JP2020097644A - タイヤ用ゴム組成物およびそれを含む空気入りタイヤ - Google Patents
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Abstract
【課題】ドライ操縦安定性能、ウェット操縦安定性能、低転がり抵抗性および雪上性能に優れたタイヤ用ゴム組成物およびそれを含む空気入りタイヤを提供する。【解決手段】天然ゴム２０〜４５質量％、スチレンブタジエンゴム２０〜４５質量％およびブタジエンゴム２０〜４５質量％の合計１００質量％からなるジエン系ゴム１００質量部に、無機フィラーを８０〜１００質量部および炭素数３〜２０のアルキル基を有するアルキルシランを０．５〜５質量部配合してなるゴム組成物であって、２３℃のゴム硬度が６８以上であることを特徴とする。【選択図】図１
Description
本発明は、ドライ操縦安定性能、ウェット操縦安定性能、低転がり抵抗性および雪上性能に優れたタイヤ用ゴム組成物およびそれを含む空気入りタイヤに関する。
高性能車両に装着されるオールシーズンタイヤには、高速走行時の安全性を高めるためドライ操縦安定性能、ウェット操縦安定性能に優れ、燃費性能を高くするため転がり抵抗を小さくすることが求められるのに加え、雪上性能を高くすることが求められている。しかしこれらの特性は相反するため高次元で両立させることが困難である。例えば雪上性能の改良を目的に、ゴム組成物のゴム硬度を低くすると、トレッド部の剛性が低下し、ドライ操縦安定性能およびウェット操縦安定性能が低下する。また、ガラス転移温度を低くするため、ブタジエンゴムの含有量を多くすると、シリカの分散性を低下させてしまい、ドライ操縦安定性能、ウェット操縦安定性能および低転がり抵抗性が悪化してしまうという課題があった。
特許文献１は、ウェットグリップ性能、氷上グリップ性能および低転がり抵抗性を重視するオールシーズン向けタイヤを、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、シリカおよび可塑剤を含みこれらの含有量が特別な関係式を満たすゴム組成物で作成することを開示する。しかし、オールシーズン向けのタイヤ用ゴム組成物に対し需要者が求める性能は、より高いものとなり更なる改良が求められている。
本発明の目的は、ドライ操縦安定性能、ウェット操縦安定性能、低転がり抵抗性および雪上性能に優れたタイヤ用ゴム組成物およびそれを含む空気入りタイヤを提供することにある。
上記目的を達成する本発明のタイヤ用ゴム組成物は、天然ゴム２０〜４５質量％、スチレンブタジエンゴム２０〜４５質量％およびブタジエンゴム２０〜４５質量％の合計１００質量％からなるジエン系ゴム１００質量部に、無機フィラーを８０〜１００質量部および炭素数３〜２０のアルキル基を有するアルキルシランを０．５〜５質量部配合してなるゴム組成物であって、２３℃のゴム硬度が６８以上であることを特徴とする。
本発明の空気入りタイヤは、上述したタイヤ用ゴム組成物で形成されたトレッド部を有する空気入りタイヤであって、前記トレッド部にタイヤ周方向に延びる一対の内側主溝及び一対の外側主溝を含む４本の主溝が設けられ、これら主溝によりセンター陸部と該センター陸部の外側に位置する一対の中間陸部と該中間陸部の外側に位置する一対のショルダー陸部とが区画され、前記センター陸部、前記中間陸部及び前記ショルダー陸部の各々にタイヤ周方向に間隔をおいて複数本のサイプが設けられ、前記センター陸部のサイプはその一方の端部に溝幅が広く形成された拡幅部を有し、前記ショルダー陸部のサイプは接地端のタイヤ幅方向外側から前記外側主溝の側に向かって延在し、前記センター陸部及び前記ショルダー陸部のサイプのタイヤ周方向に対する向きが前記中間陸部のサイプとは逆向きであることを特徴とする。
本発明のタイヤ用ゴム組成物によれば、無機フィラーの分散性を良好にし、更にゴム硬度を高くすることができ、ドライ操縦安定性能、ウェット操縦安定性能、低転がり抵抗性および雪上性能に優れたタイヤ用ゴム組成物を得ることができる。タイヤ用ゴム組成物は、オールシーズン向けの空気入りタイヤのトレッド部に好適に使用することができ、その空気入りタイヤは、ドライ操縦安定性能、ウェット操縦安定性能、低転がり抵抗性および雪上性能に高いレベルで両立することができる。
タイヤ用ゴム組成物は、−１０℃の貯蔵弾性率Ｅ′が４５ＭＰａ以下であるとよく、雪上性能をより優れたものにすることができる。
タイヤ用ゴム組成物は、前記無機フィラーを９５質量部以下配合するとよく、低転がり抵抗性をより優れたものにすることができる。
タイヤ用ゴム組成物は、カーボンブラックおよびシリカを含み、カーボンブラックの配合量（Ｍｃ）に対するシリカの配合量（Ｍｓ）の質量比（Ｍｓ／Ｍｃ）が２．５〜１９であるとよく、ドライ操縦安定性能、ウェット操縦安定性能、低転がり抵抗性および雪上性能のバランスをより優れたものにすることができる。
本発明の空気入りタイヤは、センター陸部、中間陸部及びショルダー陸部の各々にタイヤ周方向に間隔をおいて複数本のサイプが設けられ、センター陸部のサイプはその一方の端部に溝幅が広く形成された拡幅部を有し、ショルダー陸部のサイプは接地端のタイヤ幅方向外側から外側主溝に向かって延在しているので、エッジ成分を効率的に増やしながら、雪上性能（特に、雪上路面での操縦安定性能）を向上させることができる。また、センター陸部及びショルダー陸部のサイプのタイヤ周方向に対する向きが中間陸部のサイプとは逆向きであるので接地前端線に対して各陸部のサイプが適切に作用し、雪上性能を向上させることができる。このような空気入りタイヤに上述のタイヤ用ゴム組成物を用いることで、ゴム組成物の物性によってドライ操縦安定性能とウェット操縦安定性能と雪上安定性能と低転がり性能とを両立するだけでなく、トレッドパターンの特性によってこれら性能の更なる向上を図ることができる。
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン系ゴムとして、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム及びブタジエンゴムを含み、これらの合計が、ジエン系ゴム１００質量％になる。
天然ゴムは、通常タイヤ用ゴム組成物に用いられるものであれば特に制限されるものではない。天然ゴムを含むことにより、雪上性能をより優れたものにすることができる。天然ゴムの含有量は、ジエン系ゴム１００質量％中、２０〜４５質量％、好ましくは２５〜４０質量％である。天然ゴムが２０質量％未満であると、雪上性能を十分に改良することができない。また４５質量％を超えると、ウェット操縦安定性能を十分に改良することができない。
天然ゴムは、通常タイヤ用ゴム組成物に用いられるものであれば特に制限されるものではない。天然ゴムを含むことにより、雪上性能をより優れたものにすることができる。天然ゴムの含有量は、ジエン系ゴム１００質量％中、２０〜４５質量％、好ましくは２５〜４０質量％である。天然ゴムが２０質量％未満であると、雪上性能を十分に改良することができない。また４５質量％を超えると、ウェット操縦安定性能を十分に改良することができない。
ブタジエンゴムは、通常タイヤ用ゴム組成物に用いられるものであれば特に制限されるものではなく、未変性のブタジエンゴム、変性ブタジエンゴムのいずれでもよい。ブタジエンゴムは、ガラス転移温度が低いため、タイヤ用ゴム組成物に配合することにより、雪上性能を改良することができる。しかし、ブタジエンゴムを配合するとシリカを含む無機フィラーの分散性が悪化する虞があり、これによりドライ操縦安定性能、ウェット操縦安定性能および低転がり抵抗性が十分に改良されないことがある。これに対し、本発明の構成にすることにより、ブタジエンゴムの存在下でもシリカを含む無機フィラーの分散性を良好にし、ドライ操縦安定性能、ウェット操縦安定性能、低転がり抵抗性および雪上性能のバランスを優れたものにすることができる。
ブタジエンゴムの含有量は、ジエン系ゴム１００質量％中、２０〜４５質量％、好ましくは２５〜４０質量％である。ブタジエンゴムが２０質量％未満であると、雪上性能が低下する。また、−１０℃の貯蔵弾性率Ｅ′が過大になる。ブタジエンゴムが４５質量％を超えると、ウェット操縦安定性能が低下する。
スチレンブタジエンゴムは、末端が変性された変性スチレンブタジエンゴム、未変性のスチレンブタジエンゴムのいずれでもよい。好ましくは変性スチレンブタジエンゴムがよく、ウェット操縦安定性能および雪上性能をより優れたものにすることができる。
スチレンブタジエンゴムの含有量は、ジエン系ゴム１００質量％中、２０〜４５質量％、好ましくは２５〜４０質量％である。スチレンブタジエンゴムが２０質量％未満であると、ウェット操縦安定性能が低下する。スチレン能ブタジエンゴムが４５質量％を超えると、雪上性能を十分に改良することができない。
好ましい変性スチレンブタジエンゴムが有する変性基の種類は、特に限定されるものではないが、例えばエポキシ基、カルボキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、シリル基、アルコキシシリル基、アミド基、オキシシリル基、シラノール基、イソシアネート基、イソチオシアネート基、カルボニル基、アルデヒド基、等が挙げられる。好ましくは、アルコキシシリル基、アミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、シリル基、アミノシリル基、グリシジル基、等がよい。
タイヤ用ゴム組成物は無機フィラーが配合される。無機フィラーとしてシリカおよびカーボンブラックが挙げられる。無機フィラーを配合することにより、ゴム組成物のゴム硬度を高くし、空気入りタイヤにしたとき、操縦安定性を優れたものにすることができる。無機フィラーは、ジエン系ゴム１００質量部に対し、８０〜１００質量部、好ましくは９５質量部以下、より好ましくは８３〜９４質量部配合する。無機フィラーが８０質量部未満であると、ゴム硬度が低くなり、ドライ操縦安定性能およびウェット操縦安定性能を十分に改良することができない。１００質量部を超えると、転がり抵抗が大きくなり、雪上性能が低下する。また、−１０℃の貯蔵弾性率Ｅ′が過大になる。また無機フィラーを９５質量部以下にすることにより、転がり抵抗を一層小さくすることができる。
無機フィラーは、シリカおよびカーボンブラックを含有することができる。シリカおよびカーボンブラックを配合することにより、ゴム硬度を高くし、かつ転がり抵抗を小さくすることができる。シリカの配合量（Ｍｓ）およびカーボンブラックの配合量（Ｍｃ）の合計（Ｍｓ＋Ｍｃ）は、ジエン系ゴム１００質量部に対し好ましくは８０〜１００質量部、より好ましくは９５質量部以下、さらに好ましくは８３〜９４質量部である。また、カーボンブラックの配合量（Ｍｃ）に対するシリカの配合量（Ｍｓ）の質量比（Ｍｓ／Ｍｃ）は、好ましくは２．５〜１９、より好ましくは３．０〜１８である。質量比（Ｍｓ／Ｍｃ）が２．５未満であると、転がり抵抗を十分に小さくすることができない。また１９を超えると、ドライ操縦安定性能を十分に改良することができない。
シリカとして、例えば湿式シリカ（含水ケイ酸）、乾式シリカ（無水ケイ酸）、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等が挙げられ、これらを単独または２種以上を組合わせて使用してもよい。またシリカの表面をシランカップリング剤により表面処理が施された表面処理シリカを使用してもよい。
シリカのＣＴＡＢ吸着比表面積は、特に制限されるものではないが、好ましくは１４０〜３００ｍ２／ｇ、より好ましくは１６０〜２６０ｍ２／ｇであるとよい。シリカのＣＴＡＢ吸着比表面積を１４０ｍ２／ｇ以上にすることにより、ゴム組成物のウェット操縦安定性能を確保することができる。またシリカのＣＴＡＢ吸着比表面積を３００ｍ２／ｇ以下にすることにより、ドライ操縦安定性能、ウェット操縦安定性能および低転がり抵抗性を良好にすることができる。本明細書において、シリカのＣＴＡＢ吸着比表面積は、ＩＳＯ ５７９４により測定された値とする。
カーボンブラックは、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）が好ましくは５０〜１８０ｍ２／ｇ、より好ましくは７０〜１６０ｍ２／ｇであるとよい。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が５０ｍ２／ｇ未満であると、ドライ操縦安定性能を十分に改良することができない。また１８０ｍ２／ｇを超えると、転がり抵抗を十分に小さくすることができない。本明細書においてカーボンブラックの窒素吸着比表面積は、ＪＩＳ Ｋ６２１７−２により測定された値とする。
タイヤ用ゴム組成物は、シリカおよびカーボンブラック以外の他の充填剤を配合することができる。他の充填材として、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、タルク、クレー、アルミナ、水酸化アルミニウム、酸化チタン、硫酸カルシウムを挙げることができる。これら他の充填剤は単独または２種以上を組合わせて使用してもよい。
タイヤ用ゴム組成物は、シリカと共にシランカップリング剤を配合することが好ましい。シランカップリング剤により、シリカの分散性を改良することができる。シランカップリング剤の配合量は、好ましくはシリカ重量の４〜１６重量％、より好ましくは５〜１５重量％であるとよい。シランカップリング剤の配合量が４重量％未満では、シリカの分散性を十分に改良することができない虞がある。シランカップリング剤の配合量が２０重量％を超えると、ゴム組成物が早期加硫を起こしやすくなり成形加工性が悪化する虞がある。
シランカップリング剤としては、タイヤ用ゴム組成物に使用可能なものであれば特に制限されるものではないが、例えば、ビス−（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラサルファイド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジサルファイド、３−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラサルファイド、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３−オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン等の硫黄含有シランカップリング剤を例示することができる。なかでもメルカプト基を有するシランカップリング剤が好ましく、シリカとの親和性を高くしその分散性を改良することができる。これらシランカップリング剤は、単独で配合してもよいし、複数を組合わせて配合してもよい。
また、タイヤ用ゴム組成物は、炭素数３〜２０のアルキル基を有するアルキルシランを配合することにより、シリカの分散を促進し、ウェット性能と氷雪性能を向上させることができる。アルキルシランは、炭素数７〜２０のアルキル基を有するアルキルトリエトキシシランが好ましい。炭素数７〜２０のアルキル基として、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基が挙げられる。なかでもジエン系ゴムとの相溶性の観点から、炭素数８〜１０のアルキル基がより好ましく、オクチル基、ノニル基がさらに好ましい。
アルキルシランの配合量は、シリカ重量に対し、好ましくは１〜２０重量％、より好ましくは２〜１５重量％にすると良い。
タイヤ用ゴム組成物は、−１０℃の貯蔵弾性率Ｅ′が好ましくは４５ＭＰａ以下、より好ましくは２５〜４３ＭＰａであるとよい。−１０℃の貯蔵弾性率Ｅ′を４５ＭＰａ以下にすることにより、雪上性能をより優れたものにすることができる。本明細書において、−１０℃の貯蔵弾性率Ｅ′は、粘弾性スペクトロメーターを用いて、伸張変形歪率１０±２％、振動数２０Ｈｚ、-１０℃の条件にて測定された値とする。
タイヤ用ゴム組成物は、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、加工助剤、液状ポリマー、テルペン系樹脂、熱硬化性樹脂などのタイヤ用ゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤を、本発明の目的を阻害しない範囲内で配合することができる。またかかる添加剤は一般的な方法で混練してゴム組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量は本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。
タイヤ用ゴム組成物は、例えば空気入りタイヤのトレッド部、サイド部を成形するのに好適に使用され、ドライ操縦安定性能、ウェット操縦安定性能、低転がり抵抗性および雪上性能において高次元の優れたバランスを有するオールシーズンタイヤにすることができる。
以下、好適な空気りタイヤの構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１〜３は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示すものである。なお、図２及び図３において、Ｔｃはタイヤ周方向、Ｔｗはタイヤ幅方向を示している。
図１に示すように、本発明の実施形態からなる空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、該トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２，２と、これらサイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３，３とを備えている。
一対のビード部３，３間にはカーカス層４が装架されている。このカーカス層４は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側へ折り返されている。ビードコア５の外周上には断面三角形状のゴム組成物からなるビードフィラー６が配置されている。
一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層のベルト層７が埋設されている。これらベルト層７はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層７において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°〜４０°の範囲に設定されている。ベルト層７の補強コードとしては、スチールコードが好ましく使用される。ベルト層７の外周側には、高速耐久性の向上を目的として、補強コードをタイヤ周方向に対して例えば５°以下の角度で配列してなる少なくとも１層のベルトカバー層８が配置されている。ベルトカバー層８の補強コードとしては、ナイロンやアラミド等の有機繊維コードが好ましく使用される。
なお、上述したタイヤ内部構造は空気入りタイヤにおける代表的な例を示すものであるが、これに限定されるものではない。
図２に示すように、トレッド部１には、タイヤ周方向に延びる４本の主溝９が形成されている。主溝９は、タイヤ中心線ＣＬの両側に位置する一対の内側主溝９Ａ，９Ａと、タイヤ幅方向最外側に位置する一対の外側主溝９Ｂ，９Ｂとを含んでいる。これら４本の主溝９により、トレッド部１には陸部１０が区画されている。陸部１０は、タイヤ中心線ＣＬ上に位置するセンター陸部１０Ａと、センター陸部１０Ａのタイヤ幅方向外側に位置する一対の中間陸部１０Ｂ，１０Ｂと、各中間陸部１０Ｂのタイヤ幅方向外側に位置する一対のショルダー陸部１０Ｃ，１０Ｃとを含んでいる。
センター陸部１０Ａ、中間陸部１０Ｂ及びショルダー陸部１０Ｃには、タイヤ周方向に間隔をおいて複数本のサイプ１１，１２，１３がそれぞれ形成されている。また、中間陸部１０Ｂ及びショルダー陸部１０Ｃには、タイヤ周方向に対して傾斜する複数本のラグ溝２１，２４がそれぞれタイヤ周方向に間隔をおいて形成されている。
センター陸部１０Ａのサイプ１１は、両端部の各々が一対の内側主溝９Ａ，９Ａに対して連通している。即ち、サイプ１１はオープンサイプである。サイプ１１は、エッジ成分を増やすために、溝幅が広く形成された単一の拡幅部１４を有している。この拡幅部１４はサイプ１１の一方側に対して配置され、サイプ１１は拡幅部１４を介して内側主溝９Ａに対して連通する構造を有している。このようなサイプ１１がタイヤ周方向に交互に配置されている。
中間陸部１０Ｂのサイプ１２は、一方の端部が内側主溝９Ａに対して連通し、他方の端部が外側主溝９Ｂに対して連通している。即ち、サイプ１２はオープンサイプである。このサイプ１２はラグ溝２１の存在により複数の部位に分割された構造を有するが、同一のサイプ１２におけるそれぞれの分割された部位は互いに同一直線上に配置されている。
ショルダー陸部１０Ｃのサイプ１３は、両端部がショルダー陸部１０Ｃ内で終端している。即ち、サイプ１３はクローズドサイプである。サイプ１３は、雪上性能を向上させるため、接地端Ｅのタイヤ幅方向外側から外側主溝９Ｂに向かって延在している。
このようなセンター陸部１０Ａのサイプ１１、中間陸部１０Ｂのサイプ１２及びショルダー陸部１０Ｃのサイプ１３はいずれもタイヤ周方向に対して傾斜している。これらサイプ１１〜１３はタイヤ周方向に対して同一方向には傾斜していない。即ち、センター陸部１０Ａのサイプ１１及びショルダー陸部１０Ｃのサイプ１３のタイヤ周方向に対する向きは同じである一方で、中間陸部１０Ｂのサイプ１２のタイヤ周方向に対する向きはサイプ１１，１３とは逆向きである。
これらサイプ１１〜１３において、タイヤ周方向に対する傾斜角度をθとする。このとき、センター陸部１０Ａのサイプ１１の傾斜角度θCEと、中間陸部１０Ｂのサイプ１２の傾斜角度θMDと、ショルダー陸部１０Ｃのサイプ１３の傾斜角度θSHとはθCE＜θMD＜θSH＜９０°の関係を満たすことができる。このようにショルダー陸部１０Ｃのサイプ１３はタイヤ周方向に対して略直角に設定されている。特に、傾斜角度θCEは、６０°〜７５°の範囲にあり、傾斜角度θMDは７０°〜８５°の範囲にあり、傾斜角度θSHは８３°〜８８°の範囲にあることが好ましい。或いは、傾斜角度θMDに対する傾斜角度θCEの比率は８５％〜９５％の範囲にあり、傾斜角度θSHに対する傾斜角度θMDの比率は８０％〜９５％の範囲にあることが好ましい。なお、傾斜角度θは、サイプのタイヤ周方向に対する鋭角側の傾斜角度とする。
図３に示すように、中間陸部１０Ｂのサイプ１２における内側主溝９Ａの側の端部１２ａは、センター陸部１０Ａのタイヤ周方向に隣接するサイプ１１における該内側主溝９Ａの側の端部１１ａの間に配置されるのが好ましい。即ち、各サイプ１２の端部１２ａは、内側主溝９Ａを挟んで対向するタイヤ周方向の区間Ｓ内に配置されるとよい。また、タイヤ全周のいずれの位置においてもタイヤ子午線上にセンター陸部１０Ａのサイプ１１及び中間陸部１０Ｂのサイプ１２の少なくとも一方が存在するとよい。言い換えれば、トレッド部１をタイヤ幅方向に沿って切り欠いて見ると、センター陸部１０Ａのサイプ１１と中間陸部１０Ｂのサイプ１２とは互いにタイヤ周方向に重なるように配置されるのがよい。
上述した空気入りタイヤでは、センター陸部１０Ａ、中間陸部１０Ｂ及びショルダー陸部１０Ｃの各々にタイヤ周方向に間隔をおいて複数本のサイプ１１〜１３が設けられ、センター陸部１０Ａのサイプ１１はその一方の端部に溝幅が広く形成された拡幅部１４を有し、ショルダー陸部１０Ｃのサイプ１３は接地端Ｅのタイヤ幅方向外側から外側主溝９Ｂに向かって延在しているので、エッジ成分を効率的に増やしながら、雪上性能（特に、雪上路面での操縦安定性能）を向上させることができる。また、センター陸部１０Ａ及びショルダー陸部１０Ｃのサイプ１１，１３のタイヤ周方向に対する向きが中間陸部１０Ｂのサイプ１２とは逆向きであるので接地前端線に対して各陸部１０Ａ〜１０Ｃのサイプ１１〜１３が適切に作用すると共に、傾斜角度θCEと傾斜角度θMDと傾斜角度θSHとはθCE＜θMD＜θSH＜９０°の関係を満たしているので、雪上性能を向上させながらパターンノイズの発生を抑制することができる。更に、中間陸部１０Ｂのサイプ１２の端部１２ａはセンター陸部１０Ａのタイヤ周方向に隣接するサイプ１１の端部１１ａの間に配置され、タイヤ全周のいずれの位置においてもタイヤ子午線上にセンター陸部１０Ａのサイプ１１及び中間陸部１０Ｂのサイプ１２の少なくとも一方が存在しているので、接地前端線での溝面積の変動を抑制することができ、パターンノイズの発生を低減させることに寄与する。
図２において、ショルダー陸部１０Ｃのサイプ１３は、外側主溝９Ｂに対して非連通である。サイプ１３がこのような構造を有することで、ショルダー陸部１０Ｃにおけるブロック剛性の低下を抑制し、パターンノイズの発生を効果的に抑制することができる。これに対して、ショルダー陸部１０Ｃのサイプ１３を外側主溝９Ｂに連通させた場合、ブロック剛性の低下を招き、パターンノイズの悪化に繋がるため好ましくない。
また、センター陸部１０Ａの幅Ｗ１と、中間陸部１０Ｂの幅Ｗ２と、ショルダー陸部１０Ｃの接地領域内での幅Ｗ３とはＷ１＜Ｗ２＜Ｗ３の関係を満たすように構成されている。このような関係を満たすように各陸部１０Ａ〜１０Ｃの幅Ｗ１〜Ｗ３を設定することで、スノー制動及びスノートラクションの向上に寄与するエッジ成分を増やすことができ、雪上性能を効果的に改善することができる。なお、ショルダー陸部１０Ｃの接地領域内での幅Ｗ３は、具体的に、ショルダー陸部１０Ｃの外側主溝９Ｂの側の端部から接地端Ｅまでの幅である。
更に、中間陸部１０Ｂのラグ溝２１は、一方の端部２１ａが外側主溝９Ｂに開口する一方で、他方の端部２１ｂが中間陸部１０Ｂ内で終端している。ラグ溝２１の各々は、サイプ１２と交差しながら、タイヤ周方向に互いに重ならずに配置されている。特に、雪上性の向上のため、ラグ溝２１は複数本のサイプ１２と交差していると良い。また、ラグ溝２１は、一方の端部２１ａと他方の端部２１ｂの中途位置において鋭角状に形成された屈曲部２２を有している。一方、ショルダー陸部１０Ｃのラグ溝２４は、外側主溝９Ｂに対して非連通である。ショルダー陸部１０Ｃのラグ溝２４は、接地端Ｅのタイヤ幅方向外側から外側主溝９Ｂに向かって延在している。
上述のように、中間陸部１０Ｂに、中間陸部１０Ｂのサイプ１２と交差しながらタイヤ周方向に延在する複数本のラグ溝２１が設けられていることで、雪上性能を向上させることができると共に、接地前端線での溝面積の変動を低減することができる。また、これらラグ溝２１は、一方の端部２１ａが外側主溝９Ｂに開口する一方で他方の端部２１ｂが中間陸部１０Ｂ内で終端しているので、パターンノイズの発生を抑制することができる。更に、中間陸部１０Ｂのラグ溝２１の各々は鋭角な屈曲部２２を有することで、エッジ成分を増やすことができ、雪上性能を効果的に抑制することができる。
上述した図２及び図３の実施形態では、センター陸部１０Ａのサイプ１１及び中間陸部１０Ｂのサイプ１２として、両端部が主溝９に対して連通するオープンサイプの例を示したが、一方の端部が主溝９に対して非連通であるセミクローズドサイプ、或いは、両端部が主溝９に対して非連通であるクローズドサイプの構造を採用することもできる。
上述した図２の実施形態では、ラグ溝２４が外側主溝９Ｂに対して非連通である例を示したが、ラグ溝２４が別のサイプを介して外側主溝９Ｂに対して連通した構造を採用することもできる。この場合、別のサイプは、ラグ溝２４における外側主溝９Ｂの側の端部と外側主溝９Ｂとの間に、タイヤ幅方向に沿って延在するサイプである。
以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
表３に示す配合剤を共通配合とし、表１，２に示す配合からなる１９種類のタイヤ用ゴム組成物（実施例１〜８、標準例、比較例１〜１０）を、硫黄および加硫促進剤を除く成分を、１.７Ｌの密閉式バンバリーミキサーで５分間混練りした後、ミキサーから放出して室温冷却した。これを１.７Ｌの密閉式バンバリーミキサーに投入し、硫黄および加硫促進剤を加えて混合することにより、タイヤ用ゴム組成物を調製した。なお表１のスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）の欄に、製品の配合量に加え、括弧内に油展成分を除く正味のＳＢＲの配合量を記載した。また表３に記載した配合剤の配合量は、表１，２に記載したジエン系ゴム１００質量部に対する質量部で示した。
得られたタイヤ用ゴム組成物を所定の金型を使用し１６０℃で２０分間プレス加硫して試験片を作製し、以下に示す試験方法で２３℃のゴム硬度および−１０℃の貯蔵弾性率Ｅ′を測定し、表１，２に示した。
２３℃のゴム硬度
試験片のゴム硬度を、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠しデュロメータのタイプＡにより２３℃で測定した。
試験片のゴム硬度を、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠しデュロメータのタイプＡにより２３℃で測定した。
−１０℃の貯蔵弾性率Ｅ′
得られた試験片の動的粘弾性を、岩本製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、伸長変形歪率１０％±２％、周波数２０Ｈｚ、温度−１０℃で測定し、貯蔵弾性率Ｅ′（−１０℃）を測定した。
得られた試験片の動的粘弾性を、岩本製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、伸長変形歪率１０％±２％、周波数２０Ｈｚ、温度−１０℃で測定し、貯蔵弾性率Ｅ′（−１０℃）を測定した。
上記で得られたタイヤ用ゴム組成物をトレッドゴムに使用した１９種類のオールシーズンタイヤ（タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５）を加硫成形し、以下に示す試験方法でドライ操縦安定性能、ウェット操縦安定性能、雪上性能および転がり抵抗性を測定した。上述のオールシーズンタイヤのトレッドパターンは、タイヤ周方向に延びる一対の内側主溝及び一対の外側主溝を含む４本の主溝が設けられ、これら主溝によりセンター陸部と該センター陸部の外側に位置する一対の中間陸部と該中間陸部の外側に位置する一対のショルダー陸部とが区画された空気入りタイヤにおいて、前記センター陸部、前記中間陸部及び前記ショルダー陸部の各々にタイヤ周方向に間隔をおいて複数本のサイプが設けられ、前記センター陸部のサイプはその一方の端部に溝幅が広く形成された拡幅部を有し、前記ショルダー陸部のサイプは接地端のタイヤ幅方向外側から前記外側主溝の側に向かって延在し、前記センター陸部及び前記ショルダー陸部のサイプのタイヤ周方向に対する向きが前記中間陸部のサイプとは逆向きであり、前記センター陸部のサイプのタイヤ周方向に対する傾斜角度θCEと、前記中間陸部のサイプのタイヤ周方向に対する傾斜角度θMDと、前記ショルダー陸部のサイプのタイヤ周方向に対する傾斜角度θSHとがθCE＜θMD＜θSH＜９０°の関係を満たし、前記中間陸部のサイプにおける前記内側主溝の側の端部が前記センター陸部のタイヤ周方向に隣接するサイプの端部の間に配置され、タイヤ全周のいずれの位置においてもタイヤ子午線上に前記センター陸部のサイプ及び前記中間陸部のサイプの少なくとも一方が存在するものとした。
ドライ操縦安定性能
上記で得られたタイヤ用ゴム組成物を標準リムに組み付け、空気圧２５０ｋＰａを充填し、試験車両に装着した。試験車両を比較的凸凹の少ない乾燥路面上を走行させ、ハンドルをきったときの応答性を評点１〜５を付けて官能評価し、表１，２の「ドライ操縦安定性能」の欄に記載した。この指数が大きいほどドライ操縦安定性能が優れることを意味し、評点３が合格レベルとする。
上記で得られたタイヤ用ゴム組成物を標準リムに組み付け、空気圧２５０ｋＰａを充填し、試験車両に装着した。試験車両を比較的凸凹の少ない乾燥路面上を走行させ、ハンドルをきったときの応答性を評点１〜５を付けて官能評価し、表１，２の「ドライ操縦安定性能」の欄に記載した。この指数が大きいほどドライ操縦安定性能が優れることを意味し、評点３が合格レベルとする。
ウェット操縦安定性能
上記で得られたタイヤ用ゴム組成物を標準リムに組み付け、空気圧２５０ｋＰａを充填し、試験車両に装着した。試験車両を比較的凸凹の少ない湿潤路面上を走行させ、ハンドルをきったときの応答性を評点１〜５を付けて官能評価し、表１，２の「ウェット操縦安定性能」の欄に記載した。この指数が大きいほどウェット操縦安定性能が優れることを意味し、評点３が合格レベルとする。
上記で得られたタイヤ用ゴム組成物を標準リムに組み付け、空気圧２５０ｋＰａを充填し、試験車両に装着した。試験車両を比較的凸凹の少ない湿潤路面上を走行させ、ハンドルをきったときの応答性を評点１〜５を付けて官能評価し、表１，２の「ウェット操縦安定性能」の欄に記載した。この指数が大きいほどウェット操縦安定性能が優れることを意味し、評点３が合格レベルとする。
雪上性能
上記で得られたタイヤ用ゴム組成物を標準リムに組み付け、空気圧２５０ｋＰａを充填し、試験車両に装着した。試験車両を圧雪路面上を走行させ、ハンドルをきったときの応答性を評点１〜５を付けて官能評価し、表１，２の「雪上性能」の欄に記載した。この指数が大きいほど雪上グリップ性能が優れることを意味し、評点３が合格レベルとする。
上記で得られたタイヤ用ゴム組成物を標準リムに組み付け、空気圧２５０ｋＰａを充填し、試験車両に装着した。試験車両を圧雪路面上を走行させ、ハンドルをきったときの応答性を評点１〜５を付けて官能評価し、表１，２の「雪上性能」の欄に記載した。この指数が大きいほど雪上グリップ性能が優れることを意味し、評点３が合格レベルとする。
転がり抵抗
上記で得られたタイヤ用ゴム組成物を標準リムに組み付け、空気圧２１０ｋＰａを充填し、ドラム径１７０７ｍｍで、ＪＩＳ Ｄ４２３０に準拠する室内ドラム試験機にかけて、試験荷重４．８２ｋＮ、速度８０ｋｍ／時の抵抗力を測定し、転がり抵抗とした。得られた結果は、標準例の値を１００にする指数として表１，２の「転がり抵抗」の欄に記載した。この指数が小さいほど転がり抵抗が小さく、指数が９８以下であれば低転がり抵抗性が優れることを意味する。
上記で得られたタイヤ用ゴム組成物を標準リムに組み付け、空気圧２１０ｋＰａを充填し、ドラム径１７０７ｍｍで、ＪＩＳ Ｄ４２３０に準拠する室内ドラム試験機にかけて、試験荷重４．８２ｋＮ、速度８０ｋｍ／時の抵抗力を測定し、転がり抵抗とした。得られた結果は、標準例の値を１００にする指数として表１，２の「転がり抵抗」の欄に記載した。この指数が小さいほど転がり抵抗が小さく、指数が９８以下であれば低転がり抵抗性が優れることを意味する。
表３において、使用した原材料の種類は、以下の通りである。
・ＮＲ：天然ゴム、ＳＴＲ２０
・ＳＢＲ：変性スチレンブタジエンゴム、旭化成社製ＴＵＦＤＥＮＥ Ｅ５８１、スチレン量３６％、ゴム１００質量部に３７．５質量部の油展品
・ＢＲ：ブタジエンゴム、タイシンセティック社製ＵＢＥＰＯＬ ＢＲ１５０
・カーボンブラック：ＴＨＡＩ ＴＯＫＡＩ ＣＡＲＢＯＮ社製Ｎ−１３４、窒素吸着比表面積が１４２ｍ２/ｇ
・シリカ：ＥＶＯＮＩＫ社製ＵＬＴＲＡＳＩＬ ７０００ＧＲ、ＣＴＡＢ吸着比表面積が１５８ｍ２/ｇ
・カップリング剤：スルフィド系シランカップリング剤、Ｅｖｏｎｉｋ Ｄｅｇｕｓｓａ社製Ｓｉ６９、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド
・アルキルシラン：信越化学工業社製ＫＢＥ−３０８３、オクチルトリエトキシシラン
・アロマオイル：Ｈ＆Ｒケミカル社製ＶＩＶＡＴＥＣ ５００
・酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
・ステアリン酸：日油社製ビーズステアリン酸
・老化防止剤−１：Ｓｏｌｕｔｉａ Ｅｕｒｏｐｅ社製ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ ６ＰＰＤ
・老化防止剤−２：ＮＯＣＩＬ ＬＩＭＩＴＥＤ社製ＰＩＬＮＯＸ ＴＤＱ
・硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粒硫黄(硫黄の含有量９５．２４質量％）
・加硫促進剤−１：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ-Ｇ（ＣＺ）
・加硫促進剤−２：住友化学社製ソクシノールＤ−Ｇ（ＤＰＧ）
・ＮＲ：天然ゴム、ＳＴＲ２０
・ＳＢＲ：変性スチレンブタジエンゴム、旭化成社製ＴＵＦＤＥＮＥ Ｅ５８１、スチレン量３６％、ゴム１００質量部に３７．５質量部の油展品
・ＢＲ：ブタジエンゴム、タイシンセティック社製ＵＢＥＰＯＬ ＢＲ１５０
・カーボンブラック：ＴＨＡＩ ＴＯＫＡＩ ＣＡＲＢＯＮ社製Ｎ−１３４、窒素吸着比表面積が１４２ｍ２/ｇ
・シリカ：ＥＶＯＮＩＫ社製ＵＬＴＲＡＳＩＬ ７０００ＧＲ、ＣＴＡＢ吸着比表面積が１５８ｍ２/ｇ
・カップリング剤：スルフィド系シランカップリング剤、Ｅｖｏｎｉｋ Ｄｅｇｕｓｓａ社製Ｓｉ６９、ビス（トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド
・アルキルシラン：信越化学工業社製ＫＢＥ−３０８３、オクチルトリエトキシシラン
・アロマオイル：Ｈ＆Ｒケミカル社製ＶＩＶＡＴＥＣ ５００
・酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
・ステアリン酸：日油社製ビーズステアリン酸
・老化防止剤−１：Ｓｏｌｕｔｉａ Ｅｕｒｏｐｅ社製ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ ６ＰＰＤ
・老化防止剤−２：ＮＯＣＩＬ ＬＩＭＩＴＥＤ社製ＰＩＬＮＯＸ ＴＤＱ
・硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粒硫黄(硫黄の含有量９５．２４質量％）
・加硫促進剤−１：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ-Ｇ（ＣＺ）
・加硫促進剤−２：住友化学社製ソクシノールＤ−Ｇ（ＤＰＧ）
表１，２から明らかなように実施例１〜１０のゴム組成物により得られたタイヤ用ゴム組成物は、ドライ操縦安定性能、ウェット操縦安定性能、雪上性能および低転がり抵抗性に優れることが確認された。
比較例１で得られたタイヤ用ゴム組成物は、アルキルシランを配合しないので、転がり抵抗が大きく、雪上性能が劣る。
比較例２のタイヤ用ゴム組成物は、正味のＳＢＲの含有量が４５質量部を超えるので、雪上性能が劣る。
比較例３のタイヤ用ゴム組成物は、正味のＳＢＲの含有量が２０未満であるので、転がり抵抗が大きく、ウェット操縦安定性能が劣る。
比較例４のタイヤ用ゴム組成物は、ブタジエンゴムの含有量が４５質量部を超えるので、ウェット操縦安定性能が劣る。また転がり抵抗を十分に小さくすることができない。
比較例５のタイヤ用ゴム組成物は、ブタジエンゴムの含有量が２０未満であるので、雪上性能が劣る。
比較例６のタイヤ用ゴム組成物は、天然ゴムの含有量が４５質量部を超えるので、ウェット操縦安定性能が劣り、転がり抵抗を十分に改良できない。
比較例７のタイヤ用ゴム組成物は、天然ゴムの含有量が２０未満であるので、雪上性能が劣る。
比較例８のタイヤ用ゴム組成物は、ゴム硬度が６８未満であるので、ドライ操縦安定性能が劣る。
比較例９のタイヤ用ゴム組成物は、無機フィラーが１００質量部を超えるので、転がり抵抗が大きく、雪上性能が劣る。
比較例１０のタイヤ用ゴム組成物は、無機フィラーが８０質量部未満、ゴム硬度が６８未満なので、ドライ操縦安定性能およびウェット操縦安定性能を十分に改良することができない。
比較例２のタイヤ用ゴム組成物は、正味のＳＢＲの含有量が４５質量部を超えるので、雪上性能が劣る。
比較例３のタイヤ用ゴム組成物は、正味のＳＢＲの含有量が２０未満であるので、転がり抵抗が大きく、ウェット操縦安定性能が劣る。
比較例４のタイヤ用ゴム組成物は、ブタジエンゴムの含有量が４５質量部を超えるので、ウェット操縦安定性能が劣る。また転がり抵抗を十分に小さくすることができない。
比較例５のタイヤ用ゴム組成物は、ブタジエンゴムの含有量が２０未満であるので、雪上性能が劣る。
比較例６のタイヤ用ゴム組成物は、天然ゴムの含有量が４５質量部を超えるので、ウェット操縦安定性能が劣り、転がり抵抗を十分に改良できない。
比較例７のタイヤ用ゴム組成物は、天然ゴムの含有量が２０未満であるので、雪上性能が劣る。
比較例８のタイヤ用ゴム組成物は、ゴム硬度が６８未満であるので、ドライ操縦安定性能が劣る。
比較例９のタイヤ用ゴム組成物は、無機フィラーが１００質量部を超えるので、転がり抵抗が大きく、雪上性能が劣る。
比較例１０のタイヤ用ゴム組成物は、無機フィラーが８０質量部未満、ゴム硬度が６８未満なので、ドライ操縦安定性能およびウェット操縦安定性能を十分に改良することができない。
１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
９ 主溝
９Ａ 内側主溝
９Ｂ 外側主溝
１０ 陸部
１０Ａ センター陸部
１０Ｂ 中間陸部
１０Ｃ ショルダー陸部
１１，１２，１３ サイプ
１４ 拡幅部
２１ ラグ溝
２２ 屈曲部
ＣＬ タイヤ中心線
Ｅ 接地端
２ サイドウォール部
３ ビード部
９ 主溝
９Ａ 内側主溝
９Ｂ 外側主溝
１０ 陸部
１０Ａ センター陸部
１０Ｂ 中間陸部
１０Ｃ ショルダー陸部
１１，１２，１３ サイプ
１４ 拡幅部
２１ ラグ溝
２２ 屈曲部
ＣＬ タイヤ中心線
Ｅ 接地端
上記目的を達成する本発明のタイヤ用ゴム組成物は、天然ゴム２０〜４５質量％、スチレンブタジエンゴム２０〜４５質量％およびブタジエンゴム２０〜４５質量％の合計１００質量％からなるジエン系ゴム１００質量部に、無機フィラーを８０〜１００質量部および炭素数７〜２０のアルキル基を有するアルキルシランを０．５〜５質量部配合してなるゴム組成物であって、２３℃のゴム硬度が６８以上であることを特徴とする。
Claims (5)
- 天然ゴム２０〜４５質量％、スチレンブタジエンゴム２０〜４５質量％およびブタジエンゴム２０〜４５質量％の合計１００質量％からなるジエン系ゴム１００質量部に、無機フィラーを８０〜１００質量部および炭素数３〜２０のアルキル基を有するアルキルシランを０．５〜５質量部配合してなるゴム組成物であって、２３℃のゴム硬度が６８以上であることを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。
- −１０℃の貯蔵弾性率Ｅ′が４５ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記無機フィラーを９５質量部以下配合することを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 前記無機フィラーがカーボンブラックおよびシリカを含み、カーボンブラックの配合量（Ｍｃ）に対するシリカの配合量（Ｍｓ）の質量比（Ｍｓ／Ｍｃ）が２．５〜１９であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物。
- 請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物で形成されたトレッド部を有する空気入りタイヤであって、前記トレッド部にタイヤ周方向に延びる一対の内側主溝及び一対の外側主溝を含む４本の主溝が設けられ、これら主溝によりセンター陸部と該センター陸部の外側に位置する一対の中間陸部と該中間陸部の外側に位置する一対のショルダー陸部とが区画され、
前記センター陸部、前記中間陸部及び前記ショルダー陸部の各々にタイヤ周方向に間隔をおいて複数本のサイプが設けられ、前記センター陸部のサイプはその一方の端部に溝幅が広く形成された拡幅部を有し、前記ショルダー陸部のサイプは接地端のタイヤ幅方向外側から前記外側主溝の側に向かって延在し、前記センター陸部及び前記ショルダー陸部のサイプのタイヤ周方向に対する向きが前記中間陸部のサイプとは逆向きであることを特徴とする空気入りタイヤ。
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