JP7360021B2

JP7360021B2 - 重荷重用空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP7360021B2
Application number: JP2019153468A
Authority: JP
Inventors: 建人高橋; 英征五十嵐; 誠斗池ケ谷
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2019-08-26
Filing date: 2019-08-26
Publication date: 2023-10-12
Anticipated expiration: 2039-08-26
Also published as: JP2021030897A

Description

本発明は、重荷重用空気入りタイヤに関するものであり、詳しくは、十分なウェットトラクション性および転がり抵抗性を両立できる重荷重用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。

一方、トラックまたはバス用タイヤのような重荷重用空気入りタイヤとしては、安全性かつ経済性が重視されている。そのため重荷重用空気入りタイヤは、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）や低転がり抵抗性が重視される。ウェットトラクション性を高めるには、キャップトレッドゴムの硬度を下げる手法があるが、ブロックが動き易くなり転がり抵抗性が悪化するという問題点がある。
このように重荷重用空気入りタイヤのウェットトラクション性と転がり抵抗性は二律背反の関係にある。

なお、重荷重用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、十分なウェットトラクション性および転がり抵抗性を両立できる重荷重用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、サイドウォールゴムの組成、キャップトレッドゴムの硬度、前記キャップトレッドゴムの硬度とサイドウォールゴムの６０℃におけるｔａｎδの関係、およびサイドウォール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．サイドウォールゴムが、ブタジエンゴムを含むジエン系ゴムおよび窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が６０～１００ｍ^２／ｇのカーボンブラックを含有し、
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４０質量部以上であり、
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３０質量部以上であり、
タイヤ接地面を構成するキャップトレッドゴムの硬度が５５以上であり、かつ
前記キャップトレッドゴムの硬度（CAP硬度）と前記サイドウォールゴムの６０℃におけるｔａｎδ（SIDE tanδ６０℃）の積が下記式を満たし、かつ
前記サイドウォールゴムの厚みが、３ｍｍ～２０ｍｍである
ことを特徴とする重荷重用空気入りタイヤ。
４．０≦（CAP硬度）×（SIDE tanδ６０℃）≦７．５
２．前記カーボンブラックの配合量が、前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、３５～６０質量部であることを特徴とする前記１に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
３．前記ジエン系ゴム１００質量部中、前記ブタジエンゴムの割合が５０～７０質量部であることを特徴とする前記１または２に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
４．前記ブタジンゴム中、シンジオタクチック－１，２－ポリブタジエンの割合が、１０質量％以上であることを特徴とする前記１～３のいずれかに記載の重荷重用空気入りタイヤ。
５．前記サイドウォールゴムが、カーカス層よりもタイヤ幅方向外側に配置されることを特徴とする前記１～４のいずれかに記載の重荷重用空気入りタイヤ。

本発明の重荷重用空気入りタイヤは、サイドウォールゴムが、ブタジエンゴムを含むジエン系ゴムおよび窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が６０～１００ｍ^２／ｇのカーボンブラックを含有し、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４０質量部以上であり、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３０質量部以上であり、タイヤ接地面を構成するキャップトレッドゴムの硬度が５５以上であり、かつ前記キャップトレッドゴムの硬度（CAP硬度）と前記サイドウォールゴムの６０℃におけるｔａｎδ（SIDE tanδ６０℃）の積が４．０≦（CAP硬度）×（SIDE tanδ６０℃）≦７．５を満たし、かつ前記サイドウォールゴムの厚みが、３ｍｍ～２０ｍｍであることを特徴としているので、十分なウェットトラクション性および転がり抵抗性を両立できる。

上述のように、ウェットトラクション性を高めるには、キャップトレッドゴムの硬度を下げる手法があるが、ブロックが動き易くなり転がり抵抗性が悪化するという問題点があった。
本発明では、サイドウォールゴムの組成、キャップトレッドゴムの硬度、前記キャップトレッドゴムの硬度とサイドウォールゴムの６０℃におけるｔａｎδの関係、およびサイドウォールゴムの厚みの範囲を特定化したので、キャップトレッドゴムがウェットトラクション性を高める役割を担い、これにより生じた発熱をサイドウォールゴムが吸収し、結果として十分なウェットトラクション性および転がり抵抗性を両立できる重荷重用空気入りタイヤを提供できる。

空気入りタイヤの子午線断面図である。

以下、本発明をさらに詳細に説明する。
（サイドウォールゴム）
本発明の重荷重用空気入りタイヤ（以下、単に空気入りタイヤと言うことがある）に用いられるサイドウォールゴムは、カーカス層よりもタイヤ幅方向外側に配置される。なおタイヤ幅方向とは、タイヤ回転軸に対し平行な方向であり、タイヤ幅方向外側とはタイヤ回転軸から離れる方法を指す。
本発明では、サイドウォールゴムの組成が特定される。すなわち、前記サイドウォールゴムは、ブタジエンゴムを含むジエン系ゴムおよび窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が６０～１００ｍ^２／ｇのカーボンブラックを含有し、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４０質量部以上であり、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３０質量部以上である。

前記ブタジエンゴムの配合割合が４０質量部未満の場合、前記カーボンブラックの配合量が３０質量部未満の場合、および／または、前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が６０～１００ｍ^２／ｇの範囲外である場合、十分なウェットトラクション性および転がり抵抗性を両立できない。

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（ＢＲ）の配合割合は５０～７０質量部が好ましい。
（２）前記ジエン系ゴムは、天然ゴム（ＮＲ）を含むのが好ましく、前記ジエン系ゴム１００質量部中、ＮＲの配合割合は30～60質量部が好ましい。
（３）前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、前記カーボンブラックの配合割合は３５～６０質量部が好ましい。
（４）前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は65～95ｍ^２／ｇが好ましく、70～90ｍ^２／ｇがさらに好ましい。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。
なお本発明でいうＮＲは、合成ポリイソプレンゴム（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サイドウォール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。

なお本発明では、前記ＢＲ中、シンジオタクチック－１，２－ポリブタジエン（ＶＣＲ）の割合が、１０質量％以上、好ましくは25～55質量％であることができる。なおＶＣＲは公知であり、その製造方法は例えば特開２０００－４４６３３号公報に開示されている。また商業的に入手可能であり、例えば宇部興産（株）から商品名ＵＢＥＰＯＬＶＣＲ４１２として市販されている。

また、前記サイドウォールゴムには、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、酸化亜鉛などのサイドウォール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（CAP硬度）×（SIDE tanδ６０℃）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。

ただし、キャップトレッドゴムは、硬度が５５以上であることが必要である。硬度が５５未満であると、柔らかすぎて発熱性が悪化し、低転がり抵抗性を得ることができない。
キャップトレッドゴムの硬度は、58～75が好ましく、60～70がさらに好ましい。
なお本発明で言う硬度は、ＪＩＳＫ６２５３に準拠して２０℃にて測定される。

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キャップトレッドゴムの硬度（CAP硬度）と前記サイドウォールゴムの６０℃におけるｔａｎδ（SIDE tanδ６０℃）の積が下記式を満たすことが必要である。

４．０≦（CAP硬度）×（SIDE tanδ６０℃）≦７．５

（CAP硬度）×（SIDE tanδ６０℃）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（SIDE tanδ６０℃）は、（株）東洋精機製作所製粘弾性スペクトロメーターを用い、初期歪１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚ、温度６０℃の条件で測定される。

本発明において、（SIDE tanδ６０℃）は、0.05～0.12が好ましく、0.06～0.11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、（CAP硬度）×（SIDE tanδ６０℃）は、4.5～7.0が好ましい。

なお前記（CAP硬度）および前記（SIDE tanδ６０℃）の調整は、例えば加硫剤、架橋剤の増減や、カーボンブラックの配合量や種類の変更により可能である。

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層４が装架されている。カーカス層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におけるカーカス層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。

本発明では、サイドウォール部２を構成するサイドウォールゴムの厚みが、３ｍｍ～２０ｍｍであることが必要である。なお、サイドウォールゴムの厚みとは、カーカス層４に対し、タイヤ幅方向外側に向かう垂直方向におけるサイドウォールゴムの最大厚みである。

本発明の効果向上の観点から、サイドウォールゴムの厚みは、5ｍｍ～17ｍｍであることがさらに好ましい。

また本発明の重荷重用空気入りタイヤは、従来の重荷重用空気入りタイヤの製造方法に従って製造が可能である。

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。

標準例、実施例１～４および比較例１～５
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、各種サイドウォールゴムを得た。

一方、キャップトレッドゴムを常法にしたがい調製し、加硫剤、架橋剤、充填剤量を増減することにより、表１に示す各種（CAP硬度）を有するキャップトレッドゴムを得た。

（CAP硬度）および（SIDE tanδ６０℃）は、上述のように測定した。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、前記サイドウォールゴムとを組み込み、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サイドウォール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：試験タイヤを１２７７０ｃｃの排気量の試験車両（トラクタヘッド）に装着し、空気圧をフロント９００ｋＰａ、リヤ９００ｋＰａに調整し、水深１ｍｍの舗装路面上を走行させ、時速６～２１ｋｍ／ｈの加速時における後輪のスリップ率を計測した。結果は、標準例の値を１００として指数表示した。指数が大きいほど、ウェットトラクション性に優れることを意味する。

転がり抵抗性：空気圧を900ｋＰａとし、荷重28.76kN、時速60km／ｈの条件で各試験タイヤの転がり抵抗を測定した。結果は、標準例を100として指数表示した。指数が大きいほど転がり抵抗が小さく、燃費性能に優れることを示す。

＊１：ＮＲ（ＲＳＳ＃３）
＊２：ＢＲ（日本ゼオン（株）製ＮｉｐｏｌＢＲ１２２０）
＊３：ＶＣＲ（宇部興産（株）製ＵＢＥＰＯＬＶＣＲ４１２。なお表１では、シンジオタクチック－１，２－ポリブタジエン量を示した）
＊４：カーボンブラック（東海カーボン社製商品名シースト3、Ｎ_２ＳＡ＝80ｍ^２／ｇ）
＊５：酸化亜鉛（正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種）
＊６：ステアリン酸（千葉脂肪酸（株）製工業用ステアリン酸Ｎ）
＊７：老化防止剤（精工化学（株）製オゾノン６Ｃ）
＊８：アロマオイル（出光興産（株）製ダイアナプロセスＮＨ－６０
＊９：加硫促進剤（大内新興化学工業（株）製ノクセラーＮＳ－Ｐ）
＊１０：硫黄（鶴見化学工業（株）製金華印油入微粉硫黄）

上記の表１から明らかなように、各実施例で調製された重荷重用空気入りタイヤは、サイドウォールゴムの組成、キャップトレッドゴムの硬度、前記キャップトレッドゴムの硬度とサイドウォールゴムの６０℃におけるｔａｎδの関係、およびサイドウォールゴムの厚みの範囲を特定化したので、標準例に比べ、十分なウェットトラクション性および転がり抵抗性を両立できる。
比較例１は、キャップトレッドゴムの硬度が本発明で規定する下限未満であるので、ウェットトラクション性および転がり抵抗性が悪化した。
比較例２は、（CAP硬度）×（SIDE tanδ６０℃）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、サイドウォールゴムの厚み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、サイドウォールゴムの厚みが、本発明で規定する下限未満であるので、転がり抵抗性が悪化した。
比較例５は、ＢＲの配合量が本発明で規定する下限未満であるので、ウェットトラクション性および転がり抵抗性が悪化した。

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４カーカス層
５ビードコア
６ビードフィラー
７ベルト層
８リムクッションゴム

Claims

サイドウォールゴムが、ブタジエンゴムを含むジエン系ゴムおよび窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が６０～１００ｍ^２／ｇのカーボンブラックを含有し、
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４０質量部以上であり、
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３０質量部以上であり、
タイヤ接地面を構成するキャップトレッドゴムの硬度が５５以上であり、かつ
前記キャップトレッドゴムの硬度（CAP硬度）と前記サイドウォールゴムの６０℃におけるｔａｎδ（SIDE tanδ６０℃）の積が下記式を満たし、かつ
前記サイドウォールゴムの厚みが、３ｍｍ～２０ｍｍである
ことを特徴とする重荷重用空気入りタイヤ。
４．０≦（CAP硬度）×（SIDE tanδ６０℃）≦７．５
前記カーボンブラックの配合量が、前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、３５～６０質量部であることを特徴とする請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
前記ジエン系ゴム１００質量部中、前記ブタジエンゴムの割合が５０～７０質量部であることを特徴とする請求項１または２に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
前記サイドウォールゴムが、カーカス層よりもタイヤ幅方向外側に配置されることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の重荷重用空気入りタイヤ。