JP2009107435A

JP2009107435A - タイヤ

Info

Publication number: JP2009107435A
Application number: JP2007280369A
Authority: JP
Inventors: Daijiro Nagano; 大二郎永野
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2007-10-29
Filing date: 2007-10-29
Publication date: 2009-05-21
Also published as: WO2009057587A1

Abstract

【課題】低発熱性に優れたトレッドを具え、グリップ性能等のタイヤ性能を損なうことなく転がり抵抗を低減させたタイヤを提供する。
【解決手段】主溝により陸部が形成されており、二層以上の積層ゴムから構成されたトレッドを具えるタイヤにおいて、少なくとも前記陸部の側面の最外層を前記トレッドの中でｔａｎδを最も低くする。また、前記最外層のｔａｎδを０．０７以下にし、前記最外層の厚さを該キャップゴム層の厚さの３０％以内にし、前記最外層に用いるゴム組成物にＨＡＦ以下のグレードのカーボンブラックを配合したゴム組成物を用いる。
【選択図】図７

Description

本発明はタイヤに関するものであり、更に詳しくは、低発熱性に優れたトレッドを具え、グリップ性能等のタイヤ性能を損なうことなく転がり抵抗を低減させたタイヤに関する。

車両に装着したタイヤを走行させると、タイヤは接地面領域にて、ゴムのつぶれ変形や倒れ込み変形などの各種変形を生じ、これらの変形がもたらすゴムのヒステリシスロスはタイヤの転がり抵抗として現れる。タイヤの転がり抵抗は車両の燃費性能に直接影響を与えるため、経済性及び環境問題等の観点から、タイヤの転がり抵抗を更に低くすることが強く求められている。

この種のヒステリシスロスはタイヤのトレッド部から生じる割合が高いことは周知である。そこで、この種のヒステリシスロス低減のため、トレッドにｔａｎδが小さいゴムを適用する、又はトレッドの変形を抑制するといった手段が講じられている。例えば従来は、トレッドゴムのカーボンブラック含有量を減らすこと又はトレッドゴムにグレードの低いカーボンブラックを使用すること等によりトレッド全体のｔａｎδを低減させることでタイヤの転がり抵抗を下げている（特許文献１、２）。

しかしながら、この様にトレッド全体のｔａｎδを低くするとトレッドの発熱性及び転がり抵抗は低減するものの、タイヤの耐摩耗性及びグリップ力が低下してしまう。そのため、従来のタイヤでは、トレッドの発熱性やタイヤの転がり抵抗の低減と、グリップ力等のタイヤ性能との両立が十分でなかった。

特開２００１−２０６０１２号公報特開２００７−２１６８２９号公報

そこで、本発明は、低発熱性に優れたトレッドを具え、グリップ性能等のタイヤ性能を損なうことなく転がり抵抗を低減させたタイヤを提供することを目的とする。

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、主溝により陸部が形成されており、二層以上の積層ゴムから構成されるトレッドを具えるタイヤにおいて、タイヤに荷重がかかった場合に最も大きく歪む部分のｔａｎδを該トレッドの中で最も低くすることにより、グリップ性能等のタイヤ性能を損なうことなく転がり抵抗を低減させたタイヤが提供できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のタイヤは、主溝により陸部が形成されており、二層以上の積層ゴムから構成されたトレッドを具えるタイヤであって、
少なくとも前記陸部の側面の最外層は前記トレッドの中でｔａｎδが最も低いことを特徴とする。

また、本発明のタイヤの好適例においては、前記最外層のｔａｎδが０．０７以下である。

本発明のタイヤの他の好適例においては、前記トレッドが前記最外層を含むキャップゴム層を具え、前記最外層の厚さが該キャップゴム層の厚さの３０％以内である。

本発明のタイヤの他の好適例においては、前記トレッドが三層の積層ゴムからなる。

また、本発明のタイヤにおいては、少なくとも前記陸部の側面の最外層及び前記主溝の溝底の最外層は、前記トレッドの中でｔａｎδが最も低いことが好ましい。

本発明のタイヤにおいては、前記トレッドの最外層全体は、トレッドの中のｔａｎδが最も低いことが好適である。

本発明のタイヤの他の好適例においては、前記ゴム組成物にＨＡＦ以下のグレードのカーボンブラックを配合する。

本発明のタイヤの他の好適例においては、前記ゴム組成物にヒドラジド化合物を配合する。

本発明によれば、低発熱性に優れたトレッドを具え、グリップ性能等のタイヤ性能を損なうことなく転がり抵抗を低減させたタイヤを提供することができる。

以下、本発明の形態を図を参照して詳細に説明する。図１は本発明のタイヤの作用効果の説明図であり、図２〜５は本発明のタイヤのトレッドの部分断面図である。

まず、本発明のタイヤの前記最外層のゴムの作用効果について図１を用いて以下に説明する。すなわち、図１に示すように、トレッドに圧縮荷重Ｆを作用させると、ゴムの非圧縮性の特性により、トレッドはその表面の位置がＳ_０からＳに移動し（へこみ量はａ）、同時に圧縮荷重Ｆの作用方向と直行する方向に膨らむ（図１右）。このとき、トレッドの陸部の側面の最外層に位置している部分はその内層に位置している部分よりも撓みが大きいため、タイヤに圧縮荷重が作用するタイヤ転動時等において生じるヒステリシスロスへの寄与が大きい。従って、トレッドの陸部の側面の最外層２のｔａｎδをトレッドの中で最も低くすることは、トレッドを低発熱性にするために効果的であり、またトレッド全体のｔａｎδを低くした場合よりもトレッドの剛性を保つために有利である。それ故、こうしたトレッドをタイヤに適用することにより、グリップ力等のタイヤ性能を損なうことなく転がり抵抗を低減したタイヤを製造できる。

本発明のタイヤのトレッドは、図２〜４に示すように主溝４により陸部１が形成されており、二層以上の積層ゴムから構成される。該主溝４は図示のタイヤ周方向の溝の他に、ラグやブロックを形成するためのタイヤ幅方向等の溝であってもよい。更に、本発明のタイヤのトレッドには、図２に示すように最外層２を少なくとも前記陸部の側面に配設する。また、本発明のタイヤのトレッドの好ましい態様としては、図３に示すような最外層２を少なくとも前記陸部の側面の最外層及び前記主溝の溝底の最外層に配設したトレッド、又は図４に示すような最外層２をトレッドの最外層全体に配設したトレッドが挙げられる。本発明のタイヤのトレッドは、主溝により陸部が形成されており、二層以上の積層ゴムから構成されていれば特に限定されず種々の態様をとることができ、例えば図５〜７に示すようにキャップ−ベース構造を有していてもよい。また、最外層２は少なくとも上記部分に配設されていればよく、形態は特に限定されない。

また、本発明のタイヤにおいては、前記最外層のｔａｎδの値は０．０７以下であることが好ましい。前記最外層のｔａｎδの値が０．０７を超えるとタイヤの転がり抵抗の低減が不十分になる。

本発明のタイヤにおいては、前記最外層の厚さが前記キャップゴム層の厚さ（例えば、図２〜７中のＴ）の３０％以内であることが好ましい。前記最外層の厚さが前記キャップゴム層の厚さの３０％超であると耐摩耗性が著しく低下する。

本発明のタイヤにおいては、トレッドは前記最外層２を含む二層以上の積層ゴムから構成されていれば特に限定されないが、他性能の保持等の観点から三層であることが好ましい。

本発明のタイヤにおいては、前記最外層に用いるゴム組成物にＨＡＦ以下（窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が９０ｍ^２／ｇ以下、且つジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）が１３０ｍｌ／１００ｇ以下）のグレードのカーボンブラックを配合することが好適である。前記最外層に用いるゴム組成物にＨＡＦを超えるグレードのカーボンブラックを配合すると、タイヤの転がり抵抗を低減する効果が不十分になる。また、前記最外層に用いるゴム組成物において、前記カーボンブラックの配合量は、ゴム成分１００質量部に対して３０〜６０質量部であることが好ましい。この量が３０質量部未満では耐摩耗性が低下し、一方、６０質量部を超えると低ロス効果が得られない。

また、本発明のタイヤにおいては、前記最外層にヒドラジド化合物を配合したゴム組成物を用いることが好ましい。このように、ゴム組成物に該ヒドラジド化合物を配合すると、ゴム組成物の加硫戻りによる過加硫に起因する弾性率の低下を抑え、低発熱性能及び耐摩耗性の低下を抑制できる。

前記最外層用ゴム組成物に配合するヒドラジド化合物としては、例えば下記式（１）：

で表される化合物を挙げることができる。前記式（１）において、Ａはアリーレン基、二価のヒダントイン残基又は炭素数１〜１８の飽和若しくは不飽和の二価の鎖状炭化水素基を、Ｚは水素原子、ヒドロキシル基、アミノ基又は下記式（２）：

［式中、Ｒ^１〜Ｒ^４はそれぞれ水素原子又は炭素数１〜１８のヒドロカルビル基を示し、それらはたがいに同一でも異なっていてもよく、またＲ^１とＲ^２、Ｒ^３とＲ^４はたがいに結合して環構造を形成していてもよい］で表される基を示す。

前記式（１）で表される化合物の中で、Ａがアリーレン基で、かつＺがヒドロキシル基であるヒドラジド化合物が好ましく、特に下記式（３）及び下記式（４）：

［式中、Ｒ^１及びＲ^２は前記と同様である］で表されるヒドラジド化合物が性能の点から好ましい。

前記式（１）で表される好ましいヒドラジド化合物は、１−ヒドロキシ−Ｎ’−（１−メチルエチリデン）−２−ナフトエ酸ヒドラジド、１−ヒドロキシ−Ｎ’−（１−メチルプロピリデン）−２−ナフトエ酸ヒドラジド、１−ヒドロキシ−Ｎ’−（１−メチルブチリデン）−２−ナフトエ酸ヒドラジド、１−ヒドロキシ−Ｎ’−（１，３−ジメチルブチリデン）−２−ナフトエ酸ヒドラジド、１−ヒドロキシＮ’−（２，６−ジメチル−４−ヘプチリデン）−２−ナフトエ酸ヒドラジド、２−ヒドロキシ−Ｎ’−（１−メチルエチリデン）−３−ナフトエ酸ヒドラジド、２−ヒドロキシ−Ｎ’−（１−メチルプロピリデン）−３−ナフトエ酸ヒドラジド、２−ヒドロキシ−Ｎ’−（１−メチルブチリデン）−３−ナフトエ酸ヒドラジド、２−ヒドロキシ−Ｎ’−（１，３−ジメチルブチリデン）−３−ナフトエ酸ヒドラジド、２−ヒドロキシ−Ｎ’−（２，６−ジメチル−４−ヘプチリデン）−３−ナフトエ酸ヒドラジド、イソフタル酸ジ（１−メチルエチリデン）ヒドラジド、イソフタル酸ジ（１−メチルプロピリデン）ヒドラジド、イソフタル酸ジ（１−メチルブチリデン）ヒドラジド、イソフタル酸ジ（１，３−ジメチルブチリデン）ヒドラジド、イソフタル酸ジ（２，６−ジメチル−４−ヘプチリデン）ヒドラジド、イソニコチン酸（１−メチルエチリデン）ヒドラジド、イソニコチン酸（１−メチルプロピリデン）ヒドラジド、イソニコチン酸（１−メチルブチリデン）ヒドラジド、イソニコチン酸（２，６−ジメチル−４−ヘプチリデン）ヒドラジド、イソニコチン酸（１，３−ジメチルブチリデン）ヒドラジド、Ｎ’−（１−メチルエチリデン）−サリチル酸ヒドラジド、Ｎ’−（１−メチルプロピリデン）−サリチル酸ヒドラジド、Ｎ’−（１−メチルブチリデン）−サリチル酸ヒドラジド、Ｎ’−（１，３−ジメチルブチリデン）−サリチル酸ヒドラジド、Ｎ’−（２，６−ジメチル−４−ヘプチリデン）−サリチル酸ヒドラジドなどであり、特に好ましいヒドラジド化合物は、前記
式（３）及び（４）で表される化合物、具体的には２−ヒドロキシ−Ｎ’−（１−メチルエチリデン）−３−ナフトエ酸ヒドラジド、２−ヒドロキシ−Ｎ’−（１−メチルプロピリデン）−３−ナフトエ酸ヒドラジド、２−ヒドロキシ−Ｎ’−（１−メチルブチリデン）−３−ナフトエ酸ヒドラジド、２−ヒドロキシ−Ｎ’−（１，３−ジメチルブチリデン）−３−ナフトエ酸ヒドラジド、２−ヒドロキシ−Ｎ’−（２，６−ジメチル−４−ヘプチリデン）−３−ナフトエ酸ヒドラジド、Ｎ’−（１−メチルエチリデン）−サリチル酸ヒドラジド、Ｎ’−（１−メチルプロピリデン）−サリチル酸ヒドラジド、Ｎ’−（１−メチルブチリデン）−サリチル酸ヒドラジド、Ｎ’−（１，３−ジメチルブチリデン）−サリチル酸ヒドラジド、Ｎ’−（２，６−ジメチル−４−ヘプチリデン）−サリチル酸ヒドラジドである。

本発明のタイヤにおいて、ヒドラジド化合物の成分は一種用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。また、最外層に用いるゴム組成物へのヒドラジド化合物の配合量は、ゴム成分１００質量部に対して０．０５〜５質量部の範囲にすることが好ましい。該配合量が０．０５質量部未満では弾性率低下の抑制効果が充分に発揮されないおそれがあり、一方、５質量部を超えるとその量の割には効果の向上がみられず、むしろ経済的に不利となる場合がある。効果及び経済性などを考慮すると、最外層に用いるゴム組成物へのヒドラジド化合物の配合量は、ゴム成分１００質量部に対して０．３〜３質量部の範囲であることが更に好ましい。

本発明のタイヤにおいて使用する所定の物性を有する前記最外層は、当業者に周知のゴム成分、充填剤及び樹脂等を適宜配合することによって製造できる。また、本発明のタイヤはトレッドに前記最外層を用いて製造できる。

本発明のタイヤの構成の一例としては、該タイヤが、１対のビード部、該ビード部にトロイド状をなして連なるカーカス、該カーカスのクラウン部をたが締めするベルト及びトレッドを有してなるタイヤであることが挙げられる。本発明のタイヤは、ラジアル構造を有していてもよいし、バイアス構造を有していてもよい。また、本発明のタイヤの構成は特に限定されず、ソリッドタイヤであっても空気入りタイヤであってもよい。

本発明のタイヤは、重荷重用タイヤに用いることが好適である。なお、トレッド以外のタイヤ部材としては、公知の部材を使用することができる。

本発明のタイヤは、その製造方法につき特に制限はないが、例えば、以下のようにして製造することができる。即ち、まず、所定の物性を有する本発明の最外層を調製し、該最外層を具えるトレッドを生タイヤケースのクラウン部に貼り付ける。その後、所定のモールドで所定温度、所定圧力の下で加硫成形することにより製造することができる。

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更可能である。

（ｔａｎδの測定方法）
ｔａｎδは、東洋精機製の粘弾性スペクトロメーターを用い、幅４．７ｍｍの試験片について、歪±１０％、周波数２５Ｈｚ、温度２５℃の条件で測定した。

（変性ポリブタジエンゴム（変性ＢＲ）の調製方法）
（１）触媒の調整
乾燥・窒素置換された、ゴム栓付き容積約１００ｍｌのガラス瓶に、以下の順番に、ブタジエンのシクロヘキサン溶液（１５．２重量％）７．１１ｇ、ネオジムネオデカノエートのシクロヘキサン溶液（０．５６Ｍ）０．５９ｍｌ、メチルアルミノキサンＭＡＯ（東ソーアクゾ製ＰＭＡＯ）のトルエン溶液（アルミニウム濃度として３．２３Ｍ）１０．３２ｍｌ、水素化ジイソブチルアルミ（関東化学製）のヘキサン溶液（０．９０Ｍ）７．７７ｍｌを投入し、室温で２分間熟成した後、塩素化ジエチルアルミ（関東化学製）のヘキサン溶液（０．９５Ｍ）１．４５ｍｌを加え、室温で時折撹拌しながら１５分間熟成した。こうして得られた触媒溶液中のネオジムの濃度は、０．０１１Ｍ（モル／リットル）であった。

（２）重合体中間体の製造
乾燥・窒素置換された、ゴム栓付き容積約９００ｍｌのガラス瓶に、乾燥精製された１，３−ブタジエンのシクロヘキサン溶液及び乾燥シクロヘキサンを各々投入し、１，３−ブタジエン１２．５質量％のシクロヘキサン溶液が４００ｇ投入された状態とした。次に、（１）において調整した触媒溶液２．２８ｍｌ（ネオジム換算０．０２５ｍｍｏｌ）を投入し、５０℃温水浴中で１．０時間重合を行った。

（３）第１次変性処理
第１次変性剤として、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＧＰＭＯＳ：エポキシ）のヘキサン溶液（１．０Ｍ）として、ＧＰＭＯＳを２３．５モル当量（ネオジム対比）投入し、５０℃で６０分間処理することにより、第１次の変性を行った。

（４）第２次変性以降の処理
続いて、縮合促進剤として、ビス（２−エチルヘキサノエート）スズ（ＢＥＨＡＳ）のシクロヘキサン溶液（１．０１Ｍ）を１．７６ｍｌ（７０．５ｅｑ／Ｎｄ相当）と、イオン交換水３２μｌ（７０．５ｅｑ／Ｎｄ相当）を投入し、５０℃温水浴中で１．０時間処理した。その後、重合系に老化防止剤２，２−メチレン−ビス（４−エチル−６−ｔ−ブチルフェノール）（ＮＳ−５）のイソプロパノール５％溶液２ｍｌを加えて反応の停止を行い、更に微量のＮＳ−５を含むイソプロパノール中で再沈殿を行い、ドラム乾燥することにより変性ＢＲを得た。

サイズが１１Ｒ２２．５で、トレッドのベースゴム層上のキャップゴム層が最外層と該最外層と隣接する内層との二層構造をなし（図７に示したのと同様の三層トレッド）、前記最外層の厚さが、該キャップゴム層の厚さの２０％であり、表１に示す配合組成及びｔａｎδを有するゴム組成物を、表２に示す構成でトレッドの最外層、内層及びベースゴム層に使用したトラック・バス用空気入りラジアルタイヤを作製した（実施例）。また、該供試タイヤの転がり抵抗性能を評価するため、実施例の最外層のゴム組成物をこの内層のゴム組成物と同じにした従来のタイヤを準備した（比較例）。

（転がり抵抗の測定）
これらタイヤを標準リム７．５×２２．５に組み付け、最高空気圧７５０ｋＰａの内圧を充填し、２４．５ｋＮの負荷荷重の下、速度８０ｋｍ／ｈで走行させた。このときの比較例に係るタイヤの転がり抵抗を１００とし、実施例に係るタイヤの転がり抵抗を指数表示した。なお、該指数が大きいほど転がり抵抗が小さいことを指す。結果を表２に示す。

ｔａｎδの値は上記測定方法に従い測定した。

＊１上記方法により調製した変性ポリブタジエンゴム
＊２東海カーボン製、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）：７９ｍ^２／ｇ、ジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）：１０１ｍｌ／１００ｇ
＊３東ソーシリカ製、ニップシールＡＱ
＊４大内新興化学工業製、ノクセラーＮＳ−Ｐ、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−べンゾチアゾリルスルフェンアミド
＊５住友化学製、アンチゲン６Ｃ、Ｎ−フェニル−Ｎ’−１，３−ジメチルブチル−ｐ−フェニレンジアミン

表２の結果から、実施例は比較例に較べて転がり抵抗が大幅に向上していることが分かる。従って、主溝により陸部が形成されており、二層以上の積層ゴムから構成されたトレッドを具えるタイヤにおいて、少なくとも前記陸部の側面の最外層は前記トレッドの中でｔａｎδが最も低いことを特徴とするタイヤは、従来のタイヤに比べて転がり抵抗が大幅に改善されることが分かる。

本発明のタイヤの作用効果の説明図である。本発明のタイヤのトレッドの拡大断面図である。本発明のタイヤのトレッドの他の拡大断面図である。本発明のタイヤのトレッドの他の拡大断面図である。本発明のタイヤのトレッドの他の拡大断面図である。本発明のタイヤのトレッドの他の拡大断面図である。本発明のタイヤのトレッドの他の拡大断面図である。

符号の説明

Ａトレッドの陸部
Ｆ圧縮荷重の作用方向
Ｓ_０無荷重時のトレッド表面の位置
Ｓ荷重時のトレッド表面の位置
Ｔキャップゴム層の厚さ
ａ荷重時のトレッドのへこみ量
１トレッドの陸部
２トレッドの陸部の最外層
３トレッドベース部
４主溝

Claims

主溝により陸部が形成されており、二層以上の積層ゴムから構成されたトレッドを具えるタイヤにおいて、
少なくとも前記陸部の側面の最外層は前記トレッドの中でｔａｎδが最も低いことを特徴とするタイヤ。
前記最外層のｔａｎδが０．０７以下であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ。
前記トレッドが前記最外層を含むキャップゴム層を具え、前記最外層の厚さが、該キャップゴム層の厚さの３０％以内であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ。
前記トレッドが三層の積層ゴムからなることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ。
少なくとも前記陸部の側面の最外層及び前記主溝の溝底の最外層は、前記トレッドの中でｔａｎδが最も低いことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ。
前記トレッドの最外層全体は、トレッドの中のｔａｎδが最も低いことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ。
前記最外層にＨＡＦ以下のグレードのカーボンブラックを配合したゴム組成物を用いたことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ。
前記最外層にヒドラジド化合物を配合したゴム組成物を用いたことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ。