JP7847743B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
トレッド部の表面に溝を有する空気入りタイヤであって、
前記トレッド部を構成するゴム組成物が、ゴム成分100質量部中に、50質量部以上の天然ゴムを含有しており、スルフィド結合による全架橋形態におけるモノスルフィド結合の比率V(%)が50%以上であり、平均一次粒子径が5nm以上、20nm以下のカーボンブラックを、前記ゴム成分100質量部に対して、20質量部以上含有しているゴム組成物であり、
さらに、正規リムに組み込み、正規内圧としたタイヤの前記トレッド部におけるランド比L(%)が、70%以下であり、
前記モノスルフィド結合の比率V(%)と、前記ランド比L(%)との比率V/L(%)が、140%以上であり、
また、前記トレッド部が、タイヤ周方向に連続して延びる1本以上の周方向溝を、タイヤ赤道面を挟む2つの領域の各々に有しており、
一方の領域におけるランド比をLa(%)、他方の領域におけるランド比をLb(%)としたとき、LaとLbとが互いに異なっており、前記La(%)とLb(%)とが、下記式を満足することを特徴とする空気入りタイヤである。
|La-Lb|>20
1.概要
本開示の空気入りタイヤは以下に示す特徴を有している。
そして、モノスルフィド結合の比率V(%)と、前記ランド比L(%)との比率V/L(%)が、140%以上である。
また、トレッド部が、タイヤ周方向に連続して延びる1本以上の周方向溝を、タイヤ赤道面を挟む2つの領域の各々に有しており、一方の領域におけるランド比をLa(%)、他方の領域におけるランド比をLb(%)としたとき、LaとLbとが互いに異なっていると共に、La(%)とLb(%)とが、下記式を満足している。
|La-Lb|>20
本開示の空気入りタイヤにおける効果発現のメカニズム、即ち、ゴムの経時変化が十分に抑制されて、高いライフ性能の空気入りタイヤを提供することができるメカニズムについては、以下のように考えられる。
前記したように、本開示に係る空気入りタイヤにおいては、トレッド部を構成するゴム組成物として、スルフィド結合による全架橋形態におけるモノスルフィド結合の比率V(%)が50%以上のゴム組成物が使用されている。
そして、本開示に係る空気入りタイヤにおいては、さらに、正規リムに組み込み、正規内圧としたタイヤのトレッド部におけるランド比L(%)を70%以下としている。
本開示に係るタイヤは、以下の態様を取ることにより、さらに大きな効果を得ることができる。
本開示に係るタイヤは、前記したように、トレッド部をモノスルフィド結合の比率V(%)が50%以上のゴム組成物で構成すると共に、トレッド部のランド比L(%)を70%以下としているが、本開示者が、さらに実験と検討を行ったところ、VとLの双方を一定の関係に制御した場合、より顕著な効果を得られることが分かった。
車両に装着されたタイヤは、直進走行時にはトレッド部の内側部分が路面と接地する一方、旋回時にはトレッド部の外側が路面と接地する傾向があり、一般的に、トレッド部の内側部分と外側部分とでは、ゴムの経時変化が異なる。
以下、実施の形態に基づいて、本開示を具体的に説明する。
本開示において、トレッドゴム組成物は、以下に記載する各種配合材料、具体的には、ゴム成分、充填剤、軟化剤、加硫剤および加硫促進剤などについて、その種類や量を、適宜、調整することにより得ることができる。
(a)ゴム成分
トレッドゴム組成物において、ゴム成分としては特に限定されず、イソプレン系ゴム、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、ニトリルゴム(NBR)などのジエン系ゴム、ブチルゴムなどのブチル系ゴムなど、タイヤの製造に一般的に用いられるゴム(ポリマー)を用いることができるが、良好な耐摩耗性能を得るという観点から、イソプレン系ゴムである天然ゴム(NR)に、スチレンブタジエンゴム(SBR)および/またはブタジエンゴム(BR)を混合して使用することが好ましい。
イソプレン系ゴムとしては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、改質NR、変性NR、変性IR等が挙げられるが、耐摩耗性能の観点からNRが好ましい。
SBRの重量平均分子量は、例えば、10万超、200万未満である。そして、SBRのスチレン含有量は、10質量%以上であることが好ましく、20質量%以上であるとより好ましく、30質量%以上であるとさらに好ましい。一方、50質量%以下であることが好ましく、45質量%以下であるとより好ましく、40質量%以下であるとさらに好ましい。また、SBRのビニル結合量(1,2-結合ブタジエン単位量)は、5モル%超、70モル%未満であることが好ましい。
BRの重量平均分子量は、10万超、200万未満である。そして、BRのビニル結合量は、1質量%超、30質量%未満、シス含量は、1質量%超、98質量%未満、トランス含量は、1質量%超、60質量%未満である。なお、シス含量は、赤外吸収スペクトル分析法によって測定できる。
また、その他のゴム成分として、必要に応じて、ニトリルゴム(NBR)などのタイヤの製造に一般的に用いられるゴム(ポリマー)を含んでもよい。
(イ)充填剤
本実施の形態において、トレッドゴム組成物は、充填剤を含有することが好ましい。具体的な充填剤としては、例えば、カーボンブラック、シリカ、グラファイト、炭酸カルシウム、タルク、アルミナ、クレー、水酸化アルミニウム、マイカなどを挙げることができる。
トレッドゴム組成物は、カーボンブラックを含むことが好ましい。カーボンブラックの粒子径(平均一次粒子径)は、耐摩耗性能の観点から、20nm以下であることが好ましく、17nm以下であるとより好ましく、15nm以下であるとさらに好ましい。一方、下限は特に限定されないが、分散性等の観点から、5nm以上であることが好ましく、10nm以上であるとより好ましい。
トレッドゴム組成物は、必要に応じて、さらに、シリカを含有していてもよい。シリカのBET比表面積は、良好な耐久性能が得られる観点から140m2/g超が好ましく、160m2/g超がより好ましい。一方、良好な低転がり抵抗性が得られる観点からは250m2/g未満が好ましく、220m2/g未満であることがより好ましい。
シリカの使用に際しては、シランカップリング剤を併用することも可能である。シランカップリング剤としては、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あげられる。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。
サイドウォールゴム組成物には、上記したカーボンブラック、シリカの他に、タイヤ工業において一般的に用いられている、例えば、グラファイト、炭酸カルシウム、タルク、アルミナ、クレー、水酸化アルミニウム、マイカ等の充填剤をさらに含有してもよい。これらの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.1質量部超、200質量部未満である。
トレッドゴム組成物は、必要に応じて、粘着性付与剤および可塑剤として機能する樹脂成分を、含有していることが好ましい。樹脂成分は、常温で固体であっても、液体であってもよく、具体的な樹脂成分としては、例えば、ロジン系樹脂、スチレン系樹脂、クマロン系樹脂、テルペン系樹脂、C5樹脂、C9樹脂、C5C9樹脂、アクリル系樹脂などの樹脂が挙げられ、これらの内でも、テルペン系樹脂が好ましい。なお、2種以上を併用しても良い。樹脂成分の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、5質量部以上であることが好ましく、10質量部以上であるとより好ましく、15質量部以上であるとさらに好ましい。一方、45質量部以下であることが好ましく、40質量部以下であるとより好ましく、35質量部以下であるとさらに好ましい。
トレッドゴム組成物は、必要に応じて、ゴムを軟化させる成分として、オイル(伸展油を含む)や液状ゴムなどを可塑剤成分として含んでもよい。なお、可塑剤成分は、加硫ゴム中からアセトンにより抽出可能な成分である。可塑剤成分の合計含有量は、ゴム成分100質量部に対して5質量部超が好ましく、10質量部超がより好ましい。一方、70質量部未満が好ましく、50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。なお、オイルの含有量には、ゴム(油展ゴム)に含まれるオイルの量も含まれる。
オイルとしては、例えば、鉱物油(一般にプロセスオイルと言われる)、植物油脂、またはその混合物が挙げられる。鉱物油(プロセスオイル)としては、例えば、パラフィン系プロセスオイル、アロマ系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイルなどを用いることができる。植物油脂としては、ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落花生油、ロジン、パインオイル、パインタール、トール油、コーン油、こめ油、べに花油、ごま油、オリーブ油、ひまわり油、パーム核油、椿油、ホホバ油、マカデミアナッツ油、桐油等が挙げられる。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。
可塑剤として挙げた液状ゴムとは、常温(25℃)で液体状態の重合体であり、加硫後のタイヤからアセトン抽出により抽出可能なゴム成分である。液状ゴムとしては、ファルネセン系ポリマー、液状ジエン系重合体及びそれらの水素添加物等が挙げられる。
トレッドゴム組成物は、老化防止剤を含むことが好ましい。老化防止剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、1質量部超、10質量部未満である。
トレッドゴム組成物は、必要に応じて、ステアリン酸を含んでもよい。ステアリン酸の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.5質量部超、10.0質量部未満である。ステアリン酸としては、従来公知のものを使用でき、例えば、日油(株)、花王(株)、富士フイルム和光純薬(株)、千葉脂肪酸(株)等の製品を使用できる。
トレッドゴムゴム組成物は、必要に応じて、酸化亜鉛を含んでもよい。酸化亜鉛の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.5質量部超、15質量部未満である。酸化亜鉛としては、従来公知のものを使用でき、例えば、三井金属鉱業(株)、東邦亜鉛(株)、ハクスイテック(株)、正同化学工業(株)、堺化学工業(株)等の製品を使用できる。
トレッドゴムゴム組成物は、硫黄等の架橋剤を含むことが好ましい。架橋剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.1質量部超、10.0質量部未満である。
トレッドゴムゴム組成物には、前記成分の他、タイヤ工業において一般的に用いられている添加剤、例えば、脂肪酸金属塩、カルボン酸金属塩、有機過酸化物等を更に配合してもよい。これらの添加剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.1質量部超、200質量部未満である。
トレッドゴム組成物は、一般的な方法、例えば、ゴム成分とカーボンブラック等のフィラーとを混練するベース練り工程と、前記ベース練り工程で得られた混練物と架橋剤とを混練する仕上げ練り工程とを含む製造方法により製造することができる。
本実施の形態の空気入りタイヤは、上記で得られたトレッド部材を、他のタイヤ部材と共に、タイヤ成形機上にて通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤとして作製することができる。
最初に、トレッドゴム組成物の製造を行った。
まず、以下に示す各配合材料を準備した。
(イ)NR:TSR20
(ロ)BR:宇部興産(株)製のUBEPOL-BR150B(ハイシスBR)
(シス含量97質量%、トランス含量2質量%、ビニル含量1質量%)
(ハ)SBR:JSR(株)製のHPR850(溶液重合SBR)
(スチレン含量:27.5質量%、ビニル結合量:58.5質量%)
(イ)カーボンブラック:キャボットジャパン(株)製のショウブラックN220
(N2SA:115m2/g、CTAB比表面積:111m2/g)
(ロ)シリカ:エボニックデグサ社製のウルトラシルVN3
(N2SA:175m2/g、平均一次粒子径:17nm)
(ハ)シランカップリング剤:エボニックデグッサ社製のSi266
(ビス(3-トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド)
(ニ)樹脂:ヤスハラケミカル(株)製のYSポリスターT160
(テルペンフェノール樹脂、軟化点:160℃)
(ホ)老化防止剤:大内新興化学工業(株)製のノクラック6C(6PPD)
(N-フェニル-N‘-(1,3ジメチルブチル)-p-フェニレンジアミン)
(ヘ)酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華1号
(ト)ステアリン酸:日油(株)製のビーズステアリン酸「椿」
(チ)硫黄:細井化学工業(株)製のHK-200-5(5%オイル含有粉末硫黄)
(リ)加硫促進剤-1:大内新興化学工業(株)製のノクセラーCZ(CBS)
(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)
(ヌ)加硫促進剤-2:大内新興化学工業(株)製のノクセラーDM-P(DM)
(ジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィド)
(ル)加硫促進剤-3:大内新興化学工業(株)製のノクセラーZTC
(ジベンジルジチオカルバミン酸亜鉛)
表1および表2に示す各配合内容に従い、3L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材料を150℃の条件下で5分間混練りして、混練物を得た。なお、各配合量は質量部である。
上記で得られたトレッド部材を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、140℃の条件下で50分間プレス加硫して、各試験用タイヤを製造した。このとき、トレッド部は、表1および表2に示すランド比となるように成形した。なお、実施例7では、トレッド部の赤道面を挟む領域で、ランド比を変更させた。
次に、各試験用タイヤを用いて、以下のパラメータの測定を行った。
各試験用タイヤのトレッド部から切り出したサンプル試験片(2cm×2cm、厚み1mm)を用いて、特開2019-45196号公報に記載された方法に準拠して、モノスルフィド結合の比率V(%)を算出した。結果を、表1および表2に示す。
各試験用タイヤを用いて、前記した「[1]本開示に係るタイヤの特徴」の「1.概要」に記載した方法に基づいて、ランド比L(%)を測定した。結果を、表1および表2に示す。
上記で得られたV(%)、およびL(%)に基づいて、各試験用タイヤにおけるV/L(%)を算出した。結果を、表1および表2に示す。
(1)ゴムの経時変化
車両に装着前の各試験用タイヤのトレッド部から採取して作製した3号ダンベル型試験片を用い、島津製作所製オートグラフにて、JIS K6251(2010)に準拠して引張試験を行い(試験温度:23℃)、老化前の300%伸張時応力(M300A)を求めた。
経時変化率=[(M300B―M300A)/M300A]×100(%)
各試験用タイヤを、車輌(国産のFF車、排気量2000cc)の全輪に装着させて、内圧が250kPa(乗用車の正規内圧)となるように空気を充填した後、乾燥路面のテストコース上を、50km/hで走行し、新品タイヤに交換するまでの走行距離を測定した。
ライフ末期の摩耗性能=[(試験用タイヤの結果)/(比較例1の結果)]×100
トレッド部の表面に溝を有する空気入りタイヤであって、
前記トレッド部を構成するゴム組成物が、ゴム成分100質量部中に、50質量部以上の天然ゴムを含有しており、スルフィド結合による全架橋形態におけるモノスルフィド結合の比率V(%)が50%以上であり、平均一次粒子径が5nm以上、20nm以下のカーボンブラックを、前記ゴム成分100質量部に対して、20質量部以上含有しているゴム組成物であり、
さらに、正規リムに組み込み、正規内圧としたタイヤの前記トレッド部におけるランド比L(%)が、70%以下であり、
前記モノスルフィド結合の比率V(%)と、前記ランド比L(%)との比率V/L(%)が、140%以上であり、
また、前記トレッド部が、タイヤ周方向に連続して延びる1本以上の周方向溝を、タイヤ赤道面を挟む2つの領域の各々に有しており、
一方の領域におけるランド比をLa(%)、他方の領域におけるランド比をLb(%)としたとき、LaとLbとが互いに異なっており、前記La(%)とLb(%)とが、下記式を満足することを特徴とする空気入りタイヤである。
|La-Lb|>20
前記モノスルフィド結合の比率V(%)が、60%以上であることを特徴とし、本開示(1)に記載の空気入りタイヤである。
前記モノスルフィド結合の比率V(%)が、70%以上であることを特徴とし、本開示(2)に記載の空気入りタイヤである。
前記ランド比L(%)が、60%以下であることを特徴とし、本開示(1)から(3)のいずれかとの任意の組み合わせの空気入りタイヤである。
前記ランド比L(%)が、50%以下であることを特徴とし、本開示(4)に記載の空気入りタイヤである。
前記トレッド部を構成するゴム組成物が、ゴム成分100質量部中に、スチレンブタジエンゴムとブタジエンゴムを合計して、20質量部以上含有していることを特徴とし、本開示(1)から(5)のいずれかとの任意の組み合わせの空気入りタイヤである。
前記トレッド部を構成するゴム組成物が、前記カーボンブラックに加えて、さらに、ゴム成分100質量部に対して25質量部以上のシリカを、シランカップリング剤と共に含有していることを特徴とし、本開示(1)から(6)のいずれかとの任意の組み合わせの空気入りタイヤである。
前記トレッド部を構成するゴム組成物が、ゴム成分100質量部に対して5質量部以上の樹脂成分を含有していることを特徴とし、本開示(1)から(7)のいずれかとの任意の組み合わせの空気入りタイヤである。
前記樹脂成分が、テルペン系樹脂であることを特徴とし、本開示(8)に記載の空気入りタイヤである。
乗用車用タイヤであることを特徴とし、本開示(1)から(9)のいずれかとの任意の組み合わせの空気入りタイヤである。
Claims (10)
- トレッド部の表面に溝を有する空気入りタイヤであって、
前記トレッド部を構成するゴム組成物が、ゴム成分100質量部中に、50質量部以上の天然ゴムを含有しており、スルフィド結合による全架橋形態におけるモノスルフィド結合の比率V(%)が50%以上であり、平均一次粒子径が5nm以上、20nm以下のカーボンブラックを、前記ゴム成分100質量部に対して、20質量部以上含有しているゴム組成物であり、
さらに、正規リムに組み込み、正規内圧としたタイヤの前記トレッド部におけるランド比L(%)が、70%以下であり、
前記モノスルフィド結合の比率V(%)と、前記ランド比L(%)との比率V/L(%)が、140%以上であり、
また、前記トレッド部が、タイヤ周方向に連続して延びる1本以上の周方向溝を、タイヤ赤道面を挟む2つの領域の各々に有しており、
一方の領域におけるランド比をLa(%)、他方の領域におけるランド比をLb(%)としたとき、LaとLbとが互いに異なっており、前記La(%)とLb(%)とが、下記式を満足することを特徴とする空気入りタイヤ。
|La-Lb|>20 - 前記モノスルフィド結合の比率V(%)が、60%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。
- 前記モノスルフィド結合の比率V(%)が、70%以上であることを特徴とする請求項2に記載の空気入りタイヤ。
- 前記ランド比L(%)が、60%以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
- 前記ランド比L(%)が、50%以下であることを特徴とする請求項4に記載の空気入りタイヤ。
- 前記トレッド部を構成するゴム組成物が、ゴム成分100質量部中に、スチレンブタジエンゴムとブタジエンゴムを合計して、20質量部以上含有していることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
- 前記トレッド部を構成するゴム組成物が、前記カーボンブラックに加えて、さらに、ゴム成分100質量部に対して25質量部以上のシリカを、シランカップリング剤と共に含有していることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
- 前記トレッド部を構成するゴム組成物が、ゴム成分100質量部に対して5質量部以上の樹脂成分を含有していることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
- 前記樹脂成分が、テルペン系樹脂であることを特徴とする請求項8に記載の空気入りタイヤ。
- 乗用車用タイヤであることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
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