JP2010018202A

JP2010018202A - 空気入りランフラットタイヤ

Info

Publication number: JP2010018202A
Application number: JP2008181743A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Hashimoto; 佳昌橋本
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2008-07-11
Filing date: 2008-07-11
Publication date: 2010-01-28
Anticipated expiration: 2028-07-11
Also published as: JP5251320B2

Abstract

【課題】断面三日月状の硬質ゴムからなるサイド補強層を有する空気入りランフラットタイヤにおいて、軽量化を図りながらランフラット耐久性を大きく向上させることができる空気入りランフラットタイヤを提供すること。
【解決手段】左右のサイドウォール部にそれぞれ断面三日月状の硬質ゴムからなるサイド補強層を挿入し、タイヤ内面にインナーライナー層を配置した空気入りランフラットタイヤにおいて、前記インナーライナー層とサイド補強層の少なくとも一方に、潤滑剤を内包した中空カプセルを配合した空気入りランフラットタイヤ。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りランフラットタイヤに関し、さらに詳しくは、軽量化を図りながらランフラット耐久性を向上するようにした空気入りランフラットタイヤに関する。

ランフラット用の空気入りタイヤには、左右のサイドウォール部に断面三日月状の硬質ゴムからなるサイド補強層を挿入し、そのサイド補強層により荷重を支持するようにした自己支持型のものと、空気入りタイヤは通常タイヤと同じであるが、ホイール側に中子支持体を装着し、この中子支持体によりタイヤの内面から荷重を支持するようにした中子支持型のものとがある。

このうち、前者の自己支持型の空気入りランフラットタイヤ１００では、図６に示すように、ランフラット走行時にサイドウォール部が内側に湾曲すると共に、トレッド部１０２が両端部を接地させて中央部を反り上がらせた状態にする。そのため、トレッド部１０２の両外側のバットレス部１０３が強く折り曲げられた状態になり、図中に円Ｃで囲む領域のインナーライナー層同士が強く接触を行うことにより摩擦により発熱し、やがて破壊に至るという現象がある。１０１はリムである。

このような破壊現象を防止し、ランフラット耐久性を向上するようにするためには、サイドウォール部に層に挿入した断面三日月状のサイド補強層１０４の体積を大きくすればよい。しかし、サイド補強層１０４の体積を増加するとタイヤ重量が増大するため、通常走行時の燃費を増大させてしまうという問題がある。

一方、中子支持型の空気入りランフラットタイヤにおいては、ランフラット走行時の中子支持体とタイヤ内面との摩擦による発熱を抑制するための提案として、空気入りタイヤのトレッド部の内面および中子支持体表面の少なくとも一方に潤滑剤を含有する潤滑剤層を形成することが提案されている（特許文献１）。

しかし、この特許文献１に記載の中子支持型ランフラットタイヤは、トレッド内面の発熱を抑制するというものであるので、前述した自己支持型の空気入りランフラットタイヤにそのまま適用したとしても、破壊発生箇所がバットレス部付近である自己支持型のサイド補強層を有する空気入りランフラットタイヤのランフラット耐久性の向上には寄与するものではない。
特開２００４−１７５２２２号公報

本発明の目的は、上述したような点に鑑み、断面三日月状の硬質ゴムからなるサイド補強層を有する空気入りランフラットタイヤにおいて、軽量化を図りながらランフラット耐久性を大きく向上させることができる空気入りランフラットタイヤを提供することにある。

上述した目的を達成する本発明のランフラットタイヤは、左右のサイドウォール部にそれぞれ断面三日月状の硬質ゴムからなるサイド補強層を挿入し、タイヤ内面にインナーライナー層を配置した空気入りランフラットタイヤにおいて、前記インナーライナー層とサイド補強層の少なくとも一方に、潤滑剤を内包した中空カプセルを配合した空気入りランフラットタイヤである。

本発明の空気入りランフラットタイヤによれば、サイド補強層を有するランフラットタイヤにおいて、インナーライナー層とサイド補強層の少なくとも一方に、潤滑剤を内包した中空カプセルを配合したので、そのインナーライナー層及び／又はサイド補強層の軽量化によりランフラットタイヤ全体の軽量化が達成でき、通常走行時の燃費低減を図ることができる。また、ランフラット走行時にはバットレス部のタイヤ内面が接触してゴムが摩減するとき、中空カプセル内の潤滑剤が染み出ることにより摩擦を抑えることができるため、ランフラットタイヤ耐久性を向上させることができるのである。

以下、本発明の空気入りランフラットタイヤについて具体的に説明する。

図１に示す本発明にかかる空気入りランフラットタイヤ１において、２はトレッド部、３はサイドウォール部、４はビード部、６はビードフィラーである。バットレス部５はサイドウォール部３の径方向外側に位置し、かつトレッド部２の端部外側に連続するように形成されている。ビード部４に挿入された左右のビードコア７間に跨がるようにカーカス層８が配置され、そのカーカス層８の外周側に、スチールコードからなるベルト層９と有機繊維コードからなるベルトカバー層１０とが設けられている。タイヤ内面には空気透過防止用のインナーライナー層１１が設けられている。また、サイドウォール部３の内側には断面三日月状の硬質ゴムからなるサイド補強層１２が、カーカス層８とインナーライナー層１１との間に介在するように挿入されている。

上記インナーライナー層１１及びサイド補強層１２の少なくとも一方のゴム層は、図２に示すように、多数の中空カプセル１３が配合されており、その中空カプセル１３内には潤滑剤と共に気体が内包されている。この中空カプセル１３のゴム層中の配合密度は、インナーライナー層１１及び／又はサイド補強層１２の全体に均一であってもよいが、好ましくは、特に必要な領域ほど高い密度になるように分布させるのがよい。

図３の実施形態は、サイド補強層１２に中空カプセル１３を配合した場合において、中空カプセル１３のゴム層中の配合密度をサイド補強層１２のタイヤ径方向の外側域１４と内側域１５とで異ならせ、径方向外側域１４の配合密度の方を径方向内側域１５の配合密度よりも高くするようにしたものである。

前述したようにランフラット走行時には、特にバットレス部５におけるタイヤ内面同士が強く接触することにより摩耗したり、発熱したりするので、径方向外側域１４における中空カプセル１３の配合密度を高くしたことにより、タイヤ内面の摩耗や発熱を効果的に抑制し、ランフラット耐久性を向上することができる。

図４の実施形態は、同じくサイド補強層１２に中空カプセル１３を配合した場合において、サイド補強層１２のタイヤ内側域１６の中空カプセルの配合密度をタイヤ外側域１７の配合密度よりも高くなるように構成したものである。このようにタイヤ内側域全体の中空カプセルの配合密度を高くしたことにより、どの部分でタイヤ内面のゴム同士が接触しても摩耗や発熱を抑制することができる。

図５の実施形態は、インナーライナー層１１に中空カプセル１３を配合する場合において、インナーライナー層１１の厚さをバットレス部５に対応する領域のみ他の領域よりも大きくし、この領域に他領域よりも多量の中空カプセル１２が配置されるようにしたものである。

このようにインナーライナー層１１の厚さを大きくする領域Ａとしては、ベルトカバー層１０の端部からインナーライナー層１１に垂線を下ろした交点ｐと、タイヤ断面高さＨの中点ｑとの少なくとも前記２点ｐ、ｑ間の領域とし、この領域Ａにおけるインナーライナー層１１の厚さを、タイヤ赤道におけるインナーライナー層の厚さの１．２〜３．５倍にするとよい。このように少なくともバットレス部５に対応する領域でインナーライナー層の厚さを大きくすることにより、中空カプセルの絶対量が上記領域Ａ以外の部分よりも多量に配置されるため、ランフラット走行時にバットレス部５に対応するタイヤ内面が摩耗破断しないように抑制することができる。上記領域Ａの厚さがタイヤ赤道におけるインナーライナー層の厚さの３．５倍を超える場合には質量が大きくなりすぎるため好ましくなく、また、１．２倍未満であると上述した有利な効果が小さくなる。

なお、上述した図示の実施形態では、いずれもサイド補強層１２をカーカス層８の内側に配置しているが、本発明では、カーカス層８とサイド補強層１２の位置関係はそれだけに限定されず、サイド補強層１２をカーカス層８のタイヤ外側に配置するものであってもよい。特に、カーカス層を２プライ以上設けたタイヤでは、それらのカーカス層間に配置することが好ましい。

本発明において、中空カプセルは、殻内に膨張ガスとともに潤滑剤を内包している構成からなる。

潤滑剤は、ナフテンオイル、パラフィンオイル、アロマオイル、シリコーンオイルのいずれかを使用することが好ましい。これらは、ゴム配合用として市販されているものを使用できるが、サイド補強層やインナーライナー層を構成するゴムとの相溶性等の点から非極性のものであることが好ましい。

中空カプセル１０の殻は特に限定しないが、熱可塑性樹脂からなるものがよく、この殻が熱によって気化または膨張して気体を発生する物質を内包するものが好ましい。この中空カプセルは、未加硫のゴム材に配合された後、グリーンタイヤに成形され、そのグリーンタイヤが加硫される前はカプセル内に膨張性物質を含んだ状態になっている。これが加硫時の熱により気化膨張して内部に空間を形成する。中空カプセルの製法は公知であり、また市販品も多数ある。好ましくは、この中空カプセルは、熱可塑性樹脂粒子中に熱によって気化または膨張して気体を発生させる物質と非極性オイル等からなる潤滑剤を内包したものが使用される。気化／膨張性の物質と潤滑剤との使用比率は、潤滑剤と気化膨張性の物質の合計重量において、潤滑剤の重量分率が１〜２０重量％であることが好ましい。

中空カプセルの殻を構成する熱可塑性樹脂としては、主成分となる単量体がニトリル系単量体（I）であり、このニトリル系単量体（I）と分子中に不飽和二重結合とカルボキシル基を有する単量体（II）と、２以上の重合性二重結合を有する単量体（III）とから重合した重合体が好ましい。

さらに好ましくは、中空カプセルの殻を構成する熱可塑性樹脂は、上記単量体(I)、（II）、（III）の他にさらに、膨張特性を調整するための共重合可能な単量体（IV）と共に重合して得られる重合体から構成されるものがよい。

各単量体の配合割合としては、好ましくはニトリル系単量体（I）を４０〜９０重量％、さらに好ましくは５０〜８５重量％を含み、また、好ましくは分子中に不飽和二重結合とカルボキシル基を有する単量体（II）を７〜５０重量％、さらに好ましくは１０〜４５重量％を含み、また、好ましくは２以上の重合性二重結合を有する単量体（III）を０．０５〜５重量％、さらに好ましくは０．２〜３重量％を含むようにするとよい。また、必要に応じて共重合させる膨張特性を調整するための共重合可能な単量体（IV）としては、０〜２０重量％、さらに好ましくは０〜１５重量％を含むようにするとよい。

上記の熱膨張性中空カプセルは、ゴム層に配合されない状態において、加熱膨張させた膨張体に荷重１５ＭＰａをかけた後の膨張体の体積保持率が好ましくは５０％以上、さらに好ましくは７０〜１００％の範囲である。また、これらの重合により熱膨張性中空カプセルを得るには、重合に際して、重合開始剤が油溶性の過酸化物またはアゾビス系化合物であり、かつ反応温度で１〜２５時間の半減期を有するものを使用するのが好ましい。

本発明において、使用することができるニトリル系単量体（I）としては、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリル、α−エトキシアクリロニトリル、フマロニトリル等およびこれらの混合物が例示される。特に、アクリロニトリルおよび／またはメタクリロニトリルが好ましい。単量体（I）の共重合比は、好ましくは３５〜９５重量％、より好ましくは４５〜９０重量％にするとよい。

分子中に不飽和二重結合とカルボキシル基を有する単量体（II）としては、例えば、アクリル酸（ＡＡ）、メタクリル酸（ＭＡＡ）、イタコン酸、スチレンスルホン酸またはナトリウム塩、マレイン酸、シトラコン酸およびこれらの混合物が例示される。単量体（II）の共重合比は、好ましくは４〜６０重量％、より好ましくは１０〜５０重量％にするとよい。単量体（II）の共重合比が４重量％未満では高温領域における膨張性が低下するおそれがある。

２以上の重合性二重結合を有する単量体（III）としては、たとえば、ジビニルベンゼン、ジビニルナフタレンなどの芳香族ジビニル化合物、メタクリル酸アリル、トリアクリルホルマール、トリアリルイソシアネート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオール（メタ）アクリレート、１，９−ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、重量平均分子量が２００のポリエチレングリコール（ＰＥＧ＃２００）ジ（メタ）アクリレート、重量平均分子量が４００のポリエチレングリコール（ＰＥＧ＃４００）ジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオール（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート等およびこれらの混合物が例示される。

共重合可能な単量体（IV）は、膨張特性を調整するために、追加して共重合してもよく、共重合可能な単量体（IV）としては、例えば、塩化ビニリデン、酢酸ビニル、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレートなどの（メタ）アクリル酸エステル、スチレン、スチレンスルホン酸またはそのナトリウム塩、α−メチルスチレン、クロロスチレンなどスチレン系モノマー、アクリルアミド、置換アクリルアミド、メタクリルアミド、置換メタクリルアミドなどを例示することができる。単量体（IV）は任意成分であり、これを添加するときは、共重合比は、好ましくは０．０５〜２０重量％、より好ましくは１〜１５重量％にするとよい。

中空カプセルの殻を形成する熱可塑性樹脂は、常法により懸濁重合して得ることができる。また、重合開始剤は、油溶性の過酸化物またはアゾビス系化合物であり、かつ反応温度での半減期が１〜２５時間、より好ましくは５〜２０時間のものが好ましい。重合開始剤としては、例えば、過酸化物化合物である過酸化ジアルキル、過酸化ジアルシル、ペルオキシ酸エステル、ペルオキシジカーボネートおよびアゾ化合物を例示することができる。

中空カプセルの殻中に内包する熱膨張性物質は、熱によって気化または膨張する特性をもち、１５０℃での蒸気圧が１．４〜３．０ＭＰａであるものを使用する。好ましくは、蒸気圧が１．５〜２．８ＭＰａであるものがよい。１５０℃での蒸気圧が１．４ＭＰａよりも低いと、中空カプセルの膨張前の平均粒径を小さくした場合に、膨張倍率を大きくすることができず、所望の大きさの樹脂被覆気泡を形成することができない。また、１５０℃での蒸気圧が３．０ＭＰａより高いと、加工安定性が低下するので好ましくない。なお、熱膨張性物質での１５０での蒸気圧は、ランキン−デュプレの蒸気圧式により近似される値とする。

このような熱膨張性物質としては、上記の蒸気圧を有するものであれば、特に限定されるものではないが、例えば、イソアルカン、ノルマルアルカン等の炭化水素からなる群から選ばれる少なくとも１種が例示される。イソアルカンとしては、イソブタン、イソペンタン、２−メチルペンタン、２−ルチルヘキサン、２，２，４−トリメチルペンタン等を挙げることができ、ノルマルアルカンとしては、ｎ−ブタン、ｎ−ブロパン、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、ｎ−オクタン等を挙げることができる。これらの炭化水素は、それぞれ単独で使用しても複数を組み合せて使用してもよい。また、上記以外の物質であっても、これらの炭化水素と混合することにより１５０℃での蒸気圧が１．４〜３．０ＭＰａになれば混合して使用することができる。

また、熱膨張性物質の好ましい形態としては、常温で液体の炭化水素に常温で気体の炭化水素を溶解させたものがよい。このような炭化水素の混合物を使用することにより、未加硫タイヤの加硫成形温度領域（１５０〜１９０℃）において、低温領域から高温領域にかけて十分な膨張力を得ることできる。

本発明において、上述した中空カプセルは、平均粒子径が１５〜５０μｍ程度と従来のものに比べて小さいものであり、このような中空カプセルの作成方法は、まず、単量体、重合開始剤、熱膨張性物質等を含む油性混合物を水系分散媒体中に油状液滴として分散した分散液を調整するものである。ここで、熱膨張性物質が常温で気体の炭化水素の場合は、十分に冷却した状態で行うことが好ましい。次いで、この分散液を従来から知られている方法により加熱し、懸濁重合を行うことにより中空カプセルを得ることができる。特に、また、平均粒径２０〜３０μｍの中空カプセルを得るためには、好ましくは特開平７−９６１６７号公報記載のように、連続式高速回転高剪断型攪拌分散機が使用される。

表１に示すゴム組成物の配合からなる、インナーライナー用ゴム組成物、サイド補強材用ゴム組成物を準備し、それぞれ中空カプセルの配合量を表２に示すとおりにしたインナーライナー層とサイド補強層を備えた５種の空気入りランフラットタイヤ５種（実施例１〜５）と、中空カプセルを配合していないインナーライナーとサイド補強層を使用した空気入りタイヤ（従来例）を製造した。

上記中空カプセルには、次のようにして製造したものを使用した。

固形分４０％のコロイダルシリカ４５ｇ、ジエタノールアミン−アジピン酸縮合物１ｇ、塩化ナトリウムを１５０ｇおよびイオン交換水５００ｇを混合後、ｐＨ３．５に調整して水系分散媒体を製造した。次いで、油系成分として、アクリロニトリル７０ｇ、メタクリロニトリル７０ｇ、メタクリル酸７０ｇ、エチレングリコールジメタクリレートを３ｇおよびアゾビス（２，４−ジメチリルバレロニトリル）１ｇを混合して均一溶液の単量体混合物を調整した。この単量体混合物に、イソペンテン２０ｇ、２−メチルペンタン３０ｇおよびアロマオイル２．６ｇを加え、オートクレーブに仕込み、水系分散媒体を更に仕込んだ。５分間７００ｒｐｍで仕込み物を撹拌後、オートクレーブ内を窒素置換し、反応温度６０℃で８時間反応させた。なお、反応圧力は０．５ＭＰａ、撹拌３５０ｒｐｍで行った。この反応により得られた熱膨張性中空カプセルの熱膨張性の分析を行った。

すなわち、パーキンエルマー社製のＴＭＡ−７型を用いて、特開平１１−２６１６号公報に記載の方法で膨張特性の分析を行ったところ、発泡開始温度は１５９℃、最大膨張温度は２１０℃であった。

上記６種類の空気入りランフラットタイヤについて、下記試験方法により転がり抵抗、ランフラット耐久性を測定し、その結果を表２に記載した。

評価は、従来例の転がり抵抗、ランフラット耐久性を１００とした指数で行った。指数が大きいほど性能が優れていることを意味する。

評価結果は、表２に示したとおりであり、本発明にかかる空気入りランフラットタイヤは、その軽量さから転がり抵抗に優れ、また、ランフラット耐久性にも非常に優れている。

（１）転がり抵抗
タイヤサイズ２２５／４５Ｒ１７のタイヤを、リム（１７×７1/2ＪＪ）に空気圧２３０ｋＰａでリム組みし、転がり抵抗試験機を用いて荷重４．５ｋＮでの転がり抵抗値を測定した。評価は、測定値の逆数を用いて比較した。

（２）ランフラット耐久性
２５００ｃｃＦＲ車の右側後輪にバルブコアを抜き０ｋＰａとした試験タイヤを装着し、４名乗車相当の荷重条件にて楕円形の周回路を左周りに９０ｋｍ／ｈで走行させ、故障が生じるまでの走行距離を測定して比較した。

本発明にかかる空気入りランフラットタイヤを示す子午線半断面図である。図１のタイヤのサイド補強層及び／又はインナーライナー層に中空カプセルが分散して配置されている状況を示す断面図である。本発明にかかる空気入りランフラットタイヤの他の例を示す子午線半断面図である。本発明にかかる空気入りランフラットタイヤの更に他の例を示す子午線半断面図である。本発明にかかる空気入りランフラットタイヤの更に他の例を示す子午線半断面図である。空気入りランフラットタイヤのランフラット走行時の状況を断面図で示す説明図である。

符号の説明

１空気入りランフラットタイヤ
２トレッド部
３インナーライナー層
４サイドウォール部
５バットレス部
６ビードフィラー
７ビードコア
８カーカス層
９ベルト層
１０ベルトカバー層
１１インナーライナー層
１２サイド補強層
１３中空カプセル
１４タイヤ径方向の外側域
１５タイヤ径方向の内側域
１６タイヤ内側域
１７タイヤ外側域
１００自己支持型の空気入りランフラットタイヤ
１０１リム
１０２トレッド部
１０３バットレス部
１０４サイド補強層
Ｈタイヤ断面高さ

Claims

左右のサイドウォール部にそれぞれ断面三日月状の硬質ゴムからなるサイド補強層を挿入し、タイヤ内面にインナーライナー層を配置した空気入りランフラットタイヤにおいて、前記インナーライナー層とサイド補強層の少なくとも一方に、潤滑剤を内包した中空カプセルを配合した空気入りランフラットタイヤ。
前記中空カプセルの殻が熱可塑性樹脂からなり、該殻の中に前記湿潤剤とともに気体を内包している請求項１記載の空気入りランフラットタイヤ。
前記湿潤剤が、ナフテンオイル、パラフィンオイル、アロマオイル、シリコーンオイルのいずれかである請求項１または２記載の空気入りランフラットタイヤ。
前記インナーライナー層及び／又はサイド補強層中の中空カプセルの配合量が、ゴム成分１００重量部に対して０．５〜２５重量部である請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りランフラットタイヤ。
前記サイド補強層に中空カプセルを配合した構成において、前記中空カプセルの配合密度を、前記サイド補強層の径方向外側領域を径方向内側領域よりも高くした請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りランフラットタイヤ。
前記サイド補強層に中空カプセルを配合した構成において、前記中空カプセルの配合密度を、前記サイド補強層のタイヤ内側領域をタイヤ外側領域よりも高くした請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りランフラットタイヤ。
前記インナーライナー層に中空カプセルを配合した構成において、トレッド部のベルト層を覆うベルトカバー層端部から前記インナーライナー層に垂線を下ろした交点からタイヤ断面高さの中点までの少なくとも前記２点間の領域におけるインナーライナー層の厚さを、タイヤ赤道におけるインナーライナー層の厚さの１．２〜３．５倍にした請求項１〜６のいずれかに記載の空気入りランフラットタイヤ。
前記中空カプセルの殻を構成する熱可塑性樹脂が、主成分となるニトリル系単量体（I）と、分子中に不飽和二重結合とカルボキシル基を有する単量体（II）と、２以上の重合性二重結合を有する単量体（III）とから重合した重合体である請求項２〜７のいずれかに記載の空気入りランフラットタイヤ。
前記単量体（I）、（II）、（III）に加えて、膨張特性を調整するための共重合可能な単量体（IV）から重合した重合体である請求項８に記載の空気入りランフラットタイヤ。
前記中空カプセルにおける潤滑剤の重量分率が１〜２０重量％である請求項１〜９のいずれかに記載の空気入りランフラットタイヤ。