JP2018135436A

JP2018135436A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2018135436A
Application number: JP2017030106A
Authority: JP
Inventors: 奈津希杉本; Natsuki Sugimoto
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2017-02-21
Filing date: 2017-02-21
Publication date: 2018-08-30
Anticipated expiration: 2037-02-21
Also published as: EP3369587A1; JP7241455B2; US10434822B2; US20180236816A1

Abstract

【課題】ウェットグリップ性能に優れた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】０℃で測定したｔａｎδ及びＥ＊が下記式を満たすゴム組成物を用いて作製したトレッドを有する空気入りタイヤ。
ｔａｎδ／Ｅ＊^０．３≧０．１８
【選択図】なし

Description

本発明は、空気入りタイヤに関する。

従来より、空気入りタイヤのウェットグリップ性能を向上する手法が種々検討されており、例えば、特許文献１では、レジンを用いた手法が開示されている。しかしながら、近年では、ウェットグリップ性能の更なる向上が求められている。

特開２００５−３５０５３５号公報

本発明は、前記課題を解決し、ウェットグリップ性能に優れた空気入りタイヤを提供することを目的とする。

一般的に、ウェットグリップ性能は、０℃付近のｔａｎδと相関すると考えられている。本発明者らの実験でも、後述の図１〜３で示しているように、０℃で測定したｔａｎδは、Ｅ＊やガラス転移温度と比較して、ウェットグリップ性能との相関性が高いという結果が得られた。

上記結果に基づき、本発明者らが種々検討したところ、Ｅ＊の０．３乗でｔａｎδを除するという特殊な計算で得られた値が、ウェットグリップ性能と強く相関していることを発見した。そして、本発明者らが更に検討を進めた結果、ｔａｎδ／Ｅ＊^０．３が特定の範囲内であれば、良好なウェットグリップ性能が確保されるという知見を見出し、本発明に想到した。
すなわち、本発明は、０℃で測定したｔａｎδ及びＥ＊が下記式を満たすゴム組成物を用いて作製したトレッドを有する空気入りタイヤに関する。
ｔａｎδ／Ｅ＊^０．３≧０．１８

前記ｔａｎδ及び前記Ｅ＊が下記式を満たすことが好ましい。
ｔａｎδ／Ｅ＊^０．３≧０．２３

前記ｔａｎδが０．４２０〜０．６８０であり、前記Ｅ＊が１６．５０〜３０．２０Ｍｐａであることが好ましい。

前記ゴム組成物のガラス転移温度が−４０℃以上であることが好ましい。

前記ゴム組成物が、窒素吸着比表面積が６０〜１５０ｍ^２／ｇのカーボンブラックと、レジンとを含有することが好ましい。

本発明の空気入りタイヤは、モーターサイクルタイヤであることが好ましい。

本発明では、０℃で測定したｔａｎδ及びＥ＊が上記式を満たすゴム組成物を用いて作製したトレッドを有する空気入りタイヤであるので、優れたウェットグリップ性能を発揮することができる。

ＴｇとＷＥＴ指数とを変数とする散布図である。Ｅ＊とＷＥＴ指数とを変数とする散布図である。ｔａｎδとＷＥＴ指数とを変数とする散布図である。ｔａｎδ／Ｅ＊とＷＥＴ指数とを変数とする散布図である。ｔａｎδ／Ｅ＊^３とＷＥＴ指数とを変数とする散布図である。ｔａｎδ／Ｅ＊^０．３とＷＥＴ指数とを変数とする散布図である。

本発明の空気入りタイヤは、０℃で測定したｔａｎδ及びＥ＊が下記式を満たすゴム組成物を用いて作製したトレッドを有する。
ｔａｎδ／Ｅ＊^０．３≧０．１８

ｔａｎδ／Ｅ＊^０．３が０．１８以上であるゴム組成物をトレッドに適用することで、ウェットグリップ性能に優れた空気入りタイヤが得られる。より良好なウェットグリップ性能が得られるという点から、ｔａｎδ／Ｅ＊^０．３は０．２３以上であることが好ましい。
なお、ｔａｎδ／Ｅ＊^０．３の上限は特に限定されないが、０．３以下であることが好ましい。

本発明において、ｔａｎδ、Ｅ＊は、加硫後のゴム組成物に対し、０℃で粘弾性試験を実施することで得られる値であり、より詳細には、後述の実施例に記載された方法で測定される値である。
ｔａｎδは、０．４２０〜０．６８０であることが好ましく、Ｅ＊は、１６．５０〜３０．２０Ｍｐａであることが好ましい。

ｔａｎδ、Ｅ＊は、ゴム組成物に配合されるゴム成分、フィラー、レジン（粘着付与樹脂）に強く影響される。よって、ｔａｎδ／Ｅ＊^０．３を特定の範囲に調整するためには、これらの成分の配合内容をどのように設定するかが重要となる。
以下、ｔａｎδ／Ｅ＊^０．３を０．１８以上とする場合に好適なゴム成分、フィラー、レジンについて説明する。

ゴム成分としては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＩＢＲ）などのジエン系ゴムが挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。なかでも、ＳＢＲが好ましい。

ＳＢＲのガラス転移温度（Ｔｇ）は、好ましくは−６０℃以上、より好ましくは−４５℃以上、更に好ましくは−４０℃以上である。上限は特に限定されないが、−１０℃以下が好ましい。
なお、本発明において、Ｔｇは、ＪＩＳ−Ｋ７１２１：１９８７に従い、ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン社製の示差走査熱量計（Ｑ２００）を用いて、昇温速度１０℃／分の条件で測定した値である。

ＳＢＲのスチレン含有量は、好ましくは２０質量％以上、より好ましくは３０質量％以上であり、また、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは４０質量％以下である。
なお、スチレン含有量は、^１Ｈ−ＮＭＲ測定により算出される。

ＳＢＲのビニル含有量は、好ましくは１５質量％以上、より好ましくは３０質量％以上であり、また、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは４０質量％以下である。
なお、ビニル含有量は、赤外吸収スペクトル分析法によって算出される。

ＳＢＲの重量平均分子量（Ｍｗ）は、好ましくは５０万以上、より好ましくは６０万以上、更に好ましくは９０万以上であり、また、好ましくは１２０万以下、より好ましくは１１０万以下である。
なお、Ｍｗは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）（東ソー（株）製ＧＰＣ−８０００シリーズ、検出器：示差屈折計、カラム：東ソー（株）製のＴＳＫＧＥＬＳＵＰＥＲＭＵＬＴＩＰＯＲＥＨＺ−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。

ゴム成分１００質量％中のＳＢＲの含有量は、好ましくは７０質量％以上、より好ましくは９０質量％以上、更に好ましくは１００質量％である。

フィラーとしては、カーボンブラックを好適に用いることができる。

カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、好ましくは６０ｍ^２／ｇ以上、より好ましくは１００ｍ^２／ｇ以上であり、また、好ましくは１５０ｍ^２／ｇ以下、より好ましくは１２０ｍ^２／ｇ以下である。
なお、本発明において、カーボンブラックのＮ_２ＳＡは、ＡＳＴＭＤ４８２０−９３に従って測定される値である。

カーボンブラックの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは６０質量部以上、より好ましくは９０質量部以上であり、また、好ましくは１５０質量部以下、より好ましくは１２０質量部以下である。

フィラーとしては、シリカを用いてもよい。

シリカの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、好ましくは１００ｍ^２／ｇ以上、より好ましくは１５０ｍ^２／ｇ以上であり、また、好ましくは３００ｍ^２／ｇ以下、より好ましくは２００ｍ^２／ｇ以下である。
なお、シリカのＮ_２ＳＡは、ＡＳＴＭＤ１９９３−０３に準じて測定される値である。

本発明に係るゴム組成物がシリカを含有する場合、シリカの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは１０質量部以上、より好ましくは２０質量部以上であり、また、好ましくは６０質量部以下、より好ましくは５０質量部以下である。

レジンとしては、例えば、クマロン樹脂、インデン樹脂、クマロンインデン樹脂、α−メチルスチレン樹脂などが挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。なかでも、クマロンインデン樹脂、α−メチルスチレン樹脂が好ましい。

クマロンインデン樹脂はクマロン及びインデンを、α−メチルスチレン樹脂はα−メチルスチレンを主成分とする樹脂である。これらは、スチレンなどの他のモノマー成分を更に含んでいてもよい。

レジンの軟化点は、好ましくは６０℃以上、より好ましくは８０℃以上であり、また、好ましくは１８０℃以下、より好ましくは１５０℃以下である。
なお、本発明において、レジンの軟化点は、ＪＩＳＫ６２２０−１：２００１に規定される軟化点を環球式軟化点測定装置で測定し、球が降下した温度である。

本発明に係るゴム組成物がレジンを含有する場合、レジンの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは３質量部以上、より好ましくは５質量部以上であり、また、好ましくは２０質量部以下、より好ましくは１５質量部以下である。

本発明に係るゴム組成物には、上記成分以外にも、タイヤ工業において一般的に用いられている配合剤、例えば、ワックス、酸化亜鉛、ステアリン酸、離型剤、老化防止剤、加硫促進剤、硫黄などの材料を適宜配合してもよい。

本発明に係るゴム組成物は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が−４０℃以上であることが好ましく、−３５℃以上であることがより好ましい。上限は特に限定されないが、−１０℃以下が好ましい。

本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法で製造される。
すなわち、上記成分を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤのトレッドの形状にあわせて押出し加工し、他のタイヤ部材とともに、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤを形成する。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得る。

本発明の空気入りタイヤは、特に優れたウェットグリップ性能が要求されるモーターサイクルタイヤとして好適に用いることができる。

実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

以下、実施例及び比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
ＳＢＲ１：油展ＳＢＲ（Ｔｇ：−３９℃、スチレン含有量：３２質量％、ビニル含有量３４質量％、Ｍｗ：１０６万、ゴム固形分１００質量部に対してオイル分３７．５質量部含有）
ＳＢＲ２：非油展ＳＢＲ（Ｔｇ：−５６℃、スチレン含有量：２３質量％、ビニル含有量１７質量％、Ｍｗ：５１万）
ＳＢＲ３：油展ＳＢＲ（Ｔｇ：−５５℃、スチレン含有量：２５質量％、ビニル含有量１５質量％、Ｍｗ：７６万、ゴム固形分１００質量部に対してオイル分３７．５質量部含有）
ＳＢＲ４：油展ＳＢＲ（Ｔｇ：−４３℃、スチレン含有量：３７質量％、ビニル含有量１６質量％、Ｍｗ：６４万、ゴム固形分１００質量部に対してオイル分３４質量部含有）
カーボンブラックＮ３５１Ｈ：キャボットジャパン（株）製のショウブラックＮ３５１Ｈ（Ｎ_２ＳＡ：６９ｍ^２／ｇ）
カーボンブラックＮ３３０：キャボットジャパン（株）製のショウブラックＮ３３０Ｈ（Ｎ_２ＳＡ：７５ｍ^２／ｇ）
カーボンブラックＮ２２０：三菱化学（株）製のダイヤブラックＮ２２０（Ｎ_２ＳＡ：１１４ｍ^２／ｇ）
シリカ：エボニックデグッサ社製のＵｌｔｒａｓｉｌＶＮ３（Ｎ_２ＳＡ：１７５ｍ^２／ｇ）
レジンＳＡ８５：アリゾナケミカル社製のＳＹＬＶＡＲＥＳＳＡ８５（αメチルスチレン樹脂（α−メチルスチレンとスチレンとの共重合体）、軟化点：８５℃）
レジンＶ−１２０：日塗化学（株）製のニットレジンクマロンＶ−１２０（クマロンインデン樹脂、軟化点：１２０℃）

＜実施例及び比較例＞
表１に示す配合処方に従って各成分を混練し、未加硫ゴム組成物を得た。なお、表１では、ゴム成分、フィラー、レジンのみを記載しているが、これら以外に、共通成分として、オイル２５質量部、硫黄２質量部、加硫促進剤２質量部、老化防止剤２質量部、ステアリン酸２質量部、酸化亜鉛２質量部を配合した。
得られた未加硫ゴム組成物を１６０℃の条件下で２０分間プレス加硫し、加硫ゴム組成物を得た。
また、得られた未加硫ゴム組成物をトレッドの形状に押出し成形し、タイヤ成形機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、１６０℃の条件下で２０分間加硫し、試験用タイヤを得た。

得られた加硫ゴム組成物、試験用タイヤを使用して、下記の評価を行った。結果を表１に示す。

（ガラス転移温度（Ｔｇ））
ＪＩＳ−Ｋ７１２１に従い、（株）島津製作所製の自動示差走査熱量計（ＤＳＣ−６０Ａ）を用いて、昇温速度１０℃／分の条件で、上記加硫ゴム組成物のガラス転移温度（Ｔｇ）を測定した。

（粘弾性試験）
（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータＶＥＳを用いて、温度０℃、周波数１０Ｈｚ、初期歪１０％、動歪２％の条件下で、上記加硫ゴム組成物の複素弾性率（Ｅ＊（ＭＰａ））及び損失正接（ｔａｎδ）を測定した。

（ウェットグリップ性能）
上記試験用タイヤを車両（国産ＦＦ２０００ｃｃ）の全輪に装着させ、下記条件で実車テストを行い、結果を、実施例Ａを１００として指数表示した（ＷＥＴ指数）。指数が大きいほどウェットグリップ性能に優れることを示す。指数が９５以上であれば良好である。
＜実車テスト条件＞
路面：岡山ＴＣドルセット路
速度：５０ｋｍ／ｈ進入で４０〜１０ｋｍ／ｈまでの制動距離をＧＰＳ測定
ブレーキ方法：ＡＢＳフルブレーキ
タイヤサイズ：１２０／７０ＺＲ１７Ｄ２２２Ｆ
内圧：２５０ｋＰａ

（相関性）
上記で測定したＴｇ、Ｅ＊、ｔａｎδのそれぞれと、ＷＥＴ指数とを変数とする散布図を作成した。そして、該散布図に近似曲線を追加し、得られた寄与率（Ｒ^２）に基づいて相関性を評価した（図１〜３）。ｔａｎδ／Ｅ＊、ｔａｎδ／Ｅ＊^３、ｔａｎδ／Ｅ＊^０．３についても同様の手法で相関性を評価した（図４〜６）。Ｒ^２が０．７〜１．０の範囲内であれば、２つの変数の相関性が高いことを意味する。

表１から、ｔａｎδ／Ｅ＊^０．３≧０．１８である実施例では、良好なウェットグリップ性能が得られていることが分かる。

図１〜３で示されているように、ｔａｎδは、Ｒ^２が比較的高いが、Ｔｇ、Ｅ＊は、Ｒ^２がそれほど高くなく、また、図４、５で示されているように、ｔａｎδ／Ｅ＊や、ｔａｎδ／Ｅ＊^３は、Ｒ^２が非常に低く、ウェットグリップ性能とほとんど相関していない。これに対し、図６で示されているように、ｔａｎδ／Ｅ＊^０．３は、ｔａｎδの場合よりもＲ^２が高く、ウェットグリップ性能と強く相関していることが分かる。

Claims

０℃で測定したｔａｎδ及びＥ＊が下記式を満たすゴム組成物を用いて作製したトレッドを有する空気入りタイヤ。
ｔａｎδ／Ｅ＊^０．３≧０．１８
前記ｔａｎδ及び前記Ｅ＊が下記式を満たす請求項１記載の空気入りタイヤ。
ｔａｎδ／Ｅ＊^０．３≧０．２３
前記ｔａｎδが０．４２０〜０．６８０であり、
前記Ｅ＊が１６．５０〜３０．２０Ｍｐａである請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
前記ゴム組成物のガラス転移温度が−４０℃以上である請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記ゴム組成物が、窒素吸着比表面積が６０〜１５０ｍ^２／ｇのカーボンブラックと、レジンとを含有する請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
モーターサイクルタイヤである請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。