JP4274443B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サイド剛性を高めることで操縦安定性能を改善しながら、相反する振動乗心地性との両立を実現するとともに、低燃費性能を高めた空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
乗用車用、二輪車用などの小型の一般のラジアルタイヤでは、カーカス部が各種タイプのベルト構造と厚いトレッドゴムで補強されたタイヤ踏面部に比較して、ラジアル方向に配列されたカーカスコードと薄いサイドウォールゴムを主構成要素とするサイド部では、特にサイドウォール面内の曲げ剛性が小さく、このためタイヤのサイド剛性に左右されるタイヤの操縦安定性能を、乗心地性能や耐久性能などの他のタイヤ特性を犠牲にすることなく改良することが困難であった。
【０００３】
タイヤサイド部の剛性を直接的に高めるために、サイド部のカーカス層に隣接して従来の撚り糸簾織り構造の繊維補強部材を貼着する対策が提案されたが、この場合は、該繊維補強部材が成形、加硫工程でのサイド部の大伸張変形に追従し得ず、従来の製法では製造が困難であることと、製品タイヤにおいてサイドウォールの柔軟性が極度に失われ、ラジアルタイヤ本来の特質が失われる可能性が大きいことから、このような対策は実用化されていなかった。
【０００４】
従って従来は、前記問題に対する対策として、カーカスコードに高弾性率、低熱収縮性のコードを利用して、タイヤサイド部の剛性を高めると共に、加硫時の熱収縮を小さくしてサイド形状の安定化を図る種々の提案が数多くなされてきた。また最近では、乗用車用ラジアルタイヤにおいて一般的なスチールコードベルト層に、各種の有機繊維補強ベルト層を組み合わせたり、更には、これらの層を補強する被覆ゴムの物性を変更して操縦安定性を改良する試みが提案されてきている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来技術のようにカーカスコードに高弾性率、低熱収縮性のコードを利用することは、コードの高弾性率化によってコード方向と一致するタイヤラジアル方向の引張り剛性を効果的に高めることはできても、サイドウォールの面内の曲げ剛性やラジアル方向に直交するタイヤ周方向剛性を直接高めることはできず、有効な対策となり得ず、また低熱収縮性のコードによって確かに加硫後のタイヤの熱収縮変形は減少するが、製造時のコード打込み本数（一定幅当たりのコード配列本数）のバラツキやサイド部材の肉厚のバラツキに起因する内圧時のタイヤサイド凹凸を抑制することができず、いずれにしても十分な効果を得ることができなかった。更に、スチールコードベルト層にナイロン、ポリエステル等の有機繊維コードを用いた有機繊維補強ベルト層を併用組み合わせたり、これらのベルト補強層の被覆ゴムの物性を変更する前記従来の対策の場合では、踏面部の接地面内の摩擦力に起因するタイヤの操縦安定性を向上することは可能であるが、スラローム走行など車両走行中にタイヤサイドを強制的に直接変形させる様な入力を受けた場合には操縦安定性の向上効果を得ることはできなかった。
【０００６】
更にまた近年では、車両の低燃費化の要求からタイヤの転がり抵抗の低減が進められており、タイヤ重量軽減のためにタイヤカーカス層の薄肉化が益々指向され、従来の対策のみでは対応が難しくなってきていた。
【０００７】
そこで本発明の目的は、上述の事情に鑑み、乗心地性能や耐久性やラジアルタイヤ本来の特質を損なうことなく、また製法を複雑化することなく、タイヤサイドウォール部の剛性を高め、タイヤの操縦安定性の向上と、振動乗心地性の向上とを両立させ、しかも転がり抵抗の低減を図った空気入りラジアルタイヤを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記課題を解決すべく、特にタイヤサイドウォール部とタイヤ性能との関係について鋭意検討した結果、以下の構成とすることにより、前記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の空気入りラジアルタイヤは、左右一対のビード部に設けられたビードコアと、クラウン部から両サイド部を経て両ビード部に延び、該ビードコアに巻回されてビード部に係留されたカーカス層と、該カーカス層のクラウン部ラジアル方向外側に配置されたベルトと、該ベルトのタイヤ半径方向外側に配置されたトレッドと、該トレッドの左右に配置された一対のサイドウォールとを備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、
（ａ）第１のジエン系エラストマーと、（ｂ）１００〜１５０℃の融点を持つポリオレフィンと、（ｃ）主鎖中にアミド基を有する熱可塑性ポリマーとからなり、（ａ）成分の連続相１００重量部中に、１００重量部未満の（ｂ）成分が分散したマトリックスを構成し、該マトリックス中に（ｃ）成分が、平均径（Ｄ）が０．０５〜１．０μｍで、平均長さ（Ｌ）と平均径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）が１０〜２０００である微細な繊維として分散している（Ａ）短繊維補強ゴム組成物を、
（Ｂ）第２のジエン系エラストマーと混練りしてなる短繊維補強ゴム組成物であって、（ａ）第１のジエン系エラストマーと（Ｂ）第２のジエン系エラストマーとの合計量１００重量部に対し、（ｃ）成分が５〜３０重量部である（Ｃ）短繊維補強ゴム組成物よりなるゲージ０．５〜２．０ｍｍのゴムシートが、短繊維の配向方向がタイヤ周方向に対し０度±４５度の範囲に設定されて前記カーカス層とインナーライナー層との間で、かつタイヤ最大幅近傍領域に挿入され、
前記（Ｃ）短繊維補強ゴム組成物よりなるゴムシートが、ビードコア底部のベースラインとカーカスラインのセンター位置とでなすカーカス高さＨに対し９５％以下の高さ領域に挿入されたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の空気入りラジアルタイヤにおいては、前記（ｃ）成分が、前記（ａ）および（ｂ）両成分と化学的に結合している。
【００１１】
また、前記（Ｃ）短繊維補強ゴム組成物よりなるゴムシートは、ビードコア底部のベースラインとカーカスラインのセンター位置とでなすカーカス高さＨに対し、好ましくは８０％以下の高さ領域に挿入し、また、かかるゴムシートのタイヤ半径方向内側端（以下「ゴムシートの下端」と称する）は、好ましくはビードフィラー上端部近傍に、より好ましくはビードフィラー上端部と下端部の中間部に位置するようにする。また、前記ゴムシートは、タイヤ半径方向の長さとして、好ましくは前記Ｈに対し１０％以上、より好ましくは２０％以上、さらに好ましくは４０％以上の領域にわたり配設する。
【００１２】
さらに、前記（Ａ）短繊維補強ゴム組成物中の（ａ）成分連続相１００重量部中に占める（ｂ）成分の量は、好ましくは８５重量部未満、より好ましくは６５重量部未満、さらにより好ましくは４５重量部未満である。
【００１３】
さらにまた、前記（Ｃ）短繊維補強ゴム組成物よりなるゴムシート中の短繊維の配向方向は、好ましくはタイヤ周方向に対し０度±１５度の範囲内である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る（Ｃ）短繊維補強ゴム組成物において好適に使用し得る（ａ）第１のジエン系エラストマーおよび（Ｂ）第２のジエン系エラストマー成分としては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、合成ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、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（ＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）、臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）などが挙げられ、これらのゴムを単独もしくは２種以上併用することができる。
【００１５】
また、（ｃ）主鎖中にアミド基を有する熱可塑性ポリマー（以下、「ポリアミド」と称する）としては、例えば、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６１０、ナイロン６１１、ナイロン６１２、ナイロン６／６６の共重合体を含むポリアミド、及びこれらの２種以上の混合ポリアミド等を挙げることができる。使用するポリアミドの分子量は８０００以上が好ましく、マスターバッチを作る時の混練りの温度との兼ね合いから、その融点は１７０〜２４０℃の範囲にあるものが好ましい。
【００１６】
（ｃ）ポリアミドの配合量は、（ａ）第１のジエン系エラストマーと（Ｂ）第２のエラストマーとの合計量１００重量部に対し、５〜３０重量部である。この配合量が５重量部未満では、本発明の効果を発揮させることができず、一方、３０重量部超過では、作業性が著しく低下し、加工が困難となる。また、（Ａ）短繊維補強ゴム組成物中の（ａ）成分連続相１００重量部中に占める（ｃ）成分の量は、好ましくは５０重量部以上、１１０重量部未満、より好ましくは５０重量部以上、１００重量部未満である。この量が５０重量部未満であると同様に本発明の効果を発揮させることが困難となり、一方、１１０重量部以上では、（Ａ）マスターバッチの作業性が低下し、加工が困難となる。
【００１７】
かかる（ｃ）ポリアミドの配合量にて、（ａ）成分の連続相に（ｂ）成分が分散したマトリックス中に（ｃ）成分が微細な繊維として分散し、かつ（ｃ）成分が（ａ）、（ｂ）両成分と化学的に良好に結合状態を維持することが可能となる。
【００１８】
微細な（ｃ）ポリアミドの短繊維は、その断面が円形またはそれに類する形であり、平均径（Ｄ）は、０．０５〜１．０μｍ、好ましくは０．１〜０．８μｍであり、さらに好ましくは、その９０重量％以上が１．０μｍ以下である。平均径（Ｄ）が０．０５μｍ未満では、混練り中の切断が起こり易くなり、一方１．０μｍを超えると繊維端部にて発生する応力集中により、疲労耐久性の低下を招来することになる。また、その平均長さＬは、１０μｍ以上で、かつその９０重量％以上が１０００μｍ以下のものが好ましい。これは、長さ（Ｌ）が１０μｍ未満では、（Ｌ／Ｄ）の比が小さいために、配向性が低下するからである。
【００１９】
（ｃ）ポリアミドの平均長さ（Ｌ）と平均径（Ｄ）の比（Ｌ／Ｄ）は、１０〜２０００である。この比が大きい程配向し易くなり、異方性を高める効果があるが、２０００を超過すると、ゴム中での分散性を確保することが難しくなる。一方、１０未満では、良好な異方性を得ることができなくなる。（ｃ）ポリアミドの理想的な特性としては、径を小さくして、比（Ｌ／Ｄ）を大きくすることが好ましい。なお、本発明で用いる（ｃ）ポリアミドは、ゴム中にて溶融延伸するため、きわめて、ミクロな繊維となり、大幅な疲労耐久性の向上が実現できる。
【００２０】
かかる形態の（ｃ）ポリアミドは、（Ａ）短繊維補強ゴム組成物中において、（ａ）、（ｂ）両成分と化学的に結合状態を形成している。この結合は、例えば、カップリング剤による一次結合やグラフト結合等の化学的結合が望ましい。
【００２１】
次に、本発明に係る（Ｃ）短繊維補強ゴム組成物に好適に使用できる（ｂ）１００〜１５０℃の融点を持つポリオレフィンとしては、低密度ポリエチレン（Ｌ−ＰＥ）、高密度ポリエチレン（Ｈ−ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等を挙げることができる。好ましくは、融点が１００〜１４０℃のポリエチレンを使用する。
【００２２】
この（ｂ）ポリオレフィンの融点を１００〜１５０℃の範囲内に規定するのは、融点が１００℃未満であると、（ｃ）ポリアミドの短繊維への融着性が低下してしまい、一方、融点が１５０℃を超えると、加工性が悪化し、ゴム練り時に溶融させることができなくなるためである。好ましくは１００〜１４０℃である。
【００２３】
また、（ｂ）ポリオレフィンの十分な分散を実現するために、当該（ｂ）ポリオレフィンの混練時の温度、すなわち、加硫剤、加硫促進剤を含まない練りステージにおける最終練り温度が、（ｂ）ポリオレフィンの融点より３℃以上高いことが好ましい。
【００２４】
（ｂ）ポリオレフィンの配合量は、（ａ）第１のジエン系エラストマー成分の連続相１００重量部中に、１００重量部未満、好ましくは８５重量部未満、より好ましくは６５重量部未満、さらにより好ましくは４５重量部未満である。（ｂ）ポリオレフィンの配合量を、このように（ａ）第１のジエン系エラストマー成分よりも常に少なくすることにより、ジエン系エラストマー連続相のマスターバッチを得ることができ、（ｂ）ポリオレフィンの配合量を（ａ）第１のジエン系エラストマー成分と同等か若しくは多くすると、ポリオレフィン相を連続相とするマスターバッチとなり、耐久性が大幅に低下してしまうことになる。
【００２５】
本発明に係る（Ｃ）短繊維補強ゴム組成物を作製する場合、あらかじめ（ａ）第１のジエン系エラストマーをベースにし（ｂ）ポリオレフィンと（ｃ）ポリアミド繊維とで強化されたマスターバッチを作製し、それを（Ｂ）第２のジエン系エラストマーとさらに混練りする。以下に、その製造例を示す。なお、配合量については上述の通りである。
【００２６】
（１）（ａ）第１のジエン系エラストマー成分およびアミン系老化防止剤を１〜３分間程度混練する。
（２）これに、（ｃ）ポリアミドおよび（ｂ）ポリオレフィンを投入して混練し、（ｃ）ポリアミド及び（ｂ）ポリオレフィンの融点以上まで温度を上昇し、両者を溶融させる。
（３）必要に応じてフェノール樹脂オリゴマー等のカップリング剤、シランカップリング剤等を添加し、さらに混練して（Ａ）のマスターバッチを得る。
（４）このマスターバッチを押出し機にて押出し、延伸して、（ｃ）ポリアミド繊維と（ｂ）ポリオレフィンとで強化されたゴム組成物を得る。
すなわち、ゴム成分（ジエン系エラストマー）は、グラフト結合や、カップリング剤による一次結合により（ｃ）ポリアミド及び（ｂ）ポリオレフィンで補強された状態になる。
【００２７】
（５）得られた（Ａ）のマスターバッチに対し、（Ｂ）第２のジエン系エラストマーを適宜添加して、配合物中の（ｃ）ポリアミド及び（ｂ）ポリオレフィンを所望の配合量（割合）に調節し、さらに、これに、加硫剤、加硫促進剤および加硫促進助剤を除いて、ゴム工業で通常使用されている配合材料を配合し、バンバリーミキサー、ニーダー等により混練する。かかる配合材料としては、有機不飽和脂肪酸（必要に応じて）、カーボンブラックやシリカ等の充填剤、亜鉛華、老化防止剤、ステアリン酸、プロセスオイル等を挙げることができる。この工程は、「最終練り温度」が（ｂ）ポリオレフィンの融点より３℃以上高い温度となるようにして３０秒〜１０分で混練する。これは、（ｂ）ポリオレフィンと（ｃ）ポリアミドの融着混合物の分散を確保するためである。
（６）最後に、加硫剤、加硫促進剤および加硫促進助剤を投入して、各ゴム薬品が十分に分散するまで混練し、目的のゴム組成物を得る。
【００２８】
上記有機不飽和脂肪酸の好ましい例としては、脱水ひまし油脂肪酸が挙げられる。この脱水ひまし油脂肪酸は、ひまし油を脱水反応して得られる。
この脱水ひまし油脂肪酸の場合、共役ジエン系酸としては、９，１１−オクタデカジエン酸が主であり、その他の有機不飽和脂肪酸には非共役のオクタデカジエン酸が主として含まれる。他の非共役の不飽和脂肪酸としては、リノール酸、リノレイン酸なども挙げられる。
【００２９】
有機不飽和脂肪酸は、加工性及び異方性を大幅に向上させる効果があるため、ゴム成分１００重量部に対して０．５〜１０重量部配合することが好ましい。更に、本発明に係る（Ｃ）短繊維補強ゴム組成物には、前記有機不飽和脂肪酸に加えて、ステアリン酸に代表される従来より使用されている脂肪酸類を併用すると一層効果的である。
【００３０】
本発明に係る（Ｃ）短繊維補強ゴム組成物は、（ａ）ジエン系ゴムと（ｃ）ポリアミドとが化学的に結合すると共に、該（ｃ）ポリアミドには（ｂ）ポリオレフィンが融着された状態となり、該（ｃ）ポリアミドの特性である耐破断性、耐疲労性の向上及び（ｂ）ポリオレフィンの特性である異方性向上が複合化されることにより異方性を大幅に向上せしめることができ、有機不飽和脂肪酸をも配合した場合には、前記のとおり、異方性をより高めることができる。
【００３１】
前記製造例で示すマスターバッチの、より具体的な製造例を以下に示す。かかるマスターバッチは、
（１）（ａ）ゴム成分と、（ｃ）ポリアミドと、（ｂ）ポリオレフィンとの３成分において、（ａ）成分と（ｂ）成分からなるマトリックスを調製する工程、
（２）（ｃ）成分を接合剤と反応させる工程、
（３）上記マトリックスと、結合剤と反応させた（ｃ）成分とを溶融、混練する工程、
（４）得られた混練物を、（ｃ）成分の融点以上の温度で押出し、次いで（ｃ）成分の融点より低い温度で延伸及び／又は圧延する工程、
により製造することができるが、これら（１）〜（４）の工程について以下に夫々説明する。
【００３２】
先ず、（１）工程における（ａ）成分と（ｂ）成分からなるマトリックスを調製する工程について説明する。
（ａ）成分と（ｂ）成分からなるマトリックスを調製するには、例えば（ｂ）成分を先に結合剤とともに溶融混練して反応させ、これと（ａ）成分とを溶融・混練すればよい。また、（ａ）成分と（ｂ）成分とを結合剤とともに溶融、混練してもよい。溶融、混練は、樹脂やゴムの混練に通常用いられている装置で行うことができる。このような装置としては、バンバリー型ミキサー、ニーダー、ニーダーエキストルーダー、オープンロール、一軸混練機、二軸混練機等が挙げられる。
【００３３】
結合剤の量は、（ｂ）成分１００重量部に対し０．１〜２．０重量部の範囲が好ましく、特に好ましくは０．２〜１．０重量部の範囲である。結合剤の量が０．１重量部よりも少ないと、強度の高い組成物が得られず、２．０重量部よりも多いとモジュラスに優れた組成物が得られない。
【００３４】
結合剤としては、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、ノボラック型アルキルフェノールホルムアルデヒド初期縮合物、レゾール型アルキルフェノールホルムアルデヒド初期縮合物、ノボラック型フェノールホルムアルデヒド初期縮合物、レゾール型フェノールホルムアルデヒド初期縮合物、不飽和カルボン酸及びその誘導体、有機過酸化物等、高分子のカップリング剤として通常用いられているものを用いることができる。これらの結合剤のうち、（ａ）成分や（ｂ）成分をゲル化させることが少なく、且つこれらの成分の界面に強固な結合を形成し得る点で、シランカップリング剤が好ましい。シランカップリング剤としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、ビニルトリアセチルシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−〔Ｎ−（β−メタクリロキシエチル）−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム（クロライド）〕プロピルメトキシシラン、及びスチリルジアミノシラン等、ビニル基、及びアルコキシ基等の、他から水素原子を奪って脱離し易い基及び／又は極性基を有するシランカップリング剤が好ましく用いられる。
【００３５】
結合剤としてシランカップリング剤を用いる際は、有機過酸化物を併用することができる。有機過酸化物としては、１分半減期温度が、（ｂ）成分の融点あるいは（ａ）成分の融点のいずれか高い方と同じ温度ないしこの温度より３０℃ほど高い温度の範囲であるものが好ましく用いられる。具体的には１分半減期温度が１１０〜２００℃程度のものが好ましく用いられる。かかる有機過酸化物としては、１，１−ジ−ｔ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ジ−ｔ−ブチルパーオキシシクロヘキサン、２，２−ジ−ｔ−ブチルパーオキシブタン、４，４−ジ−ｔ−ブチルパーオキシバレリル酸ｎ−ブチルエステル、２，２−ビス（４，４−ジ−ｔ−ブチルパーオキシシクロヘキサン）プロピル、パーオキシネオデカン酸２，２，４−トリメチルペンチル、パーオキシネオデカン酸ｔ−ブチル、パーオキシ酢酸ｔ−ブチル、パーオキシラウリル酸ｔ−ブチル、パーオキシ安息香酸ｔ−ブチル、パーオキシイソフタル酸ｔ−ブチル等が挙げられる。
【００３６】
有機過酸化物の使用量は、（ｂ）成分１００重量部に対し０．０１〜１．０重量部の範囲が好ましい。
【００３７】
但し、（ａ）成分と（ｂ）成分とをシランカップリング剤とともに溶融、混練してシラン変性する場合において、（ａ）成分に天然ゴムやポリイソプレン、あるいはイソプレン系共重合体を用いるときは、有機過酸化物を用いなくてもよい。これは、イソプレン構造を持つゴムは、混練時にメカノケミカル反応によって主鎖の切断が起こり、主鎖末端に−ＣＯＯ・基を有する一種の過酸化物が生成し、これが上記の有機過酸化物とほぼ同様の作用をすると考えられるからである。
【００３８】
次に、（ｃ）成分を上記マトリックスと混練する工程について説明する。
（ｃ）成分は、予め結合剤と溶融混練して反応させてから上記マトリックスと溶融混練してもよいし、結合剤の存在下で上記マトリックスと溶融混練してもよい。溶融混練は、樹脂やゴムの混練に通常用いられている装置、例えば、バンバリー型ミキサー、ニーダー、ニーダーエキストルーダー、オープンロール、一軸混練機、二軸混練機等で行うことができることは、上記マトリックス調製の場合と同様である。
【００３９】
（ｃ）成分に対する結合剤の割合は、（ｃ）成分と結合剤の合計量を１００重量％としたとき、０．１〜５．５重量％の範囲が好ましく、０．２〜５．５重量％の範囲が特に好ましく、０．２〜３重量％の範囲が最も好ましい。
【００４０】
結合剤としては、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、ノボラック型アルキルフェノールホルムアルデヒド初期縮合物、レゾール型アルキルフェノールホルムアルデヒド初期縮合物、ノボラック型フェノールホルムアルデヒド初期縮合物、レゾール型フェノールホルムアルデヒド初期縮合物、不飽和カルボン酸及びその誘導体、有機過酸化物等、高分子のカップリング剤として通常用いられているものを用いることができる。これらの結合剤のうち、（ｃ）成分をゲル化させることが少なく、且つマトリックスとの界面に強固な結合を形成し得る点で、シランカップリング剤が最も好ましい。シランカップリング剤としては、アルコキシ基、ビニル基等、脱水反応や脱アルコール反応等により（ｃ）成分の−ＮＨＣＯ−結合の窒素原子と結合を形成し得る基を有するものが挙げられる。かかるシランカップリング剤としては、具体的には、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、ビニルトリアセチルシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−〔Ｎ−（β−メタクリロキシエチル）−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム（クロライド）〕プロピルメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、及びスチリルジアミノシラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
【００４１】
この工程において、マトリックスと（ｃ）成分とを溶融、混練する温度は、（ｃ）成分の融点以上である必要がある。（ｃ）成分の融点よりも低い温度で溶融、混練を行っても、混練物は、マトリックス中に（ｃ）成分の微細な粒子が分散した構造にはならず、従って、かかる混練物を紡糸、延伸しても、（ｃ）成分は微細な繊維にはなり得ないからである。また、混練温度は、（ｂ）成分のポリオレフィンの融点またはビカット軟化点以上の温度であることが好ましい。
【００４２】
上記工程で得られた混練物を、紡糸口金或いはインフレーション用ダイ又はＴダイから押出し、次いでこれを延伸又は圧延する。
【００４３】
この工程においては、紡糸又は押出によって、混練物中の（ｃ）成分の微粒子が繊維に変形する。この繊維は、それに引き続く延伸又は圧延によって延伸処理され、より強固な繊維となる。従って、紡糸及び押出は（ｃ）成分の融点以上の温度で実施する必要があり、延伸及び圧延は（ｃ）成分の融点よりも低い温度で実施する必要がある。
【００４４】
紡糸又は押出、及びこれに引き続く延伸或いは圧延は、例えば、混練物を紡糸口金から押出して紐状乃至糸状に紡糸し、これをドラフトを掛けつつボビン等に巻き取る等の方法で実施できる。ここでドラフトを掛けるとは、紡糸速度よりも巻取速度を高くとることをいう。巻取速度／紡糸速度の比（ドラフト比）は１．５〜１００の範囲とすることが好ましく、２〜５０の範囲とすることが特に好ましい。最も好ましいドラフト比の範囲は３〜３０である。
【００４５】
この工程は、この他、紡糸した混練物を圧延ロール等で連続的に圧延することによっても実施できる。更に、混練物をインフレーション用ダイやＴダイから押出しつつ、これをドラフトを掛けつつロール等に巻き取ることによっても実施できる。また、ドラフトを掛けつつロールに巻き取る代わりに圧延ロール等で圧延してもよい。
【００４６】
延伸或いは圧延後のマスターバッチはペレットとすることが好ましい。これは、ペレットとすることによって追加の（Ｂ）ジエン系ゴムと均一に混練できるからである。
【００４７】
上述のようにして得られる本発明に係る（Ｃ）短繊維補強ゴム組成物においては、（Ａ）短繊維補強ゴム組成物においてジエン系エラストマー連続相のマスターバッチが得られるため、即ち（ａ）第１のジエン系エラストマーの中に（ｂ）１００〜１５０℃の融点を持つポリオレフィンと、（ｃ）主鎖中にアミド基を有する熱可塑性ポリマーとが存在する形態となるため、化学的には、混練り時、（Ａ）マスターバッチとブレンドする（Ｂ）第２のジエン系エラストマーとの親和性が大幅に高まる。また、力学的には、以下で述べるポリオレフィン相を連続相とするものに比べ、（Ａ）マスターバッチ自身の粘度が低くなる。この化学的および力学的効果は、以下の点に大きく貢献する。
【００４８】
先ず、（Ａ）マスターバッチと、（Ｂ）第２のジエン系エラストマーと、適宜選択した配合剤とによる（Ｃ）短繊維補強ゴム組成物の作製のための混練りにおいて、混練り初期（練り始め）からロータースリップが少なく、シェアが効率的にかかるため、理想的な温度上昇カーブが得られる。かかる適切な温度上昇により、早期に練りゴム温度が（ｂ）ポリオレフィンの融点に到達し、ポリオレフィン相が溶融する。これにより（ｃ）主鎖中にアミド基を有する熱可塑性ポリマー繊維は極めてミクロに分散する。
【００４９】
これに対し、特開平７−２７８３６０号公報に開示されているように、（Ａ）マスターバッチがポリオレフィン相を連続相とすると、ポリオレフィン相中に（ａ）ジエン系エラストマー相と（ｃ）主鎖中にアミド基を有する熱可塑性ポリマー繊維とが存在する形態となるため、化学的に（Ｂ）第２のジエン系エラストマーに対する親和性が低く、また、力学的には大変剛直で変形しづらく、ポリオレフィンの融点（通常１００〜１４０℃）に到達するまで、その形態を保ち続けてしまうことになる。その結果、（Ａ）マスターバッチを（Ｂ）第２のジエン系エラストマーと混練りすると、親和性が低く、剛直なために、混練り初期（通常６０℃〜１００℃の領域）には両者がなじむことがない状態が続くことになる。
【００５０】
通常のゴム練りにおける温度上昇の構成要素は、▲１▼各材料同士の親和性が高く、▲２▼粘性を持っていることである。混練りにより▲１▼および▲２▼の要素を満たしている場合、効率的にシェアがかかり続け、配合材料の自己発熱をもって温度上昇が達せられる。よって、上述のように材料同士がなじまない状態が続く場合は、混練り初期の温度上昇をつかさどる大切な領域でロータースリップが誘発され、シェアがかかりにくいために、練り時間に対して良好な温度上昇は望めなくなる。即ち、長時間のロータースリップを経て温度がゆっくりと上昇しはじめ、練り温度が（ｂ）ポリオレフィン融点に達して初めて、（ｃ）主鎖中にアミド基を有する熱可塑性ポリマー繊維が剛直な形態からときほぐされ、分散しはじめることになる。
【００５１】
実験室レベルでの容量の小さなミキサー（５０〜５０００ｃｃ）では、ローターのクリアランスが極めて小さいため、シェアがかかり易く、なおかつ容量が小さいために温度コントロールが容易で、温度分布も均一化でき、よって（Ａ）マスターバッチがポリオレフィン連続相でも分散レベル的に均一な組成物を得ることはできる。しかしながら、工業的な大容量ミキサー（５０〜５００リットル）では、シェアのかかり方が不均一となり、温度コントロールも粗いため、練りゴム中の温度分布が極めて不均一となる。そのため、（ｂ）ポリオレフィンの連続相のマスターバッチでは、（ｂ）ポリオレフィンの融点に達した領域は該（ｂ）ポリオレフィンの溶融によって、（ｃ）主鎖中にアミド基を有する熱可塑性ポリマー繊維が分散し得るが、温度上昇が不十分だった領域は該（ｂ）ポリオレフィンの溶融が不十分なために、（ａ）／（ｂ）／（ｃ）の三成分が夫々の形態のまま存在するといった極めて不均一な組成物となってしまうことが分かった。この非分散物は、大きな破壊核となり、加硫ゴム組成物の耐久性を大幅に低下する主要因となる。
【００５２】
上述のように本発明においては、ポリオレフィン連続相のマスターバッチではなく、ジエン系エラストマー連続相のマスターバッチとすることで、工業的な大容量規模であってもロータースリップが誘発されず、作業性が良好であり、得られる短繊維補強ゴム組成物も分散性が良好で、耐久性および異方性に優れた効果を奏することになる。その結果、これを空気入りラジアルタイヤの所定のサイド部領域に適用した場合には、操縦安定性の向上と振動乗心地性の向上とを両立させ、しかも転がり抵抗の低減を図ることが可能となる。
【００５３】
本発明においては、かかる（Ｃ）短繊維補強ゴム組成物からなるゴムシートをゲージ０．５〜２．０ｍｍの範囲内にて空気入りラジアルタイヤに適用する。このゲージが０．５ｍｍ未満であるとゴムシートを挿入した効果が得られず、一方２．０ｍｍを超えるとゲージ増による性能向上効果が得られないばかりか、タイヤ重量増に伴う転がり抵抗の悪化をまねくためである。
【００５４】
また、本発明においては、このゴムシートをカーカス層とインナーライナー層との間で、かつタイヤ最大幅近傍領域に挿入する。かかる領域に挿入することで、良好な補強効果を発揮させることができる。より十分な補強効果を得る上で、好ましくはゴムシートの下端をビードフィラー上端部近傍に、より好ましくはビードフィラー上端部と下端部の中間部に位置させる。
【００５５】
さらに、かかるゴムシート中の短繊維の配向方向をタイヤ周方向に対し０度±４５度、好ましくは０度±１５度の範囲の範囲に設定する。このように設定することで、選択的入力に対して高弾性率化することができる。さらに好ましくは、かかる角度設定をタイヤの左右で対称となるようにする。
なお、かかるゴムシートのゴムマトリックスの材料は、カーカスプライのコーティングゴム等に応じて適宜選定すればよい。
【００５６】
（Ｃ）短繊維補強ゴム組成物よりなるゴムシートを、ビードコア底部のベースラインとカーカスラインのセンター位置とでなすカーカス高さＨ（図１）に対し、好ましくは９５％以下、より好ましくは８０％以下の高さ領域に挿入するのは、９５％を超えると転がり抵抗が大幅に高くなるためである。また、前記ゴムシートは、良好な補強効果を得るためにタイヤ半径方向の長さとして、好ましくは前記Ｈに対し１０％以上、より好ましくは２０％以上、さらに好ましくは４０％以上の領域にわたり配設する。
【００５７】
本発明の一実施の形態に係る空気入りラジアルタイヤの左横断面を図１に示すと、コード方向がタイヤ１のラジアル方向に向く一層のカーカス層２の両端末が左右一対のビードコア３の回りに巻回されて折り返され、該カーカス層２のタイヤ半径方向の上部に２層のベルト４がリング状に配置され、更にその上部のタイヤ踏面部にはトレッドゴム５が配置されている。また、トレッドゴム５の両サイドのカーカス層の上には、サイドウォールゴム６が貼着されている。さらに、（Ｃ）短繊維補強ゴム組成物よりなるゴムシート８が、カーカス層２とインナーライナー層９との間で、かつタイヤサイド部領域に挿入されている。ゴムシート８の下端は、図示する例ではビードフィラー７の上端部と下端部の中間に位置している。かかるゴムシート８のゲージ、ゴムシート８とビードフィラー７との重ねしろの長さ、ゴムシート８のサイド部への挿入領域、およびゴムシート８中の短繊維の配向方向は、上述の範囲から適宜選定される。
【００５８】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示して、本発明について具体的に説明する。
先ず、実施例及び比較例の空気入りタイヤに用いた（Ｃ）短繊維補強ゴム組成物のマスターバッチの調製について説明する。
〔マスターバッチ１〜４の調製〕
（ａ）成分として天然ゴム（ＮＲ、ＳＭＲ−Ｌ）を用い、（ｂ）成分として高密度ポリエチレン（ＰＥ）（三菱化学（株）製三菱ポリエチＨＪ５６０、融点１３５℃）を、また（ｃ）成分としてナイロン６（ＰＡ）（宇部興産株式会社製、宇部ナイロン１０３０Ｂ、融点２１５〜２２０℃、分子量３０，０００）を用いた。（ｂ）成分は、当該（ｂ）成分１００重量部に対し０．５重量部のγ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、及び０．１重量部の４，４−ジ−ｔ−ブチルパーオキシバレリン酸ｎ−ブチルエステルと溶融混練して変性させた。（ｃ）成分は、当該（ｃ）成分１００重量部に対し１．０重量部のＮ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシランと溶融混練して変性させた。
【００５９】
これら変性した成分（ｂ）、（ｃ）と成分（ａ）とを次のような順で加工し、マスターバッチを得た。先ず、上記のように変性した（ｂ）成分を（ａ）成分と、下記の表１に示す配合割合でバンバリー型ミキサーで混練してマトリックスを調製し、１７０℃でダンプ後ペレット化した。次いで、このマトリックスと（ｃ）成分を、下記の表１に示す配合割合で２４０℃に加温した二軸混練機で混練し、混練物をペレット化した。得られた混練物を２４５℃にセットした一軸押出機で紐状に押出し、ドラフト比１０で引き取りつつペレタイザーでペレット化した。得られたマスターバッチ１乃至３は天然ゴムが連続層を構成したが、マスターバッチ４は高密度ポリエチレンが連続層であった。得られたペレットをｏ−ジクロロベンセンとキシレンの混合溶媒中で還流して、ポリオレフィン及びＮＲを除去し、残った繊維の形状や直径を電子顕微鏡で観察したところ、下記の表１に示す平均繊維径であることが確認できた。
【００６０】
【表１】

【００６１】
次に、前記各種マスターバッチを用いて、さらに下記の表２〜表８に示す配合内容にて、２４０リットルの量産型バンバリーミキサーを用いて調製した繊維補強ゴム組成物からなるシートを、同表に示す条件に従いカーカス層の周辺に配置して、サイズ２０５／６５Ｒ１５の空気入りラジアルタイヤを製造した。なお、カーカス層は、２本撚り１５００デニールのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）コードから成るカーカス層が一層で構成されているものおよび２層で構成されているものを使用した。また、比較例として、繊維補強ゴム組成物を用いない従来の空気入りラジアルタイヤ（比較例１）も製造した。
【００６２】
製造された空気入りラジアルタイヤについて、タイヤドラム試験、操縦安定性、振動乗心地性および転がり抵抗（ＲＲ）の評価を夫々以下のようにして行なった。
（タイヤドラム試験）
製造されたタイヤについて、ＪＩＳ−Ｄ４２３０の５．３．１の方法でリム組みを行い、同じく５．３．２の試験装置を用い、同じく５．３．３の試験方法において、第３段階修了後も連続して、２４時間ごとに荷重を５％ずつ増加させ、タイヤが破壊するまでの走行距離を測定し、コントロールを１００として指数表示した。尚、表２〜８の全てについて、比較例１をコントロールとした。
（操縦安定性）
試験タイヤを車輌（国産ＦＦ２０００ｃｃ）に装着し、速度４０〜１２０ｋｍ／ｈｒｓ、直進、レーンチェンジの条件にて実車走行を行ない、ドライバーのフィーリングにより操縦安定性を評価した。評価は１０点を満点として行なった。なお、「＋」とは、その点よりも良いが、次の点には達してないことを意味する。
【００６３】
（振動乗心地性）
操縦安定性のときと同様の車輛にて、速度４０〜８０ｋｍ／ｈｒｓで良路、継ぎ目路および悪路の実車走行を行ない、ドライバーのフィーリングにより乗心地性を評価した。評価は１０点を満点として行なった。「＋」は上記と同様の意味である。
【００６４】
（転がり抵抗（ＲＲ））
試作タイヤを内圧２．０ｋｇ、荷重４４０ｋｇ、リム６ＪＪの条件下、外形１．７ｍのドラムの上に接触させてドラムを回転させ、速度１２０ｋｍ／時まで上昇後、ドラムを惰行させて速度８０ｋｍ／時のときの慣性モーメントより算出した値から、下記式によって評価した。表５、７では比較例１を、表６では実施例３を、表８では実施例５をコントロールとし、数値はコントロールを１００として指数で表し、大きい程好ましい。
指数値＝［（コントロールのタイヤの慣性モーメント）／（供試タイヤの慣性モーメント）］×１００
得られた結果を下記の表２〜表８に併記する。
【００６５】
【表２】

【００６６】
【表３】

【００６７】
【表４】

【００６８】
【表５】

【００６９】
【表６】

【００７０】
【表７】

【００７１】
【表８】

＊ Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド
【００７２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の空気入りラジアルタイヤにおいては、（Ｃ）短繊維補強ゴム組成物よりなるゴムシートがタイヤサイド部の特定領域に挿入されたことにより、耐久性やラジアルタイヤ本来の特質を損なうことなく、また製法を複雑化することなく、タイヤサイドウォール部の剛性が高まり、タイヤの操縦安定性の向上と、振動乗心地性の向上とを両立させることができ、しかも転がり抵抗の低減を図ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例空気入りラジアルタイヤの左断面図である。
【符号の説明】
１ 空気入りラジアルタイヤ
２ カーカス層
３ ビードコア
４ ベルト
５ トレッドゴム
６ サイドウォールゴム
７ ビードフィラー
８ ゴムシート
９ インナーライナー層

Claims (8)

1. 左右一対のビード部に設けられたビードコアと、クラウン部から両サイド部を経て両ビード部に延び、該ビードコアに巻回されてビード部に係留されたカーカス層と、該カーカス層のクラウン部ラジアル方向外側に配置されたベルトと、該ベルトのタイヤ半径方向外側に配置されたトレッドと、該トレッドの左右に配置された一対のサイドウォールとを備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、
   （ａ）第１のジエン系エラストマーと、（ｂ）１００〜１５０℃の融点を持つポリオレフィンと、（ｃ）主鎖中にアミド基を有する熱可塑性ポリマーとからなり、（ａ）成分の連続相１００重量部中に、１００重量部未満の（ｂ）成分が分散したマトリックスを構成し、該マトリックス中に（ｃ）成分が、平均径（Ｄ）が０．０５〜１．０μｍで、平均長さ（Ｌ）と平均径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）が１０〜２０００である微細な繊維として分散している（Ａ）短繊維補強ゴム組成物を、
   （Ｂ）第２のジエン系エラストマーと混練りしてなる短繊維補強ゴム組成物であって、（ａ）第１のジエン系エラストマーと（Ｂ）第２のジエン系エラストマーとの合計量１００重量部に対し、（ｃ）成分が５〜３０重量部である（Ｃ）短繊維補強ゴム組成物よりなるゲージ０．５〜２．０ｍｍのゴムシートが、短繊維の配向方向がタイヤ周方向に対し０度±４５度の範囲に設定されて前記カーカス層とインナーライナー層との間で、かつタイヤ最大幅近傍領域に挿入され、
   前記（Ｃ）短繊維補強ゴム組成物よりなるゴムシートが、ビードコア底部のベースラインとカーカスラインのセンター位置とでなすカーカス高さＨに対し９５％以下の高さ領域に挿入されたことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記（ｃ）成分が、前記（ａ）および（ｂ）両成分と化学的に結合してなる請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記（Ｃ）短繊維補強ゴム組成物よりなるゴムシートが、ビード底部のベースラインとカーカスラインのセンター位置とでなすカーカス高さＨに対し８０％以下の高さ領域に挿入された請求項１または２記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記（Ｃ）短繊維補強ゴム組成物よりなるゴムシートのタイヤ半径方向内側端が、ビードフィラー上端部近傍に位置する請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りラジアルタイヤ。
5. 前記（Ａ）短繊維補強ゴム組成物中の（ａ）成分連続相１００重量部中に占める（ｂ）成分の量が８５重量部未満である請求項１〜４のうちいずれか一項記載の空気入りラジアルタイヤ。
6. 前記（Ａ）短繊維補強ゴム組成物中の（ａ）成分連続相１００重量部中に占める（ｂ）成分の量が６５重量部未満である請求項１〜４のうちいずれか一項記載の空気入りラジアルタイヤ。
7. 前記（Ａ）短繊維補強ゴム組成物中の（ａ）成分連続相１００重量部中に占める（ｂ）成分の量が４５重量部未満である請求項１〜４のうちいずれか一項記載の空気入りラジアルタイヤ。
8. 前記（Ｃ）短繊維補強ゴム組成物よりなるゴムシート中の短繊維の配向方向が、タイヤ周方向に対し０度±１５度の範囲に設定された請求項１〜７のうちいずれか一項記載の空気入りラジアルタイヤ。

Images