JP4747054B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りラジアルタイヤに関する。

近年、自動車の装備や性能の著しい充実に加え、道路網が拡充発展したことで、タイヤについても常に安定した操縦安定性、とくに、高速走行時における高い制動性能の要求に加えて、乗り心地についても高い性能が要求されてきている。タイヤの制動性能を向上させるには、タイヤの前後剛性を高くすればよいが、このために、たとえば、高硬度のサイドウォールを用いる方法が知られている。しかし、ただ単にサイドウォールの硬度を上げてしまうと、サイドウォールとしての必要な耐亀裂成長性や乗り心地などが損なわれてしまう恐れがある。

また、タイヤの剛性を向上させる手法としては、紙繊維を充填する方法が知られている。しかし、紙繊維をゴム中に分散させるためには、混練り時間を長く確保する必要があり、コストが高くなってしまったり、生産性が悪化したりするという問題があった。

特許文献１には、ゴム成分および紙成分を主成分とする添加剤を所定量含有する硬質ゴム組成物が開示されている。しかし、該文献で開示されているのは、パイプ、パッキン、容器などに使用されるものであり、タイヤのサイドウォールに適用するという意図はなく、さらに、紙成分を主成分とする添加剤を多量に配合しているため、破断時伸びの低下が大きいという問題があった。

特開２００１−２６６７９号公報

本発明は、耐久性を向上させることができ、さらに、安価な空気入りラジアルタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、内層と外層の２層からなるサイドウォールを有する空気入りラジアルタイヤであって、サイドウォール全体の厚さに対するサイドウォール内層の厚さの比が０．２〜０．８であり、該内層を構成するゴム組成物が、ゴム成分１００重量部に対して、木粉を０．５〜２０重量部含有する空気入りラジアルタイヤに関する。

また、本発明は、１層からなるサイドウォールを有する空気入りラジアルタイヤであって、該サイドウォールを構成するゴム組成物が、ゴム成分１００重量部に対して、木粉を５〜５０重量部含有する空気入りラジアルタイヤに関する。

本発明によれば、ゴム成分および安価な木粉を所定量含有するサイドウォール用ゴム組成物をサイドウォールとして適用することにより、低コストで生産され、外観に優れ、耐久性を向上させることができる空気入りラジアルタイヤを提供することができる。また、該ゴム組成物を、外層と内層の２層からなるサイドウォールの内層として適用し、サイドウォール全体の厚さに対するサイドウォール内層の厚さの比を所定の範囲内に設定することにより、加工性、操縦安定性、乗り心地および耐久性に優れた空気入りラジアルタイヤを提供することができる。

本発明の空気入りラジアルタイヤは、サイドウォールを含む。

前記サイドウォールは、１層からなるものでも、内層と外層の２層からなるものでもよいが、操縦安定性および耐久性をともに向上させられるという理由から、２層からなるものが好ましい。

本発明の空気入りラジアルタイヤが有するサイドウォールは、ゴム成分および木粉を含有するゴム組成物（Ａ）からなる。なお、サイドウォールが内層と外層からなる２層構造を有する場合、該ゴム組成物は、サイドウォールの内層に使用される。

ゴム成分としては、とくに制限はなく、たとえば、天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｘ−ＩＩＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、イソモノオレフィンとパラアルキルスチレンとの共重合体のハロゲン化物などがあげられ、これらのゴム成分は、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、２層構造のサイドウォールの内層に適用する場合、ＮＲは強度に優れ、ＢＲは耐亀裂成長性に優れるという理由から、ＮＲおよび／またはＢＲが好ましく、ＮＲおよびＢＲがより好ましい。また、１層構造のサイドウォールに適用する場合、ＮＲは強度に優れ、ＩＩＲは耐亀裂成長性に優れるという理由から、ＮＲおよび／またはＩＩＲが好ましく、ＮＲおよびＩＩＲがより好ましい。

木粉としては、とくに制限はなく、たとえば、栂、松、杉、ヒノキ、ラワンなどの一般的な天然木材から得られるものがあげられ、これらの木粉は、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

木粉としては、繊維状であることが好ましい。また、タイヤのラジアル方向の剛性を維持したまま、タイヤの周方向の剛性を向上させることで、操縦安定性および乗り心地を高次元にバランスよく向上させることができるという理由から、タイヤの周方向に配向させることが好ましい。

木粉の成形方法としては、粗粉砕、中粉砕、微粉砕の各段階で異なるが、とくに制限はなく、上記天然木材や建築廃材などを、ロールミル、インパクトミルなどの破砕機を用いて粉砕する方法などがあげられる。

木粉の平均繊維径（Ｄ）は０．５μｍ以上が好ましく、１μｍ以上がより好ましい。木粉のＤが０．５μｍ未満では、充分な補強効果が得られない傾向がある。また、木粉のＤは１００μｍ以下が好ましく、８０μｍ以下がより好ましく、６０μｍ以下がさらに好ましい。木粉のＤが１００μｍをこえると、ゴム組成物中における木粉の分散不良やゴム組成物の物性の不均一が引き起こされる傾向がある。

繊維状の木粉を使用する場合、木粉の平均繊維長（Ｌ）は１０μｍ以上が好ましく、５０μｍ以上がより好ましい。木粉のＬが１０μｍ未満では、充分な補強効果が得られない傾向がある。また、木粉のＬは１０００μｍ以下が好ましく、９００μｍ以下がより好ましい。木粉のＬが１０００μｍをこえると、ゴム組成物中における木粉の分散不良やゴム組成物の物性の不均一が引き起こされる傾向がある。

木粉の平均アスペクト比（Ｌ／Ｄ）は１０以上が好ましく、２０以上がより好ましい。木粉の平均アスペクト比が１０未満では、充分な補強効果が得られない傾向がある。また、木粉の平均アスペクト比は２０００以下が好ましく、１８００以下がより好ましい。木粉の平均アスペクト比が２０００をこえると、ゴム組成物中における木粉の分散不良やゴム組成物の物性の不均一が引き起こされる傾向がある。

木粉の含水率は１０重量％以下が好ましく、８重量％以下がより好ましい。木粉の含水率が１０重量％をこえると、脱水処理時間が長くなるため生産性が低下する傾向がある。また、脱水処理をしないと、正確な木粉の計量ができなくなる傾向がある。

１層構造を有するサイドウォールに適用する場合、木粉の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して５重量部以上、好ましくは１０重量部以上である。木粉の含有量が５重量部未満では、充分な木質感が得られない。また、木粉の含有量は５０重量部以下、好ましくは４０重量部以下である。木粉の含有量が５０重量部をこえると、耐久性が低下する。

２層構造を有するサイドウォールの内層に適用する場合、木粉の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して０．５重量部以上、好ましくは１重量部以上である。木粉の含有量が０．５重量部未満では、木粉を添加することによる効果が小さい。また、木粉の含有量は２０重量部以下、好ましくは１５重量部以下である。木粉の含有量が２０重量部をこえると、強度が低下する。

ゴム組成物（Ａ）は、他にも、補強用充填剤を含有することができる。

補強用充填剤としては、とくに制限はなく、たとえば、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、クレー、タルク、アルミナ、酸化チタンなどがあげられ、これらの補強用充填剤は、とくに制限はなく、単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよいが、２層構造のサイドウォールの内層に適用する場合は、カーボンブラックが好ましく、１層構造のサイドウォールに適用する場合は、シリカおよび／または酸化チタンが好ましい。

カーボンブラックとしては、とくに制限はなく、たとえば、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＩＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦなどの通常タイヤ工業で使用されるものを使用することができる。

シリカとしては、乾式法または湿式法により調製されたものがあげられるが、とくに制限はない。

ゴム組成物（Ａ）に補強用充填剤を含有する場合、補強用充填剤の合計含有量は、ゴム成分１００重量部に対して３０重量部以上が好ましく、４０重量部以上がより好ましい。補強用充填剤の含有量が３０重量部未満では、耐久性が低下する傾向がある。また、補強用充填剤の含有量は１４０重量部以下が好ましく、１２０重量部以下がより好ましい。補強用充填剤の含有量が１４０重量部をこえると、加工性が悪化する傾向がある。

ゴム組成物（Ａ）には、前記ゴム成分、木粉および補強用充填剤以外にも、通常タイヤ工業で使用される配合剤、たとえば、オイル、ワックス、各種老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、硫黄などの加硫剤、各種加硫促進剤などを必要に応じて適宜含有してもよい。

サイドウォールが内層と外層からなる２層構造を有する場合、該外層は、ゴム組成物（Ｂ）からなる。

ゴム組成物（Ｂ）は、ゴム組成物（Ａ）と同一の配合剤を、同一の含有量含有することができるが、サイドウォール表面の耐亀裂成長性が低下するという理由から、木粉を含有しないことが好ましい。

本発明の空気入りラジアルタイヤは、サイドウォールが１層からなる場合は、シート状にした未加硫のゴム組成物（Ａ）を用いて、サイドウォールが２層からなる場合は、シート状にした未加硫のゴム組成物（Ａ）およびシート状にした未加硫のゴム組成物（Ｂ）を重ね合わせて、未加硫サイドウォールを作製し、他のタイヤ部とともに貼り合わせて未加硫空気入りタイヤを形成し、該未加硫タイヤを加熱加圧することにより製造することができる。

サイドウォール補強層が内層と外層からなる２層構造を有する場合、サイドウォール全体の厚さに対するサイドウォール内層の厚さの比（内層の厚み／内外層の総厚み）は０．２以上、好ましくは０．３以上である。内層の厚み／内外層の総厚みが０．２未満では、サイドウォールが２層構造を有することによる効果が小さい。また、内層の厚み／内外層の総厚みは０．８以下、好ましくは０．７以下である。内層の厚み／内外層の総厚みが０．８をこえると、耐亀裂成長性が低下する。

実施例にもとづいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

以下、実施例および比較例で使用した各種薬品をまとめて説明する。
天然ゴム（ＮＲ）：ＲＳＳ♯３
ブタジエンゴム（ＢＲ）：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ
クロロブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）：住友化学（株）製のクロロブチルＨＴ１０６８
カーボンブラック：三菱化学（株）製のダイアブラックＥ（Ｎ５５０）
シリカ：デグサジャパン（株）製のウルトラジルＶＮ３
シランカップリング剤：デグッサ社製のＳｉ６９（ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド）
酸化チタン：チタン工業（株）製のＫＲ−３８０
木粉：（株）カジノ製のセルロシンＮｏ．１００（材質：栂、形状：繊維状、平均繊維径：２５μｍ、平均繊維長：５００μｍ、平均アスペクト比：２５、含水率：５重量％）
紙繊維：三共精粉（株）製のミルファイブ♯１００（平均繊維径：１０μｍ、平均繊維長：１０００μｍ、平均アスペクト比：１００）
アロマオイル：出光興産（株）製のダイアナプロセスＡＨ４０
ワックス：大内新興化学工業（株）製のサンノックワックス
老化防止剤（１）：川口化学工業（株）製のＳＰ−Ｐ（スチレン化フェノール）
老化防止剤（２）：精工化学（株）製のオゾノン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）
ステアリン酸：日本油脂（株）製の桐
酸化亜鉛：東邦亜鉛（株）製の銀嶺Ｒ
硫黄：鶴見化学工業（株）製の硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）

実施例１および比較例１〜３（１層構造を有するサイドウォール用ゴム組成物）
表１に示す配合処方にしたがい、１．７Ｌのバンバリーミキサーを用いて、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を１５０℃の条件下で４分間混練りし、混練り物を得た。次に、２軸ロールを用いて、得られた混練り物に硫黄および加硫促進剤を添加し、８０℃の条件下で４分間混練りし、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物をサイドウォールの形状に成形し、他のタイヤ部材とともに貼りあわせ、未加硫タイヤを形成した。さらに、未加硫タイヤを１５０℃および２５ｋｇｆ（２４５．１６６２５Ｎ）の条件下で３５分間プレス加硫することにより、実施例１および比較例１〜３の試験用タイヤ（サイズ：１９５／６５Ｒ１５）を製造した。

（木質感）
前記試験用タイヤを、５人のパネルメンバーが、官能評価により、見た目が木の材料のように見えるかどうかを判定し、下記のように示した。
○：３〜５人が木質感があると判定
△：１〜２人が木質感があると判定
×：全員が木質感がないと判定

（耐久性）
製造した試験用タイヤを８０℃のオーブンに１週間入れた後、内圧２００ｋＰａおよび荷重３４０ｋｇｆ（約３３３４．２７８Ｎ）の条件下で、時速８０ｋｍ／ｈで走行させ、タイヤが損傷するまでの距離を測定した。そして、比較例１の耐久性指数を１００とし、下記計算式により、各配合のタイヤが損傷するまでの距離を指数表示した。なお、耐久性指数が大きいほど耐久性に優れることを示す。
（耐久性指数）＝（各配合の損傷するまでの距離）
÷（比較例１の損傷するまでの距離）×１００

実施例１および比較例１〜３の評価結果を表１に示す。

比較例１は、木粉を含有せず、石油資源を主成分とするゴム組成物を用いた従来の配合である。
木粉を所定量含有する実施例１では、耐久性を維持させながら、木質感を発現させられた。
比較例２では、木粉の含有量が多すぎるため、耐久性が低下した。
比較例３では、木粉の含有量が少なすぎるため、木質感が悪化した。

実施例２および比較例４〜８
表２に示す配合処方にしたがい、１．７Ｌのバンバリーミキサーを用いて、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を１５０℃の条件下で４分間混練りし、混練り物を得た。次に、２軸ロールを用いて、得られた混練り物に硫黄および加硫促進剤を添加し、８０℃の条件下で４分間混練りし、内層用未加硫ゴム組成物１〜３および外層用未加硫ゴム組成物１を得た。得られた内層用未加硫ゴム組成物と外層用未加硫ゴム組成物とを、表２に示す組み合わせで重ね合わせて未加硫サイドウォールを形成し、他のタイヤ部材とともに貼りあわせ、未加硫タイヤを成形した。さらに、未加硫タイヤを１５０℃および２５ｋｇｆ（２４５．１６６２５Ｎ）の条件下で３５分間プレス加硫することにより、実施例２および比較例４〜８の試験用タイヤ（サイズ：１９５／６５Ｒ１５）を製造した。なお、比較例４では、木粉を含有しない外層用ゴム組成物のみを用いてサイドウォールを成形し、試験用タイヤを製造した。

内層用ゴム組成物１〜３および外層用ゴム組成物１の配合処方を表２に示す。

（加工性）
前記未加硫ゴム組成物から所定のサイズの試験片を作成し、ＪＩＳ Ｋ ６３００「未加硫ゴムの試験方法」に準じて、（株）島津製作所製のムーニー粘度試験機を用い、１分間の予熱によって熱せられた１３０℃の温度条件にて、小ローターを回転させ、４分間経過した時点での未加硫ゴム組成物のムーニー粘度を測定し、下記計算式により、比較例４の加工性指数を１００とし、各配合のムーニー粘度を指数表示した。
（加工性指数）＝（比較例４のムーニー粘度）／（各配合のムーニー粘度）×１００

（操縦安定性）
製造した試験用タイヤを車に装着させ、テストコースにて４０〜１００ｋｍ／ｈで走行し、テストドライバーによるハンドル応答性、剛性感、グリップ性のフィーリング試験にて、操縦安定性の評価を行なった。なお、評価は５点満点（５：非常に良好、４：良好、３：普通、２：やや劣る、１：劣る）で行い、３人のテストドライバーの評点の平均値を算出した。そして、比較例４の操縦安定性指数を１００とし、下記計算式により、各配合の評点の平均値を指数表示した。なお、操縦安定性指数が大きいほど操縦安定性に優れることを示す。
（操縦安定性指数）＝（各配合の評点の平均値）
÷（比較例４の評点の平均値）×１００

（乗り心地）
操縦安定性と同様に、製造した試験用タイヤを車に装着させ、テストコースにて４０〜１００ｋｍ／ｈで走行し、その際の乗り心地の評価を行なった。なお、評価は５点満点（５：非常に良好、４：良好、３：普通、２：やや劣る、１：劣る）で行い、３人のテストドライバーの評点の平均値を算出した。そして、比較例４の乗り心地指数を１００とし、下記計算式により、各配合の評点の平均値を指数表示した。なお、乗り心地指数が大きいほど乗り心地に優れることを示す。
（乗り心地指数）＝（各配合の評点の平均値）
÷（比較例４の評点の平均値）×１００

（耐久性）
製造した試験用タイヤを８０℃のオーブンに１週間入れた後、内圧２００ｋＰａおよび荷重３４０ｋｇｆ（約３３３４．２７８Ｎ）の条件下で、時速８０ｋｍ／ｈで走行させ、タイヤが損傷するまでの距離を測定した。そして、比較例４の耐久性指数を１００とし、下記計算式により、各配合のタイヤが損傷するまでの距離を指数表示した。なお、耐久性指数が大きいほど耐久性に優れることを示す。
（耐久性指数）＝（各配合の損傷するまでの距離）
÷（比較例４の損傷するまでの距離）×１００

実施例２および比較例４〜８の評価結果を表３に示す。

比較例４は、木粉を含有しないゴム組成物を用いたサイドウォール１層のみからなるサイドウォールを有する従来のタイヤである。
木粉を所定量含有したゴム組成物をサイドウォール内層として使用した実施例２では、乗り心地を悪化させることなく、操縦安定性および耐久性を向上させることができた。なお、安価な木粉を使用しているため、より安価にタイヤを製造することができた。
比較例５では、内層中の木粉の含有量が多すぎるため、耐久性が低下した。
比較例６では、サイドウォール全体の厚さに対するサイドウォール内層の厚さの比が小さすぎるため、操縦安定性および耐久性ともに、改善効果がみられなかった。
比較例７では、サイドウォール内層に、木粉ではなく、紙繊維を含有しているため、加工性が低下した。
比較例８では、サイドウォール全体の厚さに対するサイドウォール内層の厚さの比が大きすぎるため、操縦安定性の改善効果が不充分だった。

Claims (2)

1. 内層と外層の２層からなるサイドウォールを有する空気入りラジアルタイヤであって、
   サイドウォール全体の厚さに対するサイドウォール内層の厚さの比が０．２〜０．８であり、
   該内層を構成するゴム組成物が、
   ゴム成分１００重量部に対して、
   平均繊維径が０．５〜１００μｍ、平均繊維長が１０〜１０００μｍ、平均アスペクト比が１０〜２０００の木粉を０．５〜２０重量部含有する空気入りラジアルタイヤ。
2. １層からなるサイドウォールを有する空気入りラジアルタイヤであって、
   該サイドウォールを構成するゴム組成物が、
   ゴム成分１００重量部に対して、
   平均繊維径が０．５〜１００μｍ、平均繊維長が１０〜１０００μｍ、平均アスペクト比が１０〜２０００の木粉を５〜５０重量部含有する空気入りラジアルタイヤ。