JP3552852B2

JP3552852B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP3552852B2
Application number: JP23286796A
Authority: JP
Inventors: 英二中村; 昌行大橋
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1995-10-26
Filing date: 1996-09-03
Publication date: 2004-08-11
Anticipated expiration: 2016-09-03
Also published as: JPH09176384A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気入りタイヤに関し、詳しくは、超高性能領域のタイヤに要求される高速耐久性（発熱性の低下）と操縦安定性との両立を実現し、良好な性能を発揮し得る空気入りタイヤ、特には乗用車用ラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タイヤのトレッドゴムをキャップ・ベース構造とし、ベースゴム組成物にシリカを配合してタイヤ性能を改善する試みは幾つか提案されている。
例えば、キャップ・ベース構造のトレッドのベースゴムにシリカを用いた例が、特開平７−９６７１５号公報等に開示されている。かかる公報に開示されたタイヤは、トレッド溝底の耐カット性の向上と、タイヤ転がり抵抗の低減との両立を企図するものである。
【０００３】
また、特開平３−７６０２号公報にも、キャップ・ベース構造のトレッドを有する空気入りタイヤにおいて、シリカをベースゴムに配合し、高速耐久性の向上と転がり抵抗の低減を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のキャップ・ベース構造のトレッドにシリカを配合する技術は、これを超高性能タイヤに適用した場合に、発熱の低減による高速耐久性の向上と、操縦安定性の向上とを同時に高度に実現するものではなく、結局、超高性能タイヤ等に用いるには不十分なものであった。
【０００５】
また、前記特開平３−７６０２号公報に開示されている技術においても、「キャップゴムに用いるスチレン量を２０ｗｔ％以下とする。」と記載されているように、その主要目的が低燃費性の追求にあり、超高性能タイヤ用としては不十分なものであった。
【０００６】
このように従来技術では、例えキャップ・ベース構造のトレッドを有する空気入りタイヤのベースゴムにシリカを配合しても、超高性能領域のタイヤに要求される優れた高速耐久性と、サーキットのような極めて厳しい条件下での操縦安定性とを同時に高度に実現し得る空気入りタイヤを得ることは困難であった。
【０００７】
そこで本発明の目的は、超高性能領域のタイヤに要求される高速耐久性（発熱性の低下）と操縦安定性の両立を実現し、良好な性能を発揮し得る空気入りタイヤを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、キャップ・ベース構造のベースゴムに、所定量以上のスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を使用し、かつシリカと特定のカーボンブラックとシランカップリング剤とを所定量含め、加硫ゴム物性を特定し、さらにキャップゴムのポリマー分のスチレン含量を所定量以上とすることにより、上記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、トレッドゴムがトレッド表面部のキャップゴムとベルトコーティングゴムに接する部分のベースゴムの２層構造よりなる空気入りタイヤにおいて、
前記ベースゴムが、少なくとも７０重量部のスチレン−ブタジエンゴムを含むゴム成分１００重量部に対して、シリカとカーボンブラックとを合わせて４０〜１００重量部を含み、シリカとカーボンブラックの総量に対するシリカの割合がが２０〜８０重量％で、かつシランカップリング剤をシリカ量の５〜２０重量％含んでいるゴム組成物よりなり、
前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が５０〜１５０ｍ^２／ｇ、ジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）が１００〜２００ｃｃ／１００ｇであり、ＤＢＰとＮ_２ＳＡの関係が次式、ＤＢＰ＞−Ｎ_２ＳＡ＋２３０を満たし、さらに加硫後のベースゴム組成物の動的貯蔵弾性率（Ｅ’）が１２０×１０^６ｄｙｎ／ｃｍ^２以上、硬度（Ｈｄ）が６５以上であり、
前記キャップゴムが、ポリマー分のスチレン含量が２８重量％以上であるゴム組成物からなことを特徴とするものである。
前記シリカのＮ_２ＳＡは、好ましくは２２０〜３００ｍ^２／ｇである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の空気入りタイヤにおいては、トレッドのベースゴム組成物のポリマー組成１００重量部中ＳＢＲが少なくとも７０重量部である。ＳＢＲを７０重量部未満とすると、超高性能乗用車用ラジアルタイヤに求められる操縦安定性を満足するようにした場合に、発熱により高速耐久性が低下してしまうからである。
【００１１】
前記ベースゴムにおいて、シリカとカーボンブラックの総量がゴム成分１００重量部に対して４０〜１００重量部の範囲内である。かかる量が４０重量部未満では操縦安定性を改良することができず、一方１００重量部を超えると高速耐久性の低下を招くことになる。このとき、シリカとカーボンブラックの総量に対するシリカの比率が２０〜８０重量％の範囲内である。この比率が２０重量％未満では発熱抑制による耐久性向上の効果が小さく、一方８０重量％を超えると高温時の破壊特性の低下が著しくなる。
【００１２】
また、前記ベースゴムにはシランカップリング剤をシリカ量の５〜２０重量％含める。シランカップリング剤の配合量が５重量％より少ないとシリカの補強性が著しく劣り、破壊特性が低下する。一方、２０重量％より多いと、発熱時の伸びが得られず、耐久性が低下し、弾性率の著しい上昇を招くことになる。すなわち、シランカップリング剤は、シリカの補強性確保と剛性保持の観点から前記範囲内にてベースゴムに含める必要がある。
【００１３】
なお、シランカップリング剤はとしては、一般式、Ｙ_３−Ｓｉ−Ｃ_ｎＨ_２ｎＡ（式中、Ｙは炭素数１〜４のアルキル基、アルコキシル基または塩素原子であって３個のＹは同一でも異なっていてもよく、ｎは１〜６の整数を示し、Ａは−Ｓ_ｍＣ_ｎＨ_２ｎＳｉ−Ｙ_３基、−Ｘ基および−ＳｎＺ基からなる群から選ばれた基であり、ここでＸはニトロソ基、メルカプト基、アミノ基、エポキシ基、ビニル基、塩素原子またはイミド基、Ｚは次式、

であり、ｍおよびｎは夫々１〜６の整数を示し、Ｙは前述の通りである。）で表わされるものを用いる。
【００１４】
また、本発明において使用するカーボンブラックは、Ｎ_２ＳＡ値が５０〜１５０ｍ^２／ｇ、ＤＢＰ値が１００〜２００ｃｃ／１００ｇで、かつ次式、ＤＢＰ＞−Ｎ_２ＳＡ＋２３０の関係を満たすものである。Ｎ_２ＳＡが５０ｍ^２／ｇ未満だと剛性の保持が困難となり、一方１５０ｍ^２／ｇを超えると発熱性が悪化し、すなわち発熱が大きくなり、耐久性の向上が望めなくなる。同様にＤＢＰが１００ｃｃ／１００ｇ未満であると剛性保持が困難となり、一方２００ｃｃ／１００ｇを超えると作業性の悪化、弾性率の著しい上昇が起こる。さらに、次式、ＤＢＰ＞−Ｎ_２ＳＡ＋２３０の関係を満たす場合に、最も耐久性と操縦安定性のバランスをとることができる。
ここで、Ｎ_２ＳＡはＡＳＴＭＤ３０３７−８４Ｂ法に、またＤＢＰはＪＩＳＫ６２２１−１９８２Ａに準拠して夫々求めた。
【００１５】
さらに、使用するシリカはＮ_２ＳＡ値が、好ましくは２２０〜３００ｍ^２／ｇ、さらに好ましくは２３０〜２６０ｍ^２／ｇである。この値が２２０ｍ^２／ｇ以上だと特に剛性感が良くなり操縦安定性が著しく向上する。しかし、３００ｍ^２／ｇを超えると、作業性が著しく悪化し、シリカの分散性が低下し、耐久性の低下を招くことになる。剛性感の向上と耐久性の向上とのバランスの観点から、最も好ましい範囲が上述の２３０〜２６０ｍ^２／ｇである。
【００１６】
また、本発明においては、ベースゴム組成物の加硫後の動的貯蔵弾性率Ｅ’が１２０×１０^６ｄｙｎ／ｃｍ^２以上で、かつ硬度（Ｈｄ）が６５以上のときに操縦安定性の向上が期待でき、これらに満たないときはその向上は望めない。
【００１７】
次に、上述したベースゴムと組み合わせるキャップゴムは、ポリマー分のスチレン含量が２８重量％以上であるゴム組成物からなる。これは、高性能用としての優れたグリップ性能を得るには、スチレン含量が２８重量％以上であることが必要であり、さらに本発明に係るベースゴムと組み合わせた場合、操縦安定性の著しい向上が見られる。これに対し、２８重量％未満だと、本発明に係るベースゴムと組み合わせても、操縦安定性の向上は望めない。また好ましくは、総充てん剤量が、６０〜１２０重量部である。但し、これにはカーボンブラック、シリカ、クレイ等を含む。
【００１８】
尚、本発明に係るベースゴム組成物およびキャップゴム組成物には、上記成分以外に通常用いられる加硫剤、加硫促進剤、軟化剤、老化防止剤などが適宜配合される。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明を実施例および比較例により具体的に説明する。
表１に示す配合処方（重量部）に従いベースゴム用のゴム組成物Ａ〜Ｈおよびキャップゴム用のゴム組成物Ｉを夫々調製した。尚、表中のＳＢＲ（Ａ）〜（Ｃ）のミクロ構造は以下の通りである。
【００２０】

【００２１】
また表中のカーボンブラック（Ａ）および（Ｂ）のコロイダル特性は以下の通りである。

【００２２】
さらに表中のシリカのコロイダル特性は以下の通りである。

【００２３】
【表１】

＊１デグッサ社製，Ｓｉ６９
＊２Ｎ−（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ジフェニルグアニジン
＊４ジベンゾチアジルスルフィド
＊５Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾルスルフェンアミド
＊６ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド
【００２４】
次に、表１に示す各ベースゴム組成物について、動的貯蔵弾性率および硬度（Ｈｄ）を以下のようにして求めた。また、かかるベースゴム組成物およびキャップゴム組成物からなるトレッドゴムを備えたタイヤサイズ２２５／５０Ｒ１６のタイヤを試作し、リム８Ｊ−１６を使用して高速耐久性の試験を行った。
【００２５】
（イ）動的貯蔵弾性率（Ｅ’）
東洋精機製スペクトロメーターを用い、幅５ｍｍ、厚さ２ｍｍ、長さ２０ｍｍの試験片を初期荷重１５０ｇ、振動数５０Ｈ、動歪１％にて３０℃で測定した。
（ロ）操縦安定性
テストコースにて、実車走行を行い、駆動性、制動性、ハンドル応答性、操蛇時のコントロール性を総合評価し、操縦安定性の評価とした。比較例１を１００とした指数で示した。数値が大なる程結果が良好である。
（ハ）高速耐久性
ＪＩＳＤ４２３０に基づき故障までドラムにて高速耐久試験を行った。比較例１を１００とした指数で示した。数値が大なる程結果が良好である。
（ニ）硬度（Ｈｄ）
ＪＩＳＫ６３０１（スプリング式Ａ型）に準じて求めた。
得られた結果を下記の表２に示す。
【００２６】
【表２】

【００２７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の空気入りタイヤにおいては、キャップ・ベース構造としたトレッドのベース用ゴム組成物に、所定量以上のＳＢＲを使用し、かつシリカと特定のカーボンブラックとシランカップリング剤とを所定量含め、加硫ゴム物性（Ｅ’，Ｈｄ）を特定し、さらにキャップゴムのポリマー分のスチレン含量を所定量以上としたことにより、超高性能領域のタイヤに要求される高速耐久性と操縦安定性の両立を実現することができた。
また、使用するシリカのＮ_２ＳＡ値を２２０〜３００ｍ^２／ｇとすると、さらに一段と高速耐久性と操縦安定性の両立を図ることができる。

Claims

トレッドゴムがトレッド表面部のキャップゴムとベルトコーティングゴムに接する部分のベースゴムの２層構造よりなる空気入りタイヤにおいて、
前記ベースゴムが、少なくとも７０重量部のスチレン−ブタジエンゴムを含むゴム成分１００重量部に対して、シリカとカーボンブラックとを合わせて４０〜１００重量部を含み、シリカとカーボンブラックの総量に対するシリカの割合がが２０〜８０重量％で、かつシランカップリング剤をシリカ量の５〜２０重量％含んでいるゴム組成物よりなり、
前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が５０〜１５０ｍ^２／ｇ、ジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）が１００〜２００ｃｃ／１００ｇであり、ＤＢＰとＮ_２ＳＡの関係が次式、ＤＢＰ＞−Ｎ_２ＳＡ＋２３０を満たし、
さらに加硫後のベースゴム組成物の動的貯蔵弾性率（Ｅ’）が１２０×１０^６ｄｙｎ／ｃｍ^２以上、硬度（Ｈｄ）が６５以上であり、
前記キャップゴムが、ポリマー分のスチレン含量が２８重量％以上であるゴム組成物からなことを特徴とする空気入りタイヤ。
前記シリカのＮ_２ＳＡが２２０〜３００ｍ^２／ｇである請求項１記載の空気入りタイヤ。