JP2018065563A

JP2018065563A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2018065563A
Application number: JP2017237928A
Authority: JP
Inventors: 典大松本; Norihiro Matsumoto
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2018-04-26
Anticipated expiration: 2033-06-05
Also published as: JP6562061B2

Abstract

【課題】発泡による軽量化効果を損なうことなく、吸水によるウエット制動性能、操縦安定性を高度に両立できる空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】発泡ゴム層をトレッド部に用いた空気入りタイヤであって、下記式
［数１］

（式中、circularityは円形率、areaは気泡面積、perimeterは気泡周長である）
で定義される気泡の円形率が０．８〜１．０を満たすことを特徴とする空気入りタイヤに関する。
【選択図】なし

Description

本発明は、発泡ゴム層をトレッド部に有する空気入りタイヤに関する。

近年、自動車の低燃費化のため、タイヤの軽量化を行うことが要求されているため、タイヤの軽量化の手段として、トレッド部に発泡ゴム層を有する空気入りタイヤが製造、市販されている。トレッド部に使用した発泡ゴムの気泡が、水の膜を取り除き、路面との接地を安定化させる。この発泡ゴムは、ソリッドゴムに熱分解型発泡剤を添加し、加硫することで得ることができる（特許文献１）。

しかしながら、平均粒径が１０μｍを超える汎用の大粒径発泡剤を使用すると、発泡剤の粒内の熱分布が不均一となり、発泡剤の熱分解が不均一に起こるため、円形率が低下する。その結果、発泡の角になった部分が破壊起点となり、タイヤに必要とされる耐摩耗性を確保できないという問題が生じる。

特開２０１２−３１２３１号公報

本発明は、発泡による軽量化効果を損なうことなく、吸水によるウエット制動性能、操縦安定性を高度に両立できる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

すなわち、本発明は、発泡ゴム層をトレッド部に用いた空気入りタイヤであって、下記式

（式中、circularityは円形率、areaは気泡面積、perimeterは気泡周長である）
で定義される気泡の円形率が０．８〜１．０を満たすことを特徴とする空気入りタイヤに関する。

発泡ゴム層の発泡が、平均粒径０．５〜１２μｍの熱分解型発泡剤を使用して形成されたものであることが好ましい。

熱分解型発泡剤が、アゾジカルボンアミド、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、４，４’−オキソビスベンゼンスルホニルヒドラジド、または炭酸水素ナトリウムであることが好ましい。

発泡率が１０〜５０％であることが好ましい。

本発明の空気入りタイヤであれば、気泡の円形率が０．８〜１．０を満たすため、破壊の開始を防止し、耐摩耗性を確保することができる。よって、発泡による軽量化効果を損なうことなく、吸水によるウエット制動性能、操縦安定性を高度に両立することができ、冬用タイヤだけでなく、一般タイヤにも発泡ゴムをトレッド部に使用することが可能となって、発泡ゴムの吸水効果により、多少の雪道であれば走行できるようになる。

本発明の空気入りタイヤは、下記式

（式中、circularityは円形率、areaは気泡面積、perimeterは気泡周長である）
で定義される気泡の円形率が０．８〜１．０を満たすことを特徴とする。

気泡の円形率は、０．８〜１．０であるが、０．８５〜１．０が好ましい。円形率が０．８未満であると、角になっている部分が破壊起点となり、耐摩耗性が低下し、一般タイヤとして必要な耐摩耗性能を確保することが困難となる傾向がある。

発泡ゴム層は、熱分解型発泡剤を用いて製造することが好ましい。熱分解型発泡剤は、マイクロセルラーなどの発泡剤と比べ、加硫後のゴム組成物の物性に影響を与える残滓を生じ難いので、物性に悪影響を与え難くいという特徴がある。

熱分解型化学発泡剤は、平均粒径が０．５〜１２μｍであることが好ましく、０．５〜１０ｍであることがより好ましく、０．５〜５μｍであることがさらに好ましい。発泡剤の平均粒径が１２μｍを超えると、発泡剤の粒内の熱分布が不均一となり、前記発泡剤の熱分解が不均一に起こり、円形率の低い気泡が生成する傾向がある。また、発泡剤の平均粒径が０．５μｍ未満であると、粉塵爆発などの危険性があり、発泡剤のハンドリングが困難となり、作業性が著しく低下する傾向がある。

熱分解型化学発泡剤としては、とくに限定されず、たとえばアゾジカルボンアミド、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、４，４’−オキソビスベンゼンスルホニルヒドラジド、および、炭酸水素ナトリウムが挙げられる。これらの発泡剤は単独でも、複数のものを組み合わせて使用することもできる。

熱分解型発泡剤の配合量は、とくに限定されないが、ゴム成分１００質量部に対して３〜８質量部が好ましく、４〜７質量部がより好ましい。８質量部を超えると、発泡倍率が大きくなりすぎて、操縦安定性、摩耗性能などを確保できなくなり、３質量部未満では、発泡しなくなり、軽量化、吸水効果を発揮できなくなる傾向がある。

本発明のタイヤにおける発泡層において、下記式で定義される発泡率

は１０〜５０％であることが好ましく、２０〜４０％であることがより好ましい。発泡率が１０〜５０％であることで、軽量化と吸水性、耐摩耗性を、両立することができる。発泡率が１０％未満であると、軽量化および吸水性の効果が小さくなり、５０％を超えると、耐摩耗性が低下する傾向がある。

本発明で使用するゴム組成物が含有するゴム成分としては特に限定されず、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、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）、スチレンイソプレンブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などのジエン系ゴムが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。なかでも、耐亀裂成長性の改善効果が高いという点から、ＳＢＲ、ＢＲが好ましく、ＳＢＲ及びＢＲの併用がより好ましい。

ＳＢＲ、ＢＲとしては特に限定されず、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。

ゴム成分１００質量％中のＳＢＲの含有量は、好ましくは３０質量％以上、より好ましくは４５質量％以上、更に好ましくは５５質量％以上である。また、ＳＢＲの含有量は、１００質量％であってもよいが、好ましくは９０質量％以下、より好ましくは７５質量％以下、更に好ましくは６５質量％以下である。上記範囲内であれば、本発明の効果が良好に得られる。

ゴム成分１００質量％中のＢＲの含有量は、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは２５質量％以上、更に好ましくは３５質量％以上である。また、ＢＲの含有量は、好ましくは７０質量％以下、より好ましくは５５質量％以下、更に好ましくは４５質量％以下である。上記範囲内であれば、本発明の効果が良好に得られる。

ゴム成分１００質量％中のＳＢＲ及びＢＲの合計含有量は、好ましくは６０質量％以上、より好ましくは８０質量％以上、更に好ましくは９０質量％以上であり、１００質量％であってもよい。上記範囲内であれば、本発明の効果が良好に得られる。

本発明に使用するゴム組成物は、ゴム成分以外にゴム組成物の製造に一般に使用される添加剤を適宜配合することができる。添加剤としては、公知のものを用いることができ、硫黄などの加硫剤；チアゾール系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、スルフェンアミド系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤などの加硫促進剤；ステアリン酸、酸化亜鉛などの加硫活性化剤；有機過酸化物；カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、タルク、アルミナ、クレー、水酸化アルミニウム、マイカなどの充填剤；伸展油、滑剤などの加工助剤；老化防止剤；カップリング剤を例示することができる。

発泡の形状については、とくに限定されるものではない。発泡ゴム層のトレッド内部の平均気泡径が、トレッド表面部よりも小さいことによって、操縦安定性が要求される夏用タイヤにも適用することができるようになり、また、発泡の吸水効果により、多少の雪道であれば走行可能となる。

本発明の空気入りタイヤは、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、必要に応じてゴム成分に各種添加剤を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤの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発泡させ、本発明の空気入りタイヤを製造することができる。

タイヤ用ゴム組成物の加硫工程における加硫圧力はとくに限定されないが、１．０〜５．０ＭＰａが好ましく、１．４〜３．０ＭＰａがより好ましい。また、加硫温度もとくに限定されないが、１４０〜１８０℃が好ましく、１５０〜１８０℃がより好ましい。

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。

以下に実施例及び比較例で用いた各種薬品について、まとめて説明する。
ＳＢＲ：：日本ゼオン（株）製のＮｉｐｏｌ１５０２（スチレン量：２３．５質量％）８０質量部
ＢＲ：宇部興産（株）製のハイシスＢＲ１５０Ｂ２０質量部
カーボンブラック：キャボットジャパン（株）製のショウブラックＮ２２０（チッ素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）：１２５ｍ^２／ｇ）２０質量部
シリカ：デグッサ社製のウルトラシルＶＮ３（チッ素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）：１７５ｍ^２／ｇ）８０質量部
シランカップリング剤：デグッサ社製のＳｉ６９（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド）５質量部
老化防止剤：大内新興化学工業（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）３質量部
ステアリン酸：日油（株）製のステアリン酸５質量部
オイル：出光興産（株）製のミネラルオイルＰＷ−３８０１０質量部
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号２質量部
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックワックス２質量部
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄２質量部
加硫促進剤１：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤ（１，３−ジフェニルグアニジン）０．５質量部
加硫促進剤２：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）２質量部
発泡剤１：永和化成工業（株）製のネオセルボンＮ＃１０００ＳＷ（４，４’−オキソビスベンゼンスルホニルヒドラジド、平均粒径１４μｍ）５質量部
発泡剤２：永和化成工業（株）製のネオセルボンＮ＃１０００Ｍ（４，４’−オキソビスベンゼンスルホニルヒドラジド、平均粒径４μｍ）５質量部
発泡剤３：永和化成工業（株）製のネオセルボンＮ＃５０００（４，４’−オキソビスベンゼンスルホニルヒドラジド、平均粒径１２μｍ）５質量部

（実施例１、２および比較例１）
表１に示す発泡剤を、ゴム成分１００質量部に対して５質量部使用し、１．７Ｌ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材料を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及び加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて、５０℃の条件下で５分間練り込み、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わせ、１７０℃で１５分間加硫することにより、各実施例および比較例のタイヤ（タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５）を作製した。得られたタイヤを用いて、以下の評価を行った。評価結果を表１に示す。

＜気泡の円形度＞
得られたタイヤよりトレッドのブロックを切り出し、厚み方向にスライスしたものを、走査型電子顕微鏡（ＳｃａｎｎｉｎｇＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ／フィリップ社製ＸＬ３０ＥＳＥＭ）を用いて気泡を観察した。このとき観察した気泡を画像解析ソフトＩｍａｇｅＪを用いて、１ｍｍ×１ｍｍの範囲内にある全ての気泡について気泡周長と気泡面積を測定し、それぞれの円形率を算出し、平均化した。

（発泡率）
加硫ゴムの固相部の密度／発泡ゴム全体の密度を測定し、下記式により発泡率（％）を算出した。数値が大きいほど、体積あたりの独立気泡が多いことを示す。
（発泡率）＝（加硫ゴムの固相部の密度／発泡ゴム全体の密度−１）×１００

＜耐摩耗性＞
得られたタイヤを１５ｘ６ＪＪのアルミホイールリムにリム組みし、かつ内圧２１０ｋＰａ（前後同一）を充填して、排気量２０００ｃｃの国産ＦＦ車の４輪自動車に装着し、一般道を走行した後、６ヶ月後の残溝を計測した。実施例１を１００とする１００点法で指数にて著した。数値が大きいほど良好である。

実施例１〜２のタイヤでは比較例１のタイヤと比較して、発泡率が同じであるにもかかわらず、気泡の気泡円形率が高く、タイヤの耐摩耗性に優れている。

Claims

発泡ゴム層をトレッド部に用いた空気入りタイヤであって、下記式

（式中、circularityは円形率、areaは気泡面積、perimeterは気泡周長である）
で定義される気泡の円形率が０．８〜１．０を満たすことを特徴とする空気入りタイヤ。
発泡ゴム層の発泡が、平均粒径０．５〜１２μｍの熱分解型発泡剤を使用して形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
熱分解型発泡剤が、アゾジカルボンアミド、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、４，４’−オキソビスベンゼンスルホニルヒドラジド、または炭酸水素ナトリウムであることを特徴とする、請求項２に記載の空気入りタイヤ。
発泡率が１０〜５０％であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。