JP2024032596A - 重荷重用タイヤ - Google Patents
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Abstract
【課題】耐偏摩耗性能の向上を図ることができる重荷重用タイヤを提供すること。【解決手段】トレッド部を有する重荷重用タイヤであって、前記トレッド部は、タイヤ周方向に連続して延びる複数の周方向溝を有し、前記トレッド部は、トレッド面を構成する第一層と、前記第一層のタイヤ半径方向内側に隣接する第二層と、前記第二層のタイヤ半径方向内側に存在する第三層とを少なくとも備え、前記第一層、前記第二層、および前記第三層がそれぞれゴム成分を含有するゴム組成物により構成され、前記第二層を構成するゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδ2)に対する前記第一層を構成するゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδ1)の比(70℃tanδ1/70℃tanδ2)が1.0未満であり、タイヤ外径をDt(m)、前記第一層の厚みをt1(mm)、前記周方向溝の最深部の溝深さをH(mm)としたとき、70℃tanδ2/Dtが0.09超であり、t1/Hが0.90以下である重荷重用タイヤ。【選択図】なし
Description
本発明は、重荷重用タイヤに関する。
特許文献1には、キャップゴム層とベースゴム層からなるトレッド部を備え、耐摩耗性を悪化させずに、低燃費性を実現した空気入りタイヤが記載されている。
特許文献1では、トレッドの陸部(ブロック)は単一のゴム層により構成されている。そのため、重荷重用タイヤのように荷重が大きいタイヤに適用すると、トレッドゴムに局所的に大きな荷重が加わった際に偏摩耗が発生することが懸念される。
本発明は、耐偏摩耗性能の向上を図ることを目的とする。
本発明は、トレッド部を有する重荷重用タイヤであって、前記トレッド部は、タイヤ周方向に連続して延びる複数の周方向溝を有し、前記トレッド部は、トレッド面を構成する第一層と、前記第一層のタイヤ半径方向内側に隣接する第二層と、前記第二層のタイヤ半径方向内側に存在する第三層とを少なくとも備え、前記第一層、前記第二層、および前記第三層がそれぞれゴム成分を含有するゴム組成物により構成され、前記第二層を構成するゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδ2)に対する前記第一層を構成するゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδ1)の比(70℃tanδ1/70℃tanδ2)が1.0未満であり、タイヤ外径をDt(m)、前記第一層の厚みをt1(mm)、前記周方向溝の最深部の溝深さをH(mm)としたとき、70℃tanδ2/Dtが0.09超であり、t1/Hが0.90以下である重荷重用タイヤに関する。
本発明によれば、耐偏摩耗性能の向上を図ることができる重荷重用タイヤが提供される。
本発明の一実施形態であるタイヤは、トレッド部を有する重荷重用タイヤであって、前記トレッド部は、タイヤ周方向に連続して延びる複数の周方向溝を有し、前記トレッド部は、トレッド面を構成する第一層と、前記第一層のタイヤ半径方向内側に隣接する第二層と、前記第二層のタイヤ半径方向内側に存在する第三層とを少なくとも備え、前記第一層、前記第二層、および前記第三層がそれぞれゴム成分を含有するゴム組成物により構成され、前記第二層を構成するゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδ2)に対する前記第一層を構成するゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδ1)の比(70℃tanδ1/70℃tanδ2)が1.0未満であり、タイヤ外径をDt(m)、前記第一層の厚みをt1(mm)、前記周方向溝の最深部の溝深さをH(mm)としたとき、70℃tanδ2/Dtが0.09超であり、t1/Hが0.90以下である重荷重用タイヤである。
本発明のタイヤの耐偏摩耗性能が改善される理由については、理論に拘束されることは意図しないが、以下のように考えられる。
周方向溝の最深部の溝深さに対する第一層の厚みの比(t1/H)を0.90以下とすることで、周方向溝の溝底の最深部を、第二層の外面よりもタイヤ半径方向内側に位置するように形成されるので、ブロック内部が2以上のゴム層で形成されるようになる。そして、第二層の70℃tanδを第一層の70℃tanδより大きくすることにより、ブロック内部で走行時の変形エネルギーを熱で逃がすことでき、陸部内での耐摩耗性能を向上することができると考えられる。また、第一層の70℃tanδの値を小さくすることで、ブロック外部の発熱が抑制され、ブロック部の表面が高温になり柔らかくなることで、耐摩耗性能が悪化することを抑制することができると考えられる。さらに、トレッド部を三層以上とすることで、第一層から変形や衝撃がトレッド内部へ伝わる際、第二層のタイヤ半径方向内側にさらに界面が存在することで、この界面部で吸収しやすくすることができると考えられる。
一方、タイヤ外径が大きくなると、タイヤの慣性によるエネルギーが大きくなり、かつトレッドの任意の点が路面に触れている時間が長くなる。そのため、タイヤ外径が大きくなると、トレッドに伝わるエネルギーも増え、単位距離進む際に路面に接触している時間も長くなる。このことから、タイヤ外径に対する第二層の70℃tanδの比を所定の値より大きくすることで、トレッド内部での変形を吸収する効果を大きくすることができると考えられる。
そして、これらが協働することで、各陸部において第二層および界面で路面からの局所的な変形を吸収させ、かつ第一層の発熱によるゴムの軟化を抑制することができることから、接地時に変形が大きくなる陸部での耐摩耗性能が向上し、均一に摩耗するようになるため、耐偏摩耗性能の向上を図ることができると考えられる。
タイヤに荷重がかかった際、第二層が発熱することでエネルギーを逃がせるようにするする観点から、70℃tanδ2は0.11超であることが好ましい。
第一層の温度上昇によるゴムの軟化を抑制する観点から、70℃tanδ1は0.10未満であることが好ましい。
トレッド部の接地面におけるランド比Rに対する70℃tanδ1の比(70℃tanδ1/R)は、0.120未満であることが好ましい。
70℃tanδ1/Rを前記の範囲とし、第一層の70℃tanδが大きくなるにつれて、ランド比Rを大きくすることで、第一層の変形が減少し、発熱が抑制されると考えられる。その結果、第一層の軟化が低減され、耐偏摩耗性能が向上すると考えられる。
第一層のショア硬度(Hs)は、65以上であることが好ましい。
第一層のショア硬度(Hs)を前記の範囲とし、第一層の変形を抑制することで、耐偏摩耗性能を向上させることができると考えられる。
70℃tanδ2/Rは、0.165以上であることが好ましい。
70℃tanδ2/Rを前記の範囲とし、ランド比Rに対して第二層の70℃tanδを大きくすることで、第二層でのエネルギーの吸収効率が高まり、耐偏摩耗性能が向上すると考えられる。
第二層を構成するゴム組成物の200%延伸時のモジュラスM2は、9.0MPa以下であることが好ましい。
第二層を構成するゴム組成物の200%延伸時のモジュラスを前記の範囲とすることで、第一層で吸収しきれなかった路面からの変形が生じた際に、第二層内が柔軟に変形し、変形を吸収しやすくすることができると考えられる。
第二層を構成するゴム組成物中の、カーボンブラックに対するシリカの質量含有比は、0.50以上であることが好ましい。
中間ゴム層である第二層にシリカを配合し伸びを向上させることで、ブロックが受ける衝撃を緩和させることができ、耐偏摩耗性能が向上すると考えられる。
第二層を構成するゴム組成物の破断時伸びEB2は、500%以上であることが好ましい。
第二層を構成するゴム組成物の破断時伸びを前記の範囲とすることで、第二層を変形しやすくすることができると考えられる。
第一層を構成するゴム成分は、本発明の効果の観点から、イソプレン系ゴムを含むことが好ましい。
第二層を構成するゴム成分中の総スチレン量は、20質量%未満であることが好ましい。
第二層を構成するゴム成分中の総スチレン量を前記の範囲とすることで、第二層内に微細なスチレンドメインを形成させ、スチレンドメインと周囲のゴム分子鎖との界面により外部からの変形を吸収しやすくすることができると考えられる。
第三層を構成するゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδ3)に対する70℃tanδ2の比(70℃tanδ2/70℃tanδ3)は、1.0超であることが好ましい。
第三層を構成するゴム組成物の発熱性に対して、第二層の発熱性を高めておくことで、第一層で吸収しきれない変形が生じた場合においても、第二層で変形を吸収しやすくすることができると考えられる。
Hは、本発明の効果の観点から、10mm超20mm未満であることが好ましい。
周方向溝の少なくとも一つの溝壁には、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ることが好ましい。
周方向溝の溝壁にかかる凹部を設けることで、トレッド内部に空隙を形成させ、当該空隙部で衝撃の吸収および伝播の抑制を行うことができると考えられる。
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た周方向溝の、前記凹部のタイヤ半径方向外側端部からトレッド表面までの距離をLとしたとき、L/t1は1.0超であることが好ましい。
第一層よりもタイヤ半径方向内側に凹部が存在することにより、第二層目以降に前記空隙が生じることとなり、タイヤ内部で衝撃、変形を吸収しやすくすることができると考えられる。
前記トレッド部はタイヤ幅方向に延びる複数の横溝を有することが好ましい。
トレッド部が横溝を有することにより、ブロック部がタイヤ周方向にも変形しやすくなると考えられる。
<定義>
「トレッド部」は、タイヤの接地面を形成する部分であり、タイヤ半径方向断面において、ベルト層やベルト補強層、カーカス層などのスチールやテキスタイル材料によりタイヤ骨格を形成する部材を備える場合には、それらよりもタイヤ半径方向外側の部材である。
「トレッド部」は、タイヤの接地面を形成する部分であり、タイヤ半径方向断面において、ベルト層やベルト補強層、カーカス層などのスチールやテキスタイル材料によりタイヤ骨格を形成する部材を備える場合には、それらよりもタイヤ半径方向外側の部材である。
「正規リム」は、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、JATMAであれば“標準リム”、TRAであれば“Design Rim”、ETRTOであれば“Measuring Rim”であり、JATMA、ETRTO、TRAの順に参照し、参照時に適用サイズがあればその規格に従う。
「正規内圧」は、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、JATMAであれば“最高空気圧”、TRAであれば表“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”に記載の最大値、ETRTOであれば“INFLATION PRESSURE”であり、前記正規リム同様にJATMA、ETRTO、TRAの順に参照し、参照時に適用サイズがあればその規格に従う。
「正規状態」は、タイヤが正規リムにリム組みされかつ正規内圧が充填され、しかも、無負荷の状態である。なお、本明細書において、特に断りがない場合、タイヤ各部の寸法は、前記正規状態で測定される。
「正規荷重」は、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、JATMAであれば“最大負荷能力”、TRAであれば表“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”に記載の最大値、ETRTOであれば“LOAD CAPACITY”であり、前記正規リムおよび前記正規内圧同様にJATMA、ETRTO、TRAの順に参照し、参照時に適用サイズがあればその規格に従う。
「接地端」とは、正規状態のタイヤに正規荷重が負荷されキャンバー角0度で平面に接地したときの最もタイヤ幅方向外側の接地位置である。
「トレッド部を構成する各ゴム層の厚み」は、タイヤを、タイヤ回転軸を含む面で切断した断面において、タイヤ赤道面上における各ゴム層の厚みを指す。例えば、第一層の厚みは、タイヤ赤道面上における、トレッド最表面から第一層のタイヤ半径方向内側界面までのタイヤ半径方向の直線距離を指す。なお、タイヤ赤道面上に周方向溝を有する場合には、トレッド部を構成する各ゴム層の厚みは、タイヤ赤道面に最も近い陸部のタイヤ幅方向中央部における各ゴム層の厚みとする。「タイヤ赤道面に最も近い陸部」とは、タイヤ赤道面に存在する周方向溝の、タイヤ赤道面に最も近い溝縁を有する陸部を指すものとし、そのような陸部がタイヤ幅方向両横に存在する場合は、トレッド部を構成する各ゴム層の厚みは、当該2つの陸部のタイヤ幅方向中央部における各ゴム層の厚みの平均値とする。また、タイヤ赤道面上の陸部に通電部材などが存在し、界面が不明瞭である場合には、通電部材などにより遮られた界面を仮想的につなぎ合わせて測定するものとする。
周方向溝、横溝を含め「溝」は、少なくとも3mmよりも大きい深さの凹みをいう。特にタイヤ表面における開口幅が2mm以下のものを「サイプ」と呼ぶ。
「ブロック」とは、トレッド部に形成されたトレッド表面における開口幅が2.0mmよりも大きい周方向溝、横溝、および接地端により区切られた領域を指し、幅方向溝を有さない場合には、前記周方向溝および接地端部により区切られた、陸部を指す。
「ランド比R」は、正規状態のタイヤに正規荷重が負荷され、キャンバー角0度で平面に接地したとき、全ての溝を埋めたと仮定した状態でのトレッド面の全表面積に対する、接地する接地面の全面積の比である。ここで、全ての溝とは、前記の周方向溝および横溝に該当しない溝を含むものとする。
「周方向溝の最深部の溝深さ」は、トレッド面と周方向溝の溝底の最深部との距離によって求められる。なお、周方向溝の溝底の最深部とは、ブロックに隣接した周方向溝のうち、最も深い溝深さを有する周方向溝の溝底の最深部である。
溝壁に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た周方向溝の、前記凹部のタイヤ半径方向外側端部からトレッド表面までの距離Lは、タイヤ半径方向断面において、タイヤ表面側からタイヤ内側方向に向けて溝幅が広がる変曲点から、該周方向溝のタイヤ最表面側での端部を繋いだ直線までの直線距離を指す(図3)。該周方向溝が、タイヤ表面側の端部からタイヤ内側に向けて溝幅が漸増し続ける場合には、Lは0である。
「軟化剤」とは、ゴム成分に可塑性を付与する材料であり、ゴム組成物からアセトンを用いて抽出される成分である。軟化剤は、25℃で液体(液状)の軟化剤および25℃で固体の軟化剤を含む。ただし、通常タイヤ工業で使用されるワックスおよびステアリン酸は含まないものとする。
「軟化剤の含有量」は、予めオイル、樹脂成分、液状ゴム成分等の軟化剤により伸展された伸展ゴム成分中に含まれる軟化剤の量も含む。また、オイルの含有量、樹脂成分の含有量、液状ゴムの含有量についても同様であり、例えば、伸展成分がオイルである場合には伸展オイルはオイルの含有量に含まれる。
<測定方法>
「トレッド部を構成する各ゴム層の厚み」は、タイヤを、タイヤ回転軸を含む面で切断し、ビード部の幅を正規リムの幅に合わせた状態で測定される。
「トレッド部を構成する各ゴム層の厚み」は、タイヤを、タイヤ回転軸を含む面で切断し、ビード部の幅を正規リムの幅に合わせた状態で測定される。
「70℃tanδ」は、温度70℃、周波数10Hz、初期歪10%、動歪1%、伸長モードの条件下で測定する損失正接である。70℃tanδ測定用サンプルは、長さ20mm×幅4mm×厚さ1mmの加硫ゴム組成物である。タイヤから切り出して作製する場合には、タイヤのトレッド部から、タイヤ周方向が長辺、タイヤ半径方向が厚さ方向となるように切り出す。
「ショア硬度」は、JIS K 6253-3:2012に準拠し、デュロメータータイプAを用いて温度23℃の条件下で測定するショア硬度(Hs)である。ショア硬度測定用サンプルは、トレッド部から、タイヤ半径方向が厚さ方向となるように切り出して作製する。また、測定は、硬度測定用サンプルの接地面側から測定器具をサンプルに押し付けて行う。
「破断時伸びEB」は、JIS K 6251:2017に準拠し、23℃雰囲気下にて、引張速度3.3mm/秒の条件で測定する破断時伸び(切断時伸び)(%)である。EB測定用サンプルは、厚さ1mmのダンベル状7号形の加硫ゴム試験片である。タイヤから切り出して作製する場合には、タイヤのトレッド部から、タイヤ周方向が引張方向、タイヤ半径方向が厚さ方向となるように切り出す。
「200%延伸時のモジュラス」は、JIS K 6251:2017に準拠し、23℃雰囲気下にて、引張速度3.3mm/秒の条件で測定する、列理方向(押出しまたはせん断処理によりゴムシートを形成する際の圧延方向)への伸び200%時の引張応力(MPa)である。本測定用サンプルは、EBの場合と同様にして作製される。
「接地面の全面積」は、タイヤの接地形状から計算される。接地形状は、正規リムに組み付け、正規内圧を加え、25℃で24時間静置した後、トレッド表面に墨を塗り、最大負荷能力の荷重を負荷して厚紙に押しつけ(キャンバー角は0度)、紙に転写させることで得られる。そして、タイヤを周方向に72度ずつ回転させて、5か所で転写させる。すなわち、5回、接地形状を得る。実接地面積は、墨部分の面積の5か所平均値により求められる。
「スチレン含量」は、1H-NMR測定により算出される値であり、例えば、SBR等のスチレンに由来する繰り返し単位を有するゴム成分に適用される。「シス含量(シス-1,4-結合ブタジエン単位量)」は、JIS K 6239-2:2017に従い、赤外吸収スペクトル分析により算出される値であり、例えば、BR等のブタジエンに由来する繰り返し単位を有するゴム成分に適用される。
「ゴム成分中の総スチレン量」とは、ゴム成分100質量%中に含まれるスチレン単位の合計含有量(質量%)であって、各ゴム成分について、それぞれ、スチレン含量(質量%)にゴム成分中の質量分率を乗じて得られる値を算出し、それら値を総和した値である。具体的にはΣ(各スチレン単位含有ゴムのスチレン含量(質量%)×各スチレン単位含有ゴムのゴム成分中の含有量(質量%)/100)により算出される。
「重量平均分子量(Mw)」は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)(例えば、東ソー(株)製のGPC-8000シリーズ、検出器:示差屈折計、カラム:東ソー(株)製のTSKGEL SUPERMALTIPORE HZ-M)による測定値を基に、標準ポリスチレン換算により求めることができる。例えば、SBR、BR等に適用される。
「カーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)」は、JIS K 6217-2:2017に準じて測定される。「シリカの窒素吸着比表面積(N2SA)」は、ASTM D3037-93に準じてBET法で測定される。
「樹脂成分の軟化点」は、JIS K 6220-1:2015 7.7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。
本発明の一実施形態であるタイヤの作製手順について、以下に詳細に説明する。但し、以下の記載は本発明を説明するための例示であり、本発明の技術的範囲をこの記載範囲にのみ限定する趣旨ではない。
[タイヤ]
図1に、本発明の一実施形態に係るタイヤのトレッドパターンを平面に展開した展開図の一例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。トレッド部1には、図1に示すように、タイヤ周方向に連続して延びる周方向溝3、4、5によって、各一対のセンター陸部6、6、ミドル陸部7、7、および、ショルダー陸部8、8が設けられている。センター陸部6は、センター周方向溝3とミドル周方向溝4との間に形成されている。ミドル陸部7は、ミドル周方向溝4とショルダー周方向溝5との間に形成されている。ショルダー陸部8は、ショルダー周方向溝5と接地端Teとの間に形成されている。
図1に、本発明の一実施形態に係るタイヤのトレッドパターンを平面に展開した展開図の一例を示すが、本発明はこれに限定されるものではない。トレッド部1には、図1に示すように、タイヤ周方向に連続して延びる周方向溝3、4、5によって、各一対のセンター陸部6、6、ミドル陸部7、7、および、ショルダー陸部8、8が設けられている。センター陸部6は、センター周方向溝3とミドル周方向溝4との間に形成されている。ミドル陸部7は、ミドル周方向溝4とショルダー周方向溝5との間に形成されている。ショルダー陸部8は、ショルダー周方向溝5と接地端Teとの間に形成されている。
センター陸部6には、センター陸部6を横断し、センター周方向溝3およびミドル周方向溝4と連通するセンター横溝19が複数本設けられ、独立したブロックが形成されている。ミドル陸部7には、ミドル陸部7を横断し、ミドル周方向溝4およびショルダー周方向溝5と連通するミドル横溝20が複数本設けられ、独立したブロックが形成されている。ショルダー陸部8には、ショルダー周方向溝5と連通するショルダー横溝21が複数本設けられている。
図1において、センター周方向溝3は、ジグザグ状にのびている。また、センター周方向溝3は、センター長辺部3Aと、センター短辺部3Bとを交互に含んでいる。センター長辺部3Aは、タイヤ周方向に対して一方側に傾斜している。センター短辺部3Bは、センター長辺部3Aとは逆向きに傾斜している。
図1において、センター横溝19およびミドル横溝20は、直線状にのびているが、このような態様に限定されるものではなく、例えば、波状や正弦波状やジグザグ状にのびるものでもよい。
センター陸部6には、センター周方向溝3およびミドル周方向溝4と連通するセンターサイプ22が設けられている。かかるサイプは、センター陸部6のタイヤ周方向のブロック縁の接地時、幅を閉じる向きに変形するので、隣り合うサイプの壁面同士が密着して支え合い、陸部の剛性低下を抑制することができる。センターサイプ22は、ジグザグ状にのびているが、このような態様に限定されるものではなく、例えば、波状や正弦波状や直線状にのびるものでもよい。
トレッド部の接地面におけるランド比Rは、0.65以上が好ましく、0.70以上がより好ましく、0.75以上がさらに好ましい。また、ランド比Rは、0.95以下が好ましく、0.90以下がより好ましく、0.85以下がさらに好ましい。
図2は、本実施形態に係る周方向溝の一部が示された断面図である。図2において、上下方向がタイヤの半径方向であり、左右方向がタイヤの軸方向であり、紙面に垂直な方向がタイヤの周方向である。
図示される通り、本実施形態に係るタイヤのトレッド部は、第一層11、第二層12および第三層13を備え、第一層11の外面がトレッド面を構成し、第二層12が第一層11のタイヤ半径方向内側に隣接し、第三層13が第二層12のタイヤ半径方向内側に存在している。また、本発明の目的が達成される限り、第二層12と第三層13との間、および/または第三層13とベルト層(非図示)との間に、さらに1または2以上のゴム層を有していてもよい。
第一層11の厚みt1は、本発明の効果の観点から、5mm以上が好ましく、8mm以上がより好ましく、10mm以上がさらに好ましい。一方、t1は、20mm以下が好ましく、18mm以下がより好ましく、15mm以下がさらに好ましい。
第二層12の厚みt2は、本発明の効果の観点から、1mm以上が好ましく、3mm以上がより好ましく、5mm以上がさらに好ましい。一方、t2は、15mm以下が好ましく、12mm以下がより好ましく、10mm以下がさらに好ましい。
周方向溝の溝深さHは、本発明の効果の観点から、4mm超が好ましく、7mm超がより好ましく、10mm超がさらに好ましく、12mm超が特に好ましい。一方、Hは、26mm未満が好ましく、24mm未満がより好ましく、22mm未満がさらに好ましく、20mm未満が特に好ましい。
本実施形態に係るタイヤは、周方向溝の溝底の最深部が、第二層12の外面よりもタイヤ半径方向内側に位置するように形成され、ブロック内部が2以上のゴム層で形成される。t1/Hは、本発明の効果の観点から、0.90以下であり、0.85以下が好ましく、0.80以下がより好ましい。一方、t1/Hの下限値は特に制限されないが、0.20以上が好ましく、0.30以上がより好ましく、0.40以上がさらに好ましい。
周方向溝の少なくとも一つの溝壁には、トレッド部の踏面に表れる溝縁2よりも溝幅方向の外側に凹む凹部が設けることが好ましい。周方向溝の溝壁にかかる凹部を設けることで、トレッド内部に空隙を形成させ、当該空隙部で衝撃の吸収および伝播の抑制を行うことができると考えられる。図2では、周方向溝3は、両側の溝壁10に凹部9が設けられている。図2では、周方向溝3は、タイヤ表面側の端部からタイヤ半径方向内側に向けて溝幅が漸増し続けているが、このような態様に限定されない。
図3は、本実施形態に係る他の周方向溝の一部が示された断面図である。図3では、周方向溝3は、トレッド表面14から距離Lの範囲において溝幅が一定であり、そこからタイヤ半径方向内側に向けて溝幅が漸増し凹部9を形成している。
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た周方向溝の、前記凹部のタイヤ半径方向外側端部からトレッド表面までの距離Lは、t1よりも大きいことが好ましい。第一層よりもタイヤ半径方向内側に凹部が存在することにより、第二層目以降に前記空隙が生じることとなり、タイヤ内部で衝撃、変形を吸収しやすくすることができると考えられる。L/t1は、1.0超が好ましく、1.1超がより好ましく、1.2超がさらに好ましい。一方、L/t1の上限値は特に制限されないが、4.0未満が好ましく、3.0未満がより好ましく、2.0未満がさらに好ましい。
Lは、0mm超が好ましく、5mm超がより好ましく、8mm超がさらに好ましい。一方、Lは、25mm未満が好ましく、21mm未満がより好ましく、16mm未満がさらに好ましい。
周方向溝3の合計凹み量(図2および図3ではc1+c2)は、周方向溝3の溝幅W1の0.10~5.00倍が好ましく、0.20~3.00倍がより好ましく、0.30~1.00倍がさらに好ましい。なお、当該凹部を有する周方向溝が複数存在する場合には、何れかの周方向溝の合計凹み量が上記の関係を満たしていればよく、全ての凹部を有する溝が上記関係を満たしていてもよい。
第一層を構成するゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδ1)は、第一層の温度上昇によるゴムの軟化を抑制する観点から、0.20未満が好ましく、0.16未満がより好ましく、0.12未満がさらに好ましく、0.10未満が特に好ましい。一方、路面からの変形を吸収する観点からは、0.03以上が好ましく、0.04以上がより好ましく、0.05以上がさらに好ましい。
第二層を構成するゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδ2)は、タイヤに荷重がかかった際、第二層が発熱することでエネルギーを逃がせるようにするする観点から、0.07超が好ましく、0.09超がより好ましく、0.10超がさらに好ましく、0.11超が特に好ましい。一方、ブロック内部での過度な発熱性を抑制する観点から、0.30以下が好ましく、0.25以下がより好ましく、0.20以下がさらに好ましく、0.18以下が特に好ましい。
第三層を構成するゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδ3)は、ブロック内部での過度な発熱性を抑制する観点から、0.24以下が好ましく、0.19以下がより好ましく、0.14以下がさらに好ましく、0.09以下が特に好ましい。また、70℃tanδ3は、0.03以上が好ましく、0.04以上がより好ましく、0.05以上がさらに好ましい。
本実施形態では、70℃tanδ1/70℃tanδ2は1.0未満であり、0.95
未満が好ましく、0.90未満がより好ましく、0.85未満がさらに好ましく、0.80未満が特に好ましい。70℃tanδ1/70℃tanδ2を前記の範囲とすることで、ブロック内部でエネルギーを熱で逃がすことでき、耐偏摩耗性能を向上することができると考えられる。また、ブロック外部の発熱が抑制され、ブロック部の表面が高温になり柔らかくなることで、偏摩耗が悪化することを抑制することができると考えられる。一方、70℃tanδ1/70℃tanδ2の下限値は特に制限されないが、0.40超が好ましく、0.50超がより好ましく、0.60超がさらに好ましい。
未満が好ましく、0.90未満がより好ましく、0.85未満がさらに好ましく、0.80未満が特に好ましい。70℃tanδ1/70℃tanδ2を前記の範囲とすることで、ブロック内部でエネルギーを熱で逃がすことでき、耐偏摩耗性能を向上することができると考えられる。また、ブロック外部の発熱が抑制され、ブロック部の表面が高温になり柔らかくなることで、偏摩耗が悪化することを抑制することができると考えられる。一方、70℃tanδ1/70℃tanδ2の下限値は特に制限されないが、0.40超が好ましく、0.50超がより好ましく、0.60超がさらに好ましい。
70℃tanδ2/70℃tanδ3は、1.0超が好ましく、1.2超がより好ましく、1.4超がさらに好ましい。第三層を構成するゴム組成物の発熱性に対して、第二層の発熱性を高めておくことで、第一層で吸収しきれない変形が生じた場合においても、第二層で変形を吸収しやすくすることができると考えられる。一方、70℃tanδ2/70℃tanδ3の上限値は特に制限されないが、4.0未満が好ましく、3.0未満がより好ましい。
なお、各ゴム層の70℃tanδは、後記のゴム成分、フィラー、軟化剤の種類や配合量により適宜調整することができる。
第一層を構成するゴム組成物の200%延伸時のモジュラス(M1)は、15.0MPa以下が好ましく、14.0MPa以下がより好ましく、13.0MPa以下がさらに好ましく、12.0MPa以下が特に好ましい。また、第二層を構成するゴム組成物の200%延伸時のモジュラス(M2)は、13.0MPa以下が好ましく、11.0MPa以下がより好ましく、10.0MPa以下がさらに好ましく、9.0MPa以下が特に好ましい。一方、M1およびM2の下限値は特に制限されないが、2.0MPa以上が好ましく、3.0MPa以上がより好ましく、4.0MPa以上がさらに好ましい。なお、第三層を構成するゴム組成物の200%延伸時のモジュラスは、特に制限されない。
第一層を構成するゴム組成物の破断時伸び(EB1)は、420%以上が好ましく、440%以上がより好ましく、460%以上がさらに好ましい。また、第二層を構成するゴム組成物の破断時伸び(EB2)は、440%以上が好ましく、470%以上がより好ましく、500%以上がさらに好ましい。なお、EB1およびEB2の上限値は、特に制限されない。
なお、各ゴム層のEBおよび200%延伸時のモジュラスは、後記のゴム成分、フィラー、軟化剤等の種類や配合量により適宜調整することができる。
第一層のショア硬度(Hs)は、55以上が好ましく、60以上がより好ましく、65以上がさらに好ましい。第一層のショア硬度(Hs)を前記の範囲とし、第一層の変形を抑制することで、耐偏摩耗性を向上させることができると考えられる。また、第一層のショア硬度(Hs)は、80以下が好ましく、75以下がより好ましく、70以下がさらに好ましい。なお、ショア硬度は、ゴム成分、フィラー、可塑剤等の種類や配合量により適宜調整することができる。
タイヤ外径Dtは、0.70m以上が好ましく、0.80m以上がより好ましく、0.90m以上がさらに好ましい。また、Dtは、1.20m以下が好ましく、1.10m以下がより好ましい。
本実施形態では、70℃tanδ2/Dtは、0.09超であり、0.10超が好ましく、0.12超がより好ましく、0.14超がさらに好ましい。70℃tanδ2/Dtを前記の範囲とすることで、トレッド内部での変形を吸収する効果を大きくすることができると考えられる。一方、70℃tanδ2/Dtの上限値は特に制限されないが、0.24未満が好ましく、0.22未満がより好ましい。
70℃tanδ1/Rは、0.150未満が好ましく、0.140未満がより好ましく、0.130未満がさらに好ましく、0.120未満がさらに好ましく、0.115未満が特に好ましい。70℃tanδ1/Rを前記の範囲とし、第一層の70℃tanδが大きくなるにつれて、ランド比Rを大きくすることで、第一層の変形が減少し、発熱が抑制されると考えられる。一方、70℃tanδ1/Rの下限値は特に制限されないが、0.030以上が好ましく、0.040以上がより好ましく、0.050以上がさらに好ましく、0.060以上が特に好ましい。
70℃tanδ2/Rは、0.100以上が好ましく、0.130以上がより好ましく、0.160以上がさらに好ましく、0.165以上が特に好ましい。70℃tanδ2/Rを前記の範囲とし、第二層の70℃tanδに対してランド比Rを小さくすることで、第二層が変形し、発熱することでエネルギーを逃がしやすくなると考えられる。一方、70℃tanδ2/Rの上限値は特に制限されないが、0.270以下が好ましく、0.230以下がより好ましく、0.200以下がさらに好ましい。
[ゴム組成物]
本実施形態に係るタイヤは、前述したタイヤおよびトレッドの構成と、トレッド部の各層を構成するゴム組成物の前記の物性とが協働することにより、耐偏摩耗性能を改善することができる。以下、本実施形態に係るゴム組成物について説明するが、特に断りのない限り、トレッド部のいずれのゴム層にも適用可能なものとする。
本実施形態に係るタイヤは、前述したタイヤおよびトレッドの構成と、トレッド部の各層を構成するゴム組成物の前記の物性とが協働することにより、耐偏摩耗性能を改善することができる。以下、本実施形態に係るゴム組成物について説明するが、特に断りのない限り、トレッド部のいずれのゴム層にも適用可能なものとする。
<ゴム成分>
本実施形態に係るゴム組成物は、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く、イソプレン系ゴムを含むことがより好ましい。これらのゴム成分は、1種単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。さらに、これらのゴム成分は、カーボンブラックやシリカ等のフィラーと相互作用可能な変性基で処理された変性ゴムであってもよく、不飽和結合の一部を水素添加処理した水添ゴムであってもよい。第一層および第二層を構成するゴム成分は、イソプレン系ゴムを含むことが好ましく、イソプレン系ゴムおよびBRを含むことがより好ましい。
本実施形態に係るゴム組成物は、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く、イソプレン系ゴムを含むことがより好ましい。これらのゴム成分は、1種単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。さらに、これらのゴム成分は、カーボンブラックやシリカ等のフィラーと相互作用可能な変性基で処理された変性ゴムであってもよく、不飽和結合の一部を水素添加処理した水添ゴムであってもよい。第一層および第二層を構成するゴム成分は、イソプレン系ゴムを含むことが好ましく、イソプレン系ゴムおよびBRを含むことがより好ましい。
(イソプレン系ゴム)
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。
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。
NRとしては、特に限定されず、タイヤ業界において一般的なものを用いることができ、例えば、SIR20、RSS#3、TSR20等が挙げられる。
ゴム成分中のイソプレン系ゴムの含有量は、本発明の効果の観点から、20質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましく、40質量%以上がさらに好ましく、50質量%以上が特に好ましい。また、該含有量の上限値は特に制限されないが、例えば、100質量%、99質量%以下、95質量%以下、90質量%以下、85質量%以下とすることができる。
(BR)
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。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。
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。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。
ハイシスBRとしては、例えば、日本ゼオン(株)、宇部興産(株)、JSR(株)等より市販されているものを使用することができる。ハイシスBRを含有することで耐摩耗性能を向上させることができる。ハイシスBRのシス含量は、95質量%以上が好ましく、96質量%以上より好ましく、97質量%以上さらに好ましい。なお、BRのシス含量は、前記測定方法により測定される。
変性BRとしては、末端および/または主鎖がケイ素、窒素および酸素からなる群から選択される少なくとも一つの元素を含む官能基によって変性された変性ブタジエンゴム(変性BR)が好適に用いられる。
その他の変性BRとしては、リチウム開始剤により1,3-ブタジエンの重合を行ったのち、スズ化合物を添加することにより得られ、さらに変性BR分子の末端がスズ-炭素結合で結合されているもの(スズ変性BR)等が挙げられる。また、変性BRは、水素添加されていないもの、水素添加されているもののいずれであってもよい。
BRの重量平均分子量(Mw)は、耐摩耗性能の観点から、30万以上が好ましく、35万以上がより好ましく、40万以上がさらに好ましい。また、架橋均一性等の観点からは、200万以下が好ましく、100万以下がより好ましい。なお、BRのMwは、前記測定方法により測定される。
ゴム成分中のBRの含有量は、本発明の効果の観点から、50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、30質量%以下がさらに好ましく、25質量%以下が特に好ましい。また、該含有量の下限値は特に制限されないが、例えば、1質量%以上、3質量%以上、5質量%以上、7質量%以上とすることができる。
(SBR)
SBRとしては特に限定はなく、未変性の溶液重合SBR(S-SBR)や乳化重合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。なかでもS-SBRおよび変性SBRが好ましい。さらに、これらSBRの水素添加物(水素添加されたSBR)等も使用することができる。これらのSBR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としては特に限定はなく、未変性の溶液重合SBR(S-SBR)や乳化重合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。なかでもS-SBRおよび変性SBRが好ましい。さらに、これらSBRの水素添加物(水素添加されたSBR)等も使用することができる。これらのSBRは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本実施形態に係るSBRとして伸展SBRを用いることもでき、非伸展SBRを用いることもできる。伸展SBRを用いる場合、SBRの伸展量、すなわち、SBRに含まれる伸展軟化剤の含有量は、SBRのゴム固形分100質量部に対して、10~50質量部であることが好ましい。
前記で列挙されたSBRは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。前記で列挙された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)、ZSエラストマー(株)等より市販されているものを使用することができる。
SBRのスチレン含量は、40質量%以下が好ましく、36質量%以下がより好ましく、32質量%以下がさらに好ましく、28質量%以下が特に好ましい。また、SBRのスチレン含量は、5質量%以上が好ましく、7質量%以上がより好ましく、10質量%以上がさらに好ましい。なお、SBRのスチレン含量は、前記測定方法により測定される。
SBRの重量平均分子量(Mw)は、本発明の効果の観点から、10万以上が好ましく、20万以上がより好ましく、30万以上がさらに好ましい。また、架橋均一性の観点から、重量平均分子量は200万以下が好ましく、180万以下がより好ましく、150万以下がさらに好ましい。なお、SBRの重量平均分子量は、前記測定方法により測定される。
第二層を構成するゴム成分中のSBRの含有量は、例えば、ゴム成分中の総スチレン量が後述の範囲を満たすように適宜選択することができるが、50質量%以下が好ましく、40質量%以下がより好ましく、30質量%以下がさらに好ましく、20質量%以下が特に好ましい。また、該含有量の下限値は特に制限されないが、例えば、1質量%以上、3質量%以上、5質量%以上、7質量%以上とすることができる。なお、第一層および第三層を構成するゴム成分中のSBRの含有量は特に制限されない。
第二層を構成するゴム成分中の総スチレン量は、本発明の効果の観点から、20質量%未満が好ましく、16質量%未満がより好ましく、12質量%未満がさらに好ましく、8.0質量%未満が特に好ましい。また、第二層を構成するゴム成分中の総スチレン量の下限値は特に制限されないが、例えば、1.0質量%超、2.0質量%超、3.0質量超とすることができる。なお、第一層および第三層を構成するゴム成分中の総スチレン量は特に制限されない。
(その他のゴム成分)
本実施形態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、スチレンイソプレンゴム(SIR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、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)等のイソプレン系ゴム、SBR、およびBR以外のジエン系ゴム;ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム、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)、ヒドリンゴム等の非ジエン系ゴムが挙げられる。これらその他のゴム成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本実施形態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、スチレンイソプレンゴム(SIR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、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)等のイソプレン系ゴム、SBR、およびBR以外のジエン系ゴム;ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム、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)、ヒドリンゴム等の非ジエン系ゴムが挙げられる。これらその他のゴム成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本実施形態に係るゴム成分は、ジエン系ゴムを80質量%以上含むことが好ましく、90質量%以上がより好ましく、95質量%以上がさらに好ましく、98質量%以上が特に好ましく、ジエン系ゴムのみからなるゴム成分としてもよい。また、上記のゴム成分の他に、公知の熱可塑性エラストマーを含有してもよく、含有しなくてもよい。
<フィラー>
本実施形態に係るゴム組成物は、カーボンブラックおよび/またはシリカを含むフィラーが好適に使用される。第一層および第二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を含むことが好ましく、カーボンブラックおよびシリカを含むことがより好ましい。第三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を含むことが好ましい。
本実施形態に係るゴム組成物は、カーボンブラックおよび/またはシリカを含むフィラーが好適に使用される。第一層および第二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を含むことが好ましく、カーボンブラックおよびシリカを含むことがより好ましい。第三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を含むことが好ましい。
(カーボンブラック)
カーボンブラックとしては特に限定されず、例えば、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAF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。なお、一般的な鉱油を燃焼させて生成されるカーボンブラック以外に、リグニン等のバイオマス材料を用いたカーボンブラックを用いてもよい。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。
カーボンブラックとしては特に限定されず、例えば、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAF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。なお、一般的な鉱油を燃焼させて生成されるカーボンブラック以外に、リグニン等のバイオマス材料を用いたカーボンブラックを用いてもよい。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。
第一層を構成するゴム組成物に含まれるカーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は、補強性の観点から、70m2/g以上が好ましく、90m2/g以上がより好ましく、110m2/g以上がさらに好ましく、130m2/g以上が特に好ましい。また、低燃費性能および加工性の観点からは、200m2/g以下が好ましく、180m2/g以下がより好ましく、160m2/g以下がさらに好ましい。なお、カーボンブラックのN2SAは、前記測定方法により測定される。
第二層および第三層を構成するゴム組成物に含まれるカーボンブラックの窒素吸着比表面積(N2SA)は、補強性の観点から、10m2/g以上が好ましく、30m2/g以上がより好ましく、50m2/g以上がさらに好ましい。また、低燃費性能および加工性の観点からは、200m2/g以下が好ましく、160m2/g以下がより好ましく、120m2/g以下がさらに好ましい。
ゴム成分100質量部に対するカーボンブラックの含有量は、補強性の観点から、5質量部以上が好ましく、8質量部以上がより好ましく、15質量部以上がさらに好ましく、25質量部以上が特に好ましい。また、該含有量は、90質量部以下が好ましく、80質量部以下がより好ましく、70質量部以下がさらに好ましく、60質量部以下が特に好ましい。
(シリカ)
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。なお、上記のシリカの他に、もみ殻などのバイオマス材料を原料としたシリカを適宜用いてもよい。これらのシリカは、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。なお、上記のシリカの他に、もみ殻などのバイオマス材料を原料としたシリカを適宜用いてもよい。これらのシリカは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
シリカの窒素吸着比表面積(N2SA)は、低燃費性能および耐摩耗性能の観点から、120m2/g以上が好ましく、150m2/g以上がより好ましく、170m2/g以上がさらに好ましい。また、低燃費性能および加工性の観点からは、350m2/g以下が好ましく、300m2/g以下がより好ましく、250m2/g以下がさらに好ましい。なお、シリカのN2SAは、前記測定方法により測定される。
第一層および第二層を構成するゴム組成物のゴム成分100質量部に対するシリカの含有量は、本発明の効果の観点から、3質量部以上が好ましく、5質量部以上がより好ましく、10質量部以上がさらに好ましく、15質量部以上が特に好ましい。また、該含有量は、90質量部以下が好ましく、80質量部以下がより好ましく、70質量部以下がさらに好ましく、60質量部以下が特に好ましい。なお、第三層を構成するゴム組成物のゴム成分100質量部に対するシリカの含有量は、特に制限されない。
(その他のフィラー)
シリカおよびカーボンブラック以外のフィラーとしては、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、バイオ炭(BIOCHAR)等、従来からタイヤ工業において一般的に用いられているものを配合することができる。これらその他のフィラーは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
シリカおよびカーボンブラック以外のフィラーとしては、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、バイオ炭(BIOCHAR)等、従来からタイヤ工業において一般的に用いられているものを配合することができる。これらその他のフィラーは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ゴム成分100質量部に対するフィラーの合計含有量は、25質量部以上が好ましく、30質量部以上がより好ましく、35質量部以上がさらに好ましく、40質量部以上が特に好ましい。また、該含有量は、150質量部以下が好ましく、130質量部以下がより好ましく、110質量部以下がさらに好ましく、90質量部以下が特に好ましい。
第二層を構成するゴム組成物中の、カーボンブラックに対するシリカの質量含有比は、0.30以上が好ましく、0.40以上がより好ましく、0.50以上がさらに好ましく0.75以上が特に好ましく、1.0超が特に好ましい。中間ゴム層である第二層にシリカを配合し伸びを向上させることで、ブロックが受ける衝撃を緩和させることができ、耐偏摩耗性能が向上すると考えられる。また、該含有比は、本発明の効果の観点から、20以下が好ましく、15以下がより好ましく、10以下がさらに好ましく、5.0以下が特に好ましい。なお、第一層および第三層を構成するゴム組成物中の、カーボンブラックに対するシリカの質量含有比は、特に制限されない。
(シランカップリング剤)
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、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、2-メルカプトエチ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等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。シランカップリング剤としては、例えば、モメンティブ社等より市販されているものを使用することができる。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。
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、3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルトリエトキシシラン、2-メルカプトエチ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等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。シランカップリング剤としては、例えば、モメンティブ社等より市販されているものを使用することができる。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。
シランカップリング剤のシリカ100質量部に対する含有量は、シリカの分散性を高める観点から、1.0質量部以上が好ましく、3.0質量部以上がより好ましく、5.0質量部以上がさらに好ましい。また、コストおよび加工性の観点からは、20質量部以下が好ましく、15質量部以下がより好ましく、12質量部以下がさらに好ましい。
<その他の配合剤>
本実施形態に係るゴム組成物には、前記成分以外にも、従来タイヤ工業で一般に使用される配合剤、例えば、軟化剤、ワックス、ステアリン酸、酸化亜鉛、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤等を適宜含有することができる。
本実施形態に係るゴム組成物には、前記成分以外にも、従来タイヤ工業で一般に使用される配合剤、例えば、軟化剤、ワックス、ステアリン酸、酸化亜鉛、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤等を適宜含有することができる。
軟化剤としては、例えば、樹脂成分、オイル、液状ポリマー等が挙げられる。
樹脂成分としては、特に限定されないが、タイヤ工業で慣用される石油樹脂、テルペン系樹脂、ロジン系樹脂、フェノール系樹脂等の炭化水素樹脂が挙げられる。
石油樹脂としては、C5系石油樹脂、芳香族系石油樹脂、C5C9系石油樹脂等が挙げられる。
本明細書において「C5系石油樹脂」とは、C5留分を重合することにより得られる樹脂をいい、それらを水素添加したものや変性したものであってもよい。C5留分としては、例えば、シクロペンタジエン、ペンテン、ペンタジエン、イソプレン等の炭素数4~5個相当の石油留分が挙げられる。C5系石油樹脂しては、ジシクロペンタジエン樹脂(DCPD樹脂)が好適に用いられる。
本明細書において「芳香族系石油樹脂」とは、C9留分を重合することにより得られる樹脂をいい、それらを水素添加したものや変性したものであってもよい。C9留分としては、例えば、ビニルトルエン、アルキルスチレン、インデン、メチルインデン等の炭素数8~10個相当の石油留分が挙げられる。芳香族系石油樹脂の具体例としては、例えば、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。
本明細書において「C5C9系石油樹脂」とは、前記C5留分と前記C9留分を共重合することにより得られる樹脂をいい、それらを水素添加したものや変性したものであってもよい。C5留分およびC9留分としては、前記の石油留分が挙げられる。C5C9系石油樹脂としては、例えば、東ソー(株)、LUHUA社等より市販されているものを使用することができる。
テルペン系樹脂としては、α-ピネン、β-ピネン、リモネン、ジペンテン等のテルペン化合物から選ばれる少なくとも1種からなるポリテルペン樹脂;前記テルペン化合物と芳香族化合物とを原料とする芳香族変性テルペン樹脂;テルペン化合物とフェノール系化合物とを原料とするテルペンフェノール樹脂;並びにこれらのテルペン系樹脂に水素添加処理を行ったもの(水素添加されたテルペン系樹脂)が挙げられる。芳香族変性テルペン樹脂の原料となる芳香族化合物としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルトルエン等が挙げられる。テルペンフェノール樹脂の原料となる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、キシレノール等が挙げられる。
ロジン系樹脂としては、特に限定されないが、例えば天然樹脂ロジン、それを水素添加、不均化、二量化、エステル化等で変性したロジン変性樹脂等が挙げられる。
フェノール系樹脂としては、特に限定されないが、フェノールホルムアルデヒド樹脂、アルキルフェノールホルムアルデヒド樹脂、アルキルフェノールアセチレン樹脂、オイル変性フェノールホルムアルデヒド樹脂等が挙げられる。
樹脂成分の軟化点は、グリップ性能の観点から、60℃以上が好ましく、70℃以上がより好ましく、80℃以上がさらに好ましい。また、加工性、ゴム成分とフィラーとの分散性向上という観点からは、150℃以下が好ましく、140℃以下がより好ましく、130℃以下がさらに好ましい。なお、樹脂成分の軟化点は、前記測定方法により測定される。
樹脂成分を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、1質量部超が好ましく、3質量部超がより好ましく、5質量部超がさらに好ましい。また、発熱性抑制の観点からは、50質量部未満が好ましく、40質量部未満がより好ましく、30質量部未満がさらに好ましい。
オイルとしては、例えば、プロセスオイル、植物油脂、動物油脂等が挙げられる。プロセスオイルとしては、パラフィン系プロセスオイル(ミネラルオイル)、ナフテン系プロセスオイル、芳香族系プロセスオイル等が挙げられる。プロセスオイルの具体例としては、例えば、MES(Mild Extract Solvated)、DAE(Distillate Aromatic Extract)、TDAE(Treated Distillate Aromatic Extract)、TRAE(Treated Residual Aromatic Extract)、RAE(Residual Aromatic Extract)等が挙げられる。また、環境対策で多環式芳香族(polycyclic aromatic compound:PCA)化合物の含量の低いプロセスオイルを使用することもできる。前記低PCA含量プロセスオイルとしては、MES、TDAE、重ナフテン系オイル等が挙げられる。また、ライフサイクルアセスメントの観点から、ゴム混合機やエンジンに用いられた後の廃油や、調理店で使用された廃食用油を精製したものを用いてもよい。
オイルを含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、加工性の観点から、1質量部超が好ましく、3質量部超がより好ましく、5質量部超がさらに好ましい。また、耐摩耗性能の観点からは、90質量部未満が好ましく、70質量部未満がより好ましく、50質量部未満がさらに好ましく、30質量部未満が特に好ましい。
液状ポリマーは、常温(25℃)で液体状態のポリマーであれば特に限定されないが、例えば、液状ブタジエン重合体(液状BR)、液状イソプレンゴム重合体(液状IR)、液状スチレンブタジエン共重合体(液状SBR)、液状スチレンイソプレンゴム共重合体(液状SIR)、ミルセンやファルネセンを含む重合体等が挙げられる。これらの液状ポリマーは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
液状ポリマーを含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、1質量部超が好ましく、3質量部超がより好ましく、5質量部超がさらに好ましい。また、液状ポリマーの含有量は、50質量部未満が好ましく、40質量部未満がより好ましく、30質量部未満がさらに好ましい。
ゴム成分100質量部に対する軟化剤の含有量(複数の軟化剤を併用する場合は全ての合計量)は、特に制限されないが、1質量部超が好ましく、3質量部超がより好ましく、5質量部超がさらに好ましい。また、該含有量は、90質量部未満が好ましく、70質量部未満がより好ましく、50質量部未満がさらに好ましく、30質量部未満が特に好ましい。
ワックスとしては、特に限定されず、タイヤ工業において通常使用されるものをいずれも好適に用いることができ、例えば、石油系ワックス、鉱物系ワックス、合成ワックス等が挙げられ、石油系ワックスが好ましい。石油系ワックスとしては、例えば、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、これらの精選特殊ワックス等が挙げられ、パラフィンワックスが好ましい。なお、本実施形態に係るワックスは、ステアリン酸を含まないものとする。ワックスは、例えば、大内新興化学工業(株)、日本精蝋(株)、パラメルト社等より市販されているものを使用することができる。これらのワックスは、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ワックスを含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、ゴムの耐候性の観点から、0.5質量部超が好ましく、0.8質量部超がより好ましい。また、ブルームによるタイヤの白色化防止の観点からは、10質量部未満が好ましく、5.0質量部未満がより好ましい。
老化防止剤としては、特に限定されないが、例えば、アミン系、キノリン系、キノン系、フェノール系、イミダゾール系の各化合物や、カルバミン酸金属塩等の老化防止剤が挙げられ、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-イソプロピル-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン、N,N’-ジフェニル-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、N-シクロヘキシル-N’-フェニル-p-フェニレンジアミン等のフェニレンジアミン系老化防止剤、および2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン重合体、6-エトキシ-2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン等のキノリン系老化防止剤が好ましい。これらの老化防止剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
老化防止剤を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、ゴムの耐オゾンクラック性の観点から、0.5質量部超が好ましく、0.8質量部超がより好ましい。また、耐摩耗性能の観点からは、10質量部未満が好ましく、5.0質量部未満がより好ましい。
ステアリン酸を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、加工性の観点から、0.5質量部超が好ましく、1.0質量部超がより好ましく、1.5質量部超がさらに好ましい。また、加硫速度の観点からは、10質量部未満が好ましく、5.0質量部未満がより好ましい。
酸化亜鉛を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、加工性の観点から、0.5質量部超が好ましく、1.0質量部超がより好ましく、1.5質量部超がさらに好ましい。また、耐摩耗性能の観点からは、10質量部未満が好ましく、5.0質量部未満がより好ましい。
加硫剤としては硫黄が好適に用いられる。硫黄としては、粉末硫黄、油処理硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄等を用いることができる。
加硫剤として硫黄を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、十分な加硫反応を確保する観点から、0.1質量部超が好ましく、0.5質量部超がより好ましく、1.0質量部超がさらに好ましい。また、劣化防止の観点からは、5.0質量部未満が好ましく、4.0質量部未満がより好ましく、3.5質量部未満がさらに好ましい。なお、加硫剤として、オイル含有硫黄を使用する場合の加硫剤の含有量は、オイル含有硫黄に含まれる純硫黄分の合計含有量とする。
硫黄以外の加硫剤としては、例えば、アルキルフェノール・塩化硫黄縮合物、1,6-ヘキサメチレン-ジチオ硫酸ナトリウム・二水和物、1,6-ビス(N,N’-ジベンジルチオカルバモイルジチオ)ヘキサン等が挙げられる。これらの硫黄以外の加硫剤は、田岡化学工業(株)、ランクセス(株)、フレクシス社等より市販されているものを使用することができる。
加硫促進剤としては、例えば、スルフェンアミド系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤、ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤、カプロラクタムジスルフィド等が挙げられる。これら加硫促進剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、所望の効果がより好適に得られる点から、スルフェンアミド系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤、およびグアニジン系加硫促進剤からなる群から選ばれる1以上の加硫促進剤が好ましく、スルフェンアミド系加硫促進剤およびグアニジン系加硫促進剤を併用することがより好ましい。
スルフェンアミド系加硫促進剤としては、例えば、N-tert-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(TBBS)、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(CBS)、N,N-ジシクロヘキシル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(DCBS)等が挙げられる。なかでも、TBBSおよびCBSが好ましい。
チアゾール系加硫促進剤としては、例えば、2-メルカプトベンゾチアゾール(MBT)またはその塩、ジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィド(MBTS)、2-(2,4-ジニトロフェニル)メルカプトベンゾチアゾール、2-(2,6-ジエチル-4-モルホリノチオ)ベンゾチアゾール等が挙げられる。なかでも、MBTSおよびMBTが好ましく、MBTSがより好ましい。
グアニジン系加硫促進剤としては、例えば、1,3-ジフェニルグアニジン(DPG)、1,3-ジ-o-トリルグアニジン、1-o-トリルビグアニド、ジカテコールボレートのジ-o-トリルグアニジン塩、1,3-ジ-o-クメニルグアニジン、1,3-ジ-o-ビフェニルグアニジン、1,3-ジ-o-クメニル-2-プロピオニルグアニジン等が挙げられる。なかでも、DPGが好ましい。
加硫促進剤を含有する場合のゴム成分100質量部に対する含有量は、0.5質量部超が好ましく、1.0質量部超がより好ましく、1.5質量部超がさらに好ましい。また、加硫促進剤のゴム成分100質量部に対する含有量は、8.0質量部未満が好ましく、6.0質量部未満がより好ましく、4.0質量部未満がさらに好ましい。加硫促進剤の含有量を上記範囲内とすることにより、破壊強度および伸びが確保できる傾向がある。
[ゴム組成物およびタイヤの製造]
本実施形態に係るゴム組成物は、公知の方法により製造することができる。例えば、前記の各成分をオープンロール、密閉式混練機(バンバリーミキサー、ニーダー等)等のゴム混練装置を用いて混練りすることにより製造できる。
本実施形態に係るゴム組成物は、公知の方法により製造することができる。例えば、前記の各成分をオープンロール、密閉式混練機(バンバリーミキサー、ニーダー等)等のゴム混練装置を用いて混練りすることにより製造できる。
混練り工程は、例えば、加硫剤および加硫促進剤以外の配合剤および添加剤を混練りするベース練り工程と、ベース練り工程で得られた混練物に加硫剤および加硫促進剤を添加して混練りするファイナル練り(F練り)工程とを含んでなるものである。さらに、前記ベース練り工程は、所望により、複数の工程に分けることもできる。
混練条件としては特に限定されるものではないが、例えば、ベース練り工程では、排出温度150~170℃で3~10分間混練りし、ファイナル練り工程では、70~110℃で1~5分間混練りする方法が挙げられる。加硫条件としては、特に限定されるものではなく、例えば、150~200℃で10~30分間加硫する方法が挙げられる。
第一層11、第二層12、および第三層13を含むトレッドを備えたタイヤは、前記のゴム組成物を用いて、通常の方法により製造できる。すなわち、ゴム成分に対して上記各成分を必要に応じて配合した未加硫のゴム組成物を、所定の形状の口金を備えた押し出し機で第一層11、第二層12、および第三層13の形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、通常の方法にて成型することにより、未加硫タイヤを形成し、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、タイヤを製造することができる。加硫条件としては、特に限定されるものではなく、例えば、150~200℃で10~30分間加硫する方法が挙げられる。
[タイヤの用途]
本実施形態に係るタイヤは、重荷重用タイヤとして好適に使用することができる。なお、重荷重用タイヤとは、四輪で走行する自動車に装着されることを前提としたタイヤであり、その最大負荷能力が1000kg以上のものを指す。重荷重用タイヤの最大負荷能力は、1200kg以上が好ましく、1400kg以上がより好ましい。
本実施形態に係るタイヤは、重荷重用タイヤとして好適に使用することができる。なお、重荷重用タイヤとは、四輪で走行する自動車に装着されることを前提としたタイヤであり、その最大負荷能力が1000kg以上のものを指す。重荷重用タイヤの最大負荷能力は、1200kg以上が好ましく、1400kg以上がより好ましい。
以下では、実施をする際に好ましいと考えられる例(実施例)を示すが、本発明の範囲は実施例に限られない。以下に示す各種薬品を用いて、表1の配合に従って得られるトレッド部の第一層、第二層、および第三層を有する重荷重用タイヤを検討して下記評価方法に基づいて算出した結果を表2および表3に示す。
以下、実施例および比較例において用いる各種薬品をまとめて示す。
NR:TSR20
SBR:JSR(株)製のSBR1502(未変性E-SBR、スチレン含量:23.5質量%、Mw:44万、非油展)
BR:宇部興産(株)製のUBEPOL BR(登録商標)150B(未変性BR、シス含量:97質量%、Mw:44万)
カーボンブラック1:キャボットジャパン(株)製のVULCAN10H(N134、N2SA:144m2/g)
カーボンブラック2:キャボットジャパン(株)製のショウブラックN220(N2SA:111m2/g)
カーボンブラック3:キャボットジャパン(株)製のショウブラックN330(N2SA:75m2/g)
シリカ:エボニックデグサ社製のULTRASIL(登録商標)VN3(N2SA:175m2/g)
シランカップリング剤:エボニックデグサ社製のSi266(ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
オイル:出光興産(株)製のダイアナプロセスNH-70S(芳香族系プロセスオイル)
樹脂成分:クレイトン社製のSylvatraxx(登録商標)4401(α-メチルスチレンとスチレンとの共重合体、軟化点:85℃)
ワックス:日本精蝋(株)のオゾエース0355(パラフィンワックス)
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)
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:細井化学工業(株)製のHK-200-5(5%オイル含有粉末硫黄)
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(TBBS))
加硫促進剤2:大内新興化学工業(株)製のノクセラーD(1,3-ジフェニルグアニジン(DPG))加硫促進剤1: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)
NR:TSR20
SBR:JSR(株)製のSBR1502(未変性E-SBR、スチレン含量:23.5質量%、Mw:44万、非油展)
BR:宇部興産(株)製のUBEPOL BR(登録商標)150B(未変性BR、シス含量:97質量%、Mw:44万)
カーボンブラック1:キャボットジャパン(株)製のVULCAN10H(N134、N2SA:144m2/g)
カーボンブラック2:キャボットジャパン(株)製のショウブラックN220(N2SA:111m2/g)
カーボンブラック3:キャボットジャパン(株)製のショウブラックN330(N2SA:75m2/g)
シリカ:エボニックデグサ社製のULTRASIL(登録商標)VN3(N2SA:175m2/g)
シランカップリング剤:エボニックデグサ社製のSi266(ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
オイル:出光興産(株)製のダイアナプロセスNH-70S(芳香族系プロセスオイル)
樹脂成分:クレイトン社製のSylvatraxx(登録商標)4401(α-メチルスチレンとスチレンとの共重合体、軟化点:85℃)
ワックス:日本精蝋(株)のオゾエース0355(パラフィンワックス)
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)
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:細井化学工業(株)製のHK-200-5(5%オイル含有粉末硫黄)
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(TBBS))
加硫促進剤2:大内新興化学工業(株)製のノクセラーD(1,3-ジフェニルグアニジン(DPG))加硫促進剤1: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)
(実施例および比較例)
表1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、混練物を得る。次に、2軸オープンロールを用いて、該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る。該未加硫ゴム組成物を用いて、トレッドの第一層、第二層(厚さ:10mm)、および第三層(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、150℃で加硫して、表2および表3に記載の各試験用タイヤを得る。なお、周方向溝の溝幅W1は5mm、周方向溝の合計凹み量は2mmとする。
表1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、混練物を得る。次に、2軸オープンロールを用いて、該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る。該未加硫ゴム組成物を用いて、トレッドの第一層、第二層(厚さ:10mm)、および第三層(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、150℃で加硫して、表2および表3に記載の各試験用タイヤを得る。なお、周方向溝の溝幅W1は5mm、周方向溝の合計凹み量は2mmとする。
<tanδの測定>
各試験用タイヤのトレッド部の各ゴム層内部から、タイヤ周方向が長辺、タイヤ半径方向が厚さ方向となるように、長さ20mm×幅4mm×厚さ1mmで切り出して作製される各加硫ゴム試験片について、動的粘弾性測定装置(GABO社製のイプレクサーシリーズ)を用い、温度70℃、周波数10Hz、初期歪10%、動歪1%、伸長モードの条件下でtanδを測定する。
各試験用タイヤのトレッド部の各ゴム層内部から、タイヤ周方向が長辺、タイヤ半径方向が厚さ方向となるように、長さ20mm×幅4mm×厚さ1mmで切り出して作製される各加硫ゴム試験片について、動的粘弾性測定装置(GABO社製のイプレクサーシリーズ)を用い、温度70℃、周波数10Hz、初期歪10%、動歪1%、伸長モードの条件下でtanδを測定する。
<引張試験>
各試験用タイヤのトレッド部の各ゴム層内部から、タイヤ周方向が引張方向、タイヤ半径方向が厚さ方向となるように厚さ1mmで切り出されるダンベル状7号形の試験片について、JIS K 6251:2017に準じて、23℃雰囲気下にて、引張速度3.3mm/秒の条件で引張試験を実施し、破断時伸びEB(%)および200%延伸時のモジュラス(MPa)をそれぞれ測定する。
各試験用タイヤのトレッド部の各ゴム層内部から、タイヤ周方向が引張方向、タイヤ半径方向が厚さ方向となるように厚さ1mmで切り出されるダンベル状7号形の試験片について、JIS K 6251:2017に準じて、23℃雰囲気下にて、引張速度3.3mm/秒の条件で引張試験を実施し、破断時伸びEB(%)および200%延伸時のモジュラス(MPa)をそれぞれ測定する。
<ゴム硬度(Hs)の測定>
各試験用タイヤのトレッド部の第一層内部から、タイヤ半径方向が厚さ方向となるように切り出して作製される各加硫ゴム試験片について、JIS K6253-3:2012に準拠し、デュロメータータイプAを用いて、各ゴム試験片の温度23℃でのショア硬度(Hs)を測定する。
各試験用タイヤのトレッド部の第一層内部から、タイヤ半径方向が厚さ方向となるように切り出して作製される各加硫ゴム試験片について、JIS K6253-3:2012に準拠し、デュロメータータイプAを用いて、各ゴム試験片の温度23℃でのショア硬度(Hs)を測定する。
<耐偏摩耗性能>
各試験用タイヤを最大積載量10トン積みのトラック(2-D車)の全輪に装着する。乾燥アスファルト路面のテストコースを平均時速80km/時で10000km走行した後、後輪のセンターブロック、ミドルブロックおよびショルダーブロックのタイヤ周方向両側の摩耗量の差を測定する。測定は、各ブロックについて、タイヤ周方向に略等ピッチな8個のブロックを用い、全測定値の平均値を求める。そして、下記計算式により測定結果を指数表示する。指数が大きいほど耐偏摩耗性能が良好であることを示す。なお、対照タイヤは、表2では比較例3、表3では比較例10である。
(耐偏摩耗性能指数)
=(対照タイヤの摩耗量の差)/(各試験用タイヤの摩耗量の差)×100
各試験用タイヤを最大積載量10トン積みのトラック(2-D車)の全輪に装着する。乾燥アスファルト路面のテストコースを平均時速80km/時で10000km走行した後、後輪のセンターブロック、ミドルブロックおよびショルダーブロックのタイヤ周方向両側の摩耗量の差を測定する。測定は、各ブロックについて、タイヤ周方向に略等ピッチな8個のブロックを用い、全測定値の平均値を求める。そして、下記計算式により測定結果を指数表示する。指数が大きいほど耐偏摩耗性能が良好であることを示す。なお、対照タイヤは、表2では比較例3、表3では比較例10である。
(耐偏摩耗性能指数)
=(対照タイヤの摩耗量の差)/(各試験用タイヤの摩耗量の差)×100
<実施形態>
本発明の実施形態の例を以下に示す。
本発明の実施形態の例を以下に示す。
〔1〕トレッド部を有する重荷重用タイヤであって、前記トレッド部は、タイヤ周方向に連続して延びる複数の周方向溝を有し、前記トレッド部は、トレッド面を構成する第一層と、前記第一層のタイヤ半径方向内側に隣接する第二層と、前記第二層のタイヤ半径方向内側に存在する第三層とを少なくとも備え、前記第一層、前記第二層、および前記第三層がそれぞれゴム成分を含有するゴム組成物により構成され、前記第二層を構成するゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδ2)に対する前記第一層を構成するゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδ1)の比(70℃tanδ1/70℃tanδ2)が1.0未満であり、タイヤ外径をDt(m)、前記第一層の厚みをt1(mm)、前記周方向溝の最深部の溝深さをH(mm)としたとき、70℃tanδ2/Dtが0.09超であり、t1/Hが0.90以下である重荷重用タイヤ。
〔2〕70℃tanδ2が0.11超である、上記〔1〕記載の重荷重用タイヤ。
〔3〕70℃tanδ1が0.10未満である、上記〔1〕または〔2〕記載の重荷重用タイヤ。
〔4〕前記トレッド部の接地面におけるランド比Rに対する70℃tanδ1の比(70℃tanδ1/R)が0.120未満である、上記〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の重荷重用タイヤ。
〔5〕前記第一層のショア硬度(Hs)が65以上である、上記〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の重荷重用タイヤ。
〔6〕前記トレッド部の接地面におけるランド比Rに対する70℃tanδ2の比(70℃tanδ2/R)が0.165以上である、上記〔1〕~〔5〕のいずれかに記載の重荷重用タイヤ。
〔7〕前記第二層を構成するゴム組成物の200%延伸時のモジュラスM2が9.0以下MPa以下である、上記〔1〕~〔6〕のいずれかに記載の重荷重用タイヤ。
〔8〕前記第二層を構成するゴム組成物中の、カーボンブラックに対するシリカの質量含有比が0.50以上である、上記〔1〕~〔7〕のいずれかに記載の重荷重用タイヤ。
〔9〕前記第二層を構成するゴム組成物の破断時伸びEB2が500%以上である、上記〔1〕~〔8〕のいずれかに記載の重荷重用タイヤ。
〔10〕前記第一層を構成するゴム成分が、イソプレン系ゴムを含む、上記〔1〕~〔9〕のいずれかに記載の重荷重用タイヤ。
〔11〕前記第二層を構成するゴム成分中の総スチレン量が20質量%未満である、上記〔1〕~〔10〕のいずれかに記載の重荷重用タイヤ。
〔12〕前記第三層を構成するゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδ3)に対する70℃tanδ2の比(70℃tanδ2/70℃tanδ3)が1.0超である、上記〔1〕~〔11〕のいずれかに記載の重荷重用タイヤ。
〔13〕Hが10mm超20mm未満である、上記〔1〕~〔12〕のいずれかに記載の重荷重用タイヤ。
〔14〕前記周方向溝の少なくとも一つの溝壁に、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た、上記〔1〕~〔13〕のいずれかに記載の重荷重用タイヤ。
〔15〕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た周方向溝の、前記凹部のタイヤ半径方向外側端部からトレッド表面までの距離をLとしたとき、L/t1が1.0超である、上記〔14〕記載の重荷重用タイヤ。
〔2〕70℃tanδ2が0.11超である、上記〔1〕記載の重荷重用タイヤ。
〔3〕70℃tanδ1が0.10未満である、上記〔1〕または〔2〕記載の重荷重用タイヤ。
〔4〕前記トレッド部の接地面におけるランド比Rに対する70℃tanδ1の比(70℃tanδ1/R)が0.120未満である、上記〔1〕~〔3〕のいずれかに記載の重荷重用タイヤ。
〔5〕前記第一層のショア硬度(Hs)が65以上である、上記〔1〕~〔4〕のいずれかに記載の重荷重用タイヤ。
〔6〕前記トレッド部の接地面におけるランド比Rに対する70℃tanδ2の比(70℃tanδ2/R)が0.165以上である、上記〔1〕~〔5〕のいずれかに記載の重荷重用タイヤ。
〔7〕前記第二層を構成するゴム組成物の200%延伸時のモジュラスM2が9.0以下MPa以下である、上記〔1〕~〔6〕のいずれかに記載の重荷重用タイヤ。
〔8〕前記第二層を構成するゴム組成物中の、カーボンブラックに対するシリカの質量含有比が0.50以上である、上記〔1〕~〔7〕のいずれかに記載の重荷重用タイヤ。
〔9〕前記第二層を構成するゴム組成物の破断時伸びEB2が500%以上である、上記〔1〕~〔8〕のいずれかに記載の重荷重用タイヤ。
〔10〕前記第一層を構成するゴム成分が、イソプレン系ゴムを含む、上記〔1〕~〔9〕のいずれかに記載の重荷重用タイヤ。
〔11〕前記第二層を構成するゴム成分中の総スチレン量が20質量%未満である、上記〔1〕~〔10〕のいずれかに記載の重荷重用タイヤ。
〔12〕前記第三層を構成するゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδ3)に対する70℃tanδ2の比(70℃tanδ2/70℃tanδ3)が1.0超である、上記〔1〕~〔11〕のいずれかに記載の重荷重用タイヤ。
〔13〕Hが10mm超20mm未満である、上記〔1〕~〔12〕のいずれかに記載の重荷重用タイヤ。
〔14〕前記周方向溝の少なくとも一つの溝壁に、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た、上記〔1〕~〔13〕のいずれかに記載の重荷重用タイヤ。
〔15〕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た周方向溝の、前記凹部のタイヤ半径方向外側端部からトレッド表面までの距離をLとしたとき、L/t1が1.0超である、上記〔14〕記載の重荷重用タイヤ。
1 トレッド部
2 溝縁
3 センター周方向溝
4 ミドル周方向溝
5 ショルダー周方向溝
6 センター陸部
7 ミドル陸部
8 ショルダー陸部
9 凹部
10 溝壁
11 第一層
12 第二層
13 第三層
14 トレッド表面
19 センター横溝
20 ミドル横溝
21 ショルダー横溝
22 センターサイプ
Te 接地端
2 溝縁
3 センター周方向溝
4 ミドル周方向溝
5 ショルダー周方向溝
6 センター陸部
7 ミドル陸部
8 ショルダー陸部
9 凹部
10 溝壁
11 第一層
12 第二層
13 第三層
14 トレッド表面
19 センター横溝
20 ミドル横溝
21 ショルダー横溝
22 センターサイプ
Te 接地端
Claims (15)
- トレッド部を有する重荷重用タイヤであって、
前記トレッド部は、タイヤ周方向に連続して延びる複数の周方向溝を有し、
前記トレッド部は、トレッド面を構成する第一層と、前記第一層のタイヤ半径方向内側に隣接する第二層と、前記第二層のタイヤ半径方向内側に存在する第三層とを少なくとも備え、
前記第一層、前記第二層、および前記第三層がそれぞれゴム成分を含有するゴム組成物により構成され、
前記第二層を構成するゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδ2)に対する前記第一層を構成するゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδ1)の比(70℃tanδ1/70℃tanδ2)が1.0未満であり、
タイヤ外径をDt(m)、前記第一層の厚みをt1(mm)、前記周方向溝の最深部の溝深さをH(mm)としたとき、
70℃tanδ2/Dtが0.09超であり、t1/Hが0.90以下である重荷重用タイヤ。 - 70℃tanδ2が0.11超である、請求項1記載の重荷重用タイヤ。
- 70℃tanδ1が0.10未満である、請求項1または2記載の重荷重用タイヤ。
- 前記トレッド部の接地面におけるランド比Rに対する70℃tanδ1の比(70℃tanδ1/R)が0.120未満である、請求項1~3のいずれか一項に記載の重荷重用タイヤ。
- 前記第一層のショア硬度(Hs)が65以上である、請求項1~4のいずれか一項に記載の重荷重用タイヤ。
- 前記トレッド部の接地面におけるランド比Rに対する70℃tanδ2の比(70℃tanδ2/R)が0.165以上である、請求項1~5のいずれか一項に記載の重荷重用タイヤ。
- 前記第二層を構成するゴム組成物の200%延伸時のモジュラスM2が9.0以下MPa以下である、請求項1~6のいずれか一項に記載の重荷重用タイヤ。
- 前記第二層を構成するゴム組成物中の、カーボンブラックに対するシリカの質量含有比が0.50以上である、請求項1~7のいずれか一項に記載の重荷重用タイヤ。
- 前記第二層を構成するゴム組成物の破断時伸びEB2が500%以上である、請求項1~8のいずれか一項に記載の重荷重用タイヤ。
- 前記第一層を構成するゴム成分が、イソプレン系ゴムを含む、請求項1~9のいずれか一項に記載の重荷重用タイヤ。
- 前記第二層を構成するゴム成分中の総スチレン量が20質量%未満である、請求項1~10のいずれか一項に記載の重荷重用タイヤ。
- 前記第三層を構成するゴム組成物の70℃におけるtanδ(70℃tanδ3)に対する70℃tanδ2の比(70℃tanδ2/70℃tanδ3)が1.0超である、請求項1~11のいずれか一項に記載の重荷重用タイヤ。
- Hが10mm超20mm未満である、請求項1~12のいずれか一項に記載の重荷重用タイヤ。
- 前記周方向溝の少なくとも一つの溝壁に、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た、請求項1~13のいずれか一項に記載の重荷重用タイヤ。
- 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た周方向溝の、前記凹部のタイヤ半径方向外側端部からトレッド表面までの距離をLとしたとき、L/t1が1.0超である、請求項14記載の重荷重用タイヤ。
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2023
- 2023-08-03 EP EP23189444.5A patent/EP4331868A1/en active Pending
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