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中北 一誠 国澤 鉄也 JP 5091587 特許公報(B2) 20120921 2007216420 20070822 タイヤのグリップ特性の評価方法 住友ゴム工業株式会社 000183233 河村 洌 100098464 藤森 洋介 100149630 谷 征史 100154449 中北 一誠 国澤 鉄也 20121205 B60C 19/00 20060101AFI20121115BHJP C08K 3/04 20060101ALI20121115BHJP C08L 21/00 20060101ALI20121115BHJP G01M 17/02 20060101ALI20121115BHJP G01N 19/00 20060101ALI20121115BHJP JPB60C19/00 ZC08K3/04C08L21/00G01M17/02 BG01N19/00 A Ｂ６０Ｃ １／００〜 １９／１２ Ｃ０８Ｋ ３／０４ Ｃ０８Ｌ ２１／００ Ｇ０１Ｍ １７／０２ Ｇ０１Ｎ １９／００ 特開２００３−２１３０４４（ＪＰ，Ａ） 特開２００７−２０３８０９（ＪＰ，Ａ） 特開２００６−２４８４４０（ＪＰ，Ａ） 特開平０９−１５０６１０（ＪＰ，Ａ） 特開２００３−２９１６１０（ＪＰ，Ａ） 特開２００３−２２１４６６（ＪＰ，Ａ） 特開平１０−３１５７０６（ＪＰ，Ａ） 特開平０３−１８６４０２（ＪＰ，Ａ） 特開平０７−１０８８０５（ＪＰ，Ａ） 特開平０９−１５１２７９（ＪＰ，Ａ） 特開平０４−２７８８０７（ＪＰ，Ａ） 2 2009046088 20090305 8 20100608 鎌田 哲生 本発明は、ゴム組成物の特性、さらには組成からタイヤのグリップ特性を単回帰分析により評価する方法に関する。本発明によれば、精度を落とさずに実験数を減らすことができる。 タイヤのグリップ力はタイヤトレッドゴムの凝着摩擦とヒステリシス摩擦によって生ずるが、これらの摩擦を考慮してタイヤトレッドゴム組成物の物性からグリップ特性を相関付けようとすると、２つの式による重回帰分析となり、実験数を多く必要とする。 ところでタイヤのグリップ特性をタイヤのトレッドを形成するゴム組成物の物性から単回帰式で評価することは、すでに提案されている（特許文献１）。 特許文献１では、トレッドゴムの損失正接をｔａｎδとし、貯蔵弾性率をＥ’としたとき、グリップ力ＫをＫ＝｛ｔａｎδ／（Ｅ’）1/3｝×１０4の関係式で表わし、左右のタイヤのグリップ力に変化をつけて旋回時の安定性を向上させることが提案されている。 しかし、ｔａｎδとＥ’とは温度や歪条件によっては相関しやすく（すなわち、｛ｔａｎδ／（Ｅ’）1/3｝が定数になってしまう）、ｔａｎδとＥ’を用いてグリップ特性を単回帰分析することは困難であるが、特許文献１ではどのような組成のゴム組成物を選定し実験を進めるかは示唆されておらず、特許文献１によって、計画的に実験を行い、グリップ特性をゴム組成物の物性から単回帰分析することは困難である。 本発明者らは、直行配列表を用いて、損失正接ｔａｎδと複素弾性率Ｅ＊とがいずれの温度および振幅歪においても互いに相関しない組成のゴム組成物を直行配列表を用いて選定し、それらのｔａｎδ／Ｅ＊nを変数とするとき、グリップ特性が単回帰式で表現でき、精度を落とさずに少ない実験数でタイヤのグリップ特性を評価できることを見出し、本発明を完成した。特開平８−１３２８２３号公報 本発明は、タイヤのトレッド用ゴム組成物の損失正接ｔａｎδと複素弾性率Ｅ＊から精度を落とさずに少ない実験数でタイヤのグリップ特性を評価できる方法を提供することを目的とする。 すなわち本発明は、ゴム組成物を含むトレッドを有するタイヤにおいて、直行配列表を用いて、損失正接ｔａｎδと複素弾性率Ｅ＊とがいずれの温度および振幅歪においても互いに相関しない組成のゴム組成物を作製し、該ゴム組成物のｔａｎδ／Ｅ＊nを変数とする単回帰式によりタイヤのグリップ特性を分析するグリップ特性の評価方法に関する。 かかる評価方法において、ゴム組成物におけるパラメータとして、（１）ゴム成分の種類または配合量、（２）カーボンブラックの種類または配合量、および（３）硫黄の配合量および／または加硫促進剤の種類と配合量を選択し、これらのパラメータで直行配列表を組み、この実験計画表に従って、損失正接ｔａｎδと複素弾性率Ｅ＊とがいずれの温度および振幅歪においても互いに相関しない組成の実験用ゴム組成物を作製し、該実験用ゴム組成物のｔａｎδおよびＥ＊nのデータを取得し、さらに該実験用ゴム組成物をトレッドとして有するタイヤの実走行試験によりグリップ特性データを取得し、前記関係：ｔａｎδ／Ｅ＊nを変数とするグリップ特性の単回帰式を導き、この単回帰式に従って該実験用ゴム組成物の組成からタイヤのグリップ特性を分析することが好ましい。 本発明によれば、タイヤのトレッド用ゴム組成物の損失正接ｔａｎδと複素弾性率Ｅ＊から精度を落とさずに少ない実験数でタイヤのグリップ特性を評価できる方法を提供することができる。 本発明の特徴の１つは、トレッド用ゴム組成物のｔａｎδ／Ｅ＊nを変数とする単回帰式を利用する点にある。 トレッド用ゴム組成物の損失正接ｔａｎδはヒステリシス摩擦の指標であり、このヒステリシス摩擦はエネルギーロスと相関することからグリップ特性に関係する。 トレッド用ゴム組成物の複素弾性率Ｅ＊は凝着摩擦の指標であり、接触面積さらには硬さと相関することからグリップ特性に関係する。Ｅ＊は動的粘弾性試験結果から算出することができる。 ｎは０〜３程度の正の有理数であり、路面のあらさにより決定される。ｎの値が大きくなるとヒステリシス摩擦に影響を与え、値が小さくなると凝着摩擦に影響を与える。 トレッド用ゴム組成物のｔａｎδ／Ｅ＊nをグリップ特性の単回帰式の変数とする理由は、サンプル数が少ない場合でも、精度よくヒステリシス摩擦の影響と凝着摩擦の影響とを分離できるからである。 本発明のもう１つの特徴は、タイヤのグリップ特性を評価するに当たり、損失正接ｔａｎδと複素弾性率Ｅ＊とがいずれの温度および振幅歪においても互いに相関しない組成の実験用のトレッド用ゴム組成物を直行配列表から選定する点にある。直行配列表としては、Ｌ４直行配列表、Ｌ８直行配列表、Ｌ９直行配列表などが利用できるが、サンプル数が少ない点からＬ４直行配列表が好ましい。 損失正接ｔａｎδと複素弾性率Ｅ＊がいずれの温度および振幅歪においても互いに相関しない組成を選定するための直行配列表は、つぎに示すパラメータなどを基に作成すればよい。 好ましいパラメータとしては、（１）ゴム成分の種類または配合量、（２）カーボンブラックの種類または配合量、（３）硫黄の配合量および／または加硫促進剤の種類と配合量、（４）樹脂の種類または配合量、（５）可塑剤の種類または配合量、（６）シリカの種類または配合量、などが挙げられるが、グリップ特性との相関が明確な点、タイヤトレッド用のゴム組成物の基本構成である点、物性がランダム化しやすい（たとえば、損失正接ｔａｎδと複素弾性率Ｅ＊の相関が低くなる、損失正接ｔａｎδも各温度間の相関が低くなり、どの温度での相関が高いかといった点が明確になるなど）点などから、（１）〜（３）が好ましい。 ゴム成分としては特に限定されず、タイヤのトレッド用ゴム組成物として使用され得るものであればよい。たとえば天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴムなどの１種または２種以上が例示でき、なかでもＮＲ、ＢＲ、ＳＢＲの１種または２種以上がトレッド用ゴムとして一般的である。 カーボンブラックとしては、特に限定されず、タイヤのトレッド用ゴム組成物として使用され得るものであればよい。たとえばＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦなどが例示できる。 カーボンブラックの配合量とは、ゴム成分に対する重量部で表現する。通常、ゴム成分１００重量部に対する重量部である。 硫黄の配合量とは、ゴム成分に対する重量部で表現する。通常、ゴム成分１００重量部に対する重量部である。 加硫促進剤としては、特に限定されず、タイヤのトレッド用ゴム組成物として使用され得るものであればよい。たとえばＮ−ターシャリブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＴＢＢＳ）、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（ＣＢＳ）、Ｎ，Ｎ’―ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＤＣＢＳ）、ジ−２−ベンゾチアゾリルジスルフィド（ＭＢＴＳ）、２−メルカプトベンゾチアゾール(ＭＢＴ)などが例示できる。また、配合量とは、ゴム成分に対する重量部で表現する。通常、ゴム成分１００重量部に対する重量部である。 これらのパラメータを使用して、直行配列表を作成する。そのとき、ゴム組成物の損失正接ｔａｎδと複素弾性率Ｅ＊とがいずれの温度および振幅歪においても互いに相関しない組成となるように作成する。 ゴム組成物の損失正接ｔａｎδと複素弾性率Ｅ＊とがいずれの温度および振幅歪においても互いに相関しない組成は、上記パラメータを基準にして決めればよい。 つぎに、上記（１）〜（３）のパラメータを使用した直行配列表の例を示すが、本発明はこの配列表に限定されるものではない。（直行配列表の例１） この直行配列表から、つぎの８つの配合が作製できる。（１）ＳＢＲ１＋カーボンブラック６０重量部＋硫黄１重量部（２）ＳＢＲ１＋カーボンブラック７０重量部＋硫黄１重量部（３）ＳＢＲ１＋カーボンブラック６０重量部＋硫黄２重量部（４）ＳＢＲ１＋カーボンブラック７０重量部＋硫黄２重量部（５）ＳＢＲ２＋カーボンブラック６０重量部＋硫黄１重量部（６）ＳＢＲ２＋カーボンブラック７０重量部＋硫黄１重量部（７）ＳＢＲ２＋カーボンブラック６０重量部＋硫黄２重量部（８）ＳＢＲ２＋カーボンブラック７０重量部＋硫黄２重量部 これらのパラメータで組んだ直行配列表に従い、この実験計画表に従って、損失正接ｔａｎδと複素弾性率Ｅ＊とがいずれの温度および振幅歪においても互いに相関しない組成の実験用ゴム組成物を作製する。 単回帰分析が可能であるから、実験用ゴム組成物の数は４〜８、さらには４でよい。重回帰分析だと、実験用ゴム組成物の数は１０を超えるものとなる。 上記配列表の例１でＬ４直行配列表とすれば、たとえば、（１）、（４）、（６）および（７）の配合などを選択できる。 実験用ゴム組成物の調製、加硫は通常の方法でよく、たとえばバンバリーミキサーなどで混練し、１６０℃、２０分間という条件で加硫する。 かくして作製した実験用ゴム組成物のｔａｎδおよびＥ＊のデータを取得する。 ｔａｎδおよびＥ＊の測定はいずれも、レオメトリックス社製の粘弾性測定装置を用いて行う。 こうして各実験用ゴム組成物のｔａｎδ／Ｅ＊nを求めておく。 ついで、実験用ゴム組成物をトレッドとして有するタイヤを作製し、実車による実走行試験を行い、グリップ特性データを取得する。 グリップ特性データとしては、タイヤのグリップ力に相関して変化する、たとえばサーキット（またはテストコース）の区間タイム、乾燥路面でのブレーキイングにおける停止距離、湿潤路面でのブレーキイングにおける停止距離などが好ましい。 得られたグリップ特性データ値を縦軸としｔａｎδ／Ｅ＊nの値を横軸とする（またはその逆）グラフにプロットし、単回帰式を導き出す。 導き出した単回帰式を用いれば、ゴム組成物のｔａｎδおよびＥ＊を測定することにより、そのゴム組成物をトレッドとするタイヤのグリップ特性が評価できる。 本発明の評価方法は、２輪車のタイヤ、４輪車のタイヤのいずれにおいても行うことができる。 実施例にもとづいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。実施例１ 実験用ゴム組成物として、前記直行配列表の例１のうち、（１）、（４）、（６）および（７）の配合を選択し、他の成分を表２の処方（重量部）で配合してゴム組成物Ａ〜Ｄをそれぞれ作製した。 なお、表２中の各成分は、以下のとおりである。ＳＢＲ１：ＳＢＲ １７１２（住友化学工業(株)製のＳＢＲ）ＳＢＲ２：ＳＢＲ ＨＳ１（住友化学工業(株)製のＳＢＲ）カーボンブラック：三菱化学（株）製のＮ２２０硫黄：軽井沢硫黄（株）製の粉末硫黄ワックス：日本精鑞（株）製のオゾエース０３５５老化防止剤：住友化学工業(株)製のアンチゲン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）ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸「椿」酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号オイル：出光興産（株）製のＮＨ−６０加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ（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） これらの各ゴム組成物Ａ〜Ｄについて、ｎ＝０．８、測定温度７５℃、初期歪み２０％、振幅歪５％、周波数２０Ｈｚにて伸長モードでｔａｎδおよびＥ＊を測定し、ｔａｎδ／Ｅ＊0.8を求めた。結果を表３に示す。ｔａｎδおよびＥ＊はゴム組成物Ａの測定値を１としたときの指数評価としている。 ついで、各実験用ゴム組成物Ａ〜Ｄをトレッドとして有するタイヤＡ〜Ｄ（２０５／６０Ｒ１５）を作製し、これらのタイヤＡ〜Ｄを装着した実車（排気量２０００ｃｃの４輪車）による乾燥路面(ＪＡＲＩのブレーキ路)での制動試験を行い、停止距離（ｍ）を計った。結果を表３に示す。 得られた各データを、停止距離（ｍ）をＸ軸としｔａｎδ／Ｅ＊0.8の値をＹ軸とするグラフにプロットしたところ（図１）、停止距離（グリップ力）とｔａｎδ／Ｅ＊0.8がよく相関することが分かった。▲はタイヤＡ、●はタイヤＢ、■はタイヤＣ、◆はタイヤＤである。 このデータから単回帰式II： ｔａｎδ／Ｅ＊0.8＝−０．０４９２×停止距離（ｍ）＋３．０８１９を導き出した（相関係数をＲとすると、Ｒ2＝０．９７７６）。実施例１で測定した停止距離をＸ軸としｔａｎδ／Ｅ＊0.8の値をＹ軸とするグラフであって、停止距離とｔａｎδ／Ｅ＊0.8が相関していることを示すグラフである。ゴム組成物を含むトレッドを有するタイヤにおいて、直行配列表を用いて、損失正接ｔａｎδと複素弾性率Ｅ＊とがいずれの温度および振幅歪においても互いに相関しない組成のゴム組成物を作製し、該ゴム組成物のｔａｎδ／Ｅ＊nを変数とする単回帰式によりタイヤのグリップ特性を分析するグリップ特性の評価方法。ゴム組成物におけるパラメータとして、（１）ゴム成分の種類または配合量、（２）カーボンブラックの種類または配合量、および（３）硫黄の配合量および／または加硫促進剤の種類と配合量を選択し、これらのパラメータで直行配列表を組み、この実験計画表に従って、損失正接ｔａｎδと複素弾性率Ｅ＊とがいずれの温度および振幅歪においても互いに相関しない組成の実験用ゴム組成物を作製し、該実験用ゴム組成物のｔａｎδおよびＥ＊nのデータを取得し、さらに該実験用ゴム組成物をトレッドとして有するタイヤの実走行試験によりグリップ特性データを取得し、前記関係：ｔａｎδ／Ｅ＊nを変数とするグリップ特性の単回帰式を導き、この単回帰式に従って該実験用ゴム組成物の組成からタイヤのグリップ特性を分析する請求項１記載の評価方法。

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