JP2023061783A - タイヤ - Google Patents

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益任 鈴木
Masutaka Suzuki
孝之 三木
Takayuki Miki
昇 岡部
Noboru Okabe
冬 繆
Dong Miao
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Abstract

【課題】 高速走行後における耐久性及び乗り心地性能を向上し得るタイヤを提供する。【解決手段】 トレッド部2を備えたタイヤ1である。トレッド部2は、接地面2aを形成するトレッドゴム2Aと、トレッドゴム2Aのタイヤ半径方向の内側に配されたバンド層8とを有している。バンド層8は、ポリエステル繊維からなるバンドコード8aが配列された少なくとも1枚のバンドプライ8Aを含んでいる。バンドコード8aは、2.5%伸張時の応力σ1が0.05N/tex以上、0.18N/tex以下であり、かつ、5.0%伸張時の応力σ2が0.09N/tex以上、0.33N/tex以下である。トレッドゴム2Aは、スチレンを含んでいる。トレッドゴム2Aは、ガラス転移点Tgが-20℃以上であるゴム組成物で構成されている。トレッドゴム2Aのゴム成分100質量部中のスチレン含有量Sは、25質量部以下である。【選択図】 図1

Description

本開示は、トレッド部を備えたタイヤに関する。
従来、接地面を形成するトレッドゴムと、トレッドゴムのタイヤ半径方向の内側に配されたバンド層とを有するトレッド部を備えたタイヤが知られている。例えば、下記特許文献1は、有機繊維からなるコードが配列されたジョイントレスバンドを備えたタイヤを提案している。
特開2019-178294号公報
しかしながら、近年、車両性能の向上や、高速道路等のインフラの整備に伴い、特許文献1のタイヤにおいても、高速走行後における耐久性及び乗り心地性能に対して、更なる改善の余地があった。
本開示は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、高速走行後における耐久性及び乗り心地性能を向上し得るタイヤを提供することを主たる目的としている。
本開示は、トレッド部を備えたタイヤであって、前記トレッド部は、接地面を形成するトレッドゴムと、前記トレッドゴムのタイヤ半径方向の内側に配されたバンド層とを有し、前記バンド層は、ポリエステル繊維を含むバンドコードが配列された少なくとも1枚のバンドプライを含み、前記バンドコードは、2.5%伸張時の応力が0.05N/tex以上、0.18N/tex以下であり、かつ、5.0%伸張時の応力が0.09N/tex以上、0.33N/tex以下であり、前記トレッドゴムは、スチレンを含み、かつ、ガラス転移点が-20℃以上であるゴム組成物で構成され、前記トレッドゴムのゴム成分100質量部中のスチレン含有量が、25質量部以下である。
本開示のタイヤは、このようなトレッドゴムとバンド層とを有することで、高速走行後における耐久性及び乗り心地性能を向上することができる。
本実施形態のタイヤの断面図である。 本実施形態のバンド層の斜視図である。
以下、本開示の実施の一形態が図面に基づき詳細に説明される。
図1は、本実施形態のタイヤ1の正規状態における回転軸を含むタイヤ子午線断面図が示されている。ここで、「正規状態」とは、タイヤ1が空気入りタイヤの場合、タイヤ1が正規リムにリム組みされ、かつ、正規内圧に調整された無負荷の状態である。以下、特に言及しない場合、タイヤ1の各部の寸法等は、この正規状態で測定された値である。
「正規リム」は、タイヤ1が基づいている規格を含む規格体系が有る場合、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばJATMAであれば "標準リム" 、TRAであれば "Design Rim" 、ETRTOであれば"Measuring Rim" である。「正規リム」は、タイヤ1が基づいている規格を含む規格体系が無い場合、リム組み可能であって、エア漏れを生じさせないリムのうち、最もリム径が小さく、その中で最もリム幅が小さいリムである。
「正規内圧」は、タイヤ1が基づいている規格を含む規格体系が有る場合、各規格がタイヤ毎に定める空気圧であり、JATMAであれば "最高空気圧" 、TRAであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ETRTOであれば "INFLATION PRESSURE" である。「正規内圧」は、タイヤ1が基づいている規格を含む規格体系が無い場合、乗用車用タイヤであれば250kPaとする。
本実施形態のタイヤ1は、乗用車用タイヤとして好適に用いられる。ここで、本明細書において乗用車用タイヤとは、4輪走行する自動車に取り付けられることを前提とした空気入りタイヤであって、正規荷重が1000kg以下のものを指す。
なお、乗用車用タイヤとしては、正規荷重が1000kg以下であれば、特に限定されるものではないが、トレッド部2での過度な変形を抑制する観点から正規荷重は、900kgのものに適用されることが好ましく、750kgのものに適用されることがより好ましく、700kgのものに適用されることがさらに好ましい。
「正規荷重」は、タイヤ1が基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、JATMAであれば "最大負荷能力" 、TRAであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ETRTOであれば "LOAD CAPACITY" である。
なお、タイヤ1は、乗用車用タイヤに特定されるものではなく、例えば、重荷重用タイヤ、二輪車用タイヤ、競技用タイヤ等の空気入りタイヤ、内部に加圧された空気が充填されない非空気式タイヤ等の様々なタイヤ1に応用され得る。
図1に示されるように、本実施形態のタイヤ1は、環状に延びるトレッド部2と、トレッド部2の両側に延びる一対のサイドウォール部3と、サイドウォール部3に連なって延びる一対のビード部4とを含んでいる。タイヤ1は、例えば、一対のビード部4のビードコア5間に跨って延びるトロイド状のカーカス6と、カーカス6のタイヤ半径方向外側かつトレッド部2のタイヤ半径方向の内側に配されたベルト層7とを有しており、以下の特徴を有している。
本実施形態のトレッド部2は、接地面2aを形成するトレッドゴム2Aと、トレッドゴム2Aのタイヤ半径方向の内側に配されたバンド層8とを有している。
本実施形態のトレッドゴム2Aは、少なくともスチレンを含むゴム組成物で構成されている。トレッドゴム2Aのゴム成分100質量部中のスチレン含有量Sは、好ましくは、25質量部以下である。本実施形態のトレッドゴム2Aは、ゴム組成物のガラス転移点Tgが-20℃以上である。
図2は、本実施形態のバンド層8の斜視図である。図1及び図2に示されるように、本実施形態のバンド層8は、ポリエステル繊維を含むバンドコード8aが配列された少なくとも1枚のバンドプライ8Aを含んでいる。バンドコード8aは、好ましくは、2.5%伸張時の応力σ1が0.05N/tex以上、0.18N/tex以下であり、かつ、5.0%伸張時の応力σ2が0.09N/tex以上、0.33N/tex以下である。
これらの特徴を備えることで、本実施形態のタイヤ1は、高速走行後における耐久性及び乗り心地性能を向上することができ、そのメカニズムは、以下のように推測される。但し、本実施形態における効果は、以下の理論に拘束されるものではない。
本実施形態のトレッドゴム2Aは、ゴム成分中に25質量部以下の範囲でスチレンを含むことにより、ゴム成分中のスチレン部によるドメインが生じる。これにより、タイヤ1は、走行時の衝撃をトレッドゴム2A中で吸収させ易くすることが可能になると考えられる。
同時に、トレッドゴム2Aは、スチレンをゴム成分の4分の1以下の量とすることで、ゴム成分が高速走行時の熱により、過度に軟化することが抑制される。これにより、タイヤ1は、冷却された際にスチレン部の再凝集によりトレッド部2の表面にフラットスポットが発生することを抑制することができると考えられる。
また、トレッドゴム2Aは、ガラス転移温度を-20℃以上とすることにより、常温及び高速走行時の高温において、ゴム弾性を発揮し易くすることができ、トレッド部2に伝わる衝撃をより吸収し易くすることができる。
さらに、本実施形態のバンド層8は、ポリエステル繊維を含んでいる。本実施形態のバンド層8は、ポリエステル繊維が、ナイロン等の従来用いられる繊維に比べ、ガラス転移温度が高い材料であることから、高速走行時の熱によって軟化することが抑制される。
これにより、タイヤ1は、高速走行時に遠心力が加わった場合にも、バンド層8が拘束力を発揮し、高速走行後に冷却される際のヒートセットを抑制し、トレッド部2の接地面2aにフラットスポットが生じることを抑制することができる。
同時に、バンドコード8aは、2.5%伸長時の応力σ1を0.05N/tex以上、0.18N/tex以下の範囲とすることで、正規内圧が負荷された時にコードに張力を発生させることができる。また、バンドコード8aは、5.0%伸長時の応力を0.09N/tex以上、0.33N/tex以下の範囲とすることで、高速走行時の拘束力を高め、バンド層8が遠心力で伸びにくくすることができる。
これにより、タイヤ1は、トレッド部2の変形が抑制され、発熱が小さくなり、ひいてはヒートセット及びフラットスポットの発生を抑制することができる。
以上により、トレッドゴム2A中で衝撃を吸収し易く、かつトレッドゴム2A、バンド層8の双方で高速走行後にフラットスポットが生じにくい状態となる為、高速走行後においてもタイヤ1の真円度を保つことが可能となり、再走行させた際の変形が均一である為、耐久性及び乗り心地性能の総合性能を向上させることが可能になると考えられる。
以下、本実施形態のトレッドゴム2Aが詳細に説明される。
本実施形態のトレッドゴム2Aは、上述のように、ゴム成分中にスチレンを含んでいる。このようなゴム成分としては、例えば、スチレンブタジエンゴム(SBR)、スチレンイソプレンゴム(SIR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、スチレンエチレンブタジエン共重合体等が挙げられる。
トレッドゴム2Aに用いられるその他のゴム成分としては、例えば、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)等のイソプレン系ゴム、ブタジエンゴム(BR)、クロロプレンゴム(CR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、ブチルゴム(IIR)等のジエン系ゴムが挙げられる。
その他のゴム成分は、単独で用いてもよく、異なる2種以上のゴム成分を併用してもよい。その他のゴム成分としては、ゴム成分中に相分離構造を形成させ、スチレンドメインを得る観点から、イソプレン系ゴム及びBRの少なくとも一方を用いることが好ましい。このため、トレッドゴム2Aは、ゴム成分をイソプレン系ゴム及びSBRの組み合わせ、SBR及びBRの組み合わせ、イソプレン系ゴム、SBR及びBRの組み合わせとすることが好ましい。
トレッドゴム2Aは、SBRを用いることが好ましい。トレッドゴム2Aは、1種のSBRを単独で用いてもよく、異なる2種以上のSBRを組み合わせて用いてもよい。
トレッドゴム2Aのゴム成分100質量部中のスチレン含有量Sは、上述のように、好ましくは、25質量部以下である。このようなトレッドゴム2Aは、スチレン成分の凝集による結合を減少させることができ、トレッド部2におけるフラットスポットの発生を抑制することができる。このような観点から、トレッドゴム2Aのゴム成分100質量部中のスチレン含有量Sは、より好ましくは、20質量部以下である。
トレッドゴム2Aのゴム成分中のスチレン含有量Sは、トレッドゴム2A中で転動時の衝撃を吸収し易くする観点から、好ましくは、5質量部以上である。なお、ゴム成分中のスチレン含有量Sは、トレッドゴム2Aのゴム成分中におけるスチレンの質量部を指し、樹脂成分等のアセトンによりゴム組成物中から抽出することができる成分由来のスチレンは除かれるものである。
スチレン含有量Sは、例えば、SBR1(スチレン含有量25%)を50質量部、SBR2(スチレン含有量35%)を10質量部含むゴム組成物であれば、以下の数式(1)により、16質量部として算出される。
{(25×50)+(35×10)}/100 = 16 … (1)
ゴム成分中のスチレン含有量Sは、数式(1)から理解できるように、スチレン単位を有するゴム成分の含有量、及び、各スチレン単位を有するゴム成分に含まれるスチレン含有量により、適宜調整することができる。
トレッドゴム2Aに用いられるゴム成分100質量部中のSBRの含有量は、例えば、5質量部超が好ましく、50質量部超がより好ましく、55質量部以上がさらに好ましい。一方、SBRの含有量の上限としては、100質量部以下が好ましく、70質量部以下がより好ましく、65質量部以下がさらに好ましく、60質量部以下が最も好ましい。このような範囲内とすることにより、本実施形態の効果がより得られ易くなる。
SBRの重量平均分子量は、例えば、10万超、200万未満である。SBRのスチレン含量は、5質量%超が好ましく、10質量%超がより好ましく、15質量%超がさらに好ましい。一方、発熱性と耐久性の観点から、SBRのスチレン含量の上限は、50質量%未満が好ましく、40質量%未満がより好ましく、35質量%未満がさらに好ましい。
SBRのビニル結合量(1,2-結合ブタジエン単位量)は、例えば、5質量%超、70質量%未満である。なお、SBRの構造同定(スチレン含量、ビニル結合量の測定)は、例えば、日本電子(株)製JNM-ECAシリーズの装置を用いて行うことができる。
SBRとしては特に限定されず、例えば、乳化重合スチレンブタジエンゴム(E-SBR)、溶液重合スチレンブタジエンゴム(S-SBR)等が使用できる。SBRは、非変性SBR、変性SBRのいずれであってもよく、ブタジエン部の2重結合を水素添加させた水添SBRであってもよい。
変性SBRとしては、シリカ等の充填剤と相互作用する官能基を有するSBRであればよく、例えば、SBRの少なくとも一方の末端を、官能基を有する化合物(変性剤)で変性された末端変性SBR(末端に官能基を有する末端変性SBR)や、主鎖に官能基を有する主鎖変性SBRや、主鎖及び末端に官能基を有する主鎖末端変性SBR(例えば、主鎖に官能基を有し、少なくとも一方の末端を変性剤で変性された主鎖末端変性SBR)や、分子中に2個以上のエポキシ基を有する多官能化合物により変性(カップリング)され、水酸基やエポキシ基が導入された末端変性SBR等が挙げられる。
このような官能基としては、例えば、アミノ基、アミド基、シリル基、アルコキシシリル基、イソシアネート基、イミノ基、イミダゾール基、ウレア基、エーテル基、カルボニル基、オキシカルボニル基、メルカプト基、スルフィド基、ジスルフィド基、スルホニル基、スルフィニル基、チオカルボニル基、アンモニウム基、イミド基、ヒドラゾ基、アゾ基、ジアゾ基、カルボキシル基、ニトリル基、ピリジル基、アルコキシ基、水酸基、オキシ基、エポキシ基等が挙げられる。なお、これらの官能基は、置換基を有していてもよい。
また、変性SBRとしては、例えば、以下の化学式1で表される化合物(変性剤)により変性されたSBRが使用できる。
Figure 2023061783000002
なお、化学式1中、R1、R2及びR3は、同一又は異なって、アルキル基、アルコキシ基、シリルオキシ基、アセタール基、カルボキシル基(-COOH)、メルカプト基(-SH)又はこれらの誘導体を表す。R4及びR5は、同一又は異なって、水素原子又はアルキル基を表す。R4及びR5は結合して窒素原子と共に環構造を形成してもよい。nは整数を表す。
この化学式で表される化合物(変性剤)により変性された変性SBRとしては、溶液重合のスチレンブタジエンゴム(S-SBR)の重合末端(活性末端)をこの化学式で表される化合物により変性されたSBRが使用できる。
R1、R2及びR3としては、アルコキシ基(好ましくは炭素数1ないし8、より好ましくは炭素数1ないし4のアルコキシ基)が好適である。R4及びR5としては、アルキル基(好ましくは炭素数1ないし3のアルキル基)が好適である。nは、好ましくは1ないし5、より好ましくは2ないし4、さらに好ましくは3である。また、R4及びR5が結合して窒素原子と共に環構造を形成する場合、4ないし8員環であることが好ましい。なお、アルコキシ基には、シクロアルコキシ基(シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(フェノキシ基、ベンジルオキシ基等)も含まれる。
具体的な変性剤としては、2-ジメチルアミノエチルトリメトキシシラン、3-ジメチルアミノプロピルトリメトキシシラン、2-ジメチルアミノエチルトリエトキシシラン、3-ジメチルアミノプロピルトリエトキシシラン、2-ジエチルアミノエチルトリメトキシシラン、3-ジエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、2-ジエチルアミノエチルトリエトキシシラン、3-ジエチルアミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
また、変性SBRとしては、以下の化合物(変性剤)により変性された変性SBRも使用できる。変性剤としては、例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、トリメチロールエタントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル等の多価アルコールのポリグリシジルエーテル;ジグリシジル化ビスフェノールA等の2個以上のフェノール基を有する芳香族化合物のポリグリシジルエーテル;1,4-ジグリシジルベンゼン、1,3,5-トリグリシジルベンゼン、ポリエポキシ化液状ポリブタジエン等のポリエポキシ化合物;4,4’-ジグリシジル-ジフェニルメチルアミン、4,4’-ジグリシジル-ジベンジルメチルアミン等のエポキシ基含有3級アミン;ジグリシジルアニリン、N,N’-ジグリシジル-4-グリシジルオキシアニリン、ジグリシジルオルソトルイジン、テトラグリシジルメタキシレンジアミン、テトラグリシジルアミノジフェニルメタン、テトラグリシジル-p-フェニレンジアミン、ジグリシジルアミノメチルシクロヘキサン、テトラグリシジル-1,3-ビスアミノメチルシクロヘキサン等のジグリシジルアミノ化合物;ビス-(1-メチルプロピル)カルバミン酸クロリド、4-モルホリンカルボニルクロリド、1-ピロリジンカルボニルクロリド、N,N-ジメチルカルバミド酸クロリド、N,N-ジエチルカルバミド酸クロリド等のアミノ基含有酸クロリド;1,3-ビス-(グリシジルオキシプロピル)-テトラメチルジシロキサン、(3-グリシジルオキシプロピル)-ペンタメチルジシロキサン等のエポキシ基含有シラン化合物;(トリメチルシリル)[3-(トリメトキシシリル)プロピル]スルフィド、(トリメチルシリル)[3-(トリエトキシシリル)プロピル]スルフィド、(トリメチルシリル)[3-(トリプロポキシシリル)プロピル]スルフィド、(トリメチルシリル)[3-(トリブトキシシリル)プロピル]スルフィド、(トリメチルシリル)[3-(メチルジメトキシシリル)プロピル]スルフィド、(トリメチルシリル)[3-(メチルジエトキシシリル)プロピル]スルフィド、(トリメチルシリル)[3-(メチルジプロポキシシリル)プロピル]スルフィド、(トリメチルシリル)[3-(メチルジブトキシシリル)プロピル]スルフィド等のスルフィド基含有シラン化合物;エチレンイミン、プロピレンイミン等のN-置換アジリジン化合物;メチルトリエトキシシラン、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、N,N-ビス(トリメチルシリル)-3-アミノプロピルトリエトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノエチルトリメトキシシラン、N,N-ビス(トリメチルシリル)アミノエチルトリエトキシシラン等のアルコキシシラン;4-N,N-ジメチルアミノベンゾフェノン、4-N,N-ジ-t-ブチルアミノベンゾフェノン、4-N,N-ジフェニルアミノベンゾフェノン、4,4’-ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4’-ビス(ジフェニルアミノ)ベンゾフェノン、N,N,N’,N’-ビス-(テトラエチルアミノ)ベンゾフェノン等のアミノ基及び/又は置換アミノ基を有する(チオ)ベンゾフェノン化合物;4-N,N-ジメチルアミノベンズアルデヒド、4-N,N-ジフェニルアミノベンズアルデヒド、4-N,N-ジビニルアミノベンズアルデヒド等のアミノ基及び/又は置換アミノ基を有するベンズアルデヒド化合物;N-メチル-2-ピロリドン、N-ビニル-2-ピロリドン、N-フェニル-2-ピロリドン、N-t-ブチル-2-ピロリドン、N-メチル-5-メチル-2-ピロリドン等のN-置換ピロリドンN-メチル-2-ピペリドン、N-ビニル-2-ピペリドン、N-フェニル-2-ピペリドン等のN-置換ピペリドン;N-メチル-ε-カプロラクタム、N-フェニル-ε-カプロラクタム、N-メチル-ω-ラウリロラクタム、N-ビニル-ω-ラウリロラクタム、N-メチル-β-プロピオラクタム、N-フェニル-β-プロピオラクタム等のN-置換ラクタム類;の他、N,N-ビス-(2,3-エポキシプロポキシ)-アニリン、4,4-メチレン-ビス-(N,N-グリシジルアニリン)、トリス-(2,3-エポキシプロピル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6-トリオン類、N,N-ジエチルアセトアミド、N-メチルマレイミド、N,N-ジエチル尿素、1,3-ジメチルエチレン尿素、1,3-ジビニルエチレン尿素、1,3-ジエチル-2-イミダゾリジノン、1-メチル-3-エチル-2-イミダゾリジノン、4-N,N-ジメチルアミノアセトフェン、4-N,N-ジエチルアミノアセトフェノン、1,3-ビス(ジフェニルアミノ)-2-プロパノン、1,7-ビス(メチルエチルアミノ)-4-ヘプタノン等を挙げることができる。なお、この化合物(変性剤)による変性は、公知の方法で実施可能である。
SBRとしては、例えば、住友化学(株)、JSR(株)、旭化成(株)、日本ゼオン(株)等により製造・販売されているSBRが使用できる。
トレッドゴム2Aに用いられるゴム組成物は、必要に応じて、さらにイソプレン系ゴムを含んでもよい。この場合、ゴム成分100質量部中のイソプレン系ゴムの含有量(合計含有量)は、良好な高速走行時の低発熱性と耐久性が得られる観点から、5質量部以上が好ましい。
一方、イソプレン系ゴムの含有量の上限としては特に限定されないが、良好な乗り心地性能を得る観点から、95質量部以下が好ましく、80質量部以下がより好ましく、50質量部以下がさらに好ましく、35質量部以下が最も好ましい。イソプレン系ゴムとしては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、改質NR、変性NR、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が使用できる。IRとしては、特に限定されず、例えば、IR2200等、タイヤ工業において一般的なものが使用できる。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(UPNR)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、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。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
トレッドゴム2Aに用いられるゴム組成物は、必要に応じて、さらにBRを含んでもよい。この場合、ゴム成分100質量部中のBRの含有量は、例えば、耐摩耗性の観点から、5質量部超が好ましく、10質量部超がより好ましい。一方、BRの含有量の上限としては特に限定されないが、95質量部以下が好ましく、40質量部未満がより好ましく、30質量部以下がさらに好ましく、20質量部以下であることが最も好ましい。
BRの重量平均分子量は、例えば、10万超、200万未満である。BRのビニル結合量は、例えば、1質量%超、30質量%未満である。BRのシス量は、例えば1質量%超、98質量%未満である。BRのトランス量は、例えば、1質量%超、60質量%未満である。
BRとしては、特に限定されず、高シス含量(シス含量が90%以上)のBR、低シス含量のBR、シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するBR等が使用できる。BRは、非変性BR、変性BRのいずれでもよく、変性BRとしては、上述の官能基が導入された変性BRが挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なお、シス含量は、赤外吸収スペクトル分析法によって測定できる。
BRとしては、例えば、宇部興産(株)、JSR(株)、旭化成(株)、日本ゼオン(株)等の製品が使用できる。
また、トレッドゴム2Aのゴム組成物は、その他のゴム成分として、ニトリルゴム(NBR)等のタイヤ1の製造に一般的に用いられるゴム(ポリマー)を含んでもよい。
本実施形態において、トレッドゴム2Aのゴム組成物は、充填剤を含有することが好ましい。具体的な充填剤としては、例えば、シリカ、カーボンブラック、炭酸カルシウム、タルク、アルミナ、クレー、水酸化アルミニウム、マイカ等が挙げられ、これらの中でも、シリカ、カーボンブラックが、補強剤として好ましく使用できる。なお、シリカを使用する場合には、シランカップリング剤と併用することが好ましい。
トレッドゴム2Aのゴム組成物は、シリカを含むことが好ましい。シリカのBET比表面積は、良好な耐久性が得られる観点から140m2/g超が好ましく、160m2/g超がより好ましい。一方、良好な転がり抵抗性を得られる観点からは250m2/g未満が好ましく、220m2/g未満であることがより好ましい。なお、このBET比表面積は、ASTM D3037-93に準じてBET法で測定されるN2SAの値である。
また、シリカの平均一次粒子径の大きさは、良好な補強性を得て耐久性を向上させる観点から、22nm以下であることが好ましく、18nm以下であることがより好ましい。一方、下限としては特に限定されないが、10nm以上であることが好ましい。なお、シリカの平均一次粒子径は、ゴム組成物中から、電子顕微鏡(TEM)等により観察されたそれぞれのシリカの一次粒子像に対して、その面積を算出し、同じ面積を持つ円の直径に近似した値から平均値を求めることにより算出することができる。
充填補強剤としてシリカを用いる場合、ゴム成分100質量部に対するシリカの含有量は、良好な耐久性を得る観点から、35質量部超が好ましく、40質量部超がより好ましい。一方、シリカの含有量の上限としては、特に限定されないが、200質量部未満が好ましく、150質量部未満がより好ましく、70質量部未満がより好ましく、65質量部未満がより好ましく、60質量部未満がさらに好ましい。
シリカとしては、例えば、乾式法シリカ(無水シリカ)、湿式法シリカ(含水シリカ)等が挙げられる。シリカとしては、これらの中でも、シラノール基が多いという理由から、湿式法シリカが好ましい。シリカとしては、これらの含水シリカ等を原料としたもの以外に、例えば、もみ殻等のバイオマス材料を原料としたシリカが用いられてもよい。
シリカとしては、例えば、デグッサ社、ローディア社、東ソー・シリカ(株)、ソルベイジャパン(株)、(株)トクヤマ等の製品が使用できる。
トレッドゴム2Aのゴム組成物は、シリカと共に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、特に限定されず、例えば、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(2-トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(4-トリエトキシシリルブチル)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(2-トリエトキシシリルエチル)トリスルフィド、ビス(4-トリメトキシシリルブチル)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)ジスルフィド、ビス(4-トリエトキシシリルブチル)ジスルフィド、ビス(3-トリメトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2-トリメトキシシリルエチル)ジスルフィド、ビス(4-トリメトキシシリルブチル)ジスルフィド、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、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等のスルフィド系、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、2-メルカプトエチルトリエトキシシラン、Momentive社製のNXT、NXT-Z等のメルカプト系、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニル系、3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノ系、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のグリシドキシ系、3-ニトロプロピルトリメトキシシラン、3-ニトロプロピルトリエトキシシラン等のニトロ系、3-クロロプロピルトリメトキシシラン、3-クロロプロピルトリエトキシシラン等のクロロ系等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
シランカップリング剤としては、例えば、デグッサ社、Momentive社、信越シリコーン(株)、東京化成工業(株)、アヅマックス(株)、東レ・ダウコーニング(株)等の製品が使用できる。
シランカップリング剤の含有量は、シリカ100質量部に対して、例えば、3質量部超、25質量部未満である。
トレッドゴム2Aのゴム組成物は、カーボンブラックを含むことが好ましい。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、例えば、1質量部超、200質量部未満である。
カーボンブラックとしては、特に限定されず、SAF、ISAF、HAF、MAF、FEF、SRF、GPF、APF、FF、CF、SCF及びECFのようなファーネスブラック(ファーネスカーボンブラック);アセチレンブラック(アセチレンカーボンブラック);FT及びMTのようなサーマルブラック(サーマルカーボンブラック);EPC、MPC及びCCのようなチャンネルブラック(チャンネルカーボンブラック);グラファイト等を挙げることができる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は、例えば、30m2/g超、250m2/g未満である。カーボンブラックのジブチルフタレート(DBP)吸収量は、例えば、50ml/100g超、250ml/100g未満である。なお、カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、ASTM D4820-93に従って測定され、DBP吸収量は、ASTM D2414-93に従って測定される。
具体的なカーボンブラックとしては、特に限定されず、N134、N110、N220、N234、N219、N339、N330、N326、N351、N550、N762等が挙げられる。市販品としては、例えば、旭カーボン(株)、キャボットジャパン(株)、東海カーボン(株)、三菱化学(株)、ライオン(株)、新日化カーボン(株)、コロンビアカーボン社等の製品が使用できる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
トレッドゴム2Aのゴム組成物は、カーボンブラック、シリカの他に、タイヤ工業において一般的に用いられている、例えば、炭酸カルシウム、タルク、アルミナ、クレー、水酸化アルミニウム、マイカ等の充填剤をさらに含有してもよい。これらの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.1質量部超、200質量部未満である。
トレッドゴム2Aのゴム組成物は、オイル(伸展油を含む)や液状ゴム等を軟化剤として含んでもよい。これらの合計含有量は、ゴム成分100質量部に対して5質量部超が好ましい。合計含有量の上限としては、70質量部未満が好ましく、50質量部未満がより好ましく、30質量部未満がさらに好ましい。なお、オイルの含有量には、ゴム(油展ゴム)に含まれるオイルの量も含まれる。
オイルとしては、例えば、鉱物油(一般にプロセスオイルと言われる)、植物油脂、又はその混合物が挙げられる。鉱物油(プロセスオイル)としては、例えば、パラフィン系プロセスオイル、アロマ系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル等を用いることができる。植物油脂としては、ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落花生油、ロジン、パインオイル、パインタール、トール油、コーン油、こめ油、べに花油、ごま油、オリーブ油、ひまわり油、パーム核油、椿油、ホホバ油、マカデミアナッツ油、桐油等が挙げられる。なお、オイルは、ライフサイクルアセスメントの観点から、例えば、混合用ミキサー、自動車用エンジン等の潤滑油として用いられた後のマシンオイルや廃食油等が適宜用いられてもよい。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
具体的なプロセスオイル(鉱物油)としては、例えば、出光興産(株)、三共油化工業(株)、(株)ジャパンエナジー、オリソイ社、H&R社、豊国製油(株)、昭和シェル石油(株)、富士興産(株)等の製品が使用できる。
軟化剤として挙げた液状ゴムとは、常温(25℃)で液体状態の重合体であり、かつ、固体ゴムと同様のモノマーを構成要素とする重合体である。液状ゴムとしては、ファルネセン系ポリマー、液状ジエン系重合体及びそれらの水素添加物等が挙げられる。
液状ジエン系重合体としては、液状スチレンブタジエン共重合体(液状SBR)、液状ブタジエン重合体(液状BR)、液状イソプレン重合体(液状IR)、液状スチレンイソプレン共重合体(液状SIR)等が挙げられる。
液状ジエン系重合体は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)が、例えば、1.0×103超、2.0×105未満である。なお、本明細書において、液状ジエン系重合体のMwは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算値である。
液状ゴムとしては、例えば、クラレ(株)、クレイバレー社等の製品が使用できる。
また、トレッドゴム2Aのゴム組成物は、必要に応じて、樹脂成分を含有することが好ましい。樹脂成分は、常温で固体であっても、液体であってもよく、具体的な樹脂成分としては、スチレン系樹脂、クマロン系樹脂、テルペン系樹脂、C5樹脂、C9樹脂、C5C9樹脂、アクリル系樹脂等の樹脂成分が挙げられ、2種以上を併用してもよい。樹脂成分の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、2質量部超で、45質量部未満が好ましく、30質量部未満がより好ましい。
スチレン系樹脂は、スチレン系単量体を構成モノマーとして用いたポリマーであり、スチレン系単量体を主成分(50質量%以上)として重合させたポリマー等が挙げられる。具体的なスチレン系樹脂としては、スチレン系単量体(スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、α-メチルスチレン、p-メトキシスチレン、p-tert-ブチルスチレン、p-フェニルスチレン、o-クロロスチレン、m-クロロスチレン、p-クロロスチレン等)をそれぞれ単独で重合した単独重合体、2種以上のスチレン系単量体を共重合した共重合体の他、スチレン系単量体及びこれと共重合し得る他の単量体のコポリマーも挙げられる。
他の単量体としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のアクリロニトリル類、アクリル類、メタクリル酸等の不飽和カルボン酸類、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル等の不飽和カルボン酸エステル類、クロロプレン、ブタジエンイソプレン等のジエン類、1-ブテン、1-ペンテンのようなオレフィン類;無水マレイン酸等のα,β-不飽和カルボン酸又はその酸無水物;等が例示できる。
クマロン系樹脂としては、クマロンインデン樹脂が好ましく使用される。クマロンインデン樹脂は、樹脂の骨格(主鎖)を構成するモノマー成分として、クマロン及びインデンを含む樹脂である。クマロン、インデン以外に骨格に含まれるモノマー成分としては、スチレン、α-メチルスチレン、メチルインデン、ビニルトルエン等が挙げられる。
クマロンインデン樹脂の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、1.0質量部超、50.0質量部未満である。
クマロンインデン樹脂の水酸基価(OH価)は、例えば、15mgKOH/g超、150mgKOH/g未満である。なお、OH価とは、樹脂1gをアセチル化するとき、水酸基と結合した酢酸を中和するのに要する水酸化カリウムの量をミリグラム数で表したものであり、電位差滴定法(JIS-K0070:1992)により測定した値である。
クマロンインデン樹脂の軟化点は、例えば、30℃超、160℃未満である。なお、軟化点は、JIS-K6220-1:2001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。
テルペン系樹脂としては、ポリテルペン、テルペンフェノール、芳香族変性テルペン樹脂等が挙げられる。ポリテルペンは、テルペン化合物を重合して得られる樹脂及びそれらの水素添加物である。テルペン化合物は、(C5H8)nの組成で表される炭化水素及びその含酸素誘導体で、モノテルペン(C10H16)、セスキテルペン(C15H24)、ジテルペン(C20H32)等に分類されるテルペンを基本骨格とする化合物であり、例えば、α-ピネン、β-ピネン、ジペンテン、リモネン、ミルセン、アロオシメン、オシメン、α-フェランドレン、α-テルピネン、γ-テルピネン、テルピノレン、1,8-シネオール、1,4-シネオール、α-テルピネオール、β-テルピネオール、γ-テルピネオール等が挙げられる。
ポリテルペンとしては、上述したテルペン化合物を原料とするα-ピネン樹脂、β-ピネン樹脂、リモネン樹脂、ジペンテン樹脂、β-ピネン/リモネン樹脂等のテルペン樹脂の他、該テルペン樹脂に水素添加処理した水素添加テルペン樹脂も挙げられる。
テルペンフェノールとしては、テルペン化合物とフェノール系化合物とを共重合した樹脂、及び該樹脂に水素添加処理した樹脂が挙げられ、具体的なテルペンフェノールとしては、テルペン化合物、フェノール系化合物及びホルマリンを縮合させた樹脂が挙げられる。
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、キシレノール等が挙げられる。芳香族変性テルペン樹脂としては、テルペン樹脂を芳香族化合物で変性して得られる樹脂、及び該樹脂に水素添加処理した樹脂が挙げられる。
なお、芳香族化合物としては、芳香環を有する化合物であれば特に限定されないが、例えば、フェノール、アルキルフェノール、アルコキシフェノール、不飽和炭化水素基含有フェノール等のフェノール化合物;ナフトール、アルキルナフトール、アルコキシナフトール、不飽和炭化水素基含有ナフトール等のナフトール化合物;スチレン、アルキルスチレン、アルコキシスチレン、不飽和炭化水素基含有スチレン等のスチレン誘導体;クマロン、インデン等が挙げられる。
「C5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ないし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。
「C9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ないし10個相当の石油留分が挙げられる。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、及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、加工し易く、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又は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、クレイトン社、イーストマンケミカル社等より市販されているものを使用することができる。
「C5C9樹脂」とは、C5留分と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留分及びC9留分としては、前記の石油留分が挙げられる。C5C9樹脂としては、例えば、東ソー(株)、LUHUA社等より市販されているものを使用することができる。
アクリル系樹脂としては、特に限定されないが、例えば、無溶剤型アクリル系樹脂が使用できる。
無溶剤型アクリル系樹脂は、副原料となる重合開始剤、連鎖移動剤、有機溶媒等を極力使用せずに、高温連続重合法(高温連続塊重合法)により合成された(メタ)アクリル系樹脂(重合体)が挙げられる。なお、本明細書において、(メタ)アクリルは、メタクリル及びアクリルを意味する。
アクリル系樹脂を構成するモノマー成分としては、例えば、(メタ)アクリル酸や、(メタ)アクリル酸エステル(アルキルエステル、アリールエステル、アラルキルエステル等)、(メタ)アクリルアミド、及び(メタ)アクリルアミド誘導体等の(メタ)アクリル酸誘導体が挙げられる。
また、アクリル系樹脂を構成するモノマー成分として、(メタ)アクリル酸や(メタ)アクリル酸誘導体と共に、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルナフタレン、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ジビニルナフタレン等の芳香族ビニルが使用されてもよい。
アクリル系樹脂は、(メタ)アクリル成分のみで構成される樹脂であっても、(メタ)アクリル成分以外の成分をも構成要素とする樹脂であってもよい。また、アクリル系樹脂は、水酸基、カルボキシル基、シラノール基等を有していてよい。
樹脂成分としては、例えば、丸善石油化学(株)、住友ベークライト(株)、ヤスハラケミカル(株)、東ソー(株)、Rutgers Chemicals社、BASF社、アリゾナケミカル社、日塗化学(株)、(株)日本触媒、JXエネルギー(株)、荒川化学工業(株)、田岡化学工業(株)等の製品が使用できる。
トレッドゴム2Aのゴム組成物は、老化防止剤を含むことが好ましい。老化防止剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、1質量部超、10質量部未満である。
老化防止剤としては、例えば、フェニル-α-ナフチルアミン等のナフチルアミン系老化防止剤;オクチル化ジフェニルアミン、4,4′-ビス(α,α′-ジメチルベンジル)ジフェニルアミン等のジフェニルアミン系老化防止剤;N-イソプロピル-N′-フェニル-p-フェニレンジアミン、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、N,N′-ジ-2-ナフチル-p-フェニレンジアミン等のp-フェニレンジアミン系老化防止剤;2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリンの重合物等のキノリン系老化防止剤;2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノール、スチレン化フェノール等のモノフェノール系老化防止剤;テトラキス-[メチレン-3-(3′,5′-ジ-t-ブチル-4′-ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン等のビス、トリス、ポリフェノール系老化防止剤等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、老化防止剤としては、例えば、精工化学(株)、住友化学(株)、大内新興化学工業(株)、フレキシス社等の製品が使用できる。
トレッドゴム2Aのゴム組成物は、ステアリン酸を含んでもよい。ステアリン酸の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.5質量部超、10.0質量部未満である。ステアリン酸としては、従来公知のものが使用でき、例えば、日油(株)、NOF社、花王(株)、富士フイルム和光純薬(株)、千葉脂肪酸(株)等の製品が使用できる。
トレッドゴム2Aのゴム組成物は、酸化亜鉛を含んでもよい。酸化亜鉛の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.5質量部超、10質量部未満である。酸化亜鉛としては、従来公知のものを使用でき、例えば、三井金属鉱業(株)、東邦亜鉛(株)、ハクスイテック(株)、正同化学工業(株)、堺化学工業(株)等の製品が使用できる。
トレッドゴム2Aのゴム組成物は、ワックスを含むことが好ましい。ワックスの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.5質量部以上であり、好ましくは、1.0質量部以上、より好ましくは、1.5質量部以上である。ワックスの含有量の上限値は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、20質量部以下であり、好ましくは、15質量部以下であり、より好ましくは10質量部以下である。
ワックスとしては、特に限定されず、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油系ワックス;植物系ワックス、動物系ワックス等の天然系ワックス;エチレン、プロピレン等の重合物等の合成ワックス等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、ワックスとしては、例えば、大内新興化学工業(株)、日本精蝋(株)、精工化学(株)等の製品が使用できる。
トレッドゴム2Aのゴム組成物は、硫黄等の架橋剤を含むことが好ましい。架橋剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.1質量部超、10.0質量部未満である。
硫黄としては、ゴム工業において一般的に用いられる粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄、可溶性硫黄等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、硫黄としては、例えば、鶴見化学工業(株)、軽井沢硫黄(株)、四国化成工業(株)、フレキシス社、日本乾溜工業(株)、細井化学工業(株)等の製品が使用できる。
硫黄以外の架橋剤としては、例えば、田岡化学工業(株)製のタッキロールV200、フレキシス社製のDURALINK HTS(1,6-ヘキサメチレン-ジチオ硫酸ナトリウム・二水和物)、ランクセス社製のKA9188(1,6-ビス(N,N’-ジベンジルチオカルバモイルジチオ)ヘキサン)等の硫黄原子を含む加硫剤や、ジクミルパーオキサイド等の有機過酸化物等が挙げられる。
トレッドゴム2Aのゴム組成物は、加硫促進剤を含むことが好ましい。加硫促進剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.3質量部超、10.0質量部未満である。
加硫促進剤としては、2-メルカプトベンゾチアゾール、ジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィド、N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアジルスルフェンアミド等のチアゾール系加硫促進剤;テトラメチルチウラムジスルフィド(TMTD)、テトラベンジルチウラムジスルフィド(TBzTD)、テトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィド(TOT-N)等のチウラム系加硫促進剤;N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N-t-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-オキシエチレン-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N-オキシエチレン-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N,N’-ジイソプロピル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド等のスルフェンアミド系加硫促進剤;ジフェニルグアニジン、ジオルトトリルグアニジン、オルトトリルビグアニジン等のグアニジン系加硫促進剤を挙げることができる。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
トレッドゴム2Aのゴム組成物には、これらの成分の他、タイヤ工業において一般的に用いられている添加剤、例えば、脂肪酸金属塩、カルボン酸金属塩、有機過酸化物等がさらに配合されてもよい。これらの添加剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.1質量部超、200質量部未満である。
トレッドゴム2Aのゴム組成物は、ガラス転移点Tgが-20℃以上であるのが好ましい。このようなトレッドゴム2Aは、常温から高温にかけていずれの温度においてもゴム弾性を発揮することができる。このため、本実施形態のタイヤ1は、高速走行後のトレッド部2の変形を緩和し、元の状態に復元し易くすることができ、トレッド部2におけるフラットスポットの発生を抑制することができる。
また、このようなトレッドゴム2Aは、常温以上の転動時において、減衰性が得られ易く、高速走行後のタイヤ1の乗り心地性能を向上させることができる。このため、本実施形態のタイヤ1は、高速走行後の耐久性と乗り心地性能とを向上させることができる。
ここで、ゴム組成物のガラス転移点Tgは、以下のようにして求められた。まず、GABO社製のイプレクサーシリーズを用い、周波数10Hz、初期歪10%、振幅±0.5%及び昇温速度2℃/min、伸長モードの条件下で、tanδの温度分布曲線が測定された。そして、測定された温度分布曲線における最も大きいtanδ値に対応するtanδピーク温度がガラス転移点Tgとされた。なお、ガラス転移点Tgを測定する際のゴムサンプルは、加硫後のタイヤ1から採取されたものであり、サンプルの長手方向とタイヤ1の周方向とを一致させるように採取されたものである。
なお、ゴム組成物のガラス転移点Tgは、ゴム組成物中に含まれるゴム成分のガラス転移点Tg及び可塑剤の種類、量により、適宜調整することが可能である。具体的には、ゴム成分中に含まれるNR、BR等のガラス転移点Tgの低いゴム成分を少なくし、SBR等のガラス転移点Tgが高いゴム成分量を多くすること、可塑剤のガラス転移点Tgを高くし、その配合量を多くすること等により、ゴム組成物のガラス転移点Tgを高くすることが可能である。一方、ゴム組成物のガラス転移点Tgを低くする際には、これらを逆にすることにより調整することができる。
トレッドゴム2Aの30℃における損失正接tanδは、好ましくは、0.15以下、より好ましくは、0.13以下、さらに好ましくは、0.11以下である。このようなトレッドゴム2Aは、発熱が抑制され、トレッド部2の耐久性と乗り心地性能とを向上させることに役立つ。
一方、トレッドゴム2Aの発熱性が過度に低いと、グリップ性能が十分に発揮されないおそれがある。このような観点から、トレッドゴム2Aの30℃における損失正接tanδは、好ましくは0.06以上、より好ましくは0.07以上、さらに望ましくは0.08以上である。
トレッドゴム2Aの30℃における複素弾性率E*は、好ましくは、4.5MPa以上が好ましく、5.3MPa以上がより好ましい。一方、トレッドゴム2Aの30℃における複素弾性率E*の上限としては、10.0MPa以下が好ましく、7.6MPaがより好ましい。このようなトレッドゴム2Aは、操縦安定性と乗り心地性能とをバランスよく向上させることができる。
ここで、トレッドゴム2Aの30℃における損失正接tanδ及び複素弾性率E*は、JIS-K6394の規定に準拠して、下記の条件で、GABO社製動的粘弾性測定装置(イプレクサーシリーズ)を用いて測定された値である。なお、損失正接tanδ及び複素弾性率E*を測定する際のゴムサンプルは、加硫後のタイヤ1から採取されたものであり、サンプルの長手方向とタイヤ1の周方向とを一致させるように採取されたものである。
初期歪:5%
動歪の振幅:±1%
周波数:10Hz
変形モード:引張
測定温度:30℃
なお、30℃における損失正接tanδ及び複素弾性率E*は、トレッドゴム2Aのガラス転移点Tg及び各種配合剤の種類、配合量により、適宜調整することが可能である。具体的には、ゴム組成物のガラス転移点Tgを高くすること、カーボン、シリカ等の補強剤の平均粒子径を小さくすること、補強剤の配合量を増やすこと、硫黄、促進剤等の加硫剤を減らすこと等により、損失正接tanδを高めることが可能である。また、ゴム組成物のガラス転移点Tgを高くすること、カーボン、シリカ等の補強剤の平均粒子径を小さくすること、補強剤の配合量を増やすこと、可塑剤の総量を減らすこと、硫黄、促進剤等の加硫剤を増やすこと等により、複素弾性率E*を高めることが可能である。
次に、本実施形態のバンド層8が詳細に説明される。
バンド層8は、ベルト層7のタイヤ半径方向の外側に配されるのが望ましい。本実施形態のバンド層8は、上述のように、ポリエステル繊維を含むバンドコード8aが配列された少なくとも1枚のバンドプライ8Aを含んでいる。このようなバンド層8は、バンドコード8aのガラス転移点Tg1が高いので、高速走行時に発熱した場合にもバンドコード8aのヒートセットを抑制することができる。
ここで、ポリエステル繊維は、ポリエステルを繊維状に成形したものである。ポリエステルは、多価カルボン酸(ジカルボン酸)とポリアルコール(ジオール)とを、脱水縮合してエステル結合を形成させることによって合成された重縮合体を意味する。
バンドコード8aのポリエステル繊維としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等が挙げられる。このようなバンドコード8aは、高速走行後のタイヤ1の耐久性と乗り心地性能とを向上させることに役立つ。
バンドプライ8Aは、例えば、タイヤ周方向に対して5°以下の角度で配列されたバンドコード8aで構成されている。バンドプライ8Aは、1本のバンドコード8aがタイヤ周方向にらせん状に巻回された、いわゆるジョイントレスバンドとして構成されるのが望ましい。
バンドコード8aは、上述のように、好ましくは、2.5%伸張時の応力σ1が0.05N/tex以上、0.18N/tex以下である。バンドコード8aの2.5%伸張時の応力σ1が0.05N/tex以上であることで、タイヤ1が空気入りタイヤの場合、正規状態のタイヤ1に正規荷重が負荷されたときに張力が発生し易くなり、高速走行後のタイヤ1の耐久性を向上させることができる。
バンドコード8aの2.5%伸張時の応力σ1が0.18N/tex以下であることで、過度な拘束力を抑制し、高速走行後のタイヤ1の乗り心地性能を向上させることができる。このような観点から、バンドコード8aの2.5%伸張時の応力σ1は、0.07N/tex以上であることがより好ましく、上限としては、0.15N/tex以下であることがより好ましい。
バンドコード8aは、上述のように、好ましくは、5.0%伸張時の応力σ2が0.09N/tex以上、0.33N/tex以下である。このようなバンドコード8aは、タイヤ1の拘束力を高めることができ、高速走行時にも伸びにくく、高速走行後のタイヤ1の耐久性と乗り心地性能とを向上させることに役立つ。このような観点から、バンドコード8aの5.0%伸張時の応力σ2は、0.11N/tex以上であることがより好ましく、0.14以上であることがさらに好ましい。一方、バンドコード8aの5.0%伸張時の応力σ2の上限値としては、0.28N/tex以下であることがより好ましく、0.21N/tex以下であることがさらに好ましい。
ここで、バンドコード8aの2.5%伸張時の応力σ1及び5.0%伸張時の応力σ2は、それぞれ、タイヤ1から取り出されたコードの2.5%、5.0%伸長時の力を総繊度で除することにより得られる値である。これらの応力σ1、σ2の試験方法は、JIS-L1017の化学繊維タイヤコード試験方法 8.6 一定伸長時荷重の試験方法に準拠する。なお、その際に用いるコードの総繊度は、タイヤ1から取り出されたコードに対して、JIS-L1017 8.3 正量繊度 b)に準拠した方法により算出される。
これらの応力σ1、σ2の値は、コード製造時のDIP処理工程の温度及び/又は張力により調整することができる。具体的には、DIP処理工程の温度を上げる、又は、コードにかかる張力を上げることにより、応力σ1、σ2の値を大きくすることが可能である。
バンドコード8aの5.0%伸張時の応力σ2は、2.5%伸張時の応力σ1の1.5倍以上であるのが望ましい。また、バンドコード8aの5.0%伸張時の応力σ2は、2.5%伸張時の応力σ1の2.5倍以下であるのが望ましい。このようなバンドコード8aは、高速走行後のタイヤ1の耐久性を向上させるのに役立つ。
図1及び図2に示されるように、本実施形態のバンドコード8aの5.0%伸張時の応力σ2(N/tex)とトレッドゴム2Aのゴム成分100質量部中のスチレン含有量S(質量部)との積(σ2×S)は、2.7以上、8.0以下である。一般に、トレッドゴム2Aのスチレンの含有量が少ないと、高速走行時の発熱が抑制され、バンドコード8aによるタガ効果が発揮し難い傾向にある。
本実施形態のトレッド部2は、バンドコード8aの5.0%伸張時の応力σ2とトレッドゴム2Aのスチレン含有量Sとの積(σ2×S)を特定することで、トレッドゴム2Aの発熱が少ない場合のバンドコード8aの伸びを抑制して、高速走行時のタイヤ1の低発熱と耐久性とをバランスよく両立させている。
本実施形態のバンドコード8aの2.5%伸張時の応力σ1(N/tex)とトレッドゴム2Aの30℃における損失正接tanδとの積(σ1×tanδ)は、0.02以下である。このようなトレッド部2は、良好な乗り心地性能を維持しつつ、トレッドゴム2Aから熱がバンドコード伝わることを防ぐことができ、高速走行後のタイヤ1の耐久性を向上させることができる。
このような観点から、バンドコード8aの2.5%伸張時の応力σ1(N/tex)とトレッドゴム2Aの30℃における損失正接tanδとの積(σ1×tanδ)は、0.017以下が好ましく、0.015以下がより好ましく、0.013以下がさらに好ましい。
本実施形態のバンドコード8aは、100℃における熱収縮応力σ3が0.01N/tex以上である。このようなバンドコード8aは、高速走行後の高温のバンドコード8aが伸びた状態になることを抑制し、トレッド部2のフラットスポットの発生を抑制することができる。
ここで、バンドコード8aの熱収縮応力σ3は、タイヤ1から取り出されたコードに対して、ASTM D5591の試験方法に基づき、測定対象のバンドコード8aを初荷重20g/コードにて長さ25cmで固定した後、100℃の温度で2分間測定された値である。
バンドコード8aの熱収縮応力σ3は、コード製造時のDIP処理工程の温度及び/又は張力により調整することができる。具体的には、DIP処理工程の温度を上げる、又は、コードにかかる張力を上げることにより、熱収縮応力σ3を大きくすることが可能である。
本実施形態のトレッドゴム2Aのゴム成分100質量部中のスチレン含有量S(質量部)をバンドコード8aの100℃における熱収縮応力σ3(N/tex)で除した値(S/σ3)は、1000以下である。このようなトレッド部2は、トレッドゴム2Aの発熱が少ない場合のバンドコード8aの熱収縮応力σ3を高くして、高速走行時のタイヤ1の低発熱と耐久性とをバランスよく両立させている。
図2に示されるように、バンドプライ8Aは、バンドコード8aを被覆するトッピングゴム8bを含むのが望ましい。トッピングゴム8bのゴム成分としては、例えば、イソプレン系ゴム、ブタジエン系ゴム、スチレンブタジエンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム等が挙げられる。
バンドコード8aがトッピングゴム8bにより被覆されたバンド層8のトータルの厚さは、好ましくは、0.60mm以上、0.80mm以下である。
バンドコード8aの総繊度Dは、好ましくは、1500dtex以上、3500dtex以下である。このようなバンドコード8aは、高速走行後のタイヤ1の耐久性と乗り心地性能とを向上させるのに役だつ。このような観点から、バンドコード8aの総繊度Dは、より好ましくは、2000dtex以上、3000dtex以下である。
バンドコード8aは、例えば、複数のフィラメント糸8cが撚り合わせられた撚り線である。フィラメント糸8cは、例えば、1本の繊維からなるモノフィラメント糸であってもよく、複数の細い繊維からなるマルチフィラメント糸であってもよい。本実施形態のバンドコード8aは、ポリエステル繊維からなる2本のマルチフィラメント糸が撚り合わされている。
本実施形態のバンドコード8aは、ポリエステル繊維のみで構成されている。ここで、「コードがポリエステル繊維のみで構成されている」とは、コードの機能を発揮する実体がポリエステル繊維のみで構成され、他の繊維を含んでいないことを示しており、付帯的な成分(例えば、接着材等である)が含まれることを除外するものではない。
なお、バンドコード8aは、ポリエステル繊維からなる第1フィラメント糸と、他の繊維、例えば、ナイロン繊維からなる第2フィラメント糸とが撚り合わされた、いわゆるハイブリッドコードであってもよい。この場合の第1フィラメント糸及び第2フィラメント糸は、それぞれ、モノフィラメント糸であっても、マルチフィラメント糸であってもよい。
この場合の第1フィラメント糸の繊度D1は、第2フィラメント糸の繊度D2よりも大きいのが望ましい。第1フィラメント糸の繊度D1は、例えば、第2フィラメント糸の繊度D2の101%以上、105%以下である。このようなバンドコード8aは、優れたコスト低減効果が期待できる。
バンドコード8aのコード100mm当たりの撚り数N1は、好ましくは、20回以上、60回以下である。このようなバンドコード8aは、高速走行後のタイヤ1の耐久性と乗り心地性能とを向上させることに役立つ。このような観点から、バンドコード8aのコード100mm当たりの撚り数N1は、より好ましくは、30回以上、50回以下である。
本実施形態のバンドコード8aは、バンドコード8aのコード10mm当たりの撚り数N2(回)に総繊度D(dtex)の平方根を乗じた値である撚り係数Ndが、200以上である。このようなバンドコード8aは、引き伸ばされた状態でのバンドコード8aに作用する応力が小さくなるので、フラットスポットの発生をより確実に抑制することができ、高速走行後のタイヤ1の耐久性を向上させることができる。
バンドプライ8Aは、バンドコード8aの長手方向に直交する断面におけるプライ幅5cm当たりのコードの打ち込み本数であるエンズが、好ましくは、40本以上、60本以下である。このようなバンドプライ8Aは、高速走行後のタイヤ1の耐久性と乗り心地性能とを向上させることに役立つ。
図1に示されるように、カーカス6は、例えば、1枚のカーカスプライ6Aで構成されている。カーカスプライ6Aは、カーカスコードと、カーカスコードを被覆するトッピングゴムとを含む。カーカスコードは、例えば、タイヤ周方向に対して75°以上、90°以下の角度で傾けて配列されている。カーカスコードには、例えば、ナイロン、ポリエステル又はレーヨン等の有機繊維コードが好適に採用される。
カーカスプライ6Aは、例えば、本体部6a及び折返し部6bを有している。本体部6aは、トレッド部2からサイドウォール部3を経てビード部4のビードコア5に至るのが望ましい。折返し部6bは、例えば、本体部6aに連なりかつビードコア5の回りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返されてタイヤ半径方向外側に延びている。カーカスプライ6Aには、例えば、折返し部6bの端部が本体部6aとベルト層7との間に至る、いわゆる超ハイターンナップ構造が採用されてもよい。
ベルト層7は、例えば、2枚のベルトプライ7A、7Bを含んでいる。各ベルトプライ7A、7Bは、例えば、タイヤ周方向に対して傾斜して配されたベルトコードと、これを被覆するトッピングゴムとを含んでいる。各ベルトコードは、タイヤ周方向に対して10°以上、45°以下の角度で傾斜しているのが望ましい。
以上、本開示の特に好ましい実施形態について詳述したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施され得る。
表3及び表4に示される配合1ないし10に基づき、バンバリーミキサーを用いて、硫黄及び加硫促進剤以外の材料を、140℃の条件の下で5分間混練りして、混練り物が得られた。得られた混練り物に、硫黄及び加硫促進剤を加えて、オープンロールを用いて、80℃の条件の下で5分間練り込み、未加硫ゴム組成物が得られた。
得られた未加硫ゴム組成物を用いてトレッドゴムを成形し、他のタイヤ部材とともに配置して加硫成形することで、図1及び図2に示される基本構造を有するタイヤが、表1及び表2の仕様に基づき試作された。試作されたタイヤを用いて、高速走行後における耐久性と乗り心地性能とがテストされた。共通仕様及びテスト方法は、以下のとおりである。
<共通仕様>
タイヤサイズ : 215/60R16
リムサイズ : 16×6.5J
空気圧 : 210kPa
<高速走行後の耐久性>
試作されたタイヤを国産前輪駆動車(排気量2L)の全輪に装着し、時速100kmで1時間走行させ、24時間以上静置した後、当該タイヤをドラム試験機に装着し、5.88Nの縦荷重が負荷された状態で、時速180kmから時速10kmずつ段階的に速度を上げて、タイヤが損傷するまでの時間が測定された。結果は、比較例1を100とする指数で表され、数値が大きいほど損傷するまでの時間が長く、高速走行後の耐久性に優れていることを示す。
<高速走行後の乗り心地性能>
試作されたタイヤを国産前輪駆動車(排気量2L)の全輪に装着し、時速100kmで1時間走行させ、24時間以上静置した後、直進、旋回及び蛇行を含む舗装路のテストコースを時速100kmで走行したときの乗り心地性能が、テストドライバーの官能により5点満点の5段階で評価された。同様のテストが、20名のテストドライバーにより行われ、それらの合計点が算出された。結果は、比較例1の合計点を100とする指数で表され、数値が大きいほど、高速走行時の乗り心地性能に優れていることを示す。
テストの結果が、表1及び表2に示される。
Figure 2023061783000003
Figure 2023061783000004
ここで、表1及び表2で示されるトレッドゴムの配合1ないし10は、以下の表3及び表4に示されるとおりである。
Figure 2023061783000005
Figure 2023061783000006
テストの結果、実施例のタイヤは、比較例に対して、高速走行後の乗り心地性能と耐久性とに優れており、また、各性能の合計値で判断される総合性能も良好であることから、高速走行後における乗り心地性能と耐久性とを両立できることが確認された。
[付記]
本開示は、以下の態様を含む。
[本開示1]
トレッド部を備えたタイヤであって、前記トレッド部は、接地面を形成するトレッドゴムと、前記トレッドゴムのタイヤ半径方向の内側に配されたバンド層とを有し、前記バンド層は、ポリエステル繊維からなるバンドコードが配列された少なくとも1枚のバンドプライを含み、前記バンドコードは、2.5%伸張時の応力が0.05N/tex以上、0.18N/tex以下であり、かつ、5.0%伸張時の応力が0.09N/tex以上、0.33N/tex以下であり、前記トレッドゴムは、スチレンを含み、かつ、ガラス転移点が-20℃以上であるゴム組成物で構成され、前記トレッドゴムのゴム成分100質量部中のスチレン含有量が、25質量部以下である、タイヤ。
[本開示2]
前記トレッドゴムのゴム成分100質量部中の前記スチレン含有量が、20質量部以下である、本開示1に記載のタイヤ。
[本開示3]
前記バンドコードの5.0%伸張時の応力が、0.11N/tex以上、0.28N/tex以下である、本開示1又は2に記載のタイヤ。
[本開示4]
前記バンドコードの5.0%伸張時の応力(N/tex)と前記トレッドゴムのゴム成分100質量部中の前記スチレン含有量(質量部)との積が、2.7以上、8.0以下である、本開示1ないし3のいずれかに記載のタイヤ。
[本開示5]
前記バンドコードは、前記バンドコードのコード10mm当たりの撚り数(回)に総繊度(dtex)の平方根を乗じた値である撚り係数が、200以上である、本開示1ないし4のいずれかに記載のタイヤ。
[本開示6]
前記バンドコードは、100℃における熱収縮応力が0.01N/tex以上である、本開示1ないし5のいずれかに記載のタイヤ。
[本開示7]
前記トレッドゴムのゴム成分100質量部中の前記スチレン含有量(質量部)を前記バンドコードの100℃における熱収縮応力(N/tex)で除した値が、1000以下である、本開示1ないし6のいずれかに記載のタイヤ。
1 タイヤ
2 トレッド部
2A トレッドゴム
2a 接地面
8 バンド層
8A バンドプライ
8a バンドコード

Claims (7)

  1. トレッド部を備えたタイヤであって、
    前記トレッド部は、接地面を形成するトレッドゴムと、前記トレッドゴムのタイヤ半径方向の内側に配されたバンド層とを有し、
    前記バンド層は、ポリエステル繊維からなるバンドコードが配列された少なくとも1枚のバンドプライを含み、
    前記バンドコードは、2.5%伸張時の応力が0.05N/tex以上、0.18N/tex以下であり、かつ、5.0%伸張時の応力が0.09N/tex以上、0.33N/tex以下であり、
    前記トレッドゴムは、スチレンを含み、かつ、ガラス転移点が-20℃以上であるゴム組成物で構成され、
    前記トレッドゴムのゴム成分100質量部中のスチレン含有量が、25質量部以下である、
    タイヤ。
  2. 前記トレッドゴムのゴム成分100質量部中の前記スチレン含有量が、20質量部以下である、請求項1に記載のタイヤ。
  3. 前記バンドコードの5.0%伸張時の応力が、0.11N/tex以上、0.28N/tex以下である、請求項1又は2に記載のタイヤ。
  4. 前記バンドコードの5.0%伸張時の応力(N/tex)と前記トレッドゴムのゴム成分100質量部中の前記スチレン含有量(質量部)との積が、2.7以上、8.0以下である、請求項1ないし3のいずれか1項に記載のタイヤ。
  5. 前記バンドコードは、前記バンドコードのコード10mm当たりの撚り数(回)に総繊度(dtex)の平方根を乗じた値である撚り係数が、200以上である、請求項1ないし4のいずれか1項に記載のタイヤ。
  6. 前記バンドコードは、100℃における熱収縮応力が0.01N/tex以上である、請求項1ないし5のいずれか1項に記載のタイヤ。
  7. 前記トレッドゴムのゴム成分100質量部中の前記スチレン含有量(質量部)を前記バンドコードの100℃における熱収縮応力(N/tex)で除した値が、1000以下である、請求項1ないし6のいずれか1項に記載のタイヤ。
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