JP7397272B2 - pneumatic tires - Google Patents
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Description
本発明は、トレッド部の表面にタイヤ周方向に延在する主溝を備えた空気入りタイヤに関する。 The present invention relates to a pneumatic tire having a main groove extending in the circumferential direction of the tire on the surface of a tread portion.
近年、空気入りタイヤを構成するゴム組成物に関して、ドライ路面およびウェット路面におけるグリップ性能、低転がり性能、耐摩耗性等の性能を高次元で両立するための様々な対策が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。一般的に、これら性能のうちグリップ性能については、例えば、空気入りタイヤのトレッド部を構成するトレッド用ゴム組成物にガラス転移温度の高いスチレンブタジエンゴムや粒径の小さい無機充填剤を多量に配合することで向上できることが知られている。しかしながら、このような配合では転がり特性が悪化するという問題がある。そこで、無機充填剤として用いるシリカの配合比率を多くすることで転がり特性の悪化を防止することも提案されているが、シリカの配合比率が高いと耐摩耗性能が低下する恐れがあり、これら性能を両立することが困難であるという問題がある。そのため、トレッド用ゴム組成物の配合を最適化して、ドライ路面およびウェット路面におけるグリップ性能と低転がり性能と耐摩耗性能とを更に高次元にバランスよく両立する対策が求められている。 In recent years, various measures have been proposed for the rubber compositions that make up pneumatic tires in order to achieve a high level of performance such as grip performance on dry and wet roads, low rolling performance, and wear resistance (e.g. , see Patent Document 1). Generally speaking, grip performance among these performances is determined by incorporating a large amount of styrene-butadiene rubber with a high glass transition temperature and inorganic filler with a small particle size into the tread rubber composition that makes up the tread of a pneumatic tire. It is known that it can be improved by However, such a formulation has the problem of deteriorating rolling characteristics. Therefore, it has been proposed to prevent the deterioration of rolling characteristics by increasing the blending ratio of silica used as an inorganic filler, but if the blending ratio of silica is high, there is a risk that wear resistance performance will deteriorate. The problem is that it is difficult to achieve both. Therefore, there is a need for measures to achieve a higher level of balance between grip performance, low rolling performance, and wear resistance performance on dry and wet road surfaces by optimizing the formulation of rubber compositions for treads.
本発明の目的は、ドライ路面およびウェット路面におけるグリップ性能と低転がり性能と耐摩耗性能とを更に高次元にバランスよく両立した空気入りタイヤを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a pneumatic tire that achieves a higher level of balance in grip performance, low rolling performance, and wear resistance performance on dry and wet road surfaces.
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、該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を備え、前記トレッド部がキャップトレッドゴム層およびアンダートレッドゴム層をタイヤ径方向に積層した構造を有し、前記トレッド部の表面にタイヤ周方向に延在する主溝を備えた空気入りタイヤにおいて、接地面積に対する前記主溝の面積比率が２０％～３０％であり、前記主溝の溝深さが７ｍｍ～９ｍｍであり、前記トレッド部の前記キャップトレッドゴム層を構成するトレッド用ゴム組成物は、少なくとも片末端をポリオルガノシロキサンで変性している変性ジエン系ゴムおよび少なくとも片末端をＮ－メチルピロリドンで変性している変性ジエン系ゴムの両者を含有し、これらの合計が１００質量％であるゴム成分１００質量部に対して、シリカ５０質量部～１５０質量部と、軟化点が６０℃～１５０℃である芳香族変性テルペン樹脂５質量部～１５質量部とが配合され、更に、シランカップリング剤が前記シリカ量に対して５質量％～１５質量％、且つ、炭素数が７～２０であるアルキル基を有するアルキルトリエトキシシランが前記シリカ量に対して０．１質量％～２０質量％配合され、前記キャップトレッドゴム層の硬度を６７～７３にし、前記アンダートレッドゴム層の硬度を７４～８０にし、前記アンダートレッドゴム層の硬度を前記キャップトレッドゴム層の硬度よりも高くし、これらの硬度差を１０以内に設定したことを特徴とする。 A pneumatic tire of the present invention that achieves the above object includes a tread portion extending in the circumferential direction of the tire and forming an annular shape, and a pair of sidewall portions disposed on both sides of the tread portion, wherein the tread portion is In a pneumatic tire that has a structure in which a cap tread rubber layer and an undertread rubber layer are laminated in the tire radial direction, and is provided with a main groove extending in the tire circumferential direction on the surface of the tread portion, the main groove with respect to the ground contact area The area ratio of the main groove is 20% to 30%, the groove depth of the main groove is 7mm to 9mm, and the tread rubber composition constituting the cap tread rubber layer of the tread portion has at least one end covered with polyester. In 100 parts by mass of a rubber component containing both a modified diene rubber modified with organosiloxane and a modified diene rubber modified at least one end with N-methylpyrrolidone, the total of these is 100 % by mass. On the other hand, 50 parts by mass to 150 parts by mass of silica and 5 parts by mass to 15 parts by mass of an aromatic modified terpene resin having a softening point of 60° C. to 150° C. are blended, and a silane coupling agent is added to the silica in the amount of the silica. 5% to 15% by weight based on the amount of silica, and alkyltriethoxysilane having an alkyl group having 7 to 20 carbon atoms is blended in an amount of 0.1% to 20% by weight based on the amount of silica. The hardness of the tread rubber layer is set to 67 to 73, the hardness of the undertread rubber layer is set to 74 to 80, the hardness of the undertread rubber layer is set higher than the hardness of the cap tread rubber layer, and the hardness difference between these is set to 10. It is characterized by being set within
本発明では、トレッド用ゴム組成物が上述の配合であるため、グリップ性能と低転がり性能と耐摩耗性能とをバランスよく両立することができる。特に、このトレッド用ゴム組成物を、主溝の面積比率と溝深さとが上述の範囲であるトレッド部に採用することで、上述の性能を効果的に発揮することができる。また、この主溝の構造によって、通過音を低減することもできる。 In the present invention, since the rubber composition for a tread has the above-mentioned formulation, it is possible to achieve a good balance of grip performance, low rolling performance, and wear resistance performance. In particular, by employing this tread rubber composition in a tread portion in which the area ratio of the main grooves and the groove depth are within the above-mentioned ranges, the above-mentioned performance can be effectively exhibited. Moreover, the structure of this main groove can also reduce passing sound.
本発明では、シリカとして、ＣＴＡＢ吸着比表面積が１４４ｍ2 ／ｇ～１７６ｍ2 ／ｇである第一のシリカとＣＴＡＢ吸着比表面積が１８０ｍ2 ／ｇ～２２０ｍ2 ／ｇである第二のシリカとを併用し、第一のシリカの配合量ｘと第二のシリカの配合量ｙとの比ｘ：ｙを１：１～１：３にすることが好ましい。これにより、トレッド用ゴム組成物の物性が更に良好になり、グリップ性能と低転がり性能と耐摩耗性能とをバランスよく両立するには有利になる。 In the present invention, as the silica, a first silica having a CTAB adsorption specific surface area of 144 m 2 /g to 176 m 2 /g and a second silica having a CTAB adsorption specific surface area of 180 m 2 /g to 220 m 2 /g are used. It is preferable that they be used in combination, and the ratio x:y of the amount x of the first silica blended and the amount y of the second silica blended is 1:1 to 1:3. This further improves the physical properties of the rubber composition for tread, which is advantageous in achieving a good balance of grip performance, low rolling performance, and wear resistance.
本発明において、「接地面積」とは、タイヤを正規リムにリム組みして正規内圧を充填した状態で平面上に垂直に置いて正規荷重を加えたときのタイヤ軸方向の両端部（接地端）の間の接地領域の面積である。「正規リム」とは、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、例えば、ＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば“Ｄｅｓｉｇｎ Ｒｉｍ”、或いはＥＴＲＴＯであれば“Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｒｉｍ”とする。「正規内圧」とは、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 ＲＯＡＤ ＬＩＭＩＴＳ ＡＴ ＶＡＲＩＯＵＳ ＣＯＬＤ ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば“ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥ”であるが、タイヤが乗用車用である場合には１８０ｋＰａとする。「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 ＲＯＡＤ ＬＩＭＩＴＳ ＡＴ ＶＡＲＩＯＵＳ ＣＯＬＤ ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば“ＬＯＡＤ ＣＡＰＡＣＩＴＹ”であるが、タイヤが乗用車用である場合には前記荷重の８８％に相当する荷重とする。 In the present invention, "contact area" refers to both ends of the tire in the axial direction (the contact area ) is the area of the grounding area between A "regular rim" is a rim specified for each tire by the standard in the standard system that includes the standard on which the tire is based, for example, a standard rim for JATMA, a "Design Rim" for TRA, or a rim for ETRTO. If so, set it as “Measuring Rim”. "Regular internal pressure" is the air pressure specified for each tire by each standard in the standard system including the standard on which the tire is based, and for JATMA it is the maximum air pressure, and for TRA it is the air pressure specified in the table "TIRE ROAD LIMITS AT VARIOUS". If the tire is for a passenger car, it is 180 kPa. "Regular load" is the load specified for each tire by each standard in the standard system including the standard on which the tire is based, and for JATMA it is the maximum load capacity, and for TRA it is the load specified in the table "TIRE ROAD LIMITS AT VARIOUS". If the tire is for a passenger car, the maximum value described in "COLD INFLATION PRESSURES" is "LOAD CAPACITY" for ETRTO, but if the tire is for a passenger car, the load is equivalent to 88% of the above load.
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。 Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図１に示すように、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。尚、図１において、符号ＣＬはタイヤ赤道を示し、符号Ｅは接地端を示す。
As shown in FIG. 1, the pneumatic tire of the present invention includes a tread portion 1 extending in the tire circumferential direction and forming an annular shape, a pair of
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を含み、各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りに車両内側から外側に折り返されている。また、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。一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層（図１では２層）のベルト層７が埋設されている。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を含み、かつ層間で補強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、補強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。更に、ベルト層７の外周側にはベルト補強層８が設けられている。ベルト補強層８は、タイヤ周方向に配向する有機繊維コードを含む。ベルト補強層８において、有機繊維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。
A
トレッド部１におけるカーカス層４の外周側にはトレッドゴム層１１が配され、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１２が配され、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１３が配されている。図示の例では、トレッドゴム層１１は、物性の異なる２種類のゴム層（キャップトレッドゴム層１１Ａおよびアンダートレッドゴム層１１Ｂ）をタイヤ径方向に積層した構造を有する。
A
本発明は、このような一般的な空気入りタイヤに適用されるが、その基本構造は上述の構造に限定されるものではない。 Although the present invention is applied to such a general pneumatic tire, its basic structure is not limited to the above-described structure.
本発明の空気入りタイヤのトレッド部１の外表面には、タイヤ周方向に延びる複数本の主溝２１が必ず設けられる。尚、本発明において、「主溝」とは、タイヤ周方向に延在する溝幅が１０ｍｍ～２０ｍｍの溝を指し、タイヤ周方向に延在する溝であっても溝幅が１０ｍｍ未満の細溝（例えば、図２の周方向細溝２４）は含まないものとする。この主溝２１は、溝深さが６ｍｍ～９ｍｍ、好ましくは７ｍｍ～８ｍｍに設定されている。また、接地面積に対する主溝２１の面積比率が２０％～３０％、好ましくは２２％～２８％になるように、主溝２１の本数や溝幅が設定されている。例えば、図２に示す例では、３本の主溝２１が設けられて、各主溝２１の溝幅が例えば１０ｍｍ～２０ｍｍに設定されているので、主溝２１の溝面積比率が上述の範囲を満たしている。このように主溝２１の溝深さや面積比率を適度な範囲に設定することで、ドライ性能とウェット性能とをバランスよく両立し、且つ、耐摩耗性能も良好にすることができる。また、主溝２１は通過音の要因の一つであるので、上述の溝深さや面積比率によって通過音も低減することができる。主溝２１の溝深さが６ｍｍよりも小さいとウェット性能が低下する。主溝２１の溝深さが９ｍｍよりも大きいとドライ性能や耐摩耗性能が低下する。主溝２１の溝面積比率が２０％よりも小さいとウェット性能が低下する。主溝２１の溝面積比率が３０％よりも大きいとドライ性能や耐摩耗性能が低下する。
A plurality of
本発明では、主溝２１以外の溝の構造は特に限定されない。例えば、主溝２１によって区画された各陸部に、タイヤ幅方向に延在するラグ溝やサイプ、タイヤ周方向に延在する細溝やサイプなどを設けることもできる。これら主溝２１以外の溝は、所望するタイヤ性能に応じて適宜設けることができる。例えば、図２の例では、３本の主溝２１によって４列の陸部２２が区画されている。また、各主溝２１のタイヤ幅方向の一方側には、タイヤ幅方向に延在して、一端が主溝２１に連通し、他端が陸部２２内で終端する複数本のラグ溝２３がタイヤ周方向に間隔をおいて設けられている。更に、タイヤ幅方向の一方側のショルダー陸部（タイヤ幅方向最外側の陸部）には、タイヤ周方向に延在する周方向細溝２４と、この周方向細溝２４のタイヤ幅方向外側でタイヤ幅方向に延在する複数本のショルダーラグ溝２５と、周方向細溝２４に連通してタイヤ赤道ＣＬ側に向かってタイヤ幅方向に延在して陸部２２内で終端するラグ溝２６が設けられている。また、タイヤ幅方向の他方側のショルダー陸部には、主溝２１に連通せずにタイヤ幅方向に接地端Ｅを超えて延在するショルダーラグ溝２７が設けられている。図２のトレッドパターンは、本発明と組み合わせることでより優れたタイヤ性能を発揮するものである。
In the present invention, the structure of the grooves other than the
本発明において、トレッドゴム層１１の硬度は特に限定されないが、アンダートレッドゴム層１１Ｂの硬度を好ましくは７４～８０、より好ましくは７５～８０にし、キャップトレッドゴム層１１Ａの硬度を好ましくは６７～７３、より好ましくは６８～７２にするとよい。また、アンダートレッドゴム層１１Ｂの硬度をキャップトレッドゴム層１１Ａの硬度よりも高くし、これらの硬度差を好ましくは１０以内に設定するとよい。このように各部の硬度や硬度差を設定することで、優れたグリップ性能と耐摩耗性能とを高次元に両立することが可能になる。尚、「硬度」とは、ＪＩＳ Ｋ６２５３に準拠して、デュロメータのタイプＡにより、温度２０℃の条件で測定したゴム硬さである。
In the present invention, the hardness of the
本発明のトレッドゴム層１１（具体的には、キャップトレッドゴム層１１Ａ）を構成するゴム組成物（以下、「トレッド用ゴム組成物」と言う。）において、ゴム成分は変性ジエン系ゴムを必ず含む。ゴム成分全体を１００質量％としたとき、変性ジエン系ゴムの配合量は９０質量％以上、好ましくは１００質量％である。変性ジエン系ゴムとは、その高分子鎖の主鎖および／または末端にヘテロ原子を含む官能基を有するジエン系ゴムである。ジエン系ゴムとしては、例えばスチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム等が挙げられ、なかでもスチレンブタジエンゴムが好ましい。
In the rubber composition (hereinafter referred to as "rubber composition for tread") constituting the tread rubber layer 11 (specifically, the cap
変性ジエン系ゴムとしては、主鎖の少なくとも片末端、即ち、分子鎖の片末端または両末端に官能基を有するようにした溶液重合で製造した変性スチレンブタジエンゴムが好ましい。変性スチレンブタジエンゴムを配合することによりシリカとの親和性を高くし分散性を改良し、低転がり抵抗性およびウェットグリップ性能をより一層向上することができる。 The modified diene rubber is preferably a modified styrene-butadiene rubber produced by solution polymerization and having a functional group at at least one end of the main chain, that is, one or both ends of the molecular chain. By blending modified styrene-butadiene rubber, it is possible to increase affinity with silica, improve dispersibility, and further improve low rolling resistance and wet grip performance.
変性ジエン系ゴムの官能基は、ヘテロ原子を含む官能基であり、シリカ表面のシラノール基と反応する化合物に由来する官能基が好ましい。ヘテロ原子としては、例えば酸素、窒素、ケイ素、硫黄が挙げられる。なかでも酸素、窒素、ケイ素が好ましい。ヘテロ原子を含む官能基としては、例えばヒドロキシ基、カルボキシ基、カルボニル基、アルデヒド基、エポキシ基、アミノ基、アミド基、シリル基、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等を例示することができる。 The functional group of the modified diene rubber is a functional group containing a heteroatom, and preferably a functional group derived from a compound that reacts with a silanol group on the surface of the silica. Examples of heteroatoms include oxygen, nitrogen, silicon, and sulfur. Among them, oxygen, nitrogen, and silicon are preferred. Examples of the functional group containing a heteroatom include a hydroxy group, a carboxy group, a carbonyl group, an aldehyde group, an epoxy group, an amino group, an amide group, a silyl group, an oxysilyl group, a silanol group, an isocyanate group, an isothiocyanate group, etc. be able to.
特に、本発明では、変性ジエン系ゴムが、アルコキシ基で置換された１つ以上のシリル基と窒素原子とを含む下記化学式（１）または化学式（２）で表される化合物により変性されているものを含むことが好ましい。アルコキシ基としては、メチル基が好ましい。 In particular, in the present invention, the modified diene rubber is modified with a compound represented by the following chemical formula (1) or chemical formula (2) containing one or more silyl groups substituted with an alkoxy group and a nitrogen atom. It is preferable to include things. As the alkoxy group, a methyl group is preferred.
本発明のトレッド用ゴム組成物は、シリカが必ず配合される。シリカを配合することでトレッド用ゴム組成物の強度を高めることができる。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、５０質量部～１５０質量部、好ましくは７０質量部～１４０質量部である。シリカの配合量が５０質量部未満であると耐摩耗性能が悪化する。シリカの配合量が１５０質量部を超えると低転がり性能が悪化する。 The tread rubber composition of the present invention always contains silica. By blending silica, the strength of the rubber composition for tread can be increased. The amount of silica blended is 50 parts by mass to 150 parts by mass, preferably 70 parts by mass to 140 parts by mass, based on 100 parts by mass of the above-mentioned diene rubber. If the amount of silica is less than 50 parts by mass, the wear resistance will deteriorate. If the amount of silica exceeds 150 parts by mass, low rolling performance will deteriorate.
本発明はＣＴＡＢ吸着比表面積の異なる２種類のシリカ、即ち、粒径の異なる２種類のシリカを併用することが好ましい。具体的には、ＣＴＡＢ吸着比表面積が１４４ｍ2 ／ｇ～１７６ｍ2 ／ｇである第一のシリカとＣＴＡＢ吸着比表面積が１８０ｍ2 ／ｇ～２２０ｍ2 ／ｇである第二のシリカとを併用するとよい。これらシリカの配合比率は、第一のシリカの配合量をｘ（質量部）とし、第二のシリカの配合量をｙ（質量部）としたとき、比ｘ：ｙを好ましくは１：１～１：３、より好ましくは１：１．５～１：２．５にするとよい。これにより、耐摩耗性能をより向上することができる。第二のシリカが第一のシリカよりも少ないとウェット性能が低下する。第二のシリカの配合量が第一のシリカの配合量の３倍を超えると低転がり性能が悪化する。本発明において、シリカのＣＴＡＢ吸着比表面積は、ＪＩＳ Ｋ６２１７‐３に準拠して測定するものとする。 In the present invention, it is preferable to use two types of silica having different CTAB adsorption specific surface areas, that is, two types of silica having different particle sizes. Specifically, when a first silica having a CTAB adsorption specific surface area of 144 m 2 /g to 176 m 2 /g and a second silica having a CTAB adsorption specific surface area of 180 m 2 /g to 220 m 2 /g are used together, good. The blending ratio of these silicas is such that the ratio x:y is preferably from 1:1 to The ratio is preferably 1:3, more preferably 1:1.5 to 1:2.5. Thereby, wear resistance performance can be further improved. If the second silica is less than the first silica, wet performance will be reduced. If the amount of the second silica is more than three times the amount of the first silica, the low rolling performance will deteriorate. In the present invention, the CTAB adsorption specific surface area of silica is measured in accordance with JIS K6217-3.
本発明のトレッド用ゴム組成物は、軟化点が６０℃～１５０℃である芳香族変性テルペン樹脂が必ず配合される。芳香族変性テルペン樹脂は、テルペンと芳香族化合物とを重合することにより得られる。テルペンとしては、例えばα－ピネン、β－ピネン、ジペンテン、リモネンなどが例示される。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、インデンなどが例示される。なかでも芳香族変性テルペン樹脂としてスチレン変性テルペン樹脂が好ましい。このような芳香族変性テルペン樹脂は、ジエン系ゴムとの相溶性が良好であるため、ゴム組成物の動的粘弾性を改質し、ウェットグリップ性能および発熱性を改良することができる。芳香族変性テルペン樹脂の配合量は５～１５質量部、より好ましくは７質量部～１３質量部である。芳香族変性テルペン樹脂の配合量が５質量部未満であるとウェット性能が低下する。芳香族変性テルペン樹脂の配合量が１５質量部を超えると低転がり性能が悪化する。また、芳香族変性テルペン樹脂の軟化点は、上記のように６０℃～１５０℃であるが、好ましくは８０℃～１３０℃にするとよい。芳香族変性テルペン樹脂の軟化点が６０℃未満であるとウェット性能が低下する。芳香族変性テルペン樹脂の軟化点が１５０℃を超えると低転がり性能が悪化する。 The tread rubber composition of the present invention always contains an aromatic modified terpene resin having a softening point of 60°C to 150°C. Aromatic modified terpene resins are obtained by polymerizing terpenes and aromatic compounds. Examples of terpenes include α-pinene, β-pinene, dipentene, and limonene. Examples of aromatic compounds include styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene, and indene. Among these, styrene-modified terpene resin is preferred as the aromatic-modified terpene resin. Since such an aromatic modified terpene resin has good compatibility with diene rubber, it can modify the dynamic viscoelasticity of the rubber composition and improve the wet grip performance and heat generation property. The amount of aromatic modified terpene resin blended is 5 to 15 parts by weight, more preferably 7 to 13 parts by weight. If the amount of aromatic modified terpene resin blended is less than 5 parts by mass, wet performance will deteriorate. If the amount of the aromatic modified terpene resin exceeds 15 parts by mass, low rolling performance will deteriorate. Further, the softening point of the aromatic modified terpene resin is 60°C to 150°C as mentioned above, but preferably 80°C to 130°C. If the softening point of the aromatic modified terpene resin is less than 60°C, the wet performance will deteriorate. When the softening point of the aromatic modified terpene resin exceeds 150°C, low rolling performance deteriorates.
本発明のトレッド用ゴム組成物は、シランカップリング剤が必ず配合される。シランカップリング剤を配合することで、シリカの分散性を改善することができる。シランカップリング剤の配合量は、シリカ量に対して５質量％～１５質量％、好ましくは７質量％～１３質量％である。シランカップリング剤の配合量がシリカ量に対して５質量％未満であるとシリカの分散性を充分に改善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シリカ量に対して１５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。 The tread rubber composition of the present invention always contains a silane coupling agent. By blending a silane coupling agent, the dispersibility of silica can be improved. The amount of the silane coupling agent blended is 5% by mass to 15% by mass, preferably 7% by mass to 13% by mass, based on the amount of silica. If the blending amount of the silane coupling agent is less than 5% by mass based on the amount of silica, there is a possibility that the dispersibility of silica cannot be sufficiently improved. If the blending amount of the silane coupling agent exceeds 15% by mass based on the amount of silica, the rubber composition tends to undergo early vulcanization, which may deteriorate moldability.
シランカップリング剤としては、タイヤトレッド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、複数を組み合わせて配合してもよい。 The silane coupling agent is not particularly limited as long as it can be used in rubber compositions for tire treads, but examples include bis-(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfide, bis(3-triethoxysilylpropyl), and bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfide. Examples include sulfur-containing silane coupling agents such as ethoxysilylpropyl) disulfide, 3-trimethoxysilylpropylbenzothiazole tetrasulfide, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, and 3-octanoylthiopropyltriethoxysilane. Among these, bis-(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfide is preferred because it has a high affinity with silica and can improve its dispersibility. These silane coupling agents may be blended alone or in combination.
本発明のトレッド用ゴム組成物は、炭素数が７～２０であるアルキル基を有するアルキルトリエトキシシランが必ず配合される。このアルキルトリエトキシシランを配合することでシリカの凝集や、ゴム組成物の粘度上昇を抑制し、加工性、ウェット性能および耐摩耗性をより優れたものにすることができる。 The tread rubber composition of the present invention always contains an alkyltriethoxysilane having an alkyl group having 7 to 20 carbon atoms. By blending this alkyltriethoxysilane, agglomeration of silica and increase in viscosity of the rubber composition can be suppressed, and processability, wet performance, and abrasion resistance can be improved.
アルキルトリエトキシシランに含まれるアルキル基の炭素数は上記のように７～２０であるが、好ましくは７～１５にするとよい。炭素数が７～２０であるアルキル基としては、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基が挙げられる。なかでもジエン系ゴムとの相溶性の観点から、オクチル基、ノニル基がより好ましい。 The number of carbon atoms in the alkyl group contained in the alkyltriethoxysilane is from 7 to 20 as described above, preferably from 7 to 15. Examples of the alkyl group having 7 to 20 carbon atoms include heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, hexadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecyl group. group, and icosyl group. Among them, octyl group and nonyl group are more preferable from the viewpoint of compatibility with diene rubber.
アルキルトリエトキシシランの配合量は、シリカ量に対して０．１質量％～２０質量％、好ましくは１質量％～１０質量％である。アルキルトリエトキシシランの配合量が０．１重量％未満であると、ウェット性能および耐摩耗性を確保しながら粘度を小さくする効果が得られない。またアルキルトリエトキシシランの配合量が２０重量％を超えると、耐摩耗性が低下する虞がある。 The amount of alkyltriethoxysilane blended is 0.1% by mass to 20% by mass, preferably 1% by mass to 10% by mass, based on the amount of silica. If the amount of alkyltriethoxysilane blended is less than 0.1% by weight, the effect of reducing viscosity while ensuring wet performance and abrasion resistance cannot be obtained. Furthermore, if the amount of alkyltriethoxysilane added exceeds 20% by weight, there is a risk that the wear resistance will decrease.
本発明のトレッド用ゴム組成物には、上記以外の他の配合剤を添加することができる。他の配合剤としては、シリカ以外の充填材、各種可塑剤、（脂肪酸金属塩等の加工助剤）、加硫促進剤、老化防止剤、液状ポリマー、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂など、一般的に空気入りタイヤ用ゴム組成物に使用される各種配合剤を例示することができる。これら配合剤の配合量は本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量にすることができる。また混練機としは、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、ロール等を使用することができる。 Other compounding agents other than those mentioned above can be added to the tread rubber composition of the present invention. Other compounding agents include fillers other than silica, various plasticizers, (processing aids such as fatty acid metal salts), vulcanization accelerators, anti-aging agents, liquid polymers, thermosetting resins, thermoplastic resins, etc. Examples include various compounding agents generally used in rubber compositions for pneumatic tires. The amounts of these compounding agents can be set to conventional general amounts as long as they do not contradict the purpose of the present invention. Further, as the kneading machine, a usual rubber kneading machine such as a Banbury mixer, a kneader, a roll, etc. can be used.
本発明のトレッド用ゴム組成物は、上記の配合によって、ドライ路面およびウェット路面におけるグリップ性能と低転がり性能と耐摩耗性能とをバランスよく両立することができる。そのため、主溝２１の面積比率と溝深さとが上述の範囲に設定されたトレッド部１に採用することで、上述の性能をより効果的に発揮することができ、これら性能を高次元でバランスよく両立することができる。
The rubber composition for a tread of the present invention can achieve a good balance of grip performance, low rolling performance, and wear resistance performance on dry and wet road surfaces by the above-mentioned formulation. Therefore, by adopting the tread portion 1 in which the area ratio and groove depth of the
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。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be further explained with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited to these Examples.
表１，２に示す配合からなる１９種類のトレッド用ゴム組成物（標準例１、比較例１～９、実施例１～９）を、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、１．７Ｌの密閉式バンバリーミキサーで５分間混練し、温度１５０℃で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同じ１．７Ｌ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分間混合してトレッド用ゴム組成物を調製した（尚、ゴム成分がＳ‐ＳＢＲ２のみで構成された実施例８は参考例である）。 19 types of tread rubber compositions (Standard Example 1, Comparative Examples 1 to 9, Examples 1 to 9) having the formulations shown in Tables 1 and 2 were weighed, excluding the vulcanization accelerator and sulfur. The masterbatch was kneaded for 5 minutes using a 1.7L closed Banbury mixer, and the masterbatch was discharged at a temperature of 150°C and cooled to room temperature. Thereafter, this masterbatch was subjected to the same 1.7L closed Banbury mixer, and a vulcanization accelerator and sulfur were added and mixed for 2 minutes to prepare a tread rubber composition (note that the rubber composition was S-SBR2 only). The configured Example 8 is a reference example) .
尚、表１，２において、Ｓ‐ＳＢＲ１～３の配合量は、油展品のオイル分を除いた正味のゴム成分の配合量を記載した。また、アロマオイルの欄には、トレッド用ゴム組成物に配合したアロマオイルとＳ‐ＳＢＲ中の油展オイルを含めた合計量を記載した。 In Tables 1 and 2, the compounding amounts of S-SBR1 to 3 are the net compounding amounts of the rubber components excluding the oil content of the oil-extended product. Furthermore, in the aroma oil column, the total amount including the aroma oil blended into the tread rubber composition and the oil extending oil in the S-SBR is listed.
更に、各トレッド用ゴム組成物をトレッド部に用いて、タイヤサイズが１９５／６５Ｒ１５であり、図１に示す基本構造を有し、図２に示すトレッドパターンを基調とし、主溝の溝深さと、主溝の溝面積比率とを表１，２のように設定した空気入りタイヤを作製し、下記に示す方法により、耐摩耗性能、低転がり性能、通過音、ドライ性能、ウェット性能の評価を行った。 Further, each tread rubber composition was used in the tread part, the tire size was 195/65R15, the basic structure was as shown in FIG. 1, the tread pattern was as shown in FIG. , and the groove area ratio of the main grooves were prepared as shown in Tables 1 and 2, and the wear resistance performance, low rolling performance, passing sound, dry performance, and wet performance were evaluated using the methods shown below. went.
耐摩耗性能
各試験タイヤをリムサイズ１５×６Ｊのホイールに組み付けて、空気圧を２２０ｋＰａとして試験車両に装着し、舗装路面において１００００ｋｍを走行し、走行後の摩耗量を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用いて、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摩耗量が小さく耐摩耗性に優れることを意味する。
Wear Resistance Performance Each test tire was mounted on a wheel with a rim size of 15 x 6J, set to an air pressure of 220 kPa, and mounted on a test vehicle.The tire was run for 10,000 km on a paved road surface, and the amount of wear after running was measured. The evaluation results were expressed as an index using the reciprocal of the measured value, with the value of Standard Example 1 being 100. The larger the index value, the smaller the amount of wear and the better the wear resistance.
低転がり性能
各試験タイヤをリムサイズ１５×６Ｊのホイールに組み付けて、空気圧を２２０ｋＰａとして、室内ドラム試験機（ドラム径：１７０７ｍｍ）を用いて、ＪＡＴＭＡ イヤーブック２００９年版記載の当該空気圧における最大負荷荷重の８５％に相当する荷重を負荷してドラムに押し付けた状態で、速度８０ｋｍ／ｈで走行させたときの転動抵抗を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用いて、標準例１の値を１００とする指数で示した。この指数値が大きいほど転動抵抗が小さく、低転がり性能に優れることを意味する。
Low rolling performance Each test tire was assembled on a wheel with a rim size of 15 x 6J, the air pressure was set to 220 kPa, and an indoor drum tester (drum diameter: 1707 mm) was used to test the maximum load at the air pressure listed in the JATMA Yearbook 2009 edition. The rolling resistance was measured when running at a speed of 80 km/h with a load equivalent to 85% applied and pressed against the drum. The evaluation results were expressed as an index using the reciprocal of the measured value, with the value of Standard Example 1 being 100. The larger the index value, the lower the rolling resistance and the better the low rolling performance.
通過音
各試験タイヤをリムサイズ１５×６Ｊのホイールに組み付けて、空気圧を２２０ｋＰａとして試験車両に装着し、欧州通過音規制に対応したＥＥＣ／ＥＣＥタイヤ単体騒音規制に基づく測定方法に準拠して通過音〔ｄＢ〕を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用いて、標準例１の値を１００とする指数で示した。この指数値が大きいほど通過音が小さいことを意味する。
Passing sound Each test tire was assembled to a wheel with a rim size of 15 x 6J, the air pressure was set to 220 kPa, and the tire was mounted on a test vehicle. [dB] was measured. The evaluation results were expressed as an index using the reciprocal of the measured value, with the value of Standard Example 1 being 100. The larger the index value, the smaller the passing sound.
ドライ性能
各試験タイヤをリムサイズ１５×６Ｊのホイールに組み付けて、空気圧を２２０ｋＰａとして試験車両に装着し、ドライ路面においてテストドライバーによる操縦安定性能の官能評価を行った。評価結果は、標準例１を基準（３点）とする５点法にて示した。この評価点が大きいほどドライ性能（ドライ路面での操縦安定性）が優れていることを意味する。
Dry Performance Each test tire was mounted on a wheel with a rim size of 15 x 6J and installed on a test vehicle at an air pressure of 220 kPa, and a test driver performed a sensory evaluation of steering stability performance on a dry road surface. The evaluation results were shown on a 5-point scale using Standard Example 1 as the standard (3 points). The higher the evaluation score, the better the dry performance (driving stability on dry roads).
ウェット性能
各試験タイヤをリムサイズ１５×６Ｊのホイールに組み付けて、空気圧を２２０ｋＰａとして試験車両に装着し、ウェット路面においてテストドライバーによる操縦安定性能の官能評価を行った。評価結果は、標準例１を基準（３点）とする５点法にて示した。この評価点が大きいほどウェット性能（ウェット路面での操縦安定性）が優れていることを意味する。
Wet performance Each test tire was mounted on a wheel with a rim size of 15 x 6J, and the tire was mounted on a test vehicle with an air pressure of 220 kPa, and a test driver performed a sensory evaluation of steering stability performance on a wet road surface. The evaluation results were shown on a 5-point scale using Standard Example 1 as the standard (3 points). The higher the evaluation score, the better the wet performance (steering stability on wet road surfaces).
表１，２において使用した原材料の種類を下記に示す。
・Ｓ‐ＳＢＲ１：変性スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製 ＮＳ５６０（変性基がポリオルガノシロキサン、ガラス転移温度：－３０℃）
・Ｓ‐ＳＢＲ２：変性スチレンブタジエンゴム、日本ゼオン社製 ＮＳ６１２（変性基がＮＭＰ、ガラス転移温度：－６０℃）
・Ｓ‐ＳＢＲ３：スチレンブタジエンゴム（未変性）、日本ゼオン社製 ＮＳ５２２（ガラス転移温度：－３０℃）
・ＮＲ：天然ゴム、ＳＩＲ２０
・シリカ１：Ｓｏｌｖａｙ社製 １１６５ＭＰ（ＣＴＡＢ吸着比表面積：１５９ｍ2 ／ｇ）
・シリカ２：Ｅｖｏｎｉｋ社製 ９０００ＧＲ（ＣＴＡＢ吸着比表面積：１９７ｍ2 ／ｇ）
・ＣＢ：カーボンブラック、キャボット社製 Ｎ３３９
・シランカップリング剤１：Ｅｖｏｎｉｋ社製 ＳＩ６９
・シランカップリング剤２：Ｅｖｏｎｉｋ社製 ＳＩ３６３
・アルキルシラン：信越化学工業社製 ＫＢＥ‐３０８３
・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
・亜鉛華：正同化学工業社製 酸化亜鉛３種
・硫黄：軽井沢製錬所社製 油処理硫黄
・加硫促進剤：大内新興化学工業社製 ノクセラーＣＺ‐Ｇ
・加工助剤：ＳＴＲＵＫＴＯＬ社製 脂肪酸亜鉛２種
・芳香族変性テルペン樹脂：ヤスハラケミカル社製 ＹＳポリスターＴ１４
The types of raw materials used in Tables 1 and 2 are shown below.
・S-SBR1: Modified styrene-butadiene rubber, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. NS560 (modified group is polyorganosiloxane, glass transition temperature: -30°C)
・S-SBR2: Modified styrene-butadiene rubber, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd. NS612 (modified group is NMP, glass transition temperature: -60°C)
・S-SBR3: Styrene-butadiene rubber (unmodified), NS522 manufactured by Zeon Corporation (glass transition temperature: -30°C)
・NR: Natural rubber, SIR20
・Silica 1: Solvay 1165MP (CTAB adsorption specific surface area: 159m 2 /g)
・Silica 2: Evonik 9000GR (CTAB adsorption specific surface area: 197 m 2 /g)
・CB: Carbon black, Cabot N339
- Silane coupling agent 1: Evonik SI69
- Silane coupling agent 2: Evonik SI363
・Alkylsilane: KBE-3083 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
・Aroma oil: Showa Shell Sekiyu Extract No. 4 S
・Zinc white: 3 types of zinc oxide manufactured by Seido Chemical Industry Co., Ltd. ・Sulfur: Oil treatment sulfur manufactured by Karuizawa Smelter Co., Ltd. ・Vulcanization accelerator: Noxel CZ-G manufactured by Ouchi Shinko Chemical Industry Co., Ltd.
・Processing aid: 2 types of fatty acid zinc manufactured by STRUKTOL ・Aromatic modified terpene resin: YS Polyster T14 manufactured by Yasuhara Chemical Company
表１，２から明らかなように、実施例１～９の空気入りタイヤは標準例１の空気入りタイヤに対して、耐摩耗性能、低転がり性能、通過音、ドライ性能、ウェット性能を維持または向上し、これら性能をバランスよく両立した。 As is clear from Tables 1 and 2, the pneumatic tires of Examples 1 to 9 maintain or maintain wear resistance performance, low rolling performance, passing noise, dry performance, and wet performance compared to the pneumatic tire of Standard Example 1. This has achieved a good balance between these performances.
一方、比較例１の空気入りタイヤは、トレッド用ゴム組成物が天然ゴムを含むため、低転がり性能が悪化した。比較例２の空気入りタイヤは、トレッド用ゴム組成物がアルキルトリエトキシシランを含まないため、耐摩耗性能および低転がり性能が悪化した。比較例３の空気入りタイヤは、トレッド用ゴム組成物におけるシリカの配合量が少ないため、耐摩耗性能が悪化した。比較例４の空気入りタイヤは、トレッド用ゴム組成物における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の空気入りタイヤは、トレッド用ゴム組成物のゴム成分が未変性のジエン系ゴムであるため、耐摩耗性能および低転がり性能が悪化した。比較例６の空気入りタイヤは、主溝の溝深さが大きいため、低転がり性能、通過音、ドライ性能が悪化した。比較例７の空気入りタイヤは、主溝の溝深さが小さいため、耐摩耗性能およびウェット性能が悪化した。比較例８の空気入りタイヤは、主溝の溝面積比率が大きいため、耐摩耗性能、通過音、ドライ性能が悪化した。比較例９の空気入りタイヤは、主溝の溝面積比率が小さいため、低転がり性能およびウェット性能が悪化した。 On the other hand, the pneumatic tire of Comparative Example 1 had poor low rolling performance because the tread rubber composition contained natural rubber. The pneumatic tire of Comparative Example 2 had poor wear resistance and low rolling performance because the tread rubber composition did not contain alkyltriethoxysilane. In the pneumatic tire of Comparative Example 3, the amount of silica blended in the tread rubber composition was small, so the wear resistance performance deteriorated. The pneumatic tire of Comparative Example 4 had a high amount of silica in the tread rubber composition, so its low rolling performance deteriorated. In the pneumatic tire of Comparative Example 5, the rubber component of the tread rubber composition was an unmodified diene rubber, so the wear resistance performance and low rolling performance deteriorated. Since the pneumatic tire of Comparative Example 6 had a large main groove depth, low rolling performance, passing noise, and dry performance deteriorated. In the pneumatic tire of Comparative Example 7, the groove depth of the main groove was small, so the wear resistance performance and wet performance deteriorated. Since the pneumatic tire of Comparative Example 8 had a large groove area ratio of the main groove, wear resistance performance, passing sound, and dry performance deteriorated. Since the pneumatic tire of Comparative Example 9 had a small groove area ratio of the main groove, low rolling performance and wet performance deteriorated.
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 ベルト補強層
１１ トレッドゴム層
１１Ａ キャップトレッドゴム層
１１Ｂ アンダートレッドゴム層
１２ サイドゴム層
１３ リムクッションゴム層
２１ 主溝
２２ 陸部
２３，２５，２６，２７ ラグ溝
２４ 周方向細溝
ＣＬ タイヤ赤道
Ｅ 接地端
1 Tread
Claims (2)
接地面積に対する前記主溝の面積比率が２０％～３０％であり、前記主溝の溝深さが７ｍｍ～９ｍｍであり、
前記トレッド部の前記キャップトレッドゴム層を構成するトレッド用ゴム組成物は、少なくとも片末端をポリオルガノシロキサンで変性している変性ジエン系ゴムおよび少なくとも片末端をＮ－メチルピロリドンで変性している変性ジエン系ゴムの両者を含有し、これらの合計が１００質量％であるゴム成分１００質量部に対して、シリカ５０質量部～１５０質量部と、軟化点が６０℃～１５０℃である芳香族変性テルペン樹脂５質量部～１５質量部とが配合され、更に、シランカップリング剤が前記シリカ量に対して５質量％～１５質量％、且つ、炭素数が７～２０であるアルキル基を有するアルキルトリエトキシシランが前記シリカ量に対して０．１質量％～２０質量％配合され、
前記キャップトレッドゴム層の硬度を６７～７３にし、前記アンダートレッドゴム層の硬度を７４～８０にし、
前記アンダートレッドゴム層の硬度を前記キャップトレッドゴム層の硬度よりも高くし、これらの硬度差を１０以内にしたことを特徴とする空気入りタイヤ。 The tire includes a tread portion extending in the circumferential direction and forming an annular shape, and a pair of sidewall portions disposed on both sides of the tread portion, and the tread portion extends the cap tread rubber layer and the undertread rubber layer in the tire radial direction. A pneumatic tire having a laminated structure and having a main groove extending in the tire circumferential direction on the surface of the tread portion,
The area ratio of the main groove to the ground contact area is 20% to 30%, and the groove depth of the main groove is 7 mm to 9 mm,
The tread rubber composition constituting the cap tread rubber layer of the tread portion includes a modified diene rubber having at least one end modified with polyorganosiloxane and a modified diene rubber having at least one end modified with N-methylpyrrolidone. 50 parts by mass to 150 parts by mass of silica and an aromatic modified resin having a softening point of 60° C. to 150° C. to 100 parts by mass of a rubber component containing both diene rubber and having a total of 100% by mass. 5 parts by mass to 15 parts by mass of a terpene resin are blended, and the silane coupling agent is 5% to 15% by mass based on the amount of silica, and an alkyl group having an alkyl group having 7 to 20 carbon atoms. Triethoxysilane is blended in an amount of 0.1% to 20% by mass based on the amount of silica,
The hardness of the cap tread rubber layer is set to 67 to 73, and the hardness of the undertread rubber layer is set to 74 to 80,
A pneumatic tire characterized in that the hardness of the undertread rubber layer is higher than the hardness of the cap tread rubber layer, and the difference in hardness between them is within 10.
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