JP7287193B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤに関するものであり、詳しくは、優れたウェットトラクション性および耐偏摩耗性を有する空気入りタイヤに関するものである。

空気入りタイヤは左右一対のビード部およびサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるとともにキャップトレッドとアンダートレッドとからなるトレッド部から主に構成されている。タイヤの内側にはカーカスが設けられ、カーカスの両端部はビードコアをタイヤ内側から外側へ包みこむように折り返されている。
またビードコアのタイヤ径方向内側およびタイヤ幅方向外側には、リムに対する接触面を構成するゴム層であるリムクッションゴムが配置されている。

一方、ライトトラック用タイヤのような空気入りタイヤとしては、安全かつ快適な運行が重視されている。そのため空気入りタイヤは、雨天時等のウェット路面での坂道発進性（ウェットトラクション性）が求められる。ウェットトラクション性を高めるには、キャップトレッドパターンのブロックおよび溝面積を大きくする手法があるが、耐偏摩耗性が悪化し、好天時の操縦安定性が悪化するという問題点がある。また、サイドウォールゴムやリムクッションゴムを軟らかくして駆動時の応答を遅れさせる手法もあるが、この手法では微小なリムスリップを起こし、ウェットトラクション性は向上しないことが本発明者らの検討により明らかとなった。なお、サイドウォールゴムやリムクッションゴムを硬くすればこのようなリムスリップの問題は生じないが、これではタイヤの接地面が減少し、所望のウェットトラクション性を得ることができない。

なお、空気入りタイヤのウェットトラクション性の向上を図る技術としては、例えば特許文献１～２に開示がある。

特開平６－４８１２２号公報 特開平１－３０６３０４号公報

したがって本発明の目的は、優れたウェットトラクション性および耐偏摩耗性を有する空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は鋭意研究を重ねた結果、リムクッションゴムの組成、リムクッションゴムとサイドウォールゴムとの６０℃における弾性率の関係、およびリムクッションゴムの厚みの範囲を特定化することにより、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成することができた。
すなわち本発明は以下の通りである。

１．ビード部のリム嵌合面を構成するリムクッションゴムと、サイドウォールゴムと、を備える空気入りタイヤにおいて、
前記リムクッションゴムは、天然ゴムおよびブタジエンゴムを含むジエン系ゴムを含有し、
前記ジエン系ゴム１００質量部中、前記ブタジエンゴムの配合割合が６０～８０質量部であり、
前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が１１０～１３０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを５０～７０質量部含み、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が６０～９０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを０～２０質量部含み、および前記カーボンブラックの総量が６０～８０質量部であり、
前記リムクッションゴムの６０℃における弾性率（Ｅ’RC）と前記サイドウォールゴムの６０℃における弾性率（Ｅ’side）の比が下記式を満たし、かつ
前記リムクッションゴムの厚みが、２．０ｍｍ～５．０ｍｍである
ことを特徴とする空気入りタイヤ。
（Ｅ’side）／（Ｅ’RC）＝０．３５～０．５５

本発明の空気入りタイヤは、ビード部のリム嵌合面を構成するリムクッションゴムと、サイドウォールゴムと、を備え、前記リムクッションゴムは、天然ゴムおよびブタジエンゴムを含むジエン系ゴムを含有し、前記ジエン系ゴム１００質量部中、前記ブタジエンゴムの配合割合が６０～８０質量部であり、前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が１１０～１３０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを５０～７０質量部含み、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が６０～９０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを０～２０質量部含み、および前記カーボンブラックの総量が６０～８０質量部であり、前記リムクッションゴムの６０℃における弾性率（Ｅ’RC）と前記サイドウォールゴムの６０℃における弾性率（Ｅ’side）の比が（Ｅ’side）／（Ｅ’RC）＝０．３５～０．５５を満たし、かつ前記リムクッションゴムの厚みが、２．０ｍｍ～５．０ｍｍであることを特徴としているので、ウェットトラクション性および耐偏摩耗性に優れる。

上述のように、ウェットトラクション性を高めるには、キャップトレッドパターンのブロックおよび溝面積を大きくする手法があるが、耐偏摩耗性が悪化するという問題点があった。一方、サイドウォールゴムやリムクッションゴムを軟らかくして駆動時の応答を遅れさせる等の手法もあるが、本発明者らの検討によれば、微小なリムスリップを起こし、所望のウェットトラクション性が得られないという問題点があった。
本発明では、リムクッションゴムの組成、リムクッションゴムとサイドウォールゴムとの６０℃における弾性率の関係、およびリムクッションゴムの厚みの範囲を特定化したので、従来技術では達成困難であったウェットトラクション性および耐偏摩耗性を高い次元で維持することが可能となった。

空気入りタイヤの子午線断面図である。 空気入りタイヤのビード部付近をリム組みした状態で示したタイヤ子午線方向断面図である。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。
（リムクッションゴム）
本発明の空気入りタイヤに用いられるリムクッションゴムは、タイヤ径方向内側に配置されるとともにビード部のリム嵌合面を構成するゴムである。タイヤ径方向とは、タイヤ回転軸に直交する方向であり、タイヤ径方向内側とはタイヤ回転軸に近づく方法を指す。
本発明では、リムクッションゴムの組成が特定される。すなわち、前記リムクッションゴムは、天然ゴムおよびブタジエンゴムを含むジエン系ゴムを含有し、前記ジエン系ゴム１００質量部中、前記ブタジエンゴムの配合割合が６０～８０質量部であり、前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が１１０～１３０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを５０～７０質量部含み、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が６０～９０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを０～２０質量部含み、および前記カーボンブラックの総量が６０～８０質量部である。

前記ブタジエンゴムの配合割合が６０～８０質量部の範囲外である場合、前記窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が１１０～１３０ｍ^２／ｇのカーボンブラックの配合割合が５０～７０質量部の範囲外である場合、および／または、前記カーボンブラックの総量が６０～８０質量部の範囲外である場合は、ウェットトラクション性および耐偏摩耗性の向上を同時に達成することができない。

ここで、本発明の効果向上の観点から、下記の形態が好ましい。
（１）前記ジエン系ゴム１００質量部中、前記ブタジエンゴムの配合割合は65～75質量部が好ましく、天然ゴムの配合割合は25～35質量部が好ましい。
（２）前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、前記窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が１１０～１３０ｍ^２／ｇのカーボンブラックの配合割合は55～65質量部が好ましい。
（３）前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、前記窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が６０～９０ｍ^２／ｇのカーボンブラックの配合割合は5～15質量部が好ましい。
（４）前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、前記カーボンブラックの総量は65～80質量部が好ましい。なおカーボンブラックは２種類以上をブレンドして用いてもよい。
なお窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、ＪＩＳ Ｋ ６２１７－２：２００１「第２部：比表面積の求め方－窒素吸着法－単点法」にしたがって測定した値である。

本発明で使用されるリムクッションゴムを構成するゴムは、天然ゴム（ＮＲ）およびブタジエンゴム（ＢＲ）以外にも、スチレン－ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル－ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）等を併用することもできる。本発明で使用されるゴムは、その分子量やミクロ構造はとくに制限されず、アミン、アミド、シリル、アルコキシシリル、カルボキシル、ヒドロキシル基等で末端変性されていても、エポキシ化されていてもよい。

また、前記リムクッションゴムには、前記した成分に加えて、各種充填剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤、酸化亜鉛などのリムクッションゴムに一般的に配合されている各種添加剤を配合することができる。また加硫の際は、公知の加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤を制限なく使用できる。これらの添加剤の配合量も、本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。

本発明の空気入りタイヤにおけるサイドウォールゴムは、空気入りタイヤの幅方向外側のサイドウォール部を構成するゴムである。なお、タイヤ幅方向とは、タイヤ回転軸と平行な方向を指す。

本発明において、サイドウォールゴムの組成は、下記で説明する（Ｅ’side）／（Ｅ’RC）の関係を満たすことができれば、とくに制限されず、適宜選択することができる。
例えば、ジエン系ゴム、シリカやカーボンブラック等の各種充填剤、カップリング剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤、酸化亜鉛などのサイドウォールゴムに一般的に配合されている各種成分を配合することができる。また加硫の際は、公知の加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤を制限なく使用できる。これらの添加剤の配合量も、本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。

また、本発明の空気入りタイヤにおけるその他の部材を構成する部材についても、各成分の配合割合はとくに制限されず、適宜選択することができる。
例えばその他の部材のゴム組成物として、ジエン系ゴム、各種充填剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤、酸化亜鉛等の一般的に配合されている各種成分を配合することができる。また加硫の際は、公知の加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤を制限なく使用できる。これらの添加剤の配合量も、本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。

本発明の空気入りタイヤは、前記リムクッションゴムの６０℃における弾性率（Ｅ’RC）と前記サイドウォールゴムの６０℃における弾性率（Ｅ’side）の比が下記式を満たすことが必要である。

（Ｅ’side）／（Ｅ’RC）＝０．３５～０．５５

（Ｅ’side）／（Ｅ’RC）がこの範囲外である場合は、前記本発明の効果を奏することができない。
前記（Ｅ’side）および（Ｅ’RC）は、ＪＩＳ Ｋ６３９４に準拠し、粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚ、６０℃の条件で測定した貯蔵弾性率の値（ＭＰａ）とする。

本発明において、（Ｅ’side）は、3.0～5.0ＭＰａが好ましく、3.7～4.7ＭＰａがさらに好ましい。
また本発明において、（Ｅ’RC）は、7.5～11.0ＭＰａが好ましく、8.0～10.5ＭＰａがさらに好ましい。
また本発明の効果がさらに向上するという観点から、（Ｅ’side）／（Ｅ’RC）は、0.38～0.50が好ましい。

なお前記（Ｅ’side）および前記（Ｅ’RC）の調整は、例えば加硫剤、架橋剤、可塑剤や充填剤量の増減により可能である。

図１は、空気入りタイヤの子午線断面図である。
図１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１と、トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２と、サイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３とを備えている。

一対のビード部３，３間にはタイヤ径方向に延びる複数本のカーカスコードを含むカーカス４が装架されている。カーカス４はビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられている。またビードコア５のタイヤ径方向内側およびタイヤ幅方向外側には、リムに対する接触面を構成するゴム層であるリムクッションゴム８が配置されている。

一方、トレッド部１におけるカーカス４の外周側には、複数層のベルト層７がタイヤ全周にわたって埋設されている。これらベルト層７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。

また、図２は、空気入りタイヤのビード部付近をリム組みした状態で示したタイヤ子午線方向断面図である。
図２の空気入りタイヤＴにおいて、ビード部３にはビードコア５がタイヤ１周にわたるように埋設され、上記のようにこのビードコア５の回りにカーカス４の端部がタイヤ内側から外側へ折り返すように巻き上げられている。またリムクッションゴム８がリムに対する接触面を構成し、ビード部３はリムＲに強固に嵌合している。

本発明では、リムクッションゴム８の厚みが、２．０ｍｍ～５．０ｍｍであることが必要である。
リムクッションゴム８の厚みとは、タイヤを正規リムにリム組みし、正規内圧を充填した無負荷状態であるとき、ビードベース部からビードコア５に向かう方向において、リム径の測定点Ｑからリムクッションゴム以外の部材（図２の形態ではカーカス４）までの、タイヤ径方向に沿ったリムクッションゴム８の長さＲＨである。

ここで、正規リムとは、ＪＡＴＭＡで規定する「標準リム」、ＴＲＡで規定する「Design Rim」、あるいは、ＥＴＲＴＯで規定する「Measuring Rim」である。また、正規内圧とは、ＪＡＴＭＡで規定する「最高空気圧」、ＴＲＡで規定する「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に記載の最大値、あるいはＥＴＲＴＯで規定する「INFLATION PRESSURES」である。

リムクッションゴム８の厚みは、2.5ｍｍ～4.5ｍｍであることがさらに好ましい。

また本発明の空気入りタイヤは、従来の空気入りタイヤの製造方法に従って製造が可能である。
なお、本発明の空気入りタイヤは、とくに最大積載量が例えば1250ｋｇ～3000ｋｇのライトトラックに用いるのが好適である。

以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明は下記例に制限されるものではない。

実施例１～４および比較例１～４
表１に示す配合（質量部）において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１６リットルの密閉式バンバリーミキサーで５分間混練し、ゴムをミキサー外に放出して室温冷却した。次いで、該ゴムを同ミキサーに再度入れ、加硫促進剤および硫黄を加えてさらに混練し、各種リムクッションゴム（ＲＣ）を得た。

一方、サイドウォールゴムを常法にしたがい調製し、加硫剤、架橋剤、可塑剤や充填剤量を増減することにより、各種（Ｅ’side）を有するサイドウォールゴムを得た。

（Ｅ’side）および（Ｅ’RC）を上述のように測定し、（Ｅ’side）／（Ｅ’RC）を求めた。結果を表１に示す。

（ウェットトラクション性の評価）
前記サイドウォールゴムと、前記リムクッションゴムとを組み込み、タイヤサイズ275/80R22.5 151/148Jの各種試験タイヤを製造した。またサイドウォールゴムおよびリムクッションゴム以外の各部材の条件は、各種試験タイヤ間で同一とした。

得られた各種試験タイヤについて、下記の評価を行った。結果を表１に示す。

ウェットトラクション性：各試験タイヤをリムサイズ１５１／１４８Ｊのホイールに組み付けて、空気圧を９００ｋＰａとして、排気量１２７７０ｃｃの試験車両（トラック）に装着し、トラクターヘッドの駆動軸に付加荷重６．２ｋＮをかけ、低μ路面で水深１ｍｍのウェット路面にてトラクションコントロール作動無し（デフロック）条件で、停止状態からフルアクセルで加速をし、速度６ｋｍ／ｈから２１ｋｍ／ｈの平均タイヤスリップ率を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用いて、比較例１の値を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどスリップ率が小さく、ウェット路面におけるトラクション性（ウェット性能）に優れることを意味する。

耐偏摩耗性：各試験タイヤをリムサイズ１５１／１４８Ｊのホイールに組み付けて、空気圧を９００ｋＰａとして、タイヤ1本あたり3650kgの負荷荷重をかけた状態にて5万ｋｍ走行させた。新品時と走行後のインフレートプロファイルの比較し、「ショルダーエッジ摩耗量－外主溝摩耗量」の値をショルダー肩落ち摩耗量とし、比較例１の値を１００として指数表示した。指数が大きいほど、耐偏摩耗性に優れることを意味する。

＊１：ＮＲ（ＲＳＳ＃３）
＊２：ＢＲ（日本ゼオン（株）製Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２２０）
＊３：カーボンブラック１（キャボットジャパン社製商品名ショウブラックＮ２２０、Ｎ２ＳＡ＝１１１ｍ^２／ｇ）
＊４：カーボンブラック２（キャボットジャパン社製商品名ショウブラックＮ３３０、Ｎ２ＳＡ＝７５ｍ^２／ｇ）
＊５：老化防止剤（精工化学（株）製オゾノン６Ｃ）
＊６：ワックス（大内新興化学工業株式会社製パラフィンワックス）
＊７：酸化亜鉛（正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種）
＊８：ステアリン酸（千葉脂肪酸（株）製工業用ステアリン酸Ｎ）
＊９：硫黄（鶴見化学工業（株）製金華印油入微粉硫黄）
＊１０：加硫促進剤（大内新興化学工業（株）製ノクセラーＮＳ－Ｐ）

上記の表１から明らかなように、各実施例で調製された空気入りタイヤは、リムクッションゴムの組成、リムクッションゴムとサイドウォールゴムとの６０℃における弾性率の関係、およびリムクッションゴムの厚みの範囲を特定化したので、比較例１に比べ、優れたウェットトラクション性および耐偏摩耗性を両立できる。
比較例２は、ブタジエンゴムの配合量が本発明で規定する上限を超えているので、ウェットトラクション性が悪化した。
比較例３は、（Ｅ’side）／（Ｅ’RC）が本発明で規定する上限を超えているので、ウェットトラクション性が悪化した。
比較例４は、リムクッションゴムの厚みが本発明で規定する下限未満であるので耐偏摩耗性が悪化した。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス
５ ビードコア
７ ベルト層
８ リムクッションゴム
Ｑ リム径の測定点
Ｒ リム
Ｔ 空気入りタイヤ

Claims (1)

1. ビード部のリム嵌合面を構成するリムクッションゴムと、サイドウォールゴムと、を備える空気入りタイヤにおいて、
   前記リムクッションゴムは、天然ゴムおよびブタジエンゴムを含むジエン系ゴムを含有し、
   前記ジエン系ゴム１００質量部中、前記ブタジエンゴムの配合割合が６０～８０質量部であり、
   前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が１１０～１３０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを５０～７０質量部含み、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が６０～９０ｍ^２／ｇのカーボンブラックを０～２０質量部含み、および前記カーボンブラックの総量が６０～８０質量部であり、
   前記リムクッションゴムの６０℃における弾性率（Ｅ’RC）と前記サイドウォールゴムの６０℃における弾性率（Ｅ’side）の比が下記式を満たし、かつ
   前記リムクッションゴムの厚みが、２．０ｍｍ～５．０ｍｍである
   ことを特徴とする空気入りタイヤ。
   （Ｅ’side）／（Ｅ’RC）＝０．３５～０．５５

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