JP3922978B2

JP3922978B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP3922978B2
Application number: JP2002187198A
Authority: JP
Inventors: 健高橋; 規夫大本; 大輔金成
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2002-06-27
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2022-06-27
Also published as: JP2004026061A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として建設現場で使用される建設車両用として好適な空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、サイドウォール部に設けたプロテクターによる補強効果を改善した空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設車両用空気入りタイヤは、岩石等の障害物にサイドウォール部が擦り付けられるような過酷な環境で使用されるので、そのサイドウォール部にタイヤ周方向に延びる凸状のプロテクターを設けるようにしている。
【０００３】
しかしながら、プロテクターをサイドウォール部と同じゴム組成物から凸状に成形した場合、その補強効果は必ずしも十分ではなく、走行中にカット損傷を受け、摩耗寿命に到達する前に使用不能になることが起きている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、サイドウォール部に設けたプロテクターによる補強効果を高め、その補強効果を持続することを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、少なくとも片側のサイドウォール部に、タイヤ断面高さの３０〜６５％の範囲に、タイヤ周方向に延びる少なくとも１本の凸状のプロテクターを設け、各プロテクターの内部に少なくとも２本の環状体からなる弾性補強材を埋設し、該弾性補強材の１００％モジュラスが隣接するサイドウォール部のゴム組成物の１００％モジュラスの５〜２５倍であることを特徴とするものである。
【０００６】
このようにプロテクターの内部に高モジュラスの弾性補強材を埋設したので、プロテクターによる補強効果を高め、走行中のカット損傷を効果的に防止することができる。また、上記弾性補強材は適度なモジュラスを有しているので、タイヤが建設現場のような過酷な環境で使用される場合であっても、サイドウォール部からの遊離故障や剥離故障を生じ難いのである。上記弾性補強材は、破断強度が１０〜５０ＭＰａで、破断伸びが１５０％以上であることが好ましい。このような弾性補強材としては、共役ジエン単位の含有量が３０重量％以下であるエチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系高飽和ゴムにアクリル酸又はメタクリル酸の金属塩を分散させた組成物を有機過酸化物で架橋してなる弾性補強材を用いると良い。
【０００７】
上述した弾性補強材は、長さ方向に対して垂直な方向から受ける衝撃に対して優れた補強効果を発揮するものの、隣接するサイドウォール部のゴム組成物よりもモジュラスが高いため、その表面が傷付いた場合、タイヤの撓みによるタイヤ周方向の引っ張り力に対して傷部分に応力集中を生じ易くなり、場合によっては破断に至ることがある。そのため、各プロテクターの内部に単一の環状体からなる弾性補強材を埋設した構造では、その弾性補強材が損傷して破断すると、破断部の近傍で弾性補強材とゴム組成物とが界面剥離し、弾性補強材がサイドウォール部から部分的に離脱し、その後の保護効果が得られなくなる。
【０００８】
そこで、本発明では各プロテクターの内部に少なくとも２本の環状体からなる弾性補強材を埋設することが必要である。これにより、プロテクター内の１本の弾性補強材が破断した場合であっても、残りの弾性補強材が保護効果を持続させることで、過酷な使用条件下でも最終摩耗寿命までプロテクターとしての機能を維持することが可能になる。特に、弾性補強材を互いに撚り合わされた少なくとも２本の環状体から構成した場合、これら弾性補強材は撚り構造に起因する物理的な伸びが得られるので、表面が損傷した場合に、傷部分への応力集中を低減することが可能になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１は本発明の実施形態からなる建設車両用空気入りタイヤを示し、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。左右一対のビード部３，３間には複数層のカーカス層４が装架されている。複数層のカーカス層４のうち、内側のカーカス層４ａはその端部がビードコア５ａの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられ、外側のカーカス層４ｂはその端部がビードコア５ｂの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられ、更に外側のカーカス層４ｃはその端部がカーカス層４ｂの外側に配置されている。一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には、複数層のブレーカー６が埋設されている。
【００１１】
少なくとも片側のサイドウォール部２には、タイヤ周方向に延びる少なくとも１本の凸状のプロテクター７が設けられている。このプロテクター７は、タイヤ周方向に連続した凹溝を挟んで環状に形成されている。プロテクター７を形成する領域は、ビード側の境界の高さＨ₁をタイヤ断面高さＳＨの３０％とし、トレッド側の境界の高さＨ₂をタイヤ断面高さＳＨの６５％とする。このような領域に凸状のプロテクター７を形成することにより、サイドウォール部２を効果的に保護するのである。なお、プロテクター７は片側のサイドウォール部２だけに設けても良く、或いは両側のサイドウォール部２に設けても良い。プロテクター７を片側のサイドウォール部２だけに設ける場合、そのプロテクター７を車両外側に配置するように空気入りタイヤを車両に装着すれば良い。
【００１２】
各プロテクター７の内部には、プロテクター７に沿って連続する少なくとも２本の環状体からなる弾性補強材８が埋設されている。各プロテクター７の内部に複数本の弾性補強材８を埋設しておけば、プロテクター７内の１本の弾性補強材８が破断した場合であっても、残りの弾性補強材８が保護効果を持続させることで、最終摩耗寿命までプロテクターとしての機能を維持することが可能になる。また、プロテクター７内の複数本の弾性補強材８を互いに撚り合わせた構造にすれば、弾性補強材８の表面が損傷した場合に、傷部分への応力集中を緩和することができる。
【００１３】
弾性補強材８の断面形状は特に限定されるものではなく、円形、半円形、扇形、四角形、多角形等にすることができる。つまり、図１のように円形を４分割してなる扇形とする以外に、例えば、図２（ａ）のように円形を２分割してなる半円形にしたり、図２（ｂ）のように六角形にしたり、図２（ｃ）のように円形にしても良い。いずれの場合も、複数本の弾性補強材８は互いに独立したものである。
【００１４】
弾性補強材８は全てのプロテクター７の内部に埋設されていることが望ましいが、必ずしも全てのプロテクター７の内部に埋設されていなくても良く、カットを受け易い部分のみ補強したり、１本おきに補強しても良い。また、プロテクター７は必ずしもリングである必要はなく、プロテクター７が渦巻き状に成形され、そのプロテクター７の内部に弾性補強材８が埋設されても良い。
【００１５】
弾性補強材８は、その１００％モジュラスが隣接するサイドウォール部２のゴム組成物の１００％モジュラスの５〜２５倍である。例えば、サイドウォール部２を構成するゴム組成物の１００％モジュラスが約２ＭＰａであるとき、弾性補強材８の１００％モジュラスは１０〜５０ＭＰａとなる。このようにプロテクター７の内部に高モジュラスの弾性補強材８を埋設することにより、プロテクター７による補強効果を高め、走行中のカット損傷を効果的に防止することができる。弾性補強材８の１００％モジュラスが隣接するサイドウォール部２のゴム組成物の１００％モジュラスの５倍未満であると補強効果が不足し、逆に２５倍を超えると岩石乗り上げ等によりサイドウォール部２に強制的な大変形を生じた際に弾性補強材８がサイドウォール部２から遊離したり、剥離する恐れがある。
【００１６】
また、弾性補強材８は破断強度が１０〜５０ＭＰａ、より好ましくは１０〜４０ＭＰａで、破断伸びが１５０％以上、より好ましくは１５０〜５００％であると良い。弾性補強材８の破断強度が１０ＭＰａ未満であると補強効果が低下し、逆に５０ＭＰａを超えるとサイドウォール部２との硬度差がありすぎ、その界面への応力集中により破壊する恐れがある。弾性補強材８の破断伸びが１５０％未満であるとサイドウォール部２の変形に対する追従性が低下する。
【００１７】
上述した弾性補強材８の物性は、スチールコードや有機繊維コードから得られるものではない。このような弾性補強材８として、共役ジエン単位の含有量が３０重量％以下であるエチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系高飽和ゴムにアクリル酸又はメタクリル酸の金属塩を分散させた組成物を有機過酸化物で架橋してなるゴム組成物を用いることができる。但し、高飽和ゴムとは、炭素原子間の二重結合の水素化率が７０％以上のゴムである。
【００１８】
より具体的には、共役ジエン単位の含有量が３０重量％以下であるエチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系高飽和ゴムを４０重量部以上含むゴム合計１００重量部に対し、アクリル酸又はメタクリル酸の金属塩を１０〜１２０重量部と、架橋剤として０．３〜１０重量部の有機過酸化物を配合したゴム組成物を使用することができる。勿論、上記ゴム組成物には補強剤、架橋助剤、可塑剤、安定剤等の通常ゴム工業で使用される種々の配合剤を必要に応じて添加することが可能である。
【００１９】
エチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系高飽和ゴムとしては、アクリロニトリル、メタアクリロニトリルなどのエチレン性不飽和ニトリルと１，３−ブタジエン、イソプレン、１，３−ペンタジエンなどの共役ジエンとの共重合体のほか、上記の２種の単量体とこれらに共重合可能な単量体、例えば、ビニル芳香族化合物、（メタ）アクリル酸、アルキル（メタ）アクリレート、アルコキシアルキル（メタ）アクリレート、シアノアルキル（メタ）アクリレートなどとの多元重合体であっても良い。具体的には、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム、アクリロニトリル−イソプレン共重合体ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン−イソプレン共重合体ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリレート共重合体ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリレート−メタクリル酸共重合体ゴムなどを挙げることができる。特に、水素化ＮＢＲが好ましい。
【００２０】
アクリル酸又はメタクリル酸の金属塩としては、ポリメタクリル酸亜鉛などを挙げることができる。
【００２１】
有機過酸化物としては、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−モノ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサンなどを挙げることができる。
【００２２】
また、弾性補強材８をサイドウォール部２に対して強固に接着するために、上記ゴム組成物を接着層で包むことが望ましい。
【００２３】
この接着層としては、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム、共役ジエン−芳香族ビニル共重合体ゴムから選ばれた少なくとも１種のジエン系ゴムを５０〜８５重量部と、共役ジエン単位の含有量が３０重量％以下であるエチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系高飽和ゴムを１５〜５０重量部とを含むゴム合計１００重量部に対し、メタクリル酸亜鉛を１０〜６０重量部と、有機過酸化物を０．３〜１０重量部と、アクリル基、メタクリル基、アリル基のいずれかを有し、かつ室温で液体である共架橋剤を５〜５０重量部配合してなるゴム組成物を用いると良い。
【００２４】
【実施例】
タイヤサイズ１２００−２４２４ＰＲで、ＴＲＡＣＯＤＥＬ５Ｓのスムーストレッドを有し、１２枚のナイロンカーカスプライと２枚のナイロンブレーカープライから構成されるバイアス構造を有する鉱石運搬車両用空気入りタイヤにおいて、サイドウォール部に設けたプロテクターの構造だけを種々異ならせた本発明タイヤ、比較タイヤ、従来タイヤをそれぞれ製作した。
【００２５】
本発明タイヤ：
図１に示すように、サイドウォール部におけるタイヤ断面高さの３０〜６５％の範囲に、タイヤ周方向に延びる４本の凸状のプロテクターを設け、各プロテクターの内部に断面積３９ｍｍ²でプロテクターに沿って環状に成形された４本の弾性補強材を互いに撚り合わせて埋設した。この弾性補強材は、水素化ＮＢＲにポリメタクリル酸亜鉛を高度に分散させた組成物（商品名：ＺＳＣ２３９５，日本ゼオン株式会社製）を有機過酸化物で架橋させたゴム組成物である。
【００２６】
比較タイヤ：
図３に示すように、サイドウォール部におけるタイヤ断面高さの３０〜６５％の範囲に、タイヤ周方向に延びる４本の凸状のプロテクターを設け、各プロテクターの内部に断面積１７６ｍｍ²でプロテクターに沿って環状に成形された１本の弾性補強材を埋設した。この弾性補強材は本発明タイヤと同じ材質である。
【００２７】
従来タイヤ：
図４に示すように、サイドウォール部におけるタイヤ断面高さの３０〜６５％の範囲に、タイヤ周方向に延びる４本の凸状のプロテクターを設け、これらプロテクターの内部には補強材を埋設しなかった。即ち、プロテクターをサイドウォール部のゴム組成物だけで構成した。
【００２８】
上述したプロテクターの弾性補強材は、破断伸びが３５０％であり、破断強度が３０ＭＰａであり、１００％モジュラスが２０ＭＰａである。また、サイドウォール部に用いたゴム組成物は、破断伸びが５８０％であり、破断強度が２５ＭＰａであり、１００％モジュラスが２．０ＭＰａである。
【００２９】
これら試験タイヤをそれぞれ鉱石運搬車両に装着し、実際に坑内での運搬作業に使用した。そして、タイヤの寿命原因及び平均寿命を調べ、その結果を表１に示した。
【００３０】
【表１】

【００３１】
その結果、サイドカットを原因とするタイヤバーストの発生率は、従来タイヤで３２％、比較タイヤで１７％であったが、本発明タイヤでは７％へと改善されていた。従来タイヤに比べて本発明タイヤのほうがトレッドカットスルーやインパクトブレイクの発生率が増加しているのは、タイヤの平均寿命が延びたことにより、これらの損傷を受ける時間的リスクが延長されたためである。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、少なくとも片側のサイドウォール部に、タイヤ断面高さの３０〜６５％の範囲に、タイヤ周方向に延びる少なくとも１本の凸状のプロテクターを設け、各プロテクターの内部に少なくとも２本の環状体からなる弾性補強材を埋設し、該弾性補強材の１００％モジュラスを隣接するサイドウォール部のゴム組成物の１００％モジュラスの５〜２５倍にしたから、プロテクターによる補強効果を高めて走行中のカット損傷を効果的に防止することができ、しかも弾性補強材のサイドウォール部からの遊離故障や剥離故障を生じることもない。また、各プロテクターの内部には少なくとも２本の環状体からなる弾性補強材を埋設しているから、弾性補強材の破断による急激な機能低下を回避し、過酷な使用条件下でも最終摩耗寿命までプロテクターとしての機能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態からなる建設車両用空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。
【図２】プロテクター内に埋設される弾性補強材の変形例を示し、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ断面図である。
【図３】比較タイヤを示す子午線半断面図である。
【図４】従来タイヤを示す子午線半断面図である。
【符号の説明】
１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４，４ａ，４ｂ，４ｃカーカス層
５ａ，５ｂビードコア
６ブレーカー
７プロテクター
８弾性補強材

Claims

少なくとも片側のサイドウォール部に、タイヤ断面高さの３０〜６５％の範囲に、タイヤ周方向に延びる少なくとも１本の凸状のプロテクターを設け、各プロテクターの内部に少なくとも２本の環状体からなる弾性補強材を埋設し、該弾性補強材の１００％モジュラスが隣接するサイドウォール部のゴム組成物の１００％モジュラスの５〜２５倍である空気入りタイヤ。
前記弾性補強材が互いに撚り合わされた少なくとも２本の環状体からなる請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記弾性補強材の破断強度が１０〜５０ＭＰａで、その破断伸びが１５０％以上である請求項１又は請求項２に記載の空気入りタイヤ。
前記弾性補強材が、共役ジエン単位の含有量が３０重量％以下であるエチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系高飽和ゴムにアクリル酸又はメタクリル酸の金属塩を分散させた組成物を有機過酸化物で架橋してなる請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。