JP4302427B2

JP4302427B2 - タイヤ用チューブ

Info

Publication number: JP4302427B2
Application number: JP2003130034A
Authority: JP
Inventors: 徹大武
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2003-05-08
Filing date: 2003-05-08
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2023-05-08
Also published as: JP2004330894A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ用チューブ、特にタイヤ等のパンクを効果的に防止することができ、且つ乗り心地の悪化を招くことがないタイヤ用チューブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ラリー用又は悪路走行用モトクロスタイヤのように主として荒地走行に使用される空気入りタイヤにおいては、岩石や縁石に接触した際にリム外れを生じることがあり、このリム外れによる空気漏れを防止するために内圧保持手段としてチューブを使用する場合が多い。
【０００３】
ここで、一般タイヤ用チューブには、空気不透過性と伸張特性（ゴム風船のように良く伸びること）を重視して、ブチル系ゴムを主としたゴム成分にＧＰＦ等の低補強性カーボンブラックを配合してなるゴム組成物が用いられており（特許文献１参照）、また、航空機タイヤ用チューブ等のように低温性が要求されるチューブには、天然ゴムに低補強性カーボンブラックを配合してなるゴム組成物を用いて、該チューブの伸張特性を確保している。一方、自転車用チューブに汎用ポリマーを主としたゴム組成物を適用する技術が開示されているが（特許文献２参照）、該技術においては、チューブにガスバリア性の被膜処理を施して、チューブの内圧保持機能を確保することを主眼としており、チューブに用いるゴム組成物を積極的に改良しようとするものではない。
【０００４】
しかしながら、上記のように内圧保持手段としてチューブを用いたタイヤにおいては、岩石や縁石に乗り上げた際に、タイヤが径方向に押し潰されて路面（岩石や縁石等）とリムフランジとの間にタイヤサイド部及びチューブが挟み込まれることにより、タイヤサイド部においてカーカスコード切れやチューブ切れを生じて、タイヤが走行不能状態（いわゆるパンク状態）に至るという問題があった。
【０００５】
上記のパンク対策として、従来、安全タイヤのようにタイヤサイド部に補強層を設けたり、タイヤサイド部のゴムを厚くしたり、タイヤサイド部に相当するチューブのゲージを厚くしたり（特許文献３参照）、チューブのゴム全体を5〜10mmと厚く蛇腹状にしたり（特許文献４参照）、或いはタイヤサイド部の外周面にプロテクターをタイヤ周方向に沿って配置する等主としてタイヤの構造面からの対策がとられている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２７９５２８号公報
【特許文献２】
特開平６−１２７２０５号公報
【特許文献３】
特開平１１−５４０５号公報
【特許文献４】
特開平１１−５９１１９号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにタイヤ構造自体に改良を加える対策では、金型を変更したり、タイヤ構造設計上の特殊な対応が必要になるため、空気入りタイヤの製造コストを大幅に増大させる上、タイヤの重量が増加してタイヤ本来の要求特性である乗り心地を悪化させてしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、タイヤのパンクを効果的に防止することができ、且つ乗り心地の悪化を招くことがないタイヤ用チューブを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、汎用ポリマーに高補強性のカーボンブラックを配合してなるゴム組成物をタイヤ用チューブに用いることにより、タイヤのパンクを効果的に防止でき、且つタイヤの乗り心地の悪化を防止できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
即ち、本発明のタイヤ用チューブは、天然ゴム及び／又は合成ゴムからなるゴム成分100質量部に対して、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が105 m²/g以上のカーボンブラックを40〜65質量部配合したゴム組成物よりなることを特徴とする。
【００１１】
本発明のタイヤ用チューブにおいては、前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が120 m²/g以上であるのが好ましい。
【００１２】
本発明のタイヤ用チューブの好適例においては、前記カーボンブラックの配合量が、前記ゴム成分100質量部に対して40〜55質量部である。
【００１３】
本発明のタイヤ用チューブの他の好適例においては、前記合成ゴムが、ポリイソプレンゴム、スチレン・ブタジエン共重合体ゴム、ポリブタジエンゴム、ブチルゴム及びハロゲン化ブチルゴムからなる群から選ばれる少なくとも１種である。
【００１４】
本発明のタイヤ用チューブの他の好適例においては、該チューブのバルブ部以外の部分のゲージが1.5〜3mmである。この場合、該タイヤ用チューブは、従来のタイヤ用チューブに比べ重量の増加が抑制されているため、タイヤの乗り心地を悪化させることがない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を詳細に説明する。本発明のタイヤ用チューブは、天然ゴム及び／又は合成ゴムからなるゴム成分100質量部に対して、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が105 m²/g以上のカーボンブラックを40〜65質量部配合したゴム組成物よりなる。本発明のタイヤ用チューブでは、従来のタイヤチューブ用ゴム組成物に用いられていたカーボンブラックよりも補強性の高いカーボンブラックを用いることで、チューブの耐外傷性が改善されているため、タイヤのパンクを効果的に防止することができる。また、本発明のタイヤ用チューブにおいては、タイヤの構造自体を変更しないことで、タイヤの重量増を防止して、乗り心地の悪化を回避することができる。更に、本発明のタイヤ用チューブにおいては、金型の変更や、タイヤ構造設計上の特殊な対応が不要なため、タイヤの製造コストが増大することがない。
【００１６】
本発明のタイヤ用チューブに用いるゴム組成物のゴム成分は、天然ゴム(ＮＲ)及び／又は合成ゴムであり、該合成ゴムとしては、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)及びハロゲン化ブチルゴム等が挙げられる。これらゴム成分の中でも、補強性の観点から、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、スチレン・ブタジエン共重合体ゴムが好ましい。なお、これらゴム成分は、１種単独で用いてもよいし、２種以上のブレンドとして用いてもよく、上記チューブを適用するタイヤの用途及び種類等に応じて適宜選択される。但し、ラリー用又は悪路走行用モトクロスタイヤにおいては、上記チューブがタイヤの内圧を１日程度保持できれば充分であるため、該チューブの空気不透過性は重要でない。そのため、ラリー用又は悪路走行用タイヤに用いるチューブの場合、ゴム成分として空気不透過性の高いブチルゴムやハロゲン化ブチルゴムを使用しなくてもよく、チューブの強度を向上させるために、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、スチレン・ブタジエン共重合体ゴムを使用するのが好ましい。
【００１７】
また、上記ゴム組成物に用いるカーボンブラックは、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が105 m²/g以上であり、好ましくは120 m²/g以上である。窒素吸着比表面積が105 m²/g以上のカーボンブラックとしては、ＩＳＡＦ級、ＳＡＦ級のカーボンブラック等が、窒素吸着比表面積が120 m²/g以上のカーボンブラックとしては、ＳＡＦ級のカーボンブラック等が挙げられる。窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が70 m²/g未満のカーボンブラックは、ゴムの補強性が低いため、該カーボンブラックを配合したゴム組成物を用いたタイヤ用チューブは、強度が低く、耐外傷性が不充分である。
【００１８】
上記カーボンブラックの配合量は、前記ゴム成分100質量部に対して40〜65質量部であり、40〜55質量部であるのが好ましい。カーボンブラックの配合量が40質量部未満では、ゴムを補強する効果が不充分であり、65質量部を超えると、ゴム組成物の発熱性が低下してしまう。
【００１９】
上記ゴム組成物は、室温でのＪＩＳＡ硬度が50〜70度であり、55〜65度であるのが好ましい。ゴム組成物のＪＩＳＡ硬度が50度未満では、十分な補強性を確保できず、例えば、耐カット性が著しく低下してくる。一方、ゴム組成物のＪＩＳＡ硬度が70度を超えると、チューブとしての屈曲性能が低下してきて使用に耐えなくなる。
【００２０】
また、上記ゴム組成物は、室温でのレジリエンス（反発弾性）が35〜65％であり、40〜55％であるのが好ましい。ゴム組成物のレジリエンスが35％未満では、タイヤの走行中の発熱が高くなり、タイヤへの悪影響が大きくなる。一方、ゴム組成物のレジリエンスが65％を超えると、十分なカット性と屈曲性の両立が困難である。
【００２１】
本発明のタイヤ用チューブに用いるゴム組成物には、上述のカーボンブラック及びゴム成分の他、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、スコーチ防止剤、軟化剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、シランカップリング剤等のゴム業界で通常使用される配合剤を、本発明の目的を害しない範囲内で適宜選択して配合することができる。これら配合剤としては、市販品を好適に使用することができる。なお、上記ゴム組成物は、ゴム成分に、カーボンブラックと必要に応じて適宜選択した各種配合剤とを配合して、混練り等して製造される。
【００２２】
本発明のタイヤ用チューブは、バルブ部以外の部分のゲージが1.5〜3mmであるのが好ましい。この場合、該タイヤ用チューブは、従来のタイヤ用チューブと同等の重量であるため、タイヤの乗り心地を悪化させることがない。
【００２３】
本発明のタイヤ用チューブは、上記ゴム組成物を用いる以外特に制限はなく、通常の方法で製造される。なお、本発明のタイヤ用チューブを適用するタイヤとしては、特に制限はないが、該チューブのゴム成分としてブチルゴムやハロゲン化ブチルゴムを用いない場合は、ラリー用タイヤ、悪路走行用タイヤ等が好適に挙げられる。
【００２４】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【００２５】
表１に示す配合処方のゴム組成物を調製し、下記の方法で硬度及びレジリエンスを測定した。また、該ゴム組成物の比重を測定し、乗り心地の指標とした。ここで、ゴム組成物の比重が軽い程、タイヤ重量が軽くなるため、タイヤの乗り心地が良くなる。
【００２６】
また、該ゴム組成物を用いてタイヤ用チューブを通常の方法で試作し、タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５９０Ｑの空気入りタイヤとリムサイズ１５×６・１／２Ｊのホイールとの組み合わせからなる車輪に適用して、下記の方法で縁石乗り越し試験を実施した。なお、試作したチューブのバルブ部以外の部分のゲージは、2.0±0.5mmである。これらの結果を表１に示す。
【００２７】
（１）硬度
上記ゴム組成物を145℃で33分間加硫して得た加硫ゴムのＪＩＳＡ硬度を、ＪＩＳＫ６３０１-１９９５に準拠して、室温にて測定した。
【００２８】
（２）レジリエンス
ＪＩＳＫ６４０３−７１に準拠し、室温にて、通常の方法でレジリエンスを測定した。
【００２９】
（３）縁石乗り越し試験
試作チューブをそれぞれ上記車輪の空気入りタイヤの内側に挿入し、空気圧210kPaとしてラリー仕様車に装着し、路面からの高さ100mmの縁石を進入角度45度、速度40km/hで乗り越した。この縁石乗り越し試験を各供試チューブについて最大50回行い、パンクに至るまでの乗り越し回数を調べた。
【００３０】
【表１】

【００３１】
表１の結果から、窒素吸着比表面積が本発明で規定する範囲のカーボンブラックを用いた実施例のチューブは、ゴム組成物の比重の増加を抑制して乗り心地の悪化を抑制しつつ、タイヤのパンクの発生を抑制できることが分かる。
【００３２】
一方、窒素吸着比表面積が本発明で規定する範囲から外れた低補強性のカーボンブラックを用いた比較例のチューブは、タイヤが容易にパンクに至ってしまうことが分かる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、特定のゴム組成物を用いてタイヤ用チューブを構成することにより、タイヤのパンクを効果的に防止することができ、且つ乗り心地の悪化及び製造コストの上昇を抑制したタイヤ用チューブを提供することができる。

Claims

天然ゴム及び／又は合成ゴムからなるゴム成分100質量部に対して、窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が105 m²/g以上のカーボンブラックを40〜65質量部配合したゴム組成物よりなるタイヤ用チューブ。
前記カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が120 m²/g以上であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ用チューブ。
前記カーボンブラックの配合量が、前記ゴム成分100質量部に対して40〜55質量部であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ用チューブ。
前記合成ゴムが、ポリイソプレンゴム、スチレン・ブタジエン共重合体ゴム、ポリブタジエンゴム、ブチルゴム及びハロゲン化ブチルゴムからなる群から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ用チューブ。
バルブ部以外の部分のゲージが1.5〜3 mmであることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ用チューブ。