(57)【要約】【課題】ジエン系ゴムに対してシリカおよび／またはカーボンブラックが配合されたゴム組成物で構成されたトレッド部を備えた空気入りタイヤであって、耐チッピング性に優れる空気入りタイヤを提供する。【解決手段】空気入りタイヤのトレッド部１を、ジエン系ゴムに対してシリカおよび／またはカーボンブラックが配合されたゴム組成物の硬化物で構成し、この硬化物の破断時強度ＴＢと破断時伸びＥＢとの積として算出される抗張積ＴＢ×ＥＢと、セカント弾性率ＭＡと、初期硬度と６０℃×３３６時間の条件で老化処理を行った後の硬度との差ΔＨｓとが、Ｌｏｇ（ＴＢ×ＥＢ）＞３．８５、ＭＡ＜５．３ＭＰａ、ΔＨｓ＜５．０、かつ、ΔＨｓ＜９．０×Ｌｏｇ（ＴＢ×ＥＢ）−３１の関係を満たすようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、これらサイドウォール部のタイヤ外径方向内側に配置された一対のビード部とを備えた空気入りタイヤであって、
前記トレッド部は、ジエン系ゴムに対してシリカおよび／またはカーボンブラックが配合されたゴム組成物の硬化物で構成されており、
前記硬化物の破断時強度ＴＢ［ＭＰａ］と破断時伸びＥＢ［％］との積として算出される抗張積ＴＢ×ＥＢと、前記硬化物のセカント弾性率ＭＡ［ＭＰａ］と、前記硬化物の初期硬度と６０℃×３３６時間の条件で老化処理を行った後の硬度との差ΔＨｓとが、Ｌｏｇ（ＴＢ×ＥＢ）＞３．８５、ＭＡ＜５．３ＭＰａ、ΔＨｓ＜５．０、かつ、ΔＨｓ＜９．０×Ｌｏｇ（ＴＢ×ＥＢ）−３１の関係を満たすことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記ゴム組成物がシリカを含み、前記シリカの配合量がジエン系ゴム１００質量部に対して３０質量部〜２００質量部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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ジエン系ゴムに対してシリカおよび／またはカーボンブラックが配合されたゴム組成物で構成されたトレッド部を備えた空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の性能向上や要求性能の高度化に伴い、空気入りタイヤのトレッド部を構成するゴム組成物について、転がり抵抗の低減と高硬度化との両立が求められている。そのために様々な対策が採られているが（例えば特許文献１を参照）、転がり抵抗の低減と高硬度化との両立を図ったタイヤでは、一般的に、ゴム組成物の架橋密度が増大する傾向がある。このように架橋密度が増大すると、ゴム組成物の破断伸びが低下して、耐チッピング性が悪化する虞があるため、転がり抵抗の低減と高硬度化との両立を図ったタイヤにおいて、耐チッピング性を良好に維持する対策が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６‐１０４８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、ジエン系ゴムに対してシリカおよび／またはカーボンブラックが配合されたゴム組成物で構成されたトレッド部を備えた空気入りタイヤであって、耐チッピング性に優れる空気入りタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、これらサイドウォール部のタイヤ外径方向内側に配置された一対のビード部とを備えた空気入りタイヤであって、前記トレッド部は、ジエン系ゴムに対してシリカおよび／またはカーボンブラックが配合されたゴム組成物の硬化物で構成されており、前記硬化物の破断時強度ＴＢ［ＭＰａ］と破断時伸びＥＢ［％］との積として算出される抗張積ＴＢ×ＥＢと、前記硬化物のセカント弾性率ＭＡ［ＭＰａ］と、前記硬化物の初期硬度と６０℃×３３６時間の条件で老化処理を行った後の硬度との差ΔＨｓとが、Ｌｏｇ（ＴＢ×ＥＢ）＞３．８５、ＭＡ＜５．３ＭＰａ、ΔＨｓ＜５．０、かつ、ΔＨｓ＜９．０×Ｌｏｇ（ＴＢ×ＥＢ）−３１の関係を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の発明者は、空気入りタイヤのトレッド部を構成するゴム組成物の硬化物の物性について鋭意研究した結果、引張強さＴＢと破断伸びＥＢとの積として算出される抗張積ＴＢ×ＥＢと、セカント弾性率ＭＡと、初期硬度と６０℃×３３６時間の条件で老化処理を行った後の硬度との差ΔＨｓとが上述の関係を満たすように調製されていれば、空気入りタイヤのトレッド部に用いた際に、優れた耐チッピング性を発揮できることを知見した。そのため、本発明の空気入りタイヤは、トレッド部を構成するゴム組成物の硬化物が上述の配合かつ物性であるので、耐チッピング性を向上することができる。
【０００７】
尚、ゴム組成物の抗張積に関して、ゴム組成物の破断時強度ＴＢおよび破断時伸びＥＢは、ＪＩＳ  Ｋ６２５１に準拠して、ＪＩＳ３号ダンベル型試験片（厚さ２ｍｍ）を打ち抜き、温度２０℃、引張り速度５００ｍｍ／分の条件で測定した破断時の応力（破断時強度、単位：ＭＰａ）および破断時の伸び率（破断時伸び、単位：％）である。また、抗張積ＴＢ×ＥＢの対数Ｌｏｇ（ＴＢ×ＥＢ）は常用対数である。ゴム組成物のセカント弾性率ＭＡは、ＪＩＳ  Ｋ６２５４に準拠して、応力・歪み曲線の原点と計測範囲の最大たわみを与える点を結んで得られる弾性率（単位：ＭＰａ）である。ゴム組成物の硬度は、各条件において、ＪＩＳ  Ｋ６２５３に準拠しデュロメータのタイプＡにより温度２０℃で測定するものとする。
【０００８】
本発明では、ゴム組成物がシリカを含み、シリカの配合量がジエン系ゴム１００質量部に対して３０質量部〜２００質量部であることが好ましい。これにより、トレッド部を構成するゴム組成物の硬化物の物性が更に良好になり、耐チッピング性を向上するには有利になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態からなる空気入りタイヤの一例を示す子午線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の空気入りタイヤは、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は子午線断面図であるため描写されないが、トレッド部１、サイドウォール部２、ビード部３は、それぞれタイヤ周方向に延在して環状を成しており、これにより空気入りタイヤのトロイダル状の基本構造が構成される。子午線断面図に描写された他のタイヤ構成部材についても、特に断りがない限り、いずれもタイヤ周方向に延在して環状を成すものである。
【００１１】
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。
【００１２】
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。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であってもよい。
【００１３】
本発明の空気入りタイヤは、これらゴム層のうちトレッドゴム層１１を構成するタイヤ用ゴム組成物（以下、「本発明のタイヤ用ゴム組成物」という）や、その硬化物（以下、「本発明の硬化物」という）の物性に関するものであるので、その基本構造は上述のものに限定されない。
【００１４】
本発明のタイヤ用ゴム組成物において、ゴム成分はジエン系ゴムであり、天然ゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレン‐ブタジエンゴム、アクリロニトリル‐ブタジエンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム等のタイヤ用ゴム組成物に一般的に用いられるゴムを使用することができる。これらのジエン系ゴムは末端変性されたゴムであってもよい。これらのジエン系ゴムは、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。
【００１５】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、充填剤としてシリカおよび／またはカーボンブラックが必ず配合される。これら充填剤を配合することにより、ゴム組成物のゴム強度、ゴム硬度を向上することができる。シリカおよびカーボンブラックのいずれもタイヤ用ゴム組成物に一般的に用いられるものを使用することができる。即ち、シリカとしては、例えば、湿式法シリカ、乾式法シリカ、表面処理シリカを用いることができる。カーボンブラックとしては、例えば、ＡＳＴＭ  １７６５により分類された等級がＳＡＦ級、ＩＳＡＦ級、ＨＡＦ級、ＧＰＦ級、ＦＥＦ級のものを用いることができる。
【００１６】
充填剤としてシリカを用いる場合、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、好ましくは３０質量部〜２００質量部、より好ましくは５０質量部〜１５０質量部である。シリカの配合量が３０質量部未満であるとセカント弾性係数および破断強度が低下する。シリカの配合量が２００質量部を超えると破断強度が低下する。
【００１７】
充填剤としてカーボンブラックを用いる場合、カーボンブラックの配合量は、上述のジエン系ゴム１００質量部に対して、好ましくは５質量部〜１００質量部、より好ましくは１５質量部〜８０質量部である。カーボンブラックの配合量が５質量部未満であるとセカント弾性係数が過剰に低下する。カーボンブラックの配合量が１００質量部を超えると過剰なセカント弾性係数の増加による破断強度や破断伸びの低下が発生する虞がある。
【００１８】
本発明では、シリカおよびカーボンブラック以外の他の充填剤を配合することができる。他の充填剤としては、例えばクレー、マイカ、タルク、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化チタン等を例示することができる。他の充填剤を配合することによりゴム組成物の機械的特性をより一層改良することができる。これら他の充填剤は、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。
【００１９】
充填剤としてシリカを用いる場合、シリカの分散性を改善するために、シランカップリング剤を併用することもできる。シランカップリング剤を用いる場合、その配合量はシリカ重量の好ましくは３質量％〜２０重量％、より好ましくは４質量％〜１５重量％にするとよい。シランカップリング剤の配合量が３重量％未満であると、シリカの分散性を十分に改良することができない。シランカップリング剤の配合量が１５重量％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。
【００２０】
シランカップリング剤としては、タイヤ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（ＴＥＳＰＴ）、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‐１‐プロピルトリエトキシシラン（ＮＸＴ）等を例示することができる。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、複数を組合わせて配合してもよい。
【００２１】
更に、本発明のタイヤ用ゴム組成物には、上記以外の他の配合剤を添加することもできる。他の配合剤としては、加硫剤または架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、加工助剤などのタイヤ用ゴム組成物に一般的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とすることができる。このようなタイヤ用ゴム組成物は、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、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。
【００２２】
本発明の空気入りタイヤのトレッド部１（トレッドゴム層１１）は、上述の各種タイヤ用ゴム組成物の硬化物で構成されており、この硬化物（本発明の硬化物）は、破断時強度ＴＢと破断時伸びＥＢとの積として算出される抗張積ＴＢ×ＥＢと、セカント弾性率ＭＡと、初期硬度と温度６０℃×３３６時間の条件で熱劣化処理を行った後の硬度との差ΔＨｓ（以下、「硬度変化量ΔＨｓ」という）とが後述の特定の関係を満たすものである。つまり、硬化物における物性が後述の関係を満たしていれば、本発明のタイヤ用ゴム組成物の具体的な配合は特に限定されるものではない。そのため、本発明の主目的である耐チッピング性の改善以外に重視するタイヤ性能に応じて、本発明のゴム組成物の配合は任意に設定することができる。
【００２３】
本発明の硬化物の抗張積ＴＢ×ＥＢは、Ｌｏｇ（ＴＢ×ＥＢ）＞３．８５、好ましくは３．９０≦Ｌｏｇ（ＴＢ×ＥＢ）≦４．５０の関係を満たす。また、本発明の硬化物のセカント弾性率ＭＡは、ＭＡ＜５．３ＭＰａ、好ましくは２．００ＭＰａ≦ＭＡ≦７．００ＭＰａの範囲を満たす。更に、本発明の硬化物の硬度変化量ΔＨｓが、ΔＨｓ＜５．０、好ましくは０≦ΔＨｓ≦４．０の範囲を満たす。更に、前述の抗張積ＴＢ×ＥＢと硬度変化量ΔＨｓとが、ΔＨｓ＜９．０×Ｌｏｇ（ＴＢ×ＥＢ）−３１の関係を満たす。本発明の発明者が空気入りタイヤのトレッド部を構成するゴム組成物の硬化物の物性について鋭意研究して得た知見によると、この硬化物が上述の物性を満たすことで、耐チッピング性を効果的に高めることができる。そのため、上述の物性を満たすタイヤ用ゴム組成物の硬化物をトレッドゴム層１１に用いた空気入りタイヤは優れた耐チッピング性を発揮できる。
【００２４】
本発明の硬化物の抗張積ＴＢ×ＥＢが、Ｌｏｇ（ＴＢ×ＥＢ）≦３．８５の関係になると、耐チッピング性が悪化する。本発明の硬化物のセカント弾性率ＭＡが、ＭＡ≧５．３ＭＰａの関係になると、抗張積が低下し、その結果、耐チッピング性が悪化する。本発明の硬化物の硬度変化量ΔＨｓが、ΔＨｓ≧５．０の関係であると、抗張積が低下し、その結果、耐チッピング性が悪化する。前述の抗張積ＴＢ×ＥＢと硬度変化量ΔＨｓとが、ΔＨｓ≧９．０×Ｌｏｇ（ＴＢ×ＥＢ）−３１の関係であると、耐チッピング性が悪化する。
【００２５】
本発明の硬化物の破断時強度ＴＢと破断時伸びＥＢとは、抗張積ＴＢ×ＥＢが上述の範囲を満たせば特に限定されないが、破断時強度ＴＢについては例えば１５．０ＭＰａ以上、破断時伸びＥＢについては例えば３５０％以上の範囲にすることが好ましい。
【００２６】
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。
【実施例】
【００２７】
表１に示す配合からなる９種類のタイヤ用ゴム組成物（標準例１、比較例１〜２、実施例１〜６）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、１．８Ｌ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１．８Ｌの密閉式バンバリーミキサーに供し、加硫促進剤および硫黄を加え２分間混合してタイヤ用ゴム組成物を調製した。
【００２８】
尚、表１における「Ｌｏｇ（ＴＢ×ＥＢ）」および「９．０×Ｌｏｇ（ＴＢ×ＥＢ）−３１」は、各ゴム組成物について、ＪＩＳ  Ｋ６２５１に準拠して、ＪＩＳ３号ダンベル型試験片（厚さ２ｍｍ）を打ち抜き、温度２０℃、引張り速度５００ｍｍ／分の条件で破断時強度ＴＢ（破断時の応力、単位：ＭＰａ）および破断時伸びＥＢ（破断時の伸び率、単位：％）を測定し、これらの測定値に基づいて算出した。表１における「セカント弾性率ＭＡ」は、ＪＩＳ  Ｋ６２５４に準拠して、応力・歪み曲線の原点と計測範囲の最大たわみを与える点（３００％伸長時）を結んで得られる弾性率（単位：ＭＰａ）である。表１における「硬度変化量ΔＨ」は、各ゴム組成物について、ＪＩＳ  Ｋ６２５３に準拠しデュロメータのタイプＡにより温度２０℃で初期硬度と、６０℃×３３６時間の条件で熱劣化処理を行った老化後硬度とを測定し、これらの差として算出した。
【００２９】
得られたタイヤ用ゴム組成物をトレッドゴム層に用いて、図１に示す基本構造を有する空気入りタイヤ（タイヤサイズ：２０５／５５Ｒ１６）を製造し、下記に示す方法により、チッピングの有無の評価を行った。
【００３０】
チッピングの有無
各空気入りタイヤをリムサイズ１６インチのホイールに組み付けて、試験車両に装着し、空気圧を２３０ｋＰａとし、舗装路面からなるテストコースを平均速度６０ｋｍ／ｈで２００００ｋｍ走行した後、チッピングの有無を目視で判定した。評価結果は、チッピングが発生した場合を「有」、チッピングが発生しなかった場合を「無」で示した。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
表１において使用した原材料の種類を下記に示す。
・ＳＢＲ１：溶液重合スチレンブタジエンゴム、旭化成社製Ｅ５８１
・ＳＢＲ２：下記の方法で合成したスチレンブタジエンゴム
・ＢＲ：ブタジエンゴム、日本ゼオン社製Ｎｉｐｏｌ  １２２０
・ＮＲ：天然ゴム、ＲＳＳ＃１
・ＩＲ：イソプレンゴム、日本ゼオン社製  ＩＲ２２００
・シリカ１：Ｒｈｏｄｉａ社製Ｚｅｏｓｉｌ  １１６５ＭＰ
・シリカ２：乾式シリカ、トクヤマ社製レオロシール  ＱＳ３００
・ＣＢ：カーボンブラック、キャボットジャパン社製ショウブラックＮ３３９
・シランカップリング剤１：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（ＴＥＳＰＴ）、Ｅｖｏｎｉｋ社製Ｓｉ６９
・シランカップリング剤２：Ｅｖｏｎｉｋ社製ＶＰ  Ｓｉ３６３
・シランカップリング剤３：（ＣＨ3 ＣＨ2 Ｏ）3 Ｓｉ（ＣＨ2 ）3 Ｓ−ＣＯ−（ＣＨ2 ）6 ＣＨ3 、モメンティブパフォーマンスマテリアルズ社製ＮＸＴ
・ステアリン酸：ＮＯＦ社製ステアリン酸ＹＲ
・酸化亜鉛：正同化学社製  酸化亜鉛３種
・プロセスオイル：昭和シェル社製エキストラクト４号
・ＤＥＧ：ジエチレングリコール、日本触媒社製
・硫黄：軽井沢精錬社製  油処理硫黄
・加硫促進剤１：大内新興化学社製  ノクセラーＣＺ―Ｇ
・加硫促進剤２：ＦＬＥＸＳＹＳ社製ＰＥＲＫＡＣＩＴ  ＤＰＧ
【００３３】
ＳＢＲ２の合成方法
ｎ−ＢｕＬｉ（関東化学社製：１．６０ｍｏｌ／Ｌ（ヘキサン溶液），１８ｍＬ，２８．８ｍｍｏｌ）、バリウムビス（２−エチルヘキソキシド）（Ｂａ（ＯＣＨ2 ＣＨ（Ｃ2 Ｈ5 ）ＣＨ2 ＣＨ2 ＣＨ2 ＣＨ3 ）2 ）（ストレム・ケミカルズ社製：１Ｍ（トルエン／ヘキサン溶液）７．５ｍＬ）、トリオクチルアルミニウム（アルドリッチ社製：２５ｗｔ％（ヘキサン溶液），４５ｍＬ）及びシクロヘキサン（関東化学社製：１０ｍＬ）を用いて調製された開始剤溶液（上述した特定開始剤に相当）のうち、６０ｍＬを、１，３−ブタジエン（７０８ｇ，１３０９８ｍｍｏｌ）とスチレン（関東化学社製：３００ｇ，２８８３ｍｍｏｌ）と４−ｔｅｒｔ−ブチルピロカテコール（４．７９ｇ，２８．８ｍｍｏｌ）の混合物のシクロヘキサン（４．２４ｋｇ）溶液に加えて、６０℃で１４時間攪拌した。室温に冷却後、メタノール（関東化学社製：３．４４ｇ）を投入し、重合を停止した。以上の方法で得たスチレン−ブタジエン共重合体（Ｍｎ＝３９０，０００、Ｍｗ＝５５０，０００）をＳＢＲ２として用いた。
【００３４】
表１から明らかなように、実施例１〜６のタイヤ用ゴム組成物は、チッピングを効果的に防止した。一方、比較例１は、Ｌｏｇ（ＴＢ×ＥＢ）が小さく、硬度変化量ΔＨが大きいため、チッピングを防止する効果が得られなかった。比較例２は、硬度変化量ΔＨが大きいため、チッピングを防止する効果が得られなかった。
【符号の説明】
【００３５】
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
１２  サイドゴム層
１３  リムクッションゴム層
ＣＬ  タイヤ赤道
【図１】
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