JP7205668B2 - タイヤ - Google Patents
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Description
〔1〕トレッド部を有するタイヤであって、前記トレッド部には、タイヤ周方向に連続して延びる少なくとも1本の主溝が設けられ;タイヤ新品時のトレッド接地面におけるシー比をS0(%)、前記主溝の深さがタイヤ新品時の50%にトレッド部が摩耗したときのシー比をS50(%)としたとき、S50/S0が1.05~1.40であり;タイヤ新品時におけるタイヤの赤道面に一番近い陸部からタイヤ半径方向にトレッド部を構成するゴム全てを切り出したゴム片を、JIS K 6253-3:2012に準拠して23℃でタイプAデュロメータを接地面側から押し付けて測定したゴム硬度をHs0、前記ゴム片を80℃の雰囲気下で168時間熱老化し、23℃まで放冷した後にタイプAデュロメータを接地面側から押し付けて測定したゴム硬度をHs50としたとき、Hs50/Hs0が1.10~1.25であるタイヤ、
〔2〕前記トレッド部が、少なくともトレッド面を構成する第一のゴム層および前記第一のゴム層の半径方向内側に隣接する第二のゴム層を有する、上記〔1〕記載のタイヤ、
〔3〕前記第一のゴム層を構成するゴム組成物のアセトン抽出量AETと前記第二のゴム層を構成するゴム組成物のアセトン抽出量AEBとの差(AET-AEB)が5~20質量%である、上記〔2〕記載のタイヤ、
〔4〕前記第一のゴム層を構成するゴム組成物が液状ポリマーを含有する、上記〔2〕または〔3〕記載のタイヤ、
〔5〕少なくとも1つの前記主溝の溝壁に、前記トレッド部の踏面に表れる溝縁よりも溝幅方向の外側に凹む凹部が設けられ、前記主溝の合計凹み量は、前記主溝の前記溝縁間の長さである溝幅の0.10~0.90倍である、上記〔1〕~〔4〕のいずれかに記載のタイヤ、
〔6〕前記主溝の一方の溝壁である第1溝壁に、前記トレッド部の踏面に表れる溝縁よりも溝幅方向の外側に凹む第1凹部が少なくとも1つ設けられ、前記第1凹部は、最も溝幅方向の外側に凹んだ最深部からタイヤ周方向の両側に向かって、前記溝縁からの凹み量が漸減している、上記〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のタイヤ、
〔7〕前記最深部における前記凹み量は、前記主溝の前記溝縁間の長さである溝幅の0.10~0.50倍である、上記〔6〕記載のタイヤ、
〔8〕前記第1溝壁には、前記溝縁よりも溝幅方向の外側に凹み、かつ、前記溝縁からの凹み量がタイヤ周方向に一定である第2凹部が少なくとも1つ設けられている、上記〔6〕または〔7〕記載のタイヤ、
〔9〕前記第2凹部の最大の前記凹み量は、前記第1凹部の前記最深部の前記凹み量よりも小さい、上記〔8〕記載のタイヤ、に関する。
図1に、本開示の一実施形態に係るタイヤを例示するが、これに限定されるものではない。図1には、本開示のタイヤ1のトレッド部2の横断面図が示されている。なお、図1は、タイヤ1の正規状態におけるタイヤ回転軸を含む子午線断面図である。本開示のタイヤ1は、例えば、乗用車用の空気入りタイヤとして好適に用いられる。但し、このような態様に限定されるものではなく、本開示のタイヤ1は、例えば、重荷重用として用いられてもよい。
V={(Dt/2)2-(Dt/2-H1)2}×π×Wt ・・・(4)
WL=0.000011×V+175 ・・・(5)
部的に変形するのを抑制する。従って、優れた操縦安定性能が得られる。
第一のゴム層を構成するゴム組成物について以下に説明する。
第一のゴム層を構成するゴム組成物は、ゴム成分としてイソプレン系ゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)およびブタジエンゴム(BR)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましい。ゴム成分は、SBRおよびBRを含むゴム成分としてもよく、イソプレン系ゴム、SBR、およびBRを含むゴム成分としてもよい。またゴム成分は、SBRおよびBRのみからなるゴム成分としてもよく、イソプレン系ゴム、SBR、およびBRのみからなるゴム成分としてもよい。
イソプレン系ゴムとしては、例えば、イソプレンゴム(IR)および天然ゴム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。天然ゴムには、非改質天然ゴム(NR)の他に、エポキシ化天然ゴム(ENR)、水素化天然ゴム(HNR)、脱タンパク質天然ゴム(DPNR)、高純度天然ゴム、グラフト化天然ゴム等の改質天然ゴム等も含まれる。これらのイソプレン系ゴムは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
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。
本開示に係るゴム成分として、前記のイソプレン系ゴム、SBR、およびBR以外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、スチレン-イソプレン-ブタジエン共重合ゴム(SIBR)、スチレン-イソブチレン-スチレンブロック共重合体(SIBS)、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)、水素化ニトリルゴム(HNBR)、ブチルゴム(IIR)、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る。これらその他のゴム成分は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
第一のゴム層を構成するゴム組成物は、フィラーとして、カーボンブラックおよび/またはシリカを含有することが好ましい。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、タイヤ工業において一般的なものを適宜利用することができる、例えば、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAF等が挙げられる。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。シリカは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
フィラーとしては、カーボンブラック、シリカ以外に、さらにその他のフィラーを用いてもよい。そのようなフィラーとしては、特に限定されず、例えば、水酸化アルミニウム、アルミナ(酸化アルミニウム)、炭酸カルシウム、硫酸マグネシウム、タルク、クレー等この分野で一般的に使用されるフィラーをいずれも用いることができる。これらのフィラーは、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、下記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。
第一のゴム層を構成するゴム組成物は、高いウェット性能を得るために、可塑剤を配合することが好ましい。軟化剤としては、例えば、樹脂成分、オイル、液状ポリマー、エステル系可塑剤等が挙げられる。
クマロンインデン樹脂、クマロン樹脂、インデン樹脂、および芳香族ビニル系樹脂が好適に用いられる。芳香族ビニル系樹脂としては、経済的で、加工しやすく、発熱性に優れているという理由から、α-メチルスチレンもしくはスチレンの単独重合体またはα-メチルスチレンとスチレンとの共重合体が好ましく、α-メチルスチレンとスチレンとの共重合体がより好ましい。芳香族ビニル系樹脂としては、例えば、クレイトン社、イーストマンケミカル社等より市販されているものを使用することができる。
第一のゴム層を構成するゴム組成物は、前記成分以外にも、タイヤ工業において一般的に使用される配合剤、例えば、老化防止剤、ワックス、ステアリン酸、酸化亜鉛、加硫剤、加硫促進剤等を適宜含有することができる。
第二のゴム層を構成するゴム組成物について以下に説明する。
第二のゴム層を構成するゴム組成物は、ゴム成分としてイソプレン系ゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)およびブタジエンゴム(BR)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましい。ゴム成分は、イソプレン系ゴムおよびBRを含むゴム成分としてもよく、イソプレン系ゴム、SBR、およびBRを含むゴム成分としてもよい。またゴム成分は、イソプレン系ゴムおよびBRのみからなるゴム成分としてもよく、イソプレン系ゴム、SBR、およびBRのみからなるゴム成分としてもよい。
第二のゴム層を構成するゴム組成物は、フィラーとして、カーボンブラックおよび/またはシリカを含有することが好ましい。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く、カーボンブラックのみからなるフィラーとしてもよい。さらに、フィラーとしてカーボンブラックおよびシリカ以外のその他のフィラーを用いてもよい。カーボンブラック、シリカ、シランカップリング剤、およびその他のフィラーとしては、第一のゴム層を構成するゴム組成物と同様のものを同様の態様で好適に使用できる。
第二のゴム層を構成するゴム組成物は、上記のゴム成分およびフィラー以外にも、従来、タイヤ工業に使用される配合剤や添加剤、例えば、可塑剤、老化防止剤、ワックス、ステアリン酸、酸化亜鉛、加硫剤、加硫促進剤等を必要に応じて適宜含有することができる。前記の配合剤や添加剤は、第一のゴム層を構成するゴム組成物と同様のものを同様の態様で好適に使用できる。
アセトン抽出量(%)={(抽出前のゴム試験片の質量-抽出後のゴム試験片の質量)/(抽出前のゴム試験片の質量)}×100
本開示に係るタイヤは、好ましくは前記第一のゴム層および第二のゴム層を含むトレッドを備えるものであり、空気入りタイヤ、非空気入りタイヤを問わない。また、空気入りタイヤとしては、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る。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。
NR:TSR20
SBR:旭化成(株)製のタフデン4850(未変性S-SBR、スチレン含量:40質量%、ビニル含量:46モル%、Mw:35万、ゴム固形分100質量部に対してオイル分50質量部含有)
BR:宇部興産(株)製のUBEPOL BR(登録商標)150B(ビニル含量:1.5モル%、シス含量:97質量%、Tg:-108℃、Mw:44万)
カーボンブラック:キャボットジャパン(株)製ショウブラックN330(N2SA:75m2/g、DBP給油量:102mL/100g)
シリカ:エボニックデグサ社製のウルトラシルVN3(N2SA:175m2/g、平均一次粒子径:15nm)
シランカップリング剤: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)
樹脂成分:東ソー(株)製のペトロタック100V(C5C9系石油樹脂、軟化点:96℃、Mw:3800、SP値:8.3)
液状ポリマー:(株)クラレ製のFB-823(ファルネセン-ブタジエン共重合体、質量基準の共重合比:ファルネセン/ブタジエン=80/20、Mw:50000、Tg:-78℃)
オイル:H&R(株)製のVivaTec500(TDAEオイル)
老化防止剤:住友化学(株)製のアンチゲン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)
ワックス:大内新興化学工業(株)製のサンノックN
ステアリン酸:日油(株)製のビーズステアリン酸つばき
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華2種
硫黄:軽井沢硫黄(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤: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)
表1および表2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用いて、キャップトレッド(第一のゴム層、厚さ:7mm)およびベーストレッド(第二のゴム層、厚さ:3mm)の形状に合わせて成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを作製し、170℃で加硫して試験用タイヤ(サイズ:205/65R15、リム:15×6.0J、内圧:230kPa)を得た。表3は、トレッド部2が隠れ溝を有さず、主溝3の平面視の形状および断面形状が図2~図7のいずれかであるタイヤである。表4は、トレッド部2が隠れ溝4およびサイプ5を有するタイヤ(図8参照)である。各タイヤにおいて、主溝および隠れ溝の形状を変更することでS50/S0を調整した。
加硫後の各ゴム試験片を24時間アセトンに浸漬し、可溶成分を抽出した。抽出前後の各試験片の質量を測定し、下記計算式によりアセトン抽出量を求めた。
アセトン抽出量(%)={(抽出前のゴム試験片の質量-抽出後のゴム試験片の質量)/(抽出前のゴム試験片の質量)}×100
タイヤ新品時におけるタイヤの赤道面に一番近い陸部からタイヤ半径方向にトレッド部を構成するゴム全てを切り出したゴム片を、JIS K 6253-3:2012に準拠して23℃でタイプAデュロメータを接地面(トレッド表面)側から押し付けてゴム硬度Hs0を測定した。また、前記ゴム片を80℃の雰囲気下で168時間熱老化し、23℃まで放冷した後にタイプAデュロメータを接地面(トレッド表面)側から押し付けてゴム硬度Hs50を測定した。各試験用タイヤのHs50/Hs0の値を表3および表4に示す。
新品時の各試験用タイヤおよび摩耗後の各試験用タイヤを、排気量2000ccのFF乗用車の四輪にそれぞれ装着し、ドライアスファルト面のテストコースにて実車走行を行った。テストドライバーによる120km/h走行時の、直進、車線変更、加減速時の各々のフィーリングに基づいてハンドリング特性を評価した。評価は1点~10点の整数値で行い、評点が高いほどハンドリング特性に優れる評価基準のもと、テストドライバー10名の合計点を算出した。対照タイヤ(表3では比較例2、表4では比較例11)の新品時の合計点を基準値(100)に換算し、摩耗後の各試験用タイヤの評価結果を、合計点に比例するように指数化して表示した。
新品時の各試験用タイヤおよび摩耗後の各試験用タイヤを、排気量2000ccのFF乗用車の四輪にそれぞれ装着し、湿潤アスファルト面のテストコースにて実車走行を行った。テストドライバーによる120km/h走行時のウェットグリップおよび排水性(ハイドロプレーニング)につき、各々のフィーリングに基づいてウェット性能を評価した。評価は1点~10点の整数値で行い、評点が高いほどウェット性能に優れる評価基準のもと、テストドライバー10名の合計点を算出した。各試験タイヤについて、下記式により摩耗前後でウェット性能の評点の維持指数を計算し、対照タイヤ(表3では比較例2、表4では比較例11)の維持指数を100として換算し、各試験タイヤの摩耗後のウェット性能維持性能とした。数値が高いほど、摩耗前後でのウェット性能の変化が少なく、新品時のウェット性能が維持されており、良好であることを示す。
(対照タイヤのウェット性能維持指数)=(対照タイヤの摩耗後のウェット性能評点)/(対照タイヤの新品時のウェット性能評点)
(各試験用タイヤのウェット性能維持指数)=(各試験用タイヤの摩耗後のウェット性能評点)/(各試験用タイヤの新品時のウェット性能評点)
(各試験用タイヤのウェット性能維持性能)=(各試験用タイヤのウェット性能維持指数)/(対照タイヤのウェット性能維持指数)×100
2・・・トレッド部
3・・・主溝
4・・・隠れ溝
5・・・サイプ
6・・・溝縁
7・・・溝壁の輪郭
8・・・陸部の溝縁側部分
9・・・凹部
10・・・第1溝壁
11・・・第1凹部
12・・・第2凹部
13、14・・・最深部
15・・・平面
17・・・凹面部
18・・・凸面部
20・・・第2溝壁
21・・・溝幅漸減部
Claims (9)
- トレッド部を有するタイヤであって、
前記トレッド部には、タイヤ周方向に連続して延びる少なくとも1本の主溝が設けられ;
タイヤ新品時のトレッド接地面におけるシー比をS0(%)、前記主溝の深さがタイヤ新品時の50%にトレッド部が摩耗したときのシー比をS50(%)としたとき、S50/S0が1.05~1.40であり;
タイヤ新品時におけるタイヤの赤道面に一番近い陸部からタイヤ半径方向にトレッド部を構成するゴム全てを切り出したゴム片を、JIS K 6253-3:2012に準拠して23℃でタイプAデュロメータを接地面側から押し付けて測定したゴム硬度をHs0、前記ゴム片を80℃の雰囲気下で168時間熱老化し、23℃まで放冷した後にタイプAデュロメータを接地面側から押し付けて測定したゴム硬度をHs50としたとき、Hs50/Hs0が1.10~1.25であるタイヤ。 - 前記トレッド部が、少なくともトレッド面を構成する第一のゴム層および前記第一のゴム層の半径方向内側に隣接する第二のゴム層を有する、請求項1記載のタイヤ。
- 前記第一のゴム層を構成するゴム組成物のアセトン抽出量AETと前記第二のゴム層を構成するゴム組成物のアセトン抽出量AEBとの差(AET-AEB)が5~20質量%である、請求項2記載のタイヤ。
- 前記第一のゴム層を構成するゴム組成物が液状ポリマーを含有する、請求項2または3記載のタイヤ。
- 少なくとも1つの前記主溝の溝壁に、前記トレッド部の踏面に表れる溝縁よりも溝幅方向の外側に凹む凹部が設けられ、
前記主溝の合計凹み量は、前記主溝の前記溝縁間の長さである溝幅の0.10~0.90倍である、請求項1~4のいずれか一項に記載のタイヤ。 - 前記主溝の一方の溝壁である第1溝壁に、前記トレッド部の踏面に表れる溝縁よりも溝幅方向の外側に凹む第1凹部が少なくとも1つ設けられ、
前記第1凹部は、最も溝幅方向の外側に凹んだ最深部からタイヤ周方向の両側に向かって、前記溝縁からの凹み量が漸減している、請求項1~5のいずれか一項に記載のタイヤ。 - 前記最深部における前記凹み量は、前記主溝の前記溝縁間の長さである溝幅の0.10~0.50倍である、請求項6記載のタイヤ。
- 前記第1溝壁には、前記溝縁よりも溝幅方向の外側に凹み、かつ、前記溝縁からの凹み量がタイヤ周方向に一定である第2凹部が少なくとも1つ設けられている、請求項6または7記載のタイヤ。
- 前記第2凹部の最大の前記凹み量は、前記第1凹部の前記最深部の前記凹み量よりも小さい、請求項8記載のタイヤ。
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