JP4762071B2

JP4762071B2 - ノイズを抑制できるタイヤ

Info

Publication number: JP4762071B2
Application number: JP2006197724A
Authority: JP
Inventors: 達也宮崎
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2026-07-20
Also published as: JP2008024118A

Description

本発明は、ノイズを抑制できるタイヤに関する。

タイヤには、様々な特性が要求されているが、なかでも、地球環境改善の一環として、タイヤの転がり抵抗を低減した低燃費タイヤの開発が強く要求されている。

この低燃費タイヤは、タイヤ重量の低減および発熱を抑制するため、タイヤ各部の厚さが薄く設計されるとともに、使用されるゴム材料も、耐久性や発熱性の観点から、比較的柔らかいゴム配合のものが使用されている。その結果、ロードノイズを抑制することができないという問題があった。

従来、ロードノイズを抑制する手法としては、たとえば、（Ａ）スチールコードの振動を抑制するためにブレーカーの拘束力を高める手法、（Ｂ）スチールコードの振動を抑制するためにバンドで拘束する手法、（Ｃ）クッション性を向上させるためにトレッドゲージを厚くする手法、（Ｄ）振動を吸収するためにトレッドの損失正接ｔａｎδを高くする手法、（Ｅ）振動を吸収するためにスポンジをタイヤ内面に貼る手法、（Ｆ）振動を吸収するためにシーラント材をタイヤ内面に貼る手法などがあげられる。

しかし、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）および（Ｆ）の手法を用いた場合、転がり抵抗が増大してしまうという問題がある。また、タイヤ重量が増加し、経済的な観点から採用することはできない。

また、（Ａ）および（Ｂ）の手法を用いた場合、スチールコードのカット端に応力が集中し、耐久性が低下するという問題がある。

他にも、サイドウォール部に、所定の範囲のｔａｎδおよび硬度を有するゴムからなり、所定の形状の補強層を挿入する手法（例えば、特許文献１参照）が知られている。しかし、タイヤ重量が増加し、均一な加硫後の形状が得にくく、ユニフォーミティが悪化するという点で、いまだ改善の余地がある。

特開２００２−３０１９１２号公報

本発明は、転がり抵抗および耐久性を保持したまま、ノイズを抑制することができるタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、ブレーカーとインナーライナーとの間に、２３℃にて測定したＪＩＳ−Ａ硬度が４０〜６５であり、温度１０℃、周波数１０Ｈｚ、初期歪１０％および動歪±２％にて測定した損失正接が０．０４〜１．２０であるゴム組成物からなり、厚さが０．８〜４．０ｍｍであるゴム層を有するタイヤに関する。

本発明によれば、ブレーカーとインナーライナーとの間に、所定の硬度、損失正接および厚さを有するゴム層を有することで、転がり抵抗および耐久性を保持したまま、ノイズを抑制することができるタイヤを提供することができる。

本発明のタイヤは、ゴム層を有する。

前記ゴム層は、ゴム成分およびカーボンブラックを含有するゴム組成物からなることが好ましい。

前記ゴム成分としては、ノイズを低減する目的で使用されるものであればとくに制限はなく、たとえば、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、３，４−イソプレンゴム（３，４−ＩＲ）などがあげられる。これらのゴム成分は、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、破断強度や、隣接するゴム部材との接着性に優れるという理由から、ＳＢＲが好ましい。

ゴム成分のガラス転移温度（Ｔｇ）は−１５℃以上が好ましい。ゴム成分のＴｇが−１５℃未満では、ｔａｎδが小さく、ノイズ抑制効果が少ない傾向がある。また、ゴム成分のＴｇは１５℃以下が好ましく、１０℃以下がより好ましい。ゴム成分のＴｇが１５℃をこえると、冬期の硬度（Ｈｓ）が高すぎるため、温帯地方で使用しても耐久性に劣る傾向がある。

本発明では、超微粒子のカーボンブラックを含有することが好ましい。

カーボンブラックのチッ素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は１７０ｍ²／ｇ以上が好ましく、１８０ｍ²／ｇ以上がより好ましい。カーボンブラックのＮ₂ＳＡが１７０ｍ²／ｇ未満では、Ｈｓを所定の範囲内に保ったままｔａｎδを高くすることが困難となる傾向がある。また、カーボンブラックのＮ₂ＳＡは３８０ｍ²／ｇ以下が好ましく、３５０ｍ²／ｇ以下がより好ましい。カーボンブラックのＮ₂ＳＡが３８０ｍ²／ｇをこえると、カーボンブラックが微粒子すぎて、ゴム成分とカーボンブラックの分散、混合度合いが悪い傾向がある。

カーボンブラックのジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）は１１５ｍｌ／１００ｇ以上が好ましく、１２０ｍｌ／１００ｇ以上がより好ましい。カーボンブラックのＤＢＰが１１５ｍｌ／１００ｇ未満では、Ｈｓが小さく、破断強度が低い傾向がある。また、カーボンブラックのＤＢＰは１９０ｍｌ／１００ｇ以下が好ましく、１７０ｍｌ／１００ｇ以下がより好ましい。カーボンブラックのＤＢＰが１９０ｍｌ／１００ｇをこえると、高ストラクチャーすぎて、ゴム成分とカーボンブラックの分散、混合度合いが悪い傾向がある。

カーボンブラックの含有量は、ゴム成分１００重量部に対して３０重量部以上が好ましく、３５重量部以上がより好ましい。カーボンブラックの含有量が３０重量部未満では、加硫前の生ゴム生地の加工性が悪く、さらに、充分なＨｓが得られない傾向がある。また、カーボンブラックの含有量は６０重量部以下が好ましく、５５重量部以下がより好ましい。カーボンブラックの含有量が６０重量部をこえると、ｔａｎδは充分大きくできるが、Ｈｓが高くなりすぎる傾向がある。

本発明でゴム層に使用するゴム組成物には、前記ゴム成分およびカーボンブラック以外にも、通常タイヤ工業で配合される配合剤、たとえば、酸化亜鉛。ステアリン酸、各種老化防止剤、ワックス、粘着付与樹脂、アロマオイル、硫黄などの加硫剤、各種加硫促進剤などを必要に応じて適宜配合することができる。

本発明でゴム層に使用するゴム組成物の２３℃におけるＪＩＳ−Ａ硬度は４０以上、好ましくは４２以上である。前記ゴム組成物のＪＩＳ−Ａ硬度が４０未満では、耐久性に問題があり、ノイズを抑制するのに効果のある厚さに設定することができない。また、前記ゴム組成物のＪＩＳ−Ａ硬度は６５以下、好ましくは６３以下である。前記ゴム組成物のＪＩＳ−Ａ硬度が６５をこえると、ノイズを抑制する充分な効果が得られない。

本発明でゴム層に使用するゴム組成物の温度１０℃、周波数１０Ｈｚ、初期歪１０％および動歪±２％にて測定した損失正接（ｔａｎδ）は０．０４以上、好ましくは０．４０以上、より好ましくは０．５０である。前記ゴム組成物のｔａｎδが０．０４未満では、ノイズを抑制する充分な効果が得られない。また、前記ゴム組成物のｔａｎδは１．２０以下、好ましくは１．１０以下である。前記ゴム組成物のｔａｎδが１．２０をこえると、寒冷地での耐久性に問題がある。

本発明で使用するゴム層の厚さは０．８ｍｍ以上、好ましくは１．０ｍｍ以上である。ゴム層の厚さが０．８ｍｍ未満では、ノイズ低減の充分な効果が得られない。また、ゴム層の厚さは４．０ｍｍ以下、好ましくは３．０ｍｍ以下である。ゴム層の厚さが４．０ｍｍをこえると、タイヤ重量が増加することにより、転がり抵抗および高速耐久性が悪化する。

本発明で使用するゴム層の幅は、ブレーカーの幅の０．５倍以上が好ましく、０．６倍以上がより好ましい。ゴム層の幅がブレーカーの幅の０．５倍未満では、ノイズ低減の充分な効果が得られない傾向がある。また、ゴム層の幅は、ブレーカーの幅の２．０倍以下が好ましく、１．８倍以下がより好ましい。ゴム層の幅がブレーカーの幅の２．０倍をこえると、タイヤ重量の増加により転がり抵抗が増大する割に、ノイズ低減効果が少ない傾向がある。とくに、ゴム層の幅が、ゴム層がビードまで達するほど長いと、転がり抵抗が著しく増大してしまう。

図１は、本発明のタイヤにおいて、使用するゴム層の挿入位置説明するためのタイヤの断面説明図である。

図１を参照すると、本発明のタイヤでは、ゴム層は、第一ブレーカー２とインナーライナー４との間に挿入する層である。

第一ブレーカー２とインナーライナー４との間の層とは、第一ブレーカー／カーカス間の層Ｃまたはカーカス／インナーライナー間の層Ｄのことをいう。

前記ゴム層を第一ブレーカー／カーカス間の層Ｃまたはカーカス／インナーライナー間の層Ｄとすることで、ｔａｎδの大きいゴム層を挿入したにもかかわらず、転がり抵抗を保持することができ、さらに、ノイズを抑制することができる。

前記ゴム層を第一ブレーカー２の上、つまり、ベーストレッドＡまたは第一ブレーカー／第二ブレーカー間の層Ｂとした場合、高速耐久性が顕著に悪化してしまう。

また、前記ゴム層をインナーライナー４の内側の層Ｅとした場合、空気酸化により、ゴム層が劣化してしまう。

本発明の空気入りタイヤは、前記ゴム層を第一ブレーカー／カーカス間Ｃまたはカーカス／インナーライナー間Ｄに適用し、通常の方法によって製造される。すなわち、必要に応じて各種配合剤を配合した本発明のゴム組成物を、未加硫の段階で所定の形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法にて成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、未加硫タイヤを形成する。その後、加硫機中で加熱加圧することで本発明のタイヤを製造することができる。

実施例にもとづいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

以下、実施例および比較例で使用した各種薬品をまとめて説明する。
溶液重合スチレンブタジエンゴム（Ｓ−ＳＢＲ）：住友化学（株）製のＳＥ８５２９（ＳｉＣｌ₄でカップリング、Ｔｇ：−１３℃、ｔａｎδピーク温度：２℃、Ｍｗ：９５万、スチレン含有量：４０重量％、ビニル結合量：５１重量％、ゴム固形分１００重量部に対してオイル分（アロマオイル）４４重量部含有）
天然ゴム（ＮＲ）：ＲＳＳ♯３（Ｔｇ：−７３℃）
ブタジエンゴム（ＢＲ）：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ（Ｔｇ：−１００℃）
カーボンブラック（１）：キャボットジャパン（株）製のＨＰＴ６（Ｎ₂ＳＡ：１８３ｍ²／ｇ、ＤＢＰ：１２３ｍｌ／１００ｇ）
カーボンブラック（２）：キャボットジャパン（株）製のショウブラックＮ３３０（Ｎ₂ＳＡ：７９ｍ²／ｇ、ＤＢＰ：１０２ｍｌ／１００ｇ）
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸「椿」
老化防止剤：大内新興化学工業（株）製のノクラック６Ｃ（Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン）
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックワックス
粘着付与樹脂：（株）日本触媒製のＳＰ１０６８
不溶性硫黄：フレキシス社製のクリステックスＯＴ１０（純硫黄分：９０重量％、オイル分１０重量％）
加硫促進剤ＣＺ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）
加硫促進剤ＤＰＧ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤ（Ｎ，Ｎ’−ジフェニルグアニジン）

製造例１〜５（ゴム組成物１〜５の作製）
表１に示す配合処方にしたがい、バンバリーミキサーを用いて、硫黄および加硫促進剤以外の各種薬品を混練りし、混練り物を得た。つぎに、得られた混練り物に硫黄および加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。さらに、得られた未加硫ゴム組成物を１７０℃の条件下で１２分間プレス加硫し、ゴム組成物１〜５を作製した。なお、表１において、Ｓ−ＳＢＲの含有量は、オイル分を含んだ含有量を示す。

（ゴム硬度）
ＪＩＳＫ６２５３「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴムの硬さ試験方法」に基づき、タイプＡデュロメーターを用いて、ゴム試験片の硬度（Ｈｓ）を測定した。

（粘弾性試験）
（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータを用いて、周波数１０Ｈｚ、初期歪み１０％、動歪±２％の条件下で、１０℃における損失正接ｔａｎδを測定した。

ゴム組成物１〜５のゴム物性を表１に示す。

実施例１〜６および比較例１〜１０
前記未加硫ゴム組成物を、表２に示す厚さ、幅に成形し、表２に示す挿入位置に適用し、他のタイヤ部材とともに貼りあわせ、１８５℃の条件下で１０分間プレス加硫し、実施例１〜６および比較例１〜１０の試験用サマータイヤ（サイズ：１９５／６５Ｒ１５）を製造した。なお、ゴムの幅において、１は、ブレーカーと同じ幅、１／２はブレーカーの１／２の幅であることを示す。また、ビードまでとは、挿入したゴム層がビードまで達していることを示す。

（ノイズ車内音）
製造した試験用サマータイヤを試験車（トヨタウィッシュ（ＷＩＳＨ））に装着させ、スムース路面を速度５０ｋｍ／ｈにて走行させ、運転席左耳許にてオーバーオールの騒音レベルｄＢ（Ａ）を測定した。そして、比較例１０の騒音レベルを基準とし、各配合の騒音レベルを評価した。なお、ｄＢ（Ａ）は、−３ｄＢ（Ａ）の場合、騒音を１／２に抑制することができることを示し、−６ｄＢ（Ａ）の場合、騒音を１／４に抑制することができることを示す。

（転がり抵抗）
転がり抵抗試験機を用いて、試験用タイヤをリム１５×６ＪＪ、内圧２００ｋＰａ、荷重４ｋＮの条件下で、速度８０ｋｍ／ｈで走行させたときの転がり抵抗を測定した。そして、転がり抵抗がタイヤの重量に比例することを利用し、各配合の転がり抵抗を補正した。さらに、比較例１０の転がり抵抗指数を１００とし、各配合の転がり抵抗の補正値を指数表示した。なお、転がり抵抗指数が小さいほど、転がり抵抗を低減でき、良好であることを示す。

前記評価結果を表２に示す。

本発明のタイヤにおいて使用するゴム層の挿入位置を説明するためのタイヤの断面説明図である。

符号の説明

１第二ブレーカー
２第一ブレーカー
３カーカス
４インナーライナー
Ａベーストレッド
Ｂ第一ブレーカー／第二ブレーカー間の層
Ｃ第一ブレーカー／カーカス間の層
Ｄカーカス／インナーライナー間の層
Ｅインナーライナーの内側の層

Claims

ブレーカーとインナーライナーとの間に、
２３℃にて測定したＪＩＳ−Ａ硬度が４０〜６５であり、
温度１０℃、周波数１０Ｈｚ、初期歪１０％および動歪±２％にて測定した損失正接が０．４０〜１．２０であるゴム組成物からなり、
厚さが０．８〜４．０ｍｍであるゴム層を有し、
ゴム層の幅が、ゴム層がビードまで達するほど長くないタイヤ。
ゴム層のゴム成分がスチレンブタジエンゴムである請求項１記載のタイヤ。
ゴム層の幅が、ブレーカーの幅の０．５倍〜２．０倍である請求項１または２記載のタイヤ。