JP2015086344A - タイヤ吸音部材用ゴム組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 JIS K6394に準拠し、動的歪14.432N、周波数1〜100Hzの条件にて測定された、30℃における周波数域100〜500Hzの正接損失(tanδ)が1.5〜5の範囲であり、70℃における周波数10Hzの正接損失(tanδ)が0.30以下であるタイヤ吸音部材用ゴム組成物に関する。
【選択図】なし
Description
そして、従来ロードノイズを低減する主な方法として、タイヤ内腔にスポンジを貼ることで、走行中のロードノイズを削減する技術がある(特許文献1)。
しかしながら、この技術では、タイヤ加硫後にスポンジを貼り付ける工程を別途設ける必要があるため、通常のタイヤ製造と比較して作業効率が劣る。また、静音効果は発泡による空孔形状に依存するが、空孔形状のコントロールは困難であるため、効果のある音域つまり対象となる周波数が限定され特定の音域しか静音出来なかった。更に、スポンジは、静音効果を発揮するために一定の厚みを必要とするため、低燃費性の面で課題があった。
tanδ1/tanδ2>1.5 (式1)
tanδ1:周波数域100〜500Hzでの正接損失最大値
tanδ2:70℃における10Hzでのtanδ
更に、ノルボルネン系重合体とオイルとを配合したゴム組成物では、発泡させることなく、ロードノイズの低減性能と低燃費性とを発揮することができるため、コスト面、加工性の面でも有利である。
上述したように、この範囲であれば、優れた吸音性能を発揮することができる。前記tanδの下限は、吸音性能の観点から2以上であることがより好ましく、2.3以上であることが最も好ましい。前記tanδの上限は、低燃費性の観点より4以下であることが好ましく3.5以下であることがさらに好ましい。
本発明のゴム組成物のtanδは、実施例に記載の方法により測定することができる。
本発明のゴム組成物のtanδは、実施例に記載の方法により測定することができる。
tanδ1/tanδ2>1.5 (式1)
tanδ1:周波数域100〜500Hzでの正接損失最大値
tanδ2:70℃における10Hzでのtanδ
本発明のゴム組成物のtanδは、実施例に記載の方法により測定することができる。
ノルボルネン系モノマーとしては、ノルボルネン、ノルボルナジエン等の二環体;ジシクロペンタジエン(シクロペンタジエン二量体)、ジヒドロジシクロペンタジエン等の三環体;テトラシクロドデセン等の四環体;シクロペンタジエン三量体等の五環体;シクロペンタジエン四量体等の七環体;等を挙げることができる。
これらのノルボルネン系モノマーは、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の炭素数1〜8のアルキル基;ビニル基等の炭素数2〜8のアルケニル基;エチリデン基等の炭素数2〜8のアルキリデン基;フェニル基、トリル基、ナフチル基等の炭素数6〜10のアリール基等の置換基を有していてもよい。更に、これらのノルボルネン系モノマーは、エステル基、エーテル基、シアノ基、ハロゲン原子等の極性基を有していてもよい。
ノルボルネン系モノマーは、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明のノルボルネン系重合体の重量平均分子量や数平均分子量は、実施例に記載の方法で測定することができる。
オイルは、ノルボルネン系重合体を重合する際に添加してもよく、ノルボルネン系重合体を混練する際に添加してもよい。
なお、カーボンブラックのN2SAは、JIS K 6217−2:2001によって求められる。
また、本発明の吸音部材をベルトとプライの間に貼り付けることで、高い吸音性が得られる。
アンダートレッドとは、トレッドとブレーカー(ベルト)との間に位置し、ブレーカーのタイヤ表面側部分を被覆する部材である。具体的には、特開2009−191132号公報の図1などに示される部材である。
ベルト(ブレーカー)とは、トレッドの内部で、かつカーカス(プライ)の半径方向外側に配される部材であり、具体的には、特開2003−94918号公報の図3などに示される部材である。
プライ(カーカス)とは、トレッドの内部で、かつインナーライナーの半径方向外側に配される部材であり、具体的には、特開2004−67027号公報の図1等に示される部材である。
インナーライナーとは、タイヤ内腔面をなすように形成される部材であり、この部材により、空気透過量を低減して、タイヤ内圧を保持することができる。具体的には、特開2008−291091号公報の図1、特開2007−160980号公報の図1〜2などに示される部材である。
ポリノルボルネン:日本ゼオン社製のNorsorex
ノルボルネン系重合体1:ポリノルボルネン(Mn=840,000、Mw=3,000,000、Mw/Mn=10.8 主鎖に二重結合を有するノルボルネン重合体)100質量部にアロマオイル50質量部配合
ノルボルネン系重合体2:上記ポリノルボルネン100質量部にアロマオイル100質量部配合
ノルボルネン系重合体3:上記ポリノルボルネン100質量部にアロマオイル200質量部配合
ノルボルネン系重合体4:上記ポリノルボルネン100質量部にアロマオイル300質量部配合
ノルボルネン系重合体5:上記ポリノルボルネン100質量部にナフテンオイル200質量部配合
TSR:NR(TSR)
SBR:LANXESS社製 Buna VSL2525−0(スチレン量25mol%、ビニル量25mol%)
BR:宇部興産(株)製のUBEPOL BR150B(シス含量97質量%、ML1+4(100℃)40、Mw/Mn3.3)
IIR:エクソンモービル化学社製 ブチルゴム
カーボンブラック:三菱化学株式会社製のダイアブラックI(ISAFカーボン、平均粒子径23nm、N2SA114m2/g、DBP吸油量114ml/100g)
シリカ:デグッサ社製のUltrasil VN3(N2SA:175m2/g)
シランカップリング剤:デグッサ社製のSi69
ステアリン酸:日油(株)製のビーズステアリン酸つばき
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛2種
老化防止剤6C:大内新興化学工業(株)製のノクラック6C(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)(6PPD)
ワックス:日本精蝋(株)製のオゾエース0355
アロマオイル:ジャパンエナジー社製のプロセスX−140(芳香族系プロセスオイル)(上記ノルボルネン系重合体1〜4に配合したものと同じ)
硫黄:鶴見化学工業(株)製の5%オイル含む粉末硫黄
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)
<分子量、分子量分布の測定方法(Mw/Mn)>
下記の条件(1)〜(8)でゲル・パーミエイション・クロマトグラフ(GPC)法により、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)を測定し、重合体の分子量分布(Mw/Mn)を求めた。
(1)装置:東ソー社製HLC−8220
(2)分離カラム:東ソー社製HM−H(2本直列)
(3)測定温度:40℃
(4)キャリア:テトラヒドロフラン
(5)流量:0.6mL/分
(6)注入量:5μL
(7)検出器:示差屈折
(8)分子量標準:標準ポリスチレン
(1)ゴム組成物の調製
表1に示した配合にしたがって、本発明のゴム組成物(実施配合例)と比較用のゴム組成物(比較配合例)とを調製した。比較配合例は、本発明のゴム組成物の性能を比較するための一般的なタイヤ部材の配合であり、比較配合例1から順にタイヤのトレッド、ケース、インナーライナー用のゴム組成物である。
実施例の本発明のゴム組成物、比較例の比較ゴム組成物を用いて以下の性能評価を行った。
1.ゴム片での試験
<ロードノイズ性能>
ゴム試験片を用いて、「JIS K6394」に準拠して損失正接(tanδ)を測定した。測定条件は、以下の通りである。
粘弾性スペクトロメーター:Metravib社製の商品名「VA4500」
動的歪:14.432N
周波数:1〜100Hz
変形モード:せん断
測定温度:−10℃、0℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃で測定し、得られたデータから時間温度換算を行い、マスターカーブを30℃基準で作成し、1〜10,000Hzにおける30℃のtanδを得た。表1では、100〜500Hzの範囲での最大tanδの値を示した。
値が大きいほどロードノイズ性能が優れる。
上記粘弾性測定における70℃のtanδの値を示した。値が大きいほど転がり抵抗性が優れる。
得られた未加硫ゴム組成物について、JIS K6300に準拠したムーニー粘度の測定方法に従い、130℃で測定した。比較配合例1のムーニー粘度(ML1+4)を100とし、下記計算式により指数表示した(ムーニー粘度指数)。指数が大きいほどムーニー粘度が高く、加工性に優れる。
(ムーニー粘度指数)=(比較配合例1のML1+4)/(各配合のML1+4)×100
ポリノルボルネンは、オイルの種類及びオイルの含有量が異なるものを使用して評価した。
オイルの含有量を50部、100部、200部、300部と変量して評価した。オイルの含有量が多いとゴムの分子鎖が動きやすくなり、ゴム同士の衝突が増えtanδが大きくなり、ロードノイズ低減性能が向上する。一方で、オイルの含有量が増えるにつれて、粘度が下がり加工性が低下してしまうため、最適点としては、オイル200部含有したときであることが確認された。
参考として、ノルボルネン系重合体3の周波数−tanδ曲線を図1に示す。
オイルは、アロマオイルとナフテンオイルの2種類を用いており、アロマオイルを用いたときのほうが、tanδが大きく、ロードノイズ低減効果に効果があることが確認された。
実施配合例1〜5のゴム組成物を60mm幅、厚さ2mmのシート状に成型し、インナーライナーと接する状態で、インナーライナーのタイヤ半径方向内側にタイヤ周方向全般に設置して加硫することにより、本発明の吸音部材を有するタイヤを製造し、表2の実施例6〜10で示した。
また、実施配合例3で用いたゴム組成物をタイヤの各位置に貼り付けたときの結果を表2の実施例11〜14で示した。
これを同じ大きさのウレタンスポンジ吸音部材を幅3mm幅、厚さ10mm幅で取り付けたタイヤを比較例4とした。
実施例6〜14及び比較例4のタイヤについて、以下の方法により、実車での吸音性能、低燃費性を比較した。結果を表2に示す。
なお、表2において、インナーとはインナーライナーを意味し、インナー外側とは、インナーライナーと接する状態で、インナーライナーのタイヤ半径方向内側に位置することを意味する。
試験用タイヤを、リム(15×6JJ)、内圧(230kPa)にて国産FF乗用車(排気量2000cm3)の全輪に装着し、スムース路面を速度50km/hにて走行させ、運転席左耳の位置にて1/3オクターブの315Hzバンドの騒音レベル(dB)を測定し、比較例4の騒音レベルを100として、指数表を示した。指数が大きいほどロードノイズ性能が優れる。
転がり抵抗試験機を用い、試験タイヤを、リム(15×6JJ)、内圧(230kPa)、荷重(3.43kN)、速度(80km/h)で走行させたときの転がり抵抗を測定し、比較例4を100とした時の指数で表示した。指数は大きい方が良好(低燃費性)である。
JIS規格の最大荷重(最大内圧条件)の230%荷重の条件下で、試験タイヤを速度20km/hでドラム走行させ、タイヤが損傷するまでの走行距離を測定した。そして、比較例4のタイヤの耐久性指数を100とし、以下の計算式により、各タイヤの走行距離を指数表示した。なお、耐久性指数が大きいほど、耐久性が優れ、良好であることを示す。
(耐久性指数)=(各タイヤの走行距離)/(比較例4のタイヤの走行距離)×100
Claims (12)
- JIS K6394に準拠し、動的歪14.432N、周波数1〜100Hzの条件にて測定された、30℃における周波数域100〜500Hzの正接損失(tanδ)が1.5〜5の範囲であり、70℃における周波数10Hzの正接損失(tanδ)が0.30以下であるタイヤ吸音部材用ゴム組成物。
- 前記タイヤ吸音部材用ゴム組成物が、ノルボルネン系重合体を含むゴム成分とオイルとを含む請求項1に記載のタイヤ吸音部材用ゴム組成物。
- 前記ノルボルネン系重合体が、ゴム成分100質量%中80質量%以上である請求項2に記載のタイヤ吸音部材用ゴム組成物。
- 前記オイルが、ゴム成分100質量部に対して、30質量部以上である請求項2又は3記載のタイヤ吸音部材用ゴム組成物。
- 前記タイヤ吸音部材用ゴム組成物が、ジエン系ゴムを含むゴム組成物と同様の条件で硫黄による架橋が可能なものである請求項1〜4のいずれかに記載のタイヤ吸音部材用ゴム組成物。
- JIS K6394に準拠して、動的歪14.432N、周波数1〜100Hzの条件にて測定された、30℃における正接損失(tanδ)において、周波数依存性が下記式1の範囲である請求項1〜5のいずれかに記載のタイヤ吸音部材用ゴム組成物。
tanδ1/tanδ2>1.5 (式1)
tanδ1:周波数域100〜500Hzでの正接損失最大値
tanδ2:70℃における10Hzでのtanδ - 請求項1〜6のいずれかに記載のタイヤ吸音部材用ゴム組成物から形成されたタイヤ吸音部材。
- 前記タイヤ吸音部材は、タイヤ吸音部材用ゴム組成物を発泡させることなく形成されたものである請求項7記載のタイヤ吸音部材。
- 請求項7又は8記載のタイヤ吸音部材を有するタイヤ。
- 前記タイヤは、タイヤ吸音部材が、トレッド下に貼り付けられたものである請求項9記載のタイヤ。
- 前記タイヤは、タイヤ吸音部材が、インナーライナーのタイヤ半径方向内側に貼り付けられたものである請求項10記載のタイヤ。
- 前記タイヤは、タイヤ吸音部材が、ベルトとプライの間に貼り付けられたものである請求項10記載のタイヤ。
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