JP2023161727A - タイヤ - Google Patents
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Abstract
【課題】高速走行時の耐久性に優れたタイヤを提供する。【解決手段】トレッド部及びベルト補強層を有するタイヤであって、前記ベルト補強層は、下記式(1)で表される化合物からなる補強材を含み、[化1]TIFF2023161727000007.tif40156(式中、mは2又は3である。nは整数である。)前記補強材の等断面積径d(mm)と、トレッド溝底から前記ベルト補強層までの距離L(mm)とが、下記式(2)を満たすタイヤに関する。【選択図】なし
Description
本発明は、タイヤに関する。
従来から、耐久性などのタイヤ性能を改善する手法が種々検討されているが、近年、特に高速走行時の耐久性の向上が求められている。
本開示は、前記課題を解決し、高速走行時の耐久性に優れたタイヤを提供することを目的とする。
本開示は、トレッド部及びベルト補強層を有するタイヤであって、前記ベルト補強層が前記式(1)で表される化合物からなる補強材を含み、かつ前記式(2)を満たすタイヤであるので、高速走行時の耐久性に優れたタイヤを提供できる。
本開示は、トレッド部及びベルト補強層を有するタイヤであって、かつ、前記ベルト補強層が前記式(1)で表される化合物からなる補強材を含み、前記補強材の等断面積径d(mm)とトレッド溝底から前記ベルト補強層までの距離L(mm)とが前記式(2)を満たすタイヤである。
前述の作用効果が得られる理由は必ずしも明らかではないが、以下のメカニズムにより奏するものと推察される。
高速走行時には、トレッド部に加わる遠心力が大きく、その遠心力によりトレッド部が変形し易くなる為、耐久性を更に向上されることが望まれている。
本開示では、ベルト補強層において、従来のナイロン6,6に比べ、ジカルボン酸中の鎖長が長い前記式(1)で表される化合物を用い、これにより、ポリアミド内で生じる水素結合の距離が、ジカルボン酸の間では長くなる。そのため、適度に分子鎖が伸びを得やすくなる為、遠心力が大きくなっても、切れにくくなると考えられる。
同時にジアミンについては、従来と同等、もしくは低炭素数化することで、短い距離で水素結合を形成させ、強度を維持/向上させることができると考えられる。
特に、カルボン酸における炭素数を10とすることで、カルボン酸部分で、他のポリアミド分子が絡まずに、規則正しく結晶性も得られると考えられ、カルボン酸の鎖長を伸ばすことで、酸素原子と結合した炭素鎖が平面的な動きのみに抑制される為、炭素鎖が長くても、良好な結晶性が得やすくなると考えられる。
また、ベルト補強層からトレッド溝底までの距離が近くなると、転動時のトレッド部の変形がベルト補強層内のコードにも伝わり易くなり、破断を招くことが懸念される。一方で、溝底までの距離に対して、補強材の等断面積径が大きくなりすぎると、相対的にトレッド部の変形が大きくなり、ベルト補強層との間の界面で歪みが集中してしまうことが懸念される。そのため、ベルト補強層からトレッド溝底までの距離に対する補強材の等断面積径の比を式(2)のようにすることで、補強材及び界面での歪みの集中を抑制することができると考えられる。
以上の作用機能により、本開示では、高速走行時の耐久性を向上できると推察される。
高速走行時には、トレッド部に加わる遠心力が大きく、その遠心力によりトレッド部が変形し易くなる為、耐久性を更に向上されることが望まれている。
本開示では、ベルト補強層において、従来のナイロン6,6に比べ、ジカルボン酸中の鎖長が長い前記式(1)で表される化合物を用い、これにより、ポリアミド内で生じる水素結合の距離が、ジカルボン酸の間では長くなる。そのため、適度に分子鎖が伸びを得やすくなる為、遠心力が大きくなっても、切れにくくなると考えられる。
同時にジアミンについては、従来と同等、もしくは低炭素数化することで、短い距離で水素結合を形成させ、強度を維持/向上させることができると考えられる。
特に、カルボン酸における炭素数を10とすることで、カルボン酸部分で、他のポリアミド分子が絡まずに、規則正しく結晶性も得られると考えられ、カルボン酸の鎖長を伸ばすことで、酸素原子と結合した炭素鎖が平面的な動きのみに抑制される為、炭素鎖が長くても、良好な結晶性が得やすくなると考えられる。
また、ベルト補強層からトレッド溝底までの距離が近くなると、転動時のトレッド部の変形がベルト補強層内のコードにも伝わり易くなり、破断を招くことが懸念される。一方で、溝底までの距離に対して、補強材の等断面積径が大きくなりすぎると、相対的にトレッド部の変形が大きくなり、ベルト補強層との間の界面で歪みが集中してしまうことが懸念される。そのため、ベルト補強層からトレッド溝底までの距離に対する補強材の等断面積径の比を式(2)のようにすることで、補強材及び界面での歪みの集中を抑制することができると考えられる。
以上の作用機能により、本開示では、高速走行時の耐久性を向上できると推察される。
このように、補強材の等断面積径d、トレッド溝底からベルト補強層までの距離Lが、式(2)「d/L≦0.80」を満たすトレッドを備えたタイヤの構成にすることにより、高速走行時の耐久性を向上するという課題(目的)を解決するものである。すなわち、式(2)「d/L≦0.80」のパラメーターは課題(目的)を規定したものではなく、本願の課題は、高速走行時の耐久性を向上することであり、そのための解決手段として当該パラメーターを満たすような構成にしたものである。
以下、本開示の実施の一形態が図面に基づき説明されるが、これは一形態にすぎず、本開示のタイヤは以下の形態に限定されるものではない。
図1は、本実施形態の空気入りタイヤ(以下、単に「タイヤ」ということがある。)1の正規状態におけるタイヤ回転軸(図示省略)を含む右半分のタイヤ子午線断面図の一例である。図1には、例えば、乗用車用のタイヤ1が示されている。但し、本発明は、自動二輪車用や重荷重用等のタイヤ1にも適用され得る。
前記「正規状態」は、タイヤ1が正規リム(図示省略)にリム組みされ、かつ、正規内圧が充填され、しかも無負荷の状態である。
前記「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において、当該規格がタイヤ毎に定めているリムであり、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。
前記「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において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、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。
本実施形態のタイヤ1は、トレッド部2の内部に埋設されるベルト層7を具えている。ベルト層7は、少なくとも1枚のベルトプライ8を含んでいる。タイヤ1は、ベルト層7のタイヤ半径方向外側にベルト補強層15が設けられている。また、タイヤ1は、例えば、ベルト層7のタイヤ半径方向の内側に配され、両側のビード部4間に架け渡される周知構造のカーカス6を含んでいる。
図2は、ベルトプライ8及びベルト補強層15の拡大図である。
図2に示されるように、ベルトプライ8は、ベルトコード9と、ベルトコード9を被覆するトッピングゴム10とを含んでいる。ベルトコード9は、本実施形態では、横断面が円形の単線であるが、これに限定されるものではなく、M本のフィラメント束をN本撚り合わせたM×N構造のコードであっても良い。また、それぞれのフィラメントの断面形状も円形のものに限定されるものではなく、横断面が楕円形、多角形状など、他の形状のものでも良い。また、これらのフィラメントには、耐久性などの観点から、予めくせ付けを施したものを使用しても良い。
図2に示されるように、ベルトプライ8は、ベルトコード9と、ベルトコード9を被覆するトッピングゴム10とを含んでいる。ベルトコード9は、本実施形態では、横断面が円形の単線であるが、これに限定されるものではなく、M本のフィラメント束をN本撚り合わせたM×N構造のコードであっても良い。また、それぞれのフィラメントの断面形状も円形のものに限定されるものではなく、横断面が楕円形、多角形状など、他の形状のものでも良い。また、これらのフィラメントには、耐久性などの観点から、予めくせ付けを施したものを使用しても良い。
図2に示されるように、ベルトプライ8は、例えば、第1ベルトプライ8Aと、第1ベルトプライ8Aとタイヤ半径方向に隣接する第2ベルトプライ8Bとを含んでいる。第2ベルトプライ8Bは、例えば、第1ベルトプライ8Aのタイヤ半径方向の外側に位置している。
第1ベルトプライ8Aのタイヤ軸方向の幅W1は、例えば、トレッド幅TWの70%~100%であることが望ましい。第2ベルトプライ8Bのタイヤ軸方向の幅W2は、例えば、トレッド幅TWの65%~90%であることが望ましい。また、第2ベルトプライの幅は第1ベルトプライの幅よりも小さいことが好ましい。
トレッド幅TWは、タイヤ軸方向の両側に位置するトレッド端Te間のタイヤ軸方向の距離である。トレッド端Teは、前記正規状態のタイヤ1に正規荷重が負荷されキャンバー角0°で平面に接地したときの最もタイヤ軸方向外側の接地位置であり、この接地端部間の距離を、タイヤを半径方向に切り出した断面セクションのビード部間の幅を正規リム幅に合わせて固定した状態で、タイヤ軸方向に測定することで求めることができる。また、第1ベルトプライ幅W1及び第2ベルトプライ幅W2も同様にタイヤを半径方向に切り出した断面セクションのビード部間の幅を正規リム幅に合わせて固定した状態で、タイヤ軸方向にそれぞれの端部間の距離を測定することにより求めることができる。
前記「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。
ベルトコード9は、本実施形態では、スチールコードで形成されている例が挙げられている。このようなベルトコード9は、ベルトプライ8の走行中での変形を抑制する。なお、ベルトコード9は、例えば、アラミド等の有機繊維コードで形成されてもよい。第1ベルトプライ8Aのベルトコード9、及び、第2ベルトプライ8Bのベルトコード9は、同じ材料及び同じ形状であっても、異なる材料及び異なる形状であってもよい。
ベルトコード9は、例えば、タイヤ周方向に対して15~45度の角度で傾斜していることが望ましい。
特に限定されるものではないが、第1ベルトプライ8Aのベルトコード9と、第2ベルトプライ8Bのベルトコード9とは、互いに交差するように、タイヤ周方向に対する傾斜が逆向きに配されていることが望ましい。
ベルトコード9は、その周囲を被覆しているゴム組成物との接着性の観点から、表面に銅及び亜鉛を含むめっきが施されていることが好ましい。また、前記した銅、亜鉛に加えて、コバルト、ニッケル、ビスマス、アンチモンなどのイオン化傾向が銅及び亜鉛の間に属する金属元素を含むめっきが施されていることがより好ましい。
また、ベルトコード9は、周囲のゴム組成物との接着性の観点から、表面にポリベンゾオキサジン化合物の層を有することが好ましい。
ベルトコード9を被覆するトッピングゴム10としては、周知のゴム材料に加えて、フェノール系の熱硬化樹脂やシリカ、前記したコバルト、ニッケル、ビスマス、アンチモンなどのイオン化傾向が銅及び亜鉛の間に属する金属と有機脂肪酸との塩、ポリベンゾオキサジン化合物などを含有していることが望ましい。
ベルトプライ8は、例えば、50mm幅当たりのベルトコード9の打ち込み本数(エンズ)が30~100本であることが好ましく、30~80本であることがより好ましい。また、前記ベルトコード9の打ち込み本数(本/50mm)とベルトコードの断面積(mm2)の積である、タイヤ幅方向50mmあたりのコードの断面積は4.5mm2/50mm以上であることが好ましく、4.8mm2/50mm以上であることがより好ましい。
タイヤ1において、ベルト補強層15は、各ベルトプライ8A、8Bの拘束性を高め、高速走行時の耐久性を高めることが可能である。
また、ベルト補強層15は、両端部のみ、ベルト補強層が二層となっていても良い。
また、ベルト補強層15は、両端部のみ、ベルト補強層が二層となっていても良い。
ベルト補強層幅W3(ベルト補強層15のタイヤ軸方向の幅)についても、前記トレッド幅TWと同様に、タイヤを半径方向に切り出した断面セクションのビード部間の幅を正規リム幅に合わせて固定した状態で、タイヤ軸方向にベルト補強層15のそれぞれの端部間の距離を測定することにより求めることができる。
ベルト補強層15は、補強材16(補強コード)と、補強コード16を被覆する補強ゴム17(ベルト補強層用被覆ゴム組成物)とを含んでいる。
式中、nの下限は、好ましくは100以上、より好ましくは150以上、更に好ましくは200以上であり、また、上限は、好ましくは10000以下、より好ましくは5000以下、更に好ましくは1000以下である。上記範囲内であると、効果が好適に得られる。
前記式(1)で表される化合物としては、ポリ(ヘキサメチレンセバカミド)(ナイロン6,10)、ポリ(テトラメチレンセバカミド)(ナイロン4,10)が挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上用いてもよい。
ポリ(ヘキサメチレンセバカミド)(ナイロン6,10)を構成する脂肪族ジアミン単位及び脂肪族ジカルボン酸単位は、それぞれ、ヘキサメチレンジアミン単位及びセバシン酸単位である。ポリ(テトラメチレンセバカミド)(ナイロン4,10)を構成する脂肪族ジアミン単位及び脂肪族ジカルボン酸は、それぞれ、テトラメチレンジアミン単位及びセバシン酸単位である。
上記構成単位を有するポリ(ヘキサメチレンセバカミド)(ナイロン6,10)、ポリ(テトラメチレンセバカミド)(ナイロン4,10)は、例えば、ジアミンとジカルボン酸の重縮合などによって製造できる。
前記式(1)で表される化合物(脂肪酸ポリアミド)の相対粘度は、好ましくは1.5以上、より好ましくは1.8以上、更に好ましくは2.0以上であり、また、好ましくは5.5以下、より好ましくは5.3以下、更に好ましくは5.0以下である。上記範囲内であると、効果が好適に得られる。
なお、本開示において、相対粘度は、JIS K-6920に準拠して、96質量%硫酸中、濃度1質量%、25℃で測定した値である。
なお、本開示において、相対粘度は、JIS K-6920に準拠して、96質量%硫酸中、濃度1質量%、25℃で測定した値である。
前記式(1)で表される化合物(脂肪酸ポリアミド)の融点は、好ましくは150℃以上、より好ましくは170℃以上、更に好ましくは180℃以上であり、また、好ましくは245℃以下、より好ましくは235℃以下、更に好ましくは230℃以下、特に好ましくは225℃以下である。上記範囲内であると、効果が好適に得られる。
なお、本開示において、融点は、示差走査熱量計(DSC)を用い、試料量は約1mgとし、雰囲気ガスとしては窒素を30mL/分で流し、昇温速度は10℃/分の条件で室温から予想される融点以上の温度まで加熱し溶融させた際に観測される吸熱ピークのピークトップの温度から求めた値である。
なお、本開示において、融点は、示差走査熱量計(DSC)を用い、試料量は約1mgとし、雰囲気ガスとしては窒素を30mL/分で流し、昇温速度は10℃/分の条件で室温から予想される融点以上の温度まで加熱し溶融させた際に観測される吸熱ピークのピークトップの温度から求めた値である。
前記式(1)で表される化合物(脂肪酸ポリアミド)を用いた補強材16(補強コード)は、撚り数が9.0~65.0(t/10cm)のコードから形成されたものであることが望ましい。前記撚り数は、好ましくは10.0t/10cm以上、より好ましくは20.0t/10cm以上、更に好ましくは25.0t/10cm以上、特に好ましくは31.5t/10cm以上である。上限は、好ましくは60.0t/10cm以下、より好ましくは50.0t/10cm以下、更に好ましくは42.0t/10cm以下、特に好ましくは35.0t/10cm以下である。上記範囲内であると、効果が好適に得られる。
撚り数が所定範囲の場合、前述の作用効果が得られる理由は必ずしも明らかではないが、以下のメカニズムにより奏するものと推察される。
撚り数を下限以上にすることで、高速走行時に外力が加わった際に補強材が適度に伸びを生じることで追従変形することができるため、界面での剥離を抑制することができると考えられる。また、上限以下とすることで、高速走行時の遠心力により過度に伸びることを抑制し、高速走行時の耐久性が顕著に向上すると推察される。
撚り数を下限以上にすることで、高速走行時に外力が加わった際に補強材が適度に伸びを生じることで追従変形することができるため、界面での剥離を抑制することができると考えられる。また、上限以下とすることで、高速走行時の遠心力により過度に伸びることを抑制し、高速走行時の耐久性が顕著に向上すると推察される。
前記式(1)で表される化合物(脂肪酸ポリアミド)を用いた補強材16(補強コード)は、総繊度が450~5500dtexのコードから形成されたものであることが望ましい。前記総繊度は、好ましくは500dtex以上、より好ましくは2800dtex以上、更に好ましくは3500dtex以上、特に好ましくは4200dtex以上である。上限は、好ましくは5000dtex以下、より好ましくは4600dtex以下、更に好ましくは4500dtex以下、特に好ましくは4400dtex以下である。上記範囲内であると、効果が好適に得られる。
総繊度が所定範囲の場合、前述の作用効果が得られる理由は必ずしも明らかではないが、以下のメカニズムにより奏するものと推察される。
総繊度を下限以上にすることで、補強材内の密度が高くなり、強度が得られやすくなる。一方、上限以下とすることで、補強材間に隣接した部材のゴムが侵入し、当該部分での歪みの集中により損傷を招くことが抑制されやすくなるため、良好な耐久性が得られ、それにより、高速走行時の耐久性が顕著に向上すると推察される。
総繊度を下限以上にすることで、補強材内の密度が高くなり、強度が得られやすくなる。一方、上限以下とすることで、補強材間に隣接した部材のゴムが侵入し、当該部分での歪みの集中により損傷を招くことが抑制されやすくなるため、良好な耐久性が得られ、それにより、高速走行時の耐久性が顕著に向上すると推察される。
前記式(1)で表される化合物(脂肪酸ポリアミド)は、原材料のうち、少なくとも一部を再生可能な原材料を用いて作製したものを用いてもよい。例えば、鉱油系材料に代えて、植物油系材料(ひまし油など)を用いて作製した前記式(1)で表される化合物を使用することは、資源の保護の観点で有利である。
補強材16(補強コード)は、ポリ(ヘキサメチレンセバカミド)(ナイロン6,10)、ポリ(テトラメチレンセバカミド)(ナイロン4,10)の他、他の材料を含むものでもよい。
他の材料としては、ポリ(カプロラクタム)としても知られるポリ(6-アミノヘキサン酸)(ナイロン6)、ポリ(ラウロラクタム)(ナイロン12)、ポリ(ヘキサメチレンアジパミド)(ナイロン6,6)、ポリ(7-アミノヘプタン酸)(ナイロン7)、ポリ(8-アミノオクタン酸)(ナイロン8)、ポリ(9-アミノノナン酸)(ナイロン9)、ポリ(10-アミノデカン酸)(ナイロン10)、ポリ(11-アミノウンデカン酸)(ナイロン11)、ポリ(デカメチレンセバカミド)(ナイロン10,10)、ポリ(ヘキサメチレンアゼラミド)(ナイロン6,9)、ポリ(テトラメチレンアジパミド)(ナイロン4,6)、ポリ(ペンタメチレンアジパミド)(ナイロン5,6)、ポリ(ペンタメチレンセバカミド)(ナイロン5,10)、ヘキサメチレンアジパミド-カプロラクタム共重合体(ナイロン6,6/6)、ポリ[メチレンビス(2-メチルシクロヘキシル)ドデカミド](ナイロンMACM12)、ポリ[4,4’-メチレンビス(シクロヘキシル)ドデカミド](ナイロンPACM12)等の脂肪族ポリアミドを例示できる。これらは1種を単独で、又は2種以上用いてもよい。
補強材16(補強コード)は、ナイロン6,10、ナイロン4,10を単一で用いても良く、2種以上を併用しても良い。併用の方法は特に限定されないが、各フィラメントを撚り合わせて1本のコードとすることや、ベルト補強層15内にそれぞれの繊維を配列させる方法などが挙げられる。効果が好適に得られる観点から、補強材16(補強コード)は、剛性の異なる2種類の繊維を撚り合わせたハイブリッドコードを用いることが好ましい。
ハイブリッドコードの場合、例えば、ポリエステル繊維と、ナイロン6,10及び/又はナイロン4,10とのハイブリッドコード、アラミド繊維と、ナイロン6,10及び/又はナイロン4,10とのハイブリッドコードなどが挙げられる。
補強材16(補強コード)は、等断面積径d(mm)が下記式を満たすことが望ましい。
0.14mm<d<2.300mm
dは、好ましくは0.20mm超、より好ましくは0.28mm以上、更に好ましくは0.68mm超、特に好ましくは0.83mm超である。上限は、好ましくは1.20mm未満、より好ましくは1.00mm未満、更に好ましくは0.95mm未満、特に好ましくは0.90mm未満である。上記範囲内であると、効果が好適に得られる。
0.14mm<d<2.300mm
dは、好ましくは0.20mm超、より好ましくは0.28mm以上、更に好ましくは0.68mm超、特に好ましくは0.83mm超である。上限は、好ましくは1.20mm未満、より好ましくは1.00mm未満、更に好ましくは0.95mm未満、特に好ましくは0.90mm未満である。上記範囲内であると、効果が好適に得られる。
等断面積径dが所定範囲、特に0.20mm<d<1.00mmの場合、前述の作用効果が得られる理由は必ずしも明らかではないが、以下のメカニズムにより奏するものと推察される。
dを下限以上にすることで、補強材の強度が得られやすくなり高速走行時の耐久性が向上すると共に、上限以下とすることで、補強材間に隣接した部材のゴムが侵入し、当該部分での歪みの集中により損傷を招くことが抑制されやすくなるため、良好な耐久性が得られ、それにより、高速走行時の耐久性が顕著に向上すると推察される。
dを下限以上にすることで、補強材の強度が得られやすくなり高速走行時の耐久性が向上すると共に、上限以下とすることで、補強材間に隣接した部材のゴムが侵入し、当該部分での歪みの集中により損傷を招くことが抑制されやすくなるため、良好な耐久性が得られ、それにより、高速走行時の耐久性が顕著に向上すると推察される。
なお、本開示において、補強材16(補強コード)の等断面積径とは、補強材16(補強コード)実際の断面積と同じ面積を有する円の直径を指し、タイヤを半径方向に切り出した断面セクションのビード部間の幅を正規リム幅に固定した状態で、タイヤ赤道面からタイヤ幅方向±50mmの範囲で測定された補強材16の平均断面積を算出し、その平均断面積と同じ面積を有する円の直径から求めることができる。
補強材16(補強コード)は、例えば、タイヤ周方向に対して±10°以内の角度で配列していることが好ましい。これによりタイヤの周方向での拘束性を高め、耐久性能を向上させることが可能である。補強材16(補強コード)は、本実施形態では、横断面が円形であるが、円形のものに限定されるものではなく、横断面が楕円形、多角形状など、他の形状のものでも良い。
また、補強材16(補強コード)は、効果が好適に得られる観点から、タイヤ軸方向に、50mm幅当たりの補強コードの打ち込み本数(エンズ)が30~80本の密度で配列していることが望ましい。下限は、好ましくは34本以上、より好ましくは45本以上であり、上限は、好ましくは78本以下、より好ましくは68本以下である。
補強材(補強コード)の打ち込み本数(エンズ)が所定範囲の場合、前述の作用効果が得られる理由は必ずしも明らかではないが、以下のメカニズムにより奏するものと推察される。
エンズを下限以上にすることで、補強層内の補強材の密度が高くなり、拘束力が向上し、高速走行時の耐久性が確保できると共に、上限以下とすることで、被覆ゴム層と良好な接着性が確保されるため、良好な耐久性が得られ、それにより、高速走行時の耐久性が顕著に向上すると推察される。
エンズを下限以上にすることで、補強層内の補強材の密度が高くなり、拘束力が向上し、高速走行時の耐久性が確保できると共に、上限以下とすることで、被覆ゴム層と良好な接着性が確保されるため、良好な耐久性が得られ、それにより、高速走行時の耐久性が顕著に向上すると推察される。
補強材16(補強コード)は、効果が好適に得られる観点から、タイヤ軸方向に、50mm幅当たりのベルト補強層15に占める補強材16(補強コード)の断面積比率(%)が、15~55%であることが望ましい。下限は、好ましくは25%以上、より好ましくは30%以上、更に好ましくは35%以上、特に好ましくは40%以上であり、上限は、好ましくは50%以下、より好ましくは45%以下である。
ベルト補強層に占める補強材(補強コード)の断面積比率が所定範囲の場合、前述の作用効果が得られる理由は必ずしも明らかではないが、以下のメカニズムにより奏するものと推察される。
補強材(補強コード)の断面積比率を下限以上にすることで、補強層内での補強材の密度が高くなり、拘束力が高まるため、高速走行時の耐久性が確保できると共に、上限以下とすることで、補強材間の被覆ゴム部に応力が集中することが抑制され、それにより、高速走行時の耐久性が顕著に向上すると推察される。
補強材(補強コード)の断面積比率を下限以上にすることで、補強層内での補強材の密度が高くなり、拘束力が高まるため、高速走行時の耐久性が確保できると共に、上限以下とすることで、補強材間の被覆ゴム部に応力が集中することが抑制され、それにより、高速走行時の耐久性が顕著に向上すると推察される。
なお、上述の補強材の打ち込み本数(エンズ)はタイヤの半径方向断面において、ビード部の幅を正規リム幅に合わせた状態で、赤道面からタイヤ幅方向に±50mmの範囲に配列された補強材の本数を測定し、50mmあたりの本数を算出することにより求めることができる。
また、前記した補強材16の断面積比率は、タイヤを半径方向に切り出した断面セクションにおいて、ビード部間の幅を正規リム幅に合わせて固定した状態で、赤道面上のベルト補強層の厚みS(mm)を求め、以下の計算により算出することができる。
面積比率=(エンズ×コードの断面積)/(S×50)×100
また、前記した補強材16の断面積比率は、タイヤを半径方向に切り出した断面セクションにおいて、ビード部間の幅を正規リム幅に合わせて固定した状態で、赤道面上のベルト補強層の厚みS(mm)を求め、以下の計算により算出することができる。
面積比率=(エンズ×コードの断面積)/(S×50)×100
また、補強材16は、被覆ゴム層との良好な接着性を確保する観点から、予め接着層が塗布された処理をされていることが好ましい。接着層としては公知のものが使用でき、例えばレゾルシン・ホルマリン・ゴムラテックス(RFL)による処理のほか、ソルビトールポリグリシジルエーテルとブロックイソシアネートとを含む接着剤組成物などによりエポキシ処理した後、RFL処理したものや、ハロヒドリン化合物とブロックイソシアネート化合物とゴムラテックスとを含む接着剤組成物により処理したもの等が使用可能である。
レゾルシン・ホルマリン・ゴムラテックス(RFL)は、例えば、特開昭48-11335号公報に記載されているように、天然ゴム及び/又は合成ゴムラテックスと、フェノール-ホルムアルデヒドとレゾルシノールとの共縮合物とを含む接着剤組成物などが挙げられる。このような接着剤組成物は、例えば、アルカリ性触媒の存在下でフェノールとホルムアルデヒドとを縮合する工程と、水性フェノール-ホルムアルデヒド樹脂溶液とレゾルシノールとを共重合する工程と、生成したフェノール-ホルムアルデヒド-レゾルシノール樹脂溶液とラテックスゴムとを混合する工程とを含む製造方法により製造できる。
なお、合成ゴムラテックスとしては、ブタジエン重合体ラテックス、スチレン/ブタジエン共重合体ラテックス、イソプレン重合体ラテックス、ブタジエン/アクリロニトリル共重合体ラテックス、ブタジエン/ビニルピリジン重合体ラテックス、ブタジエン/ビニルピリジン/スチレン共重合体ラテックスなどが挙げられる。
上記レゾルシン・ホルマリン・ゴムラテックス(RFL)からなる接着層は、RFL接着剤を付与すること(上記補強材16をRFL液に浸漬(DIP:ディッピング)する方法など)により、形成できる。上記RFL接着剤は、通常、撚糸して繊維コードを得た後に付着されるが、撚糸の前又は途中に行ってもよい。
上記RFL接着剤の組成は特に限定されず、適宜選択すればよいが、なかでも、レゾルシン0.1~10質量%、ホルマリン0.1~10質量%、及びラテックス1~28質量%を含む組成物であることが好ましく、レゾルシン0.5~3質量%、ホルマリン0.5~3質量%、及びラテックス10~25質量%を含む組成物であることがより好ましい。
加熱処理における加熱方法としては、例えば、RFL接着剤組成物が付着した補強材16を100~250℃で1~5分乾燥処理した後、さらに、150~250℃で1~5分で熱処理を行う方法などが挙げられる。乾燥処理後の熱処理の条件は、180~240℃で1~2分であることが望ましい。
上記ソルビトールポリグリシジルエーテルとブロックイソシアネートとを含む接着剤組成物は、ソルビトールポリグリシジルエーテルと、ブロックイソシアネートとを含む組成物であれば特に限定されない。なかでも、ソルビトールポリグリシジルエーテルであって塩素含有量が9.6質量%以下であるエポキシ化合物と、ブロックドイソシアネートとを含む組成物が望ましい。
ソルビトールポリグリシジルエーテルとしては、ソルビトールジグリシジルエーテル、ソルビトールトリグリシジルエーテル、ソルビトールテトラグリシジルエーテル、ソルビトールペンタグリシジルエーテル、ソルビトールヘキサグリシジルエーテル、又はこれらの混合物などが挙げられ、ソルビトールモノグリシジルエーテルが含まれていてもよい。ソルビトールポリグリシジルエーテルは、1分子中に多数のエポキシ基を有しており高い架橋構造を形成することができる。
ソルビトールポリグリシジルエーテルの塩素含有量は、9.6質量%以下が好ましく、9.5質量%以下がより好ましく、9.4質量%以下が更に好ましく、9.3質量%以下が特に好ましい。該塩素含有量の下限は、特に限定されず、例えば、1質量%以上である。
なお、本開示において、ソルビトールポリグリシジルエーテルの塩素含有量は、JIS K 7243-3に記載の方法などにより求めることができる。
なお、本開示において、ソルビトールポリグリシジルエーテルの塩素含有量は、JIS K 7243-3に記載の方法などにより求めることができる。
ソルビトールポリグリシジルエーテルの塩素含有量は、エポキシ化合物を合成する際に使用するエピクロルヒドリンの量を削減すること等により低減できる。
ブロックイソシアネートは、イソシアネート化合物とブロック剤との反応により生成し、ブロック剤由来の基により一時的に不活性化されている化合物であり、所定温度で加熱するとそのブロック剤由来の基が解離し、イソシアネート基を生成する。
イソシアネート化合物としては、分子内に2個以上のイソシアネート基を有するもの等が挙げられる。
2個のイソシアネート基を有するジイソシアネート類としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、メタフェニレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート、ジフェニルプロパンジイソシアネート、ビフェニルジイソシアネート、及びこれらの異性体、アルキル置換体、ハロゲン化物、ベンゼン環への水素添加物等を使用できる。また、3個のイソシアネート基を有するトリイソシアネート類、4個のイソシアネート基を有するテトライソシアネート類、及びポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート等を使用できる。これらのイソシアネート化合物は、1種単独で又は2種以上併用することができる。中でも、トリレンジイソシアネート、メタフェニレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートが好ましい。
2個のイソシアネート基を有するジイソシアネート類としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、メタフェニレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、ジフェニルエーテルジイソシアネート、ジフェニルプロパンジイソシアネート、ビフェニルジイソシアネート、及びこれらの異性体、アルキル置換体、ハロゲン化物、ベンゼン環への水素添加物等を使用できる。また、3個のイソシアネート基を有するトリイソシアネート類、4個のイソシアネート基を有するテトライソシアネート類、及びポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート等を使用できる。これらのイソシアネート化合物は、1種単独で又は2種以上併用することができる。中でも、トリレンジイソシアネート、メタフェニレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネートが好ましい。
ブロック剤としては、ε-カプロラクタム、δ-バレロラクタム、γ-ブチロラクタム、β-プロピオラクタム等のラクタム系;フェノール、クレゾール、レゾルシノール、キシレノール等のフェノール系;メタノール、エタノール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、tert-ブチルアルコール、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ベンジルアルコール等のアルコール系;ホルムアミドキシム、アセトアルドキシム、アセトキシム、メチルエチルケトキシム、ジアセチルモノオキシム、ベンゾフェノンオキシム、シクロヘキサノンオキシム等のオキシム系;マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸メチル、アセチルアセトン等の活性メチレン系等を挙げることができる。なかでも、ラクタム系、フェノール系、オキシム系ブロック剤が好ましい。
上記ソルビトールポリグリシジルエーテルとブロックイソシアネートとを含む接着剤組成物において、ブロックイソシアネートの含有量は、ソルビトールポリグリシジルエーテル100質量部に対して、好ましくは50質量部以上、より好ましくは200質量部以上である。上限は、好ましくは500質量部以下、より好ましくは400質量部以下である。
上記ソルビトールポリグリシジルエーテルとブロックイソシアネートとを含む接着剤組成物には、必要に応じて以下の任意成分が含まれていても良い。例えば、ソルビトールポリグリシジルエーテル以外のエポキシ化合物、ソルビトールポリグリシジルエーテルと共重合可能な樹脂、ブロックドイソシアネート以外の硬化剤、有機増粘剤、酸化防止剤、光安定剤、接着性向上剤、補強剤、軟化剤、着色剤、レベリング剤、難燃剤、及び帯電防止剤等が挙げられる。
ソルビトールポリグリシジルエーテル以外のエポキシ化合物として、例えば、エチレングリコールグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールSジグリシジルエーテル、ノボラックグリシジルエーテル、及びブロム化ビスフェノールAジグリシジルエーテル等のグリシジルエーテル;ヘキサヒドロフタル酸グリシジルエステル、及びダイマー酸グリシジルエステル等のグリシジルエステル;トリグリシジルイソシアヌレート、グリシジルヒンダントイン、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジルパラアミノフェノール、トリグリシジルメタアミノフェノール、ジグリシジルアニリン、ジグリシジルトルイジン、テトラグリシジルメタキシレンジアミン、ジグリシジルトリブロムアニリン、及びテトラグリシジルビスアミノメチルシクロヘキサン等のグリシジルアミン;並びに3,4-エポキシシクロヘキシルメチルカルボキシレート、エポキシ化ポリブタジエン、エポキシ化大豆油等の脂環族あるいは脂肪族エポキサイド等が挙げられる。
上記ソルビトールポリグリシジルエーテルとブロックイソシアネートとを含む接着剤組成物による処理としては、RFLに含まれる各種成分を補強材16に付着させるために行われる処理、及び必要に応じてその後の加熱処理を含む処理などが挙げられる。
付着方法としては、例えば、ローラーを使った塗布、ノズルからの噴霧、浴液(接着剤組成物)への浸漬等任意の方法を用いることができる。均一に付着させ、かつ余分な接着剤を除去する観点から、浸漬による付着が好ましい。
また、補強材16への付着量を調整するために、圧接ローラーによる絞り、スクレイパー等によるかき落とし、空気吹き付けによる吹き飛ばし、吸引、ビーターによる叩き等の手段をさらに採用してもよい。
補強材16への付着量は、好ましくは1.0質量%以上、より好ましくは1.5質量%以上であり、また、好ましくは3.0質量%以下、より好ましくは2.5質量%以下である。
なお、補強材16への付着量は、補強材16 100質量部に対して、付着される上記RFL接着剤中の固形分の量である。
なお、補強材16への付着量は、補強材16 100質量部に対して、付着される上記RFL接着剤中の固形分の量である。
上記ソルビトールポリグリシジルエーテルとブロックイソシアネートとを含む接着剤組成物の全固形分濃度は、好ましくは0.9質量%以上、より好ましくは14質量%以上であり、また、好ましくは29質量%以下、より好ましくは23質量%以下である。
上記ソルビトールポリグリシジルエーテルとブロックイソシアネートとを含む接着剤組成物には、レゾルシン、ホルマリン、ゴムラテックスの他に、加硫調整剤、亜鉛華、酸化防止剤、消泡剤等を添加してもよい。
加熱処理における加熱方法としては、例えば、RFL接着剤組成物が付着した補強材16を100~250℃で1~5分乾燥処理した後、さらに、150~250℃で1~5分で熱処理を行う方法などが挙げられる。乾燥処理後の熱処理の条件は、180~240℃で1~2分であることが望ましい。
上記ハロヒドリン化合物とブロックイソシアネート化合物とゴムラテックスとを含む接着剤組成物はこれらの成分を含むものであれば特に限定されないが、ハロヒドリン化合物、ブロックイソシアネート化合物及びゴムラテックスを含み、かつレゾルシン及びホルムアルデヒドを含まない接着剤組成物が望ましい。
ハロヒドリン化合物としては、ポリオール化合物とエピハロヒドリン化合物(ハロヒドリンエーテル)と反応させて得られる化合物などが挙げられる。
ポリオール化合物とは、分子内に2つ以上のヒドロキシル基を有する化合物であり、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのグリコール、エリスリトール、キシリトール、ソルビトール、酒石酸などのヒドロキシル酸、グリセリン酸、グリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトールなどが挙げられる。
エピハロヒドリン化合物としては、例えば、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリンなどが挙げられる。
ポリオール化合物とは、分子内に2つ以上のヒドロキシル基を有する化合物であり、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのグリコール、エリスリトール、キシリトール、ソルビトール、酒石酸などのヒドロキシル酸、グリセリン酸、グリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトールなどが挙げられる。
エピハロヒドリン化合物としては、例えば、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリンなどが挙げられる。
ハロヒドリン化合物としては、例えば、フルオロアルコール化合物、クロロヒドリン化合物、ブロモヒドリン化合物、ヨードヒドリン化合物などが挙げられる。なかでも、ハロゲン化ソルビトール、ハロゲン化グリセロールが好ましい。
ハロヒドリン化合物100質量%中のハロゲン含有量は、5.0~15.0質量%が好ましく、7.0~13.0質量%がより好ましく、9.0~12.0質量%が更に好ましい。
ブロックイソシアネート化合物は、例えば、前述のブロックイソシアネートと同様の化合物が挙げられる。また、ゴムラテックスは、前述のゴムラテックスと同様のものが挙げられる。
上記ハロヒドリン化合物とブロックイソシアネート化合物とゴムラテックスとを含む接着剤組成物は、ハロヒドリン化合物が10.0~30.0質量部、ブロックイソシアネート化合物10.0~30.0質量部、及びゴムラテックス80.0~240.0質量部を含むことが望ましい。そして、当該接着剤組成物は、レゾルシン及びホルムアルデヒドを含まない。
上記ハロヒドリン化合物とブロックイソシアネート化合物とゴムラテックスとを含む接着剤組成物からなる接着剤層は、該接着剤組成物を使用して、補強材16の表面上に形成される。該接着剤層は、例えば、浸漬、ブラッシング、鋳造、噴霧、ロールコーティング、ナイフコーティングなどによって形成されるが、これらに限定されない。
ベルト補強層15において、補強コード16を被覆するベルト補強層用被覆ゴム組成物(補強ゴム17)は、ゴム成分を含む。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物において、ゴム成分は、架橋に寄与する成分であり、一般的に、重量平均分子量(Mw)が1万以上のポリマーで、アセトンにより抽出されないポリマー成分がゴム成分に該当する。前記ゴム成分は、常温(25℃)で固体状態である。
ゴム成分の重量平均分子量は、好ましくは5万以上、より好ましくは15万以上、更に好ましくは20万以上であり、また、好ましくは200万以下、より好ましくは150万以下、更に好ましくは100万以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
なお、本明細書において、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(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TSKGEL SUPERMULTIPORE 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。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物に使用可能なゴム成分としては、例えば、ジエン系ゴムを使用できる。ジエン系ゴムとしては、イソプレン系ゴム、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、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)などが挙げられる。また、ブチル系ゴム、フッ素ゴムなども挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、効果がより得られる観点から、イソプレン系ゴム、BR、SBR、が好ましく、イソプレン系ゴムがより好ましい。また、これらのゴム成分は後述の変性処理、水素添加処理が行われていても良く、オイル、樹脂、液状ゴム成分などにより伸展された、伸展ゴムを用いても良い。
上記ジエン系ゴムは、非変性ジエン系ゴムでもよいし、変性ジエン系ゴムでもよい。
変性ジエン系ゴムとしては、シリカ等の充填剤と相互作用する官能基を有するジエン系ゴムであればよく、例えば、ジエン系ゴムの少なくとも一方の末端を、上記官能基を有する化合物(変性剤)で変性された末端変性ジエン系ゴム(末端に上記官能基を有する末端変性ジエン系ゴム)や、主鎖に上記官能基を有する主鎖変性ジエン系ゴムや、主鎖及び末端に上記官能基を有する主鎖末端変性ジエン系ゴム(例えば、主鎖に上記官能基を有し、少なくとも一方の末端を上記変性剤で変性された主鎖末端変性ジエン系ゴム)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ジエン系ゴム等が挙げられる。
変性ジエン系ゴムとしては、シリカ等の充填剤と相互作用する官能基を有するジエン系ゴムであればよく、例えば、ジエン系ゴムの少なくとも一方の末端を、上記官能基を有する化合物(変性剤)で変性された末端変性ジエン系ゴム(末端に上記官能基を有する末端変性ジエン系ゴム)や、主鎖に上記官能基を有する主鎖変性ジエン系ゴムや、主鎖及び末端に上記官能基を有する主鎖末端変性ジエン系ゴム(例えば、主鎖に上記官能基を有し、少なくとも一方の末端を上記変性剤で変性された主鎖末端変性ジエン系ゴム)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ジエン系ゴム等が挙げられる。
上記官能基としては、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。なかでも、アミノ基(好ましくはアミノ基が有する水素原子が炭素数1~6のアルキル基に置換されたアミノ基)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~6のアルコキシ基)、アルコキシシリル基(好ましくは炭素数1~6のアルコキシシリル基)が好ましい。
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、ゴム工業において一般的なものを使用できる。IRとしては、特に限定されず、例えば、IR2200等、ゴム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(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、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物において、ゴム成分100質量%中のイソプレン系ゴムの含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは50質量%以上、更に好ましくは75質量%以上、特に好ましくは85質量%以上であり、100質量%でもよい。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
BRは特に限定されず、例えば、高シス含量のハイシス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、希土類系触媒を用いて合成したBR(希土類BR)等を使用できる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、BRは、シス含量が90質量%以上のハイシスBRを含むことが好ましい。該シス含量は、95質量%以上がより好ましい。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。
また、BRは、非変性BR、変性BRのいずれも使用可能である。変性BRとしては、変性ジエン系ゴムと同様の官能基が導入された変性BRが挙げられる。また、BRは、水素添加ブタジエン重合体(水添BR)も使用可能である。
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)等の製品を使用できる。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物がBRを含む場合、ゴム成分100質量%中のBRの含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上である。上限は、好ましくは50質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
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)等を使用できる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
SBRのスチレン含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは25質量%以上である。該スチレン含有量は、好ましくは45質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは35質量%以下である。上記範囲内にすることで、高速走行時の操縦安定性が改善される傾向がある。
なお、本明細書において、スチレン含有量は、1H-NMR測定によって測定できる。
なお、本明細書において、スチレン含有量は、1H-NMR測定によって測定できる。
SBRのビニル結合量は、好ましくは3質量%以上、より好ましくは5質量%以上、更に好ましくは7質量%以上である。該ビニル結合量は、好ましくは25質量%以下、より好ましくは15質量%以下、更に好ましくは13質量%以下である。上記範囲内にすることで、高速走行時の操縦安定性が改善される傾向がある。
なお、本明細書において、ビニル結合量(1,2-結合ブタジエン単位量)は、赤外吸収スペクトル分析法によって測定できる。
なお、本明細書において、ビニル結合量(1,2-結合ブタジエン単位量)は、赤外吸収スペクトル分析法によって測定できる。
SBRは、非変性SBR、変性SBRのいずれも使用可能である。変性SBRとしては、変性ジエン系ゴムと同様の官能基が導入された変性SBRが挙げられる。また、SBRとして、水素添加スチレン-ブタジエン共重合体(水添SBR)も使用可能である。
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を使用できる。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物がSBRを含む場合、ゴム成分100質量%中のSBRの含有量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上である。上限は、好ましくは50質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物は、フィラー(充填材)を含んでもよい。
フィラー(充填材)としては特に限定されず、ゴム分野で公知の材料を使用でき、例えば、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、タルク、アルミナ、クレイ、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、マイカなどの無機フィラー;難分散性フィラー等が挙げられる。
フィラー(充填材)としては特に限定されず、ゴム分野で公知の材料を使用でき、例えば、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、タルク、アルミナ、クレイ、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、マイカなどの無機フィラー;難分散性フィラー等が挙げられる。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物において、フィラーの合計含有量(シリカ、カーボンブラックなどのフィラーの総量)は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは5質量部以上、より好ましくは20質量部以上、更に好ましくは40質量部以上、特に好ましくは50質量部以上である。該含有量の上限は、好ましくは120質量部以下、より好ましくは100質量部以下、更に好ましくは80質量部以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
フィラー(充填材)のなかでも、カーボンブラックなどの炭素由来フィラー(炭素含有フィラー)、シリカが好ましい。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物に使用可能なカーボンブラックとしては、特に限定されないが、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、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を使用できる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、従来の鉱物油などを原料としたカーボンブラックのほか、リグニンなどのバイオマス材料を原料としたカーボンブラックを用いても良い。
カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は、30m2/g以上が好ましく、50m2/g以上がより好ましく、70m2/g以上が更に好ましい。また、上記N2SAは、200m2/g以下が好ましく、150m2/g以下がより好ましく、130m2/g以下が更に好ましく、120m2/g以下が特に好ましい。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物がカーボンブラックを含む場合、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5質量部以上、より好ましくは20質量部以上、更に好ましくは40質量部以上、特に好ましくは50質量部以上である。該含有量の上限は、好ましくは120質量部以下、より好ましくは100質量部以下、更に好ましくは80質量部以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
使用可能なシリカとしては、乾式法シリカ(無水シリカ)、湿式法シリカ(含水シリカ)などが挙げられる。なかでも、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。市販品としては、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)トクヤマ等の製品を使用できる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらのシリカのほか、もみ殻などのバイオマス材料を原料としたシリカを用いても良い。
シリカの窒素吸着比表面積(N2SA)は、好ましくは50m2/g以上、より好ましくは100m2/g以上、更に好ましくは150m2/g以上、特に好ましくは180m2/g以上、最も好ましくは190m2/g以上である。また、シリカのN2SAの上限は特に限定されないが、好ましくは350m2/g以下、より好ましくは300m2/g以下、更に好ましくは250m2/g以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
なお、シリカのN2SAは、ASTM D3037-93に準じてBET法で測定される値である。
なお、シリカのN2SAは、ASTM D3037-93に準じてBET法で測定される値である。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物がシリカを含む場合、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5質量部以上、より好ましくは20質量部以上、更に好ましくは40質量部以上、特に好ましくは50質量部以上である。該含有量の上限は、好ましくは120質量部以下、より好ましくは100質量部以下、更に好ましくは80質量部以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物がシリカを含む場合、更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、ゴム分野で公知のものが使用可能であり、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、などのスルフィド系、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などのメルカプト系、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシランなどのビニル系、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などのアミノ系、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、などのグリシドキシ系、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などのニトロ系、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などのクロロ系などがあげられる。市販品としては、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)等の製品を使用できる。これらは、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、特に限定されず、ゴム分野で公知のものが使用可能であり、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、などのスルフィド系、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などのメルカプト系、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシランなどのビニル系、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などのアミノ系、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、などのグリシドキシ系、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などのニトロ系、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などのクロロ系などがあげられる。市販品としては、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)等の製品を使用できる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物において、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、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは3質量部以上、更に好ましくは5質量部以上、特に好ましくは7質量部以上である。該含有量の上限は、好ましくは50質量部以下、より好ましくは20質量部以下、更に好ましくは15質量部以下、特に好ましくは10質量部以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
難分散性フィラーとしては、例えば、ミクロフィブリル化植物繊維、短繊維状セルロース、ゲル状化合物等が挙げられる。なかでも、ミクロフィブリル化植物繊維が好ましい。
上記ミクロフィブリル化植物繊維としては、良好な補強性が得られるという点から、セルロースミクロフィブリルが好ましい。セルロースミクロフィブリルとしては、天然物由来のものであれば特に制限されず、例えば、果実、穀物、根菜などの資源バイオマス、木材、竹、麻、ジュート、ケナフ、及びこれらを原料として得られるパルプや紙、布、農作物残廃物、食品廃棄物や下水汚泥などの廃棄バイオマス、稲わら、麦わら、間伐材などの未使用バイオマスの他、ホヤ、酢酸菌等の生産するセルロースなどに由来するものが挙げられる。これらのミクロフィブリル化植物繊維は、1種を用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、本明細書において、セルロースミクロフィブリルとは、典型的には、平均繊維径が10μm以下の範囲内であるセルロース繊維、より典型的には、セルロース分子の集合により形成されている平均繊維径500nm以下の微小構造を有するセルロース繊維を意味する。典型的なセルロースミクロフィブリルは、例えば、上記のような平均繊維径を有するセルロース繊維の集合体として形成されている。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物において、難分散性フィラーの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは3質量部以上、更に好ましくは5質量部以上である。該含有量の上限は、好ましくは50質量部以下、より好ましくは30質量部以下、更に好ましくは20質量部以下、特に好ましくは10質量部以下である。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物には、可塑剤を配合してもよい。
可塑剤とは、ゴム成分に可塑性を付与する材料であり、例えば、液体可塑剤(常温(25℃)で液体状態の可塑剤)、樹脂(常温(25℃)で固体状態の樹脂)等が挙げられる。
可塑剤とは、ゴム成分に可塑性を付与する材料であり、例えば、液体可塑剤(常温(25℃)で液体状態の可塑剤)、樹脂(常温(25℃)で固体状態の樹脂)等が挙げられる。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物において、可塑剤の含有量(可塑剤の総量)は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは50質量部以下、より好ましくは30質量部以下、更に好ましくは10質量部以下、特に好ましくは5質量部以下であり、0質量部でもよい。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。なお、前述の伸展ゴムを用いる場合、その伸展ゴムに用いられた伸展成分量は可塑剤の含有量に含まれる。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物に使用可能な液体可塑剤(常温(25℃)で液体状態の可塑剤)としては特に限定されず、オイル、液状ポリマー(液状樹脂、液状ジエン系ポリマーなど)などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物において、液体可塑剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは50質量部以下、より好ましくは30質量部以下、更に好ましくは10質量部以下、特に好ましくは5質量部以下であり、0質量部でもよい。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。なお、オイルの含有量も同様の範囲が好適である。
オイルとしては、例えば、プロセスオイル、植物油、又はその混合物が挙げられる。プロセスオイルとしては、例えば、MES(Mild Extract Solvated)、DAE(Distillate Aromatic Extract)、TDAE(treated Distillate Aromatic Extract)、TRAE(treated Residual Aromatic Extract)、RAE(residual Aromatic Extract)などの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などを用いることができる。植物油としては、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。市販品としては、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)、日清オイリオグループ(株)等の製品を使用できる。なかでも、プロセスオイル(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)、植物油が好ましい。またライフサイクルアセスメントの観点から上記したオイルとして、ゴム混合機やエンジンなどで用いられた潤滑油や調理店で使用された廃食用油を精製したものを用いても良い。
液状樹脂としては、テルペン系樹脂(テルペンフェノール樹脂、芳香族変性テルペン樹脂を含む)、ロジン樹脂、スチレン系樹脂、C5系樹脂、C9系樹脂、C5/C9系樹脂、ジシクロペンタジエン(DCPD)樹脂、クマロンインデン系樹脂(クマロン、インデン単体樹脂を含む)、フェノール樹脂、オレフィン系樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。また、これらの水素添加物も使用可能である。
液状ジエン系ポリマーとしては、25℃で液体状態の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)、液状スチレンブタジエンスチレンブロック共重合体(液状SBSブロックポリマー)、液状スチレンイソプレンスチレンブロック共重合体(液状SISブロックポリマー)、液状ファルネセン重合体、液状ファルネセンブタジエン共重合体等が挙げられる。これらは、末端や主鎖が極性基で変性されていても構わない。また、これらの水素添加物も使用可能である。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物に使用可能な上記樹脂(常温(25℃)で固体状態の樹脂)としては、例えば、常温(25℃)で固体状態の芳香族ビニル重合体、クマロンインデン樹脂、クマロン樹脂、インデン樹脂、フェノール樹脂、ロジン樹脂、石油樹脂、テルペン系樹脂、アクリル系樹脂などが挙げられる。また、樹脂は、水添されていてもよい。これらは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。なかでも、芳香族ビニル重合体、石油樹脂、テルペン系樹脂が好ましい。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物が上記樹脂を含有する場合、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは100質量部以下、より好ましくは30質量部以下、更に好ましくは10質量部以下、特に好ましくは5質量部以下であり、0質量部でもよい。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。上記範囲内であると、効果がより良好に得られる傾向がある。
上記樹脂の軟化点は、60℃以上が好ましく、70℃以上がより好ましく、80℃以上が更に好ましい。上限は、160℃以下が好ましく、130℃以下がより好ましく、115℃以下が更に好ましい。上記範囲内にすることで、高速走行時の操縦安定性が改善される傾向がある。
なお、上記樹脂の軟化点は、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。前記した樹脂の軟化点は通常、樹脂のガラス転移温度より50℃±5℃高い値となる。
なお、上記樹脂の軟化点は、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。前記した樹脂の軟化点は通常、樹脂のガラス転移温度より50℃±5℃高い値となる。
上記芳香族ビニル重合体は、芳香族ビニルモノマーを構成単位として含むポリマーである。例えば、α-メチルスチレン及び/又はスチレンを重合して得られる樹脂が挙げられ、具体的には、スチレンの単独重合体(スチレン樹脂)、α-メチルスチレンの単独重合体(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、スチレンと他のモノマーの共重合体などが挙げられる。
上記クマロンインデン樹脂は、樹脂の骨格(主鎖)を構成する主な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、ビニルトルエンなどが挙げられる。
上記クマロン樹脂は、樹脂の骨格(主鎖)を構成する主なモノマー成分として、クマロンを含む樹脂である。
上記インデン樹脂は、樹脂の骨格(主鎖)を構成する主なモノマー成分として、インデンを含む樹脂である。
上記フェノール樹脂としては、例えば、フェノールと、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、フルフラールなどのアルデヒド類とを酸又はアルカリ触媒で反応させることにより得られるポリマー等の公知のものを使用できる。なかでも、酸触媒で反応させることにより得られるもの(ノボラック型フェノール樹脂など)が好ましい。
上記ロジン樹脂としては、天然ロジン、重合ロジン、変性ロジン、これらのエステル化合物、これらの水素添加物に代表されるロジン系樹脂等が挙げられる。
上記石油樹脂としては、C5系樹脂、C9系樹脂、C5/C9系樹脂、ジシクロペンタジエン(DCPD)樹脂、これらの水素添加物などが挙げられる。なかでも、DCPD樹脂、水添DCPD樹脂が好ましい。
上記テルペン系樹脂は、テルペンを構成単位として含むポリマーであり。例えば、テルペン化合物を重合して得られ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重合して得られる芳香族変性テルペン樹脂などが挙げられる。また、これらの水素添加物も使用できる。
上記ポリテルペン樹脂は、テルペン化合物を重合して得られる樹脂である。該テルペン化合物は、(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)など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-テルピネオールなどが挙げられる。
上記ポリテルペン樹脂としては、上述したテルペン化合物を原料とするピネン樹脂、リモネン樹脂、ジペンテン樹脂、ピネン/リモネン樹脂などが挙げられる。なかでも、ピネン樹脂が好ましい。ピネン樹脂は、通常、異性体の関係にあるα-ピネン及びβ-ピネンの両方を含んでいるが、含有する成分の違いにより、β-ピネンを主成分とするβ-ピネン樹脂と、α-ピネンを主成分とするα-ピネン樹脂とに分類される。
上記芳香族変性テルペン樹脂としては、上記テルペン化合物及びフェノール系化合物を原料とするテルペンフェノール樹脂や、上記テルペン化合物及びスチレン系化合物を原料とするテルペンスチレン樹脂などが挙げられる。また、上記テルペン化合物、フェノール系化合物及びスチレン系化合物を原料とするテルペンフェノールスチレン樹脂も使用できる。なお、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。また、スチレン系化合物としては、スチレン、α-メチルスチレンなどが挙げられる。
上記アクリル系樹脂は、アクリル系モノマーを構成単位として含むポリマーである。例えば、カルボキシル基を有し、芳香族ビニルモノマー成分とアクリル系モノマー成分とを共重合して得られる、スチレンアクリル樹脂等のスチレンアクリル系樹脂などが挙げられる。なかでも、無溶剤型カルボキシル基含有スチレンアクリル系樹脂を好適に使用できる。
上記無溶剤型カルボキシル基含有スチレンアクリル系樹脂とは、副原料となる重合開始剤、連鎖移動剤、有機溶媒などを極力使用せずに、高温連続重合法(高温連続塊重合法)(米国特許第4,414,370号明細書、特開昭59-6207号公報、特公平5-58005号公報、特開平1-313522号公報、米国特許第5,010,166号明細書、東亜合成研究年報TREND2000第3号p42-45等に記載の方法)により合成された(メタ)アクリル系樹脂(重合体)である。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。
上記アクリル系樹脂を構成するアクリル系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(2エチルヘキシルアクリレート等のアルキルエステル、アリールエステル、アラルキルエステルなど)、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリルアミド誘導体などの(メタ)アクリル酸誘導体が挙げられる。なお、(メタ)アクリル酸は、アクリル酸及びメタクリル酸の総称である。
上記アクリル系樹脂を構成する芳香族ビニルモノマー成分としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、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などの芳香族ビニルが挙げられる。
また、上記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、芳香族ビニルと共に、他のモノマー成分を使用してもよい。
上記可塑剤としては、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、ENEOS(株)、荒川化学工業(株)、田岡化学工業等の製品を使用できる。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物は、耐クラック性、耐オゾン性等の観点から、老化防止剤を含有することが好ましい。
老化防止剤としては特に限定されないが、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などが挙げられる。なかでも、p-フェニレンジアミン系老化防止剤、キノリン系老化防止剤が好ましく、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、2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリンの重合物がより好ましい。市販品としては、例えば、精工化学(株)、住友化学(株)、大内新興化学工業(株)、フレクシス社等の製品を使用できる。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物において、老化防止剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.2質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上、更に好ましくは2.0質量部以上である。該含有量は、好ましくは7.0質量部以下、より好ましくは4.0質量部以下である。
ゴム組成物は、ステアリン酸を含むことが好ましい。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物において、ステアリン酸の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5~10質量部、より好ましくは0.5~4質量部である。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物において、ステアリン酸の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5~10質量部、より好ましくは0.5~4質量部である。
なお、ステアリン酸としては、従来公知のものを使用でき、例えば、日油(株)、花王(株)、富士フイルム和光純薬(株)、千葉脂肪酸(株)等の製品を使用できる。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物は、酸化亜鉛を含むことが好ましい。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物において、酸化亜鉛の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5~10質量部、より好ましくは1~3質量部である。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物において、酸化亜鉛の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5~10質量部、より好ましくは1~3質量部である。
なお、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)等の製品を使用できる。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物には、ワックスを配合してもよい。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物において、ワックスの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5~10質量部、より好ましくは1~5質量部である。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物において、ワックスの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5~10質量部、より好ましくは1~5質量部である。
ワックスとしては特に限定されず、石油系ワックス、天然系ワックスなどが挙げられ、また、複数のワックスを精製又は化学処理した合成ワックスも使用可能である。これらのワックスは、単独で使用しても、2種類以上を併用してもよい。
石油系ワックスとしては、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等が挙げられる。天然系ワックスとしては、石油外資源由来のワックスであれば特に限定されず、例えば、キャンデリラワックス、カルナバワックス、木ろう、ライスワックス、ホホバろうなどの植物系ワックス;ミツロウ、ラノリン、鯨ろうなどの動物系ワックス;オゾケライト、セレシン、ペトロラクタムなどの鉱物系ワックス;及びこれらの精製物などが挙げられる。市販品としては、例えば、大内新興化学工業(株)、日本精蝋(株)、精工化学(株)等の製品を使用できる。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物には、ポリマー鎖に適度な架橋鎖を形成し、良好な性能を付与するという点で、硫黄を配合することが好ましい。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物において、硫黄の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは1.0質量部以上、更に好ましくは1.7質量部以上である。該含有量は、好ましくは5.0質量部以下、より好ましくは3.0質量部以下、更に好ましくは2.0質量部以下である。
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、可溶性硫黄などが挙げられる。市販品としては、鶴見化学工業(株)、軽井沢硫黄(株)、四国化成工業(株)、フレクシス社、日本乾溜工業(株)、細井化学工業(株)等の製品を使用できる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物は、加硫促進剤を含むことが好ましい。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物において、加硫促進剤の含有量は特に制限はなく、要望する加硫速度や架橋密度に合わせて自由に決定すれば良いが、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは2.0質量部以上、更に好ましくは2.7質量部以上である。上限は、好ましくは8.0質量部以下、より好ましくは6.0質量部以下、更に好ましくは5.0質量部以下である。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物において、加硫促進剤の含有量は特に制限はなく、要望する加硫速度や架橋密度に合わせて自由に決定すれば良いが、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは2.0質量部以上、更に好ましくは2.7質量部以上である。上限は、好ましくは8.0質量部以下、より好ましくは6.0質量部以下、更に好ましくは5.0質量部以下である。
加硫促進剤の種類は特に制限はなく、通常用いられているものを使用可能である。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,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、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、スルフェンアミド系、グアニジン系、ベンゾチアゾール系加硫促進剤が好ましい。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物には、前記成分以外にも、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、離型剤等の材料を適宜配合してもよい。
ベルト層の被覆ゴム(ベルトコード9を被覆するトッピングゴム10)や他の部材においても、補強ゴム17(ベルト補強層用被覆ゴム組成物)と同様の材料を、適宜配合量を変更して使用することが可能である。
なお、補強ゴム17(ベルト補強層用被覆ゴム組成物)は、例えば、前記トッピングゴム10と異なるゴム組成物であっても、同じゴム組成物であっても良い。
ベルト補強層用被覆ゴム組成物の製造方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、前記各成分をオープンロール、バンバリーミキサーなどのゴム混練装置を用いて混練し、その後加硫する方法などにより製造できる。
混練条件としては、加硫剤及び加硫促進剤以外の添加剤を混練するベース練り工程では、混練温度は、通常50~200℃、好ましくは80~190℃であり、混練時間は、通常30秒~30分、好ましくは1分~30分である。加硫剤、加硫促進剤を混練する仕上げ練り工程では、混練温度は、通常100℃以下、好ましくは室温~80℃である。また、加硫剤、加硫促進剤を混練した組成物は、通常、プレス加硫などの加硫処理が施される。加硫温度としては、通常120~200℃、好ましくは140~180℃である。
補強材16(補強コード)と、補強コード16を被覆する補強ゴム17(ベルト補強層用被覆ゴム組成物)とを含むベルト補強層15を適用するタイヤとしては、空気入りタイヤ、非空気入りタイヤなどが挙げられるが、なかでも、空気入りタイヤが好ましい。特に、夏用タイヤ(サマータイヤ)、冬用タイヤ(スタッドレスタイヤ、スノータイヤ、スタッドタイヤなど)として好適に使用できる。タイヤは、乗用車用タイヤ、大型乗用車用、大型SUV用タイヤ、トラック、バスなどの重荷重用タイヤ、ライトトラック用タイヤ、二輪自動車用タイヤ、レース用タイヤ(高性能タイヤ)などに使用可能である。
タイヤは、補強材16(補強コード)と、補強コード16を被覆する補強ゴム17(ベルト補強層用被覆ゴム組成物)とを用いて通常の方法により製造される。例えば、各種材料を配合したゴム組成物を、未加硫の段階で、補強材16(補強コード)と、補強コード16を被覆する補強ゴム17(ベルト補強層用被覆ゴム組成物)とを合わせてベルト補強層15の形状に合わせて押し出し加工し、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。
図3は、トレッド部2の拡大図である。
タイヤ1は、トレッド部2の内部に埋設されるベルト層7、ベルト層7のタイヤ半径方向外側に補強コード16を備えたベルト補強層15が設けられ、トレッド部2は、周方向主溝20で区画されている。
タイヤ1は、トレッド部2の内部に埋設されるベルト層7、ベルト層7のタイヤ半径方向外側に補強コード16を備えたベルト補強層15が設けられ、トレッド部2は、周方向主溝20で区画されている。
タイヤ1は、補強材16(補強コード)の等断面積径d(mm)と、トレッド溝底21からベルト補強層15までの距離L(mm)とが、下記式(2)を満たす。
(2)d/L≦0.80
d/Lは、好ましくは0.70以下、より好ましくは0.60以下、更に好ましくは0.555以下、特に好ましくは0.50以下である。下限は、好ましくは0.10以上、より好ましくは0.20以上、更に好ましくは0.27以上、特に好ましくは0.30以上である。上記範囲内であると、効果が好適に得られる。
(2)d/L≦0.80
d/Lは、好ましくは0.70以下、より好ましくは0.60以下、更に好ましくは0.555以下、特に好ましくは0.50以下である。下限は、好ましくは0.10以上、より好ましくは0.20以上、更に好ましくは0.27以上、特に好ましくは0.30以上である。上記範囲内であると、効果が好適に得られる。
タイヤ1は、トレッド溝底21からベルト補強層15までの距離L(mm)が下記式を満たすことが望ましい。
L≧0.90mm
Lは、好ましくは1.00mm以上、より好ましくは1.10mm以上、更に好ましくは1.50mm以上、特に好ましくは1.70mm以上である。上限は、好ましくは2.50mm以下、より好ましくは2.30mm以下、更に好ましくは2.00mm以下である。
L≧0.90mm
Lは、好ましくは1.00mm以上、より好ましくは1.10mm以上、更に好ましくは1.50mm以上、特に好ましくは1.70mm以上である。上限は、好ましくは2.50mm以下、より好ましくは2.30mm以下、更に好ましくは2.00mm以下である。
前記距離Lが所定以上、特にL≧1.00mmの場合、前述の作用効果が得られる理由は必ずしも明らかではないが、以下のメカニズムにより奏するものと推察される。
距離Lを所定以上とすることで、溝底から補強材までの距離が広がる為、転動時の変形が補強材に伝わりにくくなり、補強材の破断が抑制されやすくなり、それにより、高速走行時の耐久性が顕著に向上すると推察される。
距離Lを所定以上とすることで、溝底から補強材までの距離が広がる為、転動時の変形が補強材に伝わりにくくなり、補強材の破断が抑制されやすくなり、それにより、高速走行時の耐久性が顕著に向上すると推察される。
なお、本開示において、トレッド溝底21とは、周方向主溝の深さが最も深い部分であり、周方向主溝におけるタイヤ半径方向の最も内側に位置する表面を指す。
本開示において、トレッド溝底21からベルト補強層15までの距離L(mm)とは、トレッド溝底21からベルト補強層15のタイヤ半径方向外側表面23までの距離を指す。当該距離Lは、タイヤを半径方向に切り出した断面セクションにおいて、ビード部の幅を正規リム幅に合わせて固定した状態で、最もタイヤ赤道面に近い周方向主溝の溝底とベルト補強層15のタイヤ半径方向外側表面までの距離であり、ベルト補強層15のタイヤ半径方向外側表面の法線に沿って計測される値である。
なお、本明細書において、タイヤの各寸法(トレッド溝底からベルト補強層までの距離Lトなどの寸法)及び角度は、特に言及がない限り、タイヤを半径方向に切り出した断面セクションで測定され、測定の際、タイヤのビード部間の幅を正規リム幅に合わせて固定した状態で測定される。また、ベルト層7、ベルト補強層15中のコードがタイヤ周方向となす角度などを測定する際は、該断面セクションのトレッド部を剥離させ、タイヤの半径方向から観察することにより、確認することが可能である。
補強材(補強コード)の等断面積径d、トレッド溝底からベルト補強層までの距離L、50mm幅当たりの補強コードの打ち込み本数(エンズ)、50mm幅当たりのベルト補強層に占める補強材(補強コード)の断面積比率(断面積100%中に占めるベルト補強層の割合)は、同様に、特に言及がない限り、タイヤを半径方向に切り出した断面セクションで測定できる。
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、本発明は図示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。
以下では、実施をする際に好ましいと考えられる例(実施例)を示すが、本開示の範囲は実施例に限られない。
図1の基本構造を有するサイズ195/65R15の乗用車用の空気入りタイヤ(試験用タイヤ)を、各表の仕様(コード材料、補強コードの等断面積径d、トレッド溝底からベルト補強層までの距離Lなど)に基づき試作される。
試験用タイヤの共通仕様は、以下の通りである。
ベルトプライ:2枚
ベルトコードのタイヤ周方向に対する角度:20度(交差)
ベルトコード:単線
ベルトコードのエンズ:36本
ベルトコード径:0.32mm
試験用タイヤの共通仕様は、以下の通りである。
ベルトプライ:2枚
ベルトコードのタイヤ周方向に対する角度:20度(交差)
ベルトコード:単線
ベルトコードのエンズ:36本
ベルトコード径:0.32mm
各表に従って仕様を変化させた試験用タイヤを想定して、下記評価方法に基づいて算出した結果を各表に示す。
なお、基準比較例は、比較例7とする。
なお、基準比較例は、比較例7とする。
<高速走行時の耐久性>
上記試験用タイヤをドラム試験機に取り付け、回転速度を時速100kmから徐々に上げ、破壊発生時の速度を測定し、基準比較例を100として指数表示した(高速耐久性指数)。指数が大きいほど、破壊発生時の速度が大きく、高速走行時の耐久性に優れることを示す。
上記試験用タイヤをドラム試験機に取り付け、回転速度を時速100kmから徐々に上げ、破壊発生時の速度を測定し、基準比較例を100として指数表示した(高速耐久性指数)。指数が大きいほど、破壊発生時の速度が大きく、高速走行時の耐久性に優れることを示す。
本開示(1)はトレッド部及びベルト補強層を有するタイヤであって、
前記ベルト補強層は、下記式(1)で表される化合物からなる補強材を含み、
(式中、mは2又は3である。nは整数である。)
前記補強材の等断面積径d(mm)と、トレッド溝底から前記ベルト補強層までの距離L(mm)とが、下記式(2)を満たすタイヤである。
(2)d/L≦0.80
前記ベルト補強層は、下記式(1)で表される化合物からなる補強材を含み、
(式中、mは2又は3である。nは整数である。)
前記補強材の等断面積径d(mm)と、トレッド溝底から前記ベルト補強層までの距離L(mm)とが、下記式(2)を満たすタイヤである。
(2)d/L≦0.80
本開示(2)は前記d(mm)が下記式を満たす本開示(1)記載のタイヤである。
0.20mm<d<1.00mm
0.20mm<d<1.00mm
本開示(3)は前記距離L(mm)が下記式を満たす本開示(1)又は(2)記載のタイヤである。
L≧1.00mm
L≧1.00mm
本開示(4)は前記補強材は、撚り数が10.0~60.0(t/10cm)のコードから形成される本開示(1)~(3)のいずれかに記載のタイヤである。
本開示(5)は前記補強材は、総繊度が500~5000dtexのコードから形成される本開示(1)~(4)のいずれかに記載のタイヤである。
本開示(6)は50mm幅当たりの補強材の打ち込み本数(エンズ)が30~80本である本開示(1)~(5)のいずれかに記載のタイヤである。
本開示(7)は50mm幅当たりのベルト補強層に占める補強材の断面積比率(%)が、15~55%である本開示(1)~(6)のいずれかに記載のタイヤである。
1 タイヤ
2 トレッド部
4 ビード部
6 カーカス
7 ベルト層
8 ベルトプライ
8A 第1ベルトプライ
8B 第2ベルトプライ
9 ベルトコード
10トッピングゴム
15 ベルト補強層
16 補強材(補強コード)
17 補強ゴム
20 周方向主溝
21 トレッド溝底
23 タイヤ半径方向外側表面
W1 第1ベルトプライ8Aのタイヤ軸方向の幅
W2 第2ベルトプライ8Bのタイヤ軸方向の幅
TW トレッド幅
Te トレッド端
L トレッド溝底21からベルト補強層15までの距離
2 トレッド部
4 ビード部
6 カーカス
7 ベルト層
8 ベルトプライ
8A 第1ベルトプライ
8B 第2ベルトプライ
9 ベルトコード
10トッピングゴム
15 ベルト補強層
16 補強材(補強コード)
17 補強ゴム
20 周方向主溝
21 トレッド溝底
23 タイヤ半径方向外側表面
W1 第1ベルトプライ8Aのタイヤ軸方向の幅
W2 第2ベルトプライ8Bのタイヤ軸方向の幅
TW トレッド幅
Te トレッド端
L トレッド溝底21からベルト補強層15までの距離
Claims (7)
- 前記d(mm)が下記式を満たす請求項1記載のタイヤ。
0.20mm<d<1.00mm - 前記距離L(mm)が下記式を満たす請求項1又は2記載のタイヤ。
L≧1.00mm - 前記補強材は、撚り数が10.0~60.0(t/10cm)のコードから形成される請求項1記載のタイヤ。
- 前記補強材は、総繊度が500~5000dtexのコードから形成される請求項1記載のタイヤ。
- 50mm幅当たりの補強材の打ち込み本数(エンズ)が30~80本である請求項1記載のタイヤ。
- 50mm幅当たりのベルト補強層に占める補強材の断面積比率(%)が、15~55%である請求項1記載のタイヤ。
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