装着させた３０００ｃｃの高性能車を用い、サーキットコースにて時速１００ｋｍ〜１８０ｋｍの高速走行条件における操縦安定性および乗り心地を、フィーリングにより評価した。操縦安定性の評価としては、３は良好、２はタイヤの剛性がやや不足、１はタイヤの剛性が不足していることを示す。また、乗り心地の評価結果としては、３は良好、２はタイヤがやや硬く、柔軟性が不足しており、１はタイヤが硬すぎることを示す。

（引張試験）
ＪＩＳ−Ｋ６２５１に準じて、乗用車タイヤのベーストレッドから切り出した３号ダンベルを用いて引張試験を実施し、破断時伸びＥＢを測定した。ＥＢの値が大きいほど、耐クラック性能に優れることを示す。なお、測定温度は２３℃とした。

（ブレーカーゴムとスチールコードとの接着試験）
乗用車用タイヤのブレーカーのエッジ部から試験片を切り出し、該試験片を８０℃のオーブン内で１週間熱老化処理したもの、および何も処理していないものの２種の試験片を用意した。そして、ＪＩＳＫ６２５６に準じて、１ｓｔブレーカーと２ｎｄブレーカーとの間の接着試験を実施して、剥離面の外観を、以下のように５段階で点数評価した。点数が高いほど、スチールコードとゴムとの接着性が優れることを示す。
５点：全く界面に剥離がなく、全てゴムのみが凝集して破壊されているにすぎない。
４点：スチールコード面のごく一部が界面にて剥離して露出しているが、タイヤの耐久性については問題はない。
３点：スチールコード面の一部が界面にて剥離して露出しているが、タイヤが熱老化されていないものであれば、許容できるレベルである。
２点：界面においてスチールコード面の剥離が多く、タイヤの耐久性に問題がある。
１点：スチールコードとゴムとが全く接着されていない。

試験結果を表１および２に示す。

実施例１〜１９では、ゴム組成物に熱硬化性レジンおよび硬化促進剤を適量添加することにより、Ｅ＊、ｔａｎδおよびＥＢをバランスよく向上させることができ、さらに操縦安定性および乗り心地も良好な結果を示していることがわかる。なかでも、実施例１０〜１６では、熱硬化性レジンとしてレゾルシンホルムアルデヒド樹脂を、および硬化促進剤としてメチロールメラミン樹脂を使用し、それらを組み合わせることにより、さらに、ベーストレッドと隣接するブレーカーゴムとスチールコードとの接着性に悪影響を及ぼすことがない。

Claims (3)

1. 天然ゴムおよびシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを含むポリブタジエンゴムからなるジエン系ゴム１００重量部に対して、
   熱硬化性レジンを０．５〜１０重量部含有するゴム組成物からなるベーストレッドを有する空気入りタイヤであって、
   測定温度６０℃および動歪み１％にて測定した該ゴム組成物の複素弾性率Ｅ＊が８〜１５ＭＰａおよびｔａｎδが０．１５以下、ならびに引張試験における該ゴム組成物の破断時伸びＥＢが３００％以上である空気入りタイヤ。
2. さらに、前記ゴム組成物が、チッ素吸着比表面積が７４〜１１５ｍ²／ｇであるカーボンブラックを含有する請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記熱硬化性レジンが、０．５〜２．５重量部のレゾルシンホルムアルデヒド樹脂である請求項１または２記載の空気入りタイヤ。