CN116348314A - 充气轮胎 - Google Patents
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Abstract
提供一种干路性能、湿路性能、以及雪路性能提高，同时滚动阻力降低，并且能够以高维度兼顾这些性能的充气轮胎。将相对于二烯系橡胶100质量份配合了二氧化硅60质量份～90质量份的橡胶组合物用于胎冠层(11)，并且使胎面基部层(12)的硬度Hu与胎冠层(11)的硬度Hc满足Hu>Hc的关系，且硬度Hc为63以上67以下，硬度Hu与硬度Hc的差ΔH为10以上，其中，所述二烯系橡胶由总计100质量％的天然橡胶15质量％以上30质量％以下、末端改性苯乙烯丁二烯橡胶40质量％以上70质量％以下、和改性丁二烯橡胶15质量％以上30质量％以下构成，所述末端改性苯乙烯丁二烯橡胶为乙烯基含量为35质量％～45质量％的末端改性苯乙烯丁二烯橡胶，所述改性丁二烯橡胶为将共轭二烯系聚合物的活性末端至少通过烃基氧基硅烷化合物改性而得到的改性丁二烯橡胶。
Description
技术领域
本发明涉及意图主要用作四季轮胎的充气轮胎。
背景技术
意图在一整年、各种各样的气候下使用的所谓的四季轮胎，要求除在通常的干燥路面以外，在雨天时的湿地路面、冬季的积雪路面上也发挥优异的行驶性能(例如参照专利文献1)。也就是说，要求高度兼顾例如干燥路面上的操纵稳定性能(以下称为干路性能)、在湿地路面上的制动性能(以下称为湿地性能)、以及积雪路面上的制动性能(以下称为雪路性能)。除此以外，为了降低环境负荷还要求提高行驶时的耗油性能(降低滚动阻力)。
然而，即便想要根据构成充气轮胎的胎面部的橡胶(胎面橡胶)改善这些性能，也由于这些性能相悖而使其以高维度兼顾也是困难的。例如，作为获得干路性能和湿路性能优异的橡胶的方法，虽然已知有提高0℃时的tanδ，但如果0℃时的tanδ变高，则60℃时的tanδ也变高，因此无法降低滚动阻力。另外，因0℃时的tanδ变高而玻璃化转变温度Tg上升，因此也担心雪路性能恶化。或者，作为获得雪路性能优异的橡胶的方法，虽然已知有增加丁二烯橡胶的配合量的方法，但由于通过增加丁二烯橡胶的配合量而二氧化硅的分散恶化，因此有可能滚动阻力的降低变困难。因此，通过调整胎面橡胶的配方和物性，可以平衡性良好地提高干路性能、湿路性能、和雪路性能，同时降低滚动阻力，从而追求用于以高维度兼顾这些性能的对策。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-229701号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于提供干路性能、湿路性能、以及雪路性能提高，同时滚动阻力降低，并且能够以高维度兼顾这些性能的充气轮胎。
用于解决课题的手段
达成上述目的的本发明的充气轮胎是如下所述的轮胎：具备沿轮胎周向延伸而呈环状的胎面部、配置于所述胎面部的两侧的一对胎侧部、和配置于所述一对胎侧部的轮胎径向内侧的一对胎圈部，且具有架设于所述一对胎圈部之间的胎体层、和配置于所述胎面部中的所述胎体层的外周侧的多层补强层，所述胎面部由配置于所述补强层的外周侧的胎面基部层、和配置于所述胎面基部层的外周侧而构成所述胎面部的踏面的胎冠层这2层构成，所述胎冠层通过相对于二烯系橡胶100质量份配合了二氧化硅60～90质量份的橡胶组合物构成，所述二烯系橡胶由总计100质量％的、15～30质量％的天然橡胶、40～70质量％的苯乙烯丁二烯橡胶、和15～30质量％的丁二烯橡胶构成，所述苯乙烯丁二烯橡胶为乙烯基含量为35～45质量％的末端改性苯乙烯丁二烯橡胶，所述丁二烯橡胶为将共轭二烯系聚合物的活性末端通过选自烃基氧基硅烷化合物(hydrocarbyloxy silane compound)和聚有机硅氧烷中的至少1个的官能团改性而得到的改性丁二烯橡胶，构成所述胎面基部层的胎面基部胶的20℃时的硬度Hu与构成所述胎冠层的胎冠胶的20℃时的硬度Hc满足Hu>Hc的关系，且所述硬度Hc为63～67，所述硬度Hu与所述硬度Hc的差ΔH为10以上。
发明效果
本发明的充气轮胎以胎冠层和胎面基部层这两层构成胎面部，且通过由上述的配方构成的橡胶组合物构成胎冠层，进而由于将胎冠胶的硬度、以及胎冠胶和胎面基部胶的硬度的关系按照如上所述进行设定，因此可以良好地发挥雪路性能，同时提高干路性能和湿路性能，且可以降低滚动阻力。此外，在本发明中，各橡胶的“硬度”是基于JIS K6253，通过A型邵氏硬度计在温度20℃进行测定的值。
在本发明中，优选丁二烯橡胶中的顺式-1,4-键的含量为75摩尔％以上。由此，由于构成胎冠层的橡胶组合物中的丁二烯橡胶的特性变良好，因此干路性能、湿路性能、以及雪路性能提高，同时对降低滚动阻力变得有利。此外，“顺式-1,4-键的含量”是指在来自丁二烯的全部重复单元中，具有顺式-1,4-键的重复单元所占有的比例(摩尔％)。
在本发明中，优选构成胎冠层的胎冠胶在-20℃下的储能模量E′为70MPa以下。由此，对提高雪路性能变得有利。此外，在本发明中，“-20℃下的储能模量E′是使用粘弹性谱仪，在拉伸变形应变率10±2％、振动频率20Hz、-20℃的条件测定得到的值。
在本发明中，胎面基部层由相对于含有选自天然橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶中的2种以上的橡胶成分100质量份，配合70质量份以上的二氧化硅或炭黑而得到的橡胶组合物构成，胎面基部胶在20℃下的硬度Hu优选为75以上80以下。由此，胎面基部层的物性进一步变良好，尤其是因为胎面基部胶的硬度适当化，所以能够提高干路性能、湿路性能、以及雪路性能，同时对降低滚动阻力变得有利。
在本发明中，从形成于胎面部的沟槽的槽底到胎面部的踏面的花纹块高度h与胎面基部层的厚度G之比h/G优选为9～12。由此，因为胎冠层和胎面基部层的结构(橡胶尺寸)适宜化，所以干路性能、湿路性能、和雪路性能提高，同时对降低滚动阻力变得有利。
附图说明
图1是显示本发明的充气轮胎的一例的子午线截面图。
图2是放大图1的胎面部而示出的说明图。
具体实施方式
以下对于本发明的构成边参照添加的附图边详细说明。
如图1所示，本发明的充气轮胎具备胎面部1、配置于该胎面部1两侧的一对胎侧部2、和配置于胎侧部2轮胎径向内侧的一对胎圈部3。在图1中，符号CL表示轮胎赤道。此外，由于图1为子午线截面图所以没有描述，胎面部1、胎侧部2、胎圈部3分别沿轮胎周向延伸而呈环状，由此构成了充气轮胎的喇叭口状的基本结构。以下使用图1的说明虽然基本上是基于图示的子午线截面形状，但各轮胎构成部件均是沿轮胎周向延伸而呈环状的情形。
左右一对的胎圈部3之间架设有胎体层4。该胎体层4通过用帘布橡胶覆盖沿轮胎径向延伸的多根补强帘线(胎体帘线)而构成，围绕配置于各胎圈部3的胎圈芯5从胎幅方向内侧向外侧折回。在胎圈芯5的外周上配置胎圈填胶6，该胎圈填胶6被胎体层4的本体部和折返部包入。
在图1的例子中，胎面部1中的胎体层4的外周侧设置有多层(2层)的带束层7。各带束层7含有相对于轮胎周向倾斜的多根补强帘线(带束帘线)，且以在层间带束帘线以相互交叉的方式配置。这些带束层7中，相对于带束帘线的轮胎周向的倾斜角度例如设定为10°～40°的范围。作为带束帘线，可以使用例如钢帘线。
在图1的例子中，在带束层7的外周侧，设置有多层(2层)的带束覆盖层8。另外，图示的例子的2层的带束覆盖层8中，一者是覆盖带束层7的整个区域的全覆盖层8a，另一者是局部覆盖带束层7的两端部的一对边缘覆盖层8b。带束覆盖层8包含沿轮胎周向定向的补强帘线(带束覆盖帘线)。帘线补强层8中带束覆盖帘线相对于轮胎周向的角度设定为例如0°～5°。作为带束覆盖帘线，可以使用例如有机纤维帘线。
本发明中，将这些带束层7和带束覆盖层8统称为补强层。本发明中，作为补强层，既可以仅设置带束层7，也可以设置带束层7和带束覆盖层8两者。以后的说明中“补强层的外周侧”，在仅设置带束层7的情况是指带束层7(尤其是多个带束层7中轮胎径向最外侧的层)的外周侧，在设置带束层7和带束覆盖层8两者的情况是指带束覆盖层8(尤其是多个带束覆盖层8中轮胎径向最外侧的层)的外周侧。
在胎面部1中，在上述的胎体层4和补强层(带束层7、带束覆盖层8)的外周侧配置胎面胶层10。本发明中，胎面胶层10具有物性不同的2种橡胶层(胎冠层11和胎面基部层12)层叠于轮胎径向而得到的结构。胎冠层11配置于胎面基部层12的外周侧而构成胎面部1的踏面。胎面基部层12被夹持于胎冠层11与补强层之间。此外，在胎侧部2中的胎体层4的外周侧(胎幅方向外侧)配置有胎侧胶层20，在胎圈部3中的胎体层4的外周侧(胎幅方向外侧)配置有轮辋边口衬胶层30。
由于本发明涉及一种胎面部1(胎冠层11和胎面基部层12)，因此对于其它的部位和构成部件并不限定于上述结构。此外，以下的说明中，有将构成胎冠层11的橡胶组合物叫做胎冠胶，将构成胎面基部层12的橡胶组合物叫做胎面基部胶的情形。
构成胎冠层11的橡胶组合物中，橡胶成分必须含有天然橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、以及丁二烯橡胶这3种，它们的总计为100质量％。本发明中，通过将这3种橡胶以后述的比例并用，从而可以提高雪路性能、湿路性能、滚动阻力性能。
天然橡胶只要是通常用于轮胎用橡胶组合物的就没有特别限定。通过包含天然橡胶，从而可以制成雪路性能更优异的轮胎。天然橡胶的含量在二烯系橡胶100质量％中，为15质量％以上30质量％以下，优选为17质量％～25质量％。如果天然橡胶的含量低于15质量％，则无法充分改良雪路性能。如果天然橡胶的含量超过30质量％，则不能得到改善湿路性能、滚动阻力的效果。
本发明中使用的苯乙烯丁二烯橡胶是乙烯基含量为35质量％～45质量％，优选为38质量％～43质量％的末端改性苯乙烯丁二烯橡胶。通过使用这样的末端改性苯乙烯丁二烯橡胶，可以提高湿路性能和低滚动阻力性。乙烯基含量只要满足上述的条件即可，对末端改性苯乙烯丁二烯橡胶中的改性基团的种类并没有特别限定，可列举出例如环氧基、羧基、氨基、羟基、烷氧基、甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基、酰胺基、氧基甲硅烷基、硅烷醇基、异氰酸酯基、异硫氰酸酯基、羰基、醛基等。这些改性基团中，可以适当使用羟基、烷氧基甲硅烷基、酰胺基。
苯乙烯丁二烯橡胶的含量在二烯系橡胶100质量％中，为40质量％以上70质量％以下，优选为55质量％～65质量％。如果苯乙烯丁二烯橡胶的含量低于40质量％，则湿路性能降低。如果苯乙烯丁二烯橡胶的含量超过70质量％，则雪路性能降低。
本发明中使用的丁二烯橡胶是将共轭二烯系聚合物的活性末端通过选自烃基氧基硅烷化合物(ヒドロカルビルオキシシラン化合物)、聚有机硅氧烷中的至少一种官能团改性而得到的改性丁二烯橡胶。此外，作为烃基氧基硅烷化合物，可以例示N，N-双(三甲基甲硅烷基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、N，N-双(三甲基甲硅烷基)-3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N，N-双(三甲基甲硅烷基)氨基乙基三甲氧基硅烷、以及N，N-双(三甲基甲硅烷基)氨基乙基三乙氧基硅烷等。该改性丁二烯橡胶中的顺式-1，4-键的含量优选为75摩尔％以上，更优选为90摩尔％以上。通过使用这样的改性丁二烯橡胶，可以提高与后述的二氧化硅的亲和性并改善分散性，由于提高二氧化硅的作用效果，所以可以改善低滚动性能和湿路性能。
丁二烯橡胶的含量，在二烯系橡胶100质量％中为15质量％以上30质量％以下，优选为17质量％～25质量％。如果丁二烯橡胶的含量低于15质量％，则雪路性能降低。如果丁二烯橡胶的含量超过30质量％，则湿路性能降低。
构成胎冠层11的橡胶组合物中必须配合二氧化硅。作为二氧化硅，可以使用例如湿式二氧化硅(含水硅酸)、干式二氧化硅(硅酸酐)、硅酸钙、硅酸铝等。这些二氧化硅可以单独使用或组合2种以上使用。可以使用在二氧化硅的表面实施了由硅烷偶联剂进行表面处理的表面处理二氧化硅。通过配合二氧化硅，可以得到橡胶组合物的橡胶硬度提高、且在制成充气轮胎时成为干路性能(操纵稳定性)优异的轮胎。二氧化硅的配合量，相对于上述的二烯系橡胶100质量份，为60质量份～90质量份，优选为70质量份～80质量份。如果二氧化硅的配合量低于60质量份则湿路性能下降。如果二氧化硅的配合量超过90质量份，则无法降低滚动阻力。
二氧化硅的CTAB吸附比表面积虽然并没有特别限制，但优选为150m2/g～220m2/g，更优选为160m2/g～200m2/g。通过将二氧化硅的CTAB吸附比表面积设为150m2/g以上而可以确保湿路性能。另外，通过将二氧化硅的CTAB吸附比表面积设为220m2/g以下，从而可以提高干路性能和湿路性能，且降低滚动阻力。本发明中，二氧化硅的CTAB吸附比表面积为通过ISO 5794测定而得到的值。
本发明中，除了二氧化硅以外还可以配合炭黑作为无机填充剂。通过配合炭黑，可以得到橡胶组合物的橡胶硬度提高、且在制成充气轮胎时成为干路性能(操纵稳定性)优异的轮胎。炭黑的配合量，相对于上述的二烯系橡胶100质量份，优选为5质量份～15质量份，更优选为5质量份～10质量份。如果炭黑的配合量低于5质量份则干路性能下降。如果炭黑的配合量超过15质量份则低滚动阻力性降低。作为炭黑，例如可以使用氮吸附比表面积(N2SA)优选为90m2/g～130m2/g、更优选为110m2/g～120m2/g的炭黑。如果炭黑的氮吸附比表面积低于90m2/g，则无法充分改良干路性能。如果炭黑的氮吸附比表面积超过130m2/g。则无法充分减小滚动阻力。本发明中，炭黑的氮吸附比表面积为通过JIS K6217-2测定而得到的值。
在构成胎冠层11的橡胶组合物中，还可以配合上述的二氧化硅和炭黑以外的其他的填充剂。作为其他的填充剂，可以列举出例如碳酸钙、碳酸镁、滑石、粘土、氧化铝、氢氧化铝、氧化钛、硫酸钙。这些其他的填充剂可以单独使用或者组合2种以上使用。
在构成胎冠层11的橡胶组合物中，优选与上述的二氧化硅一起配合硅烷偶联剂。通过硅烷偶联剂可以改良二氧化硅的分散性。硅烷偶联剂的配合量优选为二氧化硅的7质量％～10质量％，更优选为8质量％～9质量％。如果硅烷偶联剂的配合量低于7质量％，则有可能无法充分改良二氧化硅的分散性。如果硅烷偶联剂的配合量超过10质量％，则有可能变得容易引起橡胶组合物早期硫化，成形加工性恶化。
作为硅烷偶联剂，只要是可以使用于与轮胎用橡胶组合物的硅烷偶联剂就没有特别限制，可例示例如双-(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫化物、双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫化物、3-三甲氧基甲硅烷基丙基苯并噻唑四硫化物、γ-巯基丙基三乙氧基硅烷、3-辛酰基硫代丙基三乙氧基硅烷等含硫的硅烷偶联剂。其中，优选具有巯基的硅烷偶联剂，其可以提高与二氧化硅的亲和性且改良其分散性。这些硅烷偶联剂可以单独配合，也可以组合多种配合。
在构成胎面基部层12的橡胶组合物中，橡胶成分必须含有选自天然橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶中的2种以上，使这些的总计达到100质量％即可。优选含有天然橡胶和丁二烯橡胶2种，可任意地含有苯乙烯丁二烯橡胶和/或异戊二烯橡胶。通过如此地构成胎面基部层12，而有利于通过与胎冠层11的协作来确保优异的干路性能(操纵稳定性)。即，虽然前述的胎冠胶对提高雪路性能有利，但可能无法充分确保干路性能时，通过使用上述的胎面基部胶能够补充干路性能，使轮胎兼顾这些性能。
如上所述，在胎面基部层12中，在以天然橡胶和丁二烯橡胶这2种作为主要成分，任意地配合苯乙烯丁二烯橡胶和/或异戊二烯橡胶的情况下，相对于橡胶成分100质量％，配合天然橡胶优选为50质量％以上，更优选为60质量％～80质量％为佳，优选配合丁二烯橡胶15质量％以上35质量％以下，更优选为20质量％～30质量％。胎面基部层12中，如果天然橡胶的配合量低于50质量％、或丁二烯橡胶的配合量低于15质量％则低滚动阻力性下降。在胎面基部层12中，如果丁二烯橡胶的配合量超过35质量％则干路性能下降。
如上所述，在胎面基部层12中，以天然橡胶和丁二烯橡胶这2种作为主要成分，任意地配合苯乙烯丁二烯橡胶和/或异戊二烯橡胶的情况下，对于任意地配合的苯乙烯丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶的配合量没有特别限定。其中，为了进一步提高作为胎面基部层12所要求的橡胶物性，对于异戊二烯橡胶，以与天然橡胶的总计相对于橡胶成分100质量％优选为50质量％以上、更优选为60质量％～80质量％的方式配合为佳。同样地，对于苯乙烯丁二烯橡胶，相对于橡胶成分100质量％，以优选配合5质量％～25质量％、更优选配合10质量％～20质量％为佳。
构成胎面基部层12的橡胶组合物中优选配合二氧化硅和/或炭黑作为无机填充剂。通过配合二氧化硅和/或炭黑，可以提高橡胶硬度，在用于配置于上述的胎冠层11的内周侧的胎面基部层12的情况下，通过与胎冠层211的协作可以确保特别优异的干路性能(操纵稳定性)。胎面基部层12中的二氧化硅和/或炭黑的配合量，相对于上述的橡胶成分100质量份，优选为50质量份以上，更优选为55质量份～65质量份。在胎面基部层12中，如果二氧化硅和/或炭黑的配合量低于50质量份则干路性能下降。
作为用于胎面基部层12的二氧化硅，可以使用例如湿式二氧化硅(含水硅酸)、干式二氧化硅(硅酸酐)、硅酸钙、硅酸铝等。这些二氧化硅可以单独使用或组合2种以上使用。也可以使用二氧化硅的表面上实施了由硅烷偶联剂进行表面处理的表面处理二氧化硅。二氧化硅的CTAB吸附比表面积并没有特别限制，优选为130m2/g～175m2/g，更优选为138m2/g～168m2/g为佳。通过将二氧化硅的CTAB吸附比表面积设为130m2/g以上，从而可以确保湿路性能。另外，通过将二氧化硅的CTAB吸附比表面积设为175m2/g以下，则可以提高干路性能和湿路性能，且可以降低滚动阻力。本发明中，二氧化硅的CTAB吸附比表面积为通过ISO5794测定而得到的值。
作为用于胎面基部层12的炭黑，可以使用例如氮吸附比表面积(N2SA)优选为40m2/g～100m2/g、更优选为80m2/g～100m2/g的炭黑。如果炭黑的氮吸附比表面积低于40m2/g，则无法充分改良干路操纵稳定性能。如果炭黑的氮吸附比表面积超过100m2/g，则无法充分减小滚动阻力。本发明中炭黑的氮吸附比表面积为通过JIS K6217-2测定而得到的值。
在构成胎面基部层12的橡胶组合物中，还可以配合除了上述的二氧化硅和炭黑以外的其他的填充剂。作为其他的填充剂，可列举出例如碳酸钙、碳酸镁、滑石、粘土、氧化铝、氢氧化铝、氧化钛、硫酸钙。这些其他的填充剂可以单独使用或组合2种以上使用。
在构成胎面基部层12的橡胶组合物中，优选与上述的二氧化硅一起配合硅烷偶联剂。通过硅烷偶联剂可以改良二氧化硅的分散性。硅烷偶联剂的配合量优选为二氧化硅的7质量％～10质量％、更优选为8质量％～9质量％为佳。如果硅烷偶联剂的配合量低于7质量％，则有可能无法充分改良二氧化硅的分散性。如果硅烷偶联剂的配合量超过10质量％，则有可能容易引起橡胶组合物早期硫化而成形加工性恶化。作为用于构成胎面基部层12的橡胶组合物的硅烷偶联剂，可以使用可用于前述的胎冠层11的各种硅烷偶联剂。硅烷偶联剂可以单独配合，也可以组合多种配合。
本发明中，构成胎冠层11的橡胶组合物和构成胎面基部层12的橡胶组合物中的任一个都可以在不阻碍本发明的目的的范围内除了上述的配合剂以外还配合硫化剂或交联剂、硫化促进剂、各种油、抗老化剂、增塑剂等的通常被使用于轮胎用橡胶组合物的各种添加剂。另外这些添加剂可以用通常的方法进行混炼而成为橡胶组合物，用于硫化或交联中。这些添加剂的配合量只要不与本发明的目的相悖，可以为以往的通常的配合量。轮胎用橡胶组合物可以通过使用通常的橡胶用混炼机械、例如班伯里混炼机、捏合机、辊轧机等而将上述各成分混合来制造。
在使用通过上述的配方构成的橡胶组合物的本发明的轮胎中，在将构成胎冠层11的胎冠胶在20℃时的硬度设为硬度Hc，将构成胎面基部层12的胎面基部胶在20℃时的硬度设为硬度Hu时，胎冠胶的硬度Hc为63以上67以下、优选为64以上66以下，胎面基部胶的硬度Hu优选为75以上80以下、更优选为77以上79以下为佳。进而，胎冠胶的硬度Hc与胎面基部胶的硬度Hu满足Hu>Hc的关系，且它们的硬度差ΔH(＝Hu-Hc)为10以上、优选为10以上13以下。通过设定这样的硬度的关系。从而可以提高雪路性能。
如果此时胎冠胶的硬度Hc低于63，则由于在轮胎中与路面抵接的胎冠层11过于柔软，所以无法提高干路性能。如果胎冠胶的硬度Hc超过67，则无法提高雪路性能。如果胎面基部胶的硬度Hu低于75，则无法提高干路性能。如果胎面基部胶的硬度Hu超过80则无法提高湿路性能。如果胎冠胶的硬度Hc与胎面基部胶的硬度Hu的大小关系逆转，则无法提高干路性能、湿路性能、和雪路性能。如果硬度差ΔH低于10，则由于胎冠胶与胎面基部胶实质上成为同等的硬度，所以无法提高干路性能、湿路性能、和雪路性能。例如，在通过使胎冠层11适度柔软而确保雪路性能的情况下，使胎面基部层12充分地硬而保证干路性能时，如果硬度差ΔH小，则因胎面基部层12变得被难以确保干路性能。
对于构成胎冠层11的胎冠胶，不仅具有上述的硬度，-20℃时的储能模量E′优选为70MPa以下、更优选为60MPa～68MPa为佳。通过如此设定储能模量E′，从对提高雪路性能变得有利。如果胎冠胶的储能模量E′超过70MPa，则无法提高雪路性能。
有关构成胎冠层11的橡胶组合物和胎面基部层12的上述的物性可以通过采用上述的配方作为构成各层的橡胶组合物来达成。或者，也可以通过调整示出具体的配合量的范围的混配剂以外的工艺油、硫等的配合量而适当设定。
当采用上述的胎冠层11和胎面基部层12的时候，从得到所期望的轮胎性能的观点出发，优选使各层的厚度适宜化。具体而言，设定花纹块高度h与胎面基部层12的厚度G之比h/G优选为9～12、更优选为9～11为佳。如果比h/G低于9，则无法提高雪路性能。如果比h/G超过12则无法提高低滚动性能。此外，花纹块高度h如图2所示，是从形成于胎面部1的沟槽40的槽底到胎面部1的踏面沿胎面部1的踏面垂线而测定的距离(最大值)。胎面基部层12的厚度G是从设置于该轮胎的补强层(带束层7或带束覆盖层8)中位于最外周侧的补强层的外表面到胎冠层11与胎面基部层12的边界沿前述的带束层的外表面的垂线而测定的距离(最大值)。
以下通过实施例进一步说明本发明，但本发明的范围并不限定于这些实施例。
实施例
将由表1所示的配方构成的16种轮胎用橡胶组合物(标准例1、比较例1～8、实施例1～7)分别用于胎冠层(胎冠胶)，制造具有图1所示基本结构且轮胎尺寸为285/60R18 116V的充气轮胎(试验轮胎)。予以说明，在制备该16种轮胎用橡胶组合物时，分别称量除了硫化促进剂和硫之外的配方成分，用1.8L的密闭式班伯里混炼机混炼5分钟，排出母炼胶并室温冷却。然后，将该母炼胶供给到1.8L的密闭式班伯里混炼机，加入硫化促进剂及硫混合2分钟，得到16种轮胎用橡胶组合物。
表1记载的物性值是分别使用上述的16种轮胎用橡胶组合物，采用规定形状的模具在145℃硫化35分钟，制作由各轮胎用橡胶组合物构成的硫化橡胶试验片而测定的值。具体而言，“硬度Hc”是指胎冠胶在20℃时的硬度，是根据JIS K6253利用A型邵氏硬度计在温度20℃下测定的值。另外，“E′(-20℃)”是指在-20℃时的储能模量，是使用粘弹性光谱计在伸长变形应变率10±2％、振动频率20Hz、-20℃的条件测定得到的值。
在各试验轮胎中，构成胎面基部层的胎面基部胶使用表1的“胎面基部的种类”栏中示出的橡胶。具体而言，使用由表2所示的配方的构成的胎面基部胶A～C中的任一个。表中也示出了除了配方外，胎面基部胶在20℃时的硬度(表中的“硬度Hu”)。“硬度Hu”是基于JIS K6253通过A型邵氏硬度计在温度20℃下测定的值。表1中的“硬度差ΔH”是前述的“硬度Hc”与“硬度Hu”的差(ΔH＝Hu-Hc)。
即便在任意的试验轮胎中，从形成于胎面部的沟槽的槽底到胎面部的踏面的花纹块高度h为10mm、胎面基部层的厚度G为1mm、比h/G为10为共同的。
关于各试验轮胎，通过下述示出的方法进行雪路性能、干路性能、湿路性能、滚动阻力的评价。
雪路性能
将各试验轮胎组装于轮圈尺寸为18×8J的JATMA标准的轮辋上，空气压为230kPa，安装于四轮驱动的SUV车辆的评价车辆上，测定在冰雪路面中从速度40km/h的行驶状态开始制动，到完全停止的制动距离。评价结果使用测定值的倒数，通过以标准例1为100的指数而示出。该指数值越大，意味着制动距离越短，冰雪路面上的制动性能(雪路性能)越优异。
干路性能
将各试验轮胎组装到辋圈尺寸为18×8J的JATMA标准的轮辋的车轮上，空气压为230kPa，安装到四轮驱动的SUV车辆的评价车辆上，在干燥的铺装路面上对操纵稳定性由试验驾驶员进行感官评价。评价结果分别通过以标准例1的值为100的指数示出。该指数值越大意味着干燥路面上的操纵稳定性(干路性能)越优异。
湿路性能
将各试验轮胎组装到辋圈尺寸为18×8J的JATMA标准的轮辋的车轮上，以空气压为230kPa，安装到四轮驱动的SUV车辆的评价车辆上，测定在湿润的路面从速度100km/h的行驶状态开始制动，到完全停止的制动距离。评价结果通过使用测定值的倒数，以标准例1为100的指数而示出。该指数值越大，表示制动距离越短，在湿润的路面上的制动性能(湿路性能)越优异。
低滚动性能
将各试验轮胎组装到辋圈尺寸为18×8J的JATMA标准的轮辋的车轮上，基于ISO28580，使用轮鼓直径为1707.6mm的轮鼓试验机，在空气压240kPa、荷重4.82kN、速度80km/h的条件下测定滚动阻力。评价结果使用测定值的倒数，通过以标准例1为100的指数示出。该指数值越大意味着滚动阻力越低，低滚动性能越优异。
[表1]
将表1中使用的原材料的种类示于下面。
·NR：天然橡胶、PT.KIRANA SAPTA社制SIR20
·SBR1：末端改性苯乙烯丁二烯橡胶、旭化成ケミカルズ社制タフデンE581(改性基：缩水甘油基、乙烯基含量：38质量％)
·SBR2：末端改性苯乙烯丁二烯橡胶、旭化成ケミカルズ社制タフデンF3420(改性基：氨基硅烷基、乙烯基含量：38质量％)
·BR1：通过烃基氧基硅烷化合物改性得到的丁二烯橡胶、JSR社制BR54(官能团：硅烷醇基、顺式-1,4-键的含量：98摩尔％)
·BR2：通过聚有机硅氧烷基改性得到的丁二烯橡胶、日本ゼオン社制BR1261(官能团：聚有机硅氧烷、顺式-1,4-键的含量：35摩尔％)
·BR3：未改性的丁二烯橡胶、日本ゼオン社制Nipol 1220(顺式-1,4-键的含量：96摩尔％)
·BR4：通过N-甲基吡咯烷酮改性得到的丁二烯橡胶、日本ゼオン社制BR1250H(官能团：N-甲基吡咯烷酮、顺式-1,4-键的含量：35摩尔％)
·二氧化硅：Evonik社制Urtrasil 9100GR
·CB：炭黑、キャボットジャパン社制VULCAN MS
·硅烷偶联剂：Evonik Degussa社制Si69
·芳香油：昭和シェル石油社制エキストラクト4号S
·硬脂酸：日油社制硬脂酸珠
·氧化锌：正同化学工业社制氧化锌3种
·抗老化剂：Korea Kumho Petrochemical社制6PPD
·硫：鹤见化学工业社制金华印油入微粉硫
·硫化促进剂1：大内新兴化学工业社制ノクセラーCZ-G
·硫化促进剂2：住友化学社制ソクシノールD-G
[表2]
表2
将表2中使用的原材料的种类示于下面。
·NR：天然橡胶、PT.KIRANA SAPTA社制SIR20
·BR2：丁二烯橡胶、日本ゼオン社制Nipol 1220(顺式-1,4-键的含量：96摩尔％)
·SBR：苯乙烯丁二烯橡胶、日本ゼオン社制Nipol 1502
·二氧化硅：Evonik社制Urtrasil 9100GR
·CB：炭黑、キャボットジャパン社制VULCAN 7HJ
·硅烷偶联剂：Evonik Degussa社制Si69
·芳香油：昭和シェル石油社制エキストラクト4号S
·硬脂酸：日油社制硬脂酸珠
·氧化锌：正同化学工业社制氧化锌3种
·抗老化剂：Korea Kumho Petrochemical社制6PPD
·硫：鹤见化学工业社制金华印油入微粉硫
·硫化促进剂：大内新兴化学工业社制ノクセラーCZ-G
如由表1所明确的那样，实施例1～7的充气轮胎能够确保与标准例1同等以上的雪路性能、干路性能、湿路性能、和低滚动性能，且平衡性良好地高度兼顾这些性能。一方面，比较例1中，由于苯乙烯丁二烯橡胶的配合量多，丁二烯橡胶的配合量少，所以雪路性能恶化。比较例2中，由于苯乙烯丁二烯橡胶的配合量少，丁二烯橡胶的配合量多，所以湿路性能恶化。比较例3中，由于苯乙烯丁二烯橡胶的配合量少，天然橡胶的配合量多，所以湿路性能和低滚动性能恶化。比较例4中，由于二氧化硅的配合量多，所以低滚动性能恶化。比较例5种，由于硬度差ΔH小，所以干路性能恶化。比较例6中，由于硬度Hc低，所以干路性能恶化。比较例7中，由于配合有未改性的丁二烯橡胶，所以低滚动性能恶化。比较例8中，由于丁二烯橡胶被烃基氧基硅烷化合物或聚有机硅氧烷以外的物质(具体而言为N-甲基吡咯烷酮)改性，所以雪路性能恶化。
符号说明
1 胎面部
2 胎侧部
3 胎圈部
4 胎体层
5 胎圈芯
6 胎圈填胶
7 带束层
8 带束覆盖层
10 胎面橡胶层
11 胎冠层
12 胎面基部层
20 胎侧胶层
30 轮辋边口衬胶层
40 沟槽
CL 轮胎赤道
Claims (5)
1.一种充气轮胎，其特征在于，所述充气轮胎具备沿轮胎周向延伸而呈环状的胎面部、配置于所述胎面部的两侧的一对胎侧部、和配置于所述一对胎侧部的轮胎径向内侧的一对胎圈部，且具有架设于所述一对胎圈部之间的胎体层、和配置于所述胎面部中的所述胎体层的外周侧的多层补强层，所述胎面部由配置于所述补强层的外周侧的胎面基部层、和配置于所述胎面基部层的外周侧而构成所述胎面部的踏面的胎冠层这2层构成，
所述胎冠层通过相对于二烯系橡胶100质量份配合了二氧化硅60～90质量份的橡胶组合物构成，所述二烯系橡胶由总计100质量％的、15～30质量％的天然橡胶、40～70质量％的苯乙烯丁二烯橡胶、和15～30质量％的丁二烯橡胶构成，所述苯乙烯丁二烯橡胶为乙烯基含量为35～45质量％的末端改性苯乙烯丁二烯橡胶，所述丁二烯橡胶为将共轭二烯系聚合物的活性末端通过选自烃基氧基硅烷化合物和聚有机硅氧烷中的至少1个的官能团改性而得到的改性丁二烯橡胶，
构成所述胎面基部层的胎面基部胶的20℃时的硬度Hu与构成所述胎冠层的胎冠胶的20℃时的硬度Hc满足Hu>Hc的关系，且所述硬度Hc为63～67，所述硬度Hu与所述硬度Hc的差ΔH为10以上。
2.根据权利要求1所述的充气轮胎，其特征在于，
所述丁二烯橡胶中的顺式-1,4-键的含量为75摩尔％以上。
3.根据权利要求1或2所述的充气轮胎，其特征在于，
构成所述胎冠层的胎冠胶在-20℃时的储能模量E′为70MPa以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，
所述胎面基部层由以下的橡胶组合物构成，所述橡胶组合物中相对于含有选自天然橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶中的2种以上的橡胶成分100质量份配合了70质量份以上的二氧化硅或炭黑，所述硬度Hu为75～80。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的充气轮胎，其特征在于，
从所述胎面部上形成的沟槽的槽底到所述胎面部的踏面的花纹块高度h与所述胎面基部层的厚度G之比h/G为9～12。
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