JP5138913B2

JP5138913B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5138913B2
Application number: JP2006251698A
Authority: JP
Inventors: 英明高橋
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2006-09-15
Filing date: 2006-09-15
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2026-09-15
Also published as: JP2008068831A

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、より詳しくは、タイヤ内面からタイヤ剛性に異方性を持たせることで操縦安定性を向上した空気入りタイヤに関する。

従来、空気入りタイヤのインナーライナーは、タイヤの空気漏れを防止し空気圧を一定に保つために、ブチルゴムやハロゲン化ブチルゴム等の空気透過性の低いゴム成分を使用したゴム組成物が用いられている。

例えば、自動車における大きな技術課題の一つである燃費の低減に対応するため、さらなる低空気透過性のインナーライナー用ゴム組成物の開発が求められ、インナーライナーを薄肉化することでタイヤの軽量化が図られている。

しかしながら、インナーライナーは、タイヤの運動性能、特に操縦安定性などの向上に対して直接的寄与を目的に配置されるものではなく、また操縦安定性向上に関して言及された技術例も見られない。

下記特許文献１には、トレッド部のインナーライナー内腔面に、タイヤ周方向あるいは軸方向に沿う特定範囲の引張剛性を有する補強シートを配して、乗り心地を損ねることなく操縦安定性を向上することが記載されているが、インナーライナーは空気保持性が重視され、走行時の引張や圧縮変形に対して実質的な抵抗力を示すことがなく操縦安定性の向上には何ら寄与しないとされている。
特開２００６−１５１３２８号公報

本発明は、以上のような実情に鑑み、特定のゴム組成物からなるインナーライナーを備え、空気保持性を維持しながら操縦安定性、特に高速直進性に優れた空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、空気入りタイヤのインナーライナーに異方性を持たせることで、タイヤ内面からタイヤ周方向及び径方向の剛性を高レベルで維持できるという知見から、インナーライナー用ゴム組成物にシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを特定量配合することで、インナーライナーの空気保持性を損なうことなく操縦安定性に寄与できることを見出したものである。

すなわち、本発明は、ブチルゴム及び／又はハロゲン化ブチルゴム４０重量部以上とジエン系ゴムとからなるゴム成分１００重量部に対し、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを１．０重量部以上、３．０重量部未満含有するゴム組成物を所定の厚みに圧延加工しインナーライナーに用い、該インナーライナーの列理方向をタイヤ周方向に沿って配し加硫成形したことを特徴とする空気入りタイヤである。

本発明の空気入りタイヤは、前記インナーライナーのタイヤ周方向の動的弾性率Ｅ’ｐとタイヤ径方向の動的弾性率Ｅ’ｒとの比（Ｅ’ｐ／Ｅ’ｒ）が１．１以上であることが好ましい。

本発明の空気入りタイヤによれば、タイヤ内面に配されたインナーライナーがタイヤ周方向と径方向とで異方性を持つようになり、すなわちタイヤ周方向剛性を径方向剛性よりも高いレベルでタイヤ内面から保つことで、タイヤの操縦安定性を向上し、特に高速直進性に優れたものとすることができ、汎用タイヤは勿論のこと高速走行に供される高性能タイヤ、レーシングタイヤなどの競技用タイヤに特に好適に供することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１は本発明にかかる空気入りタイヤ１の半断面図であり、乗用車用ラジアルタイヤに適用された例を示している。

空気入りタイヤ１は、一対のビード部４に夫々埋設されたビードコア５の周りにタイヤ内側から外側に折り返して係止されたポリエステルなどの有機繊維コードを用いた１枚のカーカスプライからなるカーカス６と、該カーカス６のクラウン部外周に位置するトレッド部２と、該カーカス６のサイド部に位置するサイドウォール部３と、前記トレッド部２の内側でカーカス６との間に配されたスチールコードを用いた２枚のベルトプライからなるベルト７と、該ベルト７の外周にタイヤ周方向にらせん状に巻回されたナイロンコードからなるキャッププライ８を備えている。

インナーライナー１０は、タイヤ内周面のトレッド部２とサイドウォール部３及びビード部４を覆って配置され、タイヤ１がリムに組み込まれ内圧が充填された際、タイヤ１の空気圧を保持する。

本発明において、前記インナーライナー１０に使用されるゴム組成物は、ゴム成分としてガス透過係数の小さいブチルゴム（ＩＩＲ）及び／又はハロゲン化ブチルゴム（Ｘ−ＩＩＲ）４０重量部以上とジエン系ゴムとが用いられる。

Ｘ−ＩＩＲのハロゲンＸとしては、通常ゴム成分に使用されるハロゲンであれば特に限定されることはないが、一般的には塩素、臭素が挙げられる。

本発明にかかるインナーライナーにおいては、ＩＩＲ単独では、ビード部やカーカスなどの隣接ゴムとインナーライナーゴムとの接着性が劣ったり、加硫速度が遅れるなどの欠点があるので、これらを改善する観点から、Ｘ−ＩＩＲの使用が好ましく、ＩＩＲとＸ−ＩＩＲとを任意の比率でブレンド使用することもできる。

これらのＸ−ＩＩＲは、市販品として、ＪＳＲ（株）、エクソン社、バイエル社などの各種グレードのクロロブチルゴム、ブロモブチルゴムを使用することができる。

前記ＩＩＲ及び／又はＸ−ＩＩＲは、ゴム成分１００重量部中に少なくとも４０重量部以上含まれることが空気保持性の点から必要であり、好ましくは５０重量部以上である。なお、ＩＩＲ及び／又はＸ−ＩＩＲの含有量が９５重量部を超えると、隣接するゴムとの接着性及びゴム組成物の加工性が低下する傾向にある。

また、ジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）およびスチレンイソプレンブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）等が挙げられ、これらの群から選ばれた少なくとも１種類が使用できる。特に、ＮＲ、ＩＲ、ＢＲが、ＩＩＲやＸ−ＩＩＲの接着性や加硫速度の改善に効果があり好ましい。

本発明にかかるインナーライナー用のゴム組成物は、前記ゴム成分１００重量部に対し、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン（以下、ｓｙｎ−１，２−ＰＢという）を１．０重量部以上、３．０重量部未満含有する。

ｓｙｎ−１，２−ＰＢを配合することにより、結晶性のｓｙｎ−１，２−ＰＢ成分がゴム組成物中に分散し、ゴム組成物の剛性を高めることができる。さらに、このゴム組成物をロール、カレンダー等で圧延加工することでｓｙｎ−１，２−ＰＢが列理方向に配向し、得られたインナーライナーに異方性を持たせることができる。

ゴム成分中のｓｙｎ−１，２−ＰＢ成分の含有量が１．０重量部未満では該成分がもたらす効果が現れず、すなわち圧延により得られたインナーライナー内でのｓｙｎ−１，２−ＰＢの配向量が少なく、狙いとする異方性が得られない。また、３．０重量部以上になるとｓｙｎ−１，２−ＰＢ成分が異物化し空気保持性の低下、またゴム硬度上昇によるライナーの割れ、走行中のライナージョイント部に接着破壊が発生しやすくなる。従って、ｓｙｎ−１，２−ＰＢを所定範囲内でゴム成分に配合することで、インナーライナーの空気保持性を確保しながら、異方性を引き出すことができる。

上記ｓｙｎ−１，２−ＰＢは、特公昭５３−３９９１７号公報、特公昭５４−５４３６号公報、特公昭５６−１８００５号公報などに記載の重合方法により得ることができる。

また、ｓｙｎ−１，２−ＰＢとしては、ｓｙｎ−１，２−ＰＢで変性されたシス−１，４−ポリブタジエンゴムを利用することもできる。

前記ｓｙｎ−１，２−ＰＢで変性されたシス−１，４−ポリブタジエンゴムは、特開昭５５−３１８０２号公報に記載される方法、すなわち有機溶媒中１，２−重合触媒の存在下で１，３−ブタジエンを重合した後、触媒を失活させて得られたｓｙｎ−１，２−ＰＢの重合液にシス−１，４−ポリブタジエンゴムの有機溶媒溶液を加えて撹拌混合し、混合液からｓｙｎ−１，２−ＰＢとシス−１，４−ポリブタジエンゴムの混合物を分離することによって得る方法、または特開平５−１９４６５８号公報に記載される方法、すなわち１，３−ブタジエンを最初に１，４−重合触媒の存在下で完全に転化させずに重合してシス１，４−ポリブタジエンにし、次いで重合系に１，２−重合触媒を投入して残余の１，３−ブタジエンを１，２−重合させる方法によって得ることができる。

また、これらのｓｙｎ−１，２−ＰＢで変性されたシス−１，４−ポリブタジエンゴムは、宇部興産（株）の商品名ＵＢＥＰＯＬ「ＶＣＲ」で入手することができ、例えば「ＶＣＲ６１７」が使用できる。

本発明にかかるゴム組成物には、前記ゴム成分とｓｙｎ−１，２−ＰＢのほかに、通常インナーライナー用ゴム組成物に用いられる配合剤、例えば、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、アルミナ、クレー、タルク、酸化マグネシウムなどの補強剤、オイルなどの可塑剤、ステアリン酸、石油樹脂類、硫黄、亜鉛華などの架橋剤、架橋助剤、加硫促進剤などを適宜配合することができる。

前記カーボンブラックの種類としては、特に制限はなく、たとえば、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦ、ＧＰＦ、ＦＥＦなどが挙げられる。中でも、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２０〜８０ｍ^２／ｇ、好ましくは２５〜５０ｍ^２／ｇを有するものが望ましい。カーボンブラックの配合量は、ゴム成分１００重量部に対して、２０〜８０重量部であることが好ましい。カーボンブラックの配合量が２０重量部未満では、補強効果が小さくなる傾向があり、８０重量部を超えると、ゴム粘度が上昇し、混練時や圧延時の加工性が低下する傾向がある。

上記ゴム組成物は、通常のゴム用混練装置、例えば、ロール、バンバリーミキサー、ニーダーなどを用いて混練りすることにより得られる。

前記ゴム組成物をインナーライナーに加工する方法は、特に制限されないが、通常はゴム圧延用の２〜４本のロールを備えたカレンダー装置により、所定厚みのシート状に圧延加工されるのが一般的である。

上記の圧延加工により、ゴム組成物中のｓｙｎ−１，２−ＰＢ成分は列理方向に配向することで、ゴム物性に異方性が現れたインナーライナー材料が得られる。すなわち、列理方向に高剛性が付与され、反列理方向には列理方向よりも低い剛性が付与される。

本発明の空気入りタイヤは、上記インナーライナー材料の列理方向をタイヤの周方向に配して常法によりグリーンタイヤを成型し、加硫することで製造することができ、タイヤ周方向と径方向とで異方性を持たせ、周方向の剛性をタイヤ内面から高く維持した空気入りタイヤとすることができる。

本発明の空気入りタイヤは、該加硫タイヤから採取されたインナーライナーゴムを試料として、タイヤ周方向で測定した動的弾性率Ｅ’ｐとタイヤ径方向で測定した動的弾性率Ｅ’ｒとにより剛性レベルを定量化することができる。

そして、本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向の動的弾性率Ｅ’ｐとタイヤ径方向の動的弾性率Ｅ’ｒとの比（Ｅ’ｐ／Ｅ’ｒ）が１．１以上であることが好ましく、タイヤ内面からタイヤ周方向の剛性をタイヤ径方向の剛性より高めることができる。

このようにタイヤ周方向の剛性が高めることにより、タイヤの操縦安定性が向上し、特に高速直進性に優れたタイヤとなる。上記の比Ｅ’ｐ／Ｅ’ｒが１．１未満では、タイヤ内面からの剛性差が小さく操縦安定性の向上が十分満足できない。

以下に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。なお、実施例および比較例に用いたゴム成分、配合剤は以下の各材料である。

［材料］
・ブロモブチルゴム：バイエル社製、ブロモブチル２０３０
・天然ゴム：タイ製、ＲＳＳ＃３
・ＶＣＲ：宇部興産（株）製、ＶＣＲ６１７（ｃｉｓ−１，４−ポリブタジエン成分：８３％、ｓｙｎ−１，２−ＰＢ成分：１７％）
・カーボンブラックＧＰＦ：東海カーボン（株）製、シーストＶ
・アロマオイル：（株）ジャパンエナジー製、ＪＯＭＯプロセスＸ−１４０
・石油樹脂：冨士興産（株）製、フッコールレジン１２０
・ステアリン酸：花王（株）製、ルナックＳ−２５
・加硫促進剤ＮＳ：三新化学工業（株）製、サンセラーＮＳ−Ｇ
・加硫促進剤ＤＭ：三新化学工業（株）製、サンセラーＤＭ−Ｇ
・硫黄：鶴見化学（株）製、粉末硫黄
・亜鉛華：堺化学工業（株）製、酸化亜鉛２種

表１に示すそれぞれの配合処方（重量部）に従い、硫黄、亜鉛華および加硫促進剤以外の配合剤とゴム成分を常法によりバンバリーミキサーで混練りをしてマスターバッチを作成した。そののち、該マスターバッチに硫黄、亜鉛華、加硫促進剤を配合し、バンバリーミキサーにて混練りして、各未加硫ゴム組成物を得た。

得られた各ゴム組成物の空気透過性を評価した。次に、これらのゴム組成物を逆Ｌ型カレンダーにより圧延し、厚み０．５ｍｍのインナーライナーを作製した。このインナーライナーの圧延方向（列理方向）を、タイヤ周方向に沿って配したサイズ１９５／６５Ｒ１５９１Ｈの一般構造を有するラジアルタイヤを製造し、操縦安定性を評価した。また、各タイヤから採取したインナーライナーゴムの、タイヤ周方向及び径方向の動的弾性率（Ｅ’ｐ、Ｅ’ｒ）を測定し、その比（Ｅ’ｐ／Ｅ’ｒ）を求めた。それぞれの試験方法は下記の通りである。結果を表１に示す。

［空気透過性］
上記のゴム組成物を用いて、５０Ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力下で１６０℃、２０分間のプレス加硫により厚さ１ｍｍのゴムシートを作成し、ＪＩＳＫ７１２６に記載の差圧法（Ａ法）に準拠し空気透過性比を測定した。比較例１を１００とする指数表示で示し、値が小さいほど空気透過率が低く良好である。

［動的弾性率］
各タイヤのタイヤ周方向と径方向とから採取したインナーライナーゴムを０．３ｍｍ厚×５ｍｍ幅×１０ｍｍ長の短冊状試料に調製し、動的粘弾性スペクトロメーター（（株）上島製作所製）を用いて、初期歪１０％、動歪５％、周波数１５Ｈｚ、雰囲気温度２３℃において、各試験片についての動的弾性率Ｅ’を測定した。

［操縦安定性］
各ラジアルタイヤ４本をＪＩＳ規定の標準リムを用いて空気圧２００ＫＰａに調整し、「ＧＯＬＦＩＶ」に装着し、出願人所有のタイヤテストコースの操縦安定性評価用Ｄｒｙ路面にて、２名乗車時の操縦安定性を３名のテストドライバーによって官能評価した。比較例１を基準に「±０」として、比較例１よりもやや良い（ドライバーには操縦安定性の有意差が分かるが、同乗者には分からないレベル）を「＋１」、良い（同乗者にも分かるレベル）を「＋２」、やや劣る（ドライバーには操縦安定性の有意差が分かるが、同乗者には分からないレベル）を「−１」、劣る（同乗者にも分かるレベル）を「−２」として表に示した。

本発明にかかる実施例１、２のタイヤは操縦安定性が優れる。一方、ｓｙｎ−１，２−ＰＢの配合量の少ない比較例２は比較例１と操縦安定性に差がなく、配合量の多い比較例３は操縦安定性は優れるが、空気透過性が悪化しインナーライナーとしての役割を果たさなくなることが分かる。

本発明の空気入りタイヤは、乗用車用タイヤに使用でき、特に高速走行に供される高性能タイヤ、レーシングタイヤなどの競技用タイヤに好適である。

実施形態の空気入りタイヤの半断面図である。

符号の説明

１……空気入りタイヤ
２……トレッド部
３……サイドウォール部
４……ビード部
５……ビードコア
６……カーカス
７……ベルト
８……キャッププライ
１０……インナーライナー

Claims

ブチルゴム及び／又はハロゲン化ブチルゴム４０重量部以上とジエン系ゴムとからなるゴム成分１００重量部に対し、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを１．０重量部以上、３．０重量部未満含有するゴム組成物を所定の厚みに圧延加工しインナーライナーに用いたものであって、
圧延加工することで結晶性のシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンが列理方向に配向するようにし、また、この後の加硫成形により得られるインナーライナーには、この結晶性のシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンにより異方性を持たせたものであり、
圧延加工の際の列理方向を、加硫成形の際のタイヤ周方向に沿った方向とすることにより、前記インナーライナーのタイヤ周方向の動的弾性率Ｅ’ｐとタイヤ径方向の動的弾性率Ｅ’ｒとの比（Ｅ’ｐ／Ｅ’ｒ）が１．１以上となるようにした
ことを特徴とする空気入りタイヤ。
ブチルゴム及び／又はハロゲン化ブチルゴムが、ゴム成分１００重量部中に５０〜９５重量部含まれることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。