JP2021030982A - タイヤ - Google Patents
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Abstract
Description
従来から、キャップトレッド及びベーストレッドを備えるタイヤにおいて、実車での氷雪上操縦安定性と相関性があるゴム物性について検討されているが、的確な指標を見いだせていない。本発明者は、先ず、それを的確に表現するゴム物性指標を発見した。すなわち、指標の策定に関し、(1)実走行中のタイヤゴム温度、(2)滑り速度、(3)路面凹凸の周波数を考慮して検討し、先ず、粘弾性の新指標として、tanδc(キャップトレッドの−30℃tanδ)/E*c(キャップトレッドの0℃E*)という指標が実車での氷雪上操縦安定性と相関性があることを見出した。
(ii)を実現する具体的な手法としては、複数のポリマーを使用する際に相溶性の高いポリマーを選択する方法、メインとしているポリマーの比率を更に高める方法、ポリマーに対して高い相溶性を持つレジンを選択する方法、大粒径のフィラーを用いて系全体の分散性を向上する方法、等が挙げられる。
次に、キャップトレッド(キャップトレッド用ゴム組成物)、ベーストレッド(ベーストレッド用ゴム組成物)に使用できる薬品について説明する。
キャップトレッド、ベーストレッド用ゴム組成物に使用可能なシランカップリング剤としては、ゴム工業において、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挙げられる。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。なかでも、スルフィド系、メルカプト系が好ましい。
なお、酸価は、後述する実施例に準拠して測定できる。なお、酸価が過度に高い場合などには、公知のエステル化処理によって、ロジン類のカルボキシル基を低減し、酸価を上記範囲に調整することも可能である。
なお、液状ジエン系重合体のMwは、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算値である。
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、例えば、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。
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。なかでも、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。
キャップトレッド用ゴム組成物のゴム成分としては、低温での可塑性、引張強度の観点から、前記イソプレン系ゴム及びBRが好ましく、NR及びBRがより好ましい。
なお、シリカのN2SAは、ASTM D3037−81に準じてBET法で測定される値である。
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。
なお、テルペン系樹脂の軟化点は、JIS K 6220−1:2001に規定される軟化点を環球式軟化点測定装置で測定し、球が降下した温度である。
キャップトレッド用ゴム組成物において、硫黄の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.3質量部以上、より好ましくは0.5質量部以上である。また、上記含有量は、好ましくは5.0質量部以下、より好ましくは2.0質量部以下、更に好ましくは1.5質量部以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷雪上操縦安定性が得られる傾向がある。
キャップトレッド用ゴム組成物において、加硫促進剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.3質量部以上、より好ましくは1.0質量部以上である。また、上記含有量は、好ましくは5.0質量部以下、より好ましくは4.0質量部以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷雪上操縦安定性が得られる傾向がある。
ベーストレッド用ゴム組成物のゴム成分としては、氷雪上操縦安定性等の観点から、前記イソプレン系ゴム及びBRが好ましく、NR及びBRがより好ましい。
なお、シリカのN2SAは、ASTM D3037−81に準じてBET法で測定される値である。
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。また、該カーボンブラックのN2SAの下限又は上限は、114m2/gでもよい。
ベーストレッド用ゴム組成物において、硫黄の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.3質量部以上、より好ましくは1.0質量部以上、更に好ましくは1.5質量部以上である。また、上記含有量は、好ましくは10.0質量部以下、より好ましくは7.0質量部以下、更に好ましくは5.0質量部以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷雪上操縦安定性が得られる傾向がある。
ベーストレッド用ゴム組成物において、加硫促進剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.3質量部以上、より好ましくは1.0質量部以上である。また、上記含有量は、好ましくは5.0質量部以下、より好ましくは3.0質量部以下である。上記範囲内にすることで、良好な氷雪上操縦安定性が得られる傾向がある。
すなわち、前記成分を配合したゴム組成物を、未加硫の段階でキャップトレッド、ベーストレッドの形状にあわせて押出し加工し、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する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することによりタイヤを得る。
(キャップトレッド用材料)
NR:TSR
BR:宇部興産(株)製のBR−150B(シス含量97質量%以上)
カーボンブラック1:キャボットジャパン(株)製のショウブラックN134(N2SA148m2/g)
シリカ:Evonik社製のULTRASIL VN3(N2SA175m2/g)
シランカップリング剤:エボニックデグッサ社製のSi69(ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド)
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛2種
ステアリン酸:日油(株)製のビーズステアリン酸つばき
老化防止剤6PPD:大内新興化学工業(株)製のノクラック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)
アロマオイル:(株)ジャパンエナジー製のX140(アロマオイル)
ミネラルオイル:出光興産(株)製のPS−32(ミネラルオイル)
液状ジエン系重合体:サートマー社製のRICON100(液状SBR、Mw5000)
テルペン系樹脂1:ヤスハラケミカル(株)製のYSレジンPX1150(テルペン樹脂、軟化点115℃)
テルペン系樹脂2:ヤスハラケミカル(株)製のYSレジンPX1250(テルペン樹脂、軟化点125℃)
硫黄:鶴見化学工業(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤1:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS(N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
加硫促進剤2:大内新興化学工業(株)製のノクセラーD(N,N’−ジフェニルグアニジン)
NR:TSR
BR:宇部興産(株)製のBR150B(シス含有量97質量%)
シリカ:Evonik社製のULTRASIL VN3(N2SA175m2/g)
カーボンブラック2:三菱化学(株)製のダイアブラックI(N2SA:114m2/g)
オイル(TDAE):H&R社製のVivatec500(TDAEオイル)
ワックス:大内新興化学工業(株)製の「サンノックワックス」
ステアリン酸:日油(株)製のビーズステアリン酸つばき
老化防止剤:大内新興化学工業(株)製のノクラック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)
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛2種
硫黄:鶴見化学工業(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤1:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS(N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
表1〜6に示す配合内容に従い、(株)神戸製鋼所製の1.7Lバンバリーミキサーを用いて、硫黄及び加硫促進剤以外の材料を150℃の条件下で5分間混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて、80℃の条件下で5分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。
表7に示す配合内容に従い、(株)神戸製鋼所製の1.7Lバンバリーミキサーを用いて、硫黄及び加硫促進剤以外の材料を150℃の条件下で5分間混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて、80℃の条件下で5分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。
得られた未加硫キャップトレッドゴム組成物をキャップトレッド、未加硫ベーストレッドゴム組成物をベーストレッドの形状にそれぞれ成形し、タイヤ成型機上で、他のタイヤ部材と共に貼り合わせて未加硫タイヤを形成し、170℃で10分間加硫し、試験用タイヤ(サイズ205/70R15、乗用車用スタッドレスタイヤ)を製造した。
試験用タイヤを以下の方法で評価し、結果を表1〜6に示した。なお、基準比較例は、表1は比較例1−1、表2は比較例2−1、表3は比較例3−1、表4は比較例4−1、表5は比較例5−1、表6は比較例6−1である。
GABO社製イプレクサーを用い、前記試験用タイヤのキャップトレッドから試験片(加硫ゴム組成物)を採取し、−30℃tanδ、0℃E*を測定した。測定条件は以下のとおりである。
−30℃tanδ:測定温度−30℃、初期歪10%、動歪2.5%、周波数10Hz
0℃E*:測定温度0℃、初期歪10%、動歪2.5%、周波数10Hz
前記試験用タイヤを国産2000ccのFR車に装着し、下記の条件において、氷上の実車性能(操縦安定性)を評価した。なお、試験用タイヤ試験場所は住友ゴム工業株式会社の北海道名寄テストコースで行い、氷上気温は−1〜−6℃であった。
ハンドリング性能(フィーリング評価):上記車両を用いて発進、加速、停止について、フィーリングによる評価を行った。基準比較例を100として指数表示し、指数が大きいほど、実車での氷上操縦安定性が良好であることを示す。
前記試験用タイヤを国産FF2000ccの全輪に装着し、テストコース(乾燥路面)でドライバーの官能評価により、ドライ操縦安定性を評価した。基準比較例を100として指数表示し、指数が大きいほど、乾燥路面での操縦安定性が良好である。
前記試験用タイヤを国産FF車に装着し、走行距離8000km後のタイヤトレッド部の溝探さを測定した。測定値からタイヤ溝深さが1mm減るときの走行距離を算出し、下記式により指数化した。
(耐摩耗性指数)=(1mm溝深さが減るときの走行距離)/(基準比較例のタイヤ溝が1mm減るときの走行距離)×100
指数が大きいほど、耐摩耗性が良好であることを示す。
前記試験用タイヤの製造コストについて、基準比較例を100とし、指数表示した。指数が大きいほど、製造コストが低いことを示す。
11c キャップトレッド面
Pc キャップトレッド面11c上の点
Tc 点Pcにおけるキャップトレッド11の厚み
12 ベーストレッド
12b ベーストレッド面
Pb ベーストレッド面12b上の点
Tb 点Pbにおけるベーストレッド12の厚み
21 インナーライナー
22 カーカス
23 ベルト
23A 内側層
23B 外側層
24 バンド
Claims (7)
- 前記キャップトレッドは、ゴム成分及び常温で固体状態のレジンを含むキャップトレッド用ゴム組成物から作製される請求項1〜3のいずれかに記載のタイヤ。
- 前記ゴム成分がイソプレン系ゴム、前記レジンがテルペン系樹脂である請求項4記載のタイヤ。
- 前記ゴム成分100質量%中の前記イソプレン系ゴムの含有量が40質量%を超えるものであり、
前記ゴム成分100質量部に対する前記レジンの含有量が5質量部以上である請求項5に記載のタイヤ。 - 冬用タイヤである請求項1〜6のいずれかに記載のタイヤ。
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