JP7072532B2 - タイヤ - Google Patents
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Description
上記トレッドが、ゴム成分と、窒素吸着比表面積が200m2/g以上のシリカと、軟化剤とを含み、
上記トレッドが下記式(A)を満たすタイヤに関する。
0.25≦シリカ総量(質量部)/(軟化剤総量(質量部)×主溝深さ(mm))≦0.60 (A)
0.25≦シリカ総量(質量部)/(軟化剤総量(質量部)×主溝深さ(mm))≦0.60 (A)
本発明者は、鋭意検討した結果、上記総合性能の改善をトレッドのゴム配合だけではなく、主溝深さと併せて検討することとした。
まず、本発明者は、トレッドゴムへの窒素吸着比表面積が200m2/g以上のシリカ(微粒子シリカ)の適用について検討したところ、微粒子シリカは比表面積が大きく、ポリマーとの反応点が多くなるため、低燃費性、ライフ性能の改善に有利である。その反面、微粒子シリカを使用すると、未加硫ゴムの粘度が高くなり、トレッドゴムを押し出す際に発熱が高くなりヤケが発生しやすいことが判明した。そこで、本発明者は、軟化剤総量を増やして粘度を下げることを試みたが、そうすると、加硫ゴムの硬度が下がり、トレッド剛性が低下して操縦安定性が低下することが判明した。そこで次に、トレッドの厚みを薄くすることを試みたが、ヤケの発生は低下するものの、ライフ性能に影響することが判明した。そこで、本発明者は、シリカ総量、軟化剤総量、トレッドの厚み(主溝深さ)をバランスさせることで、より具体的には、上記式(A)を満たすことにより、低燃費性、ライフ性能、ウェットグリップ性能、操縦安定性の総合性能を改善できることを見出した。
以上の通り、微粒子シリカを含有し、更に、上記式(A)を満たすことにより、シリカ総量、軟化剤総量、トレッドの厚み(主溝深さ)のバランスが優れたものとなり、低燃費性、ライフ性能、ウェットグリップ性能、操縦安定性の総合性能を改善できる。
本明細書において、軟化剤総量(質量部)とは、ゴム成分100質量部に対する軟化剤の合計含有量を意味する。
ここで、本明細書において、軟化剤とは、ゴムを軟化させる作用を有する配合剤を意味し、例えば、オイル、液状ジエン系重合体、樹脂、エステル系可塑剤などが挙げられる。
本明細書において、主溝深さとは、トレッドの幅方向で水平になる面(接地面)を基準として、接地面(接地面を延長した面)上の主溝の幅の1/2の位置から、タイヤ径方向に垂線を下したとき、接地面(接地面を延長した面)から最深の溝底までの距離を意味する。図1では、主溝深さは、Dの長さを意味する。
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、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SBR(末端に上記官能基を有する末端変性SBR)や、主鎖に上記官能基を有する主鎖変性SBRや、主鎖及び末端に上記官能基を有する主鎖末端変性SBR(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。
また、シス量(シス-1,4-結合ブタジエン単位量)、ビニル量(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、スチレン量は、1H-NMR測定によって測定できる。
シリカとしては、例えば、乾式法シリカ(無水ケイ酸)、湿式法シリカ(含水ケイ酸)等が挙げられるが、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。
なお、本明細書において、シリカのN2SAは、ASTM D3037-81に準じてBET法で測定される値である。
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、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。市販されているものとしては、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、効果がより良好に得られる傾向がある点から、スルフィド系シランカップリング剤、メルカプト系シランカップリング剤が好ましく、メルカプト系シランカップリング剤がより好ましい。
なお、結合単位A、Bの含有量は、結合単位A、Bがシランカップリング剤の末端に位置する場合も含む量である。結合単位A、Bがシランカップリング剤の末端に位置する場合の形態は特に限定されず、結合単位A、Bを示す式(I)、(II)と対応するユニットを形成していればよい。
液状ジエン系重合体の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは3.0×103以上、より好ましくは4.0×103以上であり、好ましくは1.0×105以下、より好ましくは1.5×104以下である。上記範囲内であると、効果がより好適に得られる。
なお、樹脂の軟化点は、JIS K 6220-1:2001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。
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。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。
なお、本明細書において、カーボンブラックのN2SAは、JIS K6217-2:2001に準拠して測定される値である。
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。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。
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-ベンゾチアゾリ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、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加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤が好ましく、スルフェンアミド系加硫促進剤及びチウラム系加硫促進剤の併用がより好ましい。
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種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、石油系ワックスが好ましく、パラフィンワックスがより好ましい。
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などが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。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い。
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)、NOF社、花王(株)、富士フイルム和光純薬(株)、千葉脂肪酸(株)等の製品を使用できる。
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)等の製品を使用できる。
SBR:下記製造例で得られたSBR(非油展品、スチレン量:26質量%)
BR:宇部興産(株)製 ウベポールBR150B(シス量:98質量%)
シリカ1:デグッサ社製 9000Gr(N2SA:235m2/g)
シリカ2:デグッサ社製 VN3(N2SA:165m2/g)
カーボンブラック:三菱化学製 N220(N2SA:114m2/g)
シランカップリング剤:モメンティブ社製 NXT-Z45(結合単位Aと結合単位Bとの共重合体(結合単位A:55モル%、結合単位B:45モル%))
オイル:(株)ジャパンエナジー製 X-140(アロマ系プロセスオイル)
レジン:アリゾナケミカル社製 Sylvatraxx4401(α-メチルスチレンとスチレンとの共重合体、軟化点:85℃、Tg:43℃)
ワックス:大内新興化学工業(株)製 サンノックN
老化防止剤1:大内新興化学工業(株)製 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(6PPD))
老化防止剤2:大内新興化学工業(株)製 ノクラック224(キノリン系老化防止剤、2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリンの重合物)
ステアリン酸:日油(株)製 椿
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製 亜鉛華2種
硫黄:鶴見化学工業(株)製 粉末硫黄
加硫促進剤1:大内新興化学工業(株)製 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2:三新化学工業(株)製 TBzTD(テトラベンジルチウラムジスルフィド)
窒素置換されたオートクレーブ反応器に、シクロヘキサン、テトラヒドロフラン、スチレン、及び1,3-ブタジエンを仕込んだ。反応器の内容物の温度を20℃に調整した後、n-ブチルリチウムを添加して重合を開始した。断熱条件で重合し、最高温度は85℃に達した。重合転化率が99%に達した時点でブタジエンを追加し、更に5分重合させた後、3-ジメチルアミノプロピルトリメトキシシランを変性剤として加えて15分間反応を行った。重合反応終了後、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾールを添加した。次いで、スチームストリッピングにより脱溶媒を行い、110℃に調温された熱ロールにより乾燥して変性スチレンブタジエンゴム(SBR)を得た。
表1に示す配合処方にしたがい、(株)神戸製鋼所製の1.7Lバンバリーミキサーを用いて、SBR 75質量部、BR 25質量部、シリカ 表1に示す量、カーボンブラック 5質量部、シランカップリング剤 シリカ100質量部に対して10質量部、オイル 表1に示す量、レジン 表1に示す量、ワックス 2質量部、老化防止剤1 2質量部、老化防止剤2 2質量部、ステアリン酸 1質量部、酸化亜鉛 1.5質量部を130℃の条件下で4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 1質量部、加硫促進剤1 2質量部、加硫促進剤2 2質量部を添加し、オープンロールを用いて、80℃の条件下で4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トレッドの形状に押出し成形し、タイヤ成形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、130℃の条件下で10分間プレス加硫し、試験用タイヤ(タイヤサイズ:205/55R16)を得た。なお、主溝深さは、表1の通りとし、主溝の幅(タイヤ幅方向の幅)は10mmとした。
試験用タイヤを車輌(国産FF2000cc)の全輪に装着してテストコースを実車走行し、蛇行運転をした際のドライバーの官能評価により操縦安定性を評価した。さらに、試験開始直後と開始30分後の操縦安定性を評価した。上記評価を総合的に、比較例1の操縦安定性を100点としてそれぞれ相対評価を行った。数値が大きいほど、操縦安定性に優れることを示す。
転がり抵抗試験機を用い、試験タイヤを内圧(230kPa)、速度(80km/h)で走行させたときの転がり抵抗を測定し、基準比較例を100とした時の指数で表示した。数値が大きいほど、低燃費性に優れることを示す。
試験用タイヤを車輌(国産FF2000cc)の全輪に装着して、湿潤アスファルト路面にて初速度100km/hからの制動距離を求めた。結果は基準比較例を100とした時の指数で表し、数字が大きいほどウェットグリップ性能が良好である。指数は次の式で求めた。
ウェットグリップ性能指数=(比較例1の制動距離)/(各実施例、各参考例または各比較例の制動距離)×100
試験用タイヤを車輌(国産FF2000cc)の全輪に装着して実車走行させ、35,000km走行後のパターン溝深さの変化を求めた。結果は基準比較例を100とした時の指数で表し、数字が大きいほどライフ性能が良好である。
Claims (12)
- トレッドを有するタイヤであって、
前記トレッドが、ゴム成分と、窒素吸着比表面積が200m2/g以上のシリカと、軟化剤とを含み、
前記トレッドが下記式(A)を満たすタイヤ。
0.25≦シリカ総量(質量部)/(軟化剤総量(質量部)×主溝深さ(mm))≦0.55 (A) - 前記式(A)において、上限が0.50以下である請求項1記載のタイヤ。
- 前記式(A)において、上限が0.48以下である請求項1記載のタイヤ。
- 前記式(A)において、下限が0.30以上である請求項1~3のいずれかに記載のタイヤ。
- 前記式(A)において、下限が0.35以上である請求項1~3のいずれかに記載のタイヤ。
- 前記式(A)において、下限が0.43以上である請求項1~3のいずれかに記載のタイヤ。
- 主溝深さが7.5mm以下であり、
前記ゴム成分100質量%中のスチレンブタジエンランダムゴムの含有量が50質量%以上である請求項1~6のいずれかに記載のタイヤ。 - 主溝深さが6.5mm以下である請求項1~6のいずれかに記載のタイヤ。
- 主溝深さが5.5mm以下である請求項1~6のいずれかに記載のタイヤ。
- ゴム成分100質量部に対するシリカ総量が70質量部以上である請求項1~9のいずれかに記載のタイヤ。
- ゴム成分100質量部に対するシリカ総量が80質量部以上である請求項1~9のいずれかに記載のタイヤ。
- ゴム成分100質量部に対するシリカ総量が90質量部以上である請求項1~9のいずれかに記載のタイヤ。
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