JP2016060331A

JP2016060331A - タイヤ

Info

Publication number: JP2016060331A
Application number: JP2014188992A
Authority: JP
Inventors: 慶介相武; Keisuke Aimu; 弥生赤堀; Yayoi Akabori; 侑利野口; Fumitoshi Noguchi
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2014-09-17
Publication date: 2016-04-25
Anticipated expiration: 2034-09-17
Also published as: JP6358004B2

Abstract

【課題】耐久性に優れるタイヤの提供。
【解決手段】ベルトとベルトクッションとを有し、前記ベルトと前記ベルトクッションとの２０℃における硬度の比率が、式（１）：Ｈｓ_（BELT）／Ｈｓ_（BC）≧１．１を満たし、前記ベルトについてフレクソメーターによる発熱及び耐疲労性試験開始から２５分後の温度上昇が６０℃以下であり、前記ベルトクッションについてフレクソメーターによる発熱及び耐疲労性試験開始から２５分後の温度上昇が６０℃以下である、タイヤ。
【選択図】図１

Description

本発明はタイヤに関する。

トラックやバスに用いられるタイヤでは、ケーシングの耐久性の向上が昨今ますます要求されている。
また、走行中のタイヤは繰り返し変形や摩擦を受けるため、タイヤ内部では高い熱が発生する。内部に熱がたまるとベルトセパレーションや吹き抜けなどの故障が発生するため、タイヤの内部パーツを構成するベースゴムに対して低発熱化が求められている。
変形による発熱を抑制するため、ベルトには高補強性・剛性の高いゴムが用いられる。
また、ベルトエッジに生じる歪を緩和するために配置されるベルトクッションには、ベルトの動きを吸収するために比較的柔らかいゴムが用いられる。
本出願人は以前特定のゴム組成物をベルトクッション等に用いた空気入りタイヤを提案した（特許文献１）。

特開２０１１−１１６８１５公報

このようななか、本願発明者らは、ベルトやベルトクッションのような内部パーツの発熱が、タイヤの劣化を進行させることを見出した。
そこで、本発明は、耐久性に優れるタイヤを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、
ベルトとベルトクッションとを有し、
前記ベルトを構成するベルト用ゴムと前記ベルトクッションとの２０℃における硬度の比率が、下記式（１）を満たし、
Ｈｓ_（BELT）／Ｈｓ_（BC）≧１．１（１）
前記ベルト用ゴムについてフレクソメーターによる発熱及び耐疲労性試験開始から２５分後の温度上昇が、６０℃以下であり、
前記ベルトクッションについてフレクソメーターによる発熱及び耐疲労性試験開始から２５分後の温度上昇が、６０℃以下である、タイヤが、耐久性に優れることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。

１．ベルトとベルトクッションとを有し、
前記ベルトを構成するベルト用ゴムと前記ベルトクッションとの２０℃における硬度の比率が、下記式（１）を満たし、
Ｈｓ_（BELT）／Ｈｓ_（BC）≧１．１（１）
前記ベルト用ゴムについてフレクソメーターによる発熱及び耐疲労性試験開始から２５分後の温度上昇が、６０℃以下であり、
前記ベルトクッションについてフレクソメーターによる発熱及び耐疲労性試験開始から２５分後の温度上昇が、６０℃以下である、タイヤ。
２．更にキャップトレッドを有し、
前記キャップトレッドが、ゴム成分１００質量部に対して、ヨウ素吸着量９０〜１７０ｇ／ｋｇのカーボンブラックを３０〜７０質量部含有する、上記１に記載のタイヤ。

本発明のタイヤは、耐久性に優れる。

本発明のタイヤの実施形態の一例について、そのタイヤ子午線方向の部分断面を模式的に表す断面図である。

本発明について以下詳細に説明する。
本発明のタイヤは、
ベルトとベルトクッションとを有し、
前記ベルトを構成するベルト用ゴムと前記ベルトクッションとの２０℃における硬度の比率が、下記式（１）を満たし、
Ｈｓ_（BELT）／Ｈｓ_（BC）≧１．１（１）
前記ベルト用ゴムについてフレクソメーターによる発熱及び耐疲労性試験開始から２５分後の温度上昇が、６０℃以下であり、
前記ベルトクッションについてフレクソメーターによる発熱及び耐疲労性試験開始から２５分後の温度上昇が、６０℃以下である、タイヤである。

本発明において、温度上昇は、試験開始から２５分後の温度と試験前に測定した温度との差である。
また、フレクソメーターによる発熱及び耐疲労性試験開始から２５分後の温度上昇をフレクソ温度又はフレクソ測定温度ということがある。
フレクソ温度はＪＩＳＫ６２６５：２００１に準じて測定された。

本発明のタイヤは、Ｈｓ_（BELT）／Ｈｓ_（BC）（硬度の比率）、ベルト用ゴム及びベルトクッションのフレクソ温度が特定の範囲であることによって、耐久性に優れる。
ベルト用ゴム及びベルトクッションのフレクソ温度が低いことによって、低発熱性に優れるので、タイヤ内部に熱がこもることを防ぎ、このことがタイヤの劣化進行を抑制すると考えられる。
なかでも、ベルト用ゴム及びベルトクッションのフレクソ温度がキャップトレッドのフレクソ温度より低い場合、より耐久性に優れる。
また、Ｈｓ_（BELT）／Ｈｓ_（BC）≧１．１である、つまり、Ｈｓ_（BELT）とＨｓ_（BC）との差があることによって、ベルトクッションはベルト等の動きを吸収することができ、ベルトとベルトクッションとの界面の剥離を抑制し、優れた耐久性に貢献すると考えられる。
また、本発明のタイヤが特定のカーボンブラックを有するキャップトレッドを有する場合、キャップトレッドの耐摩耗性に優れ、このことによってより耐久性に優れると考えられる。

本発明のタイヤについて添付の図面を用いて以下に説明する。本発明のタイヤは添付の図面に限定されるものではない。
図１は、本発明のタイヤの実施形態の一例について、そのタイヤ子午線方向の部分断面を模式的に表す断面図である。

図１において、タイヤ（空気入りタイヤ）は左右一対のビード部１およびサイドウォール部２と、両サイドウォール部２に連なるタイヤトレッド部３からなる。
左右一対のビード部１間にカーカス４が装架されている。カーカスは、カーカスコートゴムに例えばスチールコードのような金属又繊維が埋設されている（図示せず。）。
タイヤトレッド部３においては、カーカス４の外側に、複数のベルト７がタイヤ１周に亘って配置されている。ベルト７の両端部には、ベルトクッション８が配置されている。
タイヤトレッド部３は、ベルト７の上にキャップトレッド（図示せず。）を有する。ベルト７とキャップトレッドとの間にアンダートレッド（図示せず。）が配置されてもよい。

空気入りタイヤの内面には、タイヤ内部に充填された空気がタイヤ外部に漏れるのを防止するために、インナーライナー９が設けられている。
カーカス４の端部がビードコア５およびビードフィラー６の廻りに内側から外側に折り返されて巻き上げられている。ビードフィラー６は２つの部材から構成され、その上部は上ビードフィラー６ａであり、下部は下ビードフィラー６ｂである。
本発明のタイヤは、インナーライナーを接着させるために、カーカスとインナーライナーとの間にタイゴム（図示せず。）を有してもよい。

本発明において、ベルト用ゴムとベルトクッションとの２０℃における硬度の比率は、下記式（１）を満たす。
Ｈｓ_（BELT）／Ｈｓ_（BC）≧１．１（１）
Ｈｓ_（BELT）／Ｈｓ_（BC）（硬度の比率）は、耐久性により優れ、低発熱に優れるという観点から、１．１〜１．５であるのが好ましく、１．１〜１．４であるのがより好ましく、１．２〜１．４であるのが更に好ましい。
Ｈｓ_（BELT）（２０℃における、ベルト用ゴムの硬度）は、耐久性により優れ、ベルト補強性に優れるという観点から、６０〜９０であるのが好ましく、６５〜７５であるのがより好ましい。
Ｈｓ_（BC）（２０℃における、ベルトクッションの硬度）は、耐久性により優れ、歪吸収性に優れるという観点から、４５〜６５であるのが好ましく、５０〜６０であるのがより好ましい。

本発明において、ベルト用ゴムのフレクソ温度は６０℃以下であり、耐久性により優れ、低発熱性に優れるという観点から、５９℃以下であるのが好ましい。

また、ベルトクッションのフレクソ温度は６０℃以下であり、耐久性により優れ、低発熱性に優れ、ベルト補強性に優れるという観点から、５９℃以下であるのが好ましい。

本発明のタイヤが更にキャップトレッド及び／又はアンダートレッドを有する場合、キャップトレッド又はアンダートレッドのフレクソ温度は、耐久性により優れ、低発熱性に優れ、耐摩耗性に優れるという観点から、ベルト用ゴムのフレクソ温度より高いのが好ましい。
また、キャップトレッド又はアンダートレッドのフレクソ温度は、上記と同様の理由でベルトクッションのフレクソ温度より高いのが好ましい。
キャップトレッド又はアンダートレッドのフレクソ温度は、６５〜９０℃であるのが好ましく、７０〜８５℃であるのがより好ましく、７０〜８０℃であるのが更に好ましい。

本発明のタイヤが有するベルト、ベルトクッション、本発明のタイヤが有することができるキャップトレッド、アンダートレッドを構成するゴム組成物は特に制限されない。
例えば、ジエン系ゴム及びカーボンブラックを含有するゴム組成物が挙げられる。
ジエン系ゴムは特に制限されない。例えば、ブチルゴム（ハロゲン化ブチルゴムを含む。）、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等が挙げられる。なかでも、耐久性により優れるという観点から、天然ゴム、ブタジエンゴムが好ましい。

ゴム組成物に含有されるカーボンブラックは特に制限されない。例えば、従来公知のものが挙げられる。なかでも、ＩＳＡＦ、ＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦのグレードのものが好ましい。
ベルト用ゴム組成物に含有されるカーボンブラックの量は、耐久性に優れるという観点から、ゴム成分１００質量部に対して、４０〜７０質量部であるのが好ましく、４５〜６５質量部であるのがより好ましい。
ベルトクッション用ゴム組成物に含有されるカーボンブラックの量は、耐久性に優れるという観点から、ゴム成分１００質量部に対して、１５〜５０質量部であるのが好ましく、２０〜４５質量部であるのがより好ましい。

キャップトレッド（キャップトレッド用ゴム組成物）に含有されるカーボンブラックのヨウ素吸着量は、耐久性により優れ、耐摩耗性に優れるという観点から、９０〜１７０ｇ／ｋｇであるのが好ましく、１００〜１５０ｇ／ｋｇであるのがより好ましい。本発明において、ヨウ素吸着量は、ＪＩＳＫ６２１７−１：２００８「ゴム用カーボンブラック−基本特性−第１部：よう素吸着量の求め方（滴定法）」に準じて測定される。
キャップトレッド用ゴム組成物は、耐久性により優れ、耐摩耗性に優れるという観点から、ゴム成分１００質量部に対して、カーボンブラックを３０〜７０質量部含有するのが好ましく、４０〜６０質量部含有するのがより好ましい。

本発明において、耐摩耗性はランボーン試験で以下のとおり評価された。
ランボーン摩耗試験機を用いてＪＩＳＫ６２６４に準拠し、荷重４．０ｋｇ(＝３９Ｎ)、スリップ率３０％の条件にて試験片の摩耗量を測定した。ランボーン試験に使用された試験片は本実施例でコンパウンドの評価に使用された試験片と同様の方法で得られた。

ゴム組成物には、更に、カーボンブラック以外の無機充填剤や添加剤などの通常用いられる配合剤を添加することができる。
添加剤としては、例えば、加硫剤又は架橋剤、加硫促進剤、加工助剤、老化防止剤、可塑剤、カップリング剤などのタイヤ用ゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤を配合することができる。これらの配合剤の量は本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。
ゴム組成物は、公知のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することにより製造することができる。
ゴム組成物は、従来公知の加硫または架橋条件で加硫または架橋することができる。

本発明のタイヤは、その製造について特に制限されない。例えば、上記のゴム組成物をベルト用ゴム、ベルトクッション、キャップトレッド、アンダートレッド等に用いて、従来公知の方法で製造することができる。
ベルト、カーカス等に使用される金属、繊維は特に制限されない。
本発明のタイヤは空気入りタイヤであるのが好ましい態様の１つとして挙げられる。タイヤに充填する気体としては、通常のまたは酸素分圧を調整した空気の他、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスを用いることができる。

本発明のタイヤは、一般車両、重荷重車輌のタイヤ（重荷重タイヤ）として使用することができる。重荷重車輌としては、例えば、トラック、バス、トラクターが挙げられる。

以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。ただし本発明はこれらに限定されない。
＜組成物の製造＞
下記第１表の各成分を第１表に示す組成（質量部）で用いて、これらを撹拌機で混合し、組成物（コンパウンド）を製造した。

第１表に示す成分の詳細は以下のとおりである。
・ＮＲ：天然ゴム、ＲＳＳ♯１
・カーボンブラック１：カーボンブラック、ＳＡＦ、シースト９、東海カーボン社製、ヨウ素吸着量１３９ｇ／ｋｇ
・カーボンブラック２：カーボンブラック、ＨＡＦ、シースト３、東海カーボン社製、ヨウ素吸着量８０ｇ／ｋｇ
・カーボンブラック３：カーボンブラック、ＦＥＦ、シーストＳＯ、東海カーボン社製、ヨウ素吸着量４４ｇ／ｋｇ
・ステアリン酸：ＮＯＦコーポレーション社製、「ステアリン酸ＹＲ」
・プロセスオイル：昭和シェル石油社製、「エキストラクト４号Ｓ」
・老化防止剤：ＳｏｌｕｔｉａＥｕｒｏｐｅ社製、「Ｓａｎｔｏｆｌｅｘ６ＰＰＤ」
・ＺｎＯ：酸化亜鉛、正同化学工業社製、「酸化亜鉛３種」
・コバルト：ステアリン酸コバルト、商品名ｃｏｓｔ−Ｆ、大日本インキ化学工業社製
・加硫促進剤：大内新興化学工業製、「ノクセラーＮＳ」
・硫黄：軽井沢精錬所製、「油処理イオウ」

＜コンパウンドの評価＞
上記のとおり製造されたコンパウンドを用いて、所定の金型で１６０℃で２０分間プレス加硫して試験片を得た。このように製造した試験片を用いて以下の物性を測定した。結果を第１表に示す。
・Ｈｓ（硬度）：ＪＩＳＫ６２５３に準じて、２０℃における硬さを測定した。
・フレクソ測定温度：ＪＩＳＫ６２６５の加硫ゴムのフレクソメータによる発熱及び疲労試験方法に準じて、周波数１０Ｈｚ、静荷重１９６Ｎ、動荷重７８４Ｎの条件で、試験時間２５分における温度上昇を測定した。

＜空気入りタイヤの製造＞
ベルト、ＢＣ（ベルトクッション）、Ｃａｐ（キャップトレッド）に対して上記のとおり製造されたコンパウンドを第２表の組合せで有する、タイヤサイズ１１Ｒ２２．５の空気入りタイヤを製造した。

＜評価＞
上記のとおり製造された空気入りタイヤについて以下の評価を行った。結果を第２表に示す。
・タイヤ耐久試験：上記のとおり製造された空気入りタイヤに空気を充填させた状態（内圧９００ｋＰａ）で、速度５０ｋｍ／ｈ、３０℃、所定の荷重（１５０%）で押し付け、３０，０００ｋｍ走行させた。
完走した場合を耐久性に非常に優れるとして「〇」と評価した。
完走しても故障が認められた場合は、耐久性にやや劣るとして「△」と評価した。
故障で完走できなかった場合は、耐久性が悪いとして「破壊」と評価した。
トレッドがベルト部との界面で剥離した場合、破壊の原因をトレッドセパレーションとした。
ベルトがベルト間で剥離した場合、破壊の原因をベルトセパレーションとした。
タイヤ内部で発生した亀裂がタイヤ外部まで進行する破壊形態を生じた場合、破壊の原因を吹き抜けとした。

第２表に示す結果から明らかなように、ベルトのフレクソ温度が６０℃を超える比較例１は、タイヤ耐久性試験でタイヤが破壊し耐久性が悪かった。破壊の原因はトレッドセパレーションであった。
ベルトクッションのフレクソ温度が６０℃を超える比較例２、４は、タイヤ耐久性試験でタイヤが破壊し耐久性が悪かった。比較例２の破壊の原因はベルトセパレーションであった。比較例４の破壊の原因は吹き抜けであった。
Ｈｓ_（BELT）／Ｈｓ_（BC）が１．１未満である比較例３は、タイヤ耐久性試験でタイヤが破壊し耐久性が悪かった。比較例３の破壊の原因は吹き抜けであった。

これに対して実施例１はタイヤ耐久性試験でタイヤが故障することなく完走でき耐久性に優れた。これは、タイヤを構成するベルト用ゴム及びベルトクッションが低発熱であり、Ｈｓ_（BELT）／Ｈｓ_（BC）が特定の範囲であるためと考えられる。
また、実施例１において使用されたキャップトレッド用ゴム組成物は特定の範囲のヨウ素吸着量のカーボンブラックを含有するので、更に耐摩耗性にも優れた。

１ビード部
２サイドウォール部
３タイヤトレッド部
４カーカス
５ビードコア
６ビードフィラー
６ａ上ビードフィラー
６ｂ下ビードフィラー
７ベルト
８ベルトクッション
９インナーライナー

Claims

ベルトとベルトクッションとを有し、
前記ベルトを構成するベルト用ゴムと前記ベルトクッションとの２０℃における硬度の比率が、下記式（１）を満たし、
Ｈｓ_（BELT）／Ｈｓ_（BC）≧１．１（１）
前記ベルト用ゴムについてフレクソメーターによる発熱及び耐疲労性試験開始から２５分後の温度上昇が、６０℃以下であり、
前記ベルトクッションについてフレクソメーターによる発熱及び耐疲労性試験開始から２５分後の温度上昇が、６０℃以下である、タイヤ。
更にキャップトレッドを有し、
前記キャップトレッドが、ゴム成分１００質量部に対して、ヨウ素吸着量９０〜１７０ｇ／ｋｇのカーボンブラックを３０〜７０質量部含有する、請求項１に記載のタイヤ。