JP2010159371A - タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ダンピング性能を向上させたタイヤを提供することを目的とする。
【解決手段】天然ゴム、ブタジエンゴムおよびスチレンブタジエンゴムからなる群から選ばれる少なくとも１種であるゴム成分１００質量部に対して、磁性フィラーを５〜４０質量部含むゴム組成物をブレーカーに用いたタイヤに関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁性フィラーを含むゴム組成物を用いたタイヤに関する。

自動車の重要な要求特性である操縦安定性を向上させるために、従来はタイヤを構成するビードエーペックスあるいはトレッド部のゴム組成物には比較的高剛性で硬いものを使用してきた。しかしゴム組成物の剛性を高くすると、乗り心地性およびロードノイズが高くなる問題が生じる。

またタイヤの転がり抵抗を低減させ自動車の低燃費化を図ることも重要な要求特性である。タイヤのトレッドを低発熱性とする方法として、トレッドを形成するゴム組成物中の補強用の充填剤の配合量を低下させる方法が知られているが、この場合にはゴム組成物の硬度が低下するためにタイヤのトレッドが軟化し、車両の操縦安定性およびタイヤの耐摩耗性能が低下するという問題があった。

そこで、この問題を解決する方法として、充填剤にシリカ等が用いられるようになってきている。たとえば特許文献１には、シリカとともに、澱粉と可塑剤との複合材を配合したトレッド用のゴム組成物も提案されているが、このゴム組成物を加硫することにより形成されたゴムからなるトレッドを有するタイヤの耐摩耗性が十分ではないという問題があった。

特開２００３−１９２８３２号公報

本発明は、操縦安定性と乗り心地性（ダンピング性）の向上の両立を図ることのできるタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、天然ゴム、ブタジエンゴムおよびスチレンブタジエンゴムからなる群から選ばれる少なくとも１種であるゴム成分１００質量部に対して、磁性フィラーを５〜４０質量部含むゴム組成物をブレーカーに用いたタイヤである。

本発明のタイヤは、前記磁性フィラーの平均粒子径が２００μｍ以下、比表面積が１．５ｇ／ｃｍ²以上および圧縮密度が４ｇ／ｃｍ³以下であることが好ましい。

本発明のタイヤは、前記磁性フィラーがフェライト系磁石、希土類磁石、γ酸化鉄、二酸化クロム、メタル磁性粉、コバルト−クロム合金からなる群から選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましい。

本発明のタイヤは、前記磁性フィラーはあらかじめ着磁され、または加硫後に着磁されることが好ましい。

本発明のタイヤは、前記磁性フィラーの形状が球状、針状、六角板状、薄片状または不定形であることが好ましい。

本発明によれば、磁性フィラーを配合したゴム組成物をブレーカーに適用することで、操縦安定性と乗り心地性（ダンピング性）の両者を向上させることができる。

本発明の空気入りタイヤの一例を示す概略断面図である。

＜タイヤの構造＞
本発明のタイヤは、ブレーカーに磁性フィラーを配合したゴム組成物を用いて得られる。すなわち、本発明のタイヤは、このようなブレーカーを備える限り、従来公知のいかなる構造を有するタイヤをも含むものである。

このようなタイヤ１は、たとえば図１に示されるように、キャップトレッド部２ａとベーストレッド部２ｂとを備えるトレッド部２と、そのトレッド部２の両端からタイヤ半径方向内方に延びる一対のサイドウォール部３と、各サイドウォール部３の内方端に位置するビード部４とを備える構造を有するのが一般的である。そして、それらのビード部４間にはカーカス６が架け渡されるとともに、このカーカス６の外側かつトレッド部２の内側にはタガ効果を有してトレッド部２を補強するブレーカー７が配される。

上記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ赤道ＣＯに対して、たとえば７０〜９０°の角度で配列する１枚以上のカーカスプライ６ａから形成され、このカーカスプライ６ａは、上記トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５の廻りをタイヤ軸方向の内側から外側に折返されて係止される。

上記ブレーカー７は、ベルトコードをタイヤ赤道ＣＯに対して、たとえば４０°以下の角度で配列した２枚以上のベルトプライ７ａからなり、各ベルトコードがプライ間で交差するよう向きを違えて重置している。

またビード部４には、上記ビードコア５から半径方向外方に延びるビードエイペックスゴム８が配されるとともに、カーカス６の内側には、タイヤ内腔面をなすインナーライナゴム９が隣設され、カーカス６の外側は、クリンチエーペックスゴム４Ｇおよびサイドウォールゴム３Ｇで保護される。

＜ゴム組成物＞
本発明のタイヤに使用するゴム組成物は、天然ゴム、ブタジエンゴムおよびスチレンブタジエンゴムからなる群から選ばれる少なくとも１種であるゴム成分および磁性フィラーを含む。

＜ゴム成分＞
ゴム成分としては、天然ゴム、ブタジエンゴムおよびスチレンブタジエンゴムを用いることができる。これらのゴム成分は単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、タイヤのブレーカーに用いた場合、優れた剛性、ダンピング性能および耐久性能を示すことから、ゴム成分は天然ゴムおよびブタジエンゴムからなることが好ましい。

＜磁性フィラー＞
本発明で、磁性フィラーとは、磁性を有する微粒子の充填剤を意味し、該微粒子は引張強度の低下の防止の点から無機多孔質粒子などの芯材を含まないものが好ましい。

磁性フィラーの具体例としては、フェライト系磁石、希土類系磁石、γ酸化鉄、二酸化クロム、メタル磁性粉またはコバルト−クロム合金などがあげられる。フェライト系磁石としては、フェライト、バリウムフェライト、ストロンチウムフェライト、マンガン亜鉛フェライト、ニッケル亜鉛フェライト、銅亜鉛フェライトなどがあげられる。希土類磁石に用いられる希土類元素としては、具体的には、サマリウム、ネオジウムなどがあげられる。これらの中で、フェライト、ストロンチウムフェライトが、磁力が大きい点および低コストである点で好ましい。

磁性フィラーの平均粒子径は、破壊核とならず、耐摩耗性が悪化しないという観点から２００μｍ以下であることが好ましい。

磁性フィラーの比表面積は、たとえば１．５ｇ／ｃｍ²以上であることが好ましく、３００ｇ／ｃｍ²以下であることが好ましい。

磁性フィラーの圧縮密度は、４ｇ／ｃｍ³以下が好ましく、３．５ｇ／ｃｍ³以下がより好ましい。また、磁性フィラーの圧縮密度は０．５ｇ／ｃｍ³以上が好ましく、１．０ｇ／ｃｍ³以上がより好ましい。

磁性フィラーの磁束密度は、１００Ｇ（ガウス）以上が好ましく、１０００Ｇ以上がより好ましい。また、磁性フィラーの磁束密度は、３０００Ｇ以下が好ましく、２０００Ｇ以下がより好ましい。

磁性フィラーの含有量は、ｔａｎδが向上するという観点から、ゴム成分１００質量部に対して５質量部以上であることが好ましく、１０質量部以上であることがより好ましい。また、磁性フィラーの含有量は、破壊強度に優れるという理由から、ゴム成分１００質量部に対して４０質量部以下であることが好ましい。

磁性フィラーの形状は、球状、針状、六角板状、薄片状、不定形があげられる。これらの中で、引張強度の異方性をもたないようにするという観点から、球状であることが好ましい。

磁性フィラーはあらかじめ着磁された磁性フィラーを用いても、また、加硫後に着磁したものであってもよい。加硫後に着磁させる方法としては特に限定されないが、例えば、タイヤ加硫金型に電磁石を備え付けておき、該磁石によって磁性フィラーの着磁を行うという方法があげられる。

本発明のゴム組成物は、磁性フィラーを含有することにより、該磁性フィラーの磁力によってフィラー同士が吸引、反発を繰り返すことによって高いｔａｎδを発生させることができる。一般的にｔａｎδ（ヒステリシスロス）が大きいと、外力への応答が緩やかになり、結果として外力を吸収する能力が高くなる。その結果、タイヤのダンピング性能（乗り心地性）を向上させることができる。

＜カーボンブラック＞
本発明のタイヤに使用するゴム組成物は、さらに補強用充填剤を含有することができる。補強用充填剤は単独で用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。補強用充填剤としては、たとえばカーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、酸化マグネシウムなどがあげられるが、補強効果が大きいという理由からカーボンブラックが好ましい。

カーボンブラックの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して１０〜２００質量部であることが好ましく、２０〜１５０質量部であることがより好ましい。カーボンブラックの含有量が１０質量部未満では、耐摩耗性が低下する傾向がある。また、２００質量部をこえると、加工性が悪化する傾向がある。

カーボンブラックのチッ素吸着比表面積は、８０〜２８０ｍ²／ｇであることが好ましく、１００〜２００ｍ²／ｇであることがより好ましい。チッ素吸着比表面積が８０ｍ²／ｇ未満では、グリップ性能および耐摩耗性が低下する傾向がある。また、チッ素吸着比表面積が２８０ｍ²／ｇをこえると、良好な分散が得られにくく、加工性が低下する傾向がある。

＜老化防止剤＞
本発明のタイヤに使用するゴム組成物は、さらに老化防止剤を含有することが好ましい。

老化防止剤 としては、アミン系、フェノール系、イミダゾール系の各化合物や、カルバミン酸金属塩、ワックスなどを適宜選択して使用することが可能である。

老化防止剤の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して０．１〜２０質量部であることが好ましく、１〜１０質量部であることがより好ましい。老化防止剤の含有量が０．１質量部未満では、老化防止効果が小さい傾向がある。また、２０質量部をこえると、タイヤ性能が悪化する傾向がある。

＜軟化剤＞
軟化剤としては、プロセスオイル、潤滑油、パラフィン、流動パラフィン、石油アスファルト、ワセリンなどの石油系軟化剤、大豆油、パーム油、ヒマシ油、アマニ油、ナタネ油、ヤシ油などの脂肪油系軟化剤、トール油、サブ、蜜ロウ、カルナバロウ、ラノリンなどのワックス類、リノール酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ラウリン酸などの脂肪酸、クマロンレジン、石油系レジン、フェノール系レジン、テルペンレジン、キシレンレジンなどのレジンなどが挙げられる。

オイルを含有する場合、オイルの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、油展オイルを含めて、５〜２００質量部であることが好ましく、１０〜１５０質量部であることがより好ましい。オイルの含有量が５質量部未満では、ウェットブリップ性能が不十分になる傾向がある。また、２００質量部をこえると、耐摩耗性能が低下する傾向がある。

＜加硫剤＞
加硫剤としては、有機過酸化物もしくは硫黄系加硫剤を使用できる。有機過酸化物としては、たとえば、ベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３あるいは１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシプロピル）ベンゼン等を使用することができる。また、硫黄系加硫剤としては、たとえば、硫黄、モルホリンジスルフィドなどを使用することができる。これらの中では硫黄が好ましい。

＜加硫促進剤＞
加硫促進剤としては、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオウレア系、グアニジン系、ジチオカルバミン酸系、アルデヒド−アミン系またはアルデヒド−アンモニア系、イミダゾリン系、もしくは、キサンテート系加硫促進剤のうち少なくとも一つを含有するものを使用することが可能である。

＜加硫助剤＞
加硫助剤としては、ステアリン酸、酸化亜鉛（亜鉛華）などを使用することができる。

＜その他の添加剤＞
本発明ので使用するゴム組成物には、前記成分の他にオゾン劣化防止剤などの添加剤を配合することができる。

＜ゴム組成物の製造方法＞
本発明のタイヤに使用するゴム組成物は、まずゴム成分と磁性フィラーを混合し、その後、残りの配合剤を所定の配合割合となるように秤量した後、オープンロール、バンバリーミキサー等のゴム混練装置を用いて、１００〜２５０℃で５〜６０分間混練する方法等がある。

＜タイヤの製造方法＞
本発明のタイヤは、通常の方法で製造される。すなわち、未加硫の段階の前記ゴム組成物でスチールコードを被覆してブレーカーの形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧して、タイヤを得ることができる。

＜実施例１〜３、比較例１〜２＞
＜ゴム組成物の作製＞
表１に示す配合処方にしたがい、バンバリーミキサーを用いて、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を１５０℃の条件下で３分間混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に硫黄および加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて、１００℃の条件下で５分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。

さらに、未加硫ゴム組成物を１５０℃の条件下で３０分間プレス加硫し、実施例１〜３および比較例１〜２の加硫ゴムシートを作製した。該加硫ゴムシートについて、以下の項目を測定した。

（粘弾性試験）
（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータを用いて、初期歪１０％、周波数５Ｈｚにて、１００℃で動歪２％の条件下で、複素弾性率Ｅ’および損失ｔａｎδを測定した。複素弾性率Ｅ’および損失ｔａｎδそれぞれについて、比較例１の値を１００とし、各配合の測定値を下記計算式より、それぞれ指数表示した。

（複素弾性率指数）＝（各配合のＥ’）／（比較例１の各配合のＥ’）×１００
（ｔａｎδ指数）＝（各配合のｔａｎδ）／（比較例１のｔａｎδ）×１００
複素弾性率指数が大きいほど剛性に優れている事を示し、ｔａｎδ指数が大きいほど、外力への応答が緩やかになり、乗り心地性（ダンピング性）に優れていることを示す。

（引張試験）
ＪＩＳ Ｋ ６２５１「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム―引張特性の求め方」に準じて、前記加硫ゴムシートからなる３号ダンベル型ゴム試験片を用いて評価を行なった。この試験により、各加硫ゴムシートについて、３００％伸長時応力（Ｍ３００）を測定した。比較例１のＭ３００を１００とし、各配合の測定値を下記計算式により、それぞれ指数表示した。引張強度指数が大きいほど、破壊強度が向上していることを示す。

（引張強度指数）＝（各配合のＭ３００）／（比較例１のＭ３００）×１００
＜タイヤの作製＞
未加硫ゴムシートでスチールコードを被覆し、ブレーカー形状に成形して他のタイヤ部材と貼り合わせ、１７０℃の条件下で１２分間プレス加硫することにより、１１×７．１０−５サイズのカート用タイヤを作製した。該タイヤについて、以下の試験を行った。

（乗り心地性）
カートに作製したタイヤを装着し、１周２ｋｍのテストコースを８周走行し、比較例１のタイヤのダンピング性能（乗り心地性）を３点とし、５点満点でテストドライバーが官能評価した。点数が高いほど、乗り心地が良く、ダンピング性能が高いことを示す。

（操縦安定性）
カートに作製したタイヤを装着し、ドライアスファルト路面のテストコースにて実車走行を行い、剛性感と、レーンチェンジの際のドライバーのフィーリング評価で操縦安定性を評価した。評価は５段階として、５点は性能が最も優れており、１点は性能が最も劣っている。

結果を表１に示す。

ＮＲ：ＴＳＲ
ＢＲ：日本ゼオン（株）製のニッポール１２２０（ハイシスＢＲ、シス含量９６．５％）
カーボンブラック：キャボットジャパン製のショウブラックＮ２２０（Ｎ₂ＳＡ：１１１ｍ²／ｇ）
磁性フィラー：戸田工業（株）製のフェライト粉末ＦＡ７００（平均粒子径：１．２５μｍ、比表面積：１．７０ｍ²／ｇ、圧縮密度：３．４４ｇ／ｍ³、磁束密度：２９２０Ｇ）
オイル：出光興産（株）製のプロセスオイル
ワックス：大内新興化学（株）製のサンノックワックス
老化防止剤６Ｃ：大内新興化学（株）製のノクラック６Ｃ（Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン）
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号
硫黄：鶴見化学（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤ＤＣＢＳ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤＺ
＜評価結果＞
（ゴム組成物の物性）
実施例１〜３はそれぞれゴム成分１００質量部に対して磁性フィラーの含有量が１０質量部、２０質量部、４０質量部である。磁性フィラーを含まない比較例１に比べて、破壊強度を維持したまま、複素弾性率指数およびｔａｎδ指数が向上し、ダンピング性能が向上した。

比較例２はゴム成分１００質量部に対して磁性フィラーの含有量が６０質量部である。比較例１に比べてｔａｎδ指数が向上したが、引張強度指数が悪化した。

（実車性能）
実施例１〜３は、いずれも操縦安定性を維持したまま、乗り心地性を維持または向上させることができる。

比較例２は、乗り心地性は向上したが、操縦安定性が悪化した。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ タイヤ、２ トレッド部、２ａ キャップトレッド部、２ｂ ベーストレッド部、３ サイドウォール部、４ ビード部、５ ビードコア、６ カーカス、７ ブレーカー、８ ビードエイペックスゴム、９ インナーライナゴム、４Ｇ クリンチゴム。

Claims (5)

1. 天然ゴム、ブタジエンゴムおよびスチレンブタジエンゴムからなる群から選ばれる少なくとも１種であるゴム成分１００質量部に対して、磁性フィラーを５〜４０質量部含むゴム組成物をブレーカーに用いたタイヤ。
2. 前記磁性フィラーの平均粒子径が２００μｍ以下、比表面積が１．５ｇ／ｃｍ²以上および圧縮密度が４ｇ／ｃｍ³以下である請求項１に記載のタイヤ。
3. 前記磁性フィラーがフェライト系磁石、希土類磁石、γ酸化鉄、二酸化クロム、メタル磁性粉、コバルト−クロム合金からなる群から選ばれる少なくとも１種を含む請求項１に記載のタイヤ。
4. 前記磁性フィラーはあらかじめ着磁され、または加硫後に着磁されることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ。
5. 前記磁性フィラーの形状が球状、針状、六角板状、薄片状または不定形である請求項１に記載のタイヤ。

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