JP4542177B2 - 重荷重用タイヤ - Google Patents

Description

本発明は、重荷重用タイヤに関し、特にビード部の耐久性を向上させた重荷重用タイヤに関する。

トラック、バス等の重荷重の車両に使用される重荷重用タイヤは、一般的に、一対のビードコア間にトロイド状に延在し、各ビードコアの周りで内側から外側に巻回して折返部を形成し、複数本のスチールプライコードをラジアル方向に配列してなる少なくとも１枚のゴム引きカーカスプライが設けられている。

ここで、タイヤのビード部の中核を担うビードコアには、種々の構造が適用されているが、特にトラック、バス用の重荷重用タイヤでは、ビードコアの断面の輪郭形状が、四角形や六角形等の多角形の強固な構造が採用されている。

また、この種の重荷重用タイヤにおけるカーカスには、複数本のスチールフィラメントによるストランドの複数本を撚り合わせてなる、いわゆる複撚り構造のスチールプライコードが適用され、ビードコアと同様にカーカスの強度も高められている。

ところで、重荷重用タイヤを負荷転動させると、カーカスプライを引き抜こうとする張力が繰り返し作用し、ビードコアとカーカスプライのスチールプライコードとの間のゴムが流動して消失し、その結果、スチールプライコードとビードコアが接触し、場合によってはスチールプライコードが破断するおそれがある。

かかるスチールプライコードとビードコアとの接触は、断面多角形ビードコアの頂点部で生じ易く、これを防止してプライコードの破断を防ぐためには、カーカスプライとビードコアとの間にゴム部材としてビードカバーゴムを配設して、この部分のゴムゲージを厚くすることが考えられる。しかし、この場合、ビードコアの径方向内側におけるビードコアとプライコードとの間の最大ゴムゲージも厚くなる。該最大ゴムゲージが厚くなると、ビードコアの径方向内側とプライコードとの間のせん断剛性の低下をもたらし、その結果、プライコードが引き抜け易くなり、また、プライコード端部での故障（セパレーション）も起こり易くなる。

なお、ビードカバーゴムは、プライコードのコーティング部材ではないが、プライコードのコーティングゴムに隣接するため、重荷重用タイヤの製造過程又は重荷重用タイヤの使用時に、コーティングゴムの流動に伴いプライコードと接触する可能性がある。該ビードカバーゴムが一般的なゴムよりなる場合には、プライコードとの接着不良を生じるおそれがある。

従って、本発明の目的は、カーカスプライとビードコアとの間にビードカバーゴムを配設した重荷重用タイヤにおいて、プライコードの引き抜けを抑制してビード部の耐久性を向上させ、且つビードカバーゴムがプライコードと接触してもプライコードとの接着不良が生じない重荷重用タイヤを提供することにある。

また、本発明の他の目的は、ビードコアの径方向内側とプライコードとの間の最大距離を最小化し、プライコードの耐引き抜け性及びプライコード端故障に対する耐久性を向上させた重荷重用タイヤを提供することにある。

本発明者は、鋭意検討した結果、特定のゴムをビードカバーゴムに適用することにより、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明の重荷重用タイヤは、一対のビード部に夫々埋設された断面多角形のビードコアと、該一対のビードコア間にトロイド状に延在し、各ビードコアの周りで内側から外側に巻回して折返部を形成し、複数本のスチールプライコードをラジアル方向に配列してなる少なくとも１枚のゴム引きカーカスプライと、ビードコアに最も近いカーカスプライと該ビードコアとの間に配置されたビードカバーゴムとを備えた重荷重用タイヤにおいて、前記ビードカバーゴムは、タイヤ成形時におけるムーニー粘度ML₁₊₄（130℃）が85以上であり、且つスチールコード用接着剤を含有することを特徴とする。

本発明の重荷重用タイヤの好適例においては、前記ビードカバーゴムの25％引張応力は、1.5〜5.0 MPaである。

本発明の重荷重用タイヤの他の好適例においては、前記ビードコアのタイヤ径方向内側と該ビードコアに最も近いカーカスプライ中のスチールプライコードとの最大距離は、1.5〜2.5 mmである。

本発明の重荷重用タイヤの他の好適例においては、前記スチールコード用接着剤は、コバルト系スチールコード用接着剤である。この場合、コバルト系スチールコード用接着剤の配合量は、コバルト元素総含有量としてビードカバーゴムのゴム成分100質量部に対し0.02〜0.5質量部であるのが好ましい。

本発明の重荷重用タイヤの他の好適例においては、前記ムーニー粘度ＭＬ₁₊₄（130℃）は90以上である。

本発明によれば、ビードカバーゴムがスチールコード用接着剤を含有するので、プライコードと万一接触しても、該プライコードに接着することができる。また、特定のムーニー粘度のゴムをビードカバーゴムに採用することにより、タイヤ成形時及び使用時のビードカバーゴムの流動を抑制することで、ビードコアとプライコードとの接触を抑制することができる。

また、上記ビードカバーゴムは、タイヤ成形時及び使用時の流動が小さいため、ビードコアとカーカスプライとの間に配設しても、ビードコアのタイヤ径方向内側とビードコアに最も近いカーカスプライ中のプライコードとの最大距離の増加を最小限にすることができる。その結果、プライコードの耐引き抜き性及びプライコード端故障に対する耐久性を向上させることができる。

以下に、本発明を詳細に説明する。本発明にかかわるビードカバーゴムは、重荷重用タイヤにおいて、ビードコアに最も近いカーカスプライとビードコアとの間に配置される。該ビードカバーゴムは、ＪＩＳ Ｋ６３００に準じて測定したタイヤ成形時におけるムーニー粘度ＭＬ₁₊₄（130℃）が85以上である。本発明では、加硫中のビードカバーゴムの流動性を評価するため、ムーニー粘度を130℃で測定する。ムーニー粘度ＭＬ₁₊₄（130℃）を85以上とすることで、タイヤ加硫時のビードカバーゴムの流動が抑制され、ビードコアとビードコアに最も近いカーカスプライ中のスチールプライコードとの間の最短距離を最大に確保して、プライコードとビードコアとの接触防止を図ることができると同時に、ビードコアのタイヤ径方向内側とビードコアに最も近いカーカスプライ中のスチールプライコードとの間の最大距離を最小化して、プライコードの引き抜けを抑制し、更にプライコード端部の故障に対する耐久性を向上させることができる。ムーニー粘度ＭＬ₁₊₄（130℃）が85未満では、タイヤ製造中にビードカバーゴムが流動し、ビードコアとプライコードとの間の最短距離が確保できず、ビードコアとプライコードとが接触してしまうおそれがある。

また、上記ムーニー粘度ML₁₊₄（130℃）は、90以上がより好ましい。タイヤ製造上支障が無い範囲でムーニー粘度を上昇させることができる。ムーニー粘度を上昇させる手法としては、充填剤の配合量を増やす、又は電子線照射を行う等の手法が挙げられるが、特に限定されるものではない。

本発明にかかわるビードカバーゴムは、スチールコード用接着剤の他、例えば、天然ゴム等のゴム成分、カーボンブラック等の充填剤、亜鉛華、老化防止剤、加硫促進剤、硫黄等を適宜配合してなる。また、その配合割合は、例えば、ゴム成分100質量部に対し、充填剤65質量部、亜鉛華8質量部、老化防止剤0.5質量部、加硫促進剤1.0質量部、硫黄5〜6質量部である。なお、ゴム成分及び上記各配合剤の種類及び配合量は、これに限定されるものではない。

本発明にかかわるビードカバーゴムにおいて、25％伸張時の引張応力は1.5〜5.0 MPaであるのが好ましい。ここで、ビードコアとプライコードとの間のせん断剛性の指標である弾性率は、低変形域、即ち25％伸張における引張応力で表すことができ、低変形域の引張応力を上記範囲内の高い値に設定することにより、ビードコアとプライコードとの間のせん断剛性が向上して、プライコードが引き抜け難くなり、且つプライコード端部での故障に対する耐久性が高くなる。ここで、低変形域の弾性率、即ち25％伸張時の引張応力を向上させる手法としては、充填剤の配合量を増やす、又は熱硬化性樹脂を適用する等の手法が挙げられるが、特に限定されるものではない。

25％引張応力が1.5 MPa未満では、プライコード端部での故障に対する耐久性が低くなり、5.0 MPaを超えると、ビードカバーゴムの耐破壊性又は耐老化性が著しく悪化し、ビードカバーゴムの破壊によりビードコアとプライコードとが接触したり、プライコードの引き抜け等の故障が発生するおそれがある。

本発明の重荷重用タイヤにおいては、ビードコアのタイヤ径方向内側とビードコアに最も近いカーカスプライ中のスチールプライコードとの最大距離が1.5〜2.5 mmの範囲にあるのが好ましい。この場合、ビードコアとプライコードとの最短距離を確保すると同時に、ビードコアとプライコードとの間のせん断剛性を確保し、その結果、プライコードが引き抜け難くなり、且つプライコード端部での故障に対する耐久性が高くなる。ビードコアのタイヤ径方向内側とビードコアに最も近いプライコードとの最大距離が1.5 mm未満では、ビードコアとプライコードとの最短距離が確保できず、2.5 mmを超えると、プライコードが引き抜け易くなり、且つプライコード端部での故障に対する耐久性が低下する。

本発明にかかわるビードカバーゴムは、スチールコード用接着剤を含有し、そのため、プライコードと直接接触した場合でも、プライコードとの接着不良を防止することができる。ビードカバーゴムに含有されるスチールコード用接着剤は、通常スチールコードのコーティングゴムに配合され、コーティングゴムとスチールコードとの接着性を高めるために使用されるものであり、好ましくはコバルト系スチールコード用接着剤である。該コバルト系のスチールコード用接着剤としては、ナフテン酸コバルト、バーサチック酸コバルト、マノボンドＣ等が挙げられる。

上記コバルト系スチールコード用接着剤の配合量は、金属／ゴム間の接着性を著しく向上させる観点から、コバルト元素総含有量としてビードカバーゴムのゴム成分100質量部に対し0.02〜0.5質量部が好ましい。コバルト元素総含有量が0.02質量部未満では効果が低く、0.5質量部を超えるとゴムの劣化が大きくなる。

以下に、図１を参照して本発明の一実施態様を詳細に説明する。図１は、本発明の重荷重用タイヤの好適実施例におけるビード部の拡大断面図である。図１において、カーカスプライ１は、複数本のスチールプライコード２が周方向に一定間隔をおいて互いに平行に並列配置されプライコーティングゴム３で被覆されてなり、ビード部に埋設されたビードコア４の周りをタイヤ軸方向内側から外側へ折り返されている。図１では、カーカスは一枚のカーカスプライ１よりなるが、複数枚のカーカスプライで構成されてもよい。

図示例のビードコア４は、断面形状が６角形となるようにスチールワイヤーを複数回巻回して形成した通常の構造のものである。なお、ビードコア４の断面形状は他の多角形の形状であってもよい。

ビードコア４に最も近いカーカスプライ１とビードコア４との間にはビードカバーゴム５が配置されている。また、ビード部の剛性を確保するために、カーカスプライ１の本体部とその折返部との間でビードコア４の径方向上部に硬度の高いゴムからなるスティフナー６が配設されている。

ビードコア４の６角形の底辺（リムベース側の辺）は、リム７のビードシート部７Ａと略平行である。ここで、ビードコア４のタイヤ径方向内側とビードコア４に最も近いカーカスプライ１中のスチールプライコード２との間の最大距離Ｇ１は、好ましくは1.5〜2.5 mmの範囲である。この場合、ビードコア４とビードコア４に最も近いカーカスプライ１中のスチールプライコード２との最短距離Ｇ２を充分確保することができる。

以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの例によりその範囲を限定されるものではない。

天然ゴム100質量部に対し、カーボンブラック（Ｎ３３０）65質量部、亜鉛華8質量部、老化防止剤（６Ｃ：Ｎ−（１,３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン）0.5質量部、加硫促進剤（ＤＺ：Ｎ,Ｎ−ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）1.0質量部、硫黄5質量部を配合し、更に表１に記載のコバルト元素総含有量となるようにコバルト系スチールコード用接着剤を配合してゴム組成物を調製し、ＪＩＳ Ｋ６３００に準じてビードカバーゴム成形時のムーニー粘度ＭＬ₁₊₄(130℃)を測定した。更に、ビードカバーゴムの25％伸張時の引張応力を測定した。なお、実施例３のゴム組成物には、電子線照射（ＰＴ処理）を行った。また、比較例２のゴム組成物においては、天然ゴム100質量部に対するカーボンブラック（Ｎ３３０）の配合量を50質量部とした。結果を表１に示す。

上記の様にして作製したビードカバーゴムを使用し、タイヤサイズ１１Ｒ２２．５ １４ＰＲのタイヤを試作し、新品の試作タイヤの断面から、ビードコアのタイヤ径方向内側とビードコアに最も近いカーカスプライ中のスチールプライコードとの間の最大距離Ｇ１を測定した。結果を表１に示す。

次に、以下の試験条件でビード耐久ドラム試験を行い、ビード部のカーカスプライ端が故障するまでの走行距離を測定し、実施例１を100として指数表示した。結果を表１に示す。なお、値が大きい程、故障するまでの走行距離は長くなる。
速度：60 km/hr
内圧：900 kPa
荷重：ＪＡＴＭＡ単輪最大荷重の195〜240％

次に、ビード耐久ドラム試験後のタイヤ断面から、ビードコアとビードコアに最も近いカーカスプライ中のスチールプライコードとの間の最短距離Ｇ２を測定し、実施例１を100として指数表示した。結果を表１に示す。なお、値が大きい程、ビードコアとプライコードとの間の最短距離は長くなる。

更に、上記試作タイヤを用いて800 kPaの内圧下、15万kmの走行距離に渡り実車試験を行い、走行後のタイヤのビード部周りのプライコードの接着性を評価し、結果を表１に示す。表中、○は問題が無かったことを意味し、×は接着不良が発生したことを意味する。また、走行後のタイヤのビードコアとカーカスプライに挟まれた部分のビードカバーゴムのクラック発生の有無を評価し、結果を表１に示す。表中、○は問題が無かったことを意味し、△は微小なクラックが発生したことを意味し、×はクラックが発生したことを意味する。

実施例１〜５のタイヤは、故障に至るまでの走行距離が充分長く、ビードコアとプライコードとの間の最短距離が確保でき、ビード部周りのプライコードの接着性が良好であり、更にビードカバーゴムにクラックが発生していなかった。

他方、比較例１のタイヤは、コバルト系スチールコード用接着剤を含まないため接着不良が発生した。また、比較例２のタイヤは、ムーニー粘度が低すぎるため、タイヤ使用中にビードカバーゴムが流動し、ビードコアとプライコードとの間の最短距離が確保できなかった。

実施例６のタイヤは、ビード部周りのプライコードの接着性は良好であるものの、コバルト元素総含有量が本発明で規定する好適範囲より多いため、ビードカバーゴムが劣化しクラックが発生した。

実施例７のタイヤは25％引張応力が本発明で規定する好適範囲より小さいため、プライコード端部での故障に対する耐久性が低下し、故障に至るまでの距離が実施例１のタイヤより短かった。また、実施例８のタイヤは25％引張応力が本発明で規定する好適範囲より大きいため、ビードカバーゴムの耐破壊性又は耐老化性が実施例１のタイヤより悪化しクラックが発生した。

実施例９のタイヤは、タイヤ使用中のビードカバーゴムの流動は抑制できるものの、ビードコアのタイヤ径方向内側とビードコアに最も近いカーカスプライ中のプライコードとの最大距離が本発明で規定する好適範囲より短いため、ビードコアとプライコードとの間の最短距離が実施例１のタイヤより短かく、即ち走行後のＧ２の値が低かった。また、実施例１０のタイヤは、ビードコアのタイヤ径方向内側とビードコアに最も近いカーカスプライ中のプライコードとの最大距離が本発明で規定する好適範囲より長いため、プライコードが引き抜け易くなり、且つプライコード端部での故障に対する耐久性が低下するため、故障に至るまでの距離が実施例１のタイヤより短かった。

本発明の重荷重用タイヤの好適実施例におけるビード部の拡大断面図である。

符号の説明

１ カーカスプライ
２ スチールプライコード
３ プライコーティングゴム
４ ビードコア
５ ビードカバーゴム
６ スティフナー
７ リム
７Ａ ビードシート部
Ｇ１ ビードコアのタイヤ径方向内側とビードコアに最も近いカーカスプライ中のスチールプライコードとの間の最大距離
Ｇ２ ビードコアとビードコアに最も近いカーカスプライ中のスチールプライコードとの最短距離

Claims (6)

1. 一対のビード部に夫々埋設された断面多角形のビードコアと、該一対のビードコア間にトロイド状に延在し、各ビードコアの周りで内側から外側に巻回して折返部を形成し、複数本のスチールプライコードをラジアル方向に配列してなる少なくとも１枚のゴム引きカーカスプライと、ビードコアに最も近いカーカスプライと該ビードコアとの間に配置されたビードカバーゴムと、カーカスプライの本体部とその折返部との間でビードコアの径方向上部に配設されたスティフナーとを備え、前記カーカスプライの折返部が前記スティフナーの方向に延在している重荷重用タイヤにおいて、
   前記ビードカバーゴムは、電子線照射されており、タイヤ成形時におけるムーニー粘度ＭＬ₁₊₄（130℃）が85以上であり、且つスチールコード用接着剤を含有することを特徴とする重荷重用タイヤ。
2. 前記ビードカバーゴムの25％引張応力が1.5〜5.0 MPaであることを特徴とする請求項１に記載の重荷重用タイヤ。
3. 前記ビードコアのタイヤ径方向内側と該ビードコアに最も近いカーカスプライ中のスチールプライコードとの最大距離が1.5〜2.5 mmであることを特徴とする請求項１に記載の重荷重用タイヤ。
4. 前記スチールコード用接着剤がコバルト系スチールコード用接着剤であることを特徴とする請求項１に記載の重荷重用タイヤ。
5. 前記コバルト系スチールコード用接着剤の配合量が、コバルト元素総含有量としてビードカバーゴムのゴム成分100質量部に対し0.02〜0.5質量部であることを特徴とする請求項４に記載の重荷重用タイヤ。
6. 前記ムーニー粘度ＭＬ₁₊₄（130℃）が90以上であることを特徴とする請求項１に記載の重荷重用タイヤ。

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