JP2013018315A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトの剛性を低下させることなく、転がり抵抗を低減させた空気入りラジアルタイヤを提供することにある。
【解決手段】ラジアルカーカス５の外周側に配設されてトレッド部３を補強するベルト６を備え、該ベルト６が１層以上のベルト層からなり、該ベルト層がスチールコードをコーティングゴムで被覆してなる空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記コーティングゴムに、ゴム成分１００質量部に対して、
ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量が１００〜１３５ｍＬ／１００ｇであるカーボンブラックを６０質量部以下含むゴム組成物を適用し、
前記スチールコードとして、１．０％伸張時と０．５％伸張時の応力比（Ｍ０．５％/Ｍ１．０％）が、０．４８以上であるスチールコードを用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のベルトを備える空気入りラジアルタイヤ、特には、該ベルトの剛性が低下することなく、転がり抵抗が低減した空気入りラジアルタイヤに関する。

空気入りタイヤでは、トレッド部の強化を目的として、カーカスのクラウン部の径方向外側にベルトを配設することが一般的である。該ベルトは通常、スチールコードをコーティングゴムで覆った複数のベルト層によって形成されている。ベルトのタガ効果を発揮するためには、ベルトコーティングゴムの弾性率及び貯蔵弾性率を確保する必要がある。従来、弾性率及び貯蔵弾性率を両立するために、ベルトコーティングゴムの配合において、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量が１００ｍｌ／１００ｇ未満の低ストラクチャーのカーボンブラックを高充填していた。

しかしながら、上記の手法ではゴムの発熱性が高くなり、タイヤの転がり抵抗悪化を招いていた。また、転がり抵抗を低減させるために、低ストラクチャーのカーボンブラックの充填量を減らすことも考えられていたが、低歪時の動的弾性率が小さくなるために、クラウン部の変形が大きくなり、ゴムの歪みが増大することでクラウン部の発熱を招き、その結果、転がり抵抗が大きくなる。一方で、ベルトの剛性を単純に増大させると、センター部のみタガ効果が強調され、走行時に相対的にショルダー部がせり出し、クラウン部の発熱を招いて、転がり抵抗が大きくなる。そして、転がり抵抗が大きくなるだけでなく、セパレーション性の劣化等の耐久性の劣化を招くおそれがある。

そこで、本発明の目的は、ベルトの剛性を低下させることなく、転がり抵抗を低減させた空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、カーボンブラックのストラクチャーを上げ、カーボンブラックの充填量を減らし、かつ初期剛性が大きいスチールコードを適用することで、タイヤのベルト剛性を低下させることなく、転がり抵抗を低減できることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明の空気入りラジアルタイヤは、一対のビード部内に埋設したビードコア相互間にわたり一対のサイドウォール部とトレッド部を補強するラジアルカーカスと、該ラジアルカーカスの外周でトレッド部を強化するベルトとを備え、該ベルトが１層以上のベルト層からなり、該ベルト層がスチールコードをコーティングゴムで被覆してなる空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記コーティングゴムに、ゴム成分１００質量部に対して、
ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量が１００〜１３５ｍＬ／１００ｇであるカーボンブラックを６０質量部以下含むゴム組成物を適用し、
前記スチールコードの１．０％伸張時と０．５％伸張時の応力比（Ｍ０．５％/Ｍ１．０％）が、０．４８以上であることを特徴とする。

本発明の空気入りラジアルタイヤの他の好適例においては、前記ゴム成分が、天然ゴム及びポリイソプレンゴムの少なくとも一方を合計５０〜１００質量％含む。

本発明の空気入りラジアルタイヤの他の好適例においては、前記カーボンブラックが、８０〜１００ｍ^２／ｇの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）を有する。

本発明の空気入りラジアルタイヤの他の好適例においては、前記カーボンブラックの配合量が、前記ゴム成分１００質量部に対して５２〜５８質量部である。

本発明の空気入りラジアルタイヤの他の好適例においては、前記ベルト層に用いるスチールコードが、２本以上のフィラメントからなるコアの周囲に２本以上のフィラメントからなるシースを少なくとも１層配置した層撚り構造を有し、
前記コアを構成するフィラメントが、型付け加工が施されていないストレートフィラメントである。ここで、前記スチールコードのコアフィラメントの径と、シースを構成するフィラメントの径の比が、０．８〜１．２であるのが好ましい。

本発明の空気入りラジアルタイヤの他の好適例においては、前記スチールコード１本あたりの強力が８００Ｎ以上である。

本発明の空気入りラジアルタイヤの他の好適例においては、各ベルト層のスチールコードが、タイヤの幅方向に対して６８〜７６°の角度で、層間で相互に交差して延在する。

本発明によれば、タイヤのベルト剛性を低下させることなく、転がり抵抗を低減させた空気入りラジアルタイヤを提供できるという有利な効果を奏する。

本発明のタイヤの一例の断面図である。

以下に、図を参照しながら本発明を詳細に説明する。図１は、本発明のタイヤの一例の断面図である。図１に示すタイヤは、一対のビード部１及び一対のサイドウォール部２と、両サイドウォール部２に連なるトレッド部３とを有し、上記一対のビード部１内に埋設したビードコア４相互間に渡り一対のビード部１、一対のサイドウォール部２及びトレッド部３を補強する１枚以上（図示例では１枚）のラジアルカーカス５と、該カーカス５の外周でトレッド部３を強化するベルト６とを備える。

図示例のタイヤにおいて、ベルト６は、１層以上のベルト層（図示例では２層）からなり、該ベルト層は、スチールコードをコーティングゴムで被覆してなる。二枚のベルト層は、該ベルト層を構成するコードが層間で相互に交差するように積層されてベルト６を構成する。なお、図中のベルト６は、２層のベルト層からなるが、本発明のタイヤにおいて、ベルトを構成するベルト層の枚数は１層以上であればよく、これに限られるものではない。ここで、タイヤ骨格（形状）を保持する観点から、ベルト層が２層以上であり、ベルト層のスチールコードが、タイヤの幅方向に対して６８〜７６°の角度で、層間で相互に交差して延在することが好ましい。

本発明の空気入りラジアルタイヤにおいては、上記ベルト層を構成するコーティングゴムに、ゴム成分１００質量部に対して、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量が１００〜１３５ｍＬ／１００ｇであるカーボンブラックを６０質量部以下含むゴム組成物を適用し、上記ベルト層を構成するスチールコードの１．０％伸張時と０．５％伸張時の応力比（Ｍ０．５％／Ｍ１．０％）が、０．４８以上である。

上記のようなジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量のカーボンブラックを６０質量部以下配合したゴム組成物を上記ベルト層のコーティングゴムに適用することによって、該コーティングゴムのヒステリシスロスを低減させ、ひいてはタイヤの転がり抵抗を低減させることができる。また、上記範囲のＭ０．５％／Ｍ１．０％を有するスチールコードは初期伸びが発生せず、それ故に、該スチールコードは、コーティングゴム用ゴム組成物の配合においてカーボンブラックの充填量を下げ、ストラクチャーを上げることによるコーティングゴム用ゴム組成物の動的貯蔵弾性率（Ｅ’）の低下を補完して、ベルト剛性の低下を抑制して、タイヤの形状保持性の低下を抑制することができる。よって、上記ゴム組成物を適用したコーティングゴムと上記性質を有するスチールコードでベルト層を構成して、タイヤに適用することによって、ベルト剛性が低下することなく、タイヤの転がり抵抗を低減させることができる。

上述したように、上記コーティングゴムに適用するゴム組成物は、ゴム成分１００質量部に対して、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量が１００〜１３５ｍＬ／１００ｇであるカーボンブラックを６０質量部以下含むことを特徴とする。

上記コードコーティングゴム用ゴム組成物に用いるゴム成分としては、天然ゴム(ＮＲ)、ポリイソプレンゴム(ＩＲ)の他、スチレン・ブタジエン共重合体ゴム(ＳＢＲ)、ポリブタジエンゴム(ＢＲ)等が上げられる。ここで、ゴム耐久物性の観点から、好ましくは、該ゴム成分は天然ゴム及びポリイソプレンゴムの少なくとも一方を合計５０〜１００質量％、より好ましくは８０〜１００質量％、さらにより好ましくは天然ゴムを１００質量％含む。該ゴム成分は１種単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。

上記コードコーティングゴム用ゴム組成物は、上記ゴム成分１００質量部に対して、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量が１００〜１３５ｍＬ／１００ｇであるカーボンブラックを６０質量部以下含有する。ここで、カーボンブラックのＤＢＰ吸油量が１００ｍＬ／１００ｇ未満では、ゴム組成物の弾性率及び初期動的貯蔵弾性率（２％Ｅ’）が低下して補強性が低下し、一方、１３５ｍＬ／１００ｇを超えると、ゴム組成物の発熱性が大きくなる。

なお、ゴム組成物の補強性（ベルト剛性）を確保しつつ、発熱性を小さくする観点から、前記カーボンブラックが、８０〜１００ｍ^２／ｇの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）を有することが好ましい。

上記ゴム組成物においては、上記物性を有するカーボンブラックの配合量が６０質量部を超えると、ゴム組成物の発熱性が大きくなる。ゴム組成物の補強性（ベルト剛性）を確保しつつ、発熱性を小さくする観点から、カーボンブラックの配合量は、ゴム成分１００質量部に対して５２〜５８質量部が好ましい。

本発明におけるゴム組成物には、上記のゴム成分、カーボンブラックの他、必要に応じて、カーボンブラック以外の充填剤、シランカップリング剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤、老化防止剤、プロセス油、亜鉛華（ＺｎＯ）、ステアリン酸等のゴム業界で通常使用される配合剤を本発明の目的を害しない範囲で適宜選択し配合することができる。該ゴム組成物の調製方法に特に制限はなく、例えば、バンバリーミキサーやロール等を用いて、ゴム成分に、上記カーボンブラック及び各配合剤を練り込んで調製することができる。混練りされたゴム組成物は、ロール等でシート状に加工され、更に加工されたゴムシート２枚がスチールコードを挟んだ状態に成形加工されて、ベルト層が形成される。形成されたベルト層は常法に従ってカーカスのタイヤ半径方向外側に積層されて、ベルトを形成し、その他の部材と共に本発明の空気入りラジアルタイヤを構成する。本発明の空気入りタイヤのトレッド踏面部、サイドウォール部及びビード部等には、通常のタイヤのそれらの部分に使用される材料、形状、配置を適宜採用することができる。

本発明の空気入りラジアルタイヤのベルト層に用いられコーティングゴムで被覆されるスチールコードは、１．０％伸張時と０．５％伸張時の応力比（Ｍ０．５％/Ｍ１．０%）が、０．４８以上である。上述したように、このような物性を有するスチールコードは、初期伸びが発生せず、コーティングゴムの動的貯蔵弾性率（Ｅ’）の低下を補完することができ、ベルト剛性の低下を抑制することができる。このような物性を有する好ましいスチールコードとしては、例えば、２本以上のフィラメントからなるコアの周囲に２本以上のフィラメントからなるシースを少なくとも１層配置した層撚り構造を有し、コアを構成するフィラメントが、型付け加工が施されていないストレートフィラメントであるスチールコードや、コアを構成するフィラメントが、型付けされている１本のフィラメントであるスチールコード、などがある。

なお、ベルト耐久性、疲労性の観点から、前記スチールコードのコアを構成するフィラメントの径と、シースを構成するフィラメントの径の比が、０．８〜１．２であるのが好ましい。

また、ベルト耐久性の観点から、前記スチールコード１本あたりの強力が８００Ｎ以上であるのが好ましい。

本発明に用いられるスチールコードは、ゴムとの接着を良好にするために黄銅、亜鉛或いはこれらにニッケルやコバルトを含有する金属でメッキ処理されているのが好ましく、黄銅メッキ処理されているのが特に好ましい。

また、本発明の空気入りタイヤに充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることができる。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

＜ゴム組成物の作製及び評価＞
表１に示す配合のゴム組成物を常法に従って調製し、該ゴム組成物の損失正接（ｔａｎδ）、動的貯蔵弾性率（Ｅ’）、高伸度弾性率（５０％Ｍｏｄ）を下記の方法で測定した。結果を表１に示す。

（１）損失正接（ｔａｎδ）及び動的貯蔵弾性率（Ｅ’）
上記ゴム組成物を145℃で30分間の条件で加硫して得たサンプル試験片（長さ４．９ｍｍ×幅１．０ｍｍ×厚さ１．０ｍｍ）を静的に４．５％伸張させた状態で、動的歪２．０％、周波数５２Ｈｚ、測定温度２５℃の条件で粘弾性測定装置（東洋精機粘弾性測定機）を用いておこなった。Ｅ’にあっては、数値が大きい程、加硫ゴムの弾性率が高く良好であることを示し、tanδにあっては、数値が低い程、低発熱性であり良好であることを示す。

（２）高伸度弾性率（５０％Ｍｏｄ）
上記ゴム組成物を１４５℃で３０分間の条件で加硫して得たサンプルから、ＪＩＳ ダンベル状３号形サンプルを作製し、ＪＩＳ Ｋ ６２５１：２００４に準拠して引張試験を行った。

次に、表１に示す径のストレート状のコアフィラメントとシースフィラメントからなる表１に示す構造のスチールコードを平行に配列し、上記で調製したゴム組成物からなるコーティングゴムで被覆してコード／ゴム複合体を作製し、該コード／ゴム複合体を適用した３層のベルト層を、幅方向を０°とした場合、＋４０°、−７４°、＋７４°の角度でコードがタイヤの幅方向を挟んで互いに交錯するように積層して、サイズ１１Ｒ２２．５の重荷重用空気入りラジアルタイヤを試作した。このようにして試作したタイヤのベルト剛性を下記の方法で評価した。結果を表１に示す。

（３）ベルト剛性
供試タイヤに対し、内圧８００ｋＰａを充填したときの外周から充填前後の半径成長比率（％）を算出し、比較例１のタイヤの半径成長比率を１００として指数表示した。指数値が小さいほど、径成長が小さく、ベルト剛性が高いことを示す。

（４）引張り応力測定（Ｍ０．５％／Ｍ１．０％）
スチールコードをタイヤから解剖して取り出した後、つかみ部分のコード表面についている余分なゴムを除去し、コード引張試験機により引張試験を実施した。その際、引張歪みはビデオ式伸び計により測定した。その測定における標点間距離は１００ｍｍであり、引張試験速度は１０ｍｍ／分である。得られた応力−歪み曲線において、引張歪みが１．０％における応力と、引張歪みが０．５％における応力とを測定し、Ｍ０．５％／Ｍ１．０％を算出した。

（５）引張弾性率測定
前記引張り応力測定で測定した応力の２点間の傾きを計算し、コード引張弾性率を算出した。

*1 Ｎ−フェニル−Ｎ’−１，３−ジメチルブチル−ｐ−フェニレンジアミン（商品名：ノクラック６Ｃ、大内新興化学工業株式会社製）
*2 Ｎ，Ｎ’−ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド（商品名：ノクセラーＤＺ、大内新興化学工業株式会社製）

表１から明らかなように、本発明で規定するＤＢＰ吸油量のカーボンブラックを本発明で規定する範囲内の量、すなわち６０質量部以下配合したコーティングゴム、本発明で規定するＭ０．５％/Ｍ１．０％のスチールコードを用いた実施例では、ベルト剛性が低下することなく、ゴムの発熱性を低減したことが分かる。

一方、本発明で規定するＤＢＰ吸油量を満たさないカーボンブラックが６０質量部を超えて配合されているコーティングゴムを用い、本発明で規定するＭ０．５％/Ｍ１．０％を満たさないスチールコードを用いた比較例１、本発明で規定するＤＢＰ吸油量を満たすカーボンブラックを配合しているが、その配合量が６０質量部を超え、本発明で規定するＭ０．５％/Ｍ１．０％を満たさないスチールコードを用いた比較例２および３では、ゴムの発熱性が実施例よりも高かった。また、本発明で規定するＤＢＰ吸油量のカーボンブラックを６０質量部以下配合したコーティングゴムを用いているが、本発明で規定するＭ０．５％/Ｍ１．０％を満たさないスチールコードを用いた比較例４および５では、発熱性は実施例と同様に低減したものの、径成長が大きく、ベルト剛性が劣化していた。

１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
４ ビードコア
５ ラジアルカーカス
６ ベルト

Claims (8)

1. 一対のビード部内に埋設したビードコア相互間にわたり一対のサイドウォール部とトレッド部を補強するラジアルカーカスと、該ラジアルカーカスの外周でトレッド部を強化するベルトとを備え、該ベルトが１層以上のベルト層からなり、該ベルト層がスチールコードをコーティングゴムで被覆してなる空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記コーティングゴムに、ゴム成分１００質量部に対して、
   ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量が１００〜１３５ｍＬ／１００ｇであるカーボンブラックを６０質量部以下含むゴム組成物を適用し、
   前記スチールコードの１．０％伸張時と０．５％伸張時の応力比（Ｍ０．５％/Ｍ１．０％）が、０．４８以上であることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記ゴム成分が、天然ゴム及びポリイソプレンゴムの少なくとも一方を合計５０〜１００質量％含む請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記カーボンブラックが、８０〜１００ｍ^２／ｇの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）を有する請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記カーボンブラックの配合量が、ゴム成分１００質量部に対して５２〜５８質量部である請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
5. 前記ベルト層に用いるスチールコードが、２本以上のフィラメントからなるコアの周囲に２本以上のフィラメントからなるシースを少なくとも１層配置した層撚り構造を有し、
   前記コアを構成するフィラメントが、型付け加工が施されていないストレートフィラメントである請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
6. 前記スチールコードのコアを構成するフィラメントの径と、シースを構成するフィラメントの径の比が、０．８〜１．２である請求項５記載の空気入りラジアルタイヤ。
7. 前記スチールコード１本あたりの強力が８００Ｎ以上である請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
8. 各ベルト層のスチールコードが、タイヤの幅方向に対して６８〜７６°の角度で、層間で相互に交差して延在することを特徴とする請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
   

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