JP4036578B2

JP4036578B2 - 空気入りバイアスレーシングタイヤ

Info

Publication number: JP4036578B2
Application number: JP22752699A
Authority: JP
Inventors: 森　　伸一; 大輔金成
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1999-08-11
Filing date: 1999-08-11
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2019-08-11
Also published as: JP2001047810A; US6382285B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気入りバイアスレーシングタイヤに関し、更に詳しくは、空気入りレーシングカートタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
少なくとも２層のカーカスプライを有するバイアスレーシングタイヤ、特に外径の小さい（例えば３００mm以下）で偏平比の小さい（例えば５５％以下）レーシングカートタイヤにおいては、高速走行時の接地部分（即ちキャップトレッド部）の遠心力による膨張を如何に抑さえるかが、タイヤの操縦安定性や高速耐久性を向上させるための課題である。かかる課題を解決する方法として、例えば特開平４−２８３１０６号公報及び特開平４−１８９６０３号公報には、接地部分のカーカス上にベルトを設ける方法が提案されている。しかしながら、レーシングカートの場合にはその競技規則によってタイヤをラジアル構造にすることは禁止されているので、かかる方法によることはできず、他の方法をとらなければならない。また、特開平８−２４４４０３号公報にはプライ数を３枚にする技術が記載されているが、この場合にはタイヤの重量が増加するという欠点が有り、さらにコストの上昇も無視できないので好ましくない。
【０００３】
特開平６−２５５３０４号公報には、接地部分のカーカスプライ間に補強のためにゴムシートを設ける技術が記載されている。この技術はゴムのみで構成しており、それなりの効果は示されるが、依然として高速走行時の遠心力によるタイヤの膨張やタイヤ接地面で発生する発熱を効果的に解決するには至っていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は前記した従来の空気入りバイアスレーシングタイヤの問題点を排除して、タイヤ接地部分の剛性を向上せしめて、空気入りバイアスレーシングタイヤの高速走行時の直進安定性を中心とする操縦安定性を改良すると共に、高速走行耐久性を改良することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に従えば、少なくとも２枚以上のカーカスを有する空気入りバイアスレーシングタイヤにおいて、少なくともタイヤ周方向の２０％の引張り応力が２．０MPa 以上でありかつＪＩＳ硬度が６５以上の高硬度ゴム組成物のシートをカーカスプライ間の少なくともトレッド部でかつ接地幅の９０〜１２０％に配置したことを特徴とする空気入りバイアスレーシングタイヤが提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る空気入りバイアスレーシングタイヤの一例の断面図の概要を示す図面である。
図１において、空気入りバイアスレーシングタイヤは、典型的には摩耗チェック用小穴２を有するトレッド部１、ビードコア３、カーカス層４、サイドウォール５、空気透過防止層６及びシート層７から構成され、図１においてＸはタイヤ接地幅を示し、Ｙはタイヤの中心線を示す。
【０００７】
本発明の第一の形態によれば、図示はしていないが少なくとも２層のカーカスプライから構成されるカーカス層４のカーカスプライの間に、タイヤ接地幅Ｘの９０〜１２０％の範囲に、好ましくは１００％〜１１０％の範囲に、タイヤ周方向の２０％の引張り応力が２．０MPa 以上、好ましくは３．０MPa 以上でありかつ、その硬度がＪＩＳ硬度が６５以上、好ましくは７０〜９９の高硬度ゴム組成物のシートを配置する。この引張り応力が２．０MPa 未満ではトレッドせり上がりの抑制効果がないので好ましくない。
【０００８】
本発明の第二の態様によれば、前記高硬度ゴム組成物として、共役ジエン単位の含量が３０重量％以下、好ましくは２５重量％以下のエチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系高飽和ゴムを５０重量部以上、好ましくは６０〜１００重量部含むゴム合計１００重量部に対し、メタクリル酸亜鉛４０〜１２０重量部、好ましくは５０〜１２０重量部、カーボンブラック０〜５０重量部、好ましくは０〜３０重量部を配合し、かつメタクリル酸亜鉛とカーボンブラックの合計量が４０〜１２０重量部、好ましくは５０〜１２０重量部であるゴム組成物を用いる。
【０００９】
本発明で使用される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をあげることができ、また、これら２種の単量体と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）アクリレートなどの多元共重合体、例えばアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−イソプレン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン−イソプレン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリレート共重合ゴム、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ゴム等を挙げることもできる。
【００１０】
これらのゴムは、エチレン性不飽和ニトリル単位を好ましくは５０〜６０重量％含み、共役ジエン単位の部分水素化等の手段により、共役ジエン単位を３０重量％以下、好ましくは２０重量％以下としたものである。この共役ジエン単位の量が多過ぎるとメタクリル酸亜鉛による補強効果が不十分で、目的とする硬度が得られないので好ましくなく、またエチレン性不飽和ニトリル単位の量が３０重量％未満でも同様に十分な補強効果が得られない。逆に多過ぎると、ゴム弾性を失い、周囲のゴムとの接着性も悪くなる傾向にあるので好ましくない。
【００１１】
本発明で使用されるメタクリル酸亜鉛は、粗大粒子を除去したもの、すなわち風力分級等により２０φ以上の粗粒子を含まないようにしたものが好ましく、その使用量は、ゴム１００重量部に対し４０〜１２０重量部、好ましくは５０〜１２０重量部である。この量が多過ぎると、ゴム組成物が硬くなり過ぎてタイヤの乗心地性能が悪化するので好ましくない。
【００１２】
本発明で任意的に使用されるカーボンブラックの使用量は０〜５０重量部、好ましくは０〜３０重量部であり、この配合量が多過ぎると発熱性が大きくなり、タイヤの耐久性に影響がでるおそれがあるので好ましくない。本発明の前記高硬度ゴム組成物においては、他にシリカ、炭カル、タルクなどの充填剤、有機過酸化物などの架橋剤、トリアリルイソシアヌレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ｍ−フェニレンビスマレイミドなどの架橋助剤、可塑剤、安定剤、加工助剤、着色剤等の通常ゴム工業で使用される種々の薬剤を、必要に応じて、本発明の目的を損わない限り、適宜混合使用することができる。
【００１３】
本発明の組成物においてメタクリル酸亜鉛及びカーボンブラックの合計量が少な過ぎると補強効果が少なくて所望の目的を達成できず、逆に多過ぎると硬くなり過ぎて乗り心地が不良になるので好ましくない。
【００１４】
本発明の好ましい態様によれば、前記高硬度ゴム組成物シートと隣接するカーカスプライ層との間の接着を強固にするために、（Ａ）従来からタイヤ用として一般的に使用されている、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム及び共役ジエン−芳香族ビニル共重合体ゴム（例えばスチレンブタジエン共重合体ゴム）から選ばれた少なくとも１種のゴム並びに（Ｂ）アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴムのゴム分合計１００重量部（好ましくは重量比（Ａ）／（Ｂ）＝８０：２０〜２０：８０）に、（Ｃ）平均分子量３００〜１５００、好ましくは５００〜１５００、軟化点５０〜１６０℃、好ましくは７０〜１６０℃、ヨウ素吸着量２０ｇ／１００ｇ以上、好ましくは３０ｇ／１００ｇ以上の芳香族系石油樹脂５〜８０重量部、好ましくは１０〜６０重量部を配合した接着ゴム組成物層を配置する。
【００１５】
前記接着ゴム組成物層中の芳香族系石油樹脂（例えば富士興産より市販の商品名ＦＲ−１２０など）の配合量が少な過ぎると接着性が弱くなりかつゴムの加工性も不良になるので好ましくなく、逆に多過ぎると、発熱が大きくなり、タイヤの耐久性に影響が出るので好ましくない。
【００１６】
本発明の第三の態様によれば、前記ゴム組成物は、少なくとも１種のゴム１００重量部に、短繊維１〜３０重量部を配合して成り、かつ短繊維をタイヤ周方向に配向させる。この組成物に使用するゴムとしては、例えば、ジエン系ゴム及びその水添物〔例えば、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ポリブタジエンゴム（高シスＢＲ及び低シスＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ＮＢＲ、水素化ＳＢＲ〕、各種エラストマー、例えば、オレフィン系ゴム〔例えば、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ，ＥＰＭ）、マレイン酸変性エチレンプロピレンゴム（Ｍ−ＥＰＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、イソブチレンと芳香族ビニル又はジエン系モノマー共重合体〕、含ハロゲン系ゴム〔例えば、臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）、塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）、イソブチレンパラメチルスチレン共重合体の臭素化物（Ｂｒ−ＩＰＭＳ）、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＭＳ）、塩素化ポリエチレン（ＣＭ）、マレイン酸変性塩素化ポリエチレン（Ｍ−ＣＭ）〕、熱可塑性エラストマー〔例えば、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、エステル系エラストマー〕などを挙げることができる。
【００１７】
前記短繊維としては、少なくとも２種のポリマーからなり、それらが繊維の横断面で海島構造を有する短繊維（Ａ）を、ゴムとの混合による機械的剪断でフィブリル化させた短繊維（Ａ′）を使用するのが好ましい。本発明において使用することができる短繊維（Ａ）としては、例えばポリエステル、ポリビニルアルコール、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、ポリブタジエン、芳香族ポリアミド、レーヨン、ポリアリレート、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール、ポリパラフェニレンベンズビスチアゾール等を挙げることができる。
【００１８】
上述のようにフィブリル化可能な短繊維（Ａ）を用いることにより、繊維添加時には短繊維のアスペクト比（繊維長を繊維断面積相当の円の直径で割った値）を低くし、繊維の絡み合いを抑制してゴムへの分散性を良好にし、その後に機械的剪断力を与えて短繊維の海成分と島成分とをバラバラに分離させてフィブリル化し、そのフィブリル化後の短繊維（Ａ′）とゴムとの接触面積を増大させることにより、コンパウンドシート６の補強効果を向上することができる。なお、短繊維（Ａ）はフィブリル化によって全断面で分割・細径化していてもよく、或いは幹部を残して周囲や両端部だけが細径化していてもよい。
【００１９】
本発明に使用される短繊維（Ａ）の好ましい一例として、少なくともポリビニルアルコール系ポリマー（Ｘ）と水不溶性ポリマー（Ｙ）からなり、重量比Ｘ／Ｙを９０／１０〜２０／８０として、いずれか一方が島成分、他方が海成分となる海島構造を形成する短繊維を使用することができる。この短繊維は、水溶性ポリマーであるポリビニルアルコール系ポリマー（Ｘ）と、酢酸セルロースや澱粉等のよう常温水中に浸漬しても溶解しない水不溶性ポリマー（Ｙ）との組み合わせによって海島構造を形成するものである。ポリビニルアルコール系ポリマーは高強度であると共に、ゴムとの親和性が優れている。上記短繊維においてポリビニルアルコール系ポリマー（Ｘ）が９０重量％を越えるとゴム混練によって機械的剪断力を与えても繊維が分割せず、逆に２０重量％未満であると繊維補強効果が得られない。短繊維の配合量が少な過ぎると、補強効果が小さく所望の目的を達成できず、逆に配合量が多過ぎると、ゴムの加工性が悪くなるので好ましくない。
【００２０】
前記したいずれの態様においても、本発明に従って、カーカスプライ間に挿入する高硬度ゴム組成物シートの厚さの平均値は、０．２〜３．０mmであるのが好ましく、この厚さが０．２mm未満では剛性向上の効果が薄く、３mmを超えると重量増加の弊害が高くなり、高速耐久性が低下するので好ましくない。
【００２１】
本発明のいずれの態様においても、高硬度ゴム組成物のシートを挿入する位置は、タイヤトレッド部の接地幅の９０％〜１２０％で、好ましくは１００％〜１１０％である。接地幅の９０％未満では接地面の剛性向上の効果が低く、１２０％を超えるとこのタイヤ重量が増加するという弊害が出るので好ましくない。更に、カーカスプライの間だけでなく、最も内側のカーカスプライの内側又は最も外側のプライの外側に配置しても、同様な効果が得られるが、向上しろはプライ間配置の６０〜８０％程度に減少する。
【００２２】
本発明の空気入りタイヤは、好ましくは、外径３００nm以下、更に好ましくは２７０〜２９０nmでかつ偏平比が５５％以下、更に好ましくは５０％以下のレーシングカート用バイアスタイヤに特に好適である。低偏平比タイヤでは、特に５５％以下では、その内圧充填時の形状を維持する為に、より強いトレッド部補強が求められ、この効果が大きく発揮される。
【００２３】
補強層はトレッド部全体に配置することが望ましく、接地幅を基準にして少なくとも９０％は必要である。一方、１２０％を超えると、広すぎて、補強シートがサイド領域にまで存在するようになり、耐久性上望ましくない。
【００２４】
本発明に係る高硬度ゴム組成物には、前述の如く、前記必須成分に加えて、ゴム工業で通常使用される任意の配合剤、例えば軟化剤、老化防止剤、加硫促進剤、充填剤、可塑剤等を必要に応じて、通常の配合量の範囲で適宜配合することができる。また本発明に係る高硬度ゴム組成物を用いて空気入りバイアスレーシングタイヤを製造する方法は、前記高硬度ゴムシートを用いる以外は、従来の方法と何ら変ることはなく、従前通り実施することができる。
【００２５】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことは言うまでもない。
【００２６】
実施例１
以下に示す配合（ゴム１００重量部当りの重量部（phr)）のゴム組成物を用いた。

【００２７】
先ず上記配合の有機過酸化物及び共架橋剤を除く成分を３．６リットルの密閉型バンバリーミキサーにおいて６０℃で５分間混合し、次いでオープンロールにて有機過酸化物及び共架橋剤を混合して架橋シートを得た。このシートの硬度は９１、タイヤ周方向の２０％の引張り応力は５．６ MPa で、厚さ１．０mmであった。
【００２８】
上で得た高硬度ゴム組成物のシートをタイヤのカーカスプライ間にタイヤ接地幅の１０５％に設け、更に以下の配合の接着ゴムコンパウンドのシート（厚さ０．５mm）を配してカーカスプライと本発明の高硬度ゴム組成物シートとの接着力を補強した。
【００２９】
上記接着ゴムコンパウンド配合は以下の通りである。

【００３０】
上のようにして得られたタイヤについて、以下のようにしてタイヤの操縦安定性試験及び高速耐久性向上試験を行なった。結果を表Ｉに示す。なお比較実験として、従来構造のタイヤ（即ち、本発明の高硬度タイヤ組成物シートを用いなかった以外は実施例１と同じようにして作成した空気入りタイヤ）についても同様の試験を行なった。結果は表Ｉに示す。
試験方法は以下の通りである。
【００３１】
操縦安定性評価条件
サイズ：フロント４．５×１０．０−５
リヤ７．１×１１．０−５
試験コース：サーキット（１周６１４ｍ、栃木）
試験マシン：ＴＥＣＮＯ（イタリア製）
エンジン：ＹＡＭＡＨＡ
試験方法：一人のドライバーがコースを７周してフィーリングとタイムのデータをとる。一つのタイヤで３回繰り返してテストする。
フィーリング評価点：１０点法で採点し、３回の評価点の平均をとる。
【００３２】
台上試験評価条件
タイヤサイズ：７．１×１１．０−５
空気圧：１３０kPa
評価マシン：ドラム試験機
条件：ＪＡＴＭＡ高速試験に準拠した試験条件
【００３３】
【表１】

【００３４】
実施例２
２種のポリマーが繊維の横断面で海島構造を有する。短繊維を配合したゴム組成物を以下の通りの配合で調製した。

【００３５】
先ず上記配合の有機過酸化物及び共架橋剤を除く成分を３．６リットルの密閉型バンバリーミキサーにおいて６０℃で合計７分間混合し、次いでオープンロールにて有機過酸化物及び共架橋剤を混合して架橋シートを得た。このシートの硬度は７８、タイヤ周方向の２０％の引張り応力は３．７MPa で、厚さ１．０mmであった。
【００３６】
上で得た高硬度ゴム組成物のシートをタイヤのカーカスプライ間にタイヤ接地幅の１０５％に設け、更に以下の配合の接着ゴムコンパウンドのシート（厚さ０．５mm）を配してカーカスプライと本発明の高硬度ゴム組成物シートとの接着力を補強した。
【００３７】
上のようにして得られたタイヤについて、実施例１と同様にしてタイヤの操縦安定性試験及び高速耐久性向上試験を行なった。結果を表IIに示す。なお比較実験として、従来構造のタイヤ（即ち、本発明の高硬度タイヤ組成物シートを用いず、かつそれ以外は実施例２と同じようにして作成した空気入りタイヤ）についても同様の試験を行なった。結果は表IIに示す。
【００３８】
【表２】

【００３９】
【発明の効果】
以上の通り、本発明に従って、高硬度ゴム組成物シートを空気入りバイアスレーシングタイヤのカーカスプライ間に配置することによってタイヤの接地部分の剛性が向上し、高速走行時の直進安定性を中心とする操縦安定性と高速走行耐久性が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気入りバイアスレーシングタイヤの一例を説明する断面図である。
【符号の説明】
１…トレッド部
２…摩耗チェック用小穴
３…ビードコア
４…カーカス層
５…サイドウォール
６…空気透過防止層
７…高硬度ゴム組成物のシート層
Ｘ…タイヤ接地幅
Ｙ…タイヤの中心線

Claims

少なくとも２枚以上のカーカスを有する空気入りバイアスレーシングタイヤにおいて、少なくともタイヤ周方向の２０％の引張り応力が２．０MPa 以上でありかつＪＩＳ硬度が６５以上の高硬度ゴム組成物のシートをカーカスプライ間の少なくともトレッド部でかつ接地幅の９０〜１２０％に配置したことを特徴とする空気入りバイアスレーシングタイヤ。
前記高硬度ゴム組成物が、共役ジエン単位の含量が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５０重量部以上含むゴム１００重量部に対し、メタクリル酸亜鉛４０〜１２０重量部及びカーボンブラック０〜５０重量部を配合し、かつメタクリル酸亜鉛とカーボンブラックの合計量が４０〜１２０重量部であるゴム組成物である請求項１に記載の空気入りバイアスレーシングタイヤ。
前記高硬度ゴム組成物と隣接するカーカスとの間に、（Ａ）天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴム及び共役ジエン−芳香族ビニル共重合体ゴムから選ばれた少なくとも１種のゴム並びに（Ｂ）アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴムのゴム分合計１００重量部に、（Ｃ）平均分子量３００〜１５００、軟化点５０〜１６０℃及びヨウ素吸着量２０ｇ／１００ｇ以上の芳香族系石油樹脂５〜８０重量部を配合したゴム組成物層を配置した請求項２に記載の空気入りバイアスレーシングタイヤ。
前記高硬度ゴム組成物が、少なくとも１種のゴム１００重量部に、短繊維１〜３０重量部を配合してなり、かつこの短繊維をシートのタイヤ周方向に配向させた請求項１に記載の空気入りバイアスレーシングタイヤ。
前記短繊維が少なくとも２種のポリマーからなり、それらの短繊維が繊維の横断面で海島構造を有する短繊維（Ａ）を、ゴムとの混合による機械的剪断でフィブリル化させた短繊維（Ａ′）である請求項４に記載の空気入りバイアスレーシングタイヤ。
前記高硬度ゴム組成物シートの平均厚さが、０．２〜３．０mmである請求項１〜５のいずれか１項に記載の空気入りバイアスレーシングタイヤ。
前記高硬度ゴム組成物シートの挿入位置がカーカスプライ間で且つ接地幅の１００〜１１０％である請求項１〜６のいずれか１項に記載の空気入りバイアスレーシングタイヤ。
外径３００mm以下でかつ偏平比が５５％以下のレーシングカート用バイアスタイヤである請求項１〜７のいずれか１項に記載の空気入りバイアスレーシングタイヤ。