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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-05-19
(45)【発行日】2023-05-29
(54)【発明の名称】タイヤ
(51)【国際特許分類】
   B60C 11/00 20060101AFI20230522BHJP
   B60C 1/00 20060101ALI20230522BHJP
   B60C 11/02 20060101ALI20230522BHJP
   B60C 3/04 20060101ALI20230522BHJP
   C08K 3/36 20060101ALI20230522BHJP
   C08L 9/06 20060101ALI20230522BHJP
   C08L 7/00 20060101ALI20230522BHJP
   C08F 236/10 20060101ALI20230522BHJP
【FI】
B60C11/00 F
B60C1/00 A
B60C11/00 D
B60C11/02 Z
B60C3/04 B
C08K3/36
C08L9/06
C08L7/00
C08F236/10
【請求項の数】 14
(21)【出願番号】P 2022101545
(22)【出願日】2022-06-24
【審査請求日】2022-12-02
【早期審査対象出願】
(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】100078813
【弁理士】
【氏名又は名称】上代 哲司
(74)【代理人】
【識別番号】100094477
【弁理士】
【氏名又は名称】神野 直美
(74)【代理人】
【識別番号】100099933
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 敏
(72)【発明者】
【氏名】河地 貴浩
(72)【発明者】
【氏名】中村 健太郎
【審査官】増永 淳司
(56)【参考文献】
【文献】特開2022-003106(JP,A)
【文献】特開2021-194989(JP,A)
【文献】特開2021-059309(JP,A)
【文献】特開2018-011949(JP,A)
【文献】特開昭62-221902(JP,A)
【文献】特開2014-118564(JP,A)
【文献】特開2020-128131(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B60C 11/00
B60C 1/00
B60C 11/02
B60C 3/04
C08K 3/36
C08L 9/06
C08L 7/00
C08F 236/10
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
トレッド部を備えたタイヤであって、
前記トレッド部を形成するキャップゴム層が、スチレンブタジエンゴム(SBR)と、イソプレン系ゴムと、シリカとを含有しており、
前記スチレンブタジエンゴム(SBR)のゴム成分100質量部中の含有量が、40質量部以上、60質量部以下であって、スチレン量が25質量%以下であり、
前記イソプレン系ゴムのゴム成分100質量部中の含有量が、30質量部超であり、
前記シリカのゴム成分100質量部に対する含有量が、60質量部以下であり、
前記トレッド部の厚みが、9.4mm以下であり、
トレッド部の厚みG(mm)に対する前記スチレンブタジエンゴム(SBR)中のスチレン量(質量%)が、2.3以上であることを特徴とするタイヤ。
【請求項2】
トレッド部を備えたタイヤであって、
前記トレッド部を形成するキャップゴム層が、スチレンブタジエンゴム(SBR)と、イソプレン系ゴムと、シリカとを含有しており、
前記スチレンブタジエンゴム(SBR)のゴム成分100質量部中の含有量が、40質量部以上、60質量部以下であって、スチレン量が25質量%以下であり、
前記イソプレン系ゴムのゴム成分100質量部中の含有量が、30質量部超であり、
前記シリカのゴム成分100質量部に対する含有量が、60質量部以下であり、
前記トレッド部の厚みが、9.4mm以下であり、
温度30℃、周波数10Hz、初期歪5%、動歪率1%の条件下、変形モード:引張で測定された前記キャップゴム層の損失正接(30℃tanδ)と、前記トレッド部の厚みG(mm)との積(30℃tanδ×G)が、1.40以下であることを特徴とするタイヤ。
【請求項3】
トレッド部を備えたタイヤであって、
前記トレッド部を形成するキャップゴム層が、スチレンブタジエンゴム(SBR)と、イソプレン系ゴムと、シリカとを含有しており、
前記スチレンブタジエンゴム(SBR)のゴム成分100質量部中の含有量が、40質量部以上、60質量部以下であって、スチレン量が25質量%以下であり、
前記イソプレン系ゴムのゴム成分100質量部中の含有量が、30質量部超であり、
前記シリカのゴム成分100質量部に対する含有量が、60質量部以下であり、
前記トレッド部の厚みが、9.4mm以下であり、
前記トレッド部におけるランド比(%)と、前記キャップゴム層のゴム成分100質量部中のスチレンブタジエンゴム(SBR)含有量(質量部)との積が、3000以上であることを特徴とするタイヤ。
【請求項4】
トレッド部を備えたタイヤであって、
前記トレッド部を形成するキャップゴム層が、スチレンブタジエンゴム(SBR)と、イソプレン系ゴムと、シリカとを含有しており、
前記スチレンブタジエンゴム(SBR)のゴム成分100質量部中の含有量が、40質量部以上、60質量部以下であって、スチレン量が25質量%以下であり、
前記イソプレン系ゴムのゴム成分100質量部中の含有量が、30質量部超であり、
前記シリカのゴム成分100質量部に対する含有量が、60質量部以下であり、
前記トレッド部の厚みが、9.4mm以下であり、
前記キャップゴム層のゴム成分100質量部に対するシリカの含有量(質量部)と、扁平率(%)との積が、4000以下であることを特徴とするタイヤ。
【請求項5】
トレッド部を備えたタイヤであって、
前記トレッド部を形成するキャップゴム層が、スチレンブタジエンゴム(SBR)と、イソプレン系ゴムと、シリカとを含有しており、
前記スチレンブタジエンゴム(SBR)のゴム成分100質量部中の含有量が、40質量部以上、60質量部以下であって、スチレン量が25質量%以下であり、
前記イソプレン系ゴムのゴム成分100質量部中の含有量が、30質量部超であり、
前記シリカのゴム成分100質量部に対する含有量が、60質量部以下であり、
前記トレッド部の厚みが、9.4mm以下であり、
前記ゴム成分100質量部に対するシリカの含有量(質量部)の扁平率(%)に対する比率が、1.0以下であることを特徴とするタイヤ。
【請求項6】
前記キャップゴム層は、前記スチレンブタジエンゴム(SBR)のスチレン量が、20質量%以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のタイヤ。
【請求項7】
前記キャップゴム層は、ゴム成分100質量部中ブタジエンゴム(BR)を5質量部以上含有していることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のタイヤ。
【請求項8】
前記キャップゴム層は、ゴム成分100質量部に対して、50質量部以下のシリカを含有していることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のタイヤ。
【請求項9】
前記キャップゴム層は、前記シリカの平均一次粒子径が、18nm以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のタイヤ。
【請求項10】
前記キャップゴム層は、温度30℃、周波数10Hz、初期歪5%、動歪率1%の条件下、変形モード:引張で測定された損失正接(30℃tanδ)が、0.13以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のタイヤ。
【請求項11】
前記キャップゴム層は、温度30℃、周波数10Hz、初期歪5%、動歪率1%の条件下、変形モード:引張で測定された損失正接(30℃tanδが、0.11以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のタイヤ。
【請求項12】
前記トレッド部は、厚みが、9.0mm以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のタイヤ。
【請求項13】
前記トレッド部におけるランド比が、40%以上であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のタイヤ。
【請求項14】
扁平率が、40%以上であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のタイヤ。
【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】
近年、小型SUV(Sport Utility Vehicle:多目的スポーツ車)や軽商用車両が、ソロキャンプ向けに人気が高まっている。これらの車両には、キャンプ場に向かう途中の不整地(荒れた路面)を、荷物を多く積んだ状態、負荷が多い状態で走行する為、従来の低燃費性だけではなく、不整地を走行する際のタイヤについて、耐摩耗性も求められている。
【0003】
耐摩耗性能については、トレッド部を構成するゴム組成物(例えば、特許文献1~3参照)、およびトレッドパターンなどのトレッド部の接地面の形状(例えば、特許文献4参照)の改良などの面から改善が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2021-195441号公報
【文献】特開2022-13112号公報
【文献】特開2022-21502号公報
【文献】特開2020-82904号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、従来のタイヤの耐摩耗性能は、十分とは言えず、さらなる向上が望まれていた。
【0006】
そこで、本発明は、不整地を走行する際の耐摩耗性能の向上を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、
トレッド部を備えたタイヤであって、
前記トレッド部を形成するキャップゴム層が、スチレンブタジエンゴム(SBR)と、イソプレン系ゴムと、シリカとを含有しており、
前記スチレンブタジエンゴム(SBR)のゴム成分100質量部中の含有量が、40質量部以上、60質量部以下であって、スチレン量が25質量%以下であり、
前記イソプレン系ゴムのゴム成分100質量部中の含有量が、30質量部超であり、
前記シリカのゴム成分100質量部に対する含有量が、60質量部以下であり、
前記トレッド部の厚みが、9.4mm以下であり、
トレッド部の厚みG(mm)に対する前記スチレンブタジエンゴム(SBR)中のスチレン量(質量%)が、2.3以上であることを特徴とするタイヤである。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、不整地を走行する際の耐摩耗性能の向上を図ることができる。
【発明を実施するための形態】
【0009】
[1]本発明に係るタイヤの特徴
最初に、本発明に係るタイヤの特徴について説明する。
【0010】
1.概要
本発明に係るタイヤは、トレッド部を備えたタイヤであって、トレッド部を形成するキャップゴム層が、スチレンブタジエンゴム(SBR)と、イソプレン系ゴムと、シリカとを含有しており、スチレンブタジエンゴム(SBR)のゴム成分100質量部中の含有量が、40質量部以上、60質量部以下であり、スチレン量が25質量%以下である。そして、イソプレン系ゴムのゴム成分100質量部中の含有量が、30質量部超であり、シリカのゴム成分100質量部に対する含有量が、60質量部以下である。さらに、トレッド部の厚みが、9.4mm以下である。
【0011】
なお、ここにいうキャップゴム層は、トレッド部の最外層を形成するキャップゴム層に限られず、トレッド表面から内側に向かって5mm以内に2層以上ある場合は、少なくともいずれか1つの層が、前記ゴム組成物の要件を満たしていればよい。
【0012】
これらの特徴を有することにより、後述するように、不整地を走行する際の耐摩耗性能のさらなる向上を図ることができる。
【0013】
2.本発明に係るタイヤにおける効果発現のメカニズム
本発明に係るタイヤにおける上記した効果発現のメカニズムについては、以下のように考えられる。
【0014】
タイヤの摩耗を抑制する方法としては、キャップゴム層の充填剤としてシリカを用いることにより、キャップゴム層の発熱を抑制する方法が挙げられる。しかし、シリカを用いる場合、シリカの含有量が多くなると、発熱が抑制されるもののゴムの脆性破壊を招き、却って摩耗の進行が速くなる。
【0015】
一方、シリカの含有量をゴム成分100質量部に対して60質量部以下に抑えた場合、ゴム成分がシリカによって補強されたネットワークが形成される。これにより、脆性破壊の発生を抑制し、かつ発熱を抑制することが可能となる。
【0016】
また、同時にゴム成分100質量部中にSBRを40質量部以上、60質量部以下、イソプレン系ゴムを30質量部超含有させることで、イソプレン系ゴム、SBRの相分離構造が形成され、ゴム相内に硬さの異なるミクロな相が混在することとなる。これにより不整地の路面の突起にひっかかり、タイヤ表面で生じる変形に対して、相界面で入力を緩和し、前記シリカのネットワーク形成による補強性も得られる。
【0017】
加えて、SBRのスチレン量を25質量%以下と低く抑えることにより発熱が抑制される。さらに、ゴム成分内に少量のスチレン部が生じる。これにより、スチレンドメインが形成され易くなり、このスチレンドメインと他の分子鎖との界面においてもタイヤ表面で生じる変形による入力が緩和される。
【0018】
さらに、トレッド部の厚みを9.4mm以下とすることにより、トレッド部全体の剛性が向上し、トレッド表面での変形が抑制される。
【0019】
以上により、トレッド部の表面での変形を小さくし、かつ変形による力を緩和し、シリカによる補強効果をも得られ易くなっているため、不整地を走行する際の耐摩耗性能が向上すると考えられる。
【0020】
なお、キャップゴム層のゴム成分100質量部中のSBRの含有量は、45質量部以上、55質量部以下であるとより好ましい。
【0021】
また、SBRのスチレン量は、20質量%以下であるとより好ましく、15質量%以下であるとさらに好ましい。一方、下限としては、3質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であるとより好ましく、8質量%以上であるとさらに好ましい。
【0022】
そして、本発明において、SBRのスチレン量が25質量%以下であるとは、SBR全体におけるスチレン量が25質量%以下であることを示している。即ち、ゴム成分中にスチレン含有ポリマー(SBR)が単独で含有されている場合には、そのスチレン量が25質量%以下であることを示し、ゴム成分中にスチレン含有ポリマー(SBR)が複数含有されている場合には、それぞれのポリマー中のスチレン量(質量%)と、そのポリマーのゴム成分100質量部に対する配合量(質量部)との積の総和により求められたスチレン量が25質量%以下であることを示している。
【0023】
より具体的には、ゴム成分100質量部中に、スチレン量S1質量%のSBR1(X1質量部)とスチレン量S2質量%のSBR2(X2質量部)とが含有されている場合、{(S1×X1)+(S2×X2)}/(X1+X2)の式から算出されたスチレン量が、25質量%以下であることを示している。
【0024】
また、加硫後のゴム組成物においては、アセトン抽出後のゴム成分中に含まれるスチレン量を固体核磁気共鳴(固体NMR)やフーリエ変換赤外分光光度計(FTIR)を用いて求めることによっても、スチレン量を算出することが可能である。
【0025】
そして、キャップゴム層のゴム成分100質量部中のイソプレン系ゴムの含有量は、40質量部以上、50質量部以下であるとより好ましい。
【0026】
また、ゴム成分100質量部に対するシリカの含有量は、50質量部以下であるとより好ましく、45質量部以下であるとさらに好ましい。
【0027】
また、トレッド部の厚みは、9.0mm以下であるとより好ましい。
【0028】
そして、トレッド部の厚みとは、タイヤ半径方向断面におけるタイヤ赤道面上でのトレッド部の厚みを指し、単一のゴム組成物でトレッド部が形成される場合においては、当該ゴム組成物の厚みであり、後述する複数のゴム組成物の積層構造で形成される場合においては、これらの層の全厚を指す。タイヤ赤道面上に溝を有する場合においては、当該溝のタイヤ半径方向最外部の端点を繋いだ直線とタイヤ赤道面の交点から、トレッド部のタイヤ半径方向最内部の界面までの厚みを指す。
【0029】
トレッド部の厚みは、タイヤを半径方向に切り出した断面において、ビード部を正規リム幅に合わせた状態にすることで測定することが可能である。
【0030】
なお、「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えば、JATMA(日本自動車タイヤ協会)であれば「JATMA YEAR BOOK」に記載されている適用サイズにおける標準リム、ETRTO(The European Tyre and Rim Technical Organisation)であれば「STANDARDS MANUAL」に記載されている“Measuring Rim”、TRA(The Tire and Rim Association,Inc.)であれば「YEAR BOOK」に記載されている“Design Rim”を指し、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。
【0031】
[2]本発明に係るタイヤにおけるより好ましい態様
本発明に係るタイヤは、以下の態様を取ることにより、さらに大きな効果を得ることができる。
【0032】
1.キャップゴム層の30℃における損失正接(30℃tanδ)
本発明において、キャップゴム層は、30℃tanδ、即ち、温度30℃、周波数10Hz、初期歪5%、動歪率1%の条件下、変形モード:引張で測定された損失正接が、0.13以下であることが好ましい。
【0033】
tanδは、エネルギーの吸収性能を示す粘弾性パラメータであり、吸収されたエネルギーは、熱に変換される。このため、キャップゴム層の30℃tanδを0.13以下と低くすることにより、発熱を抑制し、温度上昇により破壊特性が低下することを抑制して摩耗を低減することができる。そして、30℃tanδは、0.12以下であるとより好ましく、0.11以下であるとさらに好ましい。
【0034】
上記において、損失正接(tanδ)は、例えば、GABO社製「イプレクサー(登録商標)」などの粘弾性測定装置を用いて、測定することができる。
【0035】
また、前記した30℃tanδは、後述の配合材料の配合量及び種類により適宜調整が可能である。例えば、ゴム成分中のSBR含有量を減らす、SBR成分中のスチレン含有量を減らす、充填剤の含有量を減らす、樹脂成分の含有量を減らす、硫黄、促進剤などの加硫剤の含有量を増やすことなどにより、30℃tanδを低下させることが可能である。一方、ゴム成分中のSBR含有量を増やす、SBR成分中のスチレン含有量を増やす、充填剤の含有量を増やす、樹脂成分の含有量を増やす、硫黄、促進剤などの含有量を減らすことなどにより、30℃tanδを高くすることが可能である。
【0036】
上記したように、30℃tanδを低くすることにより、キャップゴム層での温度上昇を抑制することが可能になると考えられるが、その一方で、トレッド部の厚みG(mm)が厚いほど、トレッド部での蓄熱の影響が生じ易いと考えられる。そのため、これらの積を一定以下、具体的には、(30℃tanδ×G)を1.40以下とすることにより、キャップゴム層の発熱及び蓄熱を抑制して、より耐摩耗性を向上させ易くすることができると考えられる。なお、1.20以下であるとより好ましく、1.00以下であるとさらに好ましい。また、下限は特に限定されないが、0.70以上であることが好ましく、0.80以上であるとより好ましく、0.90以上であるとさらに好ましい。
【0037】
2.ゴム成分
キャップゴム層は、ゴム成分として、前記SBRおよびイソプレン系ゴムに加えてブタジエンゴム(BR)を含有していることが好ましい。
【0038】
BRは、SBR、イソプレン系ゴムのいずれとも硬さが異なっている。ゴム成分をSBR、イソプレン系ゴムおよびBRの3種類のゴム(ポリマー)で構成した場合、キャップゴム層中に硬さが異なる3種類のゴムが微細な状態で混在するミクロ構造が形成される。不整地ではキャップゴム層に対して局部的で大きな衝撃が加わるが、このようなミクロ構造を形成することにより、衝撃および亀裂が伝わりにくくなるため、補強性と相まって、より一層摩耗が低減される。
【0039】
BRの含有量は、ゴム成分100質量部中5質量部以上であることが好ましく、7質量部以上であるとより好ましく、10質量部以上であるとさらに好ましい。一方、20質量部以下であることが好ましく、15質量部以下であるとより好ましく、13質量部以下であるとさらに好ましい。
【0040】
3.スチレン量(質量%)とトレッド部の厚みG(mm)との関係
上記したように、キャップゴム層内で適度にスチレンドメインが形成されると、表面からの衝撃を吸収し易くなるが、その一方で、トレッドの転動時の蓄熱により温度が上昇すると、運動性が高まり、ドメインを維持することが難しくなると考えられる。そのため、トレッド部の厚みG(mm)に対して、十分な量のスチレン量(質量%)とする、具体的には、(SBR中のスチレン量/G)を2.3以上とすることにより、ゴム組成物内でのスチレンドメインを維持し易くなり、耐摩耗性を向上させ易くすることができると考えられる。なお、2.5以上であるとより好ましく、2.7以上であるとさらに好ましい。上限は特に限定されないが、3.5以下であることが好ましく、3.2以下であるとより好ましく、3.0以下であるとさらに好ましい。
【0041】
4.キャップゴム層に含有されるシリカの粒子径
本発明において、キャップゴム層に含有されるシリカの粒子径(平均一次粒子径)は、18nm以下であることが好ましい。
【0042】
上記のように小粒子径のシリカを用いた場合、シリカとポリマーとの接触頻度が高められ、より少量の含有量で高い補強効果が得られる。これにより、脆性破壊をより確実に防止することができる。
【0043】
なお、平均一次粒子径は、タイヤから切り出したゴム組成物から取り出したシリカを電子顕微鏡(TEM)などを用いて直接観察し、得られたそれぞれのシリカの粒子の面積から、等断面積径を算出し、平均値を求めることにより算出することができる。
【0044】
5.トレッド部の複層化
本発明において、トレッド部は、キャップゴム層の1層のみで形成されていてもよく、キャップゴム層の内側にベースゴム層を設けて2層にされていてもよく、また、3層でもよく、4層以上であってもよい。この場合、溝への十分な砂や土の取り込みを考慮すると、トレッド部全体に占めるキャップゴム層の厚みは10%以上であることが好ましく、70%以上であるとより好ましい。
【0045】
なお、本発明において、トレッド部の厚みとは、タイヤ半径方向断面におけるタイヤ赤道面上でのトレッド部の厚みを指し、単一のゴム組成物でトレッド部が形成される場合においては、当該ゴム組成物の厚みであり、後述する複数のゴム組成物の積層構造で形成される場合においては、これらの層の全厚を指す。タイヤ赤道面上に溝を有する場合においては当該溝のタイヤ半径方向最外部の端点を繋いだ直線とタイヤ赤道面の交点から、トレッド部のタイヤ半径方向最内部の界面までの厚みを指す。なお、トレッド部とはタイヤの接地面を形成する領域の部材であるが、カーカス、ベルト層、ベルト補強層などの繊維材料等を含む部材よりタイヤ半径方向外側の部分を指す。前記したトレッド部の厚みは、タイヤを半径方向に切り出した断面において、ビード部を正規リム幅に合わせた状態にすることで測定することが可能である。
【0046】
なお、ベースゴム層の30℃tanδは、キャップゴム層における30℃tanδよりも小さくすることが好ましい。これにより、トレッド部全体の発熱が抑制されるため、摩耗が低減する。
【0047】
6.キャップゴム層のアセトン抽出分(AE)
本発明において、キャップゴム層のアセトン抽出分(AE)は、10質量%以上であることが好ましく、12質量%以上であるとより好ましく、14質量%以上であるとさらに好ましい。一方、上限としては特に限定されないが、20質量%以下であることが好ましく、18質量%以下であるとより好ましく、16質量%以下であるとさらに好ましい。
【0048】
アセトン抽出分(AE)は、ゴム組成物において、可塑剤成分などの量を示す指標と考えることができ、ゴム組成物の軟らかさを示す指標とも考えることができる。このため、キャップゴム層中のAE量を上記のように制御して、キャップゴム層の硬さを適切に制御することにより、衝撃が緩和されるとともに、変形による発熱が抑制されるため、摩耗が抑制される。
【0049】
なお、アセトン抽出分量(AE量)の測定は、JIS K 6229:2015に準拠して行うことができる。具体的には、測定部位から切り出した加硫ゴム試験片を常温、常圧下で、72時間、アセトンに浸漬して、試験片の質量減少率(%)を求めることにより、AE(質量%)を得ることができる。
【0050】
より詳細には、常温、常圧下、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。
アセトン抽出量(%)={(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
【0051】
また、前記したアセトン抽出分量は、ゴム組成物内の可塑剤の配合比率を変更することにより、適宜変更することが可能である。
【0052】
7.ランド比
本発明に係るタイヤにおいては、正規リムに組み込み、正規内圧としたタイヤのトレッド部におけるランド比が、40%以上であることが好ましく、55%以上であることがより好ましく、60%以上であるとさらに好ましく、63%以上であるとさらに好ましい。
【0053】
「ランド比」は、トレッド部の表面に配された溝部を全て埋めた仮想の接地面に対する、実際の接地面の比率であり、ランド比を上記のように大きく設定することにより、路面と接する面積が大きくなって、局所的な変形を抑制し易くなるため、摩耗が低減されて、耐摩耗性の向上を図ることができる。なお、ランド比の上限は特に限定されないが95%以下であることが好ましい。
【0054】
また、ゴム成分100質量部中におけるスチレン量25質量%以下のスチレンブタジエンゴム(SBR)の含有量(質量部)と、トレッド部におけるランド比(%)との積が、3000以上であると、スチレンドメインによるネットワークによる効果が協働して、耐摩耗性のさらなる向上を図ることができる。
【0055】
上記したランド比は、正規リム、正規内圧、正規荷重条件下における接地形状から求めることができる。
【0056】
具体的には、タイヤを正規リムに組み付け、正規内圧を加え、25℃で24時間静置した後、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°)、紙に転写させることにより、接地形状を得ることができるため、タイヤを周方向に72°ずつ回転させて、5か所で転写させる。すなわち、5回、接地形状を得る。このとき、5つの接地形状について、それぞれ、輪郭の溝で途切れた部分を滑らかに繋ぎ、得られる形状を仮想接地面とする。
【0057】
そして、ランド比は、(厚紙に転写された5つの接地形状(墨部分)の平均面積/(5つの接地形状から得られた仮想接地面の面積の平均値)×100(%)から求めることができる。
【0058】
なお、上記において「正規内圧」とは、前記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、ETRTOであれば“INFLATION PRESSURE”、TRAであれば表“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”に記載の最大値を指し、「正規リム」の場合と同様に、JATMA、ETRTO、TRAの順に参照し、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。
【0059】
また、「正規荷重」とは、前記したタイヤが基づいている規格を含む規格体系における各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、タイヤに負荷されることが許容される最大の質量を指しており、JATMAであれば最大負荷能力、ETRTOであれば“LOAD CAPACITY”、TRAであれば表“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”に記載の最大値を指し、前記した「正規リム」や「正規内圧」の場合と同様に、JATMA、ETRTO、TRAの順に参照し、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Wを求める。
V={(Dt/2)-(Dt/2-Ht)}×π×Wt
=0.000011×V+175
:正規荷重(kg)
V:タイヤの仮想体積(mm
Dt:タイヤ外径Dt(mm)
Ht:タイヤの断面高さ(mm)
Wt:タイヤの断面幅(mm)
【0060】
8.扁平率
扁平率は、タイヤ断面幅に対する断面高さの比率を示しており、大きいほどトレッド部でサイド部でも衝撃を吸収し易くなり、耐摩耗性を向上させ易くなると考えられる。その一方、扁平率が高くなりすぎると、サイド部でのたわみ量が大きくなりすぎ、操縦安定性性能の悪化を招く恐れがある。
【0061】
これらの点を考慮すると、本発明に係るタイヤにおいて、具体的な扁平率としては、40%以上であることが好ましい。
【0062】
また、ゴム成分100質量部に対するシリカの含有量(質量部)と、扁平率(%)との積が、4000以下であると、充填剤によるネットワークによる効果が協働して、耐摩耗性のさらなる向上を図ることができる。
【0063】
一方、ゴム成分100質量部に対するシリカの含有量(質量部)の、扁平率に対する比率が、1.0以下であると、ゴム内部のシリカ部に力が集中して亀裂を発生させることを抑制しつつ、シリカによるネットワークによる効果が協働して、耐摩耗性のさらなる向上を図ることができる。
【0064】
なお、上記した扁平率(%)は、内圧を250kPaとしたときのタイヤの断面高さHt(mm)と断面幅Wt(mm)およびタイヤ外径Dt(mm)とリム径R(mm)を用いて、下式により求めることができる。
扁平率(%)=(Ht/Wt)×100(%)
Ht=(Dt-R)/2
【0065】
[3]実施の形態
以下、実施の形態に基づいて、本発明を具体的に説明する。
【0066】
1.キャップ層を形成するゴム組成物
本発明に係るタイヤにおいて、キャップゴム層を形成するゴム組成物は、以下に記載するゴム成分、充填剤、軟化剤、加硫剤および加硫促進剤などの各種配合材料について、その種類や量を、適宜、調整することにより得ることができる。
【0067】
(1)配合材料
(a)ゴム成分
ゴム成分としては特に限定されず、イソプレン系ゴム、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ニトリルゴム(NBR)などのジエン系ゴム、ブチルゴムなどのブチル系ゴム、スチレンブタジエンスチレンブロック共重合体(SBS)、スチレンブタジエンブロック共重合体(SB)などの熱可塑性エラストマーなど、タイヤの製造に一般的に用いられるゴム(ポリマー)を用いることができる。
【0068】
本実施の形態においては、これらの中でも、ゴム成分中にスチレンを含ませる点から、SBR、SBS、SBなどのスチレン系のポリマーのいずれか1種を含み、SBRを含むことが好ましい。また、これらのスチレン系ポリマーと他のゴム成分を併用してもよく、例えば、SBRとイソプレン系ゴムとの併用、SBRとイソプレン系ゴムとBRとの併用が好ましい。
【0069】
(イ)SBR
SBRの重量平均分子量は、例えば、10万超、200万未満である。そして、本発明においては、前記したように、SBR成分中におけるスチレン量を25質量%以下とする。20質量%以下であるとより好ましく、15質量%以下であるとさらに好ましい。一方、下限としては、3質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であるとより好ましく、8質量%以上であるとさらに好ましい。
【0070】
SBRのビニル含量(1,2-結合ブタジエン含量)は、例えば、5質量%超、70質量%未満である。なお、SBRのビニル含量とは、SBR成分内におけるブタジエン部全体に対する1,2-結合ブタジエン含量を指す。そして、SBRの構造同定(スチレン量、ビニル含量の測定)は、例えば、日本電子(株)製JNM-ECAシリーズの装置を用いて行うことができる。
【0071】
ゴム成分100質量部中のSBRの含有量は、前記したように、40質量部以上、80質量部以下であり、45質量部以上、55質量部以下であるとより好ましい。
【0072】
SBRとしては特に限定されず、例えば、乳化重合スチレンブタジエンゴム(E-SBR)、溶液重合スチレンブタジエンゴム(S-SBR)等を使用できる。SBRは、非変性SBR、変性SBRのいずれであってもよい。また、SBR中のブタジエン部を水素添加させた水添SBRを用いてもよく、水添SBRはSBR中のBR部を後発的に水素添加処理して得てもよく、スチレン、エチレン、ブタジエンを共重合させて同様の構造を得てもよい。
【0073】
変性SBRとしては、シリカ等の充填剤と相互作用する官能基を有するSBRであればよく、例えば、SBRの少なくとも一方の末端を、上記官能基を有する化合物(変性剤)で変性された末端変性SBR(末端に上記官能基を有する末端変性SBR)や、主鎖に上記官能基を有する主鎖変性SBRや、主鎖および末端に上記官能基を有する主鎖末端変性SBR(例えば、主鎖に上記官能基を有し、少なくとも一方の末端を上記変性剤で変性された主鎖末端変性SBR)や、分子中に2個以上のエポキシ基を有する多官能化合物により変性(カップリング)され、水酸基やエポキシ基が導入された末端変性SBR等が挙げられる。
【0074】
上記官能基としては、例えば、アミノ基、アミド基、シリル基、アルコキシシリル基、イソシアネート基、イミノ基、イミダゾール基、ウレア基、エーテル基、カルボニル基、オキシカルボニル基、メルカプト基、スルフィド基、ジスルフィド基、スルホニル基、スルフィニル基、チオカルボニル基、アンモニウム基、イミド基、ヒドラゾ基、アゾ基、ジアゾ基、カルボキシル基、ニトリル基、ピリジル基、アルコキシ基、水酸基、オキシ基、エポキシ基等が挙げられる。なお、これらの官能基は、置換基を有していてもよい。
【0075】
また、変性SBRとして、例えば、下記式で表される化合物(変性剤)により変性されたSBRを使用できる。
【0076】
【化1】
【0077】
なお、式中、R、RおよびRは、同一または異なって、アルキル基、アルコキシ基、シリルオキシ基、アセタール基、カルボキシル基(-COOH)、メルカプト基(-SH)またはこれらの誘導体を表す。RおよびRは、同一または異なって、水素原子またはアルキル基を表す。RおよびRは結合して窒素原子と共に環構造を形成してもよい。nは整数を表す。
【0078】
上記式で表される化合物(変性剤)により変性された変性SBRとしては、溶液重合のスチレンブタジエンゴム(S-SBR)の重合末端(活性末端)を上記式で表される化合物により変性されたSBR(特開2010-111753号公報に記載の変性SBR等)を使用できる。
【0079】
、RおよびR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)。RおよびR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、RおよびRが結合して窒素原子と共に環構造を形成する場合、4~8員環であることが好ましい。なお、アルコキシ基には、シクロアルコキシ基(シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(フェノキシ基、ベンジルオキシ基等)も含まれる。
【0080】
上記変性剤の具体例としては、2-ジメチルアミノエチルトリメトキシシラン、3-ジメチルアミノプロピルトリメトキシシラン、2-ジメチルアミノエチルトリエトキシシラン、3-ジメチルアミノプロピルトリエトキシシラン、2-ジエチルアミノエチルトリメトキシシラン、3-ジエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、2-ジエチルアミノエチルトリエトキシシラン、3-ジエチルアミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0081】
また、変性SBRとしては、以下の化合物(変性剤)により変性された変性SBRも使用できる。変性剤としては、例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、トリメチロールエタントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル等の多価アルコールのポリグリシジルエーテル;ジグリシジル化ビスフェノールA等の2個以上のフェノール基を有する芳香族化合物のポリグリシジルエーテル;1,4-ジグリシジルベンゼン、1,3,5-トリグリシジルベンゼン、ポリエポキシ化液状ポリブタジエン等のポリエポキシ化合物;4,4’-ジグリシジル-ジフェニルメチルアミン、4,4’-ジグリシジル-ジベンジルメチルアミン等のエポキシ基含有3級アミン;ジグリシジルアニリン、N,N’-ジグリシジル-4-グリシジルオキシアニリン、ジグリシジルオルソトルイジン、テトラグリシジルメタキシレンジアミン、テトラグリシジルアミノジフェニルメタン、テトラグリシジル-p-フェニレンジアミン、ジグリシジルアミノメチルシクロヘキサン、テトラグリシジル-1,3-ビスアミノメチルシクロヘキサン等のジグリシジルアミノ化合物;ビス-(1-メチルプロピル)カルバミン酸クロリド、4-モルホリンカルボニルクロリド、1-ピロリジンカルボニルクロリド、N,N-ジメチルカルバミド酸クロリド、N,N-ジエチルカルバミド酸クロリド等のアミノ基含有酸クロリド;1,3-ビス-(グリシジルオキシプロピル)-テトラメチルジシロキサン、(3-グリシジルオキシプロピル)-ペンタメチルジシロキサン等のエポキシ基含有シラン化合物;(トリメチルシリル)[3-(トリメトキシシリル)プロピル]スルフィド、(トリメチルシリル)[3-(トリエトキシシリル)プロピル]スルフィド、(トリメチルシリル)[3-(トリプロポキシシリル)プロピル]スルフィド、(トリメチルシリル)[3-(トリブトキシシリル)プロピル]スルフィド、(トリメチルシリル)[3-(メチルジメトキシシリル)プロピル]スルフィド、(トリメチルシリル)[3-(メチルジエトキシシリル)プロピル]スルフィド、(トリメチルシリル)[3-(メチルジプロポキシシリル)プロピル]スルフィド、(トリメチルシリル)[3-(メチルジブトキシシリル)プロピル]スルフィド等のスルフィド基含有シラン化合物;エチレンイミン、プロピレンイミン等のN-置換アジリジン化合物;メチルトリエトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノエチルトリメトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノエチルトリエトキシシラン等のアルコキシシラン;4-N,N-ジメチルアミノベンゾフェノン、4-N,N-ジ-t-ブチルアミノベンゾフェノン、4-N,N-ジフェニルアミノベンゾフェノン、4,4’-ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’-ビス(ジフェニルアミノ)ベンゾフェノン、N,N,N’,N’-ビス-(テトラエチルアミノ)ベンゾフェノン等のアミノ基および/または置換アミノ基を有する(チオ)ベンゾフェノン化合物;4-N,N-ジメチルアミノベンズアルデヒド、4-N,N-ジフェニルアミノベンズアルデヒド、4-N,N-ジビニルアミノベンズアルデヒド等のアミノ基および/または置換アミノ基を有するベンズアルデヒド化合物;N-メチル-2-ピロリドン、N-ビニル-2-ピロリドン、N-フェニル-2-ピロリドン、N-t-ブチル-2-ピロリドン、N-メチル-5-メチル-2-ピロリドン等のN-置換ピロリドンN-メチル-2-ピペリドン、N-ビニル-2-ピペリドン、N-フェニル-2-ピペリドン等のN-置換ピペリドン;N-メチル-ε-カプロラクタム、N-フェニル-ε-カプロラクタム、N-メチル-ω-ラウリロラクタム、N-ビニル-ω-ラウリロラクタム、N-メチル-β-プロピオラクタム、N-フェニル-β-プロピオラクタム等のN-置換ラクタム類;の他、N,N-ビス-(2,3-エポキシプロポキシ)-アニリン、4,4-メチレン-ビス-(N,N-グリシジルアニリン)、トリス-(2,3-エポキシプロピル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6-トリオン類、N,N-ジエチルアセトアミド、N-メチルマレイミド、N,N-ジエチル尿素、1,3-ジメチルエチレン尿素、1,3-ジビニルエチレン尿素、1,3-ジエチル-2-イミダゾリジノン、1-メチル-3-エチル-2-イミダゾリジノン、4-N,N-ジメチルアミノアセトフェン、4-N,N-ジエチルアミノアセトフェノン、1,3-ビス(ジフェニルアミノ)-2-プロパノン、1,7-ビス(メチルエチルアミノ)-4-ヘプタノン等を挙げることができる。なお、上記化合物(変性剤)による変性は公知の方法で実施可能である。
【0082】
SBRとしては、例えば、住友化学(株)、JSR(株)、旭化成(株)、日本ゼオン(株)等により製造・販売されているSBRを使用できる。なお、SBRは、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0083】
(ロ)イソプレン系ゴム
キャップゴム層は、イソプレン系ゴムを含む。ゴム成分100質量部中のイソプレン系ゴムの含有量は、前記のように30質量部超であり、40質量部以上、50質量部以下であるとより好ましい。
【0084】
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。
【0085】
NRとしては、例えば、SIR20、RSS♯3、TSR20等、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。IRとしては、特に限定されず、例えば、IR2200等、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。改質NRとしては、脱タンパク質天然ゴム(DPNR)、高純度天然ゴム(UPNR)等、変性NRとしては、エポキシ化天然ゴム(ENR)、水素添加天然ゴム(HNR)、グラフト化天然ゴム等、変性IRとしては、エポキシ化イソプレンゴム、水素添加イソプレンゴム、グラフト化イソプレンゴム等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0086】
(ハ)BR
本発明においては、必要に応じて、さらに、BRを含んでもよい。この場合、ゴム成分100質量部中のBRの含有量は、前記したように5質量部以上であることが好ましく、7質量部以上であるとより好ましく、10質量部以上であるとさらに好ましい。一方、20質量部以下であることが好ましく、15質量部以下であるとより好ましく、13質量部以下であるとさらに好ましい。
【0087】
BRの重量平均分子量は、例えば、10万超、200万未満である。BRのビニル含量は、例えば1質量%超、30質量%未満である。BRのシス量は、例えば1質量%超、98質量%未満である。BRのトランス量は、例えば1質量%超、60質量%未満である。
【0088】
BRとしては特に限定されず、高シス含量(シス含量が90%以上)のBR、低シス含量のBR、シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するBR等を使用できる。BRは、非変性BR、変性BRのいずれでもよく、変性BRとしては、前述の官能基が導入された変性BRが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なお、シス含量は、赤外吸収スペクトル分析法によって測定できる。
【0089】
BRとしては、例えば、宇部興産(株)、JSR(株)、旭化成(株)、日本ゼオン(株)等の製品を使用できる。
【0090】
(ニ)その他のゴム成分
また、その他のゴム成分として、ニトリルゴム(NBR)などのタイヤの製造に一般的に用いられるゴム(ポリマー)を含んでもよい。また、前記のSBR、イソプレン系ゴム、BR及びその他のゴム成分を使用する際に、後述のオイル、樹脂、液状ゴムなどの可塑剤成分により予め伸展された、伸展ゴムを用いてもよい。
【0091】
(b)ゴム成分以外の配合材料
(イ)充填剤
ゴム組成物は、充填剤を含有することが好ましい。具体的な充填剤としては、例えば、シリカ、カーボンブラック、グラファイト、炭酸カルシウム、タルク、アルミナ、クレー、水酸化アルミニウム、マイカなどを挙げることができるが、本発明においては、前記したように、シリカが用いられる。また、必要に応じてシリカと他の充填剤とが併用され、これらの内でも、シリカとカーボンブラックを併用することが好ましい。
【0092】
(i―1)シリカ
本発明において、充填剤には、シリカが用いられる。また、シリカと共にシランカップリング剤を含有することが好ましい。
【0093】
シリカのBET比表面積は、良好な耐久性能が得られる観点から140m/g超が好ましく、160m/g超がより好ましい。一方、良好な高速走行時の転がり抵抗性を得られる観点からは300m/g未満が好ましい。なお、上記したBET比表面積は、ASTM D3037-93に準じてBET法で測定されるNSAの値である。
【0094】
本発明において、ゴム組成物には、前記したように、粒子径が18nm以下のシリカを使用することが好ましく、小粒子径のシリカを使用することにより、ポリマーとの接触頻度を上げさせることができる。下限は特に限定されないが、混合時の分散性の観点から、10nm以上であることが好ましい。
【0095】
シリカの含有量は、前記のようにゴム成分100質量部に対して、60質量部以下であり、50質量部以下であるとより好ましく、45質量部以下であるとさらに好ましい。
【0096】
シリカとしては、例えば、乾式法シリカ(無水シリカ)、湿式法シリカ(含水シリカ)などが挙げられる。なかでも、シラノール基が多いという理由から、湿式法シリカが好ましい。また、含水ガラスなどを原料としたシリカや、もみ殻などのバイオマス材用を原料としたシリカなどを用いてもよい。
【0097】
シリカとしては、例えば、エボニックインダストリーズ社、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。
【0098】
(i-2)シランカップリング剤
シリカを用いる場合、ゴム組成物は、シリカと共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。
【0099】
シランカップリング剤としては、例えば、エボニックインダストリーズ社、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。
【0100】
シランカップリング剤の含有量は、シリカ100質量部に対して、例えば、3質量部超、25質量部未満である。
【0101】
(ii)カーボンブラック
本発明においては、補強性を強化したい場合など、必要に応じてシリカとともにカーボンブラックを用いてもよい。ゴム成分100質量部に対するカーボンブラックの具体的な含有量は、5質量部以上であることが好ましく、10質量部以上であるとより好ましい。一方、40質量部以下であることが好ましく、20質量部以下であるとより好ましい。
【0102】
カーボンブラックとしては特に限定されず、SAF、ISAF、HAF、MAF、FEF、SRF、GPF、APF、FF、CF、SCFおよびECFのようなファーネスブラック(ファーネスカーボンブラック);アセチレンブラック(アセチレンカーボンブラック);FTおよびMTのようなサーマルブラック(サーマルカーボンブラック);EPC、MPCおよびCCのようなチャンネルブラック(チャンネルカーボンブラック)などを挙げることができる。これらは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0103】
カーボンブラックのCTAB比表面積(Cetyl Tri-methyl Ammonium Bromide)は、130m/g以上が好ましく、160m/g以上であるとより好ましく、170m/g以上であるとさらに好ましい。一方、250m/g以下が好ましく、200m/g以下であるであるとより好ましい。なお、CTAB比表面積は、ASTM D3765-92に準拠して測定される値である。
【0104】
具体的なカーボンブラックとしては特に限定されず、N134、N110、N220、N234、N219、N339、N330、N326、N351、N550、N762等が挙げられる。市販品としては、例えば、旭カーボン(株)、キャボットジャパン(株)、東海カーボン(株)、三菱化学(株)、ライオン(株)、新日化カーボン(株)、コロンビアカーボン社等の製品を使用できる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0105】
(iii)その他の充填剤
ゴム組成物には、必要に応じて、上記したシリカやカーボンブラックの他に、タイヤ工業において一般的に用いられている、例えば、グラファイト、炭酸カルシウム、タルク、アルミナ、クレー、水酸化アルミニウム、マイカ等の充填剤をさらに含有してもよい。これらの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.1質量部超、200質量部未満である。
【0106】
(ロ)可塑剤成分
ゴム組成物は、ゴムを軟化させる成分として、オイル、液状ゴム、および樹脂を可塑剤成分として含んでもよい。なお、可塑剤成分は、加硫ゴム中からアセトンにより抽出可能な成分である。可塑剤成分の合計含有量は、ゴム成分100質量部に対して、15質量部以上であることが好ましく、20質量部以上であるとより好ましい。一方、35質量部以下であることが好ましく、30質量部以下であるとより好ましく、25質量部以下であるとより好ましい。なお、これらの可塑剤成分には前記の伸展ゴム中の可塑剤成分も含まれる。例えば、前記したゴム成分がオイル油展のゴム成分である場合、その油展オイルの量は、オイルの含有量に含まれる。
【0107】
(i)オイル
オイルとしては、例えば、鉱物油(一般にプロセスオイルと言われる)、植物油脂、またはその混合物が挙げられる。鉱物油(プロセスオイル)としては、例えば、パラフィン系プロセスオイル、アロマ系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイルなどを用いることができる。植物油脂としては、ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落花生油、ロジン、パインオイル、パインタール、トール油、コーン油、こめ油、べに花油、ごま油、オリーブ油、ひまわり油、パーム核油、椿油、ホホバ油、マカデミアナッツ油、桐油等が挙げられる。
【0108】
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。
【0109】
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。また、ライフサイクルアセスメントの観点から、ゴム混合用のミキサーや自動車用エンジンなどの潤滑油として用いられた後の廃オイルや、廃食用油などを適宜用いてもよい。
【0110】
具体的なプロセスオイル(鉱物油)としては、例えば、出光興産(株)、三共油化工業(株)、ENEOS(株)、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。
【0111】
(ii)液状ゴム
可塑剤として挙げた液状ゴムとは、常温(25℃)で液体状態の重合体であり、加硫後のタイヤからアセトン抽出により抽出可能なゴム成分である。液状ゴムとしては、ファルネセン系ポリマー、液状ジエン系重合体及びそれらの水素添加物等が挙げられる。
【0112】
ファルネセン系ポリマーとは、ファルネセンを重合することで得られる重合体であり、ファルネセンに基づく構成単位を有する。ファルネセンには、α-ファルネセン((3E,7E)-3,7,11-トリメチル-1,3,6,10-ドデカテトラエン)やβ-ファルネセン(7,11-ジメチル-3-メチレン-1,6,10-ドデカトリエン)などの異性体が存在する。
【0113】
ファルネセン系ポリマーは、ファルネセンの単独重合体(ファルネセン単独重合体)でも、ファルネセンとビニルモノマーとの共重合体(ファルネセン-ビニルモノマー共重合体)でもよい。
【0114】
液状ジエン系重合体としては、液状スチレンブタジエン共重合体(液状SBR)、液状ブタジエン重合体(液状BR)、液状イソプレン重合体(液状IR)、液状スチレンイソプレン共重合体(液状SIR)などが挙げられる。
【0115】
液状ジエン系重合体は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が、例えば、1.0×10超、2.0×10未満である。なお、本明細書において、液状ジエン系重合体のMwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算値である。
【0116】
液状ゴムの含有量(液状ファルネセン系ポリマー、液状ジエン系重合体等の合計含有量)は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、1質量部超、100質量部未満である。
【0117】
液状ゴムとしては、例えば、クラレ(株)、クレイバレー社等の製品を使用できる。
【0118】
(iii)樹脂成分
樹脂成分は、粘着性付与成分としても機能し、常温で固体であっても、液体であってもよく、具体的な樹脂成分としては、例えば、ロジン系樹脂、スチレン系樹脂、クマロン系樹脂、テルペン系樹脂、C5樹脂、C9樹脂、C5C9樹脂、アクリル系樹脂などの樹脂が挙げられ、2種以上を併用しても良い。樹脂成分の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、2質量部超で、45質量部未満が好ましく、30質量部未満がより好ましい。なお、これらの樹脂成分は、必要に応じて、シリカ等と反応できる変性基を付与してもよい。
【0119】
ロジン系樹脂は、松脂を加工することにより得られるロジン酸を主成分とする樹脂である。このロジン系樹脂(ロジン類)は、変性の有無によって分類可能であり、無変性ロジン(未変性ロジン)、ロジン変性体(ロジン誘導体)に分類できる。無変性ロジンとしては、トールロジン(別名トール油ロジン)、ガムロジン、ウッドロジン、不均斉化ロジン、重合ロジン、水素化ロジン、その他の化学的に修飾されたロジンなどが挙げられる。ロジン変性体は無変性ロジンの変性体であって、ロジンエステル類、不飽和カルボン酸変性ロジン類、不飽和カルボン酸変性ロジンエステル類、ロジンのアミド化合物、ロジンのアミン塩などが挙げられる。
【0120】
スチレン系樹脂は、スチレン系単量体を構成モノマーとして用いたポリマーであり、スチレン系単量体を主成分(50質量%以上)として重合させたポリマー等が挙げられる。具体的には、スチレン系単量体(スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、α-メチルスチレン、p-メトキシスチレン、p-tert-ブチルスチレン、p-フェニルスチレン、o-クロロスチレン、m-クロロスチレン、p-クロロスチレン等)をそれぞれ単独で重合した単独重合体、2種以上のスチレン系単量体を共重合した共重合体の他、スチレン系単量体およびこれと共重合し得る他の単量体のコポリマーも挙げられる。
【0121】
前記他の単量体としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのアクリロニトリル類、アクリル類、メタクリル酸などの不飽和カルボン酸類、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチルなどの不飽和カルボン酸エステル類、クロロプレン、ブタジエンイソプレンなどのジエン類、1-ブテン、1-ペンテンのようなオレフィン類;無水マレイン酸等のα,β-不飽和カルボン酸またはその酸無水物等が例示できる。
【0122】
クマロン系樹脂の中でも、クマロンインデン樹脂が好ましい。クマロンインデン樹脂は、樹脂の骨格(主鎖)を構成するモノマー成分として、クマロンおよびインデンを含む樹脂である。クマロン、インデン以外に骨格に含まれるモノマー成分としては、スチレン、α-メチルスチレン、メチルインデン、ビニルトルエンなどが挙げられる。
【0123】
クマロンインデン樹脂の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、1.0質量部超、50.0質量部未満である。
【0124】
クマロンインデン樹脂の水酸基価(OH価)は、例えば、15mgKOH/g超、150mgKOH/g未満である。なお、OH価とは、樹脂1gをアセチル化するとき、水酸基と結合した酢酸を中和するのに要する水酸化カリウムの量をミリグラム数で表したものであり、電位差滴定法(JIS K 0070:1992)により測定した値である。
【0125】
クマロンインデン樹脂の軟化点は、例えば、30℃超、160℃未満である。なお、軟化点は、JIS K 6220-1:2001に規定される軟化点を環球式軟化点測定装置で測定し、球が降下した温度である。
【0126】
テルペン系樹脂としては、ポリテルペン、テルペンフェノール、芳香族変性テルペン樹脂などが挙げられる。ポリテルペンは、テルペン化合物を重合して得られる樹脂およびそれらの水素添加物である。テルペン化合物は、(Cの組成で表される炭化水素およびその含酸素誘導体で、モノテルペン(C1016)、セスキテルペン(C1524)、ジテルペン(C2032)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。
【0127】
ポリテルペンとしては、上述したテルペン化合物を原料とするα-ピネン樹脂、β-ピネン樹脂、リモネン樹脂、ジペンテン樹脂、β-ピネン/リモネン樹脂などのテルペン樹脂の他、該テルペン樹脂に水素添加処理した水素添加テルペン樹脂も挙げられる。テルペンフェノールとしては、上記テルペン化合物とフェノール系化合物とを共重合した樹脂、および該樹脂に水素添加処理した樹脂が挙げられ、具体的には、上記テルペン化合物、フェノール系化合物およびホルマリンを縮合させた樹脂が挙げられる。なお、フェノール系化合物としては、例えば、フェノール、ビスフェノールA、クレゾール、キシレノールなどが挙げられる。芳香族変性テルペン樹脂としては、テルペン樹脂を芳香族化合物で変性して得られる樹脂、および該樹脂に水素添加処理した樹脂が挙げられる。なお、芳香族化合物としては、芳香環を有する化合物であれば特に限定されないが、例えば、フェノール、アルキルフェノール、アルコキシフェノール、不飽和炭化水素基含有フェノールなどのフェノール化合物;ナフトール、アルキルナフトール、アルコキシナフトール、不飽和炭化水素基含有ナフトールなどのナフトール化合物;スチレン、アルキルスチレン、アルコキシスチレン、不飽和炭化水素基含有スチレンなどのスチレン誘導体;クマロン、インデンなどが挙げられる。
【0128】
「C5樹脂」とは、C5留分を重合することにより得られる樹脂をいう。C5留分としては、例えば、シクロペンタジエン、ペンテン、ペンタジエン、イソプレン等の炭素数4~5個相当の石油留分が挙げられる。C5系石油樹脂しては、ジシクロペンタジエン樹脂(DCPD樹脂)が好適に用いられる。
【0129】
「C9樹脂」とは、C9留分を重合することにより得られる樹脂をいい、それらを水素添加したものや変性したものであってもよい。C9留分としては、例えば、ビニルトルエン、アルキルスチレン、インデン、メチルインデン等の炭素数8~10個相当の石油留分が挙げられる。具体例としては、例えば、クマロンインデン樹脂、クマロン樹脂、インデン樹脂、および芳香族ビニル系樹脂が好適に用いられる。芳香族ビニル系樹脂としては、経済的で、加工し易く、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。
【0130】
「C5C9樹脂」とは、前記C5留分と前記C9留分を共重合することにより得られる樹脂をいい、それらを水素添加したものや変性したものであってもよい。C5留分およびC9留分としては、前記の石油留分が挙げられる。C5C9樹脂としては、例えば、東ソー(株)、LUHUA社等より市販されているものを使用することができる。
【0131】
アクリル系樹脂としては特に限定されないが、例えば、無溶剤型アクリル系樹脂を使用できる。
【0132】
無溶剤型アクリル系樹脂は、副原料となる重合開始剤、連鎖移動剤、有機溶媒などを極力使用せずに、高温連続重合法(高温連続塊重合法)(米国特許第4,414,370号明細書、特開昭59-6207号公報、特公平5-58005号公報、特開平1-313522号公報、米国特許第5,010,166号明細書、東亜合成研究年報TREND2000第3号p42-45等に記載の方法)により合成された(メタ)アクリル系樹脂(重合体)が挙げられる。なお、本発明において、(メタ)アクリルは、メタクリルおよびアクリルを意味する。
【0133】
上記アクリル系樹脂を構成するモノマー成分としては、例えば、(メタ)アクリル酸や、(メタ)アクリル酸エステル(アルキルエステル、アリールエステル、アラルキルエステルなど)、(メタ)アクリルアミド、および(メタ)アクリルアミド誘導体などの(メタ)アクリル酸誘導体が挙げられる。
【0134】
また、上記アクリル系樹脂を構成するモノマー成分として、(メタ)アクリル酸や(メタ)アクリル酸誘導体と共に、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルナフタレン、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ジビニルナフタレンなどの芳香族ビニルを使用してもよい。
【0135】
上記アクリル系樹脂は、(メタ)アクリル成分のみで構成される樹脂であっても、(メタ)アクリル成分以外の成分をも構成要素とする樹脂であっても良い。また、上記アクリル系樹脂は、水酸基、カルボキシル基、シラノール基等を有していても良い。
【0136】
樹脂成分としては、例えば、丸善石油化学(株)、住友ベークライト(株)、ヤスハラケミカル(株)、東ソー(株)、Rutgers Chemicals社、BASF社、アリゾナケミカル社、日塗化学(株)、(株)日本触媒、ENEOS(株)、荒川化学工業(株)、田岡化学工業(株)等の製品を使用できる。
【0137】
(ハ)ステアリン酸
本発明において、ゴム組成物には、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、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.5質量部超、10.0質量部未満である。ステアリン酸としては、従来公知のものを使用でき、例えば、日油(株)、NOF社、花王(株)、富士フイルム和光純薬(株)、千葉脂肪酸(株)等の製品を使用できる。
【0138】
(ニ)老化防止剤
本発明において、ゴム組成物には、老化防止剤を含むことが好ましい。老化防止剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.5質量部超、10質量部未満であり、1質量部以上がより好ましい。
【0139】
老化防止剤としては、例えば、フェニル-α-ナフチルアミン等のナフチルアミン系老化防止剤;オクチル化ジフェニルアミン、4,4′-ビス(α,α′-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン等のジフェニルアミン系老化防止剤;N-イソプロピル-N′-フェニル-p-フェニレンジアミン、N-(1,3-ジメチルブチル)-N′-フェニル-p-フェニレンジアミン、N,N′-ジ-2-ナフチル-p-フェニレンジアミン等のp-フェニレンジアミン系老化防止剤;2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリンの重合物等のキノリン系老化防止剤;2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール、スチレン化フェノール等のモノフェノール系老化防止剤;テトラキス-[メチレン-3-(3′,5′-ジ-t-ブチル-4′-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン等のビス、トリス、ポリフェノール系老化防止剤などが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【0140】
なお、老化防止剤としては、例えば、精工化学(株)、住友化学(株)、大内新興化学工業(株)、フレクシス社等の製品を使用できる。
【0141】
(ホ)ワックス
本発明において、ゴム組成物には、ワックスを含むことが好ましい。ワックオフ含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.5~20質量部、好ましくは1.0~15質量部、より好ましくは1.5~10質量部である。
【0142】
ワックスとしては、特に限定されず、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油系ワックス;植物系ワックス、動物系ワックス等の天然系ワックス;エチレン、プロピレン等の重合物等の合成ワックスなどが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0143】
なお、ワックスとしては、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。
【0144】
(ヘ)酸化亜鉛
ゴム組成物は、酸化亜鉛を含んでもよい。酸化亜鉛の含有量は、ゴム成分100質量部に対し、例えば、0.5質量部超、10質量部未満である。酸化亜鉛としては、従来公知のものを使用でき、例えば、三井金属鉱業(株)、東邦亜鉛(株)、ハクスイテック(株)、正同化学工業(株)、堺化学工業(株)等の製品を使用できる。
【0145】
(ト)加工助剤
ゴム組成物は、加工助剤を含んでもよい。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を使用でき、例えば、ラインケミー社、ストラクトール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。なかでも、脂肪酸金属塩が好ましい。
【0146】
脂肪酸金属塩を構成する脂肪酸としては、飽和または不飽和脂肪酸(好ましくは炭素数6~28(より好ましくは炭素数10~25、さらに好ましくは炭素数14~20)の飽和または不飽和脂肪酸)が挙げられ、例えば、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、ネルボン酸等が挙げられる。これらは1種または2種以上を混合して用いることができる。なかでも、飽和脂肪酸が好ましく、炭素数14~20の飽和脂肪酸がより好ましい。
【0147】
脂肪酸金属塩を構成する金属としては、例えば、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属、マグネシウム、カルシウム、バリウム等のアルカリ土類金属、亜鉛、ニッケル、モリブデン等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、亜鉛が好ましい。
【0148】
加工助剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、0.5質量部以上であることが好ましく、1.5質量部以上であるとより好ましく、2質量部以上であるとさらに好ましい。一方、8質量部以下であることが好ましく、6質量部以下であるとより好ましく、4質量部以下であるとさらに好ましい。
【0149】
(チ)架橋剤および加硫促進剤
ゴム組成物は、硫黄等の架橋剤を含むことが好ましい。架橋剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.1質量部超、10.0質量部未満である。
【0150】
硫黄としては、ゴム工業において一般的に用いられる粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄、可溶性硫黄などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0151】
なお、硫黄としては、例えば、鶴見化学工業(株)、軽井沢硫黄(株)、四国化成工業(株)、フレクシス社、日本乾溜工業(株)、細井化学工業(株)等の製品を使用できる。
【0152】
硫黄以外の架橋剤としては、例えば、田岡化学工業(株)製のタッキロールV200、ランクセス社製のKA9188(1,6-ビス(N,N’-ジベンジルチオカルバモイルジチオ)ヘキサン)等の硫黄原子を含む加硫剤や、ジクミルパーオキサイド等の有機過酸化物等が挙げられる。
【0153】
ゴム組成物は、加硫促進剤を含むことが好ましい。加硫促進剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.3質量部超、10.0質量部未満である。
【0154】
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,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。
【0155】
(リ)その他
ゴム組成物には、前記成分の他、タイヤ工業において一般的に用いられている添加剤、例えば、脂肪酸金属塩、カルボン酸金属塩、有機過酸化物、リバージョン(加硫戻り)防止剤等を、必要に応じて、さらに配合してもよい。これらの添加剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.1質量部超、200質量部未満である。
【0156】
(2)キャップゴム層を形成するゴム組成物の作製
キャップゴム層を形成するゴム組成物は、上記した各種配合材料の適宜、調整して、一般的な方法、例えば、ゴム成分とカーボンブラック等のフィラーとを混練するベース練り工程と、前記ベース練り工程で得られた混練物と架橋剤とを混練する仕上げ練り工程とを含む製造方法により作製される。
【0157】
混練は、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、オープンロールなどの公知の(密閉式)混練機を用いて行うことができる。
【0158】
ベース練り工程の混練温度は、例えば、50℃超、200℃未満であり、混練時間は、例えば、30秒超、30分未満である。ベース練り工程では、上記成分以外にも、従来ゴム工業で使用される配合剤、例えば、オイル等の軟化剤、酸化亜鉛、老化防止剤、ワックス、加硫促進剤などを必要に応じて適宜添加、混練してもよい。
【0159】
仕上げ練り工程では、前記ベース練り工程で得られた混練物と架橋剤とが混練される。仕上げ練り工程の混練温度は、例えば、室温超、80℃未満であり、混練時間は、例えば、1分超、15分未満である。仕上げ練り工程では、上記成分以外にも、加硫促進剤、酸化亜鉛等を必要に応じて適宜添加、混練してもよい。
【0160】
2.タイヤの製造
本発明に係るタイヤは、上記で得られたゴム組成物をキャップゴム層として、所定の形状のトレッドゴムに成形した後、他のタイヤ部材と共に、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤとして作製することができる。
【0161】
なお、トレッド部をベースゴム層との複層構造とする場合には、基本的には、上記したゴム成分および配合材料を用いて、その配合量を適宜変更して、同様に混練することにより、ベースゴム層を形成するゴム組成物を得ることができる。そして、キャップゴム層と共に押し出して所定の形状のトレッドゴムに成形した後、他のタイヤ部材と共に、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤとして作製することができる。
【0162】
具体的には、成形ドラム上に、タイヤの気密保持性を確保するための部材としてのインナーライナー、タイヤの受ける荷重、衝撃、充填空気圧に耐える部材としてのカーカス、カーカスを強く締付けトレッドの剛性を高める部材としてのベルト部材などを巻回し、両側縁部にカーカスの両端を固定すると共に、タイヤをリムに固定させるための部材としてのビード部を配置して、トロイド状に成形した後、外周の中央部にトレッド、径方向外側にサイドウォールを貼り合せてサイド部を構成させることにより、未加硫タイヤを作製する。
【0163】
その後、未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することによりタイヤを得る。加硫工程は、公知の加硫手段を適用することで実施できる。加硫温度としては、例えば、120℃超、200℃未満であり、加硫時間は、例えば、5分超、15分未満である。
【0164】
上記タイヤは、特にカテゴリーは限定されず、乗用車用タイヤ、大型乗用車用、大型SUV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、スタッドレスタイヤ(冬用タイヤ)、オールシーズンタイヤ、ランフラットタイヤ、航空機用タイヤ、鉱山用タイヤ、非空気入りタイヤ等として好適に用いることができるが、乗用車用タイヤとすることが好ましい。また、空気入りタイヤとすることが好ましい。そして、得られたタイヤは、前記したように、不整地路面を走行する際の耐摩耗性能の向上が図られているため、とりわけ、近年ソロキャンプ用として人気が高まっている小型SUVや、軽商用車両用に好適である。
【実施例
【0165】
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、本発明の範囲は当該実施例に限られない。実施例においては、以下に示す各種薬品を用いて各表に従って配合を変化させて得られる組成物から作製される空気入りタイヤ(タイヤサイズ:215/65R17(扁平率:65%、ランド比:68%))を検討して下記評価方法に基づいて算出した結果を表2、表3に示す。
【0166】
1.キャップゴム層を形成するゴム組成物
(1)配合材料
(a)ゴム成分
(イ)NR:TSR20
(ロ)SBR-1:JSR(株)製のHPR840(S-SBR)
(スチレン量:10質量%、ビニル含量:42質量%)
(ハ)SBR-2:次段落に示す方法により得られる変性S-SBR
(スチレン含量:25質量%、ビニル含量:25質量%)
(ニ)BR:日本ゼオン(株)製のNipol BR1220(ハイシスBR)
(シス含量97質量%、トランス含量2質量%、ビニル含量1質量%)
【0167】
(SBR-2の製造)
上記SBR-2は、以下の手順に従って作製する。まず、内容積10Lで、底部に入口、頭部に出口を有し、撹拌機およびジャケットを付けたオートクレーブを反応器として2基直列に連結し、ブタジエン、スチレン、シクロヘキサンを各々所定の比率で混合する。この混合溶液を、活性アルミナを充填した脱水カラムを経由し、不純物を除去するためにn-ブチルリチウムをスタティックミキサー中で混合した後、1基目の反応器底部より連続的に供給し、さらに極性物質として2,2-ビス(2-オキソラニル)プロパンを、重合開始剤としてn-ブチルリチウムを所定の速度でそれぞれ1基目の反応器底部より連続的に供給し、反応器内温を95℃に保持する。反応器頭部より重合体溶液を連続的に抜き出し、2基目の反応器へ供給する。2基目の反応器の温度を95℃に保ち、変性剤としてテトラグリシジル-1,3-ビスアミノメチルシクロヘキサン(単量体)と、オリゴマー成分との混合物を所定の速度でシクロヘキサン1000倍希釈液として連続的に加えて変性反応を行なう。この重合体溶液を反応器から連続的に抜き出し、スタティックミキサーで連続的に酸化防止剤を添加した後、溶媒を除去して、目的とする変性ジエン系重合体(SBR-2)を得る。
【0168】
当該SBR-2のビニル含量(単位:質量%)は、赤外分光分析法により、ビニル基の吸収ピークである910cm-1付近の吸収強度より求める。また、スチレン量(単位:質量%)は、JIS K6383(1995)に従って、屈折率より求める。
【0169】
(b)ゴム成分以外の配合材料
(イ)カーボンブラック(CB):キャボットジャパン(株)製のVULCAN10H
(N134、NSA:144m/g)
(ロ)シリカ:エボニックインダストリーズ社製のウルトラシルVN3
(NSA:175m/g、平均一次粒子径:18nm)
(ハ)シランカップリング剤:エボニックインダストリーズ社製のSi266
(ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
(ニ)オイル:H&R社製のVivaTec400(TDAEオイル)
(ホ)ワックス:日本精蝋(株)製のオゾエース0355(パラフィン系特殊ワックス)
(ヘ)老化防止剤:住友化学(株)製のアンチゲン6C
(N-(1,3-ジメチルブチル)-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン)
(ト)ステアリン酸:日油(株)製のビーズステアリン酸「椿」
(チ)酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華1号
(リ)硫黄:軽井沢硫黄(株)製の粉末硫黄
(ヌ)加硫促進剤―1: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-ベンゾチアジルスルフェンアミド(CBS))
(ル)加硫促進剤―1:大内新興化学工業(株)製のノクセラーD
(N、N‘-ジフェニルグアニジン)
【0170】
(2)キャップゴム層を形成するゴム組成物
表2、表3に示す各配合内容に従い、バンバリーミキサーを用いて、硫黄および加硫促進剤以外の材料を150℃の条件下で5分間混練りして、混練物を得る。なお、各配合量は、質量部である。次に、当該混練物に、硫黄および加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて、80℃の条件下で5分間練り込み、キャップゴム層を形成するゴム組成物を得る。
【0171】
2.ベースゴム層を形成するゴム組成物
並行して、ベースゴム層を形成するゴム組成物を表1に示す配合に基づいて、キャップゴム層を形成するゴム組成物の製造と同様にして、ベースゴム層を形成するゴム組成物を得る。
【0172】
【表1】
【0173】
3.空気入りタイヤ
各ゴム組成物を用いて、(キャップゴム層の厚み/ベースゴム層の厚み)が90/10で、所定の形状で押出成形して、表2、表3に示す総厚みG(mm)のトレッド部を形成させる。
【0174】
その後、他のタイヤ部材と共に貼り合わせて未加硫タイヤを形成し、170℃の条件下で10分間プレス加硫して、実施例1~実施例10、比較例1~比較例5の各空気入りタイヤ(試験用タイヤ)を製造する。
【0175】
4.パラメータの算出
その後、各試験用タイヤについて、以下のパラメータを求める。
【0176】
(1)30℃tanδ
各試験用タイヤのトレッド部のキャップゴム層から、タイヤ周方向が長辺となるように、長さ20mm×幅4mm×厚さ2mmのサイズで切り出して、粘弾性測定用ゴム試験片を作製し、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5%、動歪1%、変形モード:引張の条件下、測定温度:30℃で、tanδを測定し、30℃tanδを求める。なお、ベースゴム層の30℃tanδは0.07とする。
【0177】
そして、30℃tanδ×Gを算出する。
【0178】
(2)その他のパラメータ
併せて、各試験用タイヤの仕様および配合内容に基づいて、(SBR中スチレン量/G)、(SBR含有量×ランド比)、(シリカ含有量×扁平率)、(シリカ含有量/扁平率)を算出する。
【0179】
5.性能評価(不整地走行耐摩耗性能)
各試験用タイヤを正規リムに組み込み、正規内圧(250kPa)にまで空気を充填した後、テスト車両(排気量2000cc、前輪駆動車)の全輪に装着し、不整地を50km/hで4時間走行させる。その後、トレッド部の溝深さを測定し、その減少の程度を求める。そして、溝深さの1mm減少に相当する走行距離を算出する。
【0180】
そして、比較例3における結果を100として、下式に基づいて指数化し、不整地走行における耐摩耗性の評価とする。数値が大きいほど、不整地走行における耐摩耗性能(不整地走行耐摩耗性能)が優れていることを示す。
不整地走行耐摩耗性能=[(試験用タイヤの結果)/(比較例3の結果)]×100
【0181】
【表2】
【0182】
【表3】
【0183】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることができる。
【0184】
本発明(1)は、
トレッド部を備えたタイヤであって、
前記トレッド部を形成するキャップゴム層が、スチレンブタジエンゴム(SBR)と、イソプレン系ゴムと、シリカとを含有しており、
前記スチレンブタジエンゴム(SBR)のゴム成分100質量部中の含有量が、40質量部以上、60質量部以下であって、スチレン量が25質量%以下であり、
前記イソプレン系ゴムのゴム成分100質量部中の含有量が、30質量部超であり、
前記シリカのゴム成分100質量部に対する含有量が、60質量部以下であり、
前記トレッド部の厚みが、9.4mm以下であり、
トレッド部の厚みG(mm)に対する前記スチレンブタジエンゴム(SBR)中のスチレン量(質量%)が、2.3以上であることを特徴とするタイヤである。
【0185】
本発明(2)は、
トレッド部を備えたタイヤであって、
前記トレッド部を形成するキャップゴム層が、スチレンブタジエンゴム(SBR)と、イソプレン系ゴムと、シリカとを含有しており、
前記スチレンブタジエンゴム(SBR)のゴム成分100質量部中の含有量が、40質量部以上、60質量部以下であって、スチレン量が25質量%以下であり、
前記イソプレン系ゴムのゴム成分100質量部中の含有量が、30質量部超であり、
前記シリカのゴム成分100質量部に対する含有量が、60質量部以下であり、
前記トレッド部の厚みが、9.4mm以下であり、
温度30℃、周波数10Hz、初期歪5%、動歪率1%の条件下、変形モード:引張で測定された前記キャップゴム層の損失正接(30℃tanδ)と、前記トレッド部の厚みG(mm)との積(30℃tanδ×G)が、1.40以下であることを特徴とするタイヤである。
【0186】
本発明(3)は、
トレッド部を備えたタイヤであって、
前記トレッド部を形成するキャップゴム層が、スチレンブタジエンゴム(SBR)と、イソプレン系ゴムと、シリカとを含有しており、
前記スチレンブタジエンゴム(SBR)のゴム成分100質量部中の含有量が、40質量部以上、60質量部以下であって、スチレン量が25質量%以下であり、
前記イソプレン系ゴムのゴム成分100質量部中の含有量が、30質量部超であり、
前記シリカのゴム成分100質量部に対する含有量が、60質量部以下であり、
前記トレッド部の厚みが、9.4mm以下であり、
前記トレッド部におけるランド比(%)と、前記キャップゴム層のゴム成分100質量部中のスチレンブタジエンゴム(SBR)含有量(質量部)との積が、3000以上であることを特徴とするタイヤである。
【0187】
本発明(4)は、
トレッド部を備えたタイヤであって、
前記トレッド部を形成するキャップゴム層が、スチレンブタジエンゴム(SBR)と、イソプレン系ゴムと、シリカとを含有しており、
前記スチレンブタジエンゴム(SBR)のゴム成分100質量部中の含有量が、40質量部以上、60質量部以下であって、スチレン量が25質量%以下であり、
前記イソプレン系ゴムのゴム成分100質量部中の含有量が、30質量部超であり、
前記シリカのゴム成分100質量部に対する含有量が、60質量部以下であり、
前記トレッド部の厚みが、9.4mm以下であり、
前記キャップゴム層のゴム成分100質量部に対するシリカの含有量(質量部)と、扁平率(%)との積が、4000以下であることを特徴とするタイヤである。
【0188】
本発明(5)は、
トレッド部を備えたタイヤであって、
前記トレッド部を形成するキャップゴム層が、スチレンブタジエンゴム(SBR)と、イソプレン系ゴムと、シリカとを含有しており、
前記スチレンブタジエンゴム(SBR)のゴム成分100質量部中の含有量が、40質量部以上、60質量部以下であって、スチレン量が25質量%以下であり、
前記イソプレン系ゴムのゴム成分100質量部中の含有量が、30質量部超であり、
前記シリカのゴム成分100質量部に対する含有量が、60質量部以下であり、
前記トレッド部の厚みが、9.4mm以下であり、
前記ゴム成分100質量部に対するシリカの含有量(質量部)の扁平率(%)に対する比率が、1.0以下であることを特徴とするタイヤである。
【0189】
本発明(6)は、
前記キャップゴム層は、前記スチレンブタジエンゴム(SBR)のスチレン量が、20質量%以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のタイヤである。
【0190】
本発明(7)は、
前記キャップゴム層は、ゴム成分100質量部中ブタジエンゴム(BR)を5質量部以上含有していることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のタイヤである。
【0191】
本発明(8)は、
前記キャップゴム層は、ゴム成分100質量部に対して、50質量部以下のシリカを含有していることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のタイヤである。
【0192】
本発明(9)は、
前記キャップゴム層は、前記シリカの平均一次粒子径が、18nm以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のタイヤである。
【0193】
本発明(10)は、
前記キャップゴム層は、温度30℃、周波数10Hz、初期歪5%、動歪率1%の条件下、変形モード:引張で測定された損失正接(30℃tanδ)が、0.13以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のタイヤである。
【0194】
本発明(11)は、
前記キャップゴム層は、温度30℃、周波数10Hz、初期歪5%、動歪率1%の条件下、変形モード:引張で測定された損失正接(30℃tanδが、0.11以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のタイヤである。
【0195】
本発明(12)は、
前記トレッド部は、厚みが、9.0mm以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のタイヤである。
【0196】
本発明(13)は、
前記トレッド部におけるランド比が、40%以上であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のタイヤである。
【0197】
本発明(14)は、
扁平率が、40%以上であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載のタイヤである。
【0198】
本発明(15)は、
前記ゴム成分100質量部に対するシリカの含有量(質量部)の扁平率(%)に対する比率が、1.0以下であることを特徴とし、本発明(13)または(14)に記載のタイヤである。
【要約】
【課題】不整地を走行する際の耐摩耗性能の向上を図る。
【解決手段】トレッド部を備えたタイヤであって、トレッド部を形成するキャップゴム層が、スチレンブタジエンゴム(SBR)と、イソプレン系ゴムと、シリカとを含有しており、スチレンブタジエンゴム(SBR)のゴム成分100質量部中の含有量が、40質量部以上、60質量部以下であって、スチレン量が25質量%以下であり、イソプレン系ゴムのゴム成分100質量部中の含有量が、30質量部超であり、シリカのゴム成分100質量部に対する含有量が、60質量部以下であり、トレッド部の厚みが、9.4mm以下であるタイヤ。
【選択図】なし