JP2022165291A - タイヤ - Google Patents
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Abstract
Description
〔1〕少なくとも1つのゴム層を有するトレッド部を備えたタイヤであって、前記タイヤの最大負荷能力WL(kg)に対するタイヤ重量G(kg)の比(G/WL)が0.0160以下であり、前記トレッド部が、トレッド接地端およびタイヤ周方向に連続して延びる複数の周方向溝によって仕切られた陸部を有し、前記トレッド面を構成する第一のゴム層が、ゴム成分を含有するゴム組成物により構成され、前記ゴム組成物の純水の接触角θが105°以上であるタイヤ、
〔2〕前記ゴム組成物が、前記ゴム成分100質量部に対してシリカを50質量部以上含有する、上記〔1〕記載のタイヤ、
〔3〕前記ゴム組成物中の前記ゴム成分100質量部に対するカーボンブラックの含有量が15質量部以下である、上記〔1〕または〔2〕記載のタイヤ、
〔4〕前記タイヤの最大負荷能力WL(kg)に対するタイヤ重量G(kg)の比(G/WL)が0.0150以下である、上記〔1〕~〔3〕のいずれかに記載のタイヤ、
〔5〕前記タイヤ重量G(kg)に対する前記ゴム組成物の純水の接触角θ(°)の比(θ/G)が13.5以上である、上記〔1〕~〔4〕のいずれかに記載のタイヤ、
〔6〕前記ゴム組成物の純水の接触角θが115°以上である、上記〔1〕~〔5〕のいずれかに記載のタイヤ、
〔7〕前記ゴム組成物が、再生ゴムおよび粉ゴムからなる群より選ばれる少なくとも1つを含有する、上記〔1〕~〔6〕のいずれかに記載のタイヤ、
〔8〕前記ゴム組成物が、シリコーン、シリコーン系ポリウレタン、およびフッ素系ポリウレタンからなる群より選ばれる少なくとも1つを含有する、上記〔1〕~〔7〕のいずれかに記載のタイヤ、
〔9〕前記ゴム組成物が、テルペン系樹脂およびシクロペンタジエン系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1つを含有する、上記〔1〕~〔8〕のいずれかに記載のタイヤ、
〔10〕前記ゴム組成物が、前記ゴム成分100質量部に対してオイルを30質量部以上含有する、上記〔1〕~〔9〕のいずれかに記載のタイヤ、
〔11〕前記ゴム組成物の0℃における複素弾性率(MPa)(0℃E*)に対する0℃におけるtanδ(0℃tanδ)の比(0℃tanδ/0℃E*)が0.020以上である、上記〔1〕~〔10〕のいずれかに記載のタイヤ、
〔12〕前記周方向溝の最深部の溝深さが5.0~9.0mmである、上記〔1〕~〔11〕のいずれかに記載のタイヤ、
〔13〕前記陸部のうちタイヤ赤道面に最も近い陸部のトレッド表面における幅方向長さをL0、前記タイヤ赤道面に最も近い陸部の、その陸部に隣接する前記周方向溝の最深部の溝深さの90%位置における幅方向長をL90としたとき、L0/L90が0.95以下である、上記〔1〕~〔12〕のいずれかに記載のタイヤ、に関する。
「タイヤ重量」はG(kg)で表す。ただし、Gはリムの重量を含まないタイヤ単体の重量である。
V={(Dt/2)2-(Dt/2-Ht)2}×π×Wt ・・・(1)
WL=0.000011×V+100 ・・・(2)
「純水の接触角」は、水平に保持された各ゴム試験片の表面に2.0μLの純水を滴下し、滴下180秒後の液滴の端部がゴム組成物の表面となす角度である。接触角測定用サンプルは、長さ20mm×幅30mm×厚さ2mm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となるように切り出す。
本開示に係るタイヤは、最大負荷能力WL(kg)に対するタイヤ重量G(kg)の比(G/WL)は、本開示の効果の観点から、0.0160以下であり、0.0157以下が好ましく、0.0155以下がより好ましく、0.0153以下がさらに好ましく、0.0150以下が特に好ましい。該G/WLの下限は、本開示の効果の観点からは特に限定されないが、例えば、0.0120以上、0.0125以上、0.0130以上、0.0135以上とすることができる。なお、タイヤ重量Gは常法により変動させることができ、すなわち、タイヤの比重を大きくする、あるいは、タイヤの各部材の厚さを大きくすることにより大きくすることができ、その逆により小さくすることもできる。
本開示のタイヤは、前述したタイヤの重量およびトレッドパターンと、ゴム組成物の前記の物性とが協働することにより、高速走行時のウェットグリップ性能をより効果的に改善することができる。
第一のゴム層を構成するゴム成分としては、ジエン系ゴムが好適に用いられる。ゴム成分中のジエン系ゴムの含有量は、本開示の効果の観点から、80質量%以上が好ましく、85質量%以上がより好ましく、90質量%以上がさらに好ましく、95質量%以上が特に好ましい。また、ジエン系ゴムのみからなるゴム成分としてもよい。なお、本開示のゴム成分には、後述する再生ゴムおよび粉ゴムを含まないものとする。
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。NRとしては、例えば、SIR20、RSS♯3、TSR20等、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。IRとしては、特に限定されず、例えば、IR2200等、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。改質NRとしては脱タンパク質天然ゴム(DPNR)、高純度天然ゴム等を、変性NRとしてはエポキシ化天然ゴム(ENR)、水素添加天然ゴム(HNR)、グラフト化天然ゴム等を、変性IRとしてはエポキシ化イソプレンゴム、水素添加イソプレンゴム、グラフト化イソプレンゴム等を挙げることができる。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。
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モル%未満のBR(ローシスBR)、シス含量が90モル%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。なお、BRのシス含量は、前記測定方法により測定される。
SBRとしては特に限定されず、溶液重合SBR(S-SBR)、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。さらに、これらSBRの水素添加物(水素添加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。
ゴム成分は、本開示の効果に影響を与えない範囲で、ジエン系ゴム以外の他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、例えば、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)、ヒドリンゴム等が挙げられる。これら他のゴム成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本開示に係るゴム組成物は、フィラーとしてシリカを含有することが好ましく、カーボンブラックおよびシリカを含有することがより好ましい。また、フィラーは、カーボンブラックおよびシリカのみからなる補強用充填剤としてもよい。
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。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。
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。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。
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、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、アルミナ、クレー、タルク等、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。
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。
本開示に係るゴム組成物は、再生ゴムおよび粉ゴムからなる群より選ばれる少なくとも1つを含有することが好ましい。再生ゴムや粉ゴムを配合したゴム組成物は、通常、破断伸び等が劣化しやすいという問題があるが、本開示においてゴム成分がスチレン部を含むゴム(スチレンブタジエンゴム等)を含みかつ芳香環樹脂を含む場合には、当該スチレン部を含むゴムは芳香環含有樹脂と相溶性があるため、スチレン部を含むゴムと芳香環含有樹脂とが相溶することによる効果によって、再生ゴムや粉ゴムを配合しても、破断時伸び等が劣化するという問題が生じにくいと考えられる。
本開示に係るゴム組成物は、シリコーン、シリコーン系ポリウレタン、およびフッ素系ポリウレタンからなる群より選ばれる少なくとも1つを含有することが好ましい。シリコーンは、オルガノポリシロキサンを主鎖とする化合物であれば特に限定されず、その具体例としては、ポリジメチルシロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、ジフェニルポリシロキサン、ジメチルシリコーン生ゴム、メチルビニルシリコーン生ゴム、メチルフェニルシリコーン生ゴム、フルオロシリコーン生ゴム等が挙げられる。なかでも、本開示の効果の観点から、反応性官能基で変性されたシリコーンおよびポリエーテル基を有するシリコーンが好ましい。
本開示に係るゴム組成物は、樹脂成分として、テルペン系樹脂およびシクロペンタジエン系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1つを含有することが好ましい。
本開示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、オイル、ワックス、加工助剤、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤等を適宜含有することができる。
本開示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。
本開示のタイヤは、乗用車用タイヤ、トラック・バス用タイヤ、二輪車用タイヤ、競技用タイヤに好適に用いることができ、中でも乗用車用タイヤに用いることが好ましい。なお、乗用車用タイヤとは、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以下のものを指す。また、本開示のタイヤは、全シーズン用タイヤ、夏用タイヤ、スタッドレスタイヤ等の冬用タイヤに使用可能であり、中でも、冬用タイヤに用いることが好ましい。
NR:TSR20
BR:宇部興産(株)製のUBEPOL BR(登録商標)150B(シス含量:97モル%、Mw:44万)
SBR:JSR(株)製のHPR850(スチレン含量:27.5質量%、ビニル含量:59モル%、非油展品)
カーボンブラック:キャボットジャパン(株)製ショウブラックN220(N2SA:111m2/g)
シリカ:エボニックデグサ社製のULTRASIL(登録商標)VN3(N2SA:175m2/g、平均一次粒子径:17nm)
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)
粉ゴム:粉末ゴム粉W2-A(アサヒ再生ゴム(株)から入手可能)
再生ゴム:天然ゴム含有比率73質量%の再生ゴム(村岡ゴム工業(株)から入手可能)
シリコーン1:信越化学工業(株)製のSS-10(両末端シラノール変性ポリジメチルシロキサン)
シリコーン2:モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製のL-5345(ポリエーテル基を有するシリコーン)
樹脂成分1:ヤスハラケミカル(株)製のP125(水素添加されたポリテルペン樹脂、軟化点:125℃)
樹脂成分2:ExxonMobil社製のOppera PR-120(水素添加されたジシクロペンタジエン樹脂、軟化点:120℃)
オイル1:H&R(株)製のVivaTec400(TDAEオイル)
オイル2:出光興産(株)製のミネラルオイルPW-380
ワックス:日本精蝋(株)のオゾエース0355
老化防止剤1:住友化学(株)製のアンチゲン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)
老化防止剤2:住友化学(株)製のアンチゲンRD(2,2,4-トリメチル-1,2-ジヒドロキノリン重合体)
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛1号
ステアリン酸:日油(株)製のビーズステアリン酸つばき
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(CBS))
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))
表1および表2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、混練物を得た。次に、2軸オープンロールを用いて、得られた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た。得られた未加硫ゴム組成物を170℃で12分間プレス加硫することで、表1および表2に記載の試験用加硫ゴム組成物を作製した。
加硫後の各ゴム試験片を、各試験用タイヤのトレッド部から、タイヤ周方向が長辺となるように、長さ20mm×幅30mm×厚さ2mmで切り出して作製した。水平に保持された各ゴム試験片の表面に2.0μLの純水を滴下し、滴下180秒後の液滴の端部がゴム組成物の表面となす角度(接触角θ)を、協和界面科学(株)製の接触角計DMs-401を用いてそれぞれ測定した。
加硫後の各ゴム試験片を、各試験用タイヤのトレッド部から、タイヤ周方向が長辺となるように、長さ20mm×幅4mm×厚さ1mmで切り出して作製した。各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)を用いて、温度0℃、初期歪10%、動歪2.5%、周波数10Hzの条件下でtanδおよび複素弾性率(E*)を測定した。結果を表1および表2に示す。なお、サンプルの厚み方向はタイヤ半径方向とした。
各試験用タイヤに250kPaの空気を充填し、排気量が2000ccである自動車の全輪に装着し、湿潤アスファルト路面にて、初速度100km/hで走行中にブレーキを踏み、制動距離を測定した。制動距離の逆数の値について、基準比較例(表1では比較例5、表2では比較例10)の制動距離を100として指数表示した。指数が大きいほど、高速走行時のウェットグリップ性能に優れることを示す。
各試験用タイヤに250kPaの空気を充填し、下記の条件で氷上での実車性能を評価した。試験場所は、住友ゴム工業(株)の北海道名寄テストコースで行い、気温は0~-5℃であった。排気量が2000ccであるFR車に装着し、時速30km/hでロックブレーキを踏み停止させるまでに要した氷上の停止距離を測定した。停止距離の逆数の値について、基準比較例(表1では比較例5、表2では比較例10)の制動距離を100として指数表示した。指数が大きいほど、氷上性能に優れることを示す。
2・・・周方向溝
3・・・陸部
4・・・溝縁
5・・・溝壁
C・・・タイヤ赤道面
H・・・周方向溝の溝底さ
L0・・・陸部の幅方向長さ
L90・・・トレッド部90%摩耗時における幅方向長さ
Claims (13)
- 少なくとも1つのゴム層を有するトレッド部を備えたタイヤであって、
前記タイヤの最大負荷能力WL(kg)に対するタイヤ重量G(kg)の比(G/WL)が0.0160以下であり、
前記トレッド部が、トレッド接地端およびタイヤ周方向に連続して延びる複数の周方向溝によって仕切られた陸部を有し、
前記トレッド面を構成する第一のゴム層が、ゴム成分を含有するゴム組成物により構成され、
前記ゴム組成物の純水の接触角θが105°以上であるタイヤ。 - 前記ゴム組成物が、前記ゴム成分100質量部に対してシリカを50質量部以上含有する、請求項1記載のタイヤ。
- 前記ゴム組成物中の前記ゴム成分100質量部に対するカーボンブラックの含有量が15質量部以下である、請求項1または2記載のタイヤ。
- 前記タイヤの最大負荷能力WL(kg)に対するタイヤ重量G(kg)の比(G/WL)が0.0150以下である、請求項1~3のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記タイヤ重量G(kg)に対する前記ゴム組成物の純水の接触角θ(°)の比(θ/G)が13.5以上である、請求項1~4のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記ゴム組成物の純水の接触角θが115°以上である、請求項1~5のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記ゴム組成物が、再生ゴムおよび粉ゴムからなる群より選ばれる少なくとも1つを含有する、請求項1~6のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記ゴム組成物が、シリコーン、シリコーン系ポリウレタン、およびフッ素ポリウレタンからなる群より選ばれる少なくとも1つを含有する、請求項1~7のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記ゴム組成物が、テルペン系樹脂およびシクロペンタジエン系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1つを含有する、請求項1~8のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記ゴム組成物が、前記ゴム成分100質量部に対してオイルを30質量部以上含有する、請求項1~9のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記ゴム組成物の0℃における複素弾性率(MPa)(0℃E*)に対する0℃におけるtanδ(0℃tanδ)の比(0℃tanδ/0℃E*)が0.020以上である、請求項1~10のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記周方向溝の最深部の溝深さが5.0~9.0mmである、請求項1~11のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記陸部のうちタイヤ赤道面に最も近い陸部のトレッド表面における幅方向長さをL0、前記タイヤ赤道面に最も近い陸部の、その陸部に隣接する前記周方向溝の最深部の溝深さの90%位置における幅方向長をL90としたとき、L0/L90が0.95以下である、請求項1~12のいずれか一項に記載のタイヤ。
Priority Applications (5)
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---|---|---|---|
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