JP2023138334A - タイヤ - Google Patents
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Abstract
【課題】高速走行時における乗り心地性能を改善したタイヤを提供すること。【解決手段】ベースゴム層を有するトレッドを備えたタイヤであって、前記ベースゴム層が、ゴム成分を含有するゴム組成物により構成され、前記ベースゴム層の厚みT(mm)と前記ゴム成分中の総スチレン量S(質量%)の積T×Sが0.50を超えるタイヤ。【選択図】なし
Description
本発明は、タイヤに関する。
特許文献1には、ゴム成分、カーボンブラック、熱硬化性樹脂および硬化剤を含有してなるベーストレッド用ゴム組成物において、大粒径のカーボンブラックを用いることで、タイヤの転がり抵抗性(低燃費性能)と操縦安定性を向上させたことが記載されている。
しかしながら、特許文献1に記載のタイヤにおいて、高速走行時の乗り心地性能については改善の余地がある。また、車両性能の向上や高速道の整備などにより、高速で長距離走行を行うことも珍しくなくなった昨今においては、高速走行時の乗り心地性能を向上させることが望まれると考えられる。
本発明は、高速走行時における乗り心地性能を改善し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、ベースゴム層を構成するゴム組成物の厚みT(mm)とベースゴム層を構成するゴム成分中の総スチレン量S(質量%)を所定の関係とすることにより、上記課題を解決できることが見出された。
すなわち、本発明は、ベースゴム層を有するトレッドを備えたタイヤであって、前記ベースゴム層が、ゴム成分を含有するゴム組成物により構成され、前記ベースゴム層の厚みをT(mm)、前記ゴム成分中の総スチレン量をS(質量%)としたとき、TとSとの積(T×S)が0.50超であるタイヤ、に関する。
本発明によれば、高速走行時における乗り心地性能を改善したタイヤが提供される。
本発明の一実施形態であるタイヤは、ベースゴム層を有するトレッドを備えたタイヤであって、前記ベースゴム層が、ゴム成分を含有するゴム組成物により構成され、前記ベースゴム層の厚みをT(mm)、前記ゴム成分中の総スチレン量をS(質量%)としたとき、TとSとの積(T×S)が0.50超であるタイヤである。
理論に拘束されることは意図しないが、本発明の効果が発揮されるメカニズムとしては、例えば以下のように考えられる。
本発明のタイヤは、(1)ベースゴム層のゴム成分中にスチレンが存在することで、ベースゴム層にスチレンが集合したドメインが形成される。(2)高速走行中はゴム内部の温度が常温よりも高くなり、スチレンドメインの分子運動性が向上するため、スチレンドメイン部でベースゴム層外部からの衝撃を緩和させることができる。(3)また、ベースゴム層の厚みとゴム成分中のスチレン量との積を0.50超とすることで、スチレンドメインの量が少ない場合にはベースゴム層を厚くして、衝撃を吸収させやすくし、ベースゴム層が薄い場合にはスチレンドメインを増やすことで、ベースゴム層内で衝撃を吸収しやすくすることができる。上記(1)~(3)が協働することによって、高速走行時の乗り心地性能に優れるという、特筆すべき効果が達成されると考えられる。
前記ゴム組成物が、平均一次粒子径17nm以上のシリカを含有することが好ましい。
前記ゴム組成物が、シリカを含有することで、ゴム組成物の微小変形時の硬さを下げながら補強性を得ることができるため、ベースゴム層での衝撃吸収効果を得やすくなると考えられる。また、シリカの平均一次粒子径が前記の範囲であることによって、シリカの分散性が良好になり、シリカによって拘束されるポリマー分子鎖を減らすことができるため、衝撃を伝播させにくくなり、高速走行時の乗り心地性能がさらに向上すると考えられる。
前記ゴム組成物が、平均一次粒子径40nm以上のカーボンブラックを含有することが好ましい。
前記ゴム組成物が、平均一次粒子径が前記の範囲であるカーボンブラックを含有することで、カーボンブラックの分散性が良好になり、カーボンブラックによって拘束されるポリマー分子鎖を減らすことができるため、衝撃を伝播させにくくなり、高速走行時の乗り心地性能がさらに向上すると考えられる。
前記ゴム成分が、イソプレン系ゴムを30質量%以上90質量%以下含有することが好ましい。
イソプレン系ゴムはスチレン-ブタジエンゴムなどのスチレンを含有するポリマーと非相溶な関係にある為、前記の範囲内でイソプレン系ゴムを含むことにより、スチレンを含有するゴム成分と相分離構造を形成し、ゴム相内にスチレンドメインを発生させやすくし、衝撃を吸収しやすくすることができると考えられる。
前記ゴム組成物の70℃における損失正接(70℃tanδ)と70℃における複素弾性率(MPa)(70℃E*)との比(70℃E*/70℃tanδ)が、100以下であることが好ましい。
70℃tanδはゴムの発熱性を示すものであり、70℃tanδが高いほど、高速走行時にスチレンドメインが動きやすくなり、ゴム層内での衝撃吸収性も得られやすくなると考えられる。しかしながら、タイヤの転がり抵抗の観点からは70℃tanδを過度に高くすることは好ましくない。一方で、E*はゴムの硬さを示すものであり、E*の値が低いほどゴム層が変形しやすく衝撃を吸収しやすくなると考えられる。70℃tanδに対するE*の比を上記の範囲とすることで、tanδの低下に伴ってE*も低くすることより、tanδが低くなった場合においても、良好な高速走行時の乗り心地性能を得やくなると考えられる。
前記ゴム組成物の70℃tanδとSとの比(S/70℃tanδ)が80超であることが好ましい。
ゴムの発熱性が高いほど、ゴム相内での衝撃吸収性を得やすくなる。一方、発熱の影響により、ゴム内部のスチレン部の運動性が高まり、ドメインを維持できなくなることが懸念される。そのため、S/70℃tanδを上記範囲とし、ゴムの70℃tanδに対して充分なスチレン量を含有することで、ゴムの発熱性とスチレンドメインによる衝撃吸収性を得やすくなるため、高速走行時の乗り心地性能がさらに向上すると考えられる。
前記ゴム組成物の70℃における複素弾性率(MPa)(70℃E*)とSとの比(S/70℃E*)が1.0以上であることが好ましい。
S/70℃E*を上記範囲とすることで、ゴムの硬さに対して充分な量のスチレンドメインを形成することができるため、高速走行時の乗り心地性能がさらに向上すると考えられる。
Tが、1.3mm以上3.0mm以下であることが好ましい。
Tが、上記の範囲であることにより、ベースゴム層外部からの応力を緩和させることができ、乗り心地性能がより向上すると考えられる。
Sが、0.4質量%以上2.4質量%以下であることが好ましい。
Sが、上記の範囲であることにより、ベースゴム層に形成されるスチレンのドメインによってベースゴム層外部からの応力を緩和させることができ、乗り心地性能がより向上すると考えられる。
<定義>
「ベースゴム層の厚み(T)」とは、タイヤの赤道面上に周方向溝を有しない場合においては、タイヤの半径方向断面において、タイヤの赤道面と交わるトレッドの最外端の交点から引いた法線に沿って測定される、ベースゴム層のタイヤ半径方向最外部からベルト層のタイヤ半径方向最外部までの直線距離を指す。タイヤの赤道面上に周方向溝を有する場合においては、タイヤ赤道面に最も近い陸部のタイヤ幅方向の中点から引いた法線に沿って測定される、ベースゴム層のタイヤ半径方向最外部からベルト層のタイヤ半径方向最外部までの直線距離を指す。「タイヤ赤道面に最も近い陸部」とは、タイヤ赤道面に存在する周方向溝の、タイヤ赤道面に最も近い溝縁を有する陸部を指すものとする。
「ベースゴム層の厚み(T)」とは、タイヤの赤道面上に周方向溝を有しない場合においては、タイヤの半径方向断面において、タイヤの赤道面と交わるトレッドの最外端の交点から引いた法線に沿って測定される、ベースゴム層のタイヤ半径方向最外部からベルト層のタイヤ半径方向最外部までの直線距離を指す。タイヤの赤道面上に周方向溝を有する場合においては、タイヤ赤道面に最も近い陸部のタイヤ幅方向の中点から引いた法線に沿って測定される、ベースゴム層のタイヤ半径方向最外部からベルト層のタイヤ半径方向最外部までの直線距離を指す。「タイヤ赤道面に最も近い陸部」とは、タイヤ赤道面に存在する周方向溝の、タイヤ赤道面に最も近い溝縁を有する陸部を指すものとする。
「ゴム成分中の総スチレン量(S)」とは、ゴム成分100質量%中に含まれるスチレン部の合計含有量(質量%)であって、Σ(各スチレン含有ゴムのスチレン含量(質量%)×各スチレン含有ゴムのゴム成分中の含有量(質量%)/100)により計算される。例えば、ゴム成分が、第一のSBR(スチレン含量25質量%)30質量%、第二のSBR(スチレン含量27.5質量%)60質量%、およびNR10質量%からなる場合、ゴム成分100質量%中の総スチレン量(S)は、24.0質量%(=25×30/100+27.5×60/100)である。
<測定方法>
「シリカの平均一次粒子径」とは、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シリカの一次粒子を400個以上測定し、その平均により求めることができる。
「シリカの平均一次粒子径」とは、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シリカの一次粒子を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平均一次粒子径」とは、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。
「シリカのN2SA」は、ASTM D3037-93に準じてBET法で測定される。
「シリカのCTAB(セチルトリメチルアンモニウムブロミド)比表面積」は、ASTM D3765-92に準じて測定される。
「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」に準じて測定される。
「70℃tanδ」は、GABO社製のイプレクサーシリーズを用いて、温度70℃、周波数10Hz、初期歪み10%、および、動歪み1%、伸長モードの条件下で測定する損失正接である。損失正接測定用サンプルはタイヤ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、タイヤ半径方向が厚さ方向となるように切り出す。
「70℃E*」は、温度70℃、周波数10Hz、動的歪振幅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、70℃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、樹脂成分、液状ゴム等に適用される。
本発明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。ただし、以下の記載は本発明を説明するための例示であり、本発明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、本発明の一実施形態に係るタイヤのトレッドの一部の断面図であるがこのような態様に限定されない。
図1は、本発明の一実施形態に係るタイヤのトレッドの一部の断面図であるがこのような態様に限定されない。
本発明のタイヤは、図1に示すように、走行時に地面と接触するトレッド部1を有し、そのタイヤ半径方向内側にベルト層8を有している。ベルト層8の下部には、カーカス9およびインナーライナー7が積層されている。また、トレッド部1とベルト層8との間にバンド11が存在してもよい。図1では、ベルト層8が2層に積層され、ベースゴム層4の内側にジョイントレス構造を有するバンド11が配置されている。トレッド部1は、トレッド面を構成するキャップゴム層2と、ベルト層8のタイヤ半径方向外側にベースゴム層4とを備えている。またキャップゴム層2とベースゴム層4の間には、さらに1以上の中間ゴム層が存在していてもよい。本発明に係るタイヤにおいて、ベースゴム層4はゴム成分を含むゴム組成物により構成される。また、キャップゴム層2は、ゴム成分を含むゴム組成物により構成されることが好ましい。
本発明に係るタイヤのベースゴム層の厚みT(mm)は、本発明の効果の観点から、0.8mm以上が好ましく、1.0mm以上がより好ましく、1.3mm以上がさらに好ましく、1.5mm以上が特に好ましい。また、本発明に係るタイヤのベースゴム層の厚みT(mm)は、本発明の効果の観点から、4.0mm以下が好ましく、3.5mm以下がより好ましく、3.0mm以下がさらに好ましい。
本発明に係るタイヤのキャップゴム層の厚みは、本発明の効果の観点から、5.0mm以上が好ましく、5.5mm以上がより好ましく、6.5mm以上がさらに好ましい。また、本発明に係るタイヤのキャップゴム層の厚みは、本発明の効果の観点から、10.0mm以下が好ましく、9.0mm以下がより好ましく、8.5mm以下がさらに好ましい。
本発明に係るタイヤは、前記ベースゴム層の厚みT(mm)と前記ベースゴム層を構成するゴム成分中の総スチレン量S(質量%)とを乗じた値(T×S)が、0.50超である。T×Sは、0.52超が好ましく、0.80超がより好ましく、1.00超がさらに好ましく、1.19超がさらに好ましく、1.50超がより好ましく、2.00超がさらに好ましく、3.00超が特に好ましく、4.00超が最も好ましい。なお、T×Sの上限値は、15.00未満が好ましく、10.00未満がより好ましい。
本発明のベースゴム層を構成するゴム組成物の70℃tanδは、ゴム組成物の減衰性の観点から、0.01以上が好ましく、0.02以上がより好ましく、0.03以上がさらに好ましい。また、ベースゴム層を構成するゴム組成物の70℃tanδは、本発明の効果の観点から、1.00以下が好ましく、0.08以下がより好ましく、0.07以下がさらに好ましく、0.06以下が特に好ましく、0.05以下が最も好ましい。70℃tanδは、前記測定方法により求められる。
本発明のベースゴム層を構成するゴム組成物の70℃における複素弾性率(70℃E*)は、ゴム弾性を良好にし、他のタイヤ部材との追随性を向上し、乗り心地性能を向上させる観点から、10.0MPa以下が好ましく、9.0MPa以下がさらに好ましく、8.5MPa以下が特に好ましく、8.0MPa以下が最も好ましい。また、ベースゴム層を構成するゴム組成物の70℃E*は、本発明の効果の観点から、3.5MPa以上が好ましく、4.0MPa以上がより好ましく、5.0MPa以上がさらに好ましく、5.5MPa以上が特に好ましく、6.0MPa以上が最も好ましい。70℃E*は、前記測定方法により求められる。
本発明のベースゴム層を構成するゴム組成物の70℃tanδと70℃E*の比(70℃E*/70℃tanδ)は、乗り心地性能を向上させる観点から、30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、ベースゴム層を構成するゴム組成物の70℃E*/70℃tanδは、250以下が好ましく、245以下がより好ましく、240以下がさらに好ましく、200以下がさらに好ましく、150以下がさらに好ましく、100以下がさらに好ましい。これにより、ゴム組成物の減衰性が保たれ、乗り心地性能が向上する。
本発明のゴム組成物の70℃tanδおよび70℃E*は、後記のゴム成分、フィラー、シランカップリング剤、樹脂成分、オイル等の種類や配合量により適宜調整することができる。例えば、ガラス転移温度の高いゴム成分を用いること、フィラーの量を多くすること、粒子径を小さくすること、可塑剤成分として樹脂成分多くすること、可塑剤の総量を減らすこと、硫黄および促進剤の量を増やすことにより、70℃E*を高めることが可能である。また、ガラス転移温度の高いゴム成分を用いること、フィラーの量を多くすること、粒子径を小さくすること、可塑剤成分として樹脂成分を多くすること、硫黄および促進剤の量を減らすことなどにより、70℃tanδを大きくすることができる。
本発明のキャップゴム層を構成するゴム組成物の70℃における複素弾性率(70℃E*)は、乗り心地性能を向上させる観点から、10.0MPa以下が好ましく、8.5MPa以下がさらに好ましく、7.5MPa以下が特に好ましい。また、キャップゴム層を構成するゴム組成物の70℃E*は、本発明の効果の観点から、4.0MPa以上が好ましく、5.0MPa以上がより好ましく、5.5MPa以上がさらに好ましく、6.0MPa以上が特に好ましい。70℃E*は、前記測定方法により求められる。
[ゴム組成物]
本発明のタイヤは、ベースゴム層を構成するゴム成分中の総スチレン量とベースゴム層の厚みとが協働することにより、低燃費性能と乗り心地性能を効果的に改善することができる。
本発明のタイヤは、ベースゴム層を構成するゴム成分中の総スチレン量とベースゴム層の厚みとが協働することにより、低燃費性能と乗り心地性能を効果的に改善することができる。
<ゴム成分>
本発明のベースゴム層を構成するゴム組成物(以下、特に断りのない限り、本発明のゴム組成物という)は、ゴム成分としてイソプレン系ゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)およびブタジエンゴム(BR)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましい。なかでも、ゴム成分中にスチレンのドメインを形成するために、SBRを含有することが好ましく、SBRとの相溶性を向上し、相分離構造を形成し、各ゴム相間で応力を緩和させやすくするために、SBRとイソプレン系ゴムを含有することがより好ましく、SBRとイソプレン系ゴムとBRを含有することがさらに好ましい。ゴム成分は、変性されていても、未変性(変性されていない)であってもよい。また、予め可塑剤により伸展された、伸展ゴムであってもよい。
本発明のベースゴム層を構成するゴム組成物(以下、特に断りのない限り、本発明のゴム組成物という)は、ゴム成分としてイソプレン系ゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)およびブタジエンゴム(BR)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましい。なかでも、ゴム成分中にスチレンのドメインを形成するために、SBRを含有することが好ましく、SBRとの相溶性を向上し、相分離構造を形成し、各ゴム相間で応力を緩和させやすくするために、SBRとイソプレン系ゴムを含有することがより好ましく、SBRとイソプレン系ゴムとBRを含有することがさらに好ましい。ゴム成分は、変性されていても、未変性(変性されていない)であってもよい。また、予め可塑剤により伸展された、伸展ゴムであってもよい。
(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(水素添加されたSBR)等も使用することができる。これらのSBRは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
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(水素添加されたSBR)等も使用することができる。これらのSBRは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
SBRのスチレン含量は、ゴム成分中の総スチレン量が後述の範囲を満たすように適宜選択することができるが、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い。また、SBRのスチレン含量は、8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。なお、SBRのスチレン含量は、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、ゴム強度、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、ウェット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く、30万以上がさらに好ましい。また、架橋均一性の観点から、重量平均分子量は200万以下が好ましく、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Mwは、前記測定方法により測定される。
ゴム成分中のSBRの含有量は、ゴム成分中の総スチレン量が後述の範囲を満たすように適宜選択することができるが、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%以上がさらに好ましく、15質量%以上が特に好ましく、20質量%以上が最も好ましい。一方、ゴム成分中のSBR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、40質量%以下がさらに好ましく、35質量%以下が特に好ましい。
(イソプレン系ゴム)
イソプレン系ゴムとしては、例えば、イソプレンゴム(IR)および天然ゴム等タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。天然ゴムには、非改質天然ゴム(NR)の他に、エポキシ化天然ゴム(ENR)、水素化天然ゴム(HNR)、脱タンパク質天然ゴム(DPNR)、高純度天然ゴム、グラフト化天然ゴム等の改質天然ゴム等も含まれる。これらのイソプレン系ゴムは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
イソプレン系ゴムとしては、例えば、イソプレンゴム(IR)および天然ゴム等タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。天然ゴムには、非改質天然ゴム(NR)の他に、エポキシ化天然ゴム(ENR)、水素化天然ゴム(HNR)、脱タンパク質天然ゴム(DPNR)、高純度天然ゴム、グラフト化天然ゴム等の改質天然ゴム等も含まれる。これらのイソプレン系ゴムは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
NRとしては、特に限定されず、タイヤ業界において一般的なものを用いることができ、例えば、SIR20、RSS#3、TSR20等が挙げられる。
ゴム成分中のイソプレン系ゴムの含有量は、20質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましく、40質量%以上がさらに好ましく、45質量%以上が特に好ましい。一方、ゴム成分中のイソプレン系ゴムの含有量は、90質量%以下が好ましく、80質量%以下がより好ましく、70質量%以下がさらに好ましく、65質量%以下が特に好ましい。
(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。
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。
ゴム成分中のBRの含有量は、5質量%以上が好ましく、7質量%以上がより好ましく、10質量%以上がさらに好ましく、15質量%以上がさらに好ましく、20質量%以上が特に好ましい。一方、ゴム成分中のBRの含有量は、50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、35質量%以下がさらに好ましく、30質量%以下がさらに好ましく、25質量%以下が特に好ましく、20質量%以下が最も好ましい。
(その他のゴム成分)
本発明に係るゴム成分として、前記のイソプレン系ゴム、SBR、およびBR以外のゴム成分を含有してもよい。他のゴム成分としては、タイヤ工業で一般的に用いられる架橋可能なゴム成分を用いることができ、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)等のイソプレン系ゴム、SBR、およびBR以外のジエン系ゴム;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)、ヒドリンゴム等のジエン系ゴム以外のゴム成分が挙げられる。これらその他のゴム成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。本発明に係るゴム成分は、ジエン系ゴムのみからなるゴム成分とすることが好ましい。
本発明に係るゴム成分として、前記のイソプレン系ゴム、SBR、およびBR以外のゴム成分を含有してもよい。他のゴム成分としては、タイヤ工業で一般的に用いられる架橋可能なゴム成分を用いることができ、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)等のイソプレン系ゴム、SBR、およびBR以外のジエン系ゴム;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)、ヒドリンゴム等のジエン系ゴム以外のゴム成分が挙げられる。これらその他のゴム成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。本発明に係るゴム成分は、ジエン系ゴムのみからなるゴム成分とすることが好ましい。
本発明のゴム成分中の総スチレン量(S)は、本発明の効果の観点から、0.2質量%以上が好ましく、0.3質量%以上がより好ましく、0.4質量%以上がさらに好ましく、0.6質量%以上がさらに好ましく、1.0質量%以上が特に好ましく、1.5質量%以上が最も好ましい。また、総スチレン量(S)は、5.0質量%以下が好ましく、4.8質量%以下がより好ましく、4.5質量%以下がさらに好ましく、4.0質量%以下が特に好ましく、3.5質量%以下が特に好ましく、3.0質量%以下が最も好ましい。
本発明のゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδ)と本発明のゴム成分中の総スチレン量Sとの比(S/70℃tanδ)は、9超が好ましく、30超がより好ましく、80超がさらに好ましく、100超がさらに好ましい。S/70℃tanδの上限値は、150未満が好ましい。
本発明のゴム組成物の70℃における複素弾性率(MPa)(70℃E*)と本発明のゴム成分中の総スチレン量Sとの比(S/70℃E*)は、0.30以上が好ましく、0.80以上がより好ましく、1.0以上がさらに好ましく、1.10以上が特に好ましい。S/70℃E*の上限値は、3.0未満が好ましい。
<フィラー>
本発明に係るゴム組成物は、フィラーを含有することが好ましく、フィラーとしてはシリカおよび/またはカーボンブラックを含有することが好ましい。なかでも、シリカおよび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い。
本発明に係るゴム組成物は、フィラーを含有することが好ましく、フィラーとしてはシリカおよび/またはカーボンブラックを含有することが好ましい。なかでも、シリカおよび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。
シリカの平均一次粒子径は、17nm以上が好ましく、18nm以上がより好ましく、19nm以上がさらに好ましく、20nm以上が特に好ましい。シリカの平均一次粒子径を前記の範囲することにより、シリカの分散性が良好となり、低燃費性能がさらに向上すると考えられる。一方、該平均一次粒子径は、補強性を得る観点から、30nm以下が好ましく、25nm以下がより好ましい。なお、シリカの平均一次粒子径は、前記測定方法により測定される。
シリカのCTAB(セチルトリメチルアンモニウムブロミド)比表面積は、本発明の効果の観点から、180m2/g以下が好ましく、170m2/g以下がより好ましく、160m2/g以下がさらに好ましく、150m2/g以下がさらに好ましく、140m2/g以下が特に好ましい。また、該CTAB比表面積は、100m2/g以上が好ましく、105m2/g以上がより好ましく、110m2/g以上がさらに好ましく、115m2/g以上がさらに好ましく、120m2/g以上が特に好ましい。なお、シリカのCTAB比表面積は、前記測定方法により測定される。
シリカの窒素吸着比表面積(N2SA)は、本発明の効果の観点から、180m2/g以下が好ましく、170m2/g以下がより好ましく、160m2/g以下がさらに好ましく、150m2/g以下がさらに好ましく、140m2/g以下が特に好ましい。また、該N2SAは、100m2/g以上が好ましく、105m2/g以上がより好ましく、110m2/g以上がさらに好ましく、115m2/g以上がさらに好ましく、120m2/g以上が特に好ましい。なお、シリカのN2SAは、前記測定方法により測定される。
本発明のゴム組成物のゴム成分100質量部に対するシリカの含有量は、補強性を得る観点から、10質量部以上が好ましく、20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く、30質量部以上がさらに好ましく、35質量部以上が特に好ましい。また、柔軟性を得て応力を緩和させる観点から、70質量部以下が好ましく、60質量部以下がより好ましく、65質量部以下がさらに好ましく、50質量部以下が特に好ましい。
(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、25nm以上が好ましく、35nm以上がより好ましく、40nm以上がさらに好ましく、50nm以上が特に好ましい。カーボンブラックの平均一次粒子径を前記の範囲することにより、カーボンブラックの分散性が良好となり、低燃費性能がさらに向上すると考えられる。一方、該平均一次粒子径は、補強性を得る観点から、90nm以下が好ましく、75nm以下がより好ましく、60nm以下がさらに好ましい。なお、カーボンブラックの平均一次粒子径は、前記測定方法により測定される。
カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は、本発明の効果の観点から、90m2/g以下が好ましく、80m2/g以下がより好ましく、70m2/g以下がさらに好ましく、60m2/g以下が特に好ましい。また、該N2SAは、10m2/g以上が好ましく、20m2/g以上がより好ましく、30m2/g以上がさらに好ましい。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。
カーボンブラックを含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、補強性を得る観点から、5質量部以上が好ましく、10質量部以上がより好ましく、15質量部以上がさらに好ましく、20質量部以上が特に好ましい。また、柔軟性を得て応力を緩和させる観点からは、50質量部以下が好ましく、40質量部以下がより好ましく、35質量部以下がさらに好ましく、30質量部以下が特に好ましく、25質量部以下が最も好ましい。
(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、35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い。また、本発明の効果の観点から、100質量部以下が好ましく、95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。
(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が好ましく、スルフィド系シランカップリング剤がより好ましい。これらのシランカップリング剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
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が好ましく、スルフィド系シランカップリング剤がより好ましい。これらのシランカップリング剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
シランカップリング剤のゴム成分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、2.5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、10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く、8質量部以上が特に好ましい。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、18質量部以下がより好ましく、16質量部以下がさらに好ましい。
<その他の配合剤>
本発明に係るゴム組成物には、前記成分以外にも、従来タイヤ工業で一般に使用される配合剤、例えば、可塑剤、ワックス、加工助剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤等を適宜含有することができる。
本発明に係るゴム組成物には、前記成分以外にも、従来タイヤ工業で一般に使用される配合剤、例えば、可塑剤、ワックス、加工助剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤等を適宜含有することができる。
<可塑剤>
可塑剤とは、ゴム成分に可塑性を付与する材料であり、液体可塑剤(常温(25℃)で液体(液状)の可塑剤)および固体可塑剤(常温(25℃)で固体の可塑剤)を含む。可塑剤としては、例えば、オイル、樹脂成分、液状ポリマー、エステル系可塑剤等が挙げられる。なお、ゴム成分が伸展ゴムを含む場合には、伸展ゴム中に含まれる可塑剤も含まれる。
可塑剤とは、ゴム成分に可塑性を付与する材料であり、液体可塑剤(常温(25℃)で液体(液状)の可塑剤)および固体可塑剤(常温(25℃)で固体の可塑剤)を含む。可塑剤としては、例えば、オイル、樹脂成分、液状ポリマー、エステル系可塑剤等が挙げられる。なお、ゴム成分が伸展ゴムを含む場合には、伸展ゴム中に含まれる可塑剤も含まれる。
オイルとしては、例えば、プロセスオイル、植物油脂、またはその混合物が挙げられる。プロセスオイルとしては、例えば、MES(Mild Extract Solvate)、DAE(Distillate Aromatic Extract)、TDAE(Treated Distillate Aromatic Extract)、TRAE(Treated Residual Aromatic Extract)、RAE(Residual Aromatic Extract)などの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。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、これらのオイルとして、ゴム混合機やエンジンなどで使用された後の潤滑油や、飲食店等で使用された廃食用油を適宜使用しても良い。オイルとしては、例えば、出光興産(株)、三共油化工業(株)、(株)ジャパンエナジー、オリソイ社、H&R社、豊国製油(株)、昭和シェル石油(株)、富士興産(株)等の製品を使用できる。
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、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、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、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、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、発熱性抑制の観点からは、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、30質量部以下が特に好ましい。
液状ポリマーは、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。
液状ポリマー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、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く、7質量部以上が特に好ましい。また、液状ポリマーの含有量は、50質量部以下が好ましく、40質量部以下がより好ましく、20質量部以下がさらに好ましい。
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、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、エステル系可塑剤の含有量は、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く、20質量部以下が特に好ましい。
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質量部以上がより好ましい。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質量部以下がより好ましい。
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が挙げられる。これらの加工助剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
加工助剤を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、加工性の改善効果を発揮させる観点から、0.5質量部以上が好ましく、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、耐摩耗性および破壊強度の観点からは、10質量部以下が好ましく、8.0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。
加硫剤としては硫黄が好適に用いられる。硫黄としては、粉末硫黄、油処理硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄等を用いることができる。
加硫剤として硫黄を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、十分な加硫反応を確保する観点から、0.1質量部以上が好ましく、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、3.5質量部以下がさらに好ましく、3.0質量部以下が特に好ましい。なお、加硫剤として、オイル含有硫黄を使用する場合の加硫剤の含有量は、オイル含有硫黄に含まれる純硫黄分の合計含有量とする。
硫黄以外の加硫剤としては、例えば、アルキルフェノール・塩化硫黄縮合物、1,6-ヘキサメチレン-ジチオ硫酸ナトリウム・二水和物、1,6-ビス(N,N’-ジベンジルチオカルバモイルジチオ)ヘキサン等が挙げられる。これらの硫黄以外の加硫剤は、田岡化学工業(株)、ランクセス(株)、フレクシス社等より市販されているものを使用することができる。
加硫促進剤としては、例えば、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオウレア系、グアニジン系、ジチオカルバミン酸系、アルデヒド-アミン系若しくはアルデヒド-アンモニア系、イミダゾリン系、またはキサンテート系加硫促進剤等が挙げられる。これら加硫促進剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。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、グアニジン系、およびチアゾール系加硫促進剤からなる群から選ばれる1以上の加硫促進剤が好ましく、スルフェンアミド系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、N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(TBBS)が好ましい。
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、1,3-ジフェニルグアニジン(DPG)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、2-メルカプトベンゾチアゾールのシクロヘキシルアミン塩、ジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィド等が挙げられる。なかでも、2-メルカプトベンゾチアゾールが好ましい。
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>
本発明に係るベースゴム層およびキャップゴム層を構成するゴム組成物は、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。
本発明に係るベースゴム層およびキャップゴム層を構成するゴム組成物は、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ベーストレッドを備えた本発明のタイヤは、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、ベースゴム層およびキャップ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>
本発明のタイヤは、乗用車用タイヤ、トラック・バス用タイヤ、二輪車用タイヤ、競技用タイヤに好適に用いることができ、中でも乗用車用タイヤに用いることが好ましい。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、本発明のタイヤは、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。
本発明のタイヤは、乗用車用タイヤ、トラック・バス用タイヤ、二輪車用タイヤ、競技用タイヤに好適に用いることができ、中でも乗用車用タイヤに用いることが好ましい。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、本発明のタイヤは、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、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
以下に示す各種薬品を用いて、表1および表2に従って得られるゴム組成物からなるトレッドを備えるタイヤを想定し、下記評価方法に基づいて算出した結果を表1~表3に示す。
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
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、非油展品)
SBR1:JSR(株)製のHPR840(スチレン含量:10質量%、ビニル含量:42モル%、Mw19万、非油展品)
SBR2:JSR(株)製のSBR1502(スチレン含量:23.5質量%、ビニル含量:18モル%、Mw50万、非油展品)
SBR3:JSR(株)製のダイナロン2324P(水添SBR、スチレン含量:13質量%)
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、平均一次粒子径:30nm)
カーボンブラック2:東海カーボン(株)製のシーストSO(FEF、N550、N2SA:42m2/g、平均一次粒子径:43nm)
シリカ1:エボニックデグサ社製のULTRASIL VN3(N2SA:175m2/gCTAB吸着比表面積:165m2/g、平均一次粒子径:18nm)
シリカ2:ローディアジャパン(株)製のZEOSIL 115GR(N2SA:115m2/g、CTAB吸着比表面積:115m2/g、平均一次粒子径:20nm)
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:H&R(株)製のVivaTec400(TDAEオイル)
ワックス:日本精蝋(株)製のオゾエース0355
樹脂成分:クレイトン社製のSylvares SA85(α-メチルスチレンとスチレンとの共重合体、軟化点:85℃)
老化防止剤1:大内新興化学工業(株)製のノクラック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)
老化防止剤2:大内新興化学工業(株)製のノクラックRD(ポリ(2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン))
ステアリン酸:日油(株)製のビーズステアリン酸つばき
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華1号
硫黄:日本乾溜工業(株)製のセイミOT(10%オイル含有不溶性硫黄)
加硫促進剤1:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS(N-t-ブチル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド)
加硫促進剤2:大内新興化学工業(株)製のノクセラー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))
加硫促進剤3:大内新興化学工業(株)製のノクセラーD(1,3-ジフェニルグアニジン(DPG))
NR:TSR20
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、非油展品)
SBR1:JSR(株)製のHPR840(スチレン含量:10質量%、ビニル含量:42モル%、Mw19万、非油展品)
SBR2:JSR(株)製のSBR1502(スチレン含量:23.5質量%、ビニル含量:18モル%、Mw50万、非油展品)
SBR3:JSR(株)製のダイナロン2324P(水添SBR、スチレン含量:13質量%)
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、平均一次粒子径:30nm)
カーボンブラック2:東海カーボン(株)製のシーストSO(FEF、N550、N2SA:42m2/g、平均一次粒子径:43nm)
シリカ1:エボニックデグサ社製のULTRASIL VN3(N2SA:175m2/gCTAB吸着比表面積:165m2/g、平均一次粒子径:18nm)
シリカ2:ローディアジャパン(株)製のZEOSIL 115GR(N2SA:115m2/g、CTAB吸着比表面積:115m2/g、平均一次粒子径:20nm)
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:H&R(株)製のVivaTec400(TDAEオイル)
ワックス:日本精蝋(株)製のオゾエース0355
樹脂成分:クレイトン社製のSylvares SA85(α-メチルスチレンとスチレンとの共重合体、軟化点:85℃)
老化防止剤1:大内新興化学工業(株)製のノクラック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)
老化防止剤2:大内新興化学工業(株)製のノクラックRD(ポリ(2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン))
ステアリン酸:日油(株)製のビーズステアリン酸つばき
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華1号
硫黄:日本乾溜工業(株)製のセイミOT(10%オイル含有不溶性硫黄)
加硫促進剤1:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS(N-t-ブチル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド)
加硫促進剤2:大内新興化学工業(株)製のノクセラー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))
加硫促進剤3:大内新興化学工業(株)製のノクセラーD(1,3-ジフェニルグアニジン(DPG))
(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170℃になるまで5分間混練りし、混練物を得る。次に、2軸オープンロールを用いて、得られた混練物に硫黄および加硫促進剤を添加し、4分間、105℃になるまで練り込み、未加硫ゴム組成物を得る。得られた未加硫ゴム組成物を、所定の形状の口金を備えた押し出し機でベースゴム層およびキャップゴム層(7.5mm)の形状に押し出し成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを形成し、170℃の条件下で12分間プレス加硫することにより、各試験用タイヤ(サイズ:205/65R15)を製造する。
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170℃になるまで5分間混練りし、混練物を得る。次に、2軸オープンロールを用いて、得られた混練物に硫黄および加硫促進剤を添加し、4分間、105℃になるまで練り込み、未加硫ゴム組成物を得る。得られた未加硫ゴム組成物を、所定の形状の口金を備えた押し出し機でベースゴム層およびキャップゴム層(7.5mm)の形状に押し出し成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを形成し、170℃の条件下で12分間プレス加硫することにより、各試験用タイヤ(サイズ:205/65R15)を製造する。
得られた試験用タイヤについて下記の評価を行う。評価結果を表3に示す。
<70℃tanδおよび70℃E*の測定>
加硫後の各ゴム試験片を、各試験用タイヤのベーストレッド部から、タイヤ周方向が長辺、タイヤ幅方向が厚さ方向となるように、長さ20mm×幅4mm×厚さ1mmで切り出して作製する。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70℃、周波数10Hz、動的歪振幅1%の条件下でtanδおよび複素弾性率(E*)を測定する。結果を表1に示す。
加硫後の各ゴム試験片を、各試験用タイヤのベーストレッド部から、タイヤ周方向が長辺、タイヤ幅方向が厚さ方向となるように、長さ20mm×幅4mm×厚さ1mmで切り出して作製する。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70℃、周波数10Hz、動的歪振幅1%の条件下でtanδおよび複素弾性率(E*)を測定する。結果を表1に示す。
<乗り心地性能>
各試験用タイヤに250kPaの空気を充填し、排気量が2000ccである自動車に装着する。この自動車を、その路面がアスファルトであるテストコースを時速100kmで走行させ、乗り心地性をテストドライバーが官能評価する。評価は1点~5点の整数値で行い、評点が高いほど乗り心地性能に優れる評価基準のもと、テストドライバー20名の合計点を算出する。比較例4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する。
各試験用タイヤに250kPaの空気を充填し、排気量が2000ccである自動車に装着する。この自動車を、その路面がアスファルトであるテストコースを時速100kmで走行させ、乗り心地性をテストドライバーが官能評価する。評価は1点~5点の整数値で行い、評点が高いほど乗り心地性能に優れる評価基準のもと、テストドライバー20名の合計点を算出する。比較例4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する。
<実施形態>
本発明の実施形態の例を以下に示す。
本発明の実施形態の例を以下に示す。
〔1〕ベースゴム層を有するトレッドを備えたタイヤであって、
前記ベースゴム層が、ゴム成分を含有するゴム組成物により構成され、
前記ベースゴム層の厚みをT(mm)、前記ゴム成分中の総スチレン量をS(質量%)としたとき、TとSとの積(T×S)が0.50超である、タイヤ
〔2〕TとSとの積(T×S)が3.0超である、上記〔1〕記載のタイヤ
〔3〕前記ゴム組成物が、平均一次粒子径17nm以上のシリカを含有する、上記〔1〕または〔2〕記載のタイヤ
〔4〕前記ゴム組成物が、平均一次粒子径40nm以上のカーボンブラックを含有する、上記〔1〕~〔3〕いずれかに記載のタイヤ
〔5〕前記ゴム成分が、イソプレン系ゴムを30質量%以上90質量%以下含有する、上記〔1〕~〔4〕のいずれかに記載のタイヤ
〔6〕前記ゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδ)と70℃における複素弾性率(MPa)(70℃E*)との比(70℃E*/70℃tanδ)が100以下である、上記〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のタイヤ
〔7〕前記ゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδ)とSとの比(S/70℃tanδ)が80超である、上記〔1〕~〔6〕のいずれかに記載のタイヤ
〔8〕前記ゴム組成物の70℃における複素弾性率(MPa)(70℃E*)とSとの比(S/70℃E*)が1.0以上である、上記〔1〕~〔7〕のいずれかに記載のタイヤ
〔9〕Tが、1.3mm以上3.0mm以下である、上記〔1〕~〔8〕のいずれかに記載のタイヤ
〔10〕Sが、0.4質量%以上2.4質量%以下である、上記〔1〕~〔9〕のいずれかに記載のタイヤ
前記ベースゴム層が、ゴム成分を含有するゴム組成物により構成され、
前記ベースゴム層の厚みをT(mm)、前記ゴム成分中の総スチレン量をS(質量%)としたとき、TとSとの積(T×S)が0.50超である、タイヤ
〔2〕TとSとの積(T×S)が3.0超である、上記〔1〕記載のタイヤ
〔3〕前記ゴム組成物が、平均一次粒子径17nm以上のシリカを含有する、上記〔1〕または〔2〕記載のタイヤ
〔4〕前記ゴム組成物が、平均一次粒子径40nm以上のカーボンブラックを含有する、上記〔1〕~〔3〕いずれかに記載のタイヤ
〔5〕前記ゴム成分が、イソプレン系ゴムを30質量%以上90質量%以下含有する、上記〔1〕~〔4〕のいずれかに記載のタイヤ
〔6〕前記ゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδ)と70℃における複素弾性率(MPa)(70℃E*)との比(70℃E*/70℃tanδ)が100以下である、上記〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のタイヤ
〔7〕前記ゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδ)とSとの比(S/70℃tanδ)が80超である、上記〔1〕~〔6〕のいずれかに記載のタイヤ
〔8〕前記ゴム組成物の70℃における複素弾性率(MPa)(70℃E*)とSとの比(S/70℃E*)が1.0以上である、上記〔1〕~〔7〕のいずれかに記載のタイヤ
〔9〕Tが、1.3mm以上3.0mm以下である、上記〔1〕~〔8〕のいずれかに記載のタイヤ
〔10〕Sが、0.4質量%以上2.4質量%以下である、上記〔1〕~〔9〕のいずれかに記載のタイヤ
1 トレッド部
2 キャップゴム層
4 ベースゴム層
7 インナーライナー
8 ベルト層
9 カーカス
11 バンド
T ベースゴム層の厚み
CL タイヤ赤道面
2 キャップゴム層
4 ベースゴム層
7 インナーライナー
8 ベルト層
9 カーカス
11 バンド
T ベースゴム層の厚み
CL タイヤ赤道面
Claims (10)
- ベースゴム層を有するトレッドを備えたタイヤであって、
前記ベースゴム層が、ゴム成分を含有するゴム組成物により構成され、
前記ベースゴム層の厚みをT(mm)、前記ゴム成分中の総スチレン量をS(質量%)としたとき、TとSとの積(T×S)が0.50超である、タイヤ。 - TとSとの積(T×S)が3.0超である、請求項1記載のタイヤ。
- 前記ゴム組成物が、平均一次粒子径17nm以上のシリカを含有する、請求項1または2記載のタイヤ。
- 前記ゴム組成物が、平均一次粒子径40nm以上のカーボンブラックを含有する、請求項1または2記載のタイヤ。
- 前記ゴム成分が、イソプレン系ゴムを30質量%以上90質量%以下含有する、請求項1または2記載のタイヤ。
- 前記ゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδ)と70℃における複素弾性率(MPa)(70℃E*)との比(70℃E*/70℃tanδ)が100以下である、請求項1または2記載のタイヤ。
- 前記ゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδ)とSとの比(S/70℃tanδ)が80超である、請求項1または2記載のタイヤ。
- 前記ゴム組成物の70℃における複素弾性率(MPa)(70℃E*)とSとの比(S/70℃E*)が1.0以上である、請求項1または2記載のタイヤ。
- Tが、1.3mm以上3.0mm以下である、請求項1または2記載のタイヤ。
- Sが、0.4質量%以上2.4質量%以下である、請求項1または2記載のタイヤ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EP23156997.1A EP4245566A1 (en) | 2022-03-16 | 2023-02-16 | Tire |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022041312 | 2022-03-16 | ||
JP2022041312 | 2022-03-16 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023138334A true JP2023138334A (ja) | 2023-10-02 |
Family
ID=88197569
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2023009181A Pending JP2023138334A (ja) | 2022-03-16 | 2023-01-25 | タイヤ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023138334A (ja) |
-
2023
- 2023-01-25 JP JP2023009181A patent/JP2023138334A/ja active Pending
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