JP7339503B2

JP7339503B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP7339503B2
Application number: JP2019111321A
Authority: JP
Inventors: 克典清水; 裕記杉浦; 誠人尾崎
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2019-06-14
Filing date: 2019-06-14
Publication date: 2023-09-06
Anticipated expiration: 2039-06-14
Also published as: JP2020203534A

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、ロードノイズの低減、操縦安定性及び耐久性の向上を同時に満たす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。ビード部は、タイヤを補強するビードコードとこれをコートするインシュレーションゴムとを有する。タイヤの内側にはカーカス層が設けられ、カーカス層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。

ところで、モータを動力源として走行する電気自動車は、内燃機関を動力源として走行する自動車と比較して、車両由来の騒音が大きく低減されている一方で、車両走行におけるタイヤ由来の騒音（ロードノイズ）については両自動車共に差異がみられない。そのため、タイヤ由来のロードノイズをさらに低減させる技術が求められている。

ロードノイズを低減するには、例えばキャップトレッドゴム等のタイヤを構成する部材を柔らかくすることによって、タイヤのバネ特性を低下させる手法が知られている。しかし、例えばキャップトレッドゴムを柔らかくすると操縦安定性および耐久性が低下するという問題点があり、ロードノイズの低減と、操縦安定性および耐久性の向上とは、二律背反の関係にある。

なお、ロードノイズの低減と操縦安定性の向上を図る技術としては、例えば特許文献１～３に開示がある。

特開２００７－２５３７０８号公報特開２０１４－８００７４号公報国際公開ＷＯ２０１４／００２６３１号パンフレット

したがって本発明の目的は、ロードノイズの低減と、操縦安定性および耐久性の向上とを同時に満たす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、インシュレーションゴムの厚み、インシュレーションゴムの組成、およびキャップトレッドゴムの硬度とインシュレーションゴムの硬度の比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．ビード部におけるビードコードをコートするインシュレーションゴムと、タイヤ接地面を構成するキャップトレッドゴムと、を備える空気入りタイヤにおいて、
前記インシュレーションゴムの厚みが１．０ｍｍ～２．５ｍｍであり、
前記インシュレーションゴムは、ジエン系ゴム１００質量部に対し、天然ゴムを５０質量部以上、および無機充填剤を４０質量部以上配合してなり、かつ
前記キャップトレッドゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ cap）と、前記インシュレーションゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ insh）とが、下記式を満たす
ことを特徴とする空気入りタイヤ。
０．６０≦（Ｈｓ cap）／（Ｈｓ insh）≦１．２５
２．前記インシュレーションゴムが、カーボンブラックを含み、前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が、２５～５０ｍ^２／ｇであることを特徴とする前記１に記載の空気入りタイヤ。
３．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配合割合が７０～９０質量部であることを特徴とする前記１または２に記載の空気入りタイヤ。

本発明の空気入りタイヤは、ビード部におけるビードコードをコートするインシュレーションゴムと、タイヤ接地面を構成するキャップトレッドゴムと、を備え、前記インシュレーションゴムの厚みが１．０ｍｍ～２．５ｍｍであり、前記インシュレーションゴムは、ジエン系ゴム１００質量部に対し、天然ゴムを５０質量部以上、および無機充填剤を４０質量部以上配合してなり、かつ前記キャップトレッドゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ cap）と、前記インシュレーションゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ insh）とが、０．６０≦（Ｈｓ cap）／（Ｈｓ insh）≦１．２５を満たすことを特徴としているので、ロードノイズの低減と、操縦安定性および耐久性の向上とを同時に満たす空気入りタイヤを提供することができる。

上述のように、ロードノイズを低減するには、キャップトレッドゴムを柔らかくすることが有効であるが、その反面、操縦安定性および耐久性が低下してしまう。本発明では、インシュレーションゴムの厚み、インシュレーションゴムの組成、およびキャップトレッドゴムの硬度とインシュレーションゴムの硬度の比を特定化することにより、キャップトレッドゴムがロードノイズの改善を担い操縦安定性および耐久性を減じた場合でも、インシュレーションゴムが操縦安定性および耐久性を補完する役割を果たし、結果として二律背反の関係にあるロードノイズの低減と操縦安定性および耐久性の向上とを同時に達成することが可能となった。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

（インシュレーションゴム）
本発明の空気入りタイヤに用いられるインシュレーションゴムは、ビード部においてタイヤを補強するビードコードをコートするゴムである。

本発明において、インシュレーションゴムの厚みは、１．０ｍｍ～２．５ｍｍであることが必要である。インシュレーションゴムの前記厚みの範囲外であると、ロードノイズの低減と操縦安定性および耐久性の向上とを同時に達成することができない。
インシュレーションゴムの厚みは、１．２ｍｍ～２．０ｍｍが好ましく、１．５ｍｍ～１．８ｍｍがさらに好ましい。

本発明では、インシュレーションゴムの組成が特定される。すなわち、インシュレーションゴムは、ジエン系ゴム１００質量部に対し、天然ゴム（ＮＲ）を５０質量部以上、および無機充填剤を４０質量部以上配合してなる。

前記ＮＲの配合割合が５０質量部未満である場合、および／または、前記無機充填剤の配合割合が４０質量部未満である場合は、ロードノイズの低減と操縦安定性および耐久性の向上と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質量部に対し、前記ＮＲの配合割合は５０～８０質量部が好ましく、６０～７０質量部がさらに好ましい。
（２）前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、前記無機充填剤の配合割合は４０～６０質量部が好ましく、４５～５５質量部がさらに好ましい。
（３）前記インシュレーションゴムはカーボンブラックを含み、前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、２５～５０ｍ^２／ｇ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配合割合は７０～９０質量部が好ましい。
なお本発明でいうＮＲは、合成イソプレンゴム（ＩＲ）を含むものとする。また窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、ＪＩＳＫ６２１７－２：２００１「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ジエン系ゴムは、ＮＲ以外のジエン系ゴムを必要に応じて併用することもできる。例えば、ブタジエンゴム（ＢＲ）、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）、エチレン－プロピレン－ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）等を配合してもよい。本発明で使用されるジエン系ゴムは、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。

本発明で使用される無機充填剤は、例えばクレー、マイカ、タルク、シラス、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム等を挙げることができる中でもクレーが好ましい。

また、前記インシュレーションゴムには、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、可塑剤などのインシュレー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。

本発明において、キャップトレッドゴムの組成は、下記で説明する（Ｈｓ cap）／（Ｈｓ insh）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、酸化亜鉛などのキャップトレッド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。

加硫後のキャップトレッドゴムの最大厚み（アンダートレッドとの接触面からタイヤ径方向におけるタイヤ表面までの最大長さ）はとくに制限されないが、７ｍｍ～１５ｍｍが好ましく、８ｍｍ～１２ｍｍがさらに好ましい。

また、本発明の空気入りタイヤにおけるその他の部材、例えばカーカス層やサイドウォール部等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、前記キャップトレッドゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ cap）と、前記インシュレーションゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ insh）とが、下記式を満たすことが必要である。

０．６０≦（Ｈｓ cap）／（Ｈｓ insh）≦１．２５

すなわち、（Ｈｓ cap）／（Ｈｓ insh）が０．６０～１．２５の範囲であることにより、上述のように、キャップトレッドゴムがロードノイズの改善を担い操縦安定性および耐久性を減じた場合でも、インシュレーションゴムが操縦安定性および耐久性を補完する役割を果たし、結果として二律背反の関係にあるロードノイズの低減と操縦安定性および耐久性の向上とを同時に達成することが可能となる。

本発明で言う前記キャップトレッドゴムおよびインシュレーションゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ cap）は、ＪＩＳＫ６２５３に準拠し、デュロメータのタイプＡにより温度２０℃で測定されたゴム硬度である。

前記キャップトレッドゴムおよびインシュレーションゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ cap）、（Ｈｓ insh）の調整は、例えば可塑剤、充填剤、加硫剤または架橋剤の増減により可能である。

なお本発明の効果が一層向上するという観点から、前記（Ｈｓ cap）／（Ｈｓ insh）は、０．７～１．１であることが好ましい。

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り、例えば乗用車用途が好ましい。

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。

標準例、実施例１～４および比較例１～３
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１．７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、各種インシュレーションゴム組成物を得た。

次に、キャップトレッドゴムを常法にしたがい調製し、可塑剤の量を増減することにより、表１に示す各種硬度を有するキャップトレッドゴムを得た。

キャップトレッドゴムおよびインシュレーションゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ cap）、（Ｈｓ insh）は、ＪＩＳＫ６２５３に準拠し、デュロメータのタイプＡにより温度２０℃で測定した。
結果を表１に示す。

前記インシュレーションゴムと、前記キャップトレッドゴムとを組み込み、タイヤサイズ２４５／４０Ｒ１８の各種空気入りタイヤを製造した。またインシュレーションゴムおよびキャップトレッドゴム以外の各部材の条件は、各種空気入りタイヤ間で同一とした。なお各例におけるキャップトレッドゴムの厚みは８ｍｍである。

得られた各種空気入りタイヤについて、下記の評価を行った。結果を表１に示す。

ロードノイズ：各試験タイヤをリムサイズ１８×８．５Ｊのホイールに組み付けて試験車両に装着し、空気圧２４０ｋＰａの条件にて、走行時のロードノイズについてテストドライバーによる官能評価を行った。評点は、３．０を満点（明確な改善を確認できる）とする相対評価とし、標準例を１．０点（改善を確認できない）とした。評点が高くなるほど、ロードノイズが小さいことを意味する。

操縦安定性：各試験タイヤをリムサイズ１８×８．５Ｊのホイールに組み付けて試験車両に装着し、空気圧２４０ｋＰａの条件にて、舗装路からなるテストコースにおいてテストドライバーによる官能評価を実施した。評点は、３．０を満点（明確な性能の改善を確認できる）とする相対評価とし、標準例を２．０点（性能変化なし）とした。評点が高くなるほど、操縦安定性に優れる。

耐久性：タイヤをリムサイズ１８×８．５のリムにリム組みし、空気圧２４０ｋＰａを充填し、荷重４５ｋＮを負荷し、速度４５ｋｍ／ｈで、直径１７０７ｍｍの回転ドラム上で走行させ、ビード周りに故障が発生するまでの走行距離を測定した。標準例の走行距離を１００として指数で示した。指数値が大きいほど耐久性が優れている。

＊１：ＮＲ（ＴＳＲ２０）
＊２：ＳＢＲ（日本ゼオン（株）製Ｎｉｐｏｌ１５０２）
＊３：カーボンブラックＧＰＦ（新日化カーボン社製商品名ニテロン＃G、Ｎ_２ＳＡ＝３５ｍ^２／ｇ）
＊４：カーボンブラックＨＡＦ（新日化カーボン社製商品名ニテロン＃１０N、Ｎ_２ＳＡ＝４０ｍ^２／ｇ）
＊５：酸化亜鉛（正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種）
＊６：クレー（山陽クレー工業社製商品名カタルポY-K）
＊７：老化防止剤（大内新興化学工業（株）製ノクセラーＤＺ－Ｇ）
＊８：加硫促進剤（FLEXSYS社製SANTOCURE CBS）
＊９：硫黄（四国化成工業（株）製ミュークロンＯＴ－２０）

上記の表１から明らかなように、実施例１～４で調製された空気入りタイヤは、インシュレーションゴムの厚み、インシュレーションゴムの組成、およびキャップトレッドゴムの硬度とインシュレーションゴムの硬度の比を特定化したので、標準例に比べ、ロードノイズの低減、操縦安定性および耐久性の向上が認められた。
比較例１は、（Ｈｓ cap）／（Ｈｓ insh）が本発明で規定する下限未満であるので、標準例に比べ、操縦安定性および耐久性が悪化した。
比較例２は、インシュレーションゴムの厚みが本発明で規定する上限を超えているので、標準例に比べ、耐久性が悪化した。
比較例３は、（Ｈｓ cap）／（ＨＳ insh）が本発明で規定する下限未満であるので、標準例に比べ、耐久性が悪化した。

Claims

ビード部におけるビードコードをコートするインシュレーションゴムと、タイヤ接地面を構成するキャップトレッドゴムと、を備える空気入りタイヤにおいて、
前記インシュレーションゴムの厚みが１．５ｍｍ～１．８ｍｍであり、
前記インシュレーションゴムは、ジエン系ゴム１００質量部に対し、天然ゴムを５０質量部以上、および無機充填剤を４０質量部以上配合してなり、かつ
前記キャップトレッドゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ cap）と、前記インシュレーションゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ insh）とが、下記式を満たす
ことを特徴とする空気入りタイヤ。
０．６０≦（Ｈｓ cap）／（Ｈｓ insh）≦１．２５
前記インシュレーションゴムが、カーボンブラックを含み、前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が、２５～５０ｍ^２／ｇであることを特徴とする請求項１に記載空気入りタイヤ。
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配合割合が７０～９０質量部であることを特徴とする請求項２に記載の空気入りタイヤ。