CN117285764A - 轮胎 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种轮胎,实现耐崩裂性能的提高。一种轮胎,其具备胎面部,其中,胎面部具备冠部橡胶层、以及基部橡胶层,其设置于比冠部橡胶层更靠轮胎半径方向内侧的位置,冠部橡胶层由橡胶组合物形成,橡胶组合物中,作为橡胶成分,在橡胶成分100质量份中含有40质量份以上、60质量份以下的苯乙烯量25质量%以下的苯乙烯‑丁二烯橡胶(SBR),并且含有30质量份以下的异戊二烯系橡胶,另外,作为填充剂,相对于橡胶成分100质量份,含有100质量份以下的二氧化硅,该橡胶组合物在温度30℃、频率10Hz、初始应变5%、动态应变率1%的条件下,以变形模式:拉伸进行测定的损耗角正切30℃tanδ为0.25以下,冠部橡胶层的厚度相对于基部橡胶层的厚度之比为2.3以上。
Description
技术领域
本发明涉及轮胎。
背景技术
近年来,小型SUV(Sport Utility Vehicle:运动型多用途车)、轻型商用车辆作为野营用车辆越来越受欢迎。这些车辆在前往营地的途中行驶在不平整地面(粗糙的路面)时,安装于车辆的轮胎的表面与路面接触,有时设置于胎面部表面的块会产生缺损(崩裂),因此对轮胎要求充分的耐崩裂性能。
因此,以往提出了通过改进构成轮胎胎面部的橡胶组合物或改进胎面部的表面形状等而实现耐崩裂性能的提高的方案(例如专利文献1~3)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016-155980号公报
专利文献2:日本特开2019-137123号公报
专利文献3:日本特开2021-165324号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是,基于上述现有技术而制造出的轮胎的耐崩裂性能仍不能说是充分的,希望其进一步提高。
因此,本发明的课题在于实现耐崩裂性能的提高。
用于解决课题的手段
本发明涉及一种轮胎,其是具备胎面部的轮胎,其特征在于,
上述胎面部具备冠部橡胶层、以及基部橡胶层,其设置于比上述冠部橡胶层更靠轮胎半径方向内侧的位置,
上述冠部橡胶层由橡胶组合物形成,
该橡胶组合物中,作为橡胶成分,在橡胶成分100质量份中含有40质量份以上、60质量份以下的苯乙烯量25质量%以下的苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR),并且含有30质量份以下的异戊二烯系橡胶,另外,作为填充剂,相对于上述橡胶成分100质量份含有100质量份以下的二氧化硅,
该橡胶组合物在温度30℃、频率10Hz、初始应变5%、动态应变率1%的条件下,以变形模式:拉伸进行测定的损耗角正切30℃tanδ为0.25以下,
上述冠部橡胶层的厚度相对于上述基部橡胶层的厚度之比为2.3以上。
发明效果
根据本发明,能够实现耐崩裂性能的提高。
具体实施方式
[1]本发明的轮胎的特征
首先对本发明的轮胎的特征进行说明。
1.概要
本发明的轮胎具备:胎体,其架设于作为与轮辋嵌合的部位的一对胎圈部的一者与另一者之间而作为轮胎的骨架;带束层,其设置于比胎体更靠半径方向外侧的位置;带束增强层,其设置于比带束层更靠半径方向外侧的位置;以及胎面部,其设置于比胎体、带束层、带束增强层更靠轮胎半径方向外侧的位置。并且,胎面部具备设置于轮胎半径方向外侧而作为接地面的冠部橡胶层,根据需要进一步具备设置于比冠部橡胶层更靠轮胎半径方向内侧的位置的基部橡胶层。
并且,冠部橡胶层由橡胶组合物形成,该橡胶组合物中,作为橡胶成分,在橡胶成分100质量份中含有40质量份以上、60质量份以下的苯乙烯量25质量%以下的苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR),并且含有30质量份以下的异戊二烯系橡胶,另外,作为填充剂,相对于橡胶成分100质量份含有100质量份以下的二氧化硅。
另外,该橡胶组合物在温度30℃、频率10Hz、初始应变5%、动态应变率1%的条件下,以变形模式:拉伸进行测定的损耗角正切30℃tanδ为0.25以下。此外,冠部橡胶层的厚度相对于基部橡胶层的厚度之比为2.3以上。
需要说明的是,冠部橡胶层并不限于形成胎面部的最外层的橡胶层,是指从胎面表面朝向内侧处于5mm以内的层,在5mm以内具有2层以上的情况下,至少任意1层满足上述橡胶组合物的条件即可。
通过具有这些特征,如下文所述,能够实现耐崩裂性能的提高。
2.本发明的轮胎中的效果表现的机理
本发明的轮胎中表现出上述效果的机理可以考虑如下。
如上所述,本发明的轮胎的冠部橡胶层中,作为橡胶成分,在橡胶成分100质量份中含有40质量份以上、60质量份以下的苯乙烯量25质量%以下的苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR),并且含有30质量份以下的异戊二烯系橡胶。
通过在橡胶成分100质量份中含有40质量份以上、60质量份以下的苯乙烯量25质量%以下的SBR,在橡胶成分内生成适度的苯乙烯部,容易形成苯乙烯域。并且据认为,通过形成这样的苯乙烯域,在其与其他橡胶成分的分子链的界面处,可抑制来自轮胎表面的冲击或龟裂的传播。
并且,通过除了上述SBR以外还含有30质量份以下的异戊二烯系橡胶,在SBR与异戊二烯系橡胶之间形成相分离结构,在橡胶相内混合存在有硬度不同的微观层。并且据认为,这样的硬度不同的微观层的混合存在可抑制来自轮胎表面的冲击或龟裂的传播。
并且据认为,通过像这样抑制来自轮胎表面的冲击或龟裂的传播,可提高耐崩裂性能。
另外,本发明中,在形成冠部橡胶层的橡胶组合物中含有作为填充剂的二氧化硅。
二氧化硅能够在不会招致轮胎的发热性过度上升(橡胶发生软化、容易碎裂)的情况下对橡胶进行增强,因此是为了实现耐崩裂性能的提高而优选的填充剂,但若填充量过多、具体地说,若其含量相对于橡胶成分100质量份大于100质量份,则尽管橡胶的增强性提高,但容易招致橡胶的脆性破坏,可能反而会招致耐崩裂性能的降低。
因此,本发明中,作为在抑制轮胎的发热性的过度上升的同时还能够充分形成对橡胶进行增强的网络的含量,若相对于橡胶成分100质量份为100质量份以下,则能够使形成冠部橡胶层的橡胶组合物中含有不超过橡胶成分的量的二氧化硅,由此可在确保橡胶的增强性的同时还协同有由上述SBR或异戊二烯系橡胶所带来的对来自轮胎表面的冲击或龟裂的传播的抑制,据认为可进一步提高耐崩裂性能。
此外,本发明中,形成冠部橡胶层的橡胶组合物在温度30℃、频率10Hz、初始应变5%、动态应变率1%的条件下以变形模式:拉伸进行测定的损耗角正切(30℃tanδ)为0.25以下。
损耗角正切tanδ是表示能量的吸收性能的粘弹性参数,其值越低,越可抑制行驶时橡胶的发热、可抑制温度上升,因此据认为,通过使其为0.25以下,可充分抑制伴随温度上升的破坏特性的降低,可进一步提高耐崩裂性能。
并且,本发明中,胎面部具备冠部橡胶层,其设置于轮胎半径方向外侧、以及基部橡胶层,其设置于比冠部橡胶层更靠轮胎半径方向内侧的位置,冠部橡胶层的厚度相对于基部橡胶层的厚度之比为2.3以上。
通过层积设置冠部橡胶层和基部橡胶层,在其界面处也可抑制上述的来自轮胎表面的冲击或龟裂的传播,因此认为可进一步提高耐崩裂性能。
此时,若冠部橡胶层的厚度与基部橡胶层相比过薄,具体地说,若冠部橡胶层的厚度相对于基部橡胶层的厚度之比小于2.3,则在冠部橡胶层产生并进展的龟裂在短时间内到达基部橡胶层的界面,以该龟裂为起点发生橡胶的碎裂,可能会招致耐崩裂性能的降低。
如以上所述,本发明中,除了由形成冠部橡胶层的橡胶组合物中的低苯乙烯SBR、异戊二烯系橡胶、二氧化硅的含有所带来的对来自轮胎表面的冲击或龟裂的传播的抑制效果、由二氧化硅所带来的橡胶增强效果、由低的30℃tanδ所带来的伴随温度上升的破坏特性降低的抑制效果的协同以外,还协同有具备设定为适当的厚度比的冠部橡胶层和基部橡胶层的胎面部对来自轮胎表面的冲击或龟裂的传播的抑制效果,因此据认为可实现耐崩裂性能的提高。
需要说明的是,本发明中,上述苯乙烯量更优选为24.4质量%以下、进一步优选为22质量%以下、进一步优选为20.5质量%以下、进一步优选为20质量%以下、进一步优选为19.5质量%以下、进一步优选为15质量%以下。另一方面,作为下限,优选为3质量%以上、更优选为5质量%以上、进一步优选为8质量%以上。
并且,上述“在橡胶成分100质量份中含有40质量份以上、60质量份以下的苯乙烯量25质量%以下的SBR”表示SBR量在橡胶成分100质量份中占据40质量份以上、60质量份以下,SBR整体中的苯乙烯量为25质量%以下。
即,在橡胶成分中含有单一的含苯乙烯的聚合物(SBR)的情况下,表示该苯乙烯量为25质量%以下,在橡胶成分中含有复数种含苯乙烯的聚合物(SBR)的情况下,表示由各聚合物中的苯乙烯量(质量%)与该聚合物相对于橡胶成分100质量份的混配量(质量份)的乘积的总和求出的苯乙烯量为25质量%以下。
更具体地说,在橡胶成分100质量份中含有苯乙烯量S1质量%的SBR1(X1质量份)和苯乙烯量S2质量%的SBR2(X2质量份)的情况下,表示由式{(S1×X1)+(S2×X2)}/(X1+X2)计算出的苯乙烯量为25质量%以下。
需要说明的是,在硫化后的橡胶组合物中,使用固体核磁共振(固体NMR)或傅利叶变换红外分光光度计(FTIR)来求出丙酮提取后的橡胶成分中所包含的苯乙烯量,由此也可以计算出苯乙烯量。
并且,本发明中,橡胶成分100质量份中的SBR的含量更优选为50质量份以上、进一步优选为60质量份以上。另外,橡胶成分100质量份中的异戊二烯系橡胶的含量更优选为15质量份以上、25质量份以下、进一步优选为20质量份以下。
另外,二氧化硅的含量相对于橡胶成分100质量份更优选为95质量份以下、进一步优选为80质量份以下、进一步优选为70质量份以下、进一步优选为60质量份以下。
另外,本发明中,上述30℃tanδ更优选为0.24以下、进一步优选为0.23以下、进一步优选为0.20以下、进一步优选为0.19以下、进一步优选为0.18以下、进一步优选为0.16以下、进一步优选为0.15以下。下限没有特别限定,优选为0.10以上、更优选为0.11以上、进一步优选为0.12以上、进一步优选为0.13以上、进一步优选为0.14以上。
需要说明的是,在上述多层化的胎面部的情况下,优选使基部橡胶层的30℃tanδ(30℃tanδB)小于冠部橡胶层的30℃tanδ(30℃tanδC)、即优选(30℃tanδB/30℃tanδC)<1。由此,对于由冠部橡胶层产生的抓地性能,能够减小轮胎内部的响应之前的相位差,响应性变好,因此认为可得到高速行驶时的优异的操纵稳定性。需要说明的是,只要具体的(30℃tanδB/30℃tanδC)小于1,则没有特别限定,作为上限,例如优选为0.55以下,作为下限,例如优选为0.25以上。
此处,“损耗角正切(tanδ)”例如可以使用GABO公司制造的“EPLEXOR(注册商标)”等粘弹性测定装置进行测定。
需要说明的是,tanδ的调整方法没有特别限定,例如可通过增加聚合物的苯乙烯量、增加树脂成分的含量、增加炭黑的含量等方法使其升高,可通过减少聚合物的苯乙烯量、减少树脂成分的含量、减少炭黑的含量使其降低。
此外,本发明中,上述的冠部橡胶层的厚度相对于基部橡胶层的厚度之比更优选为4.0以上、进一步优选为8.0以上、进一步优选为9.0以上。
此处“冠部橡胶层的厚度”是指轮胎半径方向截面中的轮胎赤道面上的冠部橡胶层的厚度,在轮胎赤道面上具有槽的情况下是指从连接该槽的轮胎半径方向最外部的端点的直线与轮胎赤道面的交点起到胎面部的轮胎半径方向最内部的基部橡胶层的界面为止的厚度。并且,“基部橡胶层的厚度”是指从与冠部橡胶层的界面起到胎面部的轮胎半径方向最内部的界面为止的厚度。
需要说明的是,本发明中,“槽”是指胎面部最外表面的开口宽度为3mm以上、深度为3mm以上的部位。
并且,冠部橡胶层和基部橡胶层的厚度可以通过在将轮胎沿半径方向切出的截面中成为胎圈部与正规轮辋宽度一致的状态来进行测定。
上文所述的“正规轮辋”是指在包括轮胎所依据的标准在内的标准体系中,按照每种轮胎规定该标准的轮辋,例如若为JATMA(日本汽车轮胎协会),则是指“JATMA YEARBOOK”中记载的适用尺寸中的标准轮辋;若为ETRTO(欧洲轮胎和轮辋技术组织),则是指“STANDARDS MANUAL”中记载的“Measuring Rim”;若为TRA(轮胎和轮辋协会),则是指“YEARBOOK”中记载的“Design Rim”,以JATMA、ETRTO、TRA的顺序进行参考,若参考时有适用尺寸则遵从该标准。并且,在为标准中未规定的轮胎的情况下,是指可进行轮辋式安装的能够保持内压的轮辋,即是指在不会从轮辋/轮胎间产生漏气的轮辋中的轮辋径最小、其次轮辋宽度最窄的轮辋。
[2]本发明的轮胎中的更优选的方式
本发明的轮胎通过采用以下的方式可得到更大的效果。
1.冠部橡胶层的30℃tanδ与胎面部的厚度的关系
本发明的轮胎中,在将胎面部的厚度设为G(mm)时,下述式α优选为1.68以下、更优选为1.65以下、进一步优选为1.61以下、进一步优选为1.50以下、进一步优选为1.40以下、进一步优选为1.33以下、进一步优选为1.26以下、进一步优选为1.20以下。如上所述,可认为通过降低30℃tanδ,能够抑制冠部橡胶层中的温度上升。另外可认为,胎面部的厚度越厚,越容易产生胎面部的蓄热的影响。因此可认为,通过使它们的积为一定以下,能够抑制冠部橡胶层的发热和蓄热,因此能够更容易地提高耐崩裂性能。
α=30℃tanδ×G (1)
需要说明的是,上述α的下限没有特别限定,优选为0.05以上、更优选为0.20以上、进一步优选为0.50以上、进一步优选为0.84以上、进一步优选为0.91以上、进一步优选为0.98以上、进一步优选为1.05以上、进一步优选为1.12以上。
2.形成冠部橡胶层的橡胶组合物在0℃的损耗角正切(0℃tanδ)
上述限定了30℃tanδ,但据认为在不平整地面行驶时,胎面部表面容易产生滑动。并且可认为,在胎面表面,更低温的冠部橡胶层的粘弹性的贡献增大。因此,形成冠部橡胶层的橡胶组合物在温度0℃、频率10Hz、初始应变5%、动态应变率1%的条件下,以变形模式:拉伸进行测定的损耗角正切(0℃tanδ)优选为0.31以下、更优选为0.30以下、进一步优选为0.28以下、进一步优选为0.27以下、进一步优选为0.26以下、进一步优选为0.25以下、进一步优选为0.24以下。下限没有特别限定,优选为0.16以上、更优选为0.18以上、进一步优选为0.20以上。
本发明的轮胎中,下述式(2)的β优选为2.17以下、更优选为2.00以下、进一步优选为1.96以下、进一步优选为1.90以下、进一步优选为1.89以下、进一步优选为1.82以下、进一步优选为1.80以下、进一步优选为1.75以下、进一步优选为1.68以下、进一步优选为1.50以下。如上所述,据认为在不平整地面行驶时的胎面表面中,低温的0℃tanδ的影响增大。另外可认为,胎面部的厚度越厚,越容易产生胎面部的蓄热的影响。因此可认为,通过使它们的积为一定以下,能够抑制冠部橡胶层的发热和蓄热,因此更容易提高耐崩裂性能。
β=0℃tanδ×G (2)
需要说明的是,上述β的下限没有特别限定,优选为0.20以上、更优选为0.35以上、进一步优选为0.50以上。
需要说明的是,上述的0℃tanδ与冠部橡胶层的30℃tanδ同样地可以使用例如GABO公司制造的“EPLEXOR(注册商标)”等粘弹性测定装置进行测定。
另外,冠部橡胶层的0℃tanδ可以通过后述的混配材料适宜地调整。例如,可通过增加聚合物的苯乙烯量、增加树脂成分的含量、增加二氧化硅填充剂的含量等方法使其升高,可以通过减少聚合物的苯乙烯量、减少树脂成分的含量、减少二氧化硅的含量等方法使其降低。
3.苯乙烯量(质量%)与胎面部的厚度G(mm)的关系
本发明的轮胎中,下述式(3)的γ优选为2.8以上、更优选为2.9以上、进一步优选为3.0以上、进一步优选为3.1以上、进一步优选为3.2以上、进一步优选为3.5以上、进一步优选为4.1以上。通过在冠部橡胶层内适度地形成苯乙烯域,容易吸收来自表面的冲击。另一方面可认为,它们在由于胎面滚动时的蓄热而升高温度时,运动性提高,难以维持域。因此可认为,通过成为相对于胎面部的厚度为充分量的苯乙烯含量,容易维持橡胶组合物内的苯乙烯域,容易提高耐崩裂性能。
γ=苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)中的苯乙烯量/G (3)
需要说明的是,上述γ的上限没有特别限定,优选为7.0以下、更优选为6.0以下、进一步优选为5.5以下。
4.形成冠部橡胶层的橡胶组合物中的丁二烯橡胶(BR)的含有
本发明中,如上所述,形成冠部橡胶层的橡胶组合物中,作为橡胶成分含有低苯乙烯SBR和异戊二烯系橡胶,优选进一步含有BR,构成3种混合的橡胶成分。
通过像这样构成3种混合的橡胶成分,在微观上混合存在有与上述SBR和异戊二烯系橡胶的硬度不同的第3橡胶相,形成新的相分离结构,因此可认为,能够进一步抑制来自轮胎表面的冲击或龟裂的传播,与增强性协同作用,能够实现耐崩裂性能的进一步提高。
这种情况下,作为橡胶成分100质量份中的BR的含量,优选为15质量份以上、25质量份以下、特别优选为20质量份。
5.冠部橡胶层的定伸应力
轮胎在行驶中发生变形并与路面接触,在变形量大的情况下,可能由于该变形而使橡胶碎裂,招致耐崩裂性能的降低。
因此可认为,通过使冠部橡胶层在23℃、100%伸长时的定伸应力(M100)为2.0MPa以上、更优选为2.1MPa以上、进一步优选为2.2MPa以上、进一步优选为2.6MPa以上、进一步优选为2.9MPa以上、进一步优选为3.0MPa以上、进一步优选为3.1MPa以上、进一步优选为3.2MPa以上、进一步优选为3.3MPa以上,即使在变形量增大的情况下,橡胶也不容易碎裂,可实现耐崩裂性能的提高。
上述100%伸长时的定伸应力(M100)可以如下进行测定:从冠部橡胶层采集样品并由所采集的样品制作厚度1mm的7号哑铃形试验片,依据JIS K6251:2010在23℃实施拉伸试验(拉伸速度:500mm/分钟),由此来测定该定伸应力。
需要说明的是,上述100%伸长时的定伸应力(M100)可通过后述的混配材料而适宜地调整。具体地说,可通过增加二氧化硅、炭黑等填充剂的含量;减少增塑剂成分量;增加硫、促进剂等硫化剂等而使其增高。另一方面,可通过减少二氧化硅、炭黑等填充剂的含量;增加增塑剂成分量;减少硫、促进剂等硫化剂等而使其降低。
6.冠部橡胶层中含有的二氧化硅的粒径
本发明中,从提高增强性的方面出发,冠部橡胶层中含有的二氧化硅的粒径(平均一次粒径)优选为18nm以下。
需要说明的是,平均一次粒径可以如下计算出:从轮胎切出橡胶组合物并从该橡胶组合物中取出二氧化硅,使用电子显微镜(TEM)等对其进行直接观察,根据所得到的各二氧化硅粒子的面积计算出等截面积径,求出平均值,由此计算出该平均一次粒径。
7.冠部橡胶层的丙酮提取成分(AE)
本发明中,冠部橡胶层的丙酮提取成分(AE)优选为9.5质量%以上、更优选为10.0质量%以上、进一步优选为10.5质量%以上。另一方面,作为上限没有特别限定,优选为14.8质量%以下、更优选为14.1质量%以下、进一步优选为14.0质量%以下、进一步优选为13.8质量%以下、进一步优选为13.4质量%以下、进一步优选为12.6质量%以下、进一步优选为12.5质量%以下、进一步优选为12.0质量%以下、进一步优选为11.5质量%以下、进一步优选为11.0质量%以下、进一步优选为10.9质量%以下。
丙酮提取成分(AE)在橡胶组合物中可以被认为是表示增塑剂成分等的量的指标,也可以被认为是表示橡胶组合物的柔软度的指标。因此,可认为在适当地控制AE量的情况下,在冠部橡胶层中可在维持增强性的同时适当地发生变形,认为可提高耐崩裂性能。
需要说明的是,丙酮提取成分(AE)的测定可以依据JIS K 6229:2015进行。具体地说,将由测定部位切出的硫化橡胶试验片在常温、常压下在丙酮中浸渍72小时,求出试验片的质量减少率(%),由此可以得到AE(质量%)。
更详细地说,可以在常温、常压下将各硫化橡胶试验片在丙酮中浸渍72小时,提取出可溶成分,测定提取前后的各试验片的质量,通过下述式来求出该提取量。
丙酮提取量(%)={(提取前的橡胶试验片的质量-提取后的橡胶试验片的质量)/(提取前的橡胶试验片的质量)}×100
另外,上述丙酮提取成分可以通过变更橡胶组合物内的增塑剂的混配比例而适宜地变更。
8.陆地比
本发明的轮胎中,组装到正规轮辋中、被设为正规内压的轮胎的胎面部的陆地比优选为40%以上、更优选为55%以上、进一步优选为60%以上、进一步优选为63%以上。
“陆地比”是实际接地面相对于装配在胎面部表面的槽部全部被填埋的假想接地面的比例,若陆地比大,则与路面相接的面积增大,因此容易抑制局部的变形,可发挥出耐崩裂性能的提高效果。
需要说明的是,陆地比的上限没有特别限定,优选为95%以下。
另外,橡胶成分100质量份中的苯乙烯量25质量%以下的苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)的含量(质量份)与胎面部的陆地比(%)的乘积优选为2720以上、更优选为3000以上、进一步优选为3400以上。上限没有特别限定,优选为5500以下、更优选为4080以下。由此,协同有由基于苯乙烯域的网络带来的效果,能够实现耐崩裂性能的进一步提高。
上述陆地比可以根据正规轮辋、正规内压、正规负荷条件下的接地形状而求出。
具体地说,将轮胎安装于正规轮辋,施加正规内压,在25℃静置24小时后,在轮胎胎面表面涂墨,加载正规负荷,将其抵压在厚纸上(外倾角为0°),转印到纸上,由此可以得到接地形状,因此将轮胎沿周向按72°进行旋转,在5个部位进行转印。即得到5次接地形状。此时,对于5个接地形状,将该接地形状的轮廓中被槽中断的部分平滑地连接,将所得到的形状作为假想接地面。
并且可以根据(转印到厚纸上的5个接地形状(墨部分)的平均面积/由5个接地形状得到的假想接地面的面积的平均值)×100(%)来求出陆地比。
需要说明的是,“正规内压”是指按照每种轮胎规定上述标准的空气压,若为JATMA则是指最高空气压,若为ETRTO则是指“INFLATION PRESSURE”,若为TRA则是指表“TIRELOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”中记载的最大值,与“正规轮辋”的情况同样地以JATMA、ETRTO、TRA的顺序进行参考,遵从该标准。并且,在为标准中未规定的轮胎的情况下,是指将上述正规轮辋记载为标准轮辋的其他轮胎尺寸(规定了标准的轮胎尺寸)的正规内压(其中为250KPa以上)。需要说明的是,在记载有复数个250KPa以上的正规内压的情况下,是指其中的最小值。
需要说明的是,“正规负荷”是指在包括上述轮胎所依据的标准在内的标准体系中,按照每种轮胎规定各标准的负荷,是指容许轮胎所负荷的最大质量,若为JATMA则是指最大负荷能力,若为ETRTO则是指“LOAD CAPACITY”,若为TRA则是指表“TIRE LOAD LIMITSAT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”中记载的最大值,与上述“正规轮辋”、“正规内压”的情况同样地以JATMA、ETRTO、TRA的顺序进行参考,遵从该标准。并且,在为标准中未规定的轮胎的情况下,通过以下的计算求出正规负荷WL。
V={(Dt/2)2-(Dt/2-Ht)2}×π×Wt
WL=0.000011×V+175
WL:正规负荷(kg)
V:轮胎的假想体积(mm3)
Dt:轮胎外径Dt(mm)
Ht:轮胎的截面高度(mm)
Wt:轮胎的截面宽度(mm)
9.扁平率
扁平率是相对于轮胎截面宽度的截面高度,据认为,该比例越大,胎面部即使在侧部也容易吸收冲击,容易提高耐崩裂性能。另一方面,若扁平率过高,则侧部的挠曲量变得过大,可能会招致操纵稳定性能的恶化。
考虑到这些方面,本发明的轮胎中,作为具体的扁平率,优选为40%以上。另外,作为上限,优选为80%以下。
另外,相对于橡胶成分100质量份的二氧化硅的含量(质量份)相对于扁平率之比优选为1.51以下、更优选为1.46以下、进一步优选为1.23以下、进一步优选为1.20以下。下限没有特别限定,优选为0.35以上、更优选为0.92以上、进一步优选为1.08以上。由此,可抑制力集中于橡胶内部的二氧化硅部而产生龟裂、并且协同有由基于二氧化硅的网络带来的效果,可实现耐崩裂性能的进一步提高。
需要说明的是,上述扁平率(%)可以使用将内压设为250kPa时的轮胎的截面高度Ht(mm)、截面宽度Wt(mm)、轮胎外径Dt(mm)和轮辋径R(mm)通过下式求出。
扁平率(%)=(Ht/Wt)×100(%)
Ht=(Dt-R)/2
[3]实施方式
以下基于实施方式对本发明进行具体说明。
1.形成冠部橡胶层的橡胶组合物
本发明的轮胎中,形成冠部橡胶层的橡胶组合物可以通过对于以下记载的橡胶成分、填充剂、增塑剂、硫化剂和硫化促进剂等各种混配材料适宜地调整其种类、量而得到。
(1)混配材料
(a)橡胶成分
本发明中,作为形成冠部橡胶层的橡胶组合物的橡胶成分,如上所述,从在橡胶相内混合存在有硬度不同的微观层的方面出发,含有苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)和异戊二烯系橡胶。
(A)SBR
SBR的重均分子量例如大于10万且小于200万。并且,本发明中,如上所述,使SBR成分中的苯乙烯量为25质量%以下。SBR的乙烯基含量(1,2-键合丁二烯含量)例如大于5质量%、小于70质量%。需要说明的是,SBR的乙烯基含量是指相对于SBR成分内全部丁二烯部的1,2-键合丁二烯含量。并且,SBR的结构鉴定(苯乙烯量、乙烯基含量的测定)例如可以使用日本电子株式会社制造的JNM-ECA系列的装置来进行。
本发明中,如上所述,橡胶成分100质量份中的SBR的含量为40质量份以上、60质量份以下,更优选为50质量份以上。
作为SBR没有特别限定,例如可以使用乳液聚合苯乙烯-丁二烯橡胶(E-SBR)、溶液聚合苯乙烯-丁二烯橡胶(S-SBR)等。SBR可以为非改性SBR、改性SBR中的任一者。另外也可以使用使SBR中的丁二烯部氢化而成的氢化SBR,氢化SBR可以对SBR中的BR部后发地进行氢化处理而得到,可以使苯乙烯、乙烯、丁二烯共聚而得到同样的结构。
作为改性SBR,只要为具有与二氧化硅等填充剂相互作用的官能团的SBR即可,例如可以举出:将SBR的至少一个末端利用具有上述官能团的化合物(改性剂)进行改性而成的末端改性SBR(在末端具有上述官能团的末端改性SBR);在主链具有上述官能团的主链改性SBR;在主链和末端具有上述官能团的主链末端改性SBR(例如,在主链具有上述官能团、将至少一个末端用上述改性剂改性而成的SBR);利用在分子中具有2个以上的环氧基的多官能化合物进行改性(偶联),导入有羟基、环氧基的末端改性SBR等。
作为上述官能团,例如可以举出氨基、酰胺基、甲硅烷基、烷氧基甲硅烷基、异氰酸酯基、亚氨基、咪唑基、脲基、醚基、羰基、氧羰基、巯基、硫醚基、二硫醚基、磺酰基、亚磺酰基、硫代羰基、铵基、酰亚胺基、1,2-亚肼基、偶氮基、重氮基、羧基、腈基、吡啶基、烷氧基、羟基、氧基、环氧基等。另外,这些官能团可以具有取代基。
另外,作为改性SBR,例如可以使用利用下述式所表示的化合物(改性剂)进行了改性的SBR。
[化1]
需要说明的是,式中,R1、R2和R3相同或不同,表示烷基、烷氧基、甲硅烷氧基、乙缩醛基、羧基(-COOH)、巯基(-SH)或它们的衍生物。R4和R5相同或不同,表示氢原子或烷基。R4和R5可以结合并与氮原子一起形成环结构。n表示整数。
作为利用上述式所表示的化合物(改性剂)进行了改性的改性SBR,可以使用将溶液聚合的苯乙烯-丁二烯橡胶(S-SBR)的聚合末端(活性末端)利用上述式所表示的化合物进行了改性的SBR(日本特开2010-111753号公报所记载的改性SBR等)。
作为R1、R2和R3,适宜为烷氧基(优选碳原子数1~8、更优选碳原子数1~4的烷氧基)。作为R4和R5,适宜为烷基(优选碳原子数1~3的烷基)。n优选为1~5、更优选为2~4、进一步优选为3。另外,R4和R5结合并与氮原子一起形成环结构的情况下,优选为4~8元环。需要说明的是,烷氧基中也包括环烷氧基(环己氧基等)、芳氧基(苯氧基、苄氧基等)。
作为上述改性剂的具体例,可以举出2-二甲氨基乙基三甲氧基硅烷、3-二甲氨基丙基三甲氧基硅烷、2-二甲氨基乙基三乙氧基硅烷、3-二甲氨基丙基三乙氧基硅烷、2-二乙基氨基乙基三甲氧基硅烷、3-二乙基氨基丙基三甲氧基硅烷、2-二乙基氨基乙基三乙氧基硅烷、3-二乙基氨基丙基三乙氧基硅烷等。它们可以单独使用,也可以合用两种以上。
另外,作为改性SBR,也可以使用利用下述化合物(改性剂)进行了改性的改性SBR。作为改性剂,例如可以举出:乙二醇二缩水甘油醚、甘油三缩水甘油醚、三羟甲基乙烷三缩水甘油醚、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚等多元醇的聚缩水甘油醚;二缩水甘油基化双酚A等具有2个以上酚基的芳香族化合物的聚缩水甘油醚;1,4-二缩水甘油基苯、1,3,5-三缩水甘油基苯、聚环氧化液态聚丁二烯等聚环氧化合物;4,4’-二缩水甘油基-二苯基甲基胺、4,4’-二缩水甘油基-二苄基甲基胺等含有环氧基的叔胺;二缩水甘油基苯胺、N,N’-二缩水甘油基-4-环氧丙氧基苯胺、二缩水甘油基邻甲苯胺、四缩水甘油基间苯二甲胺、四缩水甘油基氨基二苯基甲烷、四缩水甘油基对苯二胺、二缩水甘油基氨基甲基环己烷、四缩水甘油基-1,3-双氨基甲基环己烷等二缩水甘油基氨基化合物;双-(1-甲基丙基)氨基甲酰氯、4-吗啉羰基氯、1-吡咯烷羰基氯、N,N-二甲基脲酰氯、N,N-二乙基脲酰氯等含有氨基的酰氯;1,3-双-(环氧丙氧基丙基)-四甲基二硅氧烷、(3-环氧丙氧基丙基)-五甲基二硅氧烷等含有环氧基的硅烷化合物;(三甲基甲硅烷基)[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]硫醚、(三甲基甲硅烷基)[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]硫醚、(三甲基甲硅烷基)[3-(三丙氧基甲硅烷基)丙基]硫醚、(三甲基甲硅烷基)[3-(三丁氧基甲硅烷基)丙基]硫醚、(三甲基甲硅烷基)[3-(甲基二甲氧基甲硅烷基)丙基]硫醚、(三甲基甲硅烷基)[3-(甲基二乙氧基甲硅烷基)丙基]硫醚、(三甲基甲硅烷基)[3-(甲基二丙氧基甲硅烷基)丙基]硫醚、(三甲基甲硅烷基)[3-(甲基二丁氧基甲硅烷基)丙基]硫醚等含有硫醚基的硅烷化合物;乙烯亚胺、丙烯亚胺等N-取代氮杂环丙烷化合物;甲基三乙氧基硅烷、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、N,N-双(三甲基甲硅烷基)氨基乙基三乙氧基硅烷等烷氧基硅烷;4-N,N-二甲氨基二苯甲酮、4-N,N-二叔丁基氨基二苯甲酮、4-N,N-二苯基氨基二苯甲酮、4,4’-双(二甲氨基)二苯甲酮、4,4’-双(二乙基氨基)二苯甲酮、4,4’-双(二苯基氨基)二苯甲酮、N,N,N’,N’-双-(四乙基氨基)二苯甲酮等具有氨基和/或取代氨基的(硫代)二苯甲酮化合物;4-N,N-二甲氨基苯甲醛、4-N,N-二苯基氨基苯甲醛、4-N,N-二乙烯基氨基苯甲醛等具有氨基和/或取代氨基的苯甲醛化合物;N-甲基-2-吡咯烷酮、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-苯基-2-吡咯烷酮、N-叔丁基-2-吡咯烷酮、N-甲基-5-甲基-2-吡咯烷酮等N-取代吡咯烷酮;N-甲基-2-哌啶酮、N-乙烯基-2-哌啶酮、N-苯基-2-哌啶酮等N-取代哌啶酮;N-甲基-ε-己内酰胺、N-苯基-ε-己内酰胺、N-甲基-ω-月桂内酰胺、N-乙烯基-ω-月桂内酰胺、N-甲基-β-丙内酰胺、N-苯基-β-丙内酰胺等N-取代内酰胺类;以及N,N-双-(2,3-环氧丙氧基)-苯胺、4,4-亚甲基-双-(N,N-缩水甘油基苯胺)、三-(2,3-环氧丙基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-三酮类、N,N-二乙基乙酰胺、N-甲基马来酰亚胺、N,N-二乙基脲、1,3-二甲基乙烯脲、1,3-二乙烯基乙烯脲、1,3-二乙基-2-咪唑啉酮、1-甲基-3-乙基-2-咪唑啉酮、4-N,N-二甲氨基苯乙酮、4-N,N-二乙氨基苯乙酮、1,3-双(二苯基氨基)-2-丙酮、1,7-双(甲基乙基氨基)-4-庚酮等。需要说明的是,利用上述化合物(改性剂)进行的改性可以通过公知的方法实施。
作为SBR,例如可以使用由住友化学株式会社、ENEOS Materials株式会社、旭化成株式会社、日本Zeon株式会社等制造、销售的SBR。需要说明的是,SBR可以单独使用,也可以将2种以上组合使用。
另外,也可以含有SBR以外的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段结构共聚物(SBS)、苯乙烯-丁二烯嵌段结构共聚物(SB)等苯乙烯系聚合物。
(B)异戊二烯系橡胶
本发明中,可以进一步包含异戊二烯系橡胶。如上所述,橡胶成分100质量份中的异戊二烯系橡胶的含量为30质量份以下,优选为15质量份以上、25质量份以下。
作为异戊二烯系橡胶,可以举出天然橡胶(NR)、异戊二烯橡胶(IR)、改质NR、改性NR、改性IR等。
作为NR,例如可以使用SIR20、RSS#3、TSR20、SVR-L等在轮胎工业中的常见物质。作为IR没有特别限定,例如可以使用IR2200等在轮胎工业中的常见物质。作为改质NR,可以举出脱蛋白天然橡胶(DPNR)、高纯度天然橡胶(UPNR)等,作为改性NR,可以举出环氧化天然橡胶(ENR)、氢化天然橡胶(HNR)、接枝化天然橡胶等,作为改性IR,可以举出环氧化异戊二烯橡胶、氢化异戊二烯橡胶、接枝化异戊二烯橡胶等。这些物质可以单独使用,也可以合用两种以上。
(C)BR
本发明中,优选根据需要进一步包含BR。这种情况下,如上所述,橡胶成分100质量份中的BR的含量优选为15质量份以上、25质量份以下。
BR的重均分子量例如大于10万、小于200万。BR的乙烯基含量例如大于1质量%、小于30质量%。BR的顺式含量例如大于1质量%、小于98质量%。BR的反式含量例如大于1质量%、小于60质量%。
作为BR没有特别限定,可以使用高顺式含量(顺式含量为90%以上)的BR、低顺式含量的BR、含有间规聚丁二烯结晶的BR等。BR可以为非改性BR、改性BR中的任一者,作为改性BR,可以举出导入有上述官能团的改性BR。它们可以单独使用,也可以合用两种以上。需要说明的是,顺式含量可以通过红外吸收光谱分析法进行测定。
作为BR,例如可以使用宇部兴产株式会社、ENEOS Materials株式会社、旭化成株式会社、日本Zeon株式会社等的产品。
(D)其他橡胶成分
另外,作为其他橡胶成分,可以根据需要包含NBR等在轮胎的制造中通常使用的橡胶(聚合物)。另外,在使用上述的SBR、异戊二烯系橡胶、BR以及其他橡胶成分时,可以使用利用后述的油、树脂、液态橡胶等增塑剂成分预先进行了增量的增量橡胶。
(b)橡胶成分以外的混配材料
(A)填充剂
本发明中,如上所述,橡胶组合物含有二氧化硅作为填充剂,但也可以含有其他填充剂。作为二氧化硅以外的具体的填充剂,例如可以举出炭黑、石墨、碳酸钙、滑石、氧化铝、粘土、氢氧化铝、云母、生物炭(BIOCHAR)等。
(i-1)二氧化硅
本发明中,二氧化硅的含量相对于橡胶成分100质量份为100质量份以下,如上所述,更优选为80质量份以下、进一步优选为70质量份以下。作为下限,优选为50质量份以上、更优选为60质量份以上。
本发明中,从得到良好的耐久性能的方面出发,橡胶组合物中含有的二氧化硅的BET比表面积优选大于140m2/g、更优选大于160m2/g、进一步优选为大于180m2/g的微粒二氧化硅。另一方面,从得到良好的高速行驶时的滚动阻力性的方面出发,优选小于300m2/g。需要说明的是,BET比表面积是依据ASTM D3037-93利用BET法测定的N2SA的值。
本发明中,如上所述,在橡胶组合物中优选使用粒径为18nm以下的二氧化硅,通过使用小粒径的二氧化硅,可提高与聚合物(苯乙烯域)的接触频率,可实现增强性的提高。下限没有特别限定,从混合时的分散性的方面出发,优选为10nm以上。
作为二氧化硅,例如可以举出干式法二氧化硅(无水二氧化硅)、湿式法二氧化硅(含水二氧化硅)等。其中,出于硅烷醇基多的理由,优选湿式法二氧化硅。另外,可以使用以含水玻璃等作为原料的二氧化硅、以稻壳等生物物质材料作为原料的二氧化硅等。
作为二氧化硅,例如可以使用Evonik Industries公司、Rhodia公司、TosohSilica株式会社、Solvay Japan株式会社、株式会社Tokuyama等的产品。
(i-2)硅烷偶联剂
本发明的橡胶组合物优选与二氧化硅一起含有硅烷偶联剂。
作为硅烷偶联剂没有特别限定,例如可以举出双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)四硫醚、双(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)四硫醚、双(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)四硫醚、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)四硫醚、双(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)四硫醚、双(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)三硫醚、双(4-三甲氧基甲硅烷基丁基)三硫醚、双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫醚、双(2-三乙氧基甲硅烷基乙基)二硫醚、双(4-三乙氧基甲硅烷基丁基)二硫醚、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)二硫醚、双(2-三甲氧基甲硅烷基乙基)二硫醚、双(4-三甲氧基甲硅烷基丁基)二硫醚、3-三甲氧基甲硅烷基丙基-N,N-二甲基硫代氨基甲酰基四硫醚、2-三乙氧基甲硅烷基乙基-N,N-二甲基硫代氨基甲酰基四硫醚、3-三乙氧基甲硅烷基甲基丙烯酸丙酯单硫醚等硫化物系;3-巯基丙基三甲氧基硅烷、2-巯基乙基三乙氧基硅烷、Momentive公司制造的NXT、NXT-Z等巯基系;乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷等乙烯基系;3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷等氨基系、γ-环氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷等环氧丙氧基系;3-硝基丙基三甲氧基硅烷、3-硝基丙基三乙氧基硅烷等硝基系;3-氯丙基三甲氧基硅烷、3-氯丙基三乙氧基硅烷等氯系等。它们可以单独使用,也可以合用两种以上。
作为硅烷偶联剂,例如可以使用Evonik Industries公司、Momentive公司、信越有机硅株式会社、东京化成工业株式会社、Azmax株式会社、Toray-Dow Corning株式会社等的产品。
硅烷偶联剂的含量相对于二氧化硅100质量份例如大于3质量份、小于25质量份。
(ii)炭黑
本发明中,从增强性的方面出发,优选橡胶组合物中含有炭黑。
炭黑相对于橡胶成分100质量份的具体含量优选为5质量份以上、更优选为8质量份以上。另一方面,优选为15质量份以下、更优选为12质量份以下。
作为炭黑没有特别限定,可以举出SAF、ISAF、HAF、MAF、FEF、SRF、GPF、APF、FF、CF、SCF和ECF之类的炉黑(炉法炭黑);乙炔黑(乙炔炭黑);FT和MT之类的热裂黑(热裂法炭黑);EPC、MPC和CC之类的槽黑(槽法炭黑)等。它们可以单独使用一种,也可以合用两种以上。
炭黑的CTAB比表面积(十六烷基三甲基溴化铵,Cetyl Tri-methyl AmmoniumBromide)优选为130m2/g以上、更优选为160m2/g以上、进一步优选为170m2/g以上。另一方面,优选为250m2/g以下、更优选为200m2/g以下。需要说明的是,CTAB比表面积是依据ASTMD3765-92测定出的值。
作为具体的炭黑没有特别限定,可以举出N134、N110、N220、N234、N219、N339、N330、N326、N351、N550、N762等。作为市售品,例如可以使用Asahi Carbon株式会社、CabotJapan株式会社、东海炭素株式会社、三菱化学株式会社、LION株式会社、新日化碳株式会社、Columbian Carbon公司等的产品。它们可以单独使用,也可以合用两种以上。
(iii)其他填充剂
在橡胶组合物中,除了上述的二氧化硅、炭黑以外,还可以根据需要进一步含有在轮胎工业中通常使用的例如石墨、碳酸钙、滑石、氧化铝、粘土、氢氧化铝、云母等填充剂。它们的含量相对于橡胶成分100质量份例如大于0.1质量份、小于200质量份。
(B)增塑剂成分
橡胶组合物中,可以以增塑剂成分的形式包含油、液态橡胶和树脂作为使橡胶软化的成分。增塑剂成分是能够利用丙酮从硫化橡胶中提取出的成分。增塑剂成分的总含量相对于橡胶成分100质量份优选为15质量份以上、更优选为17质量份以上、进一步优选为20质量份以上。另一方面,优选为30质量份以下、更优选为27质量份以下、进一步优选为25质量份以下。另外,这些增塑剂成分也包括上述增量橡胶中的增塑剂成分。例如,上述橡胶成分为用油进行充油(油油展)的橡胶成分的情况下,该充油的油量包含在油的含量中。
(i)油
作为油,例如可以举出矿物油(通常被称为操作油)、植物油脂、或其混合物。作为矿物油(操作油),例如可以使用链烷烃系操作油、芳香系操作油、环烷烃系操作油等。作为植物油脂,可以举出蓖麻油、棉籽油、亚麻籽油、油菜籽油、大豆油、棕榈油、椰子油、花生油、松香、松油、松焦油、妥尔油、玉米油、米油、红花油、芝麻油、橄榄油、葵花籽油、棕榈核油、山茶油、荷荷巴油(jojoba oil)、澳洲坚果油、桐油等。
另外,从环境方面出发,还可以使用多环式芳香族(polycyclic aromaticcompound:PCA)化合物的含量低的操作油。作为上述低PCA含量操作油,可以举出轻度提取溶剂化物(MES)、处理馏出物芳香族系提取物(TDAE)、重环烷烃系油等。
这些成分可以单独使用,也可以合用两种以上。另外,从生命周期评估的方面出发,可以适宜地使用作为橡胶混合用的混合器或汽车用发动机等的润滑油使用后的废油、废食用油等。
作为具体的操作油(矿物油),例如可以使用出光兴产株式会社、三共油化工业株式会社、ENEOS株式会社、Olisoy公司、H&R公司、丰国制油株式会社、昭和壳牌石油株式会社、富士兴产株式会社等的产品。
(ii)液态橡胶
作为增塑剂举出的液态橡胶是在常温(25℃)为液体状态的聚合物,是能够通过丙酮提取而从硫化后的轮胎中提取出的橡胶成分。作为液态橡胶,可以举出法尼烯系聚合物、液态二烯系聚合物以及它们的氢化物等。
法尼烯系聚合物是通过将法尼烯进行聚合而得到的聚合物,具有基于法尼烯的结构单元。法尼烯中存在α-法尼烯((3E,7E)-3,7,11-三甲基-1,3,6,10-十二碳四烯)或β-法尼烯(7,11-二甲基-3-亚甲基-1,6,10-十二碳三烯)等异构体。
法尼烯系聚合物可以为法尼烯的均聚物(法尼烯均聚物),也可以为法尼烯与乙烯基单体的共聚物(法尼烯-乙烯基单体共聚物)。
作为液态二烯系聚合物,可以举出液态苯乙烯-丁二烯共聚物(液态SBR)、液态丁二烯聚合物(液态BR)、液态异戊二烯聚合物(液态IR)、液态苯乙烯-异戊二烯共聚物(液态SIR)等。
液态二烯系聚合物通过凝胶渗透色谱(GPC)测定的聚苯乙烯换算重均分子量(Mw)例如大于1.0×103、小于2.0×105。需要说明的是,本说明书中,液态二烯系聚合物的Mw是通过凝胶渗透色谱(GPC)测定的聚苯乙烯换算值。
液态橡胶的含量(液态法尼烯系聚合物、液态二烯系聚合物等的总含量)相对于橡胶成分100质量份例如大于1质量份、小于100质量份。
作为液态橡胶,例如可以使用KURARAY株式会社、Cray Valley公司等的产品。
(iii)树脂成分
树脂成分也发挥出作为粘附性赋予成分的功能,其在常温下可以为固体、也可以为液体,作为具体的树脂成分,例如可以举出松香系树脂、苯乙烯系树脂、苯并呋喃系树脂、萜烯系树脂、C5树脂、C9树脂、C5C9树脂、丙烯酸系树脂等树脂,也可以合用两种以上。树脂成分的含量相对于橡胶成分100质量份优选大于2质量份、小于45质量份,更优选小于30质量份。另外,这些树脂成分也可以根据需要赋予能够与二氧化硅等发生反应的改性基团。
松香系树脂是以通过加工松脂而得到的松香酸作为主成分的树脂。该松香系树脂(松香类)可通过有无改性进行分类,可分类成无改性松香(未改性松香)、松香改性物(松香衍生物)。作为无改性松香,可以举出妥尔松香(別名妥尔油松香)、脂松香、木松香、歧化松香、聚合松香、氢化松香、其他经化学修饰的松香等。松香改性物是无改性松香的改性物,可以举出松香酯类、不饱和羧酸改性松香类、不饱和羧酸改性松香酯类、松香的酰胺化合物、松香的胺盐等。
苯乙烯系树脂是使用苯乙烯系单体作为构成单体的聚合物,可以举出以苯乙烯系单体作为主成分(50质量%以上)进行聚合而成的聚合物等。具体地说,除了苯乙烯系单体(苯乙烯、邻甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、α-甲基苯乙烯、对甲氧基苯乙烯、对叔丁基苯乙烯、对苯基苯乙烯、邻氯苯乙烯、间氯苯乙烯、对氯苯乙烯等)分别均聚而成的均聚物、2种以上的苯乙烯系单体经共聚而成的共聚物以外,还可以举出苯乙烯系单体和可与其共聚的其他单体的共聚物。
作为上述其他单体,可例示出丙烯腈、甲基丙烯腈等丙烯腈类、丙烯酸类、甲基丙烯酸等不饱和羧酸类、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯等不饱和羧酸酯类、氯丁二烯、丁二烯、异戊二烯等二烯类、1-丁烯、1-戊烯之类的烯烃类;马来酸酐等α,β-不饱和羧酸或其酸酐等。
苯并呋喃系树脂中,优选苯并呋喃茚树脂。苯并呋喃茚树脂是包含苯并呋喃和茚作为构成树脂的骨架(主链)的单体成分的树脂。作为除了苯并呋喃、茚以外包含在骨架中的单体成分,可以举出苯乙烯、α-甲基苯乙烯、甲基茚、乙烯基甲苯等。
苯并呋喃茚树脂的含量相对于橡胶成分100质量份例如大于1.0质量份、小于50.0质量份。
苯并呋喃茚树脂的羟值(OH值)例如大于15mgKOH/g、小于150mgKOH/g。需要说明的是,OH值是以毫克数来表示将1g树脂乙酰化时为了中和与羟基结合的乙酸所需要的氢氧化钾的量,是通过电位差滴定法(JIS K 0070:1992)而测定的值。
苯并呋喃茚树脂的软化点例如大于30℃、小于160℃。需要说明的是,关于软化点,利用环球法软化点测定装置测定JIS K 6220-1:2001中规定的软化点,其是球降低的温度。
作为萜烯系树脂,可以举出多萜烯、萜烯酚、芳香族改性萜烯树脂等。多萜烯是将萜烯化合物进行聚合而得到的树脂和它们的氢化物。萜烯化合物是由(C5H8)n的组成表示的烃及其含氧衍生物,是以被分类成单萜烯(C10H16)、倍半萜烯(C15H24)、二萜烯(C20H32)等的萜烯作为基本骨架的化合物,例如可以举出α-蒎烯、β-蒎烯、二戊烯、苧烯、月桂烯、别罗勒烯、罗勒烯、α-水芹烯、α-萜品烯、γ-萜品烯、萜品油烯、1,8-桉树脑、1,4-桉树脑、α-萜品醇、β-萜品醇、γ-萜品醇等。
作为多萜烯,除了以上述的萜烯化合物作为原料的α-蒎烯树脂、β-蒎烯树脂、苧烯树脂、二戊烯树脂、β-蒎烯/苧烯树脂等萜烯树脂以外,还可以举出对该萜烯树脂进行氢化处理而成的氢化萜烯树脂。作为萜烯酚,可以举出将上述萜烯化合物与酚系化合物进行共聚而成的树脂、以及对该树脂进行氢化处理而成的树脂,具体地说,可以举出上述萜烯化合物、酚系化合物和甲醛进行缩合而成的树脂。需要说明的是,作为酚系化合物,例如可以举出苯酚、双酚A、甲酚、二甲苯酚等。作为芳香族改性萜烯树脂,可以举出将萜烯树脂利用芳香族化合物进行改性而得到的树脂、以及对该树脂进行氢化处理而得到的树脂。需要说明的是,作为芳香族化合物,只要为具有芳香环的化合物就没有特别限定,例如可以举出苯酚、烷基苯酚、烷氧基苯酚、含有不饱和烃基的苯酚等酚化合物;萘酚、烷基萘酚、烷氧基萘酚、含有不饱和烃基的萘酚等萘酚化合物;苯乙烯、烷基苯乙烯、烷氧基苯乙烯、含有不饱和烃基的苯乙烯等苯乙烯衍生物;苯并呋喃、茚等。
“C5树脂”是指通过将C5馏分进行聚合而得到的树脂。作为C5馏分,例如可以举出环戊二烯、戊烯、戊二烯、异戊二烯等碳原子数4~5个相当的石油馏分。作为C5系石油树脂,可适当地使用双环戊二烯树脂(DCPD树脂)。
“C9树脂”是指通过将C9馏分进行聚合而得到的树脂,也可以为将它们进行氢化或进行改性而成的树脂。作为C9馏分,例如可以举出乙烯基甲苯、烷基苯乙烯、茚、甲基茚等碳原子数8~10个相当的石油馏分。作为具体例,例如可适当地使用苯并呋喃茚树脂、苯并呋喃树脂、茚树脂和芳香族乙烯基系树脂。作为芳香族乙烯基系树脂,出于经济性、容易加工、发热性优异的理由,优选α-甲基苯乙烯或苯乙烯的均聚物、或者α-甲基苯乙烯与苯乙烯的共聚物,更优选α-甲基苯乙烯与苯乙烯的共聚物。作为芳香族乙烯基系树脂,例如可以使用由Kraton公司、伊士曼化工公司等市售的物质。
“C5C9树脂”是指通过将上述C5馏分与上述C9馏分进行共聚而得到的树脂,也可以为将它们进行氢化或进行改性而成的物质。作为C5馏分和C9馏分,可以举出上述的石油馏分。作为C5C9树脂,例如可以使用由东曹株式会社、LUHUA公司等市售的物质。
作为丙烯酸系树脂没有特别限定,例如可以使用无溶剂型丙烯酸系树脂。
无溶剂型丙烯酸系树脂可以举出在尽可能不使用作为副原料的聚合引发剂、链转移剂、有机溶剂等的情况下通过高温连续聚合法(高温连续本体聚合法)(美国专利第4,414,370号说明书、日本特开昭59-6207号公报、日本日本特公平5-58005号公报、日本特开平1-313522号公报、美国专利第5,010,166号说明书、东亚合成研究年报TREND2000第3号p42-45等中所记载的方法)而合成出的(甲基)丙烯酸系树脂(聚合物)。需要说明的是,本发明中,(甲基)丙烯酸是指甲基丙烯酸和丙烯酸。
作为构成上述丙烯酸系树脂的单体成分,例如可以举出(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯(烷基酯、芳基酯、芳烷基酯等)、(甲基)丙烯酰胺、以及(甲基)丙烯酰胺衍生物等(甲基)丙烯酸衍生物。
另外,作为构成上述丙烯酸系树脂的单体成分,可以使用(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯酸衍生物、以及苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯基萘、二乙烯基苯、三乙烯基苯、二乙烯基萘等芳香族乙烯基类。
上述丙烯酸系树脂可以为仅由(甲基)丙烯酸成分构成的树脂,也可以为还以(甲基)丙烯酸成分以外的成分作为构成要素的树脂。另外,上述丙烯酸系树脂也可以具有羟基、羧基、硅烷醇基等。
作为树脂成分,例如可以使用丸善石油化学株式会社、SUMITOMO BAKELITE株式会社、YASUHARA CHEMICAL株式会社、东曹株式会社、Rutgers Chemicals公司、BASF公司、Arizona Chemical公司、日涂化学株式会社、株式会社日本触媒、ENEOS株式会社、荒川化学工业株式会社、田冈化学工业株式会社等的产品。
(C)硬脂酸
本发明中,在橡胶组合物中优选包含硬脂酸。硬脂酸的含量相对于橡胶成分100质量份例如大于0.5质量份、小于10.0质量份。作为硬脂酸,可以使用现有公知的物质,例如可以使用日油株式会社、NOF公司、花王株式会社、富士胶片-和光纯药株式会社、千叶脂肪酸株式会社等的产品。
(D)抗老化剂
本发明中,在橡胶组合物中优选包含抗老化剂。抗老化剂的含量相对于橡胶成分100质量份例如大于0.5质量份、小于10质量份,更优选为1质量份以上。
作为抗老化剂,例如可以举出苯基-α-萘胺等萘胺系抗老化剂;辛基化二苯胺、4,4′-双(α,α′-二甲基苄基)二苯胺等二苯胺系抗老化剂;N-异丙基-N′-苯基-对苯二胺、N-(1,3-二甲基丁基)-N′-苯基-对苯二胺、N,N′-二-2-萘基-对苯二胺等对苯二胺系抗老化剂;2,2,4-三甲基-1,2-二氢喹啉的聚合物等喹啉系抗老化剂;2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、苯乙烯化苯酚等单酚系抗老化剂;四-[亚甲基-3-(3′,5′-二叔丁基-4′-羟苯基)丙酸酯]甲烷等双酚、三酚、多酚系抗老化剂等。它们可以单独使用,也可以将两种以上组合使用。
需要说明的是,作为抗老化剂,例如可以使用精工化学株式会社、住友化学株式会社、大内新兴化学工业株式会社、FlexSys公司等的产品。
(E)蜡
本发明中,在橡胶组合物中优选包含蜡。蜡含量相对于橡胶成分100质量份例如为0.5~20质量份、优选为1.0~15质量份、更优选为1.5~10质量份。
作为蜡没有特别限定,可以举出石蜡、微晶蜡等石油系蜡;植物系蜡、动物系蜡等天然系蜡;乙烯、丙烯等的聚合物等合成蜡等。它们可以单独使用,也可以合用两种以上。
需要说明的是,作为蜡,例如可以使用大内新兴化学工业株式会社、日本精蜡株式会社、精工化学株式会社等的产品。
(F)氧化锌
橡胶组合物可以包含氧化锌。氧化锌的含量相对于橡胶成分100质量份例如大于0.5质量份、小于10质量份。作为氧化锌,可以使用现有公知的物质,例如可以使用三井金属矿业株式会社、东邦锌株式会社、Hakusui Tech株式会社、正同化学工业株式会社、堺化学工业株式会社等的产品。
(G)交联剂和硫化促进剂
橡胶组合物优选包含硫等交联剂。交联剂的含量相对于橡胶成分100质量份例如大于0.1质量份、小于10.0质量份。
作为硫,可以举出在橡胶工业中通常使用的粉末硫、沉降硫、胶体硫、不溶性硫、高分散性硫、可溶性硫等。它们可以单独使用,也可以合用两种以上。
需要说明的是,作为硫,例如可以使用鹤见化学工业株式会社、轻井沢硫株式会社、四国化成工业株式会社、FlexSys公司、日本干溜工业株式会社、细井化学工业株式会社等的产品。
作为硫以外的交联剂,例如可以举出田冈化学工业株式会社制造的TACKROLV200、LANXESS公司制造的KA9188(1,6-双(N,N’-二苄基硫代氨基甲酰基二硫代)己烷)等包含硫原子的硫化剂、二枯基过氧化物等有机过氧化物等。
橡胶组合物优选包含硫化促进剂。硫化促进剂的含量相对于橡胶成分100质量份例如大于0.3质量份、小于10.0质量份。
作为硫化促进剂,可以举出2-巯基苯并噻唑、二-2-苯并噻唑基二硫醚、N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺等噻唑系硫化促进剂;四甲基秋兰姆二硫醚(TMTD)、四苄基秋兰姆二硫醚(TBzTD)、四(2-乙基己基)秋兰姆二硫醚(TOT-N)等秋兰姆系硫化促进剂;N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、N-叔丁基-2-苯并噻唑基次磺酰胺、N-氧化乙烯-2-苯并噻唑次磺酰胺、N,N’-二异丙基-2-苯并噻唑次磺酰胺等次磺酰胺系硫化促进剂;二苯基胍、二邻甲苯基胍、邻甲苯基双胍等胍系硫化促进剂。它们可以单独使用,也可以合用两种以上。
(H)其他
在橡胶组合物中,除了上述成分以外,还可以根据需要进一步混配在轮胎工业中通常使用的添加剂,例如脂肪酸金属盐、羧酸金属盐、有机过氧化物、抗返原(硫化返原)剂等。这些添加剂的含量相对于橡胶成分100质量份例如大于0.1质量份、小于200质量份。
(2)形成冠部橡胶层的橡胶组合物的制作
形成冠部橡胶层的橡胶组合物可适宜地调整上述各种混配材料,通过常见的方法来制作,例如通过包括下述工序的制造方法来制作:将橡胶成分与炭黑等填料进行混炼的基础混炼工序;以及将上述基础混炼工序中得到的混炼物与交联剂进行混炼的最终混炼工序。
混炼可以使用例如班伯里混炼机、捏合机、开炼机等公知的(密闭式)混炼机来进行。
基础混炼工序的混炼温度例如大于50℃、小于200℃,混炼时间例如大于30秒、小于30分钟。在基础混炼工序中,除了上述成分以外,还可以根据需要适宜地添加混炼在现有橡胶工业中所使用的混配剂,例如油等软化剂、氧化锌、抗老化剂、蜡、硫化促进剂等。
在最终混炼工序中,将上述基础混炼工序中得到的混炼物与交联剂进行混炼。最终混炼工序的混炼温度例如高于室温、小于80℃,混炼时间例如大于1分钟、小于15分钟。最终混炼工序中,除了上述成分以外,还可以根据需要适宜地添加混炼硫化促进剂、氧化锌等。
2.形成基部橡胶层的橡胶组合物
本发明的轮胎中,关于形成基部橡胶层的橡胶组合物的制作,除了使用异戊二烯系橡胶和BR作为橡胶成分以外,使用与形成上述冠部橡胶层的橡胶组合物基本上相同的各种混配材料,适宜地调整其种类和量,通过包括基础混炼工序和最终混炼工序的制造方法来制作。
3.轮胎的制造
关于本发明的轮胎的制作,使用上述得到的形成冠部橡胶层的橡胶组成物和形成基部橡胶层的橡胶组合物,成型为特定形状的胎面橡胶后,与其他轮胎部件一起通过常见的方法在轮胎成型机上进行成型,由此可以制作为未硫化轮胎。
具体地说,在成型鼓上卷绕作为用于确保轮胎的气密保持性的部件的内衬层、作为耐受轮胎所承受的负荷、冲击、填充空气压的部件的胎体、作为将胎体强力紧固而提高胎面的刚性的部件的带束部件等,配置作为用于将胎体的两端固定于两侧缘部、并且将轮胎固定于轮辋的部件的胎圈部,成型为环状后,在外周的中央部贴合胎面、在径向外侧贴合侧壁而构成侧部,由此制作未硫化轮胎。
其后,将所制作的未硫化轮胎在硫化机中加热加压,由此得到轮胎。硫化工序可以应用公知的硫化手段来实施。作为硫化温度,例如大于120℃、小于200℃,硫化时间例如大于5分钟、小于15分钟。
所得到的轮胎中,如上所述,由形成冠部橡胶层的橡胶组合物中含有低苯乙烯SBR、异戊二烯系橡胶、二氧化硅所带来的对来自轮胎表面的冲击或龟裂的传播的抑制效果、由二氧化硅所带来的橡胶增强效果、由低的30℃tanδ所带来的伴随温度上升的破坏特性降低的抑制效果协同作用,除此以外,具备设定为适当的厚度比的冠部橡胶层和基部橡胶层的胎面部对来自轮胎表面的冲击或龟裂的传播的抑制效果也协同作用,可发挥出充分的耐崩裂性能。
需要说明的是,本发明的轮胎并不限定于特定的范围,可以作为乘用车用轮胎、卡车或公共汽车等重载荷车用轮胎、二轮机动车用轮胎、缺气保用轮胎、非充气轮胎等使用,优选作为乘用车用轮胎。另外,优选作为充气轮胎。
实施例
以下示出在进行实施时被认为优选的示例(实施例),但本发明的范围并不限于该实施例。实施例中,使用以下所示的各种化学药品并按照各表改变配比,对于由所得到的组合物制作的乘用车用轮胎(轮胎尺寸215/65R17(扁平率:65%、陆地比:68%))进行研究,将基于下述评价方法计算出的结果示于表2~表5。
1.形成冠部橡胶层的橡胶组合物
(1)混配材料
(a)橡胶成分
(A)NR:TSR20
(B)SBR-1:ENEOS Materials株式会社制造的HPR840(S-SBR)
(苯乙烯量:10质量%、乙烯基含量:42质量%)
(C)SBR-2:通过下一段落中所示的方法得到的改性S-SBR
(苯乙烯量:25质量%、乙烯基含量:25质量%)
(D)BR:日本Zeon株式会社制造的Nipol BR1220(高顺式BR)
(顺式含量97质量%、反式含量2质量%、乙烯基含量1质量%)
(SBR-2的制造)
按照以下步骤制作上述SBR-2。首先,将内容积10L、在底部具有入口、在头部具有出口、带搅拌机和夹套的高压釜作为反应器,将其2台串联连结,将丁二烯、苯乙烯、环己烷分别以规定的比例进行混合。对于该混合溶液,使其通过填充有活性氧化铝的脱水柱,为了除去杂质,在静态混合器中混合正丁基锂后,从第1台反应器底部连续地进行供给,进一步将作为极性物质的2,2-双(2-四氢呋喃基)丙烷、作为聚合引发剂的正丁基锂以规定的速度分别从第1台反应器底部连续地供给,将反应器内温保持在95℃。从反应器头部连续地排出聚合物溶液,供给到第2台反应器中。将第2台反应器的温度保持在95℃,将作为改性剂的四缩水甘油基-1,3-双氨基甲基环己烷(单体)与低聚物成分的混合物以环己烷1000倍稀释液的形式以规定的速度连续地进行添加,进行改性反应。将该聚合物溶液从反应器中连续地排出,利用静态混合器连续地添加抗氧化剂后,除去溶剂,得到作为目的物的改性二烯系聚合物(SBR-1)。
通过红外分光分析法根据作为乙烯基的吸收峰的910cm-1附近的吸收强度求出该SBR-2的乙烯基含量(单位:质量%)。另外,苯乙烯量(单位:质量%)依据JISK6383:1995根据折射率求出。
(b)橡胶成分以外的混配材料
(A)炭黑:Cabot Japan株式会社制造的VULCAN10H
(N134、N2SA:144m2/g)
(B)二氧化硅:Evonik Industries公司制造的Ultrasil VN3
(N2SA:175m2/g、平均一次粒径:18nm)
(C)硅烷偶联剂:Evonik Industries公司制造的Si266
(双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)二硫醚)
(D)油:H&R公司制造的VIVATEC400(TDAE油)
(E)蜡:日本精蜡株式会社制造的Ozoace 0355(链烷烃系特殊蜡)
(F)抗老化剂:住友化学株式会社制造的Antigen 6C
(N-(1,3-二甲基丁基)-N’-苯基-对苯二胺)
(G)硬脂酸:日油株式会社制造的BEADS STEARIC ACID“椿(Tsubaki)”
(H)氧化锌:三井金属矿业株式会社制造的锌白1号
(I)硫:轻井沢硫株式会社制造的粉末硫
(J)硫化促进剂-1:大内新兴化学工业株式会社制造的NOCCELER CZ
(N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(CBS))
(K)硫化促进剂-2:大内新兴化学工业株式会社制造的NOCCELER D
(N,N’-二苯基胍)
(2)形成冠部橡胶层的橡胶组合物的制造
按照表2~表5所示的各混配内容,使用班伯里混炼机,将除硫和硫化促进剂以外的材料在150℃的条件下混炼5分钟,得到混炼物。需要说明的是,各混配量为质量份。
接着,在所得到的混炼物中添加硫和硫化促进剂,使用开炼机在80℃的条件下混炼5分钟,得到形成冠部橡胶层的橡胶组合物。
2.形成基部橡胶层的橡胶组合物的制造
并行地基于表1所示的配比与形成冠部橡胶层的橡胶组合物的制造同样地制造形成基部橡胶层的橡胶组合物,得到形成基部橡胶层的橡胶组合物。
[表1]
混配材料 | 混配量(质量份) |
NR(TSR20) | 70 |
BR(宇部兴产株式会社制造UBEPOL-BR150B) | 30 |
炭黑(Cabot Japan株式会社制造的Show Black N330T) | 35 |
硬脂酸(日油株式会社制造的Stearic Acid“椿”) | 2 |
氧化锌(三井金属矿业株式会社制造的锌白1号) | 4 |
蜡(大内新兴化学工业株式会社制造的Sunnoc wax) | 2 |
抗老化剂(大内新兴化学工业株式会社制造的Nocrac 6C) | 3 |
抗老化剂(川口化学工业株式会社制造的Antage RD) | 1 |
硫(鹤见化学工业株式会社制造的粉末硫) | 1.7 |
硫化促进剂(大内新兴化学工业株式会社制造的NoccelerCZ-G) | 1.2 |
3.乘用车用轮胎
使用各橡胶组合物,按照成为表2~表5所示的(冠部橡胶层的厚度/基部橡胶层的厚度)比例的方式以规定的形状进行挤出成型,形成表2~表5所示的总厚度G(mm)的胎面部。
其后,与其他轮胎部件一起贴合,形成未硫化轮胎,在170℃的条件下进行10分钟加压硫化,制造表2~表5所示的实施例1~实施例18、比较例1~比较例7的各乘用车用轮胎(试验用轮胎)。
4.参数的计算
其后,对于各试验用轮胎求出以下的参数。
(1)损耗角正切(tanδ)
按照轮胎周向构成长边的方式从各试验用轮胎的胎面部的冠部橡胶层以长度20mm×宽度4mm×厚度2mm的尺寸进行切割,制作粘弹性测定用橡胶试验片,对于各橡胶试验片,使用GABO公司制造的EPLEXOR系列,在频率10Hz、初始应变5%、动态应变1%、变形模式:拉伸的条件下在温度0℃和30℃对损耗角正切(0℃tanδ和30℃tanδ)进行测定。需要说明的是,基部橡胶层的30℃tanδ为0.07。
接着,使用所得到的冠部橡胶层的0℃tanδ和30℃tanδ、以及冠部橡胶层的厚度G,计算出α(=30℃tanδ×G)、β(=0℃tanδ×G)。
(2)M100
由各试验用轮胎的冠部橡胶层采集样品并由该样品制作厚度1mm的7号哑铃形状的试验片,依据JIS K6251:2010在23℃实施拉伸试验,测定100%伸长时的定伸应力(M100:MPa)。
(3)AE
使用由各试验用轮胎的胎面部的冠部橡胶层切出的硫化橡胶试验片,依据JISK6229:2015求出AE(质量%)。
(4)其他参数
基于各试验用轮胎的标准、混配内容、以及冠部橡胶层的厚度G一并计算出γ(=苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)中的苯乙烯量/G)、(SBR含量×陆地比)、(二氧化硅含量/扁平率)。
5.性能评价(耐崩裂性能)
将各试验用轮胎组装至正规轮辋,填充空气至达到正规内压(250kPa)后,安装于检测车辆(排气量2000cc、前轮驱动车)的所有车轮,以50km/h在不平整地面行驶4小时。其后对于在轮胎表面产生的全部龟裂测量其周向长度,求出最大值。
接下来,将比较例6中的结果作为100,基于下式进行指数化,作为耐崩裂性能的评价。数值越大,表示耐崩裂性能越优异。
耐崩裂性能=[(试验用轮胎的结果)/(比较例6的结果)]×100
[表2]
[表3]
[表4]
[表5]
以上基于实施方式对本发明进行了说明,但本发明并不限定于上述的实施方式。在与本发明相同和均等的范围内,可对上述实施方式施加各种变更。
本发明(1)涉及一种轮胎,其是具备胎面部的轮胎,其特征在于,
上述胎面部具备冠部橡胶层、以及基部橡胶层,其设置于比上述冠部橡胶层更靠轮胎半径方向内侧的位置,
上述冠部橡胶层由橡胶组合物形成,
该橡胶组合物中,作为橡胶成分,在橡胶成分100质量份中含有40质量份以上、60质量份以下的苯乙烯量25质量%以下的苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR),并且含有30质量份以下的异戊二烯系橡胶,另外,作为填充剂,含有相对于上述橡胶成分100质量份为100质量份以下的二氧化硅,
该橡胶组合物在温度30℃、频率10Hz、初始应变5%、动态应变率1%的条件下,以变形模式:拉伸进行测定的损耗角正切30℃tanδ为0.25以下,
上述冠部橡胶层的厚度相对于上述基部橡胶层的厚度之比为2.3以上。
本发明(2)涉及本发明(1)所述的轮胎,其特征在于,上述苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)中的苯乙烯量为20质量%以下。
本发明(3)涉及本发明(1)或(2)所述的轮胎,其特征在于,相对于上述橡胶成分100质量份,上述二氧化硅的含量为80质量份以下。
本发明(4)涉及与本发明(1)至(3)中的任一者的任意组合的轮胎,其特征在于,上述30℃tanδ为0.20以下。
本发明(5)涉及本发明(4)所述的轮胎,其特征在于,上述30℃tanδ为0.15以下。
本发明(6)涉及与本发明(1)至(5)中的任一者的任意组合的轮胎,其特征在于,上述冠部橡胶层的厚度相对于上述基部橡胶层的厚度之比为4.0以上。
本发明(7)涉及与本发明(1)至(6)中的任一者的任意组合的轮胎,其特征在于,表示上述30℃tanδ与上述胎面部的厚度G(mm)的关系的下述式(1)的α为1.65以下。
α=30℃tanδ×G (1)
本发明(8)涉及与本发明(1)至(7)中的任一者的任意组合的轮胎,其特征在于,形成上述冠部橡胶层的橡胶组合物在温度0℃、频率10Hz、初始应变5%、动态应变率1%的条件下,以变形模式:拉伸进行测定的损耗角正切(0℃tanδ)为0.30以下。
本发明(9)涉及与本发明(1)至(8)中的任一者的任意组合的轮胎,其特征在于,表示在温度0℃、频率10Hz、初始应变5%、动态应变率1%的条件下以变形模式:拉伸进行测定的损耗角正切0℃tanδ与上述胎面部的厚度G(mm)的关系的下述式(2)的β为2.00以下。
β=0℃tanδ×G (2)
本发明(10)涉及与本发明(1)至(9)中的任一者的任意组合的轮胎,其特征在于,表示上述苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)中的苯乙烯量(质量%)与上述胎面部的厚度G(mm)的关系的下述式(3)的γ为3.0以上。
γ=苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)中的苯乙烯量/G (3)
本发明(11)涉及与本发明(1)至(10)中的任一者的任意组合的轮胎,其特征在于,上述橡胶成分100质量份中的上述丁二烯橡胶(BR)的含量为15质量份以上、25质量份以下。
本发明(12)涉及与本发明(1)至(11)中的任一者的任意组合的轮胎,其特征在于,构成上述冠部橡胶层的橡胶组合物的100%定伸应力(M100)为2.0MPa以上。
本发明(13)涉及与本发明(1)至(12)中的任一者的任意组合的轮胎,其特征在于,上述基部橡胶层的30℃tanδ比上述冠部橡胶层的30℃tanδ小。
本发明(14)涉及与本发明(1)至(13)中的任一者的任意组合的轮胎,其特征在于,
上述胎面部的陆地比为40%以上,
橡胶成分100质量份中的上述苯乙烯量25质量%以下的苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)的含量(质量份)与胎面部的陆地比(%)的乘积为3000以上。
本发明(15)涉及与本发明(1)至(14)中的任一者的任意组合的轮胎,其特征在于,
扁平率为80%以下,
相对于上述橡胶成分100质量份的上述二氧化硅的含量(质量份)相对于上述扁平率(%)之比为1.20以下。
Claims (15)
1.一种轮胎,其具备胎面部,其特征在于,
所述胎面部具备冠部橡胶层、以及基部橡胶层,其设置于比所述冠部橡胶层更靠轮胎半径方向内侧的位置,
所述冠部橡胶层由橡胶组合物形成,
该橡胶组合物中,作为橡胶成分,在橡胶成分100质量份中含有40质量份以上、60质量份以下的苯乙烯量25质量%以下的苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR),并且含有30质量份以下的异戊二烯系橡胶,另外,作为填充剂,相对于所述橡胶成分100质量份含有100质量份以下的二氧化硅,
该橡胶组合物在温度30℃、频率10Hz、初始应变5%、动态应变率1%的条件下,以变形模式:拉伸进行测定的损耗角正切30℃tanδ为0.25以下,
所述冠部橡胶层的厚度相对于所述基部橡胶层的厚度之比为2.3以上。
2.如权利要求1所述的轮胎,其特征在于,所述苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)中的苯乙烯量为20质量%以下。
3.如权利要求1或2所述的轮胎,其特征在于,相对于所述橡胶成分100质量份,所述二氧化硅的含量为80质量份以下。
4.如权利要求1至3中任一项所述的轮胎,其特征在于,所述30℃tanδ为0.20以下。
5.如权利要求4所述的轮胎,其特征在于,所述30℃tanδ为0.15以下。
6.如权利要求1至5中任一项所述的轮胎,其特征在于,所述冠部橡胶层的厚度相对于所述基部橡胶层的厚度之比为4.0以上。
7.如权利要求1至6中任一项所述的轮胎,其特征在于,表示所述30℃tanδ与所述胎面部的厚度G(mm)的关系的下述式(1)的α为1.65以下,
α=30℃tanδ×G (1)。
8.如权利要求1至7中任一项所述的轮胎,其特征在于,形成所述冠部橡胶层的橡胶组合物在温度0℃、频率10Hz、初始应变5%、动态应变率1%的条件下,以变形模式:拉伸进行测定的损耗角正切(0℃tanδ)为0.30以下。
9.如权利要求1至8中任一项所述的轮胎,其特征在于,表示在温度0℃、频率10Hz、初始应变5%、动态应变率1%的条件下以变形模式:拉伸进行测定的损耗角正切0℃tanδ与所述胎面部的厚度G(mm)的关系的下述式(2)的β为2.00以下,
β=0℃tanδ×G (2)。
10.如权利要求1至9中任一项所述的轮胎,其特征在于,表示所述苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)中的苯乙烯量(质量%)与所述胎面部的厚度G(mm)的关系的下述式(3)的γ为3.0以上,
γ=苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)中的苯乙烯量/G(3)。
11.如权利要求1至10中任一项所述的轮胎,其特征在于,所述橡胶成分100质量份中的所述丁二烯橡胶(BR)的含量为15质量份以上、25质量份以下。
12.如权利要求1至11中任一项所述的轮胎,其特征在于,构成所述冠部橡胶层的橡胶组合物的100%定伸应力(M100)为2.0MPa以上。
13.如权利要求1至12中任一项所述的轮胎,其特征在于,所述基部橡胶层的30℃tanδ比所述冠部橡胶层的30℃tanδ小。
14.如权利要求1至13中任一项所述的轮胎,其特征在于,
所述胎面部的陆地比为40%以上,
橡胶成分100质量份中的所述苯乙烯量25质量%以下的苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)的含量(质量份)与胎面部的陆地比(%)的乘积为3000以上。
15.如权利要求1至14中任一项所述的轮胎,其特征在于,
扁平率为80%以下,
相对于所述橡胶成分100质量份的所述二氧化硅含量(质量份)相对于所述扁平率(%)之比为1.20以下。
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