JP4478375B2

JP4478375B2 - タイヤ

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Publication number: JP4478375B2
Application number: JP2002239702A
Authority: JP
Inventors: 友康西崎; 智弘草野
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2002-08-20
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2022-08-20
Also published as: ES2316856T3; WO2004018238A1; JP2004074960A; EP1535762B1; DE60325230D1; EP1535762A4; EP1535762A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外傷などによるパンクの影響を受けないタイヤ、特にタイヤ受傷後の走行における耐久性（ランフラット耐久性）および通常走行時の振動乗り心地性（乗り心地性）に優れたタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、タイヤにおいて、サイドウォール部の剛性向上のために、ゴム組成物或いはゴム組成物と繊維などの複合体によるサイド補強層が配設されている。パンクなどによりタイヤの内部圧力（以下、内圧）が低下した場合での走行、いわゆるランフラット走行状態になると、タイヤのサイドウォール部分の変形が大きくなるにつれ、サイド補強層の変形も大きくなり、発熱が進み、場合によっては２００℃以上に達する。このような状態では、サイド補強層が破壊限界を超え、タイヤ故障に至る。
【０００３】
このような故障に至るまでの時間を稼ぐ手段として、配設するサイド補強層およびビードフィラーの最大厚さを増大するなど、ゴムの体積を増大させるものがあるが、このような方法をとると、乗り心地性の悪化、重量の増加及び騒音レベルの増大などの好ましくない事態が発生する。
前述の事態、例えば乗り心地の悪化を回避するために、配設するサイド補強層およびビードフィラーの体積を減少させると、ランフラット時の荷重を支えきれず、ランフラット時にタイヤのサイドウォール部分の変形が非常に大きくなり、ゴム組成物の発熱増大を招き、結果としてタイヤはより早期に故障に至る問題があった。
【０００４】
また、配合する材料を変えることにより使用するゴムをより低弾性化させた場合も同様に、ランフラット時の荷重を支えきれず、タイヤのサイドウォール部分の変形が非常に大きくなり、ゴム組成物の発熱増大を招き、結果としてタイヤはより早期に故障に至ってしまうのが実状である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような状況下で、ビードフィラーやサイドウォール補強層に用いられるゴム組成物を工夫することにより、ランフラットタイヤの通常走行における乗り心地性を維持、改善し、ランフラットタイヤの機能であるランフラット耐久性を飛躍的に向上させたタイヤを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するために検討を重ねた結果、特定の共役ジエン系重合体を含み、かつ、樹脂及びその硬化剤を含む特定の物性を有するゴム組成物を、ビードフィラーおよびサイド補強層の少なくとも一方に用いてなるタイヤは、ランフラットタイヤの通常走行における乗り心地性を維持、改善し、ランフラットタイヤの機能であるランフラット耐久性を飛躍的に向上させることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
【０００７】
すなわち、本発明は、左右一対のビード部と、該ビード部のタイヤ半径方向外側に配設されたビードフィラーとカーカス層と、該カーカス層のタイヤ半径方向外側に配置されたトレッド部と、該トレッド部の左右に配置された一対のサイドウォール部と、このサイトウォール部に配設されたゴム補強層とを具備してなり、前記ビードフィラーを構成するゴム組成物及び／又はサイドウォール部に最大厚さ６〜１３ｍｍで配設されたゴム補強層を構成するゴム組成物は共に、ビニル結合量２５％以上、重量平均分子量（Mw）が２０万〜９０万、重量平均分子量（MW）と数平均分子量（Mn）との比（Mw／Mn）が１〜４である共役ジエン系重合体をゴム成分中に５０重量％以上含み、かつ、樹脂及びその硬化剤をゴム１００質量部に対し合計で３質量部以上含み、かつ、２５℃における１００％伸張時弾性率が５ＭＰａ〜２０ＭＰａであり、かつ、室温における動的弾性率が１０．５ＭＰａ以下であることを特徴とするタイヤを提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において、共役ジエン系重合体の共役ジエンユニットにおけるビニル結合量、重量平均分子量（Mw）および分子量分布（Mw／Mn）が上記特定範囲に限定された共役ジエン系重合体を５０質量％以上含み、かつ、樹脂およびその硬化剤をゴム１００質量部に対して合計３質量部を含むゴム組成物を、ビードフィラーおよびサイド補強層の少なくとも一方に用いたタイヤでは、該ゴム組成物の温度上昇による動的弾性率(Ｅ')の低下、および損失正接（ｔａｎδ）の増大を抑制する効果が著しいためランフラット走行におけるタイヤのサイドウォール部の変形増大を抑制しランフラット耐久性を向上させることができる。
【０００９】
本発明において、前記共役ジエンユニットにおけるビニル結合量は、前記重合体のジエン結合部の２５％以上であることが必要である。ビニル結合量が２５％未満では１５０℃以上の高温下での硫黄架橋切断による動的弾性率（Ｅ'）低下が支配的となるために、温度上昇による弾性率低下の抑制効果が十分に期待できない。さらに、損失正接（ｔａｎδ）の増大を引き起こすことがある。この点から、ビニル結合量は３０％以上が好ましく、さらに３５％以上が好ましい。特に４０〜６０％であることが好ましい。
【００１０】
また、前記重合体の重量平均分子量（Mw）が２０万〜９０万であることが必要である。この重量平均分子量（Mw）が２０万未満ではゴム組成物の引張り特性、転がり特性が劣り、９０万を超えると加工性が劣る傾向がある。この点から、重量平均分子量(Mw)は３０万〜８０万が好ましい。
さらに、分子量分布（Mw/Mn）については１〜４であることが必要である。４を超えると発熱性の低下、および１５０％以上の温度領域での弾性率維持が困難となる傾向がある。
【００１１】
本発明における共役ジエン系重合体は、共役ジエン単独重合体および／又は共役ジエン−芳香族ビニル共重合体であることが好ましく、また後述する如く、これらの変性重合体も含まれる。
ここで、共役ジエン単量体としては、例えば１，３−ブタジエン、１，３−ペンタジエン、１，３−ヘキサジエンなどが挙げられ、中でも１，３−ブタジエンが好ましい。
また、共役ジエン単量体との共重合に用いられる芳香族ビニル単量体としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、１−ビニルナフタレン、３−ビニルトルエン、エチルピニルベンゼン、ジビニルベンゼン、４−シクロヘキシルスチレン、２，２，６−トリルスチレンなどが挙げられ、中でもスチレンが好ましい。
【００１２】
本発明における共役ジエン系重合体は、共役ジエンユニットにおけるビニル結合量が２５％以上、重量平均分子量（Mw）が２０万〜９０万、重量平均分子量（Mw）と数平均分子量（Mn）との比で表わされる分子量分布（Mw/Mn）が１〜４であり、かつ分子中にスズ原子及び／又は窒素原子を含む共役ジエン系重合体であることが好ましい。また、本発明において、前記共役ジエン系重合体としてはポリブタジエンおよびスチレンーブタジエン共重合体ゴム、中でもポリブタジエンが好ましい。
【００１３】
本発明におけるゴム組成物は、ゴム成分中に前述した共役ジエン系重合体を５０質量％以上含むことが必要である。５０質量％未満では、温度上昇によるゴム弾性率の低下が抑制できないことがあり、また、温度上昇によるゴムの動的弾性率低下および損失正接（ｔａｎδ）の増大を抑制できないことがある。この点から、前記重合体はゴム成分中６０質量％以上含まれることが好ましい。
前記共役ジエン系重合体を含有する該組成物は温度上昇による弾性率の低下を抑制する効果が著しくランフラット走行によるサイド部の変形を抑制するため，ランフラット耐久性を向上することが出来る。
【００１４】
本発明に用いられるゴム組成物において、前記共役ジエン系重合体と混合されうる他のゴム成分は特に限定されるものではないが、例えば天然ゴム、ポリイソプレン合成ゴム（ＩＲ）、シス１，４−ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）などが挙げられる。これらのゴムは２種類以上組み合わせて用いてもよい。
【００１５】
本発明におけるゴム組成物は、上記ゴム成分１００質量部に対し、樹脂および硬化剤を合計で３質量部以上含むことが必要である。３質量部未満では、所望の引張弾性率が得られず、また１０質量部以上ではゴムの損失正接（ｔａｎδ）が大きくなり、ランフラット耐久性が低下することがある。
そのため、前記樹脂および硬化剤は合計で３質量部以上１０質量部未満で含まれることが望ましい。これにより、本発明のゴム組成物は１００％引張弾性率を，他の性能、例えば動的弾性率などを犠牲にすることなく向上することが出来る。
ここで、前記ゴム組成物に用いられるフェノール系樹脂と硬化剤の量比は１０／９０〜９０／１０であり、望ましくは９０／１０〜５０／５０である
【００１６】
樹脂としてはフェノール系樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化性の樹脂が使用される。その中ででもフェノール系樹脂が特に好ましい。
前記フェノール系樹脂は、フェノール類とアルデヒド類を縮合させて得られるオリゴマー及びポリマーである。フェノール類としてはフェノール、各クレゾール、キシレノールおよびtert−ブチルフェノールなどの低級アルキルフェノールとノニルフェノール、カシュー油、リグニンなどの高級フェノール、レゾルシン、カテコール、などの二価のフェノールなどが使用される。アルデヒド類は、ホルムアルデヒドが主に使用される。
主なフェノール樹脂としてフェノール−ホルムアルデヒド樹脂、レゾルシン−ホルムアルデヒド樹脂、クレゾール樹脂などが挙げられるが，フェノール−ホルムアルデヒド樹脂が特に好ましい。
フェノール樹脂は１００％フェノール樹脂のほか、天然樹脂変性フェノール樹脂、油変性フェノール樹脂等を用いることができる。
【００１７】
またフェノール系樹脂は、硬化剤を使用して硬化させる２ステップレジンであるノボラック型樹脂を使用することが好ましい。
硬化剤として、ヘキサメチレンテトラミン、ヘキサメトキシメチルメラミンなどが挙げられる。これらの組み合わせは自由に選ぶことが出来、樹脂及びその硬化剤はそれぞれ複数選択しても良い．また、硬化剤が内添された樹脂を用いてもよい。
【００１８】
さらに、本発明のゴム組成物により発明の目的を達成するためには、室温における１００％伸張時弾性率が５ＭＰａ〜２０ＭＰａであり、かつ、室温における動的弾性率（Ｅ'）が１０．５ＭＰａ以下であることが必要である。
１００％伸張時弾性率はランフラット走行時の荷重を支える必要性から、値が大きいほど望ましい。また室温における動的弾性率（Ｅ'）は乗り心地性を確保する点から、値が小さいことが望ましい。
前述の樹脂と硬化剤の組み合わせは１００％伸張時の弾性率は向上させるが、動的弾性率（Ｅ'）の向上は少ないため乗り心地性への影響は小さく、カーボンブラック等の充填剤の変量より乗り心地性をコントロールすることが出来る。
【００１９】
本発明における前記共役ジエン系重合体を含むゴム組成物には、前記の各成分のほかに、通常ゴム業界で用いられる硫黄，過酸化物などの加硫剤、加硫促進剤，老化防止剤，軟化剤，補強用充填剤，無機充填剤，フェノール樹脂や硬化剤などの各種配合剤を適宜含有させることができる。また、本発明のゴム組成物は、さらに、各種材質の粒子、繊維、布などとの複合体としてもよい。
【００２０】
本発明のタイヤは、ビードフィラー及びサイドウォール部に配設されたゴム補強層の少なくとも一方に前記ゴム組成物を適用し、常法により製造することができる。
なお、タイヤ内に充填する気体としては、通常の或いは酸素分圧を変えた空気,又は窒素などの不活性ガスを用いることができる。
【００２１】
次に、本発明のタイヤについて、添付図面に従って説明する。
図１は、本発明のタイヤの一例の左半の部分の断面図であって、該タイヤ１は、左右一対のリング状のビードコア４と、該ビードコア４のタイヤ半径方向外側に配設されたビードフィラー５と、並列された複数のコードが被覆ゴム中に埋設されてなる少なくとも１枚のプライからなるカーカス層２と、該カーカス層２のタイヤ半径方向外側に配置されたベルト層３と、該ベルト層３のタイヤ半径方向に配設されたトレッド部８と、該トレッド部８の左右に配置された一対のサイドウォール部６と、このサイドウォール部６に配設されたゴム補強層７を具備している。
【００２２】
カーカス層２は折り返しカーカスプライ２ａ及びダウンカーカスプライ２ｂを有し、折り返しカーカスプライ２ａの両端は，ビードコア４の周りに折り返され、折り返し端部を形成している。ビードフィラー５は、折り返しカーカスプライ２ａとその折り返し端部との間に位置しており、また、ダウンカーカスプライ２ｂは、サイドウォール部６と折り返しカーカスプライ２ａの折り返し端部との間に配置されている。
ゴム補強層７は、折り返しカーカスプライ２ａのサイドウォール部の内側外周方向面に配置されている。サイドウォール部６を補強するこのゴム補強層７のゴムの最大厚さは６〜１３ｍｍで配設され、また、補強層７のゴムは有機繊維や無機粒子などとの複合体であってもよく、また，その断面形状はサイド補強の機能を有するものであれば特に限定されない。
本発明のタイヤにおいては、上記ビードフィラー５及びゴム補強層７の少なくとも一方が、前述のゴム組成物を用いて形成されていることによって、ランフラットタイヤの通常走行における乗り心地性を維持、改善し、ランフラットタイヤの機能であるランフラット耐久性を飛躍的に向上することが出来る。
【００２３】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
なお、各種測定法は下記の方法に従い求めた。
〈共役ジエン系重合体ハイビニルポリブタジエンゴムの物性〉
（１）重合体のミクロ構造
共役ジエンユニットにおけるビニル結合（１,２−結合）量は、赤外法（モレロ法）によって求めた。
（２）重合体の重量平均分子量（Mw）
重合体の重量平均分子量（Mw）の測定はゲルパーミェーションクロマトグラフィ［ＧＰＣ；東ソー製ＨＬＣ−８０２０、カラム；東ソー製ＧＭＸ−ＸＬ（２本直列）］により行い、示差屈折率（ＲＩ）を用いて、単分散ポリスチレンを標準としてポリスチレン換算で行った。
【００２４】
〈加硫ゴムの性能〉
（１）動的貯蔵弾性率（Ｅ'）
ゴム組成物を１６０℃、１２分間の条件で加硫して得られた厚さ２ｍｍのスラブシートから、幅５ｍｍ、長さ４０ｍｍのシートを切り出し、試料とした。この試料について、上島製作所（株）製スペクトロメーターを用い、チャック間距離１０ｍｍ、初期歪２００マイクロメートル（ミクロン）、動的歪１％、周波数５２Ｈｚ、測定開始温度２５℃、昇温速度３℃／分、測定終了温度２５０℃の測定条件で、動的貯蔵弾性率を測定した。
（２）引張弾性率
ＪＩＳＫ６２５１に従って引張弾性率を測定した。
【００２５】
〈試供タイヤの試験〉
（１）ランフラット耐久性
各試作タイヤを常圧でリム組みし、内圧２３０ｋＰａを封入してから３８℃の室温中に２４時間放置後、バルブのコアを抜き内圧を大気圧として、荷重４．１７ｋＮ（４２５ｋｇ）、速度８９ｋｍ／ｈ、室温３８℃の条件でドラム走行テストを行った。この際の故障発生までの走行距離をランフラット耐久性とし、実施例については比較例１を１００として指数で表わした。指数が大きいほど、ランフラット耐久性は良好である。
（２）乗り心地性
試作タイヤを乗用車に装着し、専門のドライバー２名により乗り心地性のフィーリングテストを行い、１〜１０の評点をつけその平均値を求めた。その値が大きいほど、乗り心地性は良好である。
【００２６】
製造例（共役ジエン系重合体）
乾燥し、窒素置換された温度調節ジャケットつき８リットルの耐圧反応装置に、連続的に乾燥されたブタジエンの１５質量％シクロへキサン溶液を毎分２００ｇの速度で導入した。また同じポートより、ジテトラヒドロフリルプロパン（ＤＴＨＦＰ）の１ｍｏｌ／リットルシクロヘキサン溶液０．１５ｍｍｏｌ／ｍｉｎとｎ−ブチルリチュウムのｎ−ヘキサン溶液０．２ｍｍｏｌ／ｍｉｎを連続的に導入した。重合系は、常に８０℃に保ち、連続的にリアクター上部より生成したポリマーを取り出し、２,６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール（ＢＨＴ）の１質量％イソプロパノールに投入して重合体を得た。重合体は重合開始から終了まで、全く沈殿は見られず均一に透明であった。
重合添加率は、ほぼ１００％であった。さらに固形物を乾燥し、ゴム状重合体をえた。このポリブタジエン重合体についてビニル結合量、重量平均分子量（Mw）及び分子量分布を測定した。ビニル結合量は５０％、重量平均分子量（Mw）は３０万、分子量分布（Mw／Mn）は２．１であった。
【００２７】
実施例１〜３及び比較例１〜４
第１表に示す種類と量からなるゴム成分１００重量部に対し、カーボンブラック、樹脂及び硬化剤、プロセスオイル、亜鉛華、ステアリン酸、老化防止剤６C、加硫促進剤NS、硫黄を配合してゴム組成物を調製した。
上記ゴム組成物を、サイドウォール部補強層およびピードフィラーに用いて、サイズ２１５／４５ZR17の乗用車用ラジアルタイヤを定法に従って製造し、そのタイヤについて乗り心地性、ランフラット耐久性を評価した。なお、サイドウォール部補強層の最大厚みを補強ゴムゲージとして第１表中に記載した。結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】

【００２９】
（注）
＊１）ポリブタジエンゴム：「ＢＲ０１」［ジェイエスアール（株）製、シス−１，４ポリブタジエン、ビニル結合量２．５％］
＊２）共役ジエン系重合体ハイビニルポリブタジエン：ビニル結合量５０％、重量平均分子量（Mw）５０万、分子量分布（Mw／Mn）２．１
＊３）カーボンブラック：ＧＰＦ［旭カーボン（株）製、商標；旭＃５５］
＊４）フェノール樹脂：フェノール・フォルムアルデヒド樹脂（ノボラック型）住友ベークライト（株）製
＊５）ヘキサメチレンテトラミン：大内新興化学（株）製
＊６）ヘキサメトキシメチルメラミン：三井サイテック（株）製
【００３０】
第１表に示すように、本発明における特定性状の共役ジエン系重合体を配合し、かつフェノール樹脂などの樹脂および硬化剤からなる特定の物性値を持つゴム組成物を、タイヤ用サイドウォール部補強ゴム及び／又はタイヤ用ビードフィラーゴムに用いてなる本発明のタイヤは、例えば実施例２と比較例２を比較すると、ランフラットタイヤの通常走行における乗り心地性を維持、改善し、ランフラットタイヤの機能であるランフラット耐久性を飛躍的に向上していることがわかる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、特定性状の共役ジエン系重合体を配合し、かつフェノール樹脂などの樹脂およびその硬化剤からなる特定の物性値を持つゴム組成物を、タイヤのサイドウォール部のゴム補強層及び／又はピードフィラーゴムに適用することにより、ランフラットタイヤの通常走行における乗り心地性を維持、改善し、ランフラットタイヤの機能であるランフラット耐久性を飛躍的に向上させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のタイヤの一例の部分断面図である。
【符号の説明】
１本発明のタイヤ
２カーカス層
２ａ折り返しカーカスプライ
２ｂダウンカーカスプライ
３ベルト層
４ビードコア
５ビードフィラー
６サイドウォール部
７ゴム補強層
８トレッド部

Claims

左右一対のビード部と、該ビード部のタイヤ半径方向外側に配設されたビードフィラーとカーカス層と、該カーカス層のタイヤ半径方向外側に配置されたトレッド部と、該トレッド部の左右に配置された一対のサイドウォール部と、このサイドウォール部に配設されたゴム補強層とを具備してなり、前記ビードフィラーを構成するゴム組成物は、ビニル結合量２５％以上、重量平均分子量（Ｍｗ）が２０万〜９０万、重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比で表わされる分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が１〜４である共役ジエン系重合体をゴム成分中に５０質量％以上含み、カーボンブラックをゴム１００質量部に対し５０質量部以下含み、かつ、樹脂及びその硬化剤をゴム１００質量部に対し合計で３質量部以上含み、かつ、２５℃における１００％伸張時弾性率が５ＭＰａ〜２０ＭＰａであり、かつ、室温における動的弾性率が１０．５ＭＰａ以下であることを特徴とするタイヤ。
左右一対のビード部と、該ビード部のタイヤ半径方向外側に配設されたビードフィラーとカーカス層と、該カーカス層のタイヤ半径方向外側に配置されたトレッド部と、該トレッド部の左右に配置された一対のサイドウォール部と、このサイドウォール部に配設されたゴム補強層とを具備してなり、前記サイドウォール部に最大厚さ６〜１３ｍｍで配設されたゴム補強層を構成するゴム組成物は、ビニル結合量２５％以上、重量平均分子量（Ｍｗ）が２０万〜９０万、重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比で表わされる分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が１〜４である共役ジエン系重合体をゴム成分中に５０質量％以上含み、カーボンブラックをゴム１００質量部に対し５０質量部以下含み、かつ、樹脂及びその硬化剤をゴム１００質量部に対し合計で３質量部以上含み、かつ、２５℃における１００％伸張時弾性率が５ＭＰａ〜２０ＭＰａであり、かつ、室温における動的弾性率が１０．５ＭＰａ以下であることを特徴とするタイヤ。
左右一対のビード部と、該ビード部のタイヤ半径方向外側に配設されたビードフィラーとカーカス層と、該カーカス層のタイヤ半径方向外側に配置されたトレッド部と、該トレッド部の左右に配置された一対のサイドウォール部と、このサイドウォール部に配設されたゴム補強層とを具備してなり、前記ビードフィラーを構成するゴム組成物及びサイドウォール部に最大厚さ６〜１３ｍｍで配設されたゴム補強層を構成するゴム組成物は共に、ビニル結合量２５％以上、重量平均分子量（Ｍｗ）が２０万〜９０万、重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比で表わされる分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が１〜４である共役ジエン系重合体をゴム成分中に５０質量％以上含み、カーボンブラックをゴム１００質量部に対し５０質量部以下含み、かつ、樹脂及びその硬化剤をゴム１００質量部に対し合計で３質量部以上含み、かつ、２５℃における１００％伸張時弾性率が５ＭＰａ〜２０ＭＰａであり、かつ、室温における動的弾性率が１０．５ＭＰａ以下であることを特徴とするタイヤ。
前記樹脂がフェノール系樹脂である請求項１，２または３記載のタイヤ。