JP4301352B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、ランフラット性を付与するための断面三日月形状のサイド補強層を配置した空気入りタイヤにおいて、タイヤ重量を増加させることなく、バックリング現象を抑えランフラット耐久性を向上させることができる空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤ内の空気がパンク等により抜けてしまった後も車両の走行を可能にするランフラット性を付与するようにした空気入りタイヤとして、従来、例えば、図１に示すように、サイドウォール部３のカーカス層４とインナーライナー層７との間に高硬度のゴムからなる断面三日月形状のサイド補強層１０を設けたタイヤの提案がある。このように高硬度のゴムからなる断面三日月形状のサイド補強層１０を配置することにより、サイドウォール部３の剛性を大幅に高め、空気が抜けてもサイドウォール部３をたわみ難くしている。
【０００３】
しかし、空気が抜けた状態で走行させると、タイヤの断面形状が図２に示すようなたわんだ形状となり、トレッド部のクラウンセンターＣの部分が浮き上がるとともにバットレス部付近が接地するバックリング現象を起こすため、接地部Ｓが偏摩耗してしまい、ランフラット耐久性に劣るという問題があった。
【０００４】
このバックリング現象を抑えるために、カーカス層４間等のトレッド部１の内部に補強ゴム層を挿入して、トレッド部の曲げ剛性を向上させるというタイヤが提案されているが、タイヤ重量が増加してしまい、地球環境問題から要請される自動車の軽量化のためには、好ましくない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の課題は、タイヤ重量を増加させることなく、バックリング現象を抑え、ランフラット耐久性を向上させることができる断面三日月形状のサイド補強層を配置した空気入りタイヤを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、左右のビード部間にカーカス層を延設し、トレッド部のカーカス層外周側にベルト層を配置し、カーカス層の内側に空気透過防止層を構成するインナーライナー層を配設し、サイドウォール部のカーカス層とインナーライナー層との間にランフラット性を付与するための断面三日月形状のサイド補強層を配置した空気入りタイヤにおいて、前記インナーライナー層が、共役ジエン単位の含有量が３０％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含むゴム１００重量部に対し、メタクリル酸亜鉛を１０〜１２０重量部およびカーボンブラックを０〜６０重量部配合し、メタクリル酸亜鉛とカーボンブラックの配合量の合計が１０〜１２０重量部であるゴム組成物からなり、前記インナーライナー層の厚さが０．５〜１．２ｍｍでかつ５０％引っ張りモジュラスが８〜２４ＭＰａであり、更に前記インナーライナー層の厚さ（ｍｍ）と５０％引っ張りモジュラス（ＭＰａ）との積を１０〜２０とし、前記サイド補強層がメタクリル酸亜鉛含有ゴムからなる空気入りタイヤが提供される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、空気入りタイヤの一例を示し、１はトレッド部、２はビード部、３はサイドウォール部である。左右のビード部２に連接してタイヤ径方向外側に左右のサイドウォール部３が延設され、この左右のサイドウォール部３間にタイヤ周方向に延在するトレッド部１が設けられている。タイヤ内側には左右のビード部２間に延設されたカーカス層４が３層配設されている。左右のビード部２にはタイヤ子午線断面形状が四角状に形成されたビードコア５がそれぞれ配置され、そのビードコア５の外周にはタイヤ子午線断面形状が三角状に形成されたビードフィラー６が設けられている。カーカス層４の内側には、タイヤ最内層として空気透過防止層を構成するインナーライナー層７が、タイヤ内側全面にわたって配設されている。
【０００９】
トレッド部１のカーカス層外周側には、補強コードをタイヤ周方向に対して傾斜すると共に逆向きで互いに交差するように配列した２層のベルト層８が埋設されている。このベルト層８の外周には、該ベルト層を保護する２層のベルトカバー層９が積層されている。両サイドウォール部３には、内側のカーカス層４とインナーライナー層７との間に、ランフラット性能を付与するためのタイヤ子午線断面形状が三日月状に形成されたサイド補強層１０が設けられている。このサイド補強層１０はサイドウォール部３にタイヤ周方向に沿って延設された環状に形成されている。
【００１０】
サイド補強層１０の外周端部１０ａは、平面視において、ベルト層８のエッジ部８ａと重複するように配置され、また、内周端部１０ｂは、側面視においてビードフィラー６の外周端部６ａと重複するように配設されている。
【００１１】
本発明では、上述した構成の空気入りタイヤにおいて、インナーライナー層７に極めて引っ張りモジュラスが大きく剛性を大幅に向上させた材料を用いることで、タイヤのバックリング現象を抑えることができ、偏摩耗を防止して、タイヤ耐久性を大幅に向上させることができる。図２に示すような、バックリング現象を起こす場合には、タイヤ内面側に図２のＦの方向に張力が働く。この張力が作用するタイヤ内面側の最内層に位置するインナーライナー層７の引っ張りモジュラスを上げることで、上記張力が働いた場合にもタイヤ内面側の引っ張り変形を抑制し、トレッド部１のクラウンセンターＣの部分の浮き上がりを抑え、トレッド部１の曲げ変形を抑えることができるため、バックリング現象を有効に防止することができる。しかも、他の補強層を追加して配設する必要がないので、タイヤ重量を抑えることができる。
【００１２】
具体的には、上記インナーライナー層に使用できるものとして、インナーライナー層の厚さ（ｍｍ）と５０％引っ張りモジュラス（ＭＰａ）との積が１０〜２０、好ましくは１４〜２０となるようなゴムを用いることで、バックリング現象を有効に防止することができる。
【００１３】
インナーライナー層の厚さ（ｍｍ）は、０．５〜１．２ｍｍであり、０．５ｍｍ未満では、剛性増加が不十分であり、１．２ｍｍを超えると重量増加となってしまう。
【００１４】
５０％引っ張りモジュラス（ＭＰａ）は、８〜２４ＭＰａであり、８ＭＰａ以上とすることで、剛性を増加させることができ、２４ＭＰａ以下とすることで接着性を向上させることができる。
【００１５】
また、インナーライナー層７の材料としては、共役ジエン単位の含有量が３０％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含むゴム１００重量部に対し、メタクリル酸亜鉛を１０〜１２０重量部およびカーボンブラックを０〜６０重量部配合し、メタクリル酸亜鉛とカーボンブラックの配合量の合計が１０〜１２０重量部であるゴム組成物（以下、メタクリル酸亜鉛含有ゴムという。）を用いる。
【００１６】
本発明のメタクリル酸亜鉛含有ゴムにおいて、共役ジエン単位の含有量が３０％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は、より好ましくはゴムの合計配合量１００重量部のうち４０重量部以上であるのがゴムの強度の点から好ましく、これが１００重量部であっても一向に問題とならない。また、この水素化ＮＢＲを含むゴムに配合するメタクリル酸亜鉛とカーボンブラックの合計配合量が１０重量部未満であると、強度が不十分となり、１２０重量部を超えると硬すぎて、いずれもタイヤ破壊に通じることになり、不都合となる。そして、このメタクリル酸亜鉛含有ゴムは、従来のジエン系ゴムと比較して破断強度、耐久性、耐疲労性に優れ、低発熱性であり、かつ高温での硬度低下が小さいうえに、引っ張りモジュラスも大きく、また耐空気透過性にも優れるため、インナーライナー層に使用することにより、バックリング現象を有効に防止することができる。
【００１７】
前記のエチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系高飽和共重合ゴムは既に公知のものであり、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−ぺンタジエンなどの共役ジエンとの共重合体、上記の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）アクリレートなどとの多元共重合体であって、具体的には、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ができる。これらのゴムは、エチレン性不飽和ニトリル単位を３０〜６０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。
【００１８】
エチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系高飽和ゴムを含むゴムに対して、前記のメタクリル酸亜鉛（ジメタクリル酸亜鉛の形になっているものを含む）および／またはカーボンブラックを混合する方法は特に限定されないが、通常ゴム工業において用いられるロール、バンバリー、ニーダー、１軸混練機、２軸混練機などの混合機を使用することができる。
【００１９】
また、ゴムにメタクリル酸亜鉛を混合する方法としては、ゴムに直接メタクリル酸亜鉛を混合する方法のほかに、先ずゴムに酸化亜鉛、炭酸亜鉛などの亜鉛化合物を配合し、十分に分散させた後、メタクリル酸を混合または吸収させ、ポリマー中でメタクリル酸亜鉛を生成させる方法を採ってもよく、この方法は、メタクリル酸亜鉛の非常に良い分散が得られるので好ましい。また、ゴムにメタクリル酸亜鉛と亜鉛化合物が予め分散されている組成物を用いるのも好ましく、これは日本ゼオン（株）製の「ＺＳＣ」（商標名）シリーズ、例えばＺＳＣ２２９５、ＺＳＣ２２９５Ｎ、ＺＳＣ２３９５、ＺＳＣ２２９８などとして入手可能である。
【００２０】
また、メタクリル酸亜鉛含有ゴムは、架橋剤として配合した有機過酸化物によって架橋されていることが好ましい。有機過酸化物としては、通常のゴムの過酸化物加硫に使用されているものを使用することができる。例えば、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（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、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−オキシ）ヘキサン、α，α′−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ−ｍ−イソプロピル）ベンゼンなどが挙げられる。これらの有機過酸化物は、１種または２種以上を使用し、ゴム１００重量部に対して０．２〜１０重量部、好ましくは０．２〜６重量部配合することが望ましい。
【００２１】
このメタクリル酸亜鉛含有ゴムには、他の充填剤、例えばシリカ、炭酸カルシウム、タルクなどや、トリアリルイソシアヌレート、メタクリル酸の高級エステル、フタル酸ジアリルエステル、ｍ−フェニレンビスマレインイミド、１，２−ポリブタジエンなどの架橋助剤、その他ゴム工業で一般的に用いられている可塑剤、老化防止剤、安定剤、接着剤、樹脂、加工助剤などを適宜配合してもよい。
【００２２】
また、前記メタクリル酸亜鉛含有ゴムで構成されるインナーライナー層と隣接する他のパーツ部分のゴム層との間の接着性を向上させるために、接着ゴム層を挿入することができる。
【００２３】
接着ゴム層に使用するゴムとしては、（Ａ）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種のジエン系ゴムと（Ｂ）アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴムを配合し、その（Ａ）＋（Ｂ）合計１００重量部に対して（Ｃ）平均分子量３００〜１５００、軟化点５０〜１６０℃、ヨウ素吸着量２０ｇ／１００ｇ以上の芳香族系石油樹脂を５〜８０重量部配合したゴムを使用するのが好ましい。前記（Ａ）＋（Ｂ）合計１００重量部に対する前記（Ｃ）の芳香族系石油系樹脂の配合量が５重量部未満であると接着力が低下し、また、８０重量部を超えると発熱が大きく、そのいずれの場合にもタイヤ破壊に通ずることになるので上記（Ｃ）の配合量とするのがよい。
【００２４】
前記接着ゴム層に含まれる（Ａ）ジエン系ゴムと（Ｂ）アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴムの配合比は、（Ａ）：（Ｂ）＝１０：９０〜９０：１０であることが接着力の点で好ましい。この配合比の範囲を超えると接着力が低下する。また、接着ゴム層の厚さは、０．１〜２．０ｍｍとするのが良く、より好ましくは０．２〜０．８ｍｍとする。この厚さが０．１ｍｍより薄いと、生産時に接着ゴム層に切れが発生するなど、加工が困難であり、また、２．０ｍｍより厚いと、通常走行では問題とならないものの、長時間走行においてこの接着ゴム層が発熱し、接着層が破壊するので好ましくない。
【００２５】
前記接着ゴム層は、更に、メタクリル酸高級エステル、トリアリルイソシアヌレート、メタクリル酸またはアクリル酸の金属塩、フタル酸ジアリルエステル、１，２−ポリブタジエンから選ばれる少なくとも１種の共架橋剤を含み、有機過酸化物で架橋することが一層好適である。
【００２６】
また、この接着ゴム層を構成するゴム組成物には、前記（Ｃ）芳香族系石油樹脂の他に、一般的にゴムに配合される配合剤、例えば、カーボン、シリカ、タルクなどの充填剤、老化防止剤、可塑剤、加工助剤、樹脂、接着剤、架橋助剤、加硫促進剤、粘着付与剤などを適宜配合してもよい。
【００２７】
また、接着ゴム層はインナーライナー層と隣接する他のゴム層との間の全面に挿入してもよく、屈曲変形の大きな部分等の一部分にのみ挿入するように構成してもよい。
【００２８】
サイド補強層は、サイドウォール部のたわみを抑制できる硬度（例えば、ＪＩＳ Ａ硬度７０以上）を示すものであり、本発明のインナーライナー層と同様、メタクリル酸亜鉛含有ゴムを用いて構成されており、このゴムは高強度で低発熱であるため、サイド補強ゴムとして好適であり、この構成とすることでインナーライナー層とサイド補強層の間に接着ゴム層が不要になる。
【００２９】
【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。
【００３０】
以下の各例に用いた試験タイヤは、次のように作製した。
試験タイヤの作成
下記表１に示した配合組成（重量部）、厚さ、５０％引っ張りモジュラス（ＪＩＳＫ６２５１に準拠）からなるインナーライナー層７を、図１に示すように、配置した断面三日月形状のサイド補強層１０を有するタイヤサイズ２２５／６０Ｒ１６の試験タイヤ（従来タイヤと試験タイヤ１〜４）を作製した。なお、メタクリル酸亜鉛含有ゴムを用いたタイヤには、インナーライナー層７と隣接するゴム層との間に図示しない０．８ｍｍの下記に示す配合組成の接着ゴム層を挿入させてある。
【００３１】

【００３２】
上記で得られた各試験タイヤを以下の試験に供し、その結果を下記表１に示した。
ランフラット耐久性
各試験タイヤをリムサイズ１６×７１／２ＪＪのリムに組み付けた後、空気を抜いた状態で、後輪駆動４０００ＣＣの車の前輪右側に装着して、楕円形の周回コースを８０ｋｍ／ｈの速度で反時計廻りに走行し、テストドライバーがタイヤ故障による異常振動を感じ、走行を中止するまでの距離を測定した。従来例（従来タイヤ）を１００とする指数で表示した。この指数が大きいほどランフラット耐久性が優れている。
【００３３】
【表１】

【００３４】
上記配合剤は、以下のものを使用した。
ＮＲ：ＲＳＳ＃３
Ｈ−ＮＢＲ（水素化ＮＢＲ）：Ｚｅｔｐｏｌ ２０２０、日本ゼオン社、共投ジエン単位の含有量約１０％
ＩＩＲ：Ｅｘｘｏｎ Ｂｒｏｍｏｂｕｔｙｌ ２２４４、日本ブチル社
メタクリル酸亜鉛：Ｒ−２０５、浅田化学社
ＨＡＦカーボンブラック：シースト３００、東海カーボン社
亜鉛華：亜鉛華＃３、正同化学工業社
ステアリン酸：ビーズステアリン酸、日本油脂社
老化防止剤１：ノクラック６Ｃ、大内新興化学工業社
老化防止剤２：ノクラック２２４、大内新興化学工業社
老化防止剤３：ナウガード４４５、ユニロイヤル社
架橋剤：パーカドックス１４／４０、化薬アクゾ社
共架橋剤：ＴＡＩＣ、日本化成社
硫黄：クリステックスＨＳＯＴ−２０、フレキシス社
加硫促進剤：ノクセラーＤＺ−Ｇ、大内新興化学工業社
【００３５】
上記表１に示すように、厚さ（ｍｍ）と５０％引っ張りモジュラス（ＭＰａ）との積が１０未満であるインナーライナー層を用いた試験タイヤ４に比べて、試験タイヤ１〜３は、バックリング現象が抑えられランフラット耐久性に優れるという良好な結果が得られた。
【００３６】
【発明の効果】
本発明に従って、断面三日月形状のサイド補強層を配置した空気入りタイヤのインナーライナー層の厚さ（ｍｍ）と５０％引っ張りモジュラス（ＭＰａ）との積を１０以上とすることによって、タイヤ重量を増加させることなく、バックリング現象を抑え、ランフラット耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】断面三日月形状のサイド補強層を配置した空気入りタイヤの子午線方向部分断面図である。
【図２】空気が抜けたタイヤのバックリング現象を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１ トレッド部
２ ビード部
３ サイドウォール部
４ カーカス層
５ ビードコア
６ ビードフィラー
６ａ 外周端部
７ インナーライナー層
８ ベルト層
９ ベルトカバー層
１０ サイド補強層
１０ａ 外周端部
１０ｂ 内周端部

Claims (2)

1. 左右のビード部間にカーカス層を延設し、トレッド部のカーカス層外周側にベルト層を配置し、カーカス層の内側に空気透過防止層を構成するインナーライナー層を配設し、サイドウォール部のカーカス層とインナーライナー層との間にランフラット性を付与するための断面三日月形状のサイド補強層を配置した空気入りタイヤにおいて、前記インナーライナー層が、共役ジエン単位の含有量が３０％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含むゴム１００重量部に対し、メタクリル酸亜鉛を１０〜１２０重量部およびカーボンブラックを０〜６０重量部配合し、メタクリル酸亜鉛とカーボンブラックの配合量の合計が１０〜１２０重量部であるゴム組成物からなり、前記インナーライナー層の厚さが０．５〜１．２ｍｍでかつ５０％引っ張りモジュラスが８〜２４ＭＰａであり、更に前記インナーライナー層の厚さ（ｍｍ）と５０％引っ張りモジュラス（ＭＰａ）との積を１０〜２０とし、前記サイド補強層がメタクリル酸亜鉛含有ゴムからなる空気入りタイヤ。
2. 前記カーカス層が３層である請求項１に記載の空気入りタイヤ。

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