JP2014213836A - 乗用車用空気入りラジアルタイヤ - Google Patents
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Abstract
【課題】耐摩耗性に優れる上、転がり抵抗が低減された乗用車用空気入りラジアルタイヤの提供。
【解決手段】一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるトレッド部とを有し、前記一対のビード部間にトロイド状に延在させたカーカスを具える乗用車用空気入りラジアルタイヤであって、
前記トレッド部に、特定の含水ケイ酸を乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体及び/又は天然ゴムを含むゴム成分に配合してなるゴム組成物を適用し、
ここで、前記ゴム組成物の調製にあたり、前記含水ケイ酸の配合量は、前記ゴム成分100質量部に対して40質量部超で90質量部以下であり、一方、前記乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体及び天然ゴムの総配合量は、前記ゴム成分全体の10質量%以上50質量%以下であり、
また、前記タイヤの断面幅SWおよび外径ODが特定の関係を有する乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
【選択図】図1
【解決手段】一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるトレッド部とを有し、前記一対のビード部間にトロイド状に延在させたカーカスを具える乗用車用空気入りラジアルタイヤであって、
前記トレッド部に、特定の含水ケイ酸を乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体及び/又は天然ゴムを含むゴム成分に配合してなるゴム組成物を適用し、
ここで、前記ゴム組成物の調製にあたり、前記含水ケイ酸の配合量は、前記ゴム成分100質量部に対して40質量部超で90質量部以下であり、一方、前記乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体及び天然ゴムの総配合量は、前記ゴム成分全体の10質量%以上50質量%以下であり、
また、前記タイヤの断面幅SWおよび外径ODが特定の関係を有する乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
【選択図】図1
Description
本発明は、乗用車用空気入りラジアルタイヤに関する。
近年、省エネルギー、省資源の社会的要請の下、乗用車に対して低燃費化の要求が強くなりつつあり、転がり抵抗の小さいタイヤが求められている。
前記転がり抵抗の低減に着目した例の一つとして、特許文献1は、これまで多く用いられてきた幅広化タイヤを特定の条件の下で狭幅化し、タイヤの重量化及び空気抵抗の増大化等の問題を解消しつつ、転がり抵抗をも低減することが可能な乗用車用空気入りラジアルタイヤを開示している。
しかしながら、前記乗用車用空気入りラジアルタイヤであっても、転がり抵抗が十分に小さいとはいえず、依然として改良の余地がある。また、タイヤを狭幅化すれば、車両走行時において路面に対するトレッド部表面の接地面積が小さくなり得るため、車両の自重に由来する単位面積当たりの押し付け荷重が増大し、結果としてトレッド部表面の摩耗が進み易くなるという問題がある。
そこで、本発明の目的は、上述した従来技術の問題点に鑑み、耐摩耗性に優れる上、転がり抵抗が低減された乗用車用空気入りラジアルタイヤを提供することにある。
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、特定の条件下で狭幅化しつつ、特定成分を特定量で配合してなるゴム組成物をトレッド部に適用することにより、得られるタイヤに優れた耐摩耗性と低減した転がり抵抗とをもたらすことができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明の乗用車用空気入りラジアルタイヤは、
一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるトレッド部とを有し、前記一対のビード部間にトロイド状に延在させたカーカスを具え、
前記トレッド部に、含水ケイ酸であって、直径1.2×105nm〜6nmの範囲にある開口部を外表面に具えた細孔を有する含水ケイ酸に対し、水銀圧入法に基づく水銀ポロシメータを用いた測定において、圧力を1〜32000PSIまで上昇させた際に水銀圧入量の最大値を示す開口部の直径(M1)(nm)、及び圧力を32000PSI〜1PSIまで下降させた際に水銀排出量の最大値を示す開口部の直径(M2)(nm)により、下記式(I);
IB=M2−M1・・・(I)
で求められるインクボトル状細孔指数(IB)と、
セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)(m2/g)とが、下記式(II)及び(III);
IB≦−0.56×CTAB+110.4(但し、CTAB≦140)・・・(II)
IB≦−0.20×CTAB+60.0(但し、140<CTAB)・・・(III)
を満たし、かつ
灼熱減量(750℃で3時間加熱した時の質量減少分)(質量%)及び加熱減量(105℃で2時間加熱した時の質量減少分)(質量%)が、下記式(IV);
灼熱減量−加熱減量≧ 2.5(質量%)・・・(IV)
を満たす含水ケイ酸を、乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体及び/又は天然ゴムを含むゴム成分に配合してなるゴム組成物を適用し、
ここで、前記ゴム組成物の調製にあたり、前記含水ケイ酸の配合量は、前記ゴム成分100質量部に対して40質量部超で90質量部以下であり、一方、前記乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体及び天然ゴムの総配合量は、前記ゴム成分全体の10質量%以上50質量%以下であり、
また、
前記タイヤをリムに組み込み、内圧を250kPa以上とした際に、
前記タイヤの断面幅SWが165(mm)未満である場合は、前記タイヤの断面幅SWと外径ODとの比SW/ODは、0.26以下であり、
前記タイヤの断面幅SWが165(mm)以上である場合は、前記タイヤの断面幅SWおよび外径ODは、下記関係式(V);
OD(mm)≧2.135×SW+282.3・・・(V)
を満たす
ことを特徴とする。
なお、本発明において「リム」とは、タイヤのビード幅に対応した幅のものをいう。
一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるトレッド部とを有し、前記一対のビード部間にトロイド状に延在させたカーカスを具え、
前記トレッド部に、含水ケイ酸であって、直径1.2×105nm〜6nmの範囲にある開口部を外表面に具えた細孔を有する含水ケイ酸に対し、水銀圧入法に基づく水銀ポロシメータを用いた測定において、圧力を1〜32000PSIまで上昇させた際に水銀圧入量の最大値を示す開口部の直径(M1)(nm)、及び圧力を32000PSI〜1PSIまで下降させた際に水銀排出量の最大値を示す開口部の直径(M2)(nm)により、下記式(I);
IB=M2−M1・・・(I)
で求められるインクボトル状細孔指数(IB)と、
セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)(m2/g)とが、下記式(II)及び(III);
IB≦−0.56×CTAB+110.4(但し、CTAB≦140)・・・(II)
IB≦−0.20×CTAB+60.0(但し、140<CTAB)・・・(III)
を満たし、かつ
灼熱減量(750℃で3時間加熱した時の質量減少分)(質量%)及び加熱減量(105℃で2時間加熱した時の質量減少分)(質量%)が、下記式(IV);
灼熱減量−加熱減量≧ 2.5(質量%)・・・(IV)
を満たす含水ケイ酸を、乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体及び/又は天然ゴムを含むゴム成分に配合してなるゴム組成物を適用し、
ここで、前記ゴム組成物の調製にあたり、前記含水ケイ酸の配合量は、前記ゴム成分100質量部に対して40質量部超で90質量部以下であり、一方、前記乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体及び天然ゴムの総配合量は、前記ゴム成分全体の10質量%以上50質量%以下であり、
また、
前記タイヤをリムに組み込み、内圧を250kPa以上とした際に、
前記タイヤの断面幅SWが165(mm)未満である場合は、前記タイヤの断面幅SWと外径ODとの比SW/ODは、0.26以下であり、
前記タイヤの断面幅SWが165(mm)以上である場合は、前記タイヤの断面幅SWおよび外径ODは、下記関係式(V);
OD(mm)≧2.135×SW+282.3・・・(V)
を満たす
ことを特徴とする。
なお、本発明において「リム」とは、タイヤのビード幅に対応した幅のものをいう。
本発明の乗用車用空気入りラジアルタイヤは、前記含水ケイ酸のインクボトル状細孔指数(IB)と、セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)(m2/g)とが、下記式(II−1)及び(III−1);
IB≦−0.48×CTAB+97.2(但し、CTAB≦140)・・・(II−1)
IB≦−0.20×CTAB+58.0(但し、140<CTAB)・・・(III−1)
を満たすことが好ましい。
IB≦−0.48×CTAB+97.2(但し、CTAB≦140)・・・(II−1)
IB≦−0.20×CTAB+58.0(但し、140<CTAB)・・・(III−1)
を満たすことが好ましい。
本発明の乗用車用空気入りラジアルタイヤは、前記含水ケイ酸の灼熱減量(質量%)及び加熱減量(質量%)が、下記式(IV−1);
灼熱減量−加熱減量≧ 3.0(質量%)・・・(IV−1)
を満たすことが好ましい。
灼熱減量−加熱減量≧ 3.0(質量%)・・・(IV−1)
を満たすことが好ましい。
本発明の乗用車用空気入りラジアルタイヤは、前記ゴム組成物の調製にあたり、前記含水ケイ酸の配合量が、前記ゴム成分100質量部に対して50質量部以上80質量部以下であることがより好ましく、前記ゴム成分100質量部に対して60質量部以上80質量部以下であることが特に好ましい。
本発明の乗用車用空気入りラジアルタイヤは、前記ゴム組成物の調製にあたり、前記天然ゴムの総配合量が、前記ゴム成分全体の20質量%以上50質量%以下であることが好ましい。
本発明の乗用車用空気入りラジアルタイヤは、前記タイヤをリムに組み込み、内圧を250kPa以上とした際に、前記タイヤの断面幅SWが165(mm)未満である場合は、SW/ODは0.24以下であることが好ましく、断面幅SWが165(mm)未満の場合と、断面幅SWが165(mm)以上の場合とを併せて、SWおよび外径ODが、関係式(V−1);
OD≧−0.0187×SW2+9.15×SW−380・・・(V−1)
を満たすことが好ましい。
OD≧−0.0187×SW2+9.15×SW−380・・・(V−1)
を満たすことが好ましい。
本発明によれば、耐摩耗性に優れる上、転がり抵抗が低減された乗用車用空気入りラジアルタイヤを提供することができる。
以下に、本発明を詳細に説明する。上述の通り、本発明の乗用車用空気入りラジアルタイヤは、一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるトレッド部とを有し、前記一対のビード部間にトロイド状に延在させたカーカスを具え、特に、(1)所定の特性を有する含水ケイ酸を特定量配合してなるゴム組成物をトレッド部に適用すること、(2)かかるゴム組成物に用いるゴム成分として、乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体又は天然ゴムを特定量含むこと、(3)タイヤの断面幅SWと外径ODとが所定の関係を満たすこと、を特徴とする。
(トレッド用ゴム組成物)
<ゴム成分>
本発明の乗用車用空気入りタイヤのトレッド用ゴム組成物の調製にあたっては、ゴム成分として、乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体及び/又は天然ゴムを配合することを要する。乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体及び天然ゴムはいずれも、高い破壊強度を有するため、これらを必須ゴム成分とすることにより、タイヤに優れた耐摩耗性と低減された転がり抵抗とをもたらすことができる。前記乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体及び天然ゴムの総配合量は、前記ゴム成分全体の10質量%以上50質量%以下であることを要する。前記乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体及び天然ゴムの総配合量が前記ゴム成分全体の10質量%未満であると、耐摩耗性が悪化するおそれがあり、50質量%を超えると、転がり抵抗性や加工性が悪化するおそれがある。なお、本発明の乗用車用空気入りタイヤにおいては、タイヤの耐摩耗性を向上させる観点から、天然ゴムの配合量をゴム成分全体の20質量%以上50質量%以下とすることが好ましい。
ここで、本明細書において「天然ゴム」は、エポキシ化天然ゴムを含まないものとする。
<ゴム成分>
本発明の乗用車用空気入りタイヤのトレッド用ゴム組成物の調製にあたっては、ゴム成分として、乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体及び/又は天然ゴムを配合することを要する。乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体及び天然ゴムはいずれも、高い破壊強度を有するため、これらを必須ゴム成分とすることにより、タイヤに優れた耐摩耗性と低減された転がり抵抗とをもたらすことができる。前記乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体及び天然ゴムの総配合量は、前記ゴム成分全体の10質量%以上50質量%以下であることを要する。前記乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体及び天然ゴムの総配合量が前記ゴム成分全体の10質量%未満であると、耐摩耗性が悪化するおそれがあり、50質量%を超えると、転がり抵抗性や加工性が悪化するおそれがある。なお、本発明の乗用車用空気入りタイヤにおいては、タイヤの耐摩耗性を向上させる観点から、天然ゴムの配合量をゴム成分全体の20質量%以上50質量%以下とすることが好ましい。
ここで、本明細書において「天然ゴム」は、エポキシ化天然ゴムを含まないものとする。
前記トレッド用ゴム組成物の調製にあたっては、上述の通り乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体及び/又は天然ゴムを特定範囲で配合することに加えて、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)を、前記ゴム成分全体の20質量%以上で配合することが好ましい。エチレン−プロピレン−ジエンゴムを前記ゴム成分全体の20質量%以上で配合することにより、ゴム組成物に優れた耐候性をもたらすことができる。
或いは又はさらに、エポキシ化天然ゴム(ENR)を、ゴム成分全体の10質量%以上50質量%未満で配合することが好ましい。エポキシ化天然ゴムの配合量をゴム成分全体の10質量%以上とすることにより、湿潤路面における制動性を向上させることができ、一方、50質量%未満とすることにより、ゴム組成物の低ロス性の悪化を防ぐことができる。
或いは又はさらに、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(SBS)及び/又はスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体(SIS)を、両成分の総量としてゴム成分全体の1質量%以上10質量%未満で配合することが好ましい。前記スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体及びスチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体の総配合量を前記ゴム成分全体の1質量%以上とすることにより、破壊特性を向上させることができ、一方、10質量%未満とすることにより、ゴム組成物の低ロス性の悪化を防ぐことができる。
或いは又はさらに、芳香族ビニル化合物−ジエン化合物共重合体であって、ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算での重量平均分子量が5,000〜300,000であり、5〜80質量%の芳香族ビニル化合物からなり、ジエン化合物の部分のビニル結合量が10〜80質量%である芳香族ビニル化合物−ジエン化合物共重合体を、前記乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体及び天然ゴムの総配合量100質量部に対して10質量部以上40質量部以下で配合することが好ましい。前記芳香族ビニル化合物−ジエン化合物共重合体の配合量を、前記乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体及び天然ゴムの総配合量100質量部に対して10質量部以上とすることにより、タイヤのグリップ性を向上させることができ、一方、40質量部以下とすることにより、転がり抵抗の悪化を防ぐことができる。前記芳香族ビニル化合物としては、スチレン、p−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、α−メチルスチレン、クロロメチルスチレン、ビニルトルエン等が挙げられ、これらの中でもスチレン、p−メチルスチレン、α−メチルスチレンが好ましく、スチレンが特に好ましい。また、前記ジエン化合物としては、1,3−ブタジエン、イソプレン、ペンタジエン、2,3−ジメチルブタジエン等が挙げられ、これらの中でも1,3−ブタジエンが好ましい。
なお、本明細書において「芳香族ビニル化合物−ジエン化合物共重合体」は、乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体を含まないものとする。
なお、本明細書において「芳香族ビニル化合物−ジエン化合物共重合体」は、乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体を含まないものとする。
前記トレッド用ゴム組成物の調製にあたっては、天然ゴム及びブタジエンゴムの配合比(天然ゴム:ブタジエンゴム)が、20:80〜80:20の質量比であることが好ましい。天然ゴム及びブタジエンゴムの配合比が上記範囲であることにより、転がり抵抗を維持しつつ、耐摩耗性を向上させることができる。
その他、前記トレッド用ゴム組成物の調製にあたっては、上述の通り乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体及び/又は天然ゴムを特定範囲で配合することに加えて、ブタジエン系重合体のうち、1,3−ブタジエン単量体単位中のシス−1,4結合含量が98.0%以上且つビニル結合含量が0.3%以下で、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)が1.6〜3.5であるものを配合することが好ましい。かかるブタジエン系重合体は、シス−1,4結合含量が高く且つビニル結合含量が低いことから、伸張結晶性が著しく高いため、ゴム組成物に対し耐摩耗性のみならず、耐亀裂成長性及び耐オゾン劣化性をより向上させる働きを有する。かかるブタジエン系重合体の好適な配合量は、前記ゴム成分全体の10質量%〜60質量%である。
なお、前記シス−1,4結合含量は、フーリエ変換赤外分光法で測定した値である。
なお、前記シス−1,4結合含量は、フーリエ変換赤外分光法で測定した値である。
また、耐オゾン特性の観点から、スチレン単量体の結合含量と1/2ビニル結合含量の和が40%以上であり、ガラス転移点(Tg)が−45℃以上であるスチレン−ブタジエン共重合体を配合することが好ましく、その好適な配合量は、前記ゴム成分全体の10質量%〜50質量%である。
また、転がり抵抗の観点から、アミノ基、アルコキシ基、アミノアルコキシ基及びシラノール基からなる群より選択される1種以上の官能基を有するブタジエン系重合体を配合することが好ましく、その好適な配合量は、前記ゴム成分全体の10質量%〜60質量%である。
また、耐オゾン性の観点から、エチレン単量体の結合含量が10質量%以上であるエチレン−ブタジエン共重合体を配合することが好ましく、その好適な配合量は、前記ゴム成分全体の10質量%〜40質量%である。
また、ゴム組成物の加工性を向上させる観点から、1,3−ブタジエン単量体単位中のトランス−1,4結合含量が90.0%以上であるブタジエン系重合体を配合することが好ましく、その好適な配合量は、前記ゴム成分全体の4質量%〜20質量%である。
なお、前記トランス−1,4結合含量は、フーリエ変換赤外分光法で測定した値である。
なお、前記トランス−1,4結合含量は、フーリエ変換赤外分光法で測定した値である。
また、制動特性の観点から、ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算での重量平均分子量が100,000以下であり、ブタジエン部の二重結合のうち90%以上が水素添加された水添スチレン−ブタジエン共重合体を配合することが好ましく、その好適な配合量は、前記ゴム成分全体の5質量%〜30質量%である。
また、転がり抵抗の観点から、シリカの配合量をゴム成分100質量部に対して40質量部以上とした上で、アミノ基、アルコキシ基、アミノアルコキシ基及びシラノール基からなる群より選択される1種以上の官能基を有する変性共役ジエン系重合体を配合することが好ましく、その好適な配合量は、前記ゴム成分全体の10質量%〜60質量%である。
前記トレッド用ゴム組成物の調製にあたって、配合するゴム成分としては、上述したもののほか、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、乳化重合以外の各種スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体等の、タイヤの製造に用いるゴム成分として公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができる。
<含水ケイ酸>
本発明の乗用車用空気入りタイヤのトレッド用ゴム組成物の調製にあたっては、含水ケイ酸であって、後述するインクボトル状細孔指数(IB)と、後述するセチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)(m2/g)とが、上記式(II)及び(III)を満たし、かつ、灼熱減量(750℃で3時間加熱した時の質量減少分)(質量%)及び加熱減量(105℃で2時間加熱した時の質量減少分)(質量%)が、上記式(IV)を満たす含水ケイ酸を、ゴム成分に配合することを要する。本発明に用いる含水ケイ酸は、補強用充填剤の一つであるが、後述する作用を有するため、ゴム組成物の低ロス性を低下させることなく、充分な補強性を発揮して耐摩耗性の向上に寄与することができる。
本発明の乗用車用空気入りタイヤのトレッド用ゴム組成物の調製にあたっては、含水ケイ酸であって、後述するインクボトル状細孔指数(IB)と、後述するセチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)(m2/g)とが、上記式(II)及び(III)を満たし、かつ、灼熱減量(750℃で3時間加熱した時の質量減少分)(質量%)及び加熱減量(105℃で2時間加熱した時の質量減少分)(質量%)が、上記式(IV)を満たす含水ケイ酸を、ゴム成分に配合することを要する。本発明に用いる含水ケイ酸は、補強用充填剤の一つであるが、後述する作用を有するため、ゴム組成物の低ロス性を低下させることなく、充分な補強性を発揮して耐摩耗性の向上に寄与することができる。
前記セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)(m2/g)とは、ASTM D3765−92に準拠して測定された値を意味する。ただし、ASTM D3765−92はカーボンブラックのCTABを測定する方法であるため、本明細書では、標準品であるIRB#3(83.0m2/g)の代わりに、別途セチルトリメチルアンムニウムブロミド(以下、CE−TRABと略記する)標準液を調製し、これによって含水ケイ酸OT(ジ−2−エチルヘキシルスルホコハク酸ナトリウム)溶液の標定を行い、前記含水ケイ酸表面に対するCE−TRAB1分子当たりの吸着断面積を0.35nm2として、CE−TRABの吸着量から算出される比表面積(m2/g)をCTABの値とする。これは、カーボンブラックと含水ケイ酸とでは表面が異なるので、同一表面積でもCE−TRABの吸着量に違いがあると考えられるためである。
上述のインクボトル状細孔指数(IB)とは、直径1.2×105nm〜6nmの範囲にある開口部を外表面に具えた細孔を有する含水ケイ酸に対し、水銀圧入法に基づく水銀ポロシメータを用いた測定において、圧力を1〜32000PSIまで上昇させた際における水銀圧入量の最大値を示す開口部の直径(M1)(nm)、及び圧力を32000PSI〜1PSIまで下降させた際における水銀排出量の最大値を示す開口部の直径(M2)(nm)により、式(I):IB=M2−M1で求められる値を意味する。水銀圧入法に基づく水銀ポロシメータを用いた測定は、従来より細孔の形態を評価するのに多く採用される電子顕微鏡を用いた測定よりも簡便であり、かつ定量性に優れるので有用な方法である。
一般に、含水ケイ酸の粒子は、その外表面に開口部を具えた凹状を呈した細孔を多数有している。図1に、含水ケイ酸の粒子における内心方向断面でのこれら細孔の形状を模した概略図を示す。粒子における内心方向断面でかかる凹状を呈した細孔は、様々な形状を呈しており、粒子の外表面における開口部の直径Maと粒子内部における細孔径(内径)Raとが略同一の形状、すなわち粒子の内心方向断面において略円筒状を呈する細孔Aもあれば、粒子内部における細孔径(内径)Rbよりも粒子の外表面における開口部の直径Mbの方が狭小である形状、すなわち粒子の内心方向断面においてインクボトル状を呈する細孔Bもある。しかしながら、粒子の内心方向断面においてインクボトル状を呈する細孔Bであると、粒子の外表面から内部へとゴム分子鎖が侵入しにくいため、含水ケイ酸をゴム成分に配合した際にゴム分子鎖を充分に吸着させることができず、転がり抵抗が上昇するおそれがあるとともに補強性が不充分となって耐摩耗性の向上を図るのが困難となるおそれがある。したがって、かかるインクボトル状を呈する細孔B数を低減し、粒子の内心方向断面において略円筒状を呈する細孔A数を増大させれば、ゴム分子鎖の侵入を効率的に促進することができ、ゴム組成物の低ロス性の悪化を防ぎつつ、充分な補強性を発揮して耐摩耗性の向上に寄与することが可能となる。
上記観点から、本発明では、ゴム成分に配合する含水ケイ酸に関し、粒子の内心方向断面においてインクボトル状を呈する細孔B数を低減すべく、前記インクボトル状細孔指数(IB)を規定する。上述のように、水銀圧入法に基づく水銀ポロシメータを用いた測定において圧力を上昇させた際、略円筒状を呈する細孔Aは外表面の開口部が開放的であるために細孔内部に水銀が圧入されやすいが、インクボトル状を呈する細孔Bは外表面の開口部が閉鎖的であるために細孔内部に水銀が圧入されにくい。一方、圧力を下降させた際には、同様の理由により、略円筒状を呈する細孔Aは細孔内部から細孔外部へ水銀が排出されやすいが、インクボトル状を呈する細孔Bは細孔内部から細孔外部へ水銀がほとんど排出されない。
したがって、図2に示すように、水銀圧入法に基づく水銀ポロシメータを用いた測定では、水銀の圧入排出曲線C−Dにヒステリシスが生じる。すなわち、比較的低圧力下では略円筒状を呈する細孔A内に徐々に水銀が圧入されるが、ある圧力に達した時点で、それまで水銀が侵入しにくかったインクボトル状を呈する細孔Bを含む、略円筒状を呈する細孔以外の細孔内にも一気に水銀が圧入され、急激に圧入量が増大して、縦軸を微分水銀圧入量(−dV/d(log d))、横軸を含水ケイ酸の細孔における開口部の直径M(nm)とした場合に圧入曲線Cを描くこととなる。一方、圧力を充分に上昇させた後に圧力を下降させていくと、比較的高圧力下では水銀が排出されにくい状態が継続するものの、ある圧力に達した時点で、細孔内に圧入されていた水銀が細孔外に一気に排出され、急激に排出量が増大して、縦軸を微分水銀排出量(−dV/d(log d))、横軸を含水ケイ酸の細孔における開口部の直径M(nm)とした場合に排出曲線Dを描くこととなる。一旦細孔内に圧入された水銀は、圧力の下降時には細孔外に排出されにくい傾向にあるため、圧力の下降時では上昇時における圧入量の増大を示す直径(M1)の位置よりも大きい値を示す直径(M2)の位置で排出量の増大が見られ、これらの直径の差(M2−M1)が図2のIBに相当する。特にインクボトル状を呈する細孔Bにおいては、圧入された水銀が排出されにくい傾向が顕著であり、圧力上昇時には細孔B内に水銀が圧入されるものの、圧力下降時には細孔B外に水銀がほとんど排出されない。
こうした測定方法を採用し、細孔の性質に起因して描かれる水銀圧入排出曲線C−Dを活用して、前記式(I)に従い、水銀圧入法に基づく水銀ポロシメータを用いた測定において圧力を1〜32000PSIまで上昇させた際に水銀圧入量の最大値を示す開口部の直径(M1)(nm)と、圧力を32000PSI〜1PSIまで下降させた際における水銀排出量の最大値を示す開口部の直径(M2)(nm)との差IBを求めれば、かかるる値が見かけ上はこれらの直径の差(長さ:nm)を示すものの、実質的には含水ケイ酸に存在するインクボトル状を呈する細孔Bの存在割合を示す細孔指数を意味することとなる。すなわち、充分に狭小な開口部を有するインクボトル状を呈する細孔Bの占める存在割合が小さいほど、水銀圧入量と水銀排出量とがほぼ同量に近づき、水銀圧入量の最大値を示す開口部の直径(M1)と水銀排出量の最大値を示す開口部の直径(M2)との差が短縮してIB値が小さくなる。一方、インクボトル状を呈する細孔Bの占める存在割合が大きいほど、水銀圧入量よりも水銀排出量が減少し、水銀圧入量の最大値を示す開口部の直径(M1)と水銀排出量の最大値を示す開口部の直径(M2)との差が拡大してIB値が大きくなる。
こうしたIBは、前記CTABの値によっても変動し得る性質を有しており、CTABが増大するにつれ、IB値が低下する傾向にある。したがって、本願で用いる含水ケイ酸は、CTABが140(m2/g)である場合を境にして、下記式(II)及び(III);
IB≦−0.56×CTAB+110.4(但し、CTAB≦140)・・・(II)
IB≦−0.20×CTAB+60.0(但し、140<CTAB)・・・(III)
を満たし、下記式(II−1)及び(III−1)
IB≦−0.48×CTAB+97.2(但し、CTAB≦140)・・・(II−1)
IB≦−0.20×CTAB+58.0(但し、140<CTAB)・・・(III−1)
を満たすのが好ましい。IB及びCTABが上記式(II)〜(III)、好ましくは(II−1)〜(III−1)を満たす含水ケイ酸であると、狭小な開口部を有するインクボトル状を呈する細孔B数が有効に低減され、略円筒状を呈する細孔Aが占める存在割合が増大するため、ゴム分子鎖を充分に侵入させて吸着させることができ、充分な補強性を発揮して、タイヤにおける転がり抵抗を増大させることなく耐摩耗性の向上を図ることが可能となる。
IB≦−0.56×CTAB+110.4(但し、CTAB≦140)・・・(II)
IB≦−0.20×CTAB+60.0(但し、140<CTAB)・・・(III)
を満たし、下記式(II−1)及び(III−1)
IB≦−0.48×CTAB+97.2(但し、CTAB≦140)・・・(II−1)
IB≦−0.20×CTAB+58.0(但し、140<CTAB)・・・(III−1)
を満たすのが好ましい。IB及びCTABが上記式(II)〜(III)、好ましくは(II−1)〜(III−1)を満たす含水ケイ酸であると、狭小な開口部を有するインクボトル状を呈する細孔B数が有効に低減され、略円筒状を呈する細孔Aが占める存在割合が増大するため、ゴム分子鎖を充分に侵入させて吸着させることができ、充分な補強性を発揮して、タイヤにおける転がり抵抗を増大させることなく耐摩耗性の向上を図ることが可能となる。
前記含水ケイ酸は、セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)が好ましくは50〜300m2/g、より好ましくは90〜220m2/gであるのが望ましい。CTABが50m2/g未満であると、得られるタイヤの耐摩耗性が著しく低下するおそれがある。一方、300m2/gを超えると、含水ケイ酸がゴム成分中で良好に分散できず、ゴムの加工性が著しく低下するおそれがあり、ひいては耐摩耗性等の物性が低下する傾向にある。
前記含水ケイ酸は、上記式(II)〜(III)を満たすほか、さらに灼熱減量(750℃で3時間加熱した時の質量減少分)(質量%)、及び加熱減量(105℃で2時間加熱した時の質量減少分)(質量%)が、上記式(IV)を満たす。さらに上記式(IV)は、下記式(IV−1)であるのが好ましい。
灼熱減量−加熱減量≧ 3.0(質量%)・・・(IV−1)
前記「灼熱減量−加熱減量」は、含水ケイ酸表面にあるシラノール基密度の指数であり、含水ケイ酸とゴム分子鎖との相互作用の観点から、含水ケイ酸が式(II)及び(III)に加えて上記(IV)を満たすことにより、ゴム組成物の低ロス性と耐摩耗性との良好なバランスを発揮するのに大きく寄与することとなる。
灼熱減量−加熱減量≧ 3.0(質量%)・・・(IV−1)
前記「灼熱減量−加熱減量」は、含水ケイ酸表面にあるシラノール基密度の指数であり、含水ケイ酸とゴム分子鎖との相互作用の観点から、含水ケイ酸が式(II)及び(III)に加えて上記(IV)を満たすことにより、ゴム組成物の低ロス性と耐摩耗性との良好なバランスを発揮するのに大きく寄与することとなる。
前記含水ケイ酸の配合量は、ゴム成分100質量部に対して、40質量部超で90質量部以下であることを要し、好ましくは50〜80質量部、より好ましくは60〜80質量部である。含水ケイ酸の配合量が40質量部以下であると、タイヤに十分な耐摩耗性をもたらすことができないおそれがあり、一方、90質量部を超えると、低ロス性が悪化するおそれがある。
<その他の成分>
また、前記トレッド用ゴム組成物の調製にあたっては、さらに、シランカップリング剤を、前記含水ケイ酸100質量部に対して1〜20質量部で配合するのが好ましく、3〜16質量部で配合するのがより好ましく、5〜12質量部で配合するのが特に好ましい。シランカップリング剤を含水ケイ酸100質量部に対して1質量部以上で配合することで、含水ケイ酸配合の効果をさらに向上させ、ゴム組成物の低発熱性及び貯蔵弾性率等の物性をさらに向上させることができる一方、20質量部を超えた量で配合しても、低発熱性及び貯蔵弾性率等をさらに向上させることはできず、コスト高となるおそれがある。
また、前記トレッド用ゴム組成物の調製にあたっては、さらに、シランカップリング剤を、前記含水ケイ酸100質量部に対して1〜20質量部で配合するのが好ましく、3〜16質量部で配合するのがより好ましく、5〜12質量部で配合するのが特に好ましい。シランカップリング剤を含水ケイ酸100質量部に対して1質量部以上で配合することで、含水ケイ酸配合の効果をさらに向上させ、ゴム組成物の低発熱性及び貯蔵弾性率等の物性をさらに向上させることができる一方、20質量部を超えた量で配合しても、低発熱性及び貯蔵弾性率等をさらに向上させることはできず、コスト高となるおそれがある。
前記シランカップリング剤としては、下記式(VI);
AmB3−mSi−(CH2)a−Sb−(CH2)a−SiAmB3−m・・・(VI)
[式(VI)中、AはCnH2n+1O(nは1〜3の整数)又は塩素原子であり、Bは炭素数1〜3のアルキル基であり、mは1〜3の整数、aは1〜9の整数、bは1以上の整数である。但し、mが1の時、Bは互いに同一であっても異なっていてもよく、mが2又は3の時、Aは互いに同一であっても異なっていてもよい。]で表される化合物、下記式(VII);
AmB3−mSi−(CH2)c−Y・・・(VII)
[式(VII)中、AはCnH2n+1O(nは1〜3の整数)又は塩素原子であり、Bは炭素数1〜3のアルキル基であり、Yはメルカプト基、ビニル基、アミノ基、グリシドキシ基又はエポキシ基であり、mは1〜3の整数、cは0〜9の整数である。但し、mが1の時、Bは互いに同一であっても異なっていてもよく、mが2又は3の時、Aは互いに同一であっても異なっていてもよい。]で表される化合物、下記式(VIII);
AmB3−mSi−(CH2)a−Sb−Z・・・(VIII)
[式(VIII)中、AはCnH2n+1O(nは1〜3の整数)又は塩素原子であり、Bは炭素数1〜3のアルキル基であり、Zはベンゾチアゾリル基、N,N−ジメチルチオカルバモイル基又はメタクリロイル基であり、mは1〜3の整数、aは1〜9の整数、bは1以上の整数で分布を有していてもよい。但し、mが1の時、Bは互いに同一であっても異なっていてもよく、mが2又は3の時、Aは互いに同一であっても異なっていてもよい。]で表される化合物及び下記式(IX);
R1 xR2 yR3 zSi−R4−S−CO−R5・・・(IX)
[式(IX)中、R1は、R6O−、R6C(=O)O−、R6R7C=NO−、R6R7NO−、R6R7N−及び−(OSiR6R7)n(OSiR5R6R7)から選択され、かつ炭素数が1〜18であり(但し、R6及びR7は、それぞれ独立してアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基及びアリール基から選択され、かつ炭素数が1〜18であり、nは0〜10である);
R2は、水素、又は炭素数1〜18のアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基及びアリール基から選択され;
R3は、−[O(R8O)m]0.5−(但し、R8は、アルキレン基及びシクロアルキレン基から選択され、かつ炭素数が1〜18であり、mは1〜4である)であり;
x、y及びzは、x+y+2z=3、0≦x≦3、0≦y≦2、0≦z≦1の関係を満たし;
R4は、アルキレン基、シクロアルキレン基、シクロアルキルアルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基及びアラルキレン基から選択され、かつ炭素数が1〜18であり;
R5は、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アリール基及びアラルキル基から選択され、かつ炭素数が1〜18である。]で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種であるのが好ましく、これらシランカップリング剤は、1種単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。
AmB3−mSi−(CH2)a−Sb−(CH2)a−SiAmB3−m・・・(VI)
[式(VI)中、AはCnH2n+1O(nは1〜3の整数)又は塩素原子であり、Bは炭素数1〜3のアルキル基であり、mは1〜3の整数、aは1〜9の整数、bは1以上の整数である。但し、mが1の時、Bは互いに同一であっても異なっていてもよく、mが2又は3の時、Aは互いに同一であっても異なっていてもよい。]で表される化合物、下記式(VII);
AmB3−mSi−(CH2)c−Y・・・(VII)
[式(VII)中、AはCnH2n+1O(nは1〜3の整数)又は塩素原子であり、Bは炭素数1〜3のアルキル基であり、Yはメルカプト基、ビニル基、アミノ基、グリシドキシ基又はエポキシ基であり、mは1〜3の整数、cは0〜9の整数である。但し、mが1の時、Bは互いに同一であっても異なっていてもよく、mが2又は3の時、Aは互いに同一であっても異なっていてもよい。]で表される化合物、下記式(VIII);
AmB3−mSi−(CH2)a−Sb−Z・・・(VIII)
[式(VIII)中、AはCnH2n+1O(nは1〜3の整数)又は塩素原子であり、Bは炭素数1〜3のアルキル基であり、Zはベンゾチアゾリル基、N,N−ジメチルチオカルバモイル基又はメタクリロイル基であり、mは1〜3の整数、aは1〜9の整数、bは1以上の整数で分布を有していてもよい。但し、mが1の時、Bは互いに同一であっても異なっていてもよく、mが2又は3の時、Aは互いに同一であっても異なっていてもよい。]で表される化合物及び下記式(IX);
R1 xR2 yR3 zSi−R4−S−CO−R5・・・(IX)
[式(IX)中、R1は、R6O−、R6C(=O)O−、R6R7C=NO−、R6R7NO−、R6R7N−及び−(OSiR6R7)n(OSiR5R6R7)から選択され、かつ炭素数が1〜18であり(但し、R6及びR7は、それぞれ独立してアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基及びアリール基から選択され、かつ炭素数が1〜18であり、nは0〜10である);
R2は、水素、又は炭素数1〜18のアルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基及びアリール基から選択され;
R3は、−[O(R8O)m]0.5−(但し、R8は、アルキレン基及びシクロアルキレン基から選択され、かつ炭素数が1〜18であり、mは1〜4である)であり;
x、y及びzは、x+y+2z=3、0≦x≦3、0≦y≦2、0≦z≦1の関係を満たし;
R4は、アルキレン基、シクロアルキレン基、シクロアルキルアルキレン基、アルケニレン基、アリーレン基及びアラルキレン基から選択され、かつ炭素数が1〜18であり;
R5は、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アリール基及びアラルキル基から選択され、かつ炭素数が1〜18である。]で表される化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種であるのが好ましく、これらシランカップリング剤は、1種単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。
前記トレッド用ゴム組成物の調製にあたっては、さらに、前記含水ケイ酸以外の補強性充填剤を、ゴム成分100質量部に対して50質量部以上100質量部以下で配合することが好ましい。前記含水ケイ酸以外の補強性充填剤の配合量がゴム成分100質量部に対して50質量部以上であることにより、得られるゴム組成物に十分な強度をもたらすことができ、一方、100質量部以下であることにより、良好な加工性を維持することができる。なお、前記含水ケイ酸以外の補強性充填剤としては、カーボンブラックが挙げられる。
また、前記トレッド用ゴム組成物の調製にあたっては、各種樹脂を配合してもよい。前記樹脂としては、C5系樹脂、C5〜C9系樹脂、テルペン系樹脂、テルペン−芳香族化合物系樹脂、C9系樹脂、リグニン系樹脂、ロジン系樹脂、アルキルフェノール系樹脂等が挙げられる。
前記リグニン系樹脂としては、リグニンスルホン酸やリグニンスルホン酸誘導体等が挙げられ、リグニンスルホン酸誘導体としては、リグニンスルホン酸のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩が挙げられる。この具体例としては、カリウム塩、ナトリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、リチウム塩、バリウム塩等が挙げられ、これらの混合塩でもよい。前記リグニン系樹脂を配合する場合、転がり抵抗を維持しつつ、タイヤのグリップ性を十分に向上させる観点から、前記ゴム成分100質量部に対して2質量部以上20質量部以下で配合することが好ましい。
前記ロジン系樹脂としては、天然樹脂ロジンとして、生松ヤニやトール油に含まれるガムロジン、トール油レジン、ウッドロジン等が挙げられ、変性ロジン、ロジン誘導体、変性ロジン誘導体として、例えば重合ロジン、その部分水添ロジン;グリセリンエステルロジン、その部分水添ロジンや完全水添ロジン;ペンタエリスリトールエステルロジン、その部分水添ロジンや重合ロジン等が挙げられる。前記ロジン系樹脂を配合する場合、転がり抵抗を維持しつつ、タイヤのグリップ性を十分に向上させる観点から、前記ゴム成分100質量部に対して2質量部以上20質量部以下で配合することが好ましい。
前記アルキルフェノール系樹脂としては、例えばp−tert−ブチルフェノール−アセチレン樹脂などのアルキルフェノール−アセチレン樹脂や、低重合度のアルキルフェノール−ホルムアルデヒド樹脂等が挙げられるが、これらの中でもアルキルフェノール−アセチレン樹脂が好ましい。前記アルキルフェノール系樹脂を配合する場合、ゴム成分100質量部に対して5質量部以上30質量部以下で配合することが好ましい。前記アルキルフェノール−アセチレン系樹脂の配合量が前記ゴム成分100質量部に対して5質量部以上であることにより、得られるゴム組成物に十分なグリップ性をもたらすことができ、一方、30質量部以下であることにより、転がり抵抗の悪化を防ぐことができる。
また、前記トレッド用ゴム組成物の調製にあたっては、上述したゴム成分、含水ケイ酸を含む補強性充填剤、シランカップリング剤、樹脂の他、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、耐熱架橋剤、老化防止剤、ワックス、プロセス油、亜鉛華、ステアリン酸等を配合してもよい。
前記耐熱架橋剤としては、ヘキサメチレン−1,6−ビス(チオ硫酸ナトリウム)水和物、ビスマレイミド系化合物等が挙げられる。前記ヘキサメチレン−1,6−ビス(チオ硫酸ナトリウム)水和物は、硫黄架橋と比較して熱的に安定な架橋構造を与える働きを有する。また、前記ビスマレイミド系化合物としては、N,N’−1,2−フェニレンビスマレイミド、N,N’−1,3−フェニレンビスマレイミド、N,N’−1,4−フェニレンビスマレイミド、N,N’−(−ジフェニルメタン)ビスマレイミド、2,2−ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]プロパン、ビス(3−エチル−5−メチル−4−マレイミドフェニル)メタンが挙げられる。これら耐熱架橋剤は、一種単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。前記耐熱架橋剤を配合する場合、耐熱性を向上させつつ、高温での熱劣化中における耐クリープ性を補完させる観点から、ゴム成分100質量部に対して0.5質量部以上5質量部以下で配合することが好ましい。
前記ワックスの配合量は、ゴム成分100質量部に対して0.5質量部以上5質量部以下であることが好ましい。前記ワックスの配合量がゴム成分100質量部に対して0.5質量部以上であることにより、得られるゴム組成物に十分な耐候性及び耐オゾン性をもたらすことができ、一方、5質量部以下であることにより、ブルームによるタイヤの変色及び耐亀裂性の低下を回避することができる。
前記老化防止剤としては、N−(1,3−ジメチルブチル)N’−フェニル−p−フェニレンジアミン(6PPD)、2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン重合体(TMDQ)、6−エトキシ−2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン(AW)等が挙げられ、これら老化防止剤は、一種単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。前記老化防止剤の配合量は、ゴム成分100質量部に対して1質量部以上5質量部以下であることが好ましい。前記老化防止剤の配合量がゴム成分100質量部に対して1質量部以上であることにより、得られるゴム組成物に十分な耐候性及び耐オゾン性をもたらすことができ、一方、5質量部以下であることにより、ブルームによるタイヤの変色及び耐亀裂性の低下を回避することができる。
前記トレッド用ゴム組成物は、例えば、加硫剤、加硫促進剤、亜鉛華以外の全成分を、バンバリーミキサー、ロール、インターナルミキサー等の混練機を用いて混練した後、加硫剤、加硫促進剤及び亜鉛華を添加して更に混練することにより得られる。
(サイドウォール用ゴム組成物)
本発明の乗用車用空気入りラジアルタイヤのサイドウォール部には、ゴム成分に任意の成分を適宜配合してなるゴム組成物を適用することができる。前記ゴム成分としては、各種ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、各種スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体等の、タイヤの製造に用いるゴム成分として公知のものの中から目的に応じて選択することができる。また、前記ゴム成分以外の成分として、カーボンブラック、シリカ(無水ケイ酸)等の補強性充填剤、シランカップリング剤、樹脂、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、老化防止剤、ワックス、プロセス油、亜鉛華、ステアリン酸等を配合することができる。
本発明の乗用車用空気入りラジアルタイヤのサイドウォール部には、ゴム成分に任意の成分を適宜配合してなるゴム組成物を適用することができる。前記ゴム成分としては、各種ブタジエンゴム、イソプレンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、各種スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体等の、タイヤの製造に用いるゴム成分として公知のものの中から目的に応じて選択することができる。また、前記ゴム成分以外の成分として、カーボンブラック、シリカ(無水ケイ酸)等の補強性充填剤、シランカップリング剤、樹脂、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、老化防止剤、ワックス、プロセス油、亜鉛華、ステアリン酸等を配合することができる。
特に、前記サイドウォール部には、ガラスを主成分とする中空微粒子を含有するゴム組成物であって、該中空微粒子が、該ゴム組成物中において3体積%以上30体積%以下の割合で存在し、最頻粒子径が1μm以上100μm以下であり、粒度分布indexが1.70以下であるゴム組成物を適用することが好ましい。かかる中空微粒子が3体積%以上30体積%以下の割合で存在するゴム組成物をサイドウォール部に適用することにより、破断特性を低下させることなく、タイヤに高い耐カット性を提供することができる。
ここで、「主成分」とは、その物質中において含有率が最も高い成分を指す。
ここで、「主成分」とは、その物質中において含有率が最も高い成分を指す。
なお、「最頻粒子径」とは、粒度分布における最頻の粒子径(モード径)を指し、最頻粒子径を算出するにあたっては、倍率100倍〜400倍の実体顕微鏡(キーエンス社製、VH−6300)を用い、試験ゴム組成物に対して500個以上の中空微粒子の直径を測定することにより図3に示すような粒度分布図を作成し、ここで得られた粒度分布における最頻の粒子径を最頻粒子径(M)として求めた。また、粒度分布index(PDIともいう。)は、図3に示す通り、上述により作成した粒度分布の半値幅(FWHM)と最頻粒子径(M)を用い、下式(X)から算出される値である。
PDI=(FWHM)/(M) ・・・式(X)
PDI=(FWHM)/(M) ・・・式(X)
前記サイドウォール用ゴム組成物は、例えば、加硫剤、加硫促進剤、亜鉛華以外の全成分を、バンバリーミキサー、ロール、インターナルミキサー等の混練機を用いて混練した後、加硫剤、加硫促進剤及び亜鉛華を添加して更に混練することにより得られる。
(乗用車用空気入りタイヤ)
本発明の乗用車用空気入りタイヤは、一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるトレッド部とを有し、前記一対のビード部間にトロイド状に延在させたカーカスを具え、上述のトレッド用ゴム組成物を、前記トレッド部に適用する。
そして、本発明の乗用車用空気入りタイヤは、
前記タイヤをリムに組み込み、内圧を250kPa以上とした際に、
前記タイヤの断面幅SWが165(mm)未満である場合は、前記タイヤの断面幅SWと外径ODとの比SW/ODは、0.26以下であり、
前記タイヤの断面幅SWが165(mm)以上である場合は、前記タイヤの断面幅SWおよび外径ODは、上記関係式(V)を満たすことを要する。
前記タイヤの断面幅SWと外径ODとが上記関係を満たすことにより、タイヤの転がり抵抗とタイヤ重量とを共に低減することができるが、本発明者らは、これらの関係を満たした上で、さらに、上述のトレッド用ゴム組成物をタイヤのトレッド部に適用することで、一層耐摩耗性に優れ、転がり抵抗が低減されたタイヤが得られることを見出した。かかる効果は、押し付け荷重の増加に対してロバストなトレッドを適用することに起因した、相乗的に奏される効果であると考えられる。
本発明の乗用車用空気入りタイヤは、一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるトレッド部とを有し、前記一対のビード部間にトロイド状に延在させたカーカスを具え、上述のトレッド用ゴム組成物を、前記トレッド部に適用する。
そして、本発明の乗用車用空気入りタイヤは、
前記タイヤをリムに組み込み、内圧を250kPa以上とした際に、
前記タイヤの断面幅SWが165(mm)未満である場合は、前記タイヤの断面幅SWと外径ODとの比SW/ODは、0.26以下であり、
前記タイヤの断面幅SWが165(mm)以上である場合は、前記タイヤの断面幅SWおよび外径ODは、上記関係式(V)を満たすことを要する。
前記タイヤの断面幅SWと外径ODとが上記関係を満たすことにより、タイヤの転がり抵抗とタイヤ重量とを共に低減することができるが、本発明者らは、これらの関係を満たした上で、さらに、上述のトレッド用ゴム組成物をタイヤのトレッド部に適用することで、一層耐摩耗性に優れ、転がり抵抗が低減されたタイヤが得られることを見出した。かかる効果は、押し付け荷重の増加に対してロバストなトレッドを適用することに起因した、相乗的に奏される効果であると考えられる。
本発明の乗用車用空気入りタイヤは、断面幅SWが165(mm)未満の場合と、断面幅SWが165(mm)以上の場合とを併せて、より優れた耐摩耗性と低い転がり抵抗との両立をもたらすためには、SWおよび外径ODが、関係式(V−1);
OD≧−0.0187×SW2+9.15×SW−380・・・(V−1)
を満たすことが好ましい。また、本発明の乗用車用空気入りタイヤは、より優れた耐摩耗性と低減された転がり抵抗とをもたらすため、SW/OD≦0.26を満たすことが好ましく、SW/OD≦0.24を満たすことがより好ましい。
OD≧−0.0187×SW2+9.15×SW−380・・・(V−1)
を満たすことが好ましい。また、本発明の乗用車用空気入りタイヤは、より優れた耐摩耗性と低減された転がり抵抗とをもたらすため、SW/OD≦0.26を満たすことが好ましく、SW/OD≦0.24を満たすことがより好ましい。
なお、本発明の乗用車用空気入りタイヤは、上述のトレッド用ゴム組成物をトレッド部に適用し、且つ、断面幅SWと外径ODとが上記関係を満たす構成とすること以外、特に制限はなく、通常の方法で製造することができる。前記乗用車用空気入りタイヤに充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスを用いることができる。
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は、下記の実施例に何ら限定されるものではない。
表1に示す配合処方で、二段階混練によりトレッド用ゴム組成物を調製した。そして、かかるゴム組成物をトレッド部に適用し、表1に示す断面幅SW及び外径ODを有する試作タイヤを作製した。得られた試作タイヤについて、以下の方法により、耐摩耗性及び転がり抵抗を測定した。
<耐摩耗性>
前記試作タイヤを、内圧を220kPaとして、リムに装着し、5000km走行した時点での溝の減量(摩耗量)を測定した。比較例1の摩耗量の逆数を100として、各実施例・比較例における測定結果を指数表示した。この指数値が大きいほど、耐摩耗性に優れることを示す。結果を表1に示す。
前記試作タイヤを、内圧を220kPaとして、リムに装着し、5000km走行した時点での溝の減量(摩耗量)を測定した。比較例1の摩耗量の逆数を100として、各実施例・比較例における測定結果を指数表示した。この指数値が大きいほど、耐摩耗性に優れることを示す。結果を表1に示す。
<転がり抵抗>
SAE J2452に準拠して、前記試作タイヤの転がり抵抗を測定した。比較例1のタイヤの転がり抵抗の逆数を100として、各実施例・比較例における測定結果を指数表示した。指数値が大きいほど、転がり抵抗が低く良好であることを示す。結果を表1に示す。
SAE J2452に準拠して、前記試作タイヤの転がり抵抗を測定した。比較例1のタイヤの転がり抵抗の逆数を100として、各実施例・比較例における測定結果を指数表示した。指数値が大きいほど、転がり抵抗が低く良好であることを示す。結果を表1に示す。
*2 SSBR−A:JSR株式会社製、溶液重合スチレン−ブタジエン共重合体、商品名「SL563」
*3 SSBR−B:JSR株式会社製、溶液重合スチレン−ブタジエン共重合体、商品名「HPR350」
*4 SSBR−C:旭化成ケミカルズ株式会社製、溶液重合スチレン−ブタジエン共重合体、商品名「タフデン2000R」
*5 カーボンブラック:旭カーボン株式会社製、ISAF等級、商品名「#80」
*6 含水ケイ酸A:CTAB=180(m2/g)、IB=20、灼熱減量−加熱減量=3.2(質量%)
*7 含水ケイ酸B:東ソーシリカ株式会社製、商品名「ニップシールAQ」、CTAB=165(m2/g)、IB=34.1、灼熱減量−加熱減量=2.6(質量%)
*8 シランカップリング剤:Evonik社製、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、商品名「Si75」(登録商標)、平均硫黄鎖長=2.35
*9 老化防止剤:大内新興化学工業株式会社製、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、商品名「ノクラック6C」
*10 加硫促進剤DPG:三新化学工業株式会社製、1,3−ジフェニルグアニジン、商品名「サンセラーD」
*11 加硫促進剤MBTS:大内新興化学工業株式会社製、2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン重合体、商品名「ノクラック224」
*12 加硫促進剤TBBs:三新化学工業株式会社製、ジ−2−ベンゾチアゾリルジスルフィド、商品名「サンセラーDM」
表1の結果によれば、上述した特性を有する含水ケイ酸の配合量がゴム成分100質量部に対して40質量部超で90質量部以下であって、乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体又は天然ゴムの総配合量がゴム成分全体の10質量%以上50質量%以下であるゴム組成物をトレッド部に適用し、タイヤの断面幅SWと外径Dとが上述の関係を満たした空気入りタイヤは、優れた耐摩耗性と低い転がり抵抗とが両立していることが分かる。
Claims (8)
- 一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるトレッド部とを有し、前記一対のビード部間にトロイド状に延在させたカーカスを具える乗用車用空気入りラジアルタイヤであって、
前記トレッド部に、含水ケイ酸であって、直径1.2×105nm〜6nmの範囲にある開口部を外表面に具えた細孔を有する含水ケイ酸に対し、水銀圧入法に基づく水銀ポロシメータを用いた測定において、圧力を1〜32000PSIまで上昇させた際に水銀圧入量の最大値を示す開口部の直径(M1)(nm)、及び圧力を32000PSI〜1PSIまで下降させた際に水銀排出量の最大値を示す開口部の直径(M2)(nm)により、下記式(I);
IB=M2−M1・・・(I)
で求められるインクボトル状細孔指数(IB)と、
セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)(m2/g)とが、下記式(II)及び(III);
IB≦−0.56×CTAB+110.4(但し、CTAB≦140)・・・(II)
IB≦−0.20×CTAB+60.0(但し、140<CTAB)・・・(III)
を満たし、かつ
灼熱減量(750℃で3時間加熱した時の質量減少分)(質量%)及び加熱減量(105℃で2時間加熱した時の質量減少分)(質量%)が、下記式(IV);
灼熱減量−加熱減量≧ 2.5(質量%)・・・(IV)
を満たす含水ケイ酸を、乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体及び/又は天然ゴムを含むゴム成分に配合してなるゴム組成物を適用し、
ここで、前記ゴム組成物の調製にあたり、前記含水ケイ酸の配合量は、前記ゴム成分100質量部に対して40質量部超で90質量部以下であり、一方、前記乳化重合スチレン−ブタジエン共重合体及び天然ゴムの総配合量は、前記ゴム成分全体の10質量%以上50質量%以下であり、
また、
前記タイヤをリムに組み込み、内圧を250kPa以上とした際に、
前記タイヤの断面幅SWが165(mm)未満である場合は、前記タイヤの断面幅SWと外径ODとの比SW/ODは、0.26以下であり、
前記タイヤの断面幅SWが165(mm)以上である場合は、前記タイヤの断面幅SWおよび外径ODは、下記関係式(V);
OD(mm)≧2.135×SW+282.3・・・(V)
を満たす
ことを特徴とする乗用車用空気入りラジアルタイヤ。 - 前記含水ケイ酸のインクボトル状細孔指数(IB)と、セチルトリメチルアンモニウムブロミド吸着比表面積(CTAB)(m2/g)とが、下記式(II−1)及び(III−1);
IB≦−0.48×CTAB+97.2(但し、CTAB≦140)・・・(II−1)
IB≦−0.20×CTAB+58.0(但し、140<CTAB)・・・(III−1)
を満たす請求項1に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。 - 前記含水ケイ酸の灼熱減量(質量%)及び加熱減量(質量%)が、下記式(IV−1);
灼熱減量−加熱減量≧ 3.0(質量%)・・・(IV−1)
を満たす請求項1又は2に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。 - 前記ゴム組成物の調製にあたり、前記含水ケイ酸の配合量が、前記ゴム成分100質量部に対して50質量部以上80質量部以下である請求項1〜3のいずれか一項に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
- 前記ゴム組成物の調製にあたり、前記含水ケイ酸の配合量が、前記ゴム成分100質量部に対して60質量部以上80質量部以下である請求項1〜4のいずれか一項に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
- 前記ゴム組成物の調製にあたり、前記天然ゴムの総配合量は、前記ゴム成分全体の20質量%以上50質量%以下である請求項1〜5のいずれか一項に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
- 前記タイヤをリムに組み込み、内圧を250kPa以上とした際に、前記タイヤの断面幅SWが165(mm)未満である場合は、前記タイヤの断面幅SWと外径ODとの比SW/ODは、0.24以下である請求項1〜6のいずれか一項に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
- 前記タイヤをリムに組み込み、内圧を250kPa以上とした際に、前記タイヤの断面積SW及び外径ODが、関係式(V−1);
OD≧−0.0187×SW2+9.15×SW−380・・・(V−1)
を満たす請求項1〜7のいずれか一項に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
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JP2013095844A JP2014213836A (ja) | 2013-04-30 | 2013-04-30 | 乗用車用空気入りラジアルタイヤ |
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WO2018056383A1 (ja) * | 2016-09-26 | 2018-03-29 | 株式会社ブリヂストン | ゴム組成物、及びタイヤ |
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- 2013-04-30 JP JP2013095844A patent/JP2014213836A/ja active Pending
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