JP4351566B2

JP4351566B2 - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP4351566B2
Application number: JP2004091826A
Authority: JP
Inventors: 道夫平山
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2024-03-26
Also published as: JP2005271857A; EP1580037A1; DE602005000079D1; EP1580037B1; US7040369B2; US20050211362A1; DE602005000079T2

Description

本発明は、空気入りラジアルタイヤに関する。

地球環境を保護するために、自動車の低燃費化が進められている。このため、自動車用タイヤについても、転がり抵抗の小さいタイヤが望まれており、とくに排気量の大きく燃料消費の激しいトラック、バスなどの重車両に用いられる重荷重用タイヤについて、転がり抵抗の低減が望まれている。

タイヤの転がり抵抗は、走行時の繰り返し変形にともなうエネルギー損失に大きく起因している。したがって、転がり抵抗を低減するために、たとえばその寄与率（およそ３４％）の最も高いトレッド部のゴムを２層とし、内側にエネルギー損失の小さい配合ゴムを、また外側にはグリップ性能に優れる配合ゴムを、それぞれ配した構造などが提案されている。

しかし、トレッド部は、転がり抵抗の低減に対する寄与率が大きい反面、耐摩耗性能、スノー性能、ウェット性能などへの寄与率も大きい。とくに転がり抵抗の低減が、これらの走行性能と一般に二律背反事項の関係にあることが多い。したがって、転がり抵抗を低減することによって、前述の走行性能を損ねやすいという問題があった。

重荷重用タイヤのビード部に配されるチェーファーゴムの引張り特性を改善することにより、耐トウ欠け性、ビード耐久性などを向上させる試みがなされている（たとえば、特許文献１参照）。また、サイドウォールパッキングゴムの動的粘弾性特性を改善することにより、ビード耐久性を向上させ、転がり抵抗を低減させる試みがなされている（たとえば、特許文献２参照）。しかし、これらの方法では、チェーファーゴムにおける低発熱化を検討しておらず、さらなる転がり抵抗の低減ができないという問題があった。

特開２００１−２２６５２６号公報特開２００２−１７８７２４号公報

本発明は、リム組み時における耐トウ欠け性を損ねることなく、転がり抵抗を低減させ、耐久性を向上させた空気入りラジアルタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、温度７０℃、周波数１０Ｈｚおよび動歪±２％の条件で測定される複素弾性率が９〜１３ＭＰａ、損失正接が０．０８〜０．１１、かつＪＩＳ−Ｋ６２５１に準じて測定される引張伸びが２３０％以上であるゴム組成物からなるチェーファーを有する空気入りラジアルタイヤに関する。

前記空気入りラジアルタイヤは、さらに、ＪＩＳ−Ｋ６２５１に準じて測定される１００％伸張時の弾性率が２．３〜５ＭＰａであるゴム組成物からなるサイドウォールパッキングを有することが好ましい。

また、前記空気入りラジアルタイヤは、重荷重用であることが好ましい。

本発明によれば、空気入りラジアルタイヤの耐摩耗性能、スノー性能、ウェット性能などの走行性能およびリム組み時における耐トウ欠け性を損ねることなく、転がり抵抗を低減させ、耐久性を向上させることができる。

図１に、本発明の一実施の形態における空気入りラジアルタイヤのビード部断面図を示す。ビード部は、ビードコア１、ビードコアからタイヤ半径方向外側に向けて先細状にのびるビードエーペックス２、ビードエーペックス２からタイヤ半径方向外側に向けて先細状にのびるサイドウォールパッキング３、ビードコアの周りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返して配されるカーカスプライ４、カーカスプライ４を包み込むように配されるコード補強層５、タイヤ外表面を形成するアウターサイドウォール６、サイドウォールパッキング３とアウターサイドウォール６と間に、タイヤ軸方向内側に配され、カーカスプライ４の折返し部の外端を覆うプライエッジカバー７、その外側に配されたインナーサイドウォール８、ビード部がリムＪと接触する部分を包囲形成し、ビード部をリムとの接触摩擦から好適に保護するチェーファー９から構成される。

本発明では、チェーファー９およびサイドウォールパッキング３が、特定のゴム組成物からなる。

本発明におけるチェーファーゴム組成物は、温度７０℃、周波数１０Ｈｚ、動歪±２％の条件で測定される複素弾性率（Ｅ＊）が９ＭＰａ以上、好ましくは１０ＭＰａ以上である。Ｅ＊が９ＭＰａ未満では、ビード部の拘束力が低くなり、ビード耐久性能が悪化する。また、Ｅ＊は、１３ＭＰａ以下、好ましくは１２．５ＭＰａ以下である。Ｅ＊が１３ＭＰａをこえると引張伸びが低下し、リム組み時にトウが欠け易くなる。これらのＥ＊は、ポリブタジエンゴムを４０〜７０重量％含有するゴム成分１００重量部に対して、シリカを５〜５０重量部配合することによって得ることができる。

本発明におけるチェーファーゴム組成物の、前記条件で測定される損失正接（ｔａｎδ）は０．０８以上、好ましくは０．０８５以上である。ｔａｎδが０．０８未満では、複素弾性率を上記の範囲に維持させたまま、引張伸びを低下させないことが難しい。また、ｔａｎδは、０．１１以下、好ましくは０．１０以下である。ｔａｎδが０．１１をこえると転がり抵抗の低減があまり得られない。これらのｔａｎδは、ポリブタジエンゴムを４０〜７０重量％含有するゴム成分１００重量部に対して、シリカを５〜５０重量部配合することによって得ることができる。

本発明におけるチェーファーゴム組成物は、ＪＩＳ−Ｋ６２５１に準じて測定される引張伸びが２３０％以上、好ましくは２４０％以上である。引張伸びが２３０％未満では耐トウ欠け性能が悪化する。これらの引張伸びは、ポリブタジエンゴムを４０〜７０重量％含有するゴム成分１００重量部に対して、シリカを５〜５０重量部配合することによって得ることができる。

本発明におけるチェーファーゴム組成物は、ゴム成分としては、天然ゴムとポリブタジエンゴムのブレンドでポリブタジエンゴムがゴム成分中に４０〜７０重量％であることが好ましい。これは、引張伸びを２３０％以上に保持させたまま、上記のＥ＊、ｔａｎδを実現させるのに適しているためである。

本発明におけるチェーファーゴム組成物は、さらに、充填剤としてカーボンブラックを含有することが好ましい。

前記カーボンブラックのチッ素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は、６０ｍ²／ｇ以上であることが好ましく、７０ｍ²／ｇ以上であることがより好ましい。Ｎ₂ＳＡが６０ｍ²／ｇ未満では伸びが低下する傾向がある。また、Ｎ₂ＳＡは、１００ｍ²／ｇ以下であることが好ましく、９０ｍ²／ｇ以下であることがより好ましい。Ｎ₂ＳＡが１００ｍ²／ｇをこえると低発熱性が悪化する傾向がある。

前記カーボンブラックの含有量は、前記ゴム成分１００重量部に対して、３０重量部以上であることが好ましく、４０重量部以上であることがより好ましい。カーボンブラックの含有量が３０重量部未満では、ゴム組成物が柔軟になり、ビード耐久性能が低下する傾向がある。また、カーボンブラックの含有量は、８０重量部以下であることが好ましく、７０重量部以下であることがより好ましい。カーボンブラックの含有量が８０重量部をこえると低発熱性が悪化する傾向がある。

本発明におけるチェーファーゴム組成物は、さらに、充填剤としてシリカを含有することが好ましい。

前記シリカの含有量は、前記ゴム成分１００重量部に対して、５重量部以上であることが好ましく、１０重量部以上であることがより好ましい。シリカの含有量が５重量部未満では硬さと伸びのバランスが悪化する傾向がある。また、シリカの含有量は、５０重量部以下であることが好ましく、４５重量部以下であることがより好ましい。シリカの含有量が５０重量部をこえると、リムとのこすれによる摩耗が大きくなる傾向がある。

さらに、本発明におけるチェーファーゴム組成物は、前記シリカとともに、シランカップリング剤を含有することが好ましい。

前記シランカップリング剤としては、たとえば、デグサ社製のＳｉ２６６などがあげられる。

前記シランカップリング剤の含有量は、前記シリカ１００重量部に対して３〜２０重量部であることが好ましい。シランカップリング剤の含有量が３重量部未満では練ゴムの粘度低下が不足し、加工が困難となる傾向がある。また、シランカップリング剤の含有量が２０重量部をこえるとシランカップリング剤が高価格であるため、コストが高くなる傾向がある。

さらに、本発明におけるチェーファーゴム組成物は、加硫剤として硫黄を含有することができる。

前記硫黄の含有量は、前記ゴム成分１００重量部に対して、１．２〜３重量部であることが好ましい。硫黄の含有量が１．２重量部未満では圧縮に対する変形が大きくなる傾向がある。また、硫黄の含有量が３重量部をこえると老化後の物性変化が大きくなり、トウ欠けしやすくなる傾向がある。

本発明におけるチェーファーゴム組成物は、前記成分のほかにも、タイヤ用ゴム組成物に一般に用いられる配合剤、たとえばオイル、ワックス、老化防止剤、加硫促進剤などを含有することができる。

一方、本発明におけるサイドウォールパッキングゴム組成物は、ＪＩＳ−Ｋ６２５１に準じて測定される１００％伸張時の弾性率（Ｍ１００）が、２．３ＭＰａ以上であることが好ましく、２．５ＭＰａ以上であることがより好ましい。Ｍ１００が２．３ＭＰａ未満では、ビード耐久性能が低下する傾向がある。また、Ｍ１００は、５ＭＰａ以下であることがより好ましい。Ｍ１００が５ＭＰａをこえると他の部材との硬さのバランスがくずれ、操縦安定性が低下する傾向がある。

さらに、本発明におけるサイドウォールパッキングゴム組成物は、温度７０℃、周波数１０Ｈｚ、動歪±２％の条件で測定される複素弾性率（Ｅ＊）が、３〜６ＭＰａであることが好ましい。Ｅ＊が３ＭＰａ未満では、耐久性能が低下する傾向があり、また、Ｅ＊が６ＭＰａをこえると走行性能が低下する傾向がある。

本発明におけるサイドウォールパッキングゴム組成物は、ゴム成分として、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合ゴムなどを含むことができる。なかでも、低発熱性能が優れている点で、ＮＲをゴム成分とすることが好ましい。

本発明におけるサイドウォールパッキングゴム組成物は、さらに、充填剤としてカーボンブラックを含有することが好ましい。

前記カーボンブラックのチッ素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は２０ｍ²／ｇ以上であることが好ましく、３０ｍ²／ｇ以上であることがより好ましい。Ｎ₂ＳＡが２０ｍ²／ｇ未満では、伸びが低下し、タイヤの耐久性が低下する傾向がある。また、Ｎ₂ＳＡは７０ｍ²／ｇ以下であることが好ましく、６０ｍ²／ｇ以下であることがより好ましい。Ｎ₂ＳＡが７０ｍ²／ｇをこえると低発熱性能が悪化する傾向がある。

前記カーボンブラックの含有量は、前記ゴム成分１００重量部に対して、３０〜６０重量部であることが好ましい。カーボンブラックの含有量が３０重量部未満では、ゴム組成物が柔軟になり、耐久性が低下する傾向がある。また、カーボンブラックの含有量が６０重量部をこえると低発熱性能が悪化する傾向がある。

さらに、本発明におけるサイドウォールパッキングゴム組成物は、加硫剤として硫黄を含有することができる。

前記硫黄の含有量は、前記ゴム成分１００重量部に対して、２〜４重量部であることが好ましい。硫黄の含有量が２重量部未満では柔らかくなり耐久性が低下する傾向があり、４重量部をこえると硬くなり走行性能が低下する傾向がある。

本発明のサイドウォールパッキングゴム組成物は、前記成分のほかにも、アロマオイルなどの軟化剤、ステアリン酸、酸化亜鉛などの加硫活性剤、加硫促進剤、老化防止剤、シリカ、水酸化アルミニウム、タルクなどの充填剤を含有することができる。

本発明の空気入りラジアルタイヤは、前記チェーファーゴム組成物およびサイドウォールパッキングゴム組成物を用いて通常の方法で製造される。すなわち、前記各成分を混合して得られるゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤのチェーファーおよびサイドウォールパッキングの形状にあわせて押出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形することにより、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することにより空気入りラジアルタイヤを得る。

本発明の空気入りラジアルタイヤは、重荷重用として、トラック、バスなどの重車両に用いられる。

以下に、実施例に基づいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらのみに制限されるものではない。

以下に、実施例および比較例で用いた材料をまとめて説明する。
ＮＲ：ＲＳＳ♯３
ＢＲ：宇部興産（株）のＶＣＲ４１２
カーボンブラック１：三菱化学（株）製のダイヤブラックＮ２２０（Ｎ₂ＳＡ：１１３ｍ²／ｇ）
カーボンブラック２：三菱化学（株）製のダイヤブラックＮ３３０（Ｎ₂ＳＡ：７９ｍ²／ｇ）
カーボンブラック３：三菱化学（株）製のダイヤブラックＮ５５０（Ｎ₂ＳＡ：４２ｍ²／ｇ）
シリカ：日本シリカ（株）製のニプシルＶＮ３
シランカップリング剤：デグサジャパン（株）製のＳｉ２６６
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックワックス、
老化防止剤：精工化学（株）製のオゾノン６Ｃ
ステアリン酸：日本油脂（株）の桐
酸化亜鉛：東邦亜鉛（株）の銀嶺Ｒ
アロマチックオイル：出光興産（株）製のダイアナプロセスＡＨ２４
硫黄：鶴見化学工業（株）の硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルファンアミド）

実施例１および比較例１〜６
表１に示す配合内容にしたがって、まず、硫黄および加硫促進剤を除く材料を、バンバリーミキサーを用いて１５０℃で５分間混練りし、ついで、硫黄および加硫促進剤を加えて、オープンロールを用いて９０℃で５分間混練りした。得られた混練物をタイヤ成型機を用いてチェーファーの形状に成形した（チェーファーゴムＡ〜Ｅ）。

一方、表２に示す配合内容にしたがって、まず、硫黄および加硫促進剤を除く材料を、バンバリーミキサーを用いて１５０℃で５分間混練りし、ついで、硫黄および加硫促進剤を加えて、オープンロールを用いて９０℃で５分間混練りした。得られた混練物をタイヤ成型機を用いてサイドウォールパッキングの形状に成形した（サイドウォールパッキングゴムＡ’〜Ｃ’）。

前述の方法で得られたチェーファーゴムおよびサイドウォールパッキングゴムを、表３に示す組み合わせで用いて、タイヤサイズ１１Ｒ２２．５１４Ｐ．Ｒ．の重荷重用ラジアルタイヤを試作した。タイヤの加硫条件は、１５０℃、３５分間とした。

得られた試作タイヤについて、以下の試験を行なった。結果を表３に示す。

（ゴム物性試験）
試作タイヤのチェーファーおよびサイドウォール部から、それぞれ幅４ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの短冊状試料を切り抜き、（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用いて、温度７０℃、周波数１０Ｈｚ、動歪±２％の条件で、複素弾性率（Ｅ＊）および損失正接（ｔａｎδ）を測定した。

また、試作タイヤのチェーファーおよびサイドウォール部から、３号ダンベルを用いてサンプルを打ち抜き、ＪＩＳ−Ｋ６２５１に準じて引張り試験を実施し、引張伸び（Ｅ_B）を測定した。

（転がり抵抗試験）
各タイヤを正規リム（２２．５×８．２５の１５°深底リム）に装着し、転がり抵抗試験機を用いて、内圧７００ｋＰａ、時速８０ｋｍ、荷重２４．５２ｋＮの条件で転がり抵抗を測定した。測定値を、比較例１を１００（基準）とする指数で表示した。指数が小さいほど転がり抵抗が小さく、良好である。

（ビード耐久性試験）
試供タイヤを、正規リム（２２．５×８．２５の１５°深底リム）に正規内圧（７８４ｋＰａ）でリム組みし、かつ試験荷重８８ＫＮ（規格最大荷重の３倍）、試験速度２０ｋｍ／時間の条件で、ドラム試験機を走行させた。ビード部に外観上目視可能な損傷が発生した走行距離を測定し、比較例１を１００（基準）とする指数で表示した。指数が大きいほど良好である。

（走行性能試験）
供試タイヤを２−Ｄ−４の１０トン定積載のテスト車両の前輪に装着して、乗り心地、ハンドル応答性、剛性感、グリップなどに関する特性を、ドライバーの官能評価により、比較例を６（基準）とする１０点法で評価した。評点が大きいほど、走行性能に優れていることを示す。

（耐トウ欠け性）
試供タイヤを、リム組み機械（油圧式タイヤチェンジャー）を用いて、サイズ８．２５×２２．５のアルミホイールリムにリム組み、リム外しテストを行ない、トウ欠けの有無を検査した。なお、アルミホイールリムは、フランジが摩滅し表面削れを生じているものを用い、試供タイヤのビード部には、予め、潤滑用のペーストを薄く塗布したのち、布で拭き取りをしている。

（総合評価）
試供タイヤについて、以下の基準で総合評価を行なった。
○：トウ欠けがなく、転がり抵抗とビード耐久性能の両方を改善させた。
△：トウ欠けがないが転がり抵抗とビード耐久のいずれかに改善が見られた。
×：トウ欠けが発生した。

Ｅ＊、ｔａｎδおよびＥ_Bが特定の範囲内にあるチェーファーゴムＡを用いた実施例１〜３では、リム組み時における耐トウ欠け性を損ねることなく、転がり抵抗を低減させ、耐久性を向上させることができた。

一方、ｔａｎδの大きいチェーファーゴムＢを用いた比較例１では、転がり抵抗が低減した。Ｅ＊の小さいチェーファーゴムＣを用いた比較例２では、ビード耐久性が低下した。また、Ｅ_Bの小さいチェーファーゴムＤおよびＥを用いた比較例３および４では、耐トウ欠け性が低下した。

本発明の一実施の形態におけるタイヤのビード部断面図である。

符号の説明

１ビードコア
２ビードエーペックス
３サイドウォールパッキング
４カーカスプライ
５コード補強層
６アウターサイドウォール
７プライエッジカバー
８インナーサイドウォール
９チェーファー
Ｊリム

Claims

温度７０℃、周波数１０Ｈｚおよび動歪±２％の条件で測定される複素弾性率が９〜１３ＭＰａ、損失正接が０．０８〜０．１１、かつＪＩＳ−Ｋ６２５１に準じて測定される引張伸びが２３０％以上であるゴム組成物からなるチェーファーを有し、
さらに、ＪＩＳ−Ｋ６２５１に準じて測定される１００％伸張時の弾性率が２．３〜５ＭＰａであるゴム組成物からなるサイドウォールパッキングを有し、
重荷重用である空気入りラジアルタイヤ。