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(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】2024-04-22
(45)【発行日】2024-05-01
(54)【発明の名称】タイヤ
(51)【国際特許分類】
   B60C 11/00 20060101AFI20240423BHJP
   B60C 1/00 20060101ALI20240423BHJP
   B60C 5/00 20060101ALI20240423BHJP
   C08K 3/04 20060101ALI20240423BHJP
   C08L 7/00 20060101ALI20240423BHJP
   C08L 9/06 20060101ALI20240423BHJP
   C08L 21/00 20060101ALI20240423BHJP
   C08L 57/02 20060101ALI20240423BHJP
   C08L 101/00 20060101ALI20240423BHJP
【FI】
B60C11/00 D
B60C1/00 A
B60C5/00 F
B60C11/00 B
C08K3/04
C08L7/00
C08L9/06
C08L21/00
C08L57/02
C08L101/00
【請求項の数】 13
(21)【出願番号】P 2020084670
(22)【出願日】2020-05-13
(65)【公開番号】P2021178565
(43)【公開日】2021-11-18
【審査請求日】2023-03-24
(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】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】祖父江 尚也
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 達矢
(72)【発明者】
【氏名】中島 郭葵
【審査官】鏡 宣宏
(56)【参考文献】
【文献】特表2012-512090(JP,A)
【文献】特表2010-531763(JP,A)
【文献】特開2005-349960(JP,A)
【文献】特表2013-536268(JP,A)
【文献】国際公開第2015/001942(WO,A1)
【文献】特開2014-189774(JP,A)
【文献】特開2017-105884(JP,A)
【文献】特開2019-147897(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B60C 9/00-15/05
C08K 3/00-13/08
C08L 1/00-101/14
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
二層以上のゴム層からなるトレッド部を備え、
前記二層以上のゴム層のうち、トレッド面を構成するゴム層の密度をDc、トレッド面を構成するゴム層よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層の密度をDbとするとき、Db/Dc>1.00であり、
前記密度が最大のゴム層が、イソプレン系ゴムを含むゴム成分を含むゴム組成物からな
前記ゴム成分が液状ポリマーを含み、
前記液状ポリマーが、液状イソプレンゴム、液状スチレンイソプレンゴム、液状スチレンブタジエンゴムおよび液状ポリブテンからなる群から選択される少なくとも一つである、タイヤ。
【請求項2】
二層以上のゴム層からなるトレッド部を備え、
前記二層以上のゴム層のうち、トレッド面を構成するゴム層の密度をDc、トレッド面を構成するゴム層よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層の密度をDbとするとき、Db/Dc>1.00であり、
前記密度が最大のゴム層が、イソプレン系ゴムを含むゴム成分を含むゴム組成物からなり、
前記ゴム組成物が樹脂を含み、
前記樹脂が、石油樹脂およびフェノール系樹脂からなる群から選択される少なくとも一つである、タイヤ。
【請求項3】
二層以上のゴム層からなるトレッド部を備え、
前記二層以上のゴム層のうち、トレッド面を構成するゴム層の密度をDc、トレッド面を構成するゴム層よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層の密度をDbとするとき、Db/Dc>1.00であり、
前記密度が最大のゴム層が、イソプレン系ゴムを含むゴム成分を含むゴム組成物からなる、タイヤであって、
タイヤ外径Dtおよびタイヤ断面幅Wtが下記式(I)を満たす、タイヤ。
【数1】
【請求項4】
二層以上のゴム層からなるトレッド部を備え、
前記二層以上のゴム層のうち、トレッド面を構成するゴム層の密度をDc、トレッド面を構成するゴム層よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層の密度をDbとするとき、Db/Dc>1.00であり、
前記密度が最大のゴム層が、イソプレン系ゴムを含むゴム成分を含むゴム組成物からなり、
前記密度が最大のゴム層の、トレッド部に占める厚みの比率が、5%以上40%以下である、タイヤ。
【請求項5】
前記密度が最大のゴム層の、トレッド部に占める厚みの比率が、20%以上である、請求項1~4のいずれか1項に記載のタイヤ。
【請求項6】
前記ゴム成分が、イソプレン系ゴム以外の少なくとも一種のジエン系ゴムを含む、請求項1~のいずれか1項に記載のタイヤ。
【請求項7】
前記ゴム組成物がカーボンブラックを含有し、ゴム組成物中のカーボンブラックの含有量が25質量%未満である、請求項1~のいずれか1項に記載のタイヤ。
【請求項8】
前記Dcと前記Dbが、Db/Dc≧1.05である、請求項1~のいずれか1項に記載のタイヤ。
【請求項9】
前記Dcと前記Dbが、Db/Dc≧1.10である、請求項1~のいずれか1項に記載のタイヤ。
【請求項10】
前記Dcと前記Dbが、Db/Dc≧1.25である、請求項1~のいずれか1項に記載のタイヤ。
【請求項11】
前記液状ポリマーが、液状イソプレンゴムおよび液状スチレンイソプレンゴムからなる群から選択される少なくとも一つである、請求項1~10のいずれか1項に記載のタイヤ。
【請求項12】
前記Dbが、2.20g/cm3以下である、請求項1~11のいずれか1項に記載のタイヤ。
【請求項13】
前記トレッド部のタイヤ内周面に、前記Dcよりも低い密度を有する低密度部材を備えた、請求項1~12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、走行耐久性を確保しながら、走行時のタイヤの振動音を抑制できるタイヤに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、走行中のタイヤの振動音を抑制する手法としては、例えば、空気入りタイヤのトレッドゴムを二層構造とし、その内側のゴム層に発泡ゴムを用いる手法が知られている(特許文献1の段落0018~段落0028)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平6-156016号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
走行中のタイヤの振動音を抑制するには、タイヤのトレッド部の密度を大きくしてバンド層の振動を抑制することも考えられるが、トレッド部の密度を大きくすると、タイヤの転動時に加わるエネルギーも大きくなるため、トレッド部のゴム層での亀裂の発生やそれによるゴム欠け等が懸念される。また、タイヤの摩耗と共に振動音抑制効果も低減してゆくため、走行を重ねるにつれて、次第に振動音が大きくなることも懸念される。
【0005】
本発明は、走行耐久性を確保しながら、走行時のタイヤの振動音を抑制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】
【0006】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、トレッド部を二層以上のゴム層からなるものとし、かつ、トレッド面を構成するゴム層の密度(Dc)を、それより内側で密度が最大のゴム層の密度(Db)よりも小さくした場合において、該密度が最大のゴム層がイソプレン系ゴムを含むゴム成分を含むゴム組成物からなるものとすることにより、上記課題を解決できることを見出し、さらに検討を重ねて本発明を完成した。
【0007】
すなわち、本発明は、
[1]二層以上のゴム層からなるトレッド部を備え、
前記二層以上のゴム層のうち、トレッド面を構成するゴム層の密度をDc、トレッド面を構成するゴム層よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層の密度をDbとするとき、Db/Dc>1.00、好ましくはDb/Dc>1.00かつDb/Dc≦1.70、より好ましくはDb/Dc>1.00かつDb/Dc≦1.60、さらに好ましくはDb/Dc>1.00かつDb/Dc≦1.70であり、
前記密度が最大のゴム層が、イソプレン系ゴムを含むゴム成分を含むゴム組成物からなる、タイヤ、
[2]前記ゴム組成物が、少なくとも、前記ゴム成分が液状ポリマーを含むか、または、前記ゴム組成物が樹脂を含むものである、上記[1]記載のタイヤ、
[3]前記密度が最大のゴム層の、トレッド部に占める厚みの比率が、20%以上、好ましくは25%以上、より好ましくは30%以上である、上記[1]または[2]記載のタイヤ、
[4]前記ゴム成分が、イソプレン系ゴム以外の少なくとも一種のジエン系ゴムを含む、上記[1]~[3]のいずれか1項に記載のタイヤ、
[5]前記ゴム組成物がカーボンブラックを含有し、ゴム組成物中のカーボンブラックの含有量が25質量%未満、好ましくは20質量%未満である、上記[1]~[4]のいずれかに記載のタイヤ、
[6]前記Dcと前記Dbが、Db/Dc≧1.05である、上記[1]~[5]のいずれかに記載のタイヤ、
[7]前記Dcと前記Dbが、Db/Dc≧1.10である、上記[1]~[5]のいずれかに記載のタイヤ、
[8]前記Dcと前記Dbが、Db/Dc≧1.25である、上記[1]~[5]のいずれかに記載のタイヤ、
[9]前記液状ポリマーが、液状イソプレンゴムおよび液状スチレンイソプレンゴムからなる群から選択される少なくとも一つである、上記[2]~[8]のいずれかに記載のタイヤ、
[10]前記樹脂が、石油樹脂およびフェノール系樹脂からなる群から選択される少なくとも一つである、上記[2]~[9]のいずれかに記載のタイヤ、
[11]前記Dbが、2.20g/cm3以下、好ましくは2.10g/cm3以下、より好ましくは2.00g/cm3以下、さらに好ましくは1.70g/cm3未満である、上記[1]~[10]のいずれかに記載のタイヤ、
[12]前記トレッド部のタイヤ内周面に、前記Dcよりも低い密度を有する低密度部材を備えた、上記[1]~[11]のいずれかに記載のタイヤ、
[13]タイヤ外径Dtおよびタイヤ断面幅Wtが下記式(I)を満たす、上記[1]~[12]のいずれかに記載のタイヤ、
【数1】
に関する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、走行耐久性を確保しながら、走行時のタイヤの振動音を抑制できるタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】本開示の一実施形態であるタイヤの一例についての断面図である。
図2】本開示の一実施形態であるタイヤの一例の断面図において、さらに、低密度部材の一例を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本開示の一実施形態は、二層以上のゴム層からなるトレッド部を備え、前記二層以上のゴム層のうち、トレッド面を構成するゴム層の密度をDc、トレッド面を構成するゴム層よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層の密度をDbとするとき、Db/Dc>1.00であり、前記密度が最大のゴム層が、イソプレン系ゴムを含むゴム成分を含むゴム組成物からなる、タイヤである。
【0011】
理論に拘束されることは意図しないが、上記効果が発揮されるメカニズムとしては以下が考えられる。すなわち、本開示のタイヤは、二層以上のゴム層からなるトレッド部を備え、前記二層以上のゴム層のうち、トレッド面を構成するゴム層の密度(Dc)が、トレッド面を構成するゴム層よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層の密度(Db)よりも低く、かつ、所定のゴム組成物からなるものを用いるものである。したがって、トレッド面を構成するゴム層より密度の大きいゴム層がタイヤトレッド部の内部のバンド層の近くに配置されるため、これによりバンド層の振動を抑制して振動音抑制効果を発揮することができる。また、走行を重ねても当該ゴム層は直接摩耗を受けないため、振動音抑制効果が維持される。さらに、トレッド部の密度が大きくなると、タイヤの転動時に加わるエネルギーも大きくなるため、トレッド内部での亀裂の発生やそれによるゴム欠け等が懸念されるが、この点、本開示のタイヤでは、該密度が最大のゴム層を構成するゴム組成物の構成成分に強度の大きいイソプレン系ゴムを用いることにより、走行耐久性を向上させている。以上のことが協働することによって、走行耐久性を確保しながら、走行時のタイヤの振動音の抑制が達成できていると考えられる。
【0012】
前記ゴム組成物は、少なくとも、前記ゴム成分が液状ポリマーを含むか、または、前記ゴム組成物が樹脂を含むものであることが好ましい。これにより、当該密度が最大のゴム層内に、イソプレン系ゴムからなる海相、および、液状ポリマーおよび/または樹脂からなる島相が形成され、海相部分で亀裂が発生しても、その伸展が島相によって抑制されると考えられる。
【0013】
前記密度が最大のゴム層のトレッド部に占める厚みの比率は、20%以上であることが好ましい。振動音抑制効果が発揮されやすくなると考えられる。
【0014】
前記ゴム成分は、イソプレン系ゴム以外の少なくとも一種のジエン系ゴムを含むことが好ましい。振動音抑制効果が発揮されやすくなると考えられる。
【0015】
前記ゴム組成物はカーボンブラックを含有し、ゴム組成物中のカーボンブラックの含有量が25質量%未満であることが好ましい。これにより、ゴム層内の発熱性を低下させることができ、耐久性能の向上効果が得られやすくなると考えらえる。
【0016】
前記Dcと前記Dbは、Db/Dc≧1.05であることが好ましく、Db/Dc≧1.10であることがより好ましく、Db/Dc≧1.25であることがさらに好ましい。振動音抑制効果が発揮されやすくなる傾向があると考えられる。
【0017】
前記液状ポリマーは、液状イソプレンゴムおよび液状スチレンイソプレンゴムの少なくとも一つであることが好ましい。本開示の効果が発揮されやすいと考えられる。
【0018】
前記樹脂が、石油樹脂およびフェノール系樹脂からなる群から選択される少なくとも一つであることが好ましい。本開示の効果が発揮されやすいと考えられる。
【0019】
前記Dbが、2.20g/cm3以下であることが好ましい。走行耐久性を確保しやすくなると考えられる。
【0020】
前記タイヤは、トレッド部のタイヤ内周面に、前記Dcよりも低い密度を有する低密度部材を備えたものであることが好ましい。トレッド面を構成するゴム層よりも低密度な部材をトレッド部のタイヤ内周面に設けることで、当該低密度部材がタイヤ内周面に伝わった振動と共振し、トレッド部の振動を打ち消しやすくなるため、さらに振動音の抑制が可能となると考えられる。
【0021】
前記タイヤは、タイヤ外径Dtおよびタイヤ断面幅Wtが下記式(I)の関係式を満たすことが好ましい。下記式(I)を満たす空気入りタイヤは、外径に対する幅が狭いため、走行時のトレッド部の振動の寄与を小さくし、トレッド振動音を低減させるとともに固有振動数を高周波化させるため、人体で感知しにくくする効果が期待できると考えられる。
【数2】
【0022】
なお、タイヤ外径(Dt)とは、タイヤを適用リムに装着して250kPaの圧力で空気を充填したときのタイヤの外径である。タイヤ断面幅(Wt)とは、タイヤを適用リムに装着して250kPaの圧力で空気を充填した状態において、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。
【0023】
以下、本開示の一実施形態であるタイヤについて説明する。なお、数値範囲の記載に関する「以上」、「以下」、「~」にかかる上限および下限の数値は任意に組み合わせできる数値であり、実施例における数値を該上限および下限とすることもできる。また、「~」によって数値範囲を特定する場合、特に断りのない限り、その両端の数値も含む意味である。
【0024】
<タイヤ>
本開示に係るタイヤは、二層以上のゴム層からなるトレッド部を備え、前記二層以上のゴム層のうち、トレッド面を構成するゴム層の密度をDc、トレッド面を構成するゴム層よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層の密度をDbとするとき、Db/Dc>1.00であるという特徴を有する。なお、本明細書において、密度とは、23℃におけるサンプル1cm3あたりの重量(g)であり、例えば1cm3に切り出したサンプルの重量を測定することや、吸水性のないサンプルであれば、JIS K 6268に従って測定することができる。一方、吸水性のあるサンプル(スポンジ)であればJIS K 7222に従って測定することも可能である。
【0025】
図1は、本開示の一実施形態であるタイヤの一例を示したものである。以下、図1を用いて、本開示を説明する。
【0026】
図1は、タイヤ回転軸を通る平面によるタイヤの断面図であって、タイヤ中心線CLで分割された、向かって右側のみを示したものである。図1のタイヤは、トレッド部1、サイドウォール2、ビード部3、カーカス4、ベルト5、バンド6を含んでなるものである。トレッド部1は、トレッド面を構成するゴム層11に、該ゴム層よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層12が隣接している。ビード部3はビードコア31を含む。カーカス4はカーカスコード(図示せず)を含んでいてもよい。ベルト5はベルトコード(図示せず)を含んでいてもよい。バンド6は、ベルト5のエッジ部のみをカバーするエッジバンド61と、ベルト5の全域をカバーするフルバンド62とからなる。エッジバンド61およびフルバンド62のいずれも、バンドコード(図示せず)を含んでいてもよい。
【0027】
(トレッド部)
本開示のタイヤにおいて、トレッド部は二層以上のゴム層からなり、前記二層以上のゴム層のうち、トレッド面を構成するゴム層の密度をDc、トレッド面を構成するゴム層よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層の密度をDbとするとき、Db/Dc>1.00であるという特徴を有する。図1のタイヤでは、トレッド部が二層のゴム層からなり、そのトレッド面を構成するゴム層11よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層12が、密度が最大のゴム層に相当する。
【0028】
トレッド部が3層以上のゴム層からなる場合、図1の密度が最大のゴム層12に相当する密度が最大のゴム層は、トレッド面を構成するゴム層以外の、トレッド部を構成するゴム層のいずれにも適用することができ、また、そのような内側のゴム層であればその少なくとも一つに適用すればよく、あるいは、それらの複数のゴム層に適用してもよい。また、トレッド部が3層以上のゴム層からなる場合において、図1の密度が最大のゴム層12に相当する密度が最大のゴム層は、バンド層の振動を効果的に抑制する観点から、バンド層にできるだけ近い位置に配置することが好ましく、バンド層に隣接する位置に配置することがより好ましい。また、そのように配置することで、タイヤの摩耗が進んでも、それ自体摩耗されにくいという利点も享受する。
【0029】
(ゴム層の密度)
トレッド面を構成するゴム層11の密度(Dc)と、密度が最大のゴム層12の密度(Db)とは、Db/Dc>1.00という関係を有する。つまり、密度が最大のゴム層12の密度(Db)がトレッド面を構成するゴム層11の密度(Dc)よりも高い。Db/Dcが1.00以下であると走行時のタイヤの振動音を抑制するという効果が得られない。Db/Dcは、好ましくは1.05以上であり、より好ましくは1.10以上であり、さらに好ましくは1.25以上である。一方、Db/Dcの上限は振動音抑制という観点からは特に限定されないが、走行耐久性の観点から、例えば、1.70以下であることが好ましく、1.60以下であることがより好ましく、1.50以下であることがさらに好ましい。
【0030】
ここで、Dbは、Dcよりも高いものである限り特に限定はないが、振動音抑制の観点からは、通常、1.30g/cm3超であることが好ましく、より好ましくは1.40g/cm3以上であり、さらに好ましくは1.50g/cm3以上であり、さらに好ましくは1.6g/cm3以上である。一方Dbの上限は振動音抑制という観点からは特に限定されないが、走行耐久性の観点から、2.20g/cm3以下であることが好ましく、2.10g/cm3以下であることがより好ましく、2.00g/cm3以下であることがさらに好ましく、1.70g/cm3未満であることがさらに好ましい。
【0031】
密度が最大のゴム層12に相当する、トレッド面を構成するゴム層よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層について、その密度は、当該ゴム層を構成するゴム組成物の構成成分として、高密度の材料の使用量を増やすことにより、相対的に増加させることができる。あるいは、該密度は、ゴム組成物の構成成分として、高密度の材料の使用量を抑えることにより、相対的に減少させることができる。そのような高密度の材料としては、酸化亜鉛が挙げられる他、タングステン等が挙げられる。
【0032】
ゴム層の密度を高めるために酸化亜鉛等を用いる場合、その含有量は、当該ゴム層を構成するゴム組成物の構成成分の種類や含有量により異なるが、そのような含有量は、目標とする密度に照らし、当業者は適宜決定できる。例えば、酸化亜鉛については、その含有量は、密度を高める観点からは、ゴム成分100質量部に対して、50質量部以上が好ましく、60質量部以上がより好ましく、70質量部以上がさらに好ましい。一方、該含有量は、破壊強度を悪化させない観点から、250質量部以下が好ましく、220質量部以下がより好ましく、200質量部以下がさらに好ましい。
【0033】
(ゴム層の厚み)
ゴム層12に相当する、トレッド面を構成するゴム層よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層の、トレッド部に占める厚みは、走行時のタイヤの振動音抑制の観点から、5%以上であることが好ましく、10%以上であることがより好ましく、15%以上であることがさらに好ましく、20%以上であることがさらに好ましく、25%以上であることがさらに好ましく、30%以上であることがさらに好ましい。一方、該厚みは、走行耐久性の観点からは、60%以下であることが好ましく、40%以下であることがより好ましい。ここで、トレッド部を構成する各ゴム層の厚みは、タイヤ中心線CL上での厚みを意味する。但し、図1に示すように、タイヤ中心線CLがタイヤ周方向溝7を通過している場合、タイヤ中心線CLに最も近いトレッド陸部の端での各ゴム層の境界面をタイヤ中心線CLまで延長して、各ゴム層の厚みを認識する。
【0034】
(トレッド面を構成するゴム層)
トレッド面を構成するゴム層について、その密度は、密度が最大のゴム層の密度より低い限り、特に限定されないが、通常、0.90~1.30g/cm3の範囲内である。
【0035】
(トレッド部を構成するその他のゴム層)
トレッド部には、上述のトレッド面を構成するゴム層と、トレッド面を構成するゴム層よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層以外にも、トレッドに種々の機能を付与するため、さらに、その他のゴム層を設けることができる。また、そのように設けられるその他のゴム層は、当該密度が最大のゴム層を構成するゴム組成物からなるものとしてもよい。
【0036】
(コード)
本開示のタイヤにおいて、前記ビードコア、前記カーカスコード、前記ベルトコードおよび前記バンドコードは、慣用のものをいずれも使用することができ、そのようなコードとしては、例えば、スチールコード、有機繊維コードなどが挙げられる。このうち、有機繊維コードからなるものであることが好ましい。本開示のタイヤではトレッド部に密度の大きい前記ゴム層12に相当するゴム層を使用するため、タイヤ重量が増加する傾向にあるところ、前記ビードコア、前記カーカスコード、前記ベルトコードおよび前記バンドコードに使用するコードとして、スチールコードに比べて軽量な有機繊維コードを使用すれば、タイヤ重量の軽量化に資するからである。有機繊維コードとしては、タイヤ工業で通常使用されるものをいずれも好適に使用することができ、そのような有機繊維コードとしては、例えば、ポリエステル繊維、レーヨン、アラミド繊維等が挙げられる。コードは1種単独で、または、2種以上を組合せて使用することができる。
【0037】
(タイヤサイズ)
本開示のタイヤは、タイヤ外径Dtおよびタイヤ断面幅Wtが前記式(I)を満たすものであることが好ましい。ここで、Dtが大きくなると前記式(I)の数式で示される値は大きくなり、逆に小さくなれば同値は小さくなる一方、Wtが大きくなると前記式(I)の数式で示される値は小さくなり、逆に小さくなれば同値は大きくなる関係にあるから、この点に着目して、DtとWtを調節することで、DtとWtが前記式(I)を満たすように調節することができる。また、このようなDtとWtが前記式(I)を満たすタイヤのタイヤサイズとしては、具体的には、145/60R18、145/60R19、155/55R18、155/55R19、155/70R17、155/70R19、165/55R20、165/55R21、165/60R19、165/65R19、165/70R18、175/55R19、175/55R20、175/55R22、175/60R18、185/55R19、185/60R20、195/50R20、195/55R20等が挙げられる。
【0038】
<前記密度が最大のゴム層を構成するゴム組成物>
トレッド面を構成するゴム層よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層について、これを構成するゴム組成物は、イソプレン系ゴムを含むゴム成分を含むゴム組成物からなるものである。また、前記ゴム組成物は、少なくとも、前記ゴム成分が液状ポリマーを含むか、または、前記ゴム組成物が樹脂を含むものであることが好ましい。
【0039】
(ゴム成分)
前記ゴム成分は、イソプレン系ゴムを含む。
【0040】
≪イソプレン系ゴム≫
イソプレン系ゴムとしては、例えば、天然ゴム(NR)、改質NR、変性NR、イソプレンゴム(IR)、変性IR等が挙げられる。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。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が挙げられる。IRとしては、特に限定されず、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。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。なかでも、破壊特性の向上の観点から、NR、改質NRおよび変性NRから選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。このうちNRは伸長結晶化の特性を有しており引張強度に特に優れるため破壊特性を一層向上できるという理由から、イソプレン系ゴムとしてはNRを含むことがより好ましく、NRのみであってもよい。イソプレン系ゴムは、1種または2種以上を組み合せて使用することができる。
【0041】
イソプレン系ゴムのゴム成分中の含有量は、走行耐久性の観点から、40質量%以上が好ましく、50質量%以上がより好ましく、60質量%以上がさらに好ましく、70質量%以上がさらに好ましく、75質量%以上がさらに好ましくい。また、イソプレン系ゴムのゴム成分中の含有量の上限は特に限定されず、100質量%であってもよい。
【0042】
≪他のゴム成分≫
前記ゴム成分は、上記イソプレン系ゴム以外のゴム成分(他のゴム成分)を含んでいてもよい。このような他のゴム成分は特に限定されず、上記イソプレン系ゴム以外のジエン系ゴムや、非ジエン系ゴムなど、従来、タイヤ工業で用いられるものをいずれも好適に用いることができる。ここでいう他のゴム成分は、いずれも常温で固体の状態にあるものをいう。
【0043】
ジエン系ゴムとしては、例えば、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、スチレンイソプレンゴム(SIR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)などが挙げられる。非ジエン系ゴムとしては、例えば、ブチルゴム(IIR)、水素化ニトリルゴム(HNBR)、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、塩素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。他のゴム成分は、1種または2種以上を組み合せて使用することができる。なかでも、本開示の効果をより良好に発揮できるという理由から、1種以上のジエン系ゴムを用いることが好ましい。とりわけ、ジエン系ゴムの中でも、BR、SBR等が好ましく、BRがさらに好ましい。
【0044】
《BR》
BRとしては、特に限定されず、この分野で通常使用されるものをいずれも好適に用いることができる。例えば、ローシスポリブタジエンゴム(ローシスBR)、ハイシスポリブタジエンゴム(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)、1,2-シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含むブタジエンゴム(SPB含有BR)、変性ブタジエンゴム(変性BR)などの各種BRを用いることができる。なかでも、ハイシスBRが好ましい。BRは、例えば、宇部興産(株)、日本ゼオン(株)、JSR(株)、ランクセス社等によって製造販売されるものなどを用いることができる。BRは、1種または2種以上を組み合せて使用することができる。
【0045】
ハイシスBRとは、シス含量(シス-1,4結合含有率)が90%以上のブタジエンゴムである。なかでも、シス-1,4結合含有率が95%以上のものが好ましく、96%以上のものがより好ましく、97%以上のものがさらに好ましい。ハイシスBRを含有することで低発熱性、引張強さや破断時伸び、耐摩耗性を向上させることができる。なお、本明細書におけるシス含量は、赤外吸収スペクトル分析法によって測定される値である。
【0046】
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(1,2-結合ブタジエン単位量)が好ましくは1.8%以下、より好ましくは1.0%以下、さらに好ましくは0.8%以下であり、シス含量(シス-1,4結合含有率)が好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上、より好ましくは96%以上、さらに好ましくは97%以上のものを好適に用いることができる。ビニル含量およびシス含量が上記範囲内であることにより、得られるゴム組成物の破断時伸びおよび耐摩耗性が優れるという効果が得られる。
【0047】
希土類系BRの合成に使用される希土類元素系触媒としては、公知のものを使用でき、例えば、ランタン系列希土類元素化合物、有機アルミニウム化合物、アルミノキサン、ハロゲン含有化合物、必要に応じてルイス塩基を含む触媒が挙げられる。
【0048】
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、BR中に単に分散しているものではなく、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。前記結晶がゴム成分と化学結合したうえで分散していることにより、複素弾性率が向上する傾向がある。
【0049】
変性BRとしては、末端および/または主鎖が変性された変性BR、スズ、ケイ素化合物などでカップリングされた変性BR(縮合物、分岐構造を有するものなど)、シリカと相互作用を持つ官能基により末端および/または主鎖が変性された変性BR、特に、シリル基、アミノ基、アミド基、水酸基、およびエポキシ基からなる群から選ばれる少なくとも1種を有する変性BRなどが挙げられる。変性BRを用いることで、充填剤との相互作用をより強固とし低燃費性に優れるという効果が得られる。
【0050】
BRを含有する場合のゴム成分中の含有量は、5質量%以上が好ましく、15質量%以上がより好ましく、20質量%以上がさらに好ましい。また、該含有量は、60質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましく、45質量%以下がさらに好ましい。BRの含有量が上記範囲内であると、イソプレン系ゴム相と相分離することにより、ゴム層内での亀裂の進展を抑制し、耐久性能を向上する傾向がある。
【0051】
《SBR》
スチレンブタジエンゴム(SBR)としては、特に限定されず、例えば未変性の乳化重合スチレンブタジエンゴム(E-SBR)や溶液重合スチレンブタジエンゴム(S-SBR)、これらを変性した変性乳化重合スチレンブタジエンゴム(変性E-SBR)や変性溶液重合スチレンブタジエンゴム(変性S-SBR)などの変性SBR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変性SBR、スズ、ケイ素化合物など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など)などが挙げられる。またSBRとしては、伸展油を加えて柔軟性を調整した油展タイプのものと、伸展油を加えない非油展タイプのものとがあるが、このいずれも使用可能である。SBRは、例えば、JSR(株)、旭化成ケミカルズ(株)、日本ゼオン(株)、ZSエラストマー(株)等によって製造販売されるものなどを用いることができる。なかでも、低燃費性、ウェットグリップ性能および加工性をよりバランスよく向上できるという理由から、E-SBRおよびS-SBRの少なくとも一種を含むことが好ましく、E-SBRを含むことがより好ましく、E-SBRのみであることがさらに好ましい。SBRは、1種または2種以上を組み合せて使用することができる。
【0052】
SBRのスチレン含量は、特に限定されないが、15.0質量%~40.0質量%であることが好ましい。該スチレン含量は、ゴム強度やグリップ性能の観点から、20.0質量%以上がより好ましい。また、該スチレン含量は、低燃費性および耐摩耗性の観点から、30.0質量%以下がより好ましい。なお、本明細書におけるスチレン含量は、1H-NMR測定により算出される値である。
【0053】
SBRのビニル含量(1,2-結合ブタジエン単位量)は、特に限定されないが、10.0~80.0%であることが好ましい。該ビニル含量は、ゴム強度やグリップ性能の観点から、13.0%以上が好ましく、15.0%以上がより好ましい。また、該ビニル含量は、低燃費性の観点から、60.0%以下が好ましく、40.0%以下が好ましく、20.0%以下がより好ましい。なお、本明細書におけるビニル含量は、赤外吸収スペクトル分析法によって測定される値である。
【0054】
SBRを含有する場合のゴム成分中の含有量は、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、20質量%以上がより好ましい。また、該含有量は、40質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましく、25質量%以下がさらに好ましい。SBRの含有量が上記範囲内であると、イソプレン系ゴム相と相分離することにより、ゴム層内での亀裂の進展を抑制し、耐久性能を向上する傾向がある。なお、SBRとして油展タイプのSBRを用いる場合は、当該油展タイプのSBR中に含まれる固形分としてのSBR自体の含有量をゴム成分中のSBRの含有量とする。
【0055】
≪液状ポリマー≫
前記ゴム成分は、液状ポリマーを含むか、あるいは、ゴム組成物が樹脂を含む場合には液状ポリマーを含み得るものである。本開示において、「液状ポリマー」とは、常温(25℃)で液体状態のポリマーであって、ゴムの特性を示すものを意味する。液状ポリマーは、水素添加されていてもよく、水素添加されていなくてもよいし、カルボキシ基等の官能基によって変性されていてもよく、変性されていなくてもよい。また、液状ポリマーが共重合体である場合、各モノマーのランダム共重合体であってもよいし、ブロック共重合体であってもよいが、ランダム共重合体であることが好ましい。
【0056】
液状ポリマーとしては特に限定されず、例えば、液状スチレンブタジエンゴム(液状SBR)、液状ブタジエンゴム(液状BR)、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)、液状ポリブテン等が挙げられる。液状ポリマーは、例えば、(株)クラレ、日本曹達(株)、Cray Valley社、Noveon社等によって製造販売されるものなどを用いることができる。なかでも、イソプレン系ゴムとの相溶性の観点から、液状IR、液状SIR等が好ましく、とりわけ、液状IRが好ましい。あるいは、液状ポリマーとしては、液状SBR、液状ポリブテン等も好ましい。液状ポリマーは、1種または2種以上を組み合せて使用することができる。
【0057】
《液状ポリマーの数平均分子量(Mn)》
液状ポリマーの数平均分子量(Mn)は、50000未満が好ましく、25000以下がより好ましく、10000以下がより好ましく、7000以下がさらに好ましい。また、該Mnの下限は特に限定されないが、1000以上が好ましく、2500以上がより好ましく、3500以上がさらに好ましい。液状ポリマーのMnが上記範囲内であると、液状ポリマーが海相におけるイソプレン系ゴムの分子間に入りやすくなり、本開示の効果が得られる傾向がある。なお、本明細書における液状ポリマーのMnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)を用いて測定され、標準ポリスチレンより換算される値である。
【0058】
《液状ポリマーの含有量》
液状ポリマーのゴム成分中の含有量は、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、15質量%以上がさらに好ましい。また、該含有量は、50質量%以下がより好ましく、40質量%以下がより好ましく、35質量%以下がより好ましい。液状ポリマーの含有量が上記範囲内であると、島相が形成されやすくなり、本開示の効果がより良好に得られる傾向がある。
【0059】
≪ゴム成分の具体例≫
本開示のゴム成分は、イソプレン系ゴムからなるもの、イソプレン系ゴムと液状ポリマーからなるもの、または、イソプレン系ゴムとブタジエンゴムと液状ポリマーとからなるものであることが好ましい。
【0060】
(樹脂)
本開示において、樹脂は、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。なかでも、石油樹脂、フェノール系樹脂が好ましい。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。
【0061】
≪石油樹脂≫
石油樹脂としては、例えば、C5系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、C5C9系石油樹脂が挙げられる。石油樹脂は1種または2種以上を使用することができる。
【0062】
《C5系石油樹脂》
本明細書において「C5系石油樹脂」とは、C5留分を重合することにより得られる樹脂をいう。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。C5系石油樹脂は1種または2種以上を使用することができる。
【0063】
《芳香族系石油樹脂》
本明細書において「芳香族系石油樹脂」とは、C9留分を重合することにより得られる樹脂をいい、それらを水素添加したものや変性したものであってもよい。C9留分としては、例えば、ビニルトルエン、アルキルスチレン、インデン、メチルインデン等の炭素数8~10個相当の石油留分が挙げられる。芳香族系石油樹脂の具体例としては、例えば、クマロンインデン樹脂、クマロン樹脂、インデン樹脂、および芳香族ビニル系樹脂が好適に用いられる。芳香族ビニル系樹脂としては、経済的で、加工しやすく、発熱性に優れているという理由から、α-メチルスチレンもしくはスチレンの単独重合体またはα-メチルスチレンとスチレンとの共重合体が好ましく、α-メチルスチレンとスチレンとの共重合体がより好ましい。芳香族ビニル系樹脂としては、例えば、アリゾナケミカル社製のもの等の市販品が好適に用いられる。芳香族系石油樹脂は1種または2種以上を使用することができる。
【0064】
《C5C9系石油樹脂》
本明細書において「C5C9系石油樹脂」とは、前記C5留分と前記C9留分を共重合することにより得られる樹脂をいい、それらを水素添加したものや変性したものであってもよい。C5留分およびC9留分としては、前記の石油留分が挙げられる。C5C9系石油樹脂としては、例えば、LUHUA社製、Qilong社製、東ソー(株)製のもの等の市販品が好適に用いられる。C5C9系石油樹脂は1種または2種以上を使用することができる。
【0065】
≪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、ジペンテンなどのテルペン原料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、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などのテルペン系樹脂(水素添加されていないテルペン系樹脂)、なら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。ここで、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、ジビニルトルエンなどが挙げられ、また、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、キシレノールなどが挙げられる。テルペン系石油樹脂は1種または2種以上を使用することができる。
【0066】
≪ロジン系樹脂≫
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。ロジン系樹脂は、アビエチン酸、ネオアビエチン酸、パラストリン酸、レボピマール酸、ピマール酸、イソピマール酸、デヒドロアビエチン酸等の樹脂酸を主成分とするガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジン等の天然産のロジン樹脂(重合ロジン)の他、水素添加ロジン樹脂、不飽和カルボン酸変性ロジン樹脂、ロジン変性フェノール樹脂等の変性ロジン樹脂、ロジングリセリンエステル、不飽和カルボン酸変性ロジンエステル等のロジンエステル、ロジン樹脂を不均化することによって得られる不均化ロジン樹脂等が例示される。ロジン系石油樹脂は1種または2種以上を使用することができる。
【0067】
≪フェノール系樹脂≫
フェノール系樹脂は、その構造にフェノール骨格を含む樹脂であり、例えば、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。フェノール系樹脂は1種または2種以上を使用することができる。
【0068】
≪樹脂のMw≫
樹脂の重量平均分子量(Mw)は、本開示の効果の観点から、300以上が好ましく、400以上がより好ましく、500以上がさらに好ましい。また、該Mwは、15000以下が好ましく、10000以下がより好ましく、8000以下がさらに好ましい。なお、本明細書における重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)(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 SUPERMALTPORE 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。
【0069】
≪樹脂の軟化点≫
樹脂の軟化点は、本開示の効果の観点から、160℃以下が好ましく、145℃以下がより好ましく、130℃以下がさらに好ましい。また、該軟化点は、20℃以上が好ましく、35℃以上がより好ましく、50℃以上がさらに好ましい。なお、本明細書における軟化点は、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。
【0070】
≪樹脂のSP値≫
樹脂のSP値は、本開示の効果の観点から、8.0以上が好ましく、8.5以上がより好ましく、9.0以上がさらに好ましい。また、該SP値は、11.0以下が好ましく、10.0以下がより好ましく、9.5以下がさらに好ましい。なお、本明細書における樹脂のSP値は、化合物の構造に基づいてHoy法によって算出された溶解度パラメーター(Solubility Parameter)を意味し、2つの成分のSP値の差が小さいほど相溶性が良好となる。Hoy法とは、例えば、K.L.Hoy “Table of Solubility Parameters”, Solvent and Coatings Materials Research and Development Department, Union Carbites Corp.(1985)に記載された計算方法である。
【0071】
≪樹脂の含有量≫
樹脂のゴム成分100質量部に対する含有量は、本開示の効果の観点から、1質量部以上が好ましく、2質量部以上がより好ましく、3質量部以上がより好ましく、4質量部以上がさらに好ましく、5質量部以上がさらに好ましい。また、該含有量は、40質量部以下が好ましく、30質量部以下がより好ましく、20質量部以下がより好ましく、15質量部以下がさらに好ましい。
【0072】
(その他の成分)
前記ゴム組成物は、上記した成分に加え、ゴム組成物の製造に一般に使用される他の成分、例えば、充填剤、オイル、ワックス、老化防止剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、加工助剤、加硫剤、加硫促進剤等を適宜含有することができる。
【0073】
≪充填剤≫
充填剤は、タイヤ工業で通常使用されるものをいずれも好適に使用することができ、そのような充填剤として、カーボンブラック、シリカ等が挙げられる。本開示では、カーボンブラックが好ましい。
【0074】
《カーボンブラック》
カーボンブラックとしては特に限定されず、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAF等、タイヤ工業において一般的なものを使用でき、具体的にはN110、N115、N120、N125、N134、N135、N219、N220、N231、N234、N293、N299、N326、N330、N339、N343、N347、N351、N356、N358、N375、N539、N550、N582、N630、N642、N650、N660、N683、N754、N762、N765、N772、N774、N787、N907、N908、N990、N991等を好適に用いることができ、これ以外にも自社合成品等も好適に用いることができる。これらのカーボンブラックは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0075】
カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は、耐候性や補強性の観点から、50m2/g以上が好ましく、80m2/g以上がより好ましく、100m2/g以上がさらに好ましい。また、分散性、低燃費性能、破壊特性および耐久性の観点からは、250m2/g以下が好ましく、220m2/g以下がより好ましい。なお、本明細書におけるカーボンブラックのN2SAは、JIS K 6217-2「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」のA法に準じて測定される値である。
【0076】
カーボンブラックのゴム成分100質量部に対する含有量は、5質量部以上が好ましく、10質量部以上がより好ましく、20質量部以上がさらに好ましい。また、該含有量は、200質量部以下が好ましく、150質量部以下がより好ましく、120質量部以下がさらに好ましく、100質量部以下がさらに好ましく、90質量部以下がさらに好ましい。カーボンブラックの含有量が上記範囲内であると、十分な破壊特性、ゴムへの良好な分散、良好な加工性が得られる傾向があり、本開示の効果をより良好に発揮できる傾向がある。
【0077】
ゴム組成物中のカーボンブラックの含有量は、35質量%未満が好ましく、30質量%未満がより好ましく、25質量%未満がさらに好ましく、20質量%未満がさらに好ましい。また、該含有量は、5質量%以上が好ましく、8質量%以上がより好ましく、10質量%以上がさらに好ましい。
【0078】
《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(無水ケイ酸)、湿式法により調製されたシリカ(含水ケイ酸)等が挙げられる。なかでも、表面のシラノール基が多く、シランカップリング剤との反応点が多いという理由から、湿式法により調製されたシリカが好ましい。シリカは、例えば、エボニックデグサ社、ソルベイ社、東ソー・シリカ(株)、(株)トクヤマ等によって製造販売されるものなどを用いることができる。シリカは、1種または2種以上を組み合せて使用することができる。
【0079】
シリカの窒素吸着比表面積(N2SA)は、特に限定されないが、低燃費性および十分な補強性を確保する観点から、80m2/g以上が好ましく、90m2/g以上がより好ましく、100m2/g以上がより好ましく、110m2/g以上がさらに好ましい。また、該N2SAは、シリカの分散性、加工性の観点から、500m2/g以下が好ましく、300m2/g以下がより好ましく、250m2/g以下がより好ましく、200m2/g以下がさらに好ましい。なお、本明細書におけるシリカのN2SAは、ASTM D3037-81に準じてBET法で測定される値である。
【0080】
シリカのゴム成分100質量部に対する含有量は、低燃費性、ウェットグリップ性能および十分な補強性を確保する観点から、5質量部以上が好ましく、10質量部以上がより好ましく、20質量部以上がさらに好ましい。また、該含有量は、シリカの分散性、加工性、ウェットグリップ性能の観点から、150質量部以下が好ましく、100質量部以下がより好ましく、60質量部以下がさらに好ましい。
【0081】
《他の充填剤》
充填剤としては、カーボンブラックおよびシリカ以外に、さらにその他の充填剤を用いてもよく、用いなくてもよい。そのような充填剤としては、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、タルク、クレーなどこの分野で一般的に使用される充填剤をいずれも用いることができる。他の充填剤は、1種または2種以上を組み合せて使用することができる。
【0082】
《充填剤の合計含有量》
充填剤の合計含有量は、ゴム成分100質量部に対して、10質量部以上が好ましく、15質量部以上がより好ましく、25質量部以上がさらに好ましい。また、該含有量は、200質量部以下が好ましく、180質量部以下がより好ましく、130質量部以下がさらに好ましく、110質量部以下がさらに好ましい。なお、充填剤がカーボンブラックとシリカのみからなる場合、充填剤の合計含有量とカーボンブラックおよびシリカのいずれか一方の含有量とが定まれば、残る充填剤の含有量は差分として自ずと定まる。
【0083】
≪シランカップリング剤≫
シリカを配合する場合、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、通常タイヤ工業で使用できるものを好適に使用することができる。そのようなシランカップリング剤としては、例えば、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、3-トリエ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-トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、3-トリエトキシシリルプロピルベンゾチアゾリ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、3-トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)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)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(3-ジエトキシメチルシリルプロピル)テトラスルフィド、ジメトキシメチルシリルプロピル-N,N-ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、ジメトキシメチルシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィドなどが挙げられる。また、いわゆる、メルカプト基を有するシランカップリング剤および保護基によってメルカプト基が保護された構造のシランカップリング剤であるところの、メルカプト系シランカップリング剤を使用してもよい。シランカップリング剤は、1種または2種以上を組み合せて使用することができる。
【0084】
シランカップリング剤の含有量は、コストに見合ったカップリング効果の観点から、シリカ100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上、より好ましくは2質量部以上、より好ましくは5質量部以上である。また、該含有量は、好ましくは20質量部以下、より好ましくは18質量部以下、より好ましくは17質量部以下、より好ましくは15質量部以下、さらに好ましくは12質量部以下である。
【0085】
≪オイル≫
オイルとしては、特に限定されず、タイヤ工業において通常使用されるものをいずれも好適に用いることができ、例えば、パラフィン系、芳香族系、ナフテン系プロセスオイル等のプロセスオイルが挙げられる。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が挙げられる。低PCA含量プロセスオイルとしては、芳香族系プロセスオイルを再抽出したTreated Distillate Aromatic Extract(TDAE)、アスファルトとナフテン油の混合油であるアロマ代替オイル、軽度抽出溶媒和物(mild extraction solvates)(MES)、および重ナフテン系オイル等が挙げられる。なかでも、芳香族系プロセスオイルが好ましく、TDAEオイルがより好ましい。オイルは、例えば、H&R社、JXTGエネルギー(株)、出光興産(株)、三共油化工業(株)等によって製造販売されるものなどを用いることができる。オイルは、1種または2種以上を組み合せて使用することができる。
【0086】
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、特に限定されないが、0.5質量部以上が好ましく、1質量部以上がより好ましく、3質量部以上がさらに好ましい。また、該含有量は、25質量部以下が好ましく、20質量部以下がより好ましく、15質量部以下がさらに好ましい。
【0087】
≪ワックス≫
ワックスとしては、特に限定されず、タイヤ工業において通常使用されるものをいずれも好適に用いることができ、例えば、石油系ワックス、鉱物系ワックス、合成ワックスなどが挙げられる。なかでも、石油系ワックスが好ましい。石油系ワックスとしては、例えば、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、これらの精選特殊ワックス等が挙げられる。ワックスは、例えば、大内新興化学工業(株)、日本精蝋(株)、パラメルト社等によって製造販売されるものなどを用いることができる。ワックスは、1種または2種以上を組み合せて使用することができる。
【0088】
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、0.3質量部以上が好ましく、0.7質量部以上がより好ましく、0.8質量部以上がさらに好ましい。また、該含有量は、ブルームによるタイヤの白色化を防ぐ観点からは、3.0質量部以下が好ましく、2.5質量部以下がより好ましく、2.0質量部以下がさらに好ましい。
【0089】
≪老化防止剤≫
老化防止剤としては、特に限定されず、タイヤ工業において通常使用されるものをいずれも好適に用いることができ、例えば、キノリン系老化防止剤、キノン系老化防止剤、フェノール系老化防止剤、フェニレンジアミン系老化防止剤や、カルバミン酸金属塩等が挙げられる。なかでも、キノリン系老化防止剤およびフェニレンジアミン系老化防止剤の少なくとも1種を用いることが好ましく、フェニレンジアミン系老化防止剤を用いることがより好ましい。キノリン系老化防止剤としては、例えば、2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン重合体(TMDQ)等が挙げられる。フェニレンジアミン系老化防止剤としては、例えば、N-イソプロピル-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン(IPPD)、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(6PPD)、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、N,N’-ビス(1-メチルヘプチル)-p-フェニレンジアミン、N,N’-ビス(1,4-ジメチルペンチル)-p-フェニレンジアミン、N,N’-ビス(1-エチル-3-メチルペンチル)-p-フェニレンジアミン、N-4-メチル-2-ペンチル-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン、N,N’-ジアリール-p-フェニレンジアミン、ヒンダードジアリール-p-フェニレンジアミン、フェニルヘキシル-p-フェニレンジアミン、フェニルオクチル-p-フェニレンジアミン等が挙げられる。なかでも、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(6PPD)が好ましい。老化防止剤として、キノリン系老化防止剤およびフェニレンジアミン系老化防止剤を組み合わせて用いる場合の好ましい具体的組み合わせとしては、TMDQと6PPDの組合せが挙げられる。老化防止剤は、例えば、大内新興化学工業(株)、川口化学工業(株)、住友化学(株)等によって製造販売されるものなどを用いることができる。老化防止剤は、1種または2種以上を組み合せて使用することができる。
【0090】
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、0.5質量部以上が好ましく、0.8質量部以上がより好ましく、1.0質量部以上がさらに好ましい。また、該含有量は、7.0質量部以下が好ましく、5.0質量部以下がより好ましく、4.0質量部以下がさらに好ましい。老化防止剤の含有量が上記範囲内であると、老化防止効果を十分に得るとともに、老化防止剤がタイヤ表面に析出することによる変色を抑制することができる傾向がある。
【0091】
≪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、通常は、加工性の観点から、0.5質量部以上が好ましく、1質量部以上がより好ましい。また、該含有量は、耐摩耗性の観点から、10質量部以下が好ましく、5質量部以下がより好ましい。
【0092】
酸化亜鉛は密度が大きいため、これを多量に配合することにより、ゴム組成物および当該ゴム組成物からなるゴム層の密度を高めるために使用することができる。そのような場合の酸化亜鉛の含有量は、上述したとおりである。
【0093】
≪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質量部以上がより好ましい。また、該含有量は、加硫速度の観点から、10質量部以下が好ましく、5質量部以下がより好ましい。
【0094】
≪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。なかでも、脂肪酸金属塩が好ましい。加工助剤は、例えば、ストラクトール社製のものなどを用いることができる。加工助剤は、1種または2種以上を組み合せて使用することができる。
【0095】
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、0.5質量部以上が好ましく、0.8質量部以上がより好ましく、1.0質量部以上がさらに好ましい。また、加工助剤の含有量は、10.0質量部以下が好ましく、8.0質量部以下がより好ましく、6.0質量部以下がさらに好ましい。
【0096】
≪加硫剤≫
加硫剤としては、特に限定されず、公知の加硫剤を用いることができ、例えば、ジクミルパーオキサイド等の有機過酸化物、硫黄系加硫剤、樹脂加硫剤、酸化マグネシウム等の金属酸化物などが挙げられる。なかでも、硫黄系加硫剤が好ましい。硫黄系加硫剤としては、例えば、硫黄、モルホリンジスルフィド等の硫黄供与体等を用いることができる。これらのなかでも、硫黄を用いることが好ましい。加硫剤は、1種または2種以上を組み合せて使用することができる。
【0097】
硫黄としては、粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、表面処理硫黄(オイル処理硫黄、分散剤で処理された特殊硫黄、マスターバッチタイプの硫黄など)、不溶性硫黄(オイル処理不溶性硫黄など)などが挙げられ、いずれも好適に用いられる。硫黄は、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)等によって製造販売されるものなどを用いることができる。
【0098】
加硫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、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質量部以上がより好ましい。また、該含有量は、6.0質量以下が好ましく、5.0質量部以下がより好ましく、4.0質量部以下がさらに好ましい。加硫剤の含有量が上記範囲内であると、適切な補強効果が得られる傾向があり、本開示の効果をより良好に発揮できる傾向がある。なお、加硫剤として硫黄を用いる場合の硫黄の含有量は、オイル処理硫黄などの硫黄以外の成分が含まれるものを用いる場合、オイル処理硫黄などに含まれる硫黄成分自体の含有量を意味する。
【0099】
≪加硫促進剤≫
加硫促進剤としては、特に限定されず、公知の加硫促進剤を用いることができ、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-アミン系もしくはアルデヒド-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などが挙げられる。加硫促進剤は、例えば、大内新興化学工業(株)、三新化学工業(株)等によって製造販売されるものなどを用いることができる。加硫促進剤は、1種または2種以上を組み合せて使用することができる。
【0100】
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-ベンゾチアゾー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(DZ)などが挙げられる。なかでも、本開示の効果をより良好に発揮できるという理由から、N-(tert-ブチル)-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド(TBBS)が好ましい。
【0101】
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)、ジオルトトリルグアニジン、オルトトリルビグアニジンなどが挙げられる。なかでも、本開示の効果をより良好に発揮できるという理由から、1,3-ジフェニルグアニジン(DPG)が好ましい。
【0102】
加硫促進剤のゴム成分100質量部に対する含有量は、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、該含有量は、8.0質量部以下が好ましく、6.0質量部以下がより好ましく、4.0質量部以下がさらに好ましい。加硫促進剤の含有量が上記範囲内であると、破壊強度および伸びが確保できる傾向があり、本開示の効果をより良好に発揮できる傾向がある。
【0103】
<前記密度が最大のゴム層を構成するゴム組成物の製造>
前記密度が最大のゴム層を構成するゴム組成物は、一般的な方法で製造できる。例えば、バンバリーミキサーやニーダー等の密閉式混練機、オープンロール等の一般的なタイヤ工業で使用される公知の混練機で、上記各成分のうち、加硫剤および加硫促進剤以外の成分を混練りし(ベース練り工程)、その後、加硫剤および加硫促進剤を加えてさらに混練りし(仕上げ練り工程)、加硫する方法等により製造できる。なお、各工程の間にリミル(再練り工程)を行ってもよい。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120~170℃で1~15分間混練りし、再練り工程では、排出温度120~170℃で1~15分間混練りし、仕上げ練り工程では、70~110℃で1~10分間混練りする方法が挙げられる。
【0104】
<トレッド面を構成するゴム層を構成するゴム組成物、および、その製造>
トレッド面を構成するゴム層を構成するゴム組成物は、密度を異なるものとする点を除いては、「密度が最大のゴム層を構成するゴム組成物」に係る上記説明に準じて、同様の原料を用い、それらを同様に処理して、製造することができる。この場合において、密度の調節は当業者が周知・慣用技術の範囲内で適宜実施できる。
【0105】
<低密度部材>
本開示のタイヤは、トレッド部のタイヤ内周面に、前記Dcよりも低い密度を有する低密度部材を備えることができる。低密度部材としては特に限定されず、当該タイヤ内周面に伝わった振動を共振により打ち消す効果のあるものであれば、特に限定されない。そのような低密度部材としては、例えば、パンク防止に用いられるシーラント層、制音体、立体網目構造体などが挙げられる。
【0106】
低密度部材は、トレッド部のタイヤ内周面に配置することでその効果を発揮することができる。低密度部材について、タイヤ半径方向でのその厚さ、および、タイヤ回転軸方向でのその幅、または、その体積ないし断面積や、その他の諸性質は、低密度部材の種類等により異なり得るが、当業者は、適宜、決定することができる。
【0107】
低密度部材は、単独で用いる他、複数のものを組合せて用いることができる。組合せの例としては、例えば、トレッド部のタイヤ内周面に、まず、シーラント層を設置したのち、その上に、さらに、制音体または立体網目構造体等を設置することなどが挙げられるが、これらに限定されない。
【0108】
(シーラント層)
シーラント層としては、一般にパンク防止用として、トレッド部のタイヤ内周面に用いられるものを好適に使用することができる。そのようなシーラント層の具体例としては、例えば、特開2020-23152号公報に記載のものが挙げられる。シーラント層の厚さは、通常、1~10mmであることが好ましい。シーラント層の幅は、通常、ベルト層の最大幅の85~115%であることが好ましく、95~105%であることが好ましい。
【0109】
(制音体)
制音体としては、タイヤ内腔で制音効果を発揮できるものであればいずれも好適に用いることができる。そのような制音体の具体例としては、例えば、特開2019-142503号公報に記載のものが挙げられる。制音体は、例えば、多孔質状のスポンジ材により構成される。スポンジ材は、海綿状の多孔構造体であり、例えばゴムや合成樹脂を発泡させた連続気泡を有するいわゆるスポンジそのものの他、動物繊維、植物繊維または合成繊維等を絡み合わせて一体に連結したウエブ状のものを含む。また「多孔構造体」には、連続気泡のみならず独立気泡を有するものを含む。制音体としては、ポリウレタンからなる連続気泡のスポンジ材が挙げられる。スポンジ材としては、例えば、エーテル系ポリウレタンスポンジ、エステル系ポリウレタンスポンジ、ポリエチレンスポンジなどの合成樹脂スポンジ、クロロプレンゴムスポンジ(CRスポンジ)、エチレンプロピレンゴムスポンジ(EDPMスポンジ)、ニトリルゴムスポンジ(NBRスポンジ)などのゴムスポンジを好適に用いることができ、とりわけエーテル系ポリウレタンスポンジを含むポリウレタン系またはポリエチレン系等のスポンジが、制音性、軽量性、発泡の調節可能性、耐久性などの観点から好ましい。
【0110】
制音体は、トレッド部の内腔面に固着される底面を有する長尺帯状をなし、タイヤ周方向にのびる。このとき周方向の外端部を互いに突き合わせて略円環状に形成し得る他、外端部間を周方向に離間させてもよい。制音体は、外端部を除く周方向の各位置で、実質的に同じ断面形状を有する。この断面形状として、走行時の倒れや変形を防止するために、タイヤ軸方向の巾に対して高さを小とした偏平横長のものが好ましい。特に、半径方向内面側に周方向に連続してのびる凹溝を備えると、制音体の表面積を増加させ、より多くの共鳴エネルギーを吸収し得るとともに、放熱性を高めてスポンジ材の温度上昇を抑え得る。
【0111】
制音体のガラス転移温度(Tg)は、耐久性や柔軟性を良好に保つ観点から、-55℃~-45℃であることが好ましい。低温下での制音体の柔軟性が維持されると、例えば、寒冷時の走行にあっても、制音体が空気の振動エネルギーを熱エネルギーに効果的に変換し、走行ノイズが十分に低減される。本明細書において、Tgは、TA Instruments社製の示差走査熱量計SC Q2000を用いて、ASTM D 6604(公開日2013年)に従って測定する値である。
【0112】
制音体の密度は、タイヤの重量増加を招くことなく250Hz付近の走行ノイズを低減する観点から、密度が1.0×10-2g/cm3~4.0×10-2g/cm3であることが好ましい。
【0113】
制音体の体積は、空気の振動エネルギーの十分な変換等の観点から、タイヤ内腔の全体積の0.4~30%が望ましい。制音体の体積とは、制音体の見かけの全体積であって、内部の気泡を含めた外形から定められる体積を意味する。本明細書において、タイヤ内腔の全体積Vは、空気入りタイヤを正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填した無負荷の正規状態において下記式で近似的に求めるものとする。
V=A×{(Di-Dr)/2+Dr}×π
ここで、上記式中、“A”は前記正規状態のタイヤ・リム組立体をCTスキャニングして得られるタイヤ内腔の横断面積、“Di”は正規状態でのタイヤの内腔面の最大外径、“Dr”はリム径、“π”は円周率である。
【0114】
制音体の引張強さは、制音体の耐久性能等の観点から、70~115kPaが望ましい。
【0115】
(立体網目構造体)
立体網目構造体としては、一般に、吸音材として作用するものであればいずれも好適に用いることができる。そのような吸音材の具体例としては、例えば、特開2018-90131号公報に記載のものが挙げられる。立体網目構造体は、より詳しくは、樹脂を溶融させた複数の線条が不規則に絡み合い、その絡合部が溶着されることにより形成されたものである。
【0116】
立体網目構造体は、タイヤ内腔に固定されていることが好ましい。タイヤ内腔への固定方法は、特に限定されず、例えば、接着剤等によりタイヤ内面に接着すればよいが、上記シーラント層を構成するシーラント材により固定されることもでき、そのように固定されることは好ましい。
【0117】
立体網目構造体の厚さは、特に限定されないが、好ましくは1.0~150mm、より好ましくは30~120mmである。幅は、特に限定されないが、効果がより好適に得られるという理由から、上記シーラント層の幅の50~95%であることが好ましく、60~90%であることがより好ましい。
【0118】
立体網目構造体の断面積比(すなわち、(立体網目構造体の断面積/タイヤ内腔の断面積)×100)は、効率的な吸音性能の観点から、2~90%が好ましく、5~70%がより好ましく、20~70%がさらに好ましい。ここで、断面積比を変化させるためには、例えば、立体網目構造体の幅、厚さを変化すればよい。立体網目構造体の断面積とは、立体網目構造体の見かけの断面積であって、内部の空洞を含めた立体網目構造体の外形から定められる断面積を言う。立体網目構造体の断面積は、立体網目構造体の体積を立体網目構造体の平均厚さ(タイヤ半径方向の厚さ)で除することにより算出される。ここで、立体網目構造体の体積とは、立体網目構造体の見かけの全体積であって、内部の空洞を含めた立体網目構造体の外形から定められる体積を言う。また、立体網目構造体の平均厚さも、内部の空洞を含めた立体網目構造体の外形から定められる平均厚さを言う。また、本明細書において、タイヤ内腔の断面積は、タイヤ内腔の全体積を、タイヤ内腔のタイヤ半径方向の高さで除することにより算出される。
【0119】
立体網目構造体の見かけ密度は、効率的な吸音性能の観点から、1.0~25.0×10-2g/cm3が好ましく、2.0~20.0×10-2g/cm3がより好ましく、3.0~10.0×10-2g/cm3がさらに好ましい。なお、本明細書において、見かけ密度とは、立体網目構造体の内部に存在する空洞も立体網目構造体の体積とみなして計算される密度であり、立体網目構造体の質量を、立体網目構造体の見かけの全体積(内部の空洞を含めた立体網目構造体の外形から定められる体積)で除することにより算出される。具体的には、立体網目構造体を用いて、概形1m×1m×1mの立方体状の測定試料を作成し、作成した測定試料の質量を測定することにより算出できる。
【0120】
立体網目構造体の25%圧縮硬度は、好ましくは20~250N、より好ましくは60~220Nである。25%圧縮硬度が上記範囲内であると、シール性に悪影響を及ぼさずに、良好なロードノイズ低減性が得られ、また、タイヤに釘等が刺さった際に、損傷を受けにくくなる。なお、本明細書において、立体網目構造体の25%圧縮硬度は、直径200mmの真円状の加圧板を使用し、JIS K 6400-2に準拠して測定される。
【0121】
立体網目構造体は、上記線条が、中空繊維であることが好ましい。これにより、より良好なロードノイズ低減性が得られる。上記線条の中空率は、シール性、ロードノイズ低減性により優れるという理由から、10~90%が好ましく、20~80%がより好ましい。なお、本明細書において、上記線条の中空率とは、上記線条の線条軸(繊維軸)に対して垂直方向の断面(横断面)を撮影し、断面の全面積(Sa)と中空部の面積(Sb)を測定し、下記の式を用いて算出した値をいう。ただし、Sbは、複数の中空部を有する場合には、それぞれの中空部の面積の総和を意味する。
中空率(%)=(Sb/Sa)×100
【0122】
上記線条の平均径(平均繊維径)は、特に限定されないが、好ましくは0.1~5.0mm、より好ましくは0.3~2.0mmである。上記線条の平均径を上記範囲内にすることで、ノイズの低減効果が十分に得られ、かつ、タイヤに釘等が刺さった際に損傷を受けにくくすることができる。線条の平均径は、走査型原子間力顕微鏡写真の画像解析、走査型電子顕微鏡写真の画像解析、透過型顕微鏡写真の画像解析、X線散乱データの解析、細孔電気抵抗法(コールター原理法)等によって測定できる。なお、上記線条の径とは、上記線条の線条軸(繊維軸)に対して垂直方向の断面の見かけの径(空洞を含めた径)を意味する。
【0123】
<タイヤトレッドおよびタイヤの製造>
本開示のタイヤトレッドおよびタイヤは、上述のトレッド面を構成するゴム層を構成するゴム組成物およびトレッド面を構成するゴム層よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層を構成するゴム組成物を用いて、通常の方法により製造できる。すなわち、上記各ゴム組成物を、それぞれ未加硫の段階で、それぞれのタイヤトレッドの形状にあわせて押出し加工し、タイヤ成型機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、通常の方法にて成型することにより、未加硫タイヤを形成し、この未加硫タイヤを加硫機中で加圧加硫することにより、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。
【0124】
<用途>
本開示のタイヤは、空気入りタイヤ、非空気入りタイヤを問わないが、空気入りタイヤであることが好ましい。また、本開示のタイヤは、乗用車用タイヤ、トラック・バス用タイヤ、二輪車用タイヤ、競技用タイヤなどの高性能タイヤ、冬用タイヤ、ランフラットタイヤなど各種タイヤに用いることができ、特に、乗用車用タイヤとして好適に用いることができる。
【0125】
なかでも、乗用車用空気入りタイヤに適用する場合は、前記式(I)を満たすことが好ましい。前記式(I)を満たす乗用車用空気入りタイヤは、外径に対する幅が狭いため、走行時のトレッド部の振動の寄与を小さくし、トレッド振動音を低減させるとともに固有振動数を高周波化させるため、人体で感知しにくくする効果が期待できると考えられる。
【実施例
【0126】
実施例に基づいて本開示を具体的に説明する。本開示は、これら実施例に限定されない。
【0127】
実施例および比較例
以下、トレッド部が二層のゴム層からなるタイヤについて説明する。トレッド面を構成するゴム層を第一層、トレッド面を構成するゴム層よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層を第二層とする。
【0128】
<低密度部材の製造>
(低密度部材1(シーラント層))
表1の配合の各成分を二軸混練押出機に投入し、バレル温度100℃、200rpmの条件下で混練加工し、シーラントを調製した。表1に記載された各成分の詳細は、以下の通りである。
【0129】
ブチルゴム:ブチル268(エクソンモービル社製、ムーニー粘度(ML1+8(125℃))=32)
液状ポリブテン:日石ポリブテンHV300(JXTGエネルギー(株)製、40℃における動粘度26000mm2/s、100℃における動粘度590mm2/s、数平均分子量1400)
カーボンブラック:N330(キャボットジャパン(株)製、HAFグレード、DBP吸油量102mL/100g)
架橋剤:BPO(日油(株)製のジベンゾイルパーオキサイド)
架橋助剤:バルノックGM(大内新興化学工業(株)製のp-ベンゾキノンジオキシム)
【0130】
【表1】
【0131】
かかるシーラントをシーラント層の形成に用いた。シーラント層は、トレッド部のタイヤ内周面に形成し、その幅は略ベルト層の幅、その厚さは3.0mmとした。該シーラント層を低密度部材1とした。
【0132】
(低密度部材2(制音体))
制音体として、図2に示す形状のものを用い、低密度部材2とした。該制音体は、その体積がタイヤ内腔の全体積の15%、その密度が2.7×10-2g/cm3、Tgが-50℃である。
【0133】
(低密度部材3(立体網目構造体))
樹脂としてベルプレンを用いて特開2018-90131号公報の製造方法に従い製造した、立体網目構造体(見かけ密度:5.1×10-2g/cm3)を用いた。この立体網目構造体を用いて、トレッド部のタイヤ内周面に、幅100mm、厚さ80mm、断面積比41%で吸音層を形成し、低密度部材3とした。なお、立体網目構造体を形成する線条の中空率は50%であった。
【0134】
<ゴム組成物の製造>
(各種薬品)
NR:TSR20(イソプレン系ゴム)
BR:ウベポールBR150B(ハイシスBR、シス含量:97%、トランス含量:2%、ビニル含量:1%、宇部興産(株)から入手可能)
SBR:後述の製造例1で製造した変性溶液重合SBR(スチレン含量:30質量%、ビニル結合量:52モル%、Mw:25万、非油展品)
液状ポリマー1:LIR-50(液状IR、クラレ(株)から入手可能)
液状ポリマー2:Ricon100(液状SBR、Cray Valley社から入手可能)
液状ポリマー3:日石ポリブテンHV-300(液状ポリブテン、JXTGエネルギー(株)から入手可能)
カーボンブラック:N220(ISAF、N2SA:111m2/g、DBP吸油量:115mL/100g、キャボットジャパン(株)から入手可能)
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:17nm)
シランカップリング剤:エボニックデグサ社製のSi266(ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
オイル:Vivatec400(TDAEオイル、H&R社から入手可能)
樹脂1:Sylvares SA85(α-メチルスチレンとスチレンの共重合体(芳香族ビニル系樹脂)、軟化点:85℃、SP値:9.1、Tg:43℃、アリゾナケミカル社から入手可能)
樹脂2:ECR-373(C5留分およびC9留分の共重合体(C5C9系石油樹脂)、軟化点:86℃、エクソンモービル社から入手可能)
樹脂3:マルカレッツM-890A(ジシクロペンタジエン系樹脂(C5系石油樹脂)、軟化点:105℃、丸善石油化学(株)から入手可能)
ワックス:オゾエース0355(パラフィン系、日本精蝋(株)から入手可能)
老化防止剤: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(6PPD)、住友化学(株)から入手可能)
酸化亜鉛:酸化亜鉛1号(三井金属鉱業(株)から入手可能)
ステアリン酸:ビーズステアリン酸「つばき」(日油(株)から入手可能)
硫黄:HK200-5(5%オイル含有粉末硫黄、細井化学工業(株)から入手可能)
加硫促進剤1:ノクセラーCZ(N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(CBS)、大内新興化学工業(株)から入手可能)
加硫促進剤2:ノクセラーD(1,3-ジフェニルグアニジン(DPG)、大内新興化学工業(株)から入手可能)
【0135】
製造例1:SBRの合成
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-ブタジエンを仕込んだ。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した。断熱条件で重合し、最高温度は85℃に達した。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、さらに5分重合させた後、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を変性剤として加えて反応を行った。重合反応終了後、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾールを添加した。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、SBRを得た。
【0136】
(第一層用の未加硫ゴム組成物の製造)
表2に示す配合処方にしたがい、1.7Lの密閉型バンバリーミキサーを用いて、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を排出温度170℃になるまで5分間混練りし、混練物を得た。さらに、得られた混練物を前記バンバリーミキサーにより、排出温度150℃で4分間、再度混練りした(リミル)。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、第一層用の未加硫ゴム組成物を得た。
【0137】
(第二層用の未加硫ゴム組成物の製造)
表3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170℃になるまで5分間混練りし、混練物を得た。さらに、得られた混練物を前記バンバリーミキサーにより、排出温度150℃で4分間、再度混練りした(リミル)。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、第二層用の未加硫ゴム組成物を得た。
【0138】
<試験用タイヤの製造>
上記で得た第一層用の未加硫ゴム組成物を所定の形状の口金を備えた押し出し機でトレッド部のトレッド面を構成するゴム層の形状に押し出し成形し、また、上記で得た第二層用の未加硫ゴム組成物を所定の形状の口金を備えた押し出し機でトレッド面を構成するゴム層よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層の形状に押し出し成形し、タイヤ成型機上で、他のタイヤ部材とともに貼り合わせて、未加硫タイヤを形成した。当該未加硫タイヤを、170℃の条件下で15分間プレス加硫することにより、試験用タイヤ(サイズ:175/60R18)を製造した。なお、第一層と第二層の厚みは、第二層のトレッド部に占める厚みの比率(%)が表3に示したものとなるように調節した。低密度部材を使用した場合には、低密度部材1~3のうちのいずれを使用したかを、表3に示した。
【0139】
<評価>
得られた試験用タイヤについて、以下の評価を行った。結果を表3に示す。
【0140】
(走行耐久性)
試験用タイヤを、内圧250kPa、荷重4.51kN、速度100km/hの条件の下、15分間、突起(高さ5mm、直径10mmの円柱状のもの)の上を台上走行させ、その際のゴム欠け量を測定し、比較例1を100として指数表示した。指数値が大きいほどゴム欠け量が少なく、好ましい。100以上であることを目標性能とする。
【0141】
(実車ノイズ)
試験用タイヤを車両に装着し、50±1km/hの速度で、ISO路面(ISO10844-2014)に準拠する路面を走行した。20mの区間を走行し、10m地点で、周波数800Hzの音圧値を記録した。比較例1を100として指数表示した。指数値が大きくなるほど音が小さく、好ましい。100を超えることを目標性能とする。
【0142】
【表2】
【0143】
【表3】
【0144】
表3の結果より、実施例のタイヤは、比較例のものと比べて、走行耐久性を確保しながら、走行時のタイヤの振動音を抑制できるものであることがわかる。
【符号の説明】
【0145】
1 トレッド部
11 トレッド面を構成するゴム層
12 密度が最大のゴム層
2 サイドウォール
3 ビード部
31 ビードコア
4 カーカス
5 ベルト
6 バンド
61 エッジバンド
62 フルバンド
7 周方向溝
8 リム
9 低密度部材
91 凹溝
H トレッド部の厚み
h 密度が最大のゴム層の厚み
図1
図2