(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-03-13
(45)【発行日】2023-03-22
(54)【発明の名称】タイヤ
(51)【国際特許分類】
B60C 11/03 20060101AFI20230314BHJP
C08K 3/01 20180101ALI20230314BHJP
C08L 101/14 20060101ALI20230314BHJP
B60C 1/00 20060101ALI20230314BHJP
B60C 11/00 20060101ALI20230314BHJP
C08L 21/00 20060101ALI20230314BHJP
【FI】
B60C11/03 B
C08K3/01
C08L101/14
B60C1/00 A
B60C11/00 D
C08L21/00
(21)【出願番号】P 2020561167
(86)(22)【出願日】2019-10-03
(86)【国際出願番号】 JP2019039124
(87)【国際公開番号】W WO2020129356
(87)【国際公開日】2020-06-25
【審査請求日】2022-08-19
(31)【優先権主張番号】P 2018237384
(32)【優先日】2018-12-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【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】110000914
【氏名又は名称】弁理士法人WisePlus
(72)【発明者】
【氏名】吉岡 美夏子
【審査官】増永 淳司
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2018/173870(WO,A1)
【文献】特開2008-308615(JP,A)
【文献】特表2013-514399(JP,A)
【文献】国際公開第2017/104781(WO,A1)
【文献】特開平03-266706(JP,A)
【文献】特開2010-132236(JP,A)
【文献】特開2011-105041(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08L 21/00
C08K 3/01
C08L 101/14
B60C 11/03
B60C 1/00
B60C 11/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
トレッド表面をタイヤ半径方向内側に3mm切除して表出させたトレッド内部表面からタイヤ半径方向内側に採取した加硫ゴム組成物は、下記浸漬条件前後における前記トレッド内部表面の凹部占有面積の変化割合(ΔSv)が下記式(I)を満たし、
前記加硫ゴム組成物を用いたトレッドを有し、
前記加硫ゴム組成物がゴム成分と水溶性材料とを含むトレッド用ゴム組成物を用いて作製され、
前記トレッド用ゴム組成物は、前記ゴム成分100質量部に対する前記水溶性材料の含有量が5質量部以上であり、
前記トレッドは、路面と接する溝のパターンがタイヤ幅方向に非対称であるタイヤ。
ΔSv≧5% (I)
(浸漬条件)
前記加硫ゴム組成物を、温度25℃に保持した水1000mLに該加硫ゴム組成物全体が浸漬されるように3時間浸漬
【請求項2】
前記加硫ゴム組成物は、70℃の複素弾性率(70℃E*)が下記式(II)を満たす請求項1記載のタイヤ。
70℃E*≧2.5MPa (II)
【請求項3】
前記トレッド用ゴム組成物は、ゴム成分100質量%中のイソプレン系ゴムの含有量が20~80質量%、ブタジエンゴムの含有量が10~90質量%である請求項1又は2記載のタイヤ。
【請求項4】
前記トレッド用ゴム組成物は、シリカ及びカーボンブラックの合計含有量100質量%中のシリカ含有率が80質量%以上である請求項1~3のいずれかに記載のタイヤ。
【請求項5】
前記トレッド用ゴム組成物は、ゴム成分100質量部に対するカーボンブラックの含有量が1~10質量部である請求項1~4のいずれかに記載のタイヤ。
【請求項6】
前記トレッド用ゴム組成物は、ゴム成分100質量部に対するシリカの含有量が50質量部以上である請求項1~5のいずれかに記載のタイヤ。
【請求項7】
前記トレッド用ゴム組成物は、ゴム成分100質量部に対する水溶性材料の含有量が15質量部以上である請求項1~6のいずれかに記載のタイヤ。
【請求項8】
前記トレッド用ゴム組成物は、ゴム成分100質量部に対する液体可塑剤の含有量が5~50質量部である請求項1~7のいずれかに記載のタイヤ。
【請求項9】
スタッドレスタイヤである請求項1~
8のいずれかに記載のタイヤ。
【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】
氷雪路面走行用としてスパイクタイヤの使用やタイヤへのチェーンの装着がされてきたが、粉塵問題等の環境問題が発生するため、これに代わるものとしてスタッドレスタイヤが提案されている。スタッドレスタイヤは、一般路面に比べて路面凹凸が大きい雪氷上路面で使用されるため、材料面及び設計面での工夫がなされており、低温特性に優れたジエン系ゴムを配合したゴム組成物、軟化効果を高めるために軟化剤を多量に配合したゴム組成物、等が開発されている(特許文献1等参照)。
【0003】
また、トレッド内に発泡やカプセルを導入し、ゴムに隙間を形成し、氷上性能を向上する手法も提案されている。しかしながら、このようなタイヤは、スポンジのようにトレッド内部にも空隙が形成されるため、ドライ路面の操縦安定性が低下するという問題がある。
【0004】
従って、スタッドレスタイヤ等のタイヤにおいて、ドライ路面での操縦安定性を確保しつつ、氷雪上性能を改善することが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、氷雪上性能、ドライ路面の操縦安定性をバランス良く改善できる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】
【0007】
本発明は、トレッド表面をタイヤ半径方向内側に3mm切除して表出させたトレッド内部表面からタイヤ半径方向内側に採取した加硫ゴム組成物は、下記浸漬条件前後における前記トレッド内部表面の凹部占有面積の変化割合(ΔSv)が下記式(I)を満たすタイヤに関する。
ΔSv≧5% (I)
(浸漬条件)
前記加硫ゴム組成物を、温度25℃に保持した水1000mLに該加硫ゴム組成物全体が浸漬されるように3時間浸漬
【0008】
前記加硫ゴム組成物は、70℃の複素弾性率(70℃E*)が下記式(II)を満たすことが好ましい。
70℃E*≧2.5MPa (II)
【0009】
前記加硫ゴム組成物がゴム成分と水溶性材料とを含むトレッド用ゴム組成物を用いて作製されるものであることが好ましい。
【0010】
前記タイヤは、前記加硫ゴム組成物を用いたトレッドを有し、前記トレッドは、路面と接する溝のパターンがタイヤ幅方向に非対称であることが好ましい。
前記タイヤは、スタッドレスタイヤであることが好ましい。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、トレッド表面をタイヤ半径方向内側に3mm切除して表出させたトレッド内部表面からタイヤ半径方向内側に採取した加硫ゴム組成物は、前記浸漬条件前後における前記トレッド内部表面の凹部占有面積の変化割合(ΔSv)が前記式(I)を満たすタイヤであるので、氷雪上性能、ドライ路面の操縦安定性をバランス良く改善できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【
図1】トレッド表面をタイヤ半径方向内側に3mm切除して表出させたトレッド内部表面からタイヤ半径方向内側に採取した加硫ゴム組成物(サンプル)を示す概略図の一例。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明のタイヤにおいて、トレッド表面をタイヤ半径方向内側に3mm切除して表出させたトレッド内部表面からタイヤ半径方向内側に採取した加硫ゴム組成物は、前記浸漬条件前後における前記トレッド内部表面の凹部占有面積の変化割合(ΔSv)が前記式(I)を満たす。
【0014】
つまり、前記タイヤは、先ず、タイヤのトレッド表面からタイヤ半径方向内側に所定厚みのゴム組成物を切除した後、それにより表出したトレッド内部の表面から採取したサンプル(加硫ゴム組成物(加硫済))を所定条件で水に浸漬した場合、浸漬前後において、サンプルのトレッド内部表面(サンプル中のトレッド内部表面を構成する面)における凹部の占有する面積が5%(面積%)以上増加するものである。これにより、氷雪上性能、ドライ路面の操縦安定性がバランス良く改善される。
【0015】
このような作用効果が得られる理由は明らかではないが、以下のように推察される。
例えば、ドライ路面走行中に乾燥したトレッド表面が形成されたタイヤを、低温ウェット路面に接触させウェット路面走行に移行させた際に、トレッド表面に形成される空孔が増加すると、氷雪上路面の水膜除去性能が向上し、優れた氷雪上グリップ性能が得られる。一方、トレッド内部は影響を受けないので、良好な剛性が維持され、トレッド内部に常に空隙が存在する発泡タイヤのようなドライ路面の操縦安定性の低下もなく、優れた操縦安定性が確保される。従って、前記式(I)を満たすタイヤでは、良好なドライ路面の操縦安定性を維持しつつ、氷雪上性能が向上し、これらの性能がバランスよく改善されると推察される。
【0016】
前記タイヤにおいて、トレッド表面をタイヤ半径方向内側に3mm切除して表出させたトレッド内部表面からタイヤ半径方向内側に採取した加硫ゴム組成物(サンプル)は、下記浸漬条件後における前記トレッド内部表面の凹部占有面積の変化割合(ΔSv)が下記式(I)を満たす。
ΔSv≧5% (I)
(浸漬条件)
前記加硫ゴム組成物を、温度25℃に保持した水1000mLに該加硫ゴム組成物全体が浸漬されるように3時間浸漬する。
【0017】
式(I)のΔSvは、浸漬後における前記トレッド内部表面の凹部占有面積の割合(Sva(面積%))-浸漬前における前記トレッド内部表面の凹部占有面積の割合(Svb(面積%))である。ここで、トレッド内部表面の凹部占有面積の割合は、トレッド内部表面100面積%中の凹部(空孔)が占める割合(面積%)である。
【0018】
前記式(I)のΔSv(面積%)について、氷雪上性能の観点から、ΔSv≧10%が好ましく、ΔSv≧20%がより好ましく、ΔSv≧30%が更に好ましく、ΔSv≧35%が特に好ましい。また、下限は、ΔSv≧22%、ΔSv≧36%でもよい。上限は特に限定されないが、耐久性、ドライ路面の操縦安定性の観点から、ΔSv≦70%が好ましく、ΔSv≦60%がより好ましく、ΔSv≦50%が更に好ましい。また、上限は、ΔSv≦48%でもよい。
【0019】
氷雪上性能の観点から、Sva≧5%が好ましく、Sva≧10%がより好ましく、Sva≧20%がより好ましく、Sva≧30%が更に好ましく、Sva≧35%が特に好ましい。また、下限は、Sva≧22%、Sva≧36%でもよい。上限は特に限定されないが、耐久性、ドライ路面の操縦安定性の観点から、Sva≦70%が好ましく、Sva≦60%がより好ましく、Sva≦50%が更に好ましい。また、上限は、Sva≦48%でもよい。
【0020】
Svbは特に限定されないが、Svb≦3%が好ましく、Svb≦1%がより好ましい。Svbの下限は特に限定されず、Svbが0%でもよい。
【0021】
ΔSv、Sva、Svbに関しては、例えば、トレッド内部表面の所定面積(例えば、1~25mm2)について、マイクロスコープを用いて撮影した写真から、該面積100%中の凹部占有面積(%)を測定できる。
【0022】
式(I)のΔSvや上記範囲のSvaへの調整は、前記浸漬条件の前後でトレッド内部表面の凹部占有面積を適宜変化できる任意の方法を採用できる。例えば、トレッド用ゴム組成物に後述の水溶性微粒子等の水溶性材料を配合した場合、上記浸漬前のトレッド内部表面は水溶性材料を含む表面が形成される一方で、上記浸漬後のトレッド内部表面は水溶性材料が溶解した凹部(空孔部)が存在する表面が形成される。このように、例えば、トレッドへの水溶性材料の配合により、浸漬前後において、トレッド内部表面の凹部占有面積の割合を増加できる。そして、このようなタイヤを用いた場合、ドライ路面走行時では、水溶性材料を有するトレッド表面が形成される一方で、ウェット路面走行時では、水溶性材料が溶解した凹部が形成されたトレッド表面が形成される。従って、ウェット路面走行時は、トレッド表面に形成される凹部により氷雪上路面の水膜除去性能が向上し、優れた氷雪上グリップ性能が得られる。また、ドライ路面走行時は、良好な剛性が維持され、優れた操縦安定性を確保できる。
【0023】
なお、加硫ゴム組成物(サンプル)は、例えば、前記トレッド内部表面により形成される表面の大きさが10~20mm×10~20mmで、タイヤ半径方法内側の厚み(深さ)が2~4mmの10~20mm(縦)×10~20mm(横)×2~4mm(厚み)の加硫ゴム組成物(例えば、15mm×15mm×3mmのサンプル等)を使用できる。
【0024】
前記加硫ゴム組成物(前記浸漬処理を施していない加硫ゴム組成物)は、ドライ路面の操縦安定性の観点から、70℃の複素弾性率(70℃E*)が下記式(II)を満たすことが好ましい。
70℃E*≧2.5MPa (II)
【0025】
ドライ路面の操縦安定性の観点から、70℃E*≧3.0MPaがより好ましく、70℃E*≧3.3MPaが更に好ましく、70℃E*≧3.4MPaが特に好ましい。更に、70℃E*≧3.5MPa、70℃E*≧3.7MPa、70℃E*≧3.8MPa、70℃E*≧3.9MPa、70℃E*≧4.1MPa、70℃E*≧4.3MPaでもよい。上限は特に限定されないが、耐久性の観点から、70℃E*≦10.0MPaが好ましく、70℃E*≦8.0MPaがより好ましく、70℃E*≦7.0MPaが更に好ましい。なお、式(II)中の70℃E*は、70℃、周波数10Hz、初期歪み10%、動歪み2%で粘弾性測定を行った際の動的弾性率(E*〔MPa〕)を表し、後述の実施例に記載の方法で測定できる。
【0026】
式(II)の70℃E*への調整は、例えば、主にゴム成分の種類や配合量、補強剤(充填剤)の種類や配合量、軟化剤の配合量の変更により調整できる。具体的には、補強剤量の増加、軟化剤量の減少により、E*は向上する傾向にある。
【0027】
前記トレッド表面、トレッド内部表面を有するタイヤのトレッドは、例えば、ゴム成分と、水溶性材料とを含むトレッド用ゴム組成物により作製できる。
【0028】
(ゴム成分)
前記ゴム組成物は、ゴム成分として、イソプレン系ゴムとブタジエンゴム(BR)とを含有することが好適である。
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。NRは、SIR20、RSS♯3、TSR20等、IRは、IR2200等、タイヤ工業で一般的なものを使用できる。改質NRは、脱タンパク質天然ゴム(DPNR)、高純度天然ゴム(UPNR)等、変性NR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。
【0029】
ゴム成分100質量%中のイソプレン系ゴムの含有量は、氷雪上性能、ドライ路面の操縦安定性の性能バランスの観点から、好ましくは20質量%以上、より好ましくは30質量%以上である。該含有量の上限は特に限定されないが、好ましくは80質量%以下、より好ましくは60質量%以下、更に好ましくは50質量%以下である。
【0030】
BRとしては特に限定されず、例えば、高シス含量のBR、1,2-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)、希土類元素系触媒を用いて合成されたブタジエンゴム(希土類系BR)、スズ化合物により変性されたスズ変性ブタジエンゴム(スズ変性BR)等、タイヤ工業において一般的なものが挙げられる。BRは、市販品としては、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。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。
【0031】
BRのシス含量は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは85質量%以上、更に好ましくは90質量%以上、特に好ましくは95質量%以上である。これにより、良好な氷雪上性能が得られる。
なお、本明細書において、シス含量は、赤外吸収スペクトル分析により算出される値である。
【0032】
ゴム成分100質量%中のBRの含有量は、氷雪上性能、ドライ路面の操縦安定性の性能バランスの観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは30質量%以上、特に好ましくは50質量%以上である。また、該含有量の上限は特に限定されないが、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは70質量%以下である。
【0033】
BRは、非変性BR、変性BRのいずれも使用可能である。
変性BR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BR等を使用できる。例えば、BR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BR(末端に上記官能基を有する末端変性BR)や、主鎖に上記官能基を有する主鎖変性BRや、主鎖及び末端に上記官能基を有する主鎖末端変性BR(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BR)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BR等が挙げられる。
【0034】
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。なかでも、アミノ基(好ましくはアミノ基が有する水素原子が炭素数1~6のアルキル基に置換されたアミノ基)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~6のアルコキシ基)、アルコキシシリル基(好ましくは炭素数1~6のアルコキシシリル基)が好ましい。
【0035】
変性BRとして、下記式で表される化合物(変性剤)により変性されたBR等を好適に使用できる。
【化1】
(式中、R
1、R
2及びR
3は、同一又は異なって、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)又はこれらの誘導体を表す。R
4及びR
5は、同一又は異なって、水素原子又はアルキル基を表す。R
4及びR
5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。)
【0036】
上記式で表される化合物(変性剤)により変性された変性BRとしては、なかでも、溶液重合のブタジエンゴムの重合末端(活性末端)を上記式で表される化合物により変性されたBR等が好適に用いられる。
【0037】
R1、R2及び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及び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及び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。
【0038】
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などが挙げられる。なかでも、3-ジメチルアミノプロピルトリメトキシシラン、3-ジメチルアミノプロピルトリエトキシシラン、3-ジエチルアミノプロピルトリメトキシシランが好ましい。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。
【0039】
変性BRとしては、以下の化合物(変性剤)により変性された変性BRも好適に使用できる。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;
【0040】
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;
【0041】
(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;
【0042】
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及び/又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及び/又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、
【0043】
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。なかでも、アルコキシシランにより変性された変性BRが好ましい。
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。
【0044】
前記ゴム組成物において、ゴム成分100質量%中のイソプレン系ゴム及びBRの合計含有量は、好ましくは30質量%以上、より好ましくは60質量%以上、更に好ましくは80質量%以上、特に好ましくは100質量%である。上記合計含有量が多いほど、氷雪上性能、ドライ路面の操縦安定性の性能バランスが良好になる傾向がある。
【0045】
前記ゴム組成物は、前記効果を阻害しない範囲で他のゴム成分を配合してもよい。他のゴム成分としては、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)、スチレン-イソプレン-ブタジエン共重合ゴム(SIBR)等のジエン系ゴムが挙げられる。
【0046】
(水溶性材料)
水溶性材料としては、水への溶解性を示す材料であれば特に限定されず、水溶性微粒子等が挙げられる。水溶性微粒子は、水への溶解性を有する微粒子であれば特に限定されることなく、使用可能である。例えば、常温(20℃)の水への溶解度が1g/100g水以上の材料を使用できる。
【0047】
水溶性微粒子は、氷雪上性能、ドライ路面の操縦安定性の性能バランスの観点から、中央値粒度(メジアン径、D50)が1μm~1mmであることが好ましい。より好ましくは2μm~800μm、更に好ましくは2μm~500μmである。下限は10μm以上でもよく、上限は100μm以下でもよい。
本明細書において、中央値粒度は、レーザー回折法にて測定できる。
【0048】
水溶性微粒子等の水溶性材料の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは5質量部以上、より好ましくは7質量部以上、更に好ましくは15質量部以上、特に好ましくは20質量部以上、最も好ましくは25質量部以上である。下限は30質量部以上でもよい。下限以上にすることで、良好な氷雪上性能が得られる傾向がある。該含有量は、好ましくは100質量部以下、より好ましくは70質量部以下、更に好ましくは50質量部以下、特に好ましくは40質量部以下である。上限以下にすることで、良好なドライ路面の操縦安定性が得られる傾向がある。
【0049】
水溶性材料(水溶性微粒子)としては、例えば、水溶性無機塩、水溶性有機物等が挙げられる。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。
【0050】
水溶性無機塩としては、硫酸マグネシウム、硫酸カリウム等の金属硫酸塩;塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム等の金属塩化物;水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等の金属水酸化物;炭酸カリウム、炭酸ナトリウム等の炭酸塩;リン酸水素ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム等のリン酸塩;等が挙げられる。
【0051】
水溶性有機物としては、リグニン誘導体、糖類等が挙げられる。
リグニン誘導体としては、リグニンスルホン酸、リグニンスルホン酸塩、等が好適である。リグニン誘導体は、サルファイトパルプ法、クラフトパルプ法のいずれにより得られたものでもよい。
【0052】
リグニンスルホン酸塩としては、リグニンスルホン酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アルコールアミン塩等が挙げられる。なかでも、リグニンスルホン酸のアルカリ金属塩(カリウム塩、ナトリウム塩等)、アルカリ土類金属塩(カルシウム塩、マグネシウム塩、リチウム塩、バリウム塩等)が好ましい。
【0053】
リグニン誘導体は、スルホン化度が1.5~8.0/OCH3であることが好ましい。この場合、リグニン誘導体は、リグニン及び/又はその分解物の少なくとも一部がスルホ基(スルホン基)で置換されているリグニンスルホン酸及び/又はリグニンスルホン酸塩を含むものであり、リグニンスルホン酸のスルホ基は、電離していない状態でもよいし、スルホ基の水素が金属イオン等のイオンに置換されていてもよい。該スルホン化度は、より好ましくは3.0~6.0/OCH3である。上記範囲内にすることで、良好な氷雪上性能が得られ、これとドライ路面の操縦安定性の性能バランスが改善される傾向がある。
【0054】
なお、リグニン誘導体粒子(該粒子を構成するリグニン誘導体)のスルホン化度は、スルホ基の導入率であり、下記式で求められる。
スルホン化度(/OCH3)=
リグニン誘導体中のスルホン基中のS(モル)/リグニン誘導体中のメトキシル基(モル)
【0055】
糖類は、構成する炭素数に特に制限はなく、単糖、少糖、多糖のいずれでもよい。単糖としては、アルドトリオース、ケトトリオースなどの三炭糖;エリトロース、トレオースなどの四炭糖;キシロース、リボースなどの五炭糖;マンノース、アロース、アルトロース、グルコースなどの六炭糖;セドヘプツロースなどの七炭糖などが挙げられる。少糖としては、スクロース、ラクトースなどの二糖;ラフィノース、メレジトースなどの三糖;アカルボース、スタキオースなどの四糖;キシロオリゴ糖、セロオリゴ糖などのオリゴ糖、等が挙げられる。多糖としては、グリコーゲン、でんぷん(アミロース、アミロペクチン)、セルロース、ヘミセルロース、デキストリン、グルカン等が挙げられる。
【0056】
(シリカ)
前記ゴム組成物は、前記性能バランスの観点から、充填剤としてシリカを含むことが好ましい。シリカとしては、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。市販品としては、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。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。
【0057】
シリカの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは25質量部以上、より好ましくは30質量部以上、更に好ましくは50質量部以上、より更に好ましくは55質量部以上、特に好ましくは60質量部以上である。下限以上にすることで、良好なグリップ性能、操縦安定性が得られる傾向がある。該含有量の上限は特に限定されないが、好ましくは300質量部以下、より好ましくは200質量部以下、更に好ましくは170質量部以下、特に好ましくは100質量部以下、最も好ましくは80質量部以下である。上限以下にすることで、良好な分散性が得られる傾向がある。
【0058】
シリカの窒素吸着比表面積(N2SA)は、好ましくは70m2/g以上、より好ましくは140m2/g以上、更に好ましくは160m2/g以上である。下限以上にすることで、良好なグリップ性能、破壊強度が得られる傾向がある。また、シリカのN2SAの上限は特に限定されないが、好ましくは500m2/g以下、より好ましくは300m2/g以下、更に好ましくは250m2/g以下である。上限以下にすることで、良好な分散性が得られる傾向がある。
なお、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。
【0059】
前記ゴム組成物において、シリカ及びカーボンブラックの合計含有量100質量%中のシリカ含有率は、氷雪上性能、ドライ路面の操縦安定性の性能バランスの観点から、50質量%以上が好ましく、80質量%以上がより好ましく、90質量%以上が更に好ましい。
【0060】
(シランカップリング剤)
前記ゴム組成物がシリカを含む場合、更にシランカップリング剤を含むことが好ましい。
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。市販品としては、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。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。
【0061】
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、3質量部以上が好ましく、6質量部以上がより好ましい。3質量部以上であると、良好な破壊強度等が得られる傾向がある。また、上記含有量は、20質量部以下が好ましく、15質量部以下がより好ましい。20質量部以下であると、配合量に見合った効果が得られる傾向がある。
【0062】
(カーボンブラック)
前記ゴム組成物は、前記性能バランスの観点から、充填剤としてカーボンブラックを含むことが好ましい。カーボンブラックとしては、特に限定されないが、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、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。
【0063】
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、好ましくは1質量部以上、より好ましくは3質量部以上である。下限以上にすることで、良好な氷雪上性能、ドライ路面の操縦安定性が得られる傾向がある。また、上記含有量は、好ましくは10質量部以下、より好ましくは7質量部以下である。上限以下にすることで、ゴム組成物の良好な加工性が得られる傾向がある。
【0064】
カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は、50m2/g以上が好ましく、80m2/g以上がより好ましく、100m2/g以上が更に好ましい。下限以上にすることで、良好な氷雪上性能、ドライ路面の操縦安定性が得られる傾向がある。また、上記N2SAは、200m2/g以下が好ましく、150m2/g以下がより好ましく、130m2/g以下が更に好ましい。上限以下にすることで、カーボンブラックの良好な分散が得られる傾向がある。
なお、カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、JIS K 6217-2:2001によって求められる。
【0065】
なお、前記ゴム組成物において、シリカ及びカーボンブラックの合計含有量は、氷雪上性能、ドライ路面の操縦安定性の性能バランスの観点から、ゴム成分100質量部に対して、50~120質量部であることが好ましい。55質量部以上がより好ましく、60質量部以上が更に好ましい。また、100質量部以下がより好ましく、80質量部以下が更に好ましい。
【0066】
(液体可塑剤)
前記ゴム組成物は、氷雪上性能、ドライ路面の操縦安定性の観点から、液体可塑剤を含むことが好適である。
【0067】
前記ゴム組成物は、ゴム成分100質量部に対する液体可塑剤の含有量は、5質量部以上が好ましく、10質量部以上がより好ましく、15質量部以上が更に好ましい。上限は特に限定されないが、ドライ路面の操縦安定性等の点から、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質量部以下が更に好ましい。
【0068】
液体可塑剤としては、25℃で液体状態の可塑剤であれば特に限定されず、オイル、液状樹脂、液状ジエン系ポリマー等が挙げられる。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。
【0069】
オイルとしては、例えば、プロセスオイル、植物油脂、又はその混合物が挙げられる。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。市販品としては、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。なかでも、プロセスオイルが好ましい。
【0070】
液状樹脂としては、25℃で液状のテルペン系樹脂(テルペンフェノール樹脂、芳香族変性テルペン樹脂を含む)、ロジン樹脂、スチレン系樹脂、C5系樹脂、C5/C9系樹脂、クマロンインデン系樹脂(クマロン、インデン単体樹脂を含む)、オレフィン系樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。
【0071】
液状ジエン系ポリマーとしては、25℃で液状の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)、液状スチレンブタジエンスチレンブロック共重合体(液状SBSブロックポリマー)、液状スチレンイソプレンスチレンブロック共重合体(液状SISブロックポリマー)等が挙げられる。これらは、末端や主鎖が極性基で変性されていても構わない。
【0072】
(レジン)
前記ゴム組成物は、レジン(固体レジン:常温(25℃)で固体状態のレジン)を含んでも良い。レジン(固体レジン)としては、軟化点が60℃以上のレジンが好ましい。該軟化点としては、70℃以上がより好ましく、80℃以上が更に好ましい。他方、該軟化点は、150℃以下が好ましく、140℃以下がより好ましく、130℃以下が更に好ましい。
なお、本明細書において、レジンの軟化点は、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。
【0073】
レジン(固体レジン)としては、例えば、芳香族ビニル重合体、クマロンインデン樹脂、クマロン樹脂、インデン樹脂、フェノール樹脂、ロジン樹脂、石油樹脂、テルペン系樹脂、アクリル系樹脂などが挙げられる。市販品としては、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)、東亞合成(株)等の製品を使用できる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、芳香族ビニル重合体、クマロンインデン樹脂、クマロン樹脂、インデン樹脂、フェノール樹脂、ロジン樹脂、石油樹脂、テルペン系樹脂が好ましく、芳香族ビニル重合体、クマロンインデン樹脂、テルペン系樹脂、ロジン樹脂がより好ましい。
【0074】
上記芳香族ビニル重合体とは、α-メチルスチレン及び/又はスチレンを重合して得られる樹脂であり、スチレンの単独重合体(スチレン樹脂)、α-メチルスチレンの単独重合体(α-メチルスチレン樹脂)、α-メチルスチレンとスチレンとの共重合体、スチレンと他のモノマーの共重合体などが挙げられる。
【0075】
上記クマロンインデン樹脂とは、樹脂の骨格(主鎖)を構成する主なモノマー成分として、クマロン及びインデンを含む樹脂であり、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。
【0076】
上記クマロン樹脂とは、樹脂の骨格(主鎖)を構成する主なモノマー成分として、クマロンを含む樹脂である。
【0077】
上記インデン樹脂とは、樹脂の骨格(主鎖)を構成する主なモノマー成分として、インデンを含む樹脂である。
【0078】
上記フェノール樹脂としては、例えば、フェノールと、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、フルフラールなどのアルデヒド類とを酸又はアルカリ触媒で反応させることにより得られるものなどが挙げられる。なかでも、酸触媒で反応させることにより得られるもの(ノボラック型フェノール樹脂など)が好ましい。
【0079】
上記ロジン樹脂としては、天然ロジン、重合ロジン、変性ロジン、これらのエステル化合物、これらの水素添加物に代表されるロジン系樹脂等が挙げられる。
【0080】
上記石油樹脂としては、C5系樹脂、C9系樹脂、C5/C9系樹脂、ジシクロペンタジエン(DCPD)樹脂などが挙げられる。
【0081】
上記テルペン系樹脂としては、テルペン化合物を重合して得られるポリテルペン樹脂や、テルペン化合物と芳香族化合物とを重合して得られる芳香族変性テルペン樹脂などを使用できる。また、これらの水素添加物を使用することもできる。
【0082】
上記ポリテルペン樹脂は、テルペン化合物を重合して得られる樹脂である。該テルペン化合物は、(C5H8)nの組成で表される炭化水素及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。
【0083】
上記ポリテルペン樹脂としては、上述したテルペン化合物を原料とするピネン樹脂、リモネン樹脂、ジペンテン樹脂、ピネン/リモネン樹脂などが挙げられる。なかでも、ピネン樹脂が好ましい。ピネン樹脂は、通常、異性体の関係にあるα-ピネン及びβ-ピネンの両方を含んでいるが、含有する成分の違いにより、β-ピネンを主成分とするβ-ピネン樹脂と、α-ピネンを主成分とするα-ピネン樹脂とに分類される。
【0084】
上記芳香族変性テルペン樹脂としては、上記テルペン化合物及びフェノール系化合物を原料とするテルペンフェノール樹脂や、上記テルペン化合物及びスチレン系化合物を原料とするテルペンスチレン樹脂などが挙げられる。また、上記テルペン化合物、フェノール系化合物及びスチレン系化合物を原料とするテルペンフェノールスチレン樹脂を使用することもできる。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。また、スチレン系化合物としては、スチレン、α-メチルスチレンなどが挙げられる。
【0085】
上記アクリル系樹脂としては、カルボキシル基を有し、芳香族ビニルモノマー成分とアクリル系モノマー成分とを共重合して得られる、スチレンアクリル樹脂等のスチレンアクリル系樹脂などを使用できる。なかでも、無溶剤型カルボキシル基含有スチレンアクリル系樹脂を好適に使用できる。
【0086】
上記無溶剤型カルボキシル基含有スチレンアクリル系樹脂とは、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)である。なお、本明細書において、(メタ)アクリルは、メタクリル及びアクリルを意味する。
【0087】
上記アクリル系樹脂を構成するアクリル系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(2エチルヘキシルアクリレート等のアルキルエステル、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、(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。なお、(メタ)アクリル酸は、アクリル酸及びメタクリル酸の総称である。
【0088】
上記アクリル系樹脂を構成する芳香族ビニルモノマー成分としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、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が挙げられる。
【0089】
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、芳香族ビニルと共に、他のモノマー成分を使用してもよい。
【0090】
上記レジンとしては、低温氷上性能、高温氷上性能及びウェットグリップ性能の性能バランスの観点から、なかでも、C5系樹脂、C9系樹脂、リモネン樹脂、α-ピネン樹脂、β-ピネン樹脂、テルペンフェノール樹脂、DCPD樹脂、スチレン樹脂、α-メチルスチレン樹脂、クマロン樹脂、インデン樹脂、フェノール樹脂、及びロジン樹脂からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。更に雪付き性能の観点からは、リモネン樹脂、α-ピネン樹脂、β-ピネン樹脂、テルペンフェノール樹脂、DCPD樹脂が特に好ましい。
【0091】
前記ゴム組成物において、氷雪上性能、ドライ路面の操縦安定性の性能バランスの観点から、レジンの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、5質量部以上が好ましく、10質量部以上がより好ましく、15質量部以上が更に好ましい。上限は特に限定されないが、50質量部以下が好ましく、30質量部以下がより好ましく、25質量部以下が更に好ましい。
【0092】
(他の材料)
前記ゴム組成物は、耐クラック性、耐オゾン性等の観点から、老化防止剤を含有することが好ましい。
【0093】
老化防止剤としては特に限定されないが、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。なかでも、p-フェニレンジアミン系老化防止剤、キノリン系老化防止剤が好ましく、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、2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリンの重合物がより好ましい。市販品としては、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。
【0094】
老化防止剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.2質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上である。下限以上にすることで、充分な耐オゾン性が得られる傾向がある。該含有量は、好ましくは7.0質量部以下、より好ましくは4.0質量部以下である。上限以下にすることで、良好なタイヤの外観が得られる傾向がある。
【0095】
前記ゴム組成物は、ステアリン酸を含むことが好ましい。ステアリン酸の含有量は、前記性能バランスの観点から、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5~10質量部以上、より好ましくは0.5~5質量部である。
【0096】
なお、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。
【0097】
前記ゴム組成物は、酸化亜鉛を含むことが好ましい。酸化亜鉛の含有量は、前記性能バランスの観点から、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5~10質量部、より好ましくは1~5質量部である。
【0098】
なお、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。
【0099】
前記ゴム組成物には、ワックスを配合してもよい。ワックスの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.1~5質量部、より好ましくは0.5~3質量部である。
【0100】
ワックスとしては特に限定されず、石油系ワックス、天然系ワックスなどが挙げられ、また、複数のワックスを精製又は化学処理した合成ワックスも使用可能である。これらのワックスは、単独で使用しても、2種類以上を併用してもよい。
【0101】
石油系ワックスとしては、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等が挙げられる。天然系ワックスとしては、石油外資源由来のワックスであれば特に限定されず、例えば、キャンデリラワックス、カルナバワックス、木ろう、ライスワックス、ホホバろうなどの植物系ワックス;ミツロウ、ラノリン、鯨ろうなどの動物系ワックス;オゾケライト、セレシン、ペトロラクタムなどの鉱物系ワックス;及びこれらの精製物などが挙げられる。市販品としては、例えば、大内新興化学工業(株)、日本精蝋(株)、精工化学(株)等の製品を使用できる。なお、ワックスの含有量は、耐オゾン性、コストの点から、適宜設定すれば良い。
【0102】
前記ゴム組成物には、ポリマー鎖に適度な架橋鎖を形成し、良好な前記性能バランスを付与するという点で、硫黄を配合することが好ましい。
【0103】
硫黄の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上、更に好ましくは0.7質量部以上である。該含有量は、好ましくは6.0質量部以下、より好ましくは4.0質量部以下、更に好ましくは3.0質量部以下である。上記範囲内にすることで、良好な前記性能バランスが得られる傾向がある。
【0104】
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。市販品としては、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。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。
【0105】
前記ゴム組成物は、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特に制限はなく、要望する加硫速度や架橋密度に合わせて自由に決定すれば良いが、ゴム成分100質量部に対して、通常、0.3~10質量部、好ましくは0.5~7質量部である。
【0106】
加硫促進剤の種類は特に制限はなく、通常用いられているものを使用可能である。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。なかでも、前記性能バランスの観点から、スルフェンアミド系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤が好ましい。
【0107】
前記ゴム組成物には、前記成分以外にも、タイヤ工業において一般的に用いられている配合剤、例えば、離型剤等の材料を適宜配合してもよい。
【0108】
前記ゴム組成物の製造方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、前記各成分をオープンロール、バンバリーミキサーなどのゴム混練装置を用いて混練し、その後加硫する方法などにより製造できる。
【0109】
混練条件としては、加硫剤及び加硫促進剤以外の添加剤を混練するベース練り工程では、混練温度は、通常50~200℃、好ましくは80~190℃であり、混練時間は、通常30秒~30分、好ましくは1分~30分である。加硫剤、加硫促進剤を混練する仕上げ練り工程では、混練温度は、通常100℃以下、好ましくは室温~80℃である。また、加硫剤、加硫促進剤を混練した組成物は、通常、プレス加硫などの加硫処理が施される。加硫温度としては、通常120~200℃、好ましくは140~180℃である。
【0110】
上記ゴム組成物は、タイヤのトレッド、特にタイヤの路面に深さ、幅共に100μm程度のミクロな排水溝(サイプ)を多数設けたスタッドレスタイヤのトレッド(単層トレッド、多層トレッドのキャップトレッド)として好適に使用可能である。
【0111】
(タイヤ)
本発明のタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法により製造される。すなわち、上記成分を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でトレッド(キャップトレッドなど)の形状に合わせて押し出し加工し、他のタイヤ部材とともに、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で、タイヤが得られる。前記タイヤは、乗用車用スタッドレスタイヤとして好適に使用できる。
【0112】
タイヤのトレッドパターンとしては、路面と接する溝のパターンがタイヤ幅方向に非対称であることが好ましい(非対称パターン)。非対称パターンは、赤道面を境として左右のトレッドパターンが非対称のパターンで、車両への装着の向きが指定される。例えば、車両装着方向内側と車両装着方向外側において、ネガティブ率に差を設けたパターン、周方向溝の数が異なる構成にしたパターン、等が挙げられる。
【0113】
タイヤの操縦安定性を向上させる手法として、タイヤのトレッドパターンをトレッド幅方向で非対称とし、ブロックの剛性を部分的に高めることで、操舵時の操縦安定性が高まることが知られているが、氷上路面では、路面とゴムとの摩擦が乏しいため、狙いの効果が得られない。本発明では、例えば、水溶性微粒子をトレッドゴム中に含有させて、走行中に水溶性微粒子が路面の水に溶けだすことにより、前記式(I)が充足され、表面の凹部占有面積が増加する。そのため、トレッド部の表面積が増加し、氷上路面においても十分な摩擦を確保できるため、路面とゴムとの滑りを抑制し、かつ、非対称パターンの効果により操舵時の応答性を高めることが可能となる。
【実施例】
【0114】
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
【0115】
以下に、実施例及び比較例で用いた各種薬品について説明する。
天然ゴム(NR):RSS#3
ブタジエンゴム(BR):宇部興産製のBR150B(シス95質量%以上)
カーボンブラック:三菱化学(株)製のシーストN220(N2SA:114m2/g)
シリカ:エボニックデグッサ社製のウラトシルVN3(N2SA172m2/g)
シランカップリング剤:エボニックデグッサ社製のSi266
水溶性微粒子1:日本製紙(株)製のリグニンスルホン酸ナトリウム(中央値粒度(メジアン径)10μm)
水溶性微粒子2:上野製薬(株)製の硫酸カリウム(中央値粒度(メジアン径)100μm)
水溶性微粒子3:馬居化成工業(株)製のMN-00(硫酸マグネシウム、中央値粒度(メジアン径)75μm)
水溶性微粒子4:馬居化成工業(株)製のUSN-00(超微細硫酸マグネシウム、中央値粒度(メジアン径)3μm)
水溶性微粒子5:東京化成工業(株)製のリグニンスルホン酸ナトリウム(中央値粒度(メジアン径)100μm)
水溶性微粒子6:赤穂化成(株)製のMG-OK(硫酸マグネシウム)
水溶性微粒子7:上野製薬(株)製のKSO(硫酸カリウム)
ワックス:日本精鑞(株)製のオゾエースワックス
老化防止剤:大内新興化学工業(株)製のノクラック6C
オイル:出光興産(株)製のPS-32(ミネラルオイル)
ステアリン酸:日油(株)製の桐
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛2種
硫黄:鶴見化学工業(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS
【0116】
〔水溶性微粒子の中央値粒度(メジアン径)の測定〕
(株)島津製作所製SALD-2000J型を用い、レーザー回折法(測定操作は下記のとおり)により測定した。
<測定操作>
水溶性微粒子を、分散溶媒(トルエン)と分散剤(10質量%スルホこはく酸ジ-2-エチルヘキシルナトリウム/トルエン溶液)との混合溶液に室温で分散させ、得られた分散液に超音波を照射しながら、該分散液を5分間撹拌して試験液を得た。該試験液を回分セルに移し、1分後に測定した。(屈折率:1.70-0.20i)
【0117】
<実施例及び比較例>
各表に示す配合処方に従い、1.7Lバンバリーミキサーを用いて、天然ゴムとシリカ、ブタジエンゴムとシリカを添加し、それぞれ150℃の条件下で3分間混練りし、各混練り物(マスターバッチ)を得た。次に、得られたマスターバッチに、硫黄及び加硫促進剤以外の材料を添加し、150℃の条件下で2分間混練りし、混練り物を得た。更に、硫黄及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、未加硫ゴム組成物を得た。
【0118】
得られた各未加硫ゴム組成物をそれぞれキャップトレッドの形状に成型し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせて170℃で15分間加硫することにより、試験用スタッドレスタイヤ(タイヤサイズ:195/65R15)を製造した。
【0119】
得られた試験用スタッドレスタイヤについて下記の評価を行った。結果を各表に示した。なお、各表の基準比較例は、表1が比較例1-1、表2が比較例2-1である。
【0120】
図1に従って、サンプル(加硫ゴム組成物(加硫済):15mm×15mm×3mm)を採取した。先ず、マイクロスコープ(ライカ社製「ライカDMS1000」)を使用して、採取したサンプル(浸漬前)のトレッド内部表面(9mm
2:3mm×3mm)を写真撮影した。その写真を用いて、該トレッド内部表面における凹部占有面積(mm
2)を測定し、浸漬前におけるトレッド内部表面の凹部占有面積の割合Svb(%)を算出した。
次いで、サンプル(浸漬前)を温度25℃に保持した水1000mLにサンプル全体が浸漬されるように3時間浸漬した。
浸漬後、サンプルを取り出して乾燥し、同様にマイクロスコープを使用して、サンプル(浸漬後)のトレッド内部表面(9mm
2:3mm×3mm)を写真撮影した。その写真を用いて、該トレッド内部表面における凹部占有面積(mm
2)を測定し、浸漬後におけるトレッド内部表面の凹部占有面積の割合Sva(%)を算出した。
更に、算出したSva(%)、Svb(%)から、浸漬条件前後におけるトレッド内部表面の凹部占有面積の変化割合ΔSv(%)を算出した。
【0121】
(粘弾性測定)
図1に従って採取したサンプル(加硫ゴム組成物(加硫済))について、粘弾性スペクトロメーターVES((株)岩本製作所製)を用いて、温度70℃、周波数10Hz、初期歪み10%及び動歪み2%の条件下で、該サンプルの動的弾性率(70℃E*〔MPa〕)を測定した。
【0122】
<氷上性能>
各試験用スタッドレスタイヤを用いて、下記の条件で氷上での実車性能を評価した。試験場所は、住友ゴム工業株式会社の北海道名寄テストコースで行い、気温は0~-5℃であった。試験用タイヤを国産2000ccのFR車に装着し、時速30km/hでロックブレーキを踏み停止させるまでに要した氷上の停止距離を測定した。基準比較例を基準として、下記式から指数表示した。指数が大きいほど、氷雪上性能に優れることを示す。
(氷上グリップ性能)=(基準比較例の制動停止距離)/(各配合の停止距離)×100
【0123】
<氷上路面の操縦安定性>
各試験用スタッドレスタイヤを排気量2000ccの国産FR車に装着し、氷上路面を時速15kmで走行した。その際における操舵時のコントロールの安定性をテストドライバーが比較評価し、基準比較例を基準として指数表示をした。数値が大きいほど氷上路面において、グリップ性能の安定性(氷上路面の操縦安定性)が良好であることを示す。
【0124】
<ドライ路面の操縦安定性>
各試験用スタッドレスタイヤを排気量2000ccの国産FR車に装着し、ドライアスファルト路面のテストコースにて10周の実車走行を行った。その際における、ベストラップと最終ラップの操舵時のコントロールの安定性をテストドライバーが比較評価し、基準比較例を基準として指数表示をした。数値が大きいほどドライ路面において、グリップ性能の安定性(ドライ路面の操縦安定性)が良好であることを示す。
【0125】
【0126】
【0127】
各表より、トレッド内部表面の凹部占有面積の変化割合(ΔSv)が式(I)を満たす実施例では、良好なドライ路面の操縦安定性を維持しつつ、氷雪上性能が向上し、これらの性能バランスが顕著に改善された。良好な氷雪上路面の操縦安定性も得られた。また、対称トレッドパターンを持つタイヤに比べて、非対称トレッドパターンを持つタイヤの方が氷雪上性能及びドライ路面の操縦安定性の総合性能(氷上性能及びドライ路面の操縦安定性の指数和)や、氷雪上性能、ドライ路面の操縦安定性及び氷雪上路面の操縦安定性の総合性能(氷上性能、ドライ路面の操縦安定性及び氷上路面の操縦安定性の指数和)が良好であることも明らかとなった。