JP4535536B2

JP4535536B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4535536B2
Application number: JP29575799A
Authority: JP
Inventors: 多嘉子北村
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1999-10-18
Filing date: 1999-10-18
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2019-10-18
Also published as: JP2001113921A

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する。さらに詳しくは、高弾性のチェーファー（外層部）と低弾性のＩＳＷ（インナーサイドウォール）との間にチェーファーとしての役割を備えた中間的な弾性のゴム層（内層部）を介在させることにより、ＩＳＷとチェーファーとの剥離を防止した空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来、タイヤのビード部の補強構造としては、カーカスプライの巻きあげエッジ部の外側にＩＳＷと単一層のチェーファーを配置している。
【０００３】
ＩＳＷはカーカスプライの巻きあげエッジ部の動きに対し、緩衝層、補強層としての役割を果たすもので、ゴムとして天然ゴム１００重量％（以下、％という）（１００ＮＲ）を使用した低モジュラスで粘着性の強い配合が用いられている。
【０００４】
チェーファーは、走行による熱の影響や負荷を大きくうけるため、ブタジエンゴム（以下、ＢＲともいう）などを配合した高硬度、高弾性のゴムが用いられている。
【０００５】
しかし、チェーファーゴムに含まれるＢＲは、立体障害が小さく、鎖状の分子構造をしているため、走行による歪みをうけると周方向に再配列するという性質がある。ゴムが再配列すると、チェーファーとチェーファー層の下にあるＩＳＷとの剛性差がさらに大きくなる。そのため、たとえばリムフランジがあたる部分でリムチェーフィングによるクラックが発生すると、チェーファーゴム内部にクラックが成長して、チェーファー層の下にあるＩＳＷとの界面付近で剥離が生じるという問題がある。
【０００６】
また、チェーファーは、リム組時のビード部のゴム欠けを防止するため、リムチェーフィングがおこらない程度に破断伸びの大きなゴムを使用する必要がある。
【０００７】
ビード部の耐久性を改善する技術としては、たとえば特開平３−１９７２０９号公報および特開平９−３０２１４６号公報において、タイヤ走行中の発熱を抑えつつ剛性を高めたビードフィラーおよび特定の窒素吸着比表面積を有するシリカを配合したビードフィラーを用いる技術がそれぞれ開示されている。
【０００８】
また、特開平９−３０２１４９号公報および特願平１０−１９３０２３号明細書には、特定配合の高弾性で耐破壊性、耐摩耗性に優れたゴム組成物をチェーファーに用いたタイヤおよびチェーファーに好適に用いることができる走行後の硬度変化が小さく、永久変形の小さいゴム組成物についてそれぞれ記載されている。
【０００９】
しかし、これらの技術は、ＩＳＷとチェーファーとの剥離やリム組時におけるビード部のゴム欠けの問題を同時に解決するには不充分である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、市場で発生しているチェーファーとＩＳＷとの接着不良対策やリム組時のビード・トウ部のゴム欠けを防止するためになされたものである。
【００１１】
すなわち、本発明は、
ブタジエンゴム３０〜７０重量部（以下、部という）ならびに天然ゴムおよびイソプレンゴムの１種以上３０〜７０部からなる合計１００部に対し、シリカ１〜２０部およびポリエチレングリコール１〜１０部を配合し、シランカップリング剤を配合しないゴム組成物からなる外層部および
ブタジエンゴム２０〜６０部および天然ゴム４０〜８０部（合計１００部）を配合したゴム組成物からなり、チェーファーの上端部（サイドウォール側端部）からビードコアの横まで配置された内層部
からなる２層構造のチェーファーをビード部に有する空気入りタイヤ（請求項１）
に関する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の空気入りタイヤは、ビード部に、外層部および内層部からなる２層構造のチェーファーを有する。
【００１３】
前記外層部は、ブタジエンゴム（ＢＲ）３０〜７０部、好ましくは４０〜６０部ならびに天然ゴム（ＮＲ）およびイソプレンゴム（ＩＲ）の１種以上３０〜７０部、好ましくは４０〜６０部からなる合計１００部のゴム成分に対し、シリカ１〜２０部、好ましくは１〜１０部およびポリエチレングリコール１〜１０部、好ましくは１〜５部を配合し、シランカップリング剤を配合しないゴム組成物からなる。
【００１４】
前記ゴム成分を用いるのは、硬度変化の抑制、低発熱性、ビード変形の抑制などのメリットが大きいためである。前記ＢＲの配合量が、３０部より少ないと、耐カット性に不利となり、７０部より多いと、ロールバギングが生じ、加工が困難となり、粘着性も低下する。
【００１５】
前記ＢＲとしては、硬さを維持したうえで伸びがでる、永久変形が小さい、走行による経時変化が小さい、押出特性が良好であるという点から、その一部が１,２−シンジオタクチックポリブタジエンであることが好ましい。この場合、１,２−シンジオタクチックポリブタジエンの使用量は、ＢＲ中６〜１７％、さらには１０〜１５％であることが好ましい。１,２−シンジオタクチックポリブタジエンの量が６％より少ないと、硬度が低下する傾向が生じやすく、１７％より多いと、加工性が低下する傾向が生じやすい。
【００１６】
前記１,２−シンジオタクチックポリブタジエンを含むＢＲの好適例としては、たとえば宇部興産（株）製のＶＣＲ−３０３、ＶＣＲ−４１２、ＶＣＲ−６１７などがあげられる。
【００１７】
前記ＮＲおよびＩＲの１種以上は、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）などと異なり発熱性が低く、永久変型や硬度変化も小さいため好ましく用いられる。
【００１８】
前記シリカは、ゴム組成物のモジュラスを低下させ、破断伸びを向上させ、リム組時のレバーカットやトウ部のゴム欠け性を改善する効果がある。前記シリカの配合量が１部未満になると、前記効果が得られず、２０部をこえると、発熱が高くなり、リムチェーフィングの点で不利であり、粘度が高くなって加工性も低下する。
【００１９】
前記シリカとしては、従来からタイヤの分野で用いられているものであればとくに限定はないが、シリカの分散性の点から、ＢＥＴ比表面積が６０〜２５０ｍ²／ｇ、さらには６０〜２００ｍ²／ｇのものや、ＤＢＰ吸油量が１００〜３００ｍｌ／１００ｇ、さらには１００〜２５０ｍｌ／１００ｇのものが好ましい。シリカの好適例としては、たとえば日本シリカ工業（株）製のニプシルＶＮ３、ニプシルＡＱ、トクシールＵＲ、デグッサ社製のウルトラシルＶＮ３、ウルトラシルＶＮ２などがあげられる。
【００２０】
前記ポリエチレングリコールには、加硫促進剤などがシリカ表面に吸着されて加硫阻害が生じるのを防ぐ効果がある。前記ポリエチレングリコールの配合量が１部未満になると、加硫促進剤などがシリカ表面に吸着されて加硫阻害が生じるのを防ぐ効果が充分得られず、１０部より多いと、走行による硬度上昇が大きくなり、また、オリジナル（新品時）のモジュラスが低下してしまう。
【００２１】
前記ポリエチレングリコールは、たとえば式：ＨＯ（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）_nＨで表わされ、ｎは、タイヤ製造時の作業性やコストの点から、５〜１００が好ましい。
【００２２】
なお、外層部を構成するゴム組成物には、シランカップリング剤を配合しない。シランカップリング剤を配合すると、破断伸びが低下し、期待どおりの耐ゴム欠け性能が得られにくくなる。
【００２３】
前記内層部は、ＩＳＷとチェーファー外層部のいずれとも接着性がよく、かつチェーファーとしての各種性能を備えたゴム組成物から形成される。ＩＳＷは粘着性が強いソフトなゴム組成物からなり、チェーファー外層部は粘着性の低い硬いゴム組成物からなるため、このような内層部がないと、接着不良をおこしやすくなる。そのため内層部は、前記外層部とＩＳＷとの中間の粘着性を有し、かつこれら両者との密着性がよいことが必要である。ゴム同士の密着性がわるいと、ゴム／ゴム間にエアーだまりが生じやすく、製造したタイヤが不良であったり、未接着部分を起点としてセパレーションが発生するなどの問題を生じる。
【００２４】
前記内層部は、ブタジエンゴム２０〜６０部、好ましくは３０〜５０部および天然ゴム４０〜８０部、好ましくは５０〜７０部（合計１００部）を配合したゴム組成物からなる。前記ブタジエンゴムの配合量が２０部未満になる（すなわち天然ゴムが８０部をこえる）と、発熱が大きくなり、リムチェーフィングの点で不利になるのと同時に粘着性が高くなり、チェーファーとの密着性がわるくなる。一方、６０部をこえる（すなわち天然ゴムが４０部未満になる）と、粘着しにくくなり、ＩＳＷとの密着性がわるくなる。
【００２５】
つぎに、本発明の空気入りタイヤの一例について、図１を用いて説明する。本発明の空気入りタイヤは、サイドウォール５の内側にあるビード部に、外層部１およびチェーファーの上端部からビードコア８の横まで配置された内層部２からなる２層構造のチェーファー３を有する。また、内層部２のタイヤ内側の面は、インナーサイドウォール（ＩＳＷ）４に密着しており、さらに、インナーサイドウォール（ＩＳＷ）４は、ビードコア８で折り返され、巻きあげられたカーカスプライ９のエッジ部と接している。さらに該カーカスプライ９のエッジ部はビードエイペックス６と密着している。なお、図１において、７はタイヤのインナーライナーを示す。
【００２６】
ＩＳＷ４は、前述のように、巻きあげられたカーカスプライエッジ部の動きに対し、緩衝層、補強層としての役割を果たすもので、内層部２は、ＩＳＷ４と外層部１との剛性の差を小さくする。剛性の差を小さくすることにより、外傷をうけて外層部１にクラックが走ったときに、これら２層の間にセパレーションが発生するのを防ぐことができる。内層部２のゲージは、あまりに厚いと外層部１の占める割合が小さくなり、リムチェーフィングに対して不利になるため、厚すぎない方がよく、加工が容易な範囲であればよい。
【００２７】
外層部１と内層部２とをあわせたチェーファー３の厚さは、一般的な厚さでよいが、外層部１の厚さと内層部２の厚さとの比は、１０：１〜４：１であることが、前記理由から好ましい。
【００２８】
ＩＳＷ４を構成するゴム組成物は、一般的なものでよい。たとえばＮＲ１００部に対し、Ｎ２３４（ＬＩ（ローストラクチャーＩＳＡＦ：比表面積が大きく（微粒子で）吸油量も大きな（ストラクチャーが大きい）カーボンブラック））などのカーボンブラック３５〜５５部、Ｎ２２０（ＩＳＡＦ）３０〜５０部などを配合したものが好ましい。
【００２９】
本発明の空気入りタイヤの製造方法には、前記２層構造のチェーファーを設けること以外にとくに限定はなく、当業者であれば製造することができる。
【００３０】
【実施例】
つぎに、本発明の空気入りタイヤを実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下の実施例および比較例で用いた原料のうち、説明の必要なものについて、以下に説明する。
【００３１】
ＢＲ：宇部興産（株）製のＶＣＲ−４１２（１，２−シンジオタクチックポリブタジエンを１２％含有）
ＳＢＲ：住友化学工業（株）製のＳＢＲ１７１２
シリカ：デグッサ社製のウルトラシルＶＮ３
ＰＥＧ：日本油脂（株）製のポリエチレングリコール、重合度分布がｎ＝５〜１００のもの
Ｎ３３０：カーボンブラック、昭和キャボット（株）製のショーブラックＮ３３０
Ｎ２３４：カーボンブラック、昭和キャボット（株）製のショーブラックＮ２３４
老化防止剤１：フレキシス社製の６Ｃ
老化防止剤２：精工化学（株）製のノンフレックスＲＤ
ＦＲ：耐熱性老化防止剤、住友化学工業（株）製のアンチゲンＦＲ
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸桐
酸化亜鉛：東亜亜鉛（株）製の銀嶺Ｒ
硫黄：軽井沢硫黄（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤１：大内新興化学工業（株）製の促進剤ＮＳ
加硫促進剤２：三新化学工業（株）製のサンセラーＣＭ
加硫遅延剤：フレキシス社製のリターダーＰＶＩ
Ｓｉ６９：デグッサ社製のシランカップリング剤（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド）
プロセスオイル：出光興産（株）製のダイアナプロセスＡＨ４０
【００３２】
参考例
表１に示す基本配合の原料（硫黄および加硫促進剤を除く）を表１に示す組成になるように配合し（変量の部分については表２、表３を参照）、（株）神戸製鋼所製１．７Ｌバンバリーを用いて約１５０℃で４分間混練りした。そののち、得られた混練り物に硫黄および加硫促進剤を加えて二軸ローラーにて８０℃で約４分間練り込んだ混合物（未加硫ゴム組成物）を得たのち、１５０℃で３５分間加硫することにより、外層部用の加硫チェーファー用ゴム組成物Ａ−１〜Ａ−４およびＢ−１〜Ｂ−７、内層部用の加硫チェーファー用ゴム組成物Ａ−５〜Ａ−６およびＢ−８〜Ｂ−１０を製造した。
【００３３】
得られたゴム組成物、加硫ゴム組成物を用いて、外層部用については、ムーニー粘度、Ｈｓ、ＥＢ（％）および永久変形率（％）を、内層部用については、永久変形率（％）を測定した。結果を、外層部用については表２に、内層部用については表３に示す。
【００３４】
なお、ムーニー粘度、Ｈｓ、ＥＢ（％）および永久変形率（％）の測定方法については以下に示す。
【００３５】
（ムーニー粘度）
ＪＩＳＫ６３００にしたがって、１３０℃における未加硫ゴム組成物のムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄、１３０℃）を測定した。
【００３６】
（Ｈｓ）
ＪＩＳＫ６２５３にしたがって、所定の加硫ゴム組成物のスプリング硬さ（ＪＩＳ−Ａ）を測定した。
【００３７】
（ＥＢ）
ＪＩＳＫ６３０１にしたがって、所定の加硫ゴム組成物からＪＩＳ３号ダンベル形状のサンプルを作製して引張試験における伸び（ＥＢ）（％）を測定した。
【００３８】
（永久変形率）
厚さ２ｍｍのＪＩＳ３号ダンベル形状のサンプルに２０ｍｍの標線をつけ、１８ｋｇ／ｃｍ²の定応力で伸長し、１００℃のオーブンで２４時間放置し、応力を取り除いたのち室温で３０分間放置し、標線間距離の変化率を求めた。永久変形率が大きいほどリムチェーフィング性能がわるくなる。
【００３９】
【表１】

【００４０】
【表２】

【００４１】
【表３】

【００４２】
表２のＡ−１〜Ａ−４の比較から、Ａ−１と比較して、Ａ−２はシリカおよびＰＥＧの使用量が多いために、ムーニー粘度があがって焼けが生じやすくなり、加工性が低下している。また、永久変形率も大きくなっている。Ａ−４も、ＰＥＧの使用量が多いため、永久変形率が大きくなっている。Ａ−３は、ＮＲの使用量が多いため、永久変形率がＡ−１より大きくなっている。
【００４３】
実施例１〜２および比較例１〜１１
前記外層部用のチェーファー用ゴム組成物Ａ−１およびＢ−１〜Ｂ−７、内層部用のチェーファー用ゴム組成物Ａ−５〜Ａ−６およびＢ−８〜Ｂ−１０を表５の組み合わせで用いて、ビード部に図１に示すような２層構造のチェーファーを有する１１Ｒ２２．５サイズ空気入りタイヤを手作りで試作した。
【００４４】
なお、チェーファーは、内層部用のチェーファー用ゴム組成物から厚さ１ｍｍゴムストリップを作製して外層部用のチェーファー用ゴム組成物からのゴムストリップ内部に張り付けたものを製造して用いた。
【００４５】
ＩＳＷは、ＮＲ１００部に対して、Ｎ２３４を４５部、プロセスオイルを６部、６Ｃ（老化防止剤１）を１．５部、ＦＲ（耐熱性老化防止剤）を３部、ステアリン酸を２部、酸化亜鉛を６部、硫黄を２．５部、加硫促進剤２（サンセラーＣＭ）を０．７部配合したゴム組成物を用いて試作した。
【００４６】
得られたタイヤを用いて以下の評価を行なった。結果を表５に示す。
【００４７】
（外層部と内層部との接着性および内層部とＩＳＷとの接着性）
タイヤから、外層部と内層部とが接着した部分のサンプル、内層部とＩＳＷとが接着した部分のサンプルを切り出して剥離テストを行ない（タイヤから周方向に幅２５０ｍｍのサンプルを約２０ｃｍ切り出して東洋精機（株）製ＳＴＲＯＧＲＡＰＨ−Ｔにて５０ｍｍ／ｍｉｎのスピードで剥離テストを実施し）、以下の基準で評価した。
◎：剥離抗力が高く、ゴム中で凝集破壊したもの
○：ゴム中で凝集破壊したもの
×：ゴム／ゴム界面近辺で剥離が発生し、一部ツルツルと剥離が生じたもの
【００４８】
（欠け性能）
リム組みテストでリムの脱着を行ない、欠けの程度を以下の基準で評価した。
◎：欠け、割れが未発生のもの
○：スジが入る程度のもの
△：微小なクラック、欠けが発生したもの
×：トウ部の欠け、めくれが発生したもの
【００４９】
（ビード変形）
リムチェーフィングの指標として、以下に示すテスト条件でビード耐久テスト（市場走行を想定したビード部の迅速耐久テスト）を行ない、テスト後のチェーファー部のゴムのへたり（リムフランジが接する部分のチェーファーゴムゲージ圧の保持率）を以下の基準で評価した。
【００５０】
【数１】

【００５１】
○：へたり小（保持率８０〜１００％）
×：へたり中（保持率６０％以上８０％未満）
××：へたり大（保持率６０％未満）
テスト条件
タイヤ１１Ｒ２２．５１４ＰＳＰ３５０
リム２２．５＊８．２５
速度２０ｋｍ／ｈ
荷重２３０〜３３０％オーバーロードでステップ耐久（各ステップの条件は表４に示す）
内圧８００〜１０００ｋＰａでステップ耐久（各ステップ条件は表４参照）
時間各ステップのトータルが３５０時間
【００５２】
【表４】

【００５３】
【表５】

【００５４】
表５の結果から、本発明にかかる内層部を入れることでＩＳＷとの接着不良が改善されることがわかる。また、本発明にかかる外層部を使用することで、欠けについても改善されることがわかる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、市場で発生しているチェーファーとＩＳＷとの接着不良を改善し、リム組時のビード・トウ部のゴム欠けを防止した空気入りタイヤを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気入りタイヤの部分説明図である。
【符号の説明】
１外層部
２内層部
３チェーファー
４インナーサイドウォール
５サイドウォール
６ビードエイペックス
７インナーライナー
８ビードコア
９カーカスプライ

Claims

ブタジエンゴム３０〜７０重量部ならびに天然ゴム３０〜７０重量部からなる合計１００重量部に対し、シリカ１〜２０重量部およびポリエチレングリコール１〜１０重量部を配合し、シランカップリング剤を配合しないゴム組成物からなる外層部および
ブタジエンゴム２０〜６０重量部および天然ゴム４０〜８０重量部からなる合計１００重量部を配合し、シリカを配合しないゴム組成物からなり、チェーファーの上端部からビードコアの横まで配置された内層部
からなる２層構造のチェーファーをビード部に有する空気入りタイヤ。
内層部を外層部とインナーサイドウォールの間に介在させる請求項１記載の２層構造のチェーファーをビード部に有する空気入りタイヤ。
外層部を構成するゴム組成物におけるシリカの配合量が１〜５重量部である請求項１または２記載の２層構造のチェーファーをビード部に有する空気入りタイヤ。