WO2022149491A1 - 空気入りタイヤ - Google Patents

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WO2022149491A1
WO2022149491A1 PCT/JP2021/048184 JP2021048184W WO2022149491A1 WO 2022149491 A1 WO2022149491 A1 WO 2022149491A1 JP 2021048184 W JP2021048184 W JP 2021048184W WO 2022149491 A1 WO2022149491 A1 WO 2022149491A1
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mass
rubber
layer
tread
hardness
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PCT/JP2021/048184
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理起 餝矢
誠人 尾崎
秀彬 佐和
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横浜ゴム株式会社
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/86—Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction 

Definitions

  • the present invention relates to a pneumatic tire mainly intended to be used as an all-season tire.
  • So-called all-season tires intended to be used in various weather conditions throughout the year are required to exhibit excellent driving performance on wet road surfaces in rainy weather and snowy road surfaces in winter, in addition to normal dry road surfaces.
  • Patent Document 1 That is, for example, it is possible to achieve a high degree of compatibility between steering stability performance on a dry road surface (hereinafter referred to as dry performance), braking performance on a wet road surface (hereinafter referred to as wet performance), and braking performance on a snowy road surface (hereinafter referred to as snow performance). Desired. In addition to this, it is also required to improve fuel efficiency during driving (reduce rolling resistance) in order to reduce the environmental load.
  • An object of the present invention is to provide a pneumatic tire capable of improving dry performance, wet performance, and snow performance, reducing rolling resistance, and achieving both of these performances at a high level.
  • the pneumatic tire of the present invention that achieves the above object has a tread portion extending in the tire circumferential direction to form an annular shape, a pair of sidewall portions arranged on both sides of the tread portion, and the pair of sidewall portions.
  • a pair of bead portions arranged inside in the radial direction of the tire, a carcass layer mounted between the pair of bead portions, and a plurality of layers arranged on the outer peripheral side of the carcus layer in the tread portion are reinforced.
  • An undertread layer having a layer and having the tread portion arranged on the outer peripheral side of the reinforcing layer, and a cap tread layer arranged on the outer peripheral side of the undertread layer to form a tread surface of the tread portion.
  • the cap tread layer is 15% by mass or more and 30% by mass or less of natural rubber, 40% by mass or more and 70% by mass or less of styrene butadiene rubber, and 15% by mass or more and 30% by mass of butadiene rubber. It is composed of a rubber composition in which 60 parts by mass to 90 parts by mass of silica is blended with 100 parts by mass of the diene rubber having a total of 100% by mass as described below, and the styrene-butadiene rubber has a vinyl content of 35.
  • the hardness Hc is 63 or more and 67 or less, and the difference ⁇ H between the hardness Hu and the hardness Hc is 10 or more.
  • the tread portion is composed of two layers, a cap tread layer and an under tread layer, and the cap tread layer is composed of a rubber composition having the above-mentioned composition. Since the relationship between the hardness of the captoread rubber and the undertread rubber is set as described above, it is possible to improve the dry performance and the wet performance and reduce the rolling resistance while satisfactorily exhibiting the snow performance. ..
  • the "hardness" of each rubber is a value measured at a temperature of 20 ° C. by type A of a durometer in accordance with JIS K6253.
  • the content of the cis-1,4-bond in the butadiene rubber is preferably 75 mol% or more.
  • the "content of cis-1,4-bond” refers to the ratio (mol%) of the repeating units having cis-1,4-bonds to all the repeating units derived from butadiene.
  • the storage elastic modulus E'at -20 ° C of the cap tread rubber constituting the cap tread layer is preferably 70 MPa or less. This is advantageous for improving snow performance.
  • the "storage elastic modulus E'at -20 ° C" was measured using a viscoelastic spectrometer under the conditions of a stretch deformation strain rate of 10 ⁇ 2%, a frequency of 20 Hz, and a frequency of -20 ° C. Use as a value.
  • the undertread layer contains 70 parts by mass or more of silica or carbon black with respect to 100 parts by mass of a rubber component containing two or more kinds selected from the group of natural rubber, styrene butadiene rubber, isoprene rubber, and butadiene rubber. It is composed of a blended rubber composition, and the hardness Hu of the undertread rubber at 20 ° C. is preferably 75 or more and 80 or less.
  • the physical characteristics of the under tread layer are further improved, and in particular, the hardness of the under tread rubber is optimized, which is advantageous for reducing rolling resistance while improving dry performance, wet performance, and snow performance. become.
  • the ratio h / G of the block height h from the bottom of the groove formed in the tread portion to the tread surface of the tread portion and the thickness G of the under tread layer is preferably 9 to 12. This optimizes the structure (rubber gauge) of the captoread layer and the undertread layer, which is advantageous for reducing rolling resistance while improving dry performance, wet performance, and snow performance.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the meridian showing an example of a pneumatic tire of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged explanatory view showing the tread portion of FIG. 1.
  • the pneumatic tire of the present invention is arranged inside the tread portion 1, a pair of sidewall portions 2 arranged on both sides of the tread portion 1, and the sidewall portion 2 in the tire radial direction. It is provided with a pair of bead portions 3.
  • the reference numeral CL indicates the tire equator.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the meridian, the tread portion 1, the sidewall portion 2, and the bead portion 3 each extend in the tire circumferential direction to form an annular shape, whereby the pneumatic tire is formed.
  • the toroidal basic structure of is constructed.
  • the description using FIG. 1 is basically based on the illustrated meridian cross-sectional shape, but each tire component extends in the tire circumferential direction to form an annular shape.
  • a carcass layer 4 is mounted between the pair of left and right bead portions 3.
  • the carcass layer 4 is formed by covering a plurality of reinforcing cords (carcus cords) extending in the tire radial direction with coated rubber, and is formed around the bead cores 5 arranged in each bead portion 3 from the inside to the outside in the tire width direction. It is folded back.
  • a bead filler 6 is arranged on the outer periphery of the bead core 5, and the bead filler 6 is wrapped by a main body portion and a folded portion of the carcass layer 4.
  • a plurality of layers (two layers) of belt layers 7 are provided on the outer peripheral side of the carcass layer 4 in the tread portion 1.
  • Each belt layer 7 includes a plurality of reinforcing cords (belt cords) that are inclined with respect to the tire circumferential direction, and the belt cords are arranged so as to intersect each other between the layers.
  • the inclination angle of the belt cord with respect to the tire circumferential direction is set to, for example, in the range of 10 ° to 40 °.
  • the belt cord for example, a steel cord can be used.
  • a plurality of layers (two layers) of the belt cover layer 8 are provided on the outer peripheral side of the belt layer 7.
  • the belt cover layer 8 includes a reinforcing cord (belt cover cord) oriented in the tire circumferential direction.
  • the angle of the belt cover cord with respect to the tire circumferential direction is set to, for example, 0 ° to 5 °.
  • the belt cover cord for example, an organic fiber cord can be used.
  • the belt layer 7 and the belt cover layer 8 are collectively referred to as a reinforcing layer.
  • the reinforcing layer only the belt layer 7 may be provided, or both the belt layer 7 and the belt cover layer 8 may be provided.
  • the "outer peripheral side of the reinforcing layer” means the outer peripheral side of the belt layer 7 (particularly, the outermost layer in the tire radial direction among the plurality of belt layers 7) when only the belt layer 7 is provided.
  • both the belt layer 7 and the belt cover layer 8 it means the outer peripheral side of the belt cover layer 8 (particularly, the outermost layer in the tire radial direction among the plurality of belt cover layers 8).
  • the tread rubber layer 10 is arranged on the outer peripheral side of the carcass layer 4 and the reinforcing layer (belt layer 7, belt cover layer 8) described above.
  • the tread rubber layer 10 has a structure in which two types of rubber layers having different physical properties (cap tread layer 11 and under tread layer 12) are laminated in the tire radial direction.
  • the cap tread layer 11 is arranged on the outer peripheral side of the under tread layer 12 to form the tread surface of the tread portion 1.
  • the under tread layer 12 is sandwiched between the cap tread layer 11 and the reinforcing layer.
  • the side rubber layer 20 is arranged on the outer peripheral side (outside in the tire width direction) of the carcass layer 4 in the sidewall portion 2, and the rim cushion rubber layer is arranged on the outer peripheral side (outside in the tire width direction) of the carcass layer 4 in the bead portion 3. 30 are arranged.
  • the present invention relates to the tread portion 1 (cap tread layer 11 and under tread layer 12), other parts and constituent members are not limited to the above-mentioned structure.
  • the rubber composition constituting the cap tread layer 11 may be referred to as a cap tread rubber
  • the rubber composition constituting the under tread layer 12 may be referred to as an under tread rubber.
  • the rubber component In the rubber composition constituting the cap tread layer 11, the rubber component always contains three types of natural rubber, styrene-butadiene rubber, and butadiene rubber, and the total of these is 100% by mass.
  • the snow performance, the wet performance, and the rolling resistance performance can be improved by using these three types of rubber in combination at the ratios described below.
  • the natural rubber is not particularly limited as long as it is generally used for a rubber composition for a tire.
  • the snow performance can be improved.
  • the content of the natural rubber is 15% by mass or more and 30% by mass or less, preferably 17% by mass to 25% by mass, based on 100% by mass of the diene rubber. If the content of natural rubber is less than 15% by mass, the snow performance cannot be sufficiently improved. If the content of natural rubber exceeds 30% by mass, the effect of improving wet performance and rolling resistance cannot be obtained.
  • the styrene-butadiene rubber used in the present invention is a terminal-modified styrene-butadiene rubber having a vinyl content of 35% by mass to 45% by mass, preferably 38% by mass to 43% by mass.
  • a vinyl content 35% by mass to 45% by mass, preferably 38% by mass to 43% by mass.
  • the type of the modifying group in the terminal-modified styrene butadiene rubber is not particularly limited, but for example, an epoxy group, a carboxy group, an amino group, a hydroxy group, an alkoxy group and a silyl group.
  • Examples thereof include a group, an alkoxysilyl group, an amide group, an oxysilyl group, a silanol group, an isocyanate group, an isothiocyanate group, a carbonyl group, an aldehyde group and the like.
  • modifying groups a hydroxy group, an alkoxysilyl group and an amide group can be preferably used.
  • the content of styrene-butadiene rubber is 40% by mass or more and 70% by mass or less, preferably 55% by mass to 65% by mass, in 100% by mass of diene-based rubber. If the content of the styrene-butadiene rubber is less than 40% by mass, the wet performance is deteriorated. If the content of styrene-butadiene rubber exceeds 70% by mass, the snow performance deteriorates.
  • the butadiene rubber used in the present invention is a modified butadiene rubber obtained by modifying the active end of the conjugated diene polymer with at least one functional group selected from a hydrocarbyloxysilane compound and a polyorganosiloxane.
  • a hydrocarbyloxysilane compound examples include N, N-bis (trimethylsilyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, N, N-bis (trimethylsilyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, and N, N-bis (trimethylsilyl).
  • Aminoethyltrimethoxysilane, N, N-bis (trimethylsilyl) aminoethyltriethoxysilane and the like can be exemplified.
  • the content of the cis-1,4-bond in this modified butadiene rubber is preferably 75 mol% or more, more preferably 90 mol% or more.
  • the content of the butadiene rubber is 15% by mass or more and 30% by mass or less, preferably 17% by mass to 25% by mass in 100% by mass of the diene rubber. If the content of the butadiene rubber is less than 15% by mass, the snow performance is deteriorated. If the content of the butadiene rubber exceeds 30% by mass, the wet performance is deteriorated.
  • Silica is always blended in the rubber composition constituting the cap tread layer 11.
  • silica for example, wet silica (hydrous silicic acid), dry silica (anhydrous silicic acid), calcium silicate, aluminum silicate and the like can be used. These silicas can be used alone or in combination of two or more.
  • Surface-treated silica in which the surface of silica is surface-treated with a silane coupling agent may be used. By blending silica, the rubber hardness of the rubber composition can be increased, and the dry performance (steering stability) can be improved when the tire is made into a pneumatic tire.
  • the blending amount of silica is 60 parts by mass to 90 parts by mass, preferably 70 parts by mass to 80 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the above-mentioned diene rubber. If the blending amount of silica is less than 60 parts by mass, the wet performance is deteriorated. If the blending amount of silica exceeds 90 parts by mass, the rolling resistance cannot be reduced.
  • the CTAB adsorption specific surface area of silica is not particularly limited, but is preferably 150 m 2 / g to 220 m 2 / g, and more preferably 160 m 2 / g to 200 m 2 / g. Wet performance can be ensured by setting the CTAB adsorption specific surface area of silica to 150 m 2 / g or more. Further, by setting the CTAB adsorption specific surface area of silica to 220 m 2 / g or less, it is possible to improve dry performance and wet performance and reduce rolling resistance. In the present invention, the CTAB adsorption specific surface area of silica is a value measured by ISO 5794.
  • carbon black may be blended as an inorganic filler in addition to silica.
  • the blending amount of carbon black is preferably 5 parts by mass to 15 parts by mass, and more preferably 5 parts by mass to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the above-mentioned diene rubber. If the blending amount of carbon black is less than 5 parts by mass, the dry performance is deteriorated. When the blending amount of carbon black exceeds 15 parts by mass, the low rolling resistance is lowered.
  • the carbon black for example, one having a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of preferably 90 m 2 / g to 130 m 2 / g, and more preferably 110 m 2 / g to 120 m 2 / g can be used. If the nitrogen adsorption specific surface area of carbon black is less than 90 m 2 / g, the dry performance cannot be sufficiently improved. If the nitrogen adsorption specific surface area of carbon black exceeds 130 m 2 / g, the rolling resistance cannot be sufficiently reduced. In the present invention, the nitrogen adsorption specific surface area of carbon black is a value measured by JIS K6217-2.
  • fillers other than the above-mentioned silica and carbon black can be blended.
  • examples of other fillers include calcium carbonate, magnesium carbonate, talc, clay, alumina, aluminum hydroxide, titanium oxide, and calcium sulfate. These other fillers can be used alone or in combination of two or more.
  • the rubber composition constituting the cap tread layer 11 it is preferable to add a silane coupling agent together with the above-mentioned silica.
  • the silane coupling agent can improve the dispersibility of silica.
  • the blending amount of the silane coupling agent is preferably 7% by mass to 10% by mass, more preferably 8% by mass to 9% by mass of silica. If the blending amount of the silane coupling agent is less than 7% by mass, the dispersibility of silica may not be sufficiently improved. If the blending amount of the silane coupling agent exceeds 10% by mass, the rubber composition tends to undergo early vulcanization, and the molding processability may deteriorate.
  • the silane coupling agent is not particularly limited as long as it can be used in a rubber composition for tires, and for example, bis- (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide and bis (3-triethoxy).
  • Sulfur-containing silane coupling agents such as silylpropyl) disulfide, 3-trimethoxysilylpropylbenzothiazoletetrasulfide, ⁇ -mercaptopropyltriethoxysilane, and 3-octanoylthiopropyltriethoxysilane can be exemplified.
  • a silane coupling agent having a mercapto group is preferable, and the affinity with silica can be increased and the dispersibility thereof can be improved.
  • These silane coupling agents may be blended alone or in combination of two or more.
  • the rubber component always contains two or more kinds selected from the group of natural rubber, styrene-butadiene rubber, isoprene rubber, and butadiene rubber, so that the total of these is 100% by mass. It is good to set it to. It preferably contains two types of rubber, natural rubber and butadiene rubber, and optionally contains styrene butadiene rubber and / or isoprene rubber.
  • the undertread layer 12 when styrene-butadiene rubber and / or isoprene rubber are optionally blended with two types of natural rubber and butadiene rubber as main components, natural rubber is added to 100% by mass of the rubber component. Is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass to 80% by mass, and butadiene rubber is preferably 15% by mass or more and 35% by mass or less, more preferably 20% by mass to 30% by mass.
  • the blending amount of the natural rubber is less than 50% by mass or the blending amount of the butadiene rubber is less than 15% by mass, the low rolling resistance is lowered.
  • the blending amount of the butadiene rubber exceeds 35% by mass, the dry performance is deteriorated.
  • the styrene-butadiene rubber or isoprene rubber to be optionally blended.
  • the blending amount is not particularly limited. However, in order to further improve the rubber physical properties required for the undertread layer 12, the total amount of isoprene rubber and natural rubber is preferably 50% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, based on 100% by mass of the rubber component. It is advisable to mix so as to be 60% by mass to 80% by mass.
  • the styrene-butadiene rubber may be preferably blended in an amount of 5% by mass to 25% by mass, more preferably 10% by mass to 20% by mass, based on 100% by mass of the rubber component.
  • silica and / or carbon black as an inorganic filler to the rubber composition constituting the under tread layer 12.
  • the rubber hardness can be increased by blending silica and / or carbon black, and when used for the under tread layer 12 arranged on the inner peripheral side of the cap tread layer 11 described above, the cap tread layer 211 By collaborating with, it is possible to secure particularly excellent dry performance (steering stability).
  • the blending amount of silica and / or carbon black in the under tread layer 12 is preferably 50 parts by mass or more, and more preferably 55 parts by mass to 65 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the above-mentioned rubber component. In the under tread layer 12, if the blending amount of silica and / or carbon black is less than 50 parts by mass, the dry performance is deteriorated.
  • silica used for the undertread layer 12 for example, wet silica (hydrous silicic acid), dry silica (anhydrous silicic acid), calcium silicate, aluminum silicate and the like can be used. These silicas can be used alone or in combination of two or more.
  • Surface-treated silica in which the surface of silica is surface-treated with a silane coupling agent may be used.
  • the CTAB adsorption specific surface area of silica is not particularly limited, but is preferably 130 m 2 / g to 175 m 2 / g, and more preferably 138 m 2 / g to 168 m 2 / g.
  • the CTAB adsorption specific surface area of silica is a value measured by ISO 5794.
  • the carbon black used for the under tread layer 12 has, for example, a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of preferably 40 m 2 / g to 100 m 2 / g, and more preferably 80 m 2 / g to 100 m 2 / g. Can be used. If the nitrogen adsorption specific surface area of carbon black is less than 40 m 2 / g, the dry steering stability performance cannot be sufficiently improved. If the nitrogen adsorption specific surface area of carbon black exceeds 100 m 2 / g, the rolling resistance cannot be sufficiently reduced. In the present invention, the nitrogen adsorption specific surface area of carbon black is a value measured by JIS K6217-2.
  • fillers other than the above-mentioned silica and carbon black can be blended.
  • examples of other fillers include calcium carbonate, magnesium carbonate, talc, clay, alumina, aluminum hydroxide, titanium oxide, and calcium sulfate. These other fillers can be used alone or in combination of two or more.
  • silane coupling agent can improve the dispersibility of silica.
  • the blending amount of the silane coupling agent is preferably 7% by mass to 10% by mass, more preferably 8% by mass to 9% by mass of silica. If the blending amount of the silane coupling agent is less than 7% by mass, the dispersibility of silica may not be sufficiently improved. If the blending amount of the silane coupling agent exceeds 10% by mass, the rubber composition tends to undergo early vulcanization, and the molding processability may deteriorate.
  • various silane coupling agents that can be used for the above-mentioned cap tread layer 11 can be used.
  • the silane coupling agent may be blended alone or in combination of two or more.
  • both the rubber composition constituting the cap tread layer 11 and the rubber composition constituting the under tread layer 12 are vulcanization or cross-linking agents, vulcanization accelerators, and various oils in addition to the above-mentioned compounding agents.
  • Various additives generally used in rubber compositions for tires can be blended within a range that does not impair the object of the present invention.
  • these additives can be kneaded by a general method to form a rubber composition, which can be used for vulcanization or cross-linking.
  • the blending amount of these additives can be a conventional general blending amount as long as it does not contradict the object of the present invention.
  • the rubber composition for a tire can be produced by mixing each of the above components using a normal rubber kneading machine, for example, a Banbury mixer, a kneader, a roll, or the like.
  • the hardness of the cap tread rubber constituting the cap tread layer 11 at 20 ° C. is defined as hardness Hc
  • the hardness of the under tread rubber constituting the under tread layer 12 is 20 ° C.
  • the hardness Hc of the cap tread rubber is preferably 63 or more and 67 or less, preferably 64 or more and 66 or less
  • the hardness Hu of the under tread rubber is preferably 75 or more and 80 or less, more preferably 77. It is preferable that it is 79 or more and 79 or less.
  • the hardness Hc of the cap tread rubber is less than 63, the cap tread layer 11 that abuts on the road surface in the tire is too soft, so that the dry performance cannot be improved. If the hardness Hc of the cap tread rubber exceeds 67, the snow performance cannot be improved. If the hardness Hu of the under tread rubber is less than 75, the dry performance cannot be improved. If the hardness Hu of the under tread rubber exceeds 80, the wet performance cannot be improved. If the magnitude relationship between the hardness Hc of the cap tread rubber and the hardness Hu of the under tread rubber is reversed, the dry performance, the wet performance, and the snow performance cannot be improved.
  • the cap tread rubber and the under tread rubber have substantially the same hardness, so that the dry performance, the wet performance, and the snow performance cannot be improved.
  • the under tread layer 12 is sufficiently hardened to ensure dry performance.
  • the under tread layer 12 causes the under tread layer 12. It becomes difficult to secure dry performance.
  • the cap tread rubber constituting the cap tread layer 11 not only has the above-mentioned hardness, but also has a storage elastic modulus E'at ⁇ 20 ° C. of preferably 70 MPa or less, more preferably 60 MPa to 68 MPa. Setting the storage elastic modulus E'in this way is advantageous for improving the snow performance. If the storage elastic modulus E'of the cap tread rubber exceeds 70 MPa, the snow performance cannot be improved.
  • the above-mentioned physical properties of the rubber composition constituting the cap tread layer 11 and the under tread layer 12 can be achieved by adopting the above-mentioned composition as the rubber composition constituting each layer. Alternatively, it can be appropriately set by adjusting the blending amount of the process oil, sulfur, etc. other than the blending agent indicating the specific blending amount range.
  • the ratio h / G of the block height h to the thickness G of the under tread layer 12 may be preferably set to 9 to 12, more preferably 9 to 11. If the ratio h / G is less than 9, the snow performance cannot be improved. If the ratio h / G exceeds 12, the low rolling performance cannot be improved. As shown in FIG. 2, the block height h is a distance measured along the vertical line of the tread portion 1 from the groove bottom of the groove 40 formed in the tread portion 1 to the tread portion 1 tread. Maximum value).
  • the thickness G of the under tread layer 12 is the cap tread layer 11 and the under tread layer from the outer surface of the reinforcing layer located on the outermost peripheral side of the reinforcing layer (belt layer 7 or the belt cover layer 8) provided on the tire. It is a distance (maximum value) measured along the vertical line of the outer surface of the reinforcing layer to the boundary with 12.
  • the physical property values shown in Table 1 consist of the above-mentioned 16 types of rubber compositions for tires, vulcanized at 145 ° C. for 35 minutes using a mold having a predetermined shape, and each rubber composition for tires.
  • a vulcanized rubber test piece was prepared and measured.
  • "hardness Hc” means the hardness of the cap tread rubber at 20 ° C., and is a value measured at a temperature of 20 ° C. by a durometer type A in accordance with JIS K6253.
  • E'(-20 ° C) means a storage elastic modulus at -20 ° C, and conditions of a stretch deformation strain rate of 10 ⁇ 2%, a frequency of 20 Hz, and a frequency of -20 ° C using a viscoelastic spectrometer. It is a value measured in.
  • the block height h from the bottom of the groove formed in the tread portion to the tread surface of the tread portion was 10 mm
  • the thickness G of the under tread layer was 1 mm
  • the ratio h / G was 10. ..
  • Each test tire is attached to a JATTA standard rim wheel with a rim size of 18 x 8J, and is mounted on an evaluation vehicle of a four-wheel drive SUV vehicle with an air pressure of 230 kPa.
  • the braking distance was measured from the start to the complete stop.
  • the evaluation results are shown by an index with Standard Example 1 as 100 using the reciprocal of the measured value. The larger the index value, the shorter the braking distance and the better the braking performance (wet performance) on a wet road surface.
  • Each test tire is assembled to a JATTA standard rim wheel with a rim size of 18 x 8J, and a drum tester with a drum diameter of 1707.6 mm is used in accordance with ISO28580, with an air pressure of 240 kPa, a load of 4.82 kN, and a speed of 80 km.
  • the rolling resistance was measured under the condition of / h.
  • the evaluation results are shown by an index with Standard Example 1 as 100 using the reciprocal of the measured value. The larger this index value is, the lower the rolling resistance is, which means that the low rolling performance is excellent.
  • -NR Natural rubber, PT. SIR20 manufactured by KIRANA SAPTA SBR1: End-modified styrene-butadiene rubber, Toughden E581 manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd. (modifying group: glycidyl group, vinyl content: 38% by mass)
  • SBR2 Terminal-modified styrene-butadiene rubber, Toughden F3420 manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd.
  • -BR1 butadiene rubber modified with a hydrocarbyloxysilane compound, BR54 manufactured by JSR (functional group: silanol group, cis-1,4-bond content: 98 mol%)
  • BR2 butadiene rubber modified with a polyorganosiloxane group, BR1261 manufactured by Zeon Corporation (functional group: polyorganosiloxane, content of cis-1,4-bond: 35 mol%)
  • BR3 Unmodified butadiene rubber, Nipol 1220 manufactured by Zeon Corporation (content of cis-1,4-bond: 96 mol%)
  • BR4 Butadiene rubber modified with N-methylpyrrolidone, BR1250H manufactured by Zeon Corporation (functional group: N-methylpyrrolidone, content of cis-1,4-bond: 35 mol%)
  • -Silica Evonik's Ultrasil 9100GR ⁇ CB: Carbon black
  • the pneumatic tires of Examples 1 to 7 ensure snow performance, dry performance, wet performance, and low rolling performance equal to or higher than those of Standard Example 1, and these performances are well-balanced and highly advanced. It was compatible.
  • Comparative Example 1 since the blending amount of the styrene-butadiene rubber was large and the blending amount of the butadiene rubber was small, the snow performance deteriorated.
  • Comparative Example 2 since the blending amount of the styrene-butadiene rubber was small and the blending amount of the butadiene rubber was large, the wet performance was deteriorated.
  • Comparative Example 3 since the blending amount of the styrene-butadiene rubber was small and the blending amount of the natural rubber was large, the wet performance and the low rolling performance were deteriorated. In Comparative Example 4, since the amount of silica compounded was large, the low rolling performance deteriorated. In Comparative Example 5, since the hardness difference ⁇ H was small, the dry performance deteriorated. In Comparative Example 6, since the hardness Hc was low, the dry performance was deteriorated. In Comparative Example 7, since the unmodified butadiene rubber was blended, the low rolling performance was deteriorated. In Comparative Example 8, since the butadiene rubber was modified with a compound other than the hydrocarbyloxysilane compound or polyorganosiloxane (specifically, N-methylpyrrolidone), the snow performance was deteriorated.
  • a compound other than the hydrocarbyloxysilane compound or polyorganosiloxane specifically, N-methylpyrrolidone

Abstract

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。天然ゴム１５質量％以上３０質量％以下、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４０質量％以上７０質量％以下、および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により変性してなる変性ブタジエンゴム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６０質量部～９０質量部を配合したゴム組成物をキャップトレッド層１１に用い、アンダートレッド層１２の硬度Ｈuとキャップトレッド層１１の硬度ＨcとがＨu＞Ｈuの関係を満たし、硬度Ｈcが６３以上６７以下であり、硬度Ｈuと硬度Ｈcとの差ΔＨが１０以上であるようにする。

Description

空気入りタイヤ
　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。
日本国特開２０１５‐２２９７０１号公報
　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６０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。
図１は、本発明の空気入りタイヤの一例を示す子午線断面図である。 図２は、図１のトレッド部を拡大して示す説明図である。
　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、６０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６０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。
　　　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。
　　　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。
　　　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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　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
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　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
　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

Claims (5)

  1. 　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６０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。
  2. 　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。
  3. 　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。
  4. 　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。
  5. 　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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