JP2023062957A - タイヤ - Google Patents
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Abstract
【課題】ドライ路面における初期グリップ性能およびピークグリップ性能の総合性能が改善されたタイヤを提供すること。【解決手段】トレッド部を備えたタイヤであって、前記トレッド部は、タイヤ周方向に連続して延びる2以上の周方向溝と、前記周方向溝および接地端によって仕切られた一対のショルダー陸部と、前記一対のショルダー陸部の間に位置するセンター陸部と、幅方向溝とを有し、前記トレッド部の接地面におけるランド比Rが0.50~0.80以下であり、前記トレッド部は、ゴム成分を含有するゴム組成物からなる少なくとも1つのゴム層を有し、周波数10Hz、初期歪0.1%、動的歪振幅±0.25%の条件で測定した前記ゴム組成物の-15℃から20℃における損失正接tanδの平均値tanδAが0.40~0.60であるタイヤ。【選択図】なし
Description
本開示は、タイヤに関する。
空気入りタイヤには、走行初期からのグリップ性能が高く、かつタイヤが温まった際に優れたグリップ性能(ピークグリップ性能)を発揮することが求められている。特許文献1には、特定のカーボンブラックを含有し、走行初期からのグリップ性能およびピークグリップ性能に優れたタイヤトレッド用ゴム組成物が開示されている。
本開示は、ドライ路面における初期グリップ性能およびピークグリップ性能の総合性能が改善されたタイヤを提供することを目的とする。
鋭意検討した結果、トレッド部の接地面におけるランド比、および特定の温度領域における損失正接tanδの平均値を所定の範囲とすることにより、前記課題が解決されることが見出された。
すなわち、本開示は、トレッド部を備えたタイヤであって、前記トレッド部は、タイヤ周方向に連続して延びる2以上の周方向溝と、前記周方向溝および接地端によって仕切られた一対のショルダー陸部と、前記一対のショルダー陸部の間に位置するセンター陸部と、幅方向溝とを有し、前記トレッド部の接地面におけるランド比Rが0.50~0.80以下であり、前記トレッド部は、ゴム成分を含有するゴム組成物からなる少なくとも1つのゴム層を有し、周波数10Hz、初期歪0.1%、動的歪振幅±0.25%の条件で測定した前記ゴム組成物の-15℃から20℃における損失正接tanδの平均値tanδAが0.40~0.60であるタイヤに関する。
本開示によれば、ドライ路面における初期グリップ性能およびピークグリップ性能の総合性能が改善されたタイヤが提供される。
本開示の一実施形態であるタイヤは、トレッド部を備えたタイヤであって、前記トレッド部は、タイヤ周方向に連続して延びる2以上の周方向溝と、前記周方向溝および接地端によって仕切られた一対のショルダー陸部と、前記一対のショルダー陸部の間に位置するセンター陸部と、幅方向溝とを有し、前記トレッド部の接地面におけるランド比Rが0.50~0.80以下であり、前記トレッド部は、ゴム成分を含有するゴム組成物からなる少なくとも1つのゴム層を有し、周波数10Hz、初期歪0.1%、動的歪振幅±0.25%の条件で測定した前記ゴム組成物の-15℃から20℃における損失正接tanδの平均値tanδAが0.40~0.60であるタイヤである。
トレッド部の接地面におけるランド比、および特定の温度領域における損失正接tanδの平均値が上記の要件を満たすことで、得られたタイヤは、ドライ路面における初期グリップ性能およびピークグリップ性能の総合性能が改善される。その理由については、理論に拘束されることは意図しないが、以下のように考えられる。
コーナリング中におけるグリップ性能の向上には、トレッドの接地面積を大きくすることおよびトレッド部の発熱性を高めることが必要であると考えられる。しかしながら、トレッド部のランド比が大きすぎると、トレッド部のゴムが充分に変形することができず、発熱が発生しにくくなるため、かえってグリップ性能が低下することが懸念される。特に走行初期においてはトレッド部が冷えているため、さらに変形が生じにくい状態にある。本開示のタイヤは、(1)ランド比を80%以下とすることで、トレッド部の溝のエッジ部分より変形を生じやすくすることができる、(2)タイヤ温度に対応した温度幅におけるtanδAを所定の範囲とすることにより、走行初期からトレッド面の発熱性を確保できるという特徴を有する。そして、これらが協働することで、初期グリップ性能およびピークグリップ性能の総合性能が改善するという、特筆すべき効果が達成されると考えられる。
tanδAおよびランド比Rは、下記式(1)を満たすことが好ましい。
式(1) 0.21≦tanδA×R≦0.45
式(1) 0.21≦tanδA×R≦0.45
tanδAとランド比Rとの積を前記の範囲とすることで、トレッドゴムが良好な剛性および接地面積を確保し得るとともに、発熱性も向上するため、グリップ性能をより向上させることができると考えられる。
前記ゴム成分は、イソプレン系ゴムおよびブタジエンゴムのうち少なくとも1つを含むことが好ましい。
イソプレン系ゴムやブタジエンゴムのような低温特性に優れたゴム成分を使用することにより、ゴム組成物が低温においても変形を生じやすくすることができ、良好な初期グリップ性能を得やすくなると考えられる。
本開示のタイヤは、少なくとも1つの前記陸部のタイヤ幅方向長さが、タイヤ半径方向外側から内側に向かって漸増していることが好ましい。また、車両装着時に最外側に位置する前記周方向溝のトレッド表面における溝幅をL0、車両装着時に最外側に位置する前記周方向溝の溝底の最深部の95%位置における溝幅をL95としたとき、L95/L0が0.10~0.50であることが好ましい。
周方向溝の溝幅がタイヤ半径方向外側からタイヤ内側に向かって漸減するように設けることで、トレッド陸部が変形しやすくなり、陸部全体で発熱を生じやすくさせることが可能となる。また、陸部の底面の面積が大きくなるため、舵角を付けた際に反力も大きくさせることができる。このことから、トレッド面で生じたグリップに対して、大きな反力を発生させることができ、初期グリップ性能およびピークグリップ性能を向上させることができると考えられる。
tanδAおよびL95/L0は、下記式(2)を満たすことが好ましい。
式(2) tanδA/(L95/L0)≧1.20
式(2) tanδA/(L95/L0)≧1.20
L95/L0に対するtanδAの比を前記の範囲とすることで、トレッド陸部全体が発熱しやすくなり、良好な初期グリップ性能およびピークグリップ性能が得やすくなると考えられる。
前記ゴム組成物は、前記ゴム成分100質量部に対して、樹脂成分および/またはエステル系可塑剤を5~50質量部含有することが好ましい。
ゴム組成物に樹脂成分および/またはエステル系可塑剤を配合することにより、初期グリップ性能およびピークグリップ性能をバランス良く向上させることが可能となると考えられる。
前記ゴム組成物は、前記ゴム成分100質量部に対して、平均一次粒子径が25nm以下のカーボンブラックを5~150質量部含有することが好ましい。
ゴム組成物にこのような小粒子のカーボンブラックを配合することにより、発熱性が向上し、ピークグリップ性能がより向上すると考えられる。
前記ゴム組成物は、前記ゴム成分100質量部に対して、有機架橋剤を1~10質量部含有することが好ましい。
有機架橋剤を配合すると、硫黄による架橋に比べて架橋点間距離が長くなり、エネルギーロスを多く発生することが可能となり、良好なピークグリップ性能が得られると考えられる。
前記ゴム組成物の30℃におけるtanδは0.35以上であることが好ましい。
ゴム組成物の30℃におけるtanδを前記の範囲とすることにより、グリップ性能をより向上させることができると考えられる。
前記ゴム組成物の30℃における複素弾性率は50MPa以下であることが好ましい。
ゴム組成物の30℃における複素弾性率を前記の範囲とすることにより、ゴムの発熱性が高くなり、走行初期からトレッド面の発熱性を確保できることから、初期グリップ性能を向上させることができると考えられる。
前記ゴム組成物のガラス転移温度は-25℃以上であることが好ましい。
ゴム組成物のガラス転移温度を前記の範囲とすることにより、通常走行時の転動時に発生した振動の周波数に対応するエネルギーロスを大きくすることができると考えられる。
本開示のタイヤは、前記トレッド部の接地面積に対する前記周方向溝の合計面積の比が0.12~0.28であり、前記トレッド部の接地面積に対する前記幅方向溝の合計面積の比が0.08~0.20であることが好ましい。
周方向溝および幅方向溝の面積比を前記の範囲とすることにより、トレッド面のエッジ部分の変形により、コーナリング時のグリップ性能を向上させることができると考えられる。
本開示のタイヤは、前記トレッド部の接地面積に対する前記センター陸部の合計面積の比が0.30~0.65であることが好ましい。
センター陸部の面積比を前記の範囲とすることにより、トレッド面の剛性を確保できるため、エッジ成分による発熱に対してゴムが適切な硬度を保つことができ、ブレーキ時に減速させやすくなると考えられる。
本開示のタイヤは、前記ショルダー陸部における前記幅方向溝および前記サイプの面積比率が、前記センター陸部における前記幅方向溝および前記サイプの面積比率よりも大きいことが好ましい。
ショルダー陸部における溝面積比率をセンター陸部における溝面積比率よりも大きくすることにより、コーナリング時にショルダー陸部が変形しやすくなり、ピークグリップ性能がより向上すると考えられる。
<定義>
「正規リム」は、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、JATMAであれば“標準リム”、TRAであれば“Design Rim”、ETRTOであれば“Measuring Rim”である。
「正規リム」は、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、JATMAであれば“標準リム”、TRAであれば“Design Rim”、ETRTOであれば“Measuring Rim”である。
「正規内圧」は、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、JATMAであれば“最高空気圧”、TRAであれば表“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”に記載の最大値、ETRTOであれば“INFLATION PRESSURE”である。
「正規状態」は、タイヤが正規リムにリム組みされかつ正規内圧が充填され、しかも、無負荷の状態である。なお、本明細書において、特に断りがない場合、タイヤ各部の寸法は、前記正規状態で測定される。
「正規荷重」は、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、JATMAであれば“最大負荷能力”、TRAであれば表“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”に記載の最大値、ETRTOであれば“LOAD CAPACITY”である。
「トレッド接地端」とは、正規状態のタイヤに正規荷重が負荷されキャンバー角0度で平面に接地したときの最もタイヤ幅方向外側の接地位置である。
「陸部」とは、トレッド部において、トレッド接地端およびタイヤ周方向に連続して延びる複数の周方向溝によって仕切られた領域をいう。例えば、周方向溝が2つの場合、陸部は一対のショルダー陸部とそれらに挟まれたセンター陸部とに分けられ、周方向溝が3つの場合、センター陸部がさらに車両装着時に車両内側となる陸部と、同外側となる陸部とに分けられる。
「周方向溝」とは、タイヤ周方向に連続して延びる溝であって、トレッド面1における幅が7.0mm以上のものを指す。
「幅方向溝」とは、タイヤ幅方向に延びる溝であって、片端もしくは両端が前記の周方向溝に連通しておらず、かつ、正規状態のタイヤに正規荷重が負荷されキャンバー角0度で平面に接地したときに溝幅を有するものを指す。
「ランド比R」は、正規状態のタイヤに正規荷重が負荷され、キャンバー角0度で平面に接地したとき、全ての溝を埋めたと仮定した状態でのトレッド面の全表面積に対する、接地する接地面の全面積の比である。ここで、全ての溝とは、前記の周方向溝および幅方向溝に該当しない溝(例えば、タイヤ周方向に連続して延びる溝であって、トレッド面における幅が7.0mm未満のもの、タイヤ幅方向に延びる溝であって、陸部を横断し、両端が周方向溝に連通しているもの等)を含むものとする。
「ショルダー陸部における幅方向溝の面積比率」とは、ショルダー陸部の合計面積に対する、該陸部を横断する全ての溝の合計面積を指す。「センター陸部における溝面積比率」とは、センター陸部の合計面積に対する、該陸部を横断する全ての溝の合計面積を指す。
「周方向溝の溝深さ」は、トレッド面と周方向溝の溝底の最深部の延長線との距離によって求められる。周方向溝が複数ある場合、トレッド面と、複数の周方向溝のうち最も深い溝深さを有する周方向溝の溝底の最深部の延長線との距離である。
「オイルの含有量」は、油展ゴムに含まれるオイル量も含む。
<測定方法>
「接地面の全面積」、「ショルダー陸部の合計面積」、「センター陸部の合計面積」、およびこれらの陸部を横断する溝面積は、前記接地形状を基に計算される値である。接地形状は、タイヤを正規リムに装着させ、正規内圧を保持させた後、例えば、トレッド部にインクを塗布し、正規荷重を負荷して厚紙等に垂直に押し付け、トレッド部に塗布されたインクを転写することにより得られる。また、得られた接地形状から、ショルダー陸部を横断する全ての溝を埋めた状態でのショルダー陸部の面積の総和をショルダー陸部の合計面積とし、センター陸部を横断する全ての溝を埋めた状態でのセンター陸部の面積の総和をセンター陸部の合計面積とする。
「接地面の全面積」、「ショルダー陸部の合計面積」、「センター陸部の合計面積」、およびこれらの陸部を横断する溝面積は、前記接地形状を基に計算される値である。接地形状は、タイヤを正規リムに装着させ、正規内圧を保持させた後、例えば、トレッド部にインクを塗布し、正規荷重を負荷して厚紙等に垂直に押し付け、トレッド部に塗布されたインクを転写することにより得られる。また、得られた接地形状から、ショルダー陸部を横断する全ての溝を埋めた状態でのショルダー陸部の面積の総和をショルダー陸部の合計面積とし、センター陸部を横断する全ての溝を埋めた状態でのセンター陸部の面積の総和をセンター陸部の合計面積とする。
「30℃tanδ」は、温度30℃、周波数10Hz、初期歪5%、動歪1%の条件下で測定する損失正接である。損失正接測定用サンプルは、長さ20mm×幅4mm×厚さ1mmの加硫ゴム組成物である。タイヤから切り出して作製する場合には、タイヤのトレッド部から、タイヤ周方向が長辺、タイヤ半径方向が厚さ方向となるように切り出す。
「30℃E*」は、温度30℃、周波数10Hz、初期歪5%、動歪1%の条件下で測定する複素弾性率(MPa)である。複素弾性率測定用サンプルは、30℃tanδの場合と同様にして作製される。
「tanδA」は、-15℃から20℃まで5℃刻みの各温度で、周波数10Hz、初期歪0.1%、動的歪振幅±0.25%の条件でtanδを測定し、得られた8個の数値の平均値として求めることができる。tanδA測定用サンプルは、30℃tanδの場合と同様にして作製される。
「ゴム組成物のガラス転移温度(Tg)」は、GABO社製のイプレクサーシリーズを用い、周波数10Hz、初期歪0.1%、動的歪振幅±0.25%、および昇温速度3℃/minの条件下で、tanδの温度分布曲線を測定し、得られた温度分布曲線における最も大きいtanδ値に対応する温度(tanδピーク温度)として決定する。Tg測定用サンプルは、30℃tanδの場合と同様にして作製される。
「スチレン含量」は、1H-NMR測定により算出される値であり、例えば、SBR等のスチレンに由来する繰り返し単位を有するゴム成分に適用される。「ビニル含量(1,2-結合ブタジエン単位量)」は、JIS K 6239-2:2017に従い、赤外吸収スペクトル分析により算出される値であり、例えば、SBR、BR等のブタジエンに由来する繰り返し単位を有するゴム成分に適用される。「シス含量(シス-1,4-結合ブタジエン単位量)」は、JIS K 6239-2:2017に従い、赤外吸収スペクトル分析により算出される値であり、例えば、BR等のブタジエンに由来する繰り返し単位を有するゴム成分に適用される。
「重量平均分子量(Mw)」は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)(例えば、東ソー(株)製のGPC-8000シリーズ、検出器:示差屈折計、カラム:東ソー(株)製のTSKGEL SUPERMALTIPORE HZ-M)による測定値を基に、標準ポリスチレン換算により求めることができる。例えば、SBR、BR等に適用される。
「カーボンブラックの平均一次粒子径」は、透過型または走査型電子顕微鏡により観察し、視野内に観察されたカーボンブラックの一次粒子を400個以上測定し、その平均により求めることができる。「カーボンブラックのN2SA」は、JIS K 6217-2:2017に準じて測定される。「カーボンブラックのオイル吸収量(DBP吸油量(OAN))」は、JIS K 6217-4:2017に準じて測定される。
「シリカのN2SA」は、ASTM D3037-93に準じてBET法で測定される。
「樹脂成分の軟化点」は、JIS K 6220-1:2015 7.7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。
本開示の一実施形態であるタイヤの作製手順について、以下に詳細に説明する。但し、以下の記載は本開示を説明するための例示であり、本開示の技術的範囲をこの記載範囲にのみ限定する趣旨ではない。なお、本明細書において、「~」を用いて数値範囲を示す場合、その両端の数値を含むものとする。
<タイヤ>
図1は、トレッドを平面に押し付けたときの接地面の模式図である。本開示に係るタイヤを構成するトレッド面1には、トレッドパターンが形成されている。
図1は、トレッドを平面に押し付けたときの接地面の模式図である。本開示に係るタイヤを構成するトレッド面1には、トレッドパターンが形成されている。
図1において、トレッドは、複数の周方向溝4を有している。周方向溝4は、周方向Cに沿って直線状に延びているが、このような態様に限定されるものではなく、例えば、周方向に沿って波状や正弦波状やジクザク状に延びていてもよい。図1において、周方向溝4は3つ設けられているが、本開示において、周方向溝の数は特に限定されず、例えば2~5つであってもよい。
ショルダー陸部3は、周方向溝4とトレッド端Teとの間に形成された一対の陸部である。センター陸部2は、一対のショルダー陸部3の間に形成された陸部である。図1においては、センター陸部2は2つ設けられているが、センター陸部の数は特に限定されず、例えば1つ~5つであってもよい。
陸部の少なくとも1つは、片端もしくは両端が周方向溝4に連通していない幅方向溝を有しており、両端のいずれもが周方向溝4に連通していない幅方向溝を有していることが好ましい。図1において、ショルダー陸部3には、片端が周方向溝4に連通している幅方向溝8と、両端が周方向溝に連通していない幅方向溝5、6が設けられている。また、センター陸部2には、片端が周方向溝4に連通している幅方向溝7と、タイヤ幅方向に延びる溝であって、センター陸部2を横断し、両端が周方向溝に連通している溝9が設けられているが、このような態様に限定されない。
本開示のタイヤは、トレッド部の接地面におけるランド比Rが0.50以上であり、0.52以上が好ましく、0.55以上がより好ましく、0.57以上がさらに好ましく、0.60以上が特に好ましい。ランド比Rが0.50未満であると、トレッド部の変形が大きくなり、グリップ性能が低下すると考えられる。また、接地面積が低下することにより走行初期のトレッド面の発熱性が低減し、初期グリップ性能および耐摩耗性能が低下する傾向がある。一方、ランド比Rは、0.80以下であり、0.77以下が好ましく、0.75以下がより好ましく、0.72以下がさらに好ましく、0.70以下が特に好ましい。ランド比Rは、0.80超であると、トレッド部のゴムが充分に変形することができず、発熱が発生しにくくなるため、グリップ性能が低下する傾向がある。
トレッド部の接地面積に対する周方向溝の合計面積の比は、0.12以上が好ましく、0.14以上がより好ましく、0.16以上がさらに好ましい。また、トレッド部の接地面積に対する周方向溝の合計面積の比は、0.28以下が好ましく、0.26以下がより好ましく、0.24以下がさらに好ましい。
トレッド部の接地面積に対する幅方向溝の合計面積の比は、0.08以上が好ましく、0.10以上がより好ましく、0.12以上がさらに好ましい。また、トレッド部の接地面積に対する幅方向溝およびサイプ22、23の合計面積の比は、0.20以下が好ましく、0.18以下がより好ましく、0.16以下がさらに好ましい。
トレッド部の接地面積に対するセンター陸部2の合計面積の比は、0.30以上が好ましく、0.35以上がより好ましく、0.40以上がさらに好ましい。陸部全体の面積に対するセンター陸部の合計面積の比を上記範囲とすることにより、センター陸部の体積を大きくすることができ、陸部剛性を大きくできるため、エッジ成分による発熱に対してゴムが適切な硬度を保つことができ、ブレーキ時に減速させやすくなると考えられる。また、陸部全体の面積に対するセンター陸部2の合計面積の比は、本開示の効果の観点から、0.65以下が好ましく、0.60以下がより好ましく、0.55以下がさらに好ましい。
本開示では、トレッド部は少なくとも1つのゴム層を有する。本開示のトレッド部は、単一のゴム層からなるトレッドであってもよく、外面がトレッド面1を構成するゴム層(キャップゴム層)、および、前記キャップゴム層とベルト層との間に存在する1または2以上のゴム層を有するトレッド部であってもよい。トレッド部全体の厚さに対するキャップゴム層の厚さは、例えば、30%以上、40%以上、50%以上、60%以上、70%以上とすることができる。
本開示において、トレッド部全体の厚さは、5.0mm以上が好ましく、5.5mm以上がより好ましく、6.0mm以上がさらに好ましく、6.5mm以上が特に好ましい。また、トレッド部全体の厚さは、10.0mm以下が好ましく、9.5mm以下がより好ましく、9.0mm以下がさらに好ましく、8.5mm以下が特に好ましい。なお、本開示におけるトレッド部全体の厚さとは、トレッド部を構成するゴム層の合計厚さを意味し、トレッド面1からベルト層までの最短距離により求められる。
周方向溝4の最深部の溝深さは、トレッド部全体の厚さの20%以上が好ましく、40%以上がより好ましく、50%以上がさらに好ましく、60%以上が特に好ましい。また、周方向溝4の最深部の溝深さは、トレッド部全体の厚さの95%以下が好ましく、90%以下がより好ましく、85%以下がさらに好ましく、80%以下が特に好ましい。
図2は、タイヤのトレッドの一部が示された拡大断面図である。図2において、上下方向がタイヤ半径方向であり、左右方向がタイヤ幅方向であり、紙面に垂直な方向がタイヤ周方向である。
本開示において、少なくとも1つの陸部のタイヤ幅方向長さは、タイヤ半径方向外側から内側に向かって漸増していることが好ましい。これにより、陸部が変形しやすくなり、陸部全体で発熱を生じやすくさせることが可能となる。また、陸部の底面の面積が大きくなるため、舵角を付けた際に反力も大きくさせることができる。このことから、トレッド面1で生じたグリップに対して、大きな反力を発生させることができ、初期グリップ性能およびピークグリップ性能を向上させることができると考えられる。なお、本開示の周方向溝の溝壁15は、タイヤ半径方向外側から内側に向かって直線状に延びているが、このような態様に限定されるものではなく、例えば、曲線状や階段状に延びていてもよい。
車両装着時に最外側に位置する周方向溝4のトレッド表面における溝幅L0に対する、前記周方向溝4の溝底の最深部の95%位置における溝幅L95の比(L95/L0)は、本開示の効果の観点から、0.10以上が好ましく、0.15以上がより好ましく、0.20以上がさらに好ましく、0.25以上がさらに好ましく、0.30以上が特に好ましい。また、L95/L0は、0.60以下が好ましく、0.55以下がより好ましく、0.50以下がさらに好ましく、0.45以下がさらに好ましく、0.40以下が特に好ましい。なお、図2において、各ゴム層の図示は省略している。
本開示のゴム組成物のtanδAは、グリップ性能の観点から、0.40以上であり、0.41以上が好ましく、0.43以上がより好ましく、0.45以上がさらに好ましく、0.47以上が特に好ましい。また、ゴム組成物のtanδAは、耐ブロー性能の観点から、0.60以下であり、0.58以下が好ましく、0.56以下がより好ましく、0.54以下がさらに好ましく、0.52以下が特に好ましい。
本開示のゴム組成物の30℃tanδは、グリップ性能の観点から、0.32以上が好ましく、0.35以上がより好ましく、0.37以上がさらに好ましく、0.40以上が特に好ましい。また、耐ブロー性能の観点からは、0.55以下が好ましく、0.53以下がより好ましく、0.50以下がさらに好ましく、0.48以下が特に好ましい。
本開示のゴム組成物の30℃E*は、グリップ性能の観点から、60MPa以下が好ましく、56MPa以下がより好ましく、53MPa以下がさらに好ましく、50MPa以下がさらに好ましく、48MPa以下が特に好ましい。また、操縦安定性能の観点からは、8MPa以上が好ましく、9MPa以上がより好ましく、10MPa以上がさらに好ましく、12MPa以上がさらに好ましく、15MPa以上がさらに好ましく、20MPa以上が特に好ましい。
本開示のゴム組成物のTgは、-25℃以上が好ましく、-20℃以上がより好ましく、-15℃以上がさらに好ましい。ゴム組成物のTgを前記の範囲とすることにより、通常走行時の転動時に発生した振動の周波数に対応するエネルギーロスを大きくすることができる。なお、ゴム組成物のTgの上限値は特に制限されないが、20℃以下が好ましく、15℃以下がより好ましく、10℃以下がさらに好ましい。
なお、本開示のゴム組成物のtanδT、tanδA、30℃tanδ、および30℃E*、およびTgは、後記のゴム成分、フィラー、軟化剤等の種類や配合量により適宜調整することができる。
前記式(1)で表されるtanδAとランド比Rとの積は、0.20以上であり、0.21以上が好ましく、0.24以上がより好ましく、0.27以上がさらに好ましく、0.29以上が特に好ましい。tanδAとランド比Rとの積を前記の範囲とすることで、トレッドゴムが良好な剛性および接地面積を確保し得るとともに、発熱性も向上するため、グリップ性能をより向上させることができると考えられる。また、tanδTとランド比Rとの積は、本開示の効果の観点から、0.48以下であり、0.45以下が好ましく、0.42以下がより好ましく、0.39以下がさらに好ましく、0.36以下が特に好ましい。
前記式(2)で表されるL95/L0に対するtanδAの比(tanδA/(L95/L0))は、0.67以上が好ましく、0.78以上がより好ましく、1.00以上がさらに好ましく、1.10以上がさらに好ましく、1.20以上がさらに好ましく、1.29以上が特に好ましい。tanδAとランド比Rとの積を前記の範囲とすることで、トレッドゴムが良好な剛性および接地面積を確保し得るとともに、発熱性も向上するため、グリップ性能をより向上させることができると考えられる。また、tanδA/(L95/L0)は、本開示の効果の観点から、5.00以下が好ましく、4.00以下がより好ましく、3.00以下がさらに好ましく、2.00以下が特に好ましい。
[ゴム組成物]
本開示のタイヤは、前述したトレッドパターンと、ゴム組成物の前記の物性とが協働することにより、初期グリップ性能およびピークグリップ性能をより効果的に改善することができる。本開示のゴム組成物は、トレッド部を構成する少なくとも1つのゴム層に用いられる。また、2以上のゴム層を有するトレッド部を備えたタイヤの場合には、本開示のゴム組成物は、ベルト層のタイヤ半径方向外側に隣接する最内層以外のいずれかのゴム層に用いられることが好ましく;少なくとも外面がトレッド面1を構成するゴム層(キャップゴム層)に用いられることがより好ましい。
本開示のタイヤは、前述したトレッドパターンと、ゴム組成物の前記の物性とが協働することにより、初期グリップ性能およびピークグリップ性能をより効果的に改善することができる。本開示のゴム組成物は、トレッド部を構成する少なくとも1つのゴム層に用いられる。また、2以上のゴム層を有するトレッド部を備えたタイヤの場合には、本開示のゴム組成物は、ベルト層のタイヤ半径方向外側に隣接する最内層以外のいずれかのゴム層に用いられることが好ましく;少なくとも外面がトレッド面1を構成するゴム層(キャップゴム層)に用いられることがより好ましい。
<ゴム成分>
本開示のゴム組成物は、ゴム成分として、ジエン系ゴムが好適に用いられる。ゴム成分中のジエン系ゴムの含有量は、本開示の効果の観点から、80質量%以上が好ましく、85質量%以上がより好ましく、90質量%以上がさらに好ましく、95質量%以上が特に好ましい。また、ジエン系ゴムのみからなるゴム成分としてもよい。
本開示のゴム組成物は、ゴム成分として、ジエン系ゴムが好適に用いられる。ゴム成分中のジエン系ゴムの含有量は、本開示の効果の観点から、80質量%以上が好ましく、85質量%以上がより好ましく、90質量%以上がさらに好ましく、95質量%以上が特に好ましい。また、ジエン系ゴムのみからなるゴム成分としてもよい。
ジエン系ゴムとしては、例えば、イソプレン系ゴム、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、スチレンイソプレンゴム(SIR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)等が挙げられる。これらのジエン系ゴムは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、イソプレン系ゴム、BR、およびSBRからなる群より選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましく;SBRを含有することがより好ましく;SBRとイソプレン系ゴムおよびBRのうち少なくとも1種とを含有することがさらに好ましい。また、SBRのみからなるゴム成分としてもよく、SBRおよびBRのみからなるゴム成分としてもよい。
(イソプレン系ゴム)
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。これらのイソプレン系ゴムは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
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。これらのイソプレン系ゴムは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
イソプレン系ゴムを含有する場合のゴム成分中の含有量は、ピークグリップ性能の観点から、50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、30質量%以下がさらに好ましく、20質量%以下が特に好ましい。また、該含有量の下限値は特に制限されないが、初期グリップ性能の観点から、例えば、1質量%以上、3質量%以上、5質量%以上、10質量%以上とすることができる。
(BR)
BRとしては特に限定されるものではなく、例えば、シス含量が50モル%未満のBR(ローシスBR)、シス含量が90モル%以上のBR(ハイシスBR)、希土類元素系触媒を用いて合成された希土類系ブタジエンゴム(希土類系BR)、シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するBR(SPB含有BR)、変性BR(ハイシス変性BR、ローシス変性BR)等タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。これらのBRは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なお、BRのシス含量は、前記測定方法により測定される。
BRとしては特に限定されるものではなく、例えば、シス含量が50モル%未満のBR(ローシスBR)、シス含量が90モル%以上のBR(ハイシスBR)、希土類元素系触媒を用いて合成された希土類系ブタジエンゴム(希土類系BR)、シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するBR(SPB含有BR)、変性BR(ハイシス変性BR、ローシス変性BR)等タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。これらのBRは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なお、BRのシス含量は、前記測定方法により測定される。
ハイシスBRとしては、例えば、日本ゼオン(株)、宇部興産(株)、JSR(株)等より市販されているものを使用することができる。ハイシスBRを含有することで低温特性および耐摩耗性能を向上させることができる。ハイシスBRのシス含量は、95モル%以上が好ましく、96モル%以上がより好ましく、97モル%以上がさらに好ましく、98モル%以上が特に好ましい。なお、BRのシス含量は、前記測定方法により測定される。
BRの重量平均分子量(Mw)は、耐摩耗性能の観点から、30万以上が好ましく、35万以上がより好ましく、40万以上がさらに好ましい。また、架橋均一性等の観点からは、200万以下が好ましく、150万以下がより好ましく、100万以下がさらに好ましい。なお、BRのMwは、前記測定方法により測定される。
BRを含有する場合のゴム成分中の含有量は、初期グリップ性能の観点から、1質量%以上が好ましく、3質量%以上がより好ましく、5質量%以上がさらに好ましく、10質量%以上が特に好ましい。また、BRの含有量は、60質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましく、30質量%以下がさらに好ましく、15質量%以下が特に好ましい。
(SBR)
SBRとしては特に限定はなく、溶液重合SBR(S-SBR)、乳化重合SBR(E-SBR)、これらの変性SBR(変性S-SBR、変性E-SBR)等が挙げられる。変性SBRとしては、末端および/または主鎖が変性されたSBR、スズ、ケイ素化合物等でカップリングされた変性SBR(縮合物、分岐構造を有するもの等)等が挙げられる。なかでもS-SBRおよび変性SBRが好ましい。さらに、これらSBRの水素添加物(水素添加SBR)等も使用することができる。
SBRとしては特に限定はなく、溶液重合SBR(S-SBR)、乳化重合SBR(E-SBR)、これらの変性SBR(変性S-SBR、変性E-SBR)等が挙げられる。変性SBRとしては、末端および/または主鎖が変性されたSBR、スズ、ケイ素化合物等でカップリングされた変性SBR(縮合物、分岐構造を有するもの等)等が挙げられる。なかでもS-SBRおよび変性SBRが好ましい。さらに、これらSBRの水素添加物(水素添加SBR)等も使用することができる。
前記で列挙されたSBRは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。前記で列挙された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)、ZSエラストマー(株)等より市販されているものを使用することができる。
SBRのスチレン含量は、ピークグリップ性能および耐摩耗性能の観点から、10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く、25質量%以上が特に好ましい。また、グリップ性能の温度依存性および耐ブロー性能の観点からは、60質量%以下が好ましく、55質量%以下がより好ましく、50質量%以下がさらに好ましい。なお、SBRのスチレン含有量は、前記測定方法により測定される。
SBRのビニル含量は、シリカとの反応性の担保、ピークグリップ性能、および耐摩耗性能の観点から、10モル%以上が好ましく、15モル%以上がより好ましく、20モル%以上がさらに好ましい。また、SBRのビニル含量は、温度依存性の増大防止、破断伸び、および耐摩耗性能の観点から、70モル%以下が好ましく、65モル%以下がより好ましく、60モル%以下がさらに好ましい。なお、SBRのビニル含量は、前記測定方法により測定される。
SBRの重量平均分子量(Mw)は、ピークグリップ性能の観点から、20万以上が好ましく、25万以上がより好ましい。また、架橋均一性の観点から、重量平均分子量は200万以下が好ましく、180万以下がより好ましく、150万以下がさらに好ましい。なお、SBRの重量平均分子量は、前記測定方法により測定される。
SBRを含有する場合のゴム成分中の含有量は、本開示の効果の観点から、30質量%以上が好ましく、40質量%以上がより好ましく、50質量%以上がさらに好ましく、60質量%以上が特に好ましい。また、SBRの含有量の上限値は特に限定されず、例えば、100質量%、95質量%以下、90質量%以下、85質量%以下、80質量%以下とすることができる。
(その他のゴム成分)
ゴム成分は、本開示の効果に影響を与えない範囲で、ジエン系ゴム以外の他のゴム成分を含有してもよい。他のゴム成分としては、タイヤ工業で一般的に用いられる架橋可能なゴム成分を用いることができ、例えば、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ポリノルボルネンゴム、シリコーンゴム、塩化ポリエチレンゴム、フッ素ゴム(FKM)、アクリルゴム(ACM)、ヒドリンゴム等が挙げられる。これら他のゴム成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、上記のゴム成分の他に、公知の熱可塑性エラストマーを含有してもよく、含有しなくてもよい。
ゴム成分は、本開示の効果に影響を与えない範囲で、ジエン系ゴム以外の他のゴム成分を含有してもよい。他のゴム成分としては、タイヤ工業で一般的に用いられる架橋可能なゴム成分を用いることができ、例えば、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ポリノルボルネンゴム、シリコーンゴム、塩化ポリエチレンゴム、フッ素ゴム(FKM)、アクリルゴム(ACM)、ヒドリンゴム等が挙げられる。これら他のゴム成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、上記のゴム成分の他に、公知の熱可塑性エラストマーを含有してもよく、含有しなくてもよい。
<フィラー>
本開示のゴム組成物は、フィラーとしてカーボンブラックおよび/またはシリカを含有することが好ましく、カーボンブラックを含有することがより好ましい。また、フィラーは、カーボンブラックおよびシリカのみからなるフィラーとしてもよく、カーボンブラックのみからなるフィラーとしてもよい。
本開示のゴム組成物は、フィラーとしてカーボンブラックおよび/またはシリカを含有することが好ましく、カーボンブラックを含有することがより好ましい。また、フィラーは、カーボンブラックおよびシリカのみからなるフィラーとしてもよく、カーボンブラックのみからなるフィラーとしてもよい。
(シリカ)
シリカとしては、特に限定されず、例えば、乾式法により調製されたシリカ(無水シリカ)、湿式法により調製されたシリカ(含水シリカ)等、タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。なかでもシラノール基が多いという理由から、湿式法により調製された含水シリカが好ましい。これらのシリカは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
シリカとしては、特に限定されず、例えば、乾式法により調製されたシリカ(無水シリカ)、湿式法により調製されたシリカ(含水シリカ)等、タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。なかでもシラノール基が多いという理由から、湿式法により調製された含水シリカが好ましい。これらのシリカは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
シリカの窒素吸着比表面積(N2SA)は、補強性およびピークグリップ性能の確保の観点から、100m2/g以上が好ましく、120m2/g以上がより好ましく、140m2/g以上がさらに好ましく、150m2/g以上が特に好ましい。また、分散性の観点からは、350m2/g以下が好ましく、300m2/g以下がより好ましく、250m2/g以下がさらに好ましい。なお、シリカのN2SAは、前記測定方法により測定される。
シリカを含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、本開示の効果の観点から、30質量部以上が好ましく、40質量部以上がより好ましく、50質量部以上がさらに好ましく、60質量部以上が特に好ましい。また、ゴムの比重を低減させ軽量化を図る観点から、130質量部以下が好ましく、120質量部以下がより好ましく、110質量部以下がさらに好ましい。
(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、例えば、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAF等タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。これらの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。
カーボンブラックとしては特に限定されず、例えば、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAF等タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。これらの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。
カーボンブラックの平均一次粒子径は、補強性およびピークグリップ性能の観点から、40nm以下が好ましく、35nm以下がより好ましく、30nm以下がさらに好ましく、25nm以下がさらに好ましく、22nm以下がさらに好ましく、20nm以下が特に好ましい。また、分散性の観点からは、10nm以上が好ましく、12nm以上がより好ましく、15nm以上がさらに好ましい。なお、カーボンブラックの平均一次粒子径は、前記測定方法により測定される。
カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は、補強性およびピークグリップ性能の観点から、50m2/g以上が好ましく、70m2/g以上がより好ましく、100m2/g以上がさらに好ましく、120m2/g以上が特に好ましい。また、分散性の観点からは、250m2/g以下が好ましく、220m2/g以下がより好ましい。なお、カーボンブラックのN2SAは、前記測定方法により測定される。
カーボンブラックのオイル吸収量(DBP吸油量(OAN))は、補強性およびピークグリップ性能の観点から、85mL/100g以上が好ましく、90mL/100g以上がより好ましく、100mL/100g以上がさらに好ましい。また、該OANは、グリップ性能の観点から、250mL/100g以下が好ましく、225mL/100g以下がより好ましく、200mL/100g以下がさらに好ましい。なお、カーボンブラックのOANは、前記測定方法により測定される。
カーボンブラックを含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、耐候性や補強性の観点から、1質量部以上が好ましく、3質量部以上がより好ましく、5質量部以上がさらに好ましい。また、低燃費性能の観点からは、150質量部以下が好ましく、140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、120質量部以下が特に好ましい。
(その他のフィラー)
シリカおよびカーボンブラック以外のフィラーとしては、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、アルミナ、クレー、タルク等、従来からタイヤ工業において一般的に用いられているものを配合することができる。
シリカおよびカーボンブラック以外のフィラーとしては、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、アルミナ、クレー、タルク等、従来からタイヤ工業において一般的に用いられているものを配合することができる。
ゴム成分100質量部に対するフィラーの合計含有量は、補強性およびグリップ性能の観点から、40質量部以上が好ましく、50質量部以上がより好ましく、60質量部以上がさらに好ましく、70質量部以上が特に好ましい。また、分散性の観点からは、150質量部以下が好ましく、140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、120質量部以下が特に好ましい。
(シランカップリング剤)
シリカは、シランカップリング剤と併用することが好ましい。シランカップリング剤としては、特に限定されず、タイヤ工業において、従来からシリカと併用される任意のシランカップリング剤を使用することができるが、例えば、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、2-メルカプトエチルトリメトキシシラン、2-メルカプトエチルトリエトキシシラン等のメルカプト系シランカップリング剤;ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド等のスルフィド系シランカップリング剤;3-オクタノイルチオ-1-プロピルトリエトキシシラン、3-ヘキサノイルチオ-1-プロピルトリエトキシシラン、3-オクタノイルチオ-1-プロピルトリメトキシシラン等のチオエステル系シランカップリング剤;ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニル系シランカップリング剤;3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノ系シランカップリング剤;γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のグリシドキシ系シランカップリング剤;3-ニトロプロピルトリメトキシシラン、3-ニトロプロピルトリエトキシシラン等のニトロ系シランカップリング剤;3-クロロプロピルトリメトキシシラン、3-クロロプロピルトリエトキシシラン等のクロロ系シランカップリング剤;等が挙げられる。なかでも、スルフィド系シランカップリング剤および/またはメルカプト系シランカップリング剤を含有することが好ましい。シランカップリング剤としては、例えば、モメンティブ社等より市販されているものを使用することができる。これらのシランカップリング剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
シリカは、シランカップリング剤と併用することが好ましい。シランカップリング剤としては、特に限定されず、タイヤ工業において、従来からシリカと併用される任意のシランカップリング剤を使用することができるが、例えば、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、2-メルカプトエチルトリメトキシシラン、2-メルカプトエチルトリエトキシシラン等のメルカプト系シランカップリング剤;ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド等のスルフィド系シランカップリング剤;3-オクタノイルチオ-1-プロピルトリエトキシシラン、3-ヘキサノイルチオ-1-プロピルトリエトキシシラン、3-オクタノイルチオ-1-プロピルトリメトキシシラン等のチオエステル系シランカップリング剤;ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニル系シランカップリング剤;3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノ系シランカップリング剤;γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のグリシドキシ系シランカップリング剤;3-ニトロプロピルトリメトキシシラン、3-ニトロプロピルトリエトキシシラン等のニトロ系シランカップリング剤;3-クロロプロピルトリメトキシシラン、3-クロロプロピルトリエトキシシラン等のクロロ系シランカップリング剤;等が挙げられる。なかでも、スルフィド系シランカップリング剤および/またはメルカプト系シランカップリング剤を含有することが好ましい。シランカップリング剤としては、例えば、モメンティブ社等より市販されているものを使用することができる。これらのシランカップリング剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
シランカップリング剤を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、シリカの分散性を高める観点から、0.5質量部以上が好ましく、1.0質量部以上がより好ましく、2.0質量部以上がさらに好ましく、4.0質量部以上が特に好ましい。また、耐摩耗性能の低下を防止する観点からは、20質量部以下が好ましく、15質量部以下がより好ましく、12質量部以下がさらに好ましい。
シランカップリング剤のシリカ100質量部に対する含有量は、シリカの分散性を高める観点から、1.0質量部以上が好ましく、3.0質量部以上がより好ましく、5.0質量部以上がさらに好ましい。また、コストおよび加工性の観点からは、20質量部以下が好ましく、15質量部以下がより好ましく、12質量部以下がさらに好ましい。
<軟化剤>
本開示に係るゴム組成物は、軟化剤を含有することが好ましい。軟化剤としては、例えば、樹脂成分、オイル、液状ゴム、エステル系可塑剤等が挙げられる。
本開示に係るゴム組成物は、軟化剤を含有することが好ましい。軟化剤としては、例えば、樹脂成分、オイル、液状ゴム、エステル系可塑剤等が挙げられる。
(樹脂成分)
樹脂成分としては、特に限定されないが、タイヤ工業で慣用される石油樹脂、テルペン系樹脂、ロジン系樹脂、フェノール系樹脂等が挙げられる。これらの樹脂成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
樹脂成分としては、特に限定されないが、タイヤ工業で慣用される石油樹脂、テルペン系樹脂、ロジン系樹脂、フェノール系樹脂等が挙げられる。これらの樹脂成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
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。
本明細書において「芳香族系石油樹脂」とは、C9留分を重合することにより得られる樹脂をいい、それらを水素添加したものや変性したものであってもよい。C9留分としては、例えば、ビニルトルエン、アルキルスチレン、インデン、メチルインデン等の炭素数8~10個相当の石油留分が挙げられる。芳香族系石油樹脂の具体例としては、例えば、クマロンインデン樹脂、クマロン樹脂、インデン樹脂、および芳香族ビニル系樹脂が好適に用いられる。芳香族ビニル系樹脂としては、経済的で、加工しやすく、発熱性に優れているという理由から、α-メチルスチレンもしくはスチレンの単独重合体またはα-メチルスチレンとスチレンとの共重合体が好ましく、α-メチルスチレンとスチレンとの共重合体がより好ましい。芳香族ビニル系樹脂としては、例えば、クレイトン社、イーストマンケミカル社等より市販されているものを使用することができる。
本明細書において「C5C9系石油樹脂」とは、前記C5留分と前記C9留分を共重合することにより得られる樹脂をいい、それらを水素添加したものや変性したものであってもよい。C5留分およびC9留分としては、前記の石油留分が挙げられる。C5C9系石油樹脂としては、例えば、東ソー(株)、LUHUA社等より市販されているものを使用することができる。
テルペン系樹脂としては、α-ピネン、β-ピネン、リモネン、ジペンテン等のテルペン化合物から選ばれる少なくとも1種からなるポリテルペン樹脂;前記テルペン化合物と芳香族化合物とを原料とする芳香族変性テルペン樹脂;テルペン化合物とフェノール系化合物とを原料とするテルペンフェノール樹脂;並びにこれらのテルペン系樹脂に水素添加処理を行ったもの(水素添加されたテルペン系樹脂)が挙げられる。芳香族変性テルペン樹脂の原料となる芳香族化合物としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルトルエン等が挙げられる。テルペンフェノール樹脂の原料となるフェノール系化合物としては、例えば、フェノール、ビスフェノールA、クレゾール、キシレノール等が挙げられる。
ロジン系樹脂としては、特に限定されないが、例えば天然樹脂ロジン、それを水素添加、不均化、二量化、エステル化等で変性したロジン変性樹脂等が挙げられる。
フェノール系樹脂としては、特に限定されないが、フェノールホルムアルデヒド樹脂、アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂、アルキルフェノールアセチレン樹脂、オイル変性フェノールホルムアルデヒド樹脂等が挙げられる。
樹脂成分の軟化点は、グリップ性能の観点から、60℃以上が好ましく、70℃以上がより好ましく、80℃以上がさらに好ましい。また、加工性、ゴム成分とフィラーとの分散性向上という観点からは、150℃以下が好ましく、140℃以下がより好ましく、130℃以下がさらに好ましい。なお、樹脂成分の軟化点は、前記測定方法により測定される。
樹脂成分を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、ピークグリップ性能の観点から、3質量部以上が好ましく、5質量部以上がより好ましく、10質量部以上がさらに好ましく、15質量部以上が特に好ましい。また、加工性の観点からは、60質量部以下が好ましく、50質量部以下がより好ましく、40質量部以下がさらに好ましく、35質量部以下が特に好ましい。
(オイル)
オイルとしては、例えば、プロセスオイル、植物油脂、動物油脂等が挙げられる。前記プロセスオイルとしてはパラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイル等が挙げられる。また、環境対策で多環式芳香族(polycyclic aromatic compound:PCA)化合物の含量の低いプロセスオイルを使用することもできる。前記低PCA含量プロセスオイルとしては、軽度抽出溶媒和物(MES)、処理留出物芳香族系抽出物(TDAE)、重ナフテン系オイル等が挙げられる。
オイルとしては、例えば、プロセスオイル、植物油脂、動物油脂等が挙げられる。前記プロセスオイルとしてはパラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイル等が挙げられる。また、環境対策で多環式芳香族(polycyclic aromatic compound:PCA)化合物の含量の低いプロセスオイルを使用することもできる。前記低PCA含量プロセスオイルとしては、軽度抽出溶媒和物(MES)、処理留出物芳香族系抽出物(TDAE)、重ナフテン系オイル等が挙げられる。
オイルを含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、加工性の観点から、5質量部以上が好ましく、10質量部以上がより好ましく、15質量部以上がさらに好ましい。また、耐摩耗性能の観点からは、100質量部以下が好ましく、80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。
(液状ゴム)
液状ゴムは、常温(25℃)で液体状態のポリマーであれば特に限定されないが、例えば、液状ブタジエンゴム(液状BR)、液状スチレンブタジエンゴム(液状SBR)、液状イソプレンゴム(液状IR)、液状スチレンイソプレンゴム(液状SIR)、液状ファルネセンゴム等が挙げられる。これらの液状ゴムは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
液状ゴムは、常温(25℃)で液体状態のポリマーであれば特に限定されないが、例えば、液状ブタジエンゴム(液状BR)、液状スチレンブタジエンゴム(液状SBR)、液状イソプレンゴム(液状IR)、液状スチレンイソプレンゴム(液状SIR)、液状ファルネセンゴム等が挙げられる。これらの液状ゴムは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
液状ゴムを含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、1質量部以上が好ましく、5質量部以上がより好ましく、10質量部以上がさらに好ましい。また、液状ゴムの含有量は、50質量部以下が好ましく、40質量部以下がより好ましく、30質量部以下がさらに好ましい。
(エステル系可塑剤)
エステル系可塑剤としては、例えば、アジピン酸ジブチル(DBA)、アジピン酸ジイソブチル(DIBA)、アジピン酸ジオクチル(DOA)、アゼライン酸ジ2-エチルヘキシル(DOZ)、セバシン酸ジブチル(DBS)、アジピン酸ジイソノニル(DINA)、フタル酸ジエチル(DEP)、フタル酸ジオクチル(DOP)、フタル酸ジウンデシル(DUP)、フタル酸ジブチル(DBP)、セバシン酸ジオクチル(DOS)、リン酸トリブチル(TBP)、リン酸トリオクチル(TOP)、リン酸トリエチル(TEP)、リン酸トリメチル(TMP)、チミジントリリン酸(TTP)、リン酸トリクレシル(TCP)、リン酸トリキシレニル(TXP)等が挙げられる。これらのエステル系可塑剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
エステル系可塑剤としては、例えば、アジピン酸ジブチル(DBA)、アジピン酸ジイソブチル(DIBA)、アジピン酸ジオクチル(DOA)、アゼライン酸ジ2-エチルヘキシル(DOZ)、セバシン酸ジブチル(DBS)、アジピン酸ジイソノニル(DINA)、フタル酸ジエチル(DEP)、フタル酸ジオクチル(DOP)、フタル酸ジウンデシル(DUP)、フタル酸ジブチル(DBP)、セバシン酸ジオクチル(DOS)、リン酸トリブチル(TBP)、リン酸トリオクチル(TOP)、リン酸トリエチル(TEP)、リン酸トリメチル(TMP)、チミジントリリン酸(TTP)、リン酸トリクレシル(TCP)、リン酸トリキシレニル(TXP)等が挙げられる。これらのエステル系可塑剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
エステル系可塑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、初期グリップ性能の観点から、1質量部以上が好ましく、5質量部以上がより好ましく、10質量部以上がさらに好ましい。また、ピークグリップ性能の観点からは、50質量部以下が好ましく、40質量部以下がより好ましく、30質量部以下がさらに好ましい。
樹脂成分およびエステル系可塑剤のゴム成分100質量部に対する合計含有量は、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質量部以上がさらに好ましく、20質量部以上がさらに好ましく、25質量部以上が特に好ましい。また、該含有量は、50質量部以下が好ましく、45質量部以下がより好ましく、40質量部以下がさらに好ましく、35質量部以下が特に好ましい。樹脂成分およびエステル系可塑剤の合計含有量を前記の範囲とすることにより、初期グリップ性能およびピークグリップ性能をバランス良く向上させることができる。
軟化剤のゴム成分100質量部に対する含有量(複数の軟化剤を併用する場合は全ての合計量)は、ピークグリップ性能の観点から、5質量部以上が好ましく、10質量部以上がより好ましく、15質量部以上がさらに好ましく、20質量部以上がさらに好ましく、25質量部以上が特に好ましい。また、加工性の観点からは、120質量部以下が好ましく、100質量部以下がより好ましく、90質量部以下がさらに好ましく、80質量部以下が特に好ましい。
<その他の配合剤>
本開示に係るゴム組成物には、前記成分以外にも、従来タイヤ工業で一般に使用される配合剤、例えば、ワックス、加工助剤、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、架橋剤、加硫促進剤等を適宜含有することができる。
本開示に係るゴム組成物には、前記成分以外にも、従来タイヤ工業で一般に使用される配合剤、例えば、ワックス、加工助剤、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、架橋剤、加硫促進剤等を適宜含有することができる。
ワックスを含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、ゴムの耐候性の観点から、0.5質量部以上が好ましく、1.0質量部以上がより好ましく、1.5質量部以上がさらに好ましい。また、ブルームによるタイヤの白色化防止の観点からは、10質量部以下が好ましく、5.0質量部以下がより好ましい。
老化防止剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、アミン系、キノリン系、キノン系、フェノール系、イミダゾール系の各化合物や、カルバミン酸金属塩等の老化防止剤が挙げられ、N-(1,3-ジメチルブチル)-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン、N-イソプロピル-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン、N,N’-ジフェニル-p-フェニレンジアミン、N,N’-ジ-2-ナフチル-p-フェニレンジアミン、N-シクロヘキシル-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン等のフェニレンジアミン系老化防止剤、および2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン重合体、6-エトキシ-2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン等のキノリン系老化防止剤が好ましい。これらの老化防止剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
老化防止剤を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、ゴムの耐オゾンクラック性の観点から、0.5質量部以上が好ましく、1.0質量部以上がより好ましく、1.5質量部以上がさらに好ましい。また、耐摩耗性能やウェットグリップ性能の観点からは、10質量部以下が好ましく、5.0質量部以下がより好ましい。
ステアリン酸を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、加工性の観点から、0.5質量部以上が好ましく、1.0質量部以上がより好ましく、1.5質量部以上がさらに好ましい。また、加硫速度の観点からは、10質量部以下が好ましく、5.0質量部以下がより好ましい。
酸化亜鉛を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、加工性の観点から、0.5質量部以上が好ましく、1.0質量部以上がより好ましく、1.5質量部以上がさらに好ましい。また、耐摩耗性能の観点からは、10質量部以下が好ましく、5.0質量部以下がより好ましい。
架橋剤としては硫黄が好適に用いられる。硫黄としては、粉末硫黄、油処理硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄等を用いることができる。
硫黄を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、十分な加硫反応を確保する観点から、0.1質量部以上が好ましく、0.3質量部以上がより好ましく、0.5質量部以上がさらに好ましい。また、劣化防止の観点からは、5.0質量部以下が好ましく、4.0質量部以下がより好ましく、3.0質量部以下がさらに好ましく、2.5質量部以下が特に好ましい。なお、架橋剤として、オイル含有硫黄を使用する場合の加硫剤の含有量は、オイル含有硫黄に含まれる純硫黄分の合計含有量とする。
硫黄以外の架橋剤として、公知の有機架橋剤を用いることもできる。有機架橋剤を配合すると、硫黄による架橋に比べて架橋点間距離が長くなり、エネルギーロスを多く発生することが可能となり、良好なピークグリップ性能が得られる。
有機架橋剤としては、ポリスルフィド結合以外の架橋鎖を形成できるものであれば特に限定されないが、例えば、アルキルフェノール・塩化硫黄縮合物、1,6-ヘキサメチレン-ジチオ硫酸ナトリウム・二水和物、1,6-ビス(N,N’-ジベンジルチオカルバモイルジチオ)ヘキサン、ジクミルパーオキサイド等が挙げられ、1,6-ビス(N,N’-ジベンジルチオカルバモイルジチオ)ヘキサンが好ましい。これらの有機架橋剤は、田岡化学工業(株)、ランクセス(株)、フレクシス社等より市販されているものを使用することができる。
有機架橋剤を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、1質量部以上が好ましく、2質量部以上がより好ましく、3質量部以上がさらに好ましい。また、該含有量は、10質量部以下が好ましく、8質量部以下がより好ましく、6質量部以下がさらに好ましい。
加硫促進剤としては、例えば、スルフェンアミド系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤、ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤、カプロラクタムジスルフィド等が挙げられる。これら加硫促進剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、所望の効果がより好適に得られる点から、スルフェンアミド系加硫促進剤、ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、およびカプロラクタムジスルフィドからなる群から選ばれる1以上の加硫促進剤が好ましく、ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤、およびチウラム系加硫促進剤からなる群から選ばれる1以上の加硫促進剤がより好ましい。
スルフェンアミド系加硫促進剤としては、例えば、N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(TBBS)、N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(CBS)、N,N-ジシクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(DCBS)等が挙げられる。なかでも、TBBSおよびCBSが好ましい。
チアゾール系加硫促進剤としては、例えば、2-メルカプトベンゾチアゾール(MBT)またはその塩、ジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィド(MBTS)、2-(2,4-ジニトロフェニル)メルカプトベンゾチアゾール、2-(2,6-ジエチル-4-モルホリノチオ)ベンゾチアゾール等が挙げられる。なかでも、MBTSおよびMBTが好ましく、MBTSがより好ましい。
チウラム系加硫促進剤としては、例えば、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)、テトラメチルチウラムジスルフィド(TMTD)、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフィド(TMTM)、ジペンタメチレンチウラムジスルフィド、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド等が挙げられる。なかでも、TOT-NおよびTMTDが好ましく、TOT-Nがより好ましい。
グアニジン系加硫促進剤としては、例えば、1,3-ジフェニルグアニジン(DPG)、1,3-ジ-o-トリルグアニジン、1-o-トリルビグアニド、ジカテコールボレートのジ-o-トリルグアニジン塩、1,3-ジ-o-クメニルグアニジン、1,3-ジ-o-ビフェニルグアニジン、1,3-ジ-o-クメニル-2-プロピオニルグアニジン等が挙げられる。なかでも、DPGが好ましい。
ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤としては、例えば、ピペリジニウムペンタメチレンジチオカルバメート(PPDC)、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛(ZnMDC)、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛(ZnEDC)、ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛(ZnBDC)、ジベンジルジチオカルバミン酸亜鉛(ZDBzC)、N-エチル-N-フェニルジチオカルバミン酸亜鉛(ZnEPDC)、N-ペンタメチレンジチオカルバミン酸亜鉛(ZnPDC)、ジブチルジチオカルバミン酸ナトリウム(NaBDC)、ジメチルジチオカルバミン酸銅(CuMDC)、ジメチルジチオカルバミン酸鉄(FeMDC)、ジエチルジチオカルバミン酸テルル(TeEDC)等が挙げられる。なかでも、ZnBDCおよびZDBzCが好ましい。
カプロラクタムジスルフィドとしては、例えば、N,N’-ジ(δ-カプロラクタム)ジスルフィド、N,N’-ジ(ε-カプロラクタム)ジスルフィド、N,N’-ジ(3-メチル-δ-カプロラクタム)ジスルフィド、N,N’-ジ(3-エチル-ε-カプロラクタム)ジスルフィド、N,N’-ジ(δ-メトキシ-ε-カプロラクタム)ジスルフィド、N,N’-ジ(3-クロル-ε-カプロラクタム)ジスルフィド、N,N’-ジ(δ-ニトロ-ε-カプロラクタム)ジスルフィド、N,N’-ジ(3-アミノ-ε-カプロラクタム)ジスルフィド等が挙げられる。なかでも、N,N’-ジ(ε-カプロラクタム)ジスルフィドが好ましい。
加硫促進剤を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、1.0質量部以上が好ましく、1.5質量部以上がより好ましく、2.0質量部以上がさらに好ましい。また、加硫促進剤のゴム成分100質量部に対する含有量は、8.0質量部以下が好ましく、7.0質量部以下がより好ましく、6.0質量部以下がさらに好ましく、5.0質量部以下が特に好ましい。加硫促進剤の含有量を上記範囲内とすることにより、破壊強度および伸びが確保できる傾向がある。
<製造>
本開示に係るゴム組成物は、公知の方法により製造することができる。例えば、前記の各成分をオープンロール、密閉式混練機(バンバリーミキサー、ニーダー等)等のゴム混練装置を用いて混練りすることにより製造できる。
本開示に係るゴム組成物は、公知の方法により製造することができる。例えば、前記の各成分をオープンロール、密閉式混練機(バンバリーミキサー、ニーダー等)等のゴム混練装置を用いて混練りすることにより製造できる。
混練り工程は、例えば、加硫剤および加硫促進剤以外の配合剤および添加剤を混練りするベース練り工程と、ベース練り工程で得られた混練物に加硫剤および加硫促進剤を添加して混練りするファイナル練り(F練り)工程とを含んでなるものである。さらに、前記ベース練り工程は、所望により、複数の工程に分けることもできる。
混練条件としては特に限定されるものではないが、例えば、ベース練り工程では、排出温度150~170℃で3~10分間混練りし、ファイナル練り工程では、70~110℃で1~5分間混練りする方法が挙げられる。加硫条件としては、特に限定されるものではなく、例えば、150~200℃で10~30分間加硫する方法が挙げられる。
前記ゴム組成物から構成されるトレッドを備えた本開示のタイヤは、通常の方法により製造することができる。すなわち、ゴム成分に対して上記各成分を必要に応じて配合した未加硫のゴム組成物を、トレッドを構成する少なくとも1層のゴム層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熱加圧することにより、タイヤを製造することができる。加硫条件としては、特に限定されるものではなく、例えば、150~200℃で10~30分間加硫する方法が挙げられる。
<用途>
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、二輪車用タイヤ等の汎用タイヤとすることも、レース用タイヤとすることもできる。なお、乗用車用タイヤとは、四輪で走行する自動車に装着されることを前提としたタイヤであり、その最大負荷能力が1000kg以下のものを指す。また、本開示のタイヤは、全シーズン用タイヤ、夏用タイヤ、スタッドレスタイヤ等の冬用タイヤに使用可能である。
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、二輪車用タイヤ等の汎用タイヤとすることも、レース用タイヤとすることもできる。なお、乗用車用タイヤとは、四輪で走行する自動車に装着されることを前提としたタイヤであり、その最大負荷能力が1000kg以下のものを指す。また、本開示のタイヤは、全シーズン用タイヤ、夏用タイヤ、スタッドレスタイヤ等の冬用タイヤに使用可能である。
以下、本開示を実施例に基づいて説明するが、本開示はこれら実施例のみに限定されるものではない。
以下、実施例および比較例において用いた各種薬品をまとめて示す。
NR:TSR20
SBR:JSR(株)製のHP755B(S-SBR、スチレン含量:37質量%、ビニル含量:37モル%、ゴム成分100重量部に対しオイル分37.5重量部含有)
BR:宇部興産(株)製のUBEPOL BR(登録商標)150B(シス含量:97モル%、Mw:44万)
カーボンブラック1:キャボットジャパン(株)製のショウブラックN330(N2SA:75m2/g、DBP吸油量:102mL/100g、平均一次粒子径:28nm)
カーボンブラック2:東海カーボン(株)製のシースト9(SAF、N2SA:142m2/g、DBP吸油量:115mL/100g、平均一次粒子径:19nm)
シリカ:ローディア社製のZEOSIL 1165MP(N2SA:160m2/g)
シランカップリング剤:エボニックデグサ社製のSi69(ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド)
樹脂成分1:東ソー(株)製のペトロタック100V(C5C9系石油樹脂、軟化点:96℃)
樹脂成分2:ヤスハラケミカル(株)製のYSレジン TO125(テルペンスチレン樹脂、軟化点:125℃)
エステル系可塑剤:大八木化学工業(株)製のDOS(ビス(2-エチルヘキシル)セバケート)
液状ゴム:(株)クラレ製のL-SBR-820(液状SBR)
オイル:H&R(株)製のVivaTec500(TDAEオイル)
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛2種
ステアリン酸:日油(株)製のビーズステアリン酸つばき
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)
ワックス:大内新興化学工業(株)製のサンノックN
硫黄:軽井沢硫黄(株)製の粉末硫黄
有機架橋剤:ランクセス(株)製のVP 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)
加硫促進剤1:三新化学工業(株)製のサンセラーCM-G(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))
加硫促進剤2:大内新興化学工業(株)製のノクセラーZTC(ジベンジルジチオカルバミン酸亜鉛(ZDBzC))
加硫促進剤3:大内新興化学工業(株)製のノクセラーTOT-N(テトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィド)
加硫促進剤4:ラインケミー社製のレノグラン CLD-80(N,N’-ジ(ε-カプロラクタム)ジスルフィド)
NR:TSR20
SBR:JSR(株)製のHP755B(S-SBR、スチレン含量:37質量%、ビニル含量:37モル%、ゴム成分100重量部に対しオイル分37.5重量部含有)
BR:宇部興産(株)製のUBEPOL BR(登録商標)150B(シス含量:97モル%、Mw:44万)
カーボンブラック1:キャボットジャパン(株)製のショウブラックN330(N2SA:75m2/g、DBP吸油量:102mL/100g、平均一次粒子径:28nm)
カーボンブラック2:東海カーボン(株)製のシースト9(SAF、N2SA:142m2/g、DBP吸油量:115mL/100g、平均一次粒子径:19nm)
シリカ:ローディア社製のZEOSIL 1165MP(N2SA:160m2/g)
シランカップリング剤:エボニックデグサ社製のSi69(ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド)
樹脂成分1:東ソー(株)製のペトロタック100V(C5C9系石油樹脂、軟化点:96℃)
樹脂成分2:ヤスハラケミカル(株)製のYSレジン TO125(テルペンスチレン樹脂、軟化点:125℃)
エステル系可塑剤:大八木化学工業(株)製のDOS(ビス(2-エチルヘキシル)セバケート)
液状ゴム:(株)クラレ製のL-SBR-820(液状SBR)
オイル:H&R(株)製のVivaTec500(TDAEオイル)
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛2種
ステアリン酸:日油(株)製のビーズステアリン酸つばき
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)
ワックス:大内新興化学工業(株)製のサンノックN
硫黄:軽井沢硫黄(株)製の粉末硫黄
有機架橋剤:ランクセス(株)製のVP 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)
加硫促進剤1:三新化学工業(株)製のサンセラーCM-G(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))
加硫促進剤2:大内新興化学工業(株)製のノクセラーZTC(ジベンジルジチオカルバミン酸亜鉛(ZDBzC))
加硫促進剤3:大内新興化学工業(株)製のノクセラーTOT-N(テトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィド)
加硫促進剤4:ラインケミー社製のレノグラン CLD-80(N,N’-ジ(ε-カプロラクタム)ジスルフィド)
(実施例および比較例)
表1および表2に示す配合処方にしたがい、1.7Lの密閉型バンバリーミキサーを用いて、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を排出温度150~160℃になるまで1~10分間混練りし、混練物を得た。次に、2軸オープンロールを用いて、得られた混練物に硫黄および加硫促進剤を添加し、4分間、105℃になるまで練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。得られた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のキャップゴム層(厚さ:5.5mm)の形状に合わせて押し出し成形し、キャップゴム層とベルト層との間に介在する中間ゴム層(厚さ:1.5mm)および他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを作製し、170℃の条件下で12分間プレス加硫することにより、表3および表4に示す各試験用タイヤ(サイズ:205/55R15、リム:16×6.5J、内圧:230kPa)を得た。なお、周方向溝の溝深さ(最深部)は5.0mmとした。表3は乗用車用タイヤ、表4はレース用タイヤである。
表1および表2に示す配合処方にしたがい、1.7Lの密閉型バンバリーミキサーを用いて、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を排出温度150~160℃になるまで1~10分間混練りし、混練物を得た。次に、2軸オープンロールを用いて、得られた混練物に硫黄および加硫促進剤を添加し、4分間、105℃になるまで練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。得られた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のキャップゴム層(厚さ:5.5mm)の形状に合わせて押し出し成形し、キャップゴム層とベルト層との間に介在する中間ゴム層(厚さ:1.5mm)および他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを作製し、170℃の条件下で12分間プレス加硫することにより、表3および表4に示す各試験用タイヤ(サイズ:205/55R15、リム:16×6.5J、内圧:230kPa)を得た。なお、周方向溝の溝深さ(最深部)は5.0mmとした。表3は乗用車用タイヤ、表4はレース用タイヤである。
<ゴム組成物のtanδAおよびTgの測定>
加硫後の各ゴム試験片を、各試験用タイヤのトレッド部の各ゴム層から、タイヤ周方向が長辺、タイヤ半径方向が厚さ方向となるように、長さ20mm×幅4mm×厚さ1mmで切り出して作製した。各ゴム試験片について、GABO社製のイプレクサーシリーズを用いて、周波数10Hz、初期歪0.1%、動的歪振幅±0.25%の条件下、-15℃から20℃まで5℃刻みの各温度で損失正接tanδを測定した。そして、得られた8個の数値の平均値をtanδAとした。また、周波数10Hz、初期歪0.1%、動的歪振幅±0.25%、および昇温速度3℃/minの条件下でtanδの温度分布曲線を測定し、得られた温度分布曲線における最も大きいtanδ値に対応する温度(tanδピーク温度)をガラス転移温度(Tg)とした。結果を表1、表2に示す。
加硫後の各ゴム試験片を、各試験用タイヤのトレッド部の各ゴム層から、タイヤ周方向が長辺、タイヤ半径方向が厚さ方向となるように、長さ20mm×幅4mm×厚さ1mmで切り出して作製した。各ゴム試験片について、GABO社製のイプレクサーシリーズを用いて、周波数10Hz、初期歪0.1%、動的歪振幅±0.25%の条件下、-15℃から20℃まで5℃刻みの各温度で損失正接tanδを測定した。そして、得られた8個の数値の平均値をtanδAとした。また、周波数10Hz、初期歪0.1%、動的歪振幅±0.25%、および昇温速度3℃/minの条件下でtanδの温度分布曲線を測定し、得られた温度分布曲線における最も大きいtanδ値に対応する温度(tanδピーク温度)をガラス転移温度(Tg)とした。結果を表1、表2に示す。
<30℃tanδおよび30℃E*の測定>
加硫後の各ゴム試験片を、各試験用タイヤのトレッド部の各ゴム層から、タイヤ周方向が長辺、タイヤ半径方向が厚さ方向となるように、長さ20mm×幅4mm×厚さ1mmで切り出して作製した。各ゴム試験片について、GABO社製のイプレクサーシリーズを用いて、温度30℃、周波数10Hz、初期歪5%、動歪1%の条件下でtanδおよび複素弾性率(E*)を測定した。結果を表1および表2に示す。
加硫後の各ゴム試験片を、各試験用タイヤのトレッド部の各ゴム層から、タイヤ周方向が長辺、タイヤ半径方向が厚さ方向となるように、長さ20mm×幅4mm×厚さ1mmで切り出して作製した。各ゴム試験片について、GABO社製のイプレクサーシリーズを用いて、温度30℃、周波数10Hz、初期歪5%、動歪1%の条件下でtanδおよび複素弾性率(E*)を測定した。結果を表1および表2に示す。
<初期グリップ性能>
試験用タイヤを国産FR車(2000cc)の全輪に装着し、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、2周目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官能評価した。評価は1点~10点の整数値で行い、評点が高いほど操舵時のコントロールの安定性に優れる評価基準のもと、テストドライバー10名の合計点を算出した。基準比較例(表3では比較例1、表4では比較例12)の合計点を基準値(100)に換算し、各試験用タイヤの評価結果を合計点に比例するように指数化して表示した。数値が大きいほど初期グリップ性能が高いことを示す。
試験用タイヤを国産FR車(2000cc)の全輪に装着し、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、2周目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官能評価した。評価は1点~10点の整数値で行い、評点が高いほど操舵時のコントロールの安定性に優れる評価基準のもと、テストドライバー10名の合計点を算出した。基準比較例(表3では比較例1、表4では比較例12)の合計点を基準値(100)に換算し、各試験用タイヤの評価結果を合計点に比例するように指数化して表示した。数値が大きいほど初期グリップ性能が高いことを示す。
<ピークグリップ性能>
試験用タイヤを国産FR車(2000cc)の全輪に装着し、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官能評価した。評価は1点~10点の整数値で行い、評点が高いほど操舵時のコントロールの安定性に優れる評価基準のもと、テストドライバー10名の合計点を算出した。基準比較例(表3では比較例1、表4では比較例12)の合計点を基準値(100)に換算し、各試験用タイヤの評価結果を合計点に比例するように指数化して表示した。数値が大きいほどドライ路面において、走行中のグリップ性能の低下が小さく、走行中の安定したグリップ性能が良好に得られることを示す。
試験用タイヤを国産FR車(2000cc)の全輪に装着し、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官能評価した。評価は1点~10点の整数値で行い、評点が高いほど操舵時のコントロールの安定性に優れる評価基準のもと、テストドライバー10名の合計点を算出した。基準比較例(表3では比較例1、表4では比較例12)の合計点を基準値(100)に換算し、各試験用タイヤの評価結果を合計点に比例するように指数化して表示した。数値が大きいほどドライ路面において、走行中のグリップ性能の低下が小さく、走行中の安定したグリップ性能が良好に得られることを示す。
なお、初期グリップ性能およびピークグリップ性能の総合性能(初期グリップ性能指数およびピークグリップ性能指数の総和)は、200超を性能目標値とする。
表3および表4の結果より、トレッド部の接地面におけるランド比、および特定の温度領域における損失正接tanδの平均値を所定の範囲とした本開示のタイヤは、ドライ路面における初期グリップ性能およびピークグリップ性能の総合性能が改善されていることがわかる。
<実施形態>
本開示の実施形態の例を以下に示す。
本開示の実施形態の例を以下に示す。
〔1〕トレッド部を備えたタイヤであって、前記トレッド部は、タイヤ周方向に連続して延びる2以上の周方向溝と、前記周方向溝および接地端によって仕切られた一対のショルダー陸部と、前記一対のショルダー陸部の間に位置するセンター陸部と、幅方向溝とを有し、前記トレッド部の接地面におけるランド比Rが0.50~0.80以下であり、前記トレッド部は、ゴム成分を含有するゴム組成物からなる少なくとも1つのゴム層を有し、周波数10Hz、初期歪0.1%、動的歪振幅±0.25%の条件で測定した前記ゴム組成物の-15℃から20℃における損失正接tanδの平均値tanδAが0.40~0.60であるタイヤ。
〔2〕tanδAおよびランド比Rが下記式(1)を満たす、上記〔1〕記載のタイヤ。
式(1) 0.21≦tanδA×R≦0.45
〔3〕前記ゴム成分が、イソプレン系ゴムおよびブタジエンゴムのうち少なくとも1つを含む、上記〔1〕または〔2〕記載のタイヤ。
〔4〕少なくとも1つの前記陸部のタイヤ幅方向長さが、タイヤ半径方向外側から内側に向かって漸増している、上記〔1〕~〔3〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔5〕車両装着時に最外側に位置する前記周方向溝のトレッド表面における溝幅をL0、車両装着時に最外側に位置する前記周方向溝の溝底の最深部の95%位置における溝幅をL95としたとき、L95/L0が0.10~0.50である、上記〔1〕~〔4〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔6〕tanδAおよびL95/L0が下記式(2)を満たす、上記〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のタイヤ。
式(2) tanδA/(L95/L0)≧1.20
〔7〕前記ゴム組成物が、前記ゴム成分100質量部に対して、樹脂成分および/またはエステル系可塑剤を5~50質量部含有する、上記〔1〕~〔6〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔8〕前記ゴム組成物が、前記ゴム成分100質量部に対して、平均一次粒子径が25nm以下のカーボンブラックを5~150質量部含有する、上記〔1〕~〔7〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔9〕前記ゴム組成物が、前記ゴム成分100質量部に対して、有機架橋剤を1~10質量部含有する、含有する、上記〔1〕~〔8〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔10〕前記ゴム組成物の30℃におけるtanδ(30℃tanδ)が0.35以上である、上記〔1〕~〔9〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔11〕前記ゴム組成物の30℃における複素弾性率(30℃E*)が50MPa以下である、上記〔1〕~〔10〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔12〕前記ゴム組成物のガラス転移温度が-25℃以上である、上記〔1〕~〔11〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔13〕前記トレッド部の接地面積に対する前記周方向溝の合計面積の比が0.12~0.28であり、前記トレッド部の接地面積に対する前記幅方向溝の合計面積の比が0.08~0.20である、上記〔1〕~〔12〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔14〕前記トレッド部の接地面積に対する前記センター陸部の合計面積の比が0.30~0.65である、上記〔1〕~〔13〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔15〕前記ショルダー陸部における前記幅方向溝の面積比率が、前記センター陸部における前記幅方向溝の面積比率よりも大きい、上記〔1〕~〔14〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔2〕tanδAおよびランド比Rが下記式(1)を満たす、上記〔1〕記載のタイヤ。
式(1) 0.21≦tanδA×R≦0.45
〔3〕前記ゴム成分が、イソプレン系ゴムおよびブタジエンゴムのうち少なくとも1つを含む、上記〔1〕または〔2〕記載のタイヤ。
〔4〕少なくとも1つの前記陸部のタイヤ幅方向長さが、タイヤ半径方向外側から内側に向かって漸増している、上記〔1〕~〔3〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔5〕車両装着時に最外側に位置する前記周方向溝のトレッド表面における溝幅をL0、車両装着時に最外側に位置する前記周方向溝の溝底の最深部の95%位置における溝幅をL95としたとき、L95/L0が0.10~0.50である、上記〔1〕~〔4〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔6〕tanδAおよびL95/L0が下記式(2)を満たす、上記〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のタイヤ。
式(2) tanδA/(L95/L0)≧1.20
〔7〕前記ゴム組成物が、前記ゴム成分100質量部に対して、樹脂成分および/またはエステル系可塑剤を5~50質量部含有する、上記〔1〕~〔6〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔8〕前記ゴム組成物が、前記ゴム成分100質量部に対して、平均一次粒子径が25nm以下のカーボンブラックを5~150質量部含有する、上記〔1〕~〔7〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔9〕前記ゴム組成物が、前記ゴム成分100質量部に対して、有機架橋剤を1~10質量部含有する、含有する、上記〔1〕~〔8〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔10〕前記ゴム組成物の30℃におけるtanδ(30℃tanδ)が0.35以上である、上記〔1〕~〔9〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔11〕前記ゴム組成物の30℃における複素弾性率(30℃E*)が50MPa以下である、上記〔1〕~〔10〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔12〕前記ゴム組成物のガラス転移温度が-25℃以上である、上記〔1〕~〔11〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔13〕前記トレッド部の接地面積に対する前記周方向溝の合計面積の比が0.12~0.28であり、前記トレッド部の接地面積に対する前記幅方向溝の合計面積の比が0.08~0.20である、上記〔1〕~〔12〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔14〕前記トレッド部の接地面積に対する前記センター陸部の合計面積の比が0.30~0.65である、上記〔1〕~〔13〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔15〕前記ショルダー陸部における前記幅方向溝の面積比率が、前記センター陸部における前記幅方向溝の面積比率よりも大きい、上記〔1〕~〔14〕のいずれかに記載のタイヤ。
1 トレッド面
2 センター陸部
3 ショルダー陸部
4 周方向溝
5、6、7、8 幅方向溝
9 両端が周方向溝に連通した溝
15 溝壁
C タイヤ周方向
W タイヤ幅方向
CL タイヤ赤道
Te トレッド端
L0 周方向溝のトレッド表面における溝幅
L95 周方向溝の溝底の最深部の95%位置における溝幅
2 センター陸部
3 ショルダー陸部
4 周方向溝
5、6、7、8 幅方向溝
9 両端が周方向溝に連通した溝
15 溝壁
C タイヤ周方向
W タイヤ幅方向
CL タイヤ赤道
Te トレッド端
L0 周方向溝のトレッド表面における溝幅
L95 周方向溝の溝底の最深部の95%位置における溝幅
Claims (15)
- トレッド部を備えたタイヤであって、
前記トレッド部は、タイヤ周方向に連続して延びる2以上の周方向溝と、前記周方向溝および接地端によって仕切られた一対のショルダー陸部と、前記一対のショルダー陸部の間に位置するセンター陸部と、幅方向溝とを有し、
前記トレッド部の接地面におけるランド比Rが0.50~0.80以下であり、
前記トレッド部は、ゴム成分を含有するゴム組成物からなる少なくとも1つのゴム層を有し、
周波数10Hz、初期歪0.1%、動的歪振幅±0.25%の条件で測定した前記ゴム組成物の-15℃から20℃における損失正接tanδの平均値tanδAが0.40~0.60であるタイヤ。 - tanδAおよびランド比Rが下記式(1)を満たす、請求項1記載のタイヤ。
式(1) 0.21≦tanδA×R≦0.45 - 前記ゴム成分が、イソプレン系ゴムおよびブタジエンゴムのうち少なくとも1つを含む、請求項1または2記載のタイヤ。
- 少なくとも1つの前記陸部のタイヤ幅方向長さが、タイヤ半径方向外側から内側に向かって漸増している、請求項1~3のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 車両装着時に最外側に位置する前記周方向溝のトレッド表面における溝幅をL0、車両装着時に最外側に位置する前記周方向溝の溝底の最深部の95%位置における溝幅をL95としたとき、L95/L0が0.10~0.50である、請求項1~4のいずれか一項に記載のタイヤ。
- tanδAおよびL95/L0が下記式(2)を満たす、請求項1~5のいずれか一項に記載のタイヤ。
式(2) tanδA/(L95/L0)≧1.20 - 前記ゴム組成物が、前記ゴム成分100質量部に対して、樹脂成分および/またはエステル系可塑剤を5~50質量部含有する、請求項1~6のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記ゴム組成物が、前記ゴム成分100質量部に対して、平均一次粒子径が25nm以下のカーボンブラックを5~150質量部含有する、請求項1~7のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記ゴム組成物が、前記ゴム成分100質量部に対して、有機架橋剤を1~10質量部含有する、含有する、請求項1~8のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記ゴム組成物の30℃におけるtanδ(30℃tanδ)が0.35以上である、請求項1~9のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記ゴム組成物の30℃における複素弾性率(30℃E*)が50MPa以下である、請求項1~10のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記ゴム組成物のガラス転移温度が-25℃以上である、請求項1~11のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記トレッド部の接地面積に対する前記周方向溝の合計面積の比が0.12~0.28であり、前記トレッド部の接地面積に対する前記幅方向溝の合計面積の比が0.08~0.20である、請求項1~12のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記トレッド部の接地面積に対する前記センター陸部の合計面積の比が0.30~0.65である、請求項1~13のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記ショルダー陸部における前記幅方向溝の面積比率が、前記センター陸部における前記幅方向溝の面積比率よりも大きい、請求項1~14のいずれか一項に記載のタイヤ。
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