JP2020199997A

JP2020199997A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2020199997A
Application number: JP2019110420A
Authority: JP
Inventors: 裕記杉浦; Yuki Sugiura; 誠人尾崎; Masato Ozaki; 克典清水; Katsunori Shimizu
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2019-06-13
Filing date: 2019-06-13
Publication date: 2020-12-17
Anticipated expiration: 2039-06-13
Also published as: JP7302316B2

Abstract

【課題】ロードノイズの低減および耐久性の向上を両立し得る空気入りタイヤを提供する。【解決手段】補強層として断面三日月形状のランフラットライナーを配置してなる空気入りタイヤにおいて、ランフラットライナーの最大厚みを５ｍｍ〜２０ｍｍとし、ランフラットライナーを構成するゴム組成物は、ジエン系ゴムとして天然ゴムおよびブタジエンゴムと、Ｎ２ＳＡが２５〜１００ｍ２／ｇのカーボンブラックを含有し、キャップトレッドゴムの１００％モジュラス（Ｍ１００cap）と、ランフラットライナーの１００％モジュラス（Ｍ１００RFL）とが、（Ｍ１００cap）／（Ｍ１００RFL）≦０．６０を満たす。【選択図】なし

Description

本発明は、空気入りタイヤに関するものであり、詳しくは、ロードノイズの低減および耐久性の向上を両立し得る空気入りタイヤに関するものである。

タイヤ内の空気がパンク等により抜けてしまった後も車両の走行を可能にするランフラット性を付与した空気入りタイヤが知られている。このようなタイヤとしては、例えば左右一対のサイドウォール部に断面三日月形状のランフラットライナーを設けた構造を有する。このようにランフラットライナーを配置することにより、サイドウォール部の剛性を大幅に高め、空気が抜けてもサイドウォール部をたわみ難くしている。

ところで、モータを動力源として走行する電気自動車は、内燃機関を動力源として走行する自動車と比較して、車両由来の騒音が大きく低減されている一方で、車両走行におけるタイヤ由来の騒音（ロードノイズ）については両自動車共に差異がみられない。そのため、タイヤ由来のロードノイズをさらに低減させる技術が求められている。

ロードノイズを低減するには、例えばキャップトレッドゴム等のタイヤを構成する部材を柔らかくすることによって、タイヤのバネ特性を低下させる手法が知られている。しかし、例えばキャップトレッドゴムを柔らかくすると乗り心地が低下するという問題点があり、ロードノイズの低減と乗り心地の向上は、二律背反の関係にある。
とくにランフラットタイヤの場合、キャップトレッドやランフラットライナーを柔らかくするとランフラット耐久性が顕著に悪化する。

なお、ロードノイズの低減を図る技術としては、例えば特許文献１〜３に開示がある。

特開２００７−２５３７０８号公報特開２０１４−８００７４号公報国際公開ＷＯ２０１４／００２６３１号パンフレット

したがって本発明の目的は、ロードノイズの低減および耐久性の向上を両立し得る空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は鋭意研究を重ねた結果、ランフラットライナーの最大厚み、ランフラットライナーを構成するゴムの組成、およびキャップトレッドゴムの１００％モジュラスとランフラットライナーの１００％モジュラスの比を特定化することにより、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成することができた。
すなわち本発明は以下の通りである。

１．左右一対のサイドウォール部に、補強層として断面三日月形状のランフラットライナーを配置してなる空気入りタイヤにおいて、
前記ランフラットライナーの最大厚みは、５ｍｍ〜２０ｍｍであり、
前記ランフラットライナーを構成するゴム組成物は、ジエン系ゴムとして天然ゴムおよびブタジエンゴム、充填剤として窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２５〜１００ｍ^２／ｇのカーボンブラックおよび硫黄を含有し、
前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、前記ブタジエンゴムの配合割合が２０質量部以上であり、前記カーボンブラックの配合割合が３０質量部以上であり、かつ前記硫黄の配合割合が４〜１０質量部であり、かつ
前記空気入りタイヤの接地面を構成するキャップトレッドゴムの１００％モジュラス（Ｍ１００ cap）と、前記ランフラットライナーの１００％モジュラス（Ｍ１００ RFL）とが、下記式を満たす
ことを特徴とする空気入りタイヤ。
（Ｍ１００ cap）／（Ｍ１００ RFL）≦０．６０
２．前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、前記ブタジエンゴムの配合割合が３０〜９０質量部であることを特徴とする前記１に記載の空気入りタイヤ。
３．前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、前記カーボンブラックの配合割合が４０〜８０質量部であることを特徴とする前記１または２に記載の空気入りタイヤ。
４．前記ランフラットライナーが、カーカス層とインナーライナー層との間に配置されてなることを特徴とする前記１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

本発明の空気入りタイヤは、左右一対のサイドウォール部に、補強層として断面三日月形状のランフラットライナーを配置してなり、前記ランフラットライナーの最大厚みは、５ｍｍ〜２０ｍｍであり、前記ランフラットライナーを構成するゴム組成物は、ジエン系ゴムとして天然ゴムおよびブタジエンゴム、充填剤として窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２５〜１００ｍ^２／ｇのカーボンブラックおよび硫黄を含有し、前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、前記ブタジエンゴムの配合割合が２０質量部以上であり、前記カーボンブラックの配合割合が３０質量部以上であり、かつ前記硫黄の配合割合が４〜１０質量部であり、かつ前記空気入りタイヤの接地面を構成するキャップトレッドゴムの１００％モジュラス（Ｍ１００ cap）と、前記ランフラットライナーの１００％モジュラス（Ｍ１００ RFL）とが、（Ｍ１００ cap）／（Ｍ１００ RFL）≦０．６０を満たすことを特徴としているので、ロードノイズの低減および耐久性の向上を両立し得る空気入りタイヤを提供することができる。

上述のように、ロードノイズを低減するには、キャップトレッドゴムを柔らかくすることが有効であるが、その反面、耐久性が低下してしまう。本発明では、ランフラットライナーの最大厚み、ランフラットライナーを構成するゴムの組成、およびキャップトレッドゴムの１００％モジュラスとランフラットライナーの１００％モジュラスの比を特定化することにより、キャップトレッドゴムがロードノイズの改善を担い耐久性を減じた場合でも、ランフラットライナーが耐久性を補完する役割を果たし、結果として二律背反の関係にあるロードノイズの低減と耐久性の向上を同時に達成することが可能となった。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

（ランフラットライナー）
本発明の空気入りタイヤに用いられるランフラットライナーは、左右一対のサイドウォール部に配置された断面三日月形状のゴムであり、サイドウォール部の補強層としての役割を担い、剛性を大幅に高め、空気が抜けてもサイドウォール部をたわみ難くする部材である。本発明において、ランフラットライナーの最大厚みは、５ｍｍ〜２０ｍｍであることが必要である。ランフラットライナーの厚みがこの範囲外であると、ロードノイズの低減と耐久性の向上を同時に達成することができない。
なお、ランフラットライナーの最大厚みは、タイヤ幅方向における最大厚みであり、タイヤ幅方向とは、タイヤ回転軸と平行な方向を指す。

ランフラットライナーの最大厚みは、６ｍｍ〜１８ｍｍであることがさらに好ましい。

本発明では、ランフラットライナーを構成するゴムの組成が特定される。すなわち、ランフラットライナーを構成するゴム組成物は、ジエン系ゴムとして天然ゴム（ＮＲ）およびブタジエンゴム（ＢＲ）と、充填剤として窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２５〜１００ｍ^２／ｇのカーボンブラックと硫黄とを含有し、前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、前記ＢＲの配合割合が２０質量部以上であり、前記カーボンブラックの配合割合が３０質量部以上であり、かつ前記硫黄の配合割合が４〜１０質量部である。

前記ＮＲまたはＢＲを配合しない場合、前記ＢＲの配合割合が２０質量部未満である場合、前記カーボンブラックの配合割合が３０質量部未満である場合、前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２５〜１００ｍ^２／ｇの範囲外である場合、および／または、前記硫黄の配合割合が４〜１０質量部の範囲外である場合は、ロードノイズの低減と耐久性の向上を同時に達成することができない。

ここで、本発明の効果向上の観点から、下記の形態が好ましい。
（１）前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、前記ＮＲの配合割合は５〜７０質量部が好ましく、１０〜５０質量部がさらに好ましい。
（２）前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、ＢＲの配合割合は、３０〜９０質量部が好ましく、４０〜８０質量部がさらに好ましい。
（３）前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、前記カーボンブラックの配合割合は４０〜８０質量部が好ましく、５０〜７０質量部がさらに好ましい。
（４）前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は２５〜７０ｍ^２／ｇが好ましい。
なお本発明でいうＮＲは、合成イソプレンゴム（ＩＲ）を含むものとする。また窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、ＪＩＳＫ６２１７−２：２００１「第２部：比表面積の求め方−窒素吸着法−単点法」にしたがって測定した値である。

本発明で使用されるジエン系ゴムは、ＮＲ、ＢＲ以外のジエン系ゴムを必要に応じて併用することもできる。例えば、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）等が挙げられる。本発明で使用されるジエン系ゴムは、その分子量やミクロ構造はとくに制限されず、アミン、アミド、シリル、アルコキシシリル、カルボキシル、ヒドロキシル基等で末端変性されていても、エポキシ化されていてもよい。

また、前記ランフラットライナーを構成するゴム組成物には、前記した成分に加えて、各種充填剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤、酸化亜鉛などのランフラットライナーに一般的に配合されている各種添加剤を配合することができる。また加硫の際は、公知の加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤を制限なく使用できる。これらの添加剤の配合量も、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。

本発明の空気入りタイヤにおけるキャップトレッドゴムは、タイヤ接地面を構成する。
本発明において、キャップトレッドゴムの組成は、下記で説明する（Ｍ１００ cap）／（Ｍ１００ RFL）の関係を満たすことができれば、とくに制限されず、適宜選択することができる。
例えば、ジエン系ゴム、シリカやカーボンブラック等の各種充填剤、カップリング剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤、酸化亜鉛などのキャップトレッドゴムに一般的に配合されている各種成分を配合することができる。また加硫の際は、公知の加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤を制限なく使用できる。これらの添加剤の配合量も、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。

加硫後のキャップトレッドゴムの最大厚み（アンダートレッドとの接触面からタイヤ径方向におけるタイヤ表面までの最大長さ）はとくに制限されないが、例えば２ｍｍ〜２０ｍｍであり、２ｍｍ〜１５ｍｍが好ましい。

また、本発明の空気入りタイヤにおけるその他の部材、例えばビード部やカーカス層等を構成する部材についても、各成分の配合割合はとくに制限されず、適宜選択することができる。
例えばその他の部材のゴム組成物として、ジエン系ゴム、各種充填剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤、酸化亜鉛等の一般的に配合されている各種成分を配合することができる。また加硫の際は、公知の加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤を制限なく使用できる。これらの添加剤の配合量も、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。

本発明の空気入りタイヤは、前記キャップトレッドゴムの１００％モジュラス（Ｍ１００ cap）と、前記ランフラットライナーの１００％モジュラス（Ｍ１００ RFL）とが、下記式を満たすことが必要である。

（Ｍ１００ cap）／（Ｍ１００ RFL）≦０．６０

すなわち、（Ｍ１００ cap）／（Ｍ１００ RFL）が０．６０以下の範囲であることにより、上述のように、キャップトレッドゴムがロードノイズの改善を担い耐久性を減じた場合でも、ランフラットライナーが耐久性を補完する役割を果たし、結果として二律背反の関係にあるロードノイズの低減と耐久性の向上を同時に達成することが可能となる。

本発明で言う前記キャップトレッドゴムおよびランフラットライナーの１００％モジュラス（Ｍ１００ cap）、（Ｍ１００ RFL）は、ＪＩＳＫ６２５１に準拠し、引張速度５００ｍｍ／分で引張り試験を行い１００％伸長時の応力を測定した値（ＭＰａ）とする。

前記キャップトレッドゴムおよびランフラットライナーの１００％モジュラス（Ｍ１００ cap）の調整は、例えば加硫剤、架橋剤、可塑剤や充填剤量の増減により調節可能である。

なお本発明の効果が一層向上するという観点から、前記（Ｍ１００ cap）／（Ｍ１００ RFL）は、０．０３〜０．５５であることが好ましく、０．０５〜０．５０であることがさらに好ましい。

また本発明の空気入りタイヤは、従来の空気入りタイヤの製造方法に従って製造が可能であり、例えば乗用車用途が好ましい。ランフラットライナーは、例えばカーカス層とインナーライナー層との間に配置され得る。

以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。

実施例１〜３および比較例１〜３
表１に示す配合（質量部）において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１．７リットルの密閉式バンバリーミキサーで５分間混練し、ゴムをミキサー外に放出して室温冷却した。次いで、該ゴムを同ミキサーに再度入れ、加硫促進剤および硫黄を加えてさらに混練し、各種ランフラットライナーを構成するゴム組成物を得た。

一方、キャップトレッドゴムを常法にしたがい調製し、硫黄や加硫促進剤等の加硫剤、架橋剤を増減することにより、表１に示す各種１００％モジュラスを有するキャップトレッドゴムを得た。

キャップトレッドゴムおよびランフラットライナーの１００％モジュラス（Ｍ１００ cap）、（Ｍ１００ RFL）は、ＪＩＳＫ６２５１に準拠し、引張速度５００ｍｍ／分で引張り試験を行い１００％伸長時の応力を測定した値（ＭＰａ）である。
結果を表１に示す。

前記ランフラットライナーを構成するゴム組成物と、前記キャップトレッドゴムとを組み込み、タイヤサイズ２４５／４０Ｒ１８の各種空気入りタイヤを製造した。なお、ランフラットライナーは、カーカス層とインナーライナー層との間に配置した。またランフラットライナーおよびキャップトレッドゴム以外の各部材の条件は、各種空気入りタイヤ間で同一とした。

得られた各種空気入りタイヤについて、下記の評価を行った。結果を表１に示す。

ランフラット耐久性：各試験タイヤをリムサイズ１８×８．５Ｊのホイールに組み付けて試験車両に装着し、右前輪のみタイヤの空気圧を０ＫＰａにし、それ以外のタイヤの空気圧を２４０ｋＰａとした条件で速度９０ｋｍ／ｈで車両を走行させ、右前輪のタイヤ故障までの走行距離を測定した。結果は、比較例１を１００として指数で示した。指数が大きいほどタイヤ故障までの走行距離が長く、ランフラット耐久性に優れることを示す。

ロードノイズ：各試験タイヤをリムサイズ１８×８．５Ｊのホイールに組み付けて試験車両に装着し、空気圧２４０ｋＰａの条件にて、走行時のロードノイズについてテストドライバーによる官能評価を行った。評価は５段階評価とし、「３」点を基準とし、相対評価した。
５：「３」点に対し、ロードノイズに顕著な改善が見られる。
４：「３」点に対し、ロードノイズに改善が見られる。
３：基準
２：「３」点に対し、ロードノイズが感じられる。
１：「３」点に対し、ロードノイズが顕著に感じられる。

＊１：ＮＲ（ＴＳＲ２０）
＊２：ＢＲ（日本ゼオン（株）製ＮＩＰＯＬＢＲ１２２０）
＊３：ＳＢＲ（日本ゼオン（株）製ＮＩＰＯＬ１５０２）
＊４：カーボンブラック１（日鉄カーボン株式会社製ニテロン#10S、Ｎ_２ＳＡ＝４１ｍ^２／ｇ）
＊５：カーボンブラック２（東海カーボン株式会社製シースト９、Ｎ_２ＳＡ＝１４２ｍ^２／ｇ）
＊６：酸化亜鉛（正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種）
＊７：ステアリン酸（日油（株）製ステアリン酸ＹＲ）
＊８：老化防止剤（FLEXSYS社製SANTOFLEX 6PPD）
＊９：アロマオイル（出光興産（株）製ダイアナプロセスＮＨ−６０）
＊１０：加硫促進剤（大内新興化学工業（株）製ノクセラー NS-P）
＊１１：硫黄（四国化成工業（株）製ミュークロンＯＴ−２０）

上記の表１から明らかなように、実施例１〜３で調製された空気入りタイヤは、ランフラットライナーの最大厚み、ランフラットライナーを構成するゴムの組成、およびキャップトレッドゴムのＭ１００とランフラットライナーのＭ１００の比を特定化したので、比較例１に比べ、ロードノイズの低減およびランフラット耐久性の向上が両立している。
比較例２は、ＢＲの配合割合が本発明で規定する下限未満であるので、比較例１に比べてランフラット耐久性が悪化した。
比較例３は、カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が本発明で規定する範囲外であるので、比較例１に比べてロードノイズが改善されず、またランフラット耐久性も悪化した。

Claims

左右一対のサイドウォール部に、補強層として断面三日月形状のランフラットライナーを配置してなる空気入りタイヤにおいて、
前記ランフラットライナーの最大厚みは、５ｍｍ〜２０ｍｍであり、
前記ランフラットライナーを構成するゴム組成物は、ジエン系ゴムとして天然ゴムおよびブタジエンゴム、充填剤として窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２５〜１００ｍ^２／ｇのカーボンブラックおよび硫黄を含有し、
前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、前記ブタジエンゴムの配合割合が２０質量部以上であり、前記カーボンブラックの配合割合が３０質量部以上であり、かつ前記硫黄の配合割合が４〜１０質量部であり、かつ
前記空気入りタイヤの接地面を構成するキャップトレッドゴムの１００％モジュラス（Ｍ１００ cap）と、前記ランフラットライナーの１００％モジュラス（Ｍ１００ RFL）とが、下記式を満たす
ことを特徴とする空気入りタイヤ。
（Ｍ１００ cap）／（Ｍ１００ RFL）≦０．６０
前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、前記ブタジエンゴムの配合割合が３０〜９０質量部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。
前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、前記カーボンブラックの配合割合が４０〜８０質量部であることを特徴とする請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
前記ランフラットライナーが、カーカス層とインナーライナー層との間に配置されてな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。