JP7300809B2 - 外貼りエイペックスを有する空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
空気入りタイヤ1、9又は10は、トレッド部を構成するトレッドゴム(図示せず)と、その両端から空気入りタイヤ1、9又は10の径方向内側に延びる一対のサイドウォール部を構成するサイドウォールゴム4と、各サイドウォール部の径方向内方に位置するクリンチ部を構成するクリンチゴム3及びリム上部に位置するチェーファー部を構成するチェーファーゴム2とを有する。また、上記クリンチ部及びチェーファー部等からなるビード部間にはカーカス5が架け渡される。カーカス5は、カーカスコードを配列する1枚以上のカーカスプライから形成され、このカーカスプライは、トレッド部からサイドウォール部を経て、ビードコア7と、該ビードコア7の上端からサイドウォール方向に延びるビードエイペックス6との廻りを空気入りタイヤ1、9又は10の軸方向内側から外側に折返され、折返し部によって係止される。カーカス5は、折返し部を境に、本体部分51と折返し部分52とに分けられる。
図1の空気入りタイヤ1では、外貼りエイペックス8は、カーカス折返し部分52とクリンチゴム3との間に配置されている。
図2の空気入りタイヤ9では、外貼りエイペックス8は、カーカス折返し部分52とクリンチゴム3との間に配置されているが、空気入りタイヤ9の径方向外側に延在し、カーカス本体部分51とサイドウォールゴム4との間にも配置されている。
図3の空気入りタイヤ10では、外貼りエイペックス8は、カーカス折返し部分52とクリンチゴム3との間に配置されているが、空気入りタイヤ9の径方向外側に延在し、カーカス本体部分51とサイドウォールゴム4との間にも配置され、また、空気入りタイヤ径方向内側に延在し、カーカス折返し部分52とチェーファーゴム2との間にも配置されている。
また、外貼りエイペックス中のピッチ系炭素繊維及び/又はグラファイトを、タイヤ幅方向に対して-15~+15°の角度で配向させることで、タイヤ幅方向への高熱伝導性によって金型からの熱伝導を向上でき、耐久性能がより改善される。
なお、本明細書において、上記配向とは、外貼りエイペックス中のピッチ系炭素繊維及びグラファイトの80%以上が上記角度の範囲内にあることを意味し、後述の実施例の方法により測定される。
また、本明細書において、ピッチ系炭素繊維の配向角度とは、タイヤ周方向又は幅方向に対する、ピッチ系炭素繊維の主面(平面視したときに面積が最大となる面)における長辺方向の角度を意味し、グラファイトの配向角度とは、タイヤ周方向又は幅方向に対する、グラファイトの主面(平面視したときに面積が最大となる面)における最長の長さ方向の角度を意味する。
添加量を減らすと接着耐久性能は向上するが、外貼りエイペックスの剛性が低下して操縦安定性能の低下を招き、耐久性能と操縦安定性能との両立に課題があった。
本発明に係るゴム組成物の熱伝導率は0.60W/m・K以上である。これにより、良好な操縦安定性能を維持又は改善しつつ、耐久性能を改善できる。
上記熱伝導率は、好ましくは0.80W/m・K以上、より好ましくは1.0W/m・K以上である。上記熱伝導率は高い方が好ましく、上限は特に限定されないが、例えば、3.0W/m・K以下、2.0W/m・K以下であってもよい。
なお、本明細書において、ゴム組成物の熱伝導率は、後述の実施例の方法に基づいて測定される。
熱伝導率は、主として、配合するフィラーの種類や量、配向によって調整することができる。
なお、本明細書において、ピッチ系炭素繊維の熱伝導率は、炭素繊維の熱伝導率と電気比抵抗の間の非常によい相関関係を利用して、電気比抵抗の値から、次式によって算出した。
K=1272.4/ER-49.4
(Kは炭素繊維の熱伝導率(W/m・K)、ERは炭素繊維の電気比抵抗(μΩm)を表す。)
なお、上記平均繊維径、平均繊維長は、例えば、電子顕微鏡観察により測定できる。
本発明における石炭ピッチ系炭素繊維は、多環芳香族分子骨格が層状に積み重なった構造を有するものが好ましい。石炭ピッチ系炭素繊維の市販品としては、三菱樹脂(株)製の「K6371T」等が挙げられる。
なお、本明細書において、グラファイトの粒径とは最大粒子径を意味し、グラファイトを透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した際、投影面に対するグラファイトの方向を種々変化させながらグラファイトを投影面に投影したときの最長の長さであり、例えば、ひし形状なら長い方の対角線の長さ、円盤状であれば直径となる。最大粒子径は、透過型電子顕微鏡(TEM)で測定される。
なお、本明細書において、グラファイトの厚みは透過型電子顕微鏡(TEM)で測定される。
なお、本明細書において、グラファイトの窒素吸着比表面積は、JIS K 6217-2:2001に準拠して測定される。
なお、カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、JIS K6217-2:2001によって求められる。
なお、カーボンブラックのDBPは、JIS K6217-4:2001の測定方法によって求められる。
なお、本明細書において、軟化点とは、JIS K6220:2001に規定される軟化点を環球式軟化点測定装置で測定し、球が降下した温度である。
酸化亜鉛としては、従来公知のものを使用でき、例えば、三井金属鉱業(株)、東邦亜鉛(株)、ハクスイテック(株)、正同化学工業(株)、堺化学工業(株)等の製品を使用できる。
ステアリン酸としては、従来公知のものを使用でき、例えば、日油(株)、NOF社、花王(株)、和光純薬工業(株)、千葉脂肪酸(株)等の製品を使用できる。
硫黄としては、ゴム工業において一般的に用いられる粉末硫黄、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄、高分散性硫黄、可溶性硫黄などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
加硫促進剤としては、2-メルカプトベンゾチアゾール、ジ-2-ベンゾチアゾリルジスルフィド、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加硫促進剤;テトラメチルチウラムジスルフィド(TMTD)、テトラベンジルチウラムジスルフィド(TBzTD)、テトラキス(2-エチルヘキシル)チウラムジスルフィド(TOT-N)等のチウラム系加硫促進剤;N-シクロヘキシル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N-t-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N-オキシエチレン-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N-オキシエチレン-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド、N,N’-ジイソプロピル-2-ベンゾチアゾールスルフェンアミド等のスルフェンアミド系加硫促進剤;ジフェニルグアニジン、ジオルトトリルグアニジン、オルトトリルビグアニジン等のグアニジン系加硫促進剤を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、本発明の効果がより好適に得られるという理由から、スルフェンアミド系加硫促進剤が好ましい。
本発明の空気入りタイヤは、本発明に係るゴム組成物を用いて通常の方法で製造することができる。すなわち、上記成分を配合したゴム組成物を、未加硫の段階で外貼りエイペックス形状にあわせて加工し、他のタイヤ部材とともに、タイヤ成型機上にて通常の方法で成形することにより、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することによりタイヤを得る。
また、本発明の空気入りタイヤは、上記成分を配合し、押し出された未加硫ゴム組成物を用いて、押出方向とタイヤ幅方向とが略並行となるように外貼りエイペックスを成形・配置する方法により製造することが好ましい。具体的には、熱伝導性フィラーが押出方向に配向するのに十分な吐出速度で押出・圧延を行って得られた未加硫ゴム組成物を、押出方向に対して垂直に切り出し、押出方向とタイヤ幅方向が略平行となるようにそれらを並べて外貼りエイペックス形状に成形する方法等が挙げられる。これにより、外貼りエイペックス中のピッチ系炭素繊維やグラファイト等のアスペクト比の高い熱伝導性フィラーを、タイヤ幅方向に対して-15~+15°の角度で配向させることができる。
NR:TSR20
SBR:日本ゼオン(株)製のNipol1502
カーボンブラック:キャボットジャパン(株)製のN330(N2SA:75m2/g、DBP:102ml/100g)
ピッチ系炭素繊維:三菱樹脂(株)製の石炭ピッチ系炭素繊維「K6371T」(チョップドファイバー、平均繊維径:11μm、平均繊維長:6.3mm、熱伝導率:140W/m・K)
グラファイト:薄層グラファイト(粒径:0.1~1μm、厚み:10~20nm、炭素含有量:97%以上、比表面積:15m2/g以上)
レジン(架橋性樹脂):住友ベークライト(株)製のPR12686(上記式(1)で表されるカシューオイル変性フェノール樹脂、軟化点:100℃)
ステアリン酸:日油(株)製のステアリン酸「椿」
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の亜鉛華1号
オイル:出光興産(株)製のダイアナプロセスAH-24(アロマ系プロセスオイル)
硫黄:日本乾留工業(株)製のM95(不溶性硫黄)
硬化剤(樹脂架橋促進助剤):大内新興化学工業(株)製のノクセラーH(ヘキサメチレンテトラミン)
加硫促進剤:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS(N-t-ブチル-2-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
表1及び2に示す配合内容に従い、(株)神戸製鋼所製のバンバリーミキサーを用いて、硫黄及び加硫促進剤以外の材料を150℃の条件下で5分間混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて、80℃の条件下で5分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。
得られた未加硫ゴム組成物を、単軸押出機(中田エンヂニアリング(株)製、60φ)と、ヘッド吐出後にカレンダーロール(80mm径、2本、ギャップ1mm)とを用いて、シリンダー温調90℃、スクリュー温調60℃、ヘッド温調90℃、ダイ温調90℃、カレンダーロール温調90℃、カレンダーロールギャップ通過後のストリップ移動速度600mm/s以上の条件で、押出・圧延を行った。
得られた試験用タイヤについて、透過型電子顕微鏡を使用して、外貼りエイペックス中の100個のピッチ系炭素繊維又はグラファイトについて、タイヤ周方向(又は、タイヤ幅方向)に対する配向角度を測定し、80%のピッチ系炭素繊維又はグラファイトが配向している角度の範囲を求めた。
JIS R 2616に準じて熱伝導率測定器(京都電子工業(株)製のQTM-500)を用いて、測定温度25℃、測定時間60秒の条件で、得られた加硫ゴム組成物の試験片(縦100mm×横50mm×厚さ10mm、サンプルは均質、測定面は平滑)の熱伝導率(W/m・K)を測定した。
得られた試験用タイヤをリム5.5Jに組み付け、空気圧600kPa、荷重16.79kNの試験条件下で、速度80km/hで走行させた。ビード部に損傷が発生するまでの走行距離を計測し、比較例1を100として指数表示した(耐久性能指数)。指数が大きいほど、耐久性能に優れることを示す。
得られた試験用タイヤを用いて実車走行を行った。その際における操縦安定性能をテストドライバーが官能評価し、比較例1を100として指数表示した(操安性能指数)。指数が大きいほど、操縦安定性能に優れることを示す。
2 チェーファーゴム
3 クリンチゴム
4 サイドウォールゴム
5 カーカス
51 カーカス本体部分
52 カーカス折返し部分
6 ビードエイペックス
7 ビードコア
8 外貼りエイペックス
9 空気入りタイヤ
10 空気入りタイヤ
Claims (7)
- 熱伝導率0.60W/m・K以上のゴム組成物を用いて作製した外貼りエイペックスを有し、
外貼りエイペックスが、カーカス折返し部分と、サイドウォール部及びビード部におけるタイヤ軸方向外側の外層部材との間に配置され、
前記ゴム組成物が、ゴム成分100質量部に対してカーボンブラックを40~100質量部含む空気入りタイヤ。 - 前記ゴム組成物が、ピッチ系炭素繊維及び/又はグラファイトを含み、
前記外貼りエイペックス中の前記ピッチ系炭素繊維及び/又はグラファイトが、タイヤ周方向に対して-15~+15°の角度で配向している請求項1記載の空気入りタイヤ。 - 前記ゴム組成物が、ピッチ系炭素繊維及び/又はグラファイトを含み、
前記外貼りエイペックス中の前記ピッチ系炭素繊維及び/又はグラファイトが、タイヤ幅方向に対して-15~+15°の角度で配向している請求項1記載の空気入りタイヤ。 - 前記ゴム組成物が、ゴム成分100質量部に対して、架橋性樹脂を1~3質量部、樹脂架橋促進助剤を0.1~0.3質量部含む請求項1~3のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記ゴム組成物が、ゴム成分100質量部に対してピッチ系炭素繊維を3~55質量部含む請求項1~4のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記ゴム組成物が、ゴム成分100質量部に対してグラファイトを2~35質量部含む請求項1~5のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
- 前記ゴム組成物が、イソプレン系ゴム及びスチレンブタジエンゴムを含む請求項1~6のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
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