JP2009149702A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】操縦安定性を向上するとともに転がり抵抗を低減した空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】トレッド部と、該トレッド部の両端からビード部に連なるサイドウォール部を備えた空気いりタイヤにおいて、前記サイドウォール部は、ジエン系ゴム成分１００質量部に対して、粒子径が１０〜１００μｍの中実ガラスビーズが３〜３０質量部配合されている前記空気入りタイヤ。前記サイドウォール部は内層と外層の２層で構成され、前記内層は、ジエン系ゴム成分１００質量部に対して、粒子径が１０〜１００μｍの中実ガラスビーズが３〜３０質量部配合されていることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、操縦安定性を向上するとともに転がり抵抗を低減した空気入りタイヤ、特にサイドウォール部に中実ガラスビーズを配合した空気入りタイヤに関する。

一般的に自動車の操縦安定性に関する基本性能の観点からは、タイヤを構成するゴム組成物は、エンジン伝達される駆動力のエネルギー損失を最小限にするために、タイヤのサイド部は高剛性で硬いものが望ましい。しかしサイドウォールゴムの剛性を高くすると、乗り心地性およびロードノイズが高くなる問題が生じる。

またタイヤの転がり抵抗を低減させ自動車の低燃費化を図ることも重要な要求特性である。そのためタイヤのトレッド部のゴム組成物にシリカを充填剤として配合する技術が開示されている。しかしトレッド部のゴム組成物は、ウエットグリップ性および耐摩耗性などの特性も併せて改善する必要があり、転がり抵抗性の改善とのバランスが重要となる。

サイドウォール部は、トレッド部についで転がり抵抗性に寄与するタイヤ部材であるが、該サイドウォール部を改良することで操縦安定性と転がり抵抗性を同時に満足することが重要な課題である。

サイドウォール部にシリカを配合した場合、転がり抵抗は低減するが、タイヤの耐久性や操縦安定性が低下する問題がある。また、従来から充填剤として使用されているカーボンブラックの配合量を減少することで転がり抵抗は低減するが、耐久性および操縦安定が低下する傾向がある。

なお、特許文献１（特開２００２−３０１９０２号公報）および特許文献２（特開２００５−２８０４０７号公報）には、サイドウォールゴムに中空の粒子を配合することが開示されている。しかし、サイドウォールゴム全体に中空の粒子を配合するため、ゴム組成物における粒子の容積が大きくなりすぎて耐カット性および耐亀裂性の低下をもたらす可能性があり、また操縦安定性の向上および転がり抵抗の低減を期待することはできない。
特開２００２−３０１９０２号公報 特開２００５−２８０４０７号公報

本発明はサイドウォール部のゴム組成物に中実ガラスビーズを配合することで、操縦安定性を向上するとともに転がり抵抗を低減した空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、トレッド部と、該トレッド部の両端からビード部に連なるサイドウォール部を備えた空気入りタイヤにおいて、前記サイドウォール部は、ジエン系ゴム成分１００質量部に対して、粒子径が１０〜１００μｍの中実ガラスビーズが３〜３０質量部配合されていることを特徴とする。

前記サイドウォール部は内層と外層の２層で構成され、前記内層は、ジエン系ゴム成分１００質量部に対して、粒子径が１０〜１００μｍの中実ガラスビーズが３〜３０質量部配合されていることが好ましい。前記内層のゴム組成物のＪＩＳ−Ａ硬度は４７以上で７０以下であり、前記外層のゴム組成物のＪＩＳ−Ａ硬度よりも硬いことが望ましい。また、前記中実ガラスビーズは粒子径が２０〜７０μｍの範囲がより好ましい。

本発明は、中実ガラスビーズを配合したゴム組成物をサイドウオール部、特に２層構造のサイドウオール部の内層に用いたため、空気入りタイヤの転がり抵抗の低減と共に、操縦安定性を向上することができる。

本発明は、トレッド部と、該トレッド部の両端からビード部に連なるサイドウォール部を備えた空気入りタイヤにおいて、前記サイドウォール部は、ジエン系ゴム成分１００質量部に対して、粒子径が１０〜１００μｍの中実ガラスビーズが３〜３０質量部配合されていることを特徴とする前記空気入りタイヤである。

＜タイヤの構造＞
図１に本発明の空気入りタイヤの断面図の右半分を示す。図１において空気入りタイヤ１は、トレッド部２とサイドウォール部３とビード部４を有している。さらに、ビード部４にはビードコア５が埋設され、一方のビード部４から他方のビード部にわたり、ビードコア５のまわりを両端が折り返して係止されるカーカス６と、該カーカス６のクラウン部外側には２枚のプライよりなるベルト層７が配置されている。

また、カーカス６には有機繊維コードがタイヤ周方向にほぼ９０°に配列されており、カーカス６とその折り返し部に囲まれる領域には、ビードコア５の上端からサイドウォール方向に延びるビードエーペックス８が配置される。

本発明の空気入りタイヤは乗用車用ラジアルタイヤの場合、図１に示すごとく、ベルト層７は、スチール、アラミドなどのコードよりなるプライの２枚をタイヤ周方向に対して、コードが通常５〜３０°の角度になるようにプライ間で相互に交差するように配置される。またカーカス６はポリエステル、ナイロン、アラミドなどの有機繊維コードがタイヤ周方向にほぼ９０°に配列されており、カーカスとその折り返し部に囲まれる領域には、ビードコア５の上端からサイドウォール方向に延びるＪＩＳ−Ａ硬度が７０〜９５の硬質ゴムのビードエーペックス８が配置される。

本発明の空気入りタイヤは乗用車用ラジアルタイヤの場合、図１に示すごとく、ベルト層７は、スチール、アラミドなどのコードよりなるプライの２枚をタイヤ周方向に対して、コードが通常５〜３０°の角度になるようにプライ間で相互に交差するように配置される。またカーカスはポリエステル、ナイロン、アラミドなどの有機繊維コードがタイヤ周方向にほぼ９０°に配列されており、カーカスとその折り返し部に囲まれる領域には、ビードコア５の上端からサイドウォール方向に延びる、ＪＩＳＡ硬度が７０〜９５の硬質ゴムのビードエーペックス８が配置される。

＜サイドウォール部＞
本発明の空気入りタイヤは、サイドウォール部３が、タイヤ軸方向内側に位置する内層と外側に位置する外層との２層で構成されることが望ましい。内圧充填時のタイヤ最大幅位置において、前記内層の厚さは、好ましくは０．６ｍｍ以上、より好ましくは０．９ｍｍ以上である。内層の厚さが０．６ｍｍ未満では、転がり抵抗の低減および操縦安定性の向上が十分期待できない。また、内層の厚さは、好ましくは２．１ｍｍ以下、より好ましくは１．８ｍｍ以下である。内層の厚さが２．１ｍｍをこえると耐亀裂性が低下する傾向がある。

前記サイドウォール部の外層の厚さは、好ましくは０．９ｍｍ以上、より好ましくは１．２ｍｍ以上である。外層の厚さが０．９ｍｍ未満では耐亀裂性が低下する傾向がある。また、外層の厚さは、好ましくは２．４ｍｍ以下、より好ましくは２．１ｍｍ以下である。外層の厚さが２．４ｍｍを超えるとサイドウォール部全体が厚くなり、乗り心地性が悪く、また転がり抵抗性の低減も十分できなくなる。

前記内層の厚さは、サイドウォールの厚さ全体の０．２倍以上、好ましくは０．３倍以上である。内層の厚さが０．２倍よりも小さいと、転がり抵抗性の低減効果が小さくなる。また、内層の厚さは、サイドウォールの厚さの０．８倍以下、好ましくは０．６５倍以下である。内層の厚さが０．８倍よりも大きいと、サイドウォール部の耐亀裂性が低下する。ここで、厚さの比は、サイドウォールゴムの総厚さに対する内層ゴムの厚さの比の平均値として求められる。

前記内層のゴム硬度はＪＩＳ−Ａ硬度で４７以上、より好ましくは５０以上である。ＪＩＳ−Ａ硬度が４７未満では操縦安定性が低下し、転がり抵抗性の低減は十分達成できない。一方、ＪＩＳ−Ａ硬度は７０以下、好ましくは６５以下である。ＪＩＳ−Ａ硬度が７０をこえると乗り心地が低下するとともにサイドウォール部の繰り返し屈曲変形に伴う屈曲劣化が生じやすくなる。

前記外層のゴム硬度はＪＩＳ−Ａ硬度は４０以上で５５以下が望ましい。ＪＩＳ−Ａ硬度が４０未満では操縦安定性が低下し、転がり抵抗性の低減は十分達成できない。一方、ＪＩＳ−Ａ硬度が５５をこえると乗り心地が低下するとともにサイドウォール部の繰り返し屈曲変形に伴う屈曲劣化が生じやすくなる。該外層のゴム硬度はＪＩＳ−Ａ硬度は、前記内層よりも硬度が低いことが望ましい。

＜サイドウォール部のゴム組成物＞
本発明の空気入りタイヤは、前記サイドウォール部のゴム組成物に、ジエン系ゴム成分１００質量部に対して、粒子径が１０〜１００μｍの中実ガラスビーズが３〜３０質量部配合されている。好ましくは、前記サイドウォール部の内層のゴム組成物に、ジエン系ゴム成分１００質量部に対して、粒子径が１０〜１００μｍの中実ガラスビーズが３〜３０質量部配合されている。

＜中実ガラスビーズ＞
本発明においてサイドウォール部３のゴム組成物に配合される、中実ガラスビーズは粒子径が１０μｍ以上で１００μｍ以下のものが使用される。粒子径が１０μｍ未満の場合は、サイドウォール部のゴム組成物に十分の硬度が得られず操縦安定性の向上および転がり抵抗の低減が十分でない。一方、粒子径が１００μｍを超えるとゴム組成物の強度が低下するとともに耐屈曲性が低下する。しかもゴムに混練する際、中実ガラスビーズの損傷、破壊が生じる。中実ガラスビーズの粒子径は、好ましくは２０μｍ〜７０μｍの範囲が好ましい。中実ガラスビーズは粒子径が種々の大きさのものが混在し得る。

＜ゴム成分＞
本発明では、サイドウォールのゴム組成物には、ゴム成分として天然ゴム、ポリイソプレンゴム、乳化重合スチレン−ブタジエン共重合ゴム、溶液重合スチレン−ブタジエン共重合ゴム（スチレン含量１０〜５０ｗｔ％、１，２結合量１０〜７０％）、高トランス含量スチレン−ブタジエン共重合ゴム、低シスポリブタジエンゴム、高シスポリブタジエンゴム、スチレン−イソプレン共重合ゴム、ブタジエン−イソプレン共重合ゴム、溶液重合スチレン−ブタジエン−イソプレン共重合ゴム、乳化重合スチレン−アクリルニトリル−ブタジエン共重合ゴムなどが挙げられる。特に天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴムあるいはスチレン−ブタジエン共重合ゴムなどのゴム成分が好ましい。

＜充填剤＞
本発明においてサイドウォールのゴム組成物に、カーボンブラック、たとえばＦＥＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦなど各種のグレードのものが用いられ、その配合量は通常１０〜１２０質量部の範囲である。カーボンブラックの配合量は、前記ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは４０質量部以上、より好ましくは５０質量部以上である。カーボンブラックの含有量が４０質量部未満では充分な補強効果が得られない傾向がある。また、カーボンブラックの含有量は、好ましくは７０質量部以下、より好ましくは６０質量部以下である。カーボンブラックの含有量が７０質量部をこえるとゴムとの結合が強くなりすぎ、耐屈曲性が劣る傾向がある。

前記サイドウォール部のゴム組成物には、カーボンブラックに替えて、またはカーボンンブラックと白色充填剤を併用することができる。白色充填剤としては具体的には、シリカ、クレー、アルミナ、タルク、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化チタンなどが挙げられ、これらは単独あるいは２種以上混合して用いることができる。特に好ましい白色充填剤としてはシリカ、クレー、水酸化アルミニウム、アルミナである。

＜配合剤＞
前記サイドウォール部のゴム組成物に、その他の配合剤として、加硫剤、加硫促進剤、軟化剤、白色充填剤、可塑剤、老化防止剤、カップリング剤などが配合される。

加硫剤としては、有機過酸化物系加硫剤もしくは硫黄系加硫剤のいずれであっても使用することが可能であり、それらの混合物であっても使用することができる。有機過酸化物系加硫剤としては、たとえば、ベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイドなどが好ましい。また、硫黄系加硫剤としては、たとえば、硫黄、モルホリンジスルフィドなどを使用することができる。これらの中では硫黄が好ましい。

加硫促進剤としては、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオウレア系、グアニジン系、ジチオカルバミン酸系、アルデヒド−アミン系またはアルデヒド−アンモニア系、イミダゾリン系、もしくは、キサンテート系加硫促進剤のうち少なくとも一つを含有するものを使用することが可能である。

軟化剤としては、プロセスオイル、潤滑油、パラフィン、流動パラフィン、石油アスファルト、ワセリンなどの石油系軟化剤；ヒマシ油、アマニ油、ナタネ油、ヤシ油などの脂肪油系軟化剤；トール油；サブ；蜜ロウ、カルナバロウ、ラノリンなどのワックス類；リノール酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ラウリン酸などが挙げられる。

老化防止剤（劣化防止剤）としては、アミン系、フェノール系、イミダゾール系、カルバミン酸金属塩、ワックスなどが挙げられる。

可塑剤としては、ＤＭＰ（フタル酸ジメチル）、ＤＥＰ（フタル酸ジエチル）、ＤＢＰ（フタル酸ジブチル）、ＤＨＰ（フタル酸ジヘプチル）などを使用することができる。

＜タイヤの製造方法＞
本発明の空気入りタイヤは公知の方法で製造することができる。特にサイドウォール部を２層で構成する場合は、前記各成分をオープンロール、バンバリーミキサーなどのゴム混練装置を用いて混練し、内層用および外層用のゴム組成物を得る。得られたゴム組成物を、それぞれシート状に形成し、所定の形状に張り合わせるか、または、２本の押出し機に装入して押出し機のヘッド出口で２層に形成して、２層構造のサイドウォールゴム部材を得る。これを、タイヤ成型機上にて、他のタイヤ部材と積層し、通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することにより空気入りタイヤを製造する。

神戸製鋼社製１．７Ｌバンバリーを用いて表１に示す配合剤（硫黄、加硫促進剤を除く）を混練した後、得られた混練り物に硫黄などの加硫剤、加硫促進材剤を加えて２軸ローラにて混合して未加硫ゴム組成物を製造した。

これをシート状に押し出し成形し、サイドウォール部（または、その内層）に用いて、未加硫タイヤを成形した。そして、１７５℃で１２分間、金型で加硫することで図１に示す構造でタイヤサイズが１９５／６５Ｒ１５の乗用車用ラジアルタイヤを試作した。タイヤカーカスにはポリエステルコード層を用い、コード角度をタイヤ周方向に９０°に配列し、さらにベルト層にはスチールコードをタイヤ周方向に２２°、プライ間で交差した２枚のプライを用いた。

サイドウォール部の基本ゴム配合は表１に示す。ここで、サイドウォール部及びその内層、外層のゴム配合と、それらのタイヤの操縦安定性と転がり抵抗性の評価結果を表２に示している。

＜操縦安定性＞
表１、表２に示すサイドウォール部用のゴム組成物を用いて１９５／６５Ｒ５のタイヤを試作した。このタイヤを用いてドライアスファルト路面のテストコースにて実車走行を行い、剛性感と、レーンチェンジの際のドライバーのフィーリング評価で操縦安定性を評価した。評価は５段階として、５点は性能が最も優れており、１点は性能が最も劣っている。

＜転がり抵抗性＞
表１、表２に示すサイドウォール部用のゴム組成物を用いて１９５／６５Ｒ５のタイヤを試作した。このタイヤを正規リム（６ＪＪ×１５）に装着してＳＴＬ社製の転がり抵抗試験機を用いて、内圧２３０ｋＰａ、時速８０ｋｍ／ｈ、荷重４９Ｎで転がり抵抗を測定した。転がり抵抗の測定値を荷重で除した転がり抵抗係数（ＲＲＣ）につき、各実施例および各比較例を、比較例１を１００として相対値として求めた。相対値が大きいほど転がり抵抗が小さく性能が良好である。

＜評価結果＞
表２において比較例１は、サイドウォール部のゴム組成物に中実ガラスビーズを混合していない例である。比較例２は、サイドウォール部のゴム組成物にガラスビーズを４０質量部配合した例である。一方、実施例１〜実施例３は、中実ガラスビーズをそれぞれ３質量部、１０質量部、３０質量部配合した例である。

中実ガラスビーズを３〜３０質量部配合することでより操縦安定性が向上していることが認められる。一方、転がり抵抗性はガラスビーズの配合量の増加するにしたがって低減される傾向にある。

実施例４、５は、サイドウォール部が、内層と外層の２層で構成され、内層に中実ガラスビーズが配合された例である。この場、操縦安定性の向上および転がり抵抗性の低減が特に優れている。

本発明の空気入りタイヤは、乗用車用タイヤ、ライトトラック用タイヤおよびトラックバス用タイヤの各種カテゴリーのタイヤに適用でき、操縦安定性および転がり抵抗性が低減が達成できる。

本発明の空気入りタイヤの断面図の右半分を示す。

符号の説明

１ 空気入りタイヤ、２ トレッド部、３ サイドウォール部、４ ビード部、５ ビードコア、６ カーカス、７ ベルト層、８ ビードエーペックス。

Claims (4)

1. トレッド部と、該トレッド部の両端からビード部に連なるサイドウォール部を備えた空気入りタイヤにおいて、前記サイドウォール部は、ジエン系ゴム成分１００質量部に対して、粒子径が１０〜１００μｍの中実ガラスビーズが３〜３０質量部配合されていることを特徴とする前記空気入りタイヤ。
2. 前記サイドウォール部は内層と外層の２層で構成され、前記内層は、ジエン系ゴム成分１００質量部に対して、粒子径が１０〜１００μｍの中実ガラスビーズが３〜３０質量部配合されている請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記内層のゴム組成物のＪＩＳ−Ａ硬度は４７以上で７０以下であり、前記外層のゴム組成物のＪＩＳ−Ａ硬度よりも硬いことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
4. 前記中実ガラスビーズは粒子径が２０〜７０μｍの範囲である請求項１記載の空気入りタイヤ。

Images