JP6174921B2 - タイヤ - Google Patents
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Description
本発明は、タイヤに関する。
近年、タイヤへの要求性能が高くなってきており、タイヤトレッド部の耐摩耗性の向上や転がり抵抗の低減（低燃費性の向上）が要求されている。
転がり抵抗の低減については、ゴムの使用量を低減すると、エネルギーロスが少なくなり、燃費性能が向上する。しかしながら、ゴムの使用量を低減すると、トレッドゴムの溝底から路面と接地するトレッド表面までの長さが短くなり、耐摩耗性能が低下してタイヤ寿命が短くなってしまう。さらには、トレッド溝底においては応力集中が著しく、クラックが起こり易くなってしまう。
一方、溝底のクラックを抑制するためにワックスや老化防止剤の使用量を増大させることが考えられる（特許文献１）。しかしながら、タイヤ保管時にワックスまたは老化防止剤がタイヤ表面に析出し、白色または茶色に変色し、タイヤの外観が損なわれるという問題がある。
本発明は、耐摩耗性および外観を向上させるとともに転がり抵抗を低減させた、低燃費性が向上したタイヤを提供することを目的とする。
すなわち、本発明は、ワックスを０．９〜１．５質量％、アミン系老化防止剤を０．９〜１．５質量％、およびキノリン系老化防止剤を０．３〜１．０質量％含有し、トレッドゴム成分中のブタジエンゴムの含有量が３質量％以上であるトレッドを含み、トレッドの溝底から最外層ベルト補強層までのゴム厚が０．１〜２．０ｍｍであること特徴とするタイヤに関する。
アミン系老化防止剤が、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を主成分とすることが好ましい。
キノリン系老化防止剤が、２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン重合体であることが好ましい。
さらに、トレッド内にカーカスのタイヤ半径方向外側に配設されてタイヤ周方向に延びるベルトを備え、該ベルトが、タイヤ周方向に対するコードの角度が１５〜３０度であるベルト層と、タイヤ半径方向外側に少なくとも１層のタイヤ周方向に対するコードの角度が０〜５度の有機繊維コードから成るベルト補強層が設けられていることが好ましい。
本発明によれば、とくにアミン系老化防止剤とキノリン系老化防止剤を特定量併用して、個々の老化防止剤の使用量を低減し、トレッド溝底から最外層ベルト補強層までのゴム厚を０．１〜２．０ｍｍとすることで、タイヤの外観を損うことなく、耐溝底クラック性能を確保し、低燃費化したタイヤを提供することができる。
本発明のタイヤは、ワックスを０．９〜１．５質量％、アミン系老化防止剤を０．９〜１．５質量％、およびキノリン系老化防止剤を０．３〜１．０質量％含有し、トレッドゴム成分中のブタジエンゴムの含有量が３質量％以上であるトレッドを含み、トレッドの溝底から最外層ベルト補強層までのゴム厚が０．１〜２．０ｍｍであること特徴とする。２種類の老化防止剤を使用することで、個々の老化防止剤の濃度を低減でき、ゴム表面への老化防止剤の析出を抑制しタイヤの外観を維持することができる。
ワックスとしては、とくに限定されず、たとえばパラフィンワックス、ライスワックスなどが挙げられる。ワックスの配合量は、トレッド中にワックスを０．９〜１．５質量％であるが、１〜１．２質量％が好ましい。０．９質量％未満では、耐溝底クラック性が低下し、１．５質量％を超えると、耐溝底クラック性が向上するものの、ワックスがタイヤ表面に析出して白化し、外観が低下する傾向がある。
アミン系老化防止剤としては、とくに限定されず、例えば、ジフェニルアミン系、ｐ−フェニレンジアミン系などのアミン誘導体が挙げられる。ジフェニルアミン系誘導体としては、例えば、ｐ−（ｐ−トルエンスルホニルアミド）−ジフェニルアミン、オクチル化ジフェニルアミンなどが挙げられる。ｐ−フェニレンジアミン系誘導体としては、例えば、Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン（６ＰＰＤ）、Ｎ−フェニル−Ｎ’−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン（ＩＰＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジ−２−ナフチル−ｐ−フェニレンジアミンなどが挙げられる。
アミン系老化防止剤の配合量は、トレッド中に０．９〜１．５質量％であるが、１．０〜１．２質量％が好ましい。０．９質量％未満では、耐溝底クラック性が低下し、１．５質量％を超えると、耐溝底クラック性が向上するものの、外観が低下する傾向がある。
キノリン系老化防止剤としては、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−ジヒドロキノリンなどが挙げられる。なかでも、２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン重合体（老化防止剤ＴＭＱ）が好ましい。
キノリン系老化防止剤の配合量は、トレッド中に０．３〜１．０質量％であるが、０．４〜０．９質量％が好ましい。０．３質量％未満では、耐溝底クラック性が低下し、１．０質量％を超えると、効果しろが少なくなる傾向がある。
アミン系老化防止剤とキノリン系老化防止剤の合計配合量は、とくに限定されないが、トレッド中に１．２〜２．５質量％が好ましく、１．４〜２．３質量％がより好ましい。１．２質量％未満では、耐溝底クラック性が低下し、２．５質量％を超えると、外観が損なわれる傾向がある。
トッレドの作製に使用されるゴム組成物に使用されるゴム成分は、ブタジエンゴム（ＢＲ）をトレッドゴム成分中に３質量％以上含有すれば、とくに限定されない。ブタジエンゴム以外のゴム成分としては、たとえば天然ゴム（ＮＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｘ−ＩＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のジエン系ゴムが挙げられる。なかでも、相溶性が高く、安価であるという理由から、ＳＢＲを用いることが好ましい。
ゴム成分１００質量％中のＢＲの含有量は、３質量％以上であるが、好ましくは５質量％以上である。３質量％未満であると、耐溝底クラック性が低下する傾向がある。また、ゴム成分１００質量％中のＢＲの含有量は、好ましくは７０質量％以下、より好ましくは６０質量％以下である。７０質量％を超えると、ウェットグリップ性能が低下する傾向がある。
ゴム成分１００質量％中のＳＢＲの含有量は、好ましくは３０質量％以上、より好ましくは４０質量％以上、更に好ましくは５０質量％以上である。３０質量％未満であると、加工性が悪化する傾向がある。また、ゴム成分１００質量％中のＳＢＲの含有量は、好ましくは９８質量％以下、より好ましくは９５質量％以下である。
トレッドを形成するためのゴム組成物には、前述した成分に加え、充填剤（カーボンブラック、シリカ等）、オイル、粘着付与剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤等、必要に応じた添加剤が適宜配合され得る。
充填剤としては、補強性を高め、耐摩耗性をより改善することができる点で、カーボンブラックを含有することが好ましい。カーボンブラックとしては特に限定されず、ＧＰＦ、ＦＥＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦなどを用いることができる。カーボンブラックは、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。
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２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。２質量部未満では、充分な補強性が得られない傾向がある。また、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１０質量部以下である。５０質量部を超えると、カーボンブラックが分散しにくくなり、転がり抵抗特性が悪化する傾向がある。
また、充填剤として、強性を高めながら、転がり抵抗特性をより改善することができる点で、シリカを含有することが好ましい。シリカとしては、例えば、湿式法で製造されたシリカ、乾式法で製造されたシリカ等が挙げられるが、特に制限はない。なお、シリカは、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。
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１０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３０質量部以上である。１０質量部未満では、充分な補強性が得られない傾向がある。また、当該シリカの含有量は、好ましくは１００質量部以下、より好ましくは８０質量部以下、更に好ましくは６０質量部以下である。１００質量部を超えると、シリカの分散性が低下するため、ヒステリシスロスが増大し、転がり抵抗特性が悪化する傾向がある。
シリカとともにシランカップリング剤を併用することもできる。シランカップリング剤としては、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（３−トリエトキシシリルプロピル）トリスルフィド、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）ジスルフィド等が挙げられる。なかでも、補強性改善効果が高いという点から、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィドが好ましい。これらのシランカップリング剤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。
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１質量部以上、より好ましくは２質量部以上である。１質量部未満では、未加硫ゴム組成物の粘度が高くなるため、加工性が悪くなる傾向がある。また、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２０質量部以下、より好ましくは１５質量部以下である。２０質量部を超えると、コストの増加に見合った効果が得られない傾向がある。
形成されたトレッドにおいて、溝底から最外層ベルト補強層までのゴム厚は０．１〜２．０ｍｍであるが、０．３〜１．７ｍｍが好ましい。０．１ｍｍ未満では、溝低部にクラックが発生しやすくなり、２．０ｍｍを超えると、低燃費化が難しくなる傾向がある。ここで、溝底から最外層ベルト補強層までのゴム厚は、図１のＡで示される。
トレッド内には、カーカスのタイヤ半径方向外側に配設されてタイヤ周方向に延びるベルトを備え、該ベルトが、タイヤ周方向に対するコードの角度が１５〜３０度であるベルト層と、タイヤ半径方向外側に少なくとも１層のタイヤ周方向に対するコードの角度が０〜５度の有機繊維コードからなるベルト補強層が設けられていることが好ましい。ベルト層を配置することによって、トレッド溝底部でのゴムの歪みが小さくなり、耐溝底クラック性を向上できる。また、有機繊維からなるベルト補強層がないと、スチールベルトとゴムの剛性の差が大きく、かつ、加硫後に熱収縮する際に金属とゴムで熱収縮率の差が大きいため、溝底部に熱収縮による残留ひずみが生じやすくなる。
図１にベルト構造を表す断面図を示す。ベルト６は、タイヤ半径方向内側に位置する第１ベルト層６１と、外側に位置する第２ベルト層６２とを備え、ベルト６の外側即ち第２ベルト層６２の外側に少なくとも１層のベルト補強層７が設けられている。上記第１ベルト層６１を構成するコードの角度をタイヤ周方向に対して１５度〜３０度とし、第２ベルト層６２を構成するコードの角度をタイヤ周方向に対して１５０度〜１６５度とし、少なくとも一方のベルト層のコードを有機繊維コードとすることが好ましい。また、ベルト補強層７は有機繊維コードで形成され、該有機繊維コードのタイヤ周方向に対する角度を０度〜５度に配設することが好ましい。
ベルト層において、タイヤ周方向に対するコードの角度は、１５〜３０度が好ましく、２０〜２７度がより好ましい。１５度未満では、良好な設置形状が得られなくなり、３０度を超えると、コーナーリングパワーが低下する傾向がある。
ベルト補強層において、タイヤ半径方向外側に少なくとも１層のタイヤ周方向に対するコードの角度は、０〜５度が好ましく、０〜４度がより好ましい。５度を超えると、直進安定性が低下する傾向がある。
有機繊維コードとしてはとくに限定されず、たとえば、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、又はアラミドなどが挙げられる。
トレッド形成用のゴム組成物は、一般的な方法で製造される。すなわち、バンバリーミキサー、ニーダー、オープンロール等の混練機で上記各成分を混練りし、その後加硫する方法等により製造できる。
本発明のタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法で製造される。すなわち、前記成分を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でトレッドの形状にあわせて押出し加工し、他のタイヤ部材、コードとともに、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、本発明の空気入りタイヤを製造することができる。
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
以下に、実施例及び比較例で用いた各種薬品について説明する。
Ｓ−ＳＢＲ：旭化成社の商品名「Ｅ１０」（末端基：アミノ酸、変性率：５１質量％、スチレン含有量：３９質量％、ビニル結合量：３１質量％、Ｍｗ／Ｍｎ：２．１）
ＢＲ：宇部興産（株）製のウベポールＢＲ１５０Ｂ
カーボンブラック：三菱化学（株）製のＮ２２０
シリカ：デグッサ社製のウルトラシルＶＮ３（Ｎ２ＳＡ：１７５ｍ２／ｇ）
シランカップリング剤：エボニックデグッサ社製の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）
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックＮ
老化防止剤（１）：大内新興化学工業（株）製のノクラック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）
老化防止剤（２）：耐熱老化防止剤：精工化学（株）製ノンフレックスＲＤ
（ＴＭＤＱ重合体）（２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン重合体）
オイル：ジャパンエナジー（株）製のＪＯＭＯプロセスＸ１４０
ステアリン酸：日油（株）製のステアリン酸
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤（１）：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）
加硫促進剤（２）：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤ（ジフェニルグアニジン）
Ｓ−ＳＢＲ：旭化成社の商品名「Ｅ１０」（末端基：アミノ酸、変性率：５１質量％、スチレン含有量：３９質量％、ビニル結合量：３１質量％、Ｍｗ／Ｍｎ：２．１）
ＢＲ：宇部興産（株）製のウベポールＢＲ１５０Ｂ
カーボンブラック：三菱化学（株）製のＮ２２０
シリカ：デグッサ社製のウルトラシルＶＮ３（Ｎ２ＳＡ：１７５ｍ２／ｇ）
シランカップリング剤：エボニックデグッサ社製の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）
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックＮ
老化防止剤（１）：大内新興化学工業（株）製のノクラック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）
老化防止剤（２）：耐熱老化防止剤：精工化学（株）製ノンフレックスＲＤ
（ＴＭＤＱ重合体）（２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン重合体）
オイル：ジャパンエナジー（株）製のＪＯＭＯプロセスＸ１４０
ステアリン酸：日油（株）製のステアリン酸
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤（１）：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＣＺ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）
加硫促進剤（２）：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤ（ジフェニルグアニジン）
（実施例１〜８および比較例１〜６）
表１に示す配合内容に従い、１．７Ｌ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１５０℃の条件下で３分間混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて、８０℃の条件下で３分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物を１７０℃で１５分間プレス加硫し、加硫ゴム組成物を得た。
また、得られた未加硫ゴム組成物をトレッドの形状に成形し、タイヤ成型機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを形成した後、１７０℃で１５分間プレス加硫し、試験用タイヤ（サイズ：２１５／４５ＺＲ１７）を製造した。
表１に示す配合内容に従い、１．７Ｌ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１５０℃の条件下で３分間混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて、８０℃の条件下で３分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物を１７０℃で１５分間プレス加硫し、加硫ゴム組成物を得た。
また、得られた未加硫ゴム組成物をトレッドの形状に成形し、タイヤ成型機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを形成した後、１７０℃で１５分間プレス加硫し、試験用タイヤ（サイズ：２１５／４５ＺＲ１７）を製造した。
なお、バンド構造として以下のベルトを使用した。
有機繊維カーカスプライ（有機繊維：ポリエステル） ２枚
スチールベルト（角度２６度） ２枚
有機繊維ベルト（角度０度）（有機繊維：ナイロン） １枚
有機繊維カーカスプライ（有機繊維：ポリエステル） ２枚
スチールベルト（角度２６度） ２枚
有機繊維ベルト（角度０度）（有機繊維：ナイロン） １枚
得られた未加硫ゴム組成物、加硫ゴム組成物、試験用タイヤについて以下に示す試験方法により性能を評価した。
＜転がり抵抗＞
転がり抵抗試験機を用い、下記の測定条件で転がり抵抗を測定した。
使用リム：１５×６Ｊ
内圧 ：２００ｋＰａ
荷重 ：６．９６ｋＮ
速度 ：８０ｋｍ／ｈ
この結果が、比較例１が基準とされた指数として、数値が小さいほど好ましい。
転がり抵抗試験機を用い、下記の測定条件で転がり抵抗を測定した。
使用リム：１５×６Ｊ
内圧 ：２００ｋＰａ
荷重 ：６．９６ｋＮ
速度 ：８０ｋｍ／ｈ
この結果が、比較例１が基準とされた指数として、数値が小さいほど好ましい。
＜耐クラック性能＞
試験用タイヤ（新品）を車輌（国産ＦＦ２０００ｃｃ）の全輪に装着して、テストコースを実車走行し、３００００ｋｍ走行後の外観を、以下の基準で目視により評価した。結果を表１に示す。
５点：ルーペを用いても全くクラックが観察されない。
４点：クラックがルーペで観察できる。
３点：クラックが目視で観察できる。
２点：クラックが目視で多数観察できるが、クラック長は１ｃｍ未満である。
１点：クラック長１ｃｍ以上のクラックが多数観察される。
試験用タイヤ（新品）を車輌（国産ＦＦ２０００ｃｃ）の全輪に装着して、テストコースを実車走行し、３００００ｋｍ走行後の外観を、以下の基準で目視により評価した。結果を表１に示す。
５点：ルーペを用いても全くクラックが観察されない。
４点：クラックがルーペで観察できる。
３点：クラックが目視で観察できる。
２点：クラックが目視で多数観察できるが、クラック長は１ｃｍ未満である。
１点：クラック長１ｃｍ以上のクラックが多数観察される。
＜着色性＞
試験用タイヤ（新品）を車輌（国産ＦＦ２０００ｃｃ）の全輪に装着して、テストコースを実車走行し、３００００ｋｍ走行後の外観について、茶色の着色の有無を目視で評価した。作製して倉庫保管し、１ヶ月後の外観を、白色の着色の有無を目視で評価した。結果を表１に示す。
試験用タイヤ（新品）を車輌（国産ＦＦ２０００ｃｃ）の全輪に装着して、テストコースを実車走行し、３００００ｋｍ走行後の外観について、茶色の着色の有無を目視で評価した。作製して倉庫保管し、１ヶ月後の外観を、白色の着色の有無を目視で評価した。結果を表１に示す。
比較例１〜６のタイヤでは、ワックス、老化防止剤、耐熱老化防止剤、レッドの溝底から最外層ベルト補強層までのゴム厚の少なくとも１つを満足しないため、転がり抵抗、耐クラック性、着色性の少なくとも一つに劣っている。一方、これらの要件を全て満足する実施例１〜８のタイヤでは、外観および耐溝底クラック性能が維持できており、かつ、低燃費化されている。
Ｔ 空気入りタイヤ
Ａ 溝底から最外層であるベルト補強層までのゴム厚
１ トレッド
６ ベルト
７ ベルト補強層
８ 溝
６１ 第１ベルト層
６２ 第２ベルト層
Ａ 溝底から最外層であるベルト補強層までのゴム厚
１ トレッド
６ ベルト
７ ベルト補強層
８ 溝
６１ 第１ベルト層
６２ 第２ベルト層
Claims (3)
- ワックスを０．９〜１．５質量％、アミン系老化防止剤を０．９〜１．５質量％、およびキノリン系老化防止剤を０．３〜１．０質量％含有し、トレッドゴム成分中のブタジエンゴムの含有量が３質量％以上であるトレッドを含み、トレッドの溝底から最外層ベルト補強層までのゴム厚が０．１〜２．０ｍｍであり、
さらに、トレッド内にカーカスのタイヤ半径方向外側に配設されてタイヤ周方向に延びるベルトを備え、該ベルトが、タイヤ周方向に対するコードの角度が１５〜３０度であるベルト層と、タイヤ半径方向外側に少なくとも１層のタイヤ周方向に対するコードの角度が０〜５度の有機繊維コードから成るベルト補強層が設けられていることを特徴とするタイヤ。 - アミン系老化防止剤が、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である請求項１に記載のタイヤ。
- キノリン系老化防止剤が、２，２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン重合体である請求項１または２に記載のタイヤ。
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