JP5824299B2

JP5824299B2 - カーカスプライ用のプライ材料、及びそれを用いた空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5824299B2
Application number: JP2011191927A
Authority: JP
Inventors: 明紘西村
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2011-09-02
Filing date: 2011-09-02
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2031-09-02
Also published as: JP2013052742A

Description

本発明は、タイヤのユニフォーミティを向上させるとともに、カーカスコードとトッピングゴムとの接着性を高めてタイヤの耐久性を向上させるカーカスプライ用のプライ材料、及びそれを用いた空気入りタイヤに関する。

乗用車用等の空気入りタイヤでは、カーカスコードとして、レーヨン繊維コードに代えて、コスト、タイヤ製造時の工程管理などが容易なポリエステル繊維（ＰＥＴ）コードが広く採用されている。

しかし、ポリエステル繊維コードは、レーヨン繊維コードやナイロン繊維コードに比してゴムとの接着性が低く、タイヤの耐久性に問題がある。この接着性を向上させるため、例えば下記の特許文献１に記載のように、トッピングゴムに対して種々な検討がなされているが、ゴム組成のみでは限界があり、さらなる検討が望まれる。

他方、空気入りタイヤでは、近年の車両の高性能化、高級化に伴い、ユニフォーミティの向上が望まれている。

このような状況に鑑み本発明者が研究した結果、タイヤのユニフォーミティの低下原因の一つとして、加硫成形時におけるカーカスコードの熱収縮があることが判明した。即ち、ポリエステルは、レーヨンやナイロンに比して熱収縮率が高いため、カーカスコードとしてポリエステル繊維コードを採用した場合、カーカスコードが加硫成形時に熱収縮を起こしてコードパスにバラツキが生じ、カーカスコードの配列が不均一となってユニフォーミティを低下させる。

そこで、ポリエステル繊維コードの熱収縮率を減じることが案出される。しかしコードの熱収縮は、熱収縮率よりもむしろ熱収縮応力との関係が強く、たとえ熱収縮率が高いコードであっても熱収縮応力が低い場合には、ゴムや加硫内圧による抵抗を受けるためコードの収縮量は小であり、ユニフォミティの悪化は少なくなる。逆に、熱収縮率が低いコードであっても熱収縮応力が高い場合にはコードの収縮量は大となる。従ってユニフォミティを向上させるためには、ポリエステル繊維コードの熱収縮応力を低く規制することが重要であることを見出し得た。

又、熱収縮応力を低く規制した場合、コードとゴムとの界面における剪断歪みが減じられ、接着強度も高まることが判明した。特に、トッピングゴム中の加硫促進剤の配合量を従来よりも減じて加硫速度を遅くした場合には、ゴムが加硫接着してからのコードの収縮が少なくなるため、コードとゴムとの界面における剪断歪みがさらに減じられ、接着強度をより高めうることを見出し得た。

特開２００８−０６９１９９号公報

そこで本発明は、ポリエステル繊維コードの熱収縮応力、及びトッピングゴムにおける加硫促進剤の配合量をそれぞれ規制することを基本として、タイヤのユニフォミティを向上させながら、ポリエステル繊維コードとトッピングゴムとの接着性を高めてタイヤの耐久性を向上させうるカーカスプライ用のプライ材料、及びそれを用いた空気入りタイヤを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本願請求項１の発明は、前記カーカスコードが、ポリエステル繊維コードからなり、かつこのポリエステル繊維コードの１８０℃における熱収縮応力を４．０Ｎ以下とするとともに、
前記トッピングゴムは、イソプレンゴム及び／又は天然ゴムと、スチレンブタジエンゴムとからなるゴム成分１００質量部に対して、加硫促進剤を０．１〜０．２質量部含むことを特徴としている。

また請求項２では、前記加硫促進剤は、ジベンゾチアジルジスルフィドであることを特徴としている。

また請求項３は空気入りタイヤの発明であって、請求項１又は２に記載のカーカスプライ用のプライ材料を用いたことを特徴としている。

なお前記「熱収縮応力」は、ＡＳＴＭ（American Society for Testing and Materials）Ｄ５５９１の試験方法に基づき、測定対象タイヤコードを初荷重０．０５ｇ／ｄｔｅｘにて固定した後、１８０℃の温度（一定）で２分間測定した値として定義される。

本発明は叙上の如く、カーカスコードとして用いるポリエステル繊維コードにおいて、その１８０℃における熱収縮応力を４．０Ｎ以下に減じている。そのため、加硫成形時に生じるカーカスコードの実質的な熱収縮量は小となる。その結果、カーカスのコードパスのバラツキが減じ、カーカスコードの配列が均一化することによりユニフォーミティを向上させることができる。

又、トッピングゴム中の加硫促進剤の配合量を０．１〜０．２質量部の範囲に低く抑え、加硫速度を従来よりも遅くしている。ここで、従来においては、トッピングゴムの加硫が相対的に速いため、トッピングゴムがカーカスコードに加硫接着してから、カーカスコードが熱収縮する量が増える。そのためトッピングゴムとカーカスコードと間に剪断歪みが生じ、これが接着不良の一つの要因となっていた。これに反して、本発明では加硫速度が遅れるため、剪断歪みが減じられる。しかもカーカスコードの熱収縮自体も少なくなるため、剪断歪みがさらに減じ、接着性を向上することができる。

（Ａ）、（Ｂ）は、本発明のカーカスプライ用のプライ材料を概念的に示す平面図、及び拡大断面図である。カーカスコードの一実施例を示す斜視図である。ディップストレッチ処理を示す概念図である。プライ材料を用いた空気入りタイヤの一実施例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本実施形態のカーカスプライ用のプライ材料１０（以下、単にプライ材料１０と呼ぶ。）は、互いに平行に配列したカーカスコード１１の配列体１１Ａを、未加硫のトッピングゴム１２によって被覆したシート状体として形成される。

前記カーカスコード１１は、ポリエステル繊維コード１３からなる。そしてこのポリエステル繊維コード１３は、１８０℃における熱収縮応力σが４．０Ｎ以下であることに特徴を有する。なお従来のポリエステル繊維コードは、熱収縮応力σが５．０Ｎ程度であって４．０Ｎよりも大きい。

前記ポリエステル繊維コード１３は、周知の如く、コード本体１３Ａにディップストレッチ処理を施した所謂ディップコードであって、前記コード本体１３Ａは、図２に示すように、ポリエステル繊維のフィラメントｆが束ねられかつ下撚りされた少なくとも１本のストランド１４から構成される。本例では前記コード本体１３Ａが、下撚りされたストランド１４の２本を、上撚りにて撚り合わせた双撚り構造のものが示されるが、１本のストランド１４からなる片撚り構造であっても良い。

又、ディップストレッチ処理Ｋは、図３に概念的に示すように、ディップ工程Ｋａと、乾燥工程Ｋｂと、ストレッチ工程Ｋｃと、リラックス工程Ｋｄとを含む。このうち前記ディップ工程Ｋａでは、前記コード本体１３Ａを、ディップ液に浸漬する。このディップ液は、ゴムとの接着性を高めるために前記フィラメントｆの表面に付着される接着用樹脂溶液であって、ディップ液として、例えば、レゾルシノール−フォルマリン−ラテックス（Resorcinol-Formalin-Latex：ＲＦＬ）が好適に使用できる。前記ＲＦＬ液に、例えばエポキシ化合物、イソシアネート化合物、尿素化合物などの化合物をさらに加えたものをディップ液として使用することもできる。

又前記乾燥工程Ｋｂでは、コード本体１３Ａに付着したディップ液の水分除去が目的であり、前記コード本体１３Ａがほぼ乾燥するまで、或いは完全に乾燥するまで、例えば０．１〜１．５ｇ／dtexの張力を付加しながら、乾燥温度１００〜１６０℃、乾燥時間６０〜３００秒の条件にて加熱乾燥を行う。

又前記ストレッチ工程Ｋｃでは、前記乾燥させたコード本体１３Ａを、さらに高温度で加熱しながら張力を付加することで、コードの寸法安定性、及び強度などを向上させる。

又前記リラックス工程Ｋｄでは、ストレッチ工程Ｋｃ後のコード本体１３Ａに対して、徐々に冷却しながら、張力を徐々に低減させる。これによりディップストレッチ処理Ｋされたポリエステル繊維コード１３が形成される。

そして、前記乾燥工程Ｋｂ及びストレッチ工程Ｋｃでの張力（ストレッチ）を調整することで、前記熱収縮応力σを、４．０Ｎ以下に設定している。

次に、前記トッピングゴム１２は、イソプレンゴム（ＩＲ）及び／又は天然ゴム（ＮＲ）と、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）とからなるゴム成分を有する。即ち、ゴム成分として、ＩＲとＳＢＲとをブレンドしたもの、ＩＲとＮＲとＳＢＲとをブレンドしたもの、又はＮＲとＳＢＲとをブレンドしたものが用いられる。なおゴム成分において、ＩＲ及び／又はＮＲの配合率は、破断強度を確保する観点から５５質量％以上、さらには６０質量％以上が好ましい。又発熱性を抑えるという観点から９０質量％以下、さらには８０質量％以下が好ましい。又リバージョンを抑制するという観点から、残部にＳＢＲが配合される。

又前記トッピングゴム１２では、前記ゴム成分１００質量部に対して、加硫促進剤を、従来よりも少ない０．１〜０．２質量部配合することに特徴を有する。なお従来の加硫促進剤は、１．０質量部程度配合している。

前記加硫促進剤としては、例えば、Ｍ（２−メルカプトベンゾチアゾール）、ＤＭ（ジベンゾチアジルジスルフィド）、ＣＺ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）等のチアゾール系、あるいはＤＰＧ（ジフェニルグアニジン）等のグアニジン系の加硫促進剤等を挙げることができるが、前記ＤＭ（ジベンゾチアジルジスルフィド）が好適に採用できる。なお加硫促進剤ＤＭとしては、例えば大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤＭ、三新化学工業（株）製のサンセラーＤＭ−Ｇ等が挙げられる。

このように、本実施形態のプライ材料１０は、ポリエステル繊維コード１３において、その熱収縮応力を４．０Ｎ以下に減じている。そのため、加硫成形時に生じるポリエステル繊維コード１３の実質的な熱収縮量が小となり、コードパスのバラツキが減じられる結果、カーカスのコード配列が均一化してユニフォーミティを向上させることができる。

又、トッピングゴム１２中の加硫促進剤の配合量を０．１〜０．２質量部と、低く設定している。そのため、加硫速度が遅くなり、熱収縮に起因するトッピングゴム１２とポリエステル繊維コード１３と間の剪断歪みが減じられ、しかもポリエステル繊維コードの熱収縮自体も少なくなるため、剪断歪みがさらに減じ、接着性を向上することができる。

前記熱収縮応力を４．０Ｎを超えると、ユニフォーミティの向上効果が充分発揮されなくなる。なお熱収縮応力の下限値は、ディップストレッチ処理Ｋにおける張力（ストレッチ）によって調整可能な限界値、例えば２．０Ｎ程度まで許容しうる。又加硫促進剤の配合量が０．２質量部を上回ると、接着性の向上効果が不十分となる、逆に０．１質量部を下回ると、加硫不足となって、何れも耐久性を向上することができなくなる。

なおトッピングゴム１２には、前記加硫促進剤以外にも、補強剤（カーボンブラック、など）、加硫剤（硫黄など）、軟化剤（オイルなど）、無機充填剤（酸化亜鉛など）など、一般的に使用される添加剤が適宜使用できる。

次に、前記プライ材料１０を用いて形成される空気入りタイヤ１の一実施例を図４に示す。図４において、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をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６を具える。本例では、前記カーカス６の半径方向外側かつトレッド部２の内部にベルト層７を設けたラジアル構造の乗用車タイヤの場合が示される。

前記カーカス６は、前記プライ材料１０を用いた１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから形成される。このカーカスプライ６Ａは、前記カーカスコード１１をタイヤ周方向に対して例えば７５゜〜９０゜の角度の向きで配列している。又前記カーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間に跨るトロイド状のプライ本体部６ａの両端に、前記ビードコア５の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返されるプライ折返し部６ｂを有する。そして、前記プライ本体部６ａとプライ折返し部６ｂとの間には、前記ビードコア５からタイヤ半径方向外側に先細状にのびるビード補強用のビードエーペックスゴム８が配置される。

又前記ベルト層７は、スチールコード等の金属コードからなるベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１０〜３５゜程度で配列して２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから形成される。該ベルト層７は、各ベルトコードがプライ間相互で交差することにより、ベルト剛性を高め、トレッド部２の略全巾をタガ効果を有して補強する。ベルトコードとしては、スチールコード等の金属コードが好適に採用しうるが、アラミド等の高モジュラスの有機繊維コードも必要に応じて用いうる。

なおこのベルト層７の半径方向外側には、高速耐久性を高める目的で、例えばナイロン等の有機繊維のバンドコードを周方向に対して５度以下の角度で螺旋状に巻回させたバンド層９を設けることができる。このバンド層９として、前記ベルト層７のタイヤ軸方向外端部のみを被覆する左右一対のエッジバンドプライ、及びベルト層７の略全巾を覆うフルバンドプライが適宜使用でき、本例では、１枚のフルバンドプライからなるものが例示される。

このような空気入りタイヤ１は、従来と同様、加硫金型内で生タイヤを内圧充填によって膨張させ、この生タイヤの外面を金型内面に押し付けることにより加硫成形される。

以上、本発明の特に好ましい実施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うる。

（１）
本発明の効果を確認するため、プライ材料を表１の仕様で形成するとともに、前記プライ材料をカーカスプライに使用した図４に示す構造の乗用車用空気入りタイヤ（１９５／６５Ｒ１５）を試作した。表１に記載以外は実質的に同仕様である。

＜プライ材料＞において、
プライ厚さ：０．９５ｍｍ、
カーカスコード：ポリエステル繊維コード（１６７０dtex／２）
コード打ち込み数：５０本／５０mm
＜トッピングゴム＞の組成（質量部）
ＩＲ：７０
ＳＢＲ：３０
カーボン：３０．０（キャボットジャパン（株）製のショウブラックＮ３３０）
オイル：４．５（（株）ジャパンエナジー製のプロセスＸ−１４０）
酸化亜鉛：３．０（東邦亜鉛（株）製の銀嶺Ｒ）
硫黄：３．８（日本乾溜工業（株）製のセイミサルファー）
加硫促進剤：表１参照（大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤＭ）

そして各タイヤのユニフォーミティ、高速耐久性、タイヤ生産性をテストし、互いに比較した。テスト内容は以下の通りである。

（Ａ）ユニフォーミティ：
ユニフォミティー試験機を用いて、試供タイヤをリム（１５×６ＪＪ）、内圧（２３０ｋＰａ）、荷重（３．４３ｋＮ）、速度（８０ｋｍ／ｈ）の条件にて回転させたときのＲＦＶを測定し、比較例１を１００とする指数で表示している。指数の小さい方が良好である。

（Ｂ）高速耐久性:
試供タイヤを湿熱劣化条件下（温度８０℃、湿度９８％）で１５０時間放置後、ＥＣＥ３０により規定された荷重／速度性能テストに準拠して、ステップスピードアップ方式により実施した。そして比較例１のタイヤの故障発生速度を１００とする指数で表示している。指数の大きい方が良好である。

表１に示すように、実施例のプライ材料を用いた空気入りタイヤは、ユニフォーミティ、及び高速耐久性の双方に優れた効果を発揮しうるのが確認できる。

（２）
コードの接着性をさらに確認するため、下記のコード引き抜きテストを行った。該テストは、加硫促進剤の配合量のみ違えたゴム組成の未加硫のゴムブロック中に、ポリエステル繊維コードの下端部を埋め込み深さ１０ｍｍにて埋め込んでサンプルを形成した。そしてこのサンプルを、１５０℃の温度で３０分間加硫した後、該サンプルからポリエステル繊維コードを引き抜く時の引き抜き力を測定し、その結果を表２に示す。使用したポリエステル繊維コードの熱収縮応力は４．０Ｎである。

表２のように、加硫促進剤の配合量が０．１〜０．２ｐｈｒの範囲で、接着性が著しく向上しているのが確認できる。

６カーカス
６Ａカーカスプライ
１０プライ材料
１１カーカスコード
１１Ａ配列体
１２トッピングゴム
１３ポリエステル繊維コード

Claims

平行に配列したカーカスコードの配列体を未加硫のトッピングゴムで被覆したカーカスプライ用のプライ材料であって、
前記カーカスコードは、ポリエステル繊維コードからなり、かつこのポリエステル繊維コードの１８０℃における熱収縮応力を４．０Ｎ以下とするとともに、
前記トッピングゴムは、イソプレンゴム及び／又は天然ゴムと、スチレンブタジエンゴムとからなるゴム成分１００質量部に対して、加硫促進剤を０．１〜０．２質量部含むことを特徴とするカーカスプライ用のプライ材料。
前記加硫促進剤は、ジベンゾチアジルジスルフィドであることを特徴とする請求項１記載のカーカスプライ用のプライ材料。
請求項１又は２に記載のカーカスプライ用のプライ材料を用いたことを特徴とする空気入りタイヤ。