JP2018065455A - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】タイヤ幅方向に、トレッド部12に対応する部分から、ショルダー部14及びサイドウォール部16に対応する部分を経てビード部18まで延在してタイヤの骨格となすカーカス層20と、上記カーカス層のタイヤ幅方向の外側及び/又は内側に設けられるとともに上記カーカス層のサイド領域の20%以上を覆うサイド層40とを有し、上記サイド層が、ガラス繊維織物を含有する。
【選択図】図1
Description
例えば、特許文献1には、操縦安定性に優れる空気入りタイヤとして、ガラス繊維から成るコードを有するサイド補強層を具える空気入りタイヤが開示されている(特許請求の範囲等)。
このようななか、本発明者らが特許文献1を参考にガラス繊維(モノフィラメント)を含有するサイド補強層(サイド層)を作製し、空気入りタイヤに用いたところ、その操縦安定性は昨今要求されるレベルを必ずしも満たすものではないことが明らかになった。
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。
上記サイド層が、ガラス繊維織物を含有する、空気入りタイヤ。
(2) 上記ガラス繊維織物の1つの軸の、タイヤ径方向に対する角度が、20〜70°である、上記(1)に記載の空気入りタイヤ。
(3) 上記ガラス繊維織物が、平織、綾織、朱子織、からみ織及びすだれ織からなる群より選択される少なくとも1種である、上記(1)または(2)に記載の空気入りタイヤ。
(4) 上記サイド層の弾性率をE、上記サイド層のタイヤ径方向50mmあたりの断面積をSとした場合に、E×Sで表されるサイド層強度が、60kN以上1600kN以下である、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
(5) 上記サイド層が、さらにゴム組成物を含有し、
上記サイド層中の上記ゴム組成物の体積率Vrと、上記サイド層中のガラス繊維織物の体積率Vfとの比率Vr/Vfが、0.25〜8.00である、上記(1)〜(4)のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
(6) 上記ゴム組成物が、重量平均分子量40,000以上の、天然ゴム、SBR、BR及びIRからなる群より選択される少なくとも1種のポリマーを含有し、
上記ゴム組成物中の上記ポリマーの含有量が、上記ゴム組成物に含有されるゴム成分100質量部に対して、50質量部以上である、上記(5)に記載の空気入りタイヤ。
なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
本発明の空気入りタイヤ(以下、単に「本発明のタイヤ」とも言う)は、タイヤの骨格となるカーカス層と、上記カーカス層のタイヤ幅方向の外側及び/又は内側に設けられるとともに上記カーカス層のサイド領域の20%以上を覆うサイド層とを有し、上記サイド層が、ガラス繊維織物を含有する。
本発明のタイヤはこのような構成をとるため、上述した効果が得られるものと考えらえる。その理由は明らかではないが、本発明のタイヤはガラス繊維織物を含有するサイド層(以下、「ガラス繊維織物強化サイド層」とも言う)を有するため、タイヤの変形が適度に抑えられ、特に周剛性が向上し、結果として、優れた操縦安定性を示すものと考えられる。
図1は、本発明の空気入りタイヤの一実施態様の断面形状を示す断面図である。
図1に示す空気入りタイヤ(以下、単に「タイヤ」とも言う)10は、トレッド部12と、ショルダー部14と、サイドウォール部16と、ビード部18とを主な構成部分として有する。
なお、以下の説明において、図1中に矢印で示すように、タイヤ幅方向とは、タイヤの回転軸(図示せず)と平行な方向をいい、タイヤ径方向とは、回転軸と直交する方向をいう。また、タイヤ周方向とは、回転軸を回転の中心となる軸として回転する方向をいう。
更に、タイヤ内側とは、タイヤ径方向において図1中タイヤの下側、すなわちタイヤに所定の内圧を与える空洞領域Rに面するタイヤ内面側をいい、タイヤ外側とは、図1中タイヤの上側、すなわち、タイヤ内周面と反対側の、ユーザが視認できるタイヤ外面側をいう。図1の符号CLは、タイヤ赤道面のことであり、タイヤ赤道面CLとは、空気入りタイヤ10の回転軸に直交するとともに、空気入りタイヤ10のタイヤ幅の中心を通る平面である。
タイヤ10のタイヤ幅方向における最大幅Wmは、タイヤサイド39のタイヤ幅方向における最大長さを示す位置である最大幅位置39a間の距離のことである。タイヤの最大幅位置39aを中心としてタイヤ径方向にタイヤ断面高さSHの±30(%)の範囲内にある領域をサイドトレッドという。
カーカス層20は、補強コードが配列され、コードコーティングゴムで被覆された構成である。カーカス層20は、左右一対のビードコア28にタイヤ内側からタイヤ外側に折り返され、サイドウォール部16の領域で端部20eを成しており、ビードコア28を境とする本体部20aと折り返し部20bとから構成されている。すなわち、本実施態様においては、カーカス層20が1層、左右一対のビード部18間に装架されている。カーカス層20の数は1層に限定されるものではなく、構造及び用途に応じて複数層あってもよい。カーカス層20は、軽量化の観点から1層構造(1プライ)であることが好ましい。
また、カーカス層20は、1つのシート材で構成されても、複数のシート材で構成されてもよい。複数のシート材で構成する場合、カーカス層20は継部(スプライス部)を有することになる。
カーカス層20のコードコーティングゴムとしては、天然ゴム(NR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、イソプレンゴム(IR)から選ばれた1種類又は複数種類のゴムが好ましく用いられる。また、これらのゴムを窒素、酸素、フッ素、塩素、ケイ素、リン、又は硫黄等の元素を含む官能基、例えば、アミン、アミド、ヒドロキシル、エステル、ケトン、シロキシ、若しくはアルキルシリル等により末端変性したもの、又はエポキシにより末端変性したものを用いることができる。
これらゴムに配合するカーボンブラックとしては、例えば、ヨウ素吸着量が20〜100(g/kg)、好ましくは20〜50(g/kg)であり、DBP(フタル酸ジブチル)吸収量が50〜135(cm3/100g)、好ましくは50〜100(cm3/100g)であり、かつCTAB(セチルトリメチルアンモニウムブロマイド)吸着比表面積が30〜90(m2/g)、好ましくは30〜45(m2/g)であるものが用いられる。なお、本明細書において、カーボンブラックのヨウ素吸着量は、JIS K6217−1:2008に従って測定したものである。また、DBP吸収量は、JIS K6217−4:2008に従って測定したものである。また、CTAB吸着比表面積は、JIS K6217−3:2001に従って測定したものである。
また、使用する硫黄の量は、例えば、ゴム100質量部に対して1.5〜4.0質量部であり、好ましくは2.0〜3.0質量部である。
サイド層40はカーカス層20に隣接していても、隣接していなくてもよいが、本発明の効果がより優れる理由から、図1に示されるようにカーカス層20に隣接している方がよい。
サイド層の詳細については後述する。
内側ベルト層22a及び外側ベルト層22bは、タイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、その補強コードが層間で互いに交差するように配置されている。内側ベルト層22a及び外側ベルト層22bは、補強コードが、例えば、スチールコードであり、上述のコードコーティングゴム等で被覆して構成されている。
内側ベルト層22a及び外側ベルト層22bは、ベルト層22に関し、補強コードのタイヤ周方向に対するコード角度が、例えば、24〜35°であり、好ましくは27〜33°である。これにより、高速耐久性を向上させることができる。
このベルト補助補強層24は、補強コードとして、例えば、有機繊維コードが、タイヤ周方向に螺旋状に配置されており、これらの有機繊維コードがコードコーティングゴムで被覆して構成されている。
サイド層42はカーカス層20に隣接していても、隣接していなくてもよいが、本発明の効果がより優れる理由から、図2に示されるようにカーカス層20に隣接している方がよい。
上述のとおり、サイド層42はカーカス層20に隣接していなくてもよい。例えば、サイド層42は、インナーライナゴム層38のタイヤ幅方向の内側に設けられていてもよい。
以下、本発明のタイヤが有するサイド層(ガラス繊維織物強化サイド層)について詳述する。
ガラス繊維織物強化サイド層はガラス繊維織物を含有すれば特に制限されない。ガラス繊維織物強化サイド層はガラス繊維織物以外の成分を含有していてもよい。
ガラス繊維織物強化サイド層に含有されるガラス繊維織物は、ガラス繊維の織物であれば特に制限されない。
ガラス繊維は、いわゆるグラスファイバー(長繊維)(ガラス繊維コード)であることが好ましい。
ガラス繊維コードはモノフィラメントであっても、マルチフィラメント(モノフィラメントの束)であってもよいが、マルチフィラメントであることが好ましい。
ガラス繊維コード(モノフィラメント)の直径は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、1〜60μmであることが好ましく、4〜40μmであることがより好ましい。ガラス繊維コード(マルチフィラメント)の直径は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、1〜1000μmであることが好ましく、100〜500μmであることがより好ましい。ガラス繊維コードの長さは特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、80〜160mmであることが好ましい。ガラス繊維コードのアスペクト比(長さ/直径)は特に制限されないが、本発明の効果がより優れる理由から、1300〜160000であることが好ましい。
ガラス繊維織物は、本発明の効果がより優れる理由から、2軸織物(経糸及び緯糸からなる織物)であることが好ましい。
織物の種類としては、例えば、平織、綾織、朱子織、からみ織、すだれ織などが挙げられる。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、平織であることが好ましい。
ガラス繊維織物の1つの軸(ガラス繊維織物の1つのガラス繊維方向)の、タイヤ径方向に対する角度は、本発明の効果がより優れる理由から、20〜70°であることが好ましく、30〜60°であることがより好ましい。
ガラス繊維織物強化サイド層は、さらにゴム組成物を含有するのが好ましい。上記ゴム組成物はゴム成分を含有する組成物であれば特に制限されない。
なお、ガラス繊維織物強化サイド層において、ゴム組成物はガラス繊維織物に含浸されているのが好ましい。
ゴム成分は特に制限されないが、具体例としては、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム(NBR)、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム(Br−IIR、Cl−IIR)、クロロプレンゴム(CR)などが挙げられる。上記ゴム成分は1種でも2種以上を併用してもよい。
ゴム成分は、本発明の効果がより優れる理由から、天然ゴム、SBR、BR及びIRからなる群より選択される少なくとも1種のポリマーを含有し、上記ポリマーの含有量がゴム成分100質量部に対して50質量部以上であるのが好ましい。
上記ポリマーの重量平均分子量(Mw)は、本発明の効果がより優れる理由から、40,000以上であることが好ましく、100,000以上であることが好ましい。上限は特に制限されないが、1,000,000以下であることが好ましい。なお、重量平均分子量(Mw)は、テトラヒドロフランを溶媒とするゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により標準ポリスチレン換算により測定するものとする。
上記ゴム組成物はゴム成分以外のその他の成分を含有していてもよい。
そのようなその他成分としては、シリカ、シランカップリング剤、カーボンブラック、酸化亜鉛(亜鉛華)、ステアリン酸、老化防止剤、オイル、液状ポリマー、テルペン樹脂、熱硬化性樹脂、加硫剤(例えば、硫黄)、加硫促進剤、加工助剤などのゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤が挙げられる。
ガラス繊維織物への含浸性に優れ、結果として、本発明の効果がより優れる理由から、ゴム組成物は液状成分を含有するのが好ましい。液状成分は、例えば、オイル、液状ポリマー及び熱硬化性樹脂等の室温で流動性を持つものなら特に制限されず、その含有量はゴム成分100質量部に対して1〜40質量部であることが好ましく、10〜30質量部であることがより好ましい。
ゴム組成物とガラス繊維コードとの接着が向上し、結果として、本発明の効果がより優れる理由から、ゴム組成物はシランカップリング剤を含有するのが好ましい。
ガラス繊維織物強化サイド層中の上述したゴム組成物の体積率Vrと、ガラス繊維織物強化サイド層中の上述したガラス繊維織物の体積率Vfとの比率Vr/Vfは、本発明の効果がより優れる理由から、0.25〜8.00であることが好ましく、1.00〜4.00であることがより好ましい。
上述のとおり、ガラス繊維織物強化サイド層は、カーカス層のサイド領域の20%以上を覆う。なかでも、本発明の効果がより優れる理由から、40%以上であることが好ましい。上限は特に制限されず、100%である。
ガラス繊維織物強化サイド層の弾性率をE、ガラス繊維織物強化サイド層のタイヤ径方向50mmあたりの断面積をSとした場合に、E×Sで表されるサイド層強度は、60kN以上1600kN以下であることが好ましい。
ここで弾性率はタイヤ径方向の弾性率を意図したものである。
ガラス繊維織物強化サイド層を製造する方法は特に制限されないが、例えば、上述したゴム組成物を用いてゴムシート(シート状のゴム組成物)を作製し、ガラス繊維織物を上述したゴムシートで上下から挟み、プレス機を用いてプレスすることでガラス繊維織物にゴム組成物を含浸させる方法が挙げられる。
プレスの温度は特に制限されないが、70〜120℃であることが好ましい。プレスの圧力は特に制限されないが、1〜5MPaであることが好ましい。プレスの時間は特に制限されないが、2〜10分間であることが好ましい。
以下のとおり、サイド層を作製した。なお、サイド層1は上述したガラス繊維織物強化サイド層に該当し、サイド層2及び3は上述したガラス繊維織物強化サイド層に該当しない。
(ゴム組成物の調製)
下記表1に示される配合剤を同表に示される割合(質量部)にて配合した。
具体的にはまず、表1に示される配合剤のうち加硫促進剤および硫黄を除く配合剤を80℃のバンバリーミキサーで5分間混合した。次にロールを用いて、加硫促進剤および硫黄を混合しゴム組成物を得た。なお、Nipol 1502の重量平均分子量は、450,000である。
得られたゴム組成物をシート状に押し出し、厚さ2mmのゴムシートを作製した。
ガラス繊維織物(日東紡績社製KS1570)(互いに直交するガラス繊維コード(マルチフィラメント)の2軸織物、平織、155g/m2)を、得られたゴムシートで上下から挟み、プレス機を用いてプレスすることで(100℃、5MPa、5分間)、ガラス繊維織物にゴム組成物を含浸させた。このようにしてガラス繊維織物を含有するサイド層を作製した。得られたサイド層をサイド層1とする。サイド層1のVr/Vfは、2.13であった。
ガラス繊維織物の代わりにガラス繊維不織布(目付け量150g/m2)を使用した以外は、サイド層1と同様の手順に従って、ガラス繊維不織布を含有するサイド層を作製した。得られたサイド層をサイド層2とする。
ガラス繊維織物の代わりにガラス繊維コード(マルチフィラメント)を使用した以外は、サイド層1と同様の手順に従って、ガラス繊維コード(マルチフィラメント)を含有するサイド層を作製した。得られたサイド層をサイド層3とする。
カーカス層を有する(サイド層を有さない)空気入りタイヤを製造した(タイヤサイズ:195/65R15、空気圧:230kPa)。
カーカス層のタイヤ幅方向の外側(カーカス層に隣接)にカーカス層のサイド領域の50%を覆うように上述したサイド層1を設けた以外は従来例と同様に空気入りタイヤを製造した(図1に示されるタイヤ)。ここで、ガラス繊維織物の1つの軸(ガラス繊維織物の1つのガラス繊維方向)の、タイヤ径方向に対する角度は、40°であった。
サイド層1の代わりに上述したサイド層2を設けた以外は実施例1と同様に空気入りタイヤを製造した。
サイド層1の代わりに上述したサイド層3を設けた以外は実施例1と同様に空気入りタイヤを製造した。
カーカス層のタイヤ幅方向の内側(カーカス層に隣接)にカーカス層のサイド領域の50%を覆うように上述したサイド層1を設けた以外は従来例と同様に空気入りタイヤを製造した(図2に示されるタイヤ)。ここで、ガラス繊維織物の1つの軸(ガラス繊維織物の1つのガラス繊維方向)の、タイヤ径方向に対する角度は、40°であった。
サイド層1の代わりに上述したサイド層2を設けた以外は実施例2と同様に空気入りタイヤを製造した。
サイド層1の代わりに上述したサイド層3を設けた以外は実施例2と同様に空気入りタイヤを製造した。
得られた空気入りタイヤについて以下のとおり評価を行った。
得られた空気入りタイヤについて、横剛性(タイヤ径方向の剛性)及び周剛性(タイヤ周方向の剛性)を評価した。結果を表4に示す。結果は従来例を100とする指数で表した。指数が大きい程各剛性に優れることを意味する。
得られた空気入りタイヤを排気量2.0Lの試験車両に装着し、操縦安定性についてテストドライバーによる官能評価を行った。結果を表4に示す。結果は従来例を100とする指数で表した。指数が大きい程操縦安定性に優れることを意味する。
12 トレッド部
12a タイヤ外側のトレッド面
12b 陸部
12c トレッド溝
14 ショルダー部
16 サイドウォール部
18 ビード部
20 カーカス層
20a カーカス層20の本体部
20b カーカス層20の折り返し部
20e カーカス層20の端部
22 ベルト層
22a 内側ベルト層
22b 外側ベルト層
22e ベルト層22の端部
24 ベルト補助補強層
28 ビードコア
30 ビードフィラー
32 トレッドゴム層
34 サイドウォールゴム層
36 リムクッションゴム層
38 インナーライナゴム層
39 タイヤサイド
39a タイヤサイド39のタイヤ幅方向における最大長さを示す位置である最大幅位置
40、42 サイド層(ガラス繊維織物強化サイド層)
R 空洞領域
CL タイヤ赤道面
Wm タイヤ10のタイヤ幅方向における最大幅
SH タイヤ断面高さ
Claims (6)
- タイヤの骨格となるカーカス層と、前記カーカス層のタイヤ幅方向の外側及び/又は内側に設けられるとともに前記カーカス層のサイド領域の20%以上を覆うサイド層とを有し、
前記サイド層が、ガラス繊維織物を含有する、空気入りタイヤ。 - 前記ガラス繊維織物の1つの軸の、タイヤ径方向に対する角度が、20〜70°である、請求項1に記載の空気入りタイヤ。
- 前記ガラス繊維織物が、平織、綾織、朱子織、からみ織及びすだれ織からなる群より選択される少なくとも1種である、請求項1又は2に記載の空気入りタイヤ。
- 前記サイド層の弾性率をE、前記サイド層のタイヤ径方向50mmあたりの断面積をSとした場合に、E×Sで表されるサイド層強度が、60kN以上1600kN以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
- 前記サイド層が、さらにゴム組成物を含有し、
前記サイド層中の前記ゴム組成物の体積率Vrと、前記サイド層中のガラス繊維織物の体積率Vfとの比率Vr/Vfが、0.25〜8.00である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。 - 前記ゴム組成物が、重量平均分子量40,000以上の、天然ゴム、SBR、BR及びIRからなる群より選択される少なくとも1種のポリマーを含有し、
前記ゴム組成物中の前記ポリマーの含有量が、前記ゴム組成物に含有されるゴム成分100質量部に対して、50質量部以上である、請求項5に記載の空気入りタイヤ。
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