JPWO2013094147A1

JPWO2013094147A1 - 重荷重用タイヤ

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Publication number: JPWO2013094147A1
Application number: JP2013550100A
Authority: JP
Inventors: 山田　丈志; 丈志山田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2012-12-10
Publication date: 2015-04-27
Anticipated expiration: 2032-12-10
Also published as: CN104010842B; EP2796299A4; US20140332136A1; CN104010842A; JP6012630B2; ES2666457T3; WO2013094147A1; EP2796299A1; EP2796299B1

Abstract

良好な耐カット性及び低発熱性を有し、タイヤ内方への亀裂進展の抑制力に優れた重荷重用タイヤを提供することを課題とする。
本発明は、ゴム成分100質量部に対して、タイヤ周方向に配向する配向性材料を0.1〜30質量部含むゴム組成物を配したタイヤ側部２を備え、該タイヤ側部２の平均厚さＧが8〜150mmであることを特徴とする。

Description

本発明は、乗用車、トラック、バス、産業車両、建設車両、航空機等に用いられる重荷重用タイヤに関し、特に、耐カット性及びタイヤ内方への亀裂進展性の改善を図ったものである。

サイドウォール部などのタイヤ側部における外傷カットは、プライコードに達することでコード切れや内部吹き抜けなどにより致命故障となるタイヤ故障を引き起こす。そのため、タイヤ側部における耐カット性や、タイヤ内方への亀裂進展性の改善を図ることは従来からの課題であり、これらの課題を解決すべく種々の技術が開発されている。

特に、大型タイヤでは積載重量が大きいため、石などを踏んだりすることで、カット受傷機会が多く、受傷したカットが進展しやすいことから、タイヤの寿命を長くすることを目的として、耐カット性の向上及び亀裂進展の抑制による利益が大きい。
また、大型タイヤについては、質量が大きいため、発熱性を改善することも望まれている。

耐カット性、発熱性及び亀裂進展性の改善を図るための技術として、例えば特許文献１には、ゴム成分および白色充填剤を含有するサイドウォール用ゴム組成物であって、連続相および一相以上の非連続相が海−島構造を呈し、該非連続相の少なくとも一相に、該白色充填剤を偏在させる技術が開示されている。

また、特許文献２には、ゴム成分１００質量部と、カーボンブラック５質量部以下と、シリカ１０〜４０質量部と、前記カーボンブラックおよび前記シリカの他の１種または２種以上の無機フィラーからなる無機フィラー成分５〜３０質量部と、を含有し、前記ゴム成分は、天然ゴムおよび変性天然ゴムの少なくともいずれかからなる、サイドウォール用ゴム組成物が開示されている。

また、特許文献３には、基材ゴム１００重量部に対して、平均粒子径が１０〜１００μｍである平板状雲母５〜５０重量部を含有するゴム組成物からなるサイドウォールであって、平板状雲母を周方向に対して垂直に配向させる技術が開示されている。

さらに、特許文献４には、ゴム成分１００重量部に対して、平均粒子径が１０〜１００μｍである平板状天然鉱石５〜５０重量部を含有するサイドウォール用ゴム組成物が開示されている。

特開２００６−３４８２２２号公報特開２００８−３０３３２６号公報特開２００４−０２７００３号公報特開２００３−２９２６８５号公報

しかしながら、特許文献１及び２の技術では、いずれも環境対策としてカーボンブラックの配合量を減らすことを目的としており、結果的にポリマーとの相互補強性を犠牲にしているため、亀裂進展性は補完できるものの、大型タイヤ向けとしては十分ではなく、耐カット性が補えないという問題があった。

また、特許文献３の技術では、配向方向として耐オゾンクラック防止はできるものの、配向の特性上、耐カット性、深さ方向の亀裂進展性についてはむしろ不利な方向へとなっており、大型タイヤ向けに用いるには性能が不十分であるという問題があった。

また、特許文献４の技術では、ゴム組成物中に配合した平板状天然鉱石の平均粒子径が大きく、空気透過性は期待できるが耐カット性が悪くなり、亀裂進展性も不十分になるという問題があった。

そのため、本発明では、良好な耐カット性及び低発熱性を有し、タイヤ内方への亀裂進展の抑制力に優れた重荷重用タイヤを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討をした結果、タイヤ側部を構成するゴム組成物中に、タイヤ周方向に配向する配向性材料を含むことで、良好な低発熱性を維持できるとともに、前記タイヤ側部の平均厚さを8〜150mmと厚くすることで、良好な耐カット性を実現し、特に、タイヤ内方（プライコードに向かう方向）への亀裂進展を有効に抑制できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

本発明は、このような知見に基づきなされたもので、その要旨は以下の通りである。
（１）ゴム成分100質量部に対して、タイヤ周方向に配向する配向性材料を0.1〜30質量部含むゴム組成物を配したタイヤ側部を備え、該タイヤ側部の平均厚さが8〜150mmであることを特徴とする重荷重用タイヤ。

（２）前記タイヤ側部がサイドウォール部であることを特徴とする上記（１）に記載の重荷重用タイヤ。

（３）前記配向性材料が短繊維又は無機充填材であることを特徴とする上記（２）に記載の重荷重用タイヤ。

（４）前記無機充填材が層状鉱物であることを特徴とする上記（３）に記載の重荷重用タイヤ。

（５）前記層状鉱物の平均粒径が0.2〜10μmの範囲であることを特徴とする上記（４）に記載の重荷重用タイヤ。

（６）前記層状鉱物の平均粒径が2〜5μmの範囲であることを特徴とする上記（５）に記載の重荷重用タイヤ。

（７）前記層状鉱物は、厚さに対する長手方向の長さの比が8以上であることを特徴とする上記（４）に記載の重荷重用タイヤ。

（８）前記ゴム成分は天然ゴムを25質量％以上含有することを特徴とする上記（１）に記載の重荷重用タイヤ。

（９）前記ゴム組成物は、窒素吸着比表面積が40〜120m²／g、ジブチルフタレート吸油量が70〜120ml／100gであるカーボンブラックを、ゴム成分100質量部に対して30〜65質量部さらに含むことを特徴とする上記（１）に記載の重荷重用タイヤ。

本発明によれば、良好な耐カット性及び低発熱性を有し、タイヤ内方への亀裂進展の抑制力に優れた重荷重用タイヤを提供できる。

本発明の重荷重用タイヤの一実施形態について、その一部を模式的に示した幅方向断面図である。本発明の重荷重用タイヤのサイドウォール部について、その一部を拡大して模式的に示した断面図である。

以下、本発明の構成と限定理由を説明する。
図１は、本発明の重荷重用タイヤの一実施形態の幅方断面を見た状態について模式的に示した図である。図２は、本発明の空気入りタイヤのサイドウォール部の一部の断面を拡大して模式的に示した図である。

本発明による重荷重用タイヤは、図１に示すように、所定のゴム組成物を配したタイヤ側部を備える。ここで、前記タイヤ側部とは、タイヤの幅方向断面で見たときに側方に位置する部分（トレッド端からビード部までの部分）のことをいう。

そして本発明は、図２に示すように、前記タイヤ側部を構成するゴム組成物は、ゴム成分１０を100質量部に対して、タイヤ周方向Ｒに配向する配向性材料２０を0.1〜30質量部含み、図１に示すように、前記タイヤ側部の平均厚さＧが8〜150mmであることを特徴とする。
前記ゴム組成物中に、タイヤ周方向Ｒに配向する配向性材料２０を含むことで、良好な低発熱性を維持できる。さらに、前記タイヤ側部２の平均厚さＧを8mm以上と厚くすることで、亀裂先端にかかる入力をタイヤ周方向Ｒへと散逸させ亀裂進展方向を変化させることができ、結果、良好な耐カット性を発揮し、タイヤ内方Ｕ（プライコード３０へ向かう方向）への亀裂進展を有効に抑制できることが可能となる。

＜ゴム組成物＞
本発明の重荷重用タイヤのタイヤ側部を構成するゴム組成物は、ゴム成分100質量部に対して、タイヤ周方向に配向する配向性材料を0.1〜30質量部含む。

（ゴム成分）
前記ゴム成分については、特に限定はされない。
例えば、優れた耐カット性及び亀裂進展性を得る点からは、ジエン系ゴムを用いることが好ましい。かかるジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン・ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）等が挙げられる。なかでも、ス天然ゴムが好ましい。なお、これらジエン系ゴムは、１種単独で用いてもよいし、２種以上をブレンドして用いてもよい。

さらに、タイヤ内方への亀裂進展を抑制する点から、前記ゴム成分は天然ゴムを25質量％以上含有することが好ましい。前記天然ゴムの含有量が25質量％未満の場合、十分な亀裂進展性を得ることができないおそれがある。

（配向性材料）
前記配向性材料は、上述した耐カット性及び低発熱性を発揮し、タイヤ内方への亀裂進展の抑制することを目的として、前記ゴム組成物中に含まれる。

前記ゴム組成物中における配向性材料の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、0.1〜30質量部の範囲であり、2〜20質量部の範囲であることが好ましく、2〜15質量部の範囲であることがより好ましく、2〜10質量部の範囲であることが特に好ましく、2〜5質量部の範囲であることが最も好ましい。前記配向材料の含有量が0.1質量部未満の場合、配向性材料の量が少なすぎるため、十分な耐カット、タイヤ内包への亀裂進展性を得ることができず、一方、前記配向性材料の含有量が30質量部を超えると、発熱性が悪化し始めて、補強性が得られず亀裂進展性が著しく悪化しタイヤ外観が損なわれる。

ここで、前記配向性材料とは、図２に示すように、アスペクト比が大きく、針状や繊維状、平板状の形状を有し、タイヤ側部のゴムに組み込まれた際に調整を行うことで、材料の長手方向とタイヤ周方向とがほぼ同じになるような材料である。ここで、前記配向性材料をタイヤ周方向に対して平行となるように配向したのは、タイヤ周方向以外の方向に配向させた場合、タイヤ内方への亀裂進展性を向上できないからである。
具体的には、長繊維、短繊維、有機充填材、無機充填材等が挙げられ、タイヤ内方への亀裂進展を有効に抑制できる点からは、短繊維又は無機充填材であることが好ましい。なお、前記短繊維とは、脂肪族ポリアミド系、芳香族ポリアミド系、ポリエステル系、ポリオレフィン系、ポリビニルアルコール系、又は、セルロース系短繊維等の有機短繊維のことである。

また、前記配向性材料として無機充填剤を用いる場合、該無機充填材は層状鉱物であることがより好ましい。高い耐カット性及び低発熱性を発揮し、タイヤ内方への亀裂進展の抑制できるからである。

さらに、前記層状鉱物の平均粒径は0.2〜10μmの範囲であることが好ましく、2〜5μmの範囲であることがより好ましい。前記平均粒径が0.2μm未満の場合、タイヤ内方への亀裂進展の抑制効果が小さくなり、一方、前記平均粒径が10μmを超えると、耐カット性が悪化し、亀裂進展も不十分となるおそれがあるからである。
なお、前記平均粒径とは、レーザー回析法で測定して得られた粒径のことであり、任意の個数（例えば10個）の粒径についての平均値である。

さらにまた、前記層状鉱物の形状については、厚さに対する長径の比が8以上であることが好ましい。タイヤ内方への亀裂進展を有効に抑制できるからである。なお、前記層状鉱物の厚さについては 2〜10μmの範囲であることが好ましい。

（その他成分）
前記ゴム組成物は、上述したゴム成分及び配向性材料の他にも、例えば、カーボンブラック、架橋剤、加硫促進剤、軟化剤、老化防止剤、シランカップリング剤などを含むこともできる。

前記カーボンブラックは、タイヤの強度向上を目的として含有され、特に、窒素吸着比表面積が40〜120m²／g、ジブチルフタレート吸油量が70〜120ml／100gであるカーボンブラックを含むことが好ましい。より優れた耐カット性及び亀裂進展性を得ることができるからである。
前記カーボンブラックの含有量については、ゴム成分100質量部に対して30〜65質量部であることが好ましい。前記含有量が30質量部未満の場合、は耐カットや亀裂進展抑制効果を十分に発揮できず、一方、前記含有量が65質量部を超えると、低発熱性が悪化するおそれがあるからである。

前記架橋剤としては、例えば、有機過酸化物、硫黄系加硫剤等が用いられ、ゴム成分100質量部に対してたとえば0.3〜3.0質量部の範囲内で配合され得る。

前記加硫促進剤としては、例えば、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオウレア系、グアニジン系、ジチオカルバミン酸系、アルデヒド−アミン系、アルデヒド−アンモニア系、イミダゾリン系、若しくは、キサンテート系加硫促進剤のうち少なくとも一つを含有するものを使用することが可能である。

加工性を向上させるため、軟化剤を前記ゴム組成物に配合することもできる。ここで軟化剤については、プロセスオイル、潤滑油、パラフィン、流動パラフィン、石油アスファルト、ワセリンなどの石油系軟化剤、ヒマシ油、アマニ油、ナタネ油、ヤシ油などの脂肪油系軟化剤、蜜ロウ、カルナバロウ、ラノリンなどのワックス類の他、トール油、サブ、リノール酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ラウリン酸等が挙げられる。

さらに、可塑剤を前記ゴム組成物に配合することもできる。可塑剤については、例えば、ＤＭＰ（フタル酸ジメチル）、ＤＥＰ（フタル酸ジエチル）、ＤＢＰ（フタル酸ジブチル）、ＤＨＰ（フタル酸ジヘプチル）、ＤＯＰ（フタル酸ジオクチル）、ＤＩＮＰ（フタル酸ジイソノニル）、ＤＩＤＰ（フタル酸ジイソデシル）、ＢＢＰ（フタル酸ブチルベンジル）、ＤＷＰ（フタル酸ジラウリル）、ＤＣＨＰ（フタル酸ジシクロヘキシル）等を使用しても良い。

また、老化防止剤については、特に限定はされず、通常ゴム業界で使用される各種アミン系老化防止剤、フェノール系老化防止剤などを用いることができる。

また、前記ゴム組成物に、スコーチを防止または遅延させるためスコーチ防止剤、例えば無水フタル酸、サリチル酸、安息香酸などの有機酸、Ｎ−ニトロソジフェニルアミンなどのニトロソ化合物、Ｎ−シクロヘキシルチオフタルイミドなどを配合することもできる。

さらに、前記ゴム組成物には、シランカップリング剤を配合することが好ましい。シランカップリング剤は、シリカ等の充填剤とゴム成分との結合を強固にし、ゴム組成物中における該白色系補強剤の分散性を向上させる効果を有する。シランカップリング剤としては、たとえばチオール系、アミン系、ハロゲン系の官能基を有するもの等を単独または２種以上の組合せで好ましく使用することができる。

＜重荷重用タイヤ＞
本発明の重荷重用タイヤ１は、図１に示すように、上述したゴム組成物を配したタイヤ側部２を備えることを特徴とする。

前記タイヤ側部は、図１に示すように、平均厚さＧが8〜150mmであることを要し、15mm〜150mmであることがより好ましい。前記タイヤ側部２の平均厚さが8mm未満の場合、低発熱性については維持できるものの、タイヤ側部のゴム厚さＧが十分でないため、耐カット性及び内包方向への亀裂進展性が悪化する。なお、前記タイヤ側部２の平均厚さＧの上限を150mmとしたのは、平均厚さＧが150mmを超えると走行中に発生した熱がタイヤ中に溜まりやすくなり、耐久性が劣化するためである。
ここで、前記タイヤ側部２の厚さとは、図１に示すように、プライコードのタイヤ幅方向外側表面（折り返しプライがある場合には折り返しプライコードのタイヤ幅方向外側表面）からタイヤ表面までのタイヤ幅方向Ｗと平行な距離のことである。前記平均厚さＧは、タイヤ側部の厚さを測定し、全体の平均値を算出したものである。

また、前記タイヤ側部２とは、上述したように、トレッド端からビード部までの部分のことをいうが、特にサイドウォール部であることが好ましい。故障防止の点から、サイドウォール部における耐カット性、及び、タイヤ内方（プライコードへ向かう方向）への亀裂進展を抑制することが非常に重要となるからである。

なお、前記ゴム組成物をサイドウォール部に適用する場合、サイドウォール部の構成については特に限定されない。例えば、１枚シートからなるものや、複数枚数のシートを重ねて形成したもの、リボン上のゴムを巻きつけて形成したものなどを挙げることができる。

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１〜５及び比較例１〜４）
混練機を用い、表１に示す配合成分のうち硫黄、加硫促進剤を除いた成分を約150℃で3分間混練した。その後、硫黄、加硫促進剤を加え、混練機でさらに約100℃で2分間練り込んだ後、30mmの厚みのシートとして取り出した。該シートから各実施例及び比較例の試料片を作製した。

（評価）
得られた試料片について、ラボにて加硫（145℃×90分）を行い、以下の試験を行った。

（１）発熱性
ＪＩＳＫ６３０１に準拠した反発弾性試験により25℃の反発弾性率（％）を求めた。
なお、発熱性の評価については、比較例１の反発弾性率を100としたときの相対値として示し、数値が大きいほど低発熱であり、良好な結果となる。

（２）耐カット性
落錘式カット試験機を用い、落錘重量：15kgの条件で、試料片の貫通カットに要する最小エネルギー（kg・m）を測定した。
なお、各実施例及び比較例の評価については、比較例1の最小エネルギーを100としたときの相対値として示し、数値が大きいほど耐カット性が高く、良好な結果である。

（３）タイヤ内方への亀裂進展
上記実施例及び比較例によって調製された各ゴム組成物をトレッドゴムに適用した。
供試タイヤのサイズについては、実施例１、３、４及び５、並びに、比較例１及び３については、サイズ：２４．００Ｒ３５、実施例２及び比較例４については、サイズ：５３／８０Ｒ６３、のタイヤ、比較例２については、サイズ：１４．００Ｒ２４、のタイヤを常法に従って試作した。なお、各タイヤのサイドウォール部の平均厚さ及びサイドウォール部の分割枚数（サイドウォール部を構成するゴムシートの枚数）については表１に示す。
各実施例及び比較例の供試タイヤのサイドウォール部に、予備カット（深さ：3mm）を入れた状態で、ドラム走行試験（試験荷重：規定の100％、時速：8km／h）を行い、亀裂がプライコードに達するまでの時間を測定した。
評価については、比較例1の到達時間を100としたときの相対値として示し、数値が大きいほど亀裂進展が抑制されており、良好な結果となる。評価結果を表１に示す。

※１ＲＳＳ＃1
※２宇部興産株式会社製ＢＲ150
※３ＨＡＦカーボン（窒素吸着比表面積：71m²／g、ジブチルフタレート吸油量：103ml／100g）、東海カーボン株式会社シーストＮＢ
※４出光興産カビ式会社製ダイアナプロセスＡＨ−２４
※５日油株式会社製桐印ステアリン酸
※６ハクスイテック株式会社製酸化亜鉛２種
※７新日本石油化学株式会社製ネオレジンＢ−１００
※８日本精鑞株式会社製オゾエース０２８０
※９住友化学株式会社製アンチゲン６Ｃ
※１０ＫＡＭＩＮ．ＬＬＣ製ＰＯＬＹＦＩＬＤＬ、平均粒子径：4.6μｍ
※１１株式会社ヤマグチマイカ製Ａ−１１、平均粒子径：2.2μｍ
※１２ビス−（トリエトキシシリルプロピル）−ポリスルフィド
※１３細井化学工業株式会社製ＨＫ２００
※１４Ｎ-ｔｅｒｔ−ブチル-２-ベンゾチアゾリルスルフェンアミド

表１の結果から、実施例１〜５については、いずれも比較例１〜４に比べて、低発熱性、耐カット性、及び、タイヤ内方への亀裂進展の抑制力について、バランスよく優れていることがわかった。
一方、比較例１及び３については、配向性材料の含有量が多すぎるため、各実施例に比べて、亀裂の進展の抑制効果が低くなっていることがわかった。また、比較例２については、実施例２と同様のゴム組成物を用いているものの、サイドウォール部の平均ゴム厚さが小さいため、亀裂の進展の抑制効果が大幅に低くなっていることがわかった。さらに、比較例４については、配向性材料が含まれていないため、耐カット性が低く、亀裂の進展の抑制効果も十分でないことがわかった。

本発明によれば、良好な耐カット性及び低発熱性を有し、タイヤ内方への亀裂進展の抑制力に優れた重荷重用タイヤを提供できる。その結果、より長期間において重荷重用タイヤを使用することが可能となり、産業上有用な効果を奏する。

１重荷重用タイヤ
２タイヤ側部、サイドウォール部
１０ゴム成分
２０配向性材料
３０プライコード

Claims

ゴム成分100質量部に対して、タイヤ周方向に配向する配向性材料を0.1〜30質量部含むゴム組成物を配したタイヤ側部を備え、該タイヤ側部の平均厚さが8〜150mmであることを特徴とする重荷重用タイヤ。
前記タイヤ側部がサイドウォール部であることを特徴とする請求項１に記載の重荷重用タイヤ。
前記配向性材料が短繊維又は無機充填材であることを特徴とする請求項２に記載の重荷重用タイヤ。
前記無機充填材が層状鉱物であることを特徴とする請求項３に記載の重荷重用タイヤ。
前記層状鉱物の平均粒径が0.2〜10μmの範囲であることを特徴とする請求項４に記載の重荷重用タイヤ。
前記層状鉱物の平均粒径が2〜5μmの範囲であることを特徴とする請求項５に記載の重荷重用タイヤ。
前記層状鉱物は、厚さに対する長手方向の長さの比が8以上であることを特徴とする請求項４に記載の重荷重用タイヤ。
前記ゴム成分は天然ゴムを25質量％以上含有することを特徴とする請求項１に記載の重荷重用タイヤ。
前記ゴム組成物は、窒素吸着比表面積が40〜120m²／g、ジブチルフタレート吸油量が70〜120ml／100gであるカーボンブラックを、ゴム成分100質量部に対して30〜65質量部さらに含むことを特徴とする請求項１に記載の重荷重用タイヤ。