JP6720159B2 - タイヤ - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、湿潤路面での性能を向上させるために、天然ゴム(NR)やブタジエンゴム(BR)等のゴム成分と共にアロマオイルを配合したゴム組成物をトレッドゴムに用いる技術が開示されている。
さらに、特許文献1及び2の技術については、トレッドゴムの柔軟性を上げることで、湿潤路面における制動性(以下、「ウェット性能」と呼ぶ場合がある。)の向上を目的としていることから、トレッド剛性の低下に起因した操縦安定性の低下のおそれがあった。
そして、トレッド部を構成するゴムについて、熱可塑性樹脂との相溶性が高い天然ゴムを多く含むゴム成分と、タイヤのウェット性能能向上に寄与する特定種の熱可塑性樹脂を配合したゴム組成物を用いることによって、タイヤのウェット性能を大きく向上させることができることを見出した。さらに、ビードコアの径方向外側に配置されたビードフィラーについて、歪み1%で測定した動的貯蔵弾性率(E’)を高く設定することによって、トレッドの柔軟性が増した場合であっても、優れた操縦安定性を実現できることを見出した。
上記構成により、操縦安定性の低下を招くことなく、優れたウェット性能を実現できる。
転がり抵抗の低減、ウェット性能の向上といった効果を奏しつつ、ゴム成分の柔軟性を損ねにくいためである。
乾燥路面での制動性能と、操縦安定性を向上させることができるためである。
より優れたウェット性能及び操縦安定性を実現できるためである。
本発明のタイヤは、図1に示すように、トレッド部3と、一対のビードコア6及び該ビードコア6の径方向外側に配置されたビードフィラー7を含むビード部1と備えるタイヤである。
なお、本発明のタイヤは、特に限定はされないが、図1に示すように、前記トレッド部3及び一対の前記ビード部1に加えて、ビード部1のタイヤ径方向外側に連なる一対のサイドウォール部2を備え、ビード部1に埋設されたビードコア6間で、これら各部に亘ってトロイド状に延在するカーカス4と、カーカス4のクラウン部のタイヤ径方向外側に配設された複数のベルト層5からなるベルトとを有する構成とすることもできる。また、本発明のタイヤは、通常のラジアルタイヤや、ランフラットタイヤとして用いることができる。
本発明のタイヤのトレッド部を構成するトレッドゴムは、天然ゴムを50質量%以上含むゴム成分(A)と、該ゴム成分100質量部に対して、C5系樹脂、C5〜C9系樹脂、C9系樹脂、テルペン系樹脂、テルペン−芳香族化合物系樹脂、ロジン系樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、及びアルキルフェノール系樹脂の中から選ばれる少なくとも一種からなる熱可塑性樹脂(B)を5〜50質量部、並びに、シリカを含む充填剤(C)を20〜120質量部、含むゴム組成物からなることを特徴とする。
レッド部を構成するゴムについて、熱可塑性樹脂との相溶性が高い天然ゴムを多く含むゴム成分と、タイヤのウェット性能能向上に寄与する特定種の熱可塑性樹脂とを含んだゴム組成物を用いることによって、タイヤのウェット性能を大きく向上させることができることに加え、ビードコアの径方向外側に配置されたビードフィラーについて、25℃における歪み1%で測定した動的貯蔵弾性率(E’)を高く設定することによって、トレッドの柔軟性が増した場合であっても、優れた操縦安定性を実現できる。
前記ゴム組成物に用いられるゴム成分(A)には、天然ゴム(NR)が50質量%以上、好ましくは70質量%、より好ましくは80質量%以上含まれる。ゴム成分(A)中のNR含有量を50質量%以上とすることで、後述する熱可塑性樹脂(B)配合による効果が充分に発揮されやすくなる。
前記ゴム組成物は、C5系樹脂、C5〜C9系樹脂、C9系樹脂、テルペン系樹脂、テルペン−芳香族化合物系樹脂、ロジン系樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、及びアルキルフェノール系樹脂の中から選ばれる少なくとも一種の熱可塑性樹脂(B)を、ゴム成分100質量部に対して5〜50質量部含む。
特定量の熱可塑性樹脂(B)を含むことで、前記ゴム組成物のガラス転移点(Tg)が高くなり、0℃での損失正接(tanδ)が向上する結果、主にタイヤの湿潤路面での性能(ウェット性能能)を向上させることができる。本発明のゴム組成物におけるゴム成分(A)は、上記の通り、NRを50質量%以上含有するものであるが、上記の熱可塑性樹脂(B)は、NRとの相溶性が高いため、上記の効果が特に得られやすい。
なお、熱可塑性樹脂(B)としてC5系樹脂を用いれば、さらに氷雪路面上での制動性能を向上させることもできる。
なお、熱可塑性樹脂(B)としてC5〜C9系樹脂を用いれば、さらにハンドリング特性を向上させることもできる。
ここで、「C5〜C9系樹脂」としての固体重合体の重合に用いられるC5〜C11留分には、C5留分及びC9留分以外の留分が含まれるものとする。
なお、熱可塑性樹脂(B)としてC9系樹脂を用いれば、さらにハンドリング性能を向上させることもできる。
なお、熱可塑性樹脂(B)としてテルペン−芳香族化合物系樹脂、特にテルペン−フェノール樹脂を用いれば、さらにハンドリング性能を向上させることもできる。
なお、熱可塑性樹脂(B)としてロジン系樹脂を用いれば、さらにハンドリング性能を向上させることもできる。
なお、熱可塑性樹脂(B)としてジシクロペンタジエン樹脂を用いれば、さらに氷雪路面上での制動性能を向上させることもできる。
なお、熱可塑性樹脂(B)としてアルキルフェノール系樹脂を用いれば、さらにハンドリング性能を向上させることもできる。
前記ゴム組成物には、シリカを含有する充填剤(C)が、ゴム成分(A)100質量部に対して20〜120質量部、好ましくは50〜100質量部配合される。
また、充填剤(C)中のシリカ含有量は、50〜100質量%であることが好ましく、より好ましくは80〜100質量%、特に好ましくは90〜100質量%である。すなわち、本発明のゴム組成物には、ゴム成分(A)100質量部に対して、シリカが10〜120質量部含まれることが好ましく、45〜100質量部含まれることがより好ましい。
充填剤(C)の配合量をゴム成分(A)100質量部に対して20〜120質量部とすることで、一方でゴム成分(A)の柔軟性等の特性を損ねることなく、その補強効果を奏することができる。さらに、充填剤(C)中のシリカの配合量を50〜100質量%とすることで、特に、転がり抵抗の低減、ウェット性能の向上といった効果を奏しつつ、かつ、ゴム成分の柔軟性を損ねにくい、という利点がある。
前記ゴム組成物は、配合するシリカの補強性及び低発熱性をより向上させる目的で、シランカップリング剤をさらに含むことができる。
ここで、前記シランカップリング剤としては、例えばビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2−トリメトキシシリルエチル)テトラスルフィド、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、2−メルカプトエチルトリメトキシシラン、2−メルカプトエチルトリエトキシシラン、3−トリメトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2−トリエトキシシリルエチル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルベンゾリルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、ビス(3−ジエトキシメチルシリルプロピル)テトラスルフィド、3−メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン、ジメトキシメチルシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、ジメトキシメチルシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィドなどが挙げられるが、これらの中で補強性改善効果などの点から、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ポリスルフィド及び3−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアジルテトラスルフィドが好適である。
これらのシランカップリング剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上組み合わせて用いてもよい。
前記ゴム組成物は、さらに、軟化剤(D)を含むことができる。ここで、軟化剤(D)としては、アロマオイル、パラフィンオイル、ナフテンオイル等の石油系軟化剤や、パーム油、ひまし油、綿実油、大豆油等の植物系軟化剤が挙げられる。軟化剤(D)を配合する場合には、軟化剤(D)としては、取り扱い容易性の観点から、上述した中でも、25℃等の常温で液体であるもの、例えば、アロマオイル、パラフィンオイル、ナフテンオイル等の石油系軟化剤を配合することが好ましく、また、植物系軟化剤を配合しないことが好ましい。そして、軟化剤(D)を配合する場合には、当該ゴム組成物は、軟化剤(D)を、ゴム成分(A)100質量部に対して、10質量部以下で配合してなるのが好ましく、5質量部以下で配合してなるのがより好ましい。軟化剤(D)の配合量がゴム成分(A)100質量部に対して10質量部以下であることにより、マンホール等の、アスファルトと比して滑りやすい湿潤路面における制動性能の向上効果を高めることができる。ただし、ウェット性能向上の観点から、本発明では前記ゴム組成物に、軟化剤(D)を配合しないことが特に好ましい。
なお、前記ゴム組成物は、上記ゴム成分(A)、熱可塑性樹脂(B)、充填剤(C)、軟化剤(D)の他に、ゴム工業界で通常使用される配合剤、例えば、老化防止剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫剤等を、本発明の目的を害しない範囲内で適宜選択して、通常の配合量の範囲内で配合することができる。これら配合剤としては、市販品を好適に使用することができる。なお、本発明のゴム組成物は、NRを含むゴム成分(A)に、熱可塑性樹脂(B)と、充填剤(C)と、必要に応じ適宜選択した軟化剤(D)及び/又は各種配合剤とを配合して、混練り、熱入れ、押出等することにより製造することができる。
例えば、上述のゴム組成物をトレッドゴムに用いて生タイヤを成形し、常法に従って生タイヤを加硫することで製造できる。
前記トレッドゴムの50%モジュラスを上記範囲とすることで、後述するビードフィラーとの相乗効果によって、より優れた転がり抵抗の低減効果(低温時及び高温時のいずれにおいても転がり抵抗が低く、低温時と高温時での転がり抵抗の差が小さい)を実現できるからである。
本発明のタイヤのビードフィラーは、歪み1%で測定した動的貯蔵弾性率(E’)が50MPaを超えることを特徴とする。
従来、ウェット性能の向上を目的としてトレッドの柔軟性を高めた場合、それに起因した操縦安定性の悪化が懸念されたが、本発明では、ビードフィラーの動的貯蔵弾性率(E’)を高く設定することによって、タイヤの剛性を高めることができる結果、優れた操縦安定性についても実現が可能となる。
また、同様の観点から、前記ビードフィラーの歪み1%で測定した動的貯蔵弾性率(E’)は、70MPa以上であることが好ましく、100MPa以上であることがより好ましい。さらに、前記ビードフィラーの歪み1%で測定した動的貯蔵弾性率(E’)は、大きすぎると乗り心地性や、リム組み性の低下のおそれがあるため、上限は150MPa程度とすることが好ましい。
なお、本発明では、測定温度25℃で、前記歪み1%における動的貯蔵弾性率(E’)の測定を行う。
例えば、天然ゴム、カーボンブラック、シリカ、硫黄、加硫促進剤等からなるゴム組成物によって製造することができる。
前記カーボンブラック及びシリカは、充填剤として配合される。これら充填剤の配合量はゴム成分100質量部に対して、合計で20〜130質量部であることが好ましい。また、本発明のビードフィラーの動的貯蔵弾性率(E’)を達成するため、カーボンブラックの配合量は、ゴム成分100質量部に対して、50質量部以上であることが好ましく、65質量部以上であることがより好ましい。
さらに、本発明のビードフィラーの動的貯蔵弾性率(E’)達成するため、熱硬化性樹脂を配合することが好ましい。前記熱硬化性樹脂としては、ノボラック型フェノール樹脂、変性ポリオレフィン樹脂、レゾルシン樹脂が挙げられる。前記熱硬化性樹脂の配合量は、ゴム成分100質量部に対して、10質量部以上であることが好ましく、15質量部以上であることがより好ましい。
前記トレッドゴムの50%モジュラスに対する前記ビードフィラーの50%モジュラスを上記範囲とすることで、ウェット性能及び操縦安定性をより高いレベルで実現することができるからである。
表1に示す配合処方に従って、ゴム組成物を調製し、該ゴム組成物をトレッドゴムに用いて、常法に従ってサイズ:195/65R15の乗用車用ラジアルタイヤ(サンプル1〜17)を作製した。
また、ビードフィラーについては、天然ゴム、カーボンブラック、硫黄及び加硫促進剤からなる配合のゴム組成物によって製造した。
なお、作製した乗用車用ラジアルタイヤの、トレッドゴムの50%モジュラスについて、ゴムの厚さ0.3mmのシートを切り出し、DINS3Aタイプ刃型で切り抜いてテストサンプルを作成し、このサンプルを100mm/分の引っ張り速度の条件で引っ張ることで測定した。測定結果は表1に示す。
また、作製した乗用車用ラジアルタイヤの、ビードフィラーの歪み1%で測定した動的貯蔵弾性率(E’)について、タイヤからビードフィラーを切り出し、厚み2mm、幅5mm、長さ40mmのシートを作り、上島製作所(株)製スペクトロメーターを用いて、このシートを、測定温度25℃、初期荷重160mg、動歪1%で測定した。測定結果を表1に示す。
作製したタイヤの各サンプルについて、以下の評価を行った。
(1)ウェット性能
排気量2000ccの乗用車に各サンプルのタイヤ4本を装着し、該乗用車をテストコースの鉄板湿潤路面評価路で走行させ、時速40km/hrの時点でブレーキを踏んでタイヤをロックさせ、停止するまでの距離を測定した。
結果は、距離の逆数について、対照タイヤの数値を100として指数表示し、指数値が大きい程、鉄板湿潤路面での性能に優れることを示す。なお、評価の基準となる対照タイヤについては、サンプル1及び2を用いた評価ではサンプル1、サンプル3及び4を用いた評価ではサンプル3、サンプル5〜22を用いた評価ではサンプル5、を対照タイヤとした。
排気量2000ccの乗用車に各サンプルのタイヤ4本を装着し、乾燥路面での実車試験にて、テストドライバーによるフィーリングに基づき、操縦安定性を評価した。評価基準は、対照タイヤを用いた場合と比べてどれだけ優れているかで評価し、具体的な評価基準は以下の通りである。
A:対照タイヤを用いた場合よりも、大きく操縦安定性が良い
B:対照タイヤを用いた場合よりも、操縦安定性が良い
C:対照タイヤを用いた場合よりも、やや操縦安定性が良い
D:対照タイヤを用いた場合と同程度の操縦安定性である
なお、評価の基準となる対照タイヤについては、サンプル1及び2を用いた評価ではサンプル1、サンプル3及び4を用いた評価ではサンプル3、サンプル5〜22を用いた評価ではサンプル5、を対照タイヤとした。
※2・・・ブタジエンゴム:BR01
※3・・・スチレン−ブタジエン共重合体ゴム:#1500
※4・・・C5系樹脂:エクソンモービルケミカル社製、商品名「ECR1102」
※5・・・C5〜C9系樹脂:エクソンモービルケミカル社製、商品名「ECR213」
※6・・・C9系樹脂:新日本石油化学社製、商品名「ネオポリマー140」
※7・・・テルペン−フェノール樹脂:ヤスハラケミカル社製、商品名「YSポリスターT100」
※9・・・アルキルフェノール系樹脂:SI GROUP社製、商品名「R7510PJ」
※11・・・カーボンブラック:東海カーボン 商品名「シースト7HM」、N234
※12・・・シリカ:東ソー・シリカ(株)社製、商品名「ニプシルAQ」、BET比表面積:205m2/g
※16・・・老化防止剤:6PPD
※17・・・加硫促進剤:DPG
また、サンプル5(比較例)とサンプル6(発明例)とを比較することで、同じトレッドゴムを用いた場合であっても、ビードフィラーの動的貯蔵弾性率の適正化によって、操縦安定性の向上が見られるだけでなく、ウェット性能についても大きく向上していることから、トレッドゴムの適正化とビードフィラーの適正化による相乗効果が見られることがわかった。
2 サイドウォール部
3 トレッド部
4 カーカス
5 ベルト層
6 ビードコア
7 ビードフィラー
Claims (5)
- トレッド部と、一対のビードコア及び該ビードコアの径方向外側に配置されたビードフィラーを含むビード部と備えるタイヤであって、
前記トレッド部を構成するトレッドゴムは、天然ゴムを50質量%以上含むゴム成分(A)、該ゴム成分100質量部に対して、C5系樹脂、C5〜C9系樹脂、C9系樹脂、テルペン系樹脂、テルペン−芳香族化合物系樹脂、ロジン系樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、及びアルキルフェノール系樹脂の中から選ばれる少なくとも一種からなる熱可塑性樹脂(B)を5〜50質量部、並びに、シリカを含有する充填剤(C)を20〜120質量部、含むゴム組成物からなり、
前記ゴム組成物における、前記充填材(C)中のシリカの含有量が50〜100質量%であり、
前記ビードフィラーの25℃における歪み1%で測定した動的貯蔵弾性率(E’)が、50MPaを超えることを特徴とする、タイヤ。 - 前記充填剤(C)中のシリカの含有量が90質量%以上であることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 前記ゴム成分(A)中に、スチレン−ブタジエン共重合体ゴムが10〜50質量%含まれることを特徴とする、請求項1又は2に記載のタイヤ。
- 前記トレッドゴムの50%モジュラスが、1.0MPa以下であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載のタイヤ。
- 前記ビードフィラーの動的貯蔵弾性率(E’)に対する前記トレッドゴムの50%モジュラスの比が、0.005〜0.02であることを特徴とする、請求項4に記載のタイヤ。
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