JP2006282913A - ランフラットタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】低発熱性および高硬度を両立し、耐久性を改善されたサイド補強層またはビードエイペックスを有するランフラットタイヤを提供する。
【解決手段】ゴム成分１００重量部に対して、数平均分子量が３００〜１００００であり、Ｃ５系石油炭化水素を重合することで得られるＣ５系石油樹脂を１〜２０重量部、および薄板状天然鉱石を５〜１２０重量部含有するゴム組成物からなるサイド補強層またはビードエイペックスを有するランフラットタイヤ。
【選択図】なし

Description

本発明は、低発熱性および高硬度を両立し、耐久性を改善されたサイド補強層またはビードエイペックスを有するランフラットタイヤに関する。

現在、サイドウォール部の内側に配置された高硬度のサイド補強層を有するランフラットタイヤが実用化され、パンクにより空気圧が失われた状態になっても、ある程度の距離を走行できるようになった。これにより、スペアタイヤを常備する必要性がなくなり、車輌全体における重量の軽量化が期待できる。

しかし、ランフラットタイヤは、低内圧時の走行において、車の荷重をサイド補強層やビードエイペックスで支えるため、それらは走行時に大きな変形を繰り返すことで熱劣化し、破壊にいたるという問題があった。そのため、低内圧時の走行におけるランフラットタイヤの走行には、速度および走行距離に制限があった。

サイド補強層またはビードエイペックスへの加硫剤および加硫促進剤の配合量を増大させることで、サイド補強層またはビードエイペックスの硬度を高くして、低内圧時のランフラットタイヤの走行時における変形量を小さくし、エネルギーロスを抑制して低発熱化する方法が知られているが、サイド補強層またはビードエイペックスの強度が低下するため、やはり破壊にいたるという問題があった。

また、特許文献１には、サイドウォールに平板状雲母を含有したタイヤが開示されているが、ランフラットタイヤについての発明ではなく、低内圧時に走行することで、すぐにタイヤが破壊されるという問題があった。

特開２００４−２７００３号公報

本発明は、低発熱性および高硬度を両立し、耐久性の改善されたサイド補強層またはビードエイペックスを有するランフラットタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、ゴム成分１００重量部に対して、数平均分子量が３００〜１００００であり、Ｃ５系石油炭化水素を重合することで得られるＣ５系石油樹脂を１〜２０重量部、および薄板状天然鉱石を５〜１２０重量部含有するゴム組成物からなるサイド補強層またはビードエイペックスを有するランフラットタイヤに関する。

前記ランフラットタイヤにおいて、前記ゴム組成物の損失弾性率Ｅ”および複素弾性率Ｅ＊、ならびに破断強度Ｔ_Bは、下記式を満たすことが好ましい。
Ｅ”／（Ｅ＊）²≦７．０×１０^-9Ｐａ^-1
Ｔ_B≧１０ＭＰａ

本発明によれば、特定のＣ５系石油樹脂および薄板状天然鉱石を含有するゴム組成物をサイド補強層またはビードエイペックスに用いることにより、サイド補強層またはビードエイペックスの低発熱性および高硬度を両立し、耐久性の改善されたランフラットタイヤを提供することができる。

本発明のランフラットタイヤが有するサイド補強層またはビードエイペックスは、ゴム成分、Ｃ５系石油炭化水素を重合することで得られるＣ５系石油樹脂、および薄板状天然鉱石を含有するゴム組成物からなる。

ゴム成分は、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを含むジエン系ゴム（ＳＰＢ含有ジエン系ゴム）であることが好ましい。ＳＰＢ含有ジエン系ゴムとしては、例えば、宇部興産（株）製のＶＣＲ−３０３、４１２、６１７などのシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを含むブタジエンゴムなどを使用することができる。

ゴム成分としては、ＳＰＢ含有ジエン系ゴムのほかに、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＩＢＲ）、スチレン−イソプレン共重合ゴム、イソプレン−ブタジエン共重合ゴムなどのジエン系ゴムを用いてもよい。これらのゴム成分は単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

ゴム成分としては、ＳＰＢ含有ジエン系ゴムとともに、ＢＲおよび／またはＮＲを併用することが好ましい。ＢＲをゴム成分とすることによりサイド補強層またはビードエイペックスの低発熱性を満足させることができ、また、ＮＲをゴム成分とすることによりサイド補強層またはビードエイペックスの破壊を抑制することができる。

Ｃ５系石油樹脂は、Ｃ５系石油炭化水素を重合することで得られる。ここで、Ｃ５系石油炭化水素とは、ナフサの熱分解により得られるＣ５留分のことをいい、具体的には、イソプレン、１，３−ペンタジエン、ジシクロペンタジエン、ピペリレンなどのジオレフィン類や２−メチル−１−ブテン、２−メチル−２−ブテン、シクロペンテンなどのモノオレフィン類が挙げられる。

Ｃ５系石油樹脂は、Ｃ５系石油炭化水素とともに、その改質のために、モノマー骨格として、スチレン、ｏ−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、１，３−ジメチルスチレン、α−メチルスチレン、ビニルナフタレン、ビニルアントラセンなどの芳香族オレフィンなどを５０％未満重合したものでもよい。

Ｃ５系石油樹脂は、Ｃ５系石油炭化水素をハロゲン化アルミニウム触媒などにより重合することで得られることが好ましい。

Ｃ５系石油樹脂としては、コバルト含有有機化合物、またはニッケル含有有機化合物あるいはそれらの混合物とアルミニウム含有還元剤との反応生成物からなる触媒の存在下に不活性溶剤中で水素と接触させる方法（特公昭４２−８７０４号公報）、ニッケル、ラネーニッケル、クロム酸銅などをアルミナ、ケイソウ土などの担体に担持した担持型不均一触媒存在下に水素添加する方法（特公昭４３−６６３６号公報）、あるいはビス（シクロペンタジエニル）チタニウムジクロライドおよびアルキルリチウムからなる触媒存在下に水素と接触させて水素添加する方法（特開昭５９−１３３２０３号公報）などにより、不活性溶媒中で水素添加触媒の存在下に水素添加して、水素添加物を得、本発明に供する水素添加ブロック共重合体を合成することができる。

Ｃ５系石油樹脂の数平均分子量は３００以上、好ましくは６００以上である。数平均分子量が３００未満では、得られたランフラットタイヤの耐久性が充分なものではない。また、Ｃ５系石油樹脂の数平均分子量は１００００以下、好ましくは２０００以下である。数平均分子量が１００００をこえると、得られたランフラットタイヤの耐久性が充分なものではない。

Ｃ５系石油樹脂としては具体的に、クイントン（日本ゼオン（株）製）、マルカレッツ（丸善石油化学（株）製）、アルコン（荒川化学工業（株）製）などが挙げられる。

Ｃ５系石油樹脂の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して１重量部以上、好ましくは２重量部以上である。Ｃ５系石油樹脂の含有量が１重量部未満では、充分な効果が得られない。また、Ｃ５系石油樹脂の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して２０重量部以下、好ましくは１５重量部以下、より好ましくは１０重量部、さらに好ましくは６重量部以下である。Ｃ５系石油樹脂の含有量が２０重量部をこえると、得られたサイド補強層またはビードエイペックスの硬度が低下したり、発熱が高くなる。

本発明に用いられる薄板状天然鉱石としては、雲母類、クレー、タルクなどが挙げられるが、特に雲母類が好ましい。

雲母類としては、たとえば、カオリナイト、セリサイト、フロゴバイトおよびマスコバイトからなる群から選ばれる１種以上であることが好ましく、特に硬度および破壊強度のバランスの点で、セリサイトがより好ましい。これらは１種または２種以上組み合わせて用いてもよい。

前記薄板状天然鉱石のアスペクト比（厚さに対する最大径の比）は３以上であることが好ましく、５以上であることがより好ましく、１０以上であることがさらに好ましい。薄板状天然鉱石のアスペクト比が３未満では、充分なゴム硬度が得られない傾向がある。また、薄板状天然鉱石のアスペクト比は３０以下であることが好ましく、２０以下であることがより好ましい。アスペクト比が３０より大きいと、ゴムへの薄板状天然鉱石の分散が低下し、破壊強度が低下する傾向がある。なお、アスペクト比は、薄板状天然鉱石を電子顕微鏡で観察し、任意の粒子５０個について長径と短径を測定し、その平均長径ａおよび平均短径ｂより、ａ／ｂとして求められる。

前記薄板状天然鉱石の平均粒子径は２μｍ以上であることが好ましく、５μｍ以上であることがより好ましく、１０μｍ以上であることがさらに好ましい。平均粒子径が２μｍ未満では、粉砕にコストがかかるうえ、充分なゴム硬度が得られない傾向がある。また、薄板状天然鉱石の平均粒子径は３０μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましい。平均粒子径が３０μｍをこえると、薄板状天然鉱石が破壊の起点となり、耐屈曲疲労性が低下する傾向がある。なお、平均粒子径は、薄板状天然鉱石の長径の平均値をいう。

薄板状天然鉱石の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して５重量部以上、好ましくは１０重量部以上、より好ましくは１５重量部以上である。含有量が５重量部未満では、薄板状天然鉱石を配合することにより得られる効果が充分に得られない。また、薄板状天然鉱石の含有量は１２０重量部以下、好ましくは８０重量部以下、より好ましくは６０重量部以下である。含有量が１２０重量部をこえると、薄板状天然鉱石のゴムに対する分散が困難になるうえ、発熱しやすくなる。

本発明におけるゴム組成物には、前記ゴム成分、Ｃ５系石油樹脂および薄板状天然鉱石のほかに、補強用充填剤を配合することができる。補強用充填剤としては、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウムやクレーなどが使用できるが、強度の伸びのバランスからはカーボンブラック、シリカであることが好ましい。

また、本発明の効果を損なわない範囲で、通常のタイヤ工業において用いられる酸化亜鉛、ワックス、ステアリン酸、オイル、加硫剤、加硫促進剤などを含んでいてもよい。

本発明のランフラットタイヤは、前記ゴム組成物からなるサイド補強層またはビードエイペックスを有する。ここでサイド補強層とは、ランフラットタイヤのサイドウォール部の内側に配置されたライニングストリップ層のことをいい、ランフラットタイヤにおいてサイド補強層が存在することで、空気圧が失われた状態でも車輌を支えることができ、優れたランフラット耐久性を付与することができる。また、ビードエイペックスも同様に、優れたランフラット耐久性を付与することができる。

図１に、サイド補強層８およびビードエイペックス９を示す。図１に示すように、サイド補強層８はタイヤカーカスプライ３の内側に接してビード部７からショルダー部にわたって配置され、両端方向に厚さを漸減する三日月状に配置される。また、サイド補強層はカーカスプライ本体部分とその折返し部の間にビード部からトレッド部端にわたって配置される、あるいは複数のカーカスプライまたは補強プライの間に２層に配置される。

本発明のランフラットタイヤはとくに、ゴム組成物をサイド補強層およびビードエイペックスの両方に用いた場合に、とくに優れた効果を奏する。

本発明におけるゴム組成物は、破断強度（Ｔ_B）が１０ＭＰａ以上であることが好ましく、１２ＭＰａ以上であることがより好ましく、１４ＭＰａ以上であることがさらに好ましい。Ｔ_Bが１０ＭＰａ未満では、ランフラットタイヤによる走行時に、車輌の荷重により、該ゴム組成物から得られたサイド補強層またはクリンチエイペックスが屈曲してしまい、ランフラットタイヤとしての性能が著しく低下する傾向がある。

さらに、本発明のゴム組成物の損失弾性率（Ｅ”）および複素弾性率（Ｅ＊）は、下記式を満たすことが好ましい。
Ｅ”／（Ｅ＊）²≦７．０×１０^-9Ｐａ^-1
Ｅ”／（Ｅ＊）²は７．０×１０^-9Ｐａ^-1以下であることが好ましく、６．０×１０^-9Ｐａ^-1以下であることがより好ましい。Ｅ”／（Ｅ＊）²が７．０×１０^-9Ｐａ^-1より大きいと、低内圧時の走行において、タイヤの変形による発熱が大きくなり、ゴムの熱劣化を促進し、破壊に至る傾向がある。

実施例にもとづいて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

実施例において使用した各種薬品について、以下に記載する。
ＮＲ：ＲＳＳ＃３
ＢＲ１：宇部興産（株）製のＶＣＲ４１２（シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンの含有率１２重量％）
ＢＲ２：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｌ
カーボンブラックＦＥＦ：三菱化学（株）製のダイヤブラックＥ
セリサイト：日本フォラム（株）製のＫＭ−８（アスペクト比１５、平均粒子径１７μｍ）
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸「椿」
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２種
老化防止剤：住友化学工業（株）製のアンチゲン６Ｃ
シランカップリング剤：デグサジャパン（株）製のＳｉ−７５
不溶性硫黄：四国化成工業（株）製のミュークロンＯＴ
Ｃ５系石油樹脂：丸善石油化学（株）製のマルカレッツＴ−１００Ａ
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ

実施例１および比較例１〜３
表１に示す配合内容にしたがって、不溶性硫黄および加硫促進剤以外の成分を、１５０℃で４分間混練りした。得られた混練り物に不溶性硫黄と加硫促進剤を加えて８０℃で３分間練り込んでゴム組成物を得た。

サイドウォールの内側のサイド補強層として、実施例および比較例の各ゴム組成物からなるライニングストリップ層を配置した２４５／４０ＺＲ１８サイズの未加硫ランフラットタイヤを作製し、加硫することによりランフラットタイヤを製造し、以下の各評価を行なった。

＜破断強度Ｔ_B＞
ランフラットタイヤのライニングストリップ層より厚さ２ｍｍのシートを切り出し、ＪＩＳ Ｋ６２５１にしたがって、破断強度Ｔ_B（ＭＰａ）の評価を行なった。

＜Ｅ”／（Ｅ＊）²＞
ランフラットタイヤのライニングストリップ層より厚さ２ｍｍのシートを切り出し、（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータで測定温度７０℃、初期歪み１０％、動歪み±１％、周波数１０Ｈｚにて損失弾性率Ｅ”および複素弾性率Ｅ＊を測定し、Ｅ”／（Ｅ＊）²を算出した。

＜ランフラット性能＞
ランフラットタイヤを用いて、空気内圧０ｋＰａにてドラム上を８０ｋｍ／時の速度で走行し、タイヤが破壊されるまでの走行距離を比較した。比較例１を基準（１００）とし、それぞれ指数表示をした。数値が大きいほどランフラット耐久性に優れることを示す。

各評価結果を表１に示す。

本発明の一実施の形態におけるランフラットタイヤの断面図の右半分である。

符号の説明

１ タイヤ
２ サイドウォール部
３ カーカスプライ
４ ベルト層
５ トレッド部
６ ビードコア
７ ビード部
８ サイド補強層
９ ビードエイペックス

Claims (2)

1. ゴム成分１００重量部に対して、
   数平均分子量が３００〜１００００であり、Ｃ５系石油炭化水素を重合することで得られるＣ５系石油樹脂を１〜２０重量部、および
   薄板状天然鉱石を５〜１２０重量部含有するゴム組成物からなるサイド補強層またはビードエイペックスを有するランフラットタイヤ。
2. 前記ゴム組成物の損失弾性率Ｅ”および複素弾性率Ｅ＊、ならびに破断強度Ｔ_Bが下記式を満たす請求項１記載のランフラットタイヤ。
   Ｅ”／（Ｅ＊）²≦７．０×１０^-9Ｐａ^-1
   Ｔ_B≧１０ＭＰａ

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