JP2021178565A - タイヤ - Google Patents
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Abstract
Description
[1]二層以上のゴム層からなるトレッド部を備え、
前記二層以上のゴム層のうち、トレッド面を構成するゴム層の密度をDc、トレッド面を構成するゴム層よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層の密度をDbとするとき、Db/Dc>1.00、好ましくはDb/Dc>1.00かつDb/Dc≦1.70、より好ましくはDb/Dc>1.00かつDb/Dc≦1.60、さらに好ましくはDb/Dc>1.00かつDb/Dc≦1.70であり、
前記密度が最大のゴム層が、イソプレン系ゴムを含むゴム成分を含むゴム組成物からなる、タイヤ、
[2]前記ゴム組成物が、少なくとも、前記ゴム成分が液状ポリマーを含むか、または、前記ゴム組成物が樹脂を含むものである、上記[1]記載のタイヤ、
[3]前記密度が最大のゴム層の、トレッド部に占める厚みの比率が、20%以上、好ましくは25%以上、より好ましくは30%以上である、上記[1]または[2]記載のタイヤ、
[4]前記ゴム成分が、イソプレン系ゴム以外の少なくとも一種のジエン系ゴムを含む、上記[1]〜[3]のいずれか1項に記載のタイヤ、
[5]前記ゴム組成物がカーボンブラックを含有し、ゴム組成物中のカーボンブラックの含有量が25質量%未満、好ましくは20質量%未満である、上記[1]〜[4]のいずれかに記載のタイヤ、
[6]前記Dcと前記Dbが、Db/Dc≧1.05である、上記[1]〜[5]のいずれかに記載のタイヤ、
[7]前記Dcと前記Dbが、Db/Dc≧1.10である、上記[1]〜[5]のいずれかに記載のタイヤ、
[8]前記Dcと前記Dbが、Db/Dc≧1.25である、上記[1]〜[5]のいずれかに記載のタイヤ、
[9]前記液状ポリマーが、液状イソプレンゴムおよび液状スチレンイソプレンゴムからなる群から選択される少なくとも一つである、上記[2]〜[8]のいずれかに記載のタイヤ、
[10]前記樹脂が、石油樹脂およびフェノール系樹脂からなる群から選択される少なくとも一つである、上記[2]〜[9]のいずれかに記載のタイヤ、
[11]前記Dbが、2.20g/cm3以下、好ましくは2.10g/cm3以下、より好ましくは2.00g/cm3以下、さらに好ましくは1.70g/cm3未満である、上記[1]〜[10]のいずれかに記載のタイヤ、
[12]前記トレッド部のタイヤ内周面に、前記Dcよりも低い密度を有する低密度部材を備えた、上記[1]〜[11]のいずれかに記載のタイヤ、
[13]タイヤ外径Dtおよびタイヤ断面幅Wtが下記式(I)を満たす、上記[1]〜[12]のいずれかに記載のタイヤ、
本開示に係るタイヤは、二層以上のゴム層からなるトレッド部を備え、前記二層以上のゴム層のうち、トレッド面を構成するゴム層の密度をDc、トレッド面を構成するゴム層よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層の密度をDbとするとき、Db/Dc>1.00であるという特徴を有する。なお、本明細書において、密度とは、23℃におけるサンプル1cm3あたりの重量(g)であり、例えば1cm3に切り出したサンプルの重量を測定することや、吸水性のないサンプルであれば、JIS K 6268に従って測定することができる。一方、吸水性のあるサンプル(スポンジ)であればJIS K 7222に従って測定することも可能である。
本開示のタイヤにおいて、トレッド部は二層以上のゴム層からなり、前記二層以上のゴム層のうち、トレッド面を構成するゴム層の密度をDc、トレッド面を構成するゴム層よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層の密度をDbとするとき、Db/Dc>1.00であるという特徴を有する。図1のタイヤでは、トレッド部が二層のゴム層からなり、そのトレッド面を構成するゴム層11よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層12が、密度が最大のゴム層に相当する。
トレッド面を構成するゴム層11の密度(Dc)と、密度が最大のゴム層12の密度(Db)とは、Db/Dc>1.00という関係を有する。つまり、密度が最大のゴム層12の密度(Db)がトレッド面を構成するゴム層11の密度(Dc)よりも高い。Db/Dcが1.00以下であると走行時のタイヤの振動音を抑制するという効果が得られない。Db/Dcは、好ましくは1.05以上であり、より好ましくは1.10以上であり、さらに好ましくは1.25以上である。一方、Db/Dcの上限は振動音抑制という観点からは特に限定されないが、走行耐久性の観点から、例えば、1.70以下であることが好ましく、1.60以下であることがより好ましく、1.50以下であることがさらに好ましい。
ゴム層12に相当する、トレッド面を構成するゴム層よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層の、トレッド部に占める厚みは、走行時のタイヤの振動音抑制の観点から、5%以上であることが好ましく、10%以上であることがより好ましく、15%以上であることがさらに好ましく、20%以上であることがさらに好ましく、25%以上であることがさらに好ましく、30%以上であることがさらに好ましい。一方、該厚みは、走行耐久性の観点からは、60%以下であることが好ましく、40%以下であることがより好ましい。ここで、トレッド部を構成する各ゴム層の厚みは、タイヤ中心線CL上での厚みを意味する。但し、図1に示すように、タイヤ中心線CLがタイヤ周方向溝7を通過している場合、タイヤ中心線CLに最も近いトレッド陸部の端での各ゴム層の境界面をタイヤ中心線CLまで延長して、各ゴム層の厚みを認識する。
トレッド面を構成するゴム層について、その密度は、密度が最大のゴム層の密度より低い限り、特に限定されないが、通常、0.90〜1.30g/cm3の範囲内である。
トレッド部には、上述のトレッド面を構成するゴム層と、トレッド面を構成するゴム層よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層以外にも、トレッドに種々の機能を付与するため、さらに、その他のゴム層を設けることができる。また、そのように設けられるその他のゴム層は、当該密度が最大のゴム層を構成するゴム組成物からなるものとしてもよい。
本開示のタイヤにおいて、前記ビードコア、前記カーカスコード、前記ベルトコードおよび前記バンドコードは、慣用のものをいずれも使用することができ、そのようなコードとしては、例えば、スチールコード、有機繊維コードなどが挙げられる。このうち、有機繊維コードからなるものであることが好ましい。本開示のタイヤではトレッド部に密度の大きい前記ゴム層12に相当するゴム層を使用するため、タイヤ重量が増加する傾向にあるところ、前記ビードコア、前記カーカスコード、前記ベルトコードおよび前記バンドコードに使用するコードとして、スチールコードに比べて軽量な有機繊維コードを使用すれば、タイヤ重量の軽量化に資するからである。有機繊維コードとしては、タイヤ工業で通常使用されるものをいずれも好適に使用することができ、そのような有機繊維コードとしては、例えば、ポリエステル繊維、レーヨン、アラミド繊維等が挙げられる。コードは1種単独で、または、2種以上を組合せて使用することができる。
本開示のタイヤは、タイヤ外径Dtおよびタイヤ断面幅Wtが前記式(I)を満たすものであることが好ましい。ここで、Dtが大きくなると前記式(I)の数式で示される値は大きくなり、逆に小さくなれば同値は小さくなる一方、Wtが大きくなると前記式(I)の数式で示される値は小さくなり、逆に小さくなれば同値は大きくなる関係にあるから、この点に着目して、DtとWtを調節することで、DtとWtが前記式(I)を満たすように調節することができる。また、このようなDtとWtが前記式(I)を満たすタイヤのタイヤサイズとしては、具体的には、145/60R18、145/60R19、155/55R18、155/55R19、155/70R17、155/70R19、165/55R20、165/55R21、165/60R19、165/65R19、165/70R18、175/55R19、175/55R20、175/55R22、175/60R18、185/55R19、185/60R20、195/50R20、195/55R20等が挙げられる。
トレッド面を構成するゴム層よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層について、これを構成するゴム組成物は、イソプレン系ゴムを含むゴム成分を含むゴム組成物からなるものである。また、前記ゴム組成物は、少なくとも、前記ゴム成分が液状ポリマーを含むか、または、前記ゴム組成物が樹脂を含むものであることが好ましい。
前記ゴム成分は、イソプレン系ゴムを含む。
イソプレン系ゴムとしては、例えば、天然ゴム(NR)、改質NR、変性NR、イソプレンゴム(IR)、変性IR等が挙げられる。NRとしては、例えば、SIR20、RSS♯3、TSR20等、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。改質NRとしては、脱タンパク質天然ゴム(DPNR)、高純度天然ゴム等、変性NRとしては、エポキシ化天然ゴム(ENR)、水素添加天然ゴム(HNR)、グラフト化天然ゴム等が挙げられる。IRとしては、特に限定されず、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。変性IRとしては、エポキシ化イソプレンゴム、水素添加イソプレンゴム、グラフト化イソプレンゴム等が挙げられる。なかでも、破壊特性の向上の観点から、NR、改質NRおよび変性NRから選ばれる少なくとも一種を含むことが好ましい。このうちNRは伸長結晶化の特性を有しており引張強度に特に優れるため破壊特性を一層向上できるという理由から、イソプレン系ゴムとしてはNRを含むことがより好ましく、NRのみであってもよい。イソプレン系ゴムは、1種または2種以上を組み合せて使用することができる。
前記ゴム成分は、上記イソプレン系ゴム以外のゴム成分(他のゴム成分)を含んでいてもよい。このような他のゴム成分は特に限定されず、上記イソプレン系ゴム以外のジエン系ゴムや、非ジエン系ゴムなど、従来、タイヤ工業で用いられるものをいずれも好適に用いることができる。ここでいう他のゴム成分は、いずれも常温で固体の状態にあるものをいう。
BRとしては、特に限定されず、この分野で通常使用されるものをいずれも好適に用いることができる。例えば、ローシスポリブタジエンゴム(ローシスBR)、ハイシスポリブタジエンゴム(ハイシスBR)、希土類元素系触媒を用いて合成された希土類系ブタジエンゴム(希土類系BR)、1,2−シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含むブタジエンゴム(SPB含有BR)、変性ブタジエンゴム(変性BR)などの各種BRを用いることができる。なかでも、ハイシスBRが好ましい。BRは、例えば、宇部興産(株)、日本ゼオン(株)、JSR(株)、ランクセス社等によって製造販売されるものなどを用いることができる。BRは、1種または2種以上を組み合せて使用することができる。
スチレンブタジエンゴム(SBR)としては、特に限定されず、例えば未変性の乳化重合スチレンブタジエンゴム(E−SBR)や溶液重合スチレンブタジエンゴム(S−SBR)、これらを変性した変性乳化重合スチレンブタジエンゴム(変性E−SBR)や変性溶液重合スチレンブタジエンゴム(変性S−SBR)などの変性SBRが挙げられる。変性SBRとしては、末端および/または主鎖が変性された変性SBR、スズ、ケイ素化合物などでカップリングされた変性SBR(縮合物、分岐構造を有するものなど)などが挙げられる。またSBRとしては、伸展油を加えて柔軟性を調整した油展タイプのものと、伸展油を加えない非油展タイプのものとがあるが、このいずれも使用可能である。SBRは、例えば、JSR(株)、旭化成ケミカルズ(株)、日本ゼオン(株)、ZSエラストマー(株)等によって製造販売されるものなどを用いることができる。なかでも、低燃費性、ウェットグリップ性能および加工性をよりバランスよく向上できるという理由から、E−SBRおよびS−SBRの少なくとも一種を含むことが好ましく、E−SBRを含むことがより好ましく、E−SBRのみであることがさらに好ましい。SBRは、1種または2種以上を組み合せて使用することができる。
前記ゴム成分は、液状ポリマーを含むか、あるいは、ゴム組成物が樹脂を含む場合には液状ポリマーを含み得るものである。本開示において、「液状ポリマー」とは、常温(25℃)で液体状態のポリマーであって、ゴムの特性を示すものを意味する。液状ポリマーは、水素添加されていてもよく、水素添加されていなくてもよいし、カルボキシ基等の官能基によって変性されていてもよく、変性されていなくてもよい。また、液状ポリマーが共重合体である場合、各モノマーのランダム共重合体であってもよいし、ブロック共重合体であってもよいが、ランダム共重合体であることが好ましい。
液状ポリマーの数平均分子量(Mn)は、50000未満が好ましく、25000以下がより好ましく、10000以下がより好ましく、7000以下がさらに好ましい。また、該Mnの下限は特に限定されないが、1000以上が好ましく、2500以上がより好ましく、3500以上がさらに好ましい。液状ポリマーのMnが上記範囲内であると、液状ポリマーが海相におけるイソプレン系ゴムの分子間に入りやすくなり、本開示の効果が得られる傾向がある。なお、本明細書における液状ポリマーのMnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)を用いて測定され、標準ポリスチレンより換算される値である。
液状ポリマーのゴム成分中の含有量は、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、15質量%以上がさらに好ましい。また、該含有量は、50質量%以下がより好ましく、40質量%以下がより好ましく、35質量%以下がより好ましい。液状ポリマーの含有量が上記範囲内であると、島相が形成されやすくなり、本開示の効果がより良好に得られる傾向がある。
本開示のゴム成分は、イソプレン系ゴムからなるもの、イソプレン系ゴムと液状ポリマーからなるもの、または、イソプレン系ゴムとブタジエンゴムと液状ポリマーとからなるものであることが好ましい。
本開示において、樹脂は、タイヤ工業で慣用される石油樹脂、テルペン系樹脂、ロジン系樹脂、フェノール系樹脂等が挙げられる。なかでも、石油樹脂、フェノール系樹脂が好ましい。これらの樹脂は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
石油樹脂としては、例えば、C5系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、C5C9系石油樹脂が挙げられる。石油樹脂は1種または2種以上を使用することができる。
本明細書において「C5系石油樹脂」とは、C5留分を重合することにより得られる樹脂をいう。C5留分としては、例えば、シクロペンタジエン、ペンテン、ペンタジエン、イソプレン等の炭素数4〜5個相当の石油留分が挙げられる。C5系石油樹脂しては、ジシクロペンタジエン樹脂(DCPD樹脂)が好適に用いられる。C5系石油樹脂は1種または2種以上を使用することができる。
本明細書において「芳香族系石油樹脂」とは、C9留分を重合することにより得られる樹脂をいい、それらを水素添加したものや変性したものであってもよい。C9留分としては、例えば、ビニルトルエン、アルキルスチレン、インデン、メチルインデン等の炭素数8〜10個相当の石油留分が挙げられる。芳香族系石油樹脂の具体例としては、例えば、クマロンインデン樹脂、クマロン樹脂、インデン樹脂、および芳香族ビニル系樹脂が好適に用いられる。芳香族ビニル系樹脂としては、経済的で、加工しやすく、発熱性に優れているという理由から、α−メチルスチレンもしくはスチレンの単独重合体またはα−メチルスチレンとスチレンとの共重合体が好ましく、α−メチルスチレンとスチレンとの共重合体がより好ましい。芳香族ビニル系樹脂としては、例えば、アリゾナケミカル社製のもの等の市販品が好適に用いられる。芳香族系石油樹脂は1種または2種以上を使用することができる。
本明細書において「C5C9系石油樹脂」とは、前記C5留分と前記C9留分を共重合することにより得られる樹脂をいい、それらを水素添加したものや変性したものであってもよい。C5留分およびC9留分としては、前記の石油留分が挙げられる。C5C9系石油樹脂としては、例えば、LUHUA社製、Qilong社製、東ソー(株)製のもの等の市販品が好適に用いられる。C5C9系石油樹脂は1種または2種以上を使用することができる。
テルペン系樹脂としては、α−ピネン、β−ピネン、リモネン、ジペンテンなどのテルペン原料から選ばれる少なくとも1種からなるポリテルペン樹脂、テルペン化合物と芳香族化合物とを原料とする芳香族変性テルペン樹脂、テルペン化合物とフェノール系化合物とを原料とするテルペンフェノール樹脂などのテルペン系樹脂(水素添加されていないテルペン系樹脂)、ならびにこれらのテルペン系樹脂に水素添加処理を行ったもの(水素添加されたテルペン系樹脂)が挙げられる。ここで、芳香族変性テルペン樹脂の原料となる芳香族化合物としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルトルエンなどが挙げられ、また、テルペンフェノール樹脂の原料となるフェノール系化合物としては、例えば、フェノール、ビスフェノールA、クレゾール、キシレノールなどが挙げられる。テルペン系石油樹脂は1種または2種以上を使用することができる。
ロジン系樹脂は、松脂を加工することにより得られるロジン酸を主成分とする樹脂である。ロジン系樹脂は、アビエチン酸、ネオアビエチン酸、パラストリン酸、レボピマール酸、ピマール酸、イソピマール酸、デヒドロアビエチン酸等の樹脂酸を主成分とするガムロジン、ウッドロジン、トール油ロジン等の天然産のロジン樹脂(重合ロジン)の他、水素添加ロジン樹脂、不飽和カルボン酸変性ロジン樹脂、ロジン変性フェノール樹脂等の変性ロジン樹脂、ロジングリセリンエステル、不飽和カルボン酸変性ロジンエステル等のロジンエステル、ロジン樹脂を不均化することによって得られる不均化ロジン樹脂等が例示される。ロジン系石油樹脂は1種または2種以上を使用することができる。
フェノール系樹脂は、その構造にフェノール骨格を含む樹脂であり、例えば、フェノールホルムアルデヒド樹脂、アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂、アルキルフェノールアセチレン樹脂、オイル変性フェノールホルムアルデヒド樹脂等が挙げられる。フェノール系樹脂は1種または2種以上を使用することができる。
樹脂の重量平均分子量(Mw)は、本開示の効果の観点から、300以上が好ましく、400以上がより好ましく、500以上がさらに好ましい。また、該Mwは、15000以下が好ましく、10000以下がより好ましく、8000以下がさらに好ましい。なお、本明細書における重量平均分子量(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)製のGPC−8000シリーズ、検出器:示差屈折計、カラム:東ソー(株)製のTSKGEL SUPERMALTPORE HZ−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。
樹脂の軟化点は、本開示の効果の観点から、160℃以下が好ましく、145℃以下がより好ましく、130℃以下がさらに好ましい。また、該軟化点は、20℃以上が好ましく、35℃以上がより好ましく、50℃以上がさらに好ましい。なお、本明細書における軟化点は、JIS K 6220−1:2001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。
樹脂のSP値は、本開示の効果の観点から、8.0以上が好ましく、8.5以上がより好ましく、9.0以上がさらに好ましい。また、該SP値は、11.0以下が好ましく、10.0以下がより好ましく、9.5以下がさらに好ましい。なお、本明細書における樹脂のSP値は、化合物の構造に基づいてHoy法によって算出された溶解度パラメーター(Solubility Parameter)を意味し、2つの成分のSP値の差が小さいほど相溶性が良好となる。Hoy法とは、例えば、K.L.Hoy “Table of Solubility Parameters”, Solvent and Coatings Materials Research and Development Department, Union Carbites Corp.(1985)に記載された計算方法である。
樹脂のゴム成分100質量部に対する含有量は、本開示の効果の観点から、1質量部以上が好ましく、2質量部以上がより好ましく、3質量部以上がより好ましく、4質量部以上がさらに好ましく、5質量部以上がさらに好ましい。また、該含有量は、40質量部以下が好ましく、30質量部以下がより好ましく、20質量部以下がより好ましく、15質量部以下がさらに好ましい。
前記ゴム組成物は、上記した成分に加え、ゴム組成物の製造に一般に使用される他の成分、例えば、充填剤、オイル、ワックス、老化防止剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、加工助剤、加硫剤、加硫促進剤等を適宜含有することができる。
充填剤は、タイヤ工業で通常使用されるものをいずれも好適に使用することができ、そのような充填剤として、カーボンブラック、シリカ等が挙げられる。本開示では、カーボンブラックが好ましい。
カーボンブラックとしては特に限定されず、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAF等、タイヤ工業において一般的なものを使用でき、具体的にはN110、N115、N120、N125、N134、N135、N219、N220、N231、N234、N293、N299、N326、N330、N339、N343、N347、N351、N356、N358、N375、N539、N550、N582、N630、N642、N650、N660、N683、N754、N762、N765、N772、N774、N787、N907、N908、N990、N991等を好適に用いることができ、これ以外にも自社合成品等も好適に用いることができる。これらのカーボンブラックは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
シリカとしては特に限定されず、例えば、乾式法により調製されたシリカ(無水ケイ酸)、湿式法により調製されたシリカ(含水ケイ酸)等が挙げられる。なかでも、表面のシラノール基が多く、シランカップリング剤との反応点が多いという理由から、湿式法により調製されたシリカが好ましい。シリカは、例えば、エボニックデグサ社、ソルベイ社、東ソー・シリカ(株)、(株)トクヤマ等によって製造販売されるものなどを用いることができる。シリカは、1種または2種以上を組み合せて使用することができる。
充填剤としては、カーボンブラックおよびシリカ以外に、さらにその他の充填剤を用いてもよく、用いなくてもよい。そのような充填剤としては、特に限定されず、例えば、水酸化アルミニウム、アルミナ(酸化アルミニウム)、炭酸カルシウム、タルク、クレーなどこの分野で一般的に使用される充填剤をいずれも用いることができる。他の充填剤は、1種または2種以上を組み合せて使用することができる。
充填剤の合計含有量は、ゴム成分100質量部に対して、10質量部以上が好ましく、15質量部以上がより好ましく、25質量部以上がさらに好ましい。また、該含有量は、200質量部以下が好ましく、180質量部以下がより好ましく、130質量部以下がさらに好ましく、110質量部以下がさらに好ましい。なお、充填剤がカーボンブラックとシリカのみからなる場合、充填剤の合計含有量とカーボンブラックおよびシリカのいずれか一方の含有量とが定まれば、残る充填剤の含有量は差分として自ずと定まる。
シリカを配合する場合、シランカップリング剤を含むことが好ましい。シランカップリング剤としては、通常タイヤ工業で使用できるものを好適に使用することができる。そのようなシランカップリング剤としては、例えば、3−トリメトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2−トリエトキシシリルエチル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、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スルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルベンゾチアゾリルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2−トリメトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(3−ジエトキシメチルシリルプロピル)テトラスルフィド、ジメトキシメチルシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、ジメトキシメチルシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィドなどが挙げられる。また、いわゆる、メルカプト基を有するシランカップリング剤および保護基によってメルカプト基が保護された構造のシランカップリング剤であるところの、メルカプト系シランカップリング剤を使用してもよい。シランカップリング剤は、1種または2種以上を組み合せて使用することができる。
オイルとしては、特に限定されず、タイヤ工業において通常使用されるものをいずれも好適に用いることができ、例えば、パラフィン系、芳香族系、ナフテン系プロセスオイル等のプロセスオイルが挙げられる。また、環境対策で多環式芳香族(polycyclic aromatic compound:PCA)化合物の含量の低いプロセスオイルが挙げられる。低PCA含量プロセスオイルとしては、芳香族系プロセスオイルを再抽出したTreated Distillate Aromatic Extract(TDAE)、アスファルトとナフテン油の混合油であるアロマ代替オイル、軽度抽出溶媒和物(mild extraction solvates)(MES)、および重ナフテン系オイル等が挙げられる。なかでも、芳香族系プロセスオイルが好ましく、TDAEオイルがより好ましい。オイルは、例えば、H&R社、JXTGエネルギー(株)、出光興産(株)、三共油化工業(株)等によって製造販売されるものなどを用いることができる。オイルは、1種または2種以上を組み合せて使用することができる。
ワックスとしては、特に限定されず、タイヤ工業において通常使用されるものをいずれも好適に用いることができ、例えば、石油系ワックス、鉱物系ワックス、合成ワックスなどが挙げられる。なかでも、石油系ワックスが好ましい。石油系ワックスとしては、例えば、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、これらの精選特殊ワックス等が挙げられる。ワックスは、例えば、大内新興化学工業(株)、日本精蝋(株)、パラメルト社等によって製造販売されるものなどを用いることができる。ワックスは、1種または2種以上を組み合せて使用することができる。
老化防止剤としては、特に限定されず、タイヤ工業において通常使用されるものをいずれも好適に用いることができ、例えば、キノリン系老化防止剤、キノン系老化防止剤、フェノール系老化防止剤、フェニレンジアミン系老化防止剤や、カルバミン酸金属塩等が挙げられる。なかでも、キノリン系老化防止剤およびフェニレンジアミン系老化防止剤の少なくとも1種を用いることが好ましく、フェニレンジアミン系老化防止剤を用いることがより好ましい。キノリン系老化防止剤としては、例えば、2,2,4−トリメチル−1,2−ジヒドロキノリン重合体(TMDQ)等が挙げられる。フェニレンジアミン系老化防止剤としては、例えば、N−イソプロピル−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン(IPPD)、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)、N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ジ−2−ナフチル−p−フェニレンジアミン、N−シクロヘキシル−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ビス(1−メチルヘプチル)−p−フェニレンジアミン、N,N’−ビス(1,4−ジメチルペンチル)−p−フェニレンジアミン、N,N’−ビス(1−エチル−3−メチルペンチル)−p−フェニレンジアミン、N−4−メチル−2−ペンチル−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン、N,N’−ジアリール−p−フェニレンジアミン、ヒンダードジアリール−p−フェニレンジアミン、フェニルヘキシル−p−フェニレンジアミン、フェニルオクチル−p−フェニレンジアミン等が挙げられる。なかでも、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)が好ましい。老化防止剤として、キノリン系老化防止剤およびフェニレンジアミン系老化防止剤を組み合わせて用いる場合の好ましい具体的組み合わせとしては、TMDQと6PPDの組合せが挙げられる。老化防止剤は、例えば、大内新興化学工業(株)、川口化学工業(株)、住友化学(株)等によって製造販売されるものなどを用いることができる。老化防止剤は、1種または2種以上を組み合せて使用することができる。
酸化亜鉛を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、通常は、加工性の観点から、0.5質量部以上が好ましく、1質量部以上がより好ましい。また、該含有量は、耐摩耗性の観点から、10質量部以下が好ましく、5質量部以下がより好ましい。
ステアリン酸を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、加工性の観点から、0.5質量部以上が好ましく、1質量部以上がより好ましい。また、該含有量は、加硫速度の観点から、10質量部以下が好ましく、5質量部以下がより好ましい。
加工助剤としては、例えば、脂肪酸金属塩、脂肪酸アミド、アミドエステル、シリカ表面活性剤、脂肪酸エステル、脂肪酸金属塩とアミドエステルとの混合物、脂肪酸金属塩と脂肪酸アミドとの混合物等が挙げられる。なかでも、脂肪酸金属塩が好ましい。加工助剤は、例えば、ストラクトール社製のものなどを用いることができる。加工助剤は、1種または2種以上を組み合せて使用することができる。
加硫剤としては、特に限定されず、公知の加硫剤を用いることができ、例えば、ジクミルパーオキサイド等の有機過酸化物、硫黄系加硫剤、樹脂加硫剤、酸化マグネシウム等の金属酸化物などが挙げられる。なかでも、硫黄系加硫剤が好ましい。硫黄系加硫剤としては、例えば、硫黄、モルホリンジスルフィド等の硫黄供与体等を用いることができる。これらのなかでも、硫黄を用いることが好ましい。加硫剤は、1種または2種以上を組み合せて使用することができる。
加硫促進剤としては、特に限定されず、公知の加硫促進剤を用いることができ、例えば、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオウレア系、グアニジン系、ジチオカルバミン酸系、アルデヒド−アミン系もしくはアルデヒド−アンモニア系、イミダゾリン系、またはキサンテート系加硫促進剤などが挙げられる。加硫促進剤は、例えば、大内新興化学工業(株)、三新化学工業(株)等によって製造販売されるものなどを用いることができる。加硫促進剤は、1種または2種以上を組み合せて使用することができる。
前記密度が最大のゴム層を構成するゴム組成物は、一般的な方法で製造できる。例えば、バンバリーミキサーやニーダー等の密閉式混練機、オープンロール等の一般的なタイヤ工業で使用される公知の混練機で、上記各成分のうち、加硫剤および加硫促進剤以外の成分を混練りし(ベース練り工程)、その後、加硫剤および加硫促進剤を加えてさらに混練りし(仕上げ練り工程)、加硫する方法等により製造できる。なお、各工程の間にリミル(再練り工程)を行ってもよい。混練条件としては特に限定されるものではないが、例えば、ベース練り工程では、排出温度120〜170℃で1〜15分間混練りし、再練り工程では、排出温度120〜170℃で1〜15分間混練りし、仕上げ練り工程では、70〜110℃で1〜10分間混練りする方法が挙げられる。
トレッド面を構成するゴム層を構成するゴム組成物は、密度を異なるものとする点を除いては、「密度が最大のゴム層を構成するゴム組成物」に係る上記説明に準じて、同様の原料を用い、それらを同様に処理して、製造することができる。この場合において、密度の調節は当業者が周知・慣用技術の範囲内で適宜実施できる。
本開示のタイヤは、トレッド部のタイヤ内周面に、前記Dcよりも低い密度を有する低密度部材を備えることができる。低密度部材としては特に限定されず、当該タイヤ内周面に伝わった振動を共振により打ち消す効果のあるものであれば、特に限定されない。そのような低密度部材としては、例えば、パンク防止に用いられるシーラント層、制音体、立体網目構造体などが挙げられる。
シーラント層としては、一般にパンク防止用として、トレッド部のタイヤ内周面に用いられるものを好適に使用することができる。そのようなシーラント層の具体例としては、例えば、特開2020−23152号公報に記載のものが挙げられる。シーラント層の厚さは、通常、1〜10mmであることが好ましい。シーラント層の幅は、通常、ベルト層の最大幅の85〜115%であることが好ましく、95〜105%であることが好ましい。
制音体としては、タイヤ内腔で制音効果を発揮できるものであればいずれも好適に用いることができる。そのような制音体の具体例としては、例えば、特開2019−142503号公報に記載のものが挙げられる。制音体は、例えば、多孔質状のスポンジ材により構成される。スポンジ材は、海綿状の多孔構造体であり、例えばゴムや合成樹脂を発泡させた連続気泡を有するいわゆるスポンジそのものの他、動物繊維、植物繊維または合成繊維等を絡み合わせて一体に連結したウエブ状のものを含む。また「多孔構造体」には、連続気泡のみならず独立気泡を有するものを含む。制音体としては、ポリウレタンからなる連続気泡のスポンジ材が挙げられる。スポンジ材としては、例えば、エーテル系ポリウレタンスポンジ、エステル系ポリウレタンスポンジ、ポリエチレンスポンジなどの合成樹脂スポンジ、クロロプレンゴムスポンジ(CRスポンジ)、エチレンプロピレンゴムスポンジ(EDPMスポンジ)、ニトリルゴムスポンジ(NBRスポンジ)などのゴムスポンジを好適に用いることができ、とりわけエーテル系ポリウレタンスポンジを含むポリウレタン系またはポリエチレン系等のスポンジが、制音性、軽量性、発泡の調節可能性、耐久性などの観点から好ましい。
V=A×{(Di−Dr)/2+Dr}×π
ここで、上記式中、“A”は前記正規状態のタイヤ・リム組立体をCTスキャニングして得られるタイヤ内腔の横断面積、“Di”は正規状態でのタイヤの内腔面の最大外径、“Dr”はリム径、“π”は円周率である。
立体網目構造体としては、一般に、吸音材として作用するものであればいずれも好適に用いることができる。そのような吸音材の具体例としては、例えば、特開2018−90131号公報に記載のものが挙げられる。立体網目構造体は、より詳しくは、樹脂を溶融させた複数の線条が不規則に絡み合い、その絡合部が溶着されることにより形成されたものである。
中空率(%)=(Sb/Sa)×100
本開示のタイヤトレッドおよびタイヤは、上述のトレッド面を構成するゴム層を構成するゴム組成物およびトレッド面を構成するゴム層よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層を構成するゴム組成物を用いて、通常の方法により製造できる。すなわち、上記各ゴム組成物を、それぞれ未加硫の段階で、それぞれのタイヤトレッドの形状にあわせて押出し加工し、タイヤ成型機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、通常の方法にて成型することにより、未加硫タイヤを形成し、この未加硫タイヤを加硫機中で加圧加硫することにより、製造することができる。加硫条件としては、特に限定されるものではなく、例えば、150〜200℃で10〜30分間加硫する方法が挙げられる。
本開示のタイヤは、空気入りタイヤ、非空気入りタイヤを問わないが、空気入りタイヤであることが好ましい。また、本開示のタイヤは、乗用車用タイヤ、トラック・バス用タイヤ、二輪車用タイヤ、競技用タイヤなどの高性能タイヤ、冬用タイヤ、ランフラットタイヤなど各種タイヤに用いることができ、特に、乗用車用タイヤとして好適に用いることができる。
以下、トレッド部が二層のゴム層からなるタイヤについて説明する。トレッド面を構成するゴム層を第一層、トレッド面を構成するゴム層よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層を第二層とする。
(低密度部材1(シーラント層))
表1の配合の各成分を二軸混練押出機に投入し、バレル温度100℃、200rpmの条件下で混練加工し、シーラントを調製した。表1に記載された各成分の詳細は、以下の通りである。
液状ポリブテン:日石ポリブテンHV300(JXTGエネルギー(株)製、40℃における動粘度26000mm2/s、100℃における動粘度590mm2/s、数平均分子量1400)
カーボンブラック:N330(キャボットジャパン(株)製、HAFグレード、DBP吸油量102mL/100g)
架橋剤:BPO(日油(株)製のジベンゾイルパーオキサイド)
架橋助剤:バルノックGM(大内新興化学工業(株)製のp−ベンゾキノンジオキシム)
制音体として、図2に示す形状のものを用い、低密度部材2とした。該制音体は、その体積がタイヤ内腔の全体積の15%、その密度が2.7×10-2g/cm3、Tgが−50℃である。
樹脂としてベルプレンを用いて特開2018−90131号公報の製造方法に従い製造した、立体網目構造体(見かけ密度:5.1×10-2g/cm3)を用いた。この立体網目構造体を用いて、トレッド部のタイヤ内周面に、幅100mm、厚さ80mm、断面積比41%で吸音層を形成し、低密度部材3とした。なお、立体網目構造体を形成する線条の中空率は50%であった。
(各種薬品)
NR:TSR20(イソプレン系ゴム)
BR:ウベポールBR150B(ハイシスBR、シス含量:97%、トランス含量:2%、ビニル含量:1%、宇部興産(株)から入手可能)
SBR:後述の製造例1で製造した変性溶液重合SBR(スチレン含量:30質量%、ビニル結合量:52モル%、Mw:25万、非油展品)
液状ポリマー1:LIR−50(液状IR、クラレ(株)から入手可能)
液状ポリマー2:Ricon100(液状SBR、Cray Valley社から入手可能)
液状ポリマー3:日石ポリブテンHV−300(液状ポリブテン、JXTGエネルギー(株)から入手可能)
カーボンブラック:N220(ISAF、N2SA:111m2/g、DBP吸油量:115mL/100g、キャボットジャパン(株)から入手可能)
シリカ:エボニックデグサ社製のULTRASIL(登録商標)VN3(N2SA:175m2/g、平均一次粒子径:17nm)
シランカップリング剤:エボニックデグサ社製のSi266(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
オイル:Vivatec400(TDAEオイル、H&R社から入手可能)
樹脂1:Sylvares SA85(α−メチルスチレンとスチレンの共重合体(芳香族ビニル系樹脂)、軟化点:85℃、SP値:9.1、Tg:43℃、アリゾナケミカル社から入手可能)
樹脂2:ECR−373(C5留分およびC9留分の共重合体(C5C9系石油樹脂)、軟化点:86℃、エクソンモービル社から入手可能)
樹脂3:マルカレッツM−890A(ジシクロペンタジエン系樹脂(C5系石油樹脂)、軟化点:105℃、丸善石油化学(株)から入手可能)
ワックス:オゾエース0355(パラフィン系、日本精蝋(株)から入手可能)
老化防止剤:アンチゲン6C(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)、住友化学(株)から入手可能)
酸化亜鉛:酸化亜鉛1号(三井金属鉱業(株)から入手可能)
ステアリン酸:ビーズステアリン酸「つばき」(日油(株)から入手可能)
硫黄:HK200−5(5%オイル含有粉末硫黄、細井化学工業(株)から入手可能)
加硫促進剤1:ノクセラーCZ(N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(CBS)、大内新興化学工業(株)から入手可能)
加硫促進剤2:ノクセラーD(1,3−ジフェニルグアニジン(DPG)、大内新興化学工業(株)から入手可能)
窒素置換されたオートクレーブ反応器に、シクロヘキサン、テトラヒドロフラン、スチレン、および1,3−ブタジエンを仕込んだ。反応器の内容物の温度を20℃に調整した後、n−ブチルリチウムを添加して重合を開始した。断熱条件で重合し、最高温度は85℃に達した。重合転化率が99%に達した時点で1,3−ブタジエンを追加し、さらに5分重合させた後、N,N−ビス(トリメチルシリル)−3−アミノプロピルトリメトキシシランを変性剤として加えて反応を行った。重合反応終了後、2,6−ジ−tert−ブチル−p−クレゾールを添加した。次いで、スチームストリッピングにより脱溶媒を行い、110℃に調温された熱ロールにより乾燥し、SBRを得た。
表2に示す配合処方にしたがい、1.7Lの密閉型バンバリーミキサーを用いて、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を排出温度170℃になるまで5分間混練りし、混練物を得た。さらに、得られた混練物を前記バンバリーミキサーにより、排出温度150℃で4分間、再度混練りした(リミル)。次に、2軸オープンロールを用いて、得られた混練物に硫黄および加硫促進剤を添加し、4分間、105℃になるまで練り込み、第一層用の未加硫ゴム組成物を得た。
表3に示す配合処方にしたがい、1.7Lの密閉型バンバリーミキサーを用いて、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を排出温度170℃になるまで5分間混練りし、混練物を得た。さらに、得られた混練物を前記バンバリーミキサーにより、排出温度150℃で4分間、再度混練りした(リミル)。次に、2軸オープンロールを用いて、得られた混練物に硫黄および加硫促進剤を添加し、4分間、105℃になるまで練り込み、第二層用の未加硫ゴム組成物を得た。
上記で得た第一層用の未加硫ゴム組成物を所定の形状の口金を備えた押し出し機でトレッド部のトレッド面を構成するゴム層の形状に押し出し成形し、また、上記で得た第二層用の未加硫ゴム組成物を所定の形状の口金を備えた押し出し機でトレッド面を構成するゴム層よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層の形状に押し出し成形し、タイヤ成型機上で、他のタイヤ部材とともに貼り合わせて、未加硫タイヤを形成した。当該未加硫タイヤを、170℃の条件下で15分間プレス加硫することにより、試験用タイヤ(サイズ:175/60R18)を製造した。なお、第一層と第二層の厚みは、第二層のトレッド部に占める厚みの比率(%)が表3に示したものとなるように調節した。低密度部材を使用した場合には、低密度部材1〜3のうちのいずれを使用したかを、表3に示した。
得られた試験用タイヤについて、以下の評価を行った。結果を表3に示す。
試験用タイヤを、内圧250kPa、荷重4.51kN、速度100km/hの条件の下、15分間、突起(高さ5mm、直径10mmの円柱状のもの)の上を台上走行させ、その際のゴム欠け量を測定し、比較例1を100として指数表示した。指数値が大きいほどゴム欠け量が少なく、好ましい。100以上であることを目標性能とする。
試験用タイヤを車両に装着し、50±1km/hの速度で、ISO路面(ISO10844−2014)に準拠する路面を走行した。20mの区間を走行し、10m地点で、周波数800Hzの音圧値を記録した。比較例1を100として指数表示した。指数値が大きくなるほど音が小さく、好ましい。100を超えることを目標性能とする。
11 トレッド面を構成するゴム層
12 密度が最大のゴム層
2 サイドウォール
3 ビード部
31 ビードコア
4 カーカス
5 ベルト
6 バンド
61 エッジバンド
62 フルバンド
7 周方向溝
8 リム
9 低密度部材
91 凹溝
H トレッド部の厚み
h 密度が最大のゴム層の厚み
Claims (13)
- 二層以上のゴム層からなるトレッド部を備え、
前記二層以上のゴム層のうち、トレッド面を構成するゴム層の密度をDc、トレッド面を構成するゴム層よりタイヤ半径方向内側で密度が最大のゴム層の密度をDbとするとき、Db/Dc>1.00であり、
前記密度が最大のゴム層が、イソプレン系ゴムを含むゴム成分を含むゴム組成物からなる、タイヤ。 - 前記ゴム組成物が、少なくとも、前記ゴム成分が液状ポリマーを含むか、または、前記ゴム組成物が樹脂を含むものである、請求項1記載のタイヤ。
- 前記密度が最大のゴム層の、トレッド部に占める厚みの比率が、20%以上である、請求項1または2記載のタイヤ。
- 前記ゴム成分が、イソプレン系ゴム以外の少なくとも一種のジエン系ゴムを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載のタイヤ。
- 前記ゴム組成物がカーボンブラックを含有し、ゴム組成物中のカーボンブラックの含有量が25質量%未満である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のタイヤ。
- 前記Dcと前記Dbが、Db/Dc≧1.05である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のタイヤ。
- 前記Dcと前記Dbが、Db/Dc≧1.10である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のタイヤ。
- 前記Dcと前記Dbが、Db/Dc≧1.25である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のタイヤ。
- 前記液状ポリマーが、液状イソプレンゴムおよび液状スチレンイソプレンゴムからなる群から選択される少なくとも一つである、請求項2〜8のいずれか1項に記載のタイヤ。
- 前記樹脂が、石油樹脂およびフェノール系樹脂からなる群から選択される少なくとも一つである、請求項2〜9のいずれか1項に記載のタイヤ。
- 前記Dbが、2.20g/cm3以下である、請求項1〜10のいずれか1項に記載のタイヤ。
- 前記トレッド部のタイヤ内周面に、前記Dcよりも低い密度を有する低密度部材を備えた、請求項1〜11のいずれか1項に記載のタイヤ。
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