JP2014162434A - 空気入りタイヤ及び自動車走行方法 - Google Patents

Abstract

【課題】良好なウェットグリップ性能を有する空気入りタイヤ、及び該空気入りタイヤを用いた自動車走行方法を提供する。
【解決手段】水に溶解する化合物である水溶性化合物（水溶性化合物の微粒子）である水溶性塩または水溶性ポリマー等をトレッドに添加し、路面の表面粗さＲｚ^ｒｏに合わせてトレッド表面粗さＲｚ^ｔｒを調整した空気入りタイヤに関する。
【選択図】なし

Description

本発明は、空気入りタイヤ、及び該空気入りタイヤを装着させる自動車走行方法に関するものである。

自動車用タイヤには種々の性能が要求され、特に安全性重視の観点からウェットグリップ性能に優れることが望まれている。タイヤのウェットグリップ性能を改善する手段として、従来から０℃におけるｔａｎδを高める方法が知られており、様々な技術が提案されている。

更に特許文献１には、セルロースを主成分とする粒子などを用いて走行後のトレッド表面粗さやゴム硬度を所定範囲に調整することにより、氷上性能などを改善した空気入りタイヤが開示されている。しかし、ウェットグリップ性能の改善という点では未だ改善の余地を残している。

特開２００３−１９２８４４号公報

本発明は、前記課題を解決し、良好なウェットグリップ性能を有する空気入りタイヤ、及び該空気入りタイヤを用いた自動車走行方法を提供することを目的とする。

本発明は、路面の表面粗さＲｚ^ｒｏに合わせてトレッド表面粗さＲｚ^ｔｒを調整した空気入りタイヤに関する。

０．６≦Ｒｚ^ｔｒ／Ｒｚ^ｒｏ≦１．３に調整することが好ましい。

Ｒｚ^ｔｒが７〜１０μｍであることが好ましい。

本発明はまた、前記空気入りタイヤを自動車に装着させる自動車走行方法に関する。

本発明によれば、路面の表面粗さＲｚ^ｒｏに合わせてトレッド表面粗さＲｚ^ｔｒを調整した空気入りタイヤであるので、優れたウェットグリップ性能を得ることができる。

本発明の空気入りタイヤは、路面の表面粗さＲｚ^ｒｏに合わせてトレッド表面粗さＲｚ^ｔｒを調整したものである。

自動車を走行させる路面の表面粗さ（Ｒｚ^ｒｏ）とトレッド表面（接地面）の表面粗さ（Ｒｚ^ｔｒ）とが同一又は近似する値になるようにＲｚ^ｔｒを調整することにより、ウェットグリップ性能が高められる。これは、Ｒｚ^ｔｒをＲｚ^ｒｏに近づけると、路面とトレッド表面が噛み合ってゴムの摩擦力が増大し、路面の凹凸とトレッド表面の凹凸と引っかかりが大きくなることで、ウェットグリップ性能が顕著に改善されるものと推察される。

なお、本発明におけるトレッド表面粗さＲｚ^ｔｒ、路面の表面粗さＲｚ^ｒｏは、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１の附属書１（参考）に準拠して測定した十点平均粗さ（ＲｚＪＩＳ）である。

本発明では、トレッド表面粗さＲｚ^ｔｒ／路面の表面粗さＲｚ^ｒｏが１．０に近いほどウェットグリップ性能が高まり、好ましくは０．６≦Ｒｚ^ｔｒ／Ｒｚ^ｒｏ≦１．３、より好ましくは０．７≦Ｒｚ^ｔｒ／Ｒｚ^ｒｏ≦１．２、特に好ましくはＲｚ^ｔｒ／Ｒｚ^ｒｏ＝１．０である。

トレッド表面粗さＲｚ^ｔｒは、好ましくは７〜１５μｍ、より好ましくは７〜１２μｍ、更に好ましくは７〜１０μｍである。７μｍ未満であると、トレッド表面が平滑すぎて、ウェットグリップ性能の向上が見込めないおそれがあり、１５μｍを超えると、トレッド表面粗さが路面に対して大きすぎるため、粗さが小さい場合と同様、ウェットグリップ性能の向上が見込めないおそれがある。

本発明におけるＲｚ^ｔｒの調整は、表面粗さの調整可能な方法を特に制限なく使用でき、トレッド表面のバフ加工、水溶性化合物の添加、加硫温度で揮発する材料の添加、針を刺す手法、などが挙げられる。なかでも、水溶性化合物の添加が好ましい。例えば、粒径（直径）７〜１０μｍの水溶性化合物を混練して作製したタイヤを自動車に装着して湿潤路面を走行させると、水溶性化合物が路面上の水分と接触して溶解し、トレッド表面に７〜１０μｍの凹凸が形成されるため、同程度の凹凸を持つ路面上でのウェットグリップ性能を顕著に改善できる。

水溶性化合物（水溶性化合物の微粒子）は、水に溶解する化合物であれば特に限定されず、例えば、塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム、硝酸ナトリウムなどの水溶性塩；デンプン、ポリアミン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアミドなどの水溶性ポリマーなどが挙げられる。なかでも、水溶性塩が好ましく、安全性の観点から、塩化ナトリウムがより好ましい。これらは、単独又は２種以上を組み合わせて使用できる。

水溶性化合物（水溶性化合物の微粒子）の平均粒子径は、路面の表面粗さに合わせた値を適宜採用することが好適で、例えば、７〜１５μｍが好ましく、７〜１２μｍがより好ましく、７〜１０μｍが更に好ましい。なお、本明細書において、平均粒子径は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察にて測定できる。具体的には、透過型電子顕微鏡で写真撮影し、微粒子の形状が球形の場合は球の直径、針状又は棒状の場合は短径、不定型の場合は中心部からの平均粒径を粒子径とし、１００個の平均値を平均粒子径とする。

前記空気入りタイヤのトレッド硬度は、好ましくは６０以上、より好ましくは６５以上、更に好ましくは６８以上である。硬度を６０以上にすることで、トレッド表面と路面のかみ合いによるゴムの摩擦力が高くなり、ウェットグリップ性能を改善できる。また、該トレッド硬度は、欠けなどに対する耐久性向上の観点から、好ましくは７５以下、より好ましくは７２以下である。なお、本発明におけるトレッドゴムの硬度は、ＪＩＳ Ｋ６２５３−３：２０１２に準拠し、タイプＡデュロメーター（測定温度２５℃）で測定した硬度である。

トレッドとしては、前記特性を持つゴム組成物が挙げられ、例えば、ゴム成分、補強用充填剤などを含むトレッド用ゴム組成物を使用できる。

ゴム成分としては、天然ゴム（ＮＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｘ−ＩＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリルニトリル（ＮＢＲ）などが挙げられる。なかでも、ウェットグリップ性能の点では、ＳＢＲが好ましい。

補強用充填剤は特に限定されないが、なかでも、カーボンブラック、シリカが好ましい。ここで、カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、好ましくは７０〜１４０ｍ^２／ｇ、より好ましくは９０〜１２０ｍ^２／ｇである（ＪＩＳ Ｋ ６２１７−２：２００１に準拠）。また、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、好ましくは２０〜１００質量部、より好ましくは３５〜６５質量部である。

前記ゴム組成物には、前記水溶性化合物を配合してもよい。この場合、前記水溶性化合物の含有量は、優れたウェットグリップ性能が得られるという点から、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは０．１〜１０質量部、より好ましくは０．５〜２質量部である。

前記ゴム組成物には、前記成分以外にも、ゴム組成物の製造に一般に使用される配合剤、例えば、酸化亜鉛、ステアリン酸、老化防止剤、オイルなどの軟化剤、ワックス、硫黄、加硫促進剤などを適宜配合できる。

前記ゴム組成物は、一般的な方法で製造される。すなわち、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロールなどで前記各成分を混練りし、その後加硫する方法等により製造できる。

本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法によって製造される。すなわち、必要に応じて各種添加剤を配合したゴム組成物を、未加硫の段階で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通常の方法にて成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、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空気入りタイヤを製造できる。

本発明の空気入りタイヤは、乗用車用タイヤ、トラック・バス用タイヤ、スタッドレスタイヤなど、各種タイヤとして使用可能である。なかでも、ウェットグリップ性能に優れるため、ウェット路面用タイヤとして好適に使用できる。

更に本発明の自動車走行方法は、前記空気入りタイヤを自動車に装着させるもので、装着した自動車を路面上に走行させた場合、路面とトレッド表面が噛み合ってゴムの摩擦力が増大することで、ウェットグリップ性能が顕著に改善される。

実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

以下、実施例及び比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
ＳＢＲ：ＪＳＲ（株）製の１５０２
カーボンブラック：三菱化学（株）社製のダイアブラックＩ
ステアリン酸：日油（株）製の椿
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２種
老化防止剤：フレキシス社製のサントフレックス１３
ワックス：日本精蝋（株）製のオゾエース０３５５
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄（２００メッシュ５％オイル入）
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）のノクセラーＣＺ

（タイヤ製造）
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、硫黄及び加硫促進剤以外の薬品を投入して、排出温度が約１５０℃となるよう５分間混練りした。得られた混練物に硫黄及び加硫促進剤を加え、オープンロールを用いて、約８０℃で３分間混練りし、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物をトレッド形状に成形して、他のタイヤ部材と貼り合せ、１７０℃で１５分間加硫することにより、試験用タイヤを作製した。

作製された試験用タイヤについて下記評価を行い、結果を表２に示した。

＜ウェットグリップ性能＞
作製した試験用タイヤのトレッド表面をバフ加工することで、表２に記載のそれぞれ表面粗さＲｚ^ｔｒを持つタイヤ１〜７を作製した。なお、４水準のタイヤを作製した。作製したタイヤ１〜７について、ＶＭＩ社製摩耗試験機ＬＡＴ−１００を用い、下記条件下で摩擦力試験を行った。３００ｍの距離を走行させ、そのときのｆｒｉｃｔｉｏｎ ｆｏｒｃｅを平均し、荷重で割ることで摩擦係数μを算出した。μが大きいほど、ウェットグリップ性能が優れていることを示す。
路面：アスファルト
荷重：４０Ｎ
パウダー：２０％
速度：２０ｋｍ／ｈ及び４０ｋｍ／ｈ

＜表面粗さ＞
タイヤ１〜７のトレッド表面粗さＲｚ^ｔｒ、路面の表面粗さＲｚ^ｒｏは、キーエンス社製のレーザー顕微鏡ＶＫ９５００を用いて観察した。一方向にステージを移動し、更にその画像を連結することで、幅１．２８ｍｍ、長さ１０．１ｍｍの領域について高さ情報を得た。対物レンズは１０倍を用いた。それぞれのデータ点数は４３２点と３８６５点であった。そして、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１の附属書１（参考）に準拠し、十点平均粗さを測定した。

＜トレッド硬度＞
タイヤ１〜７のトレッドについて、ＪＩＳ Ｋ６２５３−３：２０１２の「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−硬さの求め方−」に準拠し、タイプＡデュロメーターにより、２５℃の硬度を測定した。

表２より、Ｒｚ^ｔｒ／Ｒｚ^ｒｏが比較的１．０に近いタイヤ５〜７は、摩擦係数が大きく、ウェットグリップ性能に優れていることが明らかとなった。

また、表１と同じ配合ゴムに更に塩化ナトリウムを添加して作製したタイヤを、ウェット路面に適用した場合も、表面粗さを同様に調整すると、ウェットグリップ性能が顕著に改善された。

Claims (4)

1. 路面の表面粗さＲｚ^ｒｏに合わせてトレッド表面粗さＲｚ^ｔｒを調整した空気入りタイヤ。
2. ０．６≦Ｒｚ^ｔｒ／Ｒｚ^ｒｏ≦１．３に調整した請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. Ｒｚ^ｔｒが７〜１０μｍである請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤを自動車に装着させる自動車走行方法。