JP3293873B2

JP3293873B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP3293873B2
Application number: JP09421892A
Authority: JP
Inventors: 弘平川
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1992-04-14
Filing date: 1992-04-14
Publication date: 2002-06-17
Anticipated expiration: 2017-06-17
Also published as: JPH05286055A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は軽量化した空気入りタイ
ヤに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車における大きな技術的課題の一つ
に低燃費性がある。この技術課題を解決する対策の一環
として、空気入りタイヤに対しても軽量化に対する要求
がますます強いものになってきている。この空気入りタ
イヤを構成する比重の大きい天然ゴム（ＮＲ）やスチレ
ン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）等のゴム組成物
からなるゴム成形材料に代えて、高強度、高弾性（剛
性）、耐摩耗性等多くの機械的物性に優れた繊維強化プ
ラスチック（ＦＲＰ）、特に熱硬化性樹脂のエポキシ樹
脂を含有する組成物をマトリックスとするＦＲＰ（以下
エポキシ系ＦＲＰと称する）をタイヤ構成材料の一部に
使用することができれば、空気入りタイヤの重量を著し
く軽減することが可能になり、その軽量化のための極め
て有効な手段にすることができる。しかしながら、エポ
キシ系ＦＲＰは、ゴム成形材料に対して実質的に接着性
を有していないため、タイヤ構成材料の全部又は一部に
使用できなかった。また、エポキシ系ＦＲＰを硬化させ
た後接着剤を使用したのでは、十分に接着させることが
できないため、長期に亙る耐久性を満足する実用可能な
空気入りタイヤは得られなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
したエポキシ系ＦＲＰの接着性の問題を解決することに
よりタイヤ構成部材の一部としての使用を可能にし、著
しく軽量化した空気入りタイヤを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明は、ビード、ビードフィラー、ベルト層、トレ
ッド部の少なくとも一部をエポキシ系ＦＲＰシートＡか
ら構成し、該エポキシ系ＦＲＰシートＡをタイヤを構成
するゴム成形材料Ｂに対し、メタクリル酸、酸化亜鉛及
び過酸化物を含有する水素添加アクリロニトリル−ブタ
ジエン共重合体ゴム組成物からなるゴムシート層（以下
水素添加ＮＢＲシート層と称する）ａとイソブチレン−
イソプレン共重合体ゴム組成物からなるゴムシート層
（以下ＩＩＲシート層と称する）ｂと削り出し方式で成
形した超高分子量ポリエチレンシート層（以下超高分子
量ＰＥシート層と称する）ｃとの３層からなる積層接着
層を介して、該積層接着層の水素添加ＮＢＲシート層ａ
側を前記エポキシ系ＦＲＰシートＡ側に、前記超高分子
量ＰＥシート層ｃ側をゴム成形材料Ｂ側に接着一体化を
特徴とするものである。このように水素添加ＮＢＲシ
ート層ａとＩＩＲシート層ｂと超高分子量ＰＥシート層
ｃとの３層からなる積層接着層を利用することにより、
エポキシ系ＦＲＰシートＡをタイヤを構成するゴム成形
材料Ｂに強固に接着させ、タイヤ構成材料の一部として
使用することができるから軽量化することができる。

【０００５】以下、図面を参照して本発明を具体的に説
明する。図１は、本発明の空気入りタイヤの１実施例を
示し、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビ
ード部、４はカーカス層である。カーカス層４は、左右
両側一対のビードコア６の廻りに、その両端部がビード
フィラーカバーゴム９で覆われたビードフィラー７を包
み込むように折り返されている。また、カーカス層４の
トレッド部１にはベルト層５がタイヤ周方向に沿って配
置されている。タイヤの最内側にはインナーライナー８
が内貼りされている。

【０００６】本発明は上述のような構成において、ビー
ド部１、ビードフィラー７、ベルト層５、トレッド部１
の全て或いはこれらのうちの一部にエポキシ系ＦＲＰシ
ートＡを使用している。このエポキシ系ＦＲＰシートＡ
は、水素添加ＮＢＲシート層ａ、ＩＩＲシート層ｂ、超
高分子量ＰＥシート層ｃの３層からなる積層接着層を介
してゴム成形材料Ｂと接着一体化されている。このエポ
キシ系ＦＲＰシートＡは１層であってもよいが、２層以
上にしてもよい。図２の例では、エポキシ系ＦＲＰシー
トＡを４枚積層し、その両側に水素添加ＮＢＲシート層
ａ、ＩＩＲシート層ｂ及び超高分子量ＰＥシート層ｃを
それぞれ順次重ね合わせ接着一体化し、この積層シート
をビードフィラー層７として使用し、その周辺にＮＲ含
有ゴム組成物からなるビードフィラーカバーゴム層９を
介してカーカス層４を設け、このカーカス層４の周囲に
ゴム成形材料Ｂ及びＢ’を形成させている。エポキシ系
ＦＲＰシートＡは、硬化後は、その優れた機械的物性に
より極めて大きな剛性向上効果を有しており、それ自体
の厚さを薄くできるのみならず、これに積層されるゴム
成形材料Ｂ，Ｂ’の厚さやゴム量を少なくすることが可
能になり、タイヤを著しく軽量化することができる。

【０００７】また、動的用途に使用される空気入りタイ
ヤの場合、走行中における応力集中や歪みを分散させ、
長期の耐久性を確保するためには、タイヤ構成材料は、
その厚さ方向に弾性率や剛性等の物性が次第に増大又は
低減する性能（以下物性傾斜性と称する）を有すること
が重要である。本発明のように、上述のごとく接着一体
化するときは、エポキシ系ＦＲＰシートＡ、水素添加Ｎ
ＢＲシートａ、ＩＩＲシートｂ、（超高分子量ＰＥシー
トｃ）、汎用ゴムからなるゴム成形材料Ｂの順に弾性率
や剛性が低減した物性傾斜性を有する接着複合材料を形
成する。

【０００８】本発明タイヤの上記エポキシ系ＦＲＰシー
トＡは、空気入りタイヤを構成するビード、ビードフィ
ラー、ベルト層及びトレッド部の少なくとも１つに使用
される。このようなエポキシ系ＦＲＰシートＡを構成す
るエポキシ樹脂組成物としては、特に限定されるもので
はないが、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂１０
０重量部に対して両末端にカルボキシル基を有する液状
ブタジエン−アクリロニトリル共重合体とグリシジルア
ミン型エポキシ樹脂との反応生成物１０〜５０重量部、
ニトリルゴム（ブタジエン−アクリロニトリル共重合体
ゴム）３〜８重量部、硬化剤ジシアンアミドと硬化促進
剤５〜１６重量部を配合した樹脂組成物がある。上記ビ
スフェノールＡ型エポキシ樹脂には、臭素化ビスフェノ
ールＡ型エポキシ樹脂を３０〜７０重量部の範囲で配合
することができる。

【０００９】また、このエポキシ樹脂組成物からなる未
硬化のエポキシ系ＦＲＰシートＡは、ガラス繊維、炭素
繊維、炭化珪素繊維、ボロン繊維、アラミド繊維等の繊
維で補強した繊維強化プラスチック（プレプリグ）であ
る。また、本発明タイヤのゴム成形材料Ｂは、汎用ゴム
を原料ゴム成分として含有するゴム組成物から構成され
るが、好ましくは後述する積層接着層の超高分子量ＰＥ
シート層ｃに対する接着性との関係から、臨界表面張力
γc が２５〜３３ｍＮ／ｍの原料ゴム成分を含有するこ
とが望ましい。

【００１０】上記範囲の臨界表面張力γc を有する原料
ゴム成分としては、イソブチレン−イソプレン共重合体
ゴム（ＩＩＲ，γc ＝２７ｍＮ／ｍ）、エチレン−プロ
ピレンジエン三元共重合体ゴム（ＥＰＤＭ，γc ＝２８
ｍＮ／ｍ）、天然ゴム（ＮＲ，γc ＝３１ｍＮ／ｍ）、
ポリブタジエンゴム（ＢＲ，γc ＝３２ｍＮ／ｍ）、ス
チレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ，γc ＝３３
ｍＮ／ｍ）等を挙げることができる。これらは単独又は
２種以上を混合して使用することができる。

【００１１】ここで、臨界表面張力γc とは、昭和53年
８月20日、丸善株式会社発行「化学便覧」基礎編ＩＩ
（第３刷），第６１８頁に記載されているように、固体
面上で液体炭化水素その他の有機液体化合物の同族列が
示す接触角をθ、その液体の表面張力をγとすると、co
s θとγとの関係は同族体の種類に関せず大体一本の直
線となる。このとき、θ＝０、すなわちcos θ＝１に相
当するγc として定義される。ただし、本発明に定義す
る原料ゴム成分の臨界表面張力γc は、上記固体の代わ
りに、γc を測定しようとするゴムを熱プレスにより平
坦にしたゴムサンプルを使用して同様に測定した値をい
う。

【００１２】上記ゴム成形材料Ｂは、上述した汎用ゴム
を原料ゴム成分とし、カーボンブラック、硫黄等の各種
ゴム薬品を配合したゴム組成物から成形されたトレッド
部、コードで補強したカーカス層やベルト層等を構成す
るようにする。望ましくはタイヤの基本骨格を形成する
カーカス層やベルト層の本体部分を構成するようにする
のがよい。

【００１３】本発明タイヤの上記エポキシ系ＦＲＰシー
トＡとタイヤを構成するゴム成形材料Ｂとを一体に接着
する積層接着層は、水素添加ＮＢＲシート層ａとＩＩＲ
シート層ｂと超高分子量ＰＥシート層ｃとの３層から構
成されている。上述したように、臨界表面張力γc が２
７ｍＮ／ｍのＩＩＲを含有するＩＩＲシート層ｂは超高
分子量ＰＥシート層ｃに対して極めて強固に接着する。
他方、水素添加ＮＢＲシート層ａに対しては理由は明確
ではないが、シート層ａの中に含まれるメタクリル酸モ
ノマーがＩＩＲシート層ｂに拡散し、その後重合を起こ
すため、水素添加ＮＢＲシート層ａに対しても優れた接
着性を有していると考えられる。

【００１４】また、水素添加ＮＢＲシート層ａは、エポ
キシ系ＦＲＰに対して選択的に優れた接着性を有してい
るが、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（Ｎ
ＢＲ）を含有するゴム組成物からなる未加硫ゴムシー
ト、好ましくは厚さ０．０５ｍｍ以下のシートを介在さ
せることが好ましい。このＮＢＲはエポキシ系ＦＲＰに
対する接着性が水素添加ＮＢＲよりも優れているのみな
らず、水素添加ＮＢＲに対しても優れた接着性を有する
ため、さらに強固に接着させることができる。

【００１５】他方、超高分子量ＰＥシート層ｃは、エポ
キシ系ＦＲＰに対しては実質的に接着性を有していない
が、汎用ゴム組成物、特に臨界表面張力γc が２５〜３
３ｍＮ／ｍの原料ゴム成分を含有する汎用ゴム組成物に
対して優れた接着性を有している。このため、ゴム成形
材料Ｂとして臨界表面張力γc ２５〜３３ｍＮ／ｍの原
料ゴム成分を含有するゴム組成物で構成するときは、よ
り一層強固に接着させることができる。水素添加ＮＢ
Ｒシート層ａとしては、エチレン性不飽和ニトリル単位
を１０〜６０重量部を含み、共役ジエン単位を３０重量
％以下とした水素添加ＮＢＲゴム１００重量部に対して
メタクリル酸２０〜６０重量部、酸化亜鉛１０〜６０重
量部でメタクリル酸と酸化亜鉛のモル比が１／０．５〜
１／３であり、有機過酸化物を０．５〜２０重量部配合
した組成物、具体的には日本ゼオン社から製造販売され
ているＺＳＣ２２９５からなるシートがある。

【００１６】ＩＩＲシート層ｂを形成するゴム組成物と
しては特に限定されるものではなく、ＩＩＲを原料ゴム
成分として含有し、硫黄等の加硫剤、カーボンブラック
等の補強剤、老化防止剤、加硫促進剤、その他の各種ゴ
ム薬品を、それぞれ所定量配合した公知のゴム組成物を
使用することができる。超高分子量ＰＥシート層ｃとし
ては、削り出し方式により作製した超高分子量ＰＥシー
トが使用される。このシートは、超高分子量のポリエチ
レン粉末を加熱加圧シンタリングして円柱状の成形物を
作製し、この成形物をその周方向に薄肉に削ってシート
状又はフィルム状に切り出したものである。この超高分
子量ＰＥシートは、できるだけ高分子量のポリエチレ
ン、望ましくは平均分子量が少なくとも１００万のポリ
エチレンから形成するのがよい。１００万以上であるこ
とによってＩＩＲシートｂやゴム成形材料Ｂに対する接
着性を向上させることができる。また、その厚さは、５
０〜２００μｍの範囲の範囲であることが望ましい。こ
の厚さを５０μｍ以上とすることにより、上記と同様に
強固な接着性が得られる。また、２００μｍ以下とする
ことにより柔軟で可撓性に優れ、ゴム成形材料Ｂの物性
に影響を及ぼすことがない接着部分を形成することがで
きる。

【００１７】上述した未硬化のエポキシ系ＦＲＰシート
Ａと未加硫のゴム成形材料Ｂとの間に、未加硫の厚さ
０．０５ｍｍ以上の水素添加ＮＢＲシートａと未加硫の
厚さ０．０５ｍｍ以上のＩＩＲシートｃと超高分子量Ｐ
Ｅシートｂとを３層に積層したシートを挟んで、Ａ／ａ
／ｂ／ｃ／Ｂの順にラミネートし、一体に加熱すればよ
い。

【００１８】

【実施例】次の２種類の本発明タイヤ及び比較タイヤを
製作した。これらのタイヤのタイヤサイズはいずれも同
一の１６５ＳＲ１３とした。本発明タイヤ：表１に示す配合組成の樹脂組成物をマト
リックスとし、炭素繊維を補強繊維とする横浜ゴム社製
１２１℃，硬化系構造用平織プレプリグＣ３ＷＰＷ／Ｆ
Ｗ６９８６Ｓ０３（厚さ０．１５ｍｍ）をエポキシ系Ｆ
ＲＰシートＡとして使用した。

【００１９】また、表１に示す配合組成を有するＮＲ含
有ゴム組成物とＩＩＲ組成物を使用して、それぞれゴム
成形材料ＢとＩＩＲシートｂとを作製し、平均分子量５
００万のポリエチレンからなる円柱状の成形物をその周
方向に薄肉に削って厚さ５０μｍのシート状に切り出し
た超高分子量ＰＥシートを作製した。また、水素添加Ｎ
ＢＲ組成物としては、日本ゼオン社製のＺＳＣ−２２９
５，８５重量％と日本ゼオン社製ＺＥＴＰＯＬ−２０２
０（水素添加ＮＢＲ）１５重量％をロールで添加し、こ
の混合物１００重量部に対して老化防止剤（“ナウガー
ド４４５”）１．５重量部、有機過酸化物として化薬ア
クゾ社製の“パーカドックス１４／４０”（１，３−ビ
スターシャリーブチルパーオキシイソプロピルベンゼ
ン）５重量部をロールで添加混合したものを使用し、こ
れを用いて水素添加ＮＢＲシートａを作製した。

【００２０】これらエポキシ系ＦＲＰシートＡ、水素添
加ＮＢＲシート層ａ、ＩＩＲシート層ｂ及び超高分子量
ＰＥシート層ｃを使用して、図２に示す構成のビードフ
ィラー層７を作製し、このビードフィラー層７とカーカ
ス層４との間にＮＲ含有ゴム組成物からなるビードフィ
ラーカバーゴム層９を充填したグリーンタイヤを製作
し、常法に従って金型を使用し、加圧下に加硫成形して
製作したタイヤである。比較タイヤ：表１のビードフィラーカバーゴムのＮＲ含
有ゴム組成物中に、従来のＮＲ含有ビードフィラーゴム
成形物を用い、本発明タイヤのビードフィラー（この中
にはエポキシ系ＦＲＰプライとａ，ｂ，ｃが加えられた
接着積層体で、その厚さは１μｍ）よりも幅を３倍広く
したタイヤである。

【００２１】表１中の数値は、いずれも重量部である。

【００２２】また、＊1 はＮ−フェニル−Ｎ’−イソプ
ロピル−ｐ−フェニレンジアミン＊2 はＮ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾールスルフェ
ンアミド＊3 はテトラメチルチウラムモノスルフィド＊4 はベンゾチアジルジスルフィドである。これら２種類の本発明タイヤと比較タイヤについて、そ
れぞれビードフィラー部の重量を算出し比較したとこ
ろ、本発明タイヤは接着積層体の２枚を含めても、比較
タイヤよりも１／３も重量が小さくなっており、著しく
タイヤのビードフィラー部が軽量化されていた。また、
下記評価方法により、室内における耐久性と運動性能を
評価した。その結果、本発明タイヤは比較タイヤと同等
であった。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、水素添加ＮＢＲシート
層ａとＩＩＲシート層ｂと超高分子量ＰＥシート層ｃと
の３層からなる積層接着層を介在させることにより、エ
ポキシ系ＦＲＰシートＡをタイヤを構成するゴム成形材
料Ｂに強固に接着させることができるから、エポキシ系
ＦＲＰシートＡをビード、ビードフィラー、ベルト層及
びトレッド部の全部又は一部に使用することができ、空
気入りタイヤを著しく軽量化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気入りタイヤの１例を示す半断面図
である。

【図２】エポキシ系ＦＲＰシートＡとタイヤを構成する
ゴム成形材料Ｂとの接着構造の１例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１トレッド部３ビード部４カーカス層５ベルト層７ビードフィラー８ライナー層Ａエポキシ系ＦＲＰシートＢゴム成形材料ａ水素添加ＮＢＲシート層ｂＩＩＲシート
層ｃ超高分子量ＰＥシート層

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ビード、ビードフィラー、ベルト層及び
トレッド部の少なくとも一部をエポキシ樹脂組成物をマ
トリックスとする繊維強化プラスチックシートＡから構
成し、該繊維強化プラスチックシートＡをタイヤを構成
するゴム成形材料Ｂに対し、メタクリル酸、酸化亜鉛及
び過酸化物を含有する水素添加アクリロニトリル−ブタ
ジエン共重合体ゴム組成物からなるゴムシート層ａとイ
ソブチレン−イソプレン共重合体ゴム組成物からなるゴ
ムシート層ｂと削り出し方式で成形した超高分子量ポリ
エチレンシート層ｃとの３層からなる積層接着層を介し
て、該積層接着層のゴムシート層ａ側を前記繊維強化プ
ラスチックシートＡ側に、前記超高分子量ポリエチレン
シート層ｃ側をゴム成形材料Ｂ側に接着一体化させた空
気入りタイヤ。