JP5173674B2

JP5173674B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5173674B2
Application number: JP2008214407A
Authority: JP
Inventors: 徹福本
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2008-08-22
Filing date: 2008-08-22
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2028-08-22
Also published as: JP2010047180A

Description

本発明は、バンドコードにレーヨンコードを用いることにより石油外資源率を高めつつバンド層の耐久性を向上しうる空気入りタイヤに関する。

例えば、乗用車用の空気入りタイヤには、高速耐久性や操縦安定性を高めるために、ベルト層の外側にバンド層が設けられる。このようなバンド層として、例えば、平行に配列された複数本のナイロンコードをトッピングゴムで被覆した帯状プライを、ベルト層のタイヤ半径方向外側を螺旋状に巻き付けることによって形成されたジョイントレスプライを用いたものが知られている。

また、近年、地球環境問題に鑑み、石油外資源率を高めたタイヤ（以下、「エコタイヤ」ということがある。）が注目されている（例えば、下記特許文献１参照）。

特開２００４−３５２９９５号公報

石油外資源率を高めるために、上記エコタイヤのバンド層には、石油資源であるナイロンコードに代えて、石油外資源である木材パルプを原料とするレーヨンコードを採用することが有効である。

しかしながら、レーヨンコードは、ナイロンコードに比べて破断強度が低いため、走行中に生じるバンド層の歪みによって破断しやすく、バンド層の耐久性が低下するという問題があった。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、バンド層にレーヨンコードを用いるとともに、そのトッピングゴムの複素弾性率Ｅ＊を４．０〜１０．０ＭＰａとすることを基本として、石油外資源率を高めつつ、バンド層の耐久性を維持しうる空気入りタイヤを提供することを主たる目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスと、該カーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部内方に配されるベルト層と、このベルト層のタイヤ半径方向外側に配されるバンド層とを有する空気入りタイヤであって、前記バンド層は、１本又は複数本のレーヨンコードを引揃えてトッピングゴムに埋設した帯状プライをタイヤ赤道に対して小角度で螺旋巻きすることにより形成されたジョイントレスプライを含むとともに、前記トッピングゴムの複素弾性率（Ｅ＊）が４．０〜１０．０ＭＰａであることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、前記トッピングゴムのゴムポリマーは、天然ゴム及びエポキシ化天然ゴムを含む請求項１記載の空気入りタイヤである。

また請求項３記載の発明は、前記ゴムポリマーは、前記エポキシ化天然ゴムの比率が２０〜５０重量部である請求項２に記載の空気入りタイヤである。

本明細書において、ゴムの複素弾性率（Ｅ＊）はＪＩＳ−Ｋ６３９４の規定に準じ、次に示される条件で粘弾性スペクトロメータを用いて測定された値である。
初期歪：１０％
動歪み（振幅）：±２％
周波数：１０Ｈｚ
変形モード：引張
測定温度：７０°Ｃ

本発明の空気入りタイヤのバンド層には、石油外資源からなるレーヨンコードからなるジョイントレスプライが用いられる。従って、本発明の空気入りタイヤは、石油外資源率を高める。また、本発明の空気入りタイヤでは、前記レーヨンコードのトッピングゴムに、複素弾性率（Ｅ＊）が４．０〜１０．０ＭＰａの高弾性のゴムが採用される。このような、高弾性のトッピングゴムは、レーヨンコードからなるバンド層の歪みを軽減し、ひいては、レーヨンコードの破断を抑制しうる。従って、本発明の空気入りタイヤは、石油外資源率を高めつつバンド層の耐久性を維持しうる。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態の空気入りタイヤのタイヤ軸を含むタイヤ子午線断面図を示す。前記空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、このカーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内方に配されるベルト層７と、このベルト層７のタイヤ半径方向外側に配されるバンド層９とが設けられており、本実施形態では乗用車用のラジアルタイヤが例示される。

前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ赤道Ｃに対して例えば８０〜９０゜の角度で配列したラジアル構造の１枚以上（本実施形態では１枚）のカーカスプライ６Ａにより構成されている。該カーカスプライ６Ａは、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至るトロイド状の本体部６ａと、この本体部６ａに連なりかつビードコア５の廻りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部６ｂとを有する。なお本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、ビード部４の曲げ剛性を高めるために、ビードコア５からタイヤ半径方向外側に先細状でのびる硬質ゴムからなるビードエーペックス８が配される。

前記ベルト層７は、ベルトコードをタイヤ赤道Ｃに対して例えば１０〜４０゜の小角度で傾けて配列された少なくとも２枚、本例ではタイヤ半径方向内、外２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂをベルトコードが互いに交差する向きに重ね合わせて構成される。前記ベルトコードには、スチールコードが採用される。

前記バンド層９は、図２に示されるように、複数本のレーヨンコード１１を平行に引揃えてトッピングゴム１２に埋設した帯状プライ１０を、ベルト層７のタイヤ半径方向外側にタイヤ周方向に対して小角度（例えば５度以下）で螺旋巻きすることによって形成されたジョイントレスプライ９Ａを含んでいる。

また、図１の実施形態では、帯状プライ１０は、その側縁を互いに重ねながら巻付けられているが、帯状プライ１０の側縁を離間させても良く、さらには側縁が互いに接するように巻付けられても良い。また、本実施形態のバンド層９は、ベルト層７の全巾を覆ういわゆるフルバンドとして形成されているが、例えばベルト層７の両端部のみを覆うエッジバンドとして形成されても良いし、これをフルバンドと組み合わせたものでも良い。

上述のようなバンド層９は、高速走行時におけるベルト層７の外径成長や旋回走行時のベルト層７のバックリング変形などを抑制し、高速耐久性やハンドリング性能を向上させ得る。

図２には、前記帯状プライ１０の加硫前の状態（ベルト層７の外側に巻き付けられる前の状態）が示される。本実施形態の帯状プライ１０は、複数本（図２では８本）のレーヨンコード１１を平行に引揃え、かつトッピングゴム１２に埋設することによって、断面略矩形状に形成される。ただし、帯状プライ１０には、１本のレーヨンコード１１の表面をトッピングゴム１２で被覆した断面略円形のものも含まれる。

レーヨンコード１１は、木材パルプを原料とするため、タイヤに占める石油外資源率を高めるのに役立つ。一方、レーヨンコード１１は、ナイロンコードに比べると破断強度が低い傾向があり、単にレーヨンコード１１を用いただけでは、走行中に生じる歪によってバンド層９のレーヨンコード１１が破断しやすくなるなど耐久性が低下するおそれがある。

発明者らは、鋭意研究を重ねたところ、バンド層９を構成する帯状プライ１０において、レーヨンコード１１を被覆するトッピングゴム１２の複素弾性率（Ｅ＊）を４．０〜１０．０ＭＰａに限定することにより、前述の不具合、即ち、バンド層９の耐久性の低下を防止しうることを知見した。

即ち、トッピングゴム１２の複素弾性率（Ｅ＊）が４．０ＭＰａよりも小さくなると、走行中に生じるバンド層９の歪みを十分に軽減できず、ひいてはレーヨンコード１１の早期破断が生じ易いおそれがある。このような観点により、トッピングゴム１２の複素弾性率（Ｅ＊）は、より好ましくは４．５ＭＰａ以上、さらに好ましくは５．０ＭＰａ以上が望ましい。他方、トッピングゴム１２の複素弾性率（Ｅ＊）が過度に大きくなると、未加硫時のゴム粘度が増大し生産性を著しく悪化させるとともに、加硫後には乗り心地の悪化を招くおそれがある。このような観点により、トッピングゴム１２の複素弾性率（Ｅ＊）は、好ましくは９．５ＭＰａ以下、さらに好ましくは９．０ＭＰａ以下が好ましい。

上述の複素弾性率（Ｅ＊）を充足するものであれば、トッピングゴム１２の配合は、特に限定されることないが、タイヤの石油外資源率を高めるために、該トッピングゴム１２の全質量の９５％以上を石油外資源で構成することが望ましい。即ち、トッピングゴム１２は、大別すると、ゴムポリマー、補強剤及び伸展油から構成されるが、これらには如何に述べるような石油外資源材料を用いるのが望ましい。

前記ゴムポリマーには、石油外資源材料である天然ゴムが用いられるのが好ましい。とりわけ、天然ゴムは、合成ゴムに比べると、石油資源である加硫促進剤の配合量を少なくできる点においても、石油外資源率を高めるのに役立つ。とりわけ、ゴムポリマーには、天然ゴムの分子構造を改良したエポキシ化天然ゴムが含まれるのが好ましい。このエポキシ化天然ゴムは、特にレーヨンコード１１との接着性に優れる傾向にあるためである。

ゴムポリマーは、エポキシ化天然ゴムの比率が小さすぎると、レーヨンコード１１との接着性を十分に発揮できない傾向にある。このような観点より、ゴムポリマーは、エポキシ化天然ゴムを２０重量部以上、より好ましくは２５重量部以上、さらに好ましくは３０重量部以上含むことが望ましい。他方、ゴムポリマー中のエポキシ化天然ゴムの比率が大きすぎると、コストに見合った接着性が得られない傾向にある。このような観点より、ゴムポリマー中のエポキシ化天然ゴムの比率は、好ましくは５０重量部以下、より好ましくは４０重量部以下が望ましい。

また、石油外資源材料からなる補強剤としては、シリカ、セリサイト、炭酸カルシウム、クレー、アルミナ、タルク、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム若しくは酸化チタン等の無機フィラー、澱粉若しくはセルロースなどの植物多糖、又はキチン若しくはキトサン等の動物多糖などが好ましく用いられる。とりわけ、ゴムの補強性に優れるシリカが望ましい。ただし、補強材として少量のカーボンブラックを含んでも良いのは言うまでもない。

補強材としてシリカを用いる場合、該シリカのＢＥＴ比表面積は、好ましくは１５０〜２５０ｍ²／ｇが望ましい。前記ＢＥＴ比表面積が１５０ｍ²／ｇ未満の場合、十分なゴム補強効果が得られない傾向があり、逆に２５０ｍ²／ｇを超える場合、分散性が低下して凝集し易くなるため、その物性が低下する傾向がある。

またカーボンブラックを前記無機フィラーで代替する場合、シランカップリング剤を併用することが好ましい。前記シランカップリング剤としては、例えばビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（３−トリメトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、ビス（２−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド、３−メルカプトプロピルトリエトキシシラン及び２−メルカプトエチルトリメトキシシランなどが挙げられ、これらをそれぞれ単独で、または任意に組み合わせて用い得る。とりわけ、シランカップリング剤の補強性効果と加工性という観点より、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィド又は３−メルカプトプロピルトリエトキシシランを用いることが好ましく、さらに加工性という観点より、ビス（３−トリエトキシシリルプロピル）テトラスルフィドを用いることが特に好ましい。

また、無機フィラーにシランカップリング剤を併用する場合、シランカップリング剤の添加量は、３〜２０ＰＨＲが望ましい。シランカップリング剤の添加量が３ＰＨＲ未満のでは添加効果が十分に得られず、逆に２０ＰＨＲを超えて添加されても、その効果が頭打ちとなる。

石油外資源からなる伸展油としては、例えばひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落花生湯、ロジン、パインオイル、パインタール、トール油、コーン油、こめ油、べに花油、ごま油、オリーブ油、ひまわり油、パーム核油、椿油、ホホバ油、マカデミアナッツ油、サフラワー油及び／又は桐油などの植物油脂が用いられるのが望ましい。供給量、価格及び軟化効果の観点より、菜種油、パーム油又はやし油が特に望ましい。

また、伸展油としては、不飽和度の小さい植物油脂、とりわけヨウ素価（油脂１００ｇに付加させることのできるヨウ素のグラム数）が１００〜１３０の半乾性油、同ヨウ素価が１００以下の不乾性油ないし固形脂などが望ましい。油脂のヨウ素価が１３０を超えると、そのｔａｎδが上昇し、硬さの低下による転がり抵抗の増大を招き、ひいては操縦安定性が低下する傾向がある。また、前記ヨウ素価が１００未満では、ゴムを軟化させる効果が小さい他、加硫したゴム組成物から析出しやすく、また熱老化時の物性変化が大きい傾向がある。

本実施形態において、前記レーヨンコード１１には、例えば、下撚りされた１〜３本のレーヨン糸１１Ａ（図２では２本）を上撚りした諸撚糸が例示される。但し、レーヨンコード１１には、このような撚り構造以外にも、例えば片撚糸などが用いられても良いのは言うまでもない。

なお、レーヨンコード１１の総繊度は、特に限定されるものではないが、小さすぎるとバンド層の剛性が低下して耐久性が不足するおそれがあり、逆に、大きすぎると乗り心地を悪化させるおそれがある。このような観点より、レーヨンコード１１の総繊度は、特に限定されるものではないが、好ましくは１８４０dtex以上、さらに好ましくは２４４０dtex以上が望ましく、また、好ましくは５５２０dtex以下が望ましい。

以上、本発明の特に好ましい形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施し得る。

図１の構成を有する空気入りタイヤを表１の仕様に基づいて試作し、それらについて諸性能がテストされた。なお、共通仕様は次の通りである。
タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５
リムサイズ：１５×６Ｊ
内圧：２８０ｋＰａ
帯状プライ
幅：１０．０mm
厚さ：１．４９mm
レーヨンコード打ち込み本数：８本
レーヨンコード
コード構成：１８４０dtex／２
上撚りピッチ：４９回／１０cm
下撚りピッチ：４９回／１０cm
トッピングゴムの配合：表２（なお各配合材料の詳細は、次の通りである。）
（石油外資源からなる原材料）
天然ゴム：ＲＳＳ＃３
エポキシ化天然ゴム：マレーシアンラバーボード（ＭＲＢ）製のＥＮＲ２５
シリカ：デグッサ・ヒュルス（株）製のウルトラジルＶＮ３
カップリング剤：デグッサ・ヒュルス（株）製のＳｉ−６９
植物油：日清製油（株）製の精製パーム油Ｊ（Ｓ）
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸椿
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２種
硫黄：鶴見化学（株）製の粉末硫黄

（石油資源からなる原材料）
老化防止剤：住友化学工業（株）製のアンチゲン６Ｃ
接着剤［Ｓ．５０７］：住友化学工業（株）製のスミカノール５０７
接着剤［Ｓ．６２０］：住友化学工業（株）製のスミカノール６２０
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ
テスト方法は次の通りである。

＜ドラム耐久性＞
各試供タイヤを上記リムにリム組みし、上記内圧を充填して、縦荷重６．９６ｋＮ、速度８０km／ｈで直径１．７ｍのドラム上を３００００ｋｍ走行させ、損傷の有無を肉眼で確認した。評価は、損傷なしで完走したものを合格とし、損傷が発生したものを不合格とした。

＜レーヨンコードの破断の有無＞
上記ドラム耐久性試験を行ったタイヤを解体し、バンド層のレーヨンコードの破断の有無を肉眼で確認した。

＜トッピング工程の生産性＞
平行に引き揃えられた１０本のレーヨンコードを、直径６０ｍｍの押出機で熱入れされた各トッピングゴムで被覆して、１０ｍｍ巾の帯状プライを成形し、ゴム焼けが発生しない限界の工程速度が測定された。評価は、工程速度が２０ｍ／分以上のものを「良」とし、２０ｍ／分未満のものを「劣」とした。

＜レーヨンコードとの接着性＞
ＪＩＳＬ１０１７（１９９５）化学繊維タイヤコード試験方法」の「３．１Ｔテスト（Ａ法）」に準じて、各試供タイヤに用いられるレーヨンコードを、各トッピングゴムの配合を有するブロックに１０ｍｍ埋込んで加硫した後、レーヨンコードを引抜くのに要する最大応力（Ｎ／ｃｍ）を測定した。評価は最大応力が９０（Ｎ／ｃｍ）以上のものを「良」とし、最大応力が９０（Ｎ／ｃｍ）未満のものを「劣」とした。

テストの結果、実施例のタイヤは、バンド層のレーヨンコードが破断することなく、耐久性に優れることが確認できた。

本実施形態の空気入りタイヤの断面図である。本実施形態の帯状プライの斜視図である。

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ベルト層
９バンド層
１０帯状プライ
１１レーヨンコード
１２トッピングゴム

Claims

トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスと、該カーカスのタイヤ半径方向外側かつトレッド部内方に配されるベルト層と、このベルト層のタイヤ半径方向外側に配されるバンド層とを有する空気入りタイヤであって、
前記バンド層は、１本又は複数本のレーヨンコードを引揃えてトッピングゴムに埋設した帯状プライをタイヤ赤道に対して小角度で螺旋巻きすることにより形成されたジョイントレスプライを含むとともに、
前記トッピングゴムの複素弾性率（Ｅ＊）が４．０〜１０．０ＭＰａであることを特徴とする空気入りタイヤ。
前記トッピングゴムのゴムポリマーは、天然ゴム及びエポキシ化天然ゴムを含む請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記ゴムポリマーは、前記エポキシ化天然ゴムの比率が２０〜５０重量部である請求項２に記載の空気入りタイヤ。