CN101932459A

CN101932459A - 充气轮胎

Info

Publication number: CN101932459A
Application number: CN2008801261336A
Authority: CN
Inventors: 堀口卓也
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2008-02-01
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2010-12-29
Anticipated expiration: 2028-12-18
Also published as: WO2009096113A1; JP2009202865A; JP4286319B1; US20110094648A1; US8869855B2; DE112008003672B4; CN101932459B; DE112008003672T5

Abstract

本发明的目的在于提高乘坐舒适性以及操纵稳定性，提供一种充气轮胎，其至少具有胎侧，所述胎侧由含有橡胶成分的胎侧用橡胶组合物构成，所述橡胶成分至少含有天然橡胶及含间规-1，2-聚丁二烯的二烯系橡胶，所述胎侧由以1.5mm以下的厚度挤出所述胎侧用橡胶组合物得到的橡胶片层压而成，所述胎侧用橡胶组合物在温度70C、动态应变2％下测定的轮胎周向的复合弹性模量E*a为3～15MPa。

Description

充气轮胎

技术领域

本发明涉及充气轮胎。

背景技术

对于车，要求提高操纵稳定性及乘坐舒适性。

胎侧用橡胶组合物的配方中，以提高操纵稳定性为目的时，进行复合弹性模量E*变高的配比(例如，E*为3MPa～6MPa)，以提高乘坐舒适性为目的时，进行复合弹性模量E*变低的(例如，E*为2MPa～3MPa)配比。即，胎侧用橡胶组合物的配方中，以提高操纵稳定性为目的，进行复合弹性模量E*变高的配比的话，会同时导致乘坐舒适性的恶化，可谓操纵稳定性和乘坐舒适性存在二律背反的关系。

日本专利特开2004-106796号公报公开了混合了线性成分多的聚丁二烯橡胶的胎侧用橡胶组合物、混合了线性成分多的聚丁二烯橡胶及/或间规-1，2-聚丁二烯橡胶的胎搭接部(clinch)用橡胶组合物及具有由该胎侧用橡胶组合物及/或该胎搭接部用橡胶组合物构成的胎侧及/或胎搭接部的乘用车用充气轮胎，用于实现滚动阻力的降低和车辆的操纵稳定性(运动性能)的提高，由于复合弹性模量高，所以即使减少橡胶厚度也可以确保必要的刚性，实现不降低运动性能、轻量化以及低油耗化。但是，由于橡胶片厚，定向性变得不充分，效果减半，还有改善的余地。

日本专利特开2006-63143号公报公开了由包含间规-1，2-聚丁二烯结晶的聚丁二烯橡胶、含有锡改性聚丁二烯橡胶的橡胶成分构成的胎侧或胎搭接部用橡胶组合物、及由该胎侧或胎搭接部用橡胶组合物构成的胎侧或胎搭接部，其目的为提高抗切割性、抗龟裂增长性以及汽车的低油耗性。但是，在使操纵稳定性和乘坐舒适性并存提高方面存在改善的余地。

日本专利特开2006-281744号公报公开了一种充气轮胎，其目的在于在不增大滚动阻力性的情况下，提高乘坐舒适性及操纵稳定性，其具有基部胎面，该基部胎面由以1mm以下厚度挤出含有间规-1，2-聚丁二烯的二烯系橡胶构成的橡胶组合物得到的橡胶片层压制作而成，在温度70℃、动态变形2％下测定的该基部胎面的轮胎周向的复合弹性模量E*a为3～6MPa及tanδ为0.05～0.1。但是，日本专利特开2006-281744号公报涉及的是基部胎面，其用途与本发明不同，此外橡胶组合物的配方也不同。

大量的专利文献公开了具有由含有间规-1，2-聚丁二烯橡胶的胎侧用橡胶组合物构成的胎侧的充气轮胎，但其是由一体挤出的胎侧构成的充气轮胎，挤出厚度(gauge)厚的话，短纤维难以定向在挤出方向，各向异性的效果小，较难在保持良好平衡的情况下提高操纵稳定性及乘坐舒适性。

发明内容

本发明的目的在于提供使乘坐舒适性及操纵稳定性提高的充气轮胎。

本发明涉及一种充气轮胎，其具有胎侧，所述胎侧由含有橡胶成分的胎侧用橡胶组合物构成，所述橡胶成分至少含有天然橡胶及含间规-1，2-聚丁二烯的二烯系橡胶，所述胎侧由以1.5mm以下的厚度挤出所述胎侧用橡胶组合物得到的橡胶片层压而成，所述胎侧用橡胶组合物在温度70℃、动态应变2％下测定的轮胎周向的复合弹性模量E*a为3～15MPa。

上述充气轮胎中，优选在温度70℃、动态应变2％下测定的胎侧的轮胎周向的复合弹性模量E*a与轮胎径向的复合弹性模量E*b之比(E*a/E*b)在1.3以上。

附图说明

图1是显示本发明的具有胎侧的充气轮胎中短纤维定向在轮胎的周向的状态的概略立体图。

图2是显示本发明的具有胎侧的充气轮胎中具有橡胶片层压得到的胎侧的充气轮胎的制作的说明图。

符号说明

1充气轮胎

2胎面

3由橡胶片的层压体构成的胎侧

4、9短纤维

5轮胎上的短纤维的定向方向

6橡胶组合物

7压延机辊筒

8橡胶片

10短纤维的定向方向

11轮胎上的短纤维为周向的橡胶片

12胎侧的橡胶片的层压体

13轮胎成型机

14轮胎径向

具体实施方式

本发明的充气轮胎，其至少具有胎侧，所述胎侧由含有橡胶成分的胎侧用橡胶组合物构成，所述橡胶成分含有天然橡胶及含间规-1，2-聚丁二烯的二烯系橡胶，所述胎侧由以1.5mm以下的厚度挤出所述胎侧用橡胶组合物得到的橡胶片层压而成，所述胎侧用橡胶组合物在温度70℃、动态应变2％下测定的轮胎周向的复合弹性模量E*a为3～15MPa。

构成本发明的充气轮胎的胎侧所使用的胎侧用橡胶组合物中，作为橡胶成分，含有含间规-1，2-聚丁二烯的二烯系橡胶。作为该二烯系橡胶，具体优选宇部兴产(株)生产的VCR那样的将高顺式聚丁二烯橡胶和高结晶性的间规-1，2-聚丁二烯复合得到的物质。含有间规-1，2-聚丁二烯的二烯系橡胶与一般的二烯系橡胶相比，有显示同等的发热的同时可得到高硬度的橡胶的优点。因此，使用含有间规-1，2-聚丁二烯的二烯系橡胶时，可以在不大量混合炭黑或二氧化硅的填料的情况下提高橡胶组合物的硬度，橡胶组合物具有低发热性。此外，通过使用含有间规-1，2-聚丁二烯的二烯系橡胶，可以期待橡胶具有各向异性效果，由于这样的理由，充气轮胎的乘坐舒适性及操纵稳定性提高。

在这里，高结晶性的间规-1，2-聚丁二烯是短纤维。

含有间规-1，2-聚丁二烯的二烯系橡胶可以使用例如宇部兴产(株)制的VCR-303、412、617等的含有间规-1，2-聚丁二烯的丁二烯橡胶等。

含有间规-1，2-聚丁二烯的二烯系橡胶中，沸腾正己烷不溶物的含量优选3重量％以上，更优选5重量％以上。含量不足3重量％不足时，由于间规-1，2-聚丁二烯成分的比例小，存在混合性变小，操纵稳定性的提高效果变小的倾向。此外，沸腾正己烷不溶物的含量优选25重量％以下，更优选20重量％以下。含量超过25重量％时，结晶成分变多，存在抗挠曲疲劳性能差的倾向。这里，沸腾正己烷不溶物表示二烯系橡胶中的间规-1，2-聚丁二烯。

例如，宇部兴产(株)制的VCR412是具有分散的间规-1，2-聚丁二烯结晶的丁二烯橡胶，含有12重量％的间规-1，2-聚丁二烯量。

构成本发明的充气轮胎的胎侧所使用的胎侧用橡胶组合物除了含有含间规-1，2-聚丁二烯的二烯系橡胶之外，还含有天然橡胶(NR)作为橡胶成分，理由是其可以改善橡胶的加工性，可以提高拉伸断裂性。

此外，构成本发明的充气轮胎的胎侧所使用的胎侧用橡胶组合物除了混合含有间规-1，2-聚丁二烯的二烯系橡胶、NR之外，还可以混合丁苯橡胶(SBR)、异戊橡胶(IR)等。

出于可以提高抗切割性及抗龟裂增长性的理由，构成胎侧用橡胶组合物的橡胶成分中，含有间规-1，2-聚丁二烯的二烯系橡胶的含有率优选20～70重量％，更优选30～60重量％。

出于可以改善橡胶的加工性，提高拉伸断裂性的理由，构成胎侧用橡胶组合物的橡胶成分中，天然橡胶(NR)的含有率优选30～80重量％，更优选40～70重量％。

构成本发明的充气轮胎的胎侧所使用的胎侧用橡胶组合物优选除上述橡胶成分之外，混合炭黑作为补强用填料。

炭黑的氮吸附比表面积(N₂SA)优选35m²/g以上，更优选45m²/g以上，进一步优选55m²/g以上，特别优选65m²/g以上。N₂SA不足35m²/g的话，炭黑的粒子变大，补强性低劣，结果有抗裂性能或破坏强度低劣的倾向。此外，炭黑的氮吸附比表面积(N₂SA)优选100m²/g以下，更优选85m²/g以下。N₂SA超过100m²/g时，发热变大，有滚动阻力增大的倾向。

炭黑的混合量优选相对于上述橡胶成分100重量份为30～60重量份。混合量不足30重量份时，有对于橡胶的补强性小，模量低，操纵稳定性下降的倾向。此外，混合量超过60重量份时，由于橡胶的发热变大，所以有滚动阻力增大的倾向。

橡胶组合物除了混合上述橡胶成分、炭黑之外，可以适当地混合胎侧用橡胶组合物中一般使用的软化剂、蜡、防老剂、硬脂酸、氧化锌、硫、硫化促进剂等。另外，它们的混合量可以设定为一般的量。

一般，具有短纤维(例如，间规-1，2-聚丁二烯)时，挤出的厚度或辊片取出时的厚度越薄，挤出方向与其垂直方向的弹性模量比越大。轮胎的胎侧中，通过使用挤出的较薄的橡胶片，将短纤维定向在胎侧的周向，可以提高操纵稳定性。短纤维的定向方向不是周向，而是例如径向的话，不能改善操纵稳定性。

胎侧用橡胶组合物的配方中，以提高操纵稳定性为目的，进行复合弹性模量E*变高的配比的话，同时导致乘坐舒适性的恶化。然而，通过使用时将短纤维定向在胎侧的周向，由于未定向短纤维的方向的弹性模量不高，所以乘坐舒适性不会恶化。

本发明中，短纤维定向在轮胎的胎侧的周向是指在图1记载的具有胎侧的充气轮胎1中，短纤维4定向在由橡胶片的层压体构成的胎侧3中的充气轮胎1的周向(轮胎上的短纤维的定向方向5)。此外，图1记载了轮胎径向14。另外图1记载了胎面2。

另外，短纤维定向在轮胎的胎侧的周向可以通过测定周向和径向的复合弹性模量进行确认。另外，短纤维定向在轮胎的胎侧的周向也可以从复合弹性模量的各向异性效果进行确认。

图2是显示本发明的具有胎侧的充气轮胎中，具有橡胶片层压得到的胎侧的充气轮胎的制作的说明图。

通过压延机辊筒7挤出橡胶组合物6，制作橡胶片8。图2中，显示了橡胶片8上的短纤维9、短纤维的定向方向10。由挤出的橡胶片8得到轮胎上的短纤维为周向定向的橡胶片11，在轮胎成型机13上制作胎侧的橡胶片的层压体12。

构成本发明的充气轮胎的胎侧是由胎侧用橡胶组合物挤出厚度的上限值为1.5mm、优选厚度的上限为1mm这样的范围内的橡胶片。此外，厚度的下限值为0.2mm、优选厚度的下限值为0.8mm这样的范围内的橡胶片。通过将橡胶片的厚度设定在1.5mm以下，可以使橡胶片中的二烯系橡胶的间规-1，2-聚丁二烯的排列(定向)的方向整齐，通过将该橡胶片粘合得到的胎侧尤其在轮胎周向上具有充分的复合弹性模量。橡胶片的厚度超过1.5mm的话，橡胶片中的间规-1，2聚丁二烯纤维不易定向，安装有得到的充气轮胎的汽车的操纵稳定性下降。此外，橡胶片的厚度不足0.2mm的话，过薄而有加工性低劣的倾向。

构成本发明的充气轮胎的胎侧，挤出的厚度或辊片取出时的厚度越薄，各向异性效果越大。橡胶通过辊间时，橡胶沿挤出方向延伸，而辊间的厚度越薄，通过辊间时的沿挤出方向的拉伸效果越大，其结果短纤维越容易定向在挤出方向。可以得到这样的橡胶片，由挤出机挤出的橡胶片的短纤维相对于挤出机的挤出方向平行地定向(参见图1及图2)，并且定向在轮胎的胎侧的周向。

本发明的充气轮胎中，胎侧是通过将挤出的橡胶片粘合进行层压制作而成的。

用1张1.5mm以下的橡胶片的话，胎侧的补强性低，可以通过将挤出的橡胶片粘合进行层压来增加胎侧的橡胶层的厚度，提高抗切割性能。

此外，具有将挤出的橡胶片卷成螺旋状，轮胎1周内没有接缝部的结构时，不仅操纵稳定性、乘坐舒适性优化，还可以期待带来力变量(FV)的优化。

本发明中，轮胎1周内的接缝部是指将1张胎侧卷绕作成轮胎时，通常出现在一处的横穿整个胎侧的接缝(通常横穿整个胎侧的接缝只有1处)。

出于抗切割性的理由，将橡胶片粘合层压制作而成的胎侧的厚度优选2mm以上，更优选2.5mm以上。此外，出于抑制乘坐舒适性的恶化、抑制滚动阻力的恶化的理由，将橡胶片粘合层压制作而成的胎侧的厚度优选6mm以下，更优选5mm以下。

本发明的充气轮胎可以这样得到，将上述胎侧和其他轮胎构件粘合，制造未硫化轮胎，在加压下对未硫化轮胎进行加热硫化。在这里，其他的轮胎构件举例有胎面、子口增强胶条、胎体、胎圈、内衬层等。

本发明的充气轮胎中的胎侧中，在温度70℃及动态应变2％下测定的该胎侧的轮胎周向的复合弹性模量E*a为3MPa以上，优选3.5MPa以上。复合弹性模量E*a不足3MPa时，由于模量低，汽车的操纵稳定性恶化。此外，在温度70℃及动态应变2％下测定的该胎侧的轮胎周向的复合弹性模量E*a为15MPa以下，优选12MPa以下。复合弹性模量E*a超过15MPa时，乘坐舒适性恶化。

本发明的具有由胎侧用橡胶组合物构成的胎侧的充气轮胎的特征在于，在温度70℃、动态应变2％下测定使用的胎侧用橡胶组合物的轮胎周向的复合弹性模量E*a为3～15MPa。

并且，温度70℃、动态应变2％下测定的轮胎周向的复合弹性模量E*a为3～15MPa的胎侧用橡胶组合物可以通过日本专利特开2006-281744号公报记载的充气轮胎的制造方法进行制造。

此外，温度70℃、动态应变2％下测定的轮胎周向的复合弹性模量E*a为3～15MPa的胎侧用橡胶组合物的物性可以这样确认，通过沿周向切下细长方形的试样片，测定复合弹性模量。

在这里，沿轮胎周向(参见图1的轮胎上的短纤维的定向方向5)切成细长方形是指以轮胎轴为中心，周向为长边，切下试样片，复合弹性模量E*a是对该长边方向施加应变进行测定的。

本发明的充气轮胎中的胎侧中，在温度70℃及动态应变2％下测定的该胎侧的轮胎的径向的复合弹性模量E*b优选2.0～11.0MPa，更优选2.5～8MPa。复合弹性模量E*b不足2MPa时，由于模量低，操纵稳定性有下降的倾向。复合弹性模量E*b超过11.0MPa时，乘坐舒适性恶化。

并且，温度70℃、动态应变2％下测定的轮胎径向的复合弹性模量E*b为2.0～11.0MPa的胎侧用橡胶组合物的径向硬度基本上由炭黑量或油量、硫化系決定，在这里放入短纤维进行定向的话，只提高定向方向的硬度。

此外，温度70℃、动态应变2％下测定的轮胎径向的复合弹性模量E*b为2.0～11.0MPa的胎侧用橡胶组合物的物性可以这样确认，通过沿径向切下细长方形的试样片进行测定。

在这里，沿轮胎径向(参见图1的轮胎径向14)切成细长方形是指以轮胎轴为中心，径向为长边，切下试样片，复合弹性模量E*b是对该长边方向施加应变进行测定的。

复合弹性模量E*a与上述复合弹性模量E*b之比(E*a/E*b)优选1.3以上，更优选1.4以上。E*a/E*b不足1.3时，乘坐舒适性和操纵稳定性之间的平衡有下降的倾向。此外，E*a/E*b优选3以下，更优选2.5以下。E*a/E*b超过3时，乘坐舒适性和操纵稳定性之间的平衡有下降的倾向。

出于可以提高省油耗性的理由，本发明的充气轮胎中的胎侧中，在温度70℃及动态应变2％下测定的该胎侧的损耗角正切值tanδ优选0.25以下，更优选0.22以下。

并且，温度70℃、动态应变2％下测定的轮胎胎侧的损耗角正切值tanδ在0.25以下的胎侧用橡胶组合物可以通过日本专利特开2006-281744号公报记载的充气轮胎的制造方法进行制造。

此外，温度70℃、动态应变2％下测定的轮胎胎侧的损耗角正切值tanδ在0.25以下的胎侧用橡胶组合物的物性可以这样确认，通过从轮胎上沿周向切下细长方形的试样片，测定复合弹性模量。

实施例

根据实施例，对本发明进行详细地说明，但本发明并不限于此。

以下记载了实施例中使用的药品。

NR：RSS#3

BR：宇部兴产(株)制的BR130B

含有间规-1，2-聚丁二烯的聚丁二烯橡胶(VCR)(1)：宇部兴产(株)制的VCR412(间规-1，2-聚丁二烯结晶分散体、间规-1，2-聚丁二烯结晶的含量：12重量％、沸腾正己烷不溶物的含量(二烯系橡胶中的间规-1，2-聚丁二烯含量)：12重量％)

含有间规-1，2-聚丁二烯的聚丁二烯橡胶(VCR)(2)：宇部兴产(株)制的VCR617(间规-1，2-聚丁二烯结晶分散体、间规-1，2-聚丁二烯结晶的含量：17重量％、沸腾正己烷不溶物的含量：15～18重量％)

炭黑：昭和キヤボツト(株)制的N351(N2SA：80m²/g)

操作油：出光兴产(株)制的DIANA PROCESS AH40

蜡：大内新兴化学工业(株)制造的SANNOC蜡

防老剂：精工化学(株)制的オゾノン6C

硬脂酸：日本油脂(株)制造的桐

氧化锌：东邦锌(株)制的银岭R

硫：鹤见化学工业(株)制的硫

硫化促进剂：大内新兴化学工业(株)制的Nocceler NS(正叔丁基-2-苯并噻唑基亚磺酰胺)

实施例1～10及比较例1～3

<充气轮胎的制造>

用本伯里密炼机在大约150℃下将表1～3表示的基础配方混炼5分钟，然后，在得到的橡胶组合物中加入表1所示的最后的配方(硫化剂：硫及硫化促进剂)，用双轴开炼机在大约80℃下混炼5分钟。

用辊将得到的胎侧用橡胶组合物以表1～3所示的出辊时的片厚度分别挤出片，对表1～3所示的张数的该片进行层压，制作胎侧。

将制作的胎侧与其他的轮胎构件粘合，使未硫化轮胎成形，在温度175℃、20kgf的条件下进行12分钟的硫化，制造225/55R17的乘用车用轮胎，用于以下试验。

表1中，“1周内的接缝数”是指用一剖面横切整个胎侧部的剖面数。

<试验方法>

(粘弹性试验)

用制备的新品胎侧用橡胶组合物制作周向及径向的试验片，在频率10Hz及动态应变2.0％、温度70℃的条件下，用岩本制作所制的粘弹性分光计测定试验片的轮胎周向的复合弹性模量E*a及轮胎的径向的复合弹性模量E*b。E*a及E*b越高，车的操纵稳定性越良好。但是，E*a超过15MPa，E*b超过11MPa的话，乘坐舒适性恶化。

(实车的操纵稳定性试验及乘坐舒适性试验)

在3000cc的高性能车上安装轮胎，一般的行驶条件中，在试验场实施操纵稳定性及乘坐舒适性的感觉评价。

关于操纵稳定性，3表示良好，2表示轮胎刚性稍有不足，1表示轮胎刚性特别不足。

此外，关于乘坐舒适性，3表示良好，2表示轮胎有点硬，不柔软，1表示轮胎过硬。

(力变量(Force Variation、FV))

其是表示轮胎的均匀性的标志。用均一性测定机测定径向力变量(RFV、单位：kN)。将比较例1作为均一性的基准，分别进行评价。均一性高的话，呈现轮胎转动时不易振动的状态。

(抗切割性)

采用耐切断指数摆锤式冲击割口试验机，用宽20mm的钢铁制的刀刃制造伤痕，将比较例1的伤的深度设定为100，分别将伤的深度指数化。指数越大，抗切割性越优良。

(抗龟裂增长性)

依据JIS-K 6301的挠曲试验，测定进行12万次的挠曲时的龟裂的长度。将比较例1的龟裂的长度设定为100，分别进行指数化。指数越大，抗龟裂增长性越优良。

(加工性)

加工性的评价结果可以用作为生产率的指标。目测分三档评价挤出坯料的形状及加工容易度。加工性的评价结果中，“○”表示加工性良好，“△”表示成型·加工性稍差，“×”表示成型·加工性非常差。

表1的实施例2是在实施例1的基础上减少炭黑混合量的轮胎。

实施例3的胎侧采用胶条卷取(STW)方式，由通过将胶条反复卷绕成螺旋状而形成的胶条卷绕体制作而成。即，实施例3的胎侧由具有重叠部分并将胶条层压为漩涡状得到的胶条卷绕体构成的橡胶构件(橡胶片)构成，使得其以轮胎轴为中心，片层压张数为3张，1周内没有接缝。比较例1及2是未混合间规-1，2-聚丁二烯橡胶的轮胎。比较例3是层压1张出辊时的片厚度为3mm的橡胶片作成胎侧的轮胎。

表2的实施例4表示在实施例1的基础上，使用间规-1，2-聚丁二烯橡胶(2)代替间规-1，2-聚丁二烯橡胶(1)的实施例，实施例5～7表示改变了间规-1，2-聚丁二烯橡胶(1)的混合量的实施例。

表3的实施例8～10表示改变了出辊时的片厚度的实施例。另外，适当地调整此时的片层压张数，使得胎侧的厚度约为3mm。

[表1]

表1

[表2]

表2

[表3]

表3

产业上的可利用性

根据本发明，通过用含有含间规-1，2-聚丁二烯的二烯系橡胶成分的胎侧用橡胶组合物挤出厚度在1.5mm以下的橡胶片，层压该橡胶片制作胎侧，可以积极地将胎侧中的间规-1，2-聚丁二烯定向在挤出方向，结果，挤出方向和其90°方向的复合弹性模量出现各向异性效果。结果可以提供提高了乘坐舒适性及操纵稳定性的充气轮胎。

Claims

1.一种充气轮胎，其具有胎侧，所述胎侧由含有橡胶成分的胎侧用橡胶组合物构成，所述橡胶成分至少含有天然橡胶及含间规-1，2-聚丁二烯的二烯系橡胶，所述胎侧由以1.5mm以下的厚度挤出所述胎侧用橡胶组合物得到的橡胶片层压而成，所述胎侧用橡胶组合物在温度70℃、动态应变2％下测定的轮胎周向的复合弹性模量E*a为3～15MPa。

2.如权利要求1所述的充气轮胎，在温度70℃、动态应变2％下测定的胎侧的轮胎周向的复合弹性模量E*a与轮胎径向的复合弹性模量E*b之比(E*a/E*b)在1.3以上。