JP5060686B2 - Rubber composition for tire and pneumatic tire - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気入りタイヤの耐摩耗性やウェットスキッド性能などの諸特性をバランスよく維持しながら、タイヤの軽量化および走行時のノイズ発生を低減することができる、特定の形態を有する発泡ゴムを形成するタイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤに関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車の燃料消費量の低減要求から自動車の軽量化が要求され、その部品であるタイヤの軽量化が必要不可欠となっている。また、自動車の車外騒音の低減、車内の静粛性も同時に強く望まれ、そのためにタイヤ性能としてノイズを低減することが必要となっている。
【0003】
タイヤ軽量化を達成するために、トレッドやサイドウォールのゴムの肉厚を減じたり、ベルト層のスチールコードを例えば芳香族ポリアミド繊維等の有機繊維コードに置き換えることが行われている。
【0004】
しかし、前者は乗り心地や耐摩耗性の低下を招くという弊害があり、過度のゴム厚の低減は困難である。また、後者は補強材の材質変更によりコードの比重を低下させることはできるが、ベルト層のタイヤ全体に占める重量割合が小さいため、満足のできるタイヤ軽量化を達成できないのが現状である。
【0005】
また、タイヤのノイズの低減手段としては、トレッドの溝やサイプの配置、形状の工夫、トレッドやサイドウォールのゴム硬度の改良、タイヤ構造やベルト層のモジュラスの改善などによる振動特性の改良が行われているが、充分に満足できるものには至っていない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記の軽量化及びノイズの低減化技術として、ゴム組成物に発泡剤や熱により気体を発生する気体封入熱可塑性エラストマーを添加し、ゴム組成物中に発泡をを形成する技術が知られているが、発泡形状を所望の形態にコントロールすることは不可能であった。
【0007】
本発明は上記の問題点を解決するものであり、空気入りタイヤの耐摩耗性やウェットスキッド性能、操縦安定性などの諸特性をバランスよく維持しながら、タイヤの軽量化及びノイズを低減することができる、特定の形態を有する発泡ゴムを形成するタイヤ用ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1の発明によるタイヤ用ゴム組成物は、スチレン含有率が20〜40重量%のスチレンブタジエンゴムを70重量部以上含むジエン系ゴムをゴム成分とするタイヤ用ゴム組成物であって、前記タイヤ用ゴム組成物の加硫ゴムは気泡含有率3〜20%の気泡を有し、かつ前記気泡は20%以上の連続気泡を含む発泡ゴムであることを特徴とする。
【0009】
この発明によれば、タイヤ用ゴム組成物の耐摩耗性やウェットスキッド性能などの諸特性をバランスよく維持しながら、ゴムの比重を低減し、また吸音、制振性能を向上するゴム特性が得られる。
【0010】
請求項2の発明は、ゴム組成物の最終ムーニー粘度が80以下であり、かつ160℃でのレオメーター加硫速度(t30)が4分以上であって、その最大トルク(MH)が15dNm以下であることを特徴とする請求項1に記載のタイヤ用ゴム組成物である。
【0011】
この発明によれば、タイヤ用ゴム組成物の加硫ゴム中の気泡含有率及び連続気泡形成のコントロールを容易にし、所望の発泡ゴムを得ることができる。
【0012】
請求項3の発明は、前記ゴム成分100重量部に対しカーボンブラック40〜100重量部とシリカ0〜100重量部を配合してなり、かつ前記カーボンブラックと前記シリカの合計量が40〜100重量部であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のタイヤ用ゴム組成物である。
【0013】
この発明によれば、タイヤ用ゴム組成物に必要な耐摩耗性やウェットスキッド性能などの諸特性を維持する発泡ゴムを得ることができる。
【0014】
請求項4の発明は、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のタイヤ用ゴム組成物を使用したことを特徴とする空気入りタイヤである。
【0015】
請求項5の発明は、請求項4に記載のタイヤ用ゴム組成物をトレッド部の少なくとも一部に使用したことを特徴とする空気入りタイヤである。
【0016】
この発明の空気入りタイヤは、所定範囲の気泡含有率と連続気泡を有する発泡ゴムを使用しているので、ゴムの体積を保ちタイヤ強度への影響が極めて少なくし耐久性を維持するとともに、空気入りタイヤに必要な諸特性をバランスよく維持しながら、発泡ゴムのゴム比重低減による軽量化及び吸音効果によるノイズの低減を実現するものである。
【0017】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、タイヤトレッド用、特にタイヤ径方向外側のいわゆるキャップトレッドに適用するのが最適であり、上記の作用をより効果的に向上することができる。さらに、キャップトレッドの内方のベースゴムとして使用してもよく、またサイドウォール等のタイヤの他の部位にも使用することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【0019】
本発明のタイヤ用ゴム組成物は、スチレン含有率が20〜40重量%のスチレンブタジエンゴムを70重量部以上含むジエン系ゴムをゴム成分とする。
【0020】
前記スチレン含有率が40重量%を超えるとガラス転移温度が上昇し、またスチレンブタジエンゴムの配合量がゴム成分の70重量部未満であると、転がり抵抗性、耐摩耗性、ウェットスキッド性能などの両立が困難となる。
【0021】
ジエン系ゴムとしては、上記スチレン含有率のスチレンブタジエンゴムの他に、他の溶液重合及び乳化重合スチレンブタジエンゴム(SBR)、天然ゴム(NR)、各種ブタジエンゴム(BR)、イソプレンゴム(IR)、ブチルゴム(IIR)等のジエン系ゴムの単独又は任意のブレンドを配合し用いることができる。
【0022】
本発明のタイヤ用ゴム組成物の加硫ゴムは3〜20%の気泡含有率を有し、発泡剤を用いて通常の加硫過程により、発泡がゴム中にほぼ均一に分散され発泡ゴムが形成される。
【0023】
前記発泡ゴムの気泡含有率が3%未満では、軽量化達成のための所望のゴム比重、ノイズ低減効果が得られず、20%を超えると発泡ゴムの剛性、モジュラスが低下しすぎて耐摩耗性や操縦安定性が悪化し好ましくない。
【0024】
ここで、気泡含有率(V)とは次の式により算出した値である。
V(%)=(ρ0/ρ1−1)×100
ρ0は発泡ゴムのマトリックス部の密度(g/cm3 )、ρ1は発泡ゴムの密度(g/cm3)である。
【0025】
この気泡の気泡径は特に限定されないが、平均径で10〜1000μm、さらには20〜500μmが好ましく、より好ましくは20〜300μmの範囲であり、気泡径が小さいとゴム比重の低減が得られず、気泡径が大きすぎるとゴム強度や耐摩耗性が低下し、さらに製造時の安定した気泡の形成が困難となる。
【0026】
従って、この発泡含有率が3〜20%である発泡ゴムは、同一配合の未発泡ゴムに比べて5〜20数%のゴム比重の低減を可能とする。
【0027】
発泡剤としては、有機系発泡剤であるアゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリルなどのアゾ化合物、ジニトロソペンタメチレンテトラミンなどのニトロソ化合物、ベンゼンスルホニルヒドラジド、トルエンスルホニルヒドラジドなどのスルホニルヒドラジド化合物及びこれらの誘導体、無機系発泡剤である重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、亜硝酸アンモニウムなどが挙げられる。この中で特に、有機系発泡剤のオキシビス−ベンゼンスルホニルヒドラジド又はアゾジカルボンアミドが発泡率コントロールの観点から好適である。
【0028】
また、発泡率を調整するために、必要により尿素、有機酸、金属酸化物、金属脂肪酸などの発泡助剤を添加してもよい。
【0029】
発泡剤の配合量はゴム成分100重量部に対して、1〜10重量部が好ましい範囲であるが、発泡ゴムの気泡含有率、発泡剤の種類やゴム配合系また発泡助剤の添加の有無などにより適宜調整し、適正量を選択することができる。
【0030】
本発明のタイヤ用ゴム組成物では、ノイズ低減の効果を有効に発揮するために、その加硫発泡ゴムの気泡は20%以上の連続気泡をランダムに含むことが必要である。
【0031】
この連続気泡率が20%未満では、路面の凹凸とトレッド面との衝突による衝撃音及び衝突から伝播してくる振動によるノイズを吸収する機能が不足し、ノイズ低減の改良効果が発揮されない。連続気泡率の上限は、特に制限されないが、50%を越えるとゴムの剛性、モジュラスが不足し、耐摩耗性やウェットスキッド性能が低下し好ましくない。
【0032】
この連続気泡とは、ほぼ球状をした気泡の2個以上が、それぞれの気泡を包む膜を通じた空隙部分を形成し連通したものであり、柔軟性、吸水性、吸音特性に優れた性能を有している。
【0033】
ここで、連続気泡率(%)とは、ゴムの単位体積当たりに占める気泡中の連続気泡数の割合を表し、JIS K7209 に準拠した吸水率から求めた値である。
【0034】
本発明のタイヤ用ゴム組成物では、その加硫特性において、最終ムーニー粘度が80以下であり、かつ160℃でのレオメーター加硫速度(t30)が4分以上であって、その最大トルク(MH)が15dNm以下であることが、上記の所定の発泡ゴムを形成する上で好ましい形態である。
【0035】
本発明において、前述の発泡剤と加硫促進剤との適正な組み合わせと、さらに発泡の形成に適したゴム組成物の加硫特性を得ることで、加硫ゴムの気泡含有率を3〜20%に、その連続気泡の割合を20%以上にコントロールすることがさらに容易となる。
【0036】
具体的な加硫特性としては、ゴム組成物の160℃で測定したレオメーター加硫速度(t30)が4分以上であれば、前記気泡含有率内にコントロールしやすくなり、また100℃で測定した最終ムーニー粘度が80以下であり、かつ160℃で測定したレオメーター加硫速度の最大トルク(MH)が15dNm以下であれば、前記気泡の20%以上を連続気泡に形成することが容易となる。
【0037】
t30が4分未満であると、加硫反応が速く進みすぎ発泡の形成が抑えられ、また最終ムーニー粘度が80、MHが15dNmを越えると、加硫中のゴム粘度が高くなりすぎ連続気泡を形成しようとする気泡連通部が押し潰され、連続気泡形成のコントロールが困難となる。
【0038】
なお、上記ムーニー粘度及びレオメーター加硫速度はJIS K6300 に準拠し測定される。
【0039】
上記加硫特性をコントロールする加硫促進剤の使用は、加硫反応と発泡反応の両者を適正にコントロールし、安定した発泡を得るための重要な因子であり、ゴム成分や配合剤、配合量および加硫温度などの使用条件によって選択する必要がある。
【0040】
加硫促進剤としては、チアゾール系、スルフェンアミド系、チウラム系などの各種加硫促進剤が使用できるが、そのゴム配合系に対して比較的加硫速度の遅い促進剤が上記加硫特性を得やすく好ましい。
【0041】
また、本発明のタイヤ用ゴム組成物には、ゴム補強剤として、ゴム成分100重量部に対しカーボンブラック40〜100重量部とシリカ0〜100重量部が配合され、かつ前記カーボンブラックと前記シリカの合計量が40〜100重量部であり、耐摩耗性、低転がり抵抗性、ウェットスキッド性能などのタイヤに必要な一般諸性能を維持するものである。
【0042】
カーボンブラックの配合量が40重量部未満では、耐摩耗性及びシリカを配合した場合の分散性の向上効果が小さく、また、100重量部を超えると転がり抵抗性及び耐摩耗性が低下するので好ましくない。
【0043】
前記カーボンブラックは特に限定されないが、窒素吸着比表面積(N2 SA)が40〜150m2 /g、ジブチルフタレート吸油量(DBP)が70〜160ml/100gにあるカーボンブラックが好ましい。
【0044】
カーボンブラックのN2 SAが40m2 /g未満であると耐摩耗性が悪化し、150m2 /gを越えると転がり抵抗が大きくなり好ましくない。また、DBPが70ml/100g未満であるとシリカ配合の分散性が改良されず、160ml/100gを超えると逆にゴムの混合加工性が悪化し好ましくない。
【0045】
また、シリカ配合量は0重量部としてカーボンブラック配合系のゴム組成物とすることができ、配合量が100重量部を越えると耐摩耗性や破壊強度が低下していくので、0〜100重量部の範囲で選択するのが好ましい。
【0046】
上記シリカは、ゴム配合剤として使用されている任意のシリカを使用することができ、例えば湿式シリカが挙げられる。
【0047】
さらに、上記カーボンブラックとシリカの両者の合計量は40〜100重量部が好ましい範囲である。合計量が40重量部未満では、充分な補強効果及びウェットスキッド性能が得られず、150重量部を越えると耐摩耗性及び転がり抵抗性が低下し好ましくない。
【0048】
ここで、シリカを配合使用する場合は、シリカとゴムとの結合を強化にするため、シランカップリング剤を配合することが好ましく、その配合量はシリカ配合量の2〜20重量%が好ましい範囲である。2重量%未満ではカップリングによる補強効果が十分得られず、20重量%を越えると逆に補強性が低下したり、ゴム加工工程でゴム組成物がスコーチしやすくなり、さらにコストアップの点でも好ましくない。
【0049】
上記シランカップリング剤はゴム配合剤として使用されている通常のシランカップリング剤を使用することができ、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−[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]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、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等を例示することができ、その1種又は混合物が使用できる。
【0050】
さらに、本発明のタイヤトレッド用ゴム組成物には、前記配合剤に加えて必要に応じて、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、軟化剤、充填剤、可塑剤などの各種ゴム用配合剤を通常の配合量の範囲で配合することができ、バンバリーミキサーやニーダーなどのゴム工業で通常使用される混合機を用いてゴム組成物を作成することができる。
【0051】
上記タイヤ用ゴム組成物は、ゴム工業で通常に用いられる押し出し機、ロール、カレンダー装置などによりトレッドやサイドウォール、各種ライナーなどの未加硫ゴム部材を作成し、常法に従い空気入りタイヤの各部位に適用し空気入りタイヤを加硫、製造することができる。
【0052】
この加硫工程において、本発明の空気入りタイヤは所望の気泡含有率と連続気泡を有する発泡ゴムを所定部位に形成して製造することができ、空気入りタイヤのゴム体積を保ちながらその比重を低減することができるので、タイヤ強度を確保し、必要なタイヤ諸特性を維持した上でタイヤ重量の数%〜10数%程度の軽量化を可能とする。
【0053】
また、この発泡ゴムは優れた吸音、制振性能を有しているので、空気入りタイヤのトレッド、サイドウォールやタイヤ内面層に適用することで、パターンノイズ、路面とのきしみ音や低周波域のゴー音などの車内外のノイズを低減することができる。
【0054】
特に、空気入りタイヤのキャップトレッド部に適用すれば、路面の凹凸とトレッド面の衝突に起因する衝撃音の吸収及び振動を吸収し緩和する効果を発揮し、空気入りタイヤのノイズを大幅に低減することができる。
【0055】
また、キャップトレッド部の内方のいわゆるベースゴムとしても、勿論用いることができ、ノイズの低減を図ることができる。
【0056】
従って、本発明の空気入りタイヤは、耐摩耗性やウェットスキッド性能、操縦安定性などの諸特性をバランスよく維持しながら、タイヤの軽量化及びノイズを低減することができるものである。
【0057】
(実施例)
以下、実施例によって本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【0058】
表1に示す実施例および比較例に使用した、ゴム成分は下記スチレンブタジエンゴムであり、各種配合剤は下記の示すものである。表1に示す各配合量(重量部)でそれぞれのタイヤ用ゴム組成物を配合した。
【0059】
ゴム成分
・スチレンブタジエンゴム(SBR):乳化重合スチレンブタジエンゴム スチレン含有率 35重量%、ビニル含有率 18重量%
配合剤
・カーボンブラック(CB):ASTM規定のN220該当品
三菱化成(株)製 ダイヤブラックI
・シリカ:日本シリカ(株)製 ニプシールAQ
・発泡剤:オキシビス−ベンゼンスルホニルヒドラジド
・中空フィラー:日本フェライト(株)製 エクスパンセル091DE−80
・加硫促進剤A:N−t−ブチル−2−ベンゾチアゾルスルフェンアミド
大内新興化学工業(株)製 ノクセラーNS
・加硫促進剤B:ジベンゾチアジルスルフィド
大内新興化学工業(株)製 ノクセラーDM
なお、各ゴム組成物の共通の配合剤及び配合量は下記の通りである。
【0060】
・亜鉛華:1号亜鉛華 2重量部
・ステアリン酸:工業用ステアリン酸 2重量部
・シランカップリング剤:デグッサ社製 Si−69
シリカ配合量に対して8重量%相当の重量部
・アロマ系プロセスオイル:50重量部
・老化防止剤: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 1重量部
・パラフィンワックス:2重量部
・硫黄:5%油処理粉末硫黄 1.5重量部
表1及び表2の各配合を常法に従い容量20リットルの密閉式バンバリーミキサーを用いて混合し、各実施例および比較例のタイヤ用ゴム組成物を作成した。
【0061】
各タイヤ用ゴム組成物の最終ムーニー粘度及びレオメーター加硫速度を下記の方法で測定し、表1に示した。
【0062】
ムーニー粘度:JIS K6300 に準拠し、島津製作所(株)製ムーニー粘度計を使用し、温度100℃にて測定した。
【0063】
レオメーター加硫速度:JIS K6300 に準拠し、フレキシス社製 MDR2000を使用し、温度160℃にて測定した。MHは最大トルク値(dNm)を、t30は最大トルク値の30%のトルクを得るのに要する時間(分)を示す。
【0064】
また、前記各ゴム組成物の加硫ゴムの気泡含有率(%)、連続気泡率(%)及び比重を、160℃で20分間のプレス加硫により所定の試料を作成し測定し、表1及び表2に示した。
【0065】
なお、気泡含有率(%)及び連続気泡率(%)は上述の方法に従い測定した値、比重は JIS K6350に記載の「浮沈法」に準拠し測定した値を比較例1を100とする指数表示で表1及び表2に示した。なお、比重は数値が小ほど軽い。
【0066】
さらに、上記の各ゴム組成物を用いて、押し出し機を用い常法によりタイヤトレッド部を作成した。次いで、図1の空気入りタイヤ半断面図に示す通常のキャップ/ベース構造のトレッド1を有する、サイズが185/70R14の試験用ラジアルタイヤ(T)のキャップトレッド2に適用し、各空気入りタイヤを常法に従い製造した。各タイヤ性能を下記方法により評価し、その結果を表1に示した。
【0067】
ノイズ性能:JASO C 606に準拠して、各試験用タイヤを試験車両に装着し実車楕行試験を実施し、車外騒音を測定した。比較例1を基準値として各試験タイヤを基準値との音圧レベル(dB)の差で表した。数値がマイナスほどノイズが小さく良好。
【0068】
ウェットスキッド性能:試験用トレーラに規定リムを用いて装着し、湿潤アスファルト路面を走行し、速度64.4Km/hにてタイヤロックさせブレーキングフォースを測定しウェットスキッド性能を評価した。比較例1を100として指数表示し、数値が大きい程良好である。
【0069】
耐摩耗性:試験タイヤを規定リムを用いて、空気圧180KPaに調整してタクシーに装着し、走行5,000Km毎にローティションを行い、20,000Km走行後の残溝深さからトレッドゴムの摩耗量を求め、耐摩耗性を評価した。
比較例1を100として指数表示し、数値が大きい程良好である。
【0070】
【表1】
表1において、比較例1は通常の発泡剤を含まないゴム組成物である。表1の結果に示されるように、本発明によるタイヤ用ゴム組成物では所定の気泡含有率と連続気泡を有す加硫ゴムを得ることができ、ゴム比重が低減され、空気入りタイヤの軽量化を実現し、また、それをキャップトレッドに用いた空気入りタイヤはノイズ性能が大幅に向上しながら、ウェットスキッド性能や耐摩耗性などの諸性能をバランスよく(表中のA*B/100の値はウェットスキッド性能と耐摩耗性のバランスを示す指標であり、100以上を可とする)維持することが分かる。
【0071】
発泡剤の配合量が少なく気泡含有率の少ない比較例2は軽量化効果がなく、逆に配合量が多く気泡含有率及び連続気泡の多い比較例3は軽量化及びノイズ性能は向上するが、耐摩耗性が著しく低下する。
【0072】
最終ムーニー粘度が80を越える比較例4,加硫速度の速い加硫促進剤Bを用いた比較例5,硫黄量の多い比較例6は加硫特性が適正でなく、所望の気泡含有率と連続気泡を得ることができず、軽量化効果およびノイズ性能が満足できない。また、従来の中空フィラーを用いた比較例7は、ゴム比重は低下するが、ノイズ性能の向上が期待できず、またバランスのよいタイヤ性能が得られない。
【0073】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のタイヤ用ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤは、スチレン含有率が20〜40重量%のスチレンブタジエンゴムを70重量部以上含むジエン系ゴムをゴム成分とするタイヤ用ゴム組成物であって、前記タイヤ用ゴム組成物の加硫ゴムは気泡含有率3〜20%の気泡を有し、かつ前記気泡は20%以上の連続気泡を含む発泡ゴムであることから、ゴム比重を低減して空気入りタイヤの軽量化を実現し、タイヤのノイズ性能を大幅に向上することができる。しかも、タイヤに必要な耐摩耗性やウェットスキッド性能などの諸特性はバランスよく維持する、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例の空気入りタイヤの左半断面図である。
【符号の説明】
T……空気入りタイヤ
1……トレッド
2……キャップトレッド
3……ベーストレッド
4……サイドウォール
5……スチールベルト
6……カーカス
7……インナーライナー
8……ビードフィラー
9……ビードワイヤ
10……フリッパー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a foamed rubber having a specific form capable of reducing the weight of the tire and reducing noise during running while maintaining various characteristics such as wear resistance and wet skid performance of the pneumatic tire in a well-balanced manner. The present invention relates to a rubber composition for tires that forms a tire and a pneumatic tire using the same.
[0002]
[Prior art]
Due to demands for reducing fuel consumption of automobiles, weight reduction of automobiles is required, and weight reduction of tires that are parts thereof is indispensable. In addition, reduction of noise outside the vehicle and quietness inside the vehicle are also strongly desired. For this reason, it is necessary to reduce noise as tire performance.
[0003]
In order to reduce the weight of the tire, the thickness of the rubber of the tread or the sidewall is reduced, or the steel cord of the belt layer is replaced with an organic fiber cord such as an aromatic polyamide fiber.
[0004]
However, the former has the harmful effect of reducing the ride comfort and wear resistance, and it is difficult to reduce the rubber thickness excessively. In the latter case, the specific gravity of the cord can be reduced by changing the material of the reinforcing material. However, since the weight ratio of the belt layer to the entire tire is small, a satisfactory weight reduction of the tire cannot be achieved.
[0005]
Tire noise reduction measures include tread groove and sipe placement, improved shape, improved tread and sidewall rubber hardness, and improved tire structure and belt layer modulus. However, it has not been fully satisfactory.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As a technique for reducing the weight and reducing noise, a technique is known in which a foaming agent or a gas-encapsulated thermoplastic elastomer that generates gas by heat is added to a rubber composition to form foam in the rubber composition. However, it was impossible to control the foamed shape to a desired shape.
[0007]
The present invention solves the above problems, and reduces the weight and noise of a tire while maintaining a good balance of various characteristics such as wear resistance, wet skid performance, and steering stability of a pneumatic tire. An object of the present invention is to provide a tire rubber composition for forming a foamed rubber having a specific form, and a pneumatic tire using the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a tire rubber composition according to the invention of
[0009]
According to the present invention, while maintaining various properties such as wear resistance and wet skid performance of the tire rubber composition in a well-balanced manner, rubber properties that reduce the specific gravity of the rubber and improve the sound absorption and damping performance are obtained. It is done.
[0010]
In the invention of
[0011]
According to the present invention, it is possible to easily control the bubble content in the vulcanized rubber of the tire rubber composition and the formation of open cells and obtain a desired foamed rubber.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, 40 to 100 parts by weight of carbon black and 0 to 100 parts by weight of silica are blended with 100 parts by weight of the rubber component, and the total amount of the carbon black and the silica is 40 to 100 parts by weight. The tire rubber composition according to
[0013]
According to the present invention, it is possible to obtain a foamed rubber that maintains various properties such as wear resistance and wet skid performance necessary for a tire rubber composition.
[0014]
Invention of Claim 4 is a pneumatic tire using the rubber composition for tires of any one of Claims 1-3.
[0015]
The invention according to claim 5 is a pneumatic tire characterized by using the rubber composition for tire according to claim 4 for at least a part of a tread portion.
[0016]
Since the pneumatic tire of the present invention uses foamed rubber having a bubble content in a predetermined range and open cells, the rubber volume is maintained, the influence on the tire strength is extremely reduced, and durability is maintained. While maintaining various properties necessary for the tires in a well-balanced manner, the weight reduction by reducing the specific gravity of the foam rubber and the noise reduction by the sound absorption effect are realized.
[0017]
The rubber composition for tires of the present invention is optimally applied to tire treads, particularly so-called cap treads on the outer side in the tire radial direction, and can improve the above effects more effectively. Furthermore, it may be used as a base rubber inside the cap tread, and can also be used for other parts of the tire such as a sidewall.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
[0019]
The rubber composition for tires of the present invention uses a diene rubber containing 70 parts by weight or more of styrene butadiene rubber having a styrene content of 20 to 40% by weight as a rubber component.
[0020]
When the styrene content exceeds 40% by weight, the glass transition temperature rises, and when the blending amount of the styrene butadiene rubber is less than 70 parts by weight of the rubber component, rolling resistance, wear resistance, wet skid performance, etc. It becomes difficult to achieve both.
[0021]
Examples of the diene rubber include styrene butadiene rubber having the above styrene content, other solution polymerization and emulsion polymerization styrene butadiene rubber (SBR), natural rubber (NR), various butadiene rubbers (BR), and isoprene rubber (IR). A diene rubber such as butyl rubber (IIR) or a blend thereof can be used alone.
[0022]
The vulcanized rubber of the tire rubber composition of the present invention has a bubble content of 3 to 20%, and the foam is almost uniformly dispersed in the rubber by a normal vulcanization process using a foaming agent. It is formed.
[0023]
If the bubble content of the foamed rubber is less than 3%, the desired rubber specific gravity and noise reduction effect for achieving weight reduction cannot be obtained, and if it exceeds 20%, the rigidity and modulus of the foamed rubber are excessively lowered, resulting in wear resistance. This is not preferable because the performance and steering stability deteriorate.
[0024]
Here, the bubble content (V) is a value calculated by the following equation.
V (%) = (ρ0 / ρ1-1) × 100
ρ0 is the density (g / cm 3 ) of the matrix portion of the foam rubber, and ρ1 is the density (g / cm 3 ) of the foam rubber.
[0025]
The bubble diameter of the bubbles is not particularly limited, but the average diameter is preferably 10 to 1000 μm, more preferably 20 to 500 μm, and more preferably 20 to 300 μm. If the bubble diameter is small, the specific gravity of the rubber cannot be reduced. If the bubble diameter is too large, the rubber strength and wear resistance are lowered, and it becomes difficult to form stable bubbles during production.
[0026]
Therefore, the foamed rubber having a foam content of 3 to 20% can reduce the specific gravity of the rubber by 5 to 20% compared to the unfoamed rubber having the same composition.
[0027]
Examples of foaming agents include organic foaming agents such as azodicarbonamide, azo compounds such as azobisisobutyronitrile, nitroso compounds such as dinitrosopentamethylenetetramine, sulfonyl hydrazide compounds such as benzenesulfonyl hydrazide and toluenesulfonyl hydrazide, and the like. Derivatives thereof, inorganic foaming agents such as sodium bicarbonate, ammonium carbonate, ammonium nitrite and the like. Of these, oxybis-benzenesulfonylhydrazide or azodicarbonamide, which is an organic foaming agent, is particularly preferred from the viewpoint of controlling the foaming rate.
[0028]
Moreover, in order to adjust a foaming rate, you may add foaming adjuvants, such as urea, an organic acid, a metal oxide, and a metal fatty acid, as needed.
[0029]
The blending amount of the foaming agent is preferably in the range of 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the rubber component. An appropriate amount can be selected by adjusting as appropriate.
[0030]
In the tire rubber composition of the present invention, the bubbles of the vulcanized foamed rubber need to contain 20% or more of open cells at random in order to effectively exhibit the noise reduction effect.
[0031]
When the open cell ratio is less than 20%, the function of absorbing the impact sound caused by the collision between the road surface unevenness and the tread surface and the noise caused by the vibration propagating from the collision is insufficient, and the noise reduction improvement effect is not exhibited. The upper limit of the open cell ratio is not particularly limited, but if it exceeds 50%, the rigidity and modulus of the rubber are insufficient, and the wear resistance and wet skid performance are deteriorated.
[0032]
This open cell is a continuous space in which two or more of approximately spherical bubbles form a void through a film that wraps each bubble, and has excellent performance in flexibility, water absorption, and sound absorption characteristics. is doing.
[0033]
Here, the open cell rate (%) represents the ratio of the number of open cells per unit volume of the rubber, and is a value obtained from the water absorption rate based on JIS K7209.
[0034]
In the rubber composition for tires of the present invention, the vulcanization characteristics are such that the final Mooney viscosity is 80 or less, the rheometer vulcanization rate (t30) at 160 ° C. is 4 minutes or more, and the maximum torque ( MH) is 15 dNm or less, which is a preferred form for forming the predetermined foamed rubber.
[0035]
In the present invention, by obtaining an appropriate combination of the above-mentioned foaming agent and vulcanization accelerator and further vulcanizing characteristics of the rubber composition suitable for foaming, the vulcanized rubber has a bubble content of 3-20. %, It becomes easier to control the ratio of the open cells to 20% or more.
[0036]
As specific vulcanization characteristics, if the rheometer vulcanization rate (t30) measured at 160 ° C. of the rubber composition is 4 minutes or more, it becomes easy to control within the bubble content, and measured at 100 ° C. If the final Mooney viscosity is 80 or less and the maximum torque (MH) of the rheometer vulcanization rate measured at 160 ° C. is 15 dNm or less, it is easy to form 20% or more of the bubbles into open cells. Become.
[0037]
If t30 is less than 4 minutes, the vulcanization reaction proceeds too fast and foam formation is suppressed, and if the final Mooney viscosity is 80 and MH exceeds 15 dNm, the rubber viscosity during vulcanization becomes too high, resulting in open cells. The bubble communication part to be formed is crushed, and it becomes difficult to control the formation of continuous bubbles.
[0038]
The Mooney viscosity and the rheometer vulcanization rate are measured according to JIS K6300.
[0039]
The use of a vulcanization accelerator that controls the above vulcanization characteristics is an important factor for properly controlling both the vulcanization reaction and the foaming reaction and obtaining stable foaming. It is necessary to select according to the use conditions such as the vulcanization temperature.
[0040]
As the vulcanization accelerator, various vulcanization accelerators such as thiazole, sulfenamide, and thiuram can be used. It is easy to obtain and is preferable.
[0041]
Further, in the tire rubber composition of the present invention, as a rubber reinforcing agent, 40 to 100 parts by weight of carbon black and 0 to 100 parts by weight of silica are blended with respect to 100 parts by weight of the rubber component, and the carbon black and the silica are mixed. The total amount is 40 to 100 parts by weight, and maintains general performances necessary for a tire such as wear resistance, low rolling resistance, wet skid performance and the like.
[0042]
If the blending amount of carbon black is less than 40 parts by weight, the effect of improving wear resistance and dispersibility when silica is blended is small, and if it exceeds 100 parts by weight, rolling resistance and wear resistance are reduced. Absent.
[0043]
The carbon black is not particularly limited, but carbon black having a nitrogen adsorption specific surface area (N 2 SA) of 40 to 150 m 2 / g and a dibutyl phthalate oil absorption (DBP) of 70 to 160 ml / 100 g is preferable.
[0044]
When the N 2 SA of the carbon black is less than 40 m 2 / g, the wear resistance is deteriorated, and when it exceeds 150 m 2 / g, the rolling resistance increases, which is not preferable. On the other hand, if the DBP is less than 70 ml / 100 g, the dispersibility of the silica compound is not improved, and if it exceeds 160 ml / 100 g, the mixing processability of the rubber is deteriorated.
[0045]
Also, the silica compounding amount can be 0 parts by weight to obtain a carbon black compounding rubber composition. If the compounding amount exceeds 100 parts by weight, the wear resistance and fracture strength decrease. It is preferable to select within the range of parts.
[0046]
The said silica can use arbitrary silica currently used as a rubber compounding agent, for example, wet silica is mentioned.
[0047]
Furthermore, the total amount of both the carbon black and silica is preferably in the range of 40 to 100 parts by weight. When the total amount is less than 40 parts by weight, a sufficient reinforcing effect and wet skid performance cannot be obtained, and when it exceeds 150 parts by weight, wear resistance and rolling resistance are lowered, which is not preferable.
[0048]
Here, when silica is used in combination, it is preferable to add a silane coupling agent in order to reinforce the bond between silica and rubber, and the amount is preferably in the range of 2 to 20% by weight of the silica amount. It is. If the amount is less than 2% by weight, the reinforcing effect by the coupling cannot be obtained sufficiently. If the amount exceeds 20% by weight, the reinforcing property is lowered, and the rubber composition is easily scorched in the rubber processing step, which further increases the cost. It is not preferable.
[0049]
As the silane coupling agent, a normal silane coupling agent used as a rubber compounding agent can be used. For example, bis- [3- (triethoxysilyl) -propyl] tetrasulfide, bis- [3- (Triethoxysilyl) -propyl] disulfide, bis- [2- (triethoxysilyl) -ethyl] tetrasulfide, bis- [3- (trimethoxysilyl) -propyl] tetrasulfide, bis- [2- (trimethoxy Silyl) -ethyl] tetrasulfide, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltriethoxysilane and the like can be exemplified, and one or a mixture thereof can be used.
[0050]
Furthermore, the rubber composition for tire treads according to the present invention includes various rubbers such as a vulcanizing agent, a vulcanization accelerator, an anti-aging agent, a softening agent, a filler, and a plasticizer as necessary in addition to the above compounding agents. The compounding agent can be blended in the range of the usual blending amount, and the rubber composition can be prepared using a mixer usually used in the rubber industry such as a Banbury mixer and a kneader.
[0051]
The above rubber composition for tires is made of unvulcanized rubber members such as treads, sidewalls, and various liners using an extruder, roll, calender device or the like that is usually used in the rubber industry, and each pneumatic tire according to a conventional method. Pneumatic tires can be vulcanized and manufactured by applying to parts.
[0052]
In this vulcanization step, the pneumatic tire of the present invention can be manufactured by forming a foamed rubber having a desired bubble content and open cells in a predetermined part, and the specific gravity is maintained while maintaining the rubber volume of the pneumatic tire. Therefore, it is possible to reduce the weight of the tire by several to 10 to several percent of the tire weight while ensuring the tire strength and maintaining necessary tire characteristics.
[0053]
In addition, this foamed rubber has excellent sound absorption and vibration control performance, so it can be applied to treads, sidewalls and tire inner layers of pneumatic tires, resulting in pattern noise, road squeak noise and low frequency range. Noise inside and outside the car, such as a go sound, can be reduced.
[0054]
In particular, when applied to the cap tread part of pneumatic tires, it exhibits the effect of absorbing and mitigating shock noise and vibration caused by collisions between road surface irregularities and tread surfaces, greatly reducing pneumatic tire noise. can do.
[0055]
Of course, it can also be used as a so-called base rubber inside the cap tread portion, and noise can be reduced.
[0056]
Therefore, the pneumatic tire of the present invention can reduce the weight and noise of the tire while maintaining various characteristics such as wear resistance, wet skid performance, and steering stability in a well-balanced manner.
[0057]
(Example)
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.
[0058]
The rubber component used in the examples and comparative examples shown in Table 1 is the following styrene butadiene rubber, and the various compounding agents are as follows. Each rubber composition for a tire was compounded in each compounding amount (parts by weight) shown in Table 1.
[0059]
Rubber component Styrene butadiene rubber (SBR): Emulsion polymerization styrene butadiene rubber Styrene content 35% by weight, vinyl content 18% by weight
Compounding agent, carbon black (CB): ASTM regulation N220 product Diamond Black I manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd.
・ Silica: Nippon Silica Co., Ltd. Nipsil AQ
-Foaming agent: Oxybis-benzenesulfonyl hydrazide-Hollow filler: Nippon Ferrite Co., Ltd. EXPANSEL 091DE-80
・ Vulcanization accelerator A: Nt-butyl-2-benzothiazolsulfenamide Nouchira NS manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd.
・ Vulcanization accelerator B: Dibenzothiazyl sulfide Ouchi Shinsei Chemical Co., Ltd. Noxeller DM
In addition, the common compounding agent and compounding quantity of each rubber composition are as follows.
[0060]
・ Zinc flower: No. 1
Part by weight equivalent to 8% by weight with respect to silica content: 50 parts by weight of aroma-based process oil: Anti-aging agent: 1 part by weight of N-phenyl-N ′-(1,3-dimethylbutyl) -p-phenylenediamine -Paraffin wax: 2 parts by weight-Sulfur: 5% oil-treated powdered sulfur 1.5 parts by weight Each formulation shown in Tables 1 and 2 is mixed using a sealed Banbury mixer with a capacity of 20 liters according to a conventional method. And the rubber composition for tires of a comparative example was created.
[0061]
The final Mooney viscosity and rheometer vulcanization rate of each tire rubber composition were measured by the following methods and are shown in Table 1.
[0062]
Mooney viscosity: Measured at a temperature of 100 ° C. using a Mooney viscometer manufactured by Shimadzu Corporation in accordance with JIS K6300.
[0063]
Rheometer vulcanization rate: Measured at a temperature of 160 ° C. using MDR2000 manufactured by Flexis Co. in accordance with JIS K6300. MH represents the maximum torque value (dNm), and t30 represents the time (minutes) required to obtain 30% of the maximum torque value.
[0064]
Further, the bubble content (%), open cell ratio (%) and specific gravity of the vulcanized rubber of each rubber composition were measured by preparing a predetermined sample by press vulcanization at 160 ° C. for 20 minutes. And in Table 2.
[0065]
The bubble content rate (%) and the open cell rate (%) are values measured according to the method described above, and the specific gravity is an index based on the value measured according to the “floating and sinking method” described in JIS K6350, with Comparative Example 1 being 100. The results are shown in Tables 1 and 2. In addition, specific gravity is so light that a numerical value is small.
[0066]
Furthermore, a tire tread portion was prepared by a conventional method using the above rubber composition using an extruder. Next, each pneumatic tire is applied to a
[0067]
Noise performance: In accordance with JASO C 606, each test tire was mounted on a test vehicle, an actual vehicle ellipse test was performed, and external noise was measured. Using Comparative Example 1 as a reference value, each test tire was represented by a difference in sound pressure level (dB) from the reference value. The smaller the value, the smaller the noise and the better.
[0068]
Wet skid performance: Mounted on a test trailer using a specified rim, traveled on a wet asphalt road surface, locked the tire at a speed of 64.4 Km / h, measured braking force, and evaluated wet skid performance. Comparative example 1 is shown as an index, and the larger the value, the better.
[0069]
Abrasion resistance: The test tire was adjusted to an air pressure of 180 KPa using a specified rim, mounted on a taxi, rotated every 5,000 Km, and the tread rubber was worn from the remaining groove depth after 20,000 Km. The amount was determined and the wear resistance was evaluated.
Comparative example 1 is shown as an index, and the larger the value, the better.
[0070]
[Table 1]
In Table 1, Comparative Example 1 is a rubber composition containing no ordinary foaming agent. As shown in the results of Table 1, with the tire rubber composition according to the present invention, a vulcanized rubber having a predetermined bubble content and open cells can be obtained, the rubber specific gravity is reduced, and the weight of the pneumatic tire is reduced. Pneumatic tires with cap treads have improved noise performance, while maintaining a good balance of wet skid performance and wear resistance (A * B / 100 in the table) The value of is an index indicating the balance between wet skid performance and wear resistance, and it can be seen that 100 or more is maintained.
[0071]
Comparative Example 2 with a small amount of foaming agent and a low bubble content does not have a lightening effect, whereas Comparative Example 3 with a large amount of blending and a large amount of bubbles and open cells improves weight reduction and noise performance. Abrasion resistance is significantly reduced.
[0072]
Comparative Example 4 in which the final Mooney viscosity exceeds 80, Comparative Example 5 using the vulcanization accelerator B having a high vulcanization rate, and Comparative Example 6 having a large amount of sulfur are not suitable for vulcanization characteristics, and the desired bubble content Open cells cannot be obtained, and the weight reduction effect and noise performance cannot be satisfied. In Comparative Example 7 using the conventional hollow filler, although the specific gravity of the rubber is lowered, improvement in noise performance cannot be expected, and a well-balanced tire performance cannot be obtained.
[0073]
【Effect of the invention】
As described above, the tire rubber composition of the present invention and the pneumatic tire using the rubber composition include a diene rubber containing 70 parts by weight or more of a styrene butadiene rubber having a styrene content of 20 to 40% by weight as a rubber component. A rubber composition for a tire, wherein the vulcanized rubber of the tire rubber composition has a bubble content of 3 to 20%, and the bubble is a foamed rubber containing 20% or more of open cells. As a result, the specific gravity of the rubber can be reduced to reduce the weight of the pneumatic tire, and the noise performance of the tire can be greatly improved. In addition, it has an excellent effect of maintaining various properties such as wear resistance and wet skid performance necessary for the tire in a well-balanced manner.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a left half sectional view of a pneumatic tire of an example.
[Explanation of symbols]
T ...
Claims (5)
160℃で20分間の加硫を行うことで得られる加硫ゴムは、気泡含有率3〜20%で気泡径が20〜500μmの気泡を有し、かつ前記気泡は20%〜50%の連続気泡を含む発泡ゴムであり、
前記タイヤ用ゴム組成物は、100℃で測定した最終ムーニー粘度が80以下であり、かつ160℃でのレオメーター加硫速度(t30)が4分以上であって、その最大トルク(MH)が15dNm以下であることを特徴とするタイヤ用ゴム組成物。A tire rubber composition comprising a diene rubber containing 70% by weight or more of a styrene butadiene rubber having a styrene content of 20 to 40% by weight as a rubber component, wherein the foaming agent is 1 to 10 per 100 parts by weight of the rubber component. Containing parts by weight,
The vulcanized rubber obtained by vulcanizing at 160 ° C. for 20 minutes has bubbles with a bubble content of 3 to 20% and a bubble diameter of 20 to 500 μm, and the bubbles are continuously 20% to 50%. Ri foam rubber der containing air bubbles,
The tire rubber composition has a final Mooney viscosity measured at 100 ° C. of 80 or less, a rheometer vulcanization rate (t30) at 160 ° C. of 4 minutes or more, and a maximum torque (MH) thereof. the tire rubber composition characterized der Rukoto following 15DNm.
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