JP7188473B2 - タイヤ - Google Patents

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Description

本発明は、タイヤに関する。
タイヤは一般的に加硫ゴム組成物がその大半の構成部材を占め、加硫ゴム組成物はリサイクルが難しいことから、リサイクル性を高めるため、例えば熱可塑性エラストマーを用いたタイヤが検討されている。しかしながら、上記熱可塑性エラストマーを用いたタイヤを実用化した例は乏しく、現状も実用化に向けて課題が残っていると考えられる。
熱可塑性エラストマーを用いたタイヤとして、例えば、熱可塑性エラストマーをトレッド部及びサイド部に用いたタイヤが種々検討されているが、熱可塑性エラストマーは通常の加硫ゴムと異なり、分子鎖間の化学的な結合が乏しい為、力が加わった状態で静置すると永久歪みを生じると考えられ、そのため、車両を運転せずに長時間放置した際にトレッド部及びサイド部が変形したままの状態となり、次に運転した際に一部分だけ変形したことにより乗り心地が悪化することが懸念される。また、このような変形によって耐久性やノイズにも影響があり、これらの性能の悪化も懸念される。
本発明は、前記課題を解決し、熱可塑性エラストマーを用いたタイヤにおいて、長期保管後の乗り心地性能に優れたタイヤを提供することを目的とする。
本発明は、トレッド部及びサイドウォール部を備えたタイヤであって、
前記トレッド部及び/又は前記サイドウォール部は、熱可塑性エラストマー組成物からなり、
前記熱可塑性エラストマー組成物は、以下の式で示される70℃における圧縮永久歪み(cps)が40%以下であることを特徴とするタイヤに関する。
cps(%)={(t0-t1)/(t0)}×100
(式中、cpsは70℃における圧縮永久歪み(%)、t0は試験片(熱可塑性エラストマー組成物)の初期厚み(mm)、t1は24時間の圧縮永久歪み試験後の試験片(熱可塑性エラストマー組成物)の厚み(mm)を表す。)
前記トレッド部が前記熱可塑性エラストマー組成物からなり、
前記トレッド部のクラウン部における厚みd(mm)と、前記トレッド部の圧縮永久歪みcps(%)とが以下の関係を満たすことが好ましい。
cps×d≦320mm・%
前記サイドウォール部が前記熱可塑性エラストマー組成物からなり、
タイヤ最大幅部における前記サイドウォール部の厚みs(mm)と、前記サイドウォール部の圧縮永久歪みcps(%)とが以下の関係を満たすことが好ましい。
cps×s≦160mm・%
前記トレッド部及び/又は前記サイドウォール部を構成する前記熱可塑性エラストマー組成物は、クリープ率が40%以下であることが好ましい。
前記トレッド部及び前記サイドウォール部が前記熱可塑性エラストマー組成物からなり、
前記トレッド部を構成する前記熱可塑性エラストマー組成物と、前記サイドウォール部を構成する前記熱可塑性エラストマー組成物と、前記サイドウォール部を構成する前記熱可塑性エラストマー組成物とのクリープ率の差が10%以下であることが好ましい。
前記熱可塑性エラストマー組成物が前記熱可塑性ポリウレタンエラストマーを含むことが好ましい。
前記熱可塑性エラストマー組成物が前記熱可塑性ポリウレタンエラストマー及び4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートを含み、
エラストマー成分100質量部に対する前記4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートの含有量が1.0~10.0質量部であることが好ましい。
前記熱可塑性エラストマー組成物は、前記熱可塑性ポリウレタンエラストマー及び4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートを含む組成物を100℃以上の条件下で熱処理して得られたものであることが好ましい。
前記タイヤは、前記サイドウォール部にホイールと当接するコード部材を備えたものであることが好ましい。
前記タイヤは、ベルト部を備えたものであることが好ましい。
前記タイヤは、ビード部を備え、
前記ビード部が前記熱可塑性エラストマー組成物からなるものであることが好ましい。
本発明によれば、トレッド部及びサイドウォール部を備えたタイヤであって、前記トレッド部及び/又は前記サイドウォール部は、熱可塑性エラストマー組成物からなり、前記熱可塑性エラストマー組成物は、前記式で示される70℃における圧縮永久歪み(cps)が40%以下であることを特徴とするタイヤであるので、長期保管後の乗り心地性能などに優れたタイヤを提供できる。
空気入りタイヤの一部が示された断面図。 図1のタイヤ2のトレッド4の近辺が示された拡大断面図。
本発明のタイヤは、トレッド部及びサイドウォール部を備え、かつ該トレッド部及び/又は該サイドウォール部が熱可塑性エラストマー組成物からなり、該熱可塑性エラストマー組成物は、前記式で示される70℃における圧縮永久歪み(cps)が40%以下である。前記タイヤは、長期保管後の乗り心地性能などに優れている。
前記作用効果が得られるメカニズムは明らかではないが、以下のように推察される。
トレッド部及びサイドウォール部の少なくとも一方に70℃における圧縮永久歪み(cps)に関する前記式を満たす熱可塑性エラストマー組成物を用いたタイヤで、トレッド部のみに用いた場合はトレッド部が変形に対して復元しやすく、サイドウォール部は変形し易い状態となるものの、サイドウォール部はトレッド部と繋がっている為、トレッド部が圧縮状態から復元する際に、連結したサイド部が引っ張られて戻る形となり、サイドウォール部の圧縮歪みが解消され、静置後の乗り心地が改善するものと考えられる。一方、サイドウォール部のみに前記熱可塑性エラストマー組成物を用いた場合も、サイドウォール部が変形から復元する際に連結したトレッド部を押し戻す形となる為、トレッド部の変形も解消され、静置後の乗り心地性能が改善するものと考えられる。トレッド部及びサイドウォール部の両部材に前記熱可塑性エラストマー組成物を用いた場合、トレッド部、サイドウォール部での復元が同時に行われ、元のタイヤとしての形を形成しやすくなる為、更に静置後の乗り心地性能が改善すると考えられる。従って、前記式を満たす熱可塑性エラストマー組成物をトレッド部及びサイドウォール部の少なくとも一方に用いたタイヤは、長期保管後の乗り心地性能に優れていると推察される。
このように、前記タイヤは、70℃における圧縮永久歪み(cps)が40%以下である熱可塑性エラストマー組成物からなるトレッド部及び/又はサイドウォール部を備えた構成のタイヤにすることにより、優れた長期保管後の乗り心地性能などを付与するという課題(目的)を解決するものである。すなわち、70℃における圧縮永久歪み(cps)が40%以下であるとの構成は課題(目的)を規定したものではなく、本願の課題は、優れた長期保管後の乗り心地性能などを付与することであり、そのための解決手段として当該パラメーターを満たすような構成にしたものである。
前記タイヤにおいて、トレッド部及び/又はサイドウォール部を構成する熱可塑性エラストマー組成物は、以下の式で示される70℃における圧縮永久歪み(cps)が40%以下である。
cps(%)={(t0-t1)/(t0)}×100
式中、cpsは、70℃における圧縮永久歪み(%)を表す。
t0は、t0は試験片(熱可塑性エラストマー組成物)の初期厚み(mm)、すなわち、圧縮永久歪み試験に供する前の試験片(圧縮永久歪み試験に供する前の熱可塑性エラストマー組成物)の厚み(mm)を表す。
t1は、24時間の圧縮永久歪み試験後の試験片(熱可塑性エラストマー組成物)の厚み(mm)、すなわち、24時間の圧縮永久歪み試験に供した後の試験片(24時間の圧縮永久歪み試験に供した後の熱可塑性エラストマー組成物)の厚み(mm)を表す。
トレッド部及び/又はサイドウォール部を構成する熱可塑性エラストマー組成物は、前記cpsが40%以下であるが、35%以下が好ましく、31%以下がより好ましく、25%以下が更に好ましく、23%以下が特に好ましい。前記cpsは、長期保管後の乗り心地性能などの観点から、小さいほど望ましく、下限は特に限定されない。
なお、70℃における圧縮永久歪(cps)は、JIS K6262:2013に準拠する値であり、後述の実施例に記載の方法により測定できる。cps測定のための試験片は、原則、タイヤから採取される。採取できるサンプルのサイズが試験片のサイズに満たない場合、複数のサンプルを採取し、熱可塑性エラストマーであることを利用し、それらを所定の金型に封印し、熱及び圧力をかけて試験片の形に再成形することが可能である。加熱及び加圧の条件は、熱可塑性エラストマー組成物の融点以上の温度で、サンプル金型内に隙間が生じなければ、特に限定されない。熱可塑性エラストマーが熱可塑性ポリウレタンエラストマーである場合は、例えば、温度190℃の条件下で試験片の形に再成形できる。
70℃における圧縮永久歪(cps)を調整する手法としては、熱可塑性エラストマーにおけるハードセグメント、ソフトセグメントの種類を適宜選択する方法、前記熱可塑性エラストマー中のハードセグメント、ソフトセグメントの構成単位量を調整する方法、ソフトセグメントの種類を2種類以上組み合わせる方法、前記熱可塑性エラストマーと、添加剤としての架橋剤とを組み合わせる方法、フィラーの種類や含有量を調整する方法などが挙げられる。具体的には、ハードセグメント及びソフトセグメントを持つ熱可塑性エラストマーを配合することや、熱可塑性エラストマーと架橋剤(添加剤)とを組み合わせると、弾性力が付与され、cpsが小さくなる傾向がある。
「70℃における圧縮永久歪(cps)が40%以下」を満たす手法としては、ソフトセグメントの種類を2種類以上組み合わせる方法、ハードセグメントとソフトセグメントの構成単位を調整する方法、熱可塑性エラストマーと、添加剤としての架橋剤とを組み合わせる方法などを単独又は適宜組み合わせる手法が挙げられる。
なお、本発明における「熱可塑性エラストマー組成物」は、熱可塑性エラストマーを用いたものであって、硫黄により架橋したジエン系ゴム成分は熱可塑性エラストマーには該当しないものとする。
以下、適宜図面を参照しつつ、好ましい実施形態の一例に基づいて前記タイヤを詳細に説明する。なお、本実施形態は一例であり、本発明がこれに拘束されることは意図しない。
図1には、空気入りタイヤ2が示されている。図1において、上下方向がタイヤ2の半径方向であり、左右方向がタイヤ2の軸方向であり、紙面との垂直方向がタイヤ2の周方向である。図1において、一点鎖線CLはタイヤ2の赤道面を表わす。このタイヤ2の形状は、トレッドパターンを除き、赤道面に対して対称である。
このタイヤ2は、トレッド4(トレッド部)、一対のサイドウォール6(サイドウォール部)を備えている。このタイヤ2は、チューブレスタイプである。このタイヤ2は、乗用車に装着される。タイヤ2は、更に、ベーストレッドや、その他の部材(クリンチ、ビード、カーカス、ベルト、バンド、インナーライナー、チェーファーなど)の役割を備えさせたゴム層を有してもよい。
トレッド4は、半径方向外向きに凸な形状を呈している。トレッド4は、路面と接地するトレッド面24を形成する。トレッド4(トレッド部)は、単一の熱可塑性エラストマー組成物であっても、複数の熱可塑性エラストマー組成物を積層させたもの、加硫ゴム組成物及び熱可塑性エラストマー組成物を積層させたものであっても良い。複数の組成物の積層物とする場合には、タイヤ半径方向に積層させ、通常の乗用車用タイヤ同様にベーストレッド等の役割を付与することやタイヤ幅方向に繋げることで、直進時、旋回時の性能のバランス向上などが可能となると考えられる。サイドウォール部の圧縮永久歪みが40%超である場合、トレッド部の何れかの層の圧縮永久歪みが40%以下であれば、サイドウォール部を十分に復元することができると考えられるが、サイドウォール部と接合している熱可塑性エラストマー層の何れか1層の圧縮永久歪みが40%以下であることが好ましく、サイドウォール部と接合しているエラストマー層の全ての圧縮永久歪みが40%以下であることがより好ましく、トレッド部を構成する全ての層の圧縮永久歪みが40%以下であることがさらに好ましい。
図1のタイヤ2において、それぞれのサイドウォール6(サイドウォール部)は、トレッド4の端と接合されており、半径方向略内向きに延びている。サイドウォール6は単一の熱可塑性エラストマー組成物であっても、複数の熱可塑性エラストマー組成物を積層させたもの、加硫ゴム組成物及び熱可塑性エラストマー組成物を積層させたものであっても良い。このサイドウォール6は、トレッド部とタイヤ軸方向に接合されているが、トレッド4がサイドウォール6のタイヤ半径方向外側に被さる様に接合されていても、サイドウォール6がトレッド4のタイヤ半径方向外側に被さる様に接合されていても良い。また、このサイドウォール6の半径方向内側部分のビード部において、リムとの勘合性や操縦安定性などの観点から、チェーファー、ビード補強法に該当する部材を備えても良い。また、サイドウォール6はタイヤ表面から内表面の間で複数の異なる組成物からなる積層構造でっても良い。その際、トレッド部の圧縮永久歪みが40%超である場合には、サイドウォール6のいずれかの熱可塑性エラストマー層の圧縮永久歪みが40%以下であれば、トレッド4の変形を復元することができると考えられるが、トレッド4と接合している少なくとも1層の熱可塑性エラストマー組成物の圧縮永久歪みが40%以下であることが好ましく、トレッド4と接合している全ての熱可塑性エラストマー組成物の圧縮永久歪みが40%以下であることがより好ましく、サイドウォール6の全ての層の圧縮永久歪みが40%以下であることがさらに好ましい。
タイヤ2は長期保管後の乗り心地性能などの観点からビード部において、クリンチやビードエイペックスの様な従来のタイヤが取り得るゴム組成物と同様の役割を果たす組成物層を設けても良く、スチールコードを巻回された非伸縮性ワイヤーからなるコアを設けても良い。
また、タイヤ2は、トレッド部及びサイドウォール部において、従来のタイヤ同様にカーカスを備えても良い。カーカスはカーカスプライからなり、カーカスプライは、並列された多数のコードと被覆層とからなる。それぞれのコードがタイヤ赤道面に対してなす角度の絶対値は、75°から90°が好適である。換言すれば、このカーカスはラジアル構造を有することが好ましい。コードは、有機繊維からなる。好ましい有機繊維として、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維、ポリエチレンナフタレート繊維及びアラミド繊維が例示される。
さらにタイヤ2は、トレッド部にベルト層及びベルト補強層を設けても良い。
図示されていないが、ベルト層及びベルト補強層は、それぞれ、並列された多数のコードと被覆層を含んでも良い。ベルト層を備える場合、それぞれのコードは、赤道面に対して傾斜していることが好ましく、傾斜角度の一般的な絶対値は、10°以上35°以下である。ベルト層が複数層存在する場合には、隣合う二層のタイヤ赤道面に対する傾斜方向は逆になっていることが好ましい。ベルト層のコードの好ましい材質は、スチールである。コードに、有機繊維が用いられてもよい。この場合、この有機繊維としては、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維、ポリエチレンナフタレート繊維及びアラミド繊維が例示される。
ベルト補強層を設ける場合には、ベルト層のタイヤ半径方向外側に設けられることが好ましい。図示されていないが、ベルト補強層は、コードと被覆層を含む。コードは、螺旋状に巻かれており、いわゆるジョイントレス構造を有しても良い。コードは、実質的に周方向に延び、周方向に対するコードの角度は、5°以下、さらには2°以下である。このコードによりベルト層が拘束されるので、ベルト層のリフティングが抑制される。コードは、有機繊維からなる。好ましい有機繊維として、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、レーヨン繊維、ポリエチレンナフタレート繊維及びアラミド繊維が例示される。
上記のカーカス、ベルト層、ベルト補強層の何れかを設けることにより、タイヤに加わる変形を小さくすることが可能となり、タイヤの保管時の永久歪みを小さくし、保管後の乗り心地を良化させやすくすることが可能になると考えられる。
また、タイヤの最内層には、耐空気透過性に優れたエラストマー層を備えても良い。このエラストマー層はブチルゴムを含むいわゆるインナーライナーであっても、スチレン-イソブチレン-スチレン共重合体などを用いた熱可塑性エラストマー層であっても良い。このような層を設けることで空気圧を保持しやすくなり、保管時においてタイヤが車重により変形することを防ぎやすくなり、長期保管後の乗り心地性能を維持しやすくなると考えられる。
トレッド4(トレッド部)及びサイドウォール6(サイドウォール部)の少なくとも一方は、70℃における圧縮永久歪み(cps)が40%以下である熱可塑性エラストマー組成物で構成される。なお、図1では、キャップ層30及びベース層28からなる2層構造トレッド4(トレッド部)の例が示されているが、単層構造トレッド4の場合は、その単層構造のトレッド4(トレッド部)、3層以上の構造を有するトレッド4(トレッド部)を有するタイヤでもよい。トレッド部が前記cpsが40%以下の熱可塑性エラストマー組成物で構成される場合、トレッド部を構成するいずれかの層(単層構造のトレッド4、2層構造トレッド4のキャップ層30及びベース層28、3層以上の構造を有するトレッド4の各層など)が該熱可塑性エラストマー組成物で構成されるものであればよいが、長期保管後の乗り心地性能などの観点から、路面に接地する層(単層構造のトレッド4、2層構造トレッド4のキャップ層30、3層以上の構造を有するトレッド4の場合はキャップ層(最表面層)など)が該熱可塑性エラストマー組成物で構成されることが望ましい。
トレッド4(トレッド部)及びサイドウォール6(サイドウォール部)を構成する熱可塑性エラストマー組成物は、長期保管後の乗り心地性能などの観点から、クリープ率が40%以下であることが好ましい。前記クリープ率は、30%以下がより好ましく、26%以下が更に好ましく、22%以下が特に好ましく、20%以下が最も好ましい。上限は特に限定されず、クリープ率は小さい方が望ましい。
前記作用効果が得られるメカニズムは明らかではないが、以下のように推察される。
タイヤが変形する際、路面と接している面は圧縮変形を受けるが、これとタイヤ半径方向反対側の面は引張変形を受けていると考えられる。その為、クリープ特性(引張変形に対する永久歪み)を小さくし、復元しやすい(縮みやすい)状態とすることにより、接地面側での圧縮の復元を効果的なものとするとともに、接地面反対側での変形を少なくすることが可能となり、静置後の乗り心地性能が改善されるものと推察される。
長期保管後の乗り心地性能などの観点から、トレッド4(トレッド部)及びサイドウォール6(サイドウォール部)の両部材が共に熱可塑性エラストマー組成物で構成され、かつトレッド4(トレッド部)を構成する熱可塑性エラストマー組成物と、サイドウォール6(サイドウォール部)を構成する熱可塑性エラストマー組成物とのクリープ率の差が10%以下であることが好ましい。前記クリープ率の差は、8%以下がより好ましく、6%以下が更に好ましく、4%以下が特に好ましく、2%以下が最も好ましい。上限は特に限定されず、クリープ率の差は小さい方が望ましい。
前記作用効果が得られるメカニズムは明らかではないが、以下のように推察される。
トレッド部及びサイドウォール部の両部材の永久歪みの発生率を同等レベルにすることで、復元の状態も同程度となり、ユニフォーミティーが崩れにくくなるものと推察される。
なお、前記クリープ率は、以下の方法で測定できる。
JIS K 6251「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム-引張試験特性の求め方」に準拠した3号ダンベル型試験片を厚さ1mmで作成し、応力が1MPaになるように力を加え、力を加えてから30秒後、および、力を加えてから1時間後のチャック間距離の変位を求め、以下のようにクリープ率を算出する。その他の条件はJIS K 6251と同様である。
クリープ率(%)=(1時間後の変位-30秒後の変位)/30秒後の変位×100
前記熱可塑性エラストマー組成物は、70℃における圧縮永久歪み(cps)が40%以下のものであれば特に制限されることなく使用できる。なかでも、長期保管後の乗り心地性能などの観点から、熱可塑性エラストマーを含む組成物を好適に使用できる。
熱可塑性エラストマーとしては、例えば、オレフィン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー(エラストマースチレン-イソブチレン-スチレンブロック共重合体(SIBS)、スチレン-イソプレン-スチレンブロック共重合体(SIS)、スチレン-イソブチレンブロック共重合体(SIB)、スチレン-ブタジエン-スチレンブロック共重合体(SBS)、スチレン-エチレン・ブテン-スチレンブロック共重合体(SEBS)、スチレン-エチレン・プロピレン-スチレンブロック共重合体(SEPS)、スチレン-エチレン・エチレン・プロピレン-スチレンブロック共重合体(SEEPS)、スチレン-ブタジエン・ブチレン-スチレンブロック共重合体(SBBS)等)、塩ビ系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー等が挙げられる。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。なかでも、長期保管後の乗り心地性能などの観点から、ウレタン系熱可塑性エラストマー(熱可塑性ポリウレタンエラストマー(TPU))が好ましい。
熱可塑性ポリウレタンエラストマー(ウレタン系熱可塑性エラストマー)としては、例えば、イソシアネート、ポリオール、必要に応じて鎖延長剤で構成されるものが挙げられる。
熱可塑性ポリウレタンエラストマーを構成するイソシアネートとしては、イソシアネート基を2以上有するイソシアネート化合物であれば特に限定されず、例えば、2,4-トルエンジイソシアネート、2,6-トルエンジイソシアネート、2,4-トルエンジイソシアネートと2,6-トルエンジイソシアネートの混合物(TDI)、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、1,5-ナフチレンジイソシアネート(NDI)、3,3’-ビトリレン-4,4’-ジイソシアネート(TODI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)、パラフェニレンジイソシアネート(PPDI)、4,4’-メチレン-ビス(フェニルイソシアネート)等の芳香族イソシアネート;4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MDI)、水素添加キシリレンジイソシアネート(HXDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)等の脂環式イソシアネート又は脂肪族イソシアネート等が挙げられる。これらは、1種を用いてもし、2種以上を併用してもよい。
熱可塑性ポリウレタンエラストマーを構成するポリオール(高分子量ポリオール)としては、ポリオキシエチレングリコール(PEG)、ポリオキシプロピレングリコール(PPG)、ポリオキシテトラメチレングリコール(PTMG)等のポリエーテルポリオール;ポリエチレンアジペート(PEA)、ポリブチレンアジペート(PBA)、ポリヘキサメチレンアジペート(PHMA)などの縮合系ポリエステルポリオール;ポリ-ε-カプロラクトン(PCL)などのラクトン系ポリエステルポリオール;ポリヘキサメチレンカーボネートなどのポリカーボネートポリオール;アクリルポリオールなどが挙げられる。なかでも、長期保管後の乗り心地性能の観点から、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオールが好ましい。これらは、1種を用いてもし、2種以上を併用してもよい。
鎖延長剤としては、低分子量ポリオール、ポリアミン、アミノアルコール等を挙げることができる。なかでも、長期保管後の乗り心地性能などの観点から、低分子量のポリオールが好ましい。
前記低分子量ポリオールとしては、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールなどのトリオール;ペンタエリスリトールなどのテトラオール;ソルビトールなどのヘキサオールなどが挙げられ、また、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオールや、アニリン系ジオール、ビスフェノールA系ジオール等のジオールも挙げられる。これらは、1種を用いてもし、2種以上を併用してもよい。
前記ポリアミンとしては、ジエチレントリアミン、ジプロピレントリアミンなどのトリアミン;エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどの脂肪族系ジアミン、イソホロンジアミン、ピペラジンなどの脂環式系ジアミン、芳香族ジアミンなどのジアミンなどが挙げられる。芳香族ジアミンとしては、例えば、1つの芳香環に2個のアミノ基が結合している単環式芳香族ジアミンでもよいし、少なくとも1つのアミノ基が1つの芳香環に結合しているアミノフェニル基を2個含む多環式芳香族ジアミンでもよい。単環式芳香族ジアミンとしては、フェニレンジアミン、トルエンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、ジメチルチオトルエンジアミンなどのアミノ基が芳香環に直接結合しているタイプ;キシリレンジアミンのようなアミノ基が低級アルキレン基を介して芳香環に結合しているタイプなどが挙げられる。また、多環式芳香族ジアミンとしては、ジアミノジフェニルアルカン(4,4’-ジアミノジフェニルメタン及びその誘導体など)などが挙げられる。これらは、1種を用いてもし、2種以上を併用してもよい。
熱可塑性ポリウレタンエラストマーは、公知の方法により合成でき、合成方法としては、ワンショット法、プレポリマー法を挙げることができる。ワンショット法とは、イソシアネートとポリオール等とを一括に反応させて高分子量化する方法である。一方、プレポリマー法とは、多段階でイソシアネートとポリオール等とを反応させて高分子量化する方法であり、例えば、一旦低分子量のウレタンプレポリマーを合成した後、続けて、該プレポリマーと上述した鎖延長剤とを反応させて高分子量化する方法である。
ポリウレタンの合成には、公知の触媒を使用できる。触媒としては、例えば、トリエチルアミン、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミンなどのモノアミン類;N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン等のポリアミン類;1,8-ジアザビシクロ[5,4,0]-7-ウンデセン(DBU)、トリエチレンジアミン等の環状ジアミン類;ジブチルチンジラウリレート、ジブチルチンジアセテートなどの錫系触媒などが挙げられる。これらは、1種を用いてもし、2種以上を併用してもよい。
ポリウレタンのイソシアネートとポリオールとの構成比率は、特に限定されるものではないが、ポリオールの水酸基に対するイソシアネートのイソシアネート基のNCO/OH比(モル比)が好ましくは0.5以上、より好ましくは0.7以上、更に好ましくは0.8以上である。上記下限を下回る場合には、イソシアネート成分が少なすぎるため、ウレタンの機械的強度が低下する傾向がある。一方、前記NCO/OH比(モル比)は、好ましくは2.5以下、より好ましくは2.2以下、更に好ましくは2.0以下である。上記上限を上回る場合には、イソシアネート成分が過剰となるため、吸湿しやすく、ウレタンの機械的強度が低くなる場合がある。
タイヤ2のトレッド4(トレッド部)及び/又はサイドウォール6(サイドウォール部)は、70℃における圧縮永久歪み(cps)が40%以下の熱可塑性エラストマー組成物で構成される。
前記熱可塑性エラストマー組成物において、エラストマー成分100質量%中の熱可塑性エラストマーの含有量は特に限定されないが、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは20質量%以上である。上限は特に限定されず、100質量%でもよい。上記範囲内にすることで、良好な長期保管後の乗り心地性能などが得られる傾向がある。
前記熱可塑性エラストマー組成物には、前記熱可塑性エラストマー以外の他のエラストマー成分を配合してもよい。他のエラストマー成分としては、例えば、ジエン系ゴムを使用できる。ジエン系ゴムとしては、イソプレン系ゴム、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、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。また、ブチル系ゴム、フッ素ゴムなども挙げられる。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。タイヤ用途に好適に使用できるという観点から、他のエラストマーとしては、SBR、BR、イソプレン系ゴムが好ましい。
上記ジエン系ゴムは、非変性ジエン系ゴムでもよいし、変性ジエン系ゴムでもよい。
変性ジエン系ゴムとしては、シリカ等の充填剤と相互作用する官能基を有するジエン系ゴムであればよく、例えば、ジエン系ゴム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ジエン系ゴム(末端に上記官能基を有する末端変性ジエン系ゴム)や、主鎖に上記官能基を有する主鎖変性ジエン系ゴムや、主鎖及び末端に上記官能基を有する主鎖末端変性ジエン系ゴム(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ジエン系ゴム)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ジエン系ゴム等が挙げられる。
上記官能基としては、例えば、アミノ基、アミド基、シリル基、アルコキシシリル基、イソシアネート基、イミノ基、イミダゾール基、ウレア基、エーテル基、カルボニル基、オキシカルボニル基、メルカプト基、スルフィド基、ジスルフィド基、スルホニル基、スルフィニル基、チオカルボニル基、アンモニウム基、イミド基、ヒドラゾ基、アゾ基、ジアゾ基、カルボキシル基、ニトリル基、ピリジル基、アルコキシ基、水酸基、オキシ基、エポキシ基等が挙げられる。なお、これらの官能基は、置換基を有していてもよい。なかでも、アミノ基(好ましくはアミノ基が有する水素原子が炭素数1~6のアルキル基に置換されたアミノ基)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~6のアルコキシ基)、アルコキシシリル基(好ましくは炭素数1~6のアルコキシシリル基)が好ましい。
SBRとしては特に限定されず、例えば、乳化重合スチレンブタジエンゴム(E-SBR)、溶液重合スチレンブタジエンゴム(S-SBR)等を使用できる。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。
SBRのスチレン含量は、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上である。また、該スチレン含量は、好ましくは60質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下である。上記範囲内であると、前記効果がより好適に得られる。
なお、本明細書において、SBRのスチレン含量は、H-NMR測定により算出される。
SBRとしては、例えば、住友化学(株)、JSR(株)、旭化成(株)、日本ゼオン(株)等により製造・販売されているSBRを使用できる。
SBRは、非変性SBRでもよいし、変性SBRでもよい。変性SBRとしては、変性ジエン系ゴムと同様の官能基が導入された変性SBRが挙げられる。
前記エラストマー組成物がSBRを含有する場合、エラストマー成分100質量%中のSBRの含有量は、長期保管後の乗り心地性能等の観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上である。上限は、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下である。
BRは特に限定されず、例えば、高シス含量のハイシス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、希土類系触媒を用いて合成したBR(希土類BR)等を使用できる。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、耐摩耗性が向上するという理由から、シス含量が90質量%以上のハイシスBRが好ましい。
また、BRは、非変性BRでもよいし、変性BRでもよい。変性BRとしては、変性ジエン系ゴムと同様の官能基が導入された変性BRが挙げられる。
前記熱可塑性エラストマー組成物がBRを含有する場合、エラストマー成分100質量%中のBRの含有量は、耐摩耗性等の観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上である。上限は、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下である。
BRとしては、例えば、宇部興産(株)、JSR(株)、旭化成(株)、日本ゼオン(株)等の製品を使用できる。
イソプレン系ゴムとしては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、改質NR、変性NR、変性IR等が挙げられる。NRとしては、例えば、SIR20、RSS♯3、TSR20等、ゴム工業において一般的なものを使用できる。IRとしては、特に限定されず、例えば、IR2200等、ゴム工業において一般的なものを使用できる。改質NRとしては、脱タンパク質天然ゴム(DPNR)、高純度天然ゴム(UPNR)等、変性NRとしては、エポキシ化天然ゴム(ENR)、水素添加天然ゴム(HNR)、グラフト化天然ゴム等、変性IRとしては、エポキシ化イソプレンゴム、水素添加イソプレンゴム、グラフト化イソプレンゴム等、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。
前記熱可塑性エラストマー組成物がイソプレン系ゴムを含有する場合、エラストマー成分100質量%中のイソプレン系ゴムの含有量は、低燃費性等の観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上である。上限は、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下である。
前記熱可塑性エラストマー組成物は、長期保管後の乗り心地性能などの観点から、架橋剤を含むことが好ましい。前記架橋剤としては公知の架橋剤を適宜使用できるが、部分的に前記熱可塑性エラストマー同士を結合させてネットワークを形成できる作用を有するものを好適に使用できる。この場合、例えば、前記熱可塑性エラストマーの架橋状態を合成時に調整するのではなく、架橋剤を後入れし、二軸押出機で混練、熱処理をすることで、硬度の変化を抑制しつつ、架橋状態を変えることが可能である。
このような架橋剤としては、長期保管後の乗り心地性能などの観点から、前述のイソシアネートを好適に使用できる。イソシアネートのなかでも、MDI(4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、メチレンビス(4,1-フェニレン)ジイソシアネートが好ましく、MDIがより好ましい。これらは、1種を用いてもし、2種以上を併用してもよい。
なお、架橋剤としてイソシアネート、熱可塑性エラストマーとして前記熱可塑性ポリウレタンエラストマーを用いる場合、前記熱可塑性エラストマー組成物は、熱可塑性ポリウレタンエラストマーを構成するイソシアネートとは別に、架橋剤としてのイソシアネートを含む。つまり、この場合、前記熱可塑性エラストマー組成物は、架橋済の熱可塑性ポリウレタンエラストマーと、イソシアネート(別の架橋剤)とを含むことになる。
前記熱可塑性エラストマー組成物において、前記架橋剤(熱可塑性エラストマーの構成成分以外に別途配合する架橋剤)の含有量は、エラストマー成分100質量部に対して、好ましくは1.0質量部以上、より好ましくは2.0質量部以上、更に好ましくは2.5質量部以上、特に好ましくは3.0質量部以上である。上限は、好ましくは15.0質量部以下、より好ましくは10.0質量部以下、更に好ましくは7.0質量部以下、特に好ましくは5.0質量部以下である。上記範囲内にすることで、良好な長期保管後の乗り心地性能などが得られる傾向がある。
前記熱可塑性エラストマー組成物において、架橋剤としてのイソシアネート(熱可塑性エラストマーの構成成分のイソシアネート以外に別途配合するイソシアネート)の含有量は、エラストマー成分100質量部に対して、好ましくは1.0質量部以上、より好ましくは2.0質量部以上、更に好ましくは2.5質量部以上、特に好ましくは3.0質量部以上である。上限は、好ましくは15.0質量部以下、より好ましくは10.0質量部以下、更に好ましくは7.0質量部以下、特に好ましくは5.0質量部以下である。上記範囲内にすることで、良好な長期保管後の乗り心地性能などが得られる傾向がある。
前記熱可塑性エラストマー組成物において、架橋剤としてのMDI(熱可塑性エラストマーの構成成分のMDI以外に別途配合するMDI)の含有量は、エラストマー成分100質量部に対して、好ましくは1.0質量部以上、より好ましくは2.0質量部以上、更に好ましくは2.5質量部以上、特に好ましくは3.0質量部以上である。上限は、好ましくは15.0質量部以下、より好ましくは10.0質量部以下、更に好ましくは7.0質量部以下、特に好ましくは5.0質量部以下である。上記範囲内にすることで、良好な長期保管後の乗り心地性能などが得られる傾向がある。
前記熱可塑性エラストマー組成物は、フィラーを適宜配合でき、例えば、繊維等が挙げられる。一般に熱可塑性エラストマーへの分散が困難な繊維状フィラーも使用可能であり、例えば、ミクロフィブリル化植物繊維、短繊維状セルロース、ゲル状化合物等の難分散性フィラーでも好適に適用できる。なかでも、長期保管後の乗り心地性能などの観点から、ミクロフィブリル化植物繊維が好ましい。
上記ミクロフィブリル化植物繊維としては、良好な補強性が得られるという点から、セルロースミクロフィブリルが好ましい。セルロースミクロフィブリルとしては、天然物由来のものであれば特に制限されず、例えば、果実、穀物、根菜などの資源バイオマス、木材、竹、麻、ジュート、ケナフ、及びこれらを原料として得られるパルプや紙、布、農作物残廃物、食品廃棄物や下水汚泥などの廃棄バイオマス、稲わら、麦わら、間伐材などの未使用バイオマスの他、ホヤ、酢酸菌等の生産するセルロースなどに由来するものが挙げられる。これらのミクロフィブリル化植物繊維は、1種を用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、本明細書において、セルロースミクロフィブリルとは、典型的には、平均繊維径が10μm以下の範囲内であるセルロース繊維、より典型的には、セルロース分子の集合により形成されている平均繊維径500nm以下の微小構造を有するセルロース繊維を意味する。典型的なセルロースミクロフィブリルは、例えば、上記のような平均繊維径を有するセルロース繊維の集合体として形成されている。
上記ミクロフィブリル化植物繊維の製造方法としては特に限定されないが、例えば、上記セルロースミクロフィブリルの原料を必要に応じて水酸化ナトリウム等のアルカリで化学処理した後、リファイナー、二軸混練機(二軸押出機)、二軸混練押出機、高圧ホモジナイザー、媒体撹拌ミル、石臼、グラインダー、振動ミル、サンドグラインダー等により機械的に磨砕ないし叩解する方法が挙げられる。これらの方法では、化学処理によって原料からリグニンが分離されるため、リグニンを実質的に含有しないミクロフィブリル化植物繊維が得られる。また、その他の方法として、上記セルロースミクロフィブリルの原料を超高圧処理する方法なども挙げられる。
上記ミクロフィブリル化植物繊維としては、例えば、(株)スギノマシン等の製品を使用できる。
なお、上記ミクロフィブリル化植物繊維としては、上記製造方法により得られたものに更に、酸化処理や種々の化学変性処理などを施したものや、上記セルロースミクロフィブリルの由来となり得る天然物(例えば、木材、パルプ、竹、麻、ジュート、ケナフ、農作物残廃物、布、紙、ホヤセルロース等)をセルロース原料として、酸化処理や種々の化学変性処理などを行い、その後に必要に応じて解繊処理を行ったものも使用できる。例えば、酸化処理を施したミクロフィブリル化植物繊維を好適に使用できる。
酸化処理の態様としては、例えば、N-オキシル化合物を用いた酸化処理などが例示される。上記N-オキシル化合物を用いた酸化処理は、例えば、水中においてN-オキシル化合物を酸化触媒とし、ミクロフィブリル化植物繊維に共酸化剤を作用させる方法で行うことができる。上記N-オキシル化合物としては、例えば、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル(TEMPO)及びその誘導体などが挙げられる。上記共酸化剤としては、例えば、次亜塩素酸ナトリウムなどが挙げられる。
上記ミクロフィブリル化植物繊維の平均繊維径は、10μm以下であることが好ましい。上記範囲であることにより、エラストマー中でのミクロフィブリル化植物繊維の分散性を向上できる。また、加工中のミクロフィブリル化植物繊維の破損が抑えられる傾向にある。当該平均繊維径は、500nm以下がより好ましく、100nm以下が更に好ましく、50nm以下が特に好ましい。また、該平均繊維径の下限は特に制限されないが、ミクロフィブリル化植物繊維の絡まりがほどけにくく、分散し難いという理由から、4nm以上が好ましく、10nm以上がより好ましく、20nm以上が更に好ましい。
上記ミクロフィブリル化植物繊維の平均繊維長は、100nm以上であることが好ましく、より好ましくは300nm以上、更に好ましくは500nm以上である。また、5mm以下が好ましく、1mm以下がより好ましく、50μm以下が更に好ましく、3μm以下が特に好ましく、2μm以下が最も好ましい。平均繊維長が下限未満の場合や上限を超える場合は、前述の平均繊維径と同様の傾向がある。
なお、上記ミクロフィブリル化植物繊維が2種以上の組み合わせからなる場合、上記平均繊維径、上記平均繊維長は、ミクロフィブリル化植物繊維全体での平均として算出される。
本明細書において、上記ミクロフィブリル化植物繊維の平均繊維径及び平均繊維長は、走査型電子顕微鏡写真による画像解析、透過型電子顕微鏡写真による画像解析、原子間力顕微鏡写真による画像解析、X線散乱データの解析、細孔電気抵抗法(コールター原理法)等によって測定できる。
上記短繊維状セルロースは、エラストマー中での分散性が良好なことから、エラストマーの破壊強度を損なうことなく、維持又は改善でき、エラストマー物性が良好になる。
上記短繊維状セルロースの繊維幅は、3~200μmであることが好ましい。通常、熱可塑性エラストマー複合体に配合される繊維状のフィラーは、繊維幅が小さいほどエラストマーの補強性の面で好ましいが、一方で繊維幅の小さい繊維状フィラーは配向しにくい傾向があるところ、エラストマーの補強性と繊維の配向性のバランスの観点、更にはエラストマー中での分散性の観点から、当該繊維幅としては、10μm以上が好ましく、15μm以上がより好ましく、20μm以上が更に好ましい。また、120μm以下が好ましく、80μm以下がより好ましく、50μm以下が更に好ましい。
上記短繊維状セルロースの繊維長は、20~1000μmであることが好ましい。繊維幅同様に、エラストマーの補強性と繊維の配向性のバランスの観点、更にはエラストマー中での分散性の観点から、当該繊維長としては、50μm以上が好ましく、100μm以上がより好ましく、200μm以上が更に好ましい。また、700μm以下が好ましく、500μm以下がより好ましい。
上記短繊維状セルロースは、繊維幅と繊維長との比(繊維長/繊維幅)が5~1000であることが好ましい。繊維幅同様に、エラストマーの補強性と繊維の配向性のバランスの観点から、当該繊維幅と繊維長との比としては、6以上が好ましく、10以上がより好ましい。また、800以下が好ましく、500以下がより好ましく、400以下が更に好ましく、300以下が特に好ましい。
上記短繊維状セルロースの繊維幅及び繊維長は、走査型原子間力顕微鏡写真の画像解析、走査型電子顕微鏡写真の画像解析、透過型顕微鏡写真の画像解析、X線散乱データの解析、細孔電気抵抗法(コールター原理法)等によって測定できる。
ゲル状化合物は、ミクロフィブリル化植物繊維や短繊維状セルロースをゲル化させて得られる物質である。このようなゲル化物を用いた場合にも、該ゲル状化合物を良好に分散できる。ゲル化の方法としては特に限定されず、超高圧ホモジナイザー等を用いて撹拌する方法等が挙げられる。
前記難分散性フィラーの含有量は、エラストマー成分100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上、更に好ましくは1質量部以上である。該含有量の上限は、好ましくは50質量部以下、より好ましくは30質量部以下、更に好ましくは20質量部以下、特に好ましくは10質量部以下である。上記範囲内にすることで、良好な長期保管後の乗り心地性能が得られる傾向がある。
前記熱可塑性エラストマー組成物は、各種物性の観点から、フィラーとしてシリカを含んでもよい。シリカとしては、乾式法シリカ(無水シリカ)、湿式法シリカ(含水シリカ)などが挙げられる。なかでも、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。市販品としては、デグッサ社、ローディア社、東ソー・シリカ(株)、ソルベイジャパン(株)、(株)トクヤマ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。
シリカの含有量は、エラストマー成分100質量部に対して、好ましくは25質量部以上、より好ましくは30質量部以上、更に好ましくは50質量部以上である。下限以上にすることで、良好な長期保管後の乗り心地性能が得られる傾向がある。該含有量の上限は特に限定されないが、好ましくは300質量部以下、より好ましくは200質量部以下、更に好ましくは170質量部以下、特に好ましくは100質量部以下、最も好ましくは80質量部以下である。上限以下にすることで、良好な分散性が得られる傾向がある。
シリカの窒素吸着比表面積(NSA)は、好ましくは70m/g以上、より好ましくは140m/g以上、更に好ましくは160m/g以上である。下限以上にすることで、良好な長期保管後の乗り心地性能、破壊強度が得られる傾向がある。また、シリカのNSAの上限は特に限定されないが、好ましくは500m/g以下、より好ましくは300m/g以下、更に好ましくは250m/g以下である。上限以下にすることで、良好な分散性が得られる傾向がある。
なお、シリカのNSAは、ASTM D3037-93に準じてBET法で測定される値である。
上記熱可塑性エラストマー組成物がシリカを含む場合、更にシランカップリング剤を含むことが好ましい。
シランカップリング剤としては、特に限定されず、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、Momentive社製のNXT、NXT-Z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。市販品としては、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。
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、3質量部以上が好ましく、6質量部以上がより好ましい。3質量部以上であると、良好な破壊強度等が得られる傾向がある。また、上記含有量は、20質量部以下が好ましく、15質量部以下がより好ましい。20質量部以下であると、配合量に見合った効果が得られる傾向がある。
上記熱可塑性エラストマー組成物は、各種物性の観点から、フィラーとしてカーボンブラックを含んでもよい。また、カーボンブラックを用いることで、エラストマー組成物の粘度が高くなって、シェアがかかり、フィラー分散性が良好になる傾向がある。
カーボンブラックとしては、特に限定されないが、N134、N110、N220、N234、N219、N339、N330、N326、N351、N550、N762等が挙げられる。市販品としては、旭カーボン(株)、キャボットジャパン(株)、東海カーボン(株)、三菱化学(株)、ライオン(株)、新日化カーボン(株)、コロンビアカーボン社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。
カーボンブラックの含有量は、エラストマー成分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3質量部以上である。下限以上にすることで、良好な耐摩耗性、長期保管後の乗り心地性能等が得られる傾向がある。また、上記含有量は、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。上限以下にすることで、エラストマー組成物の良好な加工性が得られる傾向がある。
カーボンブラックの窒素吸着比表面積(NSA)は、50m/g以上が好ましく、80m/g以上がより好ましく、100m/g以上が更に好ましい。下限以上にすることで、良好な耐摩耗性、長期保管後の乗り心地性能などが得られる傾向がある。また、上記NSAは、200m/g以下が好ましく、150m/g以下がより好ましく、130m/g以下が更に好ましい。上限以下にすることで、カーボンブラックの良好な分散が得られる傾向がある。
なお、カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、JIS K6217-2:2001によって求められる。
上記熱可塑性エラストマー組成物は、前記難燃性フィラー、シリカ、カーボンブラック以外の他のフィラーを配合してもよい。他のフィラーとしては、炭酸カルシウム、タルク、アルミナ、クレー、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、マイカなどが挙げられる。
上記熱可塑性エラストマー組成物は、可塑剤を配合してもよい。可塑剤としては、特に限定されないが、オイル、液状樹脂などの25℃で液状の可塑性を有する液体可塑剤、樹脂(常温(25℃)で固体状態のポリマー)等の25℃で固体状の可塑性を有する固体可塑剤等が挙げられる。これら可塑剤は、1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
可塑剤の含有量(液体可塑剤、固体可塑剤等の合計量)は、エラストマー成分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3質量部以上、更に好ましくは5質量部以上である。また、上記含有量は、好ましくは80質量部以下、より好ましくは60質量部以下、更に好ましくは50質量部以下である。上記範囲内にすることで、良好な長期保管後の乗り心地性能が得られる傾向がある。
上記オイルとしては、特に限定されず、パラフィン系プロセスオイル、アロマ系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイルなどのプロセスオイル、TDAE、MES等の低PCA(多環式芳香族)プロセスオイル、植物油脂、及びこれらの混合物等、従来公知のオイルを使用できる。なかでも、耐摩耗性及び破壊特性の点では、アロマ系プロセスオイルが好ましい。上記アロマ系プロセスオイルとしては、具体的には、出光興産(株)製のダイアナプロセスオイルAHシリーズ等が挙げられる。
上記液状樹脂としては、特に制限されないが、例えば、液状の芳香族ビニル重合体、クマロンインデン樹脂、インデン樹脂、テルペン樹脂、ロジン樹脂、またはこれらの水素添加物などが挙げられる。
液状芳香族ビニル重合体とは、α-メチルスチレン及び/又はスチレンを重合して得られる樹脂であり、スチレンの単独重合体、α-メチルスチレンの単独重合体、α-メチルスチレンとスチレンとの共重合体などの液状樹脂が挙げられる。
液状クマロンインデン樹脂とは、樹脂の骨格(主鎖)を構成する主なモノマー成分として、クマロン及びインデンを含む樹脂であり、クマロン、インデン以外に骨格に含まれていてもよいモノマー成分としては、スチレン、α-メチルスチレン、メチルインデン、ビニルトルエンなどの液状樹脂が挙げられる。
液状インデン樹脂とは、樹脂の骨格(主鎖)を構成する主なモノマー成分として、インデンを含む液状樹脂である。
液状テルペン樹脂とは、αピネン、βピネン、カンフェル、ジペテンなどのテルペン化合物を重合して得られる樹脂や、テルペン化合物とフェノール系化合物とを原料として得られる樹脂であるテルペンフェノールに代表される液状テルペン系樹脂である。
液状ロジン樹脂とは、天然ロジン、重合ロジン、変性ロジン、これらのエステル化合物、または、これらの水素添加物に代表される液状ロジン系樹脂である。
前記液体可塑剤の含有量は、エラストマー成分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3質量部以上、更に好ましくは5質量部以上である。また、上記含有量は、好ましくは50質量部以下、より好ましくは30質量部以下、更に好ましくは20質量部以下である。上記範囲内にすることで、良好な長期保管後の乗り心地性能などが得られる傾向がある。
固体樹脂としては、特に限定されないが、例えば、固体状のスチレン系樹脂、クマロンインデン樹脂、テルペン系樹脂、p-t-ブチルフェノールアセチレン樹脂、アクリル系樹脂、ジシクロペンタジエン系樹脂(DCPD系樹脂)、C5系石油樹脂、C9系石油樹脂、C5C9系石油樹脂等が挙げられる。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。
固体状のスチレン系樹脂は、スチレン系単量体を構成モノマーとして用いた固体状ポリマーであり、スチレン系単量体を主成分(50質量%以上)として重合させたポリマー等が挙げられる。具体的には、スチレン系単量体(スチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、α-メチルスチレン、p-メトキシスチレン、p-tert-ブチルスチレン、p-フェニルスチレン、o-クロロスチレン、m-クロロスチレン、p-クロロスチレン等)をそれぞれ単独で重合した単独重合体、2種以上のスチレン系単量体を共重合した共重合体の他、スチレン系単量体及びこれと共重合し得る他の単量体のコポリマーも挙げられる。
上記他の単量体としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのアクリロニトリル類、アクリル類、メタクリル酸などの不飽和カルボン酸類、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチルなどの不飽和カルボン酸エステル類、クロロプレン、ブタジエンイソプレンなどのジエン類、1-ブテン、1-ペンテンのようなオレフィン類;無水マレイン酸等のα,β-不飽和カルボン酸又はその酸無水物;等が例示できる。
なかでも、固体状のα-メチルスチレン系樹脂(α-メチルスチレン単独重合体、α-メチルスチレンとスチレンとの共重合体等)が好ましい。
固体状のクマロンインデン樹脂としては、前述の液状状態のクマロンインデン樹脂と同様の構成単位を有する固体樹脂が挙げられる。
固体状のテルペン系樹脂としては、ポリテルペン、テルペンフェノール、芳香族変性テルペン樹脂などが挙げられる。
ポリテルペンは、テルペン化合物を重合して得られる樹脂及びそれらの水素添加物である。テルペン化合物は、(Cの組成で表される炭化水素及びその含酸素誘導体で、モノテルペン(C1016)、セスキテルペン(C1524)、ジテルペン(C2032)などに分類されるテルペンを基本骨格とする化合物であり、例えば、α-ピネン、β-ピネン、ジペンテン、リモネン、ミルセン、アロオシメン、オシメン、α-フェランドレン、α-テルピネン、γ-テルピネン、テルピノレン、1,8-シネオール、1,4-シネオール、α-テルピネオール、β-テルピネオール、γ-テルピネオールなどが挙げられる。
固体状のポリテルペンとしては、上述したテルペン化合物を原料とするα-ピネン樹脂、β-ピネン樹脂、リモネン樹脂、ジペンテン樹脂、β-ピネン/リモネン樹脂などのテルペン樹脂の他、該テルペン樹脂に水素添加処理した水素添加テルペン樹脂等の固体樹脂も挙げられる。
固体状のテルペンフェノールとしては、上記テルペン化合物とフェノール系化合物とを共重合した固体樹脂、及び該樹脂に水素添加処理した固体樹脂が挙げられ、具体的には、上記テルペン化合物、フェノール系化合物及びホルマリンを縮合させた固体樹脂が挙げられる。なお、フェノール系化合物としては、例えば、フェノール、ビスフェノールA、クレゾール、キシレノールなどが挙げられる。
固体状の芳香族変性テルペン樹脂としては、テルペン樹脂を芳香族化合物で変性して得られる固体樹脂、及び該樹脂に水素添加処理した固体樹脂が挙げられる。なお、芳香族化合物としては、芳香環を有する化合物であれば特に限定されないが、例えば、フェノール、アルキルフェノール、アルコキシフェノール、不飽和炭化水素基含有フェノールなどのフェノール化合物;ナフトール、アルキルナフトール、アルコキシナフトール、不飽和炭化水素基含有ナフトールなどのナフトール化合物;スチレン、アルキルスチレン、アルコキシスチレン、不飽和炭化水素基含有スチレンなどのスチレン誘導体;クマロン、インデンなどが挙げられる。
固体状のp-t-ブチルフェノールアセチレン樹脂としては、p-t-ブチルフェノールとアセチレンとを縮合反応させて得られる固体樹脂が挙げられる。
固体状のアクリル系樹脂としては特に限定されないが、不純物が少なく、分子量分布がシャープな樹脂が得られるという点から、無溶剤型アクリル系固体樹脂を好適に使用できる。
固体状の無溶剤型アクリル樹脂は、副原料となる重合開始剤、連鎖移動剤、有機溶媒などを極力使用せずに、高温連続重合法(高温連続塊重合法)(米国特許第4,414,370号明細書、特開昭59-6207号公報、特公平5-58005号公報、特開平1-313522号公報、米国特許第5,010,166号明細書、東亜合成研究年報TREND2000第3号p42-45等に記載の方法)により合成された(メタ)アクリル系樹脂(重合体)が挙げられる。なお、本明細書において、(メタ)アクリルは、メタクリル及びアクリルを意味する。
固体状のアクリル系樹脂は、実質的に副原料となる重合開始剤、連鎖移動剤、有機溶媒などを含まないことが好ましい。また、上記アクリル系樹脂は、連続重合により得られる組成分布や分子量分布が比較的狭いものが好ましい。
上述のように、固体状のアクリル系樹脂としては、実質的に副原料となる重合開始剤、連鎖移動剤、有機溶媒などを含まないもの、すなわち、純度が高いものが好ましい。固体状のアクリル系樹脂の純度(該樹脂中に含まれる樹脂の割合)は、好ましくは95質量%以上、より好ましくは97質量%以上である。
固体状のアクリル系樹脂を構成するモノマー成分としては、例えば、(メタ)アクリル酸や、(メタ)アクリル酸エステル(アルキルエステル、アリールエステル、アラルキルエステルなど)、(メタ)アクリルアミド、及び(メタ)アクリルアミド誘導体などの(メタ)アクリル酸誘導体が挙げられる。
また、固体状のアクリル系樹脂を構成するモノマー成分として、(メタ)アクリル酸や(メタ)アクリル酸誘導体と共に、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルナフタレン、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ジビニルナフタレンなどの芳香族ビニルを使用してもよい。
固体状のアクリル系樹脂は、(メタ)アクリル成分のみで構成される樹脂であっても、(メタ)アクリル成分以外の成分をも構成要素とする樹脂であっても良い。
また、固体状のアクリル系樹脂は、水酸基、カルボキシル基、シラノール基等を有していてよい。
前記固体可塑剤の含有量は、エラストマー成分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3質量部以上、更に好ましくは5質量部以上である。また、上記含有量は、好ましくは50質量部以下、より好ましくは30質量部以下、更に好ましくは20質量部以下である。上記範囲内にすることで、良好な長期保管後の乗り心地性能などが得られる傾向がある。
液体可塑剤、固体可塑剤としては、例えば、丸善石油化学(株)、住友ベークライト(株)、ヤスハラケミカル(株)、東ソー(株)、RutgersChemicals社、BASF社、アリゾナケミカル社、日塗化学(株)、(株)日本触媒、JXTGエネルギー(株)、荒川化学工業(株)、田岡化学工業(株)等の製品を使用できる。
上記熱可塑性エラストマー組成物は、耐クラック性、耐オゾン性等の観点から、老化防止剤を含有することが好ましい。
老化防止剤としては特に限定されないが、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。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く、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、2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリンの重合物がより好ましい。市販品としては、例えば、精工化学(株)、住友化学(株)、大内新興化学工業(株)、フレクシス社等の製品を使用できる。
老化防止剤の含有量は、エラストマー成分100質量部に対して、好ましくは0.2質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上である。下限以上にすることで、充分な耐オゾン性が得られる傾向がある。該含有量は、好ましくは7.0質量部以下、より好ましくは4.0質量部以下である。上限以下にすることで、良好な外観が得られる傾向がある。
上記熱可塑性エラストマー組成物は、ステアリン酸を含んでもよい。ステアリン酸の含有量は、エラストマー成分100質量部に対して、好ましくは0.5~10質量部以上、より好ましくは0.5~5質量部である。
なお、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。
上記熱可塑性エラストマー組成物は、酸化亜鉛を含むことが好ましい。酸化亜鉛の含有量は、エラストマー成分100質量部に対して、好ましくは0.5~10質量部、より好ましくは1~5質量部である。
なお、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。
上記熱可塑性エラストマー組成物には、ワックスを配合してもよい。ワックスとしては特に限定されず、石油系ワックス、天然系ワックスなどが挙げられ、また、複数のワックスを精製又は化学処理した合成ワックスも使用可能である。これらのワックスは、単独で使用しても、2種類以上を併用してもよい。
石油系ワックスとしては、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等が挙げられる。天然系ワックスとしては、石油外資源由来のワックスであれば特に限定されず、例えば、キャンデリラワックス、カルナバワックス、木ろう、ライスワックス、ホホバろうなどの植物系ワックス;ミツロウ、ラノリン、鯨ろうなどの動物系ワックス;オゾケライト、セレシン、ペトロラクタムなどの鉱物系ワックス;及びこれらの精製物などが挙げられる。市販品としては、例えば、大内新興化学工業(株)、日本精蝋(株)、精工化学(株)等の製品を使用できる。なお、ワックスの含有量は、耐オゾン性、コストの点から、適宜設定すれば良い。
上記熱可塑性エラストマー組成物がジエン系ゴム成分を含む場合、ジエン系ゴム成分のポリマー鎖に適度な架橋鎖を形成し、良好な前記性能バランスを付与するという点で、硫黄を配合してもよい。
硫黄の含有量は、前記ジエン系ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上、更に好ましくは0.7質量部以上である。該含有量は、好ましくは6.0質量部以下、より好ましくは4.0質量部以下、更に好ましくは3.0質量部以下である。
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。市販品としては、鶴見化学工業(株)、軽井沢硫黄(株)、四国化成工業(株)、フレクシス社、日本乾溜工業(株)、細井化学工業(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。
上記熱可塑性エラストマー組成物は、加硫促進剤を含んでもよい。
加硫促進剤の含有量は特に制限はなく、要望する加硫速度や架橋密度に合わせて自由に決定すれば良いが、エラストマー成分100質量部に対して、通常、0.3~10質量部、好ましくは0.5~7質量部である。
加硫促進剤の種類は特に制限はなく、通常用いられているものを使用可能である。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、N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアジルスルフェンアミ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-ベンゾチアゾー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、前記性能バランスの観点から、スルフェンアミド系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤が好ましい。
上記熱可塑性エラストマー組成物には、上記成分以外にも、離型剤や顔料等の応用分野に従って、それらの使用に使われる通常の添加物を適宜配合してもよい。
上記熱可塑性エラストマー組成物の製造方法としては、公知の方法を用いることができる。例えば、上記熱可塑性エラストマー等の各成分を用いて、射出成型等の公知の成型法を用いて製造できる。また、上記各成分をオープンロール、バンバリーミキサーなどのゴム混練装置を用いて混練し、必要に応じて架橋する方法などにより製造できる。なお、混練条件としては、混練温度は、通常50~200℃、好ましくは80~190℃であり、混練時間は、通常30秒~30分、好ましくは1分~30分である。
なかでも、長期保管後の乗り心地性能などの観点から、上記熱可塑性エラストマー組成物は、上記熱可塑性エラストマー等を含む組成物を100℃以上の条件下で熱処理を施して作製されるものであることが好ましく、特に、上記熱可塑性ポリウレタンエラストマー及び4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートを含む組成物を100℃以上の条件下で熱処理を施して作製されるものであることが好ましい。該熱処理温度は、130℃以上がより好ましく、140℃以上が更に好ましく、150℃以上が特に好ましい。熱処理時間は特に限定されず、適宜設定すれば良いが、0.5~24時間が好ましく、2~12時間がより好ましく、3~8時間が更に好ましい。
図1のタイヤ2において、長期保管後の乗り心地性能などの観点から、トレッド4(トレッド部)が前記熱可塑性エラストマー組成物で構成され、トレッド4(トレッド部)のクラウン部50における厚みd(mm)と、トレッド4(トレッド部)の圧縮永久歪みcps(%)とが以下の関係を満たすことが望ましい。
cps×d≦320mm・%
前記作用効果が得られるメカニズムは明らかではないが、以下のように推察される。
トレッド部が分厚くなるほどトレッド部のトータルの変形量が大きくなることから、トレッド部が分厚くなるに従って、圧縮永久歪みを小さくすることにより、復元性を高めつつ、歪みの蓄積も小さくできると考えられる。従って、静置後の乗り心地性能が改善するものと推察される。
前記cps×dは、好ましくは400mm・%以下、より好ましくは320mm・%以下、更に好ましくは280mm・%以下、特に好ましくは230mm・%以下である。下限は特に限定されないが、好ましくは50mm・%以上、より好ましくは100mm・%以上、更に好ましくは130mm・%以上、特に好ましくは150mm・%以上である。
トレッド4のクラウン部50は、タイヤ断面において、タイヤ赤道面CLに位置する部分を指す。また、トレッド部のクラウン部50の厚みとは、トレッド部4が周方向溝を有さない場合にはトレッド部表面から、タイヤ2の半径方向内側方向のトレッド部の厚みであり、トレッド部4が周方向溝を有する場合にはトレッド部表面の延長線上のタイヤ赤道面CLの位置から、タイヤ2の半径方向内側方向のトレッド部の厚みである。なお、ここで周方向溝とは、トレッド断面において、トレッド最表面における幅が3mm以上であり、タイヤ周方向に連通した溝を指す。また、周方向溝は直線で湾曲していても、ジグザグ状であってもよい。
図2は、図1のタイヤ2のトレッド4(トレッド部)の近辺が示された拡大断面図である。図2において、上下方向がタイヤ2の半径方向であり、左右方向がタイヤ2の軸方向であり、紙面との垂直方向がタイヤ2の周方向である。
図2において、符号Pは、トレッド面24上の点である。両矢印dは、点Pにおけるトレッド4の厚みdである。厚みdは、点Pにおけるキャップ層30及びベース層28の厚みの合計である。この厚みdは、点Pにおけるトレッド面24の法線に沿って計測される。なお、図1、2では、キャップ層30及びベース層28からなる2層構造トレッド4の例が示されているが、単層構造トレッド4の場合、トレッドの厚みdはその点Pにおける単層構造トレッドの厚み、3層以上の構造を有するトレッドの場合、トレッドの厚みdはその点Pにおける3層以上の層の厚みの合計であり、その場合の点Pにおける厚みdもその点Pにおけるトレッド面24の法線に沿って計測される。
そして、図1において、トレッド4(トレッド部)のクラウン部50における厚みdは、クラウン部の最大厚みであり、トレッド面24上の各点における各トレッドの厚み(図1では、キャップ層30及びベース層28の厚みの合計)のうち、最大寸法である。クラウン部50におけるトレッド4の厚みdは、好ましくは13.0mm以下、より好ましくは12.0mm以下、更に好ましくは11.0mm以下、特に好ましくは10.0mm以下である。下限は、5.5mm以上が好ましく、6.0mm以上がより好ましく、6.5mm以上が更に好ましく、7.0mm以上が特に好ましい。上記範囲内にすることで、良好な長期保管後の乗り心地性能などが得られる傾向がある。
図1のタイヤ2において、長期保管後の乗り心地性能などの観点から、サイドウォール6(サイドウォール部)が前記熱可塑性エラストマー組成物で構成され、タイヤ最大幅部におけるサイドウォール6(サイドウォール部)の厚みs(mm)と、サイドウォール6(サイドウォール部)の圧縮永久歪みcps(%)とが以下の関係を満たすことが望ましい。
cps×s≦160mm・%
前記作用効果が得られるメカニズムは明らかではないが、以下のように推察される。
サイドウォール部の変形は主として最大幅を中心に発生すると考えられることから、この部分での厚みと圧縮永久歪の積を小さくすることにより、復元性を高めつつ、歪みの蓄積も小さくすることができると考えられる。従って、静置後の乗り心地性能が改善されるものと推察される。
前記cps×sは、好ましくは400mm・%以下、より好ましくは200mm・%以下、更に好ましくは160mm・%以下、特に好ましくは130mm・%以下である。下限は特に限定されないが、好ましくは30mm・%以上、より好ましくは50mm・%以上、更に好ましくは70mm・%以上、特に好ましくは90mm・%以上である。
タイヤ最大幅部におけるサイドウォール6(サイドウォール部)の厚みsは、規定内圧を充填した状態のタイヤ最大幅位置(タイヤの軸方向外端)におけるサイドウォールの厚みであり、図1では、サイドウォール6の最大幅厚み(サイドウォールの最大幅厚み)sで示される。厚みsの下限は、2.0mm以上が好ましく、2.5mm以上がより好ましく、2.8mm以上が更に好ましく、3.0mm以上が特に好ましい。上限は、13.0mm以下が好ましく、11.5mm以下がより好ましく、10.5mm以下が更に好ましく、10.0mm以下が特に好ましい。
タイヤ2は空気入りタイヤであるが、非空気入りタイヤにも適用可能である。なかでも、空気入りタイヤが好ましい。特に、夏用タイヤ(サマータイヤ)、冬用タイヤ(スタッドレスタイヤ、スノータイヤ、スタッドタイヤなど)として好適に使用できる。タイヤは、乗用車用タイヤ、大型乗用車用、大型SUV用タイヤ、トラック、バスなどの重荷重用タイヤ、ライトトラック用タイヤ、二輪自動車用タイヤ、レース用タイヤ(高性能タイヤ)などに使用可能である。
タイヤは、上記熱可塑性エラストマー組成物を用いて通常の方法により製造される。例えば、上記各成分を用いて、射出成型等の公知の成型法を用いて製造できる。また、必要に応じて各種材料を配合した熱可塑性エラストマー組成物を、未加硫の段階でタイヤ部材の形状に合わせて押し出し加工し、他のタイヤ部材とともに、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した後、加硫機中で加熱加圧してタイヤを製造できる。
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、使用した各種薬品を説明する。
TPU1:BASF製エラストランC60A10WN(ポリエステル系熱可塑性ポリウレタンエラストマー)
TPU2:BASF製エラストラン1198ATR(ポリエーテル系熱可塑性ポリウレタンエラストマー)
TPU3:大日精化工業製レザミンP-6165(熱可塑性ポリウレタンエラストマー)
TPU4:大日精化工業製レザミンPB-2285(熱可塑性ポリウレタンエラストマー)
TPU5:大日精化工業製レザミンP-2275(熱可塑性ポリウレタンエラストマー)
TPU6:BASF製エラストラン1180A(ポリエーテル系熱可塑性ポリウレタンエラストマー)
架橋剤:4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI、大日精化工業(株)社製のクロスネートEM-30(MDI含有率30~40%)、表1の架橋剤の配合量はMDIとしての量)
(熱可塑性エラストマー組成物の作製)
表1の配合処方に従い、二軸押出機で混練を行い、熱可塑性エラストマー組成物(熱処理無)を得た。また、更に熱処理を施したものについては、熱可塑性エラストマー組成物(熱処理無)を乾燥機にて100℃、6時間の熱処理を行い、熱可塑性エラストマー組成物(熱処理有)を得た。
得られた熱可塑性エラストマー組成物(熱処理無又は有)の物性について、以下の方法で評価した。結果を表1に示した。
<圧縮永久歪み試験(70℃における圧縮永久歪みcps(%))>
得られた熱可塑性エラストマー組成物(熱処理無又は有)について、複数のサンプルを採取し、それらを所定の金型に封印し、190℃に加熱して試験片の形に再成形して得られたサンプル(熱可塑性エラストマー組成物)から、JIS K6262:2013「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム-常温、高温及び低温における圧縮永久ひずみの求め方」に規定された小形試験片を作製した。そして試験温度70℃、試験24時間、圧縮率(歪)25%の条件で、圧縮永久ひずみ試験を実施し、70℃における圧縮永久歪みcps(%)を求めた(N=3(平均値を採用))。
<クリープ率>
得られた熱可塑性エラストマー組成物(熱処理無又は有)について、JIS K 6251「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム-引張試験特性の求め方」に準拠して、3号ダンベル型試験片(厚さ1mm)を作製した。そして、温度50℃、応力1MPa(一定)の条件下で、引張試験を行い、30秒後の変位と、1時間後の変位とからクリープ率(%)を求めた。
Figure 0007188473000001
(試験用タイヤの作製)
表1の各熱可塑性エラストマー組成物(熱処理有)、各TPU(熱処理無)を、表2の仕様に従い、トレッド及びサイドウォールの形状に射出成型した。サイドウォール部の射出成型においては、リムとの勘合性を高めるため、ビードワイヤが内部に収められ、タイヤのサイド部全体を形成する形とした。それぞれの射出成型物を後から溶着させることで、試験用タイヤを得た。
得られた試験用タイヤを下記性能について評価した。結果を表2に示した。
<長期保管後の乗り心地性能>
得られた試験用タイヤをリムに組付け、内圧をかけた状態で、排気量1500ccの乗用車を想定した加重を加えた状態で40℃で1週間静置した。その後、タイヤ全体の形状を測定し、得られた形状を転動させた際の長期保管後の乗り心地性能をシミュレーションにより算出した。結果は、比較例1を100とする評点で表示し、数値が大きいほど長期保管後の乗り心地性能に優れることを示す。
Figure 0007188473000002
表2から、トレッド部及び/又はサイドウォール部が70℃における圧縮永久歪み(cps)が40%以下の熱可塑性エラストマー組成物で構成される実施例のタイヤは、長期保管後の乗り心地性能に優れていた。
2 空気入りタイヤ
4 トレッド
6 サイドウォール
24 トレッド面
28 ベース層
30 キャップ層
44 トレッド表面
50 クラウン部
CL タイヤ2の赤道面
P トレッド面24上の点
d トレッド4のクラウン部50における厚み
s タイヤ最大幅部におけるサイドウォール6の厚み

Claims (11)

  1. トレッド部及びサイドウォール部を備えたタイヤであって、
    前記トレッド部が熱可塑性エラストマー組成物からなり、
    前記熱可塑性エラストマー組成物は、以下の式で示される70℃における圧縮永久歪み(cps)が40%以下であることを特徴とし、
    cps(%)={(t0-t1)/(t0)}×100
    (式中、cpsは70℃における圧縮永久歪み(%)、t0は試験片(熱可塑性エラストマー組成物)の初期厚み(mm)、t1は24時間の圧縮永久歪み試験後の試験片(熱可塑性エラストマー組成物)の厚み(mm)を表す。)
    前記トレッド部のクラウン部における厚みd(mm)と、前記トレッド部の圧縮永久歪みcps(%)とが以下の関係を満たすタイヤ。
    cps×d≦320mm・%
  2. トレッド部及びサイドウォール部を備えたタイヤであって、
    前記サイドウォール部が熱可塑性エラストマー組成物からなり、
    前記熱可塑性エラストマー組成物は、以下の式で示される70℃における圧縮永久歪み(cps)が40%以下であることを特徴とし、
    cps(%)={(t0-t1)/(t0)}×100
    (式中、cpsは70℃における圧縮永久歪み(%)、t0は試験片(熱可塑性エラストマー組成物)の初期厚み(mm)、t1は24時間の圧縮永久歪み試験後の試験片(熱可塑性エラストマー組成物)の厚み(mm)を表す。)
    タイヤ最大幅部における前記サイドウォール部の厚みs(mm)と、前記サイドウォール部の圧縮永久歪みcps(%)とが以下の関係を満たすタイヤ。
    cps×s≦160mm・%
  3. 前記トレッド部及び前記サイドウォール部が前記熱可塑性エラストマー組成物からなり、
    前記トレッド部のクラウン部における厚みd(mm)と、前記トレッド部の圧縮永久歪みcps(%)とが以下の関係を満たし、
    cps×d≦320mm・%
    タイヤ最大幅部における前記サイドウォール部の厚みs(mm)と、前記サイドウォール部の圧縮永久歪みcps(%)とが以下の関係を満たす請求項1又は2記載のタイヤ。
    cps×s≦160mm・%
  4. 前記熱可塑性エラストマー組成物は、クリープ率が40%以下である請求項1~3のいずれかに記載のタイヤ。
  5. 前記トレッド部及び前記サイドウォール部が前記熱可塑性エラストマー組成物からなり、
    前記トレッド部を構成する前記熱可塑性エラストマー組成物と、前記サイドウォール部を構成する前記熱可塑性エラストマー組成物とのクリープ率の差が10%以下である請求項1~4のいずれかに記載のタイヤ。
  6. 前記熱可塑性エラストマー組成物が熱可塑性ポリウレタンエラストマーを含む請求項1~5のいずれかに記載のタイヤ。
  7. 前記熱可塑性エラストマー組成物が熱可塑性ポリウレタンエラストマー及び4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートを含み、
    エラストマー成分100質量部に対する前記4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートの含有量が1.0~10.0質量部である請求項1~6のいずれかに記載のタイヤ。
  8. 前記熱可塑性エラストマー組成物は、熱可塑性ポリウレタンエラストマー及び4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートを含む組成物を100℃以上の条件下で熱処理して得られたものである請求項7記載のタイヤ。
  9. 前記サイドウォール部にホイールと当接するコード部材を備えた請求項1~8のいずれかに記載のタイヤ。
  10. ベルト部を備えた請求項1~9のいずれかに記載のタイヤ。
  11. ビード部を備え、
    前記ビード部が前記熱可塑性エラストマー組成物からなる請求項1~10のいずれかに記載のタイヤ。
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