特許 7415130 空気入りタイヤ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-09

(45)【発行日】2024-01-17

(54)【発明の名称】空気入りタイヤ

(51)【国際特許分類】

   B60C 5/14 20060101AFI20240110BHJP

   B60C 11/00 20060101ALI20240110BHJP

   C08L 9/00 20060101ALI20240110BHJP

   C08K 3/013 20180101ALI20240110BHJP

   C08K 3/04 20060101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

B60C5/14 Z

B60C5/14 A

B60C11/00 D

C08L9/00

C08K3/013

C08K3/04

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019193489

(22)【出願日】2019-10-24

(65)【公開番号】P2021066337

(43)【公開日】2021-04-30

【審査請求日】2022-09-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000006714

【氏名又は名称】横浜ゴム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100089875

【弁理士】

【氏名又は名称】野田 茂

(72)【発明者】

【氏名】柴田 寛和

(72)【発明者】

【氏名】杉浦 裕記

(72)【発明者】

【氏名】清水 克典

【審査官】脇田 寛泰

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１１９６１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１９３５６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１７８００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１５０５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０２４１００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０７８７３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１１７４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０３９９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１７２２５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０２０１９２０３１３６（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－１８９８３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６０Ｃ１／００－１９／１２

Ｃ０８Ｋ３／００－１３／０８

Ｃ０８Ｌ１／００－１０１／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

空気封止層としてインナーライナーゴムと、前記インナーライナーのタイヤ径方向外側に配置されるキャップトレッドゴムと、を備える空気入りタイヤにおいて、
前記インナーライナーゴムの厚み範囲が０．３ｍｍ～２０ｍｍであり、
前記インナーライナーゴムを構成するゴム１００質量部中、ブチル系ゴムの割合が６０～９０質量部であり、
前記インナーライナーゴムを構成するゴム１００質量部に対し、充填剤として窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２５～１００ｍ^２／ｇのカーボンブラックを３０～８０質量部含み、
前記キャップトレッドゴムの最大厚みが２ｍｍ～２０ｍｍであり、
前記キャップトレッドゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ cap）と前記インナーライナーゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ IL）とが下記式を満たすとともに、
前記キャップトレッドゴムの気体透過係数（透過係数cap）と前記インナーライナーゴムの気体透過係数（透過係数IL）とが下記式を満たす
ことを特徴とする空気入りタイヤ。
０．７≦（Ｈｓ cap）／（Ｈｓ IL）≦１．７
２．５≦（透過係数 cap）／（透過係数 IL）≦７．５

【請求項2】

前記インナーライナーゴムを構成するゴム１００質量部に対し、オイルを０～２０質量部含むことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。

【請求項3】

前記インナーライナーゴムが、タイヤ径方向における最内面に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気入りタイヤに関するものであり、詳しくは、ロードノイズの低減、操縦安定性の向上およびエア漏れの防止を同時に達成し得る空気入りタイヤに関するものである。

【背景技術】

【0002】

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、空気入りタイヤのタイヤ径方向における最内面には、空気透過防止性能に優れたブチル系ゴムを主成分とするインナーライナーゴムが設けられ、エア漏れを防いでいる。

【0003】

ところで、モータを動力源として走行する電気自動車は、内燃機関を動力源として走行する自動車と比較して、車両由来の騒音が大きく低減されている。そのため車両走行におけるノイズ源としてタイヤ由来の騒音（ロードノイズ）がクローズアップされており、さらなるロードノイズの低減が求められている。

【0004】

ロードノイズを低減するには、例えばキャップトレッドゴム等のタイヤを構成する部材を柔らかくすることによって、タイヤのバネ特性を低下させる手法が知られている。しかし、例えばキャップトレッドゴムを柔らかくするとタイヤの剛性が低下することで操縦安定性が低下する問題点がある。一方、タイヤを構成する部材を単に柔らかくするとエア漏れし易くなる傾向にあり、以上から、ロードノイズの低減、操縦安定性の向上およびエア漏れの防止は、同時に達成するのが困難な事項である。

【0005】

なお、ロードノイズの低減と操縦安定性の向上を図る技術としては、例えば特許文献１～３に開示がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００７－２５３７０８号公報

【文献】特開２０１４－８００７４号公報

【文献】国際公開ＷＯ２０１４／００２６３１号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

したがって本発明の目的は、ロードノイズの低減、操縦安定性の向上およびエア漏れの防止を同時に達成し得る空気入りタイヤを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明者は鋭意研究を重ねた結果、インナーライナーゴムの厚み範囲、インナーライナーゴムの組成、キャップトレッドゴムの硬度とインナーライナーゴムの硬度との関係、およびキャップトレッドゴムの気体透過係数とインナーライナーゴムの気体透過係数との関係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。

【0009】

１．空気封止層としてインナーライナーゴムと、前記インナーライナーのタイヤ径方向外側に配置されるキャップトレッドゴムと、を備える空気入りタイヤにおいて、
前記インナーライナーゴムの厚み範囲が０．３ｍｍ～２０ｍｍであり、
前記インナーライナーゴムを構成するゴム１００質量部中、ブチル系ゴムの割合が５０質量部以上であり、
前記インナーライナーゴムを構成するゴム１００質量部に対し、充填剤として窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２５～１００ｍ^２／ｇのカーボンブラックを３０質量部以上含み、
前記キャップトレッドゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ cap）と前記インナーライナーゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ IL）とが下記式を満たすとともに、
前記キャップトレッドゴムの気体透過係数（透過係数cap）と前記インナーライナーゴムの気体透過係数（透過係数IL）とが下記式を満たす
ことを特徴とする空気入りタイヤ。
０．７≦（Ｈｓ cap）／（Ｈｓ IL）≦１．７
２．５≦（透過係数 cap）／（透過係数 IL）≦７．５
２．前記インナーライナーゴムを構成するゴム１００質量部に対し、前記窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２５～１００ｍ^２／ｇのカーボンブラックを３０～８０質量部含むことを特徴とする前記１に記載の空気入りタイヤ。
３．前記インナーライナーゴムを構成するゴム１００質量部中、前記ブチル系ゴムの割合が６０～９０質量部であることを特徴とする前記１または２に記載の空気入りタイヤ。
４．前記インナーライナーゴムを構成するゴム１００質量部に対し、オイルを０～２０質量部含むことを特徴とする前記１～３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
５．前記インナーライナーゴムが、タイヤ径方向における最内面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空気入りタイヤ。

【発明の効果】

【0010】

本発明の空気入りタイヤは、空気封止層としてインナーライナーゴムと、前記インナーライナーのタイヤ径方向外側に配置されるキャップトレッドゴムと、を備え、前記インナーライナーゴムの厚み範囲が０．３ｍｍ～２０ｍｍであり、前記インナーライナーゴムを構成するゴム１００質量部中、ブチル系ゴムの割合が５０質量部以上であり、前記インナーライナーゴムを構成するゴム１００質量部に対し、充填剤として窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２５～１００ｍ^２／ｇのカーボンブラックを３０質量部以上含み、前記キャップトレッドゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ cap）と前記インナーライナーゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ IL）とが０．７≦（Ｈｓ cap）／（Ｈｓ IL）≦１．７を満たし、かつ前記キャップトレッドゴムの気体透過係数（透過係数cap）と前記インナーライナーゴムの気体透過係数（透過係数IL）とが２．５≦（透過係数 cap）／（透過係数 IL）≦７．５を満たすことを特徴としているので、ロードノイズの低減、操縦安定性の向上およびエア漏れの防止を同時に達成し得る空気入りタイヤを提供することができる。

【0011】

上述のように、ロードノイズを低減するには、キャップトレッドゴムを柔らかくすることが有効であるが、その反面、操縦安定性が低下し、またエア漏れが発生するという問題点がある。本発明では、インナーライナーゴムの厚み範囲、インナーライナーゴムの組成、キャップトレッドゴムの硬度とインナーライナーゴムの硬度との関係、およびキャップトレッドゴムの気体透過係数とインナーライナーゴムの気体透過係数との関係を特定化することにより、キャップトレッドゴムがロードノイズの改善を担い操縦安定性およびエア漏れを低下させた場合でも、インナーライナーゴムが操縦安定性およびエア漏れを補完する役割を果たし、結果としてロードノイズの低減、操縦安定性の向上およびエア漏れの防止を同時に達成することが可能となった。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明をさらに詳細に説明する。

【0013】

（インナーライナーゴム）
本発明の空気入りタイヤに用いられるインナーライナーゴムは、空気封止層として用いられ、タイヤ径方向（空気入りタイヤの回転軸と直交する方向）における最内面に配置され得る。インナーライナーゴムは、ブチル系ゴムを含むものであり、このブチル系ゴムとしてはインナーライナー用として使用されている任意のブチル系ゴム、例えばブチルゴム（ＩＩＲ）やハロゲン化ブチルゴム（Ｂｒ－ＩＩＲ、Ｃｌ－ＩＩＲ）等を用いることができる。ブチル系ゴムの市販品としては、例えば臭素化ブチルゴムであるＥＸＸＯＮ ＭＯＢＩＬＥ社製、商品名ＢＲＯＭＯＢＵＴＹＬ２２５５等が挙げられる。

【0014】

前記ブチル系ゴムの割合は、インナーライナーゴムを構成するゴム１００質量部中、５０質量部以上である。ブチル系ゴムの前記割合が５０質量部未満であると、エア漏れを防止することができない。

【0015】

またインナーライナーゴムは、前記ブチル系ゴム以外のゴム成分、例えばジエン系ゴムを使用することができる。ジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）および合成イソプレンゴム（ＩＲ）等が好ましいものとして挙げられる。

【0016】

本発明において、インナーライナーゴムの厚み範囲は０．３ｍｍ～２０ｍｍである。この厚み範囲を外れると、ロードノイズの低減、操縦安定性の向上およびエア漏れの防止を同時に達成することができない。

【0017】

本発明では、インナーライナーゴムの組成が特定される。すなわち、インナーライナーゴムを構成するゴム１００質量部中、前記ブチル系ゴムの割合が５０質量部以上であり、インナーライナーゴムを構成するゴム１００質量部に対し、充填剤として窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２５～１００ｍ^２／ｇのカーボンブラックを３０質量部以上含む。

【0018】

インナーライナーゴムを構成するゴム１００質量部中、前記ブチル系ゴムの割合が５０質量部未満の場合、前記カーボンブラックの配合割合が３０質量部未満である場合、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２５～１００ｍ^２／ｇの範囲外である場合は、ロードノイズの低減、操縦安定性の向上およびエア漏れの防止を同時に達成することができない。

【0019】

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）前記インナーライナーゴムの厚み範囲は、0.3ｍｍ～10ｍｍが好ましい。
（２）前記ブチル系ゴムの割合は、インナーライナーゴムを構成するゴム１００質量部中、６０～９０質量部であるのが好ましい。
（３）前記インナーライナーゴムを構成するゴム１００質量部に対し、前記カーボンブラックの配合割合は３０～８０質量部が好ましく、４５～７５質量部がさらに好ましい。
（４）前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は２５～１００ｍ^２／ｇが好ましく、２５～８０ｍ^２／ｇがさらに好ましい。
なお窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、ＪＩＳ Ｋ ６２１７－２：２００１「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。

【0020】

また、前記インナーライナーゴムには、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、酸化亜鉛などのインナーライナー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。

【0021】

なお、オイルは、前記インナーライナーゴムを構成するゴム１００質量部に対し、０～２０質量部、好ましくは０～１０質量部の範囲で添加するのが好ましい。

【0022】

本発明の空気入りタイヤにおけるキャップトレッドゴムは、インナーライナーゴムのタイヤ径方向外側に配置される。なおタイヤ径方向外側とはタイヤ径方向において回転軸から離れる側をいう。

【0023】

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０．７≦（Ｈｓ cap）／（Ｈｓ IL）≦１．７および２．５≦（透過係数 cap）／（透過係数 IL）≦７．５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。

【0024】

加硫後のキャップトレッドゴムの最大厚み（アンダートレッドとの接触面からタイヤ径方向におけるタイヤ表面までの最大長さ）はとくに制限されないが、例えば２ｍｍ～２０ｍｍであり、２ｍｍ～１５ｍｍが好ましい。

【0025】

また、本発明の空気入りタイヤにおけるその他の部材、例えばビード部やサイドウォール部等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。

【0026】

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２０℃における硬度（Ｈｓ cap）と前記インナーライナーゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ IL）とが下記式を満たすことが必要である。

【0027】

０．７≦（Ｈｓ cap）／（Ｈｓ IL）≦１．７

【0028】

さらに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気体透過係数（透過係数cap）と前記インナーライナーゴムの気体透過係数（透過係数IL）とが下記式を満たすことも必要である。

【0029】

２．５≦（透過係数 cap）／（透過係数 IL）≦７．５

【0030】

すなわち、（Ｈｓ cap）／（Ｈｓ IL）が０．７～１．７の範囲であり、かつ（透過係数 cap）／（透過係数 IL）が２．５～７．５の範囲であることにより、上述のように、キャップトレッドゴムがロードノイズの改善を担い操縦安定性およびエア漏れを低下させた場合でも、インナーライナーゴムが操縦安定性およびエア漏れを補完する役割を果たし、結果としてロードノイズの低減、操縦安定性の向上およびエア漏れの防止を同時に達成することが可能となる。

【0031】

本発明で言う前記キャップトレッドゴムおよび前記インナーライナーゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ cap）、（Ｈｓ IL）は、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠し、デュロメータのタイプＡにより温度２０℃で測定されたゴム硬度である。
また本発明で言う前記キャップトレッドゴムおよび前記インナーライナーゴムの気体透過係数（透過係数 cap）、（透過係数IL）は、ＪＩＳ Ｋ７１２６ Ａ法に準拠し、３０℃で測定した気体透過係数である。

【0032】

前記キャップトレッドゴムおよび前記インナーライナーゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ cap）、（Ｈｓ IL）の調整は、例えば可塑剤、充填剤、加硫剤または架橋剤の増減により可能である。
また、前記キャップトレッドゴムおよび前記インナーライナーゴムの気体透過係数（透過係数 cap）、（透過係数IL）の調整は、例えば可塑剤、充填剤、加硫剤または架橋剤の増減により可能である。

【0033】

なお本発明の効果が一層向上するという観点から、前記（Ｈｓ cap）／（Ｈｓ IL）は、０．７～１．７であることが好ましく、０．９～１．６であることがさらに好ましい。また（透過係数 cap）／（透過係数 IL）は、２．５～７．５であることが好ましく、３．０～７．０であることがさらに好ましい。

【0034】

また本発明の空気入りタイヤは、従来の空気入りタイヤの製造方法に従って製造が可能であり、例えば乗用車用途が好ましい。

【実施例】

【0035】

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。

【0036】

実施例１～３および比較例１～３
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１．６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、各種インナーライナーゴムを得た。

【0037】

一方、キャップトレッドゴムを常法にしたがい調製し、可塑剤もしくは充填剤の量を増減することにより、表１に示す各種硬度および気体透過係数を有するキャップトレッドゴムを得た。

【0038】

前記キャップトレッドゴムおよび前記インナーライナーゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ cap）、（Ｈｓ IL）は、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠し、デュロメータのタイプＡにより温度２０℃で測定した。
前記キャップトレッドゴムおよび前記インナーライナーゴムの気体透過係数（透過係数 cap）、（透過係数IL）は、ＪＩＳ Ｋ７１２６ Ａ法に準拠し、３０℃で測定した。
結果を表１に示す。

【0039】

前記インナーライナーゴムと、前記キャップトレッドゴムとを組み込み、タイヤサイズ２４５／４０Ｒ１８の各種空気入りタイヤを製造した。なお、インナーライナーゴムおよびキャップトレッドゴム以外の各部材の条件は、各種空気入りタイヤ間で同一とした。

【0040】

得られた各種空気入りタイヤについて、下記の評価を行った。結果を表１に示す。

【0041】

操縦安定性：各試験タイヤをリムサイズ１８×８．５Ｊのホイールに組み付けて試験車両に装着し、空気圧２４０ｋＰａの条件にて、舗装路からなるテストコースにおいてテストドライバーによる官能評価を実施した。評価は５段階評価とし、「３」点を基準とし、相対評価した。
５：「３」点に対し、操縦安定性に顕著な向上が見られる。
４：「３」点に対し、操縦安定性に向上が見られる。
３：基準
２：「３」点に対し、操縦安定性に劣っていた。
１：「３」点に対し、操縦安定性に顕著に劣っていた。

【0042】

ロードノイズ：各試験タイヤをリムサイズ１８×８．５Ｊのホイールに組み付けて試験車両に装着し、空気圧２４０ｋＰａの条件にて、走行時のロードノイズについてテストドライバーによる官能評価を行った。評価は５段階評価とし、「３」点を基準とし、相対評価した。
５：「３」点に対し、ロードノイズに顕著な改善が見られる。
４：「３」点に対し、ロードノイズに改善が見られる。
３：基準
２：「３」点に対し、ロードノイズが感じられる。
１：「３」点に対し、ロードノイズが顕著に感じられる。

【0043】

タイヤエア漏れ性能：各試験タイヤをリムサイズ１８×８．５Ｊのホイールに組み付けて試験車両に装着し、空気圧２４０ｋＰａで各試験タイヤに空気を導入し、３０分間放置した。その後、各試験タイヤの空気圧を測定した。結果は、比較例１の値を１００として指数表示した。指数の値が大きいほど、エア漏れが防止されていることを示す。

【0044】

【表1】

【0045】

＊１：Ｂｒ－ＩＩＲＥＸＸＯＮ ＭＯＢＩＬ社製ＢＲＯＭＯＢＵＴＹＬ２２５５）
＊２：ＮＲ（ＴＳＲ２０）
＊３：カーボンブラック（日鉄カーボン社製商品名ニテロン#55S、Ｎ_２ＳＡ＝２６ｍ^２／ｇ）
＊４：酸化亜鉛（正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種）
＊５：オイル（昭和シェル石油（株）製エキストラクト４号Ｓ）
＊６：加硫促進剤（三新化学工業（株）製サンセラーＤＭ-ＰＯ）
＊７：硫黄（細井化学工業（株）製油処理イオウ）

【0046】

上記の表１から明らかなように、各実施例では、インナーライナーゴムの厚み範囲、インナーライナーゴムの組成、キャップトレッドゴムの硬度とインナーライナーゴムの硬度との関係、およびキャップトレッドゴムの気体透過係数とインナーライナーゴムの気体透過係数との関係を特定化しているので、比較例１に比べて、ロードノイズの低減、操縦安定性の向上およびエア漏れの防止を同時に達成している。
これに対し、比較例２では、ブチル系ゴムの配合量が本発明で規定する下限未満であるので、タイヤエア漏れ性能が悪化した。