JP2006142990A - 空気入りタイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性が良好な空気入りタイヤ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】少なくともトレッド部１に繊維状の熱伝導性フィラーを含むタイヤにおいて、該繊維状の熱伝導性フィラーをタイヤ径方向に配向させる。かかるタイヤは、（１）少なくともトレッド部１に繊維状の熱伝導性フィラーを含む生タイヤ７を成形し、該生タイヤ７の半径方向内側から外側に磁場及び／又は電場をかけながら該生タイヤ７を加硫したり、（２）繊維状の熱伝導性フィラーを含むゴム組成物を用いて板状ゴム部材９を押出成形する際に、該板状ゴム部材９の厚さ方向に磁場及び／又は電場をかけて板状ゴム部材９を押出成形し、該板状ゴム部材９をトレッド部に配置して生タイヤを成形し、該生タイヤを加硫することで製造できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りタイヤ及び該タイヤの製造方法に関し、特に少なくともトレッド部に繊維状の熱伝導性フィラーを含み、該繊維状熱伝導性フィラーがタイヤ径方向に配向した、放熱性が良好な空気入りタイヤとその製造方法に関するものである。

空気入りタイヤは、転動に伴い特にベルト端近傍のショルダー部が激しく変形を繰り返すことにより発熱するため、タイヤ走行中に高温になる。ここで、タイヤが高温になると、タイヤを構成するゴム部材や補強部材の劣化が促進され、結果としてタイヤ自体の寿命が短くなるという問題がある。

これに対して、タイヤの熱伝導性を良くし放熱性を改善する方法として、アルミナや窒化ホウ素等の充填材を配合する手法があるが、充分な効果を得るには配合量を大量にする必要があり、結果として充填材の均一な分散を得ることができず性能にバラツキが生じたり、粘度の上昇や物性の低下が大きくなって成形性が悪化したり、得られたタイヤの力学物性が低下する等の問題がある。

また、繊維状のフィラーは、圧延等により配向することが知られており、該繊維状フィラーの熱伝導性及び導電性は、繊維状フィラーが配向した方向において高くなることが知られている。従って、繊維状フィラーをタイヤの各部材、特にトレッド部に適用し、タイヤ径方向に配向させることで、タイヤの熱伝導性・放熱性を改善できるものと考えられる。しかしながら、通常、繊維状フィラーを含むゴム組成物を押出成形すると、繊維状フィラーは押出成形物の押し出し方向に配向するため、該押出成形物をタイヤのトレッド部に適用した場合、繊維状フィラーがタイヤの周方向に配向してしまい、タイヤの熱伝導性・放熱性を十分に向上させることができない。

一方、特公平７−４６５３４号公報（特許文献１）には、粒子状導電性磁性体組成物とゴム配合物とを混合した導電性磁性体ゴム組成物に、磁場を適用しながら加硫成形した導電性磁性ゴムシートが開示されており、磁場の適用により、導電性磁性ゴムシートの体積固有抵抗および感圧特性のバラツキを小さくできることが開示されているが、熱伝導性については、なんら記載がない。

特公平７−４６５３４号公報

このような状況下、本発明の目的は、放熱性が良好な空気入りタイヤ及びその製造方法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、トレッド部に繊維状の熱伝導性フィラーを含む生タイヤを加硫成形する際に、タイヤ径方向に磁場及び／又は電場をかけることで繊維状熱伝導性フィラーがタイヤ径方向に配向し、また、繊維状熱伝導性フィラーを含む板状ゴム部材を押出成形する際に、板状ゴム部材の厚さ方向に磁場及び／又は電場をかけることで繊維状熱伝導性フィラーが板状ゴム部材の厚さ方向に配向し、該ゴム部材をトレッドに適用することで、トレッド内部において熱伝導性フィラーがタイヤ径方向に配向した極めて放熱性に優れたタイヤが得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明の空気入りタイヤは、少なくともトレッド部に繊維状の熱伝導性フィラーを含むタイヤにおいて、前記繊維状の熱伝導性フィラーがタイヤ径方向に配向していることを特徴とする。

本発明の空気入りタイヤの好適例においては、更に、サイドウォール部に前記繊維状の熱伝導性フィラーを含み、該繊維状の熱伝導性フィラーがタイヤ幅方向に配向している。この場合、タイヤのサイドウォール部の放熱性も改善することができる。

本発明の空気入りタイヤの他の好適例においては、前記繊維状の熱伝導性フィラーが炭素繊維である。

また、本発明の第１の空気入りタイヤの製造方法は、少なくともトレッド部に繊維状の熱伝導性フィラーを含む生タイヤを成形する工程と、該生タイヤの半径方向内側から外側に磁場及び／又は電場をかけながら、該生タイヤを加硫する工程とを含むことを特徴とする。

更に、本発明の第２の空気入りタイヤの製造方法は、繊維状の熱伝導性フィラーを含むゴム組成物を用いて板状ゴム部材を押出成形する際に、該板状ゴム部材の厚さ方向に磁場及び／又は電場をかけて板状ゴム部材を押出成形する工程と、前記押出成形で得られた板状ゴム部材を裁断し、該裁断された板状ゴム部材をトレッド部に配置して生タイヤを成形する工程と、該生タイヤを加硫する工程とを含むことを特徴とする。

本発明の第２の空気入りタイヤの製造方法は、更に、前記裁断された板状ゴム部材をサイドウォール部に配置して生タイヤを成形する工程を含むことが好ましい。この場合、サイドウォール部の放熱性にも優れたタイヤを製造することができる。

本発明によれば、少なくともトレッド部に繊維状の熱伝導性フィラーを含み、該繊維状の熱伝導性フィラーがタイヤ径方向に配向している熱伝導性に優れた空気入りタイヤ、並びに該タイヤの製造方法を提供することができる。

以下に、本発明を詳細に説明する。図１は本発明の空気入りタイヤの一実施形態を示す横断面図であり、図中、１はトレッド部を、２はトレッド部１の側部から半径方向内方へ延びる一対のサイドウォール部を、そして、３はサイドウォール部２の半径方向内端に連なるビード部をそれぞれ示す。

ここでは、タイヤの骨格構造をなし、タイヤの上記各部１，２，３を補強するカーカス４を、一枚以上のカーカスプライにて構成するとともに、それぞれのビード部３に配設したそれぞれのビードコア５間にトロイダルに延びる本体部と、各ビードコア５の周りで、タイヤ幅方向の内側から外側に向けて半径方向外方に巻上げた折り返し部を有するものとする。なお、図中のカーカス４は、一枚のカーカスプライよりなるが、本発明のタイヤにおいては、カーカスプライの枚数は複数であってもよい。

また、図中、６はベルトを示し、ベルト６は、カーカス４のクラウン部のタイヤ半径方向外側に配設した一枚以上のベルト層からなる。なお、図中のベルト６は、二枚のベルト層よりなるが、本発明のタイヤにおいては、ベルト層の枚数はこれに限られるものではない。

本発明の空気入りタイヤは、少なくともトレッド部１に繊維状の熱伝導性フィラーを含み、該繊維状の熱伝導性フィラーがタイヤ径方向に配向していることを特徴とする。本発明の空気入りタイヤは、トレッド部１が熱伝導に関して異方性を有し、タイヤ幅方向及び周方向に比べて、タイヤ径方向の熱伝導性が特異的に優れている。

上述のように、空気入りタイヤは、転動に伴い特にベルト端近傍のショルダー部が激しく変形を繰り返すことにより発熱するため、走行中に高温になるが、本発明のタイヤによれば、タイヤ内部、特にベルト端近傍のショルダー部に発生した熱を速やかに放熱することができる。その結果、タイヤを構成するゴム部材や補強部材の熱による劣化を抑制して、タイヤ自体の寿命を長くすることができる。ここで、本発明の空気入りタイヤのトレッド部１のタイヤ径方向の熱伝導率は、0.35W/m・K以上であることが好ましい。

なお、トレッド部１に含有される繊維状熱伝導性フィラーが、タイヤ幅方向又は周方向に配向している場合、タイヤ径方向に比べて、熱伝導性フィラーを通る熱の熱伝導パスが長くなるため、タイヤの放熱性を十分に向上させることができない。従って、本発明の空気入りタイヤにおいては、トレッド部１における繊維状熱伝導性フィラーの配向方向をタイヤの径方向とする。

本発明の空気入りタイヤは、更に、サイドウォール部２に上記繊維状の熱伝導性フィラーを含み、該繊維状の熱伝導性フィラーがタイヤ幅方向に配向していることが好ましい。この場合、サイドウォール部２のタイヤ幅方向、即ち、サイドゴムの厚さ方向の熱伝導性が特異的に上昇し、サイドウォール部２の放熱性が向上する。サイドウォール部２においては、繊維状熱伝導性フィラーが、タイヤ径方向及び周方向に配向しているよりも、タイヤ幅方向に配向している方が、熱伝導性フィラーを通る熱の熱伝導パスが短くなるため、タイヤの放熱性が向上する。この場合、該タイヤのサイドウォール部２のタイヤ幅方向の熱伝導率は、0.35W/m・K以上であることが好ましい。

本発明のタイヤの各部に用いるゴム組成物は、ゴム成分に、カーボンブラック等の充填剤、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、酸化亜鉛、ステアリン酸等の配合剤を配合してなり、ここで、タイヤの各部の中でもトレッド部１に用いるゴム組成物には、上記配合剤の他に繊維状熱伝導性フィラーを配合することを要する。なお、上記ゴム組成物には、上記以外の他の配合剤を用いることもできる。また、本発明のタイヤにおいては、上記繊維状熱伝導性フィラー含有ゴム組成物をサイドウォール部２に更に適用してもよい。

上記繊維状熱伝導性フィラーとしては、繊維状で熱伝導性に優れる限り特に制限されるものではないが、例えば、炭素繊維等が挙げられる。また、該繊維状熱伝導性フィラーは、繊維径が0.01〜4μmであることが好ましく、繊維長が0.1〜1000μmであることが好ましく、アスペクト比（繊維長／繊維径）が2〜10,000であることが好ましい。

上述した本発明の空気入りタイヤの製造方法としては、二通りの製造方法を挙げることができる。本発明の第１の空気入りタイヤの製造方法においては、トレッド部に繊維状の熱伝導性フィラーを含む生タイヤを成形した後、該生タイヤの半径方向内側から外側に磁場及び／又は電場をかけながら、該生タイヤを加硫することで、上述のタイヤを製造することができる。また、本発明の第２の空気入りタイヤの製造方法においては、繊維状の熱伝導性フィラーを含むゴム組成物を用いて板状ゴム部材を押出成形する際に、該板状ゴム部材の厚さ方向に磁場及び／又は電場をかけて板状ゴム部材を押出成形し、得られた板状ゴム部材を裁断し、該裁断された板状ゴム部材をトレッド部に配置して生タイヤを成形した後、該生タイヤを加硫することで、上述のタイヤを製造することができる。

上記第１の製造方法について詳述すると、まず、少なくともトレッド部１に繊維状の熱伝導性フィラーを含む生タイヤ７を成形する。ここで、生タイヤ７の成形は、トレッド部１に繊維状の熱伝導性フィラーを含むゴム組成物を適用する以外特に制限はなく、通常の方法、例えば、ドラム成形で実施することができる。次に、得られた生タイヤ７を加硫機８で加硫する。この際、図２に示すように、生タイヤ７の半径方向内側から外側に磁場及び／又は電場をかけることで、加硫中に繊維状熱伝導性フィラーをタイヤ径方向に配向させ、上述した本発明の空気入りタイヤを得る。なお、加硫機８としては、従来用いられているものを使用することができ、加硫温度は110〜180℃の範囲が好ましい。

次に、上記第２の製造方法について詳述すると、まず、繊維状の熱伝導性フィラーを含むゴム組成物を押出成形して、板状のゴム部材９を製造する。この際、図３に示すように、板状ゴム部材９の厚さ方向に磁場及び／又は電場をかけることで、板状ゴム部材中の繊維状熱伝導性フィラーを板状ゴム部材９の厚さ方向に配向させる。なお、押出成形に用いる押出機としては、従来用いられているものを使用することができる。次に、得られた板状ゴム部材９をタイヤの寸法に応じて裁断し、該裁断された板状ゴム部材９をトレッド部に配置して生タイヤを成形する。ここで、板状ゴム部材９をタイヤケースの周方向に巻回し、該板状ゴム部材９の厚さ方向が、タイヤ径方向になるようにタイヤケースに貼り付けることで、トレッド部１中の繊維状熱伝導性フィラーがタイヤ径方向に配向した生タイヤを成形することができる。以下、通常の方法で、得られた生タイヤを加硫することで、上述した本発明のタイヤを製造することができる。

なお、上記繊維状熱伝導性フィラーが厚さ方向に配向した板状ゴム部材９をサイドゴムとして用いて生タイヤを成形した場合、サイドウォール部２中の繊維状熱伝導性フィラーがタイヤ幅方向に配向したタイヤを製造することができる。例えば、ドラム成形において、予めドラム上に配置されたカーカスの上にサイドゴムとして上記板状ゴム部材９を配置して生タイヤを成形した場合、成形された生タイヤのサイドウォール部２中の繊維状熱伝導性フィラーは、タイヤ幅方向に配向することとなる。この場合、上述のように、最終的に製造されるタイヤは、トレッド部１に加えて、サイドウォール部２の放熱性にも優れるため、熱によるタイヤの劣化が更に抑制されるため、大幅に寿命化する。

本発明の空気入りタイヤを製造するには、生タイヤの加硫工程、又はトレッド用のゴム部材の押出成形工程において、磁場及び／又は電場をかけることを要する。ここで、使用する磁場の強度は、特に限定されるものではないが、0.1〜5テスラの範囲が好ましい。また、磁場の発生装置としては、永久磁石、電磁石等を用いることができる。これら磁場発生装置及び／又は電場発生装置を、加硫機又は押出機に対して電場及び／又は磁場の方向が所望の方向になるように配置して、電場及び／又は磁場をかけ、タイヤ又は板状ゴム部材中の繊維状熱伝導性フィラーを所望の方向に配向させる。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

（実施例１）
炭素繊維を含むゴム組成物をトレッド部に適用し、加硫時に、径方向に磁場をかけて、本発明に従うタイヤを製造した。また、該タイヤのトレッド部の熱伝導率を測定したところ、0.5W/m・Kであった。

（比較例１）
比較例として、通常の方法でタイヤを製造し、該タイヤのトレッド部の熱伝導率を測定したところ、0.3W/m・Kであった。

本発明の空気入りタイヤの一例の断面図である。 本発明の空気入りタイヤの製造方法の加硫工程における磁場及び／又は電場の方向を示す図である。 本発明の空気入りタイヤの製造方法のゴム部材の押出工程における磁場及び／又は電場の方向を示す図である。

符号の説明

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
５ ビードコア
６ ベルト
７ 生タイヤ
８ 加硫機
９ 板状ゴム部材

Claims (6)

1. 少なくともトレッド部に繊維状の熱伝導性フィラーを含むタイヤにおいて、前記繊維状の熱伝導性フィラーがタイヤ径方向に配向していることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 更に、サイドウォール部に前記繊維状の熱伝導性フィラーを含み、該繊維状の熱伝導性フィラーがタイヤ幅方向に配向していることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記繊維状の熱伝導性フィラーが炭素繊維であることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 少なくともトレッド部に繊維状の熱伝導性フィラーを含む生タイヤを成形する工程と、
   該生タイヤの半径方向内側から外側に磁場及び／又は電場をかけながら、該生タイヤを加硫する工程と
   を含む空気入りタイヤの製造方法。
5. 繊維状の熱伝導性フィラーを含むゴム組成物を用いて板状ゴム部材を押出成形する際に、該板状ゴム部材の厚さ方向に磁場及び／又は電場をかけて該板状ゴム部材を押出成形する工程と、
   前記押出成形で得られた板状ゴム部材を裁断し、該裁断された板状ゴム部材をトレッド部に配置して生タイヤを成形する工程と、
   該生タイヤを加硫する工程と
   を含む空気入りタイヤの製造方法。
6. 更に、前記裁断された板状ゴム部材をサイドウォール部に配置して生タイヤを成形する工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の空気入りタイヤの製造方法。

Images