JP2004203342A - タイヤ - Google Patents
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Abstract
【課題】ゴムの焼け性を損なうことなく、タイヤ加硫時間の短縮を可能とし、タイヤ性能とタイヤ生産性とを両立できるタイヤを提供することを目的とする。
【解決手段】ビード部にまたがるカーカスと、該カーカスのクラウン部の外側に位置するベルト層と、多層構造のトレッド部とを有するタイヤにおいて、▲1▼ベーストレッド及び▲2▼カーカスとベルト最内層端部との間に挟まれて配設されたベルトアンダークッションの少なくとも一方のゴム部材が、少なくとも炭素繊維を含有する補強性充填材を配合してなるゴム組成物から構成されていることを特徴とするタイヤである。
【選択図】 なし
【解決手段】ビード部にまたがるカーカスと、該カーカスのクラウン部の外側に位置するベルト層と、多層構造のトレッド部とを有するタイヤにおいて、▲1▼ベーストレッド及び▲2▼カーカスとベルト最内層端部との間に挟まれて配設されたベルトアンダークッションの少なくとも一方のゴム部材が、少なくとも炭素繊維を含有する補強性充填材を配合してなるゴム組成物から構成されていることを特徴とするタイヤである。
【選択図】 なし
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はタイヤに関するものであり、さらに詳しくは、タイヤのベーストレッド及び/又はベルトアンダークッションを構成するゴム組成物として、炭素繊維を配合したゴム組成物を適用したタイヤに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、乗用車の高性能化、高速化は著しく、また、トラック・バス、建設機械車両、航空機などに用いられる重荷重用タイヤにおいては車両の大型化に伴ない、タイヤにかかる過酷な負担は益々増加の一途にある。
このような状況の中で、タイヤの加硫条件がタイヤ性能に及ぼす影響は大きく、タイヤの性能及び生産性の両面から、いかに加硫時間を短縮していくかはタイヤ開発上の重要な課題となっている。
ところで、通常タイヤの加硫工程においては、タイヤのトレッド側及び内面側より、加熱されるので、特にタイヤ内部のベーストレッド部やベルトアンダークッション部の中心付近においては、加硫は最も遅くなる。
そこで、従来より、タイヤ加硫時間の短縮のために、ゴム配合の面からは、加硫最遅部分に相当するこれらゴム部材の加硫速度を増大することによる改良が試みられている(例えば、特許文献1参照。)。しかし、また、単にゴムの加硫速度を早くするという手法では、ゴム焼けが発生し易くなるので、従来の方法では、ゴムの焼け性を損なうことなく、タイヤ加硫時間を短縮することは困難であった。
また、タイヤ製造技術の面からは、タイヤ加硫時のトレッド側及び内面側においての温度の見直しなどにより、タイヤ性能及び生産性の両立化が図られてきたが、大幅な改良は期待できず、その手法には限界があった。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−356102号(第2頁)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このような状況下で、本発明は、ゴムの焼け性を損なうことなく、タイヤ加硫時間の短縮を可能とし、タイヤ性能とタイヤ生産性とを両立させたタイヤを提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、通常、熱伝導の遅れに伴い加硫が最も遅れるベーストレッド及び/又はベルトアンダークッションのゴム部材に着目し、この部材に炭素繊維を含有ゴム組成物を適用することにより、その熱伝導性を大幅に改良でき加硫時間の短縮に極めて効果的であることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、ビード部にまたがるカーカスと、該カーカスのクラウン部の外側に位置するベルト層と、多層構造のトレッド部とを有するタイヤにおいて、▲1▼ベーストレッド及び▲2▼カーカスとベルト最内層端部との間に挟まれて配設されたベルトアンダークッションの少なくとも一方のゴム部材が、少なくとも炭素繊維を含有する補強性充填材を配合してなるゴム組成物から構成されていることを特徴とするタイヤを提供するものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明のタイヤにおいて、ベーストレッド及び/又はベルトアンダークッションには、炭素繊維を配合したゴム組成物が用いられる。ここで、ベーストレッドは、多層構造トレッドの内層、特に最内層に位置するトレッドであり、ベルトアンダークッションは、カーカスと最内層ベルト端部との間に挟まれて配設されたゴム部材である。
本発明のタイヤにおいては、加硫工程においては、加硫が最も遅れる部分であるベーストレッドやベルトアンダークッションのゴム部材に、炭素繊維を配合したゴム組成物を適用することで、これら部材の熱伝導性を効果的に高めることができる。
【0007】
本発明において用いられる前記炭素繊維は、平均径が0.5nmから500nmであり、かつ平均長が0.5μmから50μmであるものが好ましい。炭素繊維の平均径が500nmを超える場合、或いは平均長が50μmを超える場合には、充分な補強効果が得られないことがある。補強効果及び製造上の観点からは、炭素繊維の平均径は、さらに1nmから400nmが好ましい。また、炭素繊維の平均長は、さらに1μmから40μmが好ましい。さらに、前記炭素繊維のアスペクト比は10以上が好ましく、特に15以上が好ましい。
このような炭素繊維を配合することにより、加硫最遅となる部材であるベーストレッド及び/又はベルトアンダークッションの熱伝導性を改良することができ、このことにより、タイヤ加硫に際しては、ゴムの焼け性を効果的に防止しながらタイヤの加硫時間を短縮することができる。
【0008】
上記の特定性状を有する炭素繊維は、例えば、昭和電工(株)製の「VGCF−G」(商標)、MTR社製の「多層カーボンナノチューブ」(商標)などとして入手できる。
本発明における炭素繊維の配合量は、ゴム成分100質量部に対して2質量部以上になるように配合することが好ましい。ここで、2質量部未満の配合量では、放熱効果が充分に発揮されない。ゴム物性と放熱効果とを勘案すれば、炭素繊維の配合量は5質量部以上が好ましく、特に5質量部から20質量部が好ましい。
本発明において、ベーストレッドやベルトアンダークッションのゴム組成物に用いられるゴム成分としては、天然ゴム及びジエン系合成ゴムが好適に挙げられ、これらを単独またはブレンドして使用することができる。ジエン系合成ゴムとしては、例えばスチレン−ブタジエン共重合体(SBR)、ポリブタジエン(BR)、ポリイソプレン(IR)、ブタジエン−イソプレン共重合体、ブタジエン−スチレン−イソプレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、クロロプレンゴム、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム、エチレン−プロピレン共重合体などが挙げられる。
【0009】
前記ゴム組成物には、炭素繊維とともに、所望により、カーボンブラック、及びシリカなどの無機充填材を配合することができる。
ここで、カーボンブラックとしては、例えばSRF、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAF等を挙げることができるが、ヨウ素吸着量(IA)が60mg/g以上、かつジブチルフタレート吸油量(DBP)が80ml/100g以上のカーボンブラック、特にHAF級以上が好ましい。
【0010】
また、シリカとしては特に制限はなく、従来ゴムの補強用充填材として慣用されているものの中から任意に選択して用いることができる。例えば湿式シリカ(含水ケイ酸),乾式シリカ(無水ケイ酸),ケイ酸カルシウム,ケイ酸アルミニウム等が挙げられるが、中でも沈降法による合成シリカが好ましく使用される。具体的には、日本シリカ工業(株)製の「Nipsile AQ」(商標),Degussa杜製の「Ultrasil VN3」(商標),PPG社製の「Hisil233」(商標)などが挙げられる。
【0011】
また、その他の無機充填材としては、下記一般式(I)で表される化合物が好ましく用いられる。
mM1 ・xSiOy・zH2O ・・・(I)
[式(I)中、M1 は、アルミニウム、マグネシウム、チタン、カルシウムからなる群から選ばれる金属、これらの金属の酸化物又は水酸化物、及びそれらの水和から選ばれる少なくとも一種であり、m、x、y及びzは、それぞれ1〜5の整数、0〜10の整数、2〜5の整数、及び0〜10の整数である]
無機充填材は、さらに、カリウム、ナトリウム、鉄、マグネシウムなどの金属、フッ素などの元素、及び、NH4−などの基を含有していても良い。
【0012】
具体的には、アルミナ一水和物(Al2 O3・H2O)、ギブサイト、バイヤライト等の水酸化アルミニウム[Al(OH)3 ]、水酸化マグネシウム[Mg(OH)2 ]、酸化マグネシウム(MgO)、タルク(3MgO・4SiO2 ・H2O)、アタパルジャイト(5MgO・8SiO2 ・9H2 O)、チタン白(TiO2 )、チタン黒(TiO2n-1)、酸化カルシウム(CaO)、水酸化カルシウム[Ca(OH)2 ]、酸化アルミニウムマグネシウム(MgO・Al2 O3 )、クレー(Al2 O3 ・2SiO2 )、カオリン(Al2 O3 ・2SiO2 ・2H2 O)、パイロフィライト(Al2 O3 ・4SiO2 ・H2 O)、ベントナイト(Al2 O3 ・4SiO2 ・2H2 O)、ケイ酸アルミニウム(Al2 SiO5 、Al4 ・3SiO4 ・5H2 O等)、ケイ酸マグネシウム(Mg2 SiO4、MgSiO3 等)、ケイ酸カルシウム(Ca2 ・SiO4 等)、ケイ酸アルミニウムカルシウム(Al2 O3 ・CaO・2SiO2 等)、ケイ酸マグネシウムカルシウム(CaMgSiO4 )、各種ゼオライト、長石、マイカ、モンモリロナイト等が例示でき、M1がアルミニウムであることが好ましく、アルミナ類、クレー類であることが特に好ましい。
アルミナ類とは上記式(I)で表される物のうち、下記一般式(II)で表わされるものである。
Al2O3・nH2O(ただし、式中nは0から3である。) ・・・(II)
クレー類では、クレー(Al2 O3 ・2SiO2 )、カオリン(Al2 O3 ・2SiO2 ・2H2 O)、パイロフィライト(Al2 O3 ・4SiO2 ・H2 O)、ベントナイト(Al2 O3 ・4SiO2 ・2H2 O)、モンモリロナイト等が挙げられる。 前記無機充填材の中では、シリカ、或いは窒素吸着比表面積(N2SA)が1〜20m2/gの水酸化アルミニウムが好ましく、特にシリカが好ましい。
【0013】
本発明における前記ゴム組成物は、本発明の効果を損なわない範囲において、通常ゴム工業界で用いられる前記以外の各種配合剤、例えば酸化亜鉛,ステアリン酸,老化防止剤,ワックス,加硫促進剤,加硫剤などを適宜配合することができ、バンバリーミキサー,インターミキサーなどの密閉式混練機やロール等の混練機を用いて混練りすることにより得られる。
次に、本発明のタイヤを図面に基づき説明する。図1は本発明の一例を示す重荷重用ラジアルタイヤである。このタイヤにおいて、トレッド1は、トレッドキャップゴム1aと、トレッドベースゴム1bとの二層構造から構成されている。また、ベルト2の最内層とカーカス層3との間に挟まれてベルトアンダークッション4が配設されている。
本発明のタイヤにおいては、前記炭素繊維含有ゴム組成物をトレッドベース及びベルトアンダークッションのいずれか一方、又は両方に適用することができる。このような本発明のタイヤは、常法により成形後加硫を行い製造することにより得られる。
なお、タイヤ内に充填する気体としては、通常のあるいは酸素分圧を変えた空気、又は窒素などの不活性なガスを用いることができる。
【0014】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
なお、ゴムの焼け性及びタイヤ試験は下記の方法により行なった。
(1)ゴムの焼け性
ムーニースコーチタイムを測定することにより評価した。ムーニースコーチタイムは、未加硫ゴム組成物を130℃で1分間予熱後、ローターの回転をスタートし、4分後の値をML1+4を測定し、比較例1を100とした指数で表わした。値が小さいほどゴムの焼け性は早くなり好ましくない。
(2)タイヤの加硫時間
タイヤ加硫に際し、生タイヤに温測用の電熱線を埋め込み温度の変化をモニターすることにより行った。すなわち、タイヤの最遅加硫部分は、予め分かっているので、その部分が一定の加硫度になる迄の時間を、タイヤの加硫時間として求め比較例1を100とした指数で示した。数値は小さい程加硫時間の短縮効果は大きい。
【0015】
(3)タイヤ温度
タイヤ温度は、ステップロード方式のドラム試験により評価した。すなわち、タイヤの正規荷重で所定時間走行後故障が発生しなければ、負荷を増加して次のステップで所定時間走行させるというステップ毎に負荷を増加させていく方法で行ない、故障発生直後のタイヤについて、トレッド内部の定位置の温度を測定し、比較例1のタイヤを基準とした温度差で示した。負の値は絶対値が大きいほどタイヤ温度は低く好ましい。
【0016】
実施例1〜3及び比較例1,2
<ゴム組成物の調製>
第1表に示す配合1〜5によりトレッドベース用ゴム組成物A〜Eを調製した。また、第2表に示す配合6〜8によりベルトアンダークッション用ゴム組成物F〜Hを調製した。また、各組成物についてゴムの焼け性を測定した。結果を第1表及び第2表に示す。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
[注]
*1 炭素繊維A:VGCF−G(商標)、昭和電工(株)製(繊維径;100nm〜200nm)
*2 炭素繊維B:多層カーボンナノチューブ(商標)、MTR社製(繊維径:1nm〜10nm)
*3 老化防止剤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
*4 加硫促進剤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
<タイヤの製造と評価>
第3表によるゴム部材の組合わせにより、前記ゴム組成物をトレッドベース及びベルトアンダークッションに適用して、常法により、生タイヤを成形し、これを加硫して、図1の構造を有する重荷重用スチールラジアルタイヤ(サイズ1800R25)を製造した。この際、タイヤの加硫時間を前記方法により測定した。また、得られたタイヤ1〜5について、前記ステップロード方式のドラム試験により、タイヤの温度上昇の低減効果を評価した。結果を第3表に示す。
【0020】
【表3】
【0021】
上記において、比較例2のタイヤには、比較例1より焼け性(指数)が20%小さく加硫速度が早い配合E及び配合Hのゴムを適用しているが、加硫時間の短縮効果は4%程度にすぎない(第2表)。
これに対して、炭素繊維を配合したゴム部材(B,C,D及びG)を適用した実施例1〜3のタイヤは、比較例1と比べて、ゴム焼け性には殆ど悪影響なく(第1表)、しかも加硫時間は8〜12%短縮されており、また、タイヤ温度も低減されている(第2表)。このことは、タイヤ耐久性と加硫時間退縮の両立ができることを意味している。
【0022】
【発明の効果】
本発明によれば、タイヤのベーストレッド及びベルトアンダークッションの少なくとも一方のゴム部材に、炭素繊維配合ゴム組成物を適用することにより、タイヤ生産性とタイヤ性能とを両立させたタイヤを得ることができる。
従って、本発明は、特に高性能自動車タイヤ及び重荷重用タイヤに有効に適用できる。
【0023】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のタイヤの一例を示す部分断面図である。
【符号の簡単な説明】
1:トレッド
1a:トレッドキャップゴム
1b:トレッドベースゴム
2:ベルト
3:カーカス層
4:ベルトアンダークッション
【発明の属する技術分野】
本発明はタイヤに関するものであり、さらに詳しくは、タイヤのベーストレッド及び/又はベルトアンダークッションを構成するゴム組成物として、炭素繊維を配合したゴム組成物を適用したタイヤに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、乗用車の高性能化、高速化は著しく、また、トラック・バス、建設機械車両、航空機などに用いられる重荷重用タイヤにおいては車両の大型化に伴ない、タイヤにかかる過酷な負担は益々増加の一途にある。
このような状況の中で、タイヤの加硫条件がタイヤ性能に及ぼす影響は大きく、タイヤの性能及び生産性の両面から、いかに加硫時間を短縮していくかはタイヤ開発上の重要な課題となっている。
ところで、通常タイヤの加硫工程においては、タイヤのトレッド側及び内面側より、加熱されるので、特にタイヤ内部のベーストレッド部やベルトアンダークッション部の中心付近においては、加硫は最も遅くなる。
そこで、従来より、タイヤ加硫時間の短縮のために、ゴム配合の面からは、加硫最遅部分に相当するこれらゴム部材の加硫速度を増大することによる改良が試みられている(例えば、特許文献1参照。)。しかし、また、単にゴムの加硫速度を早くするという手法では、ゴム焼けが発生し易くなるので、従来の方法では、ゴムの焼け性を損なうことなく、タイヤ加硫時間を短縮することは困難であった。
また、タイヤ製造技術の面からは、タイヤ加硫時のトレッド側及び内面側においての温度の見直しなどにより、タイヤ性能及び生産性の両立化が図られてきたが、大幅な改良は期待できず、その手法には限界があった。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−356102号(第2頁)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このような状況下で、本発明は、ゴムの焼け性を損なうことなく、タイヤ加硫時間の短縮を可能とし、タイヤ性能とタイヤ生産性とを両立させたタイヤを提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、通常、熱伝導の遅れに伴い加硫が最も遅れるベーストレッド及び/又はベルトアンダークッションのゴム部材に着目し、この部材に炭素繊維を含有ゴム組成物を適用することにより、その熱伝導性を大幅に改良でき加硫時間の短縮に極めて効果的であることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、ビード部にまたがるカーカスと、該カーカスのクラウン部の外側に位置するベルト層と、多層構造のトレッド部とを有するタイヤにおいて、▲1▼ベーストレッド及び▲2▼カーカスとベルト最内層端部との間に挟まれて配設されたベルトアンダークッションの少なくとも一方のゴム部材が、少なくとも炭素繊維を含有する補強性充填材を配合してなるゴム組成物から構成されていることを特徴とするタイヤを提供するものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明のタイヤにおいて、ベーストレッド及び/又はベルトアンダークッションには、炭素繊維を配合したゴム組成物が用いられる。ここで、ベーストレッドは、多層構造トレッドの内層、特に最内層に位置するトレッドであり、ベルトアンダークッションは、カーカスと最内層ベルト端部との間に挟まれて配設されたゴム部材である。
本発明のタイヤにおいては、加硫工程においては、加硫が最も遅れる部分であるベーストレッドやベルトアンダークッションのゴム部材に、炭素繊維を配合したゴム組成物を適用することで、これら部材の熱伝導性を効果的に高めることができる。
【0007】
本発明において用いられる前記炭素繊維は、平均径が0.5nmから500nmであり、かつ平均長が0.5μmから50μmであるものが好ましい。炭素繊維の平均径が500nmを超える場合、或いは平均長が50μmを超える場合には、充分な補強効果が得られないことがある。補強効果及び製造上の観点からは、炭素繊維の平均径は、さらに1nmから400nmが好ましい。また、炭素繊維の平均長は、さらに1μmから40μmが好ましい。さらに、前記炭素繊維のアスペクト比は10以上が好ましく、特に15以上が好ましい。
このような炭素繊維を配合することにより、加硫最遅となる部材であるベーストレッド及び/又はベルトアンダークッションの熱伝導性を改良することができ、このことにより、タイヤ加硫に際しては、ゴムの焼け性を効果的に防止しながらタイヤの加硫時間を短縮することができる。
【0008】
上記の特定性状を有する炭素繊維は、例えば、昭和電工(株)製の「VGCF−G」(商標)、MTR社製の「多層カーボンナノチューブ」(商標)などとして入手できる。
本発明における炭素繊維の配合量は、ゴム成分100質量部に対して2質量部以上になるように配合することが好ましい。ここで、2質量部未満の配合量では、放熱効果が充分に発揮されない。ゴム物性と放熱効果とを勘案すれば、炭素繊維の配合量は5質量部以上が好ましく、特に5質量部から20質量部が好ましい。
本発明において、ベーストレッドやベルトアンダークッションのゴム組成物に用いられるゴム成分としては、天然ゴム及びジエン系合成ゴムが好適に挙げられ、これらを単独またはブレンドして使用することができる。ジエン系合成ゴムとしては、例えばスチレン−ブタジエン共重合体(SBR)、ポリブタジエン(BR)、ポリイソプレン(IR)、ブタジエン−イソプレン共重合体、ブタジエン−スチレン−イソプレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、クロロプレンゴム、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム、エチレン−プロピレン共重合体などが挙げられる。
【0009】
前記ゴム組成物には、炭素繊維とともに、所望により、カーボンブラック、及びシリカなどの無機充填材を配合することができる。
ここで、カーボンブラックとしては、例えばSRF、GPF、FEF、HAF、ISAF、SAF等を挙げることができるが、ヨウ素吸着量(IA)が60mg/g以上、かつジブチルフタレート吸油量(DBP)が80ml/100g以上のカーボンブラック、特にHAF級以上が好ましい。
【0010】
また、シリカとしては特に制限はなく、従来ゴムの補強用充填材として慣用されているものの中から任意に選択して用いることができる。例えば湿式シリカ(含水ケイ酸),乾式シリカ(無水ケイ酸),ケイ酸カルシウム,ケイ酸アルミニウム等が挙げられるが、中でも沈降法による合成シリカが好ましく使用される。具体的には、日本シリカ工業(株)製の「Nipsile AQ」(商標),Degussa杜製の「Ultrasil VN3」(商標),PPG社製の「Hisil233」(商標)などが挙げられる。
【0011】
また、その他の無機充填材としては、下記一般式(I)で表される化合物が好ましく用いられる。
mM1 ・xSiOy・zH2O ・・・(I)
[式(I)中、M1 は、アルミニウム、マグネシウム、チタン、カルシウムからなる群から選ばれる金属、これらの金属の酸化物又は水酸化物、及びそれらの水和から選ばれる少なくとも一種であり、m、x、y及びzは、それぞれ1〜5の整数、0〜10の整数、2〜5の整数、及び0〜10の整数である]
無機充填材は、さらに、カリウム、ナトリウム、鉄、マグネシウムなどの金属、フッ素などの元素、及び、NH4−などの基を含有していても良い。
【0012】
具体的には、アルミナ一水和物(Al2 O3・H2O)、ギブサイト、バイヤライト等の水酸化アルミニウム[Al(OH)3 ]、水酸化マグネシウム[Mg(OH)2 ]、酸化マグネシウム(MgO)、タルク(3MgO・4SiO2 ・H2O)、アタパルジャイト(5MgO・8SiO2 ・9H2 O)、チタン白(TiO2 )、チタン黒(TiO2n-1)、酸化カルシウム(CaO)、水酸化カルシウム[Ca(OH)2 ]、酸化アルミニウムマグネシウム(MgO・Al2 O3 )、クレー(Al2 O3 ・2SiO2 )、カオリン(Al2 O3 ・2SiO2 ・2H2 O)、パイロフィライト(Al2 O3 ・4SiO2 ・H2 O)、ベントナイト(Al2 O3 ・4SiO2 ・2H2 O)、ケイ酸アルミニウム(Al2 SiO5 、Al4 ・3SiO4 ・5H2 O等)、ケイ酸マグネシウム(Mg2 SiO4、MgSiO3 等)、ケイ酸カルシウム(Ca2 ・SiO4 等)、ケイ酸アルミニウムカルシウム(Al2 O3 ・CaO・2SiO2 等)、ケイ酸マグネシウムカルシウム(CaMgSiO4 )、各種ゼオライト、長石、マイカ、モンモリロナイト等が例示でき、M1がアルミニウムであることが好ましく、アルミナ類、クレー類であることが特に好ましい。
アルミナ類とは上記式(I)で表される物のうち、下記一般式(II)で表わされるものである。
Al2O3・nH2O(ただし、式中nは0から3である。) ・・・(II)
クレー類では、クレー(Al2 O3 ・2SiO2 )、カオリン(Al2 O3 ・2SiO2 ・2H2 O)、パイロフィライト(Al2 O3 ・4SiO2 ・H2 O)、ベントナイト(Al2 O3 ・4SiO2 ・2H2 O)、モンモリロナイト等が挙げられる。 前記無機充填材の中では、シリカ、或いは窒素吸着比表面積(N2SA)が1〜20m2/gの水酸化アルミニウムが好ましく、特にシリカが好ましい。
【0013】
本発明における前記ゴム組成物は、本発明の効果を損なわない範囲において、通常ゴム工業界で用いられる前記以外の各種配合剤、例えば酸化亜鉛,ステアリン酸,老化防止剤,ワックス,加硫促進剤,加硫剤などを適宜配合することができ、バンバリーミキサー,インターミキサーなどの密閉式混練機やロール等の混練機を用いて混練りすることにより得られる。
次に、本発明のタイヤを図面に基づき説明する。図1は本発明の一例を示す重荷重用ラジアルタイヤである。このタイヤにおいて、トレッド1は、トレッドキャップゴム1aと、トレッドベースゴム1bとの二層構造から構成されている。また、ベルト2の最内層とカーカス層3との間に挟まれてベルトアンダークッション4が配設されている。
本発明のタイヤにおいては、前記炭素繊維含有ゴム組成物をトレッドベース及びベルトアンダークッションのいずれか一方、又は両方に適用することができる。このような本発明のタイヤは、常法により成形後加硫を行い製造することにより得られる。
なお、タイヤ内に充填する気体としては、通常のあるいは酸素分圧を変えた空気、又は窒素などの不活性なガスを用いることができる。
【0014】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
なお、ゴムの焼け性及びタイヤ試験は下記の方法により行なった。
(1)ゴムの焼け性
ムーニースコーチタイムを測定することにより評価した。ムーニースコーチタイムは、未加硫ゴム組成物を130℃で1分間予熱後、ローターの回転をスタートし、4分後の値をML1+4を測定し、比較例1を100とした指数で表わした。値が小さいほどゴムの焼け性は早くなり好ましくない。
(2)タイヤの加硫時間
タイヤ加硫に際し、生タイヤに温測用の電熱線を埋め込み温度の変化をモニターすることにより行った。すなわち、タイヤの最遅加硫部分は、予め分かっているので、その部分が一定の加硫度になる迄の時間を、タイヤの加硫時間として求め比較例1を100とした指数で示した。数値は小さい程加硫時間の短縮効果は大きい。
【0015】
(3)タイヤ温度
タイヤ温度は、ステップロード方式のドラム試験により評価した。すなわち、タイヤの正規荷重で所定時間走行後故障が発生しなければ、負荷を増加して次のステップで所定時間走行させるというステップ毎に負荷を増加させていく方法で行ない、故障発生直後のタイヤについて、トレッド内部の定位置の温度を測定し、比較例1のタイヤを基準とした温度差で示した。負の値は絶対値が大きいほどタイヤ温度は低く好ましい。
【0016】
実施例1〜3及び比較例1,2
<ゴム組成物の調製>
第1表に示す配合1〜5によりトレッドベース用ゴム組成物A〜Eを調製した。また、第2表に示す配合6〜8によりベルトアンダークッション用ゴム組成物F〜Hを調製した。また、各組成物についてゴムの焼け性を測定した。結果を第1表及び第2表に示す。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
[注]
*1 炭素繊維A:VGCF−G(商標)、昭和電工(株)製(繊維径;100nm〜200nm)
*2 炭素繊維B:多層カーボンナノチューブ(商標)、MTR社製(繊維径:1nm〜10nm)
*3 老化防止剤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
*4 加硫促進剤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
<タイヤの製造と評価>
第3表によるゴム部材の組合わせにより、前記ゴム組成物をトレッドベース及びベルトアンダークッションに適用して、常法により、生タイヤを成形し、これを加硫して、図1の構造を有する重荷重用スチールラジアルタイヤ(サイズ1800R25)を製造した。この際、タイヤの加硫時間を前記方法により測定した。また、得られたタイヤ1〜5について、前記ステップロード方式のドラム試験により、タイヤの温度上昇の低減効果を評価した。結果を第3表に示す。
【0020】
【表3】
【0021】
上記において、比較例2のタイヤには、比較例1より焼け性(指数)が20%小さく加硫速度が早い配合E及び配合Hのゴムを適用しているが、加硫時間の短縮効果は4%程度にすぎない(第2表)。
これに対して、炭素繊維を配合したゴム部材(B,C,D及びG)を適用した実施例1〜3のタイヤは、比較例1と比べて、ゴム焼け性には殆ど悪影響なく(第1表)、しかも加硫時間は8〜12%短縮されており、また、タイヤ温度も低減されている(第2表)。このことは、タイヤ耐久性と加硫時間退縮の両立ができることを意味している。
【0022】
【発明の効果】
本発明によれば、タイヤのベーストレッド及びベルトアンダークッションの少なくとも一方のゴム部材に、炭素繊維配合ゴム組成物を適用することにより、タイヤ生産性とタイヤ性能とを両立させたタイヤを得ることができる。
従って、本発明は、特に高性能自動車タイヤ及び重荷重用タイヤに有効に適用できる。
【0023】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のタイヤの一例を示す部分断面図である。
【符号の簡単な説明】
1:トレッド
1a:トレッドキャップゴム
1b:トレッドベースゴム
2:ベルト
3:カーカス層
4:ベルトアンダークッション
Claims (7)
- ビード部にまたがるカーカスと、該カーカスのクラウン部の外側に位置するベルト層と、積層構造のトレッド部とを有するタイヤにおいて、▲1▼ベーストレッド及び▲2▼カーカスとベルト最内層端部との間に挟まれて配設されたベルトアンダークッションの少なくとも一方のゴム部材が、少なくとも炭素繊維を含有する補強性充填材を配合してなるゴム組成物から構成されていることを特徴とするタイヤ。
- 炭素繊維以外の補強性充填材が、カーボンブラック及び無機充填材から選ばれた少なくとも一種である請求項1記載のタイヤ。
- 炭素繊維の配合量が、ゴム成分100質量部当たり、2質量部以上である請求項1又は2に記載のタイヤ。
- 炭素繊維が、平均径0.5nm〜500nmで、かつ平均長0.5μm〜50μmである請求項1、2又は3に記載のタイヤ。
- 炭素繊維が、アスペクト比10以上でである請求項4記載のタイヤ。
- 無機充填材がシリカである請求項2記載のタイヤ。
- 補強性充填材の総量が、ゴム成分100質量部当たり、30質量部から60質量部である請求項1ないし6のいずれかに記載のタイヤ。
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