JP2010260489A

JP2010260489A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2010260489A
Application number: JP2009113987A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Nakano; 秀一中野
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2009-05-08
Filing date: 2009-05-08
Publication date: 2010-11-18

Abstract

【課題】グリップ性能と操縦安定性とを高いレベルで両立し、かつ耐ブローアウト性を維持・向上するようにした空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】トレッド部１に埋設したベルト層６の外周側に繊維コードをタイヤ周方向に巻回してなるベルトカバー層７を配置した空気入りタイヤにおいて、前記トレッド部を、ジエン系ゴム１００重量部に対し、重量平均分子量が２０００〜２００００のスチレン−ブタジエン共重合体を１０〜１５０重量部配合したゴム組成物で構成し、前記繊維コードを有機繊維により構成すると共に、前記空気入りタイヤから取り出した前記繊維コードの２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸張率が１．５〜５．０％であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、グリップ性能と操縦安定性とを高いレベルで両立し、かつ耐ブローアウト性を維持・向上するようにした空気入りタイヤに関する。

高速走行用の空気入りタイヤには、グリップ性能と操縦安定性とを、高いレベルで両立することが求められている。特に競技用の空気入りタイヤは、グリップ性能と操縦安定性とを共に向上しなければ、走行タイムを向上することができない。

一般に、グリップ性能を向上するためには、トレッド部を構成するゴム成分を柔らかくし、走行路面に対する凝着力を高くすることが行われている。例えば特許文献１は、スチレンブタジエンゴムに、重量平均分子量が１０００〜５００００のスチレン−ブタジエン共重合体などの液状ポリマーを配合したタイヤ用ゴム組成物を提案している。このゴム組成物をトレッド部に使用した空気入りタイヤは、路面への凝着力が高くなりグリップ性能が向上するものの、トレッド部を柔軟にするためタイヤ剛性が低下するので操縦安定性が低下するという問題があった。また、高速走行を長時間続けるとブローアウトしやすくなるという問題があった。したがって、トレッドゴムを柔軟にしてグリップ性能を向上することと、タイヤ剛性を高くして操縦安定性を高くすること及び耐ブローアウト性を維持・向上することとは相反する特性であり、グリップ性能と操縦安定性とを高いレベルで両立し、かつ耐ブローアウト性を維持・向上することは困難であった。

特開２００３−２５３０５１号公報

本発明の目的は、グリップ性能と操縦安定性とを高いレベルで両立し、かつ耐ブローアウト性を維持・向上するようにした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成する本発明の空気入りタイヤは、トレッド部に埋設したベルト層の外周側に繊維コードをタイヤ周方向に巻回してなるベルトカバー層を配置した空気入りタイヤにおいて、前記トレッド部を、ジエン系ゴム１００重量部に対し、重量平均分子量が２０００〜２００００のスチレン−ブタジエン共重合体を１０〜１５０重量部配合したゴム組成物で構成し、前記繊維コードを有機繊維により構成すると共に、前記空気入りタイヤから取り出した前記繊維コードの２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸張率が１．５〜５．０％であることを特徴とする。

前記繊維コードは、ポリオレフィンケトン繊維、リヨセル繊維、ポリエステル繊維、又はアラミド繊維とナイロン６６繊維との複合繊維であることが好ましい。

この空気入りタイヤは、競技用タイヤとして好適に用いることができる。

本発明の空気入りタイヤは、トレッド部を、ジエン系ゴム１００重量部に対し、重量平均分子量が２０００〜２００００のスチレン−ブタジエン共重合体を１０〜１５０重量部配合したゴム組成物で構成したことにより、トレッドゴムの凝着力を高くしグリップ性能を高くすることができる。また、ベルトカバー層を構成する有機繊維コードを、空気入りタイヤから取り出したときの２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸張率を１．５〜５．０％にしたことにより、トレッドゴムによる剛性低下を補いながら、タイヤ構造体としての剛性を高くし優れた操縦安定性を得ることができる。また、このベルトカバー層により、ショルダー部の外径成長を小さくし発熱を抑制するため耐ブローアウト性を維持・向上することができる。このためグリップ性能と操縦安定性とを高いレベルで両立し、かつ耐ブローアウト性を維持・向上することを可能にする。

本発明の空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線方向の半断面図である。

図１は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示し、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。左右一対のビード部３，３間にはカーカス層４が装架され、そのカーカス層４の端部がビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数のベルト層６，６が埋設されている。これらベルト層６，６の外周側には、繊維コードをタイヤ周方向に巻回してなるベルトカバー層７が配置されている。このベルトカバー層７は少なくとも１本の繊維コードを引き揃えてゴム被覆してなるストリップ材をタイヤ周方向に対して実質的に０°で連続的に巻回したジョイントレス構造にしている。図１は、ベルトカバー層７が、ベルト層６のタイヤ幅方向の両端部を覆うエッジカバー構造を例示する。これ以外のベルトカバー層７としては、ベルト層６の全幅を覆うフルカバー構造でもよい。また、エッジカバー構造とフルカバー構造とを組合わせた構成にしてもよい。

ベルトカバー層７の繊維コードは、弾性率が高い有機繊維で構成され、トレッド部１は、少なくともキャップトレッドゴムが、ジエン系ゴム１００重量部に対し、重量平均分子量が２０００〜２００００であるスチレン−ブタジエン共重合体を１０〜１５０重量部配合したゴム組成物で構成されている。また、ベルトカバー層７を構成する繊維コードは、空気入りタイヤから取り出したときの２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸張率が１．５〜５．０％である。

このようにトレッド部１を構成するゴム組成物に低分子量のスチレン−ブタジエン共重合体を配合したので、トレッドゴムを柔軟にし路面に対する凝着力を増大することによりグリップ性能を向上することができる。しかし、トレッドゴムを柔軟にするとタイヤの剛性が低下するため操縦安定性を向上することができない。このため、ベルトカバー層７を構成する有機繊維コードの弾性率を高くすることにより、タイヤ全体としての剛性を高くして操縦安定を向上する。また、ベルトカバー層７が、大きな変形を繰り返し受けやすいショルダー部の外径成長を小さくし発熱を抑制するため、高速走行時の耐ブローアウト性を維持・向上することができる。

ベルトカバー層７を構成する繊維コードは、加硫成形した空気入りタイヤから取り出したときの２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸張率が１．５〜５．０％、好ましくは２．０〜４．５％にする必要がある。伸張率が１．５％未満であるとタイヤのユニフォミティが損なわれ耐ブローアウト性を維持・向上することができない。伸張率が５．０％を超えるとタイヤ全体の剛性を十分に高くすることができないので操縦安定性が低下する。また、ショルダー部の外径成長を小さくし発熱を抑制することができない。なお、この２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時における伸張率は、空気入りタイヤに配設した繊維コードをＪＩＳＬ１０１７に準拠して測定した値である。

このような有機繊維としては、特に制限されるものではない。また、単繊維コードでもよいし、複合繊維コードでもよい。単繊維コードとしては、例えばポリオレフィンケトン繊維、リヨセル繊維、ポリエステル繊維を例示することができる。また、複合繊維コードとしては、例えばアラミド繊維とナイロン繊維の複合繊維、ポリオレフィンケトン繊維とナイロン繊維の複合繊維が好ましい。ナイロン繊維としては、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６等からなる繊維が好ましく用いられる。なかでもナイロン６６からなる繊維が好ましい。

本発明において、低分子量のスチレン−ブタジエン共重合体としては、重量平均分子量が２０００〜２００００、好ましくは３０００〜１００００、より好ましくは３０００〜６０００である。重量平均分子量が２０００未満の場合には、グリップ性能の持続性が低下する。また、重量平均分子量が２００００を超えると、グリップ性能を向上する効果が得られない。なお、スチレン−ブタジエン共重合体の重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定しポリスチレン換算した値とする。

このような低分子量のスチレン−ブタジエン共重合体としては、一般に入手可能なもの或いはそれらを分子量調整したものを使用することができる。低分子量のスチレン−ブタジエン共重合体としては、例えばサートマー社製ＲＩＣＯＮ１００（重量平均分子量が４５００）等を例示することができる。

低分子量のスチレン−ブタジエン共重合体の配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し１０〜１５０重量部、好ましくは３０〜１００重量部にする。低分子量のスチレン−ブタジエン共重合体の配合量が１０重量部未満であると、凝着力を増大しグリップ性能を向上する作用が得られない。また、低分子量のスチレン−ブタジエン共重合体の配合量が１５０重量部を超えると、ドライグリップ性能の持続性及び耐ブローアウト性が低下する。また、低分子量のスチレン−ブタジエン共重合体は軟化剤としての作用も行うため、低分子量のスチレン−ブタジエン共重合体の配合量に応じて、アロマオイル等の他の軟化剤の配合量を加減するとよい。

トレッド部１を構成するゴム組成物において、ゴム成分はジエン系ゴムである。ジエン系ゴムとしては、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ブチルゴム等が挙げられる。なかでも、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴムが好ましく、とりわけスチレン−ブタジエンゴムが好ましい。これらジエン系ゴムは、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。

ジエン系ゴムとしてスチレン−ブタジエンゴムを用いることにより、グリップ性能を向上することができる。特に、ガラス転移温度が好ましくは−３５℃以上、より好ましくは−３０℃〜−１０℃のスチレン−ブタジエンゴムが好ましい。このようなスチレン−ブタジエンゴムを配合することにより、グリップ性能の持続性を長くすることができる。なお、スチレンブタジエンゴムのガラス転移温度が高過ぎると、発熱性が大きくなるまでに時間がかかりグリップ性能が高くするのに時間がかかる。スチレンブタジエンゴムのガラス転移温度は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により２０℃／分の昇温速度条件によりサーモグラムを測定し、転移域の中点の温度とする。なお、スチレンブタジエンゴムが油展品である場合には、オイルを除いた原料ゴムのガラス転移温度とする。

空気入りタイヤは、カーボンブラックを配合することによりゴム剛性を大きくすると共にグリップ性能を高くする。カーボンブラックは、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が好ましくは１００〜３５０ｍ^２／ｇ、より好ましくは１４０〜３２０ｍ^２／ｇであるとよい。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が１００ｍ^２／ｇ未満の場合には、グリップ性能が十分に得られない。また、ゴム組成物のゴム強度が不足する。窒素吸着比表面積が３５０ｍ^２／ｇを超えると耐ブローアウト性が悪化する。また、ゴム粘度が高くなることにより加工性が悪化し製造上好ましくない。カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、ＪＩＳＫ６２１７−２に準拠して求めるものとする。

カーボンブラックの配合量は、ジエン系ゴム１００重量部に対し、好ましくは８０〜１５０重量部、より好ましくは９０〜１３０重量部にするとよい。カーボンブラック配合量が８０重量部未満であるとゴム剛性及びグリップ性能が不足する。また、カーボンブラック配合量が１５０重量部を超えると、発熱によるゴムの剛性低下が起きやすくなる。

本発明の空気入りタイヤには、カーボンブラック以外の無機充填剤を配合してもよい。無機充填剤としては、例えば、シリカ、クレー、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、マイカ、タルク等を例示することができる。また、ゴム組成物には、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、カップリング剤などのゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤を配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練してゴム組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量は本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。本発明のゴム組成物は、公知のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。

本発明の空気入りタイヤは、競技用タイヤや一般用の高性能タイヤに好適であり、特に競技用タイヤに用いるとよい。この空気入りタイヤは、グリップ性能と操縦安定性とを高いレベルで両立するため走行タイムを向上することができる。また、耐ブローアウト性を維持・向上するためタイヤ耐久性にも優れる。

以下に、実施例を挙げて本発明を説明するが、これにより本発明の範囲が制限を受けるものではない。

タイヤサイズが１９５／５５Ｒ１５で、有機繊維コードからなるエッジカバー構造のベルトカバー層を備えた空気入りタイヤにおいて、トレッド部を構成するゴム組成物の組成、有機繊維コードの種類を表１，２に示すように異ならせた１１種類の空気入りタイヤ（実施例１〜４、比較例１〜７）を作製した。なお、トレッド部のゴム組成物は、それぞれ硫黄及び加硫促進剤を除く配合成分を秤量し、１６Ｌのバンバリーミキサーで１０分間混練し、温度１６０℃でマスターバッチを放出し室温冷却した。このマスターバッチを１６Ｌのバンバリーミキサーで、硫黄及び加硫促進剤を加え混合することにより調整した。

上述の加硫成形した空気入りタイヤのトレッド部を解体しベルトカバー層を構成する有機繊維コードをそれぞれ取り出した。この有機繊維コードの２．０ｃＮ／ｄｅｘ負荷時の伸張率を、ＪＩＳＬ１０１７に準拠して測定し、得られた結果を表１，２の「２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸張率」の欄に示した。

また、各空気入りタイヤをサイズ１５×６Ｊのリムに組み、空気圧１５０ｋＰａとし、２０００ｃｃの国産車両に装着し、テストドライバーがドライ条件のサーキットコース（１周２ｋｍ）を連続周回したときの周回毎のラップタイムを計測し、下記の方法によりグリップ性能、操縦安定性能及び耐ブローアウト性能を評価した。

グリップ性能
テストドライバーがサーキットコースを連続走行したときの計測３ラップ目の周回タイムを計測した。得られた結果は、３ラップ目の周回タイムの逆数を算出し、比較例１の空気入りタイヤを１００とする指数として、表１，２の「グリップ性能」の欄に示した。この指数が大きいほどグリップ性能が優れることを意味する。

操縦安定性能
テストドライバーがサーキットコースを連続走行したときの操縦安定性をフィーリング評価した。得られた結果は、比較例１の空気入りタイヤを１００とする指数として、表１，２の「操縦安定性能」の欄に示した。この指数が大きいほど操縦安定性能が優れることを意味する。

耐ブローアウト性能
テストドライバーがサーキットコースを連続走行したときのタイヤのブローアウトを目視で判断し、ブローアウトが発生するまでの周回数を求めた。得られた結果は、比較例１の空気入りタイヤの周回数を１００とする指数として、表１，２の「耐ブローアウト性能」の欄に示した。この指数が大きいほど耐ブローアウト性能が優れることを意味する。

なお、表１，２において使用した原材料の種類を下記に示す。
ＳＢＲ：乳化重合スチレンブタジエンゴム、ガラス転移温度−２０℃（日本ゼオン社製ＮＩＰＯＬ９５２９、ゴム１００重量部に対しアロマオイル５０重量部添加の油展品）
カーボンブラック：新日化カーボン社製ニテロン４１５ＵＤ、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）２２０ｍ^２／ｇ
低分子量ＳＢＲ：重量平均分子量が４５００であるスチレン−ブタジエン共重合体、サートマー社製ＲＩＣＯＮ１００
アロマオイル：昭和シェル石油社製デゾレックス３号
酸化亜鉛：東邦亜鉛社製銀嶺Ｒ
ステアリン酸：日油社製ビーズステアリン酸ＹＲ
老化防止剤：フレキシス社製ＦＬＥＣＴＯＬＴＭＱ
加硫促進剤：大内新興化学工業社製ノクセラーＴＯＴ−Ｎ
硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄
ＰＯＫ：ポリオレフィンケトン繊維からなる繊維コード
複合繊維：アラミド繊維とナイロン６６繊維との複合繊維からなる繊維コード
Ｎ６６：ナイロン６６繊維からなる繊維コード
アラミド：アラミド繊維からなる繊維コード

Claims

トレッド部に埋設したベルト層の外周側に繊維コードをタイヤ周方向に巻回してなるベルトカバー層を配置した空気入りタイヤにおいて、
前記トレッド部を、ジエン系ゴム１００重量部に対し、重量平均分子量が２０００〜２００００のスチレン−ブタジエン共重合体を１０〜１５０重量部配合したゴム組成物で構成し、前記繊維コードを有機繊維により構成すると共に、前記空気入りタイヤから取り出した前記繊維コードの２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ負荷時の伸張率が１．５〜５．０％である空気入りタイヤ。
前記繊維コードが、ポリオレフィンケトン繊維、リヨセル繊維、ポリエステル繊維、又はアラミド繊維とナイロン繊維との複合繊維である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
競技用に用いる請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。