JP2013067707A - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Abstract
【課題】ケースコードとゴムのセパレーションを防止できる耐久性を有するとともに、軽量化、シート加工性、低燃費性、操縦安定性及び破断時伸びにも優れたインスレーションを有する空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】ジエン系ゴムと、平均長さ５０ｎｍ〜５μｍの棒状シリカ、及び／又は、平均粒径３〜１０μｍのタルクとを含み、該ジエン系ゴム１００質量部に対する該棒状シリカ及び該タルクの合計含有量が２〜３０質量部であるゴム組成物を用いて作製したインスレーションを有する空気入りタイヤに関する。
【選択図】なし
【解決手段】ジエン系ゴムと、平均長さ５０ｎｍ〜５μｍの棒状シリカ、及び／又は、平均粒径３〜１０μｍのタルクとを含み、該ジエン系ゴム１００質量部に対する該棒状シリカ及び該タルクの合計含有量が２〜３０質量部であるゴム組成物を用いて作製したインスレーションを有する空気入りタイヤに関する。
【選択図】なし
Description
本発明は、特定成分を配合したインスレーション（タイガム）を有する空気入りタイヤに関する。
空気入りタイヤには、通常、ビードコア間をトロイド状にのびる本体部と非伸張性のビードコアの廻りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部とを一体に有し、複数本のコードがトッピングゴムによって被覆されたプライにより構成され、タイヤの骨格をなすケースが配され、更に隣接する部材としてインスレーションが配されている。
スチールコードやアラミドコードなどで構成される伸び難い材質のコードを有するタイヤや、ポリエチレンコードやナイロンコードなど伸び易い材質のコードと厚みが薄いサイドウォールを有するタイヤには、バットレス部やクリンチ部において、加硫時にオープンスレッド（インスレーションの過剰なゴム流れ）が生じ易く、これがひどい場合、市場走行時にケースコードとゴムの剥離が生じてしまう。
具体的には、例えば、図１に示すスチールコードをトッピングしたトラック・バス用タイヤでは、加硫工程でインスレーションのゴム流れによって図２に示されるような波打ちが生じ易い。また、走行により波打ちが成長し、ケースコードとトッピングゴムの間に初期クラック、セパレーションが発生する場合がある（図３）。更に、図４に示すポリエステルなどの伸びやすいコードをトッピングした乗用車用タイヤでも特にサイドウォールの厚みが薄い場合には、加硫工程で波打ちが生じ易い。トラック・バス用タイヤと同じくセパレーションが発生する懸念がある（図５）。
更にインスレーションには、セパレーションを抑制できるような耐久性の他に、シート加工性、低燃費性、操縦安定性などの性能も要求されているが、すべての性能を満足するものは得られていない。例えば、特許文献１には、低燃費性、耐久性などをバランスよく改善する瀝青炭、シリカ及び特定のシランカップリング剤を配合したインスレーション用ゴム組成物が開示されているが、前記すべての性能の改善という点では未だ改善の余地を残している。
本発明は、前記課題を解決し、コードとトッピングゴム間のセパレーションなどを防止できる耐久性を有するとともに、シート加工性、低燃費性、操縦安定性及び破断時伸びにも優れたインスレーションを有する空気入りタイヤを提供することを目的とする。
本発明は、ジエン系ゴムと、平均長さ５０ｎｍ〜５μｍの棒状シリカ、及び／又は、平均粒径３〜１０μｍのタルクとを含み、該ジエン系ゴム１００質量部に対する該棒状シリカ及び該タルクの合計含有量が２〜３０質量部であるゴム組成物を用いて作製したインスレーションを有する空気入りタイヤに関する。
前記棒状シリカは、平均幅が３〜３５ｎｍであることが好ましい。
前記インスレーションの厚みは、０．２〜２．５ｍｍであることが好ましい。
前記空気入りタイヤは、有機繊維コードで構成されるケースと、厚み１．５〜２．６ｍｍのサイドウォールとを有するものが好ましい。
前記インスレーションの厚みは、０．２〜２．５ｍｍであることが好ましい。
前記空気入りタイヤは、有機繊維コードで構成されるケースと、厚み１．５〜２．６ｍｍのサイドウォールとを有するものが好ましい。
前記空気入りタイヤは、アラミドコード又はスチールコードで構成されるケースを有し、前記ゴム組成物中の有機酸コバルト含有量が、前記ジエン系ゴム１００質量部に対して、コバルト換算で０．０８質量部以下であるものが好ましい。
本発明によれば、ジエン系ゴムに、平均長さ５０ｎｍ〜５μｍの棒状シリカ、及び／又は、平均粒径３〜１０μｍのタルクを所定量配合したゴム組成物からなるインスレーションを有する空気入りタイヤであり、隣接するケースにおいて、ケース、コード間の初期クラック、セパレーションを防止し、優れた耐久性をタイヤに付与できる。また、前記成分を配合したインスレーションを構成するゴム組成物は、シート加工性、低燃費性、操縦安定性及び破断時伸びにも優れている。
本発明の空気入りタイヤは、ジエン系ゴムと、平均長さ５０ｎｍ〜５μｍの棒状シリカ、及び／又は、平均粒径３〜１０μｍのタルクとを所定量含むゴム組成物を用いて作製したインスレーションを有する。
タイヤの使用内圧が高いトラック・バス用タイヤやライトトラック用タイヤでは、空気圧や使用中の熱でコード間のゴム流れが促進される。また、乗用車用タイヤでも軽量化ニーズでサイドウォールの厚みが減少傾向にあり、ゴム流れの抑制が必要である。これについて、本発明では、特定形状の棒状シリカやタルクを用いることで、インスレーションの練りゴム粘度を高く保ち、加硫中のゴム流れを少なくできるため、初期クラック、セパレーションを防止し、優れた耐久性を持つタイヤが得られる。
また、特定形状の棒状シリカやタルクを配合すると、押し出し加工時にそれらが押し出し方向に配列し、薄いシート厚みでも平坦性やエッジのスムースさを保つことが可能となるため、良好なシート加工性が得られる。更に、ゴムのＥ＊を増加する作用も有するので、優れた操縦安定性も得られる。良好な低燃費性、破断時伸びも同時に発揮される。従って、優れた耐久性を有し、かつシート加工性、低燃費性、操縦安定性、破断時伸びの性能バランスも良好なタイヤを提供できる。
本発明の空気入りタイヤにおいて、インスレーションを構成するゴム組成物（インスレーション用ゴム組成物）に用いられるジエン系ゴムとしては特に限定されず、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。なかでも、耐久性、シート加工性、低燃費性、操縦安定性、破断時伸びの性能バランスの点から、ＮＲ及び／又はＩＲを使用すること、ＮＲ及び／又はＩＲとＳＢＲ及び／又はＢＲとを併用することが好ましい。
上記ゴム組成物において、使用できるＮＲとしては特に限定されず、例えば、ＳＩＲ２０、ＲＳＳ♯３、ＴＳＲ２０等、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。ＩＲとしても特に限定されず、公知のものを使用できる。
ゴム組成物がＮＲを含有する場合、ゴム成分１００質量％中のＮＲ及びＩＲの合計含有量は、好ましくは５０質量％以上、より好ましくは６５質量％以上である。５０質量％未満であると、破壊強度の確保が難しくなり、また、前述の性能バランスも悪化する傾向がある。ＮＲの含有量の上限は特に限定されない。
上記ゴム組成物において、使用できるＳＢＲとしては、乳化重合スチレンブタジエンゴム（Ｅ−ＳＢＲ）、溶液重合スチレンブタジエンゴム（Ｓ−ＳＢＲ）が挙げられる。ＢＲとしては、特に限定されないが、加工性（不均一シュリンク、反り抑制、エッジ真直性）の点から、１，２−シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含むブタジエンゴム（ＳＰＢ含有ＢＲ）、耐摩耗性に優れる点からネオジウム触媒ハイシスＢＲなどを使用できる。
ゴム組成物がＳＢＲを含有する場合、ゴム成分１００質量％中のＳＢＲの含有量は、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは２５質量％以上である。１０質量％未満であると、加工性が悪化する傾向がある。該ＳＢＲの含有量は、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは３５質量％以下である。５０質量％を超えると、破壊強度の確保が難しくなる傾向がある。
ゴム組成物がＢＲを含有する場合、ゴム成分１００質量％中のＢＲの含有量は、好ましくは５質量％以上、より好ましくは１５質量％以上である。５質量％未満であると、くり返しの変形による強度低下が生じやすくなる傾向がある。該ＢＲの含有量は、好ましくは４０質量％以下、より好ましくは２５質量％以下である。４０質量％を超えると、破断伸びが悪化する傾向がある。
本発明において前記特定形状の棒状シリカを使用すると、粘度を高く保持でき、更に破壊起点とならないほど微粒子であるため、優れた耐久性、シート加工性が得られる。また、良好な低燃費性、操縦安定性も得られる。
上記棒状シリカは、球状の形状を有する通常のシリカとは異なり、棒状又は針状の形状を有し、その表面にシラノール基を有する無機材料（シリカ）である。棒状シリカとしては、例えば、セピオライト、パリゴルスカイト、アタパルジャイト、シロタイル、ラフリナイト、ファルコンドアイト、イモゴライトなどが挙げられる。なかでも、不純物が少なく、シラノール基が多いという理由から、セピオライト、アタパルジャイトが好ましい。なお、本明細書では、単にシリカと記載する場合には、特に言及しない限り、球状のシリカをいう。
棒状シリカは、繊維状材料であるセピオライト鉱物［Ｍｇ８Ｓｉ１２Ｏ３０（ＯＨ）４（Ｈ２Ｏ）４・８（Ｈ２Ｏ）］を解繊して得られたものを好適に使用できる。セピオライト鉱物の構造は、Ｓｉ−Ｏ四面体が３本連結して繊維方向に平行なＳｉ−Ｏ四面体リボンを形成し、このリボンは八面体配位のマグネシウムイオンによって結び付けられ、タルク構造に似た２：１型を形成する。これらが互いに粘着して繊維束を形成しており、凝集物を形成し得る。
上記凝集物は工業的工程、例えば微粉化（粉砕）または化学的修飾（例えば、欧州特許第１７０２９９号公報を参照）などで分裂（解繊）可能であり、それによって直径がナノメートルの繊維、即ち剥離（解繊）した棒状シリカ（セピオライト）が生じ得る。本発明では、セピオライト鉱物の解繊方法は特に限定されないが、棒状シリカ（セピオライト）の繊維としての形状を実質的に壊すことなく解繊することが好ましい。このような解繊方法としては、例えば、湿式粉砕法（例えば、欧州特許第１７０２９９号公報、特開平５−９７４８８号公報、欧州特許第８５２０００９４−４号公報などに記載の方法）などが挙げられる。
湿式粉砕法の一例を具体的に説明する。まず、水分を含んだ状態の棒状シリカ（セピオライト）を２ｍｍ以下の粒度になるまで粉砕後、懸濁液の固形分濃度が５〜２５％となるように水を加えた後、分散剤（例えば、ヘキサメタリン酸アルカリ塩）を添加する。次に、高せん断力を有する撹拌機を使用して懸濁液を５〜１５分間撹拌する。撹拌の際には、まず、低速回転で２〜７分間撹拌し、次に、高速回転で２〜８分間撹拌する。続いて、上澄みをデカンテーション又は遠心分離により分離することにより、繊維としての形状を実質的に壊すことなく解繊された棒状シリカ（セピオライト）を得ることができる。
なお、本発明におけるセピオライトは、アタパルジャイト（パリゴルスカイトとしても知られる）も含む。アタパルジャイトは、アタパルジャイトが有する単位格子の方が若干小さい（繊維長が小さい）以外はセピオライトと構造的及び化学的にほとんど同一である。
本発明における棒状シリカの平均幅は、好ましくは３ｎｍ以上、より好ましくは５ｎｍ以上である。３ｎｍ未満であると、表面積が大きくなり、ゴムへの分散が悪くなる傾向がある。棒状シリカの平均幅は、３５ｎｍ以下、好ましくは３０ｎｍ以下である。３５ｎｍを超えると、補強剤としての機能が低下する傾向がある。
棒状シリカの平均長さは、５０ｎｍ以上、好ましくは１００ｎｍ以上、より好ましくは３００ｎｍ以上である。５０ｎｍ未満であると、シート加工性が低下する傾向がある。棒状シリカの平均長さは、５μｍ以下、好ましくは３μｍ以下、より好ましくは２μｍ以下である。５μｍを超えると、破壊の起点になるため、ゴム破断伸び及び効力が悪化する傾向がある。
棒状シリカのアスペクト比（平均長さ／平均幅）は、好ましくは２以上、より好ましくは５以上である。２未満であると、シート加工性、ゴム流れ抑制の効果が低下する傾向がある。棒状シリカのアスペクト比の上限は特に限定されず、上記形状の範囲内で、大きいほど好ましい。
図６は、棒状シリカ（セピオライト）の概略構造を示す模式図である。図６に示すように、棒状シリカ（セピオライト）は、針状又は長い繊維状（棒状）の形状を有している。セピオライトの幅、厚み、長さは、それぞれ図６のＸ、Ｙ、Ｚに相当する。言い換えると、セピオライトの幅（Ｘ）とは、主面（平面視したときに面積が最大となる面）の短辺の長さであり、セピオライトの厚み（Ｙ）とは、主面に対する法線方向の長さであり、セピオライトの長さ（Ｚ）とは、主面の長辺の長さである。
なお、本明細書において、棒状シリカの平均幅は、透過型電子顕微鏡により測定した棒状シリカのＸの平均値（例えば、１００個の棒状シリカのＸを測定し、算出した平均値）である。また、本明細書において、棒状シリカの平均長さは、透過型電子顕微鏡により測定した棒状シリカのＺの平均値（例えば、１００個の棒状シリカのＺを測定し、算出した平均値）である。
本発明では、前記特定形状のタルクを配合することで、加工性（不均一シュリンク、反りなどの防止）の改善効果が得られ、優れたシート加工性が得られる。また、良好な耐久性、低燃費性、操縦安定性、破断時伸びも得られる。
本発明におけるタルクの平均粒径は、３μｍ以上、好ましくは４μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上である。３μｍ未満であると、カーボン分散を向上させる効果が少ない傾向がある。タルクの平均粒径は、１０μｍ以下、好ましくは９μｍ以下、より好ましくは８μｍ以下である。１０μｍを超えると、破壊の起点になるため、耐摩耗性が悪化する傾向がある。
タルクの平均厚みは、０．５〜２．０μｍの範囲が好ましく、０．６〜１．８μｍの範囲がより好ましい。０．５μｍ未満であると、表面積が大きくなり、フィラー分散が悪くなる傾向がある。
タルクのアスペクト比は、好ましくは２．０以上、より好ましくは４．０以上である。２．０未満であると、シート加工性、ゴム流れ性が低下する傾向がある。タルクのアスペクト比の上限は特に限定されないが、好ましくは１０以下、より好ましくは９以下である。１０を超えると、強度が低下することで、練り工程中で割れが生じるおそれがある。ここで、タルクのアスペクト比とは、タルクにおける厚さに対する長径の比をいう。
タルクの平均粒径は、レーザー回折・散乱式粒度分析計などを用いたレーザー回折散乱法により測定される。また、厚み、アスペクト比は、電子顕微鏡により測定した平均値（例えば、１００個のタルクについて測定し、算出した平均値）である。
棒状シリカ及びタルクの合計含有量は、ジエン系ゴム１００質量部に対して、２質量部以上、好ましくは３質量部以上、より好ましくは４質量部以上である。２質量部未満では、配合した効果が充分に得られないおそれがある。また、該合計含有量は、３０質量部以下、好ましくは２５質量部以下、より好ましくは２０質量部以下である。３０質量部を超えると、加工性、低発熱性が悪化する傾向がある。
上記ゴム組成物はカーボンブラックを含むことが好ましい。これにより、良好な補強性が得られ、耐久性、低燃費性、操縦安定性、破断時伸びがバランス良く得られる。
カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は２５ｍ２／ｇ以上が好ましく、２８ｍ２／ｇ以上がより好ましく、また、１２０ｍ２／ｇ以下が好ましく、１００ｍ２／ｇ以下がより好ましく、９０ｍ２／ｇ以下が更に好ましい。下限未満であると充分な破断伸びが得られないおそれがあり、上限を超えると低燃費性が悪化する傾向がある。
なお、カーボンブラックのＮ２ＳＡは、ＪＩＳ Ｋ ６２１７−２：２００１によって求められる。
なお、カーボンブラックのＮ２ＳＡは、ＪＩＳ Ｋ ６２１７−２：２００１によって求められる。
カーボンブラックの含有量は、ジエン系ゴム１００質量部に対して、好ましくは１０質量部以上、より好ましくは１５質量部以上である。１０質量部未満では、充分な亀裂成長性、操縦安定性が得られないおそれがある。該含有量は、好ましくは７０質量部以下、より好ましくは６０質量部以下、更に好ましくは５５質量部以下である。７０質量部を超えると、充分な低燃費性が得られないおそれがある。
上記ゴム組成物は、シリカを含有してもよい。これにより、低燃費性を改善できる。シリカとしては、例えば、乾式法シリカ（無水シリカ）、湿式法シリカ（含水シリカ）などが挙げられる。なかでも、シラノール基が多いという理由から、湿式法シリカが好ましい。
シリカの窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は、好ましくは８０ｍ２／ｇ以上、より好ましくは１６０ｍ２／ｇ以上である。８０ｍ２／ｇ未満であると、充分な破壊強度が得られないおそれがある。また、シリカのＮ２ＳＡは、好ましくは２４０ｍ２／ｇ以下、より好ましくは２００ｍ２／ｇ以下である。２４０ｍ２／ｇを超えると、シリカが分散しにくくなり、加工性が悪化するおそれがある。
なお、シリカのＮ２ＳＡは、ＡＳＴＭ Ｄ３０３７−９３に準じてＢＥＴ法で測定される値である。
なお、シリカのＮ２ＳＡは、ＡＳＴＭ Ｄ３０３７−９３に準じてＢＥＴ法で測定される値である。
シリカの含有量は、ジエン系ゴム１００質量部に対して、好ましくは５質量部以上、より好ましくは７質量部以上である。５質量部未満であると、シリカを配合することによるｔａｎδ低減や破断伸び向上の効果が充分に得られないおそれがある。該シリカの含有量は、好ましくは４０質量部以下、より好ましくは３０質量部以下である。４０質量部を超えると、加工性、ユニフォミティーが悪化するおそれがある。
カーボンブラック及びシリカの合計含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは２０質量部以上、より好ましくは２５質量部以上である。２０質量部未満では、充分な亀裂成長性、操縦安定性が得られないおそれがある。該合計含有量は、好ましくは１００質量部以下、より好ましくは８０質量部以下である。１００質量部を超えると、充分な低燃費性が得られないおそれがある。
上記ゴム組成物は、有機酸コバルト（ステアリン酸コバルト、ナフテン酸コバルト、ネオデカン酸コバルト、ホウ素酸ネオデカン酸コバルトなど）の含有量が、ジエン系ゴム１００質量部に対して、コバルトに換算して、好ましくは０．０８質量部以下、より好ましくは０．０３質量部以下、更に好ましくは０．０１質量部以下であり、含まなくてもよい。本発明では、練りゴム粘度を高く保ち、加硫中のゴム流れを少なくでき、インスレーションとコードの接触機会をほぼなくせるため、コバルト量を減量できる。
上記ゴム組成物には、前記成分の他に、従来ゴム工業で使用される配合剤、例えば、硫黄などの加硫剤、加硫促進剤、ワックス、酸化防止剤、老化防止剤等を含有してもよい。
硫黄としては、粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄などが挙げられる。なお、上記ゴム組成物において、硫黄の含有量は、ジエン系ゴム１００質量部に対して、好ましくは１．４〜１０質量部、より好ましくは２〜８質量部である。
特にトラック・バス用空気入りタイヤでは、上記ゴム組成物は、硫黄の含有量がジエン系ゴム１００質量部に対して３．５質量部以上が好ましく、５．０質量部以上がより好ましい。３．５質量部未満であると、Ｅ＊が低く、使用中のゴムの流れが大きい傾向がある。該硫黄の含有量は、８．０質量部以下が好ましく、６．５質量部以下がより好ましい。８．０質量部を超えると、熱劣化によりＥ＊が上昇し亀裂性、破断伸びが低下する傾向がある。
一方、乗用車用空気入りタイヤでは、上記ゴム組成物は、硫黄の含有量がジエン系ゴム１００質量部に対して１．５質量部以上が好ましく、２．０質量部以上がより好ましい。１．５質量部未満であると、プライトッピングゴムから硫黄がインスレーションに流入し、プライコードとプライゴムの接着が低下する傾向がある。該硫黄の含有量は、４．５質量部以下が好ましく、３．０質量部以下がより好ましい。４．５質量部を超えると、熱劣化により、Ｅ＊が上昇し、亀裂成長性、破断伸びが低下する傾向がある。
なお、本明細書において、硫黄の含有量とは、ゴム組成物に配合される加硫剤の純硫黄分の量を意味する。ここで、純硫黄分とは、例えば、加硫剤として、オイル含有硫黄を使用する場合には、オイル含有硫黄に含まれる硫黄分を意味する。
加硫促進剤としては、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＴＢＢＳ）、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＣＢＳ）、Ｎ，Ｎ−ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＤＣＢＳ）、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミドなどのスルフェンアミド系加硫促進剤；Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンイミド（ＴＢＳＩ）などが好適である。なかでも、ＴＢＢＳ、ＴＢＳＩ、ＤＣＢＳが好ましい。
加硫促進剤の配合量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは０．３質量部以上、より好ましくは０．５質量部以上である。また、該配合量は、好ましくは２．０質量部以下、より好ましくは１．５質量部以下である。加硫促進剤の配合量が上記範囲内であると、好適な架橋密度、耐亀裂成長性が得られ、所望の性能を有するゴム組成物が得られる。
上記インスレーション用ゴム組成物（インスレーションゴム層）を有する本発明の空気入りタイヤにおいて、規定内圧を充填した状態のタイヤ最大幅位置において測定されるインスレーション層の厚みは、０．２〜２．５ｍｍの範囲内であることが好ましい。０．２ｍｍ以上であると、ゴム流れ（耐久性）、操縦安定性が良好であり、２．５ｍｍ以下であると、低発熱性、転がり抵抗性、低燃費性が良好である。インスレーション層の厚みの下限は、０．３ｍｍ以上がより好ましく、上限は２．０ｍｍ以下がより好ましい。
特に、スチールコード又はアラミドコードで構成されるケースを有するタイヤ（トラック・バス用タイヤなど）においては、規定内圧を充填した状態のタイヤ最大幅位置において測定されるサイドウォールゴムの厚みが３．５〜１０ｍｍの範囲内であることが好ましい。３．５ｍｍ以上であると、耐カット性が確保され、１０ｍｍ以下であると、低発熱性、転がり抵抗が良好である。サイドウォールゴムの厚みの下限は、４．５ｍｍ以上がより好ましく、上限は７ｍｍ以下がより好ましい。
一方、ナイロン６６コード、ポリエステル（ＰＥ）コード、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）コード、レーヨンコード、ナイロン１１コードなどの有機繊維コードで構成されるケースを有し、サイドウォールゴムの厚みが薄い乗用車用タイヤにおいては、規定内圧を充填した状態のタイヤ最大幅位置において測定されるサイドウォールゴムの厚みが１．５〜２．６ｍｍの範囲内であることが好ましい。１．５ｍｍ以上であると、耐外傷性、亀裂成長性が良好であり、２．６ｍｍ以下であると、軽量化が実現され、低燃費性を確保できる。サイドウォールゴムの厚みの下限は、１．７ｍｍ以上がより好ましく、上限は２．４ｍｍ以下がより好ましい。
本発明の空気入りタイヤは、前記各成分をバンバリーミキサー、オープンロール等のゴム混練装置を用いる混練方法などの公知の方法で作製したゴム組成物を、インスレーション形状に成形したのち、他のタイヤ部材と貼りあわせて未加硫タイヤを成形し、加硫することによって製造できる。このような空気入りタイヤは、乗用車、トラック・バス、ライトトラックなどに適用できる。
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
以下、実施例及び比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
ＮＲ：ＴＳＲ２０
ＩＲ：ＪＳＲ（株）製のＩＲ２２００
ＳＢＲ：日本ゼオン（株）製のＮｉｐｏｌ １５０２（Ｅ−ＳＢＲ）
ＢＲ：宇部興産（株）製のＶＣＲ６１７（ＳＰＢ含有ＢＲ）
カーボンブラック（Ｎ６６０）：Ｊｉａｎｇｉｘ Ｂｌａｃｋ Ｃａｔ（黒猫）社製のＮ６６０（Ｎ２ＳＡ：３５ｍ２／ｇ）
カーボンブラック（Ｎ５５０）：キャボットジャパン（株）製のショウブラックＮ５５０（Ｎ２ＳＡ：４０ｍ２／ｇ）
カーボンブラック（Ｎ３２６）：キャボットジャパン（株）製のショウブラックＮ３２６（Ｎ２ＳＡ：７８ｍ２／ｇ）
シリカ：エボニックデグッサ社製のＵＬＴＲＡＳＩＬ ＶＮ３（Ｎ２ＳＡ：１７５ｍ２／ｇ）
Ｃ５レジン：丸善石油化学（株）製のマルカレッツＴ−１００ＡＳ（Ｃ５系石油樹脂）
ＴＤＡＥオイル：Ｈ＆Ｒグループ社製のＶｉｖａｔｅｃ ５００
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛（平均粒子径：２９０ｎｍ）
ステアリン酸コバルト：大日本インキ化学工業（株）製のｃｏｓｔ−Ｆ（コバルト含有量：９．５質量％）
老化防止剤：住友化学（株）製のアンチゲン６Ｃ（Ｎ−フェニル−Ｎ’−（１，３−ジメチルブチル）−ｐ−フェニレンジアミン）
セピオライト１：ＴＯＬＳＡ社製のＰＡＮＧＥＬ（棒状シリカ、平均長さ：３００ｎｍ、平均幅：２０ｎｍ）
セピオライト２：ＴＯＬＳＡ社製のＰＡＮＧＥＬ（棒状シリカ、平均長さ：１μｍ、平均幅：２５ｎｍ）
セピオライト３：ＴＯＬＳＡ社製のＰＡＮＧＥＬ（棒状シリカ、平均長さ：４０ｎｍ、平均幅：８ｎｍ）
セピオライト４：ＴＯＬＳＡ社製のＰＡＮＧＥＬ（棒状シリカ、平均長さ：１０μｍ、平均幅：３０ｎｍ）
タルク１：Ｌｕｚｅｎａｃ社製のＭｉｓｔｒｏｎ Ｖａｐｏｒ（平均粒径：５．５μｍ、アスペクト比：６）
タルク２：Ｌｕｚｅｎａｃ社製のＭｉｓｔｒｏｎ ＨＡＲ」（平均粒径５．７μｍ、アスペクト比：４．７）
瀝青炭：Ｃｏａｌ Ｆｉｌｌｅｒｓ Ｉｎｃ社製のオースチンブラック３２５（平均粒径：５μｍ、ＢＥＴ：９．０ｍ２／ｇ、オイル１７質量％含有）
ハードクレー：サウスイースタン・クレー社製のハードクレークラウン
炭酸カルシウム：竹原化学工業（株）製のタンカル２００（平均粒径：７．０μｍ）
硫黄：フレキシス製のクリステックスＨＳＯＴ２０（硫黄８０質量％およびオイル分２０質量％含む不溶性硫黄）
加硫促進剤ＴＢＢＳ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）
加硫促進剤ＤＣＢＳ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤＺ（Ｎ，Ｎ’−ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）
ＮＲ：ＴＳＲ２０
ＩＲ：ＪＳＲ（株）製のＩＲ２２００
ＳＢＲ：日本ゼオン（株）製のＮｉｐｏｌ １５０２（Ｅ−ＳＢＲ）
ＢＲ：宇部興産（株）製のＶＣＲ６１７（ＳＰＢ含有ＢＲ）
カーボンブラック（Ｎ６６０）：Ｊｉａｎｇｉｘ Ｂｌａｃｋ Ｃａｔ（黒猫）社製のＮ６６０（Ｎ２ＳＡ：３５ｍ２／ｇ）
カーボンブラック（Ｎ５５０）：キャボットジャパン（株）製のショウブラックＮ５５０（Ｎ２ＳＡ：４０ｍ２／ｇ）
カーボンブラック（Ｎ３２６）：キャボットジャパン（株）製のショウブラックＮ３２６（Ｎ２ＳＡ：７８ｍ２／ｇ）
シリカ：エボニックデグッサ社製のＵＬＴＲＡＳＩＬ ＶＮ３（Ｎ２ＳＡ：１７５ｍ２／ｇ）
Ｃ５レジン：丸善石油化学（株）製のマルカレッツＴ−１００ＡＳ（Ｃ５系石油樹脂）
ＴＤＡＥオイル：Ｈ＆Ｒグループ社製のＶｉｖａｔｅｃ ５００
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛（平均粒子径：２９０ｎｍ）
ステアリン酸コバルト：大日本インキ化学工業（株）製のｃｏｓｔ−Ｆ（コバルト含有量：９．５質量％）
老化防止剤：住友化学（株）製のアンチゲン６Ｃ（Ｎ−フェニル−Ｎ’−（１，３−ジメチルブチル）−ｐ−フェニレンジアミン）
セピオライト１：ＴＯＬＳＡ社製のＰＡＮＧＥＬ（棒状シリカ、平均長さ：３００ｎｍ、平均幅：２０ｎｍ）
セピオライト２：ＴＯＬＳＡ社製のＰＡＮＧＥＬ（棒状シリカ、平均長さ：１μｍ、平均幅：２５ｎｍ）
セピオライト３：ＴＯＬＳＡ社製のＰＡＮＧＥＬ（棒状シリカ、平均長さ：４０ｎｍ、平均幅：８ｎｍ）
セピオライト４：ＴＯＬＳＡ社製のＰＡＮＧＥＬ（棒状シリカ、平均長さ：１０μｍ、平均幅：３０ｎｍ）
タルク１：Ｌｕｚｅｎａｃ社製のＭｉｓｔｒｏｎ Ｖａｐｏｒ（平均粒径：５．５μｍ、アスペクト比：６）
タルク２：Ｌｕｚｅｎａｃ社製のＭｉｓｔｒｏｎ ＨＡＲ」（平均粒径５．７μｍ、アスペクト比：４．７）
瀝青炭：Ｃｏａｌ Ｆｉｌｌｅｒｓ Ｉｎｃ社製のオースチンブラック３２５（平均粒径：５μｍ、ＢＥＴ：９．０ｍ２／ｇ、オイル１７質量％含有）
ハードクレー：サウスイースタン・クレー社製のハードクレークラウン
炭酸カルシウム：竹原化学工業（株）製のタンカル２００（平均粒径：７．０μｍ）
硫黄：フレキシス製のクリステックスＨＳＯＴ２０（硫黄８０質量％およびオイル分２０質量％含む不溶性硫黄）
加硫促進剤ＴＢＢＳ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）
加硫促進剤ＤＣＢＳ：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤＺ（Ｎ，Ｎ’−ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）
＜実施例及び比較例＞
表１〜２に示す配合処方に従い、１．７Ｌバンバリーミキサーを用いて、配合材料のうち、硫黄及び加硫促進剤以外の材料を１５０℃の条件下で４分間混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて、１００℃の条件下で２分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物を１５０℃で３５分間（トラック・バス用）又は１７０℃で１２分間（乗用車用）、２ｍｍ厚の金型でプレス加硫し、加硫ゴム組成物を得た。
表１〜２に示す配合処方に従い、１．７Ｌバンバリーミキサーを用いて、配合材料のうち、硫黄及び加硫促進剤以外の材料を１５０℃の条件下で４分間混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて、１００℃の条件下で２分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物を１５０℃で３５分間（トラック・バス用）又は１７０℃で１２分間（乗用車用）、２ｍｍ厚の金型でプレス加硫し、加硫ゴム組成物を得た。
また、得られた未加硫ゴム組成物をインスレーションの形状に成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせて未加硫タイヤを形成し、１５０℃で３５分間（トラック・バス用）又は１７０℃で１２分間（乗用車用）プレス加硫し、トラック・バス用タイヤ、乗用車用タイヤを製造した。それぞれのタイヤの仕様は以下のとおりである。
（トラック・バス用タイヤ（ＴＢＲ））
２７５／７０Ｒ２２．５
インスレーションの厚み：表１〜２
インナーライナー：ブチルゴム１００質量％／ゴム成分
ケース：スチールコード（汎用）、コードトップ総厚み１．８０ｍｍ、コードトッピング配合（ＮＲ１００質量部、Ｎ３２６ ６０質量部、硫黄５．０部、加硫促進剤ＤＣＢＳ１．０質量部、ステアリン酸コバルト１．５質量部、老化防止剤１．０部、ＴＤＡＥオイル１．５部）
サイドウォールゴムの厚み：表１〜２（５．０ｍｍ）
（乗用車用タイヤ（ＰＣＲ））
２１５／４５Ｒ４５
インスレーションの厚み：表１〜２
インナーライナー：ブチルゴム９０質量％／ゴム成分
ケース：ポリエステルコード（汎用）、コードトップ総厚み１．２０ｍｍ、コードトッピング配合（ＮＲ７０質量部、Ｅ−ＳＢＲ３０質量部、Ｎ３３０ ４５質量部、ＴＤＡＥオイル１０部、老化防止剤１部、ステアリン酸２部、酸化亜鉛５部、硫黄２．７質量部、加硫促進剤ＮＳ１．０質量部）
サイドウォールゴムの厚み：表１〜２（１．３ｍｍ、１．６ｍｍ、２．５ｍｍ又は３．５ｍｍ）
２７５／７０Ｒ２２．５
インスレーションの厚み：表１〜２
インナーライナー：ブチルゴム１００質量％／ゴム成分
ケース：スチールコード（汎用）、コードトップ総厚み１．８０ｍｍ、コードトッピング配合（ＮＲ１００質量部、Ｎ３２６ ６０質量部、硫黄５．０部、加硫促進剤ＤＣＢＳ１．０質量部、ステアリン酸コバルト１．５質量部、老化防止剤１．０部、ＴＤＡＥオイル１．５部）
サイドウォールゴムの厚み：表１〜２（５．０ｍｍ）
（乗用車用タイヤ（ＰＣＲ））
２１５／４５Ｒ４５
インスレーションの厚み：表１〜２
インナーライナー：ブチルゴム９０質量％／ゴム成分
ケース：ポリエステルコード（汎用）、コードトップ総厚み１．２０ｍｍ、コードトッピング配合（ＮＲ７０質量部、Ｅ−ＳＢＲ３０質量部、Ｎ３３０ ４５質量部、ＴＤＡＥオイル１０部、老化防止剤１部、ステアリン酸２部、酸化亜鉛５部、硫黄２．７質量部、加硫促進剤ＮＳ１．０質量部）
サイドウォールゴムの厚み：表１〜２（１．３ｍｍ、１．６ｍｍ、２．５ｍｍ又は３．５ｍｍ）
得られた未加硫ゴム組成物、加硫ゴム組成物、トラック・バス用タイヤ、乗用車用タイヤについて下記の評価を行った。結果を表１〜２に示す。
（粘弾性試験）
粘弾性スペクトロメータＶＥＳ（（株）岩本製作所製）を用いて、温度７０℃、周波数１０Ｈｚ、初期歪１０％および動歪２％の条件下で、加硫ゴム組成物の複素弾性率（Ｅ＊）及び損失正接（ｔａｎδ）を測定した。Ｅ＊が大きいほど剛性が高く、操縦安定性が優れることを示し、ｔａｎδが小さいほど低燃費性に優れることを示す。
粘弾性スペクトロメータＶＥＳ（（株）岩本製作所製）を用いて、温度７０℃、周波数１０Ｈｚ、初期歪１０％および動歪２％の条件下で、加硫ゴム組成物の複素弾性率（Ｅ＊）及び損失正接（ｔａｎδ）を測定した。Ｅ＊が大きいほど剛性が高く、操縦安定性が優れることを示し、ｔａｎδが小さいほど低燃費性に優れることを示す。
（引張試験）
加硫ゴム組成物からなる３号ダンベル型試験片を用いて、ＪＩＳ Ｋ ６２５１「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に準じて、室温にて引張試験を実施し、破断時伸びＥＢ（％）を測定した。ＥＢが大きいほど、破断時伸びに優れることを示す。
加硫ゴム組成物からなる３号ダンベル型試験片を用いて、ＪＩＳ Ｋ ６２５１「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に準じて、室温にて引張試験を実施し、破断時伸びＥＢ（％）を測定した。ＥＢが大きいほど、破断時伸びに優れることを示す。
（ドラム耐久試験）
ＪＩＳ最大荷重の１４０％オーバーロード（ＪＩＳ中心リム、ＪＩＳ最大内圧）：オーバーロード荷重試験で、ケースコードの歪発生箇所を起点としてバットレス部やクリンチ部に剥離が生じ、初期はメッキ層破壊（又は繊維の場合、ＲＦＬ接着層)であり、微小クラックがトッピング層、更にはタイガム層にも進展し、セパレーションに至る。
トラック・バス用タイヤ、乗用車用タイヤのドラム耐久試験を実施し、バットレス部でのプライ／サイドウォール間のセパレーション、外観膨れまでの耐久走行距離を測定した。比較例１の距離を１００として、各タイヤを指数表示した。剥離発生までの走行距離（＝耐久性：外観膨れが認知できるまで走行)は、コード波打ちが大きい場合、インスレーションのＥＢが低い場合、ｔａｎδが高い場合、タイガムのゲージが厚い場合に劣る。コード波打ちがなく、インスレーションのＥＢが大きい場合、ｔａｎδが小さい場合、Ｅ＊が大きい場合、インスレーションの厚みが適度（０．６〜１ｍｍ）な場合、走行距離（耐久性）は優れる。
ＪＩＳ最大荷重の１４０％オーバーロード（ＪＩＳ中心リム、ＪＩＳ最大内圧）：オーバーロード荷重試験で、ケースコードの歪発生箇所を起点としてバットレス部やクリンチ部に剥離が生じ、初期はメッキ層破壊（又は繊維の場合、ＲＦＬ接着層)であり、微小クラックがトッピング層、更にはタイガム層にも進展し、セパレーションに至る。
トラック・バス用タイヤ、乗用車用タイヤのドラム耐久試験を実施し、バットレス部でのプライ／サイドウォール間のセパレーション、外観膨れまでの耐久走行距離を測定した。比較例１の距離を１００として、各タイヤを指数表示した。剥離発生までの走行距離（＝耐久性：外観膨れが認知できるまで走行)は、コード波打ちが大きい場合、インスレーションのＥＢが低い場合、ｔａｎδが高い場合、タイガムのゲージが厚い場合に劣る。コード波打ちがなく、インスレーションのＥＢが大きい場合、ｔａｎδが小さい場合、Ｅ＊が大きい場合、インスレーションの厚みが適度（０．６〜１ｍｍ）な場合、走行距離（耐久性）は優れる。
（シート加工性）
押し出し生地の焼け、シートの平坦性、押し出し寸法の維持特性（シートが不均一にシュリンクしない）、真直性（エッジの凹凸がない）の４点について、比較例１を１００とし、各配合（未加硫ゴム組成物）を指数表示した。指数が大きいほどシート加工性が優れる。
押し出し生地の焼け、シートの平坦性、押し出し寸法の維持特性（シートが不均一にシュリンクしない）、真直性（エッジの凹凸がない）の４点について、比較例１を１００とし、各配合（未加硫ゴム組成物）を指数表示した。指数が大きいほどシート加工性が優れる。
表１〜２で示されているように、特定形状の棒状シリカやタルクを添加していない比較例１〜４に比べて、棒状シリカを配合した実施例１〜４では、シート加工性、ドラム耐久性を大きく改善でき、操縦安定性（Ｅ＊）も改善された。また、タルクを配合した実施例１０〜１１、１８〜１９でもこれらの性能の改善効果が見られた。更に、シリカ配合でも同様の改善効果が発揮された（実施例５、７及び比較例５、７）。
１ 空気入りタイヤ
２ トレッド部
３ サイドウォールゴム
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
６ａ カーカスコード
７ ベルト層
８ ビードエーペックス
９ インナーライナー
９ｂ インナーライナーゴム
１０ インスレーションゴム
１１ 波打ち
１２ クラック、セパレーション
１３ インスレーションゴムの厚み（タイヤ最大幅位置）
１４ サイドウォールゴムの厚み（タイヤ最大幅位置）
２ トレッド部
３ サイドウォールゴム
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
６ａ カーカスコード
７ ベルト層
８ ビードエーペックス
９ インナーライナー
９ｂ インナーライナーゴム
１０ インスレーションゴム
１１ 波打ち
１２ クラック、セパレーション
１３ インスレーションゴムの厚み（タイヤ最大幅位置）
１４ サイドウォールゴムの厚み（タイヤ最大幅位置）
Claims (5)
- ジエン系ゴムと、平均長さ５０ｎｍ〜５μｍの棒状シリカ、及び／又は、平均粒径３〜１０μｍのタルクとを含み、該ジエン系ゴム１００質量部に対する該棒状シリカ及び該タルクの合計含有量が２〜３０質量部であるゴム組成物を用いて作製したインスレーションを有する空気入りタイヤ。
- 前記棒状シリカは、平均幅が３〜３５ｎｍである請求項１記載の空気入りタイヤ。
- 前記インスレーションの厚みが０．２〜２．５ｍｍである請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
- 有機繊維コードで構成されるケースと、厚み１．５〜２．６ｍｍのサイドウォールとを有する請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- アラミドコード又はスチールコードで構成されるケースを有し、
前記ゴム組成物中の有機酸コバルト含有量が、前記ジエン系ゴム１００質量部に対して、コバルト換算で０．０８質量部以下である請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
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