JP2007106166A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】２層構造のサイドウォールにおいて、接着性、耐オゾン性、外観および耐亀裂成長性に優れ、さらに安価な空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】外層と内層からなるサイドウォールを有する空気入りタイヤであって、該外層が、（Ａ）２０〜４５重量％のエチレンプロピレンジエンゴムを含有するゴム成分を有するゴム組成物から構成され、該内層が、（Ｂ）ゴム成分１００重量部に対して炭酸カルシウムを２０〜８０重量部含有するゴム組成物から構成された空気入りタイヤ。
【選択図】図１

Description

本発明は、外層および内層からなるサイドウォールを有する空気入りタイヤに関し、より詳細には、低コストであり、充分な物性を示す空気入りタイヤに関する。

従来、図１（ａ）に示すように、カーカスの側面を被覆保護するサイドウォールが、カーカスに隣接する内層と、その外側に配設した外層の２層構造をとるものである場合、サイドウォールは、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）などの主鎖中二重結合の含有率の高いゴムを主成分として含有していた。これらの高不飽和度ゴム分子中の二重結合はオゾンと反応して解重合する性質があるため、タイヤを紫外線の強い場所、あるいは空気中のオゾン濃度の高い雰囲気中に放置すると、亀裂、いわゆるオゾンクラックが発生する。これを防ぐため、サイドウォールのゴム組成物には、アミン系の老化防止剤、ワックスなどの抗オゾンクラック剤などが配合されていた。

しかし、このような抗オゾンクラック剤を添加したゴム組成物を主成分とするサイドウォールを有する空気入りタイヤにおいては、保管中に抗オゾンクラック剤がサイドウォールの表面にブルームして、あたかも埃が付着したような外見を呈する。さらに、アミン系老化防止剤は、空気や日光に曝されると茶色に変色する性質があるので、ブルームによりサイドウォールの表面に移行してサイドウォールを変色させ、商品価値を低下させていた。一方、変色を改善させるために老化防止剤の配合量を減ずれば、亀裂の発生が早くなり、耐久性が低下する問題があった。

そこで、近年、不飽和結合の含有率の少ない低不飽和度ゴムを使用して、ゴム成分自体の耐オゾン性を高め、ブルームや変色の原因となる抗オゾン剤含有量を減量し、ゴム成分としてエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）を配合したゴム組成物を用いた空気入りタイヤが検討されてきた。

ＥＰＤＭは、ＮＲやブタジエンゴム（ＢＲ）などと比較して、不飽和結合の割合が非常に低く、耐候性に優れるため、好ましいが、他のジエン系ゴムに比べて高価であるため、ＥＰＤＭの含有率が高くなると、サイドウォール、ひいては空気入りタイヤ自体の高価格化の原因となる問題があった。また、ＥＰＤＭは、その不飽和結合の割合が少ないことから、ＥＰＤＭの含有率が多くなると、タイヤの他部分のゴムとの接着性が低下する問題もあった。

特許文献１には、外層に特定のＥＰＤＭを配合させたゴム組成物が開示されているが、コストを充分に低減させたものではなかった。

特開平８−２３１７７２号公報

本発明は、外層および内層の２層構造からなるサイドウォールにおいて、接着性、耐オゾン性、外観および耐亀裂成長性に優れ、さらに、安価な空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、外層および内層からなるサイドウォールを有する空気入りタイヤであって、該外層が、（Ａ）２０〜４５重量％のエチレンプロピレンジエンゴムを含有するゴム成分を有するゴム組成物から構成され、該内層が、（Ｂ）ゴム成分１００重量部に対して炭酸カルシウムを２０〜８０重量部含有するゴム組成物から構成された空気入りタイヤに関する。

前記空気入りタイヤにおいて、サイドウォール全体の厚さに対するサイドウォール内層の厚さの比は０．２〜０．８であることが好ましい。

本発明によれば、外層および内層の２層構造からなるサイドウォールにおいて、外層を特定のエチレンプロピレンジエンゴムを含む組成物で構成し、さらに、内層を安価な補強剤である炭酸カルシウムを配合した組成物で構成することにより提供される空気入りタイヤは、低コストで生産されるうえに、ブルーム現象による変色をひきおこす老化防止剤などの抗オゾンクラック剤を配合せずとも、充分な耐オゾン性、外観および耐亀裂成長性を示すことができ、さらにはカーカス部との剥離を抑制することができる。

本発明の空気入りタイヤは、外層と内層の２層構造を有するサイドウォールを含む。

前記外層は、（Ａ）２０〜４５重量％のエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）を含有するゴム成分を含むゴム組成物からなる。

ゴム成分（Ａ）として用いられるＥＰＤＭにおいて、エチレンおよびプロピレンを除いた第３成分としてのジエンの種類は、特に制限はないが、架橋性、耐老化性、耐オゾン性などの観点から、エチリデンノルボルネン（ＥＮＢ）、ジシクロペンタジエン（ＤＣＰ）および１，４−ヘキサジエン（１，４−ＨＤ）が好ましい。

ＥＰＤＭのエチレン／プロピレン比率は、５０／５０〜８０／２０が好ましい。ＥＰＤＭのエチレン／プロピレン比率が５０／５０未満では、外層ゴムと内層ゴムとの接着力が低下する傾向がある。また、ＥＰＤＭのエチレン／プロピレン比率が８０／２０をこえると、ポリマーの結晶化が促進され、ゴム弾性を示しにくくなり、低温特性および耐寒性能が低下する傾向がある。

ゴム成分（Ａ）中のＥＰＤＭの含有率は、２０重量％以上、好ましくは２５重量％以上である。ＥＰＤＭの含有率が２０重量％未満では、耐オゾン性が著しく低下する。また、ＥＰＤＭの含有率は、４５重量％以下、好ましくは４０重量％以下である。ＥＰＤＭの含有率が４５重量％をこえると、内層と外層との接着性および耐屈曲疲労性が低下し、さらに、ＥＰＤＭが高価であるため、コストアップする。

前記ゴム成分（Ａ）としては、ＥＰＤＭのほかに、サイドウォール用ゴム組成物のゴム成分として一般に用いられるものであればとくに制限はなく、たとえば、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）などがあげられ、これらは１種を配合して用いても、または２種以上を配合して用いてもいい。なかでも、発熱性や耐屈曲疲労性などをバランスよく向上させられることから、ＮＲおよび／またはＢＲをＥＰＤＭと併用することが好ましい。

外層を構成するゴム組成物（以下、外層用ゴム組成物）には、上記ゴム成分（Ａ）の他に、カーボンブラックなどの補強剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、軟化剤、硫黄、加硫促進剤などの従来ゴム工業で使用される配合剤を配合することができる。

外層用ゴム組成物には、一般的な老化防止剤を配合することもできるが、ゴム成分（Ａ）１００重量部に対する老化防止剤の含有量は、５重量部以下が好ましく、３重量部以下がより好ましい。老化防止剤の含有量が５重量部をこえると、老化防止剤がサイドウォール表面にブルームして変色する傾向があり、好ましくない。

また、外層用ゴム組成物には、一般的なワックスを配合することもできるが、ゴム成分（Ａ）１００重量部に対するワックスの含有量は、２重量部以下が好ましく、１重量部以下がより好ましい。ワックスの含有量が２重量部をこえると、サイドウォール表面にブルームするため、好ましくない。

ゴム（Ａ）および前記配合剤は、バンバリーミキサー、オープンロールなどを用いて、通常の方法により混練される。

サイドウォールの内層は、（Ｂ）ゴム成分および炭酸カルシウムを有するゴム組成物から構成される。

ゴム成分（Ｂ）としては、とくに制限はなく、たとえば、ＮＲ、ＢＲ、ＩＲ、ＳＢＲ、ＩＩＲ、ＥＰＤＭなどがあげられ、これらは単独で用いても、２種以上を配合して用いてもよい。なかでも、コストを低減できることから、ＮＲ、ＢＲ、ＩＲ、ＳＢＲが好ましく、ＮＲとＢＲを配合して用いるのがより好ましい。

炭酸カルシウムは、サイドウォールの外層ではなく、内層に必須として配合される。サイドウォールの外層に炭酸カルシウムを配合した場合、耐亀裂成長性および機械的強度が低下する傾向があり、好ましくない。

炭酸カルシウムの平均粒子径は０．０１〜５０μｍが好ましい。平均粒子径が０．０１μｍ未満では、分散性が悪化し、作業性が低下する傾向がある。また、平均粒子径が５０μｍをこえると、ゴム補強性が悪化する傾向がある。

ゴム成分（Ｂ）１００重量部に対して、炭酸カルシウムの配合量は、２０重量部以上、好ましくは３０重量部以上である。炭酸カルシウムの配合量が２０重量部未満では、炭酸カルシウムの配合による充分なコストダウンの効果が得られない。また、炭酸カルシウムの配合量は、８０重量部以下、好ましくは６５重量部以下である。炭酸カルシウムの配合量が８０重量部をこえると、コストは低減できるが、接着性、破壊強度、耐亀裂成長性および耐久性が低下する。

内層を構成するゴム組成物（内層用ゴム組成物）には、上記ゴム成分（Ｂ）および炭酸カルシウムの他に、カーボンブラックなどの補強剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、オイル、硫黄、加硫促進剤などの従来ゴム工業で使用される配合剤を配合することができる。

内層用ゴム組成物には、一般的な老化防止剤を配合することもできるが、ゴム成分（Ｂ）１００重量部に対する老化防止剤の含有量は、３重量部以下が好ましく、１．５重量部以下がより好ましい。老化防止剤の含有量が３重量部をこえると、発熱が増大する傾向があり、さらに、老化防止剤が内層から外層へ老化防止剤が移動する傾向もあり好ましくない。

また、内層用ゴム組成物には、一般的なワックスを配合することができるが、ゴム成分（Ｂ）１００重量部に対するワックスの含有量は、２重量部以下が好ましく、１重量部以下がより好ましい。ワックスの含有量が２重量部をこえると、発熱が増大する傾向があり、好ましくない。

ゴム（Ｂ）、炭酸カルシウムおよび前記配合剤は、バンバリーミキサー、オープンロールなどを用いて、通常の方法により混練される。

本発明の空気入りタイヤは、シート状にした未加硫の外層用ゴム組成物、およびシート状にした未加硫の内層用ゴム組成物を重ね合わせて未加硫サイドウォールを作製し、さらに他のタイヤ部と貼り合わせて得られた未加硫空気入りタイヤを加硫することにより作製される。

得られたサイドウォール部の内層の厚みは、０．５ｍｍ以上が好ましく、２ｍｍ以上がより好ましい。内層の厚みが０．５ｍｍ未満では、補強性が低下する傾向がある。また、内層の厚みは、４ｍｍ以下が好ましく、３．５ｍｍ以下がより好ましい。内層の厚みが４ｍｍをこえると、転がり抵抗に劣り、さらに、コストアップする傾向がある。ここで、サイドウォールの内層の厚みとは、図１（ｂ）におけるＴ₁をいう。

サイドウォール部の外層の厚みは、０．４ｍｍ以上が好ましく、０．６ｍｍ以上がより好ましい。外層の厚みが０．４ｍｍ未満では、補強性が低下する傾向がある。また、外層の厚みは、３．５ｍｍ以下が好ましく、２ｍｍ以下がより好ましい。外層の厚みが３．５ｍｍをこえると、コストアップする傾向がある。ここで、サイドウォールの外層の厚みとは、図１（ｂ）におけるＴ₂をいう。

サイドウォール全体の厚さに対するサイドウォール内層の厚さの比（内層の厚み／内外層の総厚み）は、０．２以上、好ましくは０．３以上である。内層の平均厚み／内外層の総厚みが０．２未満では、充分なコストダウンの効果が得られない傾向がある。内層の平均厚み／内外層の総厚みは、０．８以下、好ましくは０．６以下である。内層の平均厚み／内外層の総厚みが０．８をこえると、耐亀裂成長性が低下する傾向がある。ここで、サイドウォール全体の厚さに対するサイドウォール内層の厚さの比とは、以下の式で表されるものをいう。

（サイドウォール全体の厚さに対するサイドウォール内層の厚さの比）
＝Ｔ₁／（Ｔ₁＋Ｔ₂）

本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

実施例および比較例において用いた各種薬品について、以下に説明する。
天然ゴム（ＮＲ）：ＲＳＳ♯３
ブタジエンゴム（ＢＲ）：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ
エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）：住友化学工業（株）製のＥＳＰＲＥＮＥ ５０２
カーボンブラック：東海カーボン（株）製のＮ５５０
炭酸カルシウム：白石工業（株）製の白艶華ＣＣ（平均粒子径：１μｍ）
酸化亜鉛：東邦亜鉛（株）製の銀嶺Ｒ
ステアリン酸：日本油脂（株）製の桐
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックワックス
老化防止剤：住友化学工業（株）製の６Ｃ
オイル：出光興産（株）製のダイアナプロセス ＡＨ−２４
硫黄：軽井沢硫黄（株）製の粉末硫黄
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１〜６および比較例１〜４
表１の外層サイドウォール（外層ＳＷ）に記載の配合内容にしたがって、硫黄および加硫促進剤を除く材料を、バンバリーミキサーを用いて１５０℃で３分間混練りし、つぎに、得られた混練物に硫黄および加硫促進剤を添加し、オープンロールで７０℃で５分間混練りし、実施例１〜６および比較例２〜４に使用する外層用未加硫ゴム組成物を作製した。

また、表１の内層サイドウォール（内層ＳＷ）に記載の配合内容にしたがって、硫黄および加硫促進剤を除く材料を、バンバリーミキサーを用いて１５０℃で３分間混練りし、つぎに、得られた混練物に硫黄および加硫促進剤を添加し、オープンロールで７０℃で５分間混練りし、実施例１〜６および比較例２〜４に使用する内層用未加硫ゴム組成物を作製した。

なお、従来の一層構造のサイドウォールに用いられているゴム組成物を比較例１とし、上記外層用ゴム組成物の作製方法と同様の方法で作製した。

上記配合方法に従って配合した外層用未加硫ゴム組成物と内層用未加硫ゴム組成物とを、外層と内層の厚みの比が４：６となるようにして重ね合わせ、これを１７０℃で１０分間プレス加硫することにより、実施例１〜６および比較例２〜４の加硫ゴム組成物を作製した。なお、比較例１については、上記配合方法に従って配合した未加硫ゴム組成物を１７０℃で１０分間プレス加硫することにより、加硫ゴム組成物を作製した。

上記作製方法によって得られたゴム組成物を用い、下記評価方法により、接着性、耐オゾン性、外観および耐屈曲性を評価した。

（接着性試験）
上記作製方法によって得られた加硫ゴム組成物から、幅２ｃｍの加硫ゴムシートを切り出し、接着性試験用の試験片を作製した。作製したゴム試験片を１０ｍｍ／ｍｉｎの引張速度で剥離し、剥離界面の状態を目視観察した結果により評価した。なお、比較例１のゴム組成物は、一層構造なので、接着性試験は行なっていない。
○：内層用ゴムシート／外層用ゴムシート界面で剥離せず、凝集破壊していた
△：内層用ゴムシート／外層用ゴムシート界面で、一部界面が剥離していた
×：内層用ゴムシート／外層用ゴムシート界面で界面が剥離していた

（耐オゾン性）
上記作製方法によって得られた加硫ゴム組成物から、加硫ゴム試験片を切り出し、ＪＩＳ Ｋ ６２５９「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴム−耐オゾン性の求め方」に準じて、温度４０℃、オゾン濃度５０ｐｐｍ、伸長率２０％の条件下で、７２時間放置し、試験片の亀裂状態を評価した。
○：肉眼で認められる亀裂がまったくなし
△：肉眼で見える程度の亀裂が少数存在
×：比較的大きく、深い亀裂が多数存在

（外観）
上記作製方法によって得られた加硫ゴム組成物から、厚み４ｍｍの加硫ゴム試験片を切り出し、雨水がかからないように屋外に３０日間放置した。その後、外観を目視で観察し、評価した。
○：変色なし
×：変色あり

（耐屈曲性）
上記作製方法によって得られた加硫ゴム組成物から、加硫ゴム試験片を切り出し、ＪＩＳ Ｋ ６２６０「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴムのデマチャ屈曲亀裂試験方法」に準じて、加硫ゴム試験片を１０万回繰り返し屈曲させたときの亀裂の成長長さ（ｍｍ）で測定し、実施例１の耐屈曲性指数を１００とし、下記計算式により、指数表示した。耐屈曲性指数が大きいほど、亀裂が成長しにくく、耐屈曲性に優れることを示す。
（耐屈曲性指数）＝（実施例１の亀裂成長長さ）
÷（各配合の亀裂成長長さ）×１００

（外層ＳＷコスト）
比較例１の外層ゴム組成物のコストを１００とし、その他の各配合の外層用ゴム組成物のコストを指数表示した。指数が小さいほど低コストで好ましいことを示す。

（内層ＳＷコスト）
比較例１の外層ゴム組成物のコストを１００とし、その他の各配合の内層用ゴム組成物のコストを指数表示した。指数が小さいほど低コストで好ましいことを示す。

（ＳＷ全体のコスト）
ＳＷ全体のコストは下記計算式により、指数表示した。
（全体のコスト指数）＝
（外層のコスト指数）×（ＳＷ全体の厚さに対するＳＷ外層の厚さの比）＋（内層のコスト指数）×（ＳＷ全体の厚さに対するＳＷ内層の厚さの比）

上記試験結果を表１に示す。

外層にＥＰＤＭを配合した実施例１〜４では、いずれも、従来の一層構造である比較例１と比較して、外観および耐オゾン性が優れている。

さらに、内層に炭酸カルシウムを配合していない比較例３と比較して、接着性、耐オゾン性、外観および耐屈曲性の物性を低下させることなく、コストを低減させることができる。

次に、実施例２および４の外層用未加硫ゴム組成物を用いた厚み１．２ｍｍの外層と、内層用未加硫ゴム組成物を用いた厚み２．４ｍｍの内層とを重ねてサイドウォール形状に成形し、他のタイヤ部材と貼りあわせ、１７０℃で１０分間プレス加硫することにより、実施例１および２の空気入りタイヤ（サイズ：１８５／７０Ｒ１４）を製造した。また、比較例１の未加硫ゴム組成物を用いて、サイドウォール形状に成形し、他のタイヤ部材と貼りあわせ、１７０℃で１０分間プレス加硫することにより、比較例１の空気入りタイヤ（サイズ：１８５／７０Ｒ１４）を製造した。

実施例２および４ならびに比較例１のタイヤを、２０００ｃｃの後輪駆動（ＦＲ車）方式の車両にたすき掛けで取付け、２０００ｋｍ走行させた。

上記試験結果を表２に示す。

走行後のタイヤを観察したところ、実施例２および４のタイヤのサイドウォールにおいては、変色やクラックは認められなかった。比較例のタイヤのサイドウォール部にはクラックは認められなかったが、赤茶色に変色していた。

（ａ）は本発明における空気入りタイヤのサイドウォールの断面図であり、（ｂ）は領域Ｘを拡大した図である。

符号の説明

１ サイドウォール外層
２ サイドウォール内層
３ カーカス
Ｔ₁ サイドウォール内層の厚さ
Ｔ₂ サイドウォール外層の厚さ

Claims (2)

1. 外層および内層からなるサイドウォールを有する空気入りタイヤであって、
   該外層が、（Ａ）２０〜４５重量％のエチレンプロピレンジエンゴムを含有するゴム成分を有するゴム組成物から構成され、
   該内層が、（Ｂ）ゴム成分１００重量部に対して炭酸カルシウムを２０〜８０重量部含有するゴム組成物から構成された空気入りタイヤ。
2. サイドウォール全体の厚さに対するサイドウォール内層の厚さの比が０．２〜０．８である請求項１記載の空気入りタイヤ。

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