JP6907548B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、トレッド面に形成された溝の溝底部における耐久性を向上させるようにした空気入りタイヤに関する。

一般に、過酷な気象条件下（特に高温下）で使用されるタイヤでは、ゴムのオゾン劣化や紫外線劣化に伴いトレッド面において屈曲歪みが集中する溝の溝底部に微細なクレーズの発生が懸念されるという課題がある。溝底部に微細なクレーズが発生すると、外観が低下することに加え、タイヤ故障を誘発する原因になる。

この溝底部における微細なクレーズを抑制するため、熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマー組成物からなるフィルム層を溝底部分に配設するようにした提案がある（特許文献１参照）。近年、需要者のタイヤ品質に対する要求はより厳しくなり、更なる改良が求められている。

特開２０１０−４７０７２号公報

本発明の目的は、トレッド面に形成された溝の溝底部における耐久性を従来レベル以上に向上させるようにした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成する本発明の空気入りタイヤは、トレッド面にタイヤ周方向および／またはタイヤ幅方向に延在する溝を有し、該溝の溝底面の最表面と、任意に溝壁面の少なくとも一部の最表面に、セルロースナノファイバーと、ワニスまたはゴムラテックスとからなる不織薄層を有することを特徴とする。

本発明の空気入りタイヤは、トレッド面に形成された溝の溝底面、溝壁面の少なくとも一部の最表面に、セルロースナノファイバーからなる不織薄層を配置したので、タイヤ耐久性を従来レベル以上に向上させることができる。また最表面に極薄の不織薄層を配置しただけなので基材のゴム組成物のゴム特性に悪影響を及ぼすことがない。

本発明の空気入りタイヤの実施形態の一例を示すタイヤ子午線方向の半断面図である。 （ａ）（ｂ）は、空気入りタイヤの実施形態において、溝部を拡大して例示するタイヤ子午線方向の断面図である。

以下、本発明について、図に示す実施形態を参照して詳細に説明する。
図１の本発明の実施形態を例示する空気入りタイヤにおいて、ビード部にビードコア５がタイヤ１周にわたるように埋設され、このビードコア５の回りにカーカス層４がタイヤ内側から外側へ折り返すように巻き上げられている。トレッド部において、カーカス層４のタイヤ径方向外側にベルト層３が配置され、その外側にトレッドゴムが配置される。トレッドゴムの外側表面がトレッド面１である。トレッド面１には、タイヤ周方向および／またはタイヤ幅方向に延在する溝２が形成されている。図示の例は、タイヤ周方向に延在する溝２であり、タイヤ幅方向に延在する溝は記載されていない。この溝２の溝底面、溝壁面の少なくとも一部の最表面に、セルロースナノファイバーからなる不織薄層６が配置される。図１および図２（ｂ）の溝では、溝底面および溝壁面が、セルロースナノファイバーからなる不織薄層６により被覆されている。また図２（ａ）の溝では、溝底面が、セルロースナノファイバーからなる不織薄層６により被覆されている。

不織薄層６は、溝２の溝底面、溝壁面の少なくとも一部の最表面に配置される。このように溝底面および／または溝壁面の表面に不織薄層６を配置し、保護するようにしたので、紫外線やオゾンにより微細なクレーズが発生するのを抑制することができる。また不織薄層６の厚さが極めて薄いため外観を低下させることがなく、また基材のゴム特性に影響を及ぼすことがない。

不織薄層６は、セルロースナノファイバーにより構成される。セルロースナノファイバーはセルロースからなる平均繊維径が１〜１０００ｎｍの極細繊維である。セルロースナノファイバーの原料は、木材由来または非木材（バクテリア、藻類、綿など）由来のどちらでもよい。

セルロースナノファイバーの作製方法としては、通常の解繊方法を挙げることができる。解繊方法は、パルプ化された原料を水に分散させ機械的な高せん断力をかけて解繊する方法と、原料に化学的な前処理を施し解繊しやすくしてから機械的なせん断力をかけて解繊する方法に大別される。一般に化学的な前処理を施した後に機械的なせん断力により解繊する方法のほうが、機械的な高せん断力だけで解繊する方法より、低いエネルギーでより細かく均質に解繊できるので好ましい。化学的な前処理としては、例えば２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル（以下、「ＴＥＭＰＯ」という。）酸化、リン酸エステル化、過ヨウ素酸処理などを挙げることができる。

セルロースナノファイバーの表面は、上述した解繊工程中の前処理として化学的に改質される他にも、複合化させる高分子との相性を改良するために、解繊工程のあとにセルラーゼ処理、カルボキシメチル化、エステル化、カチオン性高分子による処理などを施すことができる。このような処理により、ゴムラテックス等との親和性を向上することができる。

セルロースナノファイバーの平均繊維径は好ましくは１〜１０００ｎｍ、より好ましくは１〜５０ｎｍである。またセルロースナノファイバーの平均アスペクト比（繊維長さ／繊維径）は好ましくは１０〜１０００、より好ましくは５０〜１０００である。平均繊維粒径および／または平均アスペクト比が上記範囲未満であると、セルロースナノファイバーの分散性が低下する。また平均繊維粒径および／または平均アスペクト比が上記範囲を超えるとセルロースナノファイバーの補強性能が低下する。本明細書において、セルロースナノファイバーの平均繊維径および平均繊維長さは、固形分率で０．０５重量％〜０．１重量％の微細セルロースの水分散体を調製し、ＴＥＭ観察またはＳＥＭ観察により、構成する繊維の大きさに応じて適宜倍率を設定して電子顕微鏡画像を得、この画像中の少なくとも５０本以上において測定した繊維径および繊維長さの平均値を用いる。こうして得られた平均繊維長さおよび平均繊維径から、平均アスペクト比（繊維長さ／繊維径）を算出するものとする。

セルロースナノファイバーからなる不織薄層は、上述したセルロースナノファイバーにより構成された不織構造の極薄層である。不織薄層の厚さは、好ましくは１〜２００μｍ、より好ましくは２〜１５０μｍ、更により好ましくは５〜１００μｍである。不織薄層の厚さを１μｍ以上にすることにより、タイヤ使用時に暴露される紫外線やオゾンに対し基材を確実に保護することができる。また不織薄層の厚さを２００μｍ以下にすることにより、基材のゴム特性を損なうことがなく、また生産コストを抑制することができる。

溝底面および／または溝壁面の最表面に、上述した不織薄層を配置する方法は、特に制限されるものではなく、通常の方法を用いることができる。例えば、未加硫の空気入りタイヤのトレッド面１の溝２の溝底面および／または溝壁面に、セルロースナノファイバーを含むワニスまたはゴムラテックスを塗布し加硫成形する方法、加硫した空気入りタイヤのトレッド面１の溝２の溝底面および／または溝壁面に、セルロースナノファイバーを含むワニスまたはゴムラテックスを塗布し固着させる方法などが挙げられる。

ワニスとしては、特に制限されるものではなく、セルロースナノファイバーを略均一に分散させることが可能な有機溶剤であればよい。有機溶剤として、極性、非極性のいずれでもよいが、セルロース表面のヒドロキシ基との親和性から極性の有機溶剤が好ましい。このような有機溶剤は、通常用いられるものの中から適宜選択して使用することができる。

ゴムラテックスとしては、特に制限されるものではなく、タイヤ用ゴム組成物に通常用いられる水分散系ラテックスを使用することができる。例えば、天然ゴムラテックス、ブタジエンゴムラテックス、スチレンブタジエンゴムラテックス、ニトリルゴムラテックス、クロロプレンゴムラテックス、等を挙げることができる。また、それぞれのラテックスにおいてゴム分子骨格部分は、部分的に水素添加等の変性がされていてもよい。

セルロースナノファイバーを含むワニスおよびゴムラテックスは、加硫剤および／または架橋剤、加硫促進剤などの加硫系配合剤や紫外線吸収剤、ラジカル吸収剤等の安定化剤、各種補強性充填剤を配合することができ、未加硫の空気入りタイヤに塗布し、必要に応じ乾燥させた後、加硫成形することにより、タイヤ加硫と同時に表面に加硫接着することができる。また加硫系配合剤が、未加硫タイヤの基材からワニスおよびゴムラテックスへ移行するときは、加硫系配合剤の配合量を削減または省略することができる。

また加硫した空気入りタイヤの溝底面および／または溝壁面に、セルロースナノファイバーを含むワニスまたはゴムラテックスを塗布し固着させることができる。加硫した空気入りタイヤは、加硫成形の後、工場出荷前のタイヤでも、出荷後の販売店等に納められたタイヤでもよい。またリムに装着し使用を開始した後のタイヤでもよく、未使用または使用開始後に限定されない。セルロースナノファイバーを含むワニスまたはゴムラテックスを塗布し、必要に応じ乾燥させ、熱をかけて固着させることにより、未使用タイヤの品質を高くすることの他、使用中のタイヤの修理や外観の改良を行うことができる。

セルロースナノファイバーを含むワニスおよびゴムラテックスの塗布方法は、特に制限されるものではなく、スプレーコート、ロールコート、ブレードコート、エアナイフコート、ブラッシュコート、ダイコート、バーコート、等を例示することができる。

以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例１〜３
天然ゴムラテックス（固形分濃度６０質量％）２００ｇ、セルロースナノファイバー（第一工業製薬（株）製「レオクリスタ」：固形分濃度２質量％）６００ｇと水２００ｍｌを、ホモジナイザー混合により毎分５０００回転で５分間混合し均一に分散させた天然ゴムラテックス分散液を得た。

また通常の方法で未加硫の空気入りタイヤ（サイズ１９５／６５Ｒ１６）をグリーン成形した。この未加硫の空気入りタイヤのトレッド面の溝の溝底面および溝壁面の表面に、上記で得られた天然ゴムラテックス分散液を、得られる不織薄層の厚さを三水準（実施例１〜３）で異ならせるようにスプレーコートし、乾燥により水分を除去した。上記と同じスプレーコートを薄いシート上で行い乾燥させた後の不織薄層の厚さは、１０μｍ（実施例１）、５５μｍ（実施例２）、および１００μｍ（実施例３）であった。

上記で得られた未加硫の空気入りタイヤを、通常のタイヤ用加硫機にて１７０℃、１０分間の加硫を行い、溝底面および溝壁面の表面にセルロースナノファイバーからなる不織薄層がコーティングされた加硫タイヤを得た。

一方、比較例１として溝底面および溝壁面の表面に、セルロースナノファイバーの天然ゴムラテックス分散液を塗布せず、本発明の補強処理をしなかった空気入りタイヤを作製した。

得られた４種類の空気入りタイヤ（実施例１〜３、比較例１）についてオゾン促進劣化試験を行った。まず得られた空気入りタイヤを標準サイズのホイールにリム組みし空気圧２３０ｋＰａに調整した。このタイヤ／ホイール組立体を、４０℃のオゾン雰囲気（濃度５０ｐｐｈｍ）に９６時間、静置した。このタイヤの静的オゾン試験の後、トレッド面の溝部の外観を目視評価し、微細なクレーズおよびクラックの有無を評価した。

実施例１〜３の空気入りタイヤでは、静的オゾン試験後、トレッド面の溝底面および溝壁面に外観の変化が全く確認されなかった。

比較例１の空気入りタイヤでは、静的オゾン試験後、トレッド面の溝底面にクラックが発生していることが確認された。

１ トレッド面
２ 溝
３ ベルト層
４ カーカス層
５ ビードコア
６ 不織薄層

Claims (6)

1. トレッド面にタイヤ周方向および／またはタイヤ幅方向に延在する溝を有し、該溝の溝底面の最表面と、任意に溝壁面の少なくとも一部の最表面に、セルロースナノファイバーと、ワニスまたはゴムラテックスとからなる不織薄層を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記ゴムラテックスが、天然ゴムラテックス、ブタジエンゴムラテックス、ニトリルゴムラテックス、クロロプレンゴムラテックスから選ば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。
3. 前記セルロースナノファイバーの平均繊維径が１〜１０００ｎｍ、平均アスペクト比が１０〜１０００であることを特徴とする請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記不織薄層の厚さが１〜２００μｍであることを特徴とする請求項１，２または３に記載の空気入りタイヤ。
5. 未加硫の空気入りタイヤのトレッド面において、前記溝が形成される領域の少なくとも一部に、前記セルロースナノファイバーを含むワニスまたはゴムラテックスを塗布し加硫成形することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤの製造方法。
6. 加硫した空気入りタイヤの前記溝の溝底面、壁面の少なくとも一部に、前記セルロースナノファイバーを含むワニスまたはゴムラテックスを塗布し固着させることにより前記不織薄層を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤの製造方法。

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