JP2016041521A - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】タイヤ外表面を構成するサイドウォール外層1、並びに、クリンチ及びブレーカーと接続し、カーカスとサイドウォール外層1との間に配置されたサイドウォール内側導電層2を含む2層以上のゴムで積層されてなるサイドウォール部と、トレッド部と、クリンチを備えたビード部と、カーカスと、ブレーカーと、通電ゴムとを備え、当該サイドウォール部における、サイドウォール外層1とサイドウォール内側導電層2との厚みの比、及び、サイドウォール外層1の70℃における貯蔵弾性率E′1とサイドウォール内側導電層2の70℃における貯蔵弾性率E′2との比がそれぞれ特定範囲であり、サイドウォール内側導電層2の体積固有抵抗値が特定範囲である、特定構造を有する空気入りタイヤ。
【選択図】図1
Description
なお、上記貯蔵弾性率及び損失弾性率は、実施例に記載の方法により測定することができる。
ここで、上記貯蔵弾性率、損失弾性率は、以下のような指針を考慮することで適宜設定することが可能である。
まず、ゴムの種類は、貯蔵弾性率には大きな影響を及ぼさないが、シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するBRのような結晶成分を含むゴムを用いた場合には、貯蔵弾性率を損失弾性率に比べ相対的に大きくすることが可能である。ここで、相対的とは、以下に示す補強材の配合量を変化させた場合の変化に比べてのことである。損失弾性率は、ゴムの種類の影響を受け、IR、BR、SBRの順で損失弾性率は上昇する。またSBRでは含有するスチレン含量の重量比率が大きくなるほど損失弾性率が上昇する。
次に、補強材については、配合量に依存して貯蔵弾性率、損失弾性率が線形的に変化し、配合量を増やすに従い、貯蔵弾性率、損失弾性率も上昇する。貯蔵弾性率と損失弾性率との関係は、補強材の種類に依存し、カーボンブラックの場合、低級グレードであればあるほど、配合量による変化代が小さくなる傾向を示す。
その他、貯蔵弾性率と損失弾性率とのバランスを変化させる因子として加硫剤が挙げられる。加硫剤の配合量を増やすことで、貯蔵弾性率を上昇させ、損失弾性率を低減させることができる。ただし、加硫剤の配合量を増やすと、破壊強度、亀裂成長性の低下が懸念される。
<基本構造>
本発明の空気入りタイヤの構造は、例えば、図1のタイヤ断面の右上半分に例示されるものである。空気入りタイヤ1は、トレッド部を構成するトレッドゴム6と、その両端からタイヤ半径方向内方に延びる一対のサイドウォール部を構成するサイドウォール外層7及びサイドウォール内側導電層13と、各サイドウォール部の内方端に位置するクリンチを構成するクリンチゴム3及びリム上部に位置するチェーファーを構成するチェーファーゴム2とを備える。また、クリンチ、チェーファー間にはカーカス9が架け渡されるとともに、このカーカス9のタイヤ半径方向外側にブレーカーを構成するブレーカーゴム8が配される。
サイドウォール内側導電層13は、ブレーカーゴム8と接触領域を有して、カーカス9とサイドウォール外層7との間に、少なくともブレーカーゴム8から、クリンチゴム3に接する位置に亘って配置され、例えば、該内側導電層13の上端部でブレーカーゴム8、下端部でクリンチゴム3と電気的に接続する構造となっている。
なお、本明細書において、体積固有抵抗値は実施例に記載の方法により測定することができる。
なお、本明細書において、カーボンブラックのDBPは、JIS K6217−4:2001に準拠して測定される。
なお、本明細書において、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。
本発明の空気入りタイヤにおけるサイドウォール外層(1)は、例えば、以下のゴム成分、充填剤等を含むサイドウォール外層(1)用ゴム組成物を用いて作製することができる。
ビード部は、クリンチゴム3から構成されるクリンチをリムフランジに接する領域に有し、他にチェーファーゴム2から構成されるチェーファーも設けられている。タイヤが走行する際にビード部を介してリムから駆動力が伝達されるが、この際にリムとビード部ゴムとの摩擦で静電気が発生しやすい。クリンチゴム3は、サイドウォール内側導電層13と接触領域を有するので、静電気は該内部導電層を通って接地面に有効に放出される。図1において、クリンチゴム3は、前記サイドウォール内側導電層13と電気的に接続している。
ブレーカーゴム8から構成されるブレーカーは、サイドウォール内側導電層13と通電ゴム5とに接し、トレッドゴム6、カーカス9間に配置し、導電性を確保するため、体積固有抵抗値が1×108Ω・cm未満に設定されたものである。該体積固有抵抗値は、好ましくは1×107Ω・cm以下、より好ましくは1×106Ω・cm以下である。
通電ゴム5は、トレッド部に埋設されその一部はタイヤ接地面に露出し、他の一部はブレーカーゴム8と連結(接触)しており、空気入りタイヤの走行時に発生した静電気を接地面に効果的に放出する。図1において通電ゴム5は、トレッド部の中央部に1箇所埋設された構造として示されているが、複数個の通電ゴムを埋設することもできる。そしてタイヤ幅方向の通電ゴムの幅は、例えば、0.2〜10mm、好ましくは0.9〜1.5mmである。0.2mm未満の場合は通電効果は少なく、一方、10mmを超えるとトレッド部における通電ゴムの接地領域が相対的に増加し、接地特性を損なうおそれがある。また、通電ゴムはタイヤ周方向に連続層として形成することが好ましいが、タイヤ周方向に断続的に形成することもできる。
本発明の空気入りタイヤにおけるトレッドゴムから構成されるトレッド部、及びカーカス(カーカストッピングゴム)は、例えば、以下のゴム成分、充填剤等を含むゴム組成物から構成される。
以下に、実施例で用いた各種薬品について説明する。
<材料>
NR:TSR20
BR51:JSR(株)製のJSR BR51(ハイシスBR、Nd系触媒を用いて合成されたBR、シス含量:95質量%)
BR1250H:日本ゼオン(株)製のBR1250H(ローシスBR、Li系触媒を用いて合成されたBR)
VCR617:宇部興産(株)製のUBEPOL VCR617(シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するBR)
BR150B:宇部興産(株)製のUBEPOL BR150B(ハイシスBR、Ni系触媒を用いて合成されたBR、シス含量:95質量%、ムーニー粘度(100℃):40、Mw/Mn:2.78、ビニル含量:2.0質量%)
SBR1502:住友化学工業(株)製のSBR1502(スチレン含量:23.5質量%)
カーボンブラックN220:キャボットジャパン(株)製のショーブラックN220(N2SA:114m2/g、DBP:114ml/100g)
カーボンブラックN330:キャボットジャパン(株)製のショーブラックN330(N2SA:75m2/g、DBP:102ml/100g)
カーボンブラックN550:キャボットジャパン(株)製のショーブラックN550(N2SA:40m2/g、DBP:121ml/100g)
導電性カーボンブラック:ライオン(株)製のケッチェンブラックEC300J(DBP:360ml/100g、N2SA:800m2/g)
シリカ:デグッサ社製ウルトラシルVN3(N2SA:175m2/g)
シランカップリング剤:デグッサ社製のSi266
オイル:(株)ジャパンエナジー製のプロセスX−140
老化防止剤:大内新興化学工業(株)製のノクラック6C
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「つばき」
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛
ワックス:大内新興化学工業(株)製のサンノックN
ステアリン酸コバルト:日鉱金属(株)製のCOST−S
硫黄:鶴見化学(株)製の粉末硫黄
加硫促進剤:住友化学(株)製のソクシノールCZ
表1〜7に示す配合成分のうち硫黄及び加硫促進剤を除いた成分を、密閉式バンバリーミキサーを用いて150℃で5分間混練した後、硫黄及び加硫促進剤を加えて、オープンロールを用いて80℃で3分間更に練り込み、未加硫のサイドウォール内側導電層ゴム組成物A、クリンチゴム組成物B、ブレーカーゴム組成物C、通電ゴム組成物D、トレッドゴム組成物E、サイドウォール外層ゴム組成物F、カーカスゴム組成物Gを調製した。
また、各未加硫ゴム組成物を加硫し、加硫ゴム組成物を調製した。
表1〜7のゴム組成物A〜Gを用いて厚さ2mm、15cm×15cmの試験片を作成し、ADVANTEST社製の電気抵抗測定器R8340Aを用いて電圧500V、気温25℃、湿度50%の条件で測定した。値が大きいほどゴム組成物の体積固有抵抗は高い。結果を表1〜8に示す。
(株)岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータVESを用いて、温度70℃、周波数10Hz、初期歪10%及び動歪2%の条件下で、サイドウォール外層用及びサイドウォール内側導電層用の加硫ゴム組成物の損失弾性率、貯蔵弾性率を測定した。結果を表8に示す。
表1〜7のゴム配合で調整したゴム組成物を表8に示す組合せでそれぞれ用い、サイドウォール内側導電層、クリンチゴム、ブレーカーゴム、通電ゴム、トレッドゴム、サイドウォール外層、カーカスゴムに適用し、常法にて加硫成形し、図1に示す構造を有するサイズ215/55R16の空気入りタイヤを作製した。
<カーカスプライ(1枚)>
コード角度:タイヤ周方向に90度
コード材料:ポリエステル 1670dtex/2
<ブレーカー>
コード角度:タイヤ周方向に24度×24度
コード材料:スチールコード(2+2×0.25)
また、ブレーカーゴムとサイドウォール内側導電層の接触はタイヤ周方向に帯状で5mmの幅、ブレーカーゴムと通電ゴムの接触は通電ゴムのタイヤ幅方向の全面、サイドウォール内側導電層とクリンチゴムの接触はカーカス形状に沿って5mm以上の幅の構造のものを採用した。
上記で作製した空気入りタイヤのサイドウォール外層及びサイドウォール内側導電層の厚さを、当該タイヤを解体し光学顕微鏡を用いて測定した。測定結果を表8に示す。
図2に示すように、電気抵抗値が1012Ω以上の絶縁板100の上に設置された表面が研磨された金属板101(電気抵抗値:10Ω以下)と、タイヤ・リム組立体を保持する導電性のタイヤ取付軸102と、電気抵抗測定器103とを含む測定装置を使用して、JATMA規格に準拠してタイヤとリムの組立体の電気抵抗値を測定した。なお試験に供するタイヤTとしては、予め表面の離型剤や汚れを充分に除去し、充分に乾燥した状態のものを用いた。またその他の条件は以下の通りである。
リムR:アルミニウム合金製 16×7JJ
荷重:200kPa
試験環境温度(試験室温度):25℃
湿度:50%
電気抵抗測定器の測定範囲:103〜1.6×1016Ω
試験電圧(印加電圧):1000V
上記で作製した空気入りタイヤをリムに装着し、タイヤ・リム組立体を準備した。この際、両者の接触部に潤滑剤として石けん水を用いた。準備したタイヤ・リム組立体を試験室内で2時間放置させた後、タイヤ取付軸102に取り付けた。そして、タイヤ・リム組立体に前記荷重を0.5分間負荷し、解放後に更に2分間負荷した。その後、試験電圧を印加し、5分経過した時点で、タイヤ取付軸102と金属板101との間の電気抵抗値を電気抵抗測定器103によって測定した。測定は、タイヤ周方向に90°間隔で4カ所行い、そのうちの最大値を当該タイヤTの電気抵抗値(測定値)とした。なお、電気抵抗値が100MΩ未満であると、タイヤが良好な通電性能を有しているといえる。結果を表8に示す。
タイヤの重量は、一般的な重量計を用いて測定した。
基本剛性計測試験機に、上記で作製した空気入りタイヤのタイヤトレッド部全周をクランプで固定して、タイヤ軸を中心としてねじったときのトルクとねじり角との関係から面内ねじり剛性を測定した。測定条件の詳細を下記に記す。なお、面内ねじり剛性が800Nm/deg以上であると、タイヤが良好な操縦安定性を有しているといえる。結果を表8に示す。
測定条件
リム:16×7JJ
内圧:200kPa
測定範囲:0.8±0.2deg
上記で作製した空気入りタイヤを正規リムに装着し、STL社製の転がり抵抗試験機を用いて、下記の条件での転がり抵抗を測定した。そして、測定値の逆数を、比較例4を100として指数表示した。指数が大きいほど転がり抵抗が小さく性能が良好であり、本発明においては、95以上であれば転がり抵抗が良好といえる。結果を表8に示す。
リム:16×7JJ
内圧:200kPa
荷重:4.7kN
速度:80km/h
上記タイヤの通電性能試験により、タイヤ周上で4カ所電気抵抗値を測定した。そして、そのいずれの測定値も100MΩ未満である場合に、タイヤの通電の安定性が良好である(○)とし、いずれかの測定値が100MΩ以上である場合は、タイヤの通電の安定性が良好でない(×)として、評価した。
上記で作製した空気入りタイヤを装着し、速度80km/h、荷重4.7kNで30000km走行させ、サイドウォール部のクラック成長量を測定し、耐亀裂成長性を評価した。なお、成長量が5mm以下の場合を○、5mmを超える場合を×とした。結果を表8に示す。
2 チェーファーゴム
3 クリンチゴム
4 被覆ゴム
5 通電ゴム
6 トレッドゴム
7 サイドウォール外層
8 ブレーカーゴム
9 カーカス
10 ビードエーペックス
11 バンド
12 ビードコア
13 サイドウォール内側導電層
T タイヤ
R リム
100 絶縁板
101 金属板
102 タイヤ取付軸
103 電気抵抗測定器
Claims (4)
- トレッド部と、サイドウォール部と、リムに当接する領域にクリンチを備えたビード部と、該トレッド部と該サイドウォール部のタイヤの径方向内側を通り、該ビード部に至るように配置されたカーカスと、該トレッド部と該カーカスとの間に配置されたブレーカーと、該ブレーカーと接続し、該トレッド部の表面に露出するように配置された通電ゴムとを備えた空気入りタイヤであって、
該サイドウォール部が、タイヤ外表面を構成するサイドウォール外層(1)、並びに、該クリンチ及び該ブレーカーと接続し、該カーカスと該サイドウォール外層(1)との間に配置されたサイドウォール内側導電層(2)を含む2層以上のゴムで積層されてなり、
該クリンチ、該サイドウォール内側導電層(2)、該ブレーカー及び該通電ゴムの体積固有抵抗値が、いずれも1×108Ω・cm未満であり、
該サイドウォール外層(1)及び該カーカスの体積固有抵抗値が、いずれも1×108Ω・cm以上であり、
サイドウォール外層(1)とサイドウォール内側導電層(2)との厚みの比(層(1)の厚み/層(2)の厚み)が、2.0以上であり、
サイドウォール外層(1)の70℃における貯蔵弾性率E′(1)とサイドウォール内側導電層(2)の70℃における貯蔵弾性率E′(2)との比(E′(2)/E′(1))が、1.3以上である空気入りタイヤ。 - 前記サイドウォール外層(1)の、70℃における貯蔵弾性率E′(1)が5.0MPa以下であり、かつ、70℃における損失弾性率E″(1)が0.5MPa以下である請求項1記載の空気入りタイヤ。
- サイドウォール外層(1)の70℃における損失弾性率E″(1)とサイドウォール内側導電層(2)の70℃における損失弾性率E″(2)との比(E″(2)/E″(1))が、1.5以下である請求項1又は2記載の空気入りタイヤ。
- 前記サイドウォール内側導電層(2)が、ゴム成分100質量部に対して、導電性カーボンブラックを1.0〜10質量部配合したサイドウォール内側導電層用ゴム組成物を用いて作製されている請求項1〜3のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
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