JP2014218096A - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Abstract
Description
1.15 ≦ E*(1)/E*(2) ≦3.00 ・・・(式1)
1.00 ≦ E*(1)/E*(3) ≦2.50 ・・・(式2)
1.15 ≦ E*(1)/E*(2) ≦3.00 ・・・(式1)
1.00 ≦ E*(1)/E*(3) ≦2.50 ・・・(式2)
本発明の空気入りタイヤの構造は、最もカーカスに近い内層サイドウォール(1)、タイヤ外表面を構成する外層サイドウォール(2)を含む2層以上のゴムで積層されてなるサイドウォールと、カーカスとを有し、上記サイドウォールの厚みが3.0mm以下、内層サイドウォール(1)の厚みが0.2〜1.0mmであれば特に限定されない。これにより、軽量化しつつ、導電性を確保でき(静電気の蓄積を防止でき)、更に、良好な低燃費性、操縦安定性も得られる。
<基本構造>
本発明の空気入りタイヤの構造は、例えば、図1〜3のタイヤ断面の右上半分に例示されるものである。空気入りタイヤ100、空気入りタイヤ200、空気入りタイヤ300は、トレッド部を構成するトレッドゴム1と、その両端からタイヤ半径方向内方に延びる一対のサイドウォール部を構成する外層サイドウォール(2)ゴム2と、各サイドウォール部の内方端に位置するクリンチ部を構成するクリンチゴム9及びリムR上部に位置するチェーファー部を構成するチェーファーゴム8とを備える。またクリンチ部、チェーファー部間にはカーカス7が架け渡されるとともに、このカーカス7のタイヤ半径方向外側にブレーカー部を構成するブレーカーゴム3が配される。該カーカス7は、カーカスコードを配列する1枚以上のカーカスプライから形成され、このカーカスプライは、トレッド部からサイドウォール部を経て、ビードコア6と、該ビードコア6の上端からサイドウォール方向に延びるビードエーペックス5との廻りをタイヤ軸方向の内側から外側に折返され、折返し部によって係止される。ブレーカー部は、ブレーカーコードを配列した2枚以上のブレーカープライからなり、各ブレーカーコードがブレーカープライ間で交差するよう向きを違えて重置している。
内層サイドウォール(1)ゴムは、体積固有抵抗が5.0×107Ω・cm以下に設定されている。前記体積固有値が5.0×107Ω・cmを超えると、タイヤの電気抵抗が増大し、静電気が車輌に蓄積され、静電気の放電現象により種々の問題が発生する。一方、前記体積固有値が5.0×107Ω・cm以下であればタイヤの導電性の向上効果が得られる。該内層サイドウォール(1)ゴムの体積固有抵抗は、好ましくは1×107Ω・cm以下、より好ましくは1×106.5Ω・cm以下、更に好ましくは1×106Ω・cm以下、特に好ましくは1×105.5Ω・cm以下に設定される。一方、該内層サイドウォール(1)ゴムの体積固有抵抗の下限は特に限定されないが、好ましくは1×103Ω・cm以上、より好ましくは1×104Ω・cm以上に設定される。
なお、本発明において、体積固有抵抗とは、温度23℃および相対湿度55%の恒温恒湿条件下で、印加電圧1000Vとし、それ以外についてはJIS K
6271に従い測定した体積抵抗率をいう。また、本発明において、単に体積固有抵抗と記載した場合には、当該方法により測定した体積固有抵抗を意味することとする。
内層サイドウォール(1)用ゴム組成物に使用できるゴム成分としては、特に限定されず、天然ゴム(NR)、エポキシ化天然ゴム(ENR)、ジエン系合成ゴム(イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム(X−IIR)など)等のジエン系ゴムが挙げられる。なかでも、良好な低燃費性、操縦安定性が得られるという理由から、NR、BR、SBRが好ましく、NRとBRを併用することがより好ましく、NR、BR、SBRを併用することが更に好ましい。NRと共にBRを使用すると、ゴム成分の特性に起因して転がり抵抗をより低く抑えることができるとともに、カーボンブラックの分散性がより向上し、低燃費性をより向上できる。
なお、本発明において、SBRのスチレン含量は、H1−NMR測定により算出され、SBRのビニル含量は、赤外吸収スペクトル分析法によって算出される。
なお、本発明において、カーボンブラックのN2SAは、JIS K 6217−2:2001によって求められる。
なお、本発明において、カーボンブラックのDBPは、JIS K6217−4:2001に準拠して測定される。
外層サイドウォール(2)ゴムは、体積固有抵抗が1.0×108Ω・cm以上に設定されることが好ましく、1.0×109Ω・cm以上に設定されることがより好ましい。これにより、より良好な低燃費性が得られる。該外層サイドウォール(2)ゴムの体積固有抵抗の上限は、特に限定されないが、好ましくは1.0×1016Ω・cm以下、より好ましくは1.0×1014Ω・cm以下に設定される。
外層サイドウォール(2)用ゴム組成物に使用できるゴム成分としては、特に限定されず、内層サイドウォール(1)用ゴム組成物と同様のゴムが挙げられる。なかでも、良好な低燃費性、操縦安定性が得られるという理由から、NR、BRが好ましく、NRとBRを併用することがより好ましい。NRと共にBRを使用すると、ゴム成分の特性に起因して転がり抵抗をより低く抑えることができるとともに、カーボンブラックの分散性がより向上し、低燃費性をより向上できる。
なお、ポリブタジエンの数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)(東ソー(株)製GPC−8000シリーズ、検出器:示差屈折計、カラム:東ソー(株)製のTSKGEL SUPERMALTPORE HZ−M)による測定値を基に標準ポリスチレン換算により求めた値である。
なお、ポリブタジエンのビニル含量は、赤外吸収スペクトル分析法によって算出される。
カーカスコード被覆(3)用ゴムは、体積固有抵抗が1.0×108Ω・cm以上に設定されることが好ましく、1.0×109Ω・cm以上に設定されることがより好ましい。これにより、より良好な低燃費性が得られる。該カーカスコード被覆(3)用ゴムの体積固有抵抗の上限は、特に限定されないが、好ましくは1.0×1016Ω・cm以下、より好ましくは1.0×1014Ω・cm以下に設定される。
カーカスコード被覆(3)用ゴム組成物に使用できるゴム成分としては、特に限定されず、内層サイドウォール(1)用ゴム組成物と同様のゴムが挙げられる。なかでも、良好な低燃費性、操縦安定性が得られるという理由から、NR、SBRが好ましく、NRとSBRを併用することがより好ましい。
1.15 ≦ E*(1)/E*(2) ≦3.00 ・・・(式1)
1.00 ≦ E*(1)/E*(3) ≦2.50 ・・・(式2)
タイヤを構成するトレッドゴム、ブレーカーゴムの体積固有抵抗は、いずれも1×108Ω・cm以上に設定されることが好ましい。トレッドゴム、ブレーカーゴムの配合は、タイヤ工業において一般的な配合を使用できる。
本発明で、ビード部のリムフランジに接する領域に配置されるビード部ゴムはクリンチゴム、チェーファー及びゴムチェファーを含む概念である。タイヤが走行する際にビード部ゴムを介してリムから駆動力が伝達されるが、この際にリムとビード部ゴムとの摩擦で静電気が発生しやすい。ビード部ゴムは前記内層サイドウォールゴムと接触領域を有するので、静電気は該内層サイドウォールゴムを通って接地面に有効に放出される。図1〜3においてクリンチゴム、チェーファー又はゴムチェファーは、前記内層サイドウォール(1)ゴム10と電気的に接続している。
本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤ100(図1参照)においては、通電ゴムが導電層の一部を形成している。図1において、通電ゴムはトレッド部に埋設されその一部はタイヤ接地面に露出し、他の一部は上記内層サイドウォール(1)ゴムと連結(接触)しており、空気入りタイヤの走行時に発生した静電気を接地面に効果的に放出する。図1において通電ゴム11は、トレッド部の中央部に1箇所埋設された構造として示されているが、複数個の通電ゴムを埋設することもできる。そしてタイヤ幅方向の通電ゴムの幅は、例えば、0.2〜10mm、好ましくは0.9〜1.5mmである。0.2mm未満の場合は通電効果は少なく、一方、10mmを超えるとトレッド部における通電ゴムの接地領域が相対的に増加し、接地特性を損なったり、転がり抵抗特性や耐摩耗性が損なわれたりするおそれがある。また、通電ゴムはタイヤ周方向に連続層として形成することが好ましいが、タイヤ周方向に断続的に形成することもできる。
本発明の空気入りタイヤにおける通電ゴム、チェーファーゴム、クリンチゴム、トレッドゴム、ブレーカーゴムは、例えば以下のゴム組成物から構成される。
なお、カーカスコードとしては、例えば、ナイロン66繊維、アラミド繊維、ナイロン繊維、ポリエチレンナフタレート(PEN)繊維、ポリエチレン(PE)繊維、ポリエチレンテレフタレート(PET)繊維等の有機繊維による単一撚りコードや、異なる有機繊維コードを複数撚り合わせた複合コードなどが挙げられる。
BR:宇部興産(株)製のBR150B(シス含量:95質量%)
NR:TSR20
SBR1:日本ゼオン(株)製のNS116(スチレン含量:20質量%、ビニル含量:60質量%)
SBR2:日本ゼオン(株)製のタフデンT3830(スチレン含量:33質量%、ビニル含量:34質量%、ゴム固形分100質量部に対してオイル分37.5質量部含有)
SBR3:日本ゼオン(株)製のNipol 1502(スチレン含量:23.5質量%、ビニル含量:18質量%)
カーボンブラック1:キャボットジャパン(株)製のN550(N2SA:43m2/g、DBP吸油量:121ml/100g)
カーボンブラック2:キャボットジャパン(株)製のN220(N2SA:115m2/g、DBP吸油量:114ml/100g)
カーボンブラック3:ケッチェンブラックインターナショナル(株)製のケッチェンブラックEC600KD(N2SA:1270m2/g、DBP吸油量:495ml/100g)
シリカ1:ローディアジャパン(株)製のシリカ115GR(N2SA:115m2/g)
シランカップリング剤1:デグサジャパン(株)製のSi75(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
オイル:出光興産(株)製のダイアナプロセスAH40
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛
ステアリン酸:日本油脂(株)製のステアリン酸「椿」
ワックス:大内新興化学工業(株)製のサンノックN
老化防止剤:住友化学工業(株)製のアンチゲン6C
硫黄:四国化成工業(株)製のミュークロンOT20(不溶性硫黄)
加硫促進剤:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS−P(N−t−ブチル−2−ベンゾチアジル・スルフェンアミド)
低分子量ポリブタジエン1:CRAY VALLEY(株)製Ricon131(Mn:4500、ビニル含量:28質量%)
低分子量ポリブタジエン2:CRAY VALLEY(株)製Ricon150(Mn:3900、ビニル含量:70質量%)
SBR1500:住友化学工業(株)製のSBR1500
カーボンブラックN220:三菱化学(株)製のダイアブラックI(N2SA:114m2/g)
シリカ2:デグッサ社製のウルトラシルVN3(N2SA:175m2/g)
シランカップリング剤2:デグッサ社製のSi69(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド)
ステアリン酸コバルト:日鉱金属(株)製のCOST−S
不溶性硫黄:三新化学(株)のサンフェルEX
カーボンブラック4:デグッサ社製のPRINTEX XE2B(N2SA:1000m2/g、DBP:420ml/100g)
アロマオイル:(株)ジャパンエナジー製のプロセスX−140
レジン:(株)日本触媒製のSP1068レジン
表1にしたがって、硫黄および加硫促進剤以外の各種薬品を(株)神戸製鋼所製の1.7Lバンバリーにて150℃で3分間混練りした後、さらに硫黄および加硫促進剤を配合して、オープンロールにて95℃で3分間混練りし、未加硫の内層サイドウォール(1)用ゴム組成物A〜Gを作製した。そして、作製した未加硫ゴム組成物は押出機により、内層サイドウォール(1)形状に加工した。
表1にしたがって、硫黄および加硫促進剤以外の各種薬品を(株)神戸製鋼所製の1.7Lバンバリーにて150℃で3分間混練りした後、さらに硫黄および加硫促進剤を配合して、オープンロールにて95℃で3分間混練りし、未加硫の外層サイドウォール(2)用ゴム組成物H〜Kを作製した。そして、作製した未加硫ゴムは押出機により、外層サイドウォール(2)形状に加工した。
表1にしたがって、硫黄および加硫促進剤以外の各種薬品を(株)神戸製鋼所製の1.7Lバンバリーにて150℃で3分間混練りした後、さらに硫黄および加硫促進剤を配合して、オープンロールにて95℃で3分間混練りし、未加硫のカーカスコード被覆(3)用ゴム組成物L、Mを作製した。作製した未加硫ゴムをカレンダーロールによりゴムシート状にし、作製したゴムシートでカーカスコード(ポリエステル製1670dtex/2)を挟み、カーカスを作成した。
表2、3にしたがって、硫黄および加硫促進剤以外の各種薬品を(株)神戸製鋼所製の1.7Lバンバリーにて150℃で3分間混練りした後、さらに硫黄および加硫促進剤を配合して、オープンロールにて95℃で3分間混練りし、未加硫の通電ゴム用ゴム組成物、トレッド用ゴム組成物を作製した。そして、作製した各未加硫ゴム組成物は押出機により、通電ゴム、トレッドゴム形状に加工した。
表4にしたがって、硫黄および加硫促進剤以外の各種薬品を(株)神戸製鋼所製の1.7Lバンバリーにて150℃で3分間混練りした後、さらに硫黄および加硫促進剤を配合して、オープンロールにて95℃で3分間混練りし、未加硫のブレーカーコード被覆用ゴム組成物を作製した。作製した未加硫ゴムをカレンダーロールによりゴムシート状にし、作製したゴムシートでブレーカーコード(2+2構造 線径0.23mm)を挟み、ブレーカーを作成した。
表5に示す配合成分のうち工程1に示す各種薬品を、(株)神戸製鋼所製の1.7Lバンバリーにて150℃で3分間混練りした後、さらに工程2に示す各種薬品を配合して、150℃で3分間混練りした。更に、得られた混練物を、(株)神戸製鋼所製の1.7Lバンバリーにて150℃で3分間混練した(再練工程)。次に、再練工程により得られた混練物に、硫黄及び加硫促進剤を配合して、オープンロールにて95℃で3分間混練りし、未加硫のクリンチ用ゴム組成物、チェーファー用ゴム組成物を作製した。そして、作製した各未加硫ゴム組成物は押出機により、クリンチゴム、チェーファーゴム形状に加工した。
表1〜5の各未加硫ゴム組成物を160℃で20分間加硫することにより加硫ゴムスラブシート(2mm×130mm×130mm)を作製した。この加硫ゴムスラブシートを使用して以下の評価を行った。結果を表1〜5に示す。
上記加硫ゴムスラブシート(表1〜5の各ゴム組成物)を用いて厚さ2mm、15cm×15cmの試験片を作成し、ADVANTEST社製の電気抵抗測定R8340Aを用いて、温度23℃および相対湿度55%の恒温恒湿条件下で、印加電圧1000Vとし、それ以外についてはJIS K
6271に従い、ゴム組成物の体積固有抵抗を測定した。その結果の常用対数を表1〜5に示す。値が大きいほどゴム組成物の体積固有抵抗が高く、導電性が悪いことを示す。
(株)上島製作所製スペクトロメーターを用いて、動的歪振幅1%、周波数10Hz、温度70℃で、上記加硫ゴムスラブシート(表1〜5の各ゴム組成物)の複素弾性率(E*)、損失正接(tanδ)を測定した。E*が大きいゴム剛性が高いことを示す。tanδが小さいほど低燃費性に優れることを示す。
表1〜5のゴム配合で調製した各タイヤ部材、ならびにその他のタイヤ部材を常法にそって、密閉式混合機で混練し、押出カレンダー工程により各部材を準備して、表6に従って未加硫タイヤを作製し、それを圧力18kgf、温度150℃および加硫時間30分間の条件で加硫することにより、図1に示す構造を有するタイヤサイズ195/65R15の空気入りタイヤ(試験用タイヤ)を製造した。
STI社製の転がり抵抗試験機を用い、荷重4.7kN、タイヤの内圧2.0MPaおよび速度80km/hの条件でタイヤを走行させて、それぞれ転がり抵抗を測定した。転がり抵抗の測定値について、以下の式により、比較例1の測定値を100(基準)としてそれぞれ指数(転がり抵抗指数)で示した。転がり抵抗指数が大きいほど、タイヤの転がり抵抗が低減され、低燃費性に優れることを示す。
(転がり抵抗指数)=(比較例1における転がり抵抗)/(各配合における転がり抵抗)×100
試作タイヤを国産FF2000ccの全輪に装着し、住友ゴム工業株式会社の岡山テストコースで、実車走行し、ドライバーの官能評価により、操縦安定性を評価した。評価は10点満点とし、比較例1を6点として相対評価をした。評点が大きいほど操縦安定性に優れることを示す。
JIS K6259に準拠し、上記加硫ゴムスラブシートを用いて厚さ2mm、長さ60mm、幅10mmの試験片を作製した。この試験片を30%伸張させ、オゾン濃度50pphmにて24時間放置させる静的オゾン劣化試験を行った(雰囲気温度40℃)。試験後のクラックの発生状態を目視により観察し、比較例1を100として、耐オゾン性をそれぞれ指数表示した。指数が大きいほど耐オゾン性に優れることを示す。
内圧2.0MPaおよび荷重4.7kNの条件において鉄板にトレッド部を設置させ、リム部と鉄板間の体積固有抵抗値(体積抵抗率)を印加電圧100Vで測定した。測定した体積抵抗率が、1.0×108Ω・cm以下の場合は、良好な導電性が確保できていると判断し、結果を○とした。
JIS規格の最大荷重(最大空気圧条件)に対して、140%である荷重オーバーロード条件で、試験用タイヤをドラム走行させたときの、タイヤが損傷するまでの走行距離を測定した。
基準タイヤ(比較例1)の走行距離を100とし、各タイヤの走行距離を指数表示した。なお、指数が大きいほど耐久性に優れることを示す。
(耐久性指数)=(各タイヤの走行距離)/(基準タイヤの走行距離)×100
2 外層サイドウォール(2)ゴム
3 ブレーカーゴム
4 インナーライナー
5 ビードエーペックス
6 ビードコア
7 カーカス
8 チェーファーゴム
9 クリンチゴム
10 内層サイドウォール(1)ゴム
11 通電ゴム
12 バンド
100 空気入りタイヤ
200 空気入りタイヤ
300 空気入りタイヤ
R リム
Claims (4)
- サイドウォール、カーカスを有する空気入りタイヤであって、
前記サイドウォールが、最もカーカスに近い内層サイドウォール(1)、タイヤ外表面を構成する外層サイドウォール(2)を含む2層以上のゴムで積層されてなり、
前記内層サイドウォール(1)は、内層サイドウォール(1)用ゴム組成物からなり、
前記外層サイドウォール(2)は、外層サイドウォール(2)用ゴム組成物からなり、
前記カーカスが、カーカスコードをカーカスコード被覆(3)用ゴム組成物で被覆されてなり、
前記サイドウォールの厚みが3.0mm以下、内層サイドウォール(1)の厚みが0.2〜1.0mmであり、
前記内層サイドウォール(1)用ゴム組成物の体積固有抵抗が5.0×107Ω・cm以下であり、
前記内層サイドウォール(1)用ゴム組成物の複素弾性率E*(1)と前記外層サイドウォール(2)用ゴム組成物の複素弾性率E*(2)及び前記カーカスコード被覆(3)用ゴム組成物の複素弾性率E*(3)と前記内層サイドウォール(1)用ゴム組成物の複素弾性率E*(1)が下記(式1)、(式2)を満たす空気入りタイヤ。
1.15 ≦ E*(1)/E*(2) ≦3.00 ・・・(式1)
1.00 ≦ E*(1)/E*(3) ≦2.50 ・・・(式2) - 前記内層サイドウォール(1)用ゴム組成物が、ゴム成分100質量部に対して、チッ素吸着比表面積(N2SA)が20〜100m2/gのカーボンブラック(I)を5〜80質量部、チッ素吸着比表面積(N2SA)が600〜1500m2/gのカーボンブラック(II)を2〜15質量部含み、
前記外層サイドウォール(2)用ゴム組成物及び/又は前記カーカスコード被覆(3)用ゴム組成物の体積固有抵抗が、1.0×108Ω・cm以上である請求項1記載の空気入りタイヤ。 - 前記内層サイドウォール(1)用ゴム組成物が、スチレン含量が5〜25質量%、ビニル含量が20〜70質量%のスチレンブタジエンゴムの含有量が、ゴム成分100質量%中5〜35質量%であり、チッ素吸着比表面積(N2SA)が50〜200m2/gのシリカをゴム成分100質量部に対して、5〜35質量部含む請求項1又は2記載の空気入りタイヤ。
- 前記外層サイドウォール(2)用ゴム組成物が、ゴム成分100質量部に対して、数平均分子量(Mn)が2000〜15000、ビニル含量が0〜50質量%のポリブタジエンを2〜35質量部含む請求項1〜3のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
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