JP2006036855A - 重荷重用空気入りラジアルタイヤ用補強ゴム組成物およびこれを用いた重荷重用空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 ビード部に、耐クリープ（へたり）性および耐熱性の双方に優れた補強ゴム組成物を適用することで、ビード部重量を増大させることなくビード部のカーカスプライ折り返し部において生ずるセパレーションを改善するとともに、ブロー故障をも防止して、ビード部耐久性を従来になく向上した重荷重用空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】 カーカス１２のプライ折り返し部１２ａの外面側であって、タイヤが正規リムに装着された状態でリムフランジ４０上部に対向する、ビード部１０の外面部分に配置されたゴムチェーファー１３と、プライ折り返し部１２ａとの間に配置されてなる補強ゴム１４に用いられるタイヤ用補強ゴム組成物である。天然ゴムおよびポリブタジエンゴムからなるゴム成分と、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルメタンビスマレイミド（ＢＭＩ）とを含有する。この補強ゴム組成物を用いた重荷重用空気入りラジアルタイヤである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、重荷重用空気入りラジアルタイヤ用補強ゴム組成物およびこれを用いた重荷重用空気入りラジアルタイヤ（以下、それぞれ単に「補強ゴム組成物」および「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、トラックやバス、産業車輛、建設車輛、航空機等に装着される重荷重用空気入りラジアルタイヤ用の補強ゴム組成物、および、これを補強ゴムとして適用した重荷重用空気入りラジアルタイヤに関する。

従来、タイヤのビード部耐久性を向上させる手段として、例えば、ビードコアの周りに折り返されたカーカスプライの外周側、特に、ビード部故障が生じやすいリムフランジ部に対向する側を中心に、ナイロンチェーファーやワイヤーチェーファー等の補強部材を配置することが行われている。しかし、このような補強部材を多重に配置することは、重量増を招くことに加えて、セパレーションが発生する原因となる層間が新たに形成されることにもつながるため、結果として、ビード部耐久性を十分に向上することができるものではなかった。

また、ビード部耐久性を向上させるための他の手段として、いわゆるカーカスラインの適正化による剛性配置等の修正により、内圧時や荷重時におけるビード部の倒れ込み変形を防止することが有効であることも知られている。しかし、タイヤの使用条件が過酷になりつつある現状を考慮すると、このような手段だけでは、得られるビード部耐久性の改良効果には限界があった。

さらに、他の手法として、ビード部の背面ゲージアップの実施も考えられるが、この場合、その折り返しプライの剪断歪みは減少するものの、ゲージアップした分だけゴムの変形による蓄熱が大きくなり、ブロー故障を招くおそれがある。また、この故障を改良するために補強ゴム自体の低発熱化を図ることも行われているが、ゴムの低発熱化も限界に近い領域にきている現状からすると、未だに改良効果は十分とはいえない。さらに、近年、社会的要請より、タイヤ更生という点も重要となってきており、タイヤ走行後における補強ゴムのヘタリが益々増大し、剪断歪みが増大する傾向にある現状から考えて、これまでの対策では十分といえなかった。

ところで、上述のビード部セパレーションには、二種類の故障がある。第一は、ビード部の倒れ込み変形により、カーカスプライ折り返し部とリムフランジ部とで挟まれたゴム部材が大きく圧縮されて、その圧縮によりリムフランジ上部へ流動変位し、この結果、プライ折り返しコードとの間に繰り返し剪断変形が生ずることに起因するものであり、この繰り返し入力によりゴムがへたり、剪断歪が増大した結果、折り返しプライコードと外側ゴム（プライコーティングゴム）との界面、またはコード近傍のゴム内においてセパレーションが発生する故障である。第二は、上記繰り返し圧縮変形により補強ゴム内部に熱が蓄熱され、その結果、耐熱限界を超えてブローし、補強ゴムから亀裂が発生して、外側に吹き抜ける故障である。

即ち、ビード部の耐久性向上のためには、適用する補強ゴムに対し、次の２点が求められるといえる。まず、（１）ビード折り返し部の補強ゴムのヘタリを抑制して剪断歪みの増加を防止すること、（２）ブローに対する抵抗力を向上すること、即ち、圧縮繰り返し変形時における耐熱性を向上すること、の２点である。

ビード部耐久性の改良に係る技術としては、例えば、特許文献１に、所定の背面ゴムをカーカスプライと第２スティフナーゴムとの間に配設して、カーカスプライコーティングゴム、背面ゴムおよび第２スティフナーゴムの各弾性率の関係を所定に規定することで、各種ビード部故障の防止を図った航空機用ラジアルタイヤが記載されている。また、特許文献２には、カーカスプライ折り返し部の外面側に、所定の補強ゴムおよびゴムチェーファーを順次配設して、補強ゴムとプライゴムとの各引っ張り応力の関係を所定に規定することで、ビード部耐久性の向上を図った重荷重用空気入りラジアルタイヤが記載されている。

一方、タイヤの耐発熱性等の改良に係る技術としては、例えば、特許文献３に、ベルト層のコーティングゴムとして、イソプレンゴムとトランスポリブタジエンとからなるゴム成分に対し所定量のＮ，Ｎ’−ジフェニルメタンビスマレイミド（ＢＭＩ）が配合されてなるゴム組成物を用いた大型車両用ラジアルタイヤが記載されている。
特開平１１−５９１４１号公報（特許請求の範囲等） 特開平１１−１７０８２３号公報（特許請求の範囲等） 特開２００３−６３２０５号公報（特許請求の範囲等）

上述のように、ビード部耐久性の向上に関しては、種々の技術が提案、検討されてきているが、近年の技術進歩に伴い、より良好に上記従来技術における問題点を解消できる技術の実現が求められている。

そこで本発明の目的は、ビード部に、耐クリープ（ヘタリ）性および耐熱性の双方に優れた補強ゴム組成物を適用することで、ビード部重量を増大させることなく、ビード部のカーカスプライ折り返し部において生ずるセパレーションを改善するとともにブロー故障をも防止して、ビード部耐久性を従来になく向上した重荷重用空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、天然ゴム（ＮＲ）とポリブタジエンゴム（ＢＲ）とを含むゴム成分に対し、耐熱架橋剤であるＢＭＩを配合することにより、耐クリープ性および耐熱性の双方に優れたゴム組成物が得られることを見出し、このゴム組成物をビード部の補強ゴムに適用することによって、上述した二種類の故障を大幅に改良したビード部を備えるタイヤが実現できることを見出して、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の重荷重用空気入りラジアルタイヤ用補強ゴム組成物は、一対のビード部に夫々埋設されたビードコアの周りにタイヤ内側から外側に折り返して係止されたカーカスと、該カーカスのクラウン部外周に位置するトレッド部と、該カーカスのサイド部に位置するサイドウォール部とを備える空気入りラジアルタイヤにて、前記カーカスのプライ折り返し部の外面側であって、タイヤが正規リムに装着された状態でリムフランジ上部に対向する、前記ビード部の外面部分に配置されたゴムチェーファーと、前記プライ折り返し部との間に配置されてなる補強ゴムに用いられる重荷重用空気入りラジアルタイヤ用補強ゴム組成物において、
天然ゴムおよびポリブタジエンゴムからなるゴム成分と、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルメタンビスマレイミドとを含有することを特徴とするものである。

本発明において、前記ゴム成分における天然ゴムとポリブタジエンゴムとの配合比は、好適には、重量基準で６０／４０〜９５／５の範囲内であり、前記Ｎ，Ｎ’−ジフェニルメタンビスマレイミドの配合量は、前記ゴム成分１００重量部に対し、０．５〜２．０重量部の範囲内であることが好ましい。

また、本発明の重荷重用空気入りラジアルタイヤは、上記本発明の重荷重用空気入りラジアルタイヤ用補強ゴム組成物を用いたことを特徴とするものである。本発明のタイヤは、特には、航空機用タイヤとして好適に用いることができる。

なお、本発明における「正規リム」とは、下記規格に夫々規定されている標準リム（または「Ａｐｐｒｏｖｅｄ Ｒｉｍ」、「Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ Ｒｉｍ」）のことをいう。この規格は、タイヤが生産または使用される地域において有効な産業規格により定められており、例えば、アメリカ合衆国では「Ｔｈｅ Ｔｉｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｉｎｃ．のＹＥＡＲ ＢＯＯＫ」であり、欧州では「Ｔｈｅ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｔｉｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ＯｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎのＳｔａｎｄａｒｄｓ Ｍａｎｕａｌ」であり、日本においては日本自動車タイヤ協会の「ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ」である。

本発明によれば、上記構成としたことにより、耐クリープ性および耐熱性の双方に優れた補強ゴム組成物を実現することができ、これをビード部に適用することで、ビード部のプライ折り返し部におけるセパレーションおよびブロー故障をともに防止して、ビード部の耐久性を従来になく向上した重荷重用空気入りラジアルタイヤを得ることができる。
また、本発明は補強ゴム組成物の改良に係る技術であるため、ビード部重量の増大という問題も生じない。

以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１および図２に、本発明の一好適実施形態の重荷重用空気入りラジアルタイヤに係るビード部の拡大部分断面図、および、タイヤ片側部分断面図を、夫々示す。図示するように、本発明のタイヤ１は、一対のビード部１０に夫々埋設されたビードコア１１の周りにタイヤ内側から外側に折り返して係止されたカーカス１２と、そのクラウン部外周に位置するトレッド部２０と、サイド部に位置するサイドウォール部３０とを備えている（図２）。また、プライ折り返し部１２ａと本体部１２ｂとからなるカーカス１２の、プライ折り返し部１２ａの外面側であって、タイヤが正規リムに装着された状態においてリムフランジ４０の上部に対向するビード部１０の外面部分には、ゴムチェーファー１３が配置され、このゴムチェーファー１３とプライ折り返し部１２ａとの間には、補強ゴム１４が配置されている（図１）。

本発明の補強ゴム組成物は、かかる補強ゴム１４に用いられるものであって、天然ゴム（ＮＲ）およびポリブタジエンゴム（ＢＲ）からなるゴム成分と、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルメタンビスマレイミド（ＢＭＩ）とを含有する点に特徴を有する。本発明においては、かかる配合としたことにより、耐クリープ性および耐熱性の双方に優れた補強ゴム組成物とすることができ、タイヤのビード部に適用した際において前記二種類のビード部故障のいずれもを効果的に防止して、ビード部耐久性を良好に向上することが可能となったものである。

本発明の補強ゴム組成物のゴム成分における天然ゴムとポリブタジエンゴムとの配合比ＮＲ／ＢＲは、重量基準で、好ましくは６０／４０〜９５／５の範囲内、より好ましくは７０／３０〜９０／１０の範囲内である。ゴム成分中のＢＲ比率が４０重量％より大きいと、クリープ特性および耐熱性は向上するものの、隣接部材との成形時のタッキネスおよび加硫後製品時の界面接着力が低下する傾向がある。一方、ＢＲ比率が５重量％より小さいと、クリープ性および耐熱性の改良効果が小さくなる。

また、本発明の補強ゴム組成物におけるＢＭＩの配合量は、上記ゴム成分１００重量部に対し、好ましくは０．５〜２．０重量部の範囲内、より好ましくは１．０〜１．５重量部の範囲内である。ＢＭＩの配合量が０．５重量部より少ないと、ゴム成分との反応が不十分となって、耐クリープ性および耐熱性を十分に改良することができないおそれがある。一方、ＢＭＩの配合量が２．０重量部を超えると、耐クリープ性および耐熱性の向上効果が飽和してしまい、さらに向上させることができず、かつ、コスト高となる傾向がある。

本発明に用いるＢＭＩは、下記式、

により示される構造を有し、硫黄を架橋剤として用いた場合と比較して熱的に安定な架橋構造を与えることから、耐熱架橋剤として知られている。かかるＢＭＩとしては、市販品を使用してもよいし、適宜合成したものを使用してもよく、特に制限されるものではない。

本発明のゴム組成物においては、上記ゴム成分に対し、ＢＭＩの他、加硫促進剤、硫黄、カーボンブラック等の他の充填剤、老化防止剤、軟化剤、酸化亜鉛、ステアリン酸等のゴム業界で通常使用される配合剤を、本発明の効果を損なわない範囲の通常の配合量にて、適宜選択して配合することができる。

また、本発明の重荷重用空気入りラジアルタイヤは、図示する補強ゴム１４に、かかる本発明の補強ゴム組成物を用いたものであればよく、これにより、優れたビード部耐久性を有するものである。本発明のタイヤにおいては、補強ゴム１４以外のタイヤの各部材、例えば、カーカス１２やゴムチェーファー１３等の具体的構造、材質等については、常法に従い適宜構成することができ、特に制限されるものではない。例えば、カーカス１２とトレッド部２０との間には、少なくとも１層、図２に示す例では４層のベルト層１５が配設され、タイヤの最内層には、図示はしないがインナーライナーが形成される。本発明のタイヤは、トラックやバス、産業車輛、建設車輛、航空機等に装着して使用することができ、特に、航空機用タイヤとして好適に用いることができる。

以下、実施例を挙げて、本発明を具体的に説明する。
ゴム試験方法
下記の表１に示す配合のゴム組成物につき、夫々以下の試験を行った。各試験片は、夫々のゴム組成物を通常の手順にて、バンバリーミキサーを用いて混練りし、押出した後、１６０℃で２０分間加硫を行って、各試験に規定の形状に形成したものを用いた。試験結果を下記の表１中に併せて示す。

（１）耐クリープ性
ＪＩＳ−＃３号型試験片にて、（株）島津製作所製クリープ試験機を用い、定荷重モードでクリープ量を測定した。試験条件は以下のとおりである。結果は、比較例１のゴム組成物のクリープ量を１００として逆指数化した。指数値が大きいほど、クリープ量が小さく、良好な結果であることを示す。
試験条件：繰り返し引っ張り試験、荷重 １ｋｇ、周波数 ５Ｈｚ

（２）耐熱性
フレクソ試験機にて、繰り返し圧縮変形を与えて、ゴムを自己発熱させることによってブローアウトする時間を測定した。試験条件は以下のとおりである。結果は、比較例１のゴム組成物のブローアウトタイムを１００として指数化した。指数値が大きいほど、ブローアウト時間が向上されており、耐熱性が良好であることを示す。
試験条件：繰り返し圧縮歪 ２０％ 周波数 １０Ｈｚ

（３）界面接着性
ゴムシートを貼り合わせて、２０ｋｇｆ／ｃｍ²の圧力下で加硫した。その後、界面部を剥離して、界面剥離の有無につき、界面状態を観察した。

１）ＢＲ０１：商品名、ジェイエスアール（株）製
２）Ｎ３３０：東海カーボン（株）製、商品名 シースト３（登録商標）
３）ＢＭＩ：Ｎ，Ｎ’−ジフェニルメタンビスマレイミド、三井化学（株）製
４）ＣＢＳ：Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド、大内新興化学工業（株）製、商品名 ノクセラーＣＺ

次に、比較例１、２および実施例１の配合のゴム組成物を補強ゴム１４に適用して、図１に示す構造の重荷重用空気入りラジアルタイヤを作製し、タイヤ評価を実施した。タイヤはＡＰＲ ４６Ｘ１７Ｒ２０／３０ＰＲにて作製し、正規リムに組んで、下記ドラム条件でタイヤテストを行い、ビード部耐久性につき評価した。これらの結果を下記の表２中に示す。

（１）耐熱テスト（ステップ−スピードドラムテスト）
ドラム条件：正規内圧、正規荷重対比２００％荷重条件にて、ステップ−スピードで、ブローアウトする限界速度（ブロー耐久スピード）を測定し、比較例１の値を１００として指数化した。数値が大なるほど結果が良好である。

（２）折り返しプライ部セパレーションテスト
ドラム条件：正規内圧、正規荷重対比１２０％荷重条件にて、一定スピードで走行させ、ビード部のセパレーションが発生した時間を測定し、比較例１の値を１００として指数化した。数値が大なるほど結果が良好である。

上記表１、２の結果からわかるように、本発明を適用した実施例のタイヤにおいては、プライ折り返し部のゴム破壊セパレーションの防止と、補強ゴムのブローアウトセパレーション性の改善とを両立することが可能となった。従って、本発明により、ゴム重量の増加を招くことなく、効果的にビード部の耐久性を向上することができることが確かめられた。

本発明の一好適実施形態の重荷重用空気入りラジアルタイヤに係るビード部の拡大部分断面図である。 本発明の一好適実施形態の重荷重用空気入りラジアルタイヤの片側部分断面図である。

符号の説明

１ タイヤ
１０ ビード部
１１ ビードコア
１２ カーカス
１２ａ プライ折り返し部
１２ｂ 本体部
１３ ゴムチェーファー
１４ 補強ゴム
１５ ベルト層
２０ トレッド部
３０ サイドウォール部
４０ リムフランジ

Claims (5)

1. 一対のビード部に夫々埋設されたビードコアの周りにタイヤ内側から外側に折り返して係止されたカーカスと、該カーカスのクラウン部外周に位置するトレッド部と、該カーカスのサイド部に位置するサイドウォール部とを備える空気入りラジアルタイヤにて、前記カーカスのプライ折り返し部の外面側であって、タイヤが正規リムに装着された状態でリムフランジ上部に対向する、前記ビード部の外面部分に配置されたゴムチェーファーと、前記プライ折り返し部との間に配置されてなる補強ゴムに用いられる重荷重用空気入りラジアルタイヤ用補強ゴム組成物において、
   天然ゴムおよびポリブタジエンゴムからなるゴム成分と、Ｎ，Ｎ’−ジフェニルメタンビスマレイミドとを含有することを特徴とする重荷重用空気入りラジアルタイヤ用補強ゴム組成物。
2. 前記ゴム成分における天然ゴムとポリブタジエンゴムとの配合比が、重量基準で６０／４０〜９５／５の範囲内である請求項１記載の重荷重用空気入りラジアルタイヤ用補強ゴム組成物。
3. 前記Ｎ，Ｎ’−ジフェニルメタンビスマレイミドの配合量が、前記ゴム成分１００重量部に対し、０．５〜２．０重量部の範囲内である請求項１または２記載の重荷重用空気入りラジアルタイヤ用補強ゴム組成物。
4. 請求項１〜３のうちいずれか一項記載の重荷重用空気入りラジアルタイヤ用補強ゴム組成物を用いたことを特徴とする重荷重用空気入りラジアルタイヤ。
5. 航空機用タイヤとして用いられる請求項４記載の重荷重用空気入りラジアルタイヤ。

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