JP4263232B2 - 高速耐久性能に優れる空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は高速耐久性能に優れた空気入りタイヤに関し、更に詳しくは高速耐久性能に優れ、更に操縦安定性に優れた空気入りタイヤに関する。

近年、自動車は時速３５０km以上で走行可能な自動車があるように、高性能化されている。従来、高速耐久性能を向上させるには、コンパウンドの発熱を抑制する、即ち、ゴムのｔａｎ δを小さくする技術が種々提案されているが（例えば特開平１２−１８５５２０号公報参照）、これらは制動性能を損なうという問題があった。また、特開平８−１０４１０７号公報にはタイヤトレッドのキャップトレッド層（Ａ層）とアンダートレッド層（Ｂ層）の６０℃のせん断弾性率（それぞれＧ_A及びＧ_B）の関係を、Ｇ_A＜Ｇ_Bでかつ、Ｇ_A＝１．５〜２．０MPa及びＧ_B＝１．６〜３．０MPaにすることより操縦安定性と乗心地を改良した空気入りタイヤを提案しているが、更なる改善が要求されている。

従って、本発明の目的は、耐久性能及び操縦安定性の、いずれにも優れた空気入りタイヤを提供することにある。

本発明に従えば、キャップトレッド層（Ａ層）及びアンダートレッド層（Ｂ層）から構成されるトレッド部を有する空気入りタイヤにおいて、Ａ層及びＢ層を構成するゴム組成物の貯蔵弾性率を、それぞれ、Ｅ_A及びＥ_Bとしたときに、温度６０℃で測定した貯蔵弾性率Ｅ_A（６０℃）及びＥ_B（６０℃）が以下の関係式（１）及び（２）：
Ｅ_A（６０℃）／Ｅ_B（６０℃）≦０．６６ （１）
１０（MPa）≦Ｅ_B（６０℃） （２）
を満たし、Ｂ層のゴム組成物の２０℃で測定した貯蔵弾性率Ｅ _B （２０℃）と６０℃で測定した貯蔵弾性率Ｅ _B （６０℃）との差が以下の式（３）：
Ｅ _B （２０℃）−Ｅ _B （６０℃）≦４．５（MPa） （３）
を満たす、耐久性能に優れた空気入りタイヤが提供される。

本発明によれば、空気入りタイヤのトレッド部のアンダートレッド層を高い貯蔵弾性率を有するゴム組成物を用いて構成することにより、従来の空気入りタイヤの耐久性能を大幅に改善することができる。本発明によれば、更にキャップトレッド層（Ａ層）とアンダートレッド層（Ｂ層）の断面積の割合をある特定の値にすることにより、耐久性能及び操縦安定性能が、共に優れた空気入りタイヤを得ることができる。

本明細書及び添付した「特許請求の範囲」において使用する単数形（“ａ”、“ａｎ”及び“ｔｈｅ”）は、前後関係からそうでないことが明白に指示されない限り、それらの複数の指示対象を含むものとする。

本発明者らは前記課題を解決すべく研究を進めた結果、トレッド部のアンダートレッド層（Ｂ層）をある特定の高い貯蔵弾性率にするとともに、温度依存性を低くすることにより、従来より耐久性能を大幅に改善することができることを見出した。更に本発明者らはキャップトレッド層とアンダートレッド層の断面積の割合をある特定の値にすることにより、耐久性能及び操縦安定性能が共に優れた空気入りタイヤを提供できることを見出した。

具体的には、図１に示したように、トレッド部１がキャップトレッド層（Ａ層）２及びアンダートレッド層（Ｂ層）３からなる空気入りタイヤにおいて、それぞれのコンパウンド（ゴム組成物）の貯蔵弾性率を、それぞれ、Ｅ_A及びＥ_Bとしたときに、温度６０℃で測定した貯蔵弾性率（Ｅ_A（６０℃）及びＥ_B（６０℃））の関係が以下の関係式（１）及び（２）を満足することによって耐久性能に優れた空気入りタイヤを構成することができる。

Ｅ_A（６０℃）／Ｅ_B（６０℃）≦０．６６ （１）
１０（MPa）≦Ｅ_B（６０℃） （２）
ここで、Ｅ_A（６０℃）及びＥ_B（６０℃）は下記の貯蔵弾性率Ｅの測定方法に準拠して測定した。

本発明において、Ｅ_A（６０℃）／Ｅ_B（６０℃）が上記式（１）を満たさない場合、即ち、Ｅ_A（６０℃）／Ｅ_B（６０℃）＞０．６６の場合には著しい耐久性能向上が望めずまたＥ_B（６０℃）＜１０（MPa）の場合には本発明の効果が小さい。

本発明においては、更に式（１）及び（２）は更にＢ層のゴムについて２０℃で測定した貯蔵弾性率Ｅ_B（２０℃）と６０℃で測定した貯蔵弾性率Ｅ_B（６０℃）の差が、以下の式（３）を満たすことが必要である。

Ｅ_B（２０℃）−Ｅ_B（６０℃）≦４．５（MPa） （３）
Ｂ層のゴム組成物の貯蔵弾性率が上記式（３）を満たさない場合、即ち、Ｅ_B（２０℃）−Ｅ_B（６０℃）＞４．５の場合には、ゴムが発熱した際のＢ層の物性低下が大きくなって所望の効果が得られないおそれがある。

更に図１においてＡ層の断面積をＡ_A、そしてＢ層の断面積をＡ_BとしたときにＡ_A／（Ａ_A＋Ａ_B）が以下の式（４）の関係を満たすのが好ましい。

０．３０≦Ａ_A／（Ａ_A＋Ａ_B）≦０．６０ （４）
上記式（４）を満たさない場合、即ちＡ_A／（Ａ_A＋Ａ_B）＜０．３０の場合には、タイヤ摩耗末期の操縦安定性が悪化するおそれがある。またＡ_A／（Ａ_A＋Ａ_B）＞０．６０の時には、本発明の効果（高速耐久性能）が小さくなるおそれがある。式（４）は、更に好ましくは以下の通りである。
０．４５≦Ａ_A／（Ａ_A＋Ａ_B）≦０．５０ （５）

本発明に従ったＢ層を構成するゴム組成物は、ゴム１００重量部に対し、６０重量部以上、好ましくは６５〜１００重量部のカーボンブラックを含むのがゴムの補強性能の観点から好ましい。カーボンブラックの種類には特に限定はないが、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が４０〜１５０ｍ²／ｇ（ＪＩＳ Ｋ６２１７に準拠して測定）、ジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）が５０〜２００cm³／１００ｇ（ＪＩＳ Ｋ６２１７に準拠して測定）であるカーボンブラックを用いるのが好ましい。更に好ましくは、Ｎ₂ＳＡが６０〜１４０ｍ²／ｇ，ＤＢＰが７０〜１８０cm³／１００ｇのカーボンブラックを用いる。かかるカーボンブラックは数多く市販されている。

本発明に従ったキャップトレッド層（Ａ層）及びアンダートレッド層（Ｂ層）を構成するゴム成分は、例えば天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、カルボニル基や、イソシアネート基、アルコキシル基などにより末端変性されたＳＢＲ，ＢＲ、液状ＩＲ、更にシンジオタクチック結晶成分を含むポリブタジエンゴム（例えばＵＢＥＰＯＬ ＶＣＲ４１２）などを前記関係式（１），（２）、更に好ましくは関係式（３），（４）を満足する範囲で適宜選択して、単独又は任意のブレンドとして用いることができる。貯蔵弾性率が前記範囲になるように調整することは使用するゴムの（又はブレンドゴム）種類や配合成分（例えばカーボンブラックの種類や配合量、イオウ量や、可塑剤（アロマオイル等）量）の調製によって当業者であれば容易になし得ることである。更に具体的に言えばＮＲ５０重量部、ＵＢＥＰＯＬ ＶＣＲ４１２ ５０重量部、Ｎ２３４級カーボンブラック７０重量部、アロマオイル５重量部、加硫系を配合することによって得る事ができる。

本発明に用いるゴム組成物には、前記した成分に加えて、シリカなどのその他の補強剤（フィラー）、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ用、その他のゴム組成物用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、かかる添加剤は一般的な方法で混練して組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量は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。また空気入りタイヤの製造についても従来の方式に従うことができる。

以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことはいうまでもない。
コンパウンドＩ〜ＩＸの調製
表Ｉに示す配合において、加硫促進剤と硫黄を除く成分を１．８リットルの密閉型ミキサーで５分間混練し、１６０℃に達したときに放出してマスターバッチを得た。このマスターバッチに加硫促進剤と硫黄をオープンロールで混練し、コンパウンドＩ〜ＩＸを得た。

次に得られたコンパウンドを１５×１５×０．２cmの金型中で１６０℃で２０分間加硫して加硫ゴムシートを調製し、以下に示す試験法で加硫ゴムの物性を測定した。結果は表Ｉに示す。
ゴム物性評価試験法
貯蔵弾性率Ｅ：東洋精機製作所製粘弾性スペクトロメータを用いて測定し、静的歪み１０％、動的歪み±２％、周波数２０Hzにおいて２０℃及び６０℃で測定した。

表Ｉ脚注
天然ゴム：天然ゴムグレードＳＴＲ２０
ＳＢＲ１：日本ゼオン製Ｎｉｐｏｌ１７１２（３７．５phr油展）
ＳＢＲ２：日本ゼオン製Ｎｉｐｏｌ１７２１（３７．５phr油展）
ＢＲ１：日本ゼオン製ＢＲ１２２０
ＢＲ２：宇部興産製ＵＢＥＰＯＬ ＶＣＲ４１２
カーボン：東海カーボン製カーボンブラック シーストＮ（Ｎ₂ＳＡ：１２０ｍ²／ｇ，ＤＢＰ：８５cm³／１００ｇ）
シリカ：Ｒｈｏｄｉａ製Ｚｅｏｓｉｌ１１６５ＭＰ
シランカップリング剤：信越化学製ＫＢＥ−８４５
ステアリン酸：日本油脂製ビーズステアリン酸
亜鉛華：正同化学工業製酸化亜鉛３種
オイル：ジャパンエナジー製プロセスＸ−１４０
老化防止剤：フレキシス製６ＰＰＤ
ワックス：大内新興化学工業製サンノック
加硫促進剤１：大内新興化学工業製ノクセラーＮＳ−Ｐ
加硫促進剤２：大内新興化学工業製ノクセラーＣＺ−Ｇ
加硫促進剤３：フレキシス製ＰＥＲＫＡＣＩＴ ＤＰＧ ＧＲＳ
硫黄：鶴見化学工業製油処理硫黄
加硫遅延剤：フレキシス製ＳＡＮＴＯＧＡＲＤ ＰＶＩ ＤＳ ＰＯＷＤＥＲ
実施例１〜８及び比較例１〜６
上で調製したコンパウンドＩ〜ＩＸを用いて、２１５／６５Ｒ１６のタイヤを、表ＩＩ及び表ＩＩＩに示すように、Ａ層及びＢ層を組合せて作製し、各種評価を行った。

タイヤ性能評価試験
耐久性：ドラム径１７０７mmでＪＡＴＭＡ高速耐久性試験終了後、３０分毎に１０km／ｈ加速してタイヤが破壊するまで試験を行った。結果は、表IIにおいては比較例３を、表IIIにおいては比較例４を、それぞれ、１００とする指数で表示した。この数値が大きいほど耐久性に優れる事を示す。

操縦安定性：国産２．５リットルクラスの車にタイヤを装着して実車操縦安定性能フィーリングを弊社テストパネラー５人に評価させ、比較例４を１００とする指数で表示した。この数値が大きい方が優れる。

摩耗末期の操縦安定性：操縦安定性評価後のタイヤを更に摩耗させ、残溝が５mmになった時に上記操縦安定性評価を実施した。比較例４を１００とする指数で表示した。この数値が大きい方が優れる。

本発明はトレッド部のアンダートレッド層を特定の高い貯蔵弾性率にするとともに、温度依存性を低くすることにより、従来より耐久性能を大幅に改善する。またキャップトレッド層とアンダートレッド層の断面積の割合をある特定の値にすることにより、耐久性能及び操縦安定性能が共に優れる空気入りタイヤを提供することが可能となる。

図１は本発明に係る空気入りタイヤのトレッド部のキャップトレッド層（Ａ層）及びアンダートレッド層（Ｂ層）の配置を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１ トレッド部
２ キャップトレッド層（Ａ層）
３ アンダートレッド層（Ｂ層）

Claims (3)

1. キャップトレッド層（Ａ層）及びアンダートレッド層（Ｂ層）から構成されるトレッド部を有する空気入りタイヤにおいて、Ａ層及びＢ層を構成するゴム組成物の貯蔵弾性率を、それぞれ、Ｅ_A及びＥ_Bとしたときに、温度６０℃で測定した貯蔵弾性率Ｅ_A（６０℃）及びＥ_B（６０℃）が以下の関係式（１）及び（２）：
   Ｅ_A（６０℃）／Ｅ_B（６０℃）≦０．６６ （１）
   １０（MPa）≦Ｅ_B（６０℃） （２）
   を満たし、Ｂ層のゴム組成物の２０℃で測定した貯蔵弾性率Ｅ _B （２０℃）と６０℃で測定した貯蔵弾性率Ｅ _B （６０℃）との差が以下の式（３）：
   Ｅ _B （２０℃）−Ｅ _B （６０℃）≦４．５（ MPa ） （３）
   を満たす、耐久性能に優れた空気入りタイヤ。
2. Ａ層の断面積をＡ_A，Ｂ層の断面積をＡ_Bとしたときに、Ａ_A／（Ａ_A＋Ａ_B）が以下の式（４）：
   ０．３０≦Ａ_A／（Ａ_A＋Ａ_B）≦０．６０ （４）
   を満たす請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. ゴム１００重量部に対し、少なくとも６０重量部のカーボンブラックを含むジエン系ゴム組成物をＢ層に用いた請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。

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