JP2021530393A - 駆動輪用の空気入りｔｂｒタイヤのトレッド - Google Patents

Abstract

平均トレッドスリップを０．５ｍｍ未満、トレッドポイントにおけるスリップ範囲を０．０７ｍｍ〜１．１７ｍｍとするデザインのトレッドを備える駆動輪用のＴＢＲ空気入りタイヤにおいて、トレッドは、４０〜８０重量％のスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）を含む架橋不飽和鎖ポリマー基と、４０〜８０重量％のシリカ及び加硫システムを含む充填剤とを含むコンパウンドで製造される。【選択図】 図１

Description

本発明は、駆動輪用の空気入りＴＢＲタイヤのトレッドに関する。

略語「ＴＢＲ」は、英語の "Truck & Bus Radial tyre"（トラック及びバス用ラジアルタイヤ）の頭字語である。

空気入りＴＢＲタイヤの場合、乗用車用空気入りタイヤと比較して極めて高度の耐摩耗性が必然的に必要とされることは想像に難くない。実際、空気入りＴＢＲタイヤは、非常に高い負荷が作用すること、しかも悪路を走行することの両者に適合する必要がある。

当面の間、ＴＢＲ空気入りタイヤの分野でも、研究の一部は、転がり抵抗の観点からの性能改善を目指している。

当業者の常識ではあるが、空気入りタイヤにおけるトレッドの転がり抵抗を改善するための解決策は、関与するゴムコンパウンド内におけるシリカ含有量の増加に関連している。

ただし、コンパウンド内におけるカーボンブラックの代わりにシリカの含有量を増加させると、耐摩耗性とトレッド内における亀裂の伝播抵抗が必然的に低下し、空気入りタイヤ耐用寿命に悪影響が及ぼされる。

言うまでもなく、空気入りＴＢＲタイヤの場合、転がり抵抗の改善の代償として耐摩耗性及び亀裂伝播抵抗が劣化することは、受け入れられない。

さらに、耐摩耗性及び亀裂伝播に関する上記の欠点は、駆動輪用の空気入りタイヤに関係する場合に一層顕著である。

駆動輪は、エンジン出力トルクがプロペラシャフト及びディファレンシャルを介して伝達される推進手段に含まれる車輪である。すなわち、駆動輪はエンジンに接続されており、車輪と道路との間で摩擦力が交換される結果として車両を移動させるものである。当業者にとって明白なことであるが、駆動輪は、高トルク及び高スリップ比に曝される点で、トレーラ車輪とは異なる摩耗力学に支配される。

したがって、空気入りタイヤ全体の耐摩耗性を悪化させることなく、あるいは寿命を損なうことなく、転がり抵抗を確実に改善可能とする駆動輪用の空気入りＴＢＲタイヤのトレッドに対する解決策が待望されている。

本発明者らは、トレッドが、特定のスリップ要件を有するデザインと、根源的なコンパウンドの特定組成との組み合わせに基づく場合には、空気入りタイヤの耐摩耗性及び耐久性の劣化を生じさせることなく、転がり抵抗の改善が可能であるという、予測外の事実を発見した。

本発明は、平均トレッドスリップを０．５ｍｍ未満、トレッドポイントにおけるスリップ範囲を０．０７ｍｍ〜１．１７ｍｍとするデザインのトレッドを備える駆動輪用のＴＢＲ空気入りタイヤを提供する。これらのスリップパラメータは、転がり速度０．０１２ｋｍ／ｈ、空気入りタイヤの公称荷重に等しい垂直荷重、空気入りタイヤの公称荷重の半分に等しいＮｍ単位のトルク、並びに、横方向のスリップ角及びキャンバ角がゼロに等しい条件下で測定される。本発明によるＴＢＲ空気入りタイヤは、トレッドが、４０〜８０重量％のスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）を含む架橋不飽和鎖ポリマー基と、４０〜８０重量％のシリカ及び加硫システムを含む充填剤とを含むコンパウンドで製造されていることを特徴とする。

本明細書において、「トレッド」とは、トレッドの「キャップ」部分及び「ベース」部分の組み合わせを意味する。実際、多くの空気入りタイヤは、キャップ部分及びベース部分の組み合わせで構成されるトレッドを有し、これらは関連する空気入りタイヤの形式に応じてコンパウンドが互いに異なり、かつ、厚さが相対的に変化する。すなわち、本発明は、キャップ部分に関してはコンパウンドのみに適用することができ、キャップ部分及びベース部分に関してはそれぞれのコンパウンドに適用することができる。

本明細書において、「架橋不飽和鎖ポリマー基」とは、硫黄を主成分とするシステムを使用して架橋（加硫）された後に、エラストマについて通常想定される化学物理的及び機械的特性の全てを実現する任意の天然又は合成の非架橋ポリマーを指す。

本明細書において、「加硫システム」とは、少なくとも硫黄及び促進剤を含む成分の組み合わせを指し、コンパウンド調製の最終混合工程において添加され、コンパウンドが加硫温度に達するとポリマー基の加硫を促進する目的を有する。

好適には、架橋不飽和鎖ポリマー基は、５０〜７０重量％のスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）を含む。

好適には、充填剤は、５０〜７０重量％のシリカ及び加硫システムを含む。

好適には、ポリマー基は、天然ゴムを含む。

好適には、充填剤はカーボンブラックを含む。

本発明の一実施形態に係るＴＢＲ空気入りタイヤにおけるトレッド部分を示す説明図である。

以下、添付図面に示す例示的で非限定的な実施形態について記載する。図１は、トレッド部分を示すものである。

（実施例）
トレッドデザインとトレッドコンパウンド自体の組成において互いに異なる組み合わせに基づく４種の空気入りタイヤを製造した。

特に、比較例としての３種の空気入りタイヤ（Ａ〜Ｃ）と、本発明による空気入りタイヤ（Ｄ）を製造した。比較例タイヤＡは、本発明よりもスリップ特性が大きいデザインとされ、そのトレッドコンパウンドは、本発明におけるコンパウンドとは異なり、ＴＢＲ空気入りタイヤ用として典型的なコンパウンド組成物で構成されている。比較例タイヤＢは、本発明よりもスリップ特性が大きいデザインとされ、本発明によるコンパウンド組成物で構成されている。比較例タイヤＣは、本発明と同等なスリップ特性を有するデザインとされ、そのトレッドコンパウンドは、本発明におけるコンパウンドとは異なり、ＴＢＲ空気入りタイヤ用として典型的なコンパウンド組成物で構成されている。これに対して、本発明タイヤＤは、本発明によるスリップ特性を有するデザインとされ、本発明による複合組成物で構成されている。

空気入りタイヤＣ及びＤは、図１に示すトレッドパターンを有する。特に、空気入りタイヤＣ及びＤは、寸法Ａを１．５ｍｍ、寸法Ｂを７０．０ｍｍ、寸法Ｃを０．５５ｍｍとしてデザインされている。

図１に示すトレッドパターンは、寸法Ａを１．０〜２．０ｍｍ、寸法Ｂを６０．０〜８０．０ｍｍ、寸法Ｃを０．４０〜０．７０ｍｍとすれば、請求項１に記載されているスリップ値を達成する。

上記のとおり、図１は、本発明の例示的で非限定的な範囲を示すものである。本発明の空気入りタイヤは、請求項１に記載したパラメータ範囲内におけるスリップ値を与える限り、図示のトレッドパターンとは異なるトレッドパターンで製造することもできる。

以下、実施例において記載したコンパウンドの調製手順を示す。この手順は、本発明を限定するものではない。

〔コンパウンドの調製〕
（第１混合ステップ）
混合開始に先立ち、接線型ロータを有し、内容積が２３０〜２７０リットルのミキサに、表Ｉ記載の成分（加硫剤と酸化亜鉛を除く）を充填し、その充填率を６６〜７２％とした。ミキサを４０〜１００回転／分の速度で作動させ、かくして得られた混合物を１４０〜１７０℃の温度に達した時点で排出した。

（第２混合ステップ）
このようにして得られた混合物を、４０〜６０回転／分の速度で作動するミキサで再処理した。そして、そのコンパウンドを１３０〜１５０℃の温度に達した時点で排出した。

（最終混合ステップ）
先行するステップで得られた混合物に加硫剤と酸化亜鉛を添加し、充填率を６３〜６７％とした。

ミキサを２０〜４０回転／分の速度で作動させ、このようにして得られた混合物を１００〜１１０℃の温度に達した時点で排出した。

表１は、実施例におけるコンパウンドの組成をｐｈｒ換算値で示す。

表１において、
Ｓ−ＳＢＲは、溶液重合プロセスで得られたポリマー基であり、平均分子量はそれぞれ５００ｘ１０３〜１５００ｘ１０３、スチレン含有量は２０〜４５％である。
ＮＲは、天然由来の１、４−シス−ポリイソプレンゴムである。
ＢＲは、１、４−シス含有量が少なくとも４０％のブタジエンゴムである。
使用したカーボンブラックは、Ｎ１３４タイプである。
使用したシリカは、ＥＶＯＮＩＫ社から「ＶＮ３」の商品名で販売されており、その表面積は約１７０ｍ^２／ｇである。
使用した加硫促進剤は、シクロヘキシル−ベンゾチアジル−スルフェンアミド（ＣＢＳ）である。

各種コンパウンドにおいて使用される促進剤の含有量は、シリカの配合量の違いに応じて異なっている。当業者の常識であるが、シリカが存在すれば、得られるコンパウンドのレオロジー特性が変化するので、使用するシリカの含有もそれに応じて適合させる必要がある。

上記のコンパウンドを使用して、４種のＴＢＲ空気入りタイヤＡ〜Ｄのトレッドを製造した。上記のとおり、空気入りタイヤＡ及びＢのトレッドは本発明よりもスリップ特性が大きいデザインとされ、空気入りタイヤＣ及びＤのトレッドは本発明によるスリップ特性を有するデザインとされている。

空気入りタイヤＡ〜Ｄにつき、一連の試験を行って転がり抵抗、ウェットグリップ、耐摩耗性に関連する特性を評価した。

耐摩耗性はＩＳＯ４６４９規格に従って測定し、さらに、複数本の標準空気入りタイヤと、複数本の本発明による空気入りタイヤを対象とする実地試験の結果を比較して確認した。実地試験は、空気入りタイヤ自体の使用条件を代表する条件下で、すなわちトラックに公称荷重を積載し、固定ルート上を１日２４時間走行させる条件下で行った。

転がり抵抗及びウェットグリップは、ＩＳＯ４６６４規格及びＥＣＥＲ１１７．０２規格の両者に従って測定した。特に、当業者の常識であるが、これらのパラメータは、ｔａｎδの相対値の関数として評価される。

さらに、空気入りタイヤ耐久性試験を実施し、その評価はもっぱら視覚的なものである。この試験では、路上での空気入りタイヤ摩耗試験後におけるトレッド自体のコンパウンド損失による亀裂や損傷の数を計数した。

表２に、上記の試験で得られた結果を示す。試験結果は、現在一般的に使用されているＴＢＲ空気入りタイヤに対応する比較例タイヤＡについて得られた結果を１００とする指数で表される。

表２に示されるデータから明らかなとおり、本発明による空気入りタイヤ（Ｄ）は、既存技術との対比において、転がり抵抗の点で改善を保証することができ、また、それ故に空気入りタイヤの耐摩耗性及び耐久性に悪影響を及ぼすものではない。

本発明によるデザインのみ（空気入りタイヤＣ）、又は本発明によるコンパウンドのみ（空気入りタイヤＢ）では、空気入りタイヤに必要とされる転がり抵抗、耐摩耗性及び耐久性に係る利点を保証できないことは、注目に値する。

特に、転がり抵抗及びウェットグリップの観点から、トレッドデザイン及びコンパウンド組成の間の相乗効果は注目に値する。実際、空気入りタイヤＤに関する転がり抵抗及びウェットグリップ値は、比較例タイヤＣ（本発明によるデザインのみ）及び比較例タイヤＢ（本発明によるコンパウンドのみ）の両者によるグリップ値よりも高い。

Claims (6)

1. 平均トレッドスリップを０．５ｍｍ未満、トレッドポイントにおけるスリップ範囲を０．０７ｍｍ〜１．１７ｍｍとするデザインのトレッドを備える駆動輪用のＴＢＲ空気入りタイヤであって、
   これらのスリップパラメータは、転がり速度０．０１２ｋｍ／ｈ、空気入りタイヤの公称荷重に等しい垂直荷重、空気入りタイヤの公称荷重の半分に等しいＮｍ単位でのトルク、並びに、横方向のスリップ角及びキャンバ角がゼロに等しい条件下で測定されるＴＢＲ空気入りタイヤにおいて：
   前記トレッドが、４０〜８０重量％のスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）を含む架橋不飽和鎖ポリマー基と、４０〜８０重量％のシリカ及び加硫システムを含む充填剤とを含むコンパウンドで製造されていることを特徴とするＴＢＲ空気入りタイヤ。
2. 請求項１に記載のＴＢＲ空気入りタイヤであって、前記架橋不飽和鎖ポリマー基は、５０〜７０重量％のスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）を含むことを特徴とする、ＴＢＲ空気入りタイヤ。
3. 請求項１又は２に記載のＴＢＲ空気入りタイヤであって、前記充填剤は、好適には５０〜７０重量％のシリカを含むことを特徴とする、ＴＢＲ空気入りタイヤ。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載のＴＢＲ空気入りタイヤであって、前記ポリマー基は、天然ゴムを含むことを特徴とする、ＴＢＲ空気入りタイヤ。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載のＴＢＲ空気入りタイヤであって、前記充填剤は、カーボンブラックを含むことを特徴とする、ＴＢＲ空気入りタイヤ。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載のＴＢＲ空気入りタイヤであって、
   前記ＴＢＲ空気入りタイヤは、その中央部分内に平行なエッジを有し、これらエッジ間に１．０ｍｍ〜２．０ｍｍの間隔で配置される複数の正六角形及び／又は不規則六角形を含むデザインのトレッドを備え；
   前記正六角形及び／又は不規則六角形が６０ｍｍ〜８０ｍｍの長さを有し、かつ、成形溝によって横方向に二分され、該成形溝が０．４ｍｍ〜０．７ｍｍの厚さを有することを特徴とする、ＴＢＲ空気入りタイヤ。
   

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