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(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】P2024033633
(43)【公開日】2024-03-13
(54)【発明の名称】タイヤ
(51)【国際特許分類】
   B60C 13/00 20060101AFI20240306BHJP
   B60C 1/00 20060101ALI20240306BHJP
   B60C 11/00 20060101ALI20240306BHJP
   B60C 11/13 20060101ALI20240306BHJP
   C08L 21/00 20060101ALI20240306BHJP
   C08K 5/103 20060101ALI20240306BHJP
【FI】
B60C13/00 E
B60C1/00 A
B60C1/00 B
B60C11/00 D
B60C11/00 F
B60C11/13 B
C08L21/00
C08K5/103
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022137336
(22)【出願日】2022-08-30
(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】110001896
【氏名又は名称】弁理士法人朝日奈特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】矢嶋 亮
【テーマコード(参考)】
3D131
4J002
【Fターム(参考)】
3D131AA02
3D131AA03
3D131AA04
3D131AA06
3D131BA01
3D131BA03
3D131BA05
3D131BA18
3D131BA20
3D131BB01
3D131BB03
3D131BB06
3D131BB09
3D131BB11
3D131BC08
3D131BC13
3D131BC19
3D131EA02U
3D131EA10U
3D131EB11V
3D131EB11X
3D131EB19V
3D131EB19X
3D131EB20V
3D131EB20X
3D131LA28
4J002AC01X
4J002AC03Y
4J002AC08W
4J002EH046
4J002FD206
4J002GN01
(57)【要約】
【課題】タイヤの長期にわたるウェット路面での操縦安定性能の維持を図ること。
【解決手段】少なくとも1つのゴム層を有するトレッド部、およびサイドウォールを備えたタイヤであって、前記トレッド部および前記サイドウォールが、それぞれゴム成分および植物油を含有するゴム組成物により構成され、前記トレッド部を構成するトレッドゴムのゴム成分100質量部に対する植物油の含有量の平均値をS1(質量部)、前記サイドウォールを構成するゴム組成物のゴム成分100質量部に対する植物油の含有量をS2(質量部)としたとき、S1/S2が1.0超であり、トレッド面を構成するキャップゴム層の30℃における複素弾性率を30℃E*C(MPa)、前記サイドウォールを構成するゴム組成物の70℃における複素弾性率を70℃E*SW(MPa)としたとき、30℃E*C-70℃E*SWが3.0MPa以下であるタイヤ。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも1つのゴム層を有するトレッド部、およびサイドウォールを備えたタイヤであって、
前記トレッド部および前記サイドウォールが、それぞれゴム成分および植物油を含有するゴム組成物により構成され、
前記トレッド部を構成するトレッドゴムのゴム成分100質量部に対する植物油の含有量の平均値をS1(質量部)、前記サイドウォールを構成するゴム組成物のゴム成分100質量部に対する植物油の含有量をS2(質量部)としたとき、S1/S2が1.0超であり、
トレッド面を構成するキャップゴム層の30℃における複素弾性率を30℃E*C(MPa)、前記サイドウォールを構成するゴム組成物の70℃における複素弾性率を70℃E*SW(MPa)としたとき、30℃E*C-70℃E*SWが3.0MPa以下であるタイヤ。
【請求項2】
S2が5.0質量部以下である、請求項1記載のタイヤ。
【請求項3】
前記キャップゴム層の30℃におけるtanδ(30℃tanδC)が0.13以下である、請求項1または2記載のタイヤ。
【請求項4】
前記キャップゴム層の30℃におけるtanδ(30℃tanδC)が0.11以下である、請求項1または2記載のタイヤ。
【請求項5】
前記サイドウォールを構成するゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδSW)が0.06以下である、請求項1~4のいずれか一項に記載のタイヤ。
【請求項6】
30℃E*Cが5.0MPa以上である、請求項1~5のいずれか一項に記載のタイヤ。
【請求項7】
前記キャップゴム層のガラス転移温度が-25℃以上である、請求項1~6のいずれか一項に記載のタイヤ。
【請求項8】
前記キャップゴム層のショア硬度(Hs)が40以上70以下である、請求項1~7のいずれか一項に記載のタイヤ。
【請求項9】
トレッド部の総厚みをt(mm)としたき、30℃tanδCとtとの積(30℃tanδC×t)が1.50以下である、請求項1~8のいずれか一項に記載のタイヤ。
【請求項10】
前記トレッドゴムのアセトン抽出量の平均値と前記サイドウォールを構成するゴム組成物のアセトン抽出量との差が5.0質量%以上である、請求項1~9のいずれか一項に記載のタイヤ。
【請求項11】
前記トレッドゴムの灰分量の平均値が7.5質量%以上である、請求項1~10のいずれか一項に記載のタイヤ。
【請求項12】
前記キャップゴム層を構成するゴム成分中の総スチレン量が3質量%以上15質量%以下である、請求項1~11のいずれか一項に記載のタイヤ。
【請求項13】
前記トレッド部がタイヤ周方向に連続して延びる周方向溝を有し、
少なくとも1つの周方向溝の溝壁が、前記トレッド部の踏面に表れる溝縁よりも溝幅方向の外側に凹む凹部を有し、
前記少なくとも1つの周方向溝の溝幅に対する前記少なくとも1つの周方向溝の合計凹み量が0.10~0.90である、請求項1~12のいずれか一項に記載のタイヤ。
【請求項14】
前記周方向溝の一方の溝壁である第1溝壁が、前記トレッド部の踏面に表れる溝縁よりも溝幅方向外側に凹む第1凹部を有し、
前記第1凹部は、最も溝幅方向の外側に凹んだ最深部からタイヤ周方向の両側に向かって、前記溝縁からの凹み量が漸減している、請求項13記載のタイヤ。
【請求項15】
前記第1溝壁が、前記トレッド部の踏面に表れる溝縁よりも溝幅方向外側に凹み、かつ、前記溝縁からの凹み量がタイヤ周方向に一定である第2凹部をさらに有する、請求項14記載のタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、タイヤに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1には、路面に接地するキャップゴムと、該キャップゴムよりタイヤ半径方向内側に配置されるベースゴムとを有するトレッド部を備えたタイヤにおいて、キャップゴムを相対的に剛性の高いゴム層とし、ベースゴムを相対的に剛性の低いゴム層とし、かつ、ベースゴムの厚みをタイヤ幅方向に傾斜させることで、接地圧の差を少なくし、ブレーキ性能を向上させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2014-162242号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1に記載のタイヤは、相対的に剛性の高いキャップゴムにより路面に対する追従性が失われやすく、また、ベースゴムの剛性が低いため十分な反力を発生させることができないことから、ウェット路面での操縦安定性能には改善の余地がある。
【0005】
本発明は、タイヤの長期にわたるウェット路面での操縦安定性能の維持を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、少なくとも1つのゴム層を有するトレッド部、およびサイドウォールを備えたタイヤであって、前記トレッド部および前記サイドウォールが、それぞれゴム成分および植物油を含有するゴム組成物により構成され、前記トレッド部を構成するトレッドゴムのゴム成分100質量部に対する植物油の含有量の平均値をS1(質量部)、前記サイドウォールを構成するゴム組成物のゴム成分100質量部に対する植物油の含有量をS2(質量部)としたとき、S1/S2が1.0超であり、トレッド面を構成するキャップゴム層の30℃における複素弾性率を30℃E*C(MPa)、前記サイドウォールを構成するゴム組成物の70℃における複素弾性率を70℃E*SW(MPa)としたとき、30℃E*C-70℃E*SWが3.0MPa以下であるタイヤに関する。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、タイヤの長期にわたるウェット路面での操縦安定性能の維持を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】本発明の一実施形態に係るタイヤの一例についての断面図である。
図2】本発明の一実施形態に係る主溝の拡大平面図である。
図3図2のA-A線断面図である。
図4】本発明に係る他の主溝の拡大平面図である。
図5】(a)は、図4のB-B線断面図であり、(b)は、図4のC-C線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明の一実施形態であるタイヤは、少なくとも1つのゴム層を有するトレッド部、およびサイドウォールを備えたタイヤであって、前記トレッド部および前記サイドウォールが、それぞれゴム成分および植物油を含有するゴム組成物により構成され、前記トレッド部を構成するトレッドゴムのゴム成分100質量部に対する植物油の含有量の平均値をS1(質量部)、前記サイドウォールを構成するゴム組成物のゴム成分100質量部に対する植物油の含有量をS2(質量部)としたとき、S1/S2が1.0超であり、トレッド面を構成するキャップゴム層の30℃における複素弾性率を30℃E*C(MPa)、前記サイドウォールを構成するゴム組成物の70℃における複素弾性率を70℃E*SW(MPa)としたとき、30℃E*C-70℃E*SWが3.0MPa以下であるタイヤである。
【0010】
本実施形態に係るタイヤで長期にわたるウェット路面での操縦安定性能の維持を図ることができる理由については、理論に拘束されることは意図しないが、以下のように考えられる。
【0011】
トレッドゴムおよびサイドウォールゴムに植物油を含有させ、かつトレッドゴム中のゴム成分100質量部に対する植物油の含有量の平均値を、サイドウォールを構成するゴム組成物のゴム成分100質量部に対する植物油の含有量より大きくすることにより、トレッドゴムでの路面に対する追従性が得やすくなり、サイドウォールでは適度な剛性が確保され、応答性を向上させることができると考えられる。また、植物油は、ゴム加工用の軟化剤の中でもゴム中を移動しにくい性質を有するため、トレッドゴムからサイドウォールへの軟化剤の移行を抑制することができる。このことから、トレッド部は硬化しにくくなり、サイドウォールゴムが軟化しにくくなるため、経時において、トレッド部の路面への追従性が維持され、かつサイドウォール部の剛性も確保しやすくなると考えられる。
【0012】
また、トレッドゴムとサイドウォールゴムとの剛性差を小さくすることで、旋回時にトレッド部およびサイドウォール部が均一に変形し、トレッド部からサイドウォールにかけて全体が捩じれることで、タイヤが反力を発生させやすくなると考えられる。
【0013】
そして、これらが協働することで、トレッド部の路面への追従性を維持しつつ、タイヤが反力を生み出しやすい状態が保持されていると考えられ、その結果、タイヤが長期にわたってウェット路面での操縦安定性能が維持されるという、特筆すべき効果が達成されると考えられる。
【0014】
サイドウォールを構成するゴム組成物のゴム成分100質量部に対する植物油の含有量S2は、5.0質量部以下であることが好ましい。
【0015】
S2を前記の範囲とすることで、サイドウォール部で剛性を高め、反力を生じさせやすくすることができると考えられる。
【0016】
キャップゴム層の30℃におけるtanδ(30℃tanδC)は、0.13以下であることが好ましい。
【0017】
30℃tanδCを前記の範囲とすることで、走行時の発熱が小さくなり、キャップゴム層の経時的な硬化が抑制されると考えられる。
【0018】
サイドウォールを構成するゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδSW)は、0.06以下であることが好ましい。
【0019】
70℃tanδSWを前記の範囲とすることで、旋回時にサイドウォール部が捩じれるように変形した際に復元しやすくなり、応答性が向上し、長期にわたるウェット路面での操縦安定性能を向上させやすくすることができると考えられる。
【0020】
キャップゴム層の30℃における複素弾性率(30℃E*C)は、5.0MPa以上であることが好ましい。
【0021】
30℃E*Cを前記の範囲とすることで、トレッド部が路面に追従した後、変形に対して復元力を発揮しやすくなり、応答性を向上させやすくすることができると考えられる。
【0022】
キャップゴム層のガラス転移温度は-25℃以上であることが好ましい。
【0023】
ウェット路面ではトレッドゴム表面と、路面との間にすべりが生じ、そのすべりにより常温よりも低温でのエネルギーロスがトレッドゴム表面のグリップ性能に寄与すると考えられる。そのため、キャップゴム層のガラス転移温度を-25℃以上とすることで、常温よりも低温でのエネルギーロスを向上させやすくすることができ、トレッド表面でのグリップ性能が向上し、本発明の効果をより発揮しやすくなると考えられる。
【0024】
キャップゴム層のショア硬度(Hs)は、40以上70以下であることが好ましい。
【0025】
キャップゴム層のショア硬度を前記の範囲とすることにより、操縦安定性能およびウェットグリップ性能が維持できると考えられる。
【0026】
トレッド部の総厚みをt(mm)としたき、キャップゴム層の30℃におけるtanδ(30℃tanδC)とtとの積(30℃tanδC×t)は、1.50以下であることが好ましい。
【0027】
トレッド部厚みが厚いほど、トレッド部内で走行中に蓄熱しやすくなり、トレッド部の硬化を招きやすくなると考えられる。また、30℃tanδCが高いほど、走行の転動により発熱を生じやすくなり、トレッド部全体の硬化を招きやすくすると考えられる。そのため、これらの積を一定以下とすることで、トレッド部での発熱および蓄熱を抑制し、トレッド部の硬化を抑制させやすくすることで、本発明の効果をより発揮しやすくなると考えられる。
【0028】
トレッドゴムのアセトン抽出量の平均値とサイドウォールを構成するゴム組成物のアセトン抽出量との差(トレッドゴムのアセトン抽出量の平均値-サイドウォールを構成するゴム組成物のアセトン抽出量)は、5.0質量%以上であることが好ましい。
【0029】
トレッドゴムのアセトン抽出量の平均値、およびサイドウォールを構成するゴム組成物のアセトン抽出量を前記の範囲とすることで、トレッドゴムからサイドウォールゴムへの軟化剤の拡散を適切にコントロールすることができる。このことから、タイヤの使用によるキャップゴム層の硬度変化を適切にコントロールすることができると考えられる。
【0030】
トレッドゴムの灰分量の平均値は、7.5質量%以上であることが好ましい。
【0031】
トレッドゴムの灰分量の平均値を前記の範囲とすることで、灰分成分により軟化剤が吸着され、トレッドゴムからサイドウォールゴムへの軟化剤の移行を抑制でき、トレッドゴムの経時的な硬化現象を抑制することができると考えられる。
【0032】
キャップゴム層を構成するゴム成分中の総スチレン量は、3質量%以上15質量%以下であることが好ましい。
【0033】
キャップゴム層を構成するゴム成分中の総スチレン量を前記の範囲とすることで、キャップゴム層内にスチレン部によるドメインを生じさせ、このスチレン部のドメインにより、路面に対するひっかき効果が得やすくなると考えられる。また、スチレン部は嵩高い構造であるため、軟化剤がゴム内部を移動することを妨げやすくなり、本発明の効果を発揮しやすくすることができると考えられる。
【0034】
トレッド部は、タイヤ周方向に連続して延びる周方向溝を有し、少なくとも1つの周方向溝の溝壁が、前記トレッド部の踏面に表れる溝縁よりも溝幅方向の外側に凹む凹部を有し、前記少なくとも1つの周方向溝の溝幅に対する前記少なくとも1つの周方向溝の合計凹み量が0.10~0.90であることが好ましい。
【0035】
トレッド部が摩耗するに従って、周方向溝の開口面積が大きくすることにより、長期にわたってウェット路面での操縦安定性能が維持されると考えられる。
【0036】
周方向溝の一方の溝壁である第1溝壁が、トレッド部の踏面に表れる溝縁よりも溝幅方向外側に凹む第1凹部を有し、第1凹部は、最も溝幅方向の外側に凹んだ最深部からタイヤ周方向の両側に向かって、前記溝縁からの凹み量が漸減していることが好ましい。また、第1溝壁が、前記トレッド部の踏面に表れる溝縁よりも溝幅方向外側に凹み、かつ、前記溝縁からの凹み量がタイヤ周方向に一定である第2凹部をさらに有することが好ましい。
【0037】
周方向溝の少なくとも一方の溝壁に前記のような凹部を設けることにより、操縦安定性能およびウェット性能がバランスよく改善されると考えられる。
【0038】
<定義>
「正規リム」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、JATMAであれば“標準リム”、TRAであれば“Design Rim”、ETRTOであれば“Measuring Rim”を指し、JATMA、ETRTO、TRAの順に参照し、参照時に適用サイズがあればその規格に従う。
【0039】
「キャップゴム層」とは、トレッド部の最表面のゴム層であり、厚みが2mm以上のものを指す。
【0040】
「トレッド部の全厚み」とは、タイヤを、タイヤ回転軸を含む面で切断した断面において、タイヤ赤道面上におけるトレッド部の全体の厚みを指す。なお、トレッド部全体の厚みにおける、タイヤ半径方向内側の端部は、トレッド部を構成するゴム組成物のタイヤ半径方向内側界面であり、当該タイヤがベルト補強層、ベルト層、カーカス層を備える場合、これらのうち、タイヤ半径方向最外の層よりもタイヤ半径方向外側のゴム層全体の厚みとなる。また、タイヤ赤道面上に周方向溝を有する場合においては、タイヤ赤道面上におけるトレッド面のタイヤ幅方向端部を繋いだ直線とタイヤ赤道面との交点からのトレッド部全体の厚みである。
【0041】
「トレッド部を構成する各ゴム層の厚み」は、タイヤを、タイヤ回転軸を含む面で切断した断面において、タイヤ赤道面上における各ゴム層の厚みを指す。例えば、第一層の厚みは、タイヤ赤道面上における、トレッド最表面から第一層のタイヤ半径方向内側界面までのタイヤ半径方向の直線距離を指す。なお、タイヤ赤道面上に周方向溝を有する場合には、トレッド部を構成する各ゴム層の厚みは、タイヤ赤道面に最も近い陸部のタイヤ幅方向中央部における各ゴム層の厚みとする。「タイヤ赤道面に最も近い陸部」とは、タイヤ赤道面に存在する周方向溝の、タイヤ赤道面に最も近い溝縁を有する陸部を指すものとし、そのような陸部がタイヤ幅方向両横に存在する場合は、トレッド部を構成する各ゴム層の厚みは、当該2つの陸部のタイヤ幅方向中央部における各ゴム層の厚みの平均値とする。また、タイヤ赤道面上の陸部に通電部材などが存在し、界面が不明瞭である場合には、通電部材などにより遮られた界面を仮想的につなぎ合わせて測定するものとする。
【0042】
「トレッドゴムのゴム成分100質量部に対する植物油の含有量の平均値」とは、トレッド部を構成する各ゴム層について、それぞれ、ゴム成分100質量部に対する植物油の含有量(質量部)にトレッド部の全厚みに対する各ゴム層の厚みの比率を乗じて得られる値を算出し、それら値を総和した値である。具体的にはΣ(各ゴム層のゴム成分100質量部に対する植物油の含有量(質量部)×トレッド部の全厚みに対する各ゴム層の厚み(%)/100)により算出される。
【0043】
「トレッドゴムのアセトン抽出量の平均値」とは、トレッド部を構成する各ゴム層について、それぞれ、アセトン抽出量(質量%)にトレッド部の全厚みに対する各ゴム層の厚みの比率を乗じて得られる値を算出し、それら値を総和した値である。具体的にはΣ(各ゴム層のアセトン抽出量(質量%)×トレッド部の全厚みに対する各ゴム層の厚み(%)/100)により算出される。
【0044】
「トレッドゴムの灰分量の平均値」とは、トレッド部を構成する各ゴム層について、それぞれ、灰分量(質量%)にトレッド部の全厚みに対する各ゴム層の厚みの比率を乗じて得られる値を算出し、それら値を総和した値である。具体的にはΣ(各ゴム層の灰分量(質量%)×トレッド部の全厚みに対する各ゴム層の厚み(%)/100)により算出される。
【0045】
「軟化剤」とは、ゴム成分に可塑性を付与する材料であり、ゴム組成物からアセトンを用いて抽出される成分である。軟化剤は、25℃で液体(液状)の軟化剤および25℃で固体の軟化剤を含む。ただし、通常タイヤ工業で使用されるワックスおよびステアリン酸は含まないものとする。
【0046】
「軟化剤の含有量」は、予めオイル、樹脂成分、液状ゴム成分等の軟化剤により伸展された伸展ゴム成分中に含まれる軟化剤の量も含む。また、オイルの含有量、樹脂成分の含有量、液状ゴムの含有量についても同様であり、例えば、伸展成分がオイルである場合には伸展オイルはオイルの含有量に含まれる。
【0047】
<測定方法>
「トレッド部の全厚み」および「トレッド部の各層の厚み」は、タイヤを、タイヤ回転軸を含む面で切断し、ビード部の幅を正規リムの幅に合わせた状態で測定される。
【0048】
「アセトン抽出量」は、JIS K 6229:2015に準拠して各加硫ゴム試験片を72時間アセトンに浸漬して可溶成分を抽出し、抽出前後の各試験片の質量を測定し、下記式により求めることができる。タイヤから切り出して作製する場合には、タイヤのトレッド部から、タイヤ周方向が長辺、タイヤ半径方向が厚さ方向となるように切り出す。
(アセトン抽出量(質量%))={(抽出前のゴム試験片の質量-抽出後のゴム試験片の質量)/(抽出前のゴム試験片の質量)}×100
【0049】
「灰分量(質量%)」は、ゴム組成物の総質量に対する、ゴム組成物中の燃焼しない成分(灰分)の総質量の割合を示し、以下の方法により求められる。各試験用タイヤのトレッドから切り出した加硫ゴム試験片をアルミナ製るつぼに入れ、550℃の電気炉で4時間加熱し、加熱後の加硫ゴム試験片の質量を測定する。ゴム組成物中の「灰分量(質量%)」は、加熱前の加硫ゴム試験片を100質量%としたときの、加熱後の加硫ゴム試験片の質量により求めることができる。
【0050】
「30℃E*」は、動的粘弾性測定装置(例えば、GABO社製のイプレクサーシリーズ)を用い、温度30℃、周波数10Hz、初期歪5%、動歪1%、伸長モードの条件下で測定される複素弾性率である。本測定用サンプルは、長さ20mm×幅4mm×厚さ1mmの加硫ゴム組成物である。タイヤから切り出して作製する場合には、トレッド部から、タイヤ周方向が長辺、タイヤ半径方向が厚さ方向となるように切り出す。
【0051】
「70℃E*」は、動的粘弾性測定装置(例えば、GABO社製のイプレクサーシリーズ)を用い、温度70℃、周波数10Hz、初期歪10%、動歪1%、伸長モードの条件下で測定される複素弾性率である。タイヤから切り出して作製する場合には、サイドウォールから、タイヤ周方向に対する接線が長辺、タイヤ幅方向(サイドウォール表面の法線方向)が厚さ方向となるように切り出す。
【0052】
「30℃tanδ」は、動的粘弾性測定装置(例えば、GABO社製のイプレクサーシリーズ)を用い、温度30℃、周波数10Hz、初期歪5%、動歪1%、伸長モードの条件下で測定される損失正接である。本測定用サンプルは、30℃E*の場合と同様にして作製される。
【0053】
「70℃tanδ」は、動的粘弾性測定装置(例えば、GABO社製のイプレクサーシリーズ)を用い、温度70℃、周波数10Hz、初期歪10%、動歪1%、伸長モードの条件下で測定される損失正接である。本測定用サンプルは、70℃E*の場合と同様にして作製される。
【0054】
「ショア硬度」は、JIS K 6253-3:2012に準拠し、デュロメータータイプAを用いて温度23℃の条件下で測定するショア硬度(Hs)である。ショア硬度測定用サンプルは、トレッド部から、タイヤ半径方向が厚さ方向となるように切り出して作製する。また、測定は、硬度測定用サンプルの接地面側から測定器具をサンプルに押し付けて行う。
【0055】
「ゴム組成物のTg」は、動的粘弾性測定装置(例えば、GABO社製のイプレクサーシリーズ)を用い、周波数10Hz、初期歪10%、振幅±0.5%および昇温速度2℃/minの条件下で、-60℃から40℃の範囲におけるtanδの温度分布曲線を測定し、得られた温度分布曲線における最も大きいtanδ値に対応する温度(tanδピーク温度)をTgとして決定する。-60℃から40℃の範囲内において、tanδの最大値が2点存在した場合にはそのうちの温度が低い側をTgとする。また、-60℃から40℃の範囲において、温度上昇に伴いtanδが漸減する温度分布曲線が得られた場合には上述の定義から、Tgを-60℃とする。本測定用サンプルは、30℃E*の場合と同様にして作製される。
【0056】
本発明の上記物性値および関係式は、製造直後のタイヤまたは製造直後から1年以内かつ新品未使用のタイヤにおける値や関係を示す。
【0057】
「スチレン含量」は、1H-NMR測定により算出される値であり、例えば、SBR等のスチレンに由来する繰り返し単位を有するゴム成分(スチレン単位含有ゴム)に適用される。「ビニル含量(1,2-結合ブタジエン単位量)」は、JIS K 6239-2:2017に従い、赤外吸収スペクトル分析により算出される値であり、例えば、SBR、BR等のブタジエンに由来する繰り返し単位を有するゴム成分に適用される。「シス含量(シス-1,4-結合ブタジエン単位量)」は、JIS K 6239-2:2017に従い、赤外吸収スペクトル分析により算出される値であり、例えば、BR等のブタジエンに由来する繰り返し単位を有するゴム成分に適用される。
【0058】
「ゴム成分中の総スチレン量」とは、ゴム成分100質量%中に含まれるスチレン単位の合計含有量(質量%)であって、各ゴム成分について、それぞれ、スチレン含量(質量%)にゴム成分中の質量分率を乗じて得られる値を算出し、それら値を総和した値である。具体的にはΣ(各スチレン単位含有ゴムのスチレン含量(質量%)×各スチレン単位含有ゴムのゴム成分中の含有量(質量%)/100)により算出される。
【0059】
「重量平均分子量(Mw)」は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)(例えば、東ソー(株)製のGPC-8000シリーズ、検出器:示差屈折計、カラム:東ソー(株)製のTSKGEL SUPERMALTIPORE HZ-M)による測定値を基に、標準ポリスチレン換算により求めることができる。例えば、SBR、BR、軟化剤等に適用される。
【0060】
「カーボンブラックのN2SA」は、JIS K 6217-2:2017に準じて測定される。「シリカのN2SA」は、ASTM D3037-93に準じてBET法で測定される。
【0061】
本発明の一実施形態であるタイヤの作製手順について、以下に詳細に説明する。但し、以下の記載は本発明を説明するための例示であり、本発明の技術的範囲をこの記載範囲にのみ限定する趣旨ではない。
【0062】
[タイヤ]
図1は、本実施形態に係るタイヤのトレッドの一部が示された断面図であるがこのような態様に限定されない。図1のタイヤは、トレッド部1、サイドウォール32、ビード部33、カーカス34、ベルト層35、ベルト補強層36、インナーライナー37、リム38、クリンチ39、ウイング40を含んでなるものである。ビード部33はビードコア31を含む。ベルト層35は2層に積層され、ベースゴム層4とベルト層35との間にジョイントレス構造を有するベルト補強層36が配置されている。ベルト補強層36は、ベルト層35のエッジ部のみを覆うエッジバンド61と、ベルト層35の全域を覆うフルバンド62とからなる。
【0063】
本実施形態に係るタイヤのトレッド部は、少なくとも1つのゴム層を有する。本実施形態に係るトレッド部は、単一のゴム層により構成されていてもよく、2層以上のゴム層を有していてもよいが、2層以上のゴム層を有することが好ましい。該ゴム層の構成は、特に制限されないが、例えば、ベルト補強層36(ベルト補強層が存在しない場合にはベルト層35)のタイヤ半径方向外側に隣接するベースゴム層4と、トレッド面5を構成するキャップゴム層2を有する。またキャップゴム層2とベースゴム層4の間にさらに1以上の中間ゴム層を有していてもよい。
【0064】
本実施形態において、トレッド部1の全厚みは特に限定されないが、30mm以下が好ましく、25mm以下がより好ましく、20mm以下がさらに好ましく、15mm以下が特に好ましい。また、トレッドの全厚みは、3.0mm以上が好ましく、5.0mm以上がより好ましく、7.0mm以上がさらに好ましい。
【0065】
トレッド部1の全厚みに対するキャップゴム層2の厚みは、本発明の効果の観点から20%以上が好ましく、30%以上がより好ましく、40%以上がさらに好ましく、50%以上がさらに好ましく、60%以上が特に好ましい。一方、トレッド部1の全厚みに対するキャップゴム層2の厚みの上限値は特に制限されないが、例えば、100%、99%以下、95%以下、90%以下とすることができる。
【0066】
ベースゴム層4が存在する場合のトレッド部1の総厚みに対する厚みは、本発明の効果の観点から、1%以上が好ましく、5%以上がより好ましく、10%以上がさらに好ましい。一方、トレッド部1の総厚みに対するベースゴム層4の厚みは、80%以下が好ましく、70%以下がより好ましく、60%以下がさらに好ましく、50%以下がさらに好ましく、40%以下が特に好ましい。
【0067】
本実施形態に係るタイヤは、少なくとも1つの周方向溝3の溝壁に、トレッド部1の踏面に表れる溝縁6よりも溝幅方向の外側に凹む凹部が設けられていることが好ましい。
【0068】
図2には、本実施形態に係る周方向溝3の拡大平面図が示されている。図2において、周方向溝3の溝縁6は、実線で示され、トレッド部2を平面視したとき溝壁の輪郭7は、破線で示されている。また、周方向溝3の溝縁6と溝壁の輪郭7との間の凹んだ領域は、着色されている。
【0069】
図3には、図2で示された周方向溝3のA-A線断面図が示されている。図3に示されるように、周方向溝3は、両側の溝壁に、凹み量がタイヤ周方向に一定の凹部9が設けられている。凹部9は、例えば、凹部の最深部13と溝縁6との間に平面15が構成されているが、このような態様に限定されない。
【0070】
図4には、本実施形態に係る他の周方向溝3の拡大平面図が示されている。図4に示されるように、周方向溝3の一方の溝壁である第1溝壁10には、第1凹部11が少なくとも1つ設けられている。
【0071】
図4において、周方向溝3の溝縁6は、実線で示され、トレッド部2を平面視したとき溝壁の輪郭7は、破線で示されている。また、周方向溝3の溝縁6と溝壁の輪郭7との間の凹んだ領域は、着色されている。第1凹部11は、トレッド部2の踏面に表れる溝縁6よりも溝幅方向の外側に凹んでいる。第1凹部11は、トレッド部2が摩耗するに従って、周方向溝3の開口面積が大きくなるため、優れたウェット性能が長期にわたって発揮される。
【0072】
第1凹部11は、最も溝幅方向の外側に凹んだ最深部13からタイヤ周方向の両側に向かって、溝縁6からの凹み量が漸減している。これにより、上記最深部13のタイヤ周方向の両側において、上記周方向溝3に区分された陸部の剛性が確保され、陸部の溝縁側部分8(図1に示す)が周方向溝3の溝中心側に倒れ込むのを抑制することができる。また、第1凹部11は、陸部の剛性をタイヤ周方向に滑らかに変化させるため、上記溝縁側部分8が局部的に変形するのを抑制する。従って、優れた操縦安定性能が得られる。
【0073】
一般に、タイヤ周方向に連続して延びる周方向溝は、ウェット走行時、水をタイヤ進行方向の後方に排出するが、路面上の水の量が多い場合には、水の一部をタイヤ進行方向の前方に押し退ける傾向がある。本実施形態に係る周方向溝3は、上述の第1凹部11によって、水の一部をタイヤ進行方向の前方かつタイヤ軸方向の外側に押し退けることができ、ひいては押し退けた水がトレッド部2と路面との間に入り込むことを抑制する。また、摩耗するに従って、溝面積が大きくなるため、従来の溝と比較して、摩耗の進行に伴う溝容積の減少を遅らせることができる。
【0074】
第1凹部11は、トレッド部2の踏面に沿った断面における円弧状の輪郭部分7について、その曲率がタイヤ半径方向内側に向かって漸増していることが好ましい。このような第1凹部11は、溝縁側部分8の変形を抑制しつつ、周方向溝3の溝容積を大きく確保できる。
【0075】
輪郭部分7の曲率半径r1は、溝幅W1の1.5~3.0倍が好ましい。また、第1凹部11のタイヤ周方向の長さL1は、周方向溝3の溝幅W1の2.0~3.0倍が好ましい。
【0076】
図5(a)は、図4のB-B線断面図であり、第1溝壁10に設けられた第1凹部11の最深部13を通る溝横断面図に相当する。図5(a)に示されるように、第1凹部11は、周方向溝3の溝壁の溝底側に設けられていることが好ましい。
【0077】
本実施形態に係る第1凹部11は、例えば、溝幅方向の外側に凹んだ凹面部17と、凹面部17のタイヤ半径方向外側に連なり、周方向溝3の溝中心線側に凸となる凸面部18とを含む。凹面部17および凸面部18は、それぞれ、滑らかな円弧状に湾曲していることが好ましい。但し、第1凹部11は、このような態様に限定されるものではなく、例えば、最深部13と溝縁6との間に平面が構成されるものでも良い。
【0078】
第1凹部11は、最深部13を通る溝横断面において、凹み量が最深部13からタイヤ半径方向外側に向かって漸減していることが好ましい。周方向溝3の溝容積を確保するために、最深部13における溝縁6からの凹み量d1は、周方向溝3の溝縁間の長さである溝幅W1の0.10倍以上が好ましく、0.20倍以上がより好ましく、0.30倍以上がさらに好ましい。また、上記凹み量d1は特に制限されないが、加硫金型の周方向溝形成用のリブをトレッド部から取り出し易くする観点から、溝幅W1の0.50倍以下が好ましい。
【0079】
図4に示されるように、第1溝壁10には、さらに、少なくとも1つの第2凹部12が設けられていることが好ましい。好ましい態様では、第1溝壁10には、複数の第2凹部12が設けられている。さらに好ましい態様として、本実施形態に係る第1溝壁10には、第1凹部11と第2凹部12とがタイヤ周方向に交互に設けられている。第2凹部12は、溝縁6よりも溝幅方向の外側に凹み、かつ、溝縁6からの凹み量がタイヤ周方向に一定である。
【0080】
第2凹部12は、例えば、第1凹部11よりも小さいタイヤ周方向の長さを有していることが好ましい。第2凹部12のタイヤ周方向の長さL2は、例えば、第1凹部11のタイヤ周方向の長さL1の0.45~0.60倍が好ましい。このような第2凹部12は、操縦安定性能とウェット性能とをバランス良く高めることができる。
【0081】
図5(b)は、図2のC-C線断面図であり、第1溝壁10に設けられた第2凹部12を通る溝横断面図に相当する。図5(b)に示されるように、第2凹部12は、例えば、凹部の最深部14と溝縁6との間に平面15が構成されているが、このような態様に限定されない。
【0082】
第2凹部12の平面15の角度θ1は、例えば、5~15°であることが好ましい。なお、角度θ1は、溝縁6を通るトレッド法線と平面15との間の角度である。このような第2凹部12は、トレッド部が摩耗した後のウェット性能を向上させることができる。
【0083】
第2凹部12の最大の凹み量d2は、第1凹部11の最深部13の凹み量d1よりも小さいことが好ましい。
【0084】
図4に示されるように、周方向溝3の他方の溝壁である第2溝壁20には、上述した第1凹部11が少なくとも1つ設けられている。さらに、第2溝壁20には、上述した第2凹部12が少なくとも1つ設けられている。なお、図5(a)には、第2溝壁20に設けられた第2凹部12の溝横断面図が示され、図5(b)には、第2溝壁20に設けられた第1凹部11の溝横断面図が示されている。
【0085】
図4に示されるように、好ましい態様では、第2溝壁20には、第1凹部11および第2凹部12がそれぞれ複数設けられている。さらに好ましい態様として、本実施形態に係る第2溝壁20には、第1凹部11と第2凹部12とがタイヤ周方向に交互に設けられている。これにより、トレッド部が摩耗した後の操縦安定性能およびウェット性能がバランスよく改善される。
【0086】
本実施形態では、第2溝壁20に設けられた第1凹部11は、例えば、第1溝壁10に設けられた第2凹部12と向き合っている。第2溝壁20に設けられた第2凹部12は、例えば、第1溝壁10に設けられた第1凹部11と向き合っている。これにより、第1溝壁10に設けられた第1凹部11と、第2溝壁20に設けられた第1凹部11とは、例えば、タイヤ周方向に交互に設けられている。このような凹部の配置により、周方向溝の気柱共鳴音が大きくなるのを抑制することができる。
【0087】
周方向溝3の溝容積を確保するために、周方向溝3の合計凹み量は、主溝3の溝幅W1の0.10~0.90倍が好ましく、0.15~0.80倍がより好ましく、0.20~0.70倍がさらに好ましい。なお、本明細書において「周方向溝の合計凹み量」とは、周方向溝3が図3の態様である場合はc1+c2を指し、周方向溝3が図5の態様である場合は、d1+d2を指すものとする。
【0088】
キャップゴム層の30℃におけるE*(30℃E*C)は、変形に対して復元力を発揮し、応答性を向上させる観点から、4.0MPa以上が好ましく、4.5MPa以上がより好ましく、5.0MPa以上がさらに好ましく、5.5MPa以上が特に好ましい。一方、30℃E*Cは、路面追従性の観点から、30MPa以下が好ましく、25MPa以下がより好ましく、20MPa以下がさらに好ましく、15MPa以下が特に好ましい。
【0089】
キャップゴム層の30℃におけるtanδ(30℃tanδ*C)は、走行時の発熱を小さくし、キャップゴム層が経時的に硬化することを抑制する観点から、0.25以下が好ましく、0.20以下がより好ましく、0.18以下がさらに好ましく、0.15以下がさらに好ましく、0.13以下がさらに好ましく、0.11以下が特に好ましい。また、ベースゴム層が存在する場合、ベースゴム層の30℃tanδは、0.40以下が好ましく、0.35以下がより好ましく、0.30以下がさらに好ましい。一方、キャップゴム層およびベースゴム層の30℃tanδは、0.03以上が好ましく、0.05以上がより好ましく、0.07以上がさらに好ましい。
【0090】
サイドウォールを構成するゴム組成物の70℃におけるE*(70℃E*SW)は、変形に対して復元力を発揮し、応答性を向上させる観点から、2.0MPa以上が好ましく、3.0MPa以上がより好ましく、4.0MPa以上がさらに好ましい。一方、70℃E*SWは、乗り心地性能の観点から、10.0MPa以下が好ましく、8.0MPa以下がより好ましく、6.0MPa以下がさらに好ましい。
【0091】
サイドウォールを構成するゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδSW)は、走行時の発熱を小さくし、キャップゴム層が経時的に硬化することを抑制する観点から、0.20以下が好ましく、0.15以下がより好ましく、0.12以下がさらに好ましく0.10以下がさらに好ましく、0.08以下がさらに好ましく、0.06以下が特に好ましい。一方、70℃tanδSWは、0.02以上が好ましく、0.03以上がより好ましく、0.04以上がさらに好ましい。
【0092】
30℃E*C-70℃E*SWは、本発明の効果の観点から、3.0MPa以下であり、2.7MPa以下が好ましく、2.4MPa以下がより好ましく、2.1MPa以下がさらに好ましい。一方、30℃E*C-70℃E*SWの下限値は、特に制限されないが、0.1MPa以上が好ましく、0.3MPa以上がより好ましく、0.5MPa以上がさらに好ましい。
【0093】
なお、ゴム組成物の30℃E*、70℃E*、30℃tanδ、70℃tanδは、後記のゴム成分、フィラー、軟化剤の種類や配合量により適宜調整することができる。
【0094】
30℃tanδCとトレッド部の総厚みをt(mm)との積(30℃tanδC×t)は、2.10以下が好ましく、1.90以下がより好ましく、1.70以下がさらに好ましく、1.50以下が特に好ましい。30℃tanδC×tを前記の範囲とすることで、トレッド部での発熱および蓄熱を抑制しやすくなり本発明の効果を得やすくすることができると考えられる。一方、30℃tanδC×tの下限値は、特に制限されないが、0.20以上が好ましく、0.50以上がより好ましく、0.80以上がさらに好ましく、1.10以上が特に好ましい。
【0095】
キャップゴム層のTgは、-40℃以上が好ましく、-35℃以上がより好ましく、-30℃以上がさらに好ましく、-25℃以上が特に好ましい。Tgを前記の範囲とすることで、常温よりも低温でのエネルギーロスを向上させやすくすることができ、トレッド表面でのグリップ性能が向上し、本発明の効果をより発揮しやすくなると考えられる。一方、キャップゴム層のTgの上限値は特に制限されないが、20℃以下が好ましく、10℃以下がより好ましく、5℃以下がさらに好ましく、0℃以下が特に好ましい。なお、キャップゴム層のTgは、ゴム成分、フィラー、軟化剤等の種類や配合量により適宜調整することができる。
【0096】
キャップゴム層のショア硬度(Hs)は、40以上が好ましく、42以上がより好ましく、44以上がさらに好ましく、46以上が特に好ましい。また、キャップゴム層のショア硬度(Hs)は、70以下が好ましく、65以下がより好ましく、60以下がさらに好ましい。キャップゴム層のショア硬度(Hs)を前記の範囲とすることにより、良好な操縦安定性能およびウェットグリップ性能が維持できると考えられる。なお、キャップゴム層のショア硬度は、ゴム成分、フィラー、軟化剤等の種類や配合量により適宜調整することができる。
【0097】
トレッドゴムのアセトン抽出量の平均値は、本発明の効果の観点から、19質量%以下が好ましく、17質量%以下がより好ましく、15質量%以下がさらに好ましく、13質量%以下が特に好ましい。また、トレッドゴムのアセトン抽出量の平均値は、3質量%以上が好ましく、4質量%以上がより好ましく、5質量%以上がさらに好ましく、6質量%以上が特に好ましい。
【0098】
キャップゴム層のアセトン抽出量は、20質量%以下が好ましく、18質量%以下がより好ましく、16質量%以下がさらに好ましい。また、キャップゴム層のアセトン抽出量は、3質量%以上が好ましく、4質量%以上がより好ましく、5質量%以上がさらに好ましく、6質量%以上が特に好ましい。
【0099】
ベースゴム層が存在する場合、ベースゴム層のアセトン抽出量は、30質量%以下が好ましく、25質量%以下がより好ましく、20質量%以下がさらに好ましい。また、ベースゴム層のアセトン抽出量は、3質量%以上が好ましく、4質量%以上がより好ましく、5質量%以上がさらに好ましく、6質量%以上が特に好ましい。
【0100】
サイドウォールを構成するゴム組成物のアセトン抽出量は、12質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、8質量%以下がさらに好ましく、7質量%以下が特に好ましい。また、サイドウォールを構成するゴム組成物のアセトン抽出量の下限値は特に制限されないが、1質量%以上が好ましく、2質量%以上がより好ましく、3質量%以上がさらに好ましく、4質量%以上が特に好ましい。
【0101】
トレッドゴムのアセトン抽出量の平均値とサイドウォールを構成するゴム組成物のアセトン抽出量との差は、12質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、8質量%以下がさらに好ましい。トレッドゴムのアセトン抽出量の平均値とサイドウォールを構成するゴム組成物のアセトン抽出量との差を前記の範囲とすることで、トレッドゴムからサイドウォールゴムへの軟化剤の拡散を適切にコントロールすることができる。このことから、タイヤの使用によるキャップゴム層の硬度変化を適切にコントロールすることができると考えられる。また、トレッドゴムのアセトン抽出量の平均値とブレーカートッピングゴムのアセトン抽出量との差の下限値は特に制限されないが、1質量%以上が好ましく、2質量%以上がより好ましく、3質量%以上がさらに好ましい。
【0102】
トレッドゴムの灰分量の平均値は、軟化剤の移行を抑制する観点から、10質量%以上が好ましく、13質量%以上がより好ましく、16質量%以上がさらに好ましい。また、ゴム硬度の観点からは、35質量%以下が好ましく、33質量%以下がより好ましく、31質量%以下がさらに好ましく、29質量%以下が特に好ましい。
【0103】
キャップゴム層の灰分量は、10質量%以上が好ましく、13質量%以上がより好ましく、16質量%以上がさらに好ましい。また、ゴム硬度の観点からは、35質量%以下が好ましく、33質量%以下がより好ましく、31質量%以下がさらに好ましく、29質量%以下が特に好ましい。
【0104】
ベースゴム層が存在する場合、ベースゴム層の灰分量は、20質量%以下が好ましく、15質量%以下がより好ましく、10質量%以下がさらに好ましく、5質量%以下が特に好ましい。なお、ベースゴム層の灰分量の下限値は特に制限されない。
【0105】
[ゴム組成物]
トレッド部の各層を構成するゴム組成物およびサイドウォールを構成するゴム組成物は、いずれも以下に説明する原料を用いて、要求される、30℃E*、70℃E*、30℃tanδ、70℃tanδ等に応じて製造することができる。以下、本実施形態に係るゴム組成物について説明するが、特に断りのない限り、トレッド部の各層を構成するゴム組成物およびサイドウォールを構成するゴム組成物のいずれにも適用可能なものとする。
【0106】
<ゴム成分>
本実施形態に係るゴム組成物は、ゴム成分としてジエン系ゴムが好適に用いられる。ジエン系ゴムとしては、例えば、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)、スチレンイソプレンゴム(SIR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)等が挙げられる。これらのゴム成分は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0107】
ゴム成分中のジエン系ゴムの含有量は、70質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、90質量%以上がさらに好ましく、95質量%以上が特に好ましい。また、ジエン系ゴムのみからなるゴム成分としてもよい。
【0108】
ジエン系ゴム成分としては、イソプレン系ゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)およびブタジエンゴム(BR)からなる群より選ばれる少なくとも1種が好適に用いられる。キャップゴム層を構成するゴム成分は、SBRを含むことが好ましく、SBRおよびイソプレン系ゴムを含むことがより好ましく、SBR、BRおよびイソプレン系ゴムを含むことがさらに好ましく、SBR、BRおよびイソプレン系ゴムのみからなるゴム成分としてもよい。ベースゴム層およびサイドウォールゴムを構成するするゴム成分は、イソプレン系ゴムを含むことが好ましく、イソプレン系ゴムおよびBRを含むことがより好ましく、イソプレン系ゴムおよびBRのみからなるゴム成分としてもよい。
【0109】
(イソプレン系ゴム)
イソプレン系ゴムとしては、例えば、イソプレンゴム(IR)および天然ゴム等タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。天然ゴムには、非改質天然ゴム(NR)の他に、エポキシ化天然ゴム(ENR)、水素化天然ゴム(HNR)、脱タンパク質天然ゴム(DPNR)、高純度天然ゴム、グラフト化天然ゴム等の改質天然ゴム等も含まれる。これらのイソプレン系ゴムは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0110】
NRとしては、特に限定されず、タイヤ業界において一般的なものを用いることができ、例えば、SIR20、RSS#3、TSR20等が挙げられる。
【0111】
キャップゴム層を構成するゴム成分中のイソプレン系ゴムの含有量は、ウェットグリップ性能の観点から、80質量%以下が好ましく、75質量%以下がより好ましく、70質量%以下がさらに好ましく、65質量%以下が特に好ましい。また、イソプレン系ゴムの含有量の下限値は特に制限されないが、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、15質量%以上がさらに好ましく、20質量%以上が特に好ましい。
【0112】
ベースゴム層を構成するゴム成分中のイソプレン系ゴムの含有量は、本発明の効果の観点から、20質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましく、40質量%以上がさらに好ましく、50質量%以上が特に好ましい。また、イソプレン系ゴムの含有量の上限値は特に制限されないが、100質量%、95質量%以下、90質量%以下、80質量%以下とすることができる。
【0113】
サイドウォールを構成するゴム成分中のイソプレン系ゴムの含有量は、本発明の効果の観点から、20質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましく、40質量%以上がさらに好ましく、50質量%以上が特に好ましい。また、イソプレン系ゴムの含有量の上限値は特に制限されないが、100質量%、95質量%以下、90質量%以下、80質量%以下とすることができる。
【0114】
(SBR)
SBRとしては特に限定はなく、未変性の溶液重合SBR(S-SBR)や乳化重合SBR(E-SBR)、これらの変性SBR(変性S-SBR、変性E-SBR)等が挙げられる。変性SBRとしては、末端および/または主鎖が変性されたSBR、スズ、ケイ素化合物等でカップリングされた変性SBR(縮合物、分岐構造を有するもの等)等が挙げられる。なかでもS-SBRおよび変性SBRが好ましい。さらに、これらSBRの水素添加物(水素添加されたSBR)等も使用することができる。これらのSBRは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0115】
SBRとしては油展SBRを用いることもできるし、非油展SBRを用いることもできる。油展SBRを用いる場合、SBRの油展量、すなわち、SBRに含まれる油展オイルの含有量は、SBRのゴム固形分100質量部に対して、10~50質量部であることが好ましい。
【0116】
本実施形態において使用できるS-SBRとしては、JSR(株)、住友化学(株)、宇部興産(株)、旭化成(株)、ZSエラストマー(株)等より市販されているものを使用することができる。
【0117】
SBRのスチレン含量は、ゴム成分中の総スチレン量が後述の範囲を満たすように適宜選択することができるが、36質量%以下が好ましく、32質量%以下がより好ましく、28質量%以下がさらに好ましい。また、SBRのスチレン含量は、5質量%以上が好ましく、7質量%以上がより好ましく、10質量%以上がさらに好ましい。なお、SBRのスチレン含量は、前記測定方法により測定される。
【0118】
SBRの重量平均分子量(Mw)は、ウェットグリップ性能の観点から、20万以上が好ましく、25万以上がより好ましく、30万以上がさらに好ましい。また、SBRのMwは、架橋均一性の観点から、200万以下が好ましく、180万以下がより好ましく、150万以下がさらに好ましい。なお、SBRのMwは、前記測定方法により測定される。
【0119】
キャップゴム層を構成するゴム成分中のSBRの含有量は、ゴム成分中の総スチレン量が後述の範囲を満たすように適宜選択することができるが、30質量%以上が好ましく、40質量%以上がより好ましく、50質量%以上がさらに好ましく、60質量%以上が特に好ましい。一方、ゴム成分中のSBRの含有量は、95質量%以下が好ましく、90質量%以下がより好ましく、85質量%以下がさらに好ましい。なお、ベースゴム層を構成するゴム成分中、およびサイドウォールを構成するゴム成分中のSBRの含有量は特に制限されない。
【0120】
(BR)
BRとしては特に限定されるものではなく、例えば、シス含量が50質量%未満のBR(ローシスBR)、シス含量が90質量%以上のBR(ハイシスBR)、希土類元素系触媒を用いて合成された希土類系ブタジエンゴム(希土類系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(SPB含有BR)、変性BR(ハイシス変性BR、ローシス変性BR)等タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。これらのBRは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0121】
ハイシスBRとしては、例えば、日本ゼオン(株)、宇部興産(株)、JSR(株)等より市販されているものを使用することができる。ハイシスBRを含有することで低温特性および耐摩耗性能を向上させることができる。ハイシスBRのシス含量は、95質量%以上が好ましく、96質量%以上より好ましく、97質量%以上さらに好ましい。なお、BRのシス含量は、前記測定方法により測定される。
【0122】
変性BRとしては、末端および/または主鎖がケイ素、窒素および酸素からなる群から選択される少なくとも一つの元素を含む官能基によって変性された変性ブタジエンゴム(変性BR)が好適に用いられる。
【0123】
その他の変性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のち、スズ化合物を添加することにより得られ、さらに変性BR分子の末端がスズ-炭素結合で結合されているもの(スズ変性BR)等が挙げられる。また、変性BRは、水素添加されていないもの、水素添加されているもののいずれであってもよい。
【0124】
BRの重量平均分子量(Mw)は、耐摩耗性能の観点から、30万以上が好ましく、35万以上がより好ましく、40万以上がさらに好ましい。また、架橋均一性の観点からは、200万以下が好ましく、100万以下がより好ましい。なお、BRの重量平均分子量は、前記測定方法により測定される。
【0125】
キャップゴム層を構成するゴム成分中のBRの含有量は、ウェットグリップ性能の観点から、60質量%以下が好ましく、55質量%以下がより好ましく、50質量%以下がさらに好ましく、45質量%以下が特に好ましい。また、該含有量は、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、15質量%以上がさらに好ましく、20質量%以上が特に好ましい。
【0126】
ベースゴム層を構成するゴム成分中のBRの含有量は、本発明の効果の観点から、80質量%以下が好ましく、70質量%以下がより好ましく、60質量%以下がさらに好ましく、50質量%以下が特に好ましい。また、該含有量の下限値は特に制限されないが、例えば、1質量%以上、3質量%以上、5質量%以上、10質量%以上、15質量%以上とすることができる。
【0127】
サイドウォールを構成するゴム成分中のBRの含有量は、本発明の効果の観点から、80質量%以下が好ましく、70質量%以下がより好ましく、60質量%以下がさらに好ましく、50質量%以下が特に好ましい。また、該含有量の下限値は特に制限されないが、例えば、1質量%以上、5質量%以上、10質量%以上、20質量%以上、30質量%以上とすることができる。
【0128】
(その他のゴム成分)
ゴム成分は、本発明の効果に影響を与えない範囲で、ジエン系ゴム以外の他のゴム成分を含有してもよい。ジエン系ゴム以外の他のゴム成分としては、タイヤ工業で一般的に用いられる架橋可能なゴム成分を用いることができ、例えば、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ポリノルボルネンゴム、シリコーンゴム、塩化ポリエチレンゴム、フッ素ゴム(FKM)、アクリルゴム(ACM)、ヒドリンゴム等の非ジエン系ゴムが挙げられる。これらその他のゴム成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、上記のゴム成分の他に、公知の熱可塑性エラストマーを含有してもよく、含有しなくてもよい。
【0129】
<フィラー>
本実施形態に係るゴム組成物は、カーボンブラックおよび/またはシリカを含むフィラーが好適に使用される。キャップゴム層を構成するゴム組成物は、フィラーとしてシリカを含むことがより好ましく、カーボンブラックおよびシリカを含むことがより好ましい。ベースゴム層およびサイドウォールを構成するゴム組成物は、フィラーとしてカーボンブラックを含むことが好ましい。
【0130】
(カーボンブラック)
カーボンブラックとしては、タイヤ工業において一般的なものを適宜利用することができる、例えば、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAF等が挙げられる。これらのカーボンブラックは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、タイヤ等のゴム製品やプラスチック製品などのカーボンブラックを含む製品を熱分解することで得られたリサイクルカーボンブラックを適宜用いてもよい。
【0131】
キャップゴム層およびベースゴム層を構成するゴム組成物に含まれるカーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は、補強性の観点から、30m2/g以上が好ましく、50m2/g以上がより好ましく、70m2/g以上がさらに好ましく、90m2/g以上が特に好ましい。また、低燃費性能および加工性の観点からは、200m2/g以下が好ましく、150m2/g以下がより好ましく、120m2/g以下がさらに好ましい。なお、カーボンブラックのN2SAは、前記測定方法により測定される。
【0132】
サイドウォールを構成するゴム組成物に含まれるカーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は、本発明効果の観点から、20m2/g以上が好ましく、40m2/g以上がより好ましく、50m2/g以上がさらに好ましく、60m2/g以上が特に好ましい。また、低燃費性能および加工性の観点からは、200m2/g以下が好ましく、150m2/g以下がより好ましく、120m2/g以下がさらに好ましい。
【0133】
キャップゴム層を構成するゴム組成物のゴム成分100質量部に対するカーボンブラックの含有量は、本発明の効果の観点から、1質量部以上が好ましく、3質量部以上がより好ましく、5質量部以上がさらに好ましい。また、該含有量は、30質量部以下が好ましく、20質量部以下がより好ましく、15質量部以下がさらに好ましく、9質量部以下が特に好ましい。
【0134】
ベースゴム層を構成するゴム組成物のゴム成分100質量部に対するカーボンブラックの含有量は、本発明の効果の観点から、10質量部以上が好ましく、15質量部以上がより好ましく、20質量部以上がさらに好ましく、25質量部以上が特に好ましい。また、低燃費性能の観点からは、80質量部以下が好ましく、70質量部以下がより好ましく、60質量部以下がさらに好ましく、50質量部以下が特に好ましい。
【0135】
サイドウォールを構成するゴム組成物のゴム成分100質量部に対するカーボンブラックの含有量は、本発明の効果の観点から、10質量部以上が好ましく、15質量部以上がより好ましく、20質量部以上がさらに好ましく、25質量部以上が特に好ましい。また、低燃費性能の観点からは、80質量部以下が好ましく、70質量部以下がより好ましく、60質量部以下がさらに好ましく、50質量部以下が特に好ましい。
【0136】
(シリカ)
シリカとしては、特に限定されず、例えば、乾式法により調製されたシリカ(無水シリカ)、湿式法により調製されたシリカ(含水シリカ)等、タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。なかでもシラノール基が多いという理由から、湿式法により調製された含水シリカが好ましい。これらのシリカは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0137】
シリカの窒素吸着比表面積(N2SA)は、低燃費性能および耐摩耗性能の観点から、140m2/g以上が好ましく、150m2/g以上がより好ましく、160m2/g以上がさらに好ましく、170m2/g以上が特に好ましい。また、低燃費性能および加工性の観点からは、350m2/g以下が好ましく、300m2/g以下がより好ましく、250m2/g以下がさらに好ましい。なお、シリカのN2SAは、前記測定方法により測定される。
【0138】
キャップゴム層を構成するゴム組成物のゴム成分100質量部に対するシリカの含有量は、本発明の効果の観点から、灰分量の観点から、20質量部以上が好ましく、25質量部以上がより好ましく、30質量部以上がさらに好ましく、35質量部以上が特に好ましい。また、本発明の効果の観点から、160質量部以下が好ましく、120質量部以下がより好ましく、100質量部以下がさらに好ましく、80質量部以下が特に好ましい。なお、ベースゴム層を構成するゴム組成物中、およびサイドウォールを構成するゴム組成物中のシリカの含有量は特に制限されない。
【0139】
キャップゴム層を構成するゴム組成物のゴム成分100質量部に対するシリカとカーボンブラックの合計含有量は、本発明の効果観点から、20質量部以上が好ましく、25質量部以上がより好ましく、30質量部以上がさらに好ましい。また、低燃費性能および破断時伸びの観点からは、170質量部以下が好ましく、130質量部以下がより好ましく、110質量部以下がさらに好ましく、90質量部以下が特に好ましい。
【0140】
キャップゴム層を構成するゴム組成物は、操縦安定性能およびウェットグリップ性能のバランスの観点から、ゴム成分100質量部に対するシリカの含有量がカーボンブラックの含有量よりも多いことが好ましい。キャップゴム層を構成するゴム組成物におけるシリカとカーボンブラックの合計含有量に対するシリカの割合は、51質量%以上が好ましく、67質量%以上がより好ましく、76質量%以上がさらに好ましく、85質量%以上が特に好ましい。また、キャップゴム層を構成するゴム組成物におけるシリカとカーボンブラックの合計含有量に対するシリカの割合は、99質量%以下が好ましく、97質量%以下がより好ましく、95質量%以下がさらに好ましく、93質量%以下が特に好ましい。
【0141】
(その他のフィラー)
シリカおよびカーボンブラック以外のフィラーとしては、特に限定されず、例えば、水酸化アルミニウム、アルミナ(酸化アルミニウム)、炭酸カルシウム、硫酸マグネシウム、タルク、クレー、バイオ炭(BIOCHAR)等、従来からタイヤ工業において一般的に用いられているものを配合することができる。これらその他のフィラーは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0142】
(シランカップリング剤)
シリカは、シランカップリング剤と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、タイヤ工業において、従来からシリカと併用される任意のシランカップリング剤を使用することができるが、例えば、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、2-メルカプトエチ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等のメルカプト系シランカップリング剤;ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド等のスルフィド系シランカップリング剤;3-オクタノイルチオ-1-プロピルトリエトキシシラン、3-ヘキサノイルチオ-1-プロピルトリエトキシシラン、3-オクタノイルチオ-1-プロピルトリメトキシシラン等のチオエステル系シランカップリング剤;ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニル系シランカップリング剤;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、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノ系シランカップリング剤;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等のグリシドキシ系シランカップリング剤;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等のニトロ系シランカップリング剤;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等のクロロ系シランカップリング剤;等が挙げられる。なかでも、スルフィド系シランカップリング剤および/またはメルカプト系シランカップリング剤を含有することが好ましい。シランカップリング剤としては、例えば、モメンティブ社等より市販されているものを使用することができる。これらのシランカップリング剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0143】
シランカップリング剤のシリカ100質量部に対する含有量は、シリカの分散性を高める観点から、1.0質量部以上が好ましく、3.0質量部以上がより好ましく、5.0質量部以上がさらに好ましい。また、コストおよび加工性の観点からは、20質量部以下が好ましく、15質量部以下がより好ましく、12質量部以下がさらに好ましい。
【0144】
<植物油>
本実施形態において使用可能な植物油は、不飽和脂肪酸がエステル結合したグリセリド(不飽和脂肪酸グリセリド)を含むものであれば特に限定されず、さらに飽和脂肪酸グリセリドを含んでいてもよい。植物油の具体例としては、例えば、あまに油、なたね油、べに花油、大豆油、コーン油、綿実油、米油、トール油、ごま油、ひまし油、桐油、パイン油、ひまわり油、パーム油、オリーブ油、椿油、ホホバ油、ココナッツ油、落花生油、グレープシード油、ロジン等が挙げられ、ひまわり油、なたね油が好ましい。これらの植物油は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0145】
植物油としては、例えば、出光興産(株)、三共油化工業(株)、ENEOS(株)、オリソイ社、H&R社、豊国製油(株)、富士興産(株)、日清オイリオグループ(株)等より市販されているものを使用することができる。
【0146】
不飽和脂肪酸グリセリドを構成する不飽和脂肪酸としては、オレイン酸等の一価不飽和脂肪酸や、リノール酸、リノレン酸等の多価不飽和脂肪酸が挙げられる。
【0147】
植物油の構成脂肪酸に含まれる不飽和脂肪酸の含有量は、50質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましく、70%質量以上がさらに好ましく、75質量%以上がさらに好ましく、80質量%以上がさらに好ましく、85質量%以上が特に好ましい。
【0148】
キャップゴム層を構成するゴム組成物のゴム成分100質量部に対する植物油の含有量は、3.0質量部以上が好ましく、5.0質量部以上がより好ましく、7.0質量部以上がさらに好ましく、9.0質量部以上が特に好ましい。また、該含有量は、40質量部以下が好ましく、35質量部以下がより好ましく、30質量部以下がさらに好ましく、25質量部以下が特に好ましい。なお、ベースゴム層を構成するゴム組成物のゴム成分100質量部に対する植物油の含有量は、特に制限されない。
【0149】
トレッド部を構成するトレッドゴムのゴム成分100質量部に対する植物油の含有量の平均値S1は、3.0質量部以上が好ましく、5.0質量部以上がより好ましく、7.0質量部以上がさらに好ましく、9.0質量部以上が特に好ましい。また、S1は、35質量部以下が好ましく、30質量部以下がより好ましく、25質量部以下がさらに好ましく、20質量部以下が特に好ましい。
【0150】
サイドウォールを構成するゴム組成物のゴム成分100質量部に対する植物油の含有量をS2は、1.0質量部以上が好ましく、1.5質量部以上がより好ましく、2.0質量部以上がさらに好ましく、2.5質量部以上が特に好ましい。また、S2は、20質量部以下が好ましく、15質量部以下がより好ましく、10質量部以下がさらに好ましく、8.0質量部以下がさらに好ましく、5.0質量部以下が特に好ましい。
【0151】
S1/S2は、本発明の効果の観点から、1.0超であり、1.1以上が好ましく、1.3以上がより好ましく、1.6以上がさらに好ましく、1.7以上が特に好ましい。また、S1/S2の上限値は特に制限されないが、15未満が好ましく、10未満がより好ましく、8.0未満がさらに好ましく、5.0未満が特に好ましい。
【0152】
<その他の配合剤>
本実施形態に係るゴム組成物には、前記成分以外にも、従来タイヤ工業で一般に使用される配合剤、例えば、軟化剤、ワックス、加工助剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤等を適宜含有することができる。
【0153】
(軟化剤)
本実施形態に係るゴム組成物は、軟化剤を含有することが好ましい。軟化剤としては、例えば、樹脂成分、植物油以外のオイル、液状ゴム等が挙げられる。
【0154】
樹脂成分としては、特に限定されないが、タイヤ工業で慣用される石油樹脂、テルペン系樹脂、ロジン系樹脂、フェノール系樹脂等の炭化水素樹脂が挙げられる。
【0155】
石油樹脂としては、C5系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、C5C9系石油樹脂等が挙げられる。
【0156】
本明細書において「C5系石油樹脂」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。
【0157】
本明細書において「芳香族系石油樹脂」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。芳香族系石油樹脂の具体例としては、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。
【0158】
本明細書において「C5C9系石油樹脂」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系石油樹脂としては、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。
【0159】
テルペン系樹脂としては、α-ピネン、β-ピネン、リモネン、ジペンテン等のテルペン化合物から選ばれる少なくとも1種からなるポリテルペン樹脂;前記テルペン化合物と芳香族化合物とを原料とする芳香族変性テルペン樹脂;テルペン化合物とフェノール系化合物とを原料とするテルペンフェノール樹脂;並びにこれらのテルペン系樹脂に水素添加処理を行ったもの(水素添加されたテルペン系樹脂)が挙げられる。芳香族変性テルペン樹脂の原料となる芳香族化合物としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルトルエン等が挙げられる。テルペンフェノール樹脂の原料となる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、キシレノール等が挙げられる。
【0160】
ロジン系樹脂としては、特に限定されないが、例えば天然樹脂ロジン、それを水素添加、不均化、二量化、エステル化等で変性したロジン変性樹脂等が挙げられる。
【0161】
フェノール系樹脂としては、特に限定されないが、フェノールホルムアルデヒド樹脂、アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂、アルキルフェノールアセチレン樹脂、オイル変性フェノールホルムアルデヒド樹脂等が挙げられる。
【0162】
樹脂成分を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、1質量部以上が好ましく、3質量部以上がより好ましく、5質量部以上がさらに好ましい。また、樹脂成分の含有量は、50質量部以下が好ましく、40質量部以下がより好ましく、30質量部以下がさらに好ましい。
【0163】
植物油以外のオイルとしては、例えば、パラフィン系プロセスオイル(ミネラルオイル)、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイル等が挙げられる。プロセスオイルの具体例としては、例えば、MES(Mild Extract Solvated)、DAE(Distillate Aromatic Extract)、TDAE(Treated Distillate Aromatic Extract)、TRAE(Treated Residual Aromatic Extract)、RAE(Residual Aromatic Extract)等が挙げられる。また、環境対策で多環式芳香族(polycyclic aromatic compound:PCA)化合物の含量の低いプロセスオイルを使用することもできる。前記低PCA含量プロセスオイルとしては、MES、TDAE、重ナフテン系オイル等が挙げられる。また、ライフサイクルアセスメントの観点から、ゴム混合機やエンジンに用いられた後の廃油や、調理店で使用された廃食用油を精製したものを用いてもよい。
【0164】
植物油以外のオイルを含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、1質量部以上が好ましく、3質量部以上がより好ましく、5質量部以上がさらに好ましい。また、該含有量は、50質量部以下が好ましく、40質量部以下がより好ましく、30質量部以下がさらに好ましい。
【0165】
液状ゴムは、常温(25℃)で液体状態のポリマーであれば特に限定されないが、例えば、液状ブタジエンゴム(液状BR)、液状スチレンブタジエンゴム(液状SBR)、液状イソプレンゴム(液状IR)、液状スチレンイソプレンゴム(液状SIR)、液状ファルネセンゴム等が挙げられる。これらの液状ゴムは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0166】
液状ゴムを含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、1質量部以上が好ましく、3質量部以上がより好ましく、5質量部以上がさらに好ましい。また、該含有量は、30質量部以下が好ましく、20質量部以下がより好ましく、10質量部以下がさらに好ましい。
【0167】
キャップゴム層を構成するゴム組成物のゴム成分100質量部に対する軟化剤の含有量(複数の軟化剤を併用する場合は、植物油を含めた全ての合計量)は、例えば、トレッドゴムのアセトン抽出量の平均値と前記サイドウォールを構成するゴム組成物のアセトン抽出量との差が前記の範囲を満たすように適宜選択することができるが、3質量部以上が好ましく、5質量部以上がより好ましく、7質量部以上がさらに好ましく、9質量部以上が特に好ましい。また、該含有量は、60質量部以下が好ましく、50質量部以下がより好ましく、45質量部以下がさらに好ましく、40質量部以下が特に好ましい。なお、ベースゴム層を構成するゴム組成物中の軟化剤の含有量は特に制限されない。
【0168】
サイドウォールを構成するゴム組成物のゴム成分100質量部に対する軟化剤の含有量(複数の軟化剤を併用する場合は、植物油を含めた全ての合計量)は、例えば、トレッドゴムのアセトン抽出量の平均値と前記サイドウォールを構成するゴム組成物のアセトン抽出量との差が前記の範囲を満たすように適宜選択することができるが、1質量部以上が好ましく、2質量部以上がより好ましく、3質量部以上がさらに好ましい。また、該含有量は、25質量部以下が好ましく、20質量部以下がより好ましく、15質量部以下がさらに好ましく、10質量部以下が特に好ましい。
【0169】
ワックスとしては、特に限定されず、タイヤ工業において通常使用されるものをいずれも好適に用いることができ、例えば、石油系ワックス、鉱物系ワックス、合成ワックス等が挙げられ、石油系ワックスが好ましい。石油系ワックスとしては、例えば、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、これらの精選特殊ワックス等が挙げられ、パラフィンワックスが好ましい。なお、本実施形態に係るワックスは、ステアリン酸を含まないものとする。ワックスは、例えば、大内新興化学工業(株)、日本精蝋(株)、パラメルト社等より市販されているものを使用することができる。これらのワックスは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0170】
ワックスを含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、ゴムの耐候性の観点から、0.5質量部以上が好ましく、1.0質量部以上がより好ましく、1.5質量部以上がさらに好ましい。また、ブルームによるタイヤの白色化防止の観点からは、10質量部以下が好ましく、5.0質量部以下がより好ましい。
【0171】
加工助剤としては、例えば、脂肪酸金属塩、脂肪酸アミド、アミドエステル、シリカ表面活性剤、脂肪酸エステル、脂肪酸金属塩とアミドエステルとの混合物、脂肪酸金属塩と脂肪酸アミドとの混合物等が挙げられる。これらの加工助剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。加工助剤としては、例えば、Schill+Seilacher社、パフォーマンスアディティブス社等より市販されているものを使用することができる。
【0172】
加工助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、加工性の改善効果を発揮させる観点から、0.5質量部以上が好ましく、1.0質量部以上がより好ましく、1.5質量部以上がさらに好ましい。また、耐摩耗性および破壊強度の観点からは、10質量部以下が好ましく、8.0質量部以下がより好ましい。
【0173】
老化防止剤としては、特に限定されないが、例えば、アミン系、キノリン系、キノン系、フェノール系、イミダゾール系の各化合物や、カルバミン酸金属塩等の老化防止剤が挙げられ、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-イソプロピル-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン、N,N’-ジフェニル-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、N-シクロヘキシル-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン等のフェニレンジアミン系老化防止剤、および2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン重合体、6-エトキシ-2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン等のキノリン系老化防止剤が好ましい。これらの老化防止剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0174】
老化防止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、ゴムの耐オゾンクラック性の観点から、0.5質量部以上が好ましく、1.0質量部以上がより好ましく、1.5質量部以上がさらに好ましい。また、耐摩耗性能やウェットグリップ性能の観点からは、10質量部以下が好ましく、5.0質量部以下がより好ましい。
【0175】
ステアリン酸を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、加工性の観点から、0.5質量部以上が好ましく、1.0質量部以上がより好ましく、1.5質量部以上がさらに好ましい。また、加硫速度の観点からは、10質量部以下が好ましく、5.0質量部以下がより好ましい。
【0176】
酸化亜鉛を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、加工性の観点から、0.5質量部以上が好ましく、1.0質量部以上がより好ましく、1.5質量部以上がさらに好ましい。また、耐摩耗性能の観点からは、10質量部以下が好ましく、5.0質量部以下がより好ましい。
【0177】
加硫剤としては硫黄が好適に用いられる。硫黄としては、粉末硫黄、油処理硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄等を用いることができる。
【0178】
加硫剤として硫黄を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、十分な加硫反応を確保する観点から、0.1質量部以上が好ましく、0.3質量部以上がより好ましく、0.5質量部以上がさらに好ましい。また、劣化防止の観点からは、5.0質量部以下が好ましく、4.0質量部以下がより好ましく、3.0質量部以下がさらに好ましく、2.5質量部以下が特に好ましい。なお、加硫剤として、オイル含有硫黄を使用する場合の加硫剤の含有量は、オイル含有硫黄に含まれる純硫黄分の合計含有量とする。
【0179】
硫黄以外の加硫剤としては、例えば、アルキルフェノール・塩化硫黄縮合物、1,6-ヘキサメチレン-ジチオ硫酸ナトリウム・二水和物、1,6-ビス(N,N’-ジベンジルチオカルバモイルジチオ)ヘキサン等が挙げられる。これらの硫黄以外の加硫剤は、田岡化学工業(株)、ランクセス(株)、フレクシス社等より市販されているものを使用することができる。
【0180】
加硫促進剤としては、例えば、スルフェンアミド系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤、ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤、カプロラクタムジスルフィド等が挙げられる。これら加硫促進剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、所望の効果がより好適に得られる点から、スルフェンアミド系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤、およびグアニジン系加硫促進剤からなる群から選ばれる1以上の加硫促進剤が好ましい。
【0181】
スルフェンアミド系加硫促進剤としては、例えば、N-tert-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)等が挙げられる。なかでも、TBBSおよびCBSが好ましい。
【0182】
チアゾール系加硫促進剤としては、例えば、2-メルカプトベンゾチアゾール(MBT)またはその塩、ジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィド(MBTS)、2-(2,4-ジニトロフェニル)メルカプトベンゾチアゾール、2-(2,6-ジエチル-4-モルホリノチオ)ベンゾチアゾール等が挙げられる。なかでも、MBTSおよびMBTが好ましい。
【0183】
グアニジン系加硫促進剤としては、例えば、1,3-ジフェニルグアニジン(DPG)、1,3-ジ-o-トリルグアニジン、1-o-トリルビグアニド、ジカテコールボレートのジ-o-トリルグアニジン塩、1,3-ジ-o-クメニルグアニジン、1,3-ジ-o-ビフェニルグアニジン、1,3-ジ-o-クメニル-2-プロピオニルグアニジン等が挙げられる。なかでも、DPGが好ましい。
【0184】
加硫促進剤を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量(複数の加硫促進剤を併用する場合は全ての合計量)は、1.0質量部以上が好ましく、2.0質量部以上がより好ましく、2.5質量部以上がさらに好ましい。また、該含有量は、8.0質量部以下が好ましく、7.0質量部以下がより好ましく、6.0質量部以下がさらに好ましい。加硫促進剤の含有量を上記範囲内とすることにより、破壊強度および伸びが確保できる傾向がある。
【0185】
[ゴム組成物およびタイヤの製造]
本実施形態に係るゴム組成物は、公知の方法により製造することができる。例えば、前記の各成分をオープンロール、密閉式混練機(バンバリーミキサー、ニーダー等)等のゴム混練装置を用いて混練りすることにより製造できる。
【0186】
混練り工程は、例えば、加硫剤および加硫促進剤以外の配合剤および添加剤を混練りするベース練り工程と、ベース練り工程で得られた混練物に加硫剤および加硫促進剤を添加して混練りするファイナル練り(F練り)工程とを含んでなるものである。さらに、前記ベース練り工程は、所望により、複数の工程に分けることもできる。
【0187】
混練条件としては特に限定されるものではないが、例えば、ベース練り工程では、排出温度150~170℃で3~10分間混練りし、ファイナル練り工程では、70~110℃で1~5分間混練りする方法が挙げられる。加硫条件としては、特に限定されるものではなく、例えば、150~200℃で10~30分間加硫する方法が挙げられる。
【0188】
キャップゴム層とベースゴム層とを含むトレッドおよびサイドウォールを備えたタイヤは、それぞれに対応するゴム組成物を用いて、通常の方法により製造できる。すなわち、前記の方法により得たキャップゴム層、ベースゴム層およびサイドウォールゴムに対応する未加硫のゴム組成物を、所定の形状の口金を備えた押し出し機でそれぞれの形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、通常の方法にて成型することにより、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することにより、本実施形態に係るタイヤを製造することができる。加硫条件としては、特に限定されるものではなく、例えば、150~200℃で10~30分間加硫する方法が挙げられる。
【0189】
[タイヤの用途]
本実施形態に係るタイヤは、乗用車用タイヤ、トラック・バス用タイヤ、二輪車用タイヤ、競技用タイヤに好適に用いることができ、なかでも乗用車用タイヤに用いることが好ましい。なお、乗用車用タイヤとは、四輪で走行する自動車に装着されることを前提としたタイヤであり、その最大負荷能力が1000kg以下のものを指す。また、本実施形態に係るタイヤは、全シーズン用タイヤ、夏用タイヤ、スタッドレスタイヤ等の冬用タイヤに使用可能である。
【実施例0190】
以下では、実施をする際に好ましいと考えられる例(実施例)を示すが、本発明の範囲は実施例に限られない。以下に示す各種薬品を用いて、表1および表2の配合に従って得られるトレッドのキャップゴム層およびベースゴム層、並びにサイドウォールを有するタイヤを検討して下記評価方法に基づいて算出した結果を表3に示す。
【0191】
以下、実施例および比較例において用いる各種薬品をまとめて示す。
NR:TSR20
SBR:JSR(株)製のHPR850(変性SBR、スチレン含量:27.5質量%、非油展)
BR:宇部興産(株)製のUBEPOL BR(登録商標)150B(シス含量:97質量%、Mw:44万)
カーボンブラック1:キャボットジャパン(株)製のショウブラックN220(N2SA:111m2/g)
カーボンブラック2:三菱ケミカル(株)製のダイアブラック(登録商標)E(FEF、N550、N2SA:41m2/g)
カーボンブラック3:キャボットジャパン(株)製のショウブラックN330(N2SA:75m2/g)
シリカ:エボニックデグサ社製のウルトラシルVN3(N2SA:175m2/g)
シランカップリング剤:エボニックデグサ社製のSi266(ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
植物油:日清オイリオグループ(株)製のひまわり油(構成脂肪酸に含まれるオレイン酸の含有量:55質量%、構成脂肪酸に含まれる多価不飽和脂肪酸の総含有量:8質量%)
オイル1:出光興産(株)製のダイアナプロセスオイルAC-12(芳香族系プロセスオイル)
オイル2:出光興産(株)製のダイアナプロセスオイルPW-380(パラフィン系プロセスオイル)
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華1号
老化防止剤:大内新興化学工業(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)
ステアリン酸:日油(株)製のビーズステアリン酸つばき
ワックス:日本精蝋(株)のオゾエース0355(パラフィンワックス)
硫黄:細井化学工業(株)製のHK-200-5(5%オイル含有粉末硫黄)
加硫促進剤1:大内新興化学工業(株)製のノクセラーD(1,3-ジフェニルグアニジン(DPG))
加硫促進剤2: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(CBS))
【0192】
(実施例および比較例)
表1および表2に示す配合処方にしたがい、1.7Lの密閉型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薬品を排出温度150~160℃になるまで1~10分間混練りし、混練物を得る。次に、2軸オープンロールを用いて、該混練物に硫黄および加硫促進剤を添加し、4分間、105℃になるまで練り込み、未加硫ゴム組成物を得る。該未加硫ゴム組成物を用いて、キャップゴム層、ベースゴム層、およびサイドウォールの形状に合わせて成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを作製し、170℃で加硫して表3に記載の各試験用タイヤ(サイズ:205/55R16、リム:16×6.5J、内圧:250kPa)を得る。なお、トレッド部の全厚みはいずれも11mmである。また、実施例10および比較例7では、いずれもキャップゴム層の厚みを7.5mm、ベースゴム層の厚みを3.5mmとする。
【0193】
<30℃E*および30℃tanδの測定>
各試験用タイヤのトレッド部の各ゴム層内部から、タイヤ周方向が長辺、タイヤ半径方向が厚さ方向となるように、長さ20mm×幅4mm×厚さ1mmで切り出して作製される各加硫ゴム試験片について、動的粘弾性測定装置(GABO社製のイプレクサーシリーズ)を用い、温度30℃、周波数10Hz、初期歪5%、動歪1%、伸長モードの条件下で複素弾性率E*および損失正接tanδを測定する。
【0194】
<70℃E*および70℃tanδの測定>
各試験用タイヤのサイドウォールゴム内部から、タイヤ周方向に対する接線が長辺、タイヤ幅方向(サイドウォール表面の法線方向)が厚さ方向となるように、長さ20mm×幅4mm×厚さ1mmで切り出して作製される各加硫ゴム試験片について、動的粘弾性測定装置(GABO社製のイプレクサーシリーズ)を用い、温度70℃、周波数10Hz、初期歪10%、動歪1%、伸長モードの条件下で複素弾性率E*および損失正接tanδを測定する。
【0195】
<ガラス転移温度(Tg)の測定>
各試験用タイヤのトレッド部の各ゴム層内部から、タイヤ周方向が長辺、タイヤ半径方向が厚さ方向となるように、長さ20mm×幅4mm×厚さ1mmで切り出して作製される各加硫ゴム試験片について、動的粘弾性測定装置(GABO社製のイプレクサーシリーズ)を用い、周波数10Hz、初期歪10%、振幅±0.5%および昇温速度2℃/minの条件下で、-60℃から40℃の範囲におけるtanδの温度分布曲線を測定し、得られた温度分布曲線における最も大きいtanδ値に対応する温度(tanδピーク温度)を、ゴム組成物のTgとして決定する。
【0196】
<ゴム硬度(Hs)の測定>
各試験用タイヤのトレッド部の各ゴム層内部から、タイヤ半径方向が厚さ方向となるように切り出して作製される各加硫ゴム試験片について、JIS K6253-3:2012に準拠し、デュロメータータイプAを用いて、各ゴム試験片の温度23℃でのショア硬度(Hs)を測定する。
【0197】
<アセトン抽出量(AE量)の測定>
各試験用タイヤのトレッド部の各ゴム層から切り出して作製される加硫ゴム試験片について、それぞれAE量を測定する。AE量は、各加硫ゴム試験片を24時間アセトンに浸漬し、可溶成分を抽出し、抽出前後の各試験片の質量を測定し、下記式により求める。
アセトン抽出量(質量%)={(抽出前の加硫ゴム試験片の質量-抽出後の加硫ゴム試験片の質量)/(抽出前のゴム試験片の質量)}×100
【0198】
<灰分量の測定>
各試験用タイヤのトレッド部の各ゴム層から切り出して作製される加硫ゴム試験片をアルミナ製るつぼに入れ、550℃の電気炉で4時間加熱する。その後、(加熱後の試験片の質量/加熱前の試験片の質量)×100により、灰分量(質量%)を算出する。
【0199】
<ウェット操縦安定性能>
新品時の各試験用タイヤおよび摩耗後の各試験用タイヤを、排気量2000ccのFF乗用車の四輪にそれぞれ装着し、湿潤アスファルト路面のテストコースにて実車走行を行う。テストドライバーによる120km/hでの走行時の、直進、車線変更、加減速時の各々のフィーリングに基づいてハンドリング特性を評価する。評価は1点~5点の整数値で行い、評点が高いほどハンドリング特性に優れる評価基準のもと、テストドライバー20名の合計点を算出する。対照タイヤ(比較例2)の新品時の合計点を基準値(100)に換算し、各試験用タイヤの摩耗後の評価結果を合計点に比例するように指数化して表示する。そして、新品時のウェット操縦安定性能指数および摩耗後ウェット操縦安定性能指数の合計により、総合性能が表されるものとする。
【0200】
なお、摩耗後の各試験用タイヤは、新品タイヤの最も深い周方向溝の深さが新品時の50%となるように、トレッドラジアスに沿ってトレッド部を摩耗させた後、このタイヤを80℃で7日間熱劣化させることにより作製される。
【0201】
【表1】
【0202】
【表2】
【0203】
【表3】
【0204】
<実施形態>
本発明の実施形態の例を以下に示す。
【0205】
〔1〕少なくとも1つのゴム層を有するトレッド部、およびサイドウォールを備えたタイヤであって、前記トレッド部および前記サイドウォールが、それぞれゴム成分および植物油を含有するゴム組成物により構成され、前記トレッド部を構成するトレッドゴムのゴム成分100質量部に対する植物油の含有量の平均値をS1(質量部)、前記サイドウォールを構成するゴム組成物のゴム成分100質量部に対する植物油の含有量をS2(質量部)としたとき、S1/S2が1.0超であり、トレッド面を構成するキャップゴム層の30℃における複素弾性率を30℃E*C(MPa)、前記サイドウォールを構成するゴム組成物の70℃における複素弾性率を70℃E*SW(MPa)としたとき、30℃E*C-70℃E*SWが3.0MPa以下であるタイヤ。
〔2〕S2が5.0質量部以下である、上記〔1〕記載のタイヤ。
〔3〕前記キャップゴム層の30℃におけるtanδ(30℃tanδC)が0.13以下である、上記〔1〕または〔2〕記載のタイヤ。
〔4〕前記キャップゴム層の30℃におけるtanδ(30℃tanδC)が0.11以下である、上記〔1〕または〔2〕記載のタイヤ。
〔5〕前記サイドウォールを構成するゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδSW)が0.06以下である、上記〔1〕~〔4〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔6〕30℃E*Cが5.0MPa以上である、上記〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔7〕前記キャップゴム層のガラス転移温度が-25℃以上である、上記〔1〕~〔6〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔8〕前記キャップゴム層のショア硬度(Hs)が40以上70以下である、上記〔1〕~〔7〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔9〕トレッド部の総厚みをt(mm)としたき、30℃tanδCとtとの積(30℃tanδC×t)が1.50以下である、上記〔1〕~〔8〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔10〕前記トレッドゴムのアセトン抽出量の平均値と前記サイドウォールを構成するゴム組成物のアセトン抽出量との差が5.0質量%以上である、上記〔1〕~〔9〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔11〕前記トレッドゴムの灰分量の平均値が7.5質量%以上である、上記〔1〕~〔10〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔12〕前記キャップゴム層を構成するゴム成分中の総スチレン量が3質量%以上15質量%以下である、上記〔1〕~〔11〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔13〕前記トレッド部がタイヤ周方向に連続して延びる周方向溝を有し、少なくとも1つの周方向溝の溝壁が、前記トレッド部の踏面に表れる溝縁よりも溝幅方向の外側に凹む凹部を有し、前記少なくとも1つの周方向溝の溝幅に対する前記少なくとも1つの周方向溝の合計凹み量が0.10~0.90である、上記〔1〕~〔12〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔14〕前記周方向溝の一方の溝壁である第1溝壁が、前記トレッド部の踏面に表れる溝縁よりも溝幅方向外側に凹む第1凹部を有し、前記第1凹部は、最も溝幅方向の外側に凹んだ最深部からタイヤ周方向の両側に向かって、前記溝縁からの凹み量が漸減している、上記〔13〕記載のタイヤ。
〔15〕前記第1溝壁が、前記トレッド部の踏面に表れる溝縁よりも溝幅方向外側に凹み、かつ、前記溝縁からの凹み量がタイヤ周方向に一定である第2凹部をさらに有する、上記〔14〕記載のタイヤ。
【符号の説明】
【0206】
1 トレッド部
2 キャップゴム層
3 周方向溝
4 ベースゴム層
5 トレッド面
6 溝縁
7 溝壁の輪郭
8 陸部の溝縁側部分
9 凹部
10 第1溝壁
11 第1凹部
12 第2凹部
13、14 凹部の最深部
15 平面
17 凹面部
18 凸面部
20 第2溝壁
21 溝幅漸減部
31 ビードコア
32 サイドウォール
33 ビード部
34 カーカス
35 ベルト層
36 ベルト補強層
37 インナーライナー
38 リム
39 クリンチ
40 ウイング
61 エッジバンド
62 フルバンド
CL タイヤ中心線
図1
図2
図3
図4
図5