JP6267517B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
本発明は、発泡ゴム層をサイドウォール層に用いた空気入りタイヤに関する。
自動車用タイヤの要求性能のとして、静粛性と乗り心地がある。これらは、自動車が走行中に道路から受けた振動がタイヤを通じて車内に伝播することによって発生する。特に静粛性については、５０〜４００ｋＨｚの騒音が大きく、タイヤトレッド表面の溝パターンを減らすなどの工夫をすることによりこれを低減させている。しかしながら、タイヤトレッド表面の溝パターンは、ウェットグリップ性能、耐ハイドロプレーニング性能など、他の性能への寄与も大きく、溝パターンを減らすことにより、これらの性能が損なわれる可能性があった。
一方、トレッド部に発泡ゴムを用いた空気入りタイヤが製造、市販されており、氷上性能に特化したスタッドレスタイヤに適用されている（特許文献１）。しかしながら、スタッドレスタイヤの氷上性能の向上を目的とするものであって、静粛性については、充分なものではなかった。
本発明は、ウェットグリップ性能、耐ハイドロプレーニング性能を損なうことなく、静粛性と乗り心地を向上させた空気入りタイヤを提供することを目的とする。
すなわち、本発明は、
式１
で定義される発泡率が１０〜１００％の発泡ゴム層をサイドウォールに用いたことを特徴とする空気入りタイヤに関する。
式１
発泡ゴムの平均気泡径５〜１００μｍの独立気泡を有することが好ましい。
発泡ゴム層が熱分解型発泡剤を用いて製造されることが好ましい。
熱分解型発泡剤が、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、４，４’−オキソビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、および、炭酸水素ナトリウムからなる群から選択される１種以上であることが好ましい。
本発明によれば、タイヤのサイドウォール部に発泡率が１０〜１００％の発泡ゴム層を用いることにより、自動車走行中に発生する振動を吸収させ、ウェットグリップ性能、耐ハイドロプレーニング性能に必要な溝パターンを減じることなく、静粛性と乗り心地を向上させることができる。
本発明の空気入りタイヤは、式１
で定義される発泡率が１０〜１００％の発泡ゴム層をサイドウォールに用いたことを特徴とする。
発泡ゴム層の式１で定義される発泡率は、数値が大きいほど、体積あたりの独立気泡が多いことを示す。発泡率は、１０〜１００％であるが、１５〜８０％が好ましく、２０〜７０％がより好ましい。発泡率が１０％未満であると、振動吸収が十分に行えず、静粛性と乗り心地を向上させることが困難となり、発泡していないゴムとほとんど同等の性能となる。また、発泡率が１００％を超えても、静粛性や乗り心地はほとんど向上せず、また、タイヤ走行に必要な剛性を確保できなくなり、操縦安定性が低下し、走行そのものに支障をきたす。なお、発泡率は、発泡剤の配合量の増減によって制御することができる。
発泡ゴム層の平均気泡径は、５〜１００μｍが好ましく、１０〜８５μｍがより好ましく、１５〜７５μｍがさらに好ましい。平均気泡径が５μｍ未満では、振動吸収が十分に行えず、静粛性と乗り心地を向上させることが困難となって、発泡していないゴムとほとんど同等の性能となる。一方、平均気泡径が１００μｍを超えても、静粛性や乗り心地はほとんど向上せず、また、タイヤ走行に必要な剛性を確保できなくなって操縦安定性が低下し、走行そのものに支障をきたす傾向がある。
発泡ゴム層に使用するゴム組成物が含有するゴム成分としては特に限定されず、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンイソプレンブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などのジエン系ゴムが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。なかでも、耐亀裂成長性の改善効果が高いという点から、ＮＲ、ＢＲが好ましく、ＮＲ及びＢＲの併用がより好ましい。ＮＲ、ＢＲとしては特に限定されず、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。
ゴム成分１００質量部中のＮＲの含有量は、好ましくは２０質量部以上、より好ましくは２５質量部以上、更に好ましくは３０質量部以上である。また、ＮＲの含有量は、１００質量部であってもよいが、好ましくは８０質量部以下、より好ましくは７５質量部以下、更に好ましくは６５質量部以下である。上記範囲内であれば、本発明の効果が良好に得られる。
ゴム成分１００質量部中のＢＲの含有量は、好ましくは３０質量部以上、より好ましくは４０質量部以上、更に好ましくは４５質量部以上である。また、ＢＲの含有量は、１００質量部であってもよいが、好ましくは９０質量部以下、より好ましくは８５質量部以下、更に好ましくは８０質量部以下である。上記範囲内であれば、本発明の効果が良好に得られる。
ゴム成分１００質量部中のＮＲ及びＢＲの合計含有量は、好ましくは５０質量部以上、より好ましくは６５質量部以上、更に好ましくは７５質量部以上であり、１００質量部であってもよい。上記範囲内であれば、本発明の効果が良好に得られる。
発泡ゴム層を作製するための発泡剤は特に限定されないが、所望の気泡を得るために熱分解型化学発泡剤を使用して製造されることが好ましい。熱分解型化学発泡剤としては、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、４，４’−オキソビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、炭酸水素ナトリウムなどが挙げられる。また、これらを組み合わせて使用することもできる。
熱分解型化学発泡剤は、平均粒径が０．５〜２０μｍが好ましく、５〜１５μｍがより好ましい。発泡剤の平均粒径が２０μｍを超えると、発泡剤の粒内の熱分布が不均一となり、前記発泡剤の熱分解が不均一に起こり、円形率の低い気泡が生成する傾向がある。また、発泡剤の平均粒径が０．５μｍ未満であると、粉塵爆発などの危険性があり、発泡剤のハンドリングが困難となり、作業性が著しく低下する傾向がある。
熱分解型化学発泡剤の含有量は、とくに限定されないが、ゴム成分１００質量部に対して５〜２０質量部が好ましく、１０〜１７質量部がより好ましい。２０質量部を超えると、発泡率が１００％を超え、５質量部未満では、発泡倍率が１０％未満となる傾向がある。
発泡ゴム層に使用するゴム組成物には、前述したゴム成分以外にゴム組成物の製造に一般に使用される添加剤を適宜配合することができる。添加剤としては、公知のものを用いることができ、硫黄などの加硫剤；チアゾール系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、スルフェンアミド系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤などの加硫促進剤；ステアリン酸、酸化亜鉛などの加硫活性化剤；有機過酸化物；カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、タルク、アルミナ、クレー、水酸化アルミニウム、マイカなどの充填剤；伸展油、滑剤などの加工助剤；老化防止剤；カップリング剤を例示することができる。
充填剤の中でも、カーボンブラックを含むことが、強度確保のために特に好ましい。カーボンブラックのＢＥＴ法によるチッ素吸着量は、２０〜２５０ｍ２／ｇが好ましく、より好ましくは、２０〜２００ｍ２／ｇである。２０ｍ２／ｇ未満では、耐屈曲亀裂成長性・耐クラック性能が低下する傾向がある。また、２５０ｍ２／ｇを超えると、加工性が悪化する傾向にある。なお、カーボンブラックのＢＥＴ法によるチッ素吸着比表面積は、ＡＳＴＭ Ｄ３０３７−８１に準拠した方法により測定することができる。
カーボンブラックの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは５質量部以上、より好ましくは１５質量部以上である。該カーボンブラックの含有量は、好ましくは２００質量部以下、より好ましくは１５０質量部以下、特に好ましくは１００質量部以下である。上記範囲内にすることにより、良好な加工性および耐屈曲亀裂成長性・耐クラック性能が確保できる。
発泡の形状については、とくに限定されるものではない。
本発明の空気入りタイヤは、ゴム組成物を用いて通常の方法によって製造される。すなわち、必要に応じてゴム成分に各種添加剤を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤのサイドウォールの形状に合わせて押出し加工する。または特定の形状に押出し加工し、サイドウォール部材に貼り合わせることもできる。タイヤ成型機上にて通常の方法にて成形し、サイドウォール部材を、他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、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して発泡させ、本発明の空気入りタイヤを製造することができる。
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
以下に実施例及び比較例で用いた各種薬品について、まとめて説明する。
天然ゴム（ＮＲ）：ＲＳＳ＃３ ４０質量部
ブタジエンゴム（ＢＲ）：日本ゼオン（株）製のＮｉｐｏｌ ＢＲ１２２０
６０質量部
カーボンブラック：三菱化学（株）製のシーストＮ５５０（窒素吸着比表面積：４３ｍ２／ｇ） ６０質量部
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号 ５質量部
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸「椿」 ５質量部
オイル：（株）ジャパンエナジー製のプロセスＸ−１４０ １０質量部
老化防止剤：住友化学（株）製のアンチゲン６Ｃ（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） ３質量部
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックＮ １０質量部
硫黄：軽井沢硫黄（株）製の粉末硫黄 ２質量部
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド） １質量部
発泡剤：永和化成工業（株）製のネオセルボンＮ＃１０００ＳＷ（４，４’−オキソビスベンゼンスルホニルヒドラジド，平均粒径１４μｍ） 可変
天然ゴム（ＮＲ）：ＲＳＳ＃３ ４０質量部
ブタジエンゴム（ＢＲ）：日本ゼオン（株）製のＮｉｐｏｌ ＢＲ１２２０
６０質量部
カーボンブラック：三菱化学（株）製のシーストＮ５５０（窒素吸着比表面積：４３ｍ２／ｇ） ６０質量部
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号 ５質量部
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸「椿」 ５質量部
オイル：（株）ジャパンエナジー製のプロセスＸ−１４０ １０質量部
老化防止剤：住友化学（株）製のアンチゲン６Ｃ（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） ３質量部
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックＮ １０質量部
硫黄：軽井沢硫黄（株）製の粉末硫黄 ２質量部
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド） １質量部
発泡剤：永和化成工業（株）製のネオセルボンＮ＃１０００ＳＷ（４，４’−オキソビスベンゼンスルホニルヒドラジド，平均粒径１４μｍ） 可変
実施例１〜３および比較例１〜３
ゴム成分１００質量部に対して表１に示す配合量の発泡剤を使用し、１．７Ｌバンバリーミキサーを用いて、硫黄及び加硫促進剤以外の材料を１５０℃の条件下で３分間混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて、５０℃の条件下で５分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。
ゴム成分１００質量部に対して表１に示す配合量の発泡剤を使用し、１．７Ｌバンバリーミキサーを用いて、硫黄及び加硫促進剤以外の材料を１５０℃の条件下で３分間混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて、５０℃の条件下で５分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。
得られた未加硫ゴム組成物をサイドウォール形状に成形して、他のタイヤ部材と貼り合わせ、１７０℃で１５分間加硫することにより、各実施例および比較例のタイヤ（タイヤサイズ １９５／６５Ｒ１５）を作製した。発泡率は表１に示す。得られたタイヤを用いて、以下の評価を行った。評価結果を表１に示す。
＜静粛性＞
供試タイヤを１５ｘ６ＪＪのアルミホイールリムにリム組みし、かつ内圧２１０ｋＰａ（前後同一）を充填して、排気量２０００ｃｃの国産ＦＦ車の４輪に装着するとともに、テストコース内をドライバー１名乗車で、ロードノイズ計測路（アスファルト粗面路）を速度６０ｋｍ／Ｈで走行し、そのときの車内騒音を、ドライバーの官能評価により、比較例１を１００とする指数で評価した。数値が大きいほど良好である。
供試タイヤを１５ｘ６ＪＪのアルミホイールリムにリム組みし、かつ内圧２１０ｋＰａ（前後同一）を充填して、排気量２０００ｃｃの国産ＦＦ車の４輪に装着するとともに、テストコース内をドライバー１名乗車で、ロードノイズ計測路（アスファルト粗面路）を速度６０ｋｍ／Ｈで走行し、そのときの車内騒音を、ドライバーの官能評価により、比較例１を１００とする指数で評価した。数値が大きいほど良好である。
＜乗り心地＞
供試タイヤを１５ｘ６ＪＪのアルミホイールリムにリム組みし、かつ内圧２１０ｋＰａ（前後同一）を充填して、排気量２０００ｃｃの国産ＦＦ車の４輪に装着するとともに、テストコース内をドライバー１名乗車で走行して官能評価した。比較例１を１００とする指数で評価した。数値が大きいほど良好である。
供試タイヤを１５ｘ６ＪＪのアルミホイールリムにリム組みし、かつ内圧２１０ｋＰａ（前後同一）を充填して、排気量２０００ｃｃの国産ＦＦ車の４輪に装着するとともに、テストコース内をドライバー１名乗車で走行して官能評価した。比較例１を１００とする指数で評価した。数値が大きいほど良好である。
＜ウェットグリップ性能＞
供試タイヤを１５ｘ６ＪＪのアルミホイールリムにリム組みし、かつ内圧２１０ｋＰａ（前後同一）を充填して、排気量２０００ｃｃの国産ＦＦ車の４輪に装着するとともに、テストコース内をドライバー１名で、湿潤アスファルト路面にて、初速度１００ｋｍ／ｈからの制動距離を測定した。そして、比較例１のウェットグリップ性能指数を１００とする指数で評価した。評価は、以下に示す計算式により、各配合のウェット制動性能（ウェットグリップ性能）を、比較例１を１００として指数表示した。数値が大きいほどウェット制動性能に優れることを示す。
（ウェット制動性能指数）＝（比較例１の制動距離）／（各配合の制動距離）×１００
供試タイヤを１５ｘ６ＪＪのアルミホイールリムにリム組みし、かつ内圧２１０ｋＰａ（前後同一）を充填して、排気量２０００ｃｃの国産ＦＦ車の４輪に装着するとともに、テストコース内をドライバー１名で、湿潤アスファルト路面にて、初速度１００ｋｍ／ｈからの制動距離を測定した。そして、比較例１のウェットグリップ性能指数を１００とする指数で評価した。評価は、以下に示す計算式により、各配合のウェット制動性能（ウェットグリップ性能）を、比較例１を１００として指数表示した。数値が大きいほどウェット制動性能に優れることを示す。
（ウェット制動性能指数）＝（比較例１の制動距離）／（各配合の制動距離）×１００
＜耐ハイドロプレーニング性能＞
供試タイヤを１５ｘ６ＪＪのアルミホイールリムにリム組みし、かつ内圧２１０ｋＰａ（前後同一）を充填して、排気量２０００ｃｃの国産ＦＦ車の４輪に装着するとともに、半径１００ｍのアスファルト路面に、水深５ｍｍ、長さ２０ｍの水たまりを設けたコース上を、速度を段階的に増加させながら進入させ、横加速度（横Ｇ）を計測し、５０〜８０ｋｍ／ｈの速度における前輪の平均横Ｇを算出した（ラテラル・ハイドロプレーニングテスト）。結果は、比較例１を１００とする指数で表示し、数値が大きい程良好である。
供試タイヤを１５ｘ６ＪＪのアルミホイールリムにリム組みし、かつ内圧２１０ｋＰａ（前後同一）を充填して、排気量２０００ｃｃの国産ＦＦ車の４輪に装着するとともに、半径１００ｍのアスファルト路面に、水深５ｍｍ、長さ２０ｍの水たまりを設けたコース上を、速度を段階的に増加させながら進入させ、横加速度（横Ｇ）を計測し、５０〜８０ｋｍ／ｈの速度における前輪の平均横Ｇを算出した（ラテラル・ハイドロプレーニングテスト）。結果は、比較例１を１００とする指数で表示し、数値が大きい程良好である。
＜操縦安定性＞
供試タイヤを１５×６ＪＪのアルミホイールリムにリム組みし、かつ内圧２１０ｋＰａ（前後同一）を充填して、排気量２０００ｃｃの国産ＦＦ車の４輪に装着するとともに、テストコース内をドライバー１名乗車で走行して官能評価した。比較例１を１００とする指数で評価した。数値が大きいほど良好である。
供試タイヤを１５×６ＪＪのアルミホイールリムにリム組みし、かつ内圧２１０ｋＰａ（前後同一）を充填して、排気量２０００ｃｃの国産ＦＦ車の４輪に装着するとともに、テストコース内をドライバー１名乗車で走行して官能評価した。比較例１を１００とする指数で評価した。数値が大きいほど良好である。
表１より、発泡率が１０〜１００％の発泡ゴム層をサイドウォールに使用する実施例１〜３のタイヤでは、発泡率が５％や１５０％の比較例２〜３のタイヤと比較して、静粛性、乗り心地、ウェットグリップ性能、耐ハイドロプレーニング性能を維持したうえで、操縦安定性に優れていた。
Claims (4)
- 式１
発泡ゴム層は、天然ゴム及びブタジエンゴムを含有し、ゴム成分１００質量部中の天然ゴム及びブタジエンゴムの合計含有量が６５質量部以上である空気入りタイヤ。 - 発泡ゴムの平均気泡径５〜１００μｍの独立気泡を有することを特徴とする、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
- 発泡ゴム層が熱分解型発泡剤を用いて製造され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。
- 熱分解型発泡剤が、アゾジカルボンアミド、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、４，４’−オキソビスベンゼンスルホニルヒドラジド、および、炭酸水素ナトリウムからなる群から選択される１種以上であることを特徴とする請求項３に記載の空気入りタイヤ。
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