JP6804054B1 - 乗用車用空気入りラジアルタイヤ - Google Patents
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Abstract
Description
一対のビード部間をトロイダル状に跨るラジアル配列コードのカーカスと、前記カーカスのタイヤ径方向外側に設けられたトレッドとを備える乗用車用空気入りラジアルタイヤであって、
前記トレッドは、
正規リムに組み込み、内圧を正規内圧とした際のタイヤの断面幅をWt(mm)、外径をDt(mm)としたとき、1963.4≦(Dt2×π/4)/Wt≦2827.4を満たしており、
トレッド踏面に、少なくとも1本の前記トレッドの周方向に延びる主溝を有すると共に、
前記トレッド踏面におけるランド/シー比が、55%超、85%未満であり、
前記トレッドを形成するゴム組成物は、周波数10Hz、初期歪2%、動歪率1%の条件下で測定された損失正接(tanδ)において、
|20℃tanδ−50℃tanδ|が、0.01以上、0.15未満であると共に、
|5℃tanδ−20℃tanδ|が、0.15超、0.70未満である
ことを特徴とする乗用車用空気入りラジアルタイヤである。
前記|20℃tanδ−50℃tanδ|が、0.08超、0.12未満であることを特徴とする請求項1に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤである。
前記|5℃tanδ−20℃tanδ|が、0.30超、0.40未満であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤである。
前記トレッドが、3本以上の前記主溝と、一対の接地端とによって、タイヤ軸方向に4つ以上の領域に区画されており、
前記4つ以上の領域の各々の領域において、タイヤ周方向の単位長さ当たりの平均踏面面積の差異が、15%以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤである。
前記トレッドが、トレッドパターンのタイヤ軸方向の中央部を通る中心線を挟んでタイヤ周方向に沿って連続して延びる1対のショルダー主溝によって、センター陸部領域と両ショルダー陸部領域とに区画されており、
前記ショルダー主溝は、溝幅が4mm超、20mm未満で、かつ、溝幅中心がトレッド接地端から接地幅の25%幅位置よりも前記センター側にあり、
前記センター陸部領域は、タイヤ接地域の全陸部の40%以上の面積を有していることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤである。
トレッドは、前記トレッド踏面を構成するキャップゴム層と、前記キャップゴム層の内側に位置するベースゴム層とから構成されており、
前記キャップゴム層の硬度が、前記ベースゴム層の硬度より高く、JIS A硬度で45超、75未満であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤである。
前記トレッドを形成するゴム組成物が、
ゴム成分としてジエン系ゴムを35質量%以上含有しており、
前記ゴム成分100質量部に対し、BET比表面積が140m2/g超、250m2/g未満のシリカを、35質量部以上含有していることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤである。
前記センター陸部領域に、陸部を横断する方向に延びる横溝および/または横サイプが設けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤである。
最初に、本発明に係るタイヤの特徴について説明する。
以下、実施の形態に基づいて、本発明を具体的に説明する。
前記したように、本実施の形態のタイヤは、まず、一対のビード部間をトロイダル状に跨るラジアル配列コードのカーカスと、カーカスのタイヤ径方向外側に設けられたトレッドとを備える乗用車用空気入りラジアルタイヤである。
次に、本実施の形態のタイヤは、周波数10Hz、初期歪2%、動歪率1%の条件下で測定された損失正接(tanδ)において、|20℃tanδ−50℃tanδ|が、0.01以上、0.15未満であり、|5℃tanδ−20℃tanδ|が、0.15超、0.70未満となるように配合されたゴム組成物を用いてトレッドが形成されている。
本実施の形態において、トレッドは、以下のように形成されていると、より好ましい。
前記したように、本実施の形態のタイヤにおいてトレッドゴムは、周波数10Hz、初期歪2%、動歪率1%の条件下で測定された損失正接(tanδ)において、|20℃tanδ−50℃tanδ|が、0.01以上、0.15未満であると共に、|5℃tanδ−20℃tanδ|が、0.15超、0.70未満となるように配合されたゴム組成物を用いてトレッドが形成されている。
このようなゴム物性を有するゴム組成物は、以下に記載するゴム成分、およびその他の配合材料から得ることができる。特に、ゴム成分の種類と量、シリカの種類と量、カーボンブラックの種類と量、可塑剤の種類と量、および硫黄の量を調整することで、所望のゴム物性を容易に実現することができる。
ゴム成分としては、ジエン系ゴムを35質量%以上含有していることが好ましい。具体的なジエン系ゴムとしては、天然ゴム(NR)、イソプレン系ゴム、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合ゴム(SIBR)等のゴムが挙げられる。これら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。
前記ゴム組成物がイソプレン系ゴムを含む場合、ゴム成分100質量%中のイソプレン系ゴムの含有量(合計含有量)は、例えば、5質量%超、100質量%未満である。イソプレン系ゴムとしては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、改質NR、変性NR、変性IR等が挙げられる。
前記ゴム組成物がSBRを含む場合、ゴム成分100質量%中のSBRの含有量は、例えば、5質量%超、100質量%未満である。SBRの重量平均分子量は、例えば、10万超、200万未満である。SBRのスチレン量は、例えば、5質量%超、50質量%未満である。SBRのビニル量(1,2−結合ブタジエン単位量)は、例えば、5質量%超、70質量%未満である。なお、SBRの構造同定(スチレン量、ビニル量の測定)は、例えば、日本電子(株)製JNM−ECAシリーズの装置を用いて行うことができる。
前記ゴム組成物がBRを含む場合、ゴム成分100質量%中のBRの含有量は、例えば5質量%超、100質量%未満である。BRの重量平均分子量は、例えば、10万超、200万未満である。BRのビニル量は、例えば1質量%超、30質量%未満である。BRのシス量は、例えば1質量%超、98質量%未満である。BRのトランス量は、例えば1質量%超、60質量%未満である。
(イ)シリカ
ゴム組成物は、シリカを含むことが好ましく、具体的には、ゴム成分100質量部に対し、BET比表面積が140m2/g超、250m2/g未満のシリカを、35質量部以上含有していることが好ましい。シリカとしては、例えば、乾式法シリカ(無水シリカ)、湿式法シリカ(含水シリカ)などが挙げられる。なかでも、シラノール基が多いという理由から、湿式法シリカが好ましい。なお、上記したBET比表面積は、ASTM D3037−93に準じてBET法で測定されるN2SAの値である。
ゴム組成物は、シリカと共にシランカップリング剤を含むことが好ましい。シランカップリング剤としては、特に限定されず、例えば、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(4−トリエトキシシリルブチル)テトラスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2−トリメトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)トリスルフィド、ビス(4−トリメトキシシリルブチル)トリスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)ジスルフィド、ビス(4−トリエトキシシリルブチル)ジスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2−トリメトキシシリルエチル)ジスルフィド、ビス(4−トリメトキシシリルブチル)ジスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2−トリエトキシシリルエチル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、などのスルフィド系、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、2−メルカプトエチルトリエトキシシラン、Momentive社製のNXT、NXT−Zなどのメルカプト系、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシランなどのビニル系、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ系、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどのグリシドキシ系、3−ニトロプロピルトリメトキシシラン、3−ニトロプロピルトリエトキシシランなどのニトロ系、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリエトキシシランなどのクロロ系などがあげられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ゴム組成物は、カーボンブラックを含むことが好ましい。カーボンブラックの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、1質量部超、200質量部未満である。
ゴム組成物は、液状ポリマー、固体ポリマー等の、ゴム成分以外のポリマー成分を含んでもよい。
前記ゴム組成物は、オイルを含んでもよい。オイルの含有量は、例えば、1.0質量部超、100.0質量部未満である。なお、オイルの含有量には、ゴム(油展ゴム)に含まれるオイルの量も含まれる。
ゴム組成物は、低温可塑剤を含んでもよい。低温可塑剤としては、例えば、ジオクチルフタレート(DOP)、ジブチルフタレート(DBP)、トリス(2エチルヘキシル)ホスフェート(TOP)、ビス(2エチルヘキシル)セバケート(DOS)等の液状成分が挙げられる。低温可塑剤を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、例えば、1質量部超、60質量部未満である。
前記ゴム組成物は、ワックスを含むことが好ましい。ワックスの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.5質量部超、20質量部未満である。
ゴム組成物は、老化防止剤を含むことが好ましい。老化防止剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、1質量部超、10質量部未満である。
ゴム組成物は、ステアリン酸を含んでもよい。ステアリン酸の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.5質量部超、10.0質量部未満である。ステアリン酸としては、従来公知のものを使用でき、例えば、日油(株)、NOF社、花王(株)、富士フイルム和光純薬(株)、千葉脂肪酸(株)等の製品を使用できる。
ゴム組成物は、酸化亜鉛を含んでもよい。酸化亜鉛の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.5質量部超、10質量部未満である。酸化亜鉛としては、従来公知のものを使用でき、例えば、三井金属鉱業(株)、東邦亜鉛(株)、ハクスイテック(株)、正同化学工業(株)、堺化学工業(株)等の製品を使用できる。
ゴム組成物は、硫黄等の架橋剤を含むことが好ましい。架橋剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.1質量部超、10.0質量部未満である。
ゴム組成物には、前記成分の他、タイヤ工業において一般的に用いられている添加剤、例えば、有機過酸化物;炭酸カルシウム、タルク、アルミナ、クレー、水酸化アルミニウム、マイカ等の充填剤;等を更に配合してもよい。これらの添加剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.1質量部超、200質量部未満である。
前記ゴム組成物は、一般的な方法、例えば、ゴム成分とシリカやカーボンブラック等のフィラーとを混練するベース練り工程と、前記ベース練り工程で得られた混練物と架橋剤とを混練する仕上げ練り工程とを含む製造方法により作製される。
本発明のタイヤは、前記仕上げ練り工程を経て得られた未加硫ゴム組成物を用いて通常の方法で製造される。すなわち、未加硫ゴム組成物を、トレッドの各タイヤ部材の形状にあわせて押出し加工し、他のタイヤ部材と共に、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形することにより、まず、未加硫タイヤを作製する。
まず、ランド/シー比、トレッドゴムの物性が異なるタイヤを製造し、製造したタイヤを乗用車に装着して走行実験を行い、低温での乗り心地および高速走行時の操縦安定性を評価した。
最初に、トレッド用ゴム組成物の製造を行った。
まず、以下に示す各配合材料を準備した。
(イ)NR:TSR20
(ロ−1)SBR1:旭化成(株)製のT3830(S−SBR、油展品)
(ロ−2)SBR2:JSR(株)製のSBR1723(E−SBR)
(ロ−3)SBR3:日本ゼオン(株)製のNipol NS522(油展品)
(ロ−4)SBR4:Dow Chemical社製のSLR6430
(S−SBR、油展品)
(ロ−5)SBR5:Synthos社製のSYNTION 3041(油展品)
(ロ−6)SBR6:次段落に記載の方法に従って作製された変性SBR
(スチレン量:25質量%、ビニル結合量:60質量%、Mw:40万)
(ロ−7)SBR7:旭化成(株)製のT4850
(ハ−1)BR1:宇部興産(株)製のBR150
(ハ−2)BR2:宇部興産(株)製のBR360
(ハ−3)BR3:宇部興産(株)製のBR730
(イ−1)シリカ1:ローディア社製のZEOSIL 1115MP
(BET比表面積:115m2/g)
(イ−2)シリカ2:デグッサ社製のウルトラシルVN3
(BET比表面積:167m2/g)
(ロ−1)シランカップリング剤1:デグサ社製のSi266
(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
(ロ−2)シランカップリング剤2:Momentive社製のNXT
(3−オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン)
(ハ)カーボンブラック:三菱化学(株)製のダイヤブラックN220
(ニ)オイル:(株)ジャパンエナジー製のプロセスX−140
(ホ)レジン:ヤスハラケミカル(株)製のYSポリスターU130
(テルペンフェノール樹脂)
(ヘ)ワックス:日本精蝋(株)製のオゾエース0355
(ト)老化防止剤:大内新興化学(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)
(チ)ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
(リ)酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛2種
(ヌ)架橋剤および加硫促進剤
硫黄:鶴見化学工業(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤1:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS/CZ
(N−tert−ブチル−2−べンゾチアゾリルスルフェンアミド/
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2:大内新興化学工業(株)製のノクセラーDPG
(1,3−ジフェニルグアニジン)
表1に示す配合内容に従い、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材料を150℃の条件下で5分間混練りして、混練物を得た。なお、各配合量は、質量部である。
次に、得られたトレッド用ゴム組成物に、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、80℃の条件下で5分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物を、表2および表3に示す各ランド/シー比となるようにトレッドを成形し、他のタイヤ部材と共に貼り合わせて未加硫タイヤを形成し、170℃の条件下で10分間プレス加硫して、試験用タイヤ(サイズ:175/80R16 91S、断面幅Wt:175mm、外径Dt:689mm、(Dt2×π/4)/Wt=2130.5)を製造した。なお、周方向主溝の本数は4本とした。
(1)トレッドの物性
各試験用タイヤから切り出した各配合のトレッドゴム(加硫後)について、GABO社製「イプレクサー(登録商標)」を用いて、周波数10Hz、初期歪2%、動歪率1%の条件で、5℃、20℃、50℃における損失正接(tanδ)を測定した。結果を表1に併せて示す。
各試験用タイヤを車輌(国産のFF車、排気量2000cc)の全輪に装着して、5℃の環境下で、ドライアスファルト路面のテストコースを速度40km/hで2時間(80km)走行し、そのときの乗り心地を、ドライバーにより官能評価した。評価は、ドライバー10人による5段階評価(1点から5点まで、点数が高い方が良好)の合計値を算出し、下式によりに指数化し評価した。数値が大きい程、低温での乗り心地が優れていることを示している。
低温乗り心地
=[(試験用タイヤの評価合計値)/(比較例1の評価合計値)]×100
各試験用タイヤを車輌(国産のFF車、排気量2000cc)の全輪に装着して、ドライアスファルト路面のテストコースを速度80km/hで周回し、そのときの周回タイムを計測して評価した。評価は、別途用意した基準タイヤの周回タイムとの差に基づいて、下式によりに指数化し評価した。数値が大きい程、ハンドリング特性が良好で、操縦安定性が優れていることを示している。
操縦安定性=[(試験用タイヤの周回タイム−基準タイヤの周回タイム)/
(比較例1の周回タイム−基準タイヤの周回タイム)]×100
低温での乗り心地評価試験および高速走行時の操縦安定性評価試験の結果を、表2および表3に示す。そして、両者の指数の総和に基づいて、総合評価とする。
1.実験方法
周方向主溝の本数を2本、3本、4本とし、それぞれについて、周方向主溝によって区画される領域のタイヤ周方向の単位長さ当たりの接地面積の平均値(平均踏面面積)の差を表4に示す値に変化させたこと以外は、実験1と同様にして、タイヤを製造し、同様に、評価した。なお、トレッドゴムには配合2のゴム組成物を使用し、ランド/シー比は80%に固定した。
評価の結果を表4に示す。なお、実験1では、比較例1のタイヤにおける結果を基準として評価したが、本実験では、実施例9のタイヤにおける結果を基準(評価値:100)として評価している。
1.実験方法
次に、周方向主溝を2本のセンター主溝と2本のショルダー主溝の4本とし、ショルダー主溝の溝幅、溝幅中心の位置(トレッド接地端からの距離の接地幅に対する比率)、およびセンター陸部領域のタイヤ接地域の全陸部に占める面積比率を、表5に示すように変化させてタイヤを製造し、同様に評価した。なお、トレッドゴムには配合5を使用した。
評価の結果を表5に示す。なお、実験1では、比較例1のタイヤにおける結果を基準として評価したが、本実験では、実施例18のタイヤにおける結果を基準(評価値:100)として評価している。
1.実験方法
次に、表6に示すように、トレッド部が、配合の異なるキャップゴム層とベースゴム層の2層構造からなるタイヤを製造し、同様に評価した。なお、周方向主溝の本数を4本とし、ランド/シー比を80%とした。
評価の結果を表6に示す。なお、表6には、キャップゴム層およびベースゴム層において測定したJIS A硬度を併せて示す。なお、実験1では、比較例1のタイヤにおける結果を基準として評価したが、本実験では、実施例28のタイヤにおける結果を基準(評価値:100)として評価している。
Claims (8)
- 一対のビード部間をトロイダル状に跨るラジアル配列コードのカーカスと、前記カーカスのタイヤ径方向外側に設けられたトレッドとを備える乗用車用空気入りラジアルタイヤであって、
前記トレッドは、
正規リムに組み込み、内圧を正規内圧とした際のタイヤの断面幅をWt(mm)、外径をDt(mm)としたとき、1963.4≦(Dt2×π/4)/Wt≦2827.4を満たしており、
トレッド踏面に、少なくとも1本の前記トレッドの周方向に延びる主溝を有すると共に、
前記トレッド踏面におけるランド/シー比が、55%超、85%未満であり、
前記トレッドを形成するゴム組成物は、周波数10Hz、初期歪2%、動歪率1%の条件下で測定された損失正接(tanδ)において、
|20℃tanδ−50℃tanδ|が、0.01以上、0.15未満であると共に、
|5℃tanδ−20℃tanδ|が、0.15超、0.70未満である
ことを特徴とする乗用車用空気入りラジアルタイヤ。 - 前記|20℃tanδ−50℃tanδ|が、0.08超、0.12未満であることを特徴とする請求項1に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
- 前記|5℃tanδ−20℃tanδ|が、0.30超、0.40未満であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
- 前記トレッドが、3本以上の前記主溝と、一対の接地端とによって、タイヤ軸方向に4つ以上の領域に区画されており、
前記4つ以上の領域の各々の領域において、タイヤ周方向の単位長さ当たりの平均踏面面積の差異が、15%以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。 - 前記トレッドが、トレッドパターンのタイヤ軸方向の中央部を通る中心線を挟んでタイヤ周方向に沿って連続して延びる1対のショルダー主溝によって、センター陸部領域と両ショルダー陸部領域とに区画されており、
前記ショルダー主溝は、溝幅が4mm超、20mm未満で、かつ、溝幅中心がトレッド接地端から接地幅の25%幅位置よりも前記センター側にあり、
前記センター陸部領域は、タイヤ接地域の全陸部の40%以上の面積を有していることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。 - トレッドは、前記トレッド踏面を構成するキャップゴム層と、前記キャップゴム層の内側に位置するベースゴム層とから構成されており、
前記キャップゴム層の硬度が、前記ベースゴム層の硬度より高く、JIS A硬度で45超、75未満であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。 - 前記トレッドを形成するゴム組成物が、
ゴム成分としてジエン系ゴムを35質量%以上含有しており、
前記ゴム成分100質量部に対し、BET比表面積が140m2/g超、250m2/g未満のシリカを、35質量部以上含有していることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。 - 前記センター陸部領域に、陸部を横断する方向に延びる横溝および/または横サイプが設けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
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