(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022105946
(43)【公開日】2022-07-15
(54)【発明の名称】空気入りタイヤ
(51)【国際特許分類】
B60C 11/00 20060101AFI20220708BHJP
B60C 9/00 20060101ALI20220708BHJP
B60C 9/18 20060101ALI20220708BHJP
B60C 11/03 20060101ALI20220708BHJP
【FI】
B60C11/00 D
B60C9/00 J
B60C11/00 F
B60C9/18 K
B60C11/03 Z
B60C9/18 M
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021000590
(22)【出願日】2021-01-05
(71)【出願人】
【識別番号】000183233
【氏名又は名称】住友ゴム工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100078813
【弁理士】
【氏名又は名称】上代 哲司
(74)【代理人】
【識別番号】100094477
【弁理士】
【氏名又は名称】神野 直美
(74)【代理人】
【識別番号】100099933
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 敏
(72)【発明者】
【氏名】御▲崎▼ 桃加
(72)【発明者】
【氏名】繆 冬
(72)【発明者】
【氏名】中島 郭葵
【テーマコード(参考)】
3D131
【Fターム(参考)】
3D131AA02
3D131AA44
3D131AA45
3D131BA05
3D131BA20
3D131BB01
3D131BC02
3D131BC13
3D131DA43
3D131DA44
3D131EA10V
3D131EB11V
3D131EB11X
3D131EB18V
3D131EB18X
3D131EB31V
3D131EB31X
(57)【要約】
【課題】高速走行時の操縦安定性および低燃費性に優れた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】周方向溝を有するトレッド部およびベルト層を備えた空気入りタイヤであって、ベルト層は、補強コードとして、モノフィラメントコードが使用されており、ベルト層のタイヤ半径方向断面における、タイヤ幅方向5cmあたりのモノフィラメントコードの配列本数e(本/5cm)が、50本/5cm以上であり、周方向溝で区切られた陸部の内、赤道面に最も近い陸部の表面からモノフィラメントコードまでの距離G(mm)と、トレッド部の表面を構成するゴム組成物を、温度:30℃、初期歪:5%、動歪:±1%、周波数:10Hz、変形モード:引張の条件下で測定したときの損失正接(30℃tanδ)とが、下記(式1)を満足する空気入りタイヤ。
30℃tanδ×G<1.5 (式1)
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
周方向溝を有するトレッド部およびベルト層を備えた空気入りタイヤであって、
前記ベルト層は、補強コードとして、モノフィラメントコードが使用されており、
前記ベルト層のタイヤ半径方向断面における、タイヤ幅方向5cmあたりの前記モノフィラメントコードの配列本数e(本/5cm)が、50本/5cm以上であり、
前記周方向溝で区切られた陸部の内、赤道面に最も近い陸部の表面から前記モノフィラメントコードまでの距離G(mm)と、前記トレッド部の表面を構成するゴム組成物を、温度:30℃、初期歪:5%、動歪:±1%、周波数:10Hz、変形モード:引張の条件下で測定したときの損失正接(30℃tanδ)とが、下記(式1)を満足することを特徴とする空気入りタイヤ。
30℃tanδ×G<1.5 (式1)
【請求項2】
下記(式2)を満足することを特徴とする請求項1に記載の空気入りタイヤ。
30℃tanδ×G<1.0 (式2)
【請求項3】
前記モノフィラメントコードの配列本数e(本/5cm)と、前記モノフィラメントコードの外径r(mm)とが、下記(式3)を満足することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の空気入りタイヤ。
e×r2/4×π>4.0 (式3)
【請求項4】
下記(式4)を満足することを特徴とする請求項3に記載の空気入りタイヤ。
e×r2/4×π>5.0 (式4)
【請求項5】
前記トレッド部の表面を構成するゴム組成物を、温度:0℃、初期歪:5%、動歪:±0.25%、周波数:10Hz、変形モード:引張の条件下で測定したときの損失正接(0℃tanδ)が、0.5以上であ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項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項6】
前記損失正接(0℃tanδ)が、0.7以上であることを特徴とする請求項5に記載の空気入りタイヤ。
【請求項7】
前記損失正接(0℃tanδ)と、前記距離G(mm)とが、下記(式5)を満足す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項に記載の空気入りタイヤ。
0℃tanδ/G>0.55 (式5)
【請求項8】
下記(式6)を満足することを特徴とする請求項7に記載の空気入りタイヤ。
0℃tanδ/G>0.70 (式6)
【請求項9】
前記モノフィラメントコードとタイヤ周方向に平行な直線とのなす角度が、10°以上、35°以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項10】
前記モノフィラメントコードの外径r(mm)が、0.1mm以上、0.5mm以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項11】
前記ベルト層が少なくとも2層設けられており、
タイヤ半径方向に隣り合う1組のベルト層の少なくとも1組が、0.1mm以上、0.8mm以下の距離を隔てて配置されていることを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項12】
前記トレッド部は、タイヤ周方向に連続して延びる複数本の周方向溝を有しており、
前記複数本の周方向溝の断面積の合計が、前記トレッド部の断面積の10%以上、30%以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項13】
前記トレッド部は、タイヤ周方向に連続して延びる複数本の周方向溝を有しており、
前記トレッド部の接地面における前記周方向溝の溝幅L0に対する前記周方向溝の最大の深さの80%の深さにおける溝幅L80の比(L80/L0)が、0.3以上、0.7以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項12のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項14】
前記トレッド部は、さらに、タイヤ軸方向に延びる複数本の横溝を有しており、
前記複数本の横溝の容積の合計が、前記トレッド部の体積の2.0%以上、5.0%以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項13のいずれか1項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、より詳しくは、ベルト層を備えた空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、環境問題への関心の高まりや経済性といった観点から、自動車に対して低燃費化の要求が強くなっており、自動車に装着される空気入りタイヤ(以下、単に「タイヤ」ともいう)に対しても低燃費性の向上が強く求められている。
【0003】
タイヤの低燃費性は、転がり抵抗によって評価することができ、転がり抵抗が小さいほど、低燃費性に優れたタイヤであることが知られている。
【0004】
そこで、従来より、タイヤのトレッド部を構成するゴム組成物の配合を工夫することにより、転がり抵抗の低減を図ることが提案されている(例えば、特許文献1~4)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2018-178034号公報
【特許文献2】特開2018-178034号公報
【特許文献3】WO2018/186367号公報
【特許文献4】特開2019-206643号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記した各技術は、通常走行時における転がり抵抗を対象としており、高速道路の整備が行き届いたことにより高速走行が珍しくなくなった近年、高速走行時における操縦安定性と低燃費性とに対してさらなる改善が求められている。
【0007】
そこで、本発明は、高速走行時の操縦安定性および低燃費性に優れた空気入りタイヤを提供することを課題とする。
【0008】
本発明者は、上記課題の解決について鋭意検討を行い、以下に記載する発明により上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【0009】
請求項1に記載の発明は、
周方向溝を有するトレッド部およびベルト層を備えた空気入りタイヤであって、
前記ベルト層は、補強コードとして、モノフィラメントコードが使用されており、
前記ベルト層のタイヤ半径方向断面における、タイヤ幅方向5cmあたりの前記モノフィラメントコードの配列本数e(本/5cm)が、50本/5cm以上であり、
前記周方向溝で区切られた陸部の内、赤道面に最も近い陸部の表面から前記モノフィラメントコードまでの距離G(mm)と、前記トレッド部の表面を構成するゴム組成物を、温度:30℃、初期歪:5%、動歪:±1%、周波数:10Hz、変形モード:引張の条件下で測定したときの損失正接(30℃tanδ)とが、下記(式1)を満足することを特徴とする空気入りタイヤである。
30℃tanδ×G<1.5 (式1)
【0010】
請求項2に記載の発明は、
下記(式2)を満足することを特徴とする請求項1に記載の空気入りタイヤである。
30℃tanδ×G<1.0 (式2)
【0011】
請求項3に記載の発明は、
前記モノフィラメントコードの配列本数e(本/5cm)と、前記モノフィラメントコードの外径r(mm)とが、下記(式3)を満足することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の空気入りタイヤである。
e×r2/4×π>4.0 (式3)
【0012】
請求項4に記載の発明は、
下記(式4)を満足することを特徴とする請求項3に記載の空気入りタイヤである。
e×r2/4×π>5.0 (式4)
【0013】
請求項5に記載の発明は、
前記トレッド部の表面を構成するゴム組成物を、温度:0℃、初期歪:5%、動歪:±0.25%、周波数:10Hz、変形モード:引張の条件下で測定したときの損失正接(0℃tanδ)が、0.5以上であ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項に記載の空気入りタイヤである。
【0014】
請求項6に記載の発明は、
前記損失正接(0℃tanδ)が、0.7以上であることを特徴とする請求項5に記載の空気入りタイヤである。
【0015】
請求項7に記載の発明は、
前記損失正接(0℃tanδ)と、前記距離G(mm)とが、下記(式5)を満足す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項に記載の空気入りタイヤである。
0℃tanδ/G>0.55 (式5)
【0016】
請求項8に記載の発明は、
下記(式6)を満足することを特徴とする請求項7に記載の空気入りタイヤである。
0℃tanδ/G>0.70 (式6)
【0017】
請求項9に記載の発明は、
前記モノフィラメントコードとタイヤ周方向に平行な直線とのなす角度が、10°以上、35°以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の空気入りタイヤである。
【0018】
請求項10に記載の発明は、
前記モノフィラメントコードの外径r(mm)が、0.1mm以上、0.5mm以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の空気入りタイヤである。
【0019】
請求項11に記載の発明は、
前記ベルト層が少なくとも2層設けられており、
タイヤ半径方向に隣り合う1組のベルト層の少なくとも1組が、0.1mm以上、0.8mm以下の距離を隔てて配置されていることを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の空気入りタイヤである。
【0020】
請求項12に記載の発明は、
前記トレッド部は、タイヤ周方向に連続して延びる複数本の周方向溝を有しており、
前記複数本の周方向溝の断面積の合計が、前記トレッド部の断面積の10%以上、30%以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の空気入りタイヤである。
【0021】
請求項13に記載の発明は、
前記トレッド部は、タイヤ周方向に連続して延びる複数本の周方向溝を有しており、
前記トレッド部の接地面における前記周方向溝の溝幅L0に対する前記周方向溝の最大の深さの80%の深さにおける溝幅L80の比(L80/L0)が、0.3以上、0.7以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項12のいずれか1項に記載の空気入りタイヤである。
【0022】
請求項14に記載の発明は、
前記トレッド部は、さらに、タイヤ軸方向に延びる複数本の横溝を有しており、
前記複数本の横溝の容積の合計が、前記トレッド部の体積の2.0%以上、5.0%以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項13のいずれか1項に記載の空気入りタイヤである。
【発明の効果】
【0023】
本発明によれば、高速走行時の操縦安定性および低燃費性に優れた空気入りタイヤを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0024】
[1]本発明に係るタイヤの特徴
最初に、本発明に係る空気入りタイヤ(以下、単に「タイヤ」ともいう)の特徴について説明する。
【0025】
1.概要
本発明に係るタイヤは、トレッド部およびベルト層を備えた空気入りタイヤであり、ベルト層には、補強コードとして、モノフィラメントコードが使用され、モノフィラメントのタイヤ幅方向5cm当たりの配列本数(以下、「エンズ」ともいう)e(本/5cm)が、50本/5cm以上となっている。
【0026】
そして、周方向溝で区切られた陸部の内、赤道面に最も近い陸部の表面からモノフィラメントまでの距離G(mm)と、トレッド部の表面を構成するゴム組成物(トレッドゴム組成物)を、温度:30℃、初期歪:5%、動歪:±1%、周波数:10Hz、変形モード:引張の条件下で測定したときの損失正接(30℃tanδ)とが、下記(式1)を満足している。
30℃tanδ×G<1.5 (式1)
【0027】
これらの特徴を有することにより、後述するように、高速走行時の操縦安定性および低燃費性に優れた空気入りタイヤを提供することができる。
【0028】
なお、上記記載において、エンズeは、タイヤを正規リムに組付け、内圧250kPa、無負荷の状態におけるタイヤ幅方向に配列させたモノフィラメントコードの5cmあたりの平均の配列本数であり、簡易的には、厚み2~4cmでタイヤ半径方向に切り出したセクション上において、タイヤ赤道面を中心に幅5~10cmの間でのモノフィラメントコードの配列本数を測定し、5cmあたりの平均本数を算出することにより求めることができる。
【0029】
また、上記記載において、距離Gは、タイヤを正規リムに組付け、内圧250kPa、無負荷時のタイヤ半径方向断面において、タイヤ赤道面上のトレッド表面からベルト層最外層のモノフィラメントコードの表面までの直線距離である。なお、トレッド赤道面上に溝が形成されている場合には、当該溝のタイヤ接地面端部を繋いで得られる線とタイヤ赤道面の交わる点からベルト層最外層までの直線距離を距離Gとする。そして、タイヤ赤道面上にベルト層最外層のモノフィラメントコードが存在しない場合には、赤道面に最も近い1対のモノフィラメントコードのタイヤ半径方向最表側の2点を繋ぎ合わせた線と赤道面との交点をベルト層最外層の位置と見なして、トレッド表面までの直線距離を距離Gとする。簡易的には、厚み2~4mmでタイヤ幅方向に切り出したセクションのビード部を対応リム幅に合わせて押さえつけた状態で、距離Gを測定することができる。
【0030】
ここで、「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えば、JATMA(日本自動車タイヤ協会)であれば「JATMA YEAR BOOK」に記載されている適用サイズにおける標準リム、ETRTO(The European Tyre and Rim Technical Organisation)であれば「STANDARDS MANUAL」に記載されている“Measuring Rim”、TRA(The Tire and Rim Association, Inc.)であれば「YEAR BOOK」に記載されている“Design Rim”を指す。そして、規格に定められていないタイヤの場合には、リム組み可能であって、内圧が保持できるリム、即ちリム/タイヤ間からエア漏れを生じさせないリムの内、最もリム径が小さく、次いでリム幅が最も狭いものを指す。
【0031】
また、30℃tanδは、例えば、GABO社製「イプレクサー(登録商標)」の粘弾性測定装置を用いて測定することができる。
【0032】
2.本発明に係るタイヤにおける効果発現のメカニズム
本発明に係るタイヤにおける効果発現のメカニズム、即ち、高速走行時の操縦安定性および低燃費性に優れた空気入りタイヤが提供できるメカニズムについては、以下のように推測される。
【0033】
本発明においては、トレッド部を補強するベルト層として、撚り線からなるコード(撚り線コード)に替えて、モノフィラメント(単線)からなるコード(モノフィラメントコード)を配列させたベルト層を使用する。モノフィラメントコードは、撚りコードとは異なり、伸びが生じ難いため、ベルト層の伸びを抑制することができ、さらに、エンズeを50本/5cm以上、即ち、1本当たり1mm以下の間隔で密な状態で配列することにより、ベルト層がトレッド部に対して十分な拘束性を発揮することができると考えられる。そして、これにより、高速走行した場合でも、遠心力および内圧の影響によるトレッド部の表面形状の変化(ラウンド化)が発生し難く、高速走行中の転動に伴うトレッド部の変形を小さくすることができるため、十分な低転がり抵抗性が確保されて、優れた低燃費性を発揮させることができると考えられる。
【0034】
しかし、上記のようにモノフィラメントコードを密に配列させた場合、ベルト層で発生する反力を高めることはできるものの、舵角をつけた際の路面からの入力から応答までの時間が短くなる高速走行時においては、ベルト層は瞬時に変形することができないため、十分な応答を示す前に、トレッド部が路面から離れてしまい、高速走行時の操縦安定性が低下することが懸念される。
【0035】
そこで、本発明においては、さらに、トレッドゴム組成物の30℃tanδと、距離G(mm)とが、30℃tanδ×G<1.5(式1)を満足するようにしている。
【0036】
損失正接tanδは、入力に対する応力と歪の間の位相遅れを表すパラメータと考えることができるため、(式1)に示すように、30℃tanδと距離Gとの積を小さくした場合、ベルト層への入力および反力の伝達が早められると同時に、モノフィラメントで構成されたベルト層から大きな反力を得ることができ、その反力を効率よく路面に伝えることが可能となるため、高速走行時においても操縦安定性の向上を図ることができると考えられる。
【0037】
このように、本発明においては、エンズを密としたことによる拘束性の向上、および、30℃tanδと距離Gとの積を小さくしたことによる入力および反力の伝達性向上が、協働するため、高速走行時の低燃費性だけでなく、高速走行時の操縦安定性も優れた空気入りタイヤを提供することができる。
【0038】
なお、30℃tanδ×Gは、1.0未満である(式2を満足する)と、より好ましい。
【0039】
そして、本発明において、具体的な距離G(mm)としては、12.0mm以下であることが好ましく、10.0mm以下であるとより好ましく、7.5mm以下であるとさらに好ましい。12.0mmを超えると、トレッド部表面からベルト層までの距離が長くなりすぎて、トレッド部表面で生じたせん断変形をベルト層へ伝えにくくなるため、十分な反力が得られ難くなり、高速走行時における操縦安定性の向上に対する効果が得られ難くなると考えられる。下限としては、6.0mm以上であることが好ましく、7.0mm以上であるとより好ましい。6.0mm未満では、トレッド部の厚みが薄くなることにより、トレッド部のタイヤ半径方向の剛性が低下するため、転動時の変形量が大きくなり、低燃費性の向上効果が減少することが懸念される。
【0040】
[2]本発明に係るタイヤにおけるより好ましい態様
本発明に係るタイヤは、以下の態様を取ることにより、さらに大きな効果を得ることができる。
【0041】
1.モノフィラメントコードのエンズと外径との関係
本発明において、モノフィラメントコードのエンズe(本/5cm)と、モノフィラメントコードの外径r(mm)とは、e×r2/4×π>4.0(式3)を満たしていることが好ましく、e×r2/4×π>5.0(式4)を満たしているとより好ましい。
【0042】
即ち、r2/4×πはモノフィラメントコード1本あたりの断面積を示しており、エンズeとの積は、ベルト層の断面においてモノフィラメントコード全体が占める総面積となる。このように、ベルト層の断面においてモノフィラメントコードが占める面積を大きくすることにより、高速走行時、ベルト層に大きな遠心力や内圧による力が加わっても、十分な拘束力でトレッド部の変形(ラウンド化)を抑制することができると考えられる。そして、これにより、低転がり抵抗性がさらに向上して、より優れた低燃費性を発揮することができると考えられる。同時に、ベルト層の剛性も高くなるため、大きな反力を得易くなり、高速走行時の操縦安定性も向上するものと考えられる。
【0043】
なお、上記モノフィラメントコードの外径rとは、タイヤ中におけるモノフィラメントコードのタイヤ幅方向の外径を指し、モノフィラメントコードの断面が真円である場合には通常の外径と等しいものである。一方、扁平形状のモノフィラメントコードの場合には、長径をΦ(mm)とし、長径をΦ(mm)のタイヤ幅方向に平行な線となす角をθとしたとき、Φ×cosθで求められるタイヤ幅方向で占める距離を、モノフィラメントコードの外径rとする。
【0044】
そして、モノフィラメントコードの具体的な外径としては、0.1mm以上、0.5mm以下であることが好ましい。0.1mm未満であると、1本あたりのモノフィラメントコードで発生させることができる力が弱く、高速走行時に十分な応答性が得られないことが懸念される。一方、外径が0.5mm超であると、モノフィラメントコードを配列させた際に、モノフィラメントコードに隙間なくゴムを被覆してベルト層を形成することが難しくなる恐れがある。また、モノフィラメントコード間の距離が狭くなるため、旋回時にモノフィラメントコード層が幅方向に変形し難くなり、十分な応力を発生させることができず、操縦安定性の向上効果が減少することが懸念される。0.15mm以上であるとより好ましく、0.2mm以上であるとさらに好ましい。一方、上限としては0.40mm以下であるとより好ましく、0.35mm以下であるとさらに好ましい。
【0045】
2.トレッドゴム組成物の0℃におけるtanδ
トレッドゴム組成物は、高速走行中に最表面が空気により冷やされ易く、実温よりも低い温度であると考えられる。そのため、実際の走行時のタイヤ温度よりも低温における発熱性を向上させることにより、路面とタイヤ表面との間に摩擦を生じやすくすることができると考えられる。
【0046】
具体的には、トレッドゴム組成物を、温度:0℃、初期歪:5%、動歪:±0.25%、周波数:10Hz、変形モード:引張の条件下で測定したときの損失正接(0℃tanδ)が、0.5以上であれば好ましく、0.7以上であるとより好ましい。
【0047】
なお、0℃tanδは、30℃tanδの場合と同様に、例えば、GABO社製「イプレクサー(登録商標)」の粘弾性測定装置を用いて測定することができる。
【0048】
3.0℃tanδと距離Gとの関係
前記したように、トレッドゴム組成物は、0℃tanδが0.5以上であることが好ましいが、このとき、距離Gが適切であると、高速走行時における操縦安定性をより適切に維持できると考えられる。
【0049】
具体的には、距離Gが大きい場合には、ベルト層とトレッド表面との距離が長いため、トレッド表面で生じた入力がトレッド内部で失われ易くなると考えられる。そのため、トレッド表面でより大きな入力が生じたとしても、トレッド表面での発熱性をベルト層までの距離に応じて高くすることにより、良好な高速走行時の操縦安定性が得られると考えられる。
【0050】
そこで、0℃tanδと距離Gとの好ましい関係について検討したところ、0℃tanδ/G>0.55(式5)であれば好ましく、0℃tanδ/G>0.70(式6)であればより好ましいことが分かった。
【0051】
4.モノフィラメントコードの角度
本発明において、モノフィラメントコードは、タイヤ周方向に平行な直線と、10°以上、35°以下の角度をなすように配置されていることが好ましい。
【0052】
モノフィラメントコードが適切な角度で傾斜するように、ベルト層を配置することにより、トレッド部のほぼ全幅を強固に拘束して、転動時のトレッド部の変形量を抑え、また、モノフィラメントコードから路面に向けての反力を、タイヤの軸方向に対してあらゆる角度にバランス良く伝達することができるため、高速走行時の操縦安定性および低燃費性のさらなる向上を図ることができる。
【0053】
5.ベルト層の多層化
本発明において、ベルト層は少なくとも2層設けられて多層化されており、タイヤ半径方向に隣り合う1組のベルト層の少なくとも1組が、0.1mm以上、0.8mm以下の距離を隔てて配置されていることが好ましい。0.2mm以上であるとより好ましく、0.3mm以上であるとさらに好ましい。一方、0.7mm以下であるとより好ましく、0.6mm以下であるとさらに好ましい。
【0054】
これにより、1組のベルト層が互いに協働して、適切に、トレッド部を拘束して、転動時のトレッド部の変形量を抑え、また、モノフィラメントコードから路面に向けての反力を、タイヤの軸方向に対してあらゆる角度にバランス良く伝達することができるため、高速走行時の操縦安定性および低燃費性のさらなる向上を図ることができる。
【0055】
なお、上記したベルト層間の距離は、幅方向の平均距離で表すことができ、赤道面上において、表面側の最内層部から内側層の表面までの距離を測定することにより求めることができる。
【0056】
このとき、隣り合う少なくとも1組のベルト層を互いのコードが交差するように配置した場合、箍効果を得ることができトレッド部のほぼ全幅を強固に拘束して、転動時のトレッド部の変形量を抑えることができるため、高速走行時の低燃費性および操縦安定をさらに向上させることができる。
【0057】
6.トレッド部の周方向溝
本発明において、複数本の周方向溝の断面積の合計は、トレッド部の断面積の10%以上、30%以下であることが好ましい。これにより、トレッド部の動きを抑制して、高速走行時の操縦安定性および低燃費性を向上させることができる。15%以上であるとより好ましく、18%以上であるとさらに好ましく、21%以上であると特に好ましい。一方、27%以下であるとより好ましく、25%以下であるとさらに好ましく、23%以下であると特に好ましい。
【0058】
なお、上記した周方向溝の断面積は、正規リムに装着し、内圧を250kPaとし、無負荷の状態としたタイヤにおいて、トレッド周方向溝の端部を繋いだ直線と溝壁とにより構成される面積の合計値を指しており、簡易的には、タイヤを幅2~4cmで半径方向に切り出したセクションのビード部間を、リム幅に合わせて押さえつけた状態にすることで求めることができる。
【0059】
そして、トレッド部の断面積とは、正規リムに装着し、内圧を250kPaとし、無負荷の状態としたタイヤの半径方向断面において、トレッド部周方向溝端部を繋いだ直線と、トレッド表面により形成されるトレッド表面プロファイルおよびベルト層のうち最も幅の広いものの両端部を通り、赤道面に平行な2本の直線とにより区切られる領域において、ベルト層よりもタイヤ半径方向外側の面積を指す。なお、ベルト層よりもタイヤ半径方向外側に有機繊維およびまたはスチールコードを用いたベルト補強層を有する場合には、ベルト補強層よりも半径方向外側の面積を指す。
【0060】
また、トレッド部の接地面における溝幅L0に対する周方向溝の最大の深さの80%の深さにおける溝幅L80の比(L80/L0)は、0.3以上、0.7以下であることが好ましい。0.35以上であるとより好ましく、0.40以上であるとさらに好ましく、0.45以上であると特に好ましい。一方、0.65以下であるとより好ましく、0.60以下であるとさらに好ましく、0.55以下であると特に好ましい。
【0061】
これにより、トレッド部の陸部の底面で陸部全体の動きを抑制して、高速走行時の操縦安定性および低燃費性を向上させることができる。
【0062】
なお、上記したL0およびL80は、正規リムに装着し、内圧を250kPaとし、無負荷の状態としたタイヤのトレッド周方向溝のトレッド表面部における溝端部の直線距離(L0)、および、溝深さ80%の位置での溝壁部の最小距離(L80)を指しており、簡易的には、タイヤを幅2~4cmで半径方向に切り出したセクションのビード部間を、リム幅に合わせて押さえつけた状態にすることで求めることができる。
【0063】
7.横溝
本発明において、トレッド部は、さらに、タイヤ軸方向に延びる複数本の横溝を有しており、複数本の横溝の容積の合計が、トレッド部の体積の2.0%以上、5.0%以下であることが好ましい。2.2%以上であるとより好ましく、2.5%以上であるとさらに好ましく、2.7%以上であると特に好ましい。一方、4.0%以下であるとより好ましく、3.5%以下であるとさらに好ましく、3.0%以下であると特に好ましい。
【0064】
これにより、トレッド部の動きを抑制して、高速走行時の操縦安定性および低燃費性を向上させることができる。
【0065】
なお、上記したトレッド部の体積は、トレッド部の面積をタイヤ周方向に延長することにより求められる体積を指す。簡易的には、トレッド部の面積にタイヤ外周の長さ(外径Dt×π)を乗じることにより求めることができる。また、横溝の容積は、正規リムに装着し、内圧を250kPaとし、無負荷の状態としたタイヤにおいて、横溝の端部を繋いだ面と溝壁とにより構成される容積の合計値を指し、個々の横溝の体積を求めることにより算出することができる。
【0066】
また、横溝の容積は、正規リムに装着し、内圧を250kPaとし、無負荷の状態としたタイヤにおいて、横溝の端部を繋いだ面と溝壁とにより構成される容積の合計値を指しており、簡易的には、タイヤを幅2~4cmで半径方向に切り出したセクションのビード部間をリム幅に合わせて押さえつけた状態で、個々の横溝の容積を算出し、溝の数を乗じることで求めることができる。また、トレッド部の体積は、前記セクションからトレッド部の横溝を含まない部分の面積を算出して外径を乗じたものから、前記横溝の容積との差を求めることにより、算出することができる。
【0067】
[3]実施の形態
以下、実施の形態に基づいて、本発明を具体的に説明する。
【0068】
1.トレッド部最表面層を構成するゴム組成物
(1)配合材料
本発明に係るタイヤのトレッド部の最表面層を形成するゴム組成物は、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。
【0069】
(a)ゴム成分
本実施の形態において、ゴム成分としては特に限定されず、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)、ニトリルゴム(NBR)などのジエン系ゴム、ブチルゴムなどのブチル系ゴムなど、タイヤの製造に一般的に用いられるゴム(ポリマー)を用いることができる。これらは単独で用いてもよく、複数を組み合わせて用いても良いが、イソプレン系ゴム、BR、SBRのいずれかを含むことが好ましく、イソプレン系ゴムおよびBR、BRおよびSBR、イソプレン系ゴムおよびSBRを含んでも良く、イソプレン系ゴムおよびBRおよびSBRを含んでも良い。
【0070】
(イ)SBR
ゴム成分100質量部中のSBRの含有量は、例えば、高速走行時の操縦安定性の観点から、50質量部超であることが好ましく、75質量部超であるとより好ましく、80質量部超であるとさらに好ましく、85質量部超であると特に好ましい。一方、高速走行時の発熱性の観点からは100質量部未満であることが好ましく、95質量部未満であるとより好ましい。
【0071】
SBRの重量平均分子量は、例えば、10万超、200万未満である。SBRのスチレン含量は、例えば、高速走行時の操縦安定性が得られる観点から、5質量%超であることが好ましく、10質量%超であるとより好ましく、20質量%超であるとさらに好ましい。一方、高速走行時の発熱性と耐久性能の観点からは、50質量%未満であることが好ましく、40質量%未満であるとより好ましく、35質量%未満であるとさらに好ましい。SBRのビニル結合量(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(スチレン含量、ビニル結合量の測定)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。
【0072】
SBRとしては特に限定されず、例えば、乳化重合スチレンブタジエンゴム(E-SBR)、溶液重合スチレンブタジエンゴム(S-SBR)等を使用できる。SBRは、非変性SBR、変性SBRのいずれであってもよい。
【0073】
変性SBRとしては、シリカ等の充填剤と相互作用する官能基を有するSBRであればよく、例えば、SBRの少なくとも一方の末端を、上記官能基を有する化合物(変性剤)で変性された末端変性SBR(末端に上記官能基を有する末端変性SBR)や、主鎖に上記官能基を有する主鎖変性SBRや、主鎖および末端に上記官能基を有する主鎖末端変性SBR(例えば、主鎖に上記官能基を有し、少なくとも一方の末端を上記変性剤で変性された主鎖末端変性SBR)や、分子中に2個以上のエポキシ基を有する多官能化合物により変性(カップリング)され、水酸基やエポキシ基が導入された末端変性SBR等が挙げられる。
【0074】
上記官能基としては、例えば、アミノ基、アミド基、シリル基、アルコキシシリル基、イソシアネート基、イミノ基、イミダゾール基、ウレア基、エーテル基、カルボニル基、オキシカルボニル基、メルカプト基、スルフィド基、ジスルフィド基、スルホニル基、スルフィニル基、チオカルボニル基、アンモニウム基、イミド基、ヒドラゾ基、アゾ基、ジアゾ基、カルボキシル基、ニトリル基、ピリジル基、アルコキシ基、水酸基、オキシ基、エポキシ基等が挙げられる。なお、これらの官能基は、置換基を有していてもよい。
【0075】
また、変性SBRとして、例えば、下記式で表される化合物(変性剤)により変性されたSBRを使用できる。
【0076】
【0077】
なお、式中、R1、R2およびR3は、同一または異なって、アルキル基、アルコキシ基、シリルオキシ基、アセタール基、カルボキシル基(-COOH)、メルカプト基(-SH)またはこれらの誘導体を表す。R4およびR5は、同一または異なって、水素原子またはアルキル基を表す。R4およびR5は結合して窒素原子と共に環構造を形成してもよい。nは整数を表す。
【0078】
上記式で表される化合物(変性剤)により変性された変性SBRとしては、溶液重合のスチレンブタジエンゴム(S-SBR)の重合末端(活性末端)を上記式で表される化合物により変性されたSBR(特開2010-111753号公報に記載の変性SBR等)を使用できる。
【0079】
R1、R2およびR3としてはアルコキシ基が好適である(好ましくは炭素数1~8、より好ましくは炭素数1~4のアルコキシ基)。R4およびR5としてはアルキル基(好ましくは炭素数1~3のアルキル基)が好適である。nは、好ましくは1~5、より好ましくは2~4、更に好ましくは3である。また、R4およびR5が結合して窒素原子と共に環構造を形成する場合、4~8員環であることが好ましい。なお、アルコキシ基には、シクロアルコキシ基(シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(フェノキシ基、ベンジルオキシ基等)も含まれる。
【0080】
上記変性剤の具体例としては、2-ジメチルアミノエチルトリメトキシシラン、3-ジメチルアミノプロピルトリメトキシシラン、2-ジメチルアミノエチルトリエトキシシラン、3-ジメチルアミノプロピルトリエトキシシラン、2-ジエチルアミノエチルトリメトキシシラン、3-ジエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、2-ジエチルアミノエチルトリエトキシシラン、3-ジエチルアミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。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。
【0081】
また、変性SBRとしては、以下の化合物(変性剤)により変性された変性SBRも使用できる。変性剤としては、例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、トリメチロールエタントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル等の多価アルコールのポリグリシジルエーテル;ジグリシジル化ビスフェノールA等の2個以上のフェノール基を有する芳香族化合物のポリグリシジルエーテル;1,4-ジグリシジルベンゼン、1,3,5-トリグリシジルベンゼン、ポリエポキシ化液状ポリブタジエン等のポリエポキシ化合物;4,4’-ジグリシジル-ジフェニルメチルアミン、4,4’-ジグリシジル-ジベンジルメチルアミン等のエポキシ基含有3級アミン;ジグリシジルアニリン、N,N’-ジグリシジル-4-グリシジルオキシアニリン、ジグリシジルオルソトルイジン、テトラグリシジルメタキシレンジアミン、テトラグリシジルアミノジフェニルメタン、テトラグリシジル-p-フェニレンジアミン、ジグリシジルアミノメチルシクロヘキサン、テトラグリシジル-1,3-ビスアミノメチルシクロヘキサン等のジグリシジルアミノ化合物;ビス-(1-メチルプロピル)カルバミン酸クロリド、4-モルホリンカルボニルクロリド、1-ピロリジンカルボニルクロリド、N,N-ジメチルカルバミド酸クロリド、N,N-ジエチルカルバミド酸クロリド等のアミノ基含有酸クロリド;1,3-ビス-(グリシジルオキシプロピル)-テトラメチルジシロキサン、(3-グリシジルオキシプロピル)-ペンタメチルジシロキサン等のエポキシ基含有シラン化合物;(トリメチルシリル)[3-(トリメトキシシリル)プロピル]スルフィド、(トリメチルシリル)[3-(トリエトキシシリル)プロピル]スルフィド、(トリメチルシリル)[3-(トリプロポキシシリル)プロピル]スルフィド、(トリメチルシリル)[3-(トリブトキシシリル)プロピル]スルフィド、(トリメチルシリル)[3-(メチルジメトキシシリル)プロピル]スルフィド、(トリメチルシリル)[3-(メチルジエトキシシリル)プロピル]スルフィド、(トリメチルシリル)[3-(メチルジプロポキシシリル)プロピル]スルフィド、(トリメチルシリル)[3-(メチルジブトキシシリル)プロピル]スルフィド等のスルフィド基含有シラン化合物;エチレンイミン、プロピレンイミン等のN-置換アジリジン化合物;メチルトリエトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノエチルトリメトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノエチルトリエトキシシラン等のアルコキシシラン;4-N,N-ジメチルアミノベンゾフェノン、4-N,N-ジ-t-ブチルアミノベンゾフェノン、4-N,N-ジフェニルアミノベンゾフェノン、4,4’-ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’-ビス(ジフェニルアミノ)ベンゾフェノン、N,N,N’,N’-ビス-(テトラエチルアミノ)ベンゾフェノン等のアミノ基および/または置換アミノ基を有する(チオ)ベンゾフェノン化合物;4-N,N-ジメチルアミノベンズアルデヒド、4-N,N-ジフェニルアミノベンズアルデヒド、4-N,N-ジビニルアミノベンズアルデヒド等のアミノ基および/または置換アミノ基を有するベンズアルデヒド化合物;N-メチル-2-ピロリドン、N-ビニル-2-ピロリドン、N-フェニル-2-ピロリドン、N-t-ブチル-2-ピロリドン、N-メチル-5-メチル-2-ピロリドン等のN-置換ピロリドンN-メチル-2-ピペリドン、N-ビニル-2-ピペリドン、N-フェニル-2-ピペリドン等のN-置換ピペリドン;N-メチル-ε-カプロラクタム、N-フェニル-ε-カプロラクタム、N-メチル-ω-ラウリロラクタム、N-ビニル-ω-ラウリロラクタム、N-メチル-β-プロピオラクタム、N-フェニル-β-プロピオラクタム等のN-置換ラクタム類;の他、N,N-ビス-(2,3-エポキシプロポキシ)-アニリン、4,4-メチレン-ビス-(N,N-グリシジルアニリン)、トリス-(2,3-エポキシプロピル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6-トリオン類、N,N-ジエチルアセトアミド、N-メチルマレイミド、N,N-ジエチル尿素、1,3-ジメチルエチレン尿素、1,3-ジビニルエチレン尿素、1,3-ジエチル-2-イミダゾリジノン、1-メチル-3-エチル-2-イミダゾリジノン、4-N,N-ジメチルアミノアセトフェン、4-N,N-ジエチルアミノアセトフェノン、1,3-ビス(ジフェニルアミノ)-2-プロパノン、1,7-ビス(メチルエチルアミノ)-4-ヘプタノン等を挙げることができる。なお、上記化合物(変性剤)による変性は公知の方法で実施可能である。
【0082】
SBRとしては、例えば、住友化学(株)、JSR(株)、旭化成(株)、日本ゼオン(株)、Versalis社等により製造・販売されているSBRを使用できる。なお、SBR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。
【0083】
(ロ)BR
前記ゴム組成物は、必要に応じて、さらに、BRを含んでもよい。この場合、ゴム成分100質量部中のBRの含有量は、例えば、2質量部超であることが好ましく、4質量部超であるとより好ましい。一方、20質量部未満であることが好ましく、10質量部未満であるとより好ましく、6質量部未満であるとさらに好ましい。
【0084】
BRの重量平均分子量は、例えば、10万超、200万未満である。BRのビニル結合量は、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。
【0085】
BRとしては特に限定されず、高シス含量(シス含量が90%以上)のBR、低シス含量のBR、シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するBR等を使用できる。BRは、非変性BR、変性BRのいずれでもよく、変性BRとしては、前述の官能基が導入された変性BRが挙げられる。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。なお、シス含量は、赤外吸収スペクトル分析法によって測定できる。
【0086】
変性BRとしては、例えば、スズ変性BRを使用することもできる。スズ変性BRとしては、リチウム開始剤により1,3-ブタジエンの重合を行った後、スズ化合物を添加することにより得られ、更に該スズ変性BR分子の末端がスズ-炭素結合で結合されているものが好ましい。
【0087】
リチウム開始剤としては、アルキルリチウム、アリールリチウム、ビニルリチウム、有機スズリチウム、有機窒素リチウム化合物などのリチウム系化合物や、リチウム金属などが挙げられる。前記リチウム開始剤をスズ変性BRの開始剤とすることで、高ビニル、低シス含有量のスズ変性BRを作製できる。
【0088】
スズ化合物としては、四塩化スズ、ブチルスズトリクロライド、ジブチルスズジクロライド、ジオクチルスズジクロライド、トリブチルスズクロライド、トリフェニルスズクロライド、ジフェニルジブチルスズ、トリフェニルスズエトキシド、ジフェニルジメチルスズ、ジトリルスズクロライド、ジフェニルスズジオクタノエート、ジビニルジエチルスズ、テトラベンジルスズ、ジブチルスズジステアレート、テトラアリルスズ、p-トリブチルスズスチレンなどが挙げられる。
【0089】
そして、スズ変性BR中のスズ原子の含有率は、50ppm以上であることが好ましく、60ppm以上であるとより好ましい。一方、3000ppm以下であることが好ましく、2500ppm以下であるとより好ましく、250ppm以下であるとさらに好ましい。
【0090】
また、スズ変性BRの分子量分布(Mw/Mn)は、2以下であることが好ましく、1.5以下であるとより好ましい。
【0091】
また、スズ変性BR中のビニル結合量は、5質量%以上であることが好ましく、7質量%以上であるとより好ましい。一方、スズ変性BRのビニル結合量は、50質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であるとより好ましい。
【0092】
なお、上記したS変性BRやスズ変性BRは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0093】
BRとしては、例えば、宇部興産(株)、JSR(株)、旭化成(株)、日本ゼオン(株)等の製品を使用できる。
【0094】
(ハ)イソプレン系ゴム
また、前記ゴム組成物は、必要に応じて、さらに、イソプレン系ゴムを含んでもよい。この場合、ゴム成分100質量部中のイソプレン系ゴムの含有量は、例えば、2質量部超であることが好ましく、4質量部超であるとより好ましい。一方、40質量部未満であることが好ましく、20質量部未満であるとより好ましく、8質量部未満であるとさらに好ましい。
【0095】
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等が挙げられるが、強度に優れるという点からNRが好ましい。
【0096】
NRとしては、例えば、SIR20、RSS♯3、TSR20等、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。IRとしては、特に限定されず、例えば、IR2200等、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。改質NRとしては、脱タンパク質天然ゴム(DPNR)、高純度天然ゴム(UPNR)等、変性NRとしては、エポキシ化天然ゴム(ENR)、水素添加天然ゴム(HNR)、グラフト化天然ゴム等、変性IRとしては、エポキシ化イソプレンゴム、水素添加イソプレンゴム、グラフト化イソプレンゴム等が挙げられる。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。
【0097】
(ニ)その他のゴム成分
また、その他のゴム成分として、必要に応じて、ニトリルゴム(NBR)などのタイヤの製造に一般的に用いられるゴム(ポリマー)を含んでもよい。
【0098】
(b)ゴム成分以外の配合材料
(イ)充填剤
本実施の形態において、ゴム組成物は、充填剤を含有することが好ましい。具体的な充填剤としては、例えば、カーボンブラック、シリカ、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、マイカなどが挙げられ、この内でも、シリカが補強剤として好ましく使用できるが、この場合には、シランカップリング剤と併用することが好ましい。また、必要に応じて、補強剤として、カーボンブラックを使用することも好ましい。
【0099】
(i)シリカ
ゴム組成物は、シリカを含むことが好ましい。シリカのBET比表面積は、良好な耐久性能が得られる観点から、140m2/g超が好ましく、160m2/g超であるとより好ましい。一方、良好な低転がり抵抗性が得られる観点から、250m2/g未満であることが好ましく、220m2/g未満であるとより好ましい。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。
【0100】
ゴム成分100質量部に対するシリカの含有量は、30質量部以上であることが好ましく、40質量部以上であるとより好ましく、45質量部以上であるとさらに好ましい。一方、200質量部以下であることが好ましく、150質量部以下、100質量部以下であるとより好ましく、80質量部以下、60質量部以下であるとさらに好ましく、55質量部以下であると特に好ましい。
【0101】
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。
【0102】
市販品としては、例えば、デグッサ社、ローディア社、東ソー・シリカ(株)、ソルベイジャパン(株)、(株)トクヤマ等の製品を使用できる。
【0103】
(ii)シランカップリング剤
前記したように、シリカの使用に際しては、シランカップリング剤を併用することが好ましい。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。
【0104】
シランカップリング剤としては、例えば、デグッサ社、Momentive社、信越シリコーン(株)、東京化成工業(株)、アヅマックス(株)、東レ・ダウコーニング(株)等の製品を使用できる。
【0105】
シランカップリング剤の含有量は、シリカ100質量部に対して、例えば、3質量部超であることが好ましく、5質量部超であるとより好ましく、7質量部超であるとより好ましく、9質量部超であるとさらに好ましい。一方、15質量部未満であることが好ましく、13質量部未満であるとより好ましく、11質量部未満であるとさらに好ましい。
【0106】
(iii)カーボンブラック
ゴム組成物は、必要に応じて、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、2質量部以上が好ましく、3質量部以上であるとより好ましい。一方、20質量部以下が好ましく、15質量部以下であるとより好ましく、5質量部以下であるとさらに好ましい。
【0107】
カーボンブラックとしては特に限定されず、SAF、ISAF、HAF、MAF、FEF、SRF、GPF、APF、FF、CF、SCFおよびECFのようなファーネスブラック(ファーネスカーボンブラック);アセチレンブラック(アセチレンカーボンブラック);FTおよびMTのようなサーマルブラック(サーマルカーボンブラック);EPC、MPCおよびCCのようなチャンネルブラック(チャンネルカーボンブラック)などを挙げることができる。これらは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0108】
カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は、例えば30m2/g超、250m2/g未満である。カーボンブラックのジブチルフタレート(DBP)吸収量は、例えば50ml/100g超、250ml/100g未満である。なお、カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、ASTM D4820-93に従って測定され、DBP吸収量は、ASTM D2414-93に従って測定される。
【0109】
具体的なカーボンブラックとしては特に限定されず、N134、N110、N220、N234、N219、N339、N330、N326、N351、N550、N762等が挙げられる。市販品としては、例えば、旭カーボン(株)、キャボットジャパン(株)、東海カーボン(株)、三菱化学(株)、ライオン(株)、新日化カーボン(株)、コロンビアカーボン社等の製品を使用できる。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。
【0110】
(iv)その他の充填剤
ゴム組成物には、上記したシリカ、カーボンブラックの他に、タイヤ工業において一般的に用いられている、例えば、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、グラファイト等の充填剤をさらに含有してもよい。これらの含有量は、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。
【0111】
(ロ)硬化性樹脂成分
ゴム組成物は、必要に応じて、変性レゾルシン樹脂、変性フェノール樹脂などの硬化性樹脂成分を含有させても良い。これにより、ゴム組成物の剛性を高め、良好な高速走行時の操縦安定性を得ることが可能となると考えられる。
【0112】
具体的な変性レゾルシン樹脂としては、例えば、田岡化学工業(株)製のスミカノール620(変性レゾルシン樹脂)などが挙げられ、変性フェノール樹脂としては、例えば、住友ベークライト(株)製のPR12686(カシューオイル変性フェノール樹脂)などが挙げられる。
【0113】
硬化性樹脂成分の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、複素弾性率の充分な向上という観点から、1質量部以上であることが好ましく、2質量部以上であるとより好ましい。一方、破断強度の維持という観点から、10質量部以下であることが好ましく、8質量部以下であるとより好ましい。
【0114】
変性レゾルシン樹脂の使用に際しては、硬化剤として、メチレン供与体を併せて含有することが好ましい。メチレン供与体としては、例えば、ヘキサメチレンテトラミン(HMT)、ヘキサメトキシメチロールメラミン(HMMM)やヘキサメチロールメラミンペンタメチルエーテル(HMMPME)等が挙げられ、硬化性樹脂成分100質量部に対して、例えば、5質量部以上、15質量部程度含有されることが好ましい。少な過ぎると、充分な複素弾性率が得られない恐れがある。一方、多過ぎると、ゴムの粘度が増大し、加工性が悪化する恐れがある。
【0115】
具体的なメチレン供与体としては、例えば、田岡化学工業(株)製のスミカノール507などを使用できる。
【0116】
(ハ)可塑剤成分
ゴム組成物は、ゴムを軟化させる成分として、オイル(伸展油を含む)、樹脂、および液状ポリマー等の可塑剤成分を含んでもよい。なお、可塑剤成分は、加硫ゴム中からアセトンにより抽出可能な成分である。可塑剤成分の合計含有量は、ゴム成分100質量部に対して5質量部超であることが好ましく、10質量部超であるとより好ましい。一方、70質量部未満であることが好ましく、50質量部未満であるとより好ましく、30質量部未満であるとさらに好ましい。なお、この可塑剤成分には、ゴム(油展ゴム)に含まれるオイルの量も含まれる。
【0117】
(i)オイル
オイルとしては、例えば、鉱物油(一般にプロセスオイルと言われる)、植物油脂、またはその混合物が挙げられる。鉱物油(プロセスオイル)としては、例えば、パラフィン系プロセスオイル、アロマ系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイルなどを用いることができる。植物油脂としては、ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落花生油、ロジン、パインオイル、パインタール、トール油、コーン油、こめ油、べに花油、ごま油、オリーブ油、ひまわり油、パーム核油、椿油、ホホバ油、マカデミアナッツ油、桐油等が挙げられる。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。
【0118】
具体的なプロセスオイル(鉱物油)としては、例えば、出光興産(株)、三共油化工業(株)、(株)ジャパンエナジー、オリソイ社、H&R社、豊国製油(株)、昭和シェル石油(株)、富士興産(株)等の製品を使用できる。
【0119】
(ii)液状ゴム
液状ゴムとは、常温(25℃)で液体状態の重合体であり、加硫後のタイヤからアセトン抽出により抽出可能なゴム成分である。液状ゴムとしては、ファルネセン系ポリマー、液状ジエン系重合体及びそれらの水素添加物等が挙げられる。
【0120】
ファルネセン系ポリマーとは、ファルネセンを重合することで得られる重合体であり、ファルネセンに基づく構成単位を有する。ファルネセンには、α-ファルネセン((3E,7E)-3,7,11-トリメチル-1,3,6,10-ドデカテトラエン)やβ-ファルネセン(7,11-ジメチル-3-メチレン-1,6,10-ドデカトリエン)などの異性体が存在する。
【0121】
ファルネセン系ポリマーは、ファルネセンの単独重合体(ファルネセン単独重合体)でも、ファルネセンとビニルモノマーとの共重合体(ファルネセン-ビニルモノマー共重合体)でもよい。
【0122】
液状ジエン系重合体としては、液状スチレンブタジエン共重合体(液状SBR)、液状ブタジエン重合体(液状BR)、液状イソプレン重合体(液状IR)、液状スチレンイソプレン共重合体(液状SIR)などが挙げられる。
【0123】
液状ジエン系重合体は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が、例えば、1.0×103超、2.0×105未満である。なお、本明細書において、液状ジエン系重合体のMwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算値である。
【0124】
液状ゴムの含有量(液状ファルネセン系ポリマー、液状ジエン系重合体等の合計含有量)は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、1質量部超、100質量部未満である。
【0125】
液状ゴムとしては、例えば、クラレ(株)、クレイバレー社等の製品を使用できる。
【0126】
(iii)樹脂
樹脂は、可塑剤成分としての役割に加えて、粘着性付与成分としての役割も発揮する材料であり、常温で固体であっても、液体であってもよい。具体的な樹脂成分としては、例えば、ロジン系樹脂、スチレン系樹脂、クマロン系樹脂、テルペン系樹脂、C5樹脂、C9樹脂、C5C9樹脂、アクリル系樹脂などの樹脂が挙げられ、2種以上を併用しても良い。樹脂成分の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、2質量部超で、45質量部未満が好ましく、30質量部未満がより好ましい。
【0127】
ロジン系樹脂は、松脂を加工することにより得られるロジン酸を主成分とする樹脂である。このロジン系樹脂(ロジン類)は、変性の有無によって分類可能であり、無変性ロジン(未変性ロジン)、ロジン変性体(ロジン誘導体)に分類できる。無変性ロジンとしては、トールロジン(別名トール油ロジン)、ガムロジン、ウッドロジン、不均斉化ロジン、重合ロジン、水素化ロジン、その他の化学的に修飾されたロジンなどが挙げられる。ロジン変性体は無変性ロジンの変性体であって、ロジンエステル類、不飽和カルボン酸変性ロジン類、不飽和カルボン酸変性ロジンエステル類、ロジンのアミド化合物、ロジンのアミン塩などが挙げられる。
【0128】
スチレン系樹脂は、スチレン系単量体を構成モノマーとして用いたポリマーであり、スチレン系単量体を主成分(50質量%以上)として重合させたポリマー等が挙げられる。具体的には、スチレン系単量体(スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、α-メチルスチレン、p-メトキシスチレン、p-tert-ブチルスチレン、p-フェニルスチレン、o-クロロスチレン、m-クロロスチレン、p-クロロスチレン等)をそれぞれ単独で重合した単独重合体、2種以上のスチレン系単量体を共重合した共重合体の他、スチレン系単量体およびこれと共重合し得る他の単量体のコポリマーも挙げられる。
【0129】
前記他の単量体としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのアクリロニトリル類、アクリル類、メタクリル酸などの不飽和カルボン酸類、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチルなどの不飽和カルボン酸エステル類、クロロプレン、ブタジエンイソプレンなどのジエン類、1-ブテン、1-ペンテンのようなオレフィン類;無水マレイン酸等のα,β-不飽和カルボン酸またはその酸無水物等が例示できる。
【0130】
クマロン系樹脂の中でも、クマロンインデン樹脂が好ましい。クマロンインデン樹脂は、樹脂の骨格(主鎖)を構成するモノマー成分として、クマロンおよびインデンを含む樹脂である。クマロン、インデン以外に骨格に含まれるモノマー成分としては、スチレン、α-メチルスチレン、メチルインデン、ビニルトルエンなどが挙げられる。
【0131】
クマロンインデン樹脂の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、1.0質量部超、50.0質量部未満である。
【0132】
クマロンインデン樹脂の水酸基価(OH価)は、例えば、15mgKOH/g超、150mgKOH/g未満である。なお、OH価とは、樹脂1gをアセチル化するとき、水酸基と結合した酢酸を中和するのに要する水酸化カリウムの量をミリグラム数で表したものであり、電位差滴定法(JIS K 0070:1992)により測定した値である。
【0133】
クマロンインデン樹脂の軟化点は、例えば、30℃超、160℃未満である。なお、軟化点は、JIS K 6220-1:2001に規定される軟化点を環球式軟化点測定装置で測定し、球が降下した温度である。
【0134】
テルペン系樹脂としては、ポリテルペン、テルペンフェノール、芳香族変性テルペン樹脂などが挙げられる。ポリテルペンは、テルペン化合物を重合して得られる樹脂およびそれらの水素添加物である。テルペン化合物は、(C5H8)nの組成で表される炭化水素およびその含酸素誘導体で、モノテルペン(C10H16)、セスキテルペン(C15H24)、ジテルペン(C20H32)などに分類されるテルペンを基本骨格とする化合物であり、例えば、α-ピネン、β-ピネン、ジペンテン、リモネン、ミルセン、アロオシメン、オシメン、α-フェランドレン、α-テルピネン、γ-テルピネン、テルピノレン、1,8-シネオール、1,4-シネオール、α-テルピネオール、β-テルピネオール、γ-テルピネオールなどが挙げられる。
【0135】
ポリテルペンとしては、上述したテルペン化合物を原料とするα-ピネン樹脂、β-ピネン樹脂、リモネン樹脂、ジペンテン樹脂、β-ピネン/リモネン樹脂などのテルペン樹脂の他、該テルペン樹脂に水素添加処理した水素添加テルペン樹脂も挙げられる。テルペンフェノールとしては、上記テルペン化合物とフェノール系化合物とを共重合した樹脂、および該樹脂に水素添加処理した樹脂が挙げられ、具体的には、上記テルペン化合物、フェノール系化合物およびホルマリンを縮合させた樹脂が挙げられる。なお、フェノール系化合物としては、例えば、フェノール、ビスフェノールA、クレゾール、キシレノールなどが挙げられる。芳香族変性テルペン樹脂としては、テルペン樹脂を芳香族化合物で変性して得られる樹脂、および該樹脂に水素添加処理した樹脂が挙げられる。なお、芳香族化合物としては、芳香環を有する化合物であれば特に限定されないが、例えば、フェノール、アルキルフェノール、アルコキシフェノール、不飽和炭化水素基含有フェノールなどのフェノール化合物;ナフトール、アルキルナフトール、アルコキシナフトール、不飽和炭化水素基含有ナフトールなどのナフトール化合物;スチレン、アルキルスチレン、アルコキシスチレン、不飽和炭化水素基含有スチレンなどのスチレン誘導体;クマロン、インデンなどが挙げられる。
【0136】
「C5樹脂」とは、C5留分を重合することにより得られる樹脂をいう。C5留分としては、例えば、シクロペンタジエン、ペンテン、ペンタジエン、イソプレン等の炭素数4~5個相当の石油留分が挙げられる。C5系石油樹脂しては、ジシクロペンタジエン樹脂(DCPD樹脂)が好適に用いられる。
【0137】
「C9樹脂」とは、C9留分を重合することにより得られる樹脂をいい、それらを水素添加したものや変性したものであってもよい。C9留分としては、例えば、ビニルトルエン、アルキルスチレン、インデン、メチルインデン等の炭素数8~10個相当の石油留分が挙げられる。具体例としては、例えば、クマロンインデン樹脂、クマロン樹脂、インデン樹脂、および芳香族ビニル系樹脂が好適に用いられる。芳香族ビニル系樹脂としては、経済的で、加工しやすく、発熱性に優れているという理由から、α-メチルスチレンもしくはスチレンの単独重合体またはα-メチルスチレンとスチレンとの共重合体が好ましく、α-メチルスチレンとスチレンとの共重合体がより好ましい。芳香族ビニル系樹脂としては、例えば、クレイトン社、イーストマンケミカル社等より市販されているものを使用することができる。
【0138】
「C5C9樹脂」とは、前記C5留分と前記C9留分を共重合することにより得られる樹脂をいい、それらを水素添加したものや変性したものであってもよい。C5留分およびC9留分としては、前記の石油留分が挙げられる。C5C9樹脂としては、例えば、東ソー(株)、LUHUA社等より市販されているものを使用することができる。
【0139】
アクリル系樹脂としては特に限定されないが、例えば、無溶剤型アクリル系樹脂を使用できる。
【0140】
無溶剤型アクリル系樹脂は、副原料となる重合開始剤、連鎖移動剤、有機溶媒などを極力使用せずに、高温連続重合法(高温連続塊重合法)(米国特許第4,414,370号明細書、特開昭59-6207号公報、特公平5-58005号公報、特開平1-313522号公報、米国特許第5,010,166号明細書、東亜合成研究年報TREND2000第3号p42-45等に記載の方法)により合成された(メタ)アクリル系樹脂(重合体)が挙げられる。なお、本発明において、(メタ)アクリルは、メタクリルおよびアクリルを意味する。
【0141】
上記アクリル系樹脂を構成するモノマー成分としては、例えば、(メタ)アクリル酸や、(メタ)アクリル酸エステル(アルキルエステル、アリールエステル、アラルキルエステルなど)、(メタ)アクリルアミド、および(メタ)アクリルアミド誘導体などの(メタ)アクリル酸誘導体が挙げられる。
【0142】
また、上記アクリル系樹脂を構成するモノマー成分として、(メタ)アクリル酸や(メタ)アクリル酸誘導体と共に、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルナフタレン、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ジビニルナフタレンなどの芳香族ビニルを使用してもよい。
【0143】
上記アクリル系樹脂は、(メタ)アクリル成分のみで構成される樹脂であっても、(メタ)アクリル成分以外の成分をも構成要素とする樹脂であっても良い。また、上記アクリル系樹脂は、水酸基、カルボキシル基、シラノール基等を有していても良い。
【0144】
樹脂成分としては、例えば、丸善石油化学(株)、住友ベークライト(株)、ヤスハラケミカル(株)、東ソー(株)、Rutgers Chemicals社、BASF社、アリゾナケミカル社、日塗化学(株)、(株)日本触媒、JXエネルギー(株)、荒川化学工業(株)、田岡化学工業(株)等の製品を使用できる。
【0145】
(ニ)老化防止剤
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。
【0146】
老化防止剤としては、例えば、フェニル-α-ナフチルアミン等のナフチルアミン系老化防止剤;オクチル化ジフェニルアミン、4,4′-ビス(α,α′-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン等のジフェニルアミン系老化防止剤;N-イソプロピル-N′-フェニル-p-フェニレンジアミン、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、N,N′-ジ-2-ナフチル-p-フェニレンジアミン等のp-フェニレンジアミン系老化防止剤;2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリンの重合物等のキノリン系老化防止剤;2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール、スチレン化フェノール等のモノフェノール系老化防止剤;テトラキス-[メチレン-3-(3′,5′-ジ-t-ブチル-4′-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン等のビス、トリス、ポリフェノール系老化防止剤などが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【0147】
なお、老化防止剤としては、例えば、精工化学(株)、住友化学(株)、大内新興化学工業(株)、フレクシス社等の製品を使用できる。
【0148】
(ホ)ステアリン酸
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。
【0149】
(ヘ)酸化亜鉛
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、15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。
【0150】
(ト)架橋剤および加硫促進剤
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。
【0151】
硫黄としては、ゴム工業において一般的に用いられる粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄、可溶性硫黄などが挙げられる。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。
【0152】
なお、硫黄としては、例えば、鶴見化学工業(株)、軽井沢硫黄(株)、四国化成工業(株)、フレクシス社、日本乾溜工業(株)、細井化学工業(株)等の製品を使用できる。
【0153】
硫黄以外の架橋剤としては、例えば、田岡化学工業(株)製のタッキロールV200、フレキシス社製のデュラリンク HTS(1,6-ヘキサメチレン-ジチオ硫酸ナトリウム・二水和物)、ランクセス社製のKA9188(1,6-ビス(N,N’-ジベンジルチオカルバモイルジチオ)ヘキサン)等の硫黄原子を含む加硫剤や、ジクミルパーオキサイド等の有機過酸化物等が挙げられる。
【0154】
ゴム組成物は、加硫促進剤を含むことが好ましい。加硫促進剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.3質量部超、10.0質量部未満である。
【0155】
加硫促進剤としては、2-メルカプトベンゾチアゾール、ジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィド、N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアジルスルフェンアミド等のチアゾール系加硫促進剤;テトラメチルチウラムジスルフィド(TMTD)、テトラベンジルチウラムジスルフィド(TBzTD)、テトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィド(TOT-N)等のチウラム系加硫促進剤;N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N-t-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-オキシエチレン-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N-オキシエチレン-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N,N’-ジイソプロピル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド等のスルフェンアミド系加硫促進剤;ジフェニルグアニジン、ジオルトトリルグアニジン、オルトトリルビグアニジン等のグアニジン系加硫促進剤を挙げることができる。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。
【0156】
(チ)その他
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、脂肪酸金属塩、カルボン酸金属塩、有機過酸化物、リバージョン(加硫戻り)防止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。
【0157】
(2)ゴム組成物の作製
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、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。
【0158】
混練は、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、オープンロールなどの公知の(密閉式)混練機を用いて行うことができる。
【0159】
ベース練り工程の混練温度は、例えば、50℃超、200℃未満であり、混練時間は、例えば、30秒超、30分未満である。ベース練り工程では、上記成分以外にも、従来ゴム工業で使用される配合剤、例えば、オイル等の軟化剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、老化防止剤、ワックス、加硫促進剤などを必要に応じて適宜添加、混練してもよい。
【0160】
仕上げ練り工程では、前記ベース練り工程で得られた混練物と架橋剤とが混練される。仕上げ練り工程の混練温度は、例えば、室温超、80℃未満であり、混練時間は、例えば、1分超、15分未満である。仕上げ練り工程では、上記成分以外にも、加硫促進剤、酸化亜鉛等を必要に応じて適宜添加、混練してもよい。
【0161】
(3)トレッド部の製造
次に、上記で得られたゴム組成物を用いて、所定のトレッド形状に成形することにより、トレッド部を製造することができる。なお、キャップゴムおよびベースゴムなどのように、トレッド部が複層形成される場合には、上記で得られたゴム組成物は最表面層を構成するキャップゴムとして使用される。
【0162】
2.ベルト部材の製造
ベルト部材は、公知のベルト層ゴム組成物を、所定の間隔で並列に配置(50本/5cm以上)された補強コード(スチールコードなどのモノフィラメントコード)の両面にトッピングすることにより製造することができる。
【0163】
3.タイヤの製造
本発明のタイヤは、上記で得られたトレッド部およびベルト部材を、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、未加硫タイヤとして作製することができる。
【0164】
具体的には、成形ドラム上に、タイヤの気密保持性を確保するための部材としてのインナーライナー、タイヤの受ける荷重、衝撃、充填空気圧に耐える部材としてのカーカス、カーカスを強く締付けトレッドの剛性を高める部材としてのベルト部材などを巻回し、両側縁部にカーカスの両端を固定すると共に、タイヤをリムに固定させるための部材としてのビード部を配置して、トロイド状に成形した後、外周の中央部にトレッド、径方向外側にサイドウォールを貼り合せてサイド部を構成させることにより、未加硫タイヤを作製する。
【0165】
なお、本実施の形態において、ベルト層は、上記したように、走行中のトレッドに対する拘束力を高め、外径の成長を抑え易くするという観点から、複数層設けられていてもよい。このとき、加硫後のタイヤにおいてトレッド部における互いのベルト層のコード間の平均距離D(mm)が、0.6mm以下であることが好ましい。また、トレッド部における互いのコードのタイヤ周方向に平行な直線とのなす角度が10°以上、35°以下であり、かつ、隣り合うベルト層のコードが互いに交差するように配置されることが好ましい。
【0166】
なお、前記スチールコードの角度は、タイヤに空気を充填していない状態でのタイヤ周方向に対するスチールコードの角度であり、タイヤを半径方向外側からトレッド部を剥がすことにより確認することが可能である。
【0167】
その後、作製された未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することによりタイヤを得る。加硫工程は、公知の加硫手段を適用することで実施できる。加硫温度としては、例えば、120℃超、200℃未満であり、加硫時間は、例えば、5分超、15分未満である。
【0168】
このとき、前記タイヤは、正規リムに組み込み、内圧を250kPaとした際、上記した(式1)を満足する形状に成形される。
【0169】
なお、本発明が好ましく適用される具体的なタイヤとしては、例えば、145/60R18、145/60R19、155/55R18、155/55R19、155/70R17、155/70R19、165/55R20、165/55R21、165/60R19、165/65R19、165/70R18、175/55R19、175/55R20、175/55R22、175/60R18、185/55R19、185/60R20、195/50R20、195/55R20等のサイズ表記のタイヤが挙げられる。
【0170】
本実施の形態においては、乗用車用タイヤ、トラック・バス用タイヤ、二輪車用タイヤ等に分類される種々のタイヤに用いることができ、(式1)を満足し得るタイヤの内でも、乗用車用タイヤ、即ち、四輪で走行する自動車に装着されて最大負荷能力が1000kg以下のタイヤに適用することが好ましく、(式1)を満足することにより、高速走行時の操縦安定性および低燃費性に優れた空気入りタイヤを提供するという本発明における課題の解決に対して、より好適に貢献することができる。
【0171】
上記した最大負荷能力は、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定める最大負荷能力、例えば、JATMA規格(日本自動車タイヤ協会規格)で定められるロードインデックス(LI)に基づく最大負荷能力よりも、50~100kg程小さい値であり、具体的には、タイヤを正規リムに組付け、内圧を250kPaにして無負荷とした状態におけるタイヤ断面幅Wt(mm)、タイヤ断面高さHt(mm)、タイヤ外径Dt(mm)に基づいて、下記の2つの式を用いて算出される。なお、Vはタイヤが占める空間の体積(仮想体積)であり、(Dt/2-Ht)はリム径(mm)である。
V(mm3)={(Dt/2)2-(Dt/2-Ht)2}×π×Wt
WL(kg)=0.000011×V+100
【0172】
上記した最大負荷能力は、1000kg以下であれば、特に限定されないが、一般的に最大負荷能力の増加に伴い、タイヤ重量が増加しやすく、タイヤに伝わる衝撃も大きくなりやすいことから、900kg以下であることが好ましく、800kg以下であるとより好ましく、700kg以下であるとさらに好ましい。
【0173】
ここで、タイヤ重量は、タイヤに伝わる衝撃を和らげる観点から、20kg以下であることが好ましく、15kg以下であるとより好ましく、さらに、12kg以下、10kg以下、8kg以下であるとさらに好ましい。なお、ここでいうタイヤ重量とは、タイヤ全体の重量であり、タイヤ内腔面にシーラント、スポンジ、立体網目構造体、電子部品等を備える場合にはそれらを含む重量である。また、前記タイヤ重量はタイヤを構成する各部材の厚みや幅、ゴム組成物の比重、ベルト補強層中のスチールコードの配列本数、ビードワイヤーの構成などにより適宜調節することが可能である。
【実施例0174】
以下、実施例により、本発明についてさらに具体的に説明する。なお、以下では、タイヤサイズ195/65R15のタイヤを製造した。
【0175】
1.トレッド部材の製造
最初に、トレッド部材の製造を行った。
【0176】
(1)配合材料
まず、以下に示す各配合材料を準備した。
【0177】
(a)ゴム成分
(イ)NR:TSR20
(ロ)SBR:JSR(株)製のHPR850(溶液重合SBR)
(スチレン含量:27.5質量%、ビニル結合量:58.5質量%)
(ハ)BR:宇部興産(株)製のUBEPOL BR150B
(シス量:97質量%、トランス量:2質量%)
【0178】
(b)ゴム成分以外の配合材料
(イ)カーボンブラック:キャボットジャパン(株)製のショウブラックN220
(N2SA:111m2/g)
(ロ)シリカ:エボニック社製のウルトラシルVN3
(BET比表面積:165m2/g)
(ハ)シランカップリング剤: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)
(ニ)オイル:H&R社製のVIVATEC NC500(アロマ系プロセスオイル)
(ホ)樹脂:ヤスハラケミカル(株)製のテルペンスチレンレジンTO125
(芳香族変性テルペン樹脂)
(ヘ)酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華1号
(ト)老化防止剤-1:大内新興化学工業(株)製のノクラック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)
(チ)老化防止剤-2:川口化学工業(株)製のアンテージRD
(2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン)
(リ)ワックス:日本精蝋(株)製のオゾエース0355
(ヌ)ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
(ル)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 CZ-G(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)
加硫促進剤-2:大内新興化学工業(株)製のノクセラー D(DPG)
(1,3-ジフェニルグアニジン)
【0179】
(2)ゴム組成物の製造
次に、表1、2に示す各配合内容に従い、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。
【0180】
次に、得られた混練物に、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、トレッドゴム組成物を得た。
【0181】
(3)トレッド部材の作製
次に、得られたトレッドゴム組成物を所定の形状に成形してトレッド部材を作製した。
【0182】
2.ベルト部材の作製
別途、ベルト部材を製造した。具体的には、表1および表2に示す構成および外径のスチールコードを、表1および表2に示すエンズ(本/5cm)で配列させた後、その両面に、2つのベルト層のスチールコード間の平均距離が、表1および表2に示す距離Dとなるように、公知のベルト層ゴム組成物を被覆して、2層構造のベルト部材を作製した。
【0183】
3.タイヤの製造
その後、他のタイヤ部材と共に、ベルト部材中のスチールコードが、表1および表2に示す角度でタイヤ周方向に平行な直線と交差するように、2層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、サイズ195/65R15の各試験用タイヤ(実施例1~実施例6および比較例1~比較例5)を製造した。なお、各試験用タイヤの重量は、いずれも、7.5±0.1kgであった。
【0184】
なお、各試験用タイヤにおいて、前記した(L80/L0)は0.5、周方向溝の断面積の合計はトレッド部の断面積の22%とし、溝幅/溝深さが0.65の横溝を含んでいる横溝の容積の合計は、トレッド部の体積の3.5%とした。
【0185】
4.パラメータの算出
その後、各試験用タイヤのトレッド部の最表面からベルト層の最表面までの距離G(mm)を測定した。併せて、各試験用タイヤのトレッド部の表面のゴム層からゴムを切り出して、長さ40mm、幅4mmの粘弾性測定用ゴム試験片を作製し、GABO社製のイプレクサーシリーズを用いて、温度:30℃、初期歪:5%、動歪:±1%、周波数:10Hz、変形モード:引張の条件下で30℃tanδを測定した。また、温度:0℃、初期歪:5%、動歪:±0.25%、周波数:10Hz、変形モード:引張の条件下で0℃tanδを測定した。結果を、表1および表2に示す。
【0186】
その後、これらの結果に基づいて、「30℃tanδ×G」、「e×r2/4×π」、「0℃tanδ/G」を算出した。結果を、表1および表2に示す。
【0187】
5.性能評価試験
(1)高速走行時の操縦安定性の評価
各試験用タイヤを車輌(国産のFF車、排気量2000cc)の全輪に装着させて、内圧が250kPaとなるように空気を充填した後、乾燥路面のテストコース上を120km/hで走行し、その際のハンドリング性について、1から5までの5段階で、ドライバーが官能にて評価した。そして、20人のドライバーによる評価の合計点を算出した。
【0188】
次いで、比較例3における結果を100として、下式に基づいて指数化し、高速走行時の操縦安定性の評価とした。数値が大きいほど、高速走行時の操縦安定性が優れていることを示す。
操縦安定性=[(試験用タイヤの結果)/(比較例3の結果)]×100
【0189】
(2)高速走行時の低燃費性の評価
各試験用タイヤを車輌(国産のFF車、排気量2000cc)の全輪に装着させて、内圧が250kPaとなるように空気を充填した後、乾燥路面のテストコース上を、80km/hの速度で10km周回した後、アクセルを離し、アクセルをオフにしてから車両が止まるまでの距離を計測した。
【0190】
次いで、比較例2における結果を100として、下式に基づいて指数化して、低転がり抵抗性を相対的に評価し、高速走行時の低燃費性の評価とした。数値が大きいほど、アクセルオフにしたタイミングから車両が止まるまでの距離が長く、定常状態での転がり抵抗が小さく、低転がり抵抗性に優れていることを示しており、高速走行時の低燃費性に優れていることを示す。
低燃費性=[(試験用タイヤの結果)/(比較例2の結果)]×100
【0191】
(3)総合評価
上記(1)、(2)の評価結果を合計して総合評価とした。
【0192】
(4)評価結果
各評価の結果を、表1および表2に示す。なお、各表において、コードの構成の「1×1」は、モノフィラメントを示し、「1×2」は、2本のフィラメントを撚り合わせた撚りコードを示す。
【0193】
【0194】
【0195】
表1および表2に示す結果より、補強コードが、モノフィラメントであり、エンズeが50(本/5cm)以上であり、赤道面に最も近い陸部の表面からモノフィラメントまでの距離Gとトレッド部の表面を構成するゴム層の30℃tanδとの積が1.5未満と、(式1)を満足している場合、高速走行時の操縦安定性および低燃費性に優れた空気入りタイヤを提供できることが分かる。
【0196】
そして、(式2)~(式6)による制御や、トレッド部の表面を構成するゴム層の0℃tanδ、コードの角度および外径の適切な制御などにより、高速走行時の操縦安定性および低燃費性がさらに優れた空気入りタイヤを提供できることが分かる。
【0197】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることができる。