(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】P2024089619
(43)【公開日】2024-07-03
(54)【発明の名称】タイヤ
(51)【国際特許分類】
B60C 11/00 20060101AFI20240626BHJP
B60C 11/03 20060101ALI20240626BHJP
B60C 1/00 20060101ALI20240626BHJP
B60C 11/13 20060101ALI20240626BHJP
C08L 9/06 20060101ALI20240626BHJP
C08K 3/36 20060101ALI20240626BHJP
【FI】
B60C11/00 D
B60C11/03 Z
B60C11/00 B
B60C1/00 A
B60C11/00 H
B60C11/13 B
C08L9/06
C08K3/36
【審査請求】未請求
【請求項の数】14
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023160694
(22)【出願日】2023-09-25
(31)【優先権主張番号】P 2022204880
(32)【優先日】2022-12-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(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】北村 直也
【テーマコード(参考)】
3D131
4J002
【Fターム(参考)】
3D131AA03
3D131AA04
3D131BA05
3D131BA18
3D131BA20
3D131BB01
3D131BB06
3D131BB09
3D131BC12
3D131BC19
3D131EA02U
3D131EB07V
3D131EB07X
3D131EB18V
3D131EB22V
3D131EB24V
3D131EB24X
3D131EB27V
3D131EB72X
4J002AC013
4J002AC032
4J002AC063
4J002AC081
4J002AC111
4J002DJ016
4J002FD016
4J002GN01
(57)【要約】 (修正有)
【課題】摩耗後のウェットグリップ性能が改善されたタイヤを提供すること。
【解決手段】トレッド部を有するタイヤであって、前記トレッド部は、タイヤ半径方向最外側の第一ゴム層4と、前記第一ゴム層のタイヤ半径方向内側に隣接する第二ゴム層5とを少なくとも備え、前記トレッド部のトレッド面は、タイヤ周方向に延びる2以上の周方向主溝2と、前記周方向主溝によって画された陸部31、32とを有し、前記周方向主溝のうち、少なくとも一つの周方向主溝は、溝底の最深部がその周方向主溝に隣接する陸部内の前記第二ゴム層の最外部よりもタイヤ半径方向内側に位置するように形成されており、クラウン領域のランド比をLAND
Crとし、ショルダー領域のランド比をLAND
Shとするとき、LAND
CrとLAND
Shとが以下の関係を満たすタイヤ。
(1)LAND
Sh/LAND
Cr>1.00
【選択図】
図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
トレッド部を有するタイヤであって、
前記トレッド部は、タイヤ半径方向最外側の第一ゴム層と、前記第一ゴム層のタイヤ半径方向内側に隣接する第二ゴム層とを少なくとも備え、
前記トレッド部のトレッド面は、タイヤ周方向に延びる2以上の周方向主溝と、前記周方向主溝によって画された陸部とを有し、
前記周方向主溝のうち、少なくとも一つの周方向主溝は、溝底の最深部がその周方向主溝に隣接する陸部内の前記第二ゴム層の最外部よりもタイヤ半径方向内側に位置するように形成されており、
前記トレッド面の接地領域を、前記接地領域の接地最大幅Lを三等分するタイヤ周方向に平行な二本の直線で三分割し、その中央の領域をクラウン領域とし、その両側の領域をショルダー領域とし、
前記クラウン領域のランド比をLANDCrとし、前記ショルダー領域のランド比をLANDShとするとき、LANDCrとLANDShとが以下の関係を満たし、
前記第一ゴム層は、スチレンブタジエンゴムを含むゴム成分、およびシリカを含む第一ゴム組成物からなるものであり、
前記第二ゴム層は、スチレンブタジエンゴムを含むゴム成分、およびシリカを含む第二ゴム組成物からなるものであり、
前記第一ゴム組成物の0℃におけるtanδを0℃tanδ1とし、前記第二ゴム組成物の0℃におけるtanδを0℃tanδ2とするとき、0℃tanδ1と0℃tanδ2とが以下の関係を満たすタイヤ。
(1) LANDSh/LANDCr>1.00
(2) 0℃tanδ2/0℃tanδ1>1.00
【請求項2】
0℃tanδ2と、LANDCrと、LANDShとが以下の関係を満たす、請求項1記載のタイヤ。
(3) 0℃tanδ2×(LANDSh/LANDCr)>0.50
【請求項3】
0℃tanδ1と、LANDCrと、LANDShとが以下の関係を満たす、請求項1または2記載のタイヤ。
(4) 0℃tanδ1×(LANDSh/LANDCr)<3.00
【請求項4】
式(1)の右辺が1.15である、請求項1または2記載のタイヤ。
【請求項5】
式(2)の右辺が1.10である、請求項1または2記載のタイヤ。
【請求項6】
前記第二ゴム組成物のガラス転移温度(℃)をTg2とするとき、Tg2が-30℃超である、請求項1または2記載のタイヤ。
【請求項7】
前記第一ゴム組成物の30℃におけるtanδを30℃tanδ1とするとき、30℃tanδ1が0.30未満である、請求項1または2記載のタイヤ。
【請求項8】
前記陸部のうち、タイヤ中心線上に位置する陸部の、または、タイヤ中心線上に周方向主溝が存在する場合にはタイヤ中心線に最も近い陸部のタイヤ幅方向長さが、タイヤ半径方向外側から内側に向けて増加している、請求項1または2記載のタイヤ。
【請求項9】
前記第一ゴム組成物に含まれるゴム成分のスチレン含量(質量%)をSt1とし、前記第二ゴム組成物に含まれるゴム成分のスチレン含量(質量%)をSt2とするとき、St1とSt2の少なくとも一つが25.0未満
である、請求項1または2記載のタイヤ。
【請求項10】
前記第一ゴム組成物に含まれるゴム成分および前記第二ゴム組成物に含まれるゴム成分の少なくとも一つのゴム成分がブタジエンゴムとイソプレン系ゴムの少なくとも一つを含む、請求項1または2記載のタイヤ。
【請求項11】
前記トレッド面が、溝幅がタイヤ半径方向内側で広がっている拡幅周方向溝を有する、請求項1または2記載のタイヤ。
【請求項12】
前記拡幅周方向溝が、タイヤ中心線上に位置する陸部、または、タイヤ中心線上に周方向主溝が存在する場合にはタイヤ中心線に最も近い陸部に存在する、請求項11記載のタイヤ。
【請求項13】
前記ショルダー領域のトレッド面が、開口面積が0.1超15未満mm2の小穴を1個以上有する、請求項1または2記載のタイヤ。
【請求項14】
前記ショルダー領域のトレッド面が、少なくとも1以上の周方向細溝を有する、請求項1または2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】
グリップ性能と低燃費性能はトレードオフの関係にあるため、例えば、特許文献1には、タイヤのトレッド部を、タイヤ径方向内側に位置するベースゴムと、そのタイヤ径方向外側に位置するキャップゴムの2層構造(いわゆるキャップ/ベース構造)とし、前記ベースゴムに損失正接(tanδ)の小さなゴム組成物を適用して、タイヤの操縦安定性能および低燃費性能の向上を図ることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
前記のようなタイヤの場合、キャップゴム層の損失正接tanδが高いため、新品時のウェットグリップ性能は高い。しかしながら、走行を重ねるごとにキャップゴム層は自己発熱の影響により熱劣化を生じ硬くなるため、トレッド接地面の剛性が高くなり、路面に対する追従性が失われ、ウェットグリップ性能が低下することが懸念される。
【0005】
本発明は、摩耗後のウェットグリップ性能が改善されたタイヤを提供す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、以下のタイヤに関する。
トレッド部を有するタイヤであって、
前記トレッド部は、タイヤ半径方向最外側の第一ゴム層と、前記第一ゴム層のタイヤ半径方向内側に隣接する第二ゴム層とを少なくとも備え、
前記トレッド部のトレッド面は、タイヤ周方向に延びる2以上の周方向主溝と、前記周方向主溝によって画された陸部とを有し、
前記周方向主溝のうち、少なくとも一つの周方向主溝は、溝底の最深部がその周方向主溝に隣接する陸部内の前記第二ゴム層の最外部よりもタイヤ半径方向内側に位置するように形成されており、
前記トレッド面の接地領域を、前記接地領域の接地最大幅Lを三等分するタイヤ周方向に平行な二本の直線で三分割し、その中央の領域をクラウン領域とし、その両側の領域をショルダー領域とし、
前記クラウン領域のランド比をLANDCrとし、前記ショルダー領域のランド比をLANDShとするとき、LANDCrとLANDShとが以下の関係を満たし、
前記第一ゴム層は、スチレンブタジエンゴムを含むゴム成分、およびシリカを含む第一ゴム組成物からなるものであり、
前記第二ゴム層は、スチレンブタジエンゴムを含むゴム成分、およびシリカを含む第二ゴム組成物からなるものであり、
前記第一ゴム組成物の0℃におけるtanδを0℃tanδ1とし、前記第二ゴム組成物の0℃におけるtanδを0℃tanδ2とするとき、0℃tanδ1と0℃tanδ2とが以下の関係を満たすタイヤ。
(1) LANDSh/LANDCr>1.00
(2) 0℃tanδ2/0℃tanδ1>1.00
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、摩耗後のウェットグリップ性能が改善されたタイヤを提供することができる。
【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トレッドの一部の展開図である。
【
図2】本発明の一実施形態に係るタイヤの、トレッド部の一部のタイヤ回転軸を通る平面による断面を表した図面である。
【
図3】トレッド面の接地領域を模式的に表した図面である。
【
図4】タイヤ中心線に最も近い陸部に拡幅周方向溝を有するタイヤのトレッドの一部の展開図である。
【
図5】
図4の拡幅周方向溝のタイヤ回転軸を通る平面による断面を表した図面である。
【
図6】ショルダー領域に小穴を有するタイヤのトレッドの一部の展開図である。
【
図7】ショルダー領域に周方向細溝を有するタイヤのトレッドの一部の展開図である。
【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、トレッド部を有するタイヤであって、前記トレッド部はタイヤ半径方向最外側の第一ゴム層と、前記第一ゴム層のタイヤ半径方向内側に隣接する第二ゴム層とを少なくとも備え、前記トレッド部のトレッド面はタイヤ周方向に延びる2以上の周方向主溝と、前記周方向主溝によって画された陸部とを有し、前記周方向主溝のうち、少なくとも一つの周方向主溝は、溝底の最深部がその周方向主溝に隣接する陸部内の前記第二ゴム層の最外部よりもタイヤ半径方向内側に位置するように形成されており、前記トレッド面の接地領域を前記接地領域の接地最大幅Lを三等分するタイヤ周方向に平行な二本の直線で三分割し、その中央の領域をクラウン領域とし、その両側の領域をショルダー領域とし、前記クラウン領域のランド比をLANDCrとし、前記ショルダー領域のランド比をLANDShとするとき、LANDCrとLANDShとが以下の関係を満たし、前記第一ゴム層はスチレンブタジエンゴムを含むゴム成分およびシリカを含む第一ゴム組成物からなるものであり、前記第二ゴム層はスチレンブタジエンゴムを含むゴム成分およびシリカを含む第二ゴム組成物からなるものであり、前記第一ゴム組成物の0℃におけるtanδを0℃tanδ1とし、前記第二ゴム組成物の0℃におけるtanδを0℃tanδ2とするとき、0℃tanδ1と0℃tanδ2とが以下の関係を満たすタイヤである。
(1) LANDSh/LANDCr>1.00
(2) 0℃tanδ2/0℃tanδ1>1.00
【0010】
理論に拘束されることは意図しないが、本発明において、摩耗後のウェットグリップ性能が改善されるメカニズムとしては、以下が考えられる。
【0011】
すなわち、(1)トレッド部の表面よりも内側の第二ゴム層の0℃tanδを高くすることにより、トレッド陸部の中央では摩耗後に現れる0℃tanδの高い第二ゴム層が接地し、ウェット路面に対する摩擦が生じやすくなる。(2)また、その際、第一ゴム層は前記陸部の端部を支える役割を果たし、これにより入力/応答の位相差が小さくなるため、陸部全体の反力が生じ易くなる。(3)さらに、ショルダー領域のランド比をクラウン領域のランド比よりも高くすることで、トレッド中央部の剛性が下がるので、接地する際にトレッド面全体が接地しやすくなる。そして、これら(1)~(3)が協働することで、摩耗後におけるウェットグリップ性能が向上すると考えられる。
【0012】
0℃tanδ2と、LANDCrと、LANDShとは、以下の関係を満たすことが好ましい。
(3) 0℃tanδ2×(LANDSh/LANDCr)>0.50
【0013】
第二ゴム層の0℃tanδと、ショルダー領域のランド比のクラウン領域のランド比に対する比との積を高めることで、摩耗後に接地する際のトレッド面での摩擦を得やすくなると考えられる。
【0014】
0℃tanδ1と、LANDCrと、LANDShとは、以下の関係を満たすことが好ましい。
(4) 0℃tanδ1×(LANDSh/LANDCr)<3.00
【0015】
第一ゴム層の0℃tanδと、ショルダー領域のランド比のクラウン領域のランド比に対する比との積を抑えることで、接地性を確保しつつ、反力を生じさせ易くすることができると考えられる。
【0016】
前記第二ゴム組成物のガラス転移温度(℃)をTg2とするとき、Tg2は、-30℃超であることが好ましい。
【0017】
第二ゴム層のガラス転移温度を高めることで、第二ゴム層の発熱性を高め、摩耗後の陸部の中央での摩擦を生じさせ易くすることができると考えられる。
【0018】
前記第一ゴム組成物の30℃におけるtanδを30℃tanδ1とするとき、30℃tanδ1は、0.30未満であるであることが好ましい。
【0019】
第一ゴム層の30°Ctanδを抑えることで、第一ゴム層の入力/応答の位相差を小さくし、反力を生じやすくすることができると考えられる。
【0020】
前記陸部のうち、タイヤ中心線上に位置する陸部の、または、タイヤ中心線上に周方向主溝が存在する場合にはタイヤ中心線に最も近い陸部のタイヤ幅方向長さは、タイヤ半径方向外側から内側に向けて増加していることが好ましい。
【0021】
摩耗後、第一ゴム層は陸部の端部を支える役割を果たすところ、上記の構成をとることにより、第一ゴム層が陸部の端部をより支え易くなるものと考えられる。
【0022】
前記第一ゴム組成物に含まれるゴム成分のスチレン含量(質量%)をSt1とし、前記第二ゴム組成物に含まれるゴム成分のスチレン含量(質量%)をSt2とするとき、St1とSt2の少なくとも一つは、25.0未満であることが好ましい。
【0023】
第一ゴム層や第二ゴム層を構成するゴム組成物に含まれるゴム成分のスチレン含量を少なくすることで、第一ゴム層ではスチレン部によるドメイン(スチレン部ドメイン)がゴム組成物内に形成されることを抑制し、スチレン部ドメインによる周囲のゴム分子鎖との間の発熱を抑制し、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。また、第二ゴム層では、路面の微細な応答に対して追従しやすくすることができると考えられる。
【0024】
前記第一ゴム組成物に含まれるゴム成分および前記第二ゴム組成物に含まれるゴム成分の少なくとも一つのゴム成分は、イソプレン系ゴムを含むことが好ましい。
【0025】
第一ゴム層や第二ゴム層を構成するゴム組成物がイソプレン系ゴムを含有することで、大変形に対して力を発生させやすいイソプレン系ゴムの影響により反力を生じやすくなり、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。
【0026】
前記トレッド面は、溝幅がタイヤ半径方向内側で広がっている拡幅周方向溝を有することが好ましい。
【0027】
摩耗後、拡幅周方向溝は溝幅が拡大するので、排水性が向上し、ウェットグリップ性能が向上するものと考えられる。
【0028】
前記拡幅周方向溝はタイヤ中心線上に位置する陸部、または、タイヤ中心線上に周方向主溝が存在する場合にはタイヤ中心線に最も近い陸部に存在することが好ましい。
【0029】
摩耗後、拡幅周方向溝は溝幅が拡大するので、タイヤ幅方向中央部での排水性が向上し、ウェットグリップ性能が向上するものと考えられる。
【0030】
前記ショルダー領域のトレッド面は、開口面積が0.1超15未満mm2の小穴を1個以上有することが好ましい。
【0031】
小穴は排水性の向上に寄与するので、ショルダー領域での排水性が向上し、ウェットグリップ性能が向上するものと考えられる。
【0032】
前記ショルダー領域のトレッド面は、少なくとも1以上の周方向細溝を有することが好ましい。
【0033】
周方向細溝は排水性の向上に寄与するので、ショルダー領域での排水性が向上し、ウェットグリップ性能が向上するものと考えられる。
【0034】
[定義]
「正規状態」とは、正規リムにリム組みされかつ正規内圧が充填された無負荷の状態である。「タイヤの各部の寸法等」は、特に断りがない限り、正規状態で特定される値とする。
【0035】
「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(一般社団法人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。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。
【0036】
「正規内圧」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、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、JATMAであれば「最高空気圧」、TRAであれば表「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に記載の最大値、ETRTOであれば“INFLATION PRESSURE”とし、正規リムと同様に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。そして、規格に定められていないタイヤの場合、前記正規リムを標準リムとして記載されている別のタイヤサイズ(規格に定められているもの)の正規内圧(但し、250KPa以上)を指す。なお、250KPa以上の正規内圧が複数記載されている場合には、その中の最小値を指す。
【0037】
「正規荷重」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定められた荷重を意味する。JATMA規格における「最大負荷能力」、TRA規格における「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に掲載された「最大値」、およびETRTO規格における「LOAD CAPACITY」は、正規荷重であり、正規リムおよび正規内圧と同様に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。そして、規格に定められていないタイヤの場合は、以下の計算により、正規荷重WL(kg)を求める。
【0038】
【数1】
V:タイヤの仮想体積(mm
3)
Dt:タイヤ外径(mm)
Ht:タイヤの断面高さ(mm)
Wt:タイヤの断面幅(mm)
【0039】
前記のタイヤ断面幅Wtは、正規状態において、タイヤ側面に模様または文字などがある場合にはそれらを除いたものとしてのサイドウォール外面間の最大幅である。前記のタイヤ断面高さHtは、ビード部底面からトレッド最表面までの距離であり、タイヤの外径Dtとリム径の呼びとの差の1/2である。
【0040】
「周方向主溝」とは、タイヤ周方向に連続して延びる溝であって、トレッド面におけるタイヤ幅方向の溝幅が4mm以上のものをいう。周方向主溝は、周方向に沿って直線状に延びていてもよく、周方向に沿って波状や、正弦状や、ジグザグ状に延びていてもよい。但し、後記の拡幅周方向溝は含まない。「陸部」とは、周方向主溝によって画されたトレッド面上の領域であって、隣り合う二本の周方向主溝によって画されている場合と、タイヤ幅方向最外側に位置する一の周方向主溝と、当該周方向主溝のタイヤ幅方向外側に位置するトレッド端とによって画されている場合とがある。
【0041】
「周方向細溝」とは、タイヤ周方向に連続して延びる溝であって、トレッド面におけるタイヤ幅方向の溝幅が4mm未満のものをいう。周方向細溝は、周方向に沿って直線状に延びていてもよく、周方向に沿って波状や、正弦状や、ジグザグ状に延びていてもよい。但し、後記の拡幅周方向溝は含まない。
【0042】
「拡幅周方向溝」とは、タイヤ周方向に連続して延びる溝であって、タイヤ幅方向の溝幅が、トレッド面において最小であり、タイヤ径方向内側で拡大するように構成されている溝である。拡幅周方向溝は、周方向に沿って直線状に延びていてもよく、周方向に沿って波状や、正弦状や、ジグザグ状に延びていてもよい。
【0043】
「接地領域」とは、正規状態のタイヤに正規荷重を負荷した際にトレッド面が接地する領域をいう。接地領域は、タイヤを正規リムに組み付け、正規内圧を加え、タイヤトレッド表面に墨を塗り、正規荷重を負荷して厚紙に押しつけ(キャンバー角は0°)、転写させることで得られる。
図3に、接地領域が模式的に示されている。接地領域を、その接地最大幅Lを三等分するタイヤ周方向に平行な二本の直線で三分割するとき、その中央の領域を「クラウン領域」といい、クラウン領域の両側の領域を、それぞれ、「ショルダー領域」という(
図3)。
【0044】
「ランド比」とは、接地領域において、当該接地領域に存在する溝およびサイプをすべて埋めた接地領域の全面積に対する、当該溝およびサイプの面積を除いた接地領域の面積の割合(%)である。ランド比を算出するための接地領域の全面積並びに溝およびサイプの面積は、タイヤを正規リムに組み付け、正規内圧を加え、タイヤトレッド表面に墨を塗り、正規荷重を負荷して厚紙に押しつけ(キャンバー角は0°)、転写させることで得られる。転写は、タイヤを周方向に72°ずつ回転させて、5か所で行う。ランド比は、これら5カ所の平均値とする。なお、「LANDCr」は、クラウン領域のランド比であり、「LANDSh」は、ショルダー領域のランド比である。
【0045】
「ゴム成分のスチレン含量(質量%)」とは、ゴム成分全体(100質量%)を構成する各ゴムについて、そのスチレン含量とゴム成分全体に占める含有率とを掛け合わせた値を算出し、それらすべてを合算したものである。
【0046】
「小穴」とは、トレッド面上に存在する小さな穴であり、トレッド内部から延在しトレッド面へ開口している。小穴はそれぞれ独立に存在し、周方向溝、横溝などとは連通していない。
【0047】
「トレッド部を構成するゴム層の厚み(H)」は、各陸部のタイヤ幅方向中央を通り、トレッド表面に垂直な法線上で測定される当該ゴム層の厚みである。なお、陸部がタイヤ幅方向中央に周方向細溝を有する場合は、当該周方向細溝の対向する溝壁に現れる端部同士を繋いだ直線を認識し、当該直線間の距離を求めることで、当該ゴム層の厚みを求めることが可能である。トレッド部を構成するゴム層としては、例えば、第一ゴム層、第二ゴム層等がある。
【0048】
[測定方法]
「0℃tanδ」は、GABO社製のイプレクサーシリーズを用いて、温度0℃、初期歪10%、動歪2.5%、周波数10Hz、伸長モードの条件下で測定する損失正接である。損失正接測定用サンプルは、タイヤのトレッド部から切り出して作製する場合には、対象となるゴム層の内部から、タイヤ周方向が長辺かつタイヤ半径方向が厚みとなるように、長さ20mm×幅4mm×厚さ1mmの大きさに切り出して作製する。
【0049】
「30℃tanδ」は、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、伸長モードの条件下で測定する損失正接である。測定用サンプルは、0℃tanδの場合と同様にして作製する。
【0050】
「ゴム組成物のガラス転移温度(Tg)(℃)」は、GABO社製のイプレクサーシリーズを用いて、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-60~40℃の範囲における損失正接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)とする。なお、-60~40℃の範囲における測定において、tanδ値が温度上昇に伴い、漸増もしくは漸減し続ける場合は、上記定義から、ゴム組成物のガラス転移温度は、それぞれ40℃もしくは、-60℃となる。また、-60~40℃の範囲において、tanδ値が最大となる温度が2点以上存在する場合には、これらの内、最も温度が低い点をゴム組成物のガラス転移温度として取り扱う。
【0051】
「スチレン含量(質量%)」は、1H-NMR測定により算出される。
【0052】
「ビニル含量(1,2-結合ブタジエン単位量)(モル%)」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。
【0053】
「シス含量(シス-1,4-結合ブタジエン単位量)(モル%)」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。
【0054】
「ガラス転移温度(Tg)(℃)」は、JIS K 7121に従い、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製の示差走査熱量計(Q200)を用いて、昇温速度10℃/分で昇温しながら測定することにより、計測される。本発明では、特に、スチレンブタジエンゴムのTgが計測される。
【0055】
「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。
【0056】
「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。
【0057】
「シリカのN2SA」は、ASTM D3037-93に準じてBET法で測定される。
【0058】
「平均一次粒子径」は、透過型または走査型電子顕微鏡により観察し、視野内に観察された一次粒子を400個以上測定し、その平均により求めることができる。カーボンブラックや、シリカ等に適用される。
【0059】
「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、球が降下した温度として定義される。
【0060】
「可塑剤の含有量」は、可塑剤によって伸展されたゴム成分中の可塑剤量も含む。同様に、「オイルの含有量」は、オイル伸展ゴムに含まれるオイル量も含む。
【0061】
[タイヤ]
以下本発明のタイヤについて、適宜、図面を参照しながら説明する。但し、図面はあくまで例示であって、本発明は、図面をもとに限定して解釈されるものではない。
【0062】
本発明のタイヤは、トレッド部を有するタイヤであって、前記トレッド部はタイヤ半径方向最外側の第一ゴム層と、前記第一ゴム層のタイヤ半径方向内側に隣接する第二ゴム層とを少なくとも備え、前記トレッド部のトレッド面はタイヤ周方向に延びる2以上の周方向主溝と、前記周方向主溝によって画された陸部とを有する。ここで、前記周方向溝のうち、少なくとも一つの周方向主溝の溝底の最深部は、その周方向溝に隣接する陸部内の前記第二ゴム層の最外部よりもタイヤ半径方向内側に位置するように形成されている。
【0063】
図1は、本発明の一実施形態に係るタイヤのトレッドの一部の展開図である。
図1において、トレッド面は、3本の周方向主溝2によって、4つの陸部3に分画されている。
図2は、本発明の一実施形態に係るタイヤの、タイヤ回転軸を通る平面による断面の一部を表している。
図2において、トレッド部はタイヤ半径方向最外側の第一ゴム層4と、前記第一ゴム層のタイヤ半径方向内側に隣接する第二ゴム層5とを備えている。ここで、周方向主溝2の溝底の最深部(
図2において、深さDにおける下端)が周方向主溝2に隣接する陸部31または陸部32内の第二ゴム層5の最外部(
図2において、厚さH2における上端)よりもタイヤ半径方向内側に位置するように形成されている。
【0064】
図2において、トレッド部を構成する第一ゴム層4の厚みは、前記定義に従い、タイヤ幅方向中央に周方向細溝を有する陸部31においても、当該周方向細溝を有しない陸部32においても、いずれもH1であり、トレッド部を構成する第二ゴム層5の厚みは、同様に、陸部31においても、陸部32においても、いずれもH2である。
【0065】
図3は、トレッド面の接地領域を模式的に表した図面である。
図3において、Lは当該接地領域の接地最大幅を表している。Lを三等分するタイヤ周方向に平行な二本の直線で三分割される領域のうち、中央に位置するクラウン領域がCrで表され、当該クラウン領域の両側に位置するショルダー領域が、Shで表されている。
【0066】
<式(1)、ランド比>
本発明のタイヤにおいて、前記クラウン領域のランド比LANDCrと、前記ショルダー領域のランド比LANDShとは以下の関係を満たしている。
(1) LANDSh/LANDCr>1.00
【0067】
式(1)の右辺は、1.15が好ましく、より好ましくは1.50、さらに好ましくは1.70である。一方、LANDSh/LANDCrの値について、特に上限はないが、例えば、2.00、あるいは、1.90、あるいは、1.80であり得る。
【0068】
<式(2)、0℃tanδ>
本発明のタイヤにおいて、前記第一ゴム層を構成するゴム組成物である第一ゴム組成物の0℃におけるtanδを0℃tanδ1とし、前記第二ゴム層を構成するゴム組成物である第二ゴム組成物の0℃におけるtanδを0℃tanδ2とするとき、0℃tanδ1と0℃tanδ2とは以下の関係を満たしている。
(2) 0℃tanδ2/0℃tanδ1>1.00
【0069】
式(2)の右辺は、1.10が好ましく、より好ましくは1.35、さらに好ましくは1.50、さらに好ましくは1.70である。一方、0℃tanδ2/0℃tanδ1の値について、特に上限はないが、例えば、2.00、あるいは、1.90、あるいは、1.80であり得る。
【0070】
0℃tanδ1および0℃tanδ2は、いずれも、ゴム組成物を構成するゴム成分の種類や配合量、および、ゴム成分以外の添加剤の種類や配合量により適宜調整することができる。
【0071】
<式(3)、0℃tanδ2×(LANDSh/LANDCr)>
本発明のタイヤにおいて、0℃tanδ2と、LANDCrと、LANDShとは以下の関係を満たすことが好ましい。
(3) 0℃tanδ2×(LANDSh/LANDCr)>0.50
【0072】
式(3)の右辺は、0.55が好ましく、より好ましくは0.60、さらに好ましくは0.63である。一方、0℃tanδ2×(LANDSh/LANDCr)の値について、特に上限はないが、例えば、1.60、あるいは、1.50、あるいは、1.40であり得る。
【0073】
<式(4)、0℃tanδ1×(LANDSh/LANDCr)>
本発明のタイヤにおいて、0℃tanδ1と、LANDCrと、LANDShとは以下の関係を満たすことが好ましい。
(4) 0℃tanδ1×(LANDSh/LANDCr)<3.00
【0074】
式(4)の右辺は、2.00が好ましく、より好ましくは1.00、さらに好ましくは0.80、さらに好ましくは0.70、さらに好ましくは0.60である。一方、0℃tanδ1×(LANDSh/LANDCr)の値について、特に下限はないが、例えば、0.25、あるいは、0.30、あるいは、0.35であり得る。
【0075】
<Tg2>
本発明のタイヤにおいて、第二ゴム組成物のガラス転移温度(℃)をTg2とするとき、Tg2は-30℃超であることが好ましい。
【0076】
Tg2は、ウェットグリップ性能の観点から、-25℃超が好ましく、-20℃超がより好ましい。一方、Tg2の上限値は特に制限されないが、15℃未満が好ましく、5℃未満がより好ましく、0℃未満がさらに好ましい。
【0077】
Tg2は、ゴム組成物を構成するゴム成分の種類や配合量、および、ゴム成分以外の添加剤の種類や配合量により適宜調整することができる。
【0078】
<30℃tanδ1>
本発明のタイヤにおいて、第一ゴム組成物の30℃におけるtanδを30℃tanδ1とするとき、30℃tanδ1は0.30未満であることが好ましい。
【0079】
30℃tanδ1は、ウェットグリップ性能の観点から、0.25未満が好ましく、0.22未満がさらに好ましく、0.20未満がさらに好ましい。一方、30℃tanδ1の下限について特に制限はないが、通常、0.10、あるいは、0.12程度であり得る。
【0080】
30℃tanδ1は、ゴム組成物を構成するゴム成分の種類や配合量、および、ゴム成分以外の添加剤の種類や配合量により適宜調整することができる。
【0081】
<St1、St2>
本発明のタイヤにおいて、第一ゴム組成物に含まれるゴム成分のスチレン含量(質量%)をSt1とし、第二ゴム組成物に含まれるゴム成分のスチレン含量(質量%)をSt2とするとき、St1とSt2の少なくとも一つは25.0未満であることが好ましく、St1とSt2の両方が25.0未満であることがさらに好ましい。
【0082】
また、上記において、「25.0」という値は、好ましくは「20.0」、より好ましくは「18.0」、さらに好ましくは「16.0」である。
【0083】
<拡幅周方向溝>
本発明のタイヤにおいて、前記トレッド面が、溝幅がタイヤ半径方向内側で広がっている拡幅周方向溝を有することが好ましい。摩耗後、拡幅周方向溝は溝幅が拡大するので、排水性が向上し、ウェットグリップ性能が向上するからである。
【0084】
図4では、タイヤ中心線上を通る周方向主溝2に隣接する二つの陸部3の上に、それぞれ、直線状の拡幅周方向溝6が形成されている。拡幅周方向溝は、例えば、周方向に沿って波状や、正弦状や、ジグザグ状に延びていてもよい。また、拡幅周方向溝が形成される陸部について特に制限はないが、タイヤ中心線上に位置する陸部に形成されていることが好ましく、または、タイヤ中心線上に周方向主溝が存在する場合には、
図4の拡幅周方向溝6のように、タイヤ中心線に最も近い陸部に形成されていることが好ましい。
【0085】
図5は、拡幅周方向溝6の断面を表したものである。
図5において、拡幅周方向溝の溝幅は、タイヤ半径方向内側に向かって一様に増加しているが、溝幅の増加はこのような態様に限定されるものではなく、例えば、曲線状または階段状に細かな増減を繰り返しながら増加していてもよい。
【0086】
<小穴>
本発明のタイヤにおいて、ショルダー領域のトレッド面は、開口面積が0.1超15未満mm
2の小穴を1個以上有することが好ましい。
図6では、トレッド面のショルダー領域に存在する一対の陸部3の上に、小穴7が形成されている。当該小穴は排水性の向上に寄与するので、ショルダー領域での排水性が向上し、ウェットグリップ性能の向上に寄与する。例えば、実使用において、片側のショルダー陸部もしくはセンター陸部が優先的に摩耗し、残りのショルダー陸部が経時に伴い、硬化した場合においても、当該小穴により、排水性を確保し、摩耗後のウェットグリップ性能を向上させやすくすることができると考えられる。小穴のトレッド面への開口面積は、0.1mm
2超が好ましく、0.5mm
2超がより好ましく、1.0mm
2超がさらに好ましく、1.5mm
2超が特に好ましい。また、小穴のトレッド面への開口面積は、15mm
2未満が好ましく、10mm
2未満がより好ましく、7.0mm
2未満がさらに好ましく、5.0mm
2未満が特に好ましい。小穴の最深部の深さは、周方向主溝の最深部の深さの3%以上が好ましく、5%以上がより好ましい。また、小穴の最深部の深さは、周方向主溝の最深部の深さの80%以下が好ましく、60%以下がより好ましく、40%以下がさらに好ましい。
【0087】
<周方向細溝>
本発明のタイヤにおいて、ショルダー領域のトレッド面は、少なくとも1以上の周方向細溝を有することが好ましい。
図7では、トレッド面のショルダー領域に存在する一対の陸部3の上に、周方向細溝8が形成されている。周方向細溝は排水性の向上に寄与するので、ショルダー領域での排水性が向上し、ウェットグリップ性能の向上に寄与する。
【0088】
[ゴム組成物]
以下、本発明のタイヤに係るゴム組成物、すなわち、トレッド部の第一ゴム層を構成する第一ゴム組成物および第二ゴム層を構成する第二ゴム組成物について説明する。以下の説明は、特に断りのない限り、第一ゴム組成物にも、第二ゴム組成物にも適用することができる。したがって、単に、ゴム組成物という場合は、第一ゴム組成物と第二ゴム組成物の双方を含む意味である。
【0089】
本発明に係るゴム組成物、すなわち、第一ゴム組成物と第二ゴム組成物は、それぞれ、ゴム成分とシリカを含む。
【0090】
<ゴム成分>
本発明に係るゴム組成物、すなわち、第一ゴム組成物と第二ゴム組成物は、それぞれ、ゴム成分として、スチレンブタジエンゴムを含む。また、第一ゴム組成物に含まれるゴム成分および第二ゴム組成物に含まれるゴム成分の少なくとも一つのゴム成分は、ブタジエンゴムとイソプレン系ゴムの少なくとも一つを含むことが好ましい。また、第一ゴム組成物に含まれるゴム成分および第二ゴム組成物に含まれるゴム成分の少なくとも一つのゴム成分は、ブタジエンゴムを含むことが好ましい。また、第一ゴム組成物に含まれるゴム成分および第二ゴム組成物に含まれるゴム成分の少なくとも一つのゴム成分は、ブタジエンゴムとイソプレン系ゴムとを含むことが好ましい。また、これらのゴム成分は後述のその他のゴム成分と併用することも可能であり、フィラーと相互作用を得ることを目的とした変性や、劣化抑制の観点から二重結合部の一部を水素添加処理することの他、後述の可塑剤で伸展した伸展ゴムとすることなども可能である。
【0091】
(SBR)
SBRとしては特に限定はなく、溶液重合SBR(S-SBR)、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。
【0092】
本発明で使用できる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)等によって製造販売されるS-SBRが挙げられる。
【0093】
SBRのスチレン含量は、ウェットグリップ性能および耐摩耗性能の観点から、10質量%超が好ましく、15質量%超がより好ましく、20質量%超がさらに好ましい。また、グリップ性能の温度依存性および耐ブロー性能の観点からは、60質量%未満が好ましく、55質量%未満がより好ましく、50質量%未満がさらに好ましい。なお、本明細書において、SBRのスチレン含有量は、1H-NMR測定により算出される。
【0094】
SBRのビニル含量は、シリカとの反応性の担保、ウェットグリップ性能、ゴム強度、および耐摩耗性能の観点から、10モル%超が好ましく、13モル%超がより好ましく、15モル%超がさらに好ましい。また、SBRのビニル含量は、温度依存性の増大防止、破断伸び、および耐摩耗性能の観点から、70モル%未満が好ましく、65モル%未満がより好ましく、60モル%未満がさらに好ましい。なお、本明細書において、SBRのビニル含量(1,2-結合ブタジエン単位量)は、赤外吸収スペクトル分析法によって測定される。
【0095】
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、20万超が好ましく、25万超がより好ましく、30万超がさらに好ましい。また、架橋均一性の観点から、重量平均分子量は200万未満が好ましく、180万未満がより好ましく、150万未満がさらに好ましい。なお、本明細書において、SBRの重量平均分子量は、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。
【0096】
SBRのゴム成分中の含有量は、ウェットグリップ性能の観点から、45質量%超が好ましく、50質量%超がより好ましく、55質量%超がさらに好ましく、60質量%以上がさらに好ましい。一方、SBRのゴム成分中の含有量の上限値は特に制限されず、100質量%としてもよい。
【0097】
(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モル%未満のBR(ローシスBR)、シス含量が90モル%超の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。変性BRとしては、上記SBRで説明したのと同様の官能基等で変性されたBRが挙げられる。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。
【0098】
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。シス含量は、好ましくは95モル%超、より好ましくは96モル%超、さらに好ましくは97モル%以上である。なお、本明細書において、シス含量(シス-1,4-結合ブタジエン単位量)は、赤外吸収スペクトル分析により算出される値である。
【0099】
希土類系BRとしては、希土類元素系触媒を用いて合成され、ビニル含量が、好ましくは1.8モル%未満、より好ましくは1.6モル%未満、さらに好ましくは1.5%モル以下であり、シス含量が、好ましくは95モル%超、より好ましくは96モル%超、さらに好ましくは97モル%以上である。希土類系BRとしては、例えば、ランクセス(株)等より市販されているものを使用することができる。
【0100】
SPB含有BRは、1,2-シンジオタクチックポリブタジエン結晶が、単にBR中に結晶を分散させたものではなく、BRと化学結合したうえで分散しているものが挙げられる。このようなSPB含有BRとしては、宇部興産(株)等より市販されているものを使用することができる。
【0101】
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。
【0102】
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。
【0103】
前記で列挙された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。
【0104】
BRの重量平均分子量(Mw)は、耐摩耗性能の観点から、30万超が好ましく、35万超がより好ましく、40万超がさらに好ましい。また、架橋均一性等の観点からは、200万未満が好ましく、100万未満がより好ましく、50万未満がさらに好ましい。なお、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。
【0105】
BRを含む場合のゴム成分中の含有量は、ウェットグリップ性能の観点から、50質量%未満が好ましく、45質量%未満がより好ましく、40質量%以下がさらに好ましい。一方、BRのゴム成分中の含有量の下限値は特に制限されず0質量%としてもよいが、例えば、1質量%超、5質量%超、10質量%超、15質量%以上とすることもできる。
【0106】
(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。
【0107】
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。
【0108】
イソプレン系ゴムを含有する場合のゴム成分中の含有量は、ウェットグリップ性能の観点から、50質量%未満が好ましく、40質量%未満がより好ましく、30質量%未満がさらに好ましい。一方、イソプレン系ゴムのゴム成分中の含有量の下限値は特に制限されず0質量%としてもよいが、例えば、1質量%超、5質量%超、10質量%超、20質量%超、25質量%以上とすることもできる。
【0109】
(その他のゴム成分)
本発明に係るゴム成分として、前記のイソプレン系ゴム、SBR、およびBR以外のゴム成分を含有してもよい。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、スチレン-イソプレン-ブタジエン共重合ゴム(SIBR)、スチレン-イソブチレン-スチレンブロック共重合体(SIBS)、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)、水素化ニトリルゴム(HNBR)、ブチルゴム(IIR)、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)、ヒドリンゴム等が挙げられる。これらその他のゴム成分は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0110】
<フィラー>
本発明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を含むことができる。フィラーとしては、シリカを含むことが好ましく、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く、カーボンブラックおよびシリカのみからなるフィラーとしてもよい。
【0111】
(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、例えば、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAF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、上記のカーボンブラックの他、リグニンを原料としたカーボンブラックや、タイヤ等のカーボンブラックを含む製品から熱分解等により得られたリサイクルカーボンブラックを用いても良い。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。
【0112】
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、10m2/g超が好ましく、30m2/g超がより好ましく、50m2/g超がさらに好ましい。また、低燃費性能および加工性の観点からは、200m2/g未満が好ましく、175m2/g未満がより好ましく、150m2/g未満がさらに好ましい。なお、カーボンブラックのN2SAは、JIS K 6217-2:2017「ゴム用カーボンブラック基本特性-第2部:比表面積の求め方-窒素吸着法-単点法」に準じて測定された値である。
【0113】
カーボンブラックの平均一次粒子径は、10nm超が好ましく、12nm超がより好ましく、14nm超がさらに好ましい。また、該平均一次粒子径は、26nm未満が好ましく、24nm未満がより好ましく、22nm以下がさらに好ましい。なお、カーボンブラックの平均一次粒子径は、前記測定方法により測定される。
【0114】
カーボンブラックを含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、耐摩耗性能およびウェットグリップ性能の観点から、1質量部超が好ましく、3質量部超がより好ましく、5質量部以上がさらに好ましい。また、低燃費性能の観点からは、50質量部未満が好ましく、40質量部未満がより好ましく、30質量部以下がさらに好ましい。
【0115】
(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。また、環境負荷の観点から、バイオマス材料を原料としたシリカ(例えば、籾殻より精製される非晶質シリカ)を用いてもよい。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。
【0116】
バイオマス材料を原料としたシリカは、例えば、籾殻を燃焼して得られる籾殻灰から水酸化ナトリウム溶液を用いてケイ酸塩を抽出し、そのケイ酸塩を用いて従来の湿式シリカと同様に、硫酸と反応させて生じた二酸化ケイ素の沈殿をろ過、水洗い、乾燥、粉砕して得ることができる。シリカが結晶化すると水に溶けず、その成分であるケイ酸を利用できない。燃焼温度と燃焼時間を管理することで、籾殻灰中のシリカの結晶化を抑制することができる(特開2009-2594号公報、秋田県立大学ウェブジャーナルB/2019,vol.6,p.216-222等参照)。籾殻より抽出される非晶質シリカは、Wilmar社等より市販されているものを使用することができる。
【0117】
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超が好ましく、150m2/g超がより好ましく、160m2/g超がさらに好ましく、175m2/g以上がさらに好ましい。また、低燃費性能および加工性の観点からは、350m2/g未満が好ましく、300m2/g未満がより好ましく、250m2/g未満がさらに好ましい。なお、本明細書におけるシリカのN2SAは、ASTM D3037-93に準じてBET法で測定される値である。
【0118】
シリカの平均一次粒子径は、10nm超が好ましく、12nm超がより好ましく、14nm超がさらに好ましい。また、該平均一次粒子径は、26nm未満が好ましく、24nm未満がより好ましく、22nm以下がさらに好ましい。なお、シリカの平均一次粒子径は、前記測定方法により測定される。
【0119】
シリカを含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、ウェットグリップ性能の観点から、20質量部超が好ましく、30質量部超がより好ましく、40質量部超がさらに好ましく、50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、130質量部未満が好ましく、120質量部未満がより好ましく、110質量部未満がさらに好ましい。
【0120】
シリカとカーボンブラックの両方を含有する場合において、シリカとカーボンブラックのゴム成分100質量部に対する合計含有量は、耐摩耗性能の観点から、40質量部超が好ましく、50質量部超がより好ましく、60質量部超がさらに好ましい。また、低燃費性能および破断時伸びの観点からは、160質量部未満が好ましく、140質量部未満がより好ましく、120質量部未満がさらに好ましい。
【0121】
シリカとカーボンブラックの両方を含有する場合において、シリカの含有量は、低燃費性能、ウェットグリップ性能、および耐摩耗性能のバランスの観点から、カーボンブラックの含有量よりも多いことが好ましい。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、60質量%超が好ましく、70質量%超がより好ましく、80質量%超がさらに好ましく、90質量%超がさらに好ましい。
【0122】
(その他のフィラー)
フィラーとしては、カーボンブラック、シリカ以外に、さらにその他のフィラーを用いてもよい。そのようなフィラーとしては、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(BIO CHAR)等、タイヤ工業において従来から一般的に用いられているフィラーをいずれも用いることができる。これらのフィラーは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0123】
(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-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;下記化学式で示されるもの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;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、チオエステル系シランカップリング剤および/またはスルフィド系シランカップリング剤が好ましい。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。
【0124】
メルカプト系シランカップリング剤は、下記化学式(1)で表される化合物、および/または下記化学式(2)で表される結合単位Aと下記化学式(3)で表される結合単位Bとを含む化合物であることが好ましい。
【化1】
(式中、R
101、R
102、およびR
103は、それぞれ独立して、炭素数1~12のアルキル、炭素数1~12のアルコキシ、または-O-(R
111-O)
z-R
112(z個のR
111は、それぞれ独立して、炭素数1~30の2価の炭化水素基を表し;R
112は、炭素数1~30のアルキル、炭素数2~30のアルケニル、炭素数6~30のアリール、または炭素数7~30のアラルキルを表し;zは、1~30の整数を表す。)で表される基を表し;R
104は、炭素数1~6のアルキレンを表す。)
【化2】
【化3】
(式中、xは0以上の整数を表し;yは1以上の整数を表し;R
201は、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシルもしくはカルボキシルで置換されていてもよい炭素数1~30のアルキル、炭素数2~30のアルケニル、または炭素数2~30のアルキニルを表し;R
202は、炭素数1~30のアルキレン、炭素数2~30のアルケニレン、または炭素数2~30のアルキニレンを表し;ここにおいて、R
201とR
202とで環構造を形成してもよい。)
【0125】
式(1)で表される化合物としては、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や、下記化学式(4)で表される化合物(エボニックデグサ社製のSi363)等が挙げられ、下記化学式(4)で表される化合物を好適に使用することができる。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。
【化4】
【0126】
化学式(2)で示される結合単位Aと化学式(3)で示される結合単位Bとを含む化合物としては、例えば、モメンティブ社等より製造販売されているものが挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0127】
シランカップリング剤を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量(複数のシランカップリング剤を併用する場合は全ての合計量)は、シリカの分散性を高める観点から、0.5質量部超が好ましく、1.0質量部超がより好ましく、2.0質量部超がさらに好ましく、4.0質量部超がさらに好ましい。また、耐摩耗性能の低下を防止する観点からは、20質量部未満が好ましく、12質量部未満がより好ましく、10質量部未満がさらに好ましく、9.0質量部未満がさらに好ましい。
【0128】
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質量部超が好ましく、3.0質量部超がより好ましく、5.0質量部超がさらに好ましい。また、コストおよび加工性の観点からは、20質量部未満が好ましく、15質量部未満がより好ましく、12質量部未満がさらに好ましい。
【0129】
<可塑剤>
本発明に係るゴム組成物は、可塑剤を含有することが好ましい。可塑剤としては、例えば、樹脂、オイル、液状ゴム、エステル系可塑剤等が挙げられる。
【0130】
(樹脂)
樹脂としては、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が挙げられる。これらの樹脂は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0131】
≪石油樹脂≫
石油樹脂としては、C5系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、C5C9系石油樹脂等を使用することができる。これらの樹脂は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0132】
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。
【0133】
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。
【0134】
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。
【0135】
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。
【0136】
≪テルペン系樹脂≫
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。これらの樹脂は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0137】
≪ロジン系樹脂≫
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。これらの樹脂は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0138】
≪フェノール系樹脂≫
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。これらの樹脂は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0139】
≪軟化点≫
樹脂の軟化点は、ウェットグリップ性能の観点から、60℃超が好ましく、70℃超がより好ましく、80℃超がさらに好ましい。また、加工性、ゴム成分とフィラーとの分散性向上という観点からは、150℃未満が好ましく、140℃未満がより好ましく、130℃未満がさらに好ましい。なお、本明細書において、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、球が降下した温度として定義され得る。
【0140】
≪含有量≫
樹脂を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、ウェットグリップ性能の観点から、1質量部超が好ましく、3質量部超がより好ましく、5質量部超がさらに好ましい。また、発熱性抑制の観点からは、60質量部未満が好ましく、40質量部未満がより好ましく、30質量部未満がさらに好ましく、20質量部未満がさらに好ましい。
【0141】
(オイル)
オイルとしては、例えば、プロセスオイル、植物油脂、動物油脂等が挙げられる。前記プロセスオイルとしてはパラフィン系プロセスオイル、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。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、軽度抽出溶媒和物(MES)、処理留出物芳香族系抽出物(TDAE)、重ナフテン系オイル等が挙げられる。
【0142】
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、加工性の観点から、5質量部超が好ましく、10質量部超がより好ましく、15質量部超がさらに好ましい。また、耐摩耗性能の観点からは、120質量部未満が好ましく、80質量部未満がより好ましく、40質量部未満がさらに好ましい。なお、本明細書において、オイルの含有量には、オイル伸展ゴムに含まれるオイル量も含まれる。
【0143】
(液状ゴム)
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。
【0144】
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質量部超が好ましく、2質量部超がより好ましく、3質量部超がさらに好ましく、5質量部超がさらに好ましい。また、液状ゴムの含有量は、50質量部未満が好ましく、40質量部未満がより好ましく、20質量部未満がさらに好ましい。
【0145】
(エステル系可塑剤)
エステル系可塑剤としては、例えば、アジピン酸ジブチル(DBA)、アジピン酸ジイソブチル(DIBA)、アジピン酸ジオクチル(DOA)、アゼライン酸ジ2-エチルヘキシル(DOZ)、セバシン酸ジブチル(DBS)、アジピン酸ジイソノニル(DINA)、フタル酸ジエチル(DEP)、フタル酸ジオクチル(DOP)、フタル酸ジウンデシル(DUP)、フタル酸ジブチル(DBP)、セバシン酸ジオクチル(DOS)、リン酸トリブチル(TBP)、リン酸トリオクチル(TOP)、リン酸トリエチル(TEP)、リン酸トリメチル(TMP)、チミジントリリン酸(TTP)、リン酸トリクレシル(TCP)、リン酸トリキシレニル(TXP)等が挙げられる。これらのエステル系可塑剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0146】
可塑剤のゴム成分100質量部に対する含有量は、ウェットグリップ性能の観点から、5質量部超が好ましく、10質量部超がより好ましく、15質量部超がさらに好ましい。また、加工性の観点からは、120質量部未満が好ましく、80質量部未満がより好ましく、40質量部未満がさらに好ましい。
【0147】
<その他の配合剤>
本発明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、ワックス、加工助剤、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、加硫剤、加硫促進剤等を適宜含有することができる。
【0148】
(ワックス)
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質量部超が好ましく、1.0質量部超がより好ましく、1.5質量部超がさらに好ましい。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質量部未満が好ましく、7.0質量部未満がより好ましく、5.0質量部未満がさらに好ましい。
【0149】
(加工助剤)
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。
【0150】
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質量部超が好ましく、1質量部超がより好ましく、1.5質量部超がさらに好ましい。また、耐摩耗性および破壊強度の観点からは、10質量部未満が好ましく、8.0質量部未満がより好ましく、5.0質量部未満がさらに好ましい。
【0151】
(老化防止剤)
老化防止剤としては、特に限定されるものではないが、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種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0152】
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質量部超が好ましく、1.0質量部超がより好ましく、1.5質量部超がさらに好ましい。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質量部未満が好ましく、7質量部未満がより好ましく、5質量部未満がさらに好ましい。
【0153】
(ステアリン酸)
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。
【0154】
(酸化亜鉛)
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質量部超が好ましく、1.0質量部超がより好ましく、1.5質量部超がさらに好ましい。また、耐摩耗性能の観点からは、10質量部未満が好ましく、7質量部未満がより好ましく、5質量部未満がさらに好ましい。
【0155】
(加硫剤)
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。
【0156】
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質量部超が好ましく、0.3質量部超がより好ましく、0.5質量部超がさらに好ましい。また、劣化防止の観点からは、5.0質量部未満が好ましく、4.0質量部未満がより好ましく、3.0質量部未満がさらに好ましい。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。
【0157】
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。
【0158】
(加硫促進剤)
加硫促進剤としては、例えば、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオウレア系、グアニジン系、ジチオカルバミン酸系、アルデヒド-アミン系若しくはアルデヒド-アンモニア系、イミダゾリン系、またはキサンテート系加硫促進剤等が挙げられる。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。
【0159】
なかでも、スルフェンアミド系、グアニジン系、およびチアゾール系加硫促進剤からなる群から選ばれる1以上の加硫促進剤を含む場合が好ましく、スルフェンアミド系加硫促進剤とグアニジン系加硫促進剤とからなる場合がより好ましい。
【0160】
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、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)が好ましい。
【0161】
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、1,3-ジフェニルグアニジン(DPG)が好ましい。
【0162】
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、2-メルカプトベンゾチアゾールのシクロヘキシルアミン塩、ジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィド等が挙げられる。なかでも、2-メルカプトベンゾチアゾールが好ましい。
【0163】
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は、1質量部超が好ましく、1.5質量部超がより好ましく、2質量部超がさらに好ましい。また、加硫促進剤のゴム成分100質量部に対する含有量は、8質量部未満が好ましく、7質量部未満がより好ましく、6質量部未満がさらに好ましい。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。
【0164】
[製造]
本発明に係るゴム組成物、すなわち、第一ゴム層を構成する第一ゴム組成物および第二ゴム層を構成する第二ゴム組成物は、いずれも、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。
【0165】
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。
【0166】
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。
【0167】
本発明のタイヤは、前記第一ゴム組成物および第二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、本発明のタイヤは、未加硫の第一ゴム組成物および第二ゴム組成物を、所定の形状の口金を備えた押し出し機で、第一ゴム層および第二ゴム層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して未加硫タイヤを形成し、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。
【0168】
[用途]
本発明のタイヤは、空気入りタイヤ、非空気入りタイヤを問わず、いずれの用途にも使用することができる。また、競技用タイヤ、乗用車用タイヤ、大型乗用車用、大型SUV用タイヤ、モーターサイクル用タイヤとして使用することができる。このうち、乗用車用タイヤが好ましい。ここで、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、JATMA規格における最大負荷能力が1000kg以下のものを指す。
【0169】
また、本発明のタイヤは、上記それぞれのタイヤのサマータイヤ、ウインタータイヤ、スタッドレスタイヤとして使用することができる。
【実施例0170】
本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は、実施例のみに限定されるものではない。
【0171】
以下、実施例および比較例において用いた各種薬品をまとめて示す。
SBR1:下記製造例1で合成したスチレンブタジエンゴム(変性S-SBR、スチレン含量:25質量%、ビニル含量:25モル%、Tg:-55℃)
SBR2:JSR(株)製のHPR850(スチレン含量:27.5質量%、ビニル含量:59モル%、Tg:-24℃)
SBR3:下記製造例2で合成したスチレンブタジエンゴム(変性S-SBR、スチレン含量:33質量%、ビニル含量:46モル%、Tg:-22℃)
SBR4:下記製造例3で合成したスチレンブタジエンゴム(S-SBR、スチレン量:38質量%、ビニル含量:20モル%、Tg:-37℃)
BR:宇部興産(株)製のUBEPOL BR(登録商標)150B(ビニル含量:1.5モル%、シス含量:97モル%、Mw:44万)
NR:TSR20
CB(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N134(N2SA:148m2/g、平均一次粒子径:18nm)
CB(カーボンブラック)2:Birla Carbon Brasil Ltda社製のN220(N2SA:115m2/g、平均一次粒子径:22nm)
シリカ:エボニックデグサ社製のULTRASIL(登録商標)VN3(N2SA:175m2/g、平均一次粒子径:18nm)
カップリング剤(シランカップリング剤)1: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)
カップリング剤(シランカップリング剤)2:モメンティブ社製のNXT(3-オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン)
オイル:H&R社製のVivaTec500(TDAEオイル)
樹脂1:クレイトン社製のSylvares SA85(α-メチルスチレンとスチレンとの共重合体、軟化点:85℃)
樹脂2:Rutgers Chemicals社製のNOVARES C90(クマロンインデン樹脂、軟化点:90℃)
老化防止剤1:住友化学(株)製のアンチゲン6C(6PPD、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)
老化防止剤2:大内新興化学工業(株)製のノクラック224(TMQ、2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン重合体)
ステアリン酸:日油(株)製のビーズステアリン酸つばき
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華2種
硫黄:軽井沢硫黄(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(CBS、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(DPG))
【0172】
製造例1:SBR1の合成
スチレンおよび1,3-ブタジエンの比率は、目的物において、スチレン含量が25質量%となるように調整する。窒素置換されたオートクレーブ反応器に、シクロヘキサン、テトラヒドロフラン、スチレン、および1,3-ブタジエンを仕込む。反応器の内容物の温度を20℃に調整した後、n-ブチルリチウムを添加して重合を開始する。断熱条件で重合し、重合転化率が99%に達した時点で1,3-ブタジエンを追加し、更に重合させた後、メチルトリエトキシシランを変性剤として加えて、変性反応を行う。反応終了後、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾールを添加する。次いで、スチームストリッピングにより脱溶媒を行い、110℃に調温された熱ロールにより乾燥し、SBR1を得る。
【0173】
製造例2:SBR3の合成
スチレンおよび1,3-ブタジエンの比率は、目的物において、スチレン含量が33質量%となるように調整する。窒素置換されたオートクレーブ反応器に、シクロヘキサン、テトラヒドロフラン、スチレン、および1,3-ブタジエンを仕込む。反応器の内容物の温度を20℃に調整した後、n-ブチルリチウムを添加して重合を開始する。断熱条件で重合し、重合転化率が99%に達した時点で1,3-ブタジエンを追加し、更に重合させた後、3-[ビス-(トリメチルシリル)アミノ]プロピルトリエトキシシランを変性剤として加えて、変性反応を行う。反応終了後、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾールを添加する。次いで、スチームストリッピングにより脱溶媒を行い、110℃に調温された熱ロールにより乾燥し、SBR3を得る。
【0174】
製造例3:SBR4の合成
スチレンおよび1,3-ブタジエンの比率は、目的物において、スチレン含量が38質量%となるように調整する。窒素置換されたオートクレーブ反応器に、シクロヘキサン、テトラヒドロフラン、スチレン、および1,3-ブタジエンを仕込む。反応器の内容物の温度を20℃に調整した後、n-ブチルリチウムを添加して重合を開始する。断熱条件で所定の時間重合した後、重合溶液を4Lのエタノールに注ぎ、沈殿を回収する。得られた沈殿を送風乾燥した後、80℃/10Pa以下で乾燥減量が0.1%になるまで減圧乾燥を行い、SBR4を得る。
【0175】
[実施例および比較例]
表1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、得られた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。得られた未加硫ゴム組成物を用いて、トレッドの第一層および第二層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2に記載の各試験用タイヤ(サイズ:205/55R16)を得る。
【0176】
各試験用タイヤのトレッド面において、周方向主溝は直線状の主溝3本とし、そのうち1本はタイヤ中心線上を通り、残りの2本は当該タイヤ中心線上を通る主溝からタイヤ幅方向外側の等間隔の位置に、それぞれ設置する。これら周方向主溝の溝深さ(最深部)は、いずれも6.5mmとする。
【0177】
<ゴム層の物性>
タイヤを構成する各ゴム層について、以下の方法により、各物性を測定する。結果は、各ゴム層を構成するゴム組成物についての、表1の対応する欄にも記載する。
【0178】
(0℃tanδ)
各試験用タイヤのトレッド部の所定のゴム層(第一ゴム層、第二ゴム層)の内部から、タイヤ周方向が長辺かつタイヤ半径方向が厚みとなるように、長さ20mm×幅4mm×厚さ1mmの粘弾性測定サンプルを採取し、損失正接tanδを、GABO社製のイプレクサーシリーズを用いて、温度0℃、初期歪10%、動歪2.5%、周波数10Hz、伸長モードの条件下で測定する。
【0179】
(30℃tanδ)
各試験用タイヤのトレッド部の所定のゴム層(第一ゴム層)の内部から、タイヤ周方向が長辺かつタイヤ半径方向が厚みとなるように、長さ20mm×幅4mm×厚さ1mmの粘弾性測定サンプルを採取し、損失正接tanδを、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、伸長モードの条件下で測定する。
【0180】
(ゴム組成物のガラス転移温度(Tg))
各試験用タイヤのトレッド部の所定のゴム層(第二ゴム層)の内部から、タイヤ周方向が長辺かつタイヤ半径方向が厚みとなるように、長さ20mm×幅4mm×厚さ1mmで切り出して作製した各ゴム試験片について、GABO社製のイプレクサーシリーズを用いて、周波数10Hz、初期歪10%、振幅±0.5%、および昇温速度2℃/minの条件下で損失正接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)をガラス転移温度(Tg)とする。但し、tanδ値が最大となる温度が2点以上存在する場合には、これらの内、最も温度が低い点をゴム組成物のガラス転移温度として取り扱う。
【0181】
<摩耗後のウェットグリップ性能>
各試験用タイヤ(サイズ:205/55R16)を80℃で7日間熱劣化させ、さらに、タイヤ赤道上で4.5mm摩耗するように新品時のタイヤラジアスに沿って均一に摩耗させた後、車両(国産FF2000cc)の全輪に装着する。当該車両を、湿潤アスファルト路面において速度100km/hで走行させ、ブレーキをかけた地点からの制動距離を測定する。基準比較例の試験用タイヤの制動距離が100となるよう、下記計算式により、摩耗後の各タイヤのウェットグリップ性能を指数表示する。指数が大きいほどウェットグリップ性能に優れることを示す。
(摩耗後のウェットグリップ性能指数)=
(基準比較例のタイヤの摩耗後の制動距離)/(各試験用タイヤの摩耗後の制動距離)×100
【0182】
【0183】
【0184】
上記表2において、「○」は所与の条件に適合していることを意味し、「×」は適合していないことを意味する。
【0185】
<実施形態>
以下に、好ましい実施形態を示す。
【0186】
[1]トレッド部を有するタイヤであって、
前記トレッド部は、タイヤ半径方向最外側の第一ゴム層と、前記第一ゴム層のタイヤ半径方向内側に隣接する第二ゴム層とを少なくとも備え、
前記トレッド部のトレッド面は、タイヤ周方向に延びる2以上の周方向主溝と、前記周方向主溝によって画された陸部とを有し、
前記周方向主溝のうち、少なくとも一つの周方向主溝は、溝底の最深部がその周方向主溝に隣接する陸部内の前記第二ゴム層の最外部よりもタイヤ半径方向内側に位置するように形成されており、
前記トレッド面の接地領域を、前記接地領域の接地最大幅Lを三等分するタイヤ周方向に平行な二本の直線で三分割し、その中央の領域をクラウン領域とし、その両側の領域をショルダー領域とし、
前記クラウン領域のランド比をLANDCrとし、前記ショルダー領域のランド比をLANDShとするとき、LANDCrとLANDShとが以下の関係を満たし、
前記第一ゴム層は、スチレンブタジエンゴムを含むゴム成分、およびシリカを含む第一ゴム組成物からなるものであり、
前記第二ゴム層は、スチレンブタジエンゴムを含むゴム成分、およびシリカを含む第二ゴム組成物からなるものであり、
前記第一ゴム組成物の0℃におけるtanδを0℃tanδ1とし、前記第二ゴム組成物の0℃におけるtanδを0℃tanδ2とするとき、0℃tanδ1と0℃tanδ2とが以下の関係を満たすタイヤ。
(1) LANDSh/LANDCr>1.00
(2) 0℃tanδ2/0℃tanδ1>1.00
[2]0℃tanδ2と、LANDCrと、LANDShとが以下の関係を満たし、好ましくは式(3)の右辺が0.55、より好ましくは0.60、さらに好ましくは0.63である、前記[1]記載のタイヤ。
(3) 0℃tanδ2×(LANDSh/LANDCr)>0.50
[3]0℃tanδ1と、LANDCrと、LANDShとが以下の関係を満たし、好ましくは式(4)の右辺が2.00が好ましく、より好ましくは1.00、さらに好ましくは0.80、さらに好ましくは0.70、さらに好ましくは0.60である、前記[1]または前記[2]記載のタイヤ。
(4) 0℃tanδ1×(LANDSh/LANDCr)<3.00
[4]式(1)の右辺が1.15、好ましくは1.50、より好ましくは1.70である、前記[1]~前記[3]のいずれか1項に記載のタイヤ。
[5]式(2)の右辺が1.10、好ましくは1.35、より好ましくは1.50、さらに好ましくは1.70である、前記[1]~前記[4]のいずれか1項に記載のタイヤ。
[6]前記第二ゴム組成物のガラス転移温度(℃)をTg2とするとき、Tg2が-30℃超、好ましくは-25℃超、より好ましくは-20℃超である、前記[1]~前記[5]のいずれか1項に記載のタイヤ。
[7]前記第一ゴム組成物の30℃におけるtanδを30℃tanδ1とするとき、30℃tanδ1が0.30未満、好ましくは0.25未満、より好ましくは0.22未満、さらに好ましくは0.20未満である、前記[1]~前記[6]のいずれか1項に記載のタイヤ。
[8]前記陸部のうち、タイヤ中心線上に位置する陸部の、または、タイヤ中心線上に周方向主溝が存在する場合にはタイヤ中心線に最も近い陸部のタイヤ幅方向長さが、タイヤ半径方向外側から内側に向けて増加している、前記[1]~前記[7]のいずれか1項に記載のタイヤ。
[9]前記第一ゴム組成物に含まれるゴム成分のスチレン含量(質量%)をSt1とし、前記第二ゴム組成物に含まれるゴム成分のスチレン含量(質量%)をSt2とするとき、St1とSt2の少なくとも一つが25.0未満、好ましくは20.0未満、より好ましくは18.0未満、さらに好ましくは16.0未満である、前記[1]~前記[8]のいずれか1項に記載のタイヤ。
[10]前記第一ゴム組成物に含まれるゴム成分および前記第二ゴム組成物に含まれるゴム成分の少なくとも一つのゴム成分がブタジエンゴムとイソプレン系ゴムの少なくとも一つを含む、前記[1]~前記[9]のいずれか1項に記載のタイヤ。
[11]前記トレッド面が、溝幅がタイヤ半径方向内側で広がっている拡幅周方向溝を有する、前記[1]~前記[10]のいずれか1項に記載のタイヤ。
[12]前記拡幅周方向溝が、タイヤ中心線上に位置する陸部、または、タイヤ中心線上に周方向主溝が存在する場合にはタイヤ中心線に最も近い陸部に存在する、前記[11]記載のタイヤ。
[13]前記ショルダー領域のトレッド面が、開口面積が0.1超15未満mm2、好ましくは0.5超10未満mm2、より好ましくは1.0超7.0未満mm2、さらに好ましくは1.5超5.0未満mm2の小穴を1個以上有する、前記[1]~前記[12]のいずれか1項に記載のタイヤ。
[14]前記ショルダー領域のトレッド面が、少なくとも1以上の周方向細溝を有する、前記[1]~前記[13]のいずれか1項に記載のタイヤ。