JP7140310B1 - タイヤ - Google Patents
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Abstract
Description
(π/4)×(Dt2/Wt)≧1700 ・・・(1)
(π/4)×(Dt2/Wt)≧1700 ・・・(1)
(π/4)×(Dt2/Wt)≧1700 ・・・(1)
V={(Dt/2)2-(Dt/2-Ht)2}×π×Wt ・・・(2)
WL=0.000011×V+100 ・・・(3)
本開示に係るゴム成分は、ブタジエン系ゴムを含有することが好ましい。ブタジエン系ゴムとしては、ブタジエン骨格を有するポリマーであれば特に制限されないが、例えば、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)等が挙げられ、SBRおよびBRからなる群より選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましく、SBRおよびBRを含有することがより好ましい。
SBRとしては特に限定されず、溶液重合SBR(S-SBR)、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。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。なかでもS-SBRが好ましく、変性S-SBRがより好ましい。
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質量%未満のBR(ローシスBR)、シス含量が90質量%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。変性BRとしては、上記SBRで説明したのと同様の官能基等で変性されたBRが挙げられる。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。
ゴム成分は、本開示の効果に影響を与えない範囲で、ブタ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、イソプレン系ゴム、スチレンイソプレンゴム(SIR)、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)、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、イソプレン系ゴムが好ましい。
本開示に係るゴム組成物は、フィラーとして、シリカを含有することが好ましく、カーボンブラックおよびシリカを含有することがより好ましい。また、フィラーは、カーボンブラックおよびシリカのみからなるフィラーとしてもよい。
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。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。
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。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。
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、モメンティブ社製のNXT-Z100、NXT-Z45、NXT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く、下記のポリスルフィド化合物を含有することがより好ましい。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。
本開示に係るゴム組成物は、樹脂成分を含有することが好ましい。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、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。
本開示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、オイル、ワックス、加工助剤、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤等を適宜含有することができる。
本開示に係るタイヤは、上記ゴム組成物により構成されるトレッドを備えるものであり、乗用車用タイヤ、トラック・バス用タイヤ、二輪車用タイヤ、高性能タイヤ等が挙げられ、乗用車用タイヤが好ましい。なお、本明細書における高性能タイヤとは、グリップ性能に特に優れたタイヤであり、競技車両に使用する競技用タイヤをも含む概念である。また、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、本開示のタイヤは、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。
NR:TSR20
SBR1:後述の製造例1で製造した変性S-SBR(スチレン含量:40質量%、ビニル含量:25モル%、Mw:100万、非油展品)
SBR2:後述の製造例2で製造した変性S-SBR(スチレン含量:25質量%、ビニル含量:25モル%、Mw:100万、非油展品)
BR:宇部興産(株)製のUBEPOL BR(登録商標)150B(シス含量:97質量%、Mw:44万)
カーボンブラック:三菱ケミカル(株)製のダイアブラックN220(N2SA:115m2/g)
シリカ:エボニックデグサ社製のULTRASIL(登録商標)VN3(N2SA:175m2/g、平均一次粒子径:17nm)
シランカップリング剤1:エボニックデグサ社製のSi266(ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
シランカップリング剤2:モメンティブ社製のNXT-Z45(メルカプト系シランカップリング剤)
シランカップリング剤3:後述の製造例3で製造したポリスルフィド化合物からなるスルフィド系シランカップリング剤
オイル:H&R社製のVivaTec400(TDAEオイル)
樹脂成分:クレイトン社製のSylvares SA85(α-メチルスチレンとスチレンとの共重合体、軟化点:85℃)
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華1号
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:細井化学工業(株)製のHK-200-5(5%オイル含有粉末硫黄)
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(CBS))
加硫促進剤2:大内新興化学工業(株)製のノクセラーD(1,3-ジフェニルグアニジン(DPG))
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、および1,3-ブタジエンを仕込んだ。スチレンおよび1,3-ブタジエンの比率は、スチレン含量が40質量%となるように調整した。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80℃に達した。重合転化率が99%に達した時点で1,3-ブタジエンを追加し、更に5分重合させた後、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を変性剤として加えて反応を行った。重合反応終了後、2,6-ジ-tert-ブチル-p-クレゾールを添加する。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、SBR1を得た。
スチレンおよび1,3-ブタジエンの比率を、スチレン含量が25質量%となるように調整した以外は製造例1と同様の方法で、SBR2を得た。
撹拌機、還流冷却器、滴下ロートおよび温度計を備えた2Lセパラブルフラスコに、無水硫化ソーダ78.0g(1.0モル)、硫黄80.3g(2.5モル)およびエタノール480gを仕込み、80℃に加熱した。その後、混合物中に、6-クロロヘキシルトリエトキシシラン566g(2.0モル)を滴下投入し、80℃にて10時間加熱撹拌した。反応液を、濾過板を用いて加圧濾過し、反応中に生成した塩を除去した。得られた濾液を100℃まで加熱し、10mmHg以下の減圧下でエタノールを留去することで、シランカップリング剤3(硫黄量:18.5質量%、x=3.5、m=6)を得た。
表1~表4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150~160℃になるまで1~10分間混練りし、混練物を得た。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た。得られた未加硫ゴム組成物を170℃で12分間プレス加硫することで、試験用加硫ゴム組成物を作製した。
加硫後の各ゴム試験片を、各試験用タイヤのトレッド部の各ゴム層から、タイヤ周方向が長辺となるように、長さ20mm×幅4mm×厚さ2mmで切り出して作製した。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、周波数10Hz、初期歪10%、振幅±0.5%の条件下、15℃~30℃の間で、3℃間隔で損失正接tanδを測定し、得られた数値を平均化することにより、15℃から30℃におけるtanδの平均値tanδAを求めた。また、30℃におけるtanδを、周波数10Hz、初期歪5%、動歪±1.0%の条件で測定した。結果を表1~表4に示す。なお、サンプルの厚み方向はタイヤ半径方向とした。
各試験用タイヤに250kPaの空気を充填し、JIS D 4234:2009に準拠して各試験用タイヤの転がり抵抗係数を測定した。転がり抵抗係数の逆数の値を、基準比較例(表1および表2では比較例1、表3および表4では比較例9)を100として指数表示した。指数が大きいほど転がり抵抗が小さく、低燃費性能が良好であることを示す。
各試験用タイヤに250kPaの空気を充填し、排気量が2000ccである自動車に装着した。装着後、車両に荷物を積み込み、正規荷重に相当する縦荷重をタイヤに負荷した。テストコースの路面上に高さ200mmの突起を設け、この車両を走行させて前輪でこの突起を乗り越えさせた。このタイヤを目視で観察して、ピンチカットによる損傷の発生の有無を確認した。車両の速度は40km/hから開始し、速度を0.5km/hずつ段階的に上昇させて、タイヤに損傷が生じた速度を測定し、基準比較例(表1および表2では比較例1、表3および表4では比較例9)を100として指数表示した。指数が大きいほど、ピンチカットが発生し難いことを示す。
本開示の実施形態の例を以下に示す。
(π/4)×(Dt2/Wt)≧1700 ・・・(1)
〔2〕前記タイヤ重量G(kg)に対する、周波数10Hz、初期歪5%、動歪±1.0%の条件で測定した前記ゴム組成物の30℃におけるtanδの比(30℃におけるtanδ/G)が0.010超(好ましくは0.015超、より好ましくは0.020超、さらに好ましくは0.022超、さらに好ましくは0.024超、特に好ましくは0.026超)である、上記〔1〕記載のタイヤ。
〔3〕周波数10Hz、初期歪5%、動歪±1.0%の条件で測定した前記ゴム組成物の30℃におけるtanδが0.28以下(好ましくは0.25以下、より好ましくは0.22以下、さらに好ましくは0.20以下)である、上記〔1〕または〔2〕記載のタイヤ。
〔4〕前記ゴム組成物の比重が1.270以下(好ましくは1.250以下、より好ましくは1.220以下、さらに好ましくは1.200以下)である、上記〔1〕~〔3〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔5〕前記ゴム成分に含まれるスチレンブタジエンゴムおよびブタジエンゴム中の総スチレン含有量が60質量%以下(好ましくは8~60質量%、より好ましくは12~50質量%、さらに好ましくは16~40質量%)である、上記〔1〕~〔4〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔6〕前記シランカップリング剤が、アルコキシシリル基及び硫黄原子を含み、かつ前記アルコキシシリル基を構成するケイ素原子と硫黄原子との間に介在する炭素原子数が6以上であるポリスルフィド化合物を含有する、上記〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔7〕前記トレッド部が、タイヤ周方向に連続して延びる2以上の周方向溝によって仕切られた、一対のショルダー陸部および前記一対のショルダー陸部の間に位置するセンター陸部を有し、少なくとも1つの前記陸部において、トレッド面への開口面積が0.1~15mm2(好ましくは0.5~10mm2、より好ましくは1.0~7.0mm2、さらに好ましくは1.5~5.0mm2)の小穴を1個以上有する、上記〔1〕~〔6〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔8〕前記陸部全体の面積をSr、前記センター陸部の合計面積をSceとしたとき、Sce/Srが0.35~0.80(好ましくは0.40~0.70、より好ましくは0.42~0.60、さらに好ましくは0.44~0.55)である、上記〔1〕~〔7〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔9〕前記トレッド部が、タイヤ周方向に連続して延びる2以上の周方向溝と、幅方向溝とを有し、任意にサイプを有していてもよく、前記タイヤの周方向の長さをLa、前記幅方向溝の前記幅方向のエッジ成分の長さの合計Lb1および前記サイプの前記幅方向のエッジ成分の長さの合計Lb2の総和をLbとしたとき、La/Lbが0.10~0.30(好ましくは0.12~0.27、より好ましくは0.13~0.25、さらに好ましくは0.14~0.23)である、上記〔1〕~〔8〕のいずれかに記載のタイヤ。
〔10〕前記トレッド部の接地面積をSt、前記周方向溝の合計面積Sg1並びに前記幅方向溝および前記サイプの合計面積Sg2の総和をSgとしたとき、Sg/Stが0.15~0.35(好ましくは0.18~0.33、より好ましくは0.21~0.31)である、上記〔9〕記載のタイヤ。
〔11〕Sg1/Stが0.09~0.16(好ましくは0.10~0.15、より好ましくは0.11~0.14)であり、Sg2/Stが0.08~0.14(好ましくは0.09~0.14、より好ましくは0.10~0.13)である、上記〔10〕記載のタイヤ。
2・・・陸部
10・・・トレッド
11・・・ショルダー陸部
12・・・センター陸部
21・・・ショルダー横溝
22・・・ショルダーサイプ
23・・・センターサイプ
24・・・小穴
Claims (11)
- トレッドを備えたタイヤであって、
前記タイヤの最大負荷能力WL(kg)に対するタイヤ重量G(kg)の比(G/WL)が0.0150以下であり、
タイヤ断面幅をWt(mm)、タイヤ外径をDt(mm)としたとき、WtおよびDtが、下記式(1)を満たし、
前記トレッドは、ゴム成分、フィラー、およびシランカップリング剤を含有するゴム組成物からなる少なくとも1層のゴム層を有し、
周波数10Hz、初期歪10%、振幅±0.5%の条件で測定した前記ゴム組成物の15℃から30℃におけるtanδの平均値が0.20以下であるタイヤ。
(π/4)×(Dt2/Wt)≧1700 ・・・(1) - 前記タイヤ重量G(kg)に対する、周波数10Hz、初期歪5%、動歪±1.0%の条件で測定した前記ゴム組成物の30℃におけるtanδの比(30℃におけるtanδ/G)が0.010超である、請求項1記載のタイヤ。
- 周波数10Hz、初期歪5%、動歪±1.0%の条件で測定した前記ゴム組成物の30℃におけるtanδが0.28以下である、請求項1または2記載のタイヤ。
- 前記ゴム組成物の比重が1.270以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記ゴム成分に含まれるスチレンブタジエンゴムおよびブタジエンゴム中の総スチレン含有量が60質量%以下である、請求項1~4のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記シランカップリング剤が、アルコキシシリル基及び硫黄原子を含み、かつ前記アルコキシシリル基を構成するケイ素原子と硫黄原子との間に介在する炭素原子数が6以上であるポリスルフィド化合物を含有する、請求項1~5のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記トレッド部が、タイヤ周方向に連続して延びる2以上の周方向溝によって仕切られた、一対のショルダー陸部および前記一対のショルダー陸部の間に位置するセンター陸部を有し、
少なくとも1つの前記陸部において、トレッド面への開口面積が0.1~15mm2の小穴を1個以上有する、請求項1~6のいずれか一項に記載のタイヤ。 - 前記陸部全体の面積をSr、前記センター陸部の合計面積をSceとしたとき、Sce/Srが0.35~0.80である、請求項1~7のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記トレッド部が、タイヤ周方向に連続して延びる2以上の周方向溝と、幅方向溝とを有し、任意にサイプを有していてもよく、
前記タイヤの周方向の長さをLa、前記幅方向溝の前記幅方向のエッジ成分の長さの合計Lb1および前記サイプの前記幅方向のエッジ成分の長さの合計Lb2の総和をLbとしたとき、La/Lbが0.10~0.30である、請求項1~8のいずれか一項に記載のタイヤ。 - 前記トレッド部の接地面積をSt、前記周方向溝の合計面積Sg1並びに前記幅方向溝および前記サイプの合計面積Sg2の総和をSgとしたとき、Sg/Stが0.15~0.35である、請求項9記載のタイヤ。
- Sg1/Stが0.09~0.16であり、Sg2/Stが0.08~0.14である、請求項10記載のタイヤ。
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