WO2018198759A1

WO2018198759A1 - スタッドタイヤおよびタイヤ用ゴム組成物

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Publication number: WO2018198759A1
Application number: PCT/JP2018/015105
Authority: WO
Inventors: 健介土方
Original assignee: 横浜ゴム株式会社
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2018-04-10
Publication date: 2018-11-01
Also published as: EP3636455A1; EP3636455A4; EP3636455B1; RU2721443C1

Abstract

スタッドピンの保持能力を高くして、氷雪上性能を従来レベル以上に向上するようにしたスタッドタイヤを提供する。トレッド部の踏面にスタッドピンを植設したスタッドタイヤであって、前記トレッド部がキャップトレッドおよびアンダートレッドからなり、前記キャップトレッドおよびアンダートレッドの２０℃におけるゴム硬度をＨｃおよびＨｕ、２３℃における３００％伸長時の引張応力（ＭＰａ）をＳｃおよびＳｕとするとき、以下の関係式；Ｈｃ≦６０…（１）、Ｈｕ－Ｈｃ≧８…（２）、Ｓｃ≧５．５…（３）、Ｓｕ／Ｓｃ≧２．０…（４）を満たすことを特徴とするスタッドタイヤ。

Description

スタッドタイヤおよびタイヤ用ゴム組成物

　本発明は、トレッド部にスタッドピンを植設したスタッドタイヤ及びそのタイヤ用ゴム組成物に関し、更に詳しくは、スタッドピンの保持能力を向上させたスタッドタイヤ及びそのトレッド用ゴム組成物に関する。

　北欧やロシア等の厳冬地域では、冬季タイヤとしてスタッドタイヤが主に使用されている。スタッドタイヤでは、トレッド部にスタッドピンを植設するための複数の植え込み穴を設け、これら植え込み穴に対してスタッドピンを植設するようにしている。このようにトレッド部に埋め込まれたスタッドピンによって、スタッドタイヤの性能が発揮されるが、スタッドピンが脱落すると氷雪上性能の低下が顕著になるので、そのピン抜けに対する対策が重要な課題になっている。ピン抜け対策として、ダブルフランジタイプのスタッドピンが使用されることが多い（例えば、特許文献１参照）。

　近年、市場の安全意識の高まりに伴い、スタッドタイヤにおいても氷雪上性能に加え、ウェット性能やドライ性能（非氷雪路面の走行性能）に対する要求がより高度のものになってきている。このため、スタッドピンが脱落するのを抑制すること、すなわちスタッドピンの保持能力を改良しながら、氷雪上性能やウェット性能、ドライ性能も従来レベル以上に向上することが求められている。

日本国特開２０１０－７００５２号公報

　本発明の目的は、スタッドピンの保持能力を高くして、氷雪上性能を従来レベル以上に向上するようにしたスタッドタイヤ及びそのタイヤ用ゴム組成物を提供することにある。

　上記目的を達成する本発明のスタッドタイヤは、トレッド部の踏面にスタッドピンを植設したスタッドタイヤであって、前記トレッド部がキャップトレッドおよびアンダートレッドからなり、前記キャップトレッドおよびアンダートレッドの２０℃におけるゴム硬度をＨｃおよびＨｕ、２３℃における３００％伸長時の引張応力（ＭＰａ）をＳｃおよびＳｕとするとき、以下の関係式（１）～（４）；
　　Ｈｃ≦６０　　　　　・・・（１）
　　Ｈｕ－Ｈｃ≧８　　　・・・（２）
　　Ｓｃ≧５．５　　　　・・・（３）
　　Ｓｕ／Ｓｃ≧２．０　・・・（４）
（式中、ＨｃおよびＨｕはキャップトレッドおよびアンダートレッドの２０℃のゴム硬度、ＳｃおよびＳｕはキャップトレッドおよびアンダートレッドの２３℃の３００％伸長時の引張応力（ＭＰａ）を表す。）
を満たすことを特徴とする。

　上記目的を達成する本発明のタイヤ用ゴム組成物は、天然ゴム、ブタジエンゴムおよびスチレンブタジエンゴムを含むゴム成分１００質量部に窒素吸着比表面積が５０～１２０ｍ²／ｇであるカーボンブラックを５～３５質量部、ＣＴＡＢ比表面積が８０～１９０ｍ²／ｇであるシリカを４０～１００質量部配合し、前記カーボンブラックおよびシリカを含むフィラーの合計１００質量％中、前記シリカが７０質量％以上であり、前記ゴム成分の平均ガラス転移温度が－５０℃以下であり、－２０℃におけるゴム硬度をＨｃ_M20とし、２３℃における３００％伸長時の引張応力（ＭＰａ）をＳｃとするとき、以下の関係式（５）を満たすことを特徴とする。
　　９．０＜Ｈｃ_M20／Ｓｃ＜１０．５　・・・（５）
（式中、Ｈｃ_M20はタイヤ用ゴム組成物の－２０℃におけるゴム硬度、Ｓｃはタイヤ用ゴム組成物のの２３℃の３００％伸長時の引張応力（ＭＰａ）を表す。）

　本発明のスタッドタイヤは、トレッド部をキャップトレッドおよびアンダートレッドにより形成し、キャップトレッドのゴム硬度Ｈｃを６０以下、３００％伸長時の引張応力Ｓｃを５．５ＭＰａ以上、アンダートレッドのゴム硬度Ｈｕおよび３００％伸長時の引張応力Ｓｕとの関係が、Ｈｕ－Ｈｃ≧８およびＳｕ／Ｓｃ≧２．０を満たすようにしたので、スタッドピンの保持能力を高くして、氷雪上性能およびドライ性能を従来レベル以上に向上することができる。

　本発明のタイヤ用ゴム組成物は、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴムからなる、平均ガラス転移温度が－５０℃以下であるゴム成分に、特定のカーボンブラックおよびシリカを配合し、シリカの比率を７０質量％以上にし、そのゴム組成物の－２０℃におけるゴム硬度をＨｃ_M20とし、２３℃における３００％伸長時の引張応力（ＭＰａ）をＳｃとするとき、これらの比Ｈｃ_M20／Ｓｃが９．０を超え１０．５未満にしたので、スタッドピンの保持能力をより高くして、スタッドタイヤの氷雪上性能およびウェット性能を従来レベル以上に優れたものにすることができる。

　このタイヤ用ゴム組成物は、前記ゴム成分１００質量部に、軟化点が６０～１５０℃の芳香族変性テルペン樹脂を２～２０質量部配合することができる。芳香族変性テルペン樹脂を配合することによりウェット性能をより優れたものにすることができる。

　更に前記ゴム成分１００質量部に、液状ポリマーを５～３０質量部配合することができる。液状ポリマーを配合することにより低温状態のゴム硬度をよりしなやかにし、氷雪上性能をより優れたものにすることができる。

　本発明のタイヤ用ゴム組成物は、空気入りタイヤのトレッド部、とりわけスタッドタイヤのトレッド部を好適に形成することができる。このスタッドタイヤは、スタッドピンの保持能力をより高くし、かつ氷雪上性能およびウェット性能をより一層優れたものにすることができる。

図１は本発明のスタッドタイヤの実施形態の一例において、トレッド部に植設したスタッドピンを拡大し模式的に示す断面図である。

　本発明のスタッドタイヤは、アンダートレッドの外周にキャップトレッドを積層してなるトレッド部に、スタッドピン用の植え込み穴を有し、この植え込み穴にスタッドピンが植設される。スタッドピンの植設は、植え込み穴を拡張した状態でその内にスタッドピンを挿入した後、植え込み穴の拡張を解除することで行われる。

　図１は、スタッドピン４をトレッド部１の植え込み穴に植設した状態を模式的に示す断面図である。トレッド部１はアンダートレッド３の外周側（タイヤ径方向外側）にキャップトレッド２が積層されている。なお図示の例はスタッドピンとして、ダブルフランジタイプのスタッドピンを記載しているが、本発明のスタッドタイヤは、シングルフランジタイプのスタッドピンを使用することもできる。

　図１に例示するように、スタッドピン４は、円柱状の胴部、踏面側フランジ部、底側フランジ部およびチップ部により構成されている。踏面側フランジ部は胴部よりも径が大きくなるように、胴部の踏面側（タイヤ径方向外側）に形成されている。チップ部は踏面側フランジ部からピン軸方向に突き出すように、他の構成部材よりも硬質な材料で成形されている。底側フランジ部は、胴部よりも径が大きくなるように、胴部の底側（タイヤ径方向内側）に形成されている。

　本発明のタイヤ用ゴム組成物は、空気入りタイヤのトレッド部、とりわけスタッドタイヤのトレッド部を構成するのに好適である。トレッド部１として、キャップトレッド２、アンダートレッド３のいずれにも使用することができるが、キャップトレッド２を好適に構成することができる。

　本発明のスタッドタイヤは、トレッド部１がキャップトレッド２およびアンダートレッド３からなり、互いに特定された関係を有する。すなわち、キャップトレッドの２０℃におけるゴム硬度をＨｃ、および２３℃における３００％伸長時の引張応力（ＭＰａ）をＳｃとし、アンダートレッドの２０℃におけるゴム硬度をＨｕ、２３℃における３００％伸長時の引張応力（ＭＰａ）をＳｕとするとき、以下の関係式（１）～（４）を満たすことを特徴とする。
　　Ｈｃ≦６０　　　　　・・・（１）
　　Ｈｕ－Ｈｃ≧８　　　・・・（２）
　　Ｓｃ≧６．０　　　　・・・（３）
　　Ｓｕ／Ｓｃ≧２．０　・・・（４）
（式中、ＨｃおよびＨｕはキャップトレッドおよびアンダートレッドの２０℃のゴム硬度、ＳｃおよびＳｕはキャップトレッドおよびアンダートレッドの２３℃の３００％伸長時の引張応力（ＭＰａ）を表す。）

　キャップトレッドの２０℃におけるゴム硬度Ｈｃは、６０以下であり、好ましくは５０以上５８以下である。キャップトレッドのゴム硬度Ｈｃが６０を超えると、氷雪上性能が低下する。本明細書において、キャップトレッドのゴム硬度Ｈｃおよびアンダートレッドのゴム硬度Ｈｕは、ＪＩＳ　Ｋ６２５３に準拠しデュロメータのタイプＡにより温度２０℃で測定するゴムの硬さをいう。

　またキャップトレッドの２３℃の３００％伸長時の引張応力Ｓｃは、５．５ＭＰａ以上であり、好ましくは５．８ＭＰａ以上７．５ＭＰａ以下である。キャップトレッドの引張応力Ｓｃが５．５ＭＰａ未満であると、スタッドピンの保持能力が低下すると共に、ドライ性能が悪化する。本明細書において、キャップトレッドの２３℃の３００％伸長時の引張応力Ｓｃおよびアンダートレッドの２３℃の３００％伸長時の引張応力Ｓｕは、ＪＩＳ　Ｋ６２５１に準拠し、２３℃、５００ｍｍ／分で引張り試験を行ったとき、３００％変形時の引張応力をいう。

　本発明のスタッドタイヤにおいて、キャップトレッドの２０℃におけるゴム硬度Ｈｃおよびアンダートレッドの２０℃におけるゴム硬度Ｈｕは、以下の関係式（２）を満たす。
　　Ｈｕ－Ｈｃ≧８　　　・・・（２）
（式中、ＨｃおよびＨｕはキャップトレッドおよびアンダートレッドの２０℃のゴム硬度を表す。）
　キャップトレッドのゴム硬度Ｈｃおよびアンダートレッドのゴム硬度Ｈｕの差（Ｈｕ－Ｈｃ）が８未満であると、氷雪上性能および／またはドライ性能が低下する。ゴム硬度の差（Ｈｕ－Ｈｃ）は、好ましくは１０以上１６以下であるとよい。

　またキャップトレッドの２３℃における３００％伸長時の引張応力Ｓｃおよびアンダートレッドの２３℃における３００％伸長時の引張応力Ｓｕは、以下の関係式（４）を満たす。
　　Ｓｕ／Ｓｃ≧２．０　・・・（４）
（式中、ＳｃおよびＳｕはキャップトレッドおよびアンダートレッドの２３℃における３００％伸長時の引張応力を表す。）
　キャップトレッドの２３℃における３００％伸長時の引張応力Ｓｃに対するアンダートレッドの２３℃における３００％伸長時の引張応力Ｓｕの比Ｓｕ／Ｓｃが２．０未満であると、氷雪上性能が低下する。キャップトレッドおよびアンダートレッドの２３℃における３００％伸長時の引張応力の比Ｓｕ／Ｓｃは、好ましくは２．２以上３．０以下であるとよい。

　本発明にスタッドタイヤにおいて、キャップトレッドの厚さＴｃおよびアンダートレッドの厚さＴｕは、特に制限されるものではないが、キャップトレッドの厚さＴｃは、好ましくは２．０～１０．０ｍｍ、より好ましくは３．０～９．０ｍｍであるとよい。キャップトレッドの厚さＴｃをこのような範囲内にすることにより、転がり抵抗を維持しながら氷雪上性能を確保することができる。またアンダートレッドの厚さＴｕは、好ましくは２．５～１０．０ｍｍ、より好ましくは３．０～９．０ｍｍであるとよい。アンダートレッドの厚さＴｕをこのような範囲内にすることにより、転がり抵抗を維持しながら耐ピン抜け性能を確保することができる。

　また、キャップトレッドの厚さＴｃおよびアンダートレッドの厚さＴｕの合計に対するキャップトレッドの厚さＴｃ／（Ｔｃ＋Ｔｕ）は、好ましくは０．３５以上０．８５以下、より好ましくは０．４０以上０．８０以下、さらに好ましくは０．４５以上０．７５以下であるとよい。厚さの比Ｔｃ／（Ｔｃ＋Ｔｕ）をこのような範囲内にすることにより、転がり抵抗を維持しながら氷雪上性能及び耐ピン抜け性能を両立することができる。

　キャップトレッドを構成するタイヤ用ゴム組成物（以下、「キャップトレッド用ゴム組成物」という。）は、ゴム成分として、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴムから選ばれる少なくとも一つを含み、かつこれらを主成分とする。ここで主成分にするとは、ゴム成分１００質量％に対し、天然ゴムおよび／またはスチレンブタジエンゴムおよび／またはブタジエンゴムを合計で５０質量％以上含むことを意味する。これらのゴムを主成分にすることにより、スタッドピンの保持能力を高くし、かつ氷雪上性能およびウェット性能を高くすることができる。

　ゴム成分１００質量％中、天然ゴムは、好ましくは３５～８５質量％、より好ましくは４５～７５質量％であるとよい。天然ゴムの含有量をこのような範囲内にすることにより、ゴム組成物の引張り破断強度を向上することができる。

　ゴム成分１００質量％中、スチレンブタジエンゴム、およびブタジエンゴムの合計は、好ましくは１５～６５質量％、より好ましくは２５～５５質量％であるとよい。またスチレンブタジエンゴムの含有量Ｗ_SBRおよびブタジエンゴムの含有量Ｗ_BRの比Ｗ_SBR／Ｗ_BRは、好ましくは２／８～６／４、より好ましくは３／７～５／５であるとよい。スチレンブタジエンゴムおよびブタジエンゴムの含有量の比Ｗ_SBR／Ｗ_BRが、２／８より小さいと、スタッドピンの保持能力およびウェット性能が低下する。また含有量の比Ｗ_SBR／Ｗ_BRが、６／４を超えると、氷雪上性能が低下する。

　キャップトレッド用ゴム組成物は、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム以外の他のゴム成分を含有することができる。他のゴム成分としては、例えばイソプレンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレン－α－オレフィンゴム、クロロプレンゴム等を例示することができる。他のゴム成分の含有量は、ゴム成分１００質量％中、好ましくは０～５０質量％、より好ましくは０～３０質量％であるとよい。

　キャップトレッド用ゴム組成物は、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴムからなるゴム成分のガラス転移温度（Ｔｇ）を－５０℃以下、好ましくは－１００℃～－５０℃、より好ましくは－９０℃～－６０℃にする。ゴム成分のガラス転移温度（Ｔｇ）を－５０℃以下にすることにより、スタッドタイヤのトレッド部における低温状態での柔軟性を確保し、氷雪上性能およびウェット性能を高くすることができる。

　本明細書において、ゴム成分のガラス転移温度（Ｔｇ）は、構成するゴム成分のガラス転移温度に各ゴム成分の質量分率を乗じた合計（ガラス転移温度の質量平均値）である。なお、すべてのゴム成分の質量分率の合計を１とする。また各ゴム成分のガラス転移温度（Ｔｇ）は、油展成分（オイル）を含まない状態におけるゴム成分のガラス転移温度とする。ガラス転移温度（Ｔｇ）は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により２０℃／分の昇温速度条件によりサーモグラムを測定し、転移域の中点の温度とする。

　トレッド部を構成するゴム組成物は、上述したゴム成分１００質量部に対し、窒素吸着比表面積が５０～１２０ｍ²／ｇであるカーボンブラックを５～５０質量部、好ましくは５～３５質量部配合し、ＣＴＡＢ比表面積が好ましくは８０～１９０ｍ²／ｇであるシリカを５～１００質量部、好ましくは４０～１００質量部配合することができる。また、カーボンブラックおよびシリカを含むフィラーの合計１００質量％中、シリカが７０質量％以上を占めるものとする。

　カーボンブラックの窒素吸着比表面積は５０～１２０ｍ²／ｇ、好ましくは７０～１１０ｍ²／ｇである。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が５０ｍ²／ｇ未満であると、耐ピン抜け性が悪化する。またドライ制動性が悪化する虞がある。またカーボンブラックの窒素吸着比表面積が１２０ｍ²／ｇを超えると、ゴム組成物の発熱性が悪化する虞がある。本明細書において、カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、ＪＩＳ　Ｋ６２１７－２に基づいて測定するものとする。

　カーボンブラックの配合量は、ゴム成分１００質量部に対し、５～５０質量部、好ましくは５～３５質量部、さらに好ましくは５～３０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、ゴム組成物が所望の黒系色を得ることができない。またカーボンブラックの配合量が５０質量部を超えると、ゴム組成物の発熱性が悪化する。

　シリカのＣＴＡＢ比表面積は８０～１９０ｍ²／ｇ、好ましくは１００～１８０ｍ²／ｇである。シリカのＣＴＡＢ比表面積が８０ｍ²／ｇ未満であると、ウェット性能、ドライ制動性が悪化する虞がある。またシリカのＣＴＡＢ比表面積が１９０ｍ²／ｇを超えると、ゴム組成物の発熱性が悪化する虞がある。本明細書において、シリカのＣＴＡＢ比表面積は、ＪＩＳ　Ｋ６２１７－３に基づいて測定するものとする。

　シリカの配合量は、ゴム成分１００質量部に対し５～１００質量部、好ましくは４０～１００質量部、さらに好ましくは４５～９５質量部である。シリカの配合量が４０質量部未満であると、ゴム組成物のゴム硬度が低下し、５質量部未満であると、発熱性が悪化する虞がある。またシリカの配合量が１００質量部を超えると、ゴム組成物の押出加工性が悪化する。

　また、カーボンブラックおよびシリカを含むフィラーの合計１００質量％中、シリカの含有量は、好ましくは７０質量％以上、より好ましくは７０～９５質量％、さらに好ましくは７２～９３質量％、特に好ましくは７４～９０質量％であるとよい。フィラー合計１００質量％中のシリカの含有量が７０質量％未満であると、ウェット性能が低下する虞がある。

　キャップトレッド用ゴム組成物には、シランカップリング剤を配合することができる。シランカップリング剤を配合することにより、ゴム成分に対するシリカの分散性を向上しゴムとの補強性を高めることができる。

　シランカップリング剤の配合量は、シリカの配合量に対し好ましくは３～１５質量％を配合すると良く、より好ましくは５～１０質量％を配合すると良い。シランカップリング剤の配合量がシリカ配合量の３質量％未満であるとシリカの分散を十分に改良することができない。シランカップリング剤の配合量がシリカ配合量の１５質量部を超えると所望の硬度、強度や、耐摩耗性を得ることができない。

　シランカップリング剤の種類は、シリカ配合の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。

　キャップトレッド用ゴム組成物には、本発明の課題を達成するのを損なわない範囲で、カーボンブラック、シリカ以外の他の充填剤を配合することができる。他の充填剤としては、例えばクレー、マイカ、タルク、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化チタン等が例示される。

　本発明において、タイヤ用ゴム組成物の－２０℃におけるゴム硬度をＨｃ_M20とし、２３℃における３００％伸長時の引張応力（ＭＰａ）をＳｃとするとき、以下の関係式（５）を満たすものとする。
　　９．０＜Ｈｃ_M20／Ｓｃ＜１０．５　　・・・（５）
（式中、Ｈｃ_M20はタイヤ用ゴム組成物の－２０℃におけるゴム硬度、Ｓｃはタイヤ用ゴム組成物のの２３℃の３００％伸長時の引張応力（ＭＰａ）を表す。）

　２３℃における３００％伸長時の引張応力Ｓｃに対する－２０℃におけるゴム硬度Ｈｃ_M20の比Ｈｃ_M20／Ｓｃが９以下であると、氷雪上性能が低下する。また比Ｈｃ_M20／Ｓｃが１０．５以上であると、耐ピン抜け性が悪化する。比Ｈｃ_M20／Ｓｃは好ましくは９．３～１０．３、より好ましくは９．５～１０．０であるとよい。

　タイヤ用ゴム組成物の－２０℃におけるゴム硬度Ｈｃ_M20は、上述した関係式（５）を満たす限り、特に制限されるものではないが、好ましくは４８～６５、より好ましくは５１～６２であるとよい。ゴム硬度Ｈｃ_M20が、このような範囲内であることにより、氷雪上性能とドライ性能を高いレベルで兼備することができる。本明細書において、ゴム硬度Ｈｕ_M20は、ＪＩＳ　Ｋ６２５３に準拠しデュロメータのタイプＡにより－２０℃で測定するゴムの硬さをいう。

　タイヤ用ゴム組成物の２３℃における３００％伸長時の引張応力Ｓｃは、上述した関係式（５）を満たす限り、特に制限されるものではないが、好ましくは５．０～８．０ＭＰａ、より好ましくは５．５～７．５ＭＰａであるとよい。引張応力Ｓｃが、このような範囲内であることにより、耐ピン抜け性を確保しながら氷雪上性能を優れたものにすることができる。本明細書において、２３℃における３００％伸長時の引張応力Ｓｃは、ＪＩＳ　Ｋ６２５１に準拠し、２３℃、５００ｍｍ／分で引張り試験を行ったとき、３００％変形時の引張応力をいう。

　キャップトレッド用ゴム組成物は、軟化点が６０～１５０℃の芳香族変性テルペン樹脂を配合することにより、ウェット性能をより向上することができ、好ましい。これは芳香族変性テルペン樹脂が、シリカ、カーボンブラック等のフィラーの分散性を良好にすると共に、フィラーとゴム成分との相溶性を改良するためと考えられる。

　芳香族変性テルペン樹脂としては、その軟化点が好ましくは６０～１５０℃、好ましくは８０～１３０℃である芳香族変性テルペン樹脂がよい。芳香族変性テルペン樹脂の軟化点が６０℃未満であると、ウェット性能を改良する効果が十分に得られない虞がある。また軟化点が１５０℃を超えると、発熱性を悪化させ、転がり抵抗が大きくなる。本明細書において、芳香族変性テルペン樹脂の軟化点は、ＪＩＳ　Ｋ６２２０－１（環球法）に基づき測定するものとする。

　芳香族変性テルペン樹脂として、α－ピネン、β－ピネン、ジペンテン、リモネンなどのテルペンとスチレン、α－メチルスチレン、ビニルトルエンのうち少なくとも一つの芳香族化合物とを重合させて得られる芳香族変性テルペン樹脂が好ましく挙げられる。

　芳香族変性テルペン樹脂は、ゴム成分１００質量部に対し、好ましくは２～２０質量部、より好ましくは５～１５質量部配合するとよい。芳香族変性テルペン樹脂が２質量部未満であると、ウェット性能を改良する効果が十分に得られない虞がある。また芳香族変性テルペン樹脂が２０質量部を超えると、氷雪上性能が悪化する虞がある。

　本発明のタイヤ用ゴム組成物は、液状ポリマーを含むことが好ましく、低温状態のゴム硬度をよりしなやかにし、氷雪上性能をより優れたものにすることができる。液状ポリマーとして、例えば、液状ポリブテン、液状ポリイソブテン、液状ポリイソプレン、液状ポリブタジエン、液状ポリα－オレフィン、液状イソブチレン、液状エチレンα－オレフィン共重合体、液状エチレンプロピレン共重合体、液状エチレンブチレン共重合体等が挙げられる。また液状ポリマーは、上述した液状ポリマーの各種変性物（マレイン酸変性、末端イソシアネート変性、エポキシ変性等）であってもよい。

　液状ポリマーは、ゴム成分１００質量部に対し、好ましくは３～３０質量部、より好ましくは５～２５質量部配合するとよい。液状ポリマーが３質量部未満であると、氷雪上性能を改良する効果が十分に得られない虞がある。また液状ポリマーが３０質量部を超えると、引張り破断強度が悪化する虞がある。

　本発明において、アンダートレッドを構成するタイヤ用ゴム組成物（以下、「アンダートレッド用ゴム組成物」という。）は、スタッドタイヤのアンダートレッドに用いられるものであれば特に制限されるものではないが、好ましくは天然ゴム及び／又はイソプレンゴムを１５～８５質量％と、ブタジエンゴム及び／又はスチレンブタジエンゴムを１５～８５質量％とからなるゴム成分１００質量部に対し、カーボンブラックを５０～１００質量部配合するとよい。またカーボンブラックの窒素吸着比表面積Ｎ₂ＳＡが好ましくは２５～１２０ｍ²／ｇであるとよい。

　キャップトレッド用ゴム組成物およびアンダートレッド用ゴム組成物には、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、加工助剤、熱硬化性樹脂などのトレッド用ゴム組成物に一般的に使用される各種配合剤を配合することができる。このような配合剤は一般的な方法で混練してゴム組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの配合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にすることができる。トレッド用ゴム組成物は、公知のゴム用混練機械、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、上記各成分を混練、混合することによって製造することができる。調製されたゴム組成物を通常の方法により、スタッドタイヤのトレッド部に使用して加硫成形することができる。

　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６種類のタイヤトレッド用ゴム組成物（組成物Ａ～Ｆ）を、硫黄、加硫促進剤を除く成分を１.８Ｌの密閉型ミキサーで５分間混練し放出・冷却し、これに硫黄、加硫促進剤を加えてオープンロールで混合することにより調製した。

　得られた６種類のゴム組成物を所定の金型中で、１７０℃で１０分間プレス加硫してトレッド用ゴム組成物からなる試験片を作製した。得られた試験片の２０℃のゴム硬度、および２３℃の３００％伸長時の引張応力を下記に示す方法により測定した。

　　　ゴム硬度
　試験片のゴム硬度を、ＪＩＳ　Ｋ６２５３に準拠しデュロメータのタイプＡにより温度２０℃で測定した。得られた結果は、表１の「ゴム硬度　Ｈｃ又はＨｕ」の欄に示した。

　　　３００％伸長時の引張応力
　得られた試験片から、ＪＩＳ　Ｋ６２５１に準拠してＪＩＳ３号ダンベル型試験片を切り出した。ＪＩＳ　Ｋ６２５１に準拠し２３℃、５００ｍｍ／分の引張試験を行い、３００％変形時の引張応力を測定した。得られた結果は、表１の「３００％応力　Ｓｃ又はＳｕ」の欄に示した。

　また得られた６種類のキャップ用ゴム組成物およびアンダー用ゴム組成物を表２に示すように組み合わせキャップトレッドおよびアンダートレッドに使用したスタッドタイヤを加硫成形し、得られたタイヤのトレッド部の植え込み穴にスタッドピンを植設した。得られたスタッドタイヤを２０００ｃｃクラスのＦＦ車両に装着し、以下の方法により耐ピン抜け性、ドライ制動性および氷雪上制動性を評価した。

　　　耐ピン抜け性
　スタッドタイヤを装着した車両を、アスファルト路面およびコンクリート路面を含む乾燥路面を２０，０００ｋｍ走行させた。走行後に空気入りタイヤのトレッドから抜け落ちたスタッドピンの数を数えた。得られた結果は、抜け落ちたスタッドピンの数の逆数を算出し、標準例１の値を１００とする指数として表２の「耐ピン抜け性」の欄に示した。この指数が大きいほど、抜け落ちたスタッドピンの数が少なく、耐ピン抜け性が優れることを意味する。

　　　ウェット制動性
　スタッドタイヤを装着した車両を、乾燥した路面を走行させ初速３０ｋｍ／時から制動をかけ完全停止するまでの制動距離を測定した。得られた結果は、制動距離の逆数を算出し、標準例１の値を１００とする指数として表２の「ドライ制動性」の欄に示した。この指数が大きいほど、ドライ走行時の制動距離が短くウェット性能が優れることを意味する。

　　　氷雪上制動性
　スタッドタイヤを装着した車両を、氷盤路を走行させ初速３０ｋｍ／時から制動をかけ完全停止するまでの制動距離を測定した。得られた結果は、制動距離の逆数を算出し、標準例１の値を１００とする指数として表２の「氷雪上制動性」の欄に示した。この指数が大きいほど、氷雪路走行時の制動距離が短く氷雪上性能が優れることを意味する。

　なお、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、ＢＯＮ　ＢＵＮＤＩＴ製ＳＴＲ２０、ガラス転移温度が－６５℃
・ＢＲ：ブタジエンゴム、日本合成ゴム社製Ｎｉｐｏｌ　ＢＲ１２２０、ガラス転移温度が－１１０℃
・ＳＢＲ：スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ　１５０２、ガラス転移温度が－５４℃
・ＣＢ－１：カーボンブラック、キャボットジャパン社製ショウブラックＮ３３９、窒素吸着比表面積が９３ｍ²／ｇ
・ＣＢ－２：カーボンブラック、キャボットジャパン社製キャボットジャパン５５０、窒素吸着比表面積が４３ｍ²／ｇ
・シリカ－１：シリカ、Ｓｏｌｖａｙ社製ＺＥＯＳＩＬ　１１６５ＭＰ、ＣＴＡＢ比表面積が１５６ｍ²／ｇ
・カップリング剤：シランカップリング剤、Ｅｖｏｎｉｋ社製Ｓｉ６９
・液状ポリマー：液状ポリブタジエン、ＣＲＡＹ　ＶＡＲＥＹ社製Ｒｉｃｏｎ１３０
・プロセルオイル：昭和シェル石油社製エクストラクト４号Ｓ
・ステアリン酸：日進理化社製ステアリン酸５０Ｓ
・酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
・硫黄：細井化学工業社製油処理イオウ
・加硫促進剤１：大内新興化学社製ノクセラーＣＺ－Ｇ
・加硫促進剤２：住友化学社製ソクシールＤ－Ｇ
・加硫促進剤３：大内新興化学社製ノクセラーＮＳ－Ｐ

　表２から明らかなように実施例１スタッドタイヤは、スタッドピンの保持能力が高く、たドライ性能および氷雪上性能に優れることが確認された。

　比較例１のゴム組成物は、ゴム硬度の差Ｈｕ－Ｈｃが８未満なので、ドライ制動性が劣る。
　比較例２～４のゴム組成物は、２３℃における３００％伸長時の引張応力Ｓｃが５．５ＭＰａ未満なので、耐ピン抜け性およびドライ制動性が劣る。
　比較例５～７のゴム組成物は、キャップトレッドのゴム硬度Ｈｃが６０を超え、ゴム硬度の差Ｈｕ－Ｈｃが８未満、３００％伸張時の引張応力の比Ｓｕ／Ｓｃが２．０未満であるので、氷雪上性能が劣る。

　表５に示す配合剤を共通配合とし、表３，４に示す配合からなる１６種類のゴム組成物（実施例２～９、標準例２、比較例８～１４）を、硫黄、加硫促進剤除く成分を１.８Ｌの密閉型ミキサーで５分間混練し放出・冷却し、これに硫黄、加硫促進剤を加えてオープンロールで混合することによりゴム組成物を調製した。なお表５に記載した配合剤の配合量は、表３，４に記載したゴム成分１００質量部に対する質量部で示した。

　得られた１６種類のゴム組成物を所定の金型中で、１７０℃で１０分間プレス加硫してタイヤ用ゴム組成物からなる試験片を作製した。得られた試験片の－２０℃のゴム硬度（Ｈｃ_M20）、２３℃の３００％伸長時の引張応力（Ｓｃ（ＭＰａ））、および発熱性（６０℃のｔａｎδ）を下記に示す方法により測定した。

　　　－２０℃のゴム硬度
　試験片のゴム硬度を、ＪＩＳ　Ｋ６２５３に準拠しデュロメータのタイプＡにより温度－２０℃で測定した。得られた結果は、表３，４の「ゴム硬度　Ｈｃ_M20」の欄に示した。

　　　２３℃の３００％伸長時の引張応力
　得られた試験片から、ＪＩＳ　Ｋ６２５１に準拠してＪＩＳ３号ダンベル型試験片を切り出した。ＪＩＳ　Ｋ６２５１に準拠し２３℃、５００ｍｍ／分の引張試験を行い、３００％変形時の引張応力（Ｓｃ（ＭＰａ））を測定した。得られた結果は、表３，４の「３００％応力　Ｓｕ」の欄に示した。

　　　発熱性（６０℃のｔａｎδ）
　得られた試験片の動的粘弾性を、東洋精機製作所社製粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚで測定し、温度６０℃におけるｔａｎδを算出した。得られた結果は、標準例２の値を１００とする指数で表わし表３，４の「発熱性」の欄に示した。この指数が小さいほど発熱性が小さくタイヤにしたときの燃費性能が優れることを意味する。

　また得られた１６種類のタイヤ用ゴム組成物をキャップトレッドに使用したスタッドタイヤを加硫成形し、トレッド部の植え込み穴にスタッドピンを植設した。得られたスタッドタイヤを２０００ｃｃクラスのＦＦ車両に装着し、以下の方法により耐ピン抜け性、ウェット制動性および氷雪上制動性を評価した。

　　　耐ピン抜け性
　スタッドタイヤを装着した車両を、アスファルト路面およびコンクリート路面を含む乾燥路面を２０，０００ｋｍ走行させた。走行後に空気入りタイヤのトレッドから抜け落ちたスタッドピンの数を数えた。得られた結果は、抜け落ちたスタッドピンの数の逆数を算出し、標準例２の値を１００とする指数として表３，４の「耐ピン抜け性」の欄に示した。この指数が大きいほど、抜け落ちたスタッドピンの数が少なく、耐ピン抜け性が優れることを意味する。

　　　ウェット制動性
　スタッドタイヤを装着した車両を、水を張った路面を走行させ初速３０ｋｍ／時から制動をかけ完全停止するまでの制動距離を測定した。得られた結果は、制動距離の逆数を算出し、標準例２の値を１００とする指数として表３，４の「ウェット制動性」の欄に示した。この指数が大きいほど、ウェット走行時の制動距離が短くウェット性能が優れることを意味する。

　　　氷雪上制動性
　スタッドタイヤを装着した車両を、氷盤路を走行させ初速３０ｋｍ／時から制動をかけ完全停止するまでの制動距離を測定した。得られた結果は、制動距離の逆数を算出し、標準例２の値を１００とする指数として表３，４の「氷雪上制動性」の欄に示した。この指数が大きいほど、氷雪路走行時の制動距離が短く氷雪上性能が優れることを意味する。

　なお、表３，４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、ＢＯＮ　ＢＵＮＤＩＴ製ＳＴＲ２０、ガラス転移温度が－６５℃
・ＢＲ：ブタジエンゴム、日本合成ゴム社製Ｎｉｐｏｌ　ＢＲ１２２０、ガラス転移温度が－１１０℃
・ＳＢＲ：スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ　１５０２、ガラス転移温度が－５４℃
・ＣＢ－１：カーボンブラック、キャボットジャパン社製ショウブラックＮ３３９、窒素吸着比表面積が９３ｍ²／ｇ
・ＣＢ－２：カーボンブラック、東海カーボン社製シースト９、窒素吸着比表面積が１４２ｍ²／ｇ
・ＣＢ－３：カーボンブラック、キャボットジャパン社製ショウブラックＮ５５０、窒素吸着比表面積が４３ｍ²／ｇ
・シリカ－１：シリカ、Ｓｏｌｖａｙ社製ＺＥＯＳＩＬ　１１６５ＭＰ、ＣＴＡＢ比表面積が１５６ｍ²／ｇ
・シリカ－２：シリカ、Ｓｏｌｖａｙ社製ＺＥＯＳＩＬ　Ｐｒｅｍｉｕｍ　２００ＭＰ、ＣＴＡＢ比表面積が１９７ｍ²／ｇ
・カップリング剤：シランカップリング剤、Ｅｖｏｎｉｋ社製Ｓｉ６９
・芳香族変性テルペン樹脂：ヤスハラケミカル社製ＹＳレジンＴＯ－１２５、軟化温度が１２５℃
・液状ポリマー：液状ポリブタジエン、ＣＲＡＹ　ＶＡＲＥＹ社製Ｒｉｃｏｎ１３０
・プロセルオイル：昭和シェル石油社製エクストラクト４号Ｓ
・加硫促進剤１：大内新興化学社製ノクセラーＣＺ－Ｇ
・加硫促進剤２：住友化学社製ソクシールＤ－Ｇ

　表５において使用した原材料の種類を下記に示す。
・ステアリン酸：日進理化社製ステアリン酸５０Ｓ
・酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
・硫黄：細井化学工業社製油処理イオウ

　表３，４から明らかなように実施例２～９のスタッドタイヤは、スタッドピンの保持能力が高く、たウェット性能および氷雪上性能に優れることが確認された。

　表３から明らかなように比較例８のゴム組成物は、スチレンブタジエンゴムを含有しないので、耐ピン抜け性およびウェット性能が劣る。
　比較例９のゴム組成物は、ブタジエンゴムを含有しないので、氷雪上性能が劣る。

　表４から明らかなように比較例１０のゴム組成物は、シリカ－２のＣＴＡＢ比表面積が１９０ｍ²／ｇを超えるので、耐ピン抜け性が劣る。
　比較例１１のゴム組成物は、カーボンブラックの窒素吸着比表面積が１２０ｍ²／ｇを超えるので、発熱性が大きく、耐ピン抜け性が劣る。
　比較例１２のゴム組成物は、カーボンブラックの窒素吸着比表面積が５０ｍ²／ｇ未満なので、耐ピン抜け性が劣る。
　比較例１３のゴム組成物は、加硫促進剤の増量に伴い、２３℃の３００％伸長時の引張応力が過大になり、比Ｈｃ_M20／Ｓｃが９．０以下なので、氷雪上性能が劣る。
　比較例１４のゴム組成物は、加硫促進剤の減量に伴い、２３℃の３００％伸長時の引張応力が過小になり、比Ｈｃ_M20／Ｓｃが１０．５以上なので、耐ピン抜け性が劣る。

１　　トレッド部
２　　キャップトレッド
３　　アンダートレッド
４　　スタッドピン

Claims

　トレッド部の踏面にスタッドピンを植設したスタッドタイヤであって、前記トレッド部がキャップトレッドおよびアンダートレッドからなり、前記キャップトレッドおよびアンダートレッドの２０℃におけるゴム硬度をＨｃおよびＨｕ、２３℃における３００％伸長時の引張応力（ＭＰａ）をＳｃおよびＳｕとするとき、以下の関係式（１）～（４）；
　　Ｈｃ≦６０　　　　　・・・（１）
　　Ｈｕ－Ｈｃ≧８　　　・・・（２）
　　Ｓｃ≧５．５　　　　・・・（３）
　　Ｓｕ／Ｓｃ≧２．０　・・・（４）
（式中、ＨｃおよびＨｕはキャップトレッドおよびアンダートレッドの２０℃のゴム硬度、ＳｃおよびＳｕはキャップトレッドおよびアンダートレッドの２３℃の３００％伸長時の引張応力（ＭＰａ）を表す。）
を満たすことを特徴とするスタッドタイヤ。
　天然ゴム、ブタジエンゴムおよびスチレンブタジエンゴムを含むゴム成分１００質量部に窒素吸着比表面積が５０～１２０ｍ²／ｇであるカーボンブラックを５～３５質量部、ＣＴＡＢ比表面積が８０～１９０ｍ²／ｇであるシリカを４０～１００質量部配合し、前記カーボンブラックおよびシリカを含むフィラーの合計１００質量％中、前記シリカが７０質量％以上であり、前記ゴム成分の平均ガラス転移温度が－５０℃以下であり、－２０℃におけるゴム硬度をＨｃ_M20とし、２３℃における３００％伸長時の引張応力（ＭＰａ）をＳｃとするとき、以下の関係式（５）；
　　９．０＜Ｈｃ_M20／Ｓｃ＜１０．５　　・・・（５）
（式中、Ｈｃ_M20はタイヤ用ゴム組成物の－２０℃におけるゴム硬度、Ｓｃはタイヤ用ゴム組成物のの２３℃の３００％伸長時の引張応力（ＭＰａ）を表す。）
を満たすことを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。
　前記ゴム成分１００質量部に、軟化点が６０～１５０℃の芳香族変性テルペン樹脂を２～２０質量部配合してなることを特徴とする請求項２に記載のタイヤ用ゴム組成物。
　更に前記ゴム成分１００質量部に、液状ポリマーを５～３０質量部配合してなることを特徴とする請求項２または３に記載のタイヤ用ゴム組成物。
　請求項２～４のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物を含むトレッド部を有することを特徴とするスタッドタイヤ。
　請求項２～４のいずれかに記載のタイヤ用ゴム組成物を含むトレッド部を有することを特徴とする請求項１に記載のスタッドタイヤ。