JP6620089B2 - 重荷重用空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
例えば特許文献1には、キャップゴム層とベースゴム層の境界面が主溝底よりもラジアル方向外側に配置されたトレッドゴムを備え、ベースゴム層が、特定の配合量の天然ゴム、ブタジエンゴムからなるゴム成分を含有し、そして特定の配合比でカーボンブラックおよびシリカを含有する、重荷重用空気入りタイヤが、低転がり抵抗性などに優れる旨報告されている。
また例えば特許文献2には、キャップゴム層とベースゴム層の境界面が主溝底よりもラジアル方向外側に配置されたトレッドゴムを備え、キャップゴム層及びベースゴム層が、それぞれ特定の配合量で充填材(カーボンブラック、シリカ)を含有し、かつベースゴム層のシリカの配合量が、キャップゴム層のシリカの配合量より多い、重荷重用空気入りタイヤが、発熱耐久性に優れる旨報告されている。
前記ベースゴムの25℃における2%歪時の貯蔵弾性率Eb2%’(MPa)の、前記キャップゴムの25℃における2%歪時の貯蔵弾性率Ec2%’(MPa)に対する比(Eb2%’/Ec2%’)が1.1以上1.7以下であり、そして、
前記ベースゴムの25℃における0.1%歪時の貯蔵弾性率Eb0.1%’(MPa)と2%歪時の貯蔵弾性率Eb2%’(MPa)との差ΔE’が0.30MPa以上18.0MPa以下であることを特徴とする。このような構成を採用することで、低転がり抵抗性および耐亀裂性を高いレベルで両立させることが可能な重荷重用空気入りタイヤが得られる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明に従う空気入りタイヤのタイヤ幅方向断面構造を模式的に示したものである。
さらに図1に示す本発明に従う重荷重用空気入りタイヤの一例においては、ビードコア7を埋設した一対のビード部4と一対のサイドウォール部5とトレッド部6とにわたって、トロイド状に延在する一層のカーカスプライからなるカーカス8(図1では一層であるが、一層以上であればよい)と、前記カーカス8のクラウン部のタイヤ半径方向外側、かつ、前記トレッドアンダークッションゴムのタイヤ半径方向内側に三層のベルト9(図1では三層であるが、一層以上であればよい)とを備えている。
また、該タイヤセンター部でのトレッドゴムゲージのうちベースゴムゲージ(ベースゴムの厚み)が占める割合(トレッドゴムゲージにおけるベースゴム比率)は、好ましくは1%以上、より好ましくは3%以上、特に好ましくは5%以上であり、好ましくは70%以下、より好ましくは65%以下、特に好ましくは60%以下である。タイヤセンター部でのトレッドゴムゲージにおけるベースゴム比率を上記の範囲内とすることで、トレッドゴムの歪抑制効果が向上し、重荷重用空気入りタイヤの耐亀裂性を向上させることができる。
そして、本発明の重荷重用空気入りタイヤにおいて、ベースゴムの25℃における2%歪時の貯蔵弾性率Eb2%’(MPa)の、キャップゴムの25℃における2%歪時の貯蔵弾性率Ec2%’(MPa)に対する比(Eb2%’/Ec2%’)が1.1以上1.7以下であり、そして、ベースゴムの25℃における0.1%歪時の貯蔵弾性率Eb0.1%’(MPa)と2%歪時の貯蔵弾性率Eb2%’(MPa)との差ΔE’が0.30MPa以上18.0MPa以下である。
ベースゴムとキャップゴムとからなるトレッドゴムと、トレッドアンダークッションゴムとを備える上述の構成をとり、ベースゴムとキャップゴムが上述の物性を有することで、本発明の重荷重用空気入りタイヤは、優れた低転がり抵抗性および耐亀裂性を奏することが可能となる。
本発明の重荷重用空気入りタイヤにおいて、上述のEb2%’/Ec2%’が、1.1以上であることが必要であり、好ましくは1.2以上であり、1.7以下であることが必要であり、好ましくは1.5以下である。Eb2%’/Ec2%’が、1.1未満であると、重荷重用空気入りタイヤの耐亀裂性が悪化し、1.7超であると、同様に耐亀裂性が悪化する。
ベースゴムのEb2%’/Ec2%’は、本明細書の実施例に記載の方法で算出することができる。
そして、ベースゴムのEb2%’、キャップゴムのEc2%’は、例えばカーボンブラックの含有量や窒素吸着比表面積、シリカの含有量やBET比表面積、シランカップリング剤の含有量、そして後述する化合物A(グアニジン構造を有しかつジエン系ゴムと反応する官能基を有する化合物)の配合量を変更することにより適宜調整することができる。
<ΔE’>
本発明の重荷重用空気入りタイヤにおいて、上述のΔE’(MPa)は、0.30MPa以上であることが必要であり、好ましくは0.70MPa以上であり、より好ましくは1.0MPa以上であり、特に好ましくは1.3MPa以上であり、18.0MPa以下であることが必要であり、好ましくは10.0MPa以下、より好ましくは6.0MPa以下、特に好ましくは4.0MPa以下である。ベースゴムのΔE’が0.30MPa未満であると、重荷重用空気入りタイヤの耐亀裂性が悪化する。一方、ベースゴムのΔE’が18.0MPaより大きいと重荷重用空気入りタイヤの低転がり抵抗性を確保することができない。ベースゴムのΔE’は、本明細書の実施例に記載の方法で算出することができる。
そして、ベースゴムのΔE’は、例えばカーボンブラックの含有量や窒素吸着比表面積、シリカの含有量やBET比表面積、シランカップリング剤の含有量、そして後述する化合物A(グアニジン構造を有しかつジエン系ゴムと反応する官能基を有する化合物)の配合量を変更することにより適宜調整することができる。
ベースゴムに含有されるゴム成分としては、特に限定されないが、ジエン系ゴムを含有することが好ましい。ジエン系ゴムとしては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、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。これらの中でも、ベースゴムは天然ゴムを含有することが好ましい。ベースゴムが天然ゴムを含有することで、重荷重用空気入りタイヤの耐亀裂性を向上させることができる。
ベースゴムは、カーボンブラックやシリカ等の充填材を含有することが好ましい。
ベースゴムに使用されるカーボンブラックは、窒素吸着比表面積(N2SA、JIS K 6217−2:2001に準拠して測定する)が好ましくは40m2/g以上、より好ましくは60m2/g以上であり、好ましくは150m2/g以下、より好ましくは130m2/g以下である。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が40m2/g以上であることで、重荷重用空気入りタイヤの耐亀裂性を向上させることができ、150m2/g以下であることで、カーボンブラックの分散性を確保することができる。
また、ベースゴムに使用されるシリカは、BET比表面積(ISO 5794/1に準拠して測定する)が好ましくは150m2/g以上、より好ましくは200m2/g以上であり、好ましくは250m2/g以下、より好ましくは300m2/g以下である。シリカの窒素吸着比表面積が150m2/g以上であることで、重荷重用空気入りタイヤの耐亀裂性を向上させることができ、300m2/g以下であることで、シリカの分散性を確保することができる。
さらに、ベースゴムの充填材の総配合量は、キャップゴムの充填材の総配合量よりも多いことが好ましい。これによって、優れた耐亀裂性を得ることができる。
ベースゴムは、下記の式(I)で表されるグアニジン構造を有し、かつジエン系ゴムと反応する官能基を有する化合物(以下、適宜「化合物A」と称する)を含有することが好ましい。
ベースゴムがジエン系ゴムと充填材を含有し、そして化合物Aを上記の範囲内の量で含有することで、重荷重用空気入りタイヤの低転がり抵抗性を確保することができる。
ベースゴムは、グリセリン脂肪酸エステルを含有することが好ましい。ベースゴムがグリセリン脂肪酸エステルを含有することで、ベースゴムの作製、タイヤの作製の作業性を向上させることができる。グリセリン脂肪酸エステルとしては、モノミリスチン酸グリセリル、モノステアリン酸グリセリル、モノオレイン酸グリセリル、モノイソステアリン酸グリセリル、ジオレイン酸グリセリル、パルミチン酸グリセリドなどが挙げられる。
そしてベースゴムは、グリセリン脂肪酸エステルを、ゴム成分100質量部当たり、好ましくは0.3質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上、特に好ましくは1.0質量部以上含有し、好ましくは3.0質量部以下、より好ましくは2.0質量部以下、特に好ましくは1.5質量部以下含有する。ベースゴムが、上記の範囲内でグリセリン脂肪酸エステルを含有することで、重荷重用空気入りタイヤの低転がり抵抗性を維持しつつ、ベースゴムの未加硫時の粘度を適度なものとし、該ベースゴムの作製時、タイヤの作製時の作業性を向上させることができるからである。
ベースゴムには、上記ゴム成分、充填材、化合物A及びグリセリン脂肪酸エステル以外のその他の成分が含まれていてもよい。その他の成分としては、例えば、硫黄等の加硫剤、シランカップリング剤、ステアリン酸、老化防止剤、亜鉛華、加硫促進剤、特開平10−330549号公報に記載のヒドラジド化合物などが挙げられる。
キャップゴムに含まれる成分は、ベースゴムのEb2%’との関係で、Eb2%’/Ec2%’が上記特定の範囲内となるようなものであれば特に限定されず、ベースゴムに使用されうる成分を用いることができる。そして例えば、キャップゴムは、ゴム成分100質量部当たり、カーボンブラック等の充填材を、好ましくは20質量部以上、より好ましくは30質量部以上含有し、好ましくは60質量部以下、より好ましくは50質量部以下含有する。
ベースゴム、キャップゴムからなるトレッドゴムの作製方法は、特に制限なく、常法により作製することができる。得られたトレッドゴムのタイヤ半径方向内側にトレッドアンダークッションゴムを配置し、本発明の重荷重用空気入りタイヤとする。
ゴム組成物を加硫して得た加硫ゴムに対し、東洋精機(株)製スペクトロメーターを用い、周波数52Hz、初期歪率2%、測定温度25℃(室温)、歪み1%で損失正接(tanδ)を測定した。
<ΔE’>
ゴム組成物を加硫して得た加硫ゴム(ベースゴム)に対し、東洋精機(株)製スペクトロメーターを用い、周波数52Hz、初期歪率2%、測定温度25℃(室温)、歪み0.1%及び2%で貯蔵弾性率(Eb0.1%’、Eb2%’)を測定し、その差(ΔE')を算出した。
<Eb2%’/Ec2%’>
ゴム組成物を加硫して得た加硫ゴム(ベースゴム、キャップゴム)に対し、東洋精機(株)製スペクトロメーターを用い、周波数52Hz、初期歪率2%、測定温度25℃(室温)、歪み2%で貯蔵弾性率(Eb2%’、Ec2%’)を測定し、その比(Eb2%’/Ec2%’)を算出した。
<粘度>
JIS K6300−1994に準じ、130℃にて未加硫のゴム組成物のムーニー粘度[ML1+4/130℃]を測定した。
<転がり抵抗>
成形、加硫した供試タイヤに対し、正規荷重及び内圧の下、80km/hでのドラム走行時の転がり抵抗を測定し、比較例1の値を100として表1に指数表示した。指数値が小さい程、転がり抵抗が小さく、低転がり抵抗性に優れることを示す。
<耐亀裂性>
成形、加硫した供試タイヤをトラックに装着して、当該タイヤが、地面に対して垂直にのびた高さ50mmの突起を、60km/hの速度で乗り越えた際の亀裂深さを測定した。亀裂の深さの逆数をとり、比較例1を100として表1に指数表示した。指数値が大きい程、耐亀裂性に優れることを示す。
2−(2−ヒドロキシエチルアミノ)ベンゾイミダゾール10.3gにクロロホルム80mL、塩化チオニル13.8gを加え6時間加熱還流した。減圧留去を行い乾固させクロロエチル体17.3gを得た。得られたクロロエチル体15.1gを水60mL、チオ尿素8.7gを加え90℃に加温し1日間反応を行った。3N水酸化ナトリウム水溶液30mLを加え30分反応を行った後、冷却し室温とした。不溶物をろ過後、濾液に水50mL及び35%過酸化水素水1.0gを加えた。析出物を脱液、減圧乾燥することにより上記式(IV)で表されるN,N’−ジ−(1H−ベンゾイミダゾール−2−イル)−2,2’−ジスルファンジイルエタンアミンを7.99g得た。
性状:白色固体
融点:240℃
1H−NMR(500MHz,DMSO−D6,δppm):3.0(t,2H),3.6(t,2H),6.9(m,3H),7.1(d,2H),10.8(br,1H)
※1 東海カーボン社製、ISAF級、窒素吸着比表面積119m2/g、シースト6
※2 東海カーボン社製、HAF級、窒素吸着比表面積80m2/g、シースト3
※3 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
※4 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
※5 東ソー・シリカ株式会社製、商品名「ニップシールAQ」、BET比表面積205m2/g
※6 Evonik社製、商品名「Si75」、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド(平均硫黄鎖長:2.35)
※7 N,N’−ジ−(1H−ベンゾイミダゾール−2−イル)−2,2’−ジスルファンジイルエタンアミン
※8 花王社製、商品名「レオドールMS−60」、モノステアリン酸グリセリル
2 ベースゴム
3 キャップゴム
4 ビード部
5 サイドウォール部
6 トレッド部
7 ビードコア
8 カーカス
9 ベルト
10 トレッドアンダークッションゴム
11 タイヤ
C タイヤセンター部
Claims (5)
- ベースゴムと該ベースゴムのタイヤ半径方向外側に位置するキャップゴムからなるトレッドゴムと、該トレッドゴムのタイヤ半径方向内側に位置するトレッドアンダークッションゴムとを備え、
前記ベースゴムの25℃における2%歪時の貯蔵弾性率Eb2%’(MPa)の、前記キャップゴムの25℃における2%歪時の貯蔵弾性率Ec2%’(MPa)に対する比(Eb2%’/Ec2%’)が1.1以上1.7以下であり、
前記ベースゴムの25℃における0.1%歪時の貯蔵弾性率Eb0.1%’(MPa)と2%歪時の貯蔵弾性率Eb2%’(MPa)との差ΔE’が0.30MPa以上18.0MPa以下であり、そして、
前記ベースゴムが、グリセリン脂肪酸エステル(但し、グリセリン脂肪酸トリエステルを除く。)を、ゴム成分100質量部当たり0.3質量部以上3.0質量部以下含有する、重荷重用空気入りタイヤ。 - 前記ベースゴムが天然ゴムを含む、請求項1に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
- 前記ベースゴムが、カーボンブラックを、ゴム成分100質量部当たり20質量部以上60質量部以下含有し、かつ、シリカを、ゴム成分100質量部当たり5質量部以上50質量部以下含有する、請求項1又は2に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
- 前記ベースゴムが、グアニジン構造を有しかつジエン系ゴムと反応する官能基を有する化合物を、ゴム成分100質量部当たり0.3質量部以上3.0質量部以下含有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
- タイヤセンター部でのトレッドゴムゲージが11mm以上であり、該トレッドゴムゲージにおけるベースゴム比率が1%以上70%以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
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