JP7127705B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
本発明は、主としてオールシーズンタイヤとして用いることを意図した空気入りタイヤに関する。
一年を通じて様々な天候下で使用することを意図した所謂オールシーズンタイヤは、通常の乾燥路面の他、雨天時のウェット路面や、冬季の積雪路面において優れた走行性能を発揮することが求められる（例えば、特許文献１を参照）。つまり、例えば乾燥路面における操縦安定性能（以下、ドライ性能という）、ウェット路面における制動性能（以下、ウェット性能という）、および積雪路面における制動性能（以下、スノー性能という）を高度に両立することが求められる。これに加えて、環境負荷を低減するために走行時の燃費性能を向上すること（転がり抵抗を低減すること）も求められる。
しかしながら、これら性能を空気入りタイヤのトレッド部を構成するゴム（トレッドゴム）によって改善しようとしても、これら性能は相反するため、高次元で両立させることは困難である。例えば、ドライ性能およびウェット性能に優れるゴムを得る方法として、０℃におけるｔａｎδを高くすることが知られているが、０℃におけるｔａｎδが高くなると、６０℃におけるｔａｎδも高くなり、転がり抵抗を低減することはできない。また、０℃におけるｔａｎδが高くなることで、ガラス転移温度Ｔｇが上昇するため、スノー性能が悪化することも懸念される。或いは、スノー性能に優れるゴムを得る方法として、ブタジエンゴムの配合量を増加することが知られているが、ブタジエンゴムの配合量が増えることでシリカの分散が悪化するため、転がり抵抗の低減が困難になる虞がある。そのため、トレッドゴムの配合や物性を調整することで、ドライ性能、ウェット性能、およびスノー性能をバランスよく向上しながら、転がり抵抗を低減して、これら性能を高次元で両立するための対策が求められている。
本発明の目的は、ドライ性能、ウェット性能、およびスノー性能を向上しながら、転がり抵抗を低減し、これら性能を高次元で両立することを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。
上記目的を達成する本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、前記トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、前記一対のサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、前記一対のビード部間に装架されたカーカス層と、前記トレッド部における前記カーカス層の外周側に配置された複数層の補強層とを有し、前記トレッド部が、前記補強層の外周側に配置されたアンダートレッド層と、前記アンダートレッド層の外周側に配置されて前記トレッド部の踏面を構成するキャップトレッド層との２層で構成された空気入りタイヤにおいて、前記キャップトレッド層は、天然ゴム１５質量％以上３０質量％以下、スチレンブタジエンゴム４０質量％以上７０質量％以下、およびブタジエンゴム１５質量％以上３０質量％以下の合計１００質量％からなるジエン系ゴム１００質量部に対して、シリカ７０質量部～９０質量部が配合されたゴム組成物で構成されており、前記スチレンブタジエンゴムは、ビニル含有量が３５質量％～４５質量％である末端変性スチレンブタジエンゴムであり、前記ブタジエンゴムは、共役ジエン系重合体の活性末端を少なくともヒドロカルビルオキシシラン化合物とポリオルガノシロキサンのうちから選ばれる少なくとも１つの官能基により変性してなる変性ブタジエンゴムであり、前記アンダートレッド層を構成するアンダートレッドゴムの２０℃における硬度Ｈu と前記キャップトレッド層を構成するキャップトレッドゴムの２０℃における硬度Ｈc とがＨu ＞Ｈc の関係を満たし、前記硬度Ｈc は６３以上６７以下であり、前記硬度Ｈu と前記硬度Ｈc との差ΔＨが１０以上であることを特徴とする。
本発明の空気入りタイヤは、トレッド部をキャップトレッド層とアンダートレッド層の２層で構成し、キャップトレッド層を上述の配合からなるゴム組成物で構成し、更に、キャップトレッドゴムの硬度と、キャプトレッドゴムおよびアンダートレッドゴムの硬度の関係を上述のように設定しているので、スノー性能を良好に発揮しながら、ドライ性能およびウェット性能を向上し、且つ、転がり抵抗を低減することができる。尚、本発明において、各ゴムの「硬度」は、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して、デュロメータのタイプＡにより温度２０℃で測定した値である。
本発明においては、ブタジエンゴムにおけるシス－１，４－結合の含有量が７５モル％以上であることが好ましい。これにより、キャップトレッド層を構成するゴム組成物におけるブタジエンゴムの特性が良好になるため、ドライ性能、ウェット性能、およびスノー性能を向上しながら、転がり抵抗を低減するには有利になる。尚、「シス－１，４－結合の含有量」とは、ブタジエンに由来する全繰り返し単位のうち、シス－１，４－結合を有する繰り返し単位が占める割合（モル％）を言う。
本発明においては、キャップトレッド層を構成するキャップトレッドゴムの－２０℃における貯蔵弾性率Ｅ′が７０ＭＰａ以下であることが好ましい。これにより、スノー性能を向上するには有利になる。尚、本発明において、「－２０℃における貯蔵弾性率Ｅ′」は、粘弾性スペクトロメータを用いて、伸張変形歪率１０±２％、振動数２０Ｈｚ、－２０℃の条件にて測定された値とする。
本発明においては、アンダートレッド層が、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴムの群から選ばれる２種以上を含むゴム成分１００質量部に対して、シリカまたはカーボンブラックを７０質量部以上配合したゴム組成物で構成されており、アンダートレッドゴムの２０℃における硬度Ｈu が７５以上８０以下であることが好ましい。これにより、アンダートレッド層の物性が更に良好になり、特に、アンダートレッドゴムの硬度が適正化されるので、ドライ性能、ウェット性能、およびスノー性能を向上しながら、転がり抵抗を低減するには有利になる。
本発明においては、トレッド部に形成された溝の溝底からトレッド部の踏面までのブロック高さｈと、アンダートレッド層の厚みＧとの比ｈ／Ｇが９～１２であることが好ましい。これにより、キャプトレッド層およびアンダートレッド層の構造（ゴムゲージ）が適正化されるので、ドライ性能、ウェット性能、およびスノー性能を向上しながら、転がり抵抗を低減するには有利になる。
以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、本発明の空気入りタイヤは、トレッド部１と、このトレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２と、サイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３とを備えている。図１において、符号ＣＬはタイヤ赤道を示す。尚、図１は子午線断面図であるため描写されないが、トレッド部１、サイドウォール部２、ビード部３は、それぞれタイヤ周方向に延在して環状を成しており、これにより空気入りタイヤのトロイダル状の基本構造が構成される。以下、図１を用いた説明は基本的に図示の子午線断面形状に基づくが、各タイヤ構成部材はいずれもタイヤ周方向に延在して環状を成すものである。
左右一対のビード部３間にはカーカス層４が装架されている。このカーカス層４は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コード（カーカスコード）をコートゴムで被覆することで構成され、各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りにタイヤ幅方向内側から外側に折り返されている。ビードコア５の外周上にはビードフィラー６が配置され、このビードフィラー６がカーカス層４の本体部と折り返し部とにより包み込まれている。
図１の例では、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側に複数層（２層）のベルト層７が設けられている。各ベルト層７は、タイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コード（ベルトコード）を含み、かつ層間でベルトコードが互いに交差するように配置されている。これらベルト層７において、ベルトコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°～４０°の範囲に設定されている。ベルトコードとしては、例えばスチールコードが使用することができる。
図１の例では、ベルト層７の外周側に、複数層（２層）のベルトカバー層８が設けられている。尚、図示の例の２層のベルトカバー層８のうち、一方はベルト層７の全域を覆うフルカバー層８ａであり、他方はベルト層７の両端部を局所的に覆う一対のエッジカバー層８ｂである。ベルトカバー層８は、タイヤ周方向に配向する補強コード（ベルトカバーコード）を含む。ベルト補強層８において、ベルトカバーコードはタイヤ周方向に対する角度が例えば０°～５°に設定されている。ベルトカバーコードとしては、例えば有機繊維コードを使用することができる。
本発明では、これらベルト層７およびベルトカバー層８を総称して補強層という。本発明では、補強層として、ベルト層７のみを設けても、ベルト層７およびベルトカバー層８の両者を設けてもよい。以降の説明における「補強層の外周側」とは、ベルト層７のみを設ける場合は、ベルト層７（特に、複数のベルト層７のうちタイヤ径方向最外側の層）の外周側を意味し、ベルト層７およびベルトカバー層８の両者を設ける場合は、ベルトカバー層８（特に、複数のベルトカバー層８のうちタイヤ径方向最外側の層）の外周側を意味する。
トレッド部１において、上述のカーカス層４および補強層（ベルト層７、ベルトカバー層８）の外周側にはトレッドゴム層１０が配置される。本発明では、トレッドゴム層１０は、物性の異なる２種類のゴム層（キャップトレッド層１１およびアンダートレッド層１２）がタイヤ径方向に積層した構造を有する。キャップトレッド層１１は、アンダートレッド層１２の外周側に配置されてトレッド部１の踏面を構成する。アンダートレッド層１２は、キャップトレッド層１１と補強層との間に挟まれる。尚、サイドウォール部２におけるカーカス層４の外周側（タイヤ幅方向外側）にはサイドゴム層２０が配置され、ビード部３におけるカーカス層４の外周側（タイヤ幅方向外側）にはリムクッションゴム層３０が配置されている。
本発明は、トレッド部１（キャップトレッド層１１およびアンダートレッド層１２）に関するものであるので、他の部位や構成部材については、上述の構造に限定されない。尚、以降の説明では、キャップトレッド層１１を構成するゴム組成物をキャップトレッドゴム、アンダートレッド層１２を構成するゴム組成物をアンダートレッドゴムという場合がある。
キャップトレッド層１１を構成するゴム組成物において、ゴム成分は、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、およびブタジエンゴムの３種を必ず含み、これらの合計が１００質量％になる。本発明では、これら３種のゴムを後述の割合で併用することで、スノー性能、ウェット性能、転がり抵抗性能を向上することができる。
天然ゴムは、タイヤ用ゴム組成物に一般的に用いられるものであれば特に限定されない。天然ゴムを含むことにより、スノー性能をより優れたものにすることができる。天然ゴムの含有量は、ジエン系ゴム１００質量％中、１５質量％以上３０質量％以下、好ましくは１７質量％～２５質量％である。天然ゴムの含有量が１５質量％未満であると、スノー性能を十分に改良することができない。天然ゴムの含有量が３０質量％を超えると、ウェット性能や転がり抵抗を改善する効果が得られない。
本発明で使用されるスチレンブタジエンゴムは、ビニル含有量が３５質量％～４５質量％、好ましくは３８質量％～４３質量％である末端変性スチレンブタジエンゴムである。このような末端変性スチレンブタジエンゴムを用いることで、ウェット性能と低転がり抵抗性を向上することができる。ビニル含有量が上述の条件を満たしていれば、末端変性スチレンブタジエンゴムにおける変性基の種類は特に限定されるものではないが、例えばエポキシ基、カルボキシ基、アミノ基、ヒドロキシ基、アルコキシ基、シリル基、アルコキシシリル基、アミド基、オキシシリル基、シラノール基、イソシアネート基、イソチオシアネート基、カルボニル基、アルデヒド基、等が挙げられる。これら変性基の中でも、ヒドロキシ基、アルコキシシリル基、アミド基を好適に用いることができる。
スチレンブタジエンゴムの含有量は、ジエン系ゴム１００質量％中、４０質量％以上７０質量％以下、好ましくは５５質量％～６５質量％である。スチレンブタジエンゴムの含有量が４０質量％未満であると、ウェット性能が低下する。スチレンブタジエンゴムの含有量が７０質量％を超えると、スノー性能が低下する。
本発明で使用されるブタジエンゴムは、共役ジエン系重合体の活性末端をヒドロカルビルオキシシラン化合物、ポリオルガノシロキサンから選ばれる少なくとも１つの官能基により変性してなる変性ブタジエンゴムである。尚、ヒドロカルビルオキシシラン化合物としては、Ｎ，Ｎ－ビス（トリメチルシリル）－３－アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ，Ｎ－ビス（トリメチルシリル）－３－アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ，Ｎ－ビス（トリメチルシリル）アミノエチルトリメトキシシラン、およびＮ，Ｎ－ビス（トリメチルシリル）アミノエチルトリエトキシシランなどを例示することができる。この変性ブタジエンゴムにおけるシス－１，４－結合の含有量は、好ましくは７５モル％以上、より好ましくは９０モル％以上であるとよい。このような変性ブタジエンゴムを用いることで、後述のシリカとの親和性を高くし分散性を改善することができ、シリカの作用効果を向上するので、低転がり性能およびウェット性能を改善することができる。
ブタジエンゴムの含有量は、ジエン系ゴム１００質量％中、１５質量％以上３０質量％以下、好ましくは１７質量％～２５質量％である。ブタジエンゴムの含有量が１５質量％未満であると、スノー性能が低下する。ブタジエンゴムの含有量が３０質量％を超えると、ウェット性能が低下する。
キャップトレッド層１１を構成するゴム組成物にはシリカが必ず配合される。シリカとしては、例えば湿式シリカ（含水ケイ酸）、乾式シリカ（無水ケイ酸）、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等が用いることができる。これらシリカは、単独または２種以上を組合わせて使用することができる。シリカの表面にシランカップリング剤による表面処理を施した表面処理シリカを使用してもよい。シリカを配合することにより、ゴム組成物のゴム硬度を高くし、空気入りタイヤにしたとき、ドライ性能（操縦安定性）を優れたものにすることができる。シリカの配合量は、上述のジエン系ゴム１００質量部に対して、７０質量部～９０質量部、好ましくは７０質量部～８０質量部である。シリカの配合量が７０質量部未満であるとウェット性能が低下する。シリカの配合量が９０質量部を超えると転がり抵抗を低減することができない。
シリカのＣＴＡＢ吸着比表面積は、特に制限されるものではないが、好ましくは１５０ｍ2／ｇ～２２０ｍ2／ｇ、より好ましくは１６０ｍ2／ｇ～２００ｍ2／ｇであるとよい。シリカのＣＴＡＢ吸着比表面積を１５０ｍ2／ｇ以上にすることによりウェット性能を確保することができる。また、シリカのＣＴＡＢ吸着比表面積を２２０ｍ2／ｇ以下にすることにより、ドライ性能およびウェット性能を向上し、且つ、転がり抵抗を低減することができる。本発明において、シリカのＣＴＡＢ吸着比表面積は、ＩＳＯ ５７９４により測定された値とする。
本発明では、シリカの他に無機充填剤としてカーボンブラックを配合してもよい。カーボンブラックを配合することで、ゴム組成物のゴム硬度を高くし、空気入りタイヤにしたとき、ドライ性能（操縦安定性）を優れたものにすることができる。カーボンブラックの配合量は、上述のジエン系ゴム１００質量部に対して、好ましくは５質量部～１５質量部、より好ましくは５質量部～１０質量部である。カーボンブラックの配合量が５質量部未満であるとドライ性能が低下する。カーボンブラックの配合量が１５質量部を超えると低転がり抵抗性が低下する。カーボンブラックとしては、例えば、窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）が好ましくは９０ｍ2／ｇ～１３０ｍ2／ｇ、より好ましくは１１０ｍ2／ｇ～１２０ｍ2／ｇであるものを用いることができる。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が９０ｍ2／ｇ未満であると、ドライ性能を十分に改良することができない。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が１３０ｍ2／ｇを超えると、転がり抵抗を十分に小さくすることができない。本発明においてカーボンブラックの窒素吸着比表面積は、ＪＩＳ Ｋ６２１７－２により測定された値とする。
キャップトレッド層１１を構成するゴム組成物においては、上述のシリカおよびカーボンブラック以外の他の充填剤を配合することもできる。他の充填材として、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、タルク、クレー、アルミナ、水酸化アルミニウム、酸化チタン、硫酸カルシウムを挙げることができる。これら他の充填剤は単独または２種以上を組合わせて使用することができる。
キャップトレッド層１１を構成するゴム組成物においては、上述のシリカと共にシランカップリング剤を配合することが好ましい。シランカップリング剤により、シリカの分散性を改良することができる。シランカップリング剤の配合量は、好ましくはシリカの７質量％～１０質量％、より好ましくは８質量％～９質量％であるとよい。シランカップリング剤の配合量が７質量％未満であると、シリカの分散性を十分に改良することができない虞がある。シランカップリング剤の配合量が１０質量％を超えると、ゴム組成物が早期加硫を起こしやすくなり成形加工性が悪化する虞がある。
シランカップリング剤としては、タイヤ用ゴム組成物に使用可能なものであれば特に制限されるものではないが、例えば、ビス－（３－トリエトキシシリルプロピル）テトラサルファイド、ビス（３－トリエトキシシリルプロピル）ジサルファイド、３－トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラサルファイド、γ－メルカプトプロピルトリエトキシシラン、３－オクタノイルチオプロピルトリエトキシシラン等の硫黄含有シランカップリング剤を例示することができる。なかでもメルカプト基を有するシランカップリング剤が好ましく、シリカとの親和性を高くしその分散性を改良することができる。これらシランカップリング剤は、単独で配合してもよいし、複数を組合わせて配合してもよい。
アンダートレッド層１２を構成するゴム組成物において、ゴム成分は、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴムの群から選ばれる２種以上を必ず含み、これらの合計が１００質量％になるようにするとよい。好ましくは、天然ゴムおよびブタジエンゴムの２種を含み、任意でスチレンブタジエンゴムおよび／またはイソプレンゴムを含むとよい。このようにアンダートレッド層１２を構成することで、キャップトレッド層１１との協働によって優れたドライ性能（操縦安定性）を確保するには有利になる。即ち、前述のキャップトレッドゴムはスノー性能を向上するには有利であるが、ドライ性能を十分に確保できない虞があるところ、上述のアンダートレッドゴムを用いることでドライ性能を補い、これら性能をタイヤにおいて両立することが可能になる。
上述のように、アンダートレッド層１２において、天然ゴムおよびブタジエンゴムの２種を主成分として、任意でスチレンブタジエンゴムおよび／またはイソプレンゴムを配合する場合、ゴム成分１００質量％に対して、天然ゴムを好ましくは５０質量％以上、より好ましくは６０質量％～８０質量％配合するとよく、ブタジエンゴムを好ましくは１５質量％以上３５質量％以下、より好ましくは２０質量％～３０質量％配合するとよい。アンダートレッド層１２において、天然ゴムの配合量が５０質量％未満、またはブタジエンゴムの配合量が１５質量％未満であると低転がり抵抗性が低下する。アンダートレッド層１２において、ブタジエンゴムの配合量が３５質量％を超えるとドライ性能が低下する。
上述のように、アンダートレッド層１２において、天然ゴムおよびブタジエンゴムの２種を主成分として、任意でスチレンブタジエンゴムおよび／またはイソプレンゴムを配合する場合、任意で配合するスチレンブタジエンゴムやイソプレンゴムの配合量については特に限定されない。但し、アンダートレッド層１２として求められるゴム物性の更なる向上のために、イソプレンゴムについては、天然ゴムとの合計が、ゴム成分１００質量％に対して、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは６０質量％～８０質量％になるように配合するとよい。同様に、スチレンブタジエンゴムについては、ゴム成分１００質量％に対して、好ましくは５質量％～２５質量％、より好ましくは１０質量％～２０質量％配合するとよい。
アンダートレッド層１２を構成するゴム組成物には、無機充填剤としてシリカおよび／またはカーボンブラックを配合することが好ましい。シリカおよび／またはカーボンブラックを配合することで、ゴム硬度を高くすることができ、上述のキャップトレッド層１１の内周側に配置されるアンダートレッド層１２に用いた場合には、キャップトレッド層２１１との協働により特に優れたドライ性能（操縦安定性）を確保することができる。アンダートレッド層１２におけるシリカおよび／またはカーボンブラックの配合量は、上述のゴム成分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５５質量部～６５質量部である。アンダートレッド層１２において、シリカおよび／またはカーボンブラックの配合量が５０質量部未満であるとドライ性能が低下する。
アンダートレッド層１２に用いるシリカとしては、例えば湿式シリカ（含水ケイ酸）、乾式シリカ（無水ケイ酸）、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム等が用いることができる。これらシリカは、単独または２種以上を組合わせて使用することができる。シリカの表面にシランカップリング剤による表面処理を施した表面処理シリカを使用してもよい。シリカのＣＴＡＢ吸着比表面積は、特に制限されるものではないが、好ましくは１３０ｍ2／ｇ～１７５ｍ2／ｇ、より好ましくは１３８ｍ2／ｇ～１６８ｍ2／ｇであるとよい。シリカのＣＴＡＢ吸着比表面積を１３０ｍ2／ｇ以上にすることによりウェット性能を確保することができる。また、シリカのＣＴＡＢ吸着比表面積を１７５ｍ2／ｇ以下にすることにより、ドライ性能およびウェット性能を向上し、且つ、転がり抵抗を低減することができる。本発明において、シリカのＣＴＡＢ吸着比表面積は、ＩＳＯ ５７９４により測定された値とする。
アンダートレッド層１２に用いるカーボンブラックとしては、例えば、窒素吸着比表面積（Ｎ2ＳＡ）が好ましくは４０ｍ2／ｇ～１００ｍ2／ｇ、より好ましくは８０ｍ2／ｇ～１００ｍ2／ｇであるものを用いることができる。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が４０ｍ2／ｇ未満であると、ドライ操縦安定性能を十分に改良することができない。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が１００ｍ2／ｇを超えると、転がり抵抗を十分に小さくすることができない。本発明においてカーボンブラックの窒素吸着比表面積は、ＪＩＳ Ｋ６２１７－２により測定された値とする。
アンダートレッド層１２を構成するゴム組成物においては、上述のシリカおよびカーボンブラック以外の他の充填剤を配合することもできる。他の充填材として、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、タルク、クレー、アルミナ、水酸化アルミニウム、酸化チタン、硫酸カルシウムを挙げることができる。これら他の充填剤は単独または２種以上を組合わせて使用することができる。
アンダートレッド層１２を構成するゴム組成物においては、上述のシリカと共にシランカップリング剤を配合することが好ましい。シランカップリング剤により、シリカの分散性を改良することができる。シランカップリング剤の配合量は、好ましくはシリカの７質量％～１０質量％、より好ましくは８質量％～９質量％であるとよい。シランカップリング剤の配合量が７質量％未満であると、シリカの分散性を十分に改良することができない虞がある。シランカップリング剤の配合量が１０質量％を超えると、ゴム組成物が早期加硫を起こしやすくなり成形加工性が悪化する虞がある。アンダートレッド層１２を構成するゴム組成物に用いるシランカップリング剤としては、前述のキャップトレッド層１１に使用可能な各種シランカップリング剤を用いることができる。シランカップリング剤は、単独で配合してもよいし、複数を組合わせて配合してもよい。
本発明において、キャップトレッド層１１を構成するゴム組成物およびアンダートレッド層１２を構成するゴム組成物のいずれも、上述の配合剤の他に、加硫または架橋剤、加硫促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ用ゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤を、本発明の目的を阻害しない範囲内で配合することができる。またこれら添加剤は一般的な方法で混練してゴム組成物とし、加硫または架橋するのに使用することができる。これら添加剤の配合量は本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。タイヤ用ゴム組成物は、通常のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。
上述の配合からなるゴム組成物を用いた本発明のタイヤにおいて、キャップトレッド層１１を構成するキャップトレッドゴムの２０℃における硬度を硬度Ｈc とし、アンダートレッド層１２を構成するアンダートレッドゴムの２０℃における硬度を硬度Ｈu としたとき、キャップトレッドゴムの硬度Ｈc は６３以上６７以下、好ましくは６４以上６６以下であるとよく、アンダートレッドゴムの硬度Ｈu は好ましくは７５以上８０以下、より好ましくは７７以上７９以下であるとよい。更に、キャップトレッドゴムの硬度Ｈc とアンダートレッドゴムの硬度Ｈu とがＨu ＞Ｈc の関係を満たし、これらの硬度差ΔＨ（＝Ｈu －Ｈc ）が１０以上、好ましくは１０以上１３以下であるとよい。このように硬度の関係を設定することで、スノー性能を向上することができる。
このときキャップトレッドゴムの硬度Ｈc が６３未満であると、タイヤにおいて路面に当接するキャップトレッド層１１が柔らかすぎるため、ドライ性能を向上することができない。キャップトレッドゴムの硬度Ｈc が６７を超えると、スノー性能を向上することができない。アンダートレッドゴムの硬度Ｈu が７５未満であると、ドライ性能を向上することができない。アンダートレッドゴムの硬度Ｈu が８０を超えるとウェット性能を向上することができない。キャップトレッドゴムの硬度Ｈc とアンダートレッドゴムの硬度Ｈu との大小関係が逆転すると、ドライ性能、ウェット性能、およびスノー性能を向上するができない。硬度差ΔＨが１０未満であると、キャップトレッドゴムとアンダートレッドゴムとが実質的に同等の硬度になるため、ドライ性能、ウェット性能、およびスノー性能を向上するができない。例えば、キャップトレッド層１１を適度に軟らかくしてスノー性能を確保する場合には、アンダートレッド層１２を十分に硬くしてドライ性能を担保するところ、硬度差ΔＨが小さいと、アンダートレッド層１２によってドライ性能を確保することが難しくなる。
キャップトレッド層１１を構成するキャップトレッドゴムについては、上述の硬度を有するだけでなく、－２０℃における貯蔵弾性率Ｅ′が好ましくは７０ＭＰａ以下、より好ましくは６０ＭＰａ～６８ＭＰａであるとよい。このように貯蔵弾性率Ｅ′を設定することで、スノー性能を向上するには有利になる。キャップトレッドゴムの貯蔵弾性率Ｅ′が７０ＭＰａを超えると、スノー性能を向上することができない。
キャップトレッド層１１を構成するゴム組成物およびアンダートレッド層１２に関する上述の物性は、各層を構成するゴム組成物として上述の配合を採用することで達成することができる。或いは、具体的な配合量の範囲を示した配合剤以外のプロセスオイル、硫黄などの配合量を調整することでも適宜設定することができる。
上述のキャップトレッド層１１およびアンダートレッド層１２を採用するにあたって、所望のタイヤ性能を得る観点から、各層の厚みを適正化することが好ましい。具体的には、ブロック高さｈとアンダートレッド層１２の厚みＧとの比ｈ／Ｇを好ましくは９～１２、より好ましくは９～１１に設定するとよい。比ｈ／Ｇが９未満であるとスノー性能を向上することができない。比ｈ／Ｇが１２を超えると低転がり性能を向上することができない。尚、ブロック高さｈとは、図２に示すように、トレッド部１に形成された溝４０の溝底からトレッド部１の踏面まで、トレッド部１の踏面の垂線に沿って測定した距離（最大値）である。アンダートレッド層１２の厚みＧとは、当該タイヤに設けられた補強層（ベルト層７またはベルトカバー層８）のうち最外周側に位置する補強層の外表面からキャップトレッド層１１とアンダートレッド層１２との境界まで、前述の補強層の外表面の垂線に沿って測定した距離（最大値）である。
以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
表１に示す配合からなる１６種類のタイヤ用ゴム組成物（標準例１、比較例１～８、実施例１～７）をそれぞれキャップトレッド層（キャップトレッドゴム）に使用し、図１に示す基本構造を有し、タイヤサイズが２８５／６０Ｒ１８ １１６Ｖである空気入りタイヤ（試験タイヤ）を製造した。尚、これら１６種類のタイヤ用ゴム組成物を調製する際には、それぞれ加硫促進剤および硫黄を除く配合成分を秤量し、１．８Ｌの密閉式バンバリーミキサーで５分間混練し、マスターバッチを放出し室温冷却した。その後、このマスターバッチを１．８Ｌの密閉式バンバリーミキサーに供し、加硫促進剤及び硫黄を加え２分間混合して、１６種類のタイヤ用ゴム組成物を得た。
表１に記載される物性値は、上述の１６種類のタイヤ用ゴム組成物をそれぞれ用いて、所定形状の金型を用いて１４５℃、３５分間加硫し、各タイヤ用ゴム組成物からなる加硫ゴム試験片を作成して測定したものである。具体的には、「硬度Ｈc 」は、キャップトレッドゴムの２０℃における硬度を意味し、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して、デュロメータのタイプＡにより温度２０℃で測定した値である。また、「Ｅ′（２０℃）」は、－２０℃における貯蔵弾性率を意味し、粘弾性スペクトロメータを用いて、伸張変形歪率１０±２％、振動数２０Ｈｚ、－２０℃の条件にて測定した値である。
各試験タイヤにおいて、アンダートレッド層を構成するアンダートレッドゴムは、表１の「アンダートレッドの種類」の欄に示すものを使用した。具体的には、表２に示す配合からなるアンダートレッドゴムＡ～Ｃのいずれかを使用した。表には、配合の他にアンダートレッドゴムの２０℃における硬度（表中の「硬度Ｈu 」）も示した。「硬度Ｈu 」は、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して、デュロメータのタイプＡにより温度２０℃で測定した値である。表１における、「硬度差ΔＨ」は、前述の「硬度Ｈc 」と「硬度Ｈu 」の差（ΔＨ＝Ｈu －Ｈc ）である。
いずれの試験タイヤにおいても、トレッド部に形成された溝の溝底からトレッド部の踏面までのブロック高さｈは１０ｍｍ、アンダートレッド層の厚みＧは１ｍｍ、比ｈ／Ｇは１０で共通とした。
各試験タイヤについて、下記に示す方法により、スノー性能、ドライ性能、ウェット性能、転がり抵抗の評価を行った。
スノー性能
各試験タイヤをリムサイズ１８×８ＪのＪＡＴＭＡ標準のリムホイールに組み付けて、空気圧を２３０ｋＰａとして四輪駆動のＳＵＶ車両の評価車両に装着し、氷雪路面において速度４０ｋｍ／ｈの走行状態から制動し、完全停止までの制動距離を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、標準例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど、制動距離が短く、氷雪路面での制動性能（スノー性能）が優れていることを意味する。
各試験タイヤをリムサイズ１８×８ＪのＪＡＴＭＡ標準のリムホイールに組み付けて、空気圧を２３０ｋＰａとして四輪駆動のＳＵＶ車両の評価車両に装着し、氷雪路面において速度４０ｋｍ／ｈの走行状態から制動し、完全停止までの制動距離を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、標準例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど、制動距離が短く、氷雪路面での制動性能（スノー性能）が優れていることを意味する。
ドライ性能
各試験タイヤをリムサイズ１８×８ＪのＪＡＴＭＡ標準のリムホイールのホイールに組み付けて、空気圧を２３０ｋＰａとして四輪駆動のＳＵＶ車両の評価車両に装着し、乾燥した舗装路面において操縦安定性についてテストドライバーによる官能評価を行った。評価結果は、それぞれ標準例１の値を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど乾燥路面における操縦安定性（ドライ性能）が優れることを意味する。
各試験タイヤをリムサイズ１８×８ＪのＪＡＴＭＡ標準のリムホイールのホイールに組み付けて、空気圧を２３０ｋＰａとして四輪駆動のＳＵＶ車両の評価車両に装着し、乾燥した舗装路面において操縦安定性についてテストドライバーによる官能評価を行った。評価結果は、それぞれ標準例１の値を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど乾燥路面における操縦安定性（ドライ性能）が優れることを意味する。
ウェット性能
各試験タイヤをリムサイズ１８×８ＪのＪＡＴＭＡ標準のリムホイールのホイールに組み付けて、空気圧を２３０ｋＰａとして四輪駆動のＳＵＶ車両の評価車両に装着し、濡れた路面において速度１００ｋｍ／ｈの走行状態から制動し、完全停止までの制動距離を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、標準例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど、制動距離が短く、濡れた路面での制動性能（ウェット性能）が優れていることを意味する。
各試験タイヤをリムサイズ１８×８ＪのＪＡＴＭＡ標準のリムホイールのホイールに組み付けて、空気圧を２３０ｋＰａとして四輪駆動のＳＵＶ車両の評価車両に装着し、濡れた路面において速度１００ｋｍ／ｈの走行状態から制動し、完全停止までの制動距離を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、標準例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど、制動距離が短く、濡れた路面での制動性能（ウェット性能）が優れていることを意味する。
低転がり性能
各試験タイヤをリムサイズ１８×８ＪのＪＡＴＭＡ標準のリムホイールのホイールに組み付け、ＩＳＯ２８５８０に準拠して、ドラム径１７０７．６ｍｍのドラム試験機を用い、空気圧２４０ｋＰａ、荷重４．８２ｋＮ、速度８０ｋｍ／ｈの条件で転がり抵抗を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、標準例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど転がり抵抗が低く、低転がり性能に優れることを意味する。
各試験タイヤをリムサイズ１８×８ＪのＪＡＴＭＡ標準のリムホイールのホイールに組み付け、ＩＳＯ２８５８０に準拠して、ドラム径１７０７．６ｍｍのドラム試験機を用い、空気圧２４０ｋＰａ、荷重４．８２ｋＮ、速度８０ｋｍ／ｈの条件で転がり抵抗を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、標準例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど転がり抵抗が低く、低転がり性能に優れることを意味する。
表１において使用した原材料の種類を下記に示す。
・ＮＲ：天然ゴム、ＰＴ．ＫＩＲＡＮＡ ＳＡＰＴＡ社製ＳＩＲ２０
・ＳＢＲ１：末端変性スチレンブタジエンゴム、旭化成ケミカルズ社製タフデンＥ５８１（変性基：グリシジル基、ビニル含有量：３８質量％）
・ＳＢＲ２：末端変性スチレンブタジエンゴム、旭化成ケミカルズ社製タフデンＦ３４２０（変性基：アミノシラン基、ビニル含有量：３８質量％）
・ＢＲ１：ヒドロカルビルオキシシラン化合物により変性されたブタジエンゴム、ＪＳＲ社製ＢＲ５４（官能基：シラノール基、シス－１，４－結合の含有量：９８モル％）
・ＢＲ２：ポリオルガノシロキサン基により変性されたブタジエンゴム、日本ゼオン社製ＢＲ１２６１（官能基：ポリオルガノシロキサン、シス－１，４－結合の含有量：３５モル％）
・ＢＲ３：未変性のブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ １２２０（シス－１，４－結合の含有量：９６モル％）
・ＢＲ４：Ｎ－メチルピロリドンにより変性されたブタジエンゴム、日本ゼオン社製ＢＲ１２５０Ｈ（官能基：Ｎ－メチルピロリドン、シス－１，４－結合の含有量：３５モル％）
・シリカ：Ｅｖｏｎｉｋ社製Ｕｒｔｒａｓｉｌ ９１００ＧＲ
・ＣＢ：カーボンブラック、キャボットジャパン社製ＶＵＬＣＡＮ ＭＳ
・シランカップリング剤：Ｅｖｏｎｉｋ Ｄｅｇｕｓｓａ社製Ｓｉ６９
・アロマオイル：昭和シェル石油社製エキストラクト４号Ｓ
・ステアリン酸：日油社製ビーズステアリン酸
・亜鉛華：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
・老化防止剤：Ｋｏｒｅａ Ｋｕｍｈｏ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ社製６ＰＰＤ
・硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄
・加硫促進剤１：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ‐Ｇ
・加硫促進剤２：住友化学社製ソクシノールＤ‐Ｇ
・ＮＲ：天然ゴム、ＰＴ．ＫＩＲＡＮＡ ＳＡＰＴＡ社製ＳＩＲ２０
・ＳＢＲ１：末端変性スチレンブタジエンゴム、旭化成ケミカルズ社製タフデンＥ５８１（変性基：グリシジル基、ビニル含有量：３８質量％）
・ＳＢＲ２：末端変性スチレンブタジエンゴム、旭化成ケミカルズ社製タフデンＦ３４２０（変性基：アミノシラン基、ビニル含有量：３８質量％）
・ＢＲ１：ヒドロカルビルオキシシラン化合物により変性されたブタジエンゴム、ＪＳＲ社製ＢＲ５４（官能基：シラノール基、シス－１，４－結合の含有量：９８モル％）
・ＢＲ２：ポリオルガノシロキサン基により変性されたブタジエンゴム、日本ゼオン社製ＢＲ１２６１（官能基：ポリオルガノシロキサン、シス－１，４－結合の含有量：３５モル％）
・ＢＲ３：未変性のブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ １２２０（シス－１，４－結合の含有量：９６モル％）
・ＢＲ４：Ｎ－メチルピロリドンにより変性されたブタジエンゴム、日本ゼオン社製ＢＲ１２５０Ｈ（官能基：Ｎ－メチルピロリドン、シス－１，４－結合の含有量：３５モル％）
・シリカ：Ｅｖｏｎｉｋ社製Ｕｒｔｒａｓｉｌ ９１００ＧＲ
・ＣＢ：カーボンブラック、キャボットジャパン社製ＶＵＬＣＡＮ ＭＳ
・シランカップリング剤：Ｅｖｏｎｉｋ Ｄｅｇｕｓｓａ社製Ｓｉ６９
・アロマオイル：昭和シェル石油社製エキストラクト４号Ｓ
・ステアリン酸：日油社製ビーズステアリン酸
・亜鉛華：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
・老化防止剤：Ｋｏｒｅａ Ｋｕｍｈｏ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ社製６ＰＰＤ
・硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄
・加硫促進剤１：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ‐Ｇ
・加硫促進剤２：住友化学社製ソクシノールＤ‐Ｇ
表２において使用した原材料の種類を下記に示す。
・ＮＲ：天然ゴム、ＰＴ．ＫＩＲＡＮＡ ＳＡＰＴＡ社製ＳＩＲ２０
・ＢＲ２：ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ １２２０（シス－１，４－結合の含有量：９６モル％）
・ＳＢＲ：スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ １５０２
・シリカ：Ｅｖｏｎｉｋ社製Ｕｒｔｒａｓｉｌ ９１００ＧＲ
・ＣＢ：カーボンブラック、キャボットジャパン社製ＶＵＬＣＡＮ ７ＨＪ
・シランカップリング剤：Ｅｖｏｎｉｋ Ｄｅｇｕｓｓａ社製Ｓｉ６９
・アロマオイル：昭和シェル石油社製エキストラクト４号Ｓ
・ステアリン酸：日油社製ビーズステアリン酸
・亜鉛華：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
・老化防止剤：Ｋｏｒｅａ Ｋｕｍｈｏ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ社製６ＰＰＤ
・硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄
・加硫促進剤：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ‐Ｇ
・ＮＲ：天然ゴム、ＰＴ．ＫＩＲＡＮＡ ＳＡＰＴＡ社製ＳＩＲ２０
・ＢＲ２：ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ １２２０（シス－１，４－結合の含有量：９６モル％）
・ＳＢＲ：スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ １５０２
・シリカ：Ｅｖｏｎｉｋ社製Ｕｒｔｒａｓｉｌ ９１００ＧＲ
・ＣＢ：カーボンブラック、キャボットジャパン社製ＶＵＬＣＡＮ ７ＨＪ
・シランカップリング剤：Ｅｖｏｎｉｋ Ｄｅｇｕｓｓａ社製Ｓｉ６９
・アロマオイル：昭和シェル石油社製エキストラクト４号Ｓ
・ステアリン酸：日油社製ビーズステアリン酸
・亜鉛華：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
・老化防止剤：Ｋｏｒｅａ Ｋｕｍｈｏ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ社製６ＰＰＤ
・硫黄：鶴見化学工業社製金華印油入微粉硫黄
・加硫促進剤：大内新興化学工業社製ノクセラーＣＺ‐Ｇ
表１から明らかなように、実施例１～７の空気入りタイヤは、標準例１と同等以上のスノー性能、ドライ性能、ウェット性能、および低転がり性能を確保し、これら性能をバランスよく高度に両立した。一方、比較例１は、スチレンブタジエンゴムの配合量が多く、ブタジエンゴムの配合量が少ないため、スノー性能が悪化した。比較例２は、スチレンブタジエンゴムの配合量が少なく、ブタジエンゴムの配合量が多いため、ウェット性能が悪化した。比較例３は、スチレンブタジエンゴムの配合量が少なく、天然ゴムの配合量が多いため、ウェット性能および低転がり性能が悪化した。比較例４は、シリカの配合量が多いため、低転がり性能が悪化した。比較例５は、硬度差ΔＨが小さいため、ドライ性能が悪化した。比較例６は、硬度Ｈc が低いため、ドライ性能が悪化した。比較例７は、未変性のブタジエンゴムが配合されているため、低転がり性能が悪化した。比較例８は、ブタジエンゴムがヒドロカルビルオキシシラン化合物またはポリオルガノシロキサン以外（具体的には、Ｎ－メチルピロリドン）で変性されているため、スノー性能が悪化した。
１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス層
５ ビードコア
６ ビードフィラー
７ ベルト層
８ ベルトカバー層
１０ トレッドゴム層
１１ キャップトレッド層
１２ アンダートレッド層
２０ サイドゴム層
３０ リムクッションゴム層
４０ 溝
ＣＬ タイヤ赤道
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス層
５ ビードコア
６ ビードフィラー
７ ベルト層
８ ベルトカバー層
１０ トレッドゴム層
１１ キャップトレッド層
１２ アンダートレッド層
２０ サイドゴム層
３０ リムクッションゴム層
４０ 溝
ＣＬ タイヤ赤道
Claims (5)
- タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、前記トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、前記一対のサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、前記一対のビード部間に装架されたカーカス層と、前記トレッド部における前記カーカス層の外周側に配置された複数層の補強層とを有し、前記トレッド部が、前記補強層の外周側に配置されたアンダートレッド層と、前記アンダートレッド層の外周側に配置されて前記トレッド部の踏面を構成するキャップトレッド層との２層で構成された空気入りタイヤにおいて、
前記キャップトレッド層は、天然ゴム１５質量％以上３０質量％以下、スチレンブタジエンゴム４０質量％以上７０質量％以下、およびブタジエンゴム１５質量％以上３０質量％以下の合計１００質量％からなるジエン系ゴム１００質量部に対して、シリカ７０質量部～９０質量部が配合されたゴム組成物で構成されており、前記スチレンブタジエンゴムは、ビニル含有量が３５質量％～４５質量％である末端変性スチレンブタジエンゴムであり、前記ブタジエンゴムは、共役ジエン系重合体の活性末端をヒドロカルビルオキシシラン化合物とポリオルガノシロキサンのうちから選ばれる少なくとも１つの官能基により変性してなる変性ブタジエンゴムであり、
前記アンダートレッド層を構成するアンダートレッドゴムの２０℃における硬度Ｈu と前記キャップトレッド層を構成するキャップトレッドゴムの２０℃における硬度Ｈc とがＨu ＞Ｈc の関係を満たし、前記硬度Ｈc は６３以上６７以下であり、前記硬度Ｈu と前記硬度Ｈc との差ΔＨが１０以上であることを特徴とする空気入りタイヤ。 - 前記ブタジエンゴムにおけるシス－１，４－結合の含有量が７５モル％以上であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
- 前記キャップトレッド層を構成するキャップトレッドゴムの－２０℃における貯蔵弾性率Ｅ′が７０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
- 前記アンダートレッド層が、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴムの群から選ばれる２種以上を含むゴム成分１００質量部に対して、シリカまたはカーボンブラックを７０質量部以上配合したゴム組成物で構成されており、前記硬度Ｈu が７５以上８０以下であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記トレッド部に形成された溝の溝底から前記トレッド部の踏面までのブロック高さｈと、前記アンダートレッド層の厚みＧとの比ｈ／Ｇが９～１２であることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
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