JP5124524B2 - サイド補強式ランフラットタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、微細炭素繊維を含有するゴム組成物から構成される空気入りタイヤに関し、特に、かかるゴム組成物が、サイドウォール部に配設されるサイド補強ゴム（「サイド補強層」ということがある。）、又はサイド補強ゴムとその外側のタイヤ表面のサイドゴムとを構成する空気入りタイヤに関し、空気入りタイヤのランフラット耐久性の向上に関する。

（１）サイド補強ゴムを持つランフラットタイヤを車輌に取り付け、内圧がゼロになった場合、すなわちランフラット状態では、車輌の停止、走行にかかわらず車重をサイド補強ゴムで支える。
（２）ランフラット状態で車輌を走行させると、車重によるサイド補強ゴムへの歪入力及び走行による動的入力等によって、ゴムの自己発熱によりゴムの強力が低下する。特に、ランフラット走行時の入力を超えた場合には、サイド補強ゴムの破壊に至る。本発明では、ランフラット状態からサイド補強ゴムの破壊までの時間又は距離をランフラット耐久性と定義する。
（３）前述の問題を解決し、よりランフラット耐久性を向上させるためには、ゴムの自己発熱、すなわち損失正接（ｔａｎδ）の低減、サイド補強ゴムへの歪の減少又は耐熱性を有する配合剤を添加する等の手段がとられてきた（例えば、特許文献１参照）。

電気及び電子機器に用いられるシリコーンゴム組成物に、カーボンナノチューブを配合することが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−１４４８２７号公報 特開２０００−３０２９７０号公報

本発明者は、空気入りタイヤにおいては、上述の特許文献１のようないずれの方法を用いても、ランフラット走行末期におけるサイド補強ゴムの破壊が、サイド補強ゴム全体ではなく、一部分の自己発熱、温度上昇による強力の低下に起因してしまうことを見出した。

本発明者は、サイド補強ゴムにより車重を支持するランフラットタイヤにおいては、ランフラット走行中の各種の動作、すなわち直進、曲折、停止等によりサイド補強ゴムの温度分布が均一でなくなり、一部分の温度上昇による強力低下によって、サイド補強ゴムが破壊し易くなることを知見した。

なお、上述の特許文献２は、電気及び電子機器に用いられるシリコーンゴム組成物に関するものであり、空気入りタイヤ用のゴム組成物にカーボンナノチューブを配合した場合に、安定な走行に支障をきたす耐久性、特に、ランフラット耐久性等の問題の解消ができるかどうかを示すものではない。

本発明の課題は、一部分において起こるタイヤの温度上昇による強力低下を防ぐことによって、空気入りタイヤの耐久性を向上させることである。

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置されるビードフィラーゴム及びカーカス層と、該カーカス層のタイヤ半径方向外側に配置されるトレッドゴムと、該トレッドゴムの左右に配置される一対のサイドゴムと、該サイドゴムの内側に配設されるサイド補強ゴムとを具備してなる空気入りタイヤであって、少なくとも一部のゴムが、微細炭素繊維を含有するゴム組成物からなる空気入りタイヤに関し、特に、サイドゴムが、０．５〜５０μｍの平均長さ及び０．５〜５００ｎｍの平均直径の炭素繊維を含有するゴム組成物からなり、前記ゴム組成物中に、１００質量部のゴム成分に対して２〜２０質量部の前記炭素繊維が含有されていることを特徴とするサイド補強式ランフラットタイヤに係るものである。

本発明者は、前記の問題、すなわち、サイド補強ゴムの一部分の温度上昇による強力低下を解決すべく、種々のタイヤを試作し、検討した。

その結果、サイド補強ゴムを構成するゴム部材、又は更にその外表面を構成するゴム部材に、微細な炭素繊維を含有させることにより、耐久性に優れた空気入りタイヤが得られることを突き止め、本発明に至った。

本発明は、微細炭素繊維を含有するゴム組成物が、タイヤゴムの放熱特性を向上させ、サイド補強ゴム等の局所的な温度の集中が防止され、サイド補強ゴム等の耐久性が向上し、結果として、ランフラット耐久性等に優れた空気入りタイヤが得られるという知見に基づくものである。

本発明では、微細炭素繊維とは、タイヤの一部のゴム組成物に含有させた場合に、タイヤの局所的な温度の集中が防止され、ランフラット耐久性等のような耐久性に優れた空気入りタイヤが得られるものである。

本発明によれば、少なくとも一部のゴムが微細炭素繊維を含有するゴム組成物からなり、かかるゴムがタイヤの温度分布をより一層均一にさせるように働き、タイヤの一部への温度集中を防ぐことにより、空気入りタイヤの耐久性を著しく向上させる。

特に、サイド補強ゴムに微細炭素繊維を配合させた空気入りタイヤは、熱伝導性の高さによって、タイヤの温度集中を防ぎ、ランフラット耐久性を向上させることができる。さらに、サイド補強ゴムに加え、その外表面のサイドゴムに微細炭素繊維を配合させた場合、走行による空冷効果により、より一層ランフラット耐久性を向上させることができる。

本発明の一例の空気入りタイヤの部分断面図である。

本発明の実施をする形態について説明する。
（１）空気入りタイヤ
サイドウォール部に配設されるサイド補強ゴムを具備してなる。サイド補強ゴムは、タイヤの内圧がゼロになった場合、すなわち、ランフラット状態においても、車重が支えられるようにサイドウォール部に配設されるゴム部材である。かかるサイド補強ゴムを備えるタイヤは、安全タイヤや、ランフラットタイヤとも称される。
（２）微細炭素繊維

空気入りタイヤの少なくとも一部のゴムは、微細炭素繊維を含有するゴム組成物からなる。微細炭素繊維は、タイヤにおいて、温度の局所的な集中を防ぐ働きをする。

微細炭素繊維は、０．５〜５００ｎｍの平均直径、及び０．５〜５０μｍの平均長さを有することができる。平均直径が５００ｎｍを超えるか、又は平均長さが５０μｍを超える場合、十分な耐久性が得られなくなる可能性がある。

耐久性及びゴム組成物の製造上の観点からは、特に、１〜４００ｎｍの平均直径が好ましい。また、特に、１〜４０μｍの平均長さが好ましい。さらに、好ましくは、１０以上、より一層好ましくは、１５以上のアスペクト比を有する。

微細炭素繊維は、タイヤの温度の局所的な集中を防ぐ働きをする限り、種々の炭素繊維を用いることができる。例えば、昭和電工（株）製の「ＶＧＣＦ−Ｇ」（商標）のようなカーボンナノファイバー（カーボンナノチューブを除く）、ＭＴＲ社製の「多層カーボンナノチューブ」（商標）のようなカーボンナノチューブ等が好適に用いられる。

微細炭素繊維の配合量は、ゴム成分１００質量部に対して２〜２０質量部が好ましい。この範囲内で、タイヤ耐久性の向上が十分に発揮される。放熱特性とゴム物性とを勘案すれば、５質量部以上が好ましく、５〜２０質量部が特に好ましい。
（３）サイド補強ゴム

微細炭素繊維を含有するゴム組成物からなることができる。サイド補強ゴムの形状、厚さ、配置、組成等は、特に制限されることはなく、通常のものを用いることができる。サイド補強ゴムは、機能が異なるような複数のゴム部材からなってもよい。

サイド補強ゴムに配合される微細炭素繊維は、熱伝導性に優れるため、サイド補強ゴム内の温度分布がより均一になる。これによって、サイド補強ゴム内の一部での温度集中が防止でき、サイド補強ゴムの破壊を抑制し、ランフラット耐久性を向上させることができる。

好ましくは、サイド補強ゴムは、サイドウォール部の内側において６〜１３ｍｍの最大厚さを有する。
（４）ビードフィラーゴム

空気入りタイヤは、代表的には、左右一対のビード部を備え、かかるビード部のタイヤ半径方向外側には、ビードフィラーゴムとカーカス層とが配置される。ビードフィラーゴムは、微細炭素繊維を含有するゴム組成物からなることができる。

ビードフィラーゴムは、形状、厚さ、配置、組成等、特に制限されることはなく、通常のものを用いることができ、機能が異なるような複数のゴム部材からなってもよい。
（５）サイドゴム

空気入りタイヤは、代表的には、カーカス層のタイヤ半径方向外側に、トレッド部が配置され、該トレッド部の左右に一対のサイドウォール部が配置される。サイドウォール部では、少なくともその表層がサイドゴムからなる。サイドゴムは、微細炭素繊維を含有するゴム組成物からなることができる。

サイドゴムは、形状、厚さ、配置、組成等、特に制限されることなく、通常のものを用いることができる。サイドゴムは、機能が異なるような複数のゴム部材からなってもよい。

サイド補強ゴムの外表面側に存在する表層ゴム部材、特にサイドゴムに微細炭素繊維を配合すると、サイド補強ゴムで発生した熱がサイドゴムの外表面に到達し、車輌の走行による風により冷却されることで、サイド補強ゴムの温度上昇を抑制し、更にランフラット耐久性を向上させることができる。

図面を参照して、本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の一例の空気入りタイヤの部分断面図である。
図１に示すように、空気入りタイヤ１はビード部２とトレッド部３とサイドウォール部４とを備える。ビード部２、トレッド部３及びサイドウォール部４のいずれかにおいて、その少なくとも一部のゴムは微細炭素繊維を含有するゴム組成物からなる。

ビード部２は、リング状のビードコア２Ａを備え、そのタイヤ半径方向外側には、ビードフィラーゴム２Ｂとカーカス層５とが配置される。カーカス層５のタイヤ半径方向外側には、ベルト層６が配置されており、ベルト層６のタイヤ半径方向外側には、トレッド部３が配置されている。トレッド部３の左右には、一対のサイドウォール部４（図１では片側を示す。）が配置されている。

カーカス層５は、図１に示すように、複数のコードを被覆したゴムプライ５Ａ及び５Ｂからなることができる。ゴムプライ５Ａの両端部はビードコア２Ａの周りで折り返されて折り返し端部を形成している。ゴムプライ５Ａの折り返し端部の中には、ビードフィラーゴム２Ｂが位置している。ゴムプライ５Ｂは、ゴムプライ５Ａの折り返し端部の外側で、サイドウォール部４内に配置されている。

サイドウォール部４は、表面側がサイドゴム４Ａからなり、その内側はサイド補強ゴム４Ｂによって補強されている。サイド補強ゴムは、ゴムプライ５Ａ及び５Ｂの内側、外側及びそれらの間のいずれかの位置に配置することができ、ビード部２の上方からサイドウォール部４を介してサイドウォール部下方に至るタイヤサイド部の少なくとも一部に設けることができる。サイド補強ゴム４Ｂは、図１に示すように、代表的に、ゴムプライ５Ａのサイドウォール部４の内側外周方向面に配置される。

実施例及び比較例に基づいて、本発明をより一層詳細に説明する。
（参考例１、２、実施例１〜４）
図１に示すような空気入りタイヤを製造する。
これらの例の空気入りタイヤは、表１に示す配合Ａ又は配合Ｂからなるサイド補強ゴム、及び表１に示す比較配合２、配合Ｃ又は配合Ｄからなるサイドゴムを備える。それぞれの配合の組合せは、表２に示すように、参考例１（サイド補強ゴム：サイドゴム＝配合Ａ：比較配合２）、参考例２（配合Ｂ：比較配合２）、実施例１（配合Ａ：配合Ｃ）、実施例２（配合Ａ：配合Ｄ）、実施例３（配合Ｂ：配合Ｃ）及び実施例４（配合Ｂ：配合Ｄ）である。なお、用いる微細炭素繊維の径、平均長等を表３に示す。

（比較例１）
参考例１において、サイド補強ゴムを配合Ａから比較配合１に変える以外は、参考例１と同様にして空気入りタイヤを製造する。

（ランフラット耐久性）
参考例１、２、実施例１〜４及び比較例１で得られる空気入りタイヤについて評価する。ランフラット耐久性は、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い、この際の故障発生までの走行距離で示す。結果を表２に示す。なお、評価は、比較例１の場合を１００とした指数で表す。値が高いほどランフラット耐久性が良好である。

表２に示されるように、サイド補強ゴム又はサイドゴムのいずれかのゴム組成物に微細な炭素繊維を配合した空気入りタイヤは、ランフラット耐久性が著しく向上する。微細炭素繊維の径、平均長等の違いにより、放熱効果が異なる。特に、昭和電工（株）製の「ＶＧＣＦ−Ｇ」（商標）のようなカーボンナノファイバーが、ＭＴＲ社製の「多層カーボンナノチューブ」（商標）のようなカーボンナノチューブよりも、良好なランフラット耐久性を示す。

本発明によれば、少なくとも一部のゴムが微細炭素繊維を含有するゴム組成物からなり、かかるゴムがタイヤの温度分布をより一層均一にさせるように働き、タイヤの一部への温度集中を防ぐことにより、空気入りタイヤの耐久性を著しく向上させる。

１ 空気入りタイヤ
２ ビード部
３ トレッド部
４ サイドウォール部

Claims (3)

1. 左右一対のビード部と、該ビード部にタイヤ半径方向外側に配置されるビードフィラーゴム及びカーカス層と、該カーカス層のタイヤ半径方向外側に配置されるトレッドゴムと、該トレッドゴムの左右に配置される一対のサイドゴムと、該サイドゴムの内側に配設されるサイド補強ゴムとを具備してなるサイド補強式ランフラットタイヤであって、
   サイドゴムが、０．５〜５０μｍの平均長さ及び０．５〜５００ｎｍの平均直径の炭素繊維を含有するゴム組成物からなり、前記ゴム組成物中に、１００質量部のゴム成分に対して２〜２０質量部の前記炭素繊維が含有されていることを特徴とするサイド補強式ランフラットタイヤ。
2. 前記炭素繊維がカーボンナノファイバー又はカーボンナノチューブである請求項１記載のサイド補強式ランフラットタイヤ。
3. 左右一対のビード部と、該ビード部にタイヤ半径方向外側に配置されるビードフィラーゴム及びカーカス層と、該カーカス層のタイヤ半径方向外側に配置されるトレッドゴムと、該トレッドゴムの左右に配置される一対のサイドゴムと、該サイドゴムの内側に配設されるサイド補強ゴムとを具備してなるサイド補強式ランフラットタイヤの製造方法であって、
   サイド補強式ランフラットタイヤのサイドゴムに、０．５〜５０μｍの平均長さ及び０．５〜５００ｎｍの平均直径の炭素繊維を、１００質量部のゴム成分に対して２〜２０質量部配合することを特徴とするサイド補強式ランフラットタイヤの製造方法。

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