JP5305638B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、カーカスの側面を被覆保護するサイドウォール部が外層と内層とでゴム質の異なる２層構造を有し、タイヤの転がり抵抗を犠牲にすることなくタイヤサイド部の耐外傷性を高めた空気入りタイヤに関する。

近年、車両の高速化に伴い、空気入りタイヤも高性能化への要求が一段と高まっており、タイヤ使用中の不意の外傷に対する耐久性（耐外傷性）は、タイヤを安全に使用する上で重要な性能である。また、タイヤの転がり抵抗（ＲＲ）の低減は、タイヤを装着する自動車の燃費低減に貢献することができ、地球資源の節約につながるものである。

タイヤの耐外傷性の向上には、衝撃を反発させ、熱で拡散するために硬く、発熱性の高いゴムを適用する必要があるが、サイドゴムに適用した際は、転がり抵抗が高くなってしまう点に課題がある。
一方、タイヤの転がり抵抗の低減には、発熱性の低いゴムの適用が有効であるが、低発熱化は衝撃の熱拡散を妨げ、結果としてサイドゴム部への衝撃に対する耐久性低下をもたらすこととなる。
この転がり抵抗と耐外傷性の両立は、二律背反となり、１層のサイドゴムでの達成は難しいものとなっている。

従来より、サイドウォール部を外層と内層とでゴム質の異なる構造とした空気入りタイヤは、数多くの構造が知られており、例えば、１）内層と外層の各ゴム組成物中に物性が異なる老化防止剤種を配合して変色を防止したサイド外観が改良された空気入りタイヤ（例えば、特許文献１参照）、２）内層と外層（２層）、又は、３層のサイドウォール部の各ゴム組成物中に、物性が異なる石油パラフィンワックスを配合して、サイドウォール部の美観を損なうことなく静的耐オゾン性が長期に亘って改良された空気入りタイヤ（例えば、特許文献２及び３参照）、３）扁平率を５５％以下とすると共に、内層のサイドウォール部のゴムの弾性率を外層サイドウォール部のゴムのそれよりも大きくしてなる操縦安定性に優れた空気入りタイヤ（例えば、特許文献４参照）、４）外層のゴムに特定量となる融点が特定範囲となるシンジオタクチック−１，２−ポリブタジエンを配合し、かつ、外層のゴム硬度（ＨＡ）と内層のゴム硬度（ＨＢ）との比（ＨＡ／ＨＢ）が１＜ＨＡ／ＨＢ＜１．２５で表される関係を満足することを特徴とする空気入りタイヤ（例えば、特許文献５参照）が知られている。

また、５）各サイドウォール部がタイヤの外側と内側とで硬軟２層の積層をなすゴム層を、そのうち外側のゴム層はトレッド部のゴムと同一ゴムよりなるものとして備えるランフラット耐久性に優れる空気入りタイヤ（例えば、特許文献６参照）、６）サイドウォール部に配置されるサイドゴムにおいて、サイド内ゴム層の径方向モジュラスに対する周方向モジュラスの比（η）が、タイヤ径方向で見たときにビードコア側及びトレッドゴム側の少なくとも一方よりもタイヤ最大値付近で大きいことを特徴とする空気入りタイヤ（例えば、特許文献７参照）、７）サイドウォール部に配置されるサイドゴムのうち、少なくともタイヤ最大幅近傍からラジアル方向外側が、トレッドゴムと同質のゴムで形成され、クラウン部から両サイドウォール部の少なくともタイヤ最大幅近傍に至る領域すべてが特定物性のゴムで覆われていることを特徴とする市街地走行バス用空気入りラジアルタイヤ（例えば、特許文献８参照）、８）外層及び外層の各ゴム組成物として配合量を異にする低不飽和度ゴム及び高不飽和度ゴムを配合した各ゴム組成物を用いて、サイド部の外観性と耐オゾンクラック性の双方が良好な状態に保たれた空気入りタイヤ（例えば、特許文献９参照）などが知られている。

しかしながら、これらの文献に記載されるサイドウォール部を２層以上の多層構造とした空気入りタイヤは、サイド部の外観性、耐オゾンクラック性、耐久性などを目的としており、転がり抵抗の低減と耐外傷性の向上という両立を目的とした空気入りタイヤの技術は全く記載も示唆もないものである。
特開昭６３−１１２６３６号公報（特許請求の範囲、実施例等） 特開平０４−１０８００７号公報（特許請求の範囲、実施例等） 特開平０４−１０８００８号公報（特許請求の範囲、実施例等） 特開平０６−２２７２１４号公報（特許請求の範囲、実施例等） 特開平０６−３２８９１２号公報（特許請求の範囲、実施例等） 特開平０６−３４４７２９号公報（特許請求の範囲、実施例等） 特開平０８−１８８０１８号公報（特許請求の範囲、実施例等） 特開平０９− ８６１０７号公報（特許請求の範囲、実施例等） 特開平１０− ３５２１２号公報（特許請求の範囲、実施例等）

本発明は、上記従来技術の課題及び現状等に鑑み、これを解消するためになされたものであり、タイヤの転がり抵抗を犠牲にすることなく、タイヤサイド部の耐外傷性を高め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、上記従来の課題等を解決するために、鋭意検討を行った結果、サイドウォール部が外層と内層とでゴム質の異なる２層構造を有する空気入りタイヤにおいて、耐外傷性の向上には衝撃を反発させ、熱で拡散することが有効であること、また、転がり抵抗の低減には発熱低減が有効であることを見い出し、これらの特性を高度に両立させるために、サイドウォール部の外層に耐外傷性の高いゴムを配置し、サイドウォール部の内層に転がり抵抗低減効果の高いゴムを配置することにより、上記目的の空気入りタイヤが得られることに成功し、本発明を完成するに至ったのである。

すなわち、本発明は、次の（１）〜（４）に存する。
（１） サイドウォール部が外層と内層とでゴム質の異なる２層構造を有する空気入りタイヤであって、上記サイドウォール部の外層が内層に対してデュロメーター硬度（ＨＤ）が１５以上高く、かつ、損失弾性率（Ｅ”）が３倍以上高いことを特徴とする空気入りタイヤ。
（２） 上記サイドウォール部の外層が幅方向又は厚さ方向で０．３ｍｍ以上の厚さを有し、かつ、サイドウォール部トータル厚さの２０％以下である上記（１）記載の空気入りタイヤ。
（３） 上記サイドウォール部の外層が、ゴム成分１００質量部に対して、カーボンブラックを６５質量部以上８５質量部以下含む上記（１）又は（２）記載の空気入りタイヤ。
（４） 上記サイドウォール部の内層が、ゴム成分１００質量部に対して、カーボンブラックを３０質量部以上６０質量部以下含む上記（１）〜（３）の何れか一つに記載の空気入りタイヤ。

本発明によれば、耐外傷性と転がり抵抗の低減（低発熱化）に優れた空気入りタイヤが提供される。

以下に、本発明の実施形態を詳しく説明する。
本発明の空気入りタイヤは、サイドウォール部が外層と内層とでゴム質の異なる２層構造を有する空気入りタイヤであって、上記サイドウォール部の外層が内層に対してデュロメーター硬度（ＨＤ）が１５以上高く、かつ、損失弾性率（Ｅ”）が３倍以上高いことを特徴とするものである。
なお、本発明の空気入りタイヤは、サイドウォール部が外層と内層とでゴム質の異なる２層構造を有するものであれば、その他の構造は特に限定されず、例えば、左右一対のビードリングと、該ビード部の一方から他の一方へ繋がる少なくとも一枚のカーカス層と、該カーカス層のタイヤ半径方向外側に配設された補強ベルト及びトレッド部と、該トレッド部の左右に配置された一対のサイドウォール部と、上記カーカス層の内側に位置するインナーライナー層とを備えた空気入りタイヤ等が挙げられる。

本発明では、サイドウォール部のゴム層が外層と内層とでゴム質の異なる２層構造を有するゴム層から構成されるものであり、外層に耐外傷性の高いゴムを配置し、内層に転がり抵抗低減効果の高いゴムを配置したものである。
具体的には、サイドウォール部の外層のゴムが内層のゴムに対してデュロメーター硬度（ＨＤ）が１５以上高く、かつ、損失弾性率（Ｅ”）が３倍以上高く設定されていることが必要である。好ましくは、外層のゴムが内層のゴムに対してデュロメーター硬度（ＨＤ）で２０以上、更に好ましくは２０〜２５が望ましく、損失弾性率（Ｅ”）では１０倍以上、更に好ましくは、１０〜１５に設定されていることが望ましい。

このデュロメーター硬度（ＨＤ）が１５未満となる外層では、耐外傷性が不十分となり、また、損失弾性率（Ｅ”）で３倍未満となる外層を用いると、やはり耐外傷性が不十分となり、好ましくない。

また、本発明では、外層のタイヤ幅方向（厚さ方向）の厚さは、０．３ｍｍ以上であることが好ましく、更に好ましくは、０．４〜１．０ｍｍであることが望ましく、更に、タイヤサイドウォール部のタイヤ幅方向の厚さ対比２０％以下であることが好ましく、更に好ましくは、１５〜２０％であることが望ましい。
外層のタイヤ幅方向の厚さが０．３ｍｍ未満になると、製造工程における部材の安定性確保が難しくなることがあり、また、タイヤサイドウォール部のタイヤ幅方向の厚さ対比２０％を超えると、転がり抵抗の増大を招くこととなる。

このサイドウォール部の外層が内層に対してデュロメーター硬度（ＨＤ）が１５以上高く、かつ、損失弾性率（Ｅ”）が３倍以上高く設定するためには、配合が異なるゴム組成物を用いて積層させることにより実施することができる。
配合としては、上記サイドウォール部の外層を構成するゴム組成物として、ゴム成分１００質量部に対して、カーボンブラック（ＣＢ）を６５質量部以上８５質量部以下とすることが好ましく、更に好ましくは、カーボンブラックを７０質量部以上とすることが望ましい。この範囲となるカーボンブラックの配合により、損失弾性率（Ｅ”）が増加し、耐外傷性の向上が図れることとなる。
また、上記サイドウォール部の内層を構成するゴム組成物として、ゴム成分１００質量部に対して、カーボンブラック（ＣＢ）を３０質量部以上６０質量部以下とすることが好ましく、更に好ましくは、２０〜４０質量部とすることが望ましい。この範囲となるカーボンブラックの配合により、損失弾性率（Ｅ”）が減少し、転がり抵抗の低減が図れることとなる。

本発明において、サイドウォール部を構成するゴム成分としては、天然ゴム、合成ポリイソプレンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、ポリブタジエンゴム或いは他のジエン系ゴム等の単体若しくはこれらの混合物を用いることができ、更に、必要に応じて、シリカ等の無機充填剤、アロマ油、スピンドル油等の軟化剤、老化防止剤、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、並びに、通常配合される適当量のゴム用配合剤等を適宜配合することができる。

このように構成される本発明の空気入りタイヤでは、サイドウォール部の外層を内層に対し１５以上高い硬度（ＨＤ）とし、かつ、損失弾性率（Ｅ”）を３倍以上とすることにより、外傷となる入力に対し、その高い硬度で入力を反発し、かつ、損失弾性率（Ｅ”）により入力を熱として拡散するため、耐外傷性が向上し、しかも、損失弾性率（Ｅ”）が低いタイヤサイドウォール部を内層部に市油オスルことにより、タイヤの転がり抵抗は犠牲にされることがない。
従って、本発明の空気入りタイヤでは、耐外傷性と転がり抵抗の低減（低発熱化）に優れた空気入りタイヤが得られることとなる。

特に、サイドウォール部の外層が幅方向又は厚さ方向で０．３ｍｍ以上の厚さを有し、かつ、サイドウォール部トータル厚さの２０％以下とすることにより、更に、耐外傷性と転がり抵抗の低減（低発熱化）とを高度に両立した空気入りタイヤとすることができる。
なお、本発明の空気入りタイヤは、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々変更することができるものである。

次に、本発明を実施例及び比較例により更に詳しく説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

〔実施例１〜２及び比較例１〜３〕
下記表１にサイドウォール部（外層、内層）に用いるゴム組成物の各配合組成（配合Ａ〜Ｄ）を示す。
また、下記表２に、サイドウォール部（外層、内層）に用いた各ゴム組成物（配合Ａ〜Ｄ）、各厚さ、厚さ比率、デュロメーター硬度（ＨＤ）の差、カーボンブラック（ＣＢ）量を示す。

これらのゴム組成物を用いてサイドウォール部（外層、内層）ゴムを作製し、各タイヤ（２０５／６５Ｒ１５ ９４Ｈ）を試作した。サイドゴムのトータル厚さは、２．５ｍｍであり、サイドウォール部の外層は、所望の厚さのシートを押し出し、内層に貼り付けてタイヤを成型した。
デュロメーター硬度（ＨＤ）、損失弾性率（Ｅ”）の測定は、タイヤからの切り出しサンプルを用いて下記測定方法で測定した。なお、厚さ２ｍｍ以下の厚さで実施したサンプルについては、当該ゴムを２ｃｍの厚さで使用しているタイヤから切り出した。これらの結果を下記表１に示す。
また、試作した各空気入りタイヤの転がり抵抗（ＲＲ）、耐外傷性は、下記評価方法により、評価した。これらの結果を下記表２に示す。

〔デュロメーター硬度（ＨＤ）の測定方法〕
高分子計器社製 デュロメーターハードネス ＴＹＰＥ Ａ （ＡＳＴＭ Ｄ ２２４０ ＪＩＳ Ｋ ７２１５、ＪＩＳ Ｋ ６２５３）で測定し、外層と内層の硬度差を算出した。
〔損失弾性率（Ｅ”）の測定方法〕
上島製作所社製 ＶＲ−７１００を用いて、初期歪６００マイクロメートル、周波数５２Ｈｚ、２４℃、測定歪１％で測定し、外層と内層の損失弾性率（Ｅ”）の差を算出した。

〔転がり抵抗の評価方法〕
空気圧２００ｋＰａ、速度８０ｋｍ／ｈ、荷重４．８ｋＮで測定し、比較例１を１００でインデックス表示した。
〔耐外傷性の評価方法〕
実地走行５万Ｋｍ後のタイヤサイド部の外傷（２ｍｍ以上）の個数をカウントし、比較例１のタイヤを１００として指数表示した。なお、指数は大きい程、耐外傷性が良好であり、外傷の個数が少ないことを意味する。

上記表１及び表２の結果から明らかなように、本発明範囲となる実施例１〜２の空気入りタイヤは、本発明の範囲外となる比較例１〜３に較べて、転がり抵抗の低減と、耐外傷性を大幅に向上させることができることが判明した。

本発明の空気入りタイヤは、タイヤのサイドウォール部を補強し、従来にない低燃費化と耐外傷性にも優れるので、産業上の利用価値が高い。

Claims (3)

1. サイドウォール部が外層と内層とでゴム質の異なる２層構造を有する空気入りタイヤであって、上記サイドウォール部の外層が、ゴム成分１００質量部に対して、カーボンブラックを７０質量部以上含むゴム組成物から構成されると共に、該サイドウォール部の外層が幅方向又は厚さ方向で０．３ｍｍ以上の厚さを有し、かつ、サイドウォール部トータル厚さの２０％以下であり、サイドウォール部の内層に対してデュロメーター硬度（ＨＤ）が２０以上高く、かつ、損失弾性率（Ｅ”）が３倍以上高いことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 上記サイドウォール部の外層が、ゴム成分１００質量部に対して、カーボンブラックを７０質量部以上８５質量部以下含む請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 上記サイドウォール部の内層が、ゴム成分１００質量部に対して、カーボンブラックを３０質量部以上６０質量部以下含む請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。