JP3594386B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
【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、転がり抵抗性能、湿潤路面での操縦安定性(以下「ウェット性能」と称する)および耐摩耗性を同時に向上し得るゴム組成物をトレッド部に使用した、RV、4×4用を含む小型トラックに好適な空気入りタイヤに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
転がり抵抗性能、ウェット性能および耐摩耗性のバランスをシリカを用いて改良しようとする試みは、特開平3−252431号公報や特開平5−271477号公報等に見られるが、いずれも乗用車用途のものでしかなかった。一方、大型タイヤのトレッドにシリカを用いた事例は、特開平3−65406号公報や特開平1−118551号公報等に見られるが、もっぱら悪路における発熱耐久性を高めるものでしかなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように従来技術においては、RV、4×4用を含む小型トラックに対する用途を考慮して、転がり抵抗性能、ウェット性能および耐摩耗性のバランスを良好に保持し、これらを同時に改良しようとする空気入りタイヤの開発はなされていなかった。
【0004】
乗用車用タイヤと比較して、小型トラック用空気入りタイヤは、(1)入力(荷重、前後入力)が大きく、また(2)ケースの内圧が高く剛性が高いために変形が少ない上に、トレッド部はブロック高さが高く、ブロックへの変形が集中するという特徴がある。さらに、耐偏摩耗性の維持も乗用車用タイヤより厳しい状況にある。従って、本来、小型トラック用タイヤにおいて入力等のかかる状況を考慮してトレッド用ゴム組成物の配合系の開発を行うことは極めて重要で必要なことである。
【0005】
そこで、本発明の目的は、小型トラック用途を考慮して、転がり抵抗性能、ウェット性能および耐摩耗性のバランスを良好に保持し、これらを同時に向上し得るゴム組成物をトレッド部に使用した空気入りタイヤを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明者らは種々検討を重ねた結果、特定のジエン系ゴムに対し、特定のカーボンブラックとシリカを所定量配合し、かつ加硫ゴム物性を特性範囲に設定することにより上記目的を達成し得ることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【0007】
すなわち、本発明の空気入りタイヤは、天然ゴムを20重量部以上含みかつ高シス含量ブタジエンゴムが40重量部以下であるジエン系ゴム100重量部に対し、カーボンブラックとシリカを合計で40〜70重量部含み、
カーボンブラックとシリカの合計量に対するシリカの割合が20〜100重量%であり、かつ用いられるカーボンブラックの臭化セチルトリメチルアンモニウム吸着量(CTAB)が115〜160m2/gで、ジブチルフタレート吸油量(DBP)が115〜150cc/100gであり、
加硫後における25℃、5%歪時の損失正接(tanδ)が0.2以下で、かつ300%伸張時の弾性率が120〜150kgf/cm2の範囲にあるゴム組成物をトレッド部に使用したことを特徴とするものである。
【0008】
上記カーボンブラック含量がジエン系ゴム100重量部に対して30重量部以下であり、かつ非イオン系界面活性剤が次式、
0.075A−0.5≧B≧0.075A−2.5
(ただし、Aはシリカとカーボンブラックの合計量に対するシリカの割合(重量%)、Bは非イオン系界面活性剤のジエン系ゴム100重量部に対する重量部数)で表される関係を満足する範囲で含有されていることが好ましい。
【0009】
また、使用するシリカの窒素吸着比表面積(N2SA)が220〜300m2/gであることが好ましい。
【0010】
さらに、使用内圧が3kg/cm2以上であることが好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の空気入りタイヤのトレッド用ゴム組成物においては、ジエン系ゴム成分として天然ゴムを20重量部以上含みかつ高シス含量ブタジエンゴムが40重量部以下である。天然ゴムが20重量部未満では耐摩耗性が低下し、一方高シス含量ブタジエンゴムが40重量部を超えるとウェット性能が低下する。
【0012】
次に、かかるジエン系ゴム成分100重量部に対してカーボンブラックとシリカの合計量は40〜70重量部の範囲内である。この合計量が40重量部未満では耐摩耗が低下し、一方70重量部を超えると転がり抵抗性能が低下する。転がり抵抗性能が低下すると転がり抵抗が高くなり、自動車の燃料消費量の増大を招くことになる。
【0013】
また、配合されるカーボンブラックとシリカの合計量に対するシリカの割合は20〜100重量%である。かかるシリカの割合が20重量%未満では転がり抵抗性能とウェット性能が低下する。
【0014】
さらに、用いられるカーボンブラックのCTAB値は115〜160m2/gで、かつDBP値は115〜150cc/100gの範囲内である。CTAB値が115m2/g未満では耐摩耗性およびウェット性能が低下し、一方160m2/gを超えると転がり抵抗性能が低下する。また、DBP値が115cc/100g未満では転がり抵抗性能および耐摩耗性が低下し、一方150cc/100gを超えると作業性が悪化し、弾性率も高くなり過ぎてしまう。なお、CTAB値はASTM D3765−89法に、またDBP値はJIS K 6221−1982A法にそれぞれ準拠して求められる。
【0015】
かかるカーボンブラックの配合量は、好ましくはジエン系ゴム成分100重量部に対して30重量部以下とする。30重量部を超えると転がり抵抗性能の向上があまり大きくならないためである。
【0016】
また、非イオン系界面活性剤を次式、
0.075A−0.5≧B≧0.075A−2.5
(ただし、Aはシリカとカーボンブラックの合計量に対するシリカの割合(重量%)、Bは非イオン系界面活性剤のジエン系ゴム100重量部に対する重量部数)で表される式を満足する範囲で含有することが望ましい。カーボンブラック含量が30重量部以下では静電気量(体積抵抗値)が高く、ラジオノイズ等で悪影響を与える可能性がある。そこで、非イオン系界面活性剤を帯電防止剤として上記式の関係を満足する範囲で使用することが好ましい。非イオン系界面活性剤の重量部数Bが(0.075A−0.5)値を超えると破壊強度および弾性率が低下し、耐摩耗性および耐久性能が低下する。一方、(0.075A−2.5)値未満では静電気の抑制効果が得られない。
【0017】
なお、本発明において帯電防止剤として使用し得る非イオン系界面活性剤として、次式、
(式中のR1は炭素数8〜25の直鎖または分岐を有する飽和、不飽和のアルキル基であり、m+nは1〜30の整数である。)で表される化合物、次式、
(式中のR2は炭素数8〜25の直鎖または分岐を有する飽和、不飽和のアルキル基、若しくはビニル基(CH2=CH−)、イソプロペニル基(CH2=C(CH3)−)、アリール基であり、xは2〜30の整数である。)で表される化合物、次式、
R3−O(CH2CH2O)yH
(式中のR3は炭素数8〜25の直鎖または分岐を有する飽和、不飽和のアルキル基、若しくはアリール基であり、yは2〜12の整数である。)で表される化合物、および次式、
(式中のR4は炭素数8〜25の直鎖または分岐を有する飽和、不飽和のアルキル基であり、a+bは1〜30の整数である。)で表される化合物等を挙げることができる。
【0018】
さらに、使用されるシリカは、好ましくはN2SA値が220〜300m2/gの範囲内である。この値が220m2/g未満では耐摩耗性の向上が不十分であり、一方300m2/gを超えると作業性が悪化する。なお、N2SA値はASTM D3037−84B法に準拠して求められる。
【0019】
本発明の空気入りタイヤのトレッド用ゴム組成物には、上記成分の他、通常ゴム組成物に用いられる老化防止剤、ワックス、加硫剤、加硫促進剤などの配合剤、またシリカ含有ゴム組成物に用いられるシランカップリング剤、分散剤などを適宜配合することができる。
【0020】
本発明においては、タイヤトレッドゴムの25℃における5%歪時の損失正接(tanδ)は0.2以下である。通常乗用車タイヤでは1%付近の低歪でのtanδを測定しているが、小型トラック用タイヤなどのトレッドの接地挙動は乗用車用タイヤよりも大きく、5%歪付近のtanδ値がタイヤとの相関が高いことが判明したため、5%歪時のtanδ値で規定した。即ち、この値が0.2を超えると転がり抵抗性能として不十分である。
【0021】
また、本発明においては300%伸張時の弾性率が120〜150kgf/cm2の範囲内である。かかる弾性率が120kgf/cm2未満では転がり抵抗性能、ウェット性能および耐摩耗性能が不十分であり、一方150kgf/cm2を超えると耐久性が低下する。
【0022】
上述の配合内容およびゴム物性を持つトレッドゴムを有する空気入りタイヤは、その使用内圧が3kg/cm2以上のときに、その効果がより顕著に現れる。
【0023】
【実施例】
次に本発明を実施例および比較例により具体的に説明する。
下記の表1および表2に夫々示す配合内容(重量部)のゴム組成物をトレッドゴムに用い、195/85 R16 114Lのサイズのタイヤを試作し、使用内圧6kg/m2にて以下の評価を行った。
【0024】
(1)損失正接(tanδ)
東洋精機社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50Hz、動歪5.0%、温度25℃にて測定した。
【0025】
(2)弾性率(300%Mod.)
JIS K6301に従い、JIS 3号のダンベル形状のサンプルを24℃、500mm/minの速度にて引っ張り試験を行い、300%伸張させたときの弾性率を測定した。
【0026】
(3)転がり抵抗性能
ドラム試験機にて、タイヤ転動時の転がり抵抗(RR)を測定した。
【0027】
(4)ウェット性能(路面グリップ評価)
テストコースに水をまき、ウェット路面を作り出し、フィーリング評価、および80km/hからの停止距離にて総合的に判断した。テストは気温25℃の時の結果である。
【0028】
(5)耐摩耗性
供試空気入りタイヤにて、市街地を10,000km走行した時の残溝を測定し、トレッド溝1mmが摩耗するのに要した走行km数(MPM)を算出した。
【0029】
(6)体積固有抵抗値
絶縁抵抗測定試験箱と超絶縁抵抗計(共にアドバンテスト社製)を使用して、加電圧500Vで測定した。数値が低いほど導電性となり、静電気の発生が抑制される。
なお、前記(3)〜(5)の評価結果は、実施例1〜3、比較例2、3については比較例1のタイヤを100とし、また実施例4、5については比較例4のタイヤを100とした時の指数にて表わした。いずれも指数値が大なる程結果が良好であることを示す。得れらた結果を下記の表1および表2に示す。
【0030】
【表1】
【0031】
【表2】
*1:日本エラストマー社製スチレンブタジエンゴム(ソルプレン1204)
*2:日本合成ゴム社製ブタジエンゴム(BR01)
*3:日本シリカ社製 NIPSIL AQ (N2SA=195m2/g)
*4:試作シリカ (N2SA=237m2/g)
*5: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
*6:Degussa社製(Si69)
*7:N−オキシジエチレン−2−ベンゾチアジル−スルフェンアミド
*8:ジベンゾチアジルジサルファイド
【0032】
【発明の効果】
上記実施例からも明らかなように、本発明の空気入りタイヤにおいては、転がり抵抗性能、ウェット性能および耐摩耗性がバランスを良く同時に向上し、RV、4×4用を含む小型トラックに好適に使用することができる。
Claims (4)
- 天然ゴムを20重量部以上含みかつ高シス含量ブタジエンゴムが40重量部以下であるジエン系ゴム100重量部に対し、カーボンブラックとシリカを合計で40〜70重量部含み、
カーボンブラックとシリカの合計量に対するシリカの割合が20〜100重量%であり、かつ用いられるカーボンブラックの臭化セチルトリメチルアンモニウム吸着量(CTAB)が115〜160m2/gで、ジブチルフタレート吸油量(DBP)が115〜150cc/100gであり、
加硫後における25℃、5%歪時の損失正接(tanδ)が0.2以下で、かつ300%伸張時の弾性率が120〜150kgf/cm2の範囲にあるゴム組成物をトレッド部に使用したことを特徴とする空気入りタイヤ。 - 上記カーボンブラック含量がジエン系ゴム100重量部に対して30重量部以下であり、かつ非イオン系界面活性剤が次式、
0.075A−0.5≧B≧0.075A−2.5
(ただし、Aはシリカとカーボンブラックの合計量に対するシリカの割合(重量%)、Bは非イオン系界面活性剤のジエン系ゴム100重量部に対する重量部数)で表される関係を満足する範囲で含有されている請求項1記載の空気入りタイヤ。 - 使用するシリカの窒素吸着比表面積(N2SA)が220〜300m2/gである請求項1または2記載の空気入りタイヤ。
- 使用内圧が3kg/cm2以上である請求項1〜3のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。
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