JP6376187B2 - Evaluation method of rubber composition for tire - Google Patents
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Description
本発明は、タイヤに使用されるゴム組成物の評価方法に関し、更に詳しくは、転がり抵抗の指標として好適なタイヤ用ゴム組成物の評価方法に関する。 The present invention relates to a method for evaluating a rubber composition used in a tire, and more particularly to a method for evaluating a rubber composition for a tire suitable as an index of rolling resistance.
空気入りタイヤが転動すると接地状態の生成と消滅とが反復的に繰り返されるが、その際、(1)路面からタイヤに注入される仕事エネルギーが熱に変換され、(2)変換された熱がタイヤのゴムを温め、(3)温まったタイヤの熱が周囲に奪われるというプロセスで熱の出入りが行われている。つまり、空気入りタイヤは走行時に熱機関として機能する。 When the pneumatic tire rolls, the generation and disappearance of the ground contact state are repeated repeatedly. At this time, (1) work energy injected into the tire from the road surface is converted into heat, and (2) converted heat. Heats in and out through the process of warming the rubber of the tire and (3) the heat of the tire being taken away by the surroundings. That is, the pneumatic tire functions as a heat engine when traveling.
従来、タイヤ用ゴム組成物を開発するにあたって、主として上記(1)のプロセスに注目し、ゴム組成物の発熱特性を指標とすることにより、転がり抵抗が低いゴム組成物が選抜されている。例えば、60℃における損失正接tanδが低いゴム組成物を空気入りタイヤのキャップトレッドゴム層に適用した場合、転がり抵抗が低くなるというのが一般的な理解である(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, when developing a rubber composition for a tire, a rubber composition having a low rolling resistance has been selected by paying attention mainly to the process (1) and using the heat generation characteristics of the rubber composition as an index. For example, when a rubber composition having a low loss tangent tan δ at 60 ° C. is applied to a cap tread rubber layer of a pneumatic tire, it is a general understanding that rolling resistance is reduced (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、空気入りタイヤは走行時に上記(1)〜(3)のプロセスを含む熱機関として機能するため、60℃における損失正接tanδだけを指標としたのでは転がり抵抗を必ずしも正確に評価することができないのが現状である。 However, since the pneumatic tire functions as a heat engine including the processes (1) to (3) described above during running, the rolling resistance is not always accurately evaluated using only the loss tangent tan δ at 60 ° C. as an index. The current situation is not possible.
本発明の目的は、転がり抵抗の指標として好適なタイヤ用ゴム組成物の評価方法を提供することにある。 The objective of this invention is providing the evaluation method of the rubber composition for tires suitable as a parameter | index of rolling resistance.
上記目的を達成するための本発明のタイヤ用ゴム組成物の評価方法は、タイヤ用ゴム組成物からなる加硫済みの試験片を作製し、該試験片の温度を測定しながら該試験片に対してパルス波形の圧縮荷重を負荷し、該試験片に注入されたエネルギーと該試験片から返却されたエネルギーとの収支に基づいて前記パルス波形の1サイクル当たりの断熱温度上昇量ΔTad(℃/サイクル)を算出する一方で、前記タイヤ用ゴム組成物の熱拡散率α(mm2/秒)を測定し、任意の温度における断熱温度上昇量ΔTadと熱拡散率αとの演算値に基づいて前記タイヤ用ゴム組成物を評価することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a method for evaluating a tire rubber composition according to the present invention comprises preparing a vulcanized test piece made of a tire rubber composition and measuring the temperature of the test piece on the test piece. On the other hand, a compression load of a pulse waveform is applied, and the amount of adiabatic temperature increase ΔTad (° C./°C) per cycle of the pulse waveform is based on the balance between the energy injected into the test piece and the energy returned from the test piece. Cycle), while measuring the thermal diffusivity α (mm 2 / sec) of the tire rubber composition, and based on the calculated value of the adiabatic temperature rise ΔTad and the thermal diffusivity α at an arbitrary temperature. The rubber composition for tires is evaluated.
また、上記評価方法において転がり抵抗が低いと判定される本発明の乗用車用空気入りタイヤは、ジエン系エラストマー中に補強材としてカーボンブラック及び/又はシリカを含むゴム組成物からなるタイヤ構成部材を備えた乗用車用空気入りタイヤにおいて、前記タイヤ用ゴム組成物からなるタイヤ構成部材の60℃における断熱温度上昇量ΔTad(℃/サイクル)と熱拡散率α(mm2/秒)の平方根との積が0.0007以下であることを特徴とするものである。 Moreover, the pneumatic tire for passenger cars of the present invention, which is determined to have low rolling resistance in the evaluation method, includes a tire constituent member made of a rubber composition containing carbon black and / or silica as a reinforcing material in a diene elastomer. In the pneumatic tire for passenger cars, the product of the amount of heat insulation temperature increase ΔTad (° C./cycle) at 60 ° C. and the square root of the thermal diffusivity α (mm 2 / sec) of the tire constituent member made of the tire rubber composition is It is 0.0007 or less.
本発明者は、タイヤ用ゴム組成物の評価方法について鋭意研究した結果、断熱温度上昇量ΔTadはタイヤ温度の上がり易さを示す指標となり、熱拡散率αはタイヤの冷え易さの指標となり、これら断熱温度上昇量ΔTadと熱拡散率αとの演算値は転がり抵抗を評価する上で有用であることを知見し、その知見に基づいて本発明に至ったのである。 As a result of earnest research on the evaluation method of the rubber composition for a tire, the insulative temperature increase amount ΔTad is an index indicating the ease of increasing the tire temperature, and the thermal diffusivity α is an index of the ease of cooling the tire, The calculation values of the adiabatic temperature rise ΔTad and the thermal diffusivity α were found to be useful in evaluating the rolling resistance, and the present invention was reached based on the knowledge.
即ち、本発明では、タイヤ用ゴム組成物からなる加硫済みの試験片を作製し、該試験片の温度を測定しながら該試験片に対してパルス波形の圧縮荷重を負荷し、該試験片に注入されたエネルギーと該試験片から返却されたエネルギーとの収支に基づいてパルス波形の1サイクル当たりの断熱温度上昇量ΔTad(℃/サイクル)を算出する一方で、タイヤ用ゴム組成物の熱拡散率α(mm2/秒)を測定し、任意の温度における断熱温度上昇量ΔTadと熱拡散率αとの演算値に基づいてタイヤ用ゴム組成物を評価することにより、そのタイヤ用ゴム組成物を用いた空気入りタイヤの転がり抵抗を精度良く評価することができる。 That is, in the present invention, a vulcanized test piece made of a rubber composition for a tire is prepared, and a compression load having a pulse waveform is applied to the test piece while measuring the temperature of the test piece. The adiabatic temperature rise ΔTad (° C./cycle) per cycle of the pulse waveform is calculated based on the balance between the energy injected into the test piece and the energy returned from the test piece, while the heat of the tire rubber composition is calculated. By measuring the diffusivity α (mm 2 / sec) and evaluating the tire rubber composition based on the calculated value of the adiabatic temperature rise ΔTad and the thermal diffusivity α at an arbitrary temperature, the tire rubber composition It is possible to accurately evaluate the rolling resistance of a pneumatic tire using an object.
本発明に係るタイヤ用ゴム組成物の評価方法において、任意の温度における断熱温度上昇量ΔTadと熱拡散率αの平方根との積に基づいてタイヤ用ゴム組成物を評価することが好ましい。特に、60℃における断熱温度上昇量ΔTadと熱拡散率αの平方根との積が0.0007以下である場合に、転がり抵抗が低いと判定することが適切である。 In the method for evaluating a tire rubber composition according to the present invention, it is preferable to evaluate the tire rubber composition based on the product of the adiabatic temperature rise ΔTad and the square root of the thermal diffusivity α at an arbitrary temperature. In particular, it is appropriate to determine that the rolling resistance is low when the product of the adiabatic temperature rise ΔTad at 60 ° C. and the square root of the thermal diffusivity α is 0.0007 or less.
また、本発明に係る乗用車用空気入りタイヤは、タイヤ用ゴム組成物からなるタイヤ構成部材の60℃における断熱温度上昇量ΔTad(℃/サイクル)と熱拡散率α(mm2/秒)の平方根との積が0.0007以下であるので、転がり抵抗が低いという特性を有している。 Moreover, the pneumatic tire for passenger cars according to the present invention is a square root of a heat insulation temperature increase ΔTad (° C./cycle) and a thermal diffusivity α (mm 2 / second) at 60 ° C. of a tire constituent member made of a rubber composition for a tire. And the product is 0.0007 or less, the rolling resistance is low.
タイヤ構成部材がキャップトレッドゴム層である場合、60℃における断熱温度上昇量ΔTadと熱拡散率αの平方根との積が0.0007以下であることが好ましい。また、タイヤ構成部材がアンダートレッドゴム層である場合、60℃における断熱温度上昇量ΔTadと熱拡散率αの平方根との積が0.0005以下であることが好ましい。更に、タイヤ構成部材がサイドウォールゴム層である場合、60℃における断熱温度上昇量ΔTadと熱拡散率αの平方根との積が0.0006以下であることが好ましい。このようにタイヤ構成部材の種類に応じて適切な閾値が存在するのである。 When the tire constituent member is a cap tread rubber layer, it is preferable that the product of the adiabatic temperature rise ΔTad at 60 ° C. and the square root of the thermal diffusivity α is 0.0007 or less. When the tire constituent member is an under tread rubber layer, it is preferable that the product of the adiabatic temperature rise ΔTad at 60 ° C. and the square root of the thermal diffusivity α is 0.0005 or less. Furthermore, when the tire constituent member is a sidewall rubber layer, it is preferable that the product of the heat insulation temperature increase ΔTad at 60 ° C. and the square root of the thermal diffusivity α is 0.0006 or less. Thus, there is an appropriate threshold value depending on the type of tire constituent member.
以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明に係るタイヤ用ゴム組成物の評価方法で使用される試験片を示すものである。図1に示すように、試験片1は、試験すべきタイヤ用ゴム組成物からなる加硫済みの円柱体である。試験片1の形状及び寸法は直径dに対する高さhの比が0.5±0.05であると共に試験装置の試験能力の範囲内であれば任意に選択することが可能であり、例えば、高さhが5mm〜10mmであり、直径dが10mm〜20mmである円柱体を使用することができる。より具体的には、高さhが8.5mmであり、直径が17mmである円柱体が使用される。
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a test piece used in the tire rubber composition evaluation method according to the present invention. As shown in FIG. 1, a
図2は試験片に対して圧縮荷重を負荷する装置の要部を示すものである。図2に示すように、試験片1は下側の支持部材11と上側の押圧部材12との間に配置される。支持部材11はその位置が固定される一方で、押圧部材12は鉛直方向に沿って往復移動自在に構成されており、支持部材11と押圧部材12との間に挟まれた試験片1に対して圧縮荷重Fを負荷するようになっている。また、試験片1の温度は不図示の温度センサにより検出されるようになっている。温度センサとしては、接触式及び非接触式の温度センサを使用することができる。試験片の圧縮面への固定は重要であり、試験の最中に滑り等が発生しないよう、やすり目加工を施したものを使用したり、滑りを防止するために試験片と押圧部材とを接着剤で固定したりする。滑りが発生すると、試験ストロークが大きくなり測定された断熱温度上昇が大きく計算されるので、正しい値を得るために滑りが発生しない条件で測定し直す必要が生じる。
FIG. 2 shows a main part of a device for applying a compressive load to the test piece. As shown in FIG. 2, the
図3は試験片に対して負荷される圧縮荷重のパルス波形(1サイクル)を経時的に示すものである。図3に示すように、パルス波形としては、例えばハーバーサイン波を適用することができる。その他、サイン波を適用しても良い。このようなパルス波形に基づいて試験片1に対して圧縮荷重Fが負荷される。圧縮荷重Fの最大値Fmaxは試験片に加わる最大の圧縮応力として300kPa〜1000kPaの範囲に設定され、圧縮荷重Fの最小値Fminは同様に試験片に加わる最大の圧縮応力として最大値Fmaxの20%以下に設定され、パルス波形の1サイクルは0.2秒〜0.3秒の範囲に設定される。より具体的には、圧縮荷重Fの最大値Fmaxを試験片に加わる最大の圧縮応力として500kPaとし、圧縮荷重Fの最小値Fminを試験片に加わる最大の圧縮応力として50kPaとし、パルス波形の1サイクルを0.25秒(4Hz)とする。この場合、パルス波形の変動域は450kPaとなる。この条件は30km/hほどの低速走行に相当する条件である。荷重負荷試験時には、試験片1に対して図3のようなパルス波形の圧縮荷重Fを反復的に負荷する。このような圧縮荷重を与える装置として、例えば、GABO社製の電気アクチュエータ式圧縮負荷装置(500N)やINSTRON社製の電気油圧サーボ式試験装置を使用することが可能である。
FIG. 3 shows the pulse waveform (1 cycle) of the compressive load applied to the test piece over time. As shown in FIG. 3, for example, a harbor sine wave can be applied as the pulse waveform. In addition, a sine wave may be applied. A compressive load F is applied to the
図4は試験片に負荷される圧縮荷重及び試験片の圧縮変位を経時的に示し、図5は試験片の内蔵仕事量を経時的に示し、図6は試験片の温度と断熱温度上昇量及び放熱量との関係を示すものである。これら図4〜図6は、変位と荷重の時刻歴データから試験片に注入されたエネルギーと試験片から返却されたエネルギーとの収支(内蔵仕事量)を算出し、それに基づいてパルス波形の1サイクル当たりの断熱温度上昇量を算出する方法を説明するための例であり、本発明で使用されるパルス波形の圧縮荷重と必ずしも一致するものではない。 4 shows the compressive load applied to the test piece and the compression displacement of the test piece over time, FIG. 5 shows the built-in work of the test piece over time, and FIG. 6 shows the temperature of the test piece and the amount of adiabatic temperature rise. And the relationship with the amount of heat release. 4 to 6 calculate the balance (built-in work amount) between the energy injected into the test piece and the energy returned from the test piece from the time history data of the displacement and the load, and 1 of the pulse waveform is calculated based on the calculation. This is an example for explaining a method of calculating the amount of increase in adiabatic temperature per cycle, and does not necessarily coincide with the compression load of the pulse waveform used in the present invention.
図4に示すように、試験片1に対してパルス波形の圧縮荷重F(N)を負荷すると、試験片1には圧縮荷重Fに応じて圧縮変位H(mm)が生じる。ここで、1サイクル中の微小時間における圧縮変位ΔHと前記微小時間における平均圧縮荷重Fとを求めたとき、ΔW=F×ΔHより、微小時間における供試体外部から供試体に与えられた仕事量ΔWが算出される。このとき、供試体外部から供試体に与えられた仕事量ΔWを積算して得られる内蔵仕事量ΣΔWは図5のようになる。図5に示すように、ゴム組成物からなる試験片1に対して注入されるエネルギーは試験片1から返却されるエネルギーよりも多くなるため、その収支である内蔵仕事量ΣΔWはパルス波形の1サイクル後に増加し、その増加分が1サイクル当たりのロスエネルギーΔEとなる。ロスエネルギーΔEが全て熱エネルギーに変換され、試験片1の昇温に帰結するものと仮定すると、パルス波形の1サイクル当たりの断熱温度上昇量ΔTadは下記(1)式から求めることができる。但し、Cは試験片の比熱であり、ρは試験片の密度、Vは試験片の体積である。
ΔTad=ΔE/(C・ρ・V) ・・・(1)
As shown in FIG. 4, when a compression load F (N) having a pulse waveform is applied to the
ΔTad = ΔE / (C · ρ · V) (1)
図6において、横軸は試験片1の温度T(℃)を示し、縦軸は断熱温度上昇量ΔTad(℃/サイクル)を示す。また、図6において、試験片1の温度Tは環境温度T0を始点としている。上述の如く算出されたパルス波形の1サイクル当たりの断熱温度上昇量ΔTadを試験片1の温度Tに関連付けてプロットすると図6のようになる。図6に示すように、通常タイヤが用いられる際のトレッドゴムの温度範囲において断熱温度上昇量ΔTadは試験片1の温度Tが高いほど低下する傾向がある。この断熱温度上昇量ΔTadはタイヤ温度の上がり易さを示す指標となる。
In FIG. 6, the horizontal axis indicates the temperature T (° C.) of the
一方、上記タイヤ用ゴム組成物からなる試験片1の熱拡散率α(mm2/秒)を測定する。熱拡散率αは、例えばJIS R1689:2011に準拠して測定することができる。この熱拡散率αはタイヤの冷え易さの指標となる。
On the other hand, the thermal diffusivity α (mm 2 / sec) of the
本発明に係るタイヤ用ゴム組成物の評価方法では、任意の温度における断熱温度上昇量ΔTadと熱拡散率αとの演算値に基づいてタイヤ用ゴム組成物を評価する。より好ましくは、任意の温度における断熱温度上昇量ΔTadと熱拡散率αの平方根√αとの積に基づいてタイヤ用ゴム組成物を評価する。つまり、断熱温度上昇量ΔTadが小さいほどゴムの発熱量が少なくなり、転がり抵抗が低くなることを意味する。また、ゴム温度が上昇するほど熱温度上昇量ΔTadが低下するので、転がり抵抗を低減するという観点からはゴム温度を比較的高い温度に保つことが望まれる。そのため、熱拡散率αが小さくゴムからの放熱が少ないほどゴム温度が高くなり、転がり抵抗が低くなることを意味する。特に、√αは一定時間における熱伝導距離を示し、これが小さいほど熱の拡散が少なくなって転がり抵抗が低くなることを意味する。このような特性を有する断熱温度上昇量ΔTadと熱拡散率αとの演算値に基づいてタイヤ用ゴム組成物を評価することにより、そのタイヤ用ゴム組成物を用いた空気入りタイヤの転がり抵抗を精度良く評価することができる。 In the tire rubber composition evaluation method according to the present invention, the tire rubber composition is evaluated based on the calculated value of the adiabatic temperature rise ΔTad and the thermal diffusivity α at an arbitrary temperature. More preferably, the tire rubber composition is evaluated based on the product of the adiabatic temperature increase ΔTad at an arbitrary temperature and the square root √α of the thermal diffusivity α. That is, it means that the smaller the heat insulation temperature increase ΔTad, the smaller the amount of heat generated by the rubber and the lower the rolling resistance. Further, since the heat temperature increase ΔTad decreases as the rubber temperature rises, it is desirable to keep the rubber temperature at a relatively high temperature from the viewpoint of reducing rolling resistance. Therefore, the smaller the thermal diffusivity α and the smaller the heat release from the rubber, the higher the rubber temperature, which means that the rolling resistance is lowered. In particular, √α indicates the heat conduction distance in a certain time, and the smaller the value, the less heat diffusion means that the rolling resistance becomes lower. By evaluating the tire rubber composition based on the calculated value of the adiabatic temperature rise ΔTad and the thermal diffusivity α having such characteristics, the rolling resistance of the pneumatic tire using the tire rubber composition is reduced. It can be evaluated with high accuracy.
断熱温度上昇量ΔTadと熱拡散率αとの演算値に基づいてタイヤ用ゴム組成物を評価するにあたって、その温度は特に限定されるものではないが、走行時のタイヤ温度を考慮して、60℃における断熱温度上昇量ΔTadと熱拡散率αを参照することが好ましい。本発明者の実験結果によれば、60℃における断熱温度上昇量ΔTadと熱拡散率αの平方根との積が0.0007以下である場合に、転がり抵抗が低いと判定することが適切である。60℃における断熱温度上昇量ΔTadと熱拡散率αの平方根√αとの積の下限値は特に限定されるものではないが、実用上の下限値は0.0001程度である。 In evaluating the tire rubber composition based on the calculated value of the adiabatic temperature rise amount ΔTad and the thermal diffusivity α, the temperature is not particularly limited, but in consideration of the tire temperature during running, 60 It is preferable to refer to the adiabatic temperature rise ΔTad and the thermal diffusivity α at ° C. According to the experiment result of the present inventor, it is appropriate to determine that the rolling resistance is low when the product of the adiabatic temperature rise ΔTad at 60 ° C. and the square root of the thermal diffusivity α is 0.0007 or less. . The lower limit value of the product of the adiabatic temperature rise ΔTad at 60 ° C. and the square root √α of the thermal diffusivity α is not particularly limited, but the practical lower limit value is about 0.0001.
図7は熱拡散率αの平方根と断熱温度上昇量ΔTadとの関係を示すものである。図7において、横軸は60℃における熱拡散率αの平方根√α(mm・秒-1/2)を示し、縦軸は60℃における断熱温度上昇量ΔTad(℃/サイクル)を示す。図7において、AはΔTad×√αの値が0.00068であるゴム組成物のプロットであり、BはΔTad×√αの値が0.00073であるゴム組成物のプロットである。また、Xは純ゴムのプロットである。 FIG. 7 shows the relationship between the square root of the thermal diffusivity α and the adiabatic temperature rise ΔTad. In FIG. 7, the horizontal axis represents the square root √α (mm · sec− 1 / 2 ) of the thermal diffusivity α at 60 ° C., and the vertical axis represents the adiabatic temperature increase ΔTad (° C./cycle) at 60 ° C. In FIG. 7, A is a plot of a rubber composition having a ΔTad × √α value of 0.00068, and B is a plot of a rubber composition having a ΔTad × √α value of 0.00073. X is a plot of pure rubber.
ゴム組成物A,Bを対比したとき、従来の転がり抵抗の指標によれば、60℃における断熱温度上昇量ΔTadが相対的に小さく、即ち、60℃における損失正接tanδが相対的に低いゴム組成物Bが低転がり抵抗の材料として選択されることになる。しかしながら、ゴム組成物A,Bを用いて実際にタイヤを製作してみると、ゴム組成物Aを用いたタイヤでは、走行時のタイヤ温度が約62℃で維持されるのに対して、ゴム組成物Bを用いたタイヤでは、ゴム組成物Aに比べて熱拡散率αの平方根√αが大きいため、走行時のタイヤ温度が約55℃で維持され、その結果として、ゴム組成物Bのタイヤの方がゴム組成物Aのタイヤよりも転がり抵抗が大きくなる。つまり、ΔTad×√αの値が0.0007を下回るゴム組成物AはΔTad×√αの値が0.0007を上回るゴム組成物Bよりも転がり抵抗が良好であると判断することができる。 When rubber compositions A and B are compared, according to the conventional index of rolling resistance, the amount of adiabatic temperature rise ΔTad at 60 ° C. is relatively small, that is, the loss tangent tan δ at 60 ° C. is relatively low. The object B is selected as a material having a low rolling resistance. However, when actually manufacturing tires using the rubber compositions A and B, in the tire using the rubber composition A, the tire temperature during running is maintained at about 62 ° C., whereas the rubber is In the tire using the composition B, since the square root √α of the thermal diffusivity α is larger than that of the rubber composition A, the tire temperature during running is maintained at about 55 ° C. As a result, the rubber composition B The rolling resistance of the tire is greater than that of the rubber composition A tire. That is, it can be determined that the rubber composition A having a value of ΔTad × √α of less than 0.0007 has a better rolling resistance than the rubber composition B having a value of ΔTad × √α of more than 0.0007.
図8は本発明の実施形態からなる乗用車用空気入りタイヤを示すものである。図8に示すように、本実施形態の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部21と、該トレッド部21の両側に配置された一対のサイドウォール部22,22と、これらサイドウォール部22のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部23,23とを備えている。
FIG. 8 shows a pneumatic tire for passenger cars according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, the pneumatic tire of the present embodiment includes a
一対のビード部23,23間にはカーカス層4が装架されている。このカーカス層24は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、各ビード部23に配置されたビードコア25の廻りにタイヤ内側から外側へ折り返されている。ビードコア25の外周上には断面三角形状のゴム組成物からなるビードフィラー26が配置されている。
A carcass layer 4 is mounted between the pair of
一方、トレッド部21におけるカーカス層24の外周側には複数層のベルト層27が埋設されている。これらベルト層27はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層27において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば10°〜40°の範囲に設定されている。ベルト層27の補強コードとしては、スチールコードが好ましく使用される。ベルト層27の外周側には、高速耐久性の向上を目的として、補強コードをタイヤ周方向に対して例えば5°以下の角度で配列してなる少なくとも1層のベルトカバー層28が配置されている。ベルトカバー層28の補強コードとしては、ナイロンやアラミド等の有機繊維コードが好ましく使用される。
On the other hand, a plurality of belt layers 27 are embedded on the outer peripheral side of the
上記空気入りタイヤにおいて、トレッド部1におけるベルト層27の外周側には、キャップトレッドゴム層21Aとアンダートレッドゴム層21Bが配置されている。また、サイドウォール部22にはタイヤ外表面に露出するサイドウォールゴム層22Aが配置されている。更に、ビード部23にはタイヤ外表面に露出するリムクッションゴム層23Aが配置されている。これらキャップトレッドゴム層21A、アンダートレッドゴム層21B、サイドウォールゴム層22A及びリムクッションゴム層23Aを含むタイヤ構成部材は、ジエン系エラストマー中に補強材としてカーボンブラック及び/又はシリカを含むゴム組成物から構成されている。ジエン系エラストマーとしては、例えば、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、エポキシ化天然ゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR、高シスBR及び低シスBR)が挙げられる。また、カーボンブラック及び/又はシリカの配合量はゴム100重量部に対して30重量部〜200重量部とすれば良い。
In the pneumatic tire, a cap
このように構成される乗用車用空気入りタイヤにおいて、タイヤ構成部材には60℃における断熱温度上昇量ΔTad(℃/サイクル)と熱拡散率α(mm2/秒)の平方根√αとの積が0.0007以下であるゴム組成物が使用されている。このようなゴム組成物を用いた場合、転がり抵抗が低いものとなる。 In the pneumatic tire for a passenger car configured as described above, the tire component has a product of the adiabatic temperature rise ΔTad (° C./cycle) at 60 ° C. and the square root √α of the thermal diffusivity α (mm 2 / sec). The rubber composition which is 0.0007 or less is used. When such a rubber composition is used, the rolling resistance is low.
特に、キャップトレッドゴム層21Aには、60℃における断熱温度上昇量ΔTadと熱拡散率αの平方根√αとの積が0.0007以下であるゴム組成物を用いると良い。また、アンダートレッドゴム層21Bには、60℃における断熱温度上昇量ΔTadと熱拡散率αの平方根√αとの積が0.0005以下であるゴム組成物を用いると良い。更に、サイドウォールゴム層22Aには、60℃における断熱温度上昇量ΔTadと熱拡散率αの平方根√αとの積が0.0006以下であるゴム組成物を用いると良い。これにより、各種のタイヤ構成部材について最適な発熱特性を付与し、転がり抵抗を効果的に低減することができる。
In particular, for the cap
キャップトレッドゴム層に物性が異なるコンパウンドA〜Eを用い、それ以外の構成は同一にした5種類の空気入りタイヤ(実施例1〜3及び比較例1〜2)を作製した。また、アンダートレッドゴム層に物性が異なるコンパウンドF〜Jを用い、それ以外の構成は同一にした5種類の空気入りタイヤ(実施例4〜6及び比較例3〜4)を作製した。更に、サイドウォールゴム層に物性が異なるコンパウンドK〜Oを用い、それ以外の構成は同一にした5種類の空気入りタイヤ(実施例7〜9及び比較例5〜6)を作製した。タイヤサイズは195/65R15である。 Five types of pneumatic tires (Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2) having the same configuration except for compounds A to E having different physical properties were used for the cap tread rubber layer. In addition, five types of pneumatic tires (Examples 4 to 6 and Comparative Examples 3 to 4) were prepared using compounds F to J having different physical properties for the undertread rubber layer and having the same configuration. Furthermore, five types of pneumatic tires (Examples 7 to 9 and Comparative Examples 5 to 6) were prepared using compounds K to O having different physical properties for the sidewall rubber layer and having the same configuration. The tire size is 195 / 65R15.
上述したコンパウンドA〜Oについて、加硫済みの試験片を作製し、試験片の温度を測定しながら試験片に対してパルス波形の圧縮荷重を負荷し、試験片に注入されたエネルギーと試験片から返却されたエネルギーとの収支に基づいてパルス波形の1サイクル当たりの断熱温度上昇量ΔTad(℃/サイクル)を算出する一方で、コンパウンドA〜Oの熱拡散率α(mm2/秒)を測定し、60℃における断熱温度上昇量ΔTadと熱拡散率αの平方根√αとの積を求めた。また、コンパウンドA〜Oについて、60℃におけるtanδを測定した。その物性は表1〜表3の通りである。 For the above-mentioned compounds A to O, a vulcanized test piece is prepared, a pulse waveform compression load is applied to the test piece while measuring the temperature of the test piece, and the energy injected into the test piece and the test piece While calculating the adiabatic temperature rise ΔTad (° C / cycle) per cycle of the pulse waveform based on the balance with the energy returned from the heat, the thermal diffusivity α (mm 2 / sec) of the compounds A to O is calculated. The product of the adiabatic temperature rise ΔTad at 60 ° C. and the square root √α of the thermal diffusivity α was determined. For compounds A to O, tan δ at 60 ° C. was measured. The physical properties are as shown in Tables 1 to 3.
また、実施例1〜9及び比較例1〜6のタイヤをリムサイズ15×6JJのホイールに組み付け、空気圧200kPa、荷重4.35kN、速度80km/hの条件で転がり抵抗を計測した。その結果を表1〜表3に示す。なお、実施例1〜3及び比較例1〜2の転がり抵抗は実施例1の測定値を100とする指数にて示し、実施例4〜6及び比較例3〜4の転がり抵抗は実施例4の測定値を100とする指数にて示し、実施例7〜9及び比較例5〜6の転がり抵抗は実施例7の測定値を100とする指数にて示した。 Further, the tires of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 6 were assembled on a wheel having a rim size of 15 × 6 JJ, and rolling resistance was measured under conditions of an air pressure of 200 kPa, a load of 4.35 kN, and a speed of 80 km / h. The results are shown in Tables 1 to 3. In addition, the rolling resistance of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-2 is shown by the index which makes the measured value of Example 1 100, and the rolling resistance of Examples 4-6 and Comparative Examples 3-4 is Example 4. The rolling resistance of Examples 7 to 9 and Comparative Examples 5 to 6 is indicated by an index with the measured value of Example 7 as 100.
キャップトレッドゴム層について、表1に示すように、tanδが小さい値であるとき0.01程度の差でも転がり抵抗が大きく変わることがあり、tanδと転がり抵抗との間の相関性が低くなる。例えば、実施例2と比較例2のように、同一のtanδであっても熱拡散率αの違いにより転がり抵抗が大きく変わることがある。しかしながら、ΔTad×√αの値が0.0007を下回るゴム組成物A〜Cを用いた実施例1〜3はΔTad×√αの値が0.0007を上回るゴム組成物D〜Eを用いた比較例1〜2に比べて転がり抵抗が明らかに低いものであった。 As shown in Table 1, with respect to the cap tread rubber layer, when tan δ is a small value, the rolling resistance may be greatly changed even by a difference of about 0.01, and the correlation between tan δ and the rolling resistance becomes low. For example, as in Example 2 and Comparative Example 2, even if the same tan δ, the rolling resistance may vary greatly due to the difference in thermal diffusivity α. However, Examples 1-3 using the rubber compositions A to C having a value of ΔTad × √α below 0.0007 used rubber compositions D to E having a value of ΔTad × √α exceeding 0.0007. The rolling resistance was clearly lower than those of Comparative Examples 1 and 2.
アンダートレッドゴム層について、表2に示すように、tanδが小さい値であるとき0.01程度の差でも転がり抵抗が大きく変わることがあり、tanδと転がり抵抗との間の相関性が低くなる。例えば、実施例4と比較例4のように、同一のtanδであっても熱拡散率αの違いにより転がり抵抗が大きく変わることがある。しかしながら、ΔTad×√αの値が0.0005を下回るゴム組成物F〜Hを用いた実施例4〜6はΔTad×√αの値が0.0005を上回るゴム組成物I〜Jを用いた比較例3〜4に比べて転がり抵抗が明らかに低いものであった。 As shown in Table 2, with respect to the undertread rubber layer, when tan δ is a small value, the rolling resistance may be greatly changed even by a difference of about 0.01, and the correlation between tan δ and the rolling resistance becomes low. For example, as in Example 4 and Comparative Example 4, even if the same tan δ, the rolling resistance may vary greatly due to the difference in thermal diffusivity α. However, Examples 4 to 6 using rubber compositions F to H having a value of ΔTad × √α lower than 0.0005 used rubber compositions I to J having a value of ΔTad × √α exceeding 0.0005. The rolling resistance was clearly lower than those of Comparative Examples 3-4.
サイドウォールゴム層について、表3に示すように、tanδが小さい値であるとき0.01程度の差でも転がり抵抗が大きく変わることがあり、tanδと転がり抵抗との間の相関性が低くなる。例えば、実施例7と比較例6のように、同一のtanδであっても熱拡散率αの違いにより転がり抵抗が大きく変わることがある。しかしながら、ΔTad×√αの値が0.0006を下回るゴム組成物K〜Mを用いた実施例7〜9はΔTad×√αの値が0.0006を上回るゴム組成物N〜Oを用いた比較例5〜6に比べて転がり抵抗が明らかに低いものであった。 As shown in Table 3, with respect to the sidewall rubber layer, when tan δ is a small value, the rolling resistance may change greatly even by a difference of about 0.01, and the correlation between tan δ and the rolling resistance becomes low. For example, as in Example 7 and Comparative Example 6, even if the same tan δ, the rolling resistance may vary greatly due to the difference in thermal diffusivity α. However, Examples 7 to 9 using rubber compositions K to M having a value of ΔTad × √α less than 0.0006 used rubber compositions N to O having a value of ΔTad × √α exceeding 0.0006. The rolling resistance was clearly lower than those of Comparative Examples 5-6.
1 試験片
11 支持部材
12 押圧部材
21 トレッド部
21A キャップトレッドゴム層
21B アンダートレッドゴム層
22 サイドウォール部
22A サイドウォールゴム層
23 ビード部
23A リムクッションゴム層
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