(57)【要約】【課題】現在、タイヤ由来のロードノイズをさらに低減させる技術が求められている。これを実現するには、例えばキャップトレッドゴムを柔らかくし、バネ特性を低下させる手法が知られている。しかし、この手法では操縦安定性および耐久性が低下するという問題点がある。【解決手段】空気入りタイヤのアンダートレッドゴムの厚みをキャップトレッドゴムの厚みの５％以上とし、アンダートレッドゴムは、ジエン系ゴム１００質量部に対し、天然ゴムを４０質量部以上、末端変性ブタジエンゴムを１０〜６０質量部、カーボンブラックを４０質量部以上、シリカを２０質量部以下配合してなり、キャップトレッドゴムの硬度（Ｈｓ cap）と、アンダートレッドゴムの貯蔵弾性率（Ｅ’ut）とが、３．５≦（Ｈｓ cap）／（Ｅ’ut）≦１８を満たす。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャップトレッドゴムと、前記キャップトレッドゴムのタイヤ径方向内側に配置されるアンダートレッドゴムと、を備える空気入りタイヤにおいて、
前記アンダートレッドゴムの厚みが前記キャップトレッドゴムの厚みの５％以上であり、
前記アンダートレッドゴムは、ジエン系ゴム１００質量部に対し、天然ゴムを４０質量部以上、末端変性ブタジエンゴムを１０〜６０質量部、カーボンブラックを４０質量部以上、およびシリカを２０質量部以下配合してなり、かつ
前記キャップトレッドゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ cap）と、前記アンダートレッドゴムの２０℃における貯蔵弾性率（Ｅ’ut）とが、下記式を満たす
ことを特徴とする空気入りタイヤ。
３．５０≦（Ｈｓ cap）／（Ｅ’ut）≦１８．００
【請求項２】
前記末端変性ブタジエンゴムの末端基が、水酸基、アミノ基、アルコシキル基およびエポキシ基から選択された１種以上である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】
前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が、２５〜５０ｍ２／ｇであ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。
【請求項４】
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４０〜８０質量部であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか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、操縦安定性および耐久性の向上を同時に満たす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プライが設けられ、カーカスプライ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。
【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一方で、車両走行におけるタイヤ由来の騒音（ロードノイズ）については両自動車共に差異がみられない。そのため、タイヤ由来のロードノイズをさらに低減させる技術が求められている。
【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の部材を柔らかくし、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操縦安定性および耐久性が低下するという問題点があり、ロードノイズの低減と、操縦安定性および耐久性の向上とは、二律背反の関係にある。
【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】
【特許文献１】特開２００７−２５３７０８号公報
【特許文献２】特開２０１４−８００７４号公報
【特許文献３】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、操縦安定性および耐久性の向上を同時に満たす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、アンダートレッドゴムの厚みの割合、アンダートレッドゴムの組成、およびキャップトレッドゴムの硬度とアンダートレッドゴムの貯蔵弾性率の比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．キャップトレッドゴムと、前記キャップトレッドゴムのタイヤ径方向内側に配置されるアンダートレッドゴムと、を備える空気入りタイヤにおいて、
前記アンダートレッドゴムの厚みが前記キャップトレッドゴムの厚みの５％以上であり、
前記アンダートレッドゴムは、ジエン系ゴム１００質量部に対し、天然ゴムを４０質量部以上、末端変性ブタジエンゴムを１０〜６０質量部、カーボンブラックを４０質量部以上、およびシリカを２０質量部以下配合してなり、かつ
前記キャップトレッドゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ cap）と、前記アンダートレッドゴムの２０℃における貯蔵弾性率（Ｅ’ut）とが、下記式を満たす
ことを特徴とする空気入りタイヤ。
３．５０≦（Ｈｓ cap）／（Ｅ’ut）≦１８．００
２．前記末端変性ブタジエンゴムの末端基が、水酸基、アミノ基、アルコシキル基およびエポキシ基から選択された１種以上であることを特徴とする前記１に記載の空気入りタイヤ。
３．前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が、２５〜５０ｍ２／ｇ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４０〜８０質量部である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。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の空気入りタイヤは、キャップトレッドゴムと、前記キャップトレッドゴムのタイヤ径方向内側に配置されるアンダートレッドゴムと、を備え、前記アンダートレッドゴムの厚みが前記キャップトレッドゴムの厚みの５％以上であり、前記アンダートレッドゴムは、ジエン系ゴム１００質量部に対し、天然ゴムを４０質量部以上、末端変性ブタジエンゴムを１０〜６０質量部、カーボンブラックを４０質量部以上、およびシリカを２０質量部以下配合してなり、前記キャップトレッドゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ cap）と、前記アンダートレッドゴムの２０℃における貯蔵弾性率（Ｅ’ut）とが、３．５０≦（Ｈｓ cap）／（Ｅ’ut）≦１８．００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、操縦安定性および耐久性の向上を同時に満たす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、操縦安定性および耐久性が低下してしまう。本発明では、アンダートレッドゴムの厚みの割合、アンダートレッドゴムの組成、およびキャップトレッドゴムの硬度とアンダートレッドゴムの貯蔵弾性率の比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耐久性を減じた場合でも、アンダートレッドゴムが操縦安定性および耐久性を補完する役割を果たし、結果として二律背反の関係にあるロードノイズの低減と操縦安定性および耐久性の向上と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】
（アンダートレッドゴム）
本発明の空気入りタイヤに用いられるアンダートレッドゴムは、タイヤ接地面を構成するキャップトレッドゴムのタイヤ径方向内側に配置される部材である。なおタイヤ径方向内側とはタイヤ径方向（空気入りタイヤの回転軸と直交する方向）において回転軸に近い側をいう。
【００１４】
本発明において、アンダートレッドゴムの厚みは、キャップトレッドゴムの厚み（最大厚み）の５％以上であることが必要である。アンダートレッドゴムの前記厚みが５％未満であると、ロードノイズの低減と操縦安定性および耐久性の向上とを同時に達成することができない。
キャップトレッドゴムの厚みに対するアンダートレッドゴムの厚みは、７〜２０％が好ましく、１０〜１５％がさらに好ましい。
【００１５】
アンダートレッドゴムの厚みは、０．５ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましい。
キャップトレッドゴムの厚みは、５ｍｍ〜１５ｍｍが好ましい。
【００１６】
本発明では、アンダートレッドゴムの組成が特定される。すなわち、アンダートレッドゴムは、ジエン系ゴム１００質量部に対し、天然ゴム（ＮＲ）を４０質量部以上、末端変性ブタジエンゴム（末端変性ＢＲ）を１０〜６０質量部、カーボンブラックを４０質量部以上、およびシリカを２０質量部以下配合してなる。
【００１７】
前記ＮＲの配合割合が４０質量部未満である場合、前記末端変性ＢＲの配合割合が１０質量部未満または６０質量部を超える場合、前記カーボンブラックの配合割合が４０質量部未満である場合、および／または、シリカの配合割合が２０質量部を超える場合は、ロードノイズの低減と操縦安定性および耐久性の向上を同時に達成することができない。
【００１８】
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質量部に対し、前記ＮＲの配合割合は４０〜６０質量部が好ましい。
（２）前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、前記末端変性ＢＲの配合割合は、４０〜６０質量部が好ましい。
（３）前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は２５〜５０ｍ２／ｇが好ましい。
（４）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４０〜８０質量部が好ましい。
（５）前記ジエン系ゴム１００質量部に対し、前記シリカの配合割合は０〜１５質量部が好ましい。すなわち、本発明におけるアンダートレッドゴムは、シリカを含まなくてもよい。
なお本発明でいうＮＲは、合成イソプレンゴム（ＩＲ）を含むものとする。また窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）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。
【００１９】
前記末端変性ＢＲは、その末端が官能基で変性されたものであり、このような構造を有する末端変性ＢＲを使用することにより、ロードノイズをさらに低減し、かつ操縦安定性および耐久性をさらに向上できるという作用を奏する。この作用を高めるという観点から、官能基は水酸基、アミノ基、アルコキシル基およびエポキシ基から選択された１つ以上の官能基であることが好ましい。
末端変性ＢＲは、公知の手法により調製することができる。例えば、飽和炭化水素系化合物を溶媒とし、重合開始剤に有機リチウム化合物を用いて１，３−ブタジエン重合を行い、得られたブタジエン系重合体の活性末端と反応可能な前記官能基を有する化合物にて変性反応させて得る方法を例示することができる。なお、市販されている末端変性ＢＲを使用することもでき、例えば、末端をアミノ基で変性したブタジエンゴムとして、日本ゼオン（株）製商品名Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２５０Ｈ等を挙げることができる。
【００２０】
本発明で使用されるジエン系ゴムは、ＮＲ、末端変性ＢＲ以外のジエン系ゴムを必要に応じて併用することもできる。例えば、末端未変性のブタジエンゴム、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）、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）等を配合してもよい。本発明で使用されるジエン系ゴムは、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。
【００２１】
本発明で使用するシリカは特に限定されず、例えばタイヤ用途でゴム組成物に配合されている従来公知の任意のシリカを用いることができる。
シリカの具体例としては、湿式シリカ、乾式シリカ、ヒュームドシリカ等が挙げられる。シリカは、１種のシリカを単独で用いても、２種以上のシリカを併用してもよい。
【００２２】
また、前記アンダートレッドゴムには、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、可塑剤などのアンダートレッド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。
【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（Ｈｓ cap）／（Ｅ’ut）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、各種充填剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤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】
また、本発明の空気入りタイヤにおけるその他の部材、例えばカーカス、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。
【００２５】
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、前記アンダートレッドゴムの２０℃における貯蔵弾性率（Ｅ’ut）とが、下記式を満たすことが必要である。
【００２６】
３．５０≦（Ｈｓ cap）／（Ｅ’ut）≦１８．００
【００２７】
すなわち、（Ｈｓ cap）／（Ｅ’ut）が３．５０〜１８．００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耐久性を減じた場合でも、アンダートレッドゴムが操縦安定性および耐久性を補完する役割を果たし、結果として二律背反の関係にあるロードノイズの低減と操縦安定性および耐久性の向上とを同時に達成することが可能となる。
【００２８】
本発明で言う前記キャップトレッドゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ cap）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アンダートレッドゴムの２０℃における貯蔵弾性率（Ｅ’ut）は、ＪＩＳ  Ｋ６３９４に準拠し、初期歪１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚの条件下で、東洋精機製作所製粘弾性スペクトロメータにより２０℃で測定された貯蔵弾性率である。
【００２９】
前記キャップトレッドゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ cap）の調整は、例えば可塑剤の増減により可能である。
また、前記アンダートレッドゴムの２０℃における貯蔵弾性率（Ｅ’ut）の調整は、例えばフィラー量及び粒径を変量することにより可能である。
【００３０】
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）／（Ｅ’ut）は、５〜１８であることが好ましく、８〜１８であることがさらに好ましい。
【００３１】
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】
【００３２】
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。
【００３３】
標準例、実施例１〜３および比較例１〜２
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１．７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、各種アンダートレッドゴム組成物を得た。
【００３４】
次に、キャップトレッドゴムを常法にしたがい調製し、可塑剤の量を増減することにより、表１に示す各種硬度を有するキャップトレッドゴムを得た。
【００３５】
キャップトレッドゴムの２０℃における硬度（Ｈｓ cap）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。
アンダートレッドゴム組成物の２０℃における貯蔵弾性率（Ｅ’ut）は、ＪＩＳ  Ｋ６３９４に準拠し、初期歪１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚの条件下で、東洋精機製作所製粘弾性スペクトロメータにより２０℃で測定した。結果を表１に示す。
【００３６】
前記アンダートレッドゴムと、前記キャップトレッドゴムとを組み込み、タイヤサイズ２０５／５５Ｒ１６の各種空気入りタイヤを製造した。またアンダートレッド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。なお各例におけるキャップトレッドゴムの厚みは８．５ｍｍ、アンダートレッドゴムの厚みは１ｍｍである。（ただし、比較例１におけるキャップトレッドゴムの厚みは２０ｍｍ、アンダートレッドゴムの厚みは０．８ｍｍである。）
【００３７】
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。
【００３８】
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。評点は、３．０を満点（明確な改善を確認できる）とする相対評価とし、標準例を１．０点（改善を確認できない）とした。評点が高くなるほど、ロードノイズが小さいことを意味する。
【００３９】
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。評点は、３．０を満点（明確な性能の改善を確認できる）とする相対評価とし、標準例を２．０点（性能変化なし）とした。評点が高くなるほど、操縦安定性に優れる。
【００４０】
耐久性：タイヤをリムサイズ１６×７JJのリムにリム組みし、空気圧２３０ｋＰａを充填し、荷重４５ｋＮを負荷し、速度４５ｋｍ／ｈで、直径１７０７ｍｍの回転ドラム上で走行させ、タイヤが故障するまでの走行距離を測定した。標準例の走行距離を１００として指数で示した。指数値が大きいほどタイヤ耐久性能が優れている。
【００４１】
【表１】
2020203604.tif 000002
【００４２】
＊１：ＮＲ（ＴＳＲ２０）
＊２：末端変性ＢＲ（日本ゼオン（株）製Ｎｉｐｏｌ ＢＲ１２５０Ｈ）
＊３：カーボンブラックＧＰＦ（新日化カーボン社製商品名ニテロン＃G、Ｎ２ＳＡ＝35ｍ２／ｇ）
＊４：カーボンブラックＨＡＦ（新日化カーボン社製商品名ニテロン＃１０N、Ｎ２ＳＡ＝40ｍ２／ｇ）
＊５：シリカ（EVONIK社製商品名Ultrasil VN3GR）
＊６：酸化亜鉛（正同化学工業（株）製酸化亜鉛３種）
＊７：老化防止剤（FLEXSYS社製SANTOFLEX 6PPD）
＊８：加硫促進剤（FLEXSYS社製SANTOCURE CBS）
＊９：硫黄（四国化成工業（株）製ミュークロンＯＴ−２０）
【００４３】
上記の表１から明らかなように、実施例１〜３で調製された空気入りタイヤは、アンダートレッドゴムの厚みの割合、アンダートレッドゴムの組成、およびキャップトレッドゴムの硬度とアンダートレッドゴムの貯蔵弾性率の比を特定化したので、標準例に比べ、ロードノイズの低減、操縦安定性および耐久性の向上が認められた。
比較例１は、アンダートレッドゴムの厚みの割合が本発明で規定する下限未満であるので、標準例に比べ、操縦安定性が悪化した。また、キャップトレッドの歪増加により発熱し、標準例に比べ、耐久性が悪化した。
比較例２は、（Ｈｓ cap）／（Ｅ’ut）が本発明で規定する下限未満であるので、耐久性が悪化した。