JP5061692B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、更に詳細には、インナーライナーに無機充填材を配合した場合における空気圧保持性と耐久性とを両立するようにした空気入りタイヤに関する。

チューブレス空気入りタイヤの内面には、空気透過性の低いハロゲン化ブチルゴムを主成分とするゴム組成物がインナーライナーとして設けられている。しかし、ハロゲン化ブチルゴムは高価であるため、コスト的にその使用には制限がある。

特許文献１は、ハロゲン化ブチルゴムを含むゴム成分にクレイなどの層状又は板状（鱗片状）の無機充填材を配合したゴム組成物をインナーライナーに使用することを提案している。このような無機充填材の配合によりインナーライナーの空気圧保持性を損なうことなくハロゲン化ブチルゴムの配合量を低減することが可能になる。しかし、無機充填材は、鱗片状であるため、タイヤ走行時にインナーライナーが大きな屈曲変形を繰り返し受けることにより、無機充填材を起因としてクラックなどを発生しやすく、耐久性が悪化するという問題があった。
特開２００２−８８２０８号公報

本発明の目的は、インナーライナーに無機充填材を配合する場合であっても、空気圧保持性と耐久性とを両立するようにした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、トレッド部にベルト層が、ビード部に硬質のビードフィラーがそれぞれ配置され、かつ前記トレッド部から左右両側の前記ビード部に至るタイヤ内面に、ハロゲン化ブチルゴムとジエン系ゴムからなるゴム成分を主成分とするインナーライナーを内貼りした空気入りタイヤにおいて、前記インナーライナーのうち、前記トレッド部に対応する領域Ａと前記ビード部に対応する領域Ｂを、前記ハロゲン化ブチルゴムとジエン系ゴムからなるゴム成分に鱗片状粉末の無機充填材を配合したゴム組成物で形成し、前記トレッド部とビード部との中間のサイド部に対応する領域Ｃを、前記ゴム成分に対する前記無機充填材の混合率が前記ゴム組成物よりも少ないか又は０のゴム組成物により形成したことを特徴とする。

また、前記領域Ｃの前記領域Ａとの境界は、前記ベルト層の最大幅端部と二番目の幅端部との中間に配置し、前記領域Ｂとの境界は、タイヤ最大幅よりも前記ビード部寄りに配置しすることが好ましい。

前記ビードフィラーの径方向外端がタイヤ最大幅よりタイヤ径方向内側に位置する空気入りタイヤの場合には、前記領域Ｃの前記領域Ｂとの境界を前記ビードフィラーの径方向外端よりもタイヤ径方向内側に配置するようにするとよい。

前記領域Ｃのインナーライナーを形成するゴム組成物のゴム成分のハロゲン化ブチルゴム／ジエン系ゴムの配合比は、重量比で６０〜９０／４０〜１０にするようにするとよい。

前記無機充填材を鱗片の面方向から見たときのアスペクト比は、３〜３０であることが好ましい。

前記インナーライナーのタイヤ周方向両端部の接合部をラップスプライスとする場合には、そのラップ量を５ｍｍ以下、０超にするようにするとよい。

前記インナーライナーのタイヤ周方向両端部の接合部をバットスプライスとする場合には、そのバット面のインナーライナー面方向に対する傾斜角を６０°以下、２０°以上にするようにするとよい。

本発明の空気入りタイヤは、インナーライナーの構成を、タイヤ走行時に大きな変形を受け難いトレッド部及びビード部の領域に、ハロゲン化ブチルゴムとジエン系ゴムからなるゴム成分に鱗片状粉末の無機充填材を配合したゴム組成物を使用し、大きな屈曲変形を受けるサイド部の領域には、上記ゴム組成物よりも無機充填材の混合率が少ないか又は０のゴム組成物を使用するようにしたので、耐久性を低下させることなく、空気圧保持性を向上することができる。

図１に、本発明の空気入りタイヤの子午線方向の半断面図を示す。

図１において、１はトレッド部、２はサイド部、３はビード部である。ビード部３に埋設された左右一対のビードコア４間にカーカス層５が、トレッド部１から左右のサイド部２を経てビード部３に至るように装架され、タイヤ幅方向の端部がそれぞれビードコア４及び硬質のビードフィラー７を包み込むようにタイヤ内側から外側に折り返されている。トレッド部１においては、カーカス層５の外側に、上下一対のベルト層８がタイヤ１周にわたって配置されている。空気入りタイヤの最内側には、インナーライナー６が配置され、このインナーライナー６は、トレッド部１に対応する領域Ａ、ビード部３に対応する領域Ｂ及びトレッド部１とビード部３との中間のサイド部２に対応する領域Ｃを、複数の配合組成の異なるゴム組成物により構成されている。

本発明において、ベルト層８やビードフィラー７で補強されている領域Ａ及び領域Ｂのインナーライナーは、ハロゲン化ブチルゴムとジエン系ゴムからなるゴム成分に鱗片状粉末の無機充填材を配合したゴム組成物により形成され、中間域の領域Ｃのインナーライナーは、ハロゲン化ブチルゴムとジエン系ゴムからなるゴム成分に対する無機充填材の混合率が、領域Ａ及び領域Ｂのゴム組成物よりも少ないか又は０にしたゴム組成物により形成されている。

このように、ハロゲン化ブチルゴムとジエン系ゴムからなるゴム成分に鱗片状粉末の無機充填材を配合したゴム組成物によりインナーライナーを形成するに当たり、タイヤ走行時にトレッド部１やビード部３に比べて大きな屈曲変形を受けるサイド部２に対応する領域Ｃのインナーライナーのゴム組成物を、ゴム成分に対する無機充填材の配合量が領域Ａや領域Ｂのインナーライナーよりも少ないか又は０にしているので、ゴム組成物の耐屈曲疲労性及び耐空気透過性を高く維持し、インナーライナーの耐久性を低下させずに空気圧保持性を向上することができる。

また、タイヤ走行時に大きな変形を受け難いトレッド部及びビード部に対応する領域Ａ及びＢのインナーライナーに、ハロゲン化ブチルゴムとジエン系ゴムからなるゴム成分に無機充填材を配合したゴム組成物を使用しているので、インナーライナーの耐久性を低下させることなく、空気圧保持性を向上することができる。なお、領域Ａ及びＢのインナーライナーは、互いに同じゴム組成物で形成してもよいし、異なるゴム組成物で形成してもよいが、好ましくは、領域Ａのゴム組成物の方が、領域Ｂよりも無機充填材の配合量を少なくするとよい。トレッド部の方が、ビード部よりもタイヤ走行時に屈曲変形をより多く受けるからである。

本発明において、インナーライナーの領域Ｃと領域Ａとの境界は、ベルト層８の最大幅端部８ａと二番目の幅端部８ｂとの中間に配置することが好ましい。また、領域Ｃと領域Ｂとの境界は、好ましくはタイヤ最大幅９よりもビード部３寄りに配置するとよい。この場合、ビードフィラーの径方向外端７ａがタイヤ最大幅９よりタイヤ径方向内側に位置する場合には、領域Ｃと領域Ｂとの境界はビードフィラーの径方向外端７ａよりもタイヤ径方向内側にすることが耐久性向上の上で好ましい。なお、タイヤ最大幅部９は、ＪＡＴＭＡイヤーブックに基づき、タイヤ総幅から、タイヤの側面の模様、文字などを除いた断面幅の最大部とする。

本発明において、領域Ａ〜Ｃのインナーライナーは、無機充填材の配合量が異なる複数のゴム組成物から形成されるが、それぞれのゴム組成物は、ゴム成分が、ハロゲン化ブチルゴム及びジエン系ゴムから形成されることで共通する。

ハロゲン化ブチルゴムとしては、例えば、臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）、塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）、イソブチレンとパラメチルスチレンを含む共重合体の塩素化物又は臭素化物が挙げられる。

ジエン系ゴムとしては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、各種ブタジエンゴム（ＢＲ）、各種スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム、イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム等が挙げられ、これらは、単独で用いても、又は二種以上を共に用いてもよい。これらのうち、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴムが好ましい。

本発明において、インナーライナーを形成するゴム組成物のゴム成分のハロゲン化ブチルゴム／ジエン系ゴムの配合比は、重量比で６０〜９０／４０〜１０にすることが好ましい。とりわけ、領域Ｃのインナーライナーのゴム組成物におけるハロゲン化ブチルゴム／ジエン系ゴムの配合比は、重量比で７０〜８０／３０〜２０にすることがより好ましい。ハロゲン化ブチルゴム／ジエン系ゴムの配合比を、このような重量比の範囲内にすることにより、インナーライナーの空気圧保持性を向上することができる。具体的に、インナーライナーを形成するゴム組成物のゴム成分は、ハロゲン化ブチルゴムを、好ましくは６０〜９０重量部、より好ましくは７０〜８０重量部にし、ジエン系ゴムを、好ましくは１０〜４０重量部、より好ましくは２０〜３０重量部にするとよい。

上述したゴム成分に鱗片状粉末の無機充填材を配合することにより、ゴム組成物の耐空気透過性を高くし、インナーライナーの空気圧保持性を向上すると共に、ハロゲン化ブチルゴムの配合量を少なくすることが可能になるので、生産コストを削減することができる。鱗片状粉末の無機充填材は、特に制限されるものではないが、例えばクレイ、マイカ、カオリン、長石、シリカ、タルク、セリサイト、ガラスフレーク、合成ハイドロタルサイト、各種金属箔、黒鉛、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、窒化ホウ素、板状酸化鉄、板状炭酸カルシウム、板状水酸化アルミニウム及びアルミナの含水複合体、などが挙げられる。これらの無機充填材は、単独で用いても、又は二種以上を共に用いてもよい。これらの中ではクレイ、タルクが好ましい。

無機充填材の形状としては、鱗片の面方向から見たときのアスペクト比が３〜３０であるものが好ましく、より好ましくは５〜２０にするとよい。この比が、３未満であると耐空気透過性の改良効果が十分でなく、３０を超えるとゴム成分への分散性が低下し、むしろ耐空気透過性が悪化することがある。

本発明において、領域Ａ及びＢのインナーライナーを形成するゴム組成物は、ハロゲン化ブチルゴムとジエン系ゴムとからなるゴム成分１００重量部に対し、鱗片状粉末の無機充填材が１０〜３０重量部を配合したものが好ましく、より好ましくは１０〜２０重量部配合するとよい。領域Ａ及びＢのゴム組成物中の無機充填材の配合量をこのような範囲にすることにより、空気圧保持性を向上すると共に、ハロゲン化ブチルゴムの配合量を少なくし、コスト削減することができる。

また、領域Ｃのインナーライナーを形成するゴム組成物は、鱗片状粉末の無機充填材を、領域Ａ及びＢのゴム組成物よりも少なく、かつハロゲン化ブチルゴムとジエン系ゴムとからなるゴム成分１００重量部に対し、０〜２０重量部配合することが好ましく、より好ましくは０〜１０重量部にするとよく、０であってもよい。領域Ｃのインナーライナーを形成するゴム組成物の配合をこのような範囲にすることにより、無機充填材による耐屈曲疲労性の低下を抑制し、インナーライナーの空気圧保持性を向上することができる。

インナーライナーを形成するゴム組成物には、鱗片状粉末の無機充填材のほか、必要に応じてカーボンブラック、各種樹脂、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、可塑剤、その他タイヤゴム用に一般的に配合可能な各種添加剤を配合することができる。これら添加剤の配合量は、本発明の目的に反しない限り、周知の配合量とすることができる。

本発明において、未加硫タイヤを成形する際は、インナーライナーのタイヤ周方向両端部の接合部は、ラップスプライス又はバットスプライスのいずれでもよい。ラップスプライスにする場合は、図２に示すように、ラップ量ｗを、５ｍｍ以下、０超にすることが好ましく、より好ましくは０〜２ｍｍにするとよい。ラップ量ｗを５ｍｍ以下、０超にすることにより、鱗片状粉末の無機充填材を配合したゴム組成物をインナーライナーに使用する場合に、その使用量を極力少なくしながら、接合部におけるクラックの発生を抑制することができる。

また、バットスプライスにする場合は、図３に示すように、そのバット面を傾斜面とし、インナーライナー面方向に対する傾斜角θを、６０°以下、２０°以上にすることが好ましく、より好ましくは３０°〜４５°にするとよい。傾斜角θを６０°以下、２０°以上にすることにより、良好な加工性及び作業性を維持しながら接合部におけるクラックの発生を抑制することができる。

以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

図１のタイヤ構造において、領域Ａ，Ｂ及びＣのインナーライナーを形成するゴム組成物として、表１に示す配合からなる４種類のゴム組成物（組成物１〜４）を調製し、これら４種類のゴム組成物を使用して、インナーラーナーの構成を表２に示すように異ならせて、タイヤサイズ２０５／４５Ｒ１６の６種類の空気入りタイヤ（従来例、実施例１〜３、比較例１、２）を製作した。

得られた６種類の空気入りタイヤを、下記の試験方法により空気圧保持性及び耐久性を評価し、その結果を表２に示す。

空気圧保持性
供試タイヤを、リムサイズ１６×７Ｊのリムに装着し、空気圧２３０ｋＰａに充填し、常温にて２４時間放置してタイヤを成長・安定させた後、空気圧２３０ｋＰａに再調整し、２ヶ月間放置後の内圧を測定した。測定結果は、従来例を１００とする指数値で示した。この値が大きいほど空気圧保持性が良好であることを示す。

耐久性
ＪＩＳ Ｄ４２３０の耐久性試験に基づいて、リムサイズ１６×７Ｊのリムに装着し、空気圧２３０ｋＰａに充填した供試タイヤをドラム試験機に装着し、１２０００ｋｍ走行後にタイヤ内面を目視観察し、内面サイド部（領域Ｃ）及びインナーライナー接合部におけるクラック発生の有無を下記の基準により評価した。

◎ クラック発生が０
○ クラック発生が１〜２箇所
△ クラック発生が３〜５箇所
× クラック発生が６箇所以上

なお、表１において、屈曲疲労性、耐空気透過性及び接着性は、それぞれ下記の試験方法により測定した。また、各ゴム組成物に使用した原材料の種類を下記に示す。
Ｂｒ−ＩＩＲ：臭素化ブチルゴム、JAPAN BUTYL CO., LTD. 社製EXXON BROMOBUTYL 2255
ＮＲ：天然ゴム、天然ゴムＴＳＲ２０
ＣＢ：カーボンブラック、東海カーボン社製ＧＰＦカーボンＨＴＣ＃Ｇ
クレイ：ケンタッキーテネシークレイカンパニー社製カオリンクレイ、アスペクト比は１５
樹脂：ＡＩＲ ＷＡＴＥＲ ＩＮＣ．社製ＦＲ−１２０
プロセスオイル：昭和シェル石油社製エキストラクト４号Ｓ
ステアリン酸：日本油脂社製ビーズステアリン酸ＹＲ
硫黄：細井化学工業社製油処理イオウ（油含量：５重量％）
加硫促進剤：三新化学工業社製ジベンゾチアジルジスルフィド（サンセラーＤＭ−ＰＯ）

屈曲疲労性
デマッチャー試験法により、室温、４０ｍｍストロークの条件下でサンプルが破断するまでの回数を測定し、ゴム組成物２を１００とする指数値で示した。この値が大きいほど耐屈曲疲労性は良好であることを示す。

耐空気透過性
ＪＩＳ Ｋ７１２６のＡ法（差圧式）に準拠し、４種類のゴム組成物により成形したシートの空気透過係数を測定し、その逆数を取って、ゴム組成物２を１００とする指数値で示した。この値が大きいほど耐空気透過性は良好であることを示す。

接着性
ＪＩＳ Ｋ６２５６の接着試験法に準拠し、４種のゴム組成物の剥離力を測定し、ゴム組成物２を１００とする指数値で示した。この値が大きいほど接着性は良好であることを示す。

本発明の空気入りタイヤの実施形態の一例を示す子午線方向断面図である。 本発明の空気入りタイヤにおけるインナーライナーのタイヤ周方向の接合部の実施形態の一例を示す赤道方向の部分断面図である。 本発明の空気入りタイヤにおけるインナーライナーのタイヤ周方向の接合部の実施形態の他の例を示す赤道方向の部分断面図である。

符号の説明

１ トレッド部
２ サイド部
３ ビード部
６ インナーライナー
７ ビードフィラー
８ ベルト層
９ タイヤ最大幅

Claims (7)

1. トレッド部にベルト層が、ビード部に硬質のビードフィラーがそれぞれ配置され、かつ前記トレッド部から左右両側の前記ビード部に至るタイヤ内面に、ハロゲン化ブチルゴムとジエン系ゴムからなるゴム成分を主成分とするインナーライナーを内貼りした空気入りタイヤにおいて、
   前記インナーライナーのうち、前記トレッド部に対応する領域Ａと前記ビード部に対応する領域Ｂを、前記ハロゲン化ブチルゴムとジエン系ゴムからなるゴム成分に鱗片状粉末の無機充填材を配合したゴム組成物で形成し、前記トレッド部とビード部との中間のサイド部に対応する領域Ｃを、前記ゴム成分に対する前記無機充填材の混合率が前記ゴム組成物よりも少ないか又は０のゴム組成物により形成した空気入りタイヤ。
2. 前記領域Ｃの前記領域Ａとの境界を前記ベルト層の最大幅端部と二番目の幅端部との中間に配置し、前記領域Ｂとの境界をタイヤ最大幅よりも前記ビード部寄りに配置した請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ビードフィラーの径方向外端がタイヤ最大幅よりタイヤ径方向内側に位置した空気入りタイヤであって、前記領域Ｃの前記領域Ｂとの境界を前記ビードフィラーの径方向外端よりもタイヤ径方向内側に配置した請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記領域Ｃのインナーライナーを形成するゴム組成物のゴム成分のハロゲン化ブチルゴム／ジエン系ゴムの配合比を、重量比で６０〜９０／４０〜１０にした請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記無機充填材を鱗片の面方向から見たときのアスペクト比が３〜３０である請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記インナーライナーのタイヤ周方向両端部の接合部をラップスプライスとし、そのラップ量を５ｍｍ以下、０超にした請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
7. 前記インナーライナーのタイヤ周方向両端部の接合部をバットスプライスとし、そのバット面のインナーライナー面方向に対する傾斜角を６０°以下、２０°以上にした請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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