JP2023173220A - タイヤ - Google Patents
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Abstract
【課題】タイヤの耐久性能の改善を図ること。【解決手段】銅、亜鉛、およびコバルトからなる3元メッキ層が施されたスチールコードと、前記スチールコードを被覆するトッピングゴムとを備えたタイヤであって、前記トッピングゴムが、ゴム成分およびシリカを含有するゴム組成物により構成され、前記3元メッキ層中の亜鉛の含有量をX(質量%)、前記ゴム成分100質量部に対するシリカの含有量をY(質量部)としたとき、Y/Xが0.50以上であるタイヤ。【選択図】なし
Description
本発明は、タイヤに関する。
タイヤの交換頻度を抑制し、より長期間に渡って使用できるように耐久性に優れたタイヤとすることが求められている。特許文献1には、ゴム製品の補強用の細長い鋼製エレメントであって、前記細長い鋼製エレメントが、銅-M-亜鉛の三元または四元合金の被覆物で覆われた、細長い鋼製エレメントが開示されている。また、ゴム化合物と細長い鋼製エレメントとを含む補強されたゴム物品も開示されている。
特許文献1には、タイヤの耐久性が増大した旨の記載があるが、タイヤとした場合の具体的な耐久性の程度は明らかではなく、改善の余地がある。
本発明は、タイヤの耐久性能の改善を図ることを目的とする。
本発明は、銅、亜鉛、およびコバルトからなる3元メッキ層が施されたスチールコードと、前記スチールコードを被覆するトッピングゴムとを備えたタイヤであって、前記トッピングゴムが、ゴム成分およびシリカを含有するゴム組成物により構成され、前記3元メッキ層中の亜鉛の含有量をX(質量%)、前記ゴム成分100質量部に対するシリカの含有量をY(質量部)としたとき、Y/Xが0.50以上であるタイヤに関する。
本発明によれば、タイヤの耐久性能の改善を図ることができる。
本発明の一実施形態であるタイヤは、銅、亜鉛、およびコバルトからなる3元メッキ層が施されたスチールコードと、前記スチールコードを被覆するトッピングゴムとを備えたタイヤであって、前記トッピングゴムが、ゴム成分およびシリカを含有するゴム組成物により構成され、前記3元メッキ層中の亜鉛の含有量をX(質量%)、前記ゴム成分100質量部に対するシリカの含有量をY(質量部)としたとき、Y/Xが0.50以上であるタイヤである。
銅、亜鉛、およびコバルトからなる3元メッキ層が施されたスチールコードと、該スチールコードを被覆するトッピングゴムとを備えたタイヤにおいて、3元メッキ層中の亜鉛の含有量をとゴム成分100質量部に対するシリカの含有量とを所定の関係とすることで、タイヤの耐久性能の改善を図ることができる。その理由については、理論に拘束されることは意図しないが、以下のように考えられる。
トッピングゴムにシリカを配合することで、トッピングゴムの低燃費性能が向上する。また、シリカを配合するとゴムは酸性寄りとなり、スチールコードのメッキ表面のZnO被膜が剥がれやすくなることで、効率よく接着層が形成される。さらに、3元メッキを採用することで、銅よりもイオン化傾向の大きいコバルトが優先して溶出するために、湿熱劣化後において銅の溶出による接着層の肥大化が抑えられ、接着力を高いまま維持することができる。以上が協働することにより、タイヤの耐久性能をより効果的に改善することができるという、特筆すべき効果が達成されると考えられる。
ゴム成分100質量部に対するグアニジン系加硫促進剤の含有量は、湿熱劣化後の耐久性能の観点から、0.1質量部以下であることが好ましい。
本実施形態に係るゴム組成物は、さらに熱硬化性樹脂および硬化剤を含有することが好ましい。
熱硬化性樹脂の硬化反応により、見かけの加硫時のゴム弾性上昇速度が速くなり、グアニジン系加硫促進剤を配合しなくてもゴムの劣化も抑制できると考えられる。
本実施形態に係るゴム組成物は、湿熱劣化後の耐久性能の観点から、さらにコバルト化合物を含有することが好ましい。
3元メッキ層の平均厚みは、接着性の観点から、0.10μm以上0.40μm以下であることが好ましい。
スチールコードの断面積をS(mm2)、スチールコードの長手方向と直交する向きの幅50mm当たりの前記スチールコードの打ち込み本数をEとしたとき、SとEとの積(S×E)が5.0以上40.0以下であることが好ましい。また、S、E、およびYは、下記式(1)を満たすことが好ましい。
Y/(S×E)≧0.35 ・・・(1)
Y/(S×E)≧0.35 ・・・(1)
式(1)の値を前記の範囲とすることで、銅の溶出による接着層の肥大化抑制効果が期待できると考えられる。
<測定方法>
「メッキ層の平均厚み」は、JIS H 8501:1999に準じて測定される。
「メッキ層の平均厚み」は、JIS H 8501:1999に準じて測定される。
「スチールコードの断面積」は、スチールコードの長手方向に垂直な面で切断したときのスチールコードの断面積である。
「カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)」は、JIS K 6217-2:2017に準じて測定される。「カーボンブラックのオイル吸収量(DBP吸油量(OAN))」は、JIS K 6217-4:2017に準じて測定される。
「シリカの窒素吸着比表面積(N2SA)」は、ASTM D3037-93に準じてBET法で測定される。
本発明の一実施形態であるタイヤの作製手順について、以下に詳細に説明する。但し、以下の記載は本発明を説明するための例示であり、本発明の技術的範囲をこの記載範囲にのみ限定する趣旨ではない。なお、本明細書において、「~」を用いて数値範囲を示す場合、その両端の数値を含むものとする。
<タイヤ>
以下、本発明の一実施形態に係るタイヤについて、図面を参照して説明する。
以下、本発明の一実施形態に係るタイヤについて、図面を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係るタイヤ11のタイヤ回転軸を通る面での断面図を示している。図1ではCL(センターライン)よりも左側部分のみを示しているが、CLを対称軸として、CLの右側にも連続して同様の構造を有している。図1に示すように、タイヤ11は、トレッド部12、サイドウォール部13、ビード部14、インナーライナー15、カーカス16、ベルト層17、およびビードワイヤー18を備えている。ベルト層17は2層を有しているが、層数は特に限定されず、任意に選択することができる。
図2は、ベルト層17の長手方向、すなわちタイヤ11のタイヤ回転軸を通る面での断面図を示している。図2に示したように、2層のベルト層17は、タイヤ11の径方向に重ね合わされている。各ベルト層17は、複数本のスチールコード21と、トッピングゴム22とを有している。複数本のスチールコード21は、一列に並列されている。また、トッピングゴム22は、スチールコード21を被覆しており、個々のスチールコードの全周はそれぞれトッピングゴム22で覆われている。スチールコード21はトッピングゴム22の中に埋め込まれている。
(スチールコード)
本実施形態に係るスチールコードは、フィラメントとも呼ばれる1本以上の鋼製の素線を有している。1本のスチールコードが複数本のフィラメントを有する場合には、該スチールコードは、複数のフィラメントをその長手方向に沿って撚り合わせた撚り構造を有することが好ましい。スチールコードが複数本のフィラメントを有する場合における撚り構造は特に限定されず、例えば、1×N構造の単撚りスチールコードや、N+M構造の層撚りスチールコードとすることができる。以下、詳細に説明する。
本実施形態に係るスチールコードは、フィラメントとも呼ばれる1本以上の鋼製の素線を有している。1本のスチールコードが複数本のフィラメントを有する場合には、該スチールコードは、複数のフィラメントをその長手方向に沿って撚り合わせた撚り構造を有することが好ましい。スチールコードが複数本のフィラメントを有する場合における撚り構造は特に限定されず、例えば、1×N構造の単撚りスチールコードや、N+M構造の層撚りスチールコードとすることができる。以下、詳細に説明する。
単撚り構造は、例えば1×N構造のように表記することができる。1×N構造とは、N本のフィラメントを単層(1層)となるように撚り合わせた構造を意味する。単層とは、スチールコードの長手方向と垂直な断面において、フィラメントが1つの円の円周方向に沿って単層(1層)となるように配列されている構造を意味する。Nは2~6が好ましい。
図3は、1×2構造を有するスチールコードの斜視図である。図3に示したスチールコード50は、2本のフィラメント51を単層となるように長手方向に沿って螺旋状に撚り合わせている。
層撚り構造は、スチールコードの長手方向と垂直な断面において、複数本のフィラメントを、中心部から順番に層状に複数層巻きつけた構造を有し、例えばN+M構造のように表記することができる。N+M構造とは、N本のフィラメントを、その長手方向に沿って螺旋状になるように撚り合わせたコアと、該コアの外周を覆うように、コアの長手方向に沿ってM本のフィラメントを螺旋状に撚り合せたアウターシースとを有する構造を意味する。
図4は、3+8構造を有するスチールコードの斜視図であり、図5は、図4の長手方向と垂直な面での断面図をそれぞれ模式的に示している。図4、図5に示したスチールコード30は、3本のフィラメント31が撚り合わされて1層目となるコア311を形成している。また、コア311の周りに、コア311の長手方向に沿って、8本のフィラメント32が螺旋状に撚り合わされ、1層のアウターシース321が形成されている。なお、ここで1層とは、スチールコードの長手方向と垂直な断面において、フィラメントが1つの円の円周方向に沿って単層(1層)となるように配列されている構造を意味する。具体的には、図5に示したように、コア311の外接円C1とアウターシース321の外接円C2との間に1層となるように、アウターシース321を構成するフィラメント32が配置されている。
層撚り構造としては、上記の態様に限定されず、例えば、図4、図5に示したスチールコード30のアウターシース321の外周にさらに複数本のフィラメントを、コア311の長手方向に沿って螺旋状に撚り合せた3層の撚り構造等とすることもできる。また、コア311や、アウターシース321を構成するフィラメントの本数も特に限定されず、フィラメント径(フィラメントの直径)等に応じて任意に選択することができる。
スチールコードのフィラメント径は、特に限定されず、要求される特性等に応じて任意に選択することができるが、スチールコードの衝撃に対する耐久性を確保する観点から、0.10mm以上が好ましく、0.13mm以上がより好ましく、0.16mm以上がさらに好ましく、0.19mm以上が特に好ましい。また、衝撃を十分に吸収し、乗り心地性能を向上させる観点からは、0.70mm以下が好ましく、0.60mm以下がより好ましく、0.50mm以下がさらに好ましく、0.45mm以下が特に好ましい。
本実施形態に係るスチールコードは、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、およびコバルト(Cо)からなる3元メッキ層が施されている。このような3元メッキ層を有するスチールコードは、高温多湿の過酷な条件下においても高い耐湿熱接着性能を発揮することから、トッピングゴムとスチールコード間の剥離を防止することができ、湿熱条件におけるタイヤの耐久性を向上させることができる。なお、スチールコードが複数のフィラメントを有する場合には、各フィラメントについて、その表面に3元メッキ層を施すことができる。
3元メッキ層中の亜鉛の含有量は、銅の過剰反応抑制の観点から、15質量%以上が好ましく、20質量%以上がより好ましく、25質量%以上がさらに好ましい。また、過剰な酸化亜鉛の生成による接着低下抑制の観点から、44質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、36質量%以下がさらに好ましく、32質量%以下が特に好ましい。
3元メッキ層中の亜鉛の含有量X(質量%)に対する、前記ゴム成分100質量部に対するシリカの含有量Y(質量部)の比Y/Xは、酸化亜鉛の皮膜除去の観点から、0.50以上であり、0.53以上が好ましく、0.60以上がより好ましく、0.65以上がさらに好ましく、0.70以上が特に好ましい。また、過度な銅の溶出による接着層の肥大化防止の観点からは、1.8以下が好ましく、1.4以下がより好ましく、1.2以下がさらに好ましく、1.0以下が特に好ましい。
3元メッキ層中の銅の含有量は、接着性の観点から、55質量%以上が好ましく、58質量%以上がより好ましく、61質量%以上がさらに好ましい。また、湿熱環境下での銅の溶出によるゴム劣化を防止する観点から、78質量%以下が好ましく、75質量%以下がより好ましく、72質量%以下がさらに好ましい。
3元メッキ層中のコバルトの含有量は、熱湿接着性の観点から、1.0質量%以上が好ましく、2.0質量%以上がより好ましく、3.0質量%以上がさらに好ましい。また、伸線加工中のクラック発生を防止する観点から、8.0質量%以下が好ましく、7.0質量%以下がより好ましく、6.0質量%以下がさらに好ましい。
本実施形態に係る3元メッキ層は、伸線加工前のフィラメントに、銅層、亜鉛層、およびコバルト層をメッキにより形成した後、熱処理することによりフィラメントの表面に形成した各層の金属を拡散することで形成することができる。なお、3元メッキ層を形成するためにフィラメントに形成する積層順は特に限定されないが、例えば、フィラメント側から銅層、亜鉛層の順になるように積層することができる。また、コバルト層は、銅層と亜鉛層との間、もしくは亜鉛層上に形成することが好ましい。3元メッキ層の積層順は、フィラメント側から銅層、コバルト層、亜鉛層層の順になるように積層することが好ましい。3元メッキ層中の銅、亜鉛、およびコバルトの含有量は、例えば、メッキ各層の厚さを調節することにより調節することができる。
熱処理の条件は特に限定されないが、例えば、大気雰囲気下、500℃以上650℃以下で、5秒以上25秒以下加熱することにより実施できる。かかる熱処理により、銅、コバルト、および亜鉛が、メッキ層全体にわたって均一に拡散される。
次に、熱処理された材料を、所望のフィラメント径となるように伸線加工することで、メッキ層を有するフィラメントを形成できる。スチールコードが1本のフィラメントから構成される場合には、伸線加工後、そのまま用いることができる。また、スチールコードが複数本のフィラメントを有する場合には、伸線加工後、得られたフィラメントを、例えば所望の撚り構造となるように撚り合せることでメッキ層を有するスチールコードとすることができる。
3元メッキ層の平均厚みは、初期接着性の観点から、0.10μm以上が好ましく、0.13μm以上がより好ましく、0.16μm以上がさらに好ましい。また、過剰な接着反応を抑制する観点から、0.40μm以下が好ましく、0.35μm以下がより好ましく、0.30μm以下がさらに好ましい。
スチールコードの断面積Sは、0.05mm2以上が好ましく、0.07mm2以上がより好ましく、0.09mm2以上がさらに好ましく、0.11mm2以上が特に好ましい。また、スチールコードの断面積Sは、0.80mm2以下が好ましく、0.60mm2以下がより好ましく、0.40mm2以下がさらに好ましく、0.30mm2以下が特に好ましい。
スチールコードの長手方向と直交する向きの幅50mm当たりの前記スチールコードの打ち込み本数Eは、特に限定されないが、20本以上が好ましく、30本以上がより好ましく、35本以上がさらに好ましく、40本以上が特に好ましい。また、該打ち込み本数Eは、80本以下が好ましく、70本以下がより好ましい、60本以下がさらに好ましく、55本以下が特に好ましい。
SとEとの積(S×E)は、2.0以上が好ましく、3.0以上が好ましく、4.0以上がさらに好ましく、5.0以上が特に好ましい。また、SとEとの積は、40.0以下が好ましく、30.0以下がより好ましく、20.0以下がさらに好ましく、15.0以下が特に好ましい。なお、SとEとの積は、単位断面積あたりのスチールコードの量を表す指標である。
前記式(1)で表されるSとEとの積(S×E)に対するYの比は、0.35以上が好ましく、0.46以上がより好ましく、0.65以上がさらに好ましく、0.85以上がさらに好ましく、1.0以上がさらに好ましく、1.1以上が特に好ましい。また、前記式(1)で表されるSとEとの積(S×E)に対するYの比は、8.9以下が好ましく、6.7以下がより好ましく、6.0以下がさらに好ましく、5.3以下が特に好ましい。式(1)の値を前記の範囲とすることで、酸性化による接着層形成の利点が銅の析出による接着層の肥大化を上回り、良好な接着性能を得ることができると考えられる。
[ゴム組成物]
スチールコードを被覆するトッピングゴム22構成するゴム組成物(以下、本実施形態に係るゴム組成物という)について、以下詳細に説明する。
スチールコードを被覆するトッピングゴム22構成するゴム組成物(以下、本実施形態に係るゴム組成物という)について、以下詳細に説明する。
<ゴム成分>
本実施形態に係るゴム組成物は、ゴム成分として、ジエン系ゴムが好適に用いられる。ゴム成分中のジエン系ゴムの含有量は、本発明の効果の観点から、80質量%以上が好ましく、85質量%以上がより好ましく、90質量%以上がさらに好ましく、95質量%以上が特に好ましい。また、ジエン系ゴムのみからなるゴム成分としてもよい。
本実施形態に係るゴム組成物は、ゴム成分として、ジエン系ゴムが好適に用いられる。ゴム成分中のジエン系ゴムの含有量は、本発明の効果の観点から、80質量%以上が好ましく、85質量%以上がより好ましく、90質量%以上がさらに好ましく、95質量%以上が特に好ましい。また、ジエン系ゴムのみからなるゴム成分としてもよい。
ジエン系ゴムとしては、例えば、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ゴム(SIR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、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)等が挙げられる。これらのジエン系ゴムは、1種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、コード接着性および破断時伸びの観点から、イソプレン系ゴムを含有することがより好ましく、イソプレン系ゴムのみからなるゴム成分としてもよい。
(イソプレン系ゴム)
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を使用できる。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)、高純度天然ゴム等を、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を、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を挙げることができる。これらのイソプレン系ゴムは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
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を使用できる。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)、高純度天然ゴム等を、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を、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を挙げることができる。これらのイソプレン系ゴムは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
イソプレン系ゴムを含有する場合のゴム成分中の含有量は、本発明の効果の観点から、60質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましく、80質量%以上がさらに好ましく、90質量%以上が特に好ましい。また、該含有量の上限値は特に制限されず、100質量%としてもよい。
(SBR)
SBRとしては特に限定はなく、溶液重合SBR(S-SBR)や乳化重合SBR(E-SBR)、これらの変性SBR(変性S-SBR、変性E-SBR)等が挙げられる。変性SBRとしては、末端および/または主鎖が変性されたSBR、スズ、ケイ素化合物等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等)等が挙げられる。なかでもS-SBRおよび変性SBRが好ましい。さらに、これらSBRの水素添加物(水素添加SBR)等も使用することができる。
SBRとしては特に限定はなく、溶液重合SBR(S-SBR)や乳化重合SBR(E-SBR)、これらの変性SBR(変性S-SBR、変性E-SBR)等が挙げられる。変性SBRとしては、末端および/または主鎖が変性されたSBR、スズ、ケイ素化合物等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等)等が挙げられる。なかでもS-SBRおよび変性SBRが好ましい。さらに、これらSBRの水素添加物(水素添加SBR)等も使用することができる。
SBRを含有する場合のゴム成分中の含有量は、本発明の効果の観点から、40質量%以下が好ましく、20質量%以下がより好ましく、10質量%以下がさらに好ましく、5質量%以下が特に好ましい。
(BR)
BRとしては特に限定されるものではなく、例えば、シス含量が50モル%未満のBR(ローシスBR)、シス含量が90モル%以上のBR(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)、シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するBR(SPB含有BR)、変性BR(ハイシス変性BR、ローシス変性BR)等タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。これらのBRは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
BRとしては特に限定されるものではなく、例えば、シス含量が50モル%未満のBR(ローシスBR)、シス含量が90モル%以上のBR(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)、シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するBR(SPB含有BR)、変性BR(ハイシス変性BR、ローシス変性BR)等タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。これらのBRは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
BRを含有する場合のゴム成分中の含有量は、本発明の効果の観点から、40質量%以下が好ましく、20質量%以下がより好ましく、10質量%以下がさらに好ましく、5質量%以下が特に好ましい。
(その他のゴム成分)
ゴム成分は、本発明の効果に影響を与えない範囲で、ジエン系ゴム以外の他のゴム成分を含有してもよい。他のゴム成分としては、タイヤ工業で一般的に用いられる架橋可能なゴム成分を用いることができ、例えば、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ポリノルボルネンゴム、シリコーンゴム、塩化ポリエチレンゴム、フッ素ゴム(FKM)、アクリルゴム(ACM)、ヒドリンゴム等が挙げられる。これら他のゴム成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、上記のゴム成分の他に、公知の熱可塑性エラストマーを含有してもよく、含有しなくてもよい。
ゴム成分は、本発明の効果に影響を与えない範囲で、ジエン系ゴム以外の他のゴム成分を含有してもよい。他のゴム成分としては、タイヤ工業で一般的に用いられる架橋可能なゴム成分を用いることができ、例えば、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ポリノルボルネンゴム、シリコーンゴム、塩化ポリエチレンゴム、フッ素ゴム(FKM)、アクリルゴム(ACM)、ヒドリンゴム等が挙げられる。これら他のゴム成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、上記のゴム成分の他に、公知の熱可塑性エラストマーを含有してもよく、含有しなくてもよい。
<フィラー>
本実施形態に係るゴム組成物は、フィラーとしてシリカを含有し、さらにカーボンブラックを含有することが好ましい。また、シリカおよびカーボンブラックのみからなるフィラーとしてもよい。
本実施形態に係るゴム組成物は、フィラーとしてシリカを含有し、さらにカーボンブラックを含有することが好ましい。また、シリカおよびカーボンブラックのみからなるフィラーとしてもよい。
(シリカ)
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(無水シリカ)、湿式法により調製されたシリカ(含水シリカ)等、タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。なかでもシラノール基が多いという理由から、湿式法により調製された含水シリカが好ましい。なお、上記のシリカの他に、もみ殻などのバイオマス材料を原料としたシリカを適宜用いてもよい。これらのシリカは、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(無水シリカ)、湿式法により調製されたシリカ(含水シリカ)等、タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。なかでもシラノール基が多いという理由から、湿式法により調製された含水シリカが好ましい。なお、上記のシリカの他に、もみ殻などのバイオマス材料を原料としたシリカを適宜用いてもよい。これらのシリカは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
シリカの窒素吸着比表面積(N2SA)は、耐摩耗性能および破断時伸びの観点から、100m2/g以上が好ましく、120m2/g以上がより好ましく、140m2/g以上がさらに好ましく、160m2/g以上が特に好ましい。また、発熱性および加工性の観点からは、350m2/g以下が好ましく、300m2/g以下がより好ましく、250m2/g以下がさらに好ましい。なお、シリカのN2SAは、前記測定方法により測定される。
シリカを含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、低燃費性能および接着性の観点から、10質量部以上が好ましく、12質量部以上がより好ましく、14質量部以上がさらに好ましく、16質量部以上がさらに好ましく、18質量部以上が特に好ましい。また、タイヤ強度の観点から、50質量部以下が好ましく、45質量部以下がより好ましく、40質量部以下がさらに好ましく、35質量部以下が特に好ましい。
(カーボンブラック)
カーボンブラックとしては特に限定されず、例えば、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAF等タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。なお、一般的な鉱油を燃焼させて生成されるカーボンブラック以外に、リグニン等のバイオマス材料を用いたカーボンブラックを用いてもよい。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。
カーボンブラックとしては特に限定されず、例えば、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAF等タイヤ工業において一般的なものを使用することができる。なお、一般的な鉱油を燃焼させて生成されるカーボンブラック以外に、リグニン等のバイオマス材料を用いたカーボンブラックを用いてもよい。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。
カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は、補強性の観点から、20m2/g以上が好ましく、30m2/g以上がより好ましく、40m2/g以上がさらに好ましく、50m2/g以上が特に好ましい。また、カーボンブラックのN2SAは、低燃費性能の観点から、120m2/g以下が好ましく、100m2/g以下がより好ましく、90m2/g以下がさらに好ましい。。なお、カーボンブラックのN2SAは、前記測定方法により測定される。
カーボンブラックを含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、破断時伸びの観点から、10質量部以上が好ましく、20質量部以上がより好ましく、30質量部以上がさらに好ましく、40質量部以上が特に好ましい。また、破断時伸びおよび低燃費性能の観点からは、70質量部以下が好ましく、65質量部以下がより好ましく、60質量部以下がさらに好ましく、55質量部以下が特に好ましい。
(その他のフィラー)
シリカおよびカーボンブラック以外のフィラーとしては、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、アルミナ、クレー、タルク等、従来からタイヤ工業において一般的に用いられているものを配合することができる。これらのフィラーの他、バイオ炭(BIOCHAR)を適宜用いてもよい。
シリカおよびカーボンブラック以外のフィラーとしては、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、アルミナ、クレー、タルク等、従来からタイヤ工業において一般的に用いられているものを配合することができる。これらのフィラーの他、バイオ炭(BIOCHAR)を適宜用いてもよい。
ゴム成分100質量部に対するフィラーの合計含有量は、本発明の効果の観点から、40質量部以上が好ましく、50質量部以上がより好ましく、60質量部以上がさらに好ましく、65質量部以上が特に好ましい。また、低燃費性能の観点からは、100質量部以下が好ましく、90質量部以下がより好ましく、80質量部以下がさらに好ましい。
(シランカップリング剤)
シリカは、シランカップリング剤と併用することが好ましい。シランカップリング剤としては、特に限定されず、タイヤ工業において、従来からシリカと併用される任意のシランカップリング剤を使用することができるが、例えば、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、2-メルカプトエチ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等のメルカプト系シランカップリング剤;ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド等のスルフィド系シランカップリング剤;3-オクタノイルチオ-1-プロピルトリエトキシシラン、3-ヘキサノイルチオ-1-プロピルトリエトキシシラン、3-オクタノイルチオ-1-プロピルトリメトキシシラン等のチオエステル系シランカップリング剤;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シランカップリング剤;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、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノ系シランカップリング剤;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シランカップリング剤;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シランカップリング剤;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シランカップリング剤;等が挙げられる。なかでも、スルフィド系シランカップリング剤および/またはメルカプト系シランカップリング剤を含有することが好ましい。シランカップリング剤としては、例えば、モメンティブ社等より市販されているものを使用することができる。これらのシランカップリング剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
シリカは、シランカップリング剤と併用することが好ましい。シランカップリング剤としては、特に限定されず、タイヤ工業において、従来からシリカと併用される任意のシランカップリング剤を使用することができるが、例えば、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、2-メルカプトエチ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等のメルカプト系シランカップリング剤;ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド等のスルフィド系シランカップリング剤;3-オクタノイルチオ-1-プロピルトリエトキシシラン、3-ヘキサノイルチオ-1-プロピルトリエトキシシラン、3-オクタノイルチオ-1-プロピルトリメトキシシラン等のチオエステル系シランカップリング剤;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シランカップリング剤;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、3-(2-アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノ系シランカップリング剤;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シランカップリング剤;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シランカップリング剤;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シランカップリング剤;等が挙げられる。なかでも、スルフィド系シランカップリング剤および/またはメルカプト系シランカップリング剤を含有することが好ましい。シランカップリング剤としては、例えば、モメンティブ社等より市販されているものを使用することができる。これらのシランカップリング剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
シランカップリング剤を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、シリカの分散性を高める観点から、0.5質量部以上が好ましく、1.0質量部以上がより好ましく、2.0質量部以上がさらに好ましく、4.0質量部以上が特に好ましい。また、耐摩耗性能の低下を防止する観点からは、20質量部以下が好ましく、15質量部以下がより好ましく、12質量部以下がさらに好ましい。
<熱硬化性樹脂>
本実施形態に係るゴム組成物は、熱硬化性樹脂を含有することが好ましい。ここで、熱硬化性樹脂とは、加熱により重合してポリマーが網目構造を形成し、硬化して元に戻らなくなる樹脂のことをいう。
本実施形態に係るゴム組成物は、熱硬化性樹脂を含有することが好ましい。ここで、熱硬化性樹脂とは、加熱により重合してポリマーが網目構造を形成し、硬化して元に戻らなくなる樹脂のことをいう。
熱硬化性樹脂としては特に制限されず、例えば、レゾルシノール樹脂、変性レゾルシノール樹脂、クレゾール樹脂、変性クレゾール樹脂、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂等が挙げられる。これらの熱硬化性樹脂は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの熱硬化性樹脂を配合することにより、コードとの接着性、破断時伸び、複素弾性率を向上できる。なかでも、レゾルシノール樹脂、変性レゾルシノール樹脂、変性クレゾール樹脂が好ましく、変性レゾルシノール樹脂がより好ましい。
レゾルシノール樹脂としては、例えば、レゾルシノール・ホルムアルデヒド縮合物が挙げられる。変性レゾルシノール樹脂としては、例えば、レゾルシノール樹脂の繰り返し単位の一部をアルキル化したものが挙げられる。
クレゾール樹脂としては、例えば、クレゾール・ホルムアルデヒド縮合物が挙げられる。変性クレゾール樹脂としては、例えば、クレゾール樹脂の末端のメチル基を水酸基に変性したもの、クレゾール樹脂の繰り返し単位の一部をアルキル化したものが挙げられる。
フェノール樹脂としては、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またはアルカリ触媒で反応させることにより得られるものが挙げられる。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。また、変性フェノール樹脂としては、フェノール樹脂をカシューオイル、トールオイル、アマニ油、各種動植物油、不飽和脂肪酸、ロジン、アルキルベンゼン樹脂、アニリン、メラミンなどを用いて変性した樹脂が挙げられる。
熱硬化性樹脂を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、接着性および湿熱劣化後の耐久性の観点から、1.0質量部以上が好ましく、1.3質量部以上が好ましく、1.6質量部以上がさらに好ましい。また、加硫中の接着反応を抑制し、湿熱劣化後の耐久性が低下することを防止する観点から、5.0質量部以下が好ましく、4.0質量部以下がより好ましく、3.5質量部以下がさらに好ましく、3.0質量部以下が特に好ましい。
<硬化剤>
本実施形態に係るゴム組成物は、前記の熱硬化性樹脂を硬化させるために、硬化剤を含有することが好ましい。硬化剤としては特に制限されず、例えば、ヘキサメトキシメチルメラミン(HMMM)、変性エーテル化メチロールメラミン樹脂、ヘキサメチレンテトラミン(HMT)、ペンタキス(メトキシメチル)メチロールメラミン、テトラキス(メトキシメチル)ジメチロールメラミン等が挙げられ、変性エーテル化メチロールメラミン樹脂が好ましい。これらの硬化剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本実施形態に係るゴム組成物は、前記の熱硬化性樹脂を硬化させるために、硬化剤を含有することが好ましい。硬化剤としては特に制限されず、例えば、ヘキサメトキシメチルメラミン(HMMM)、変性エーテル化メチロールメラミン樹脂、ヘキサメチレンテトラミン(HMT)、ペンタキス(メトキシメチル)メチロールメラミン、テトラキス(メトキシメチル)ジメチロールメラミン等が挙げられ、変性エーテル化メチロールメラミン樹脂が好ましい。これらの硬化剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
硬化剤を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、本発明の効果の観点から0.1質量部以上が好ましく、0.3質量部以上がより好ましく、0.5質量部以上がさらに好ましく、0.9質量部以上が特に好ましい。また、該含有量は、3.0質量部以下が好ましく、2.5質量部以下がより好ましく、2.0質量部以下がさらに好ましい。
<コバルト化合物>
本実施形態に係るゴム組成物は、コバルト化合物を含有することが好ましい。コバルト化合物を含有することで、スチールコードとトッピングゴムとの接着力を高めることができ、耐久性に優れたタイヤとすることができる。コバルト化合物としては、例えば、コバルト単体、塩化コバルト、有機酸コバルト、無機酸コバルト等が挙げられ、有機酸コバルトが好ましい。これらのコバルト化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本実施形態に係るゴム組成物は、コバルト化合物を含有することが好ましい。コバルト化合物を含有することで、スチールコードとトッピングゴムとの接着力を高めることができ、耐久性に優れたタイヤとすることができる。コバルト化合物としては、例えば、コバルト単体、塩化コバルト、有機酸コバルト、無機酸コバルト等が挙げられ、有機酸コバルトが好ましい。これらのコバルト化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
有機酸コバルトは、スチールコードのメッキ層とゴム組成物との接着を促進し、かつ吸湿熱劣化時にメッキ成分がゴム組成物中に流出するのを防ぐために好適に使用される。有機酸コバルトを構成する有機酸の炭素数は12以上24以下が好ましく、14以上22以下がより好ましい。有機酸コバルト塩の具体例としては、例えば、ステアリン酸コバルト、ナフテン酸コバルト、ネオデカン酸コバルト、ロジン酸コバルト、バーサチック酸コバルト、トール油酸コバルト、オレイン酸コバルト、リノール酸コバルト、リノレン酸コバルト、パルミチン酸コバルト等が挙げられる。また、有機酸コバルトは、有機酸の一部をホウ酸で置き換えた複合塩(例えば、ホウ素3ネオデカン酸コバルト)としてもよい。
無機酸コバルトとしては、例えば、硫酸コバルト、硝酸コバルト、リン酸コバルト、クロム酸コバルト等が挙げられる。
コバルト化合物を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、接着性の観点から、0.1質量部以上が好ましく、0.2質量部以上がより好ましく、0.3質量部以上がさらに好ましい。また、該含有量は、3.0質量部以下が好ましく、2.0質量部以下がより好ましく、1.0質量部以下がさらに好ましい。
<その他の配合剤>
本実施形態に係るゴム組成物には、前記成分以外にも、従来タイヤ工業で一般に使用される配合剤、例えば、軟化剤、有機酸亜鉛、ワックス、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、加硫剤、加硫促進剤等を適宜含有することができる。
本実施形態に係るゴム組成物には、前記成分以外にも、従来タイヤ工業で一般に使用される配合剤、例えば、軟化剤、有機酸亜鉛、ワックス、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、加硫剤、加硫促進剤等を適宜含有することができる。
軟化剤としては、例えば、樹脂成分、オイル、液状ゴム等が挙げられる。
樹脂成分としては、特に限定されないが、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。これらの樹脂成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
オイルとしては、例えば、プロセスオイル、植物油脂、動物油脂等が挙げられる。前記プロセスオイルとしてはパラフィン系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイル等が挙げられる。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を使用することもできる。前記低PCA含量プロセスオイルとしては、軽度抽出溶媒和物(MES)、処理留出物芳香族系抽出物(TDAE)、重ナフテン系オイル等が挙げられる。また、ライフサイクルアセスメントの観点から、ゴム混合機やエンジンに用いられた後の廃油や、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よい。
液状ゴムは、常温(25℃)で液体状態のポリマーであれば特に限定されないが、例えば、液状ブタジエンゴム(液状BR)、液状スチレンブタジエンゴム(液状SBR)、液状イソプレンゴム(液状IR)等が挙げられる。これらの液状ゴムは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
軟化剤のゴム成分100質量部に対する含有量(複数の軟化剤を併用する場合は全ての合計量)は、本発明の効果の観点から、180質量部以下が好ましく、170質量部以下がより好ましく、160質量部以下がさらに好ましく、150質量部以下が特に好ましい。
有機酸亜鉛を構成する有機酸の炭素数は10以上24以下が好ましく、12以上22以下がより好ましい。有機酸亜鉛の具体例としては、例えば、ラウリン酸亜鉛、オレイン酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、安息香酸亜鉛、t-ブチル安息香酸亜鉛等が挙げられる。これらの有機酸亜鉛は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
有機酸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、0.5質量部以下が好ましく、0.3質量部以下がより好ましく、0.1質量部以下がさらに好ましい。
ワックスを含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、ゴムの耐候性の観点から、0.5質量部以上が好ましく、1.0質量部以上がより好ましく、1.5質量部以上がさらに好ましい。また、ブルームによるタイヤの白色化防止の観点からは、10質量部以下が好ましく、5.0質量部以下がより好ましい。
老化防止剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、アミン系、キノリン系、キノン系、フェノール系、イミダゾール系の各化合物や、カルバミン酸金属塩等の老化防止剤が挙げられ、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-イソプロピル-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン、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等のフェニレンジアミン系老化防止剤、および2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン重合体、6-エトキシ-2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン等のキノリン系老化防止剤が好ましい。これらの老化防止剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
老化防止剤を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、ゴムの耐オゾンクラック性の観点から、0.5質量部以上が好ましく、1.0質量部以上がより好ましく、1.5質量部以上がさらに好ましい。また、耐摩耗性能やウェットグリップ性能の観点からは、10質量部以下が好ましく、5.0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、1.0質量部以上がより好ましく、1.5質量部以上がさらに好ましい。また、加硫速度の観点からは、10質量部以下が好ましく、5.0質量部以下がより好ましい。
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、加工性の観点から、0.5質量部以上が好ましく、1.0質量部以上がより好ましく、1.5質量部以上がさらに好ましい。また、耐摩耗性能の観点からは、15質量部以下が好ましく、12質量部以下がより好ましく、10質量部以下がさらに好ましい。
加硫剤としては硫黄が好適に用いられる。硫黄としては、粉末硫黄、油処理硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄等を用いることができる。また、硫黄以外の加硫剤として、公知の有機架橋剤を用いることもできる。
硫黄を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、十分な加硫反応を確保する観点から、0.1質量部以上が好ましく、0.3質量部以上がより好ましく、0.5質量部以上がさらに好ましい。また、劣化防止の観点からは、5.0質量部以下が好ましく、4.0質量部以下がより好ましく、3.0質量部以下がさらに好ましく、2.5質量部以下が特に好ましい。なお、架橋剤として、オイル含有硫黄を使用する場合の加硫剤の含有量は、オイル含有硫黄に含まれる純硫黄分の合計含有量とする。
加硫促進剤としては、例えば、スルフェンアミド系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤、ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤、カプロラクタムジスルフィド等が挙げられる。これら加硫促進剤は、1種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、所望の効果がより好適に得られる点から、スルフェンアミド系加硫促進剤およびチアゾール系加硫促進剤からなる群から選ばれる1以上の加硫促進剤が好ましく、スルフェンアミド系加硫促進剤がより好ましい。
スルフェンアミド系加硫促進剤としては、例えば、N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(TBBS)、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)、N,N-ジシクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(DCBS)等が挙げられる。なかでも、TBBSおよびCBSが好ましい。
チアゾール系加硫促進剤としては、例えば、2-メルカプトベンゾチアゾール(MBT)またはその塩、ジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィド(MBTS)、2-(2,4-ジニトロフェニル)メルカプトベンゾチアゾール、2-(2,6-ジエチル-4-モルホリノチオ)ベンゾチアゾール等が挙げられる。なかでも、MBTSおよびMBTが好ましく、MBTSがより好ましい。
グアニジン系加硫促進剤としては、例えば、1,3-ジフェニルグアニジン(DPG)、1,3-ジ-o-トリルグアニジン、1-o-トリルビグアニド、ジカテコールボレートのジ-o-トリルグアニジン塩、1,3-ジ-o-クメニルグアニジン、1,3-ジ-o-ビフェニルグアニジン、1,3-ジ-o-クメニル-2-プロピオニルグアニジン等が挙げられる。なかでも、DPGが好ましい。ただし、グアニジン系加硫促進剤を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、本発明の効果の観点から、0.5質量部以下が好ましく、0.3質量部以下がより好ましく、0.1質量部以下がさらに好ましく、グアニジン系加硫促進剤を含有しないことが特に好ましい。
加硫促進剤を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、十分な加硫速度を確保するという観点から、0.3質量部以上が好ましく、0.5質量部以上が好ましく、0.7質量部以上がさらに好ましい。また、加硫促進剤の含有量は、ブルーミングを抑制するという観点から、10質量部以下が好ましく、5.0質量部以下がより好ましく、3.0質量部以下がさらに好ましい。
<製造>
本実施形態に係るゴム組成物は、公知の方法により製造することができる。例えば、前記の各成分をオープンロール、密閉式混練機(バンバリーミキサー、ニーダー等)等のゴム混練装置を用いて混練りすることにより製造できる。
本実施形態に係るゴム組成物は、公知の方法により製造することができる。例えば、前記の各成分をオープンロール、密閉式混練機(バンバリーミキサー、ニーダー等)等のゴム混練装置を用いて混練りすることにより製造できる。
混練り工程は、例えば、加硫剤および加硫促進剤以外の配合剤および添加剤を混練りするベース練り工程と、ベース練り工程で得られた混練物に加硫剤および加硫促進剤を添加して混練りするファイナル練り(F練り)工程とを含んでなるものである。さらに、前記ベース練り工程は、所望により、複数の工程に分けることもできる。
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150~170℃で3~10分間混練りし、ファイナル練り工程では、70~110℃で1~5分間混練りする方法が挙げられる。
前記ゴム組成物から構成されるスチールコードトッピングゴムを備えた本実施形態に係るタイヤは、通常の方法により製造することができる。すなわち、ゴム成分に対して上記各成分を必要に応じて配合した未加硫のゴム組成物によってスチールコードを被覆することでトッピングシートを作製し、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熱加圧することにより、タイヤを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。
<用途>
本実施形態に係るタイヤは、乗用車用タイヤ、トラック・バス用タイヤ、二輪車用タイヤ等の汎用タイヤとすることも、レース用タイヤとすることもできる。なお、乗用車用タイヤとは、四輪で走行する自動車に装着されることを前提としたタイヤであり、その最大負荷能力が1000kg以下のものを指す。また、本実施形態に係るタイヤは、全シーズン用タイヤ、夏用タイヤ、スタッドレスタイヤ等の冬用タイヤに使用可能である。
本実施形態に係るタイヤは、乗用車用タイヤ、トラック・バス用タイヤ、二輪車用タイヤ等の汎用タイヤとすることも、レース用タイヤとすることもできる。なお、乗用車用タイヤとは、四輪で走行する自動車に装着されることを前提としたタイヤであり、その最大負荷能力が1000kg以下のものを指す。また、本実施形態に係るタイヤは、全シーズン用タイヤ、夏用タイヤ、スタッドレスタイヤ等の冬用タイヤに使用可能である。
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、本発明の範囲は実施例に限られない。以下に示す各種薬品を用いて、表1の配合に従って得られるトッピングゴムで被覆されたスチールコードを有するタイヤを検討して下記評価方法に基づいて算出した結果を表1に示す。
以下、実施例および比較例において用いる各種薬品をまとめて示す。
NR:TSR20
カーボンブラック:キャボットジャパン(株)製のショウブラックN330(N2SA:75m2/g)
シリカ:エボニックデグサ社製のULTRASIL VN3(N2SA:175m2/g)
シランカップリング剤:エボニックデグサ社製のSi69(ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド)
熱硬化性樹脂:田岡化学工業(株)製のスミカノール620(変性レゾルシノール樹脂)
硬化剤:田岡化学工業(株)製のスミカノール507AP(変性エーテル化メチロールメラミン樹脂)
オイル:H&R(株)製のVivaTec500(TDAEオイル)
老化防止剤:住友化学(株)製のアンチゲン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)
コバルト化合物:DIC(株)製のCost-F(ステアリン酸コバルト)
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛2種
ステアリン酸:日油(株)製のビーズステアリン酸つばき
硫黄:日本乾留工業(株)製のM95(不溶性硫黄)
加硫促進剤1:大内新興化学工業(株)製のノクセラーDZ(N,N-ジシクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
加硫促進剤2:フレクシス社製のパーカシットDPG(1,3-ジフェニルグアニジン()
NR:TSR20
カーボンブラック:キャボットジャパン(株)製のショウブラックN330(N2SA:75m2/g)
シリカ:エボニックデグサ社製のULTRASIL VN3(N2SA:175m2/g)
シランカップリング剤:エボニックデグサ社製のSi69(ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド)
熱硬化性樹脂:田岡化学工業(株)製のスミカノール620(変性レゾルシノール樹脂)
硬化剤:田岡化学工業(株)製のスミカノール507AP(変性エーテル化メチロールメラミン樹脂)
オイル:H&R(株)製のVivaTec500(TDAEオイル)
老化防止剤:住友化学(株)製のアンチゲン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)
コバルト化合物:DIC(株)製のCost-F(ステアリン酸コバルト)
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛2種
ステアリン酸:日油(株)製のビーズステアリン酸つばき
硫黄:日本乾留工業(株)製のM95(不溶性硫黄)
加硫促進剤1:大内新興化学工業(株)製のノクセラーDZ(N,N-ジシクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
加硫促進剤2:フレクシス社製のパーカシットDPG(1,3-ジフェニルグアニジン()
(実施例および比較例)
表1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160℃になるまで5分間混練りし、混練物を得る。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、未加硫ゴム組成物を得る。得られた未加硫ゴム組成物を用いてスチールコード(構成:1×2×0.295)を被覆し、スチールコード-ゴム複合体を得る。これを用いて、試験用タイヤ(サイズ:195/65R15)を作製し、下記の評価を行う。なお、2元メッキのスチールコードは、メッキ層の組成をCu63質量%、Zn37質量%とし、3元メッキのスチールコードは、メッキ層の組成をCu68質量%、Zn28質量%、Co4質量%とする。
表1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160℃になるまで5分間混練りし、混練物を得る。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、未加硫ゴム組成物を得る。得られた未加硫ゴム組成物を用いてスチールコード(構成:1×2×0.295)を被覆し、スチールコード-ゴム複合体を得る。これを用いて、試験用タイヤ(サイズ:195/65R15)を作製し、下記の評価を行う。なお、2元メッキのスチールコードは、メッキ層の組成をCu63質量%、Zn37質量%とし、3元メッキのスチールコードは、メッキ層の組成をCu68質量%、Zn28質量%、Co4質量%とする。
<低燃費性能>
加硫後の各ゴム試験片を、各試験用タイヤのトッピングゴムから、タイヤ周方向が長辺、タイヤ半径方向が厚さ方向となるように、長さ20mm×幅4mm×厚さ1mmで切り出して作製する。各ゴム試験片について、GABO社製のイプレクサーシリーズを用いて、温度70℃、初期歪み10%、動歪み±2%、周波数10Hzの条件下で損失正接(tanδ)を測定し、得られたtanδの値の逆数を、比較例7の値を100として指数表示する。指数が大きいほど低燃費性能に優れることを示す。
加硫後の各ゴム試験片を、各試験用タイヤのトッピングゴムから、タイヤ周方向が長辺、タイヤ半径方向が厚さ方向となるように、長さ20mm×幅4mm×厚さ1mmで切り出して作製する。各ゴム試験片について、GABO社製のイプレクサーシリーズを用いて、温度70℃、初期歪み10%、動歪み±2%、周波数10Hzの条件下で損失正接(tanδ)を測定し、得られたtanδの値の逆数を、比較例7の値を100として指数表示する。指数が大きいほど低燃費性能に優れることを示す。
<剥離試験>
タイヤ赤道部分を含むベルト層を、タイヤ軸方向に幅25mmのサンプル片として切り出す。剥離試験機を用い、得られたサンプル片を、その一端側から、ベルトプライ間に沿って50mm/minの速度で剥離したときの、初期接着性に関する剥離抗力、および湿熱劣化後の剥離抗力を測定する。初期接着性に関する剥離抗力の測定は、タイヤを加硫後、常温・常湿(20℃、50%RH)で自然冷却させた後、切り出されたサンプル片を用いる。湿熱劣化後の剥離抗力の測定は、前記切り出したサンプル片を、さらに、温度80℃、相対湿度90%のオーブン内で1週間放置して湿熱劣化させたものを用いる。前記結果は、比較例7のそれぞれの剥離抗力を100とする指数で表示する。なお、表1では、初期接着性に関する剥離抗力を「初期接着性能」、湿熱劣化後の剥離抗力を「湿熱劣化後の耐久性能」として表示する。
タイヤ赤道部分を含むベルト層を、タイヤ軸方向に幅25mmのサンプル片として切り出す。剥離試験機を用い、得られたサンプル片を、その一端側から、ベルトプライ間に沿って50mm/minの速度で剥離したときの、初期接着性に関する剥離抗力、および湿熱劣化後の剥離抗力を測定する。初期接着性に関する剥離抗力の測定は、タイヤを加硫後、常温・常湿(20℃、50%RH)で自然冷却させた後、切り出されたサンプル片を用いる。湿熱劣化後の剥離抗力の測定は、前記切り出したサンプル片を、さらに、温度80℃、相対湿度90%のオーブン内で1週間放置して湿熱劣化させたものを用いる。前記結果は、比較例7のそれぞれの剥離抗力を100とする指数で表示する。なお、表1では、初期接着性に関する剥離抗力を「初期接着性能」、湿熱劣化後の剥離抗力を「湿熱劣化後の耐久性能」として表示する。
<実施形態>
本発明の実施形態の例を以下に示す。
本発明の実施形態の例を以下に示す。
〔1〕銅、亜鉛、およびコバルトからなる3元メッキ層が施されたスチールコードと、前記スチールコードを被覆するトッピングゴムとを備えたタイヤであって、前記トッピングゴムが、ゴム成分およびシリカを含有するゴム組成物により構成され、前記3元メッキ層中の亜鉛の含有量をX(質量%)、前記ゴム成分100質量部に対するシリカの含有量をY(質量部)としたとき、Y/Xが0.50以上であるタイヤ。
〔2〕前記ゴム組成物において、前記ゴム成分100質量部に対するグアニジン系加硫促進剤の含有量が0.1質量部以下である、上記〔1〕記載のタイヤ。
〔3〕前記ゴム組成物が、さらに熱硬化性樹脂および硬化剤を含有する、上記〔1〕または〔2〕記載のタイヤ。
〔4〕Yが50質量部以下である、上記〔1〕~〔3〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔5〕Xが20質量%以上である、上記〔1〕~〔4〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔6〕前記ゴム組成物が、さらにコバルト化合物を含有する、上記〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔7〕前記3元メッキ層の平均厚みが0.10μm以上0.40μm以下である、上記〔1〕~〔6〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔8〕前記スチールコードのフィラメント径が0.10mm以上0.70mm以下である、上記〔1〕~〔7〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔9〕前記スチールコードの断面積をS(mm2)、前記スチールコードの長手方向と直交する向きの幅50mm当たりの前記スチールコードの打ち込み本数をEとしたとき、SとEとの積(S×E)が5.0以上40.0以下である、上記〔1〕~〔8〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔10〕S、E、およびYが下記式(1)を満たす、上記〔9〕記載のタイヤ。
Y/(S×E)≧0.35 ・・・(1)
〔2〕前記ゴム組成物において、前記ゴム成分100質量部に対するグアニジン系加硫促進剤の含有量が0.1質量部以下である、上記〔1〕記載のタイヤ。
〔3〕前記ゴム組成物が、さらに熱硬化性樹脂および硬化剤を含有する、上記〔1〕または〔2〕記載のタイヤ。
〔4〕Yが50質量部以下である、上記〔1〕~〔3〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔5〕Xが20質量%以上である、上記〔1〕~〔4〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔6〕前記ゴム組成物が、さらにコバルト化合物を含有する、上記〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔7〕前記3元メッキ層の平均厚みが0.10μm以上0.40μm以下である、上記〔1〕~〔6〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔8〕前記スチールコードのフィラメント径が0.10mm以上0.70mm以下である、上記〔1〕~〔7〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔9〕前記スチールコードの断面積をS(mm2)、前記スチールコードの長手方向と直交する向きの幅50mm当たりの前記スチールコードの打ち込み本数をEとしたとき、SとEとの積(S×E)が5.0以上40.0以下である、上記〔1〕~〔8〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔10〕S、E、およびYが下記式(1)を満たす、上記〔9〕記載のタイヤ。
Y/(S×E)≧0.35 ・・・(1)
11・・・タイヤ
12・・・トレッド部
13・・・サイドウォール部
14・・・ビード部
15・・・インナーライナー
16・・・カーカス
17・・・ベルト層
18・・・ビードワイヤー
21、30、50・・・スチールコード
22・・・トッピングゴム
31、32、51・・・フィラメント
311・・・コア
321・・・アウターシース
CL・・・センターライン
12・・・トレッド部
13・・・サイドウォール部
14・・・ビード部
15・・・インナーライナー
16・・・カーカス
17・・・ベルト層
18・・・ビードワイヤー
21、30、50・・・スチールコード
22・・・トッピングゴム
31、32、51・・・フィラメント
311・・・コア
321・・・アウターシース
CL・・・センターライン
Claims (10)
- 銅、亜鉛、およびコバルトからなる3元メッキ層が施されたスチールコードと、前記スチールコードを被覆するトッピングゴムとを備えたタイヤであって、
前記トッピングゴムが、ゴム成分およびシリカを含有するゴム組成物により構成され、
前記3元メッキ層中の亜鉛の含有量をX(質量%)、前記ゴム成分100質量部に対するシリカの含有量をY(質量部)としたとき、Y/Xが0.50以上であるタイヤ。 - 前記ゴム組成物において、前記ゴム成分100質量部に対するグアニジン系加硫促進剤の含有量が0.1質量部以下である、請求項1記載のタイヤ。
- 前記ゴム組成物が、さらに熱硬化性樹脂および硬化剤を含有する、請求項1または2記載のタイヤ。
- Yが50質量部以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載のタイヤ。
- Xが20質量%以上である、請求項1~4のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記ゴム組成物が、さらにコバルト化合物を含有する、請求項1~5のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記3元メッキ層の平均厚みが0.10μm以上0.40μm以下である、請求項1~6のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記スチールコードのフィラメント径が0.10mm以上0.70mm以下である、請求項1~7のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記スチールコードの断面積をS(mm2)、前記スチールコードの長手方向と直交する向きの幅50mm当たりの前記スチールコードの打ち込み本数をEとしたとき、SとEとの積(S×E)が5.0以上40.0以下である、請求項1~8のいずれか一項に記載のタイヤ。
- S、E、およびYが下記式(1)を満たす、請求項9記載のタイヤ。
Y/(S×E)≧0.35 ・・・(1)
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---|---|---|---|
JP2022085330A JP2023173220A (ja) | 2022-05-25 | 2022-05-25 | タイヤ |
EP23167769.1A EP4282914A1 (en) | 2022-05-25 | 2023-04-13 | Tire |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022085330A JP2023173220A (ja) | 2022-05-25 | 2022-05-25 | タイヤ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022085330A Pending JP2023173220A (ja) | 2022-05-25 | 2022-05-25 | タイヤ |
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JP (1) | JP2023173220A (ja) |
Family Cites Families (5)
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US20220219490A1 (en) * | 2019-06-06 | 2022-07-14 | Bridgestone Corporation | Steel cord-rubber composite and pneumatic tire |
WO2021029378A1 (ja) * | 2019-08-14 | 2021-02-18 | 株式会社ブリヂストン | スチールコード-ゴム複合体、タイヤ、コンベヤベルト、ホース、及びゴムクローラ |
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2022
- 2022-05-25 JP JP2022085330A patent/JP2023173220A/ja active Pending
-
2023
- 2023-04-13 EP EP23167769.1A patent/EP4282914A1/en active Pending
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Publication number | Publication date |
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EP4282914A1 (en) | 2023-11-29 |
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