JPWO2019054211A1 - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Abstract
十分な通信性能を確保するために電子部品がサイドウォール部に配置されていても、タイヤの損傷や電子部品の損傷の発生を招かないタイヤ製造技術を提供する。内部に電子部品が配置されている空気入りタイヤであって、タイヤ軸方向において、カーカスよりも内側、かつ、インナライナーよりも外側の位置に、サイドウォールを補強する保護層が設けられており、保護層が、サイドウォールに比べて、高い剛性と低い発熱性を有しており、電子部品が、カーカスと保護層の間に配置されている空気入りタイヤ。
Description
本発明は、内部にＲＦＩＤなどの電子部品が設けられた空気入りタイヤに関する。
近年、電子デバイス技術の進歩に伴って、空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」ともいう）においても、製造管理、顧客情報、走行履歴等のデータを管理するために、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）用トランスポンダ（以下、単に「ＲＦＩＤ」ともいう）等の電子部品をタイヤに装着する技術が提案されている。
なお、トランスポンダは、送受信回路、制御回路、メモリ等をチップ化した半導体と、アンテナとから構成される小型軽量の電子部品であり、質問電波を受信したとき、これを電気エネルギーとして使用しメモリ内の諸データを応答電波として発信しうるバッテリーレスのものが多用されている。
このような電子部品をタイヤに装着する方法として、加硫後のタイヤの表面に電子部品を接着等により貼り付ける方法（例えば、特許文献１）が提案されているが、この方法を採用した場合には電子部品が破壊される恐れは少ないものの、路面走行中に電子部品が脱落し易いなどの問題があった。
そこで、電子部品の脱落を防止するために、電子部品を内部に埋め込みながら生タイヤの成形を行った後、加硫成形に伴う加硫接着により一体化する方法（例えば、特許文献２）が提案されている。
しかしながら、電子部品をタイヤの内部、特に、耐久性を確保するという観点から、走行時の変形量が少ないビード部などに配置した場合には、電子部品が脱落する恐れはないものの、電子部品内のデータの読み取り、書き込みには電磁波を使用するため、金属製のホイールとの干渉が発生して通信障害を起こす恐れがあった。
そこで、このような電子部品における通信障害の発生を抑制して十分な通信性能を確保するという観点から、サイドウォール部に電子部品を配置することが考えられるが、サイドウォール部は、走行時におけるタイヤの変形が最も大きく現れて、タイヤの寿命低下の要因となったり、電子部品の損傷を招く恐れがあり、実現するには至っていなかった。
そこで、本発明は、十分な通信性能を確保するために電子部品がサイドウォール部に配置されていても、タイヤの寿命低下や電子部品の損傷の発生を招かないタイヤ製造技術を提供することを課題とする。
本発明者は、上記課題の解決について鋭意検討を行い、以下に記載する発明により上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
請求項１に記載の発明は、
内部に電子部品が配置されている空気入りタイヤであって、
タイヤ軸方向において、カーカスよりも内側、かつ、インナライナーよりも外側の位置で、かつ、タイヤ径方向において、サイドウォール部と重複する位置に、前記電子部品を保護するための保護層が設けられており、
前記保護層が、前記サイドウォールに比べて、高い剛性と低い発熱性を有しており、
前記電子部品が、前記カーカスと前記保護層の間に配置されていることを特徴とする空気入りタイヤである。
内部に電子部品が配置されている空気入りタイヤであって、
タイヤ軸方向において、カーカスよりも内側、かつ、インナライナーよりも外側の位置で、かつ、タイヤ径方向において、サイドウォール部と重複する位置に、前記電子部品を保護するための保護層が設けられており、
前記保護層が、前記サイドウォールに比べて、高い剛性と低い発熱性を有しており、
前記電子部品が、前記カーカスと前記保護層の間に配置されていることを特徴とする空気入りタイヤである。
請求項２に記載の発明は、
前記保護層の７０℃におけるＥ＊（１）と前記サイドウォールの７０℃におけるＥ＊（２）とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤである。
３ＭＰａ≦Ｅ＊（１）−Ｅ＊（２）
前記保護層の７０℃におけるＥ＊（１）と前記サイドウォールの７０℃におけるＥ＊（２）とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤである。
３ＭＰａ≦Ｅ＊（１）−Ｅ＊（２）
請求項３に記載の発明は、
前記保護層の７０℃におけるＥ＊（１）と前記サイドウォールの７０℃におけるＥ＊（２）とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項２に記載の空気入りタイヤである。
４ＭＰａ≦Ｅ＊（１）−Ｅ＊（２）
前記保護層の７０℃におけるＥ＊（１）と前記サイドウォールの７０℃におけるＥ＊（２）とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項２に記載の空気入りタイヤである。
４ＭＰａ≦Ｅ＊（１）−Ｅ＊（２）
請求項４に記載の発明は、
前記保護層の７０℃におけるＥ＊（１）と前記サイドウォールの７０℃におけるＥ＊（２）とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項３に記載の空気入りタイヤである。
５ＭＰａ≦Ｅ＊（１）−Ｅ＊（２）
前記保護層の７０℃におけるＥ＊（１）と前記サイドウォールの７０℃におけるＥ＊（２）とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項３に記載の空気入りタイヤである。
５ＭＰａ≦Ｅ＊（１）−Ｅ＊（２）
請求項５に記載の発明は、
前記保護層の７０℃におけるｔａｎδ（１）と前記サイドウォールの７０℃におけるｔａｎδ（２）とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤである。
ｔａｎδ（１）＋ｔａｎδ（２）≦０．２５
前記保護層の７０℃におけるｔａｎδ（１）と前記サイドウォールの７０℃におけるｔａｎδ（２）とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤである。
ｔａｎδ（１）＋ｔａｎδ（２）≦０．２５
請求項６に記載の発明は、
前記保護層の７０℃におけるｔａｎδ（１）と前記サイドウォールの７０℃におけるｔａｎδ（２）とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項５に記載の空気入りタイヤである。
ｔａｎδ（１）＋ｔａｎδ（２）≦０．２０
前記保護層の７０℃におけるｔａｎδ（１）と前記サイドウォールの７０℃におけるｔａｎδ（２）とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項５に記載の空気入りタイヤである。
ｔａｎδ（１）＋ｔａｎδ（２）≦０．２０
請求項７に記載の発明は、
前記保護層の７０℃におけるｔａｎδ（１）と前記サイドウォールの７０℃におけるｔａｎδ（２）とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項６に記載の空気入りタイヤである。
ｔａｎδ（１）＋ｔａｎδ（２）≦０．１５
前記保護層の７０℃におけるｔａｎδ（１）と前記サイドウォールの７０℃におけるｔａｎδ（２）とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項６に記載の空気入りタイヤである。
ｔａｎδ（１）＋ｔａｎδ（２）≦０．１５
請求項８に記載の発明は、
前記電子部品が、タイヤ断面図の赤道方向において、タイヤ最大幅の位置を中心として、上下に、前記タイヤ最大幅の位置からビードコア下までの距離に対して±７０％の位置に埋め込まれていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の空気入りタイヤである。
前記電子部品が、タイヤ断面図の赤道方向において、タイヤ最大幅の位置を中心として、上下に、前記タイヤ最大幅の位置からビードコア下までの距離に対して±７０％の位置に埋め込まれていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の空気入りタイヤである。
本発明によれば、十分な通信性能を確保するために電子部品がサイドウォール部に配置されていても、タイヤの寿命低下や電子部品の損傷の発生を招かないタイヤ製造技術を提供することができる。
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。
［１］本発明に至る経緯
上記したように、電子部品におけるホイールとの干渉による通信障害の発生を抑制するためには、電子部品をサイドウォール部に装着することが望ましいが、サイドウォール部は、走行時におけるタイヤの変形が最も大きく現れて、タイヤの寿命低下の要因となったり、電子部品の損傷を招く恐れがある。特に、タイヤに充填されている空気の圧力が低下している場合には、それが顕著になる。
上記したように、電子部品におけるホイールとの干渉による通信障害の発生を抑制するためには、電子部品をサイドウォール部に装着することが望ましいが、サイドウォール部は、走行時におけるタイヤの変形が最も大きく現れて、タイヤの寿命低下の要因となったり、電子部品の損傷を招く恐れがある。特に、タイヤに充填されている空気の圧力が低下している場合には、それが顕著になる。
そこで、本発明者は、サイドウォール部の変形を抑制して電子部品を保護するための保護層を、タイヤ軸方向において、カーカスよりも内側、かつ、インナライナーよりも外側の位置で、かつ、タイヤ径方向において、サイドウォール部と重複する位置に設けることに思い至った。そして、検討の結果、この保護層の剛性をサイドウォールの剛性よりも高くすることにより、タイヤの損傷や電子部品の損傷の発生を十分に抑制できることが分かった。
即ち、保護層の剛性とサイドウォールの剛性の差が小さく、かつ保護層が柔らかい場合には、走行時におけるサイドウォールの変形を抑制することができないため、タイヤの寿命低下の要因となったり、電子部品の損傷を招く恐れがある。また、保護層の剛性とサイドウォールの剛性の差が小さく、かつ保護層が硬い場合には、走行時の衝撃の伝搬により、電子部品の損傷を招いたり、サイドウォール自体の耐外傷性が著しく低下する恐れがある。
これに対して、保護層の剛性をサイドウォールの剛性に対して充分大きくした場合には、走行時のサイドウォールの変形を抑制すると共に、走行時の衝撃の伝搬を抑制することができるため、電子部品およびタイヤの損傷の発生を十分に抑制することができる。
以上のようにすることにより、電子部品、およびタイヤの損傷の発生を十分に抑制できることが分かったが、このままでは、新たに発熱の問題があることが分かった。
即ち、十分な通信性能を確保するために電子部品をサイドウォール部に設けても、サイドウォール部は走行時のタイヤの転動により発熱するため、その熱の影響でタイヤの寿命が低下したり、走行直後の電子部品の通信精度が低下したりし、また、高温状態の繰り返しによってデータが消失したりする恐れがあることが分かった。
そこで、本発明者は、さらに、この発熱の問題の解決について検討した。その結果、保護層の発熱性をサイドウォールの発熱性よりも低くする、具体的には、ゴム組成物の損失正接を低くすることにより、保護層およびサイドウォールにおける発熱性を低下させることができ、走行による発熱の影響によるタイヤの寿命低下や走行直後の通信精度の低下や、高温状態の繰り返しにより発生するデータの消失などを防止することができることが分かった。
以上のように、本発明においては、カーカスよりも内側、かつ、インナライナーよりも外側の位置に、サイドウォールに比べて、高い剛性と低い発熱性を有する保護層を設けて、電子部品をカーカスと保護層の間に配置することにより、タイヤの損傷や電子部品の損傷の発生を抑制して、電子部品の良好な通信性能とタイヤの良好な耐久性能を得ることができる。
［２］本発明の実施の形態
１．タイヤの構成
（１）全体構成
図１は本実施の形態に係るタイヤの構成を示す断面図であり、具体的には、サイズ２３５／７５Ｒ１５のタイヤの断面図である。図１において、１はタイヤであり、２はビード部であり、３はサイドウォール部であり、４はトレッドである。２１はビードコアであり、２２はビードエイペックスであり、２３はクリンチ（サイドウォールよりもタイヤ径方向内側に位置し、かつ、ビードエイペックスよりもタイヤ軸方向外側に位置する外部部材）であり、２４はチェーファである。また、３１はサイドウォールであり、３２はカーカスであり、３３はインナライナーであり、３４は保護層である。また、３５は電子部品である。なお、図１において、Ｈはタイヤ最大幅の位置からビードコア下までの距離である。
１．タイヤの構成
（１）全体構成
図１は本実施の形態に係るタイヤの構成を示す断面図であり、具体的には、サイズ２３５／７５Ｒ１５のタイヤの断面図である。図１において、１はタイヤであり、２はビード部であり、３はサイドウォール部であり、４はトレッドである。２１はビードコアであり、２２はビードエイペックスであり、２３はクリンチ（サイドウォールよりもタイヤ径方向内側に位置し、かつ、ビードエイペックスよりもタイヤ軸方向外側に位置する外部部材）であり、２４はチェーファである。また、３１はサイドウォールであり、３２はカーカスであり、３３はインナライナーであり、３４は保護層である。また、３５は電子部品である。なお、図１において、Ｈはタイヤ最大幅の位置からビードコア下までの距離である。
図１に示すように、本実施の形態においては、サイドウォール部３のインナライナー３３より外側で、カーカス３２より内側にサイドウォール３１より剛性が高く、発熱性が低い保護層３４が設けられている。そして、電子部品３５はカーカス３２と保護層３４との間に配置される。
（２）サイドウォール部の構成
サイドウォール部３は、タイヤ軸方向内側から順にインナライナー３３、カーカス３２、サイドウォール３１を備えており、インナライナー３３とカーカス３２の間に保護層３４が設けられている。ここで、サイドウォール３１、カーカス３２、インナライナー３３は、それぞれ、従来と同様のゴム組成物を用いて作製されている。
サイドウォール部３は、タイヤ軸方向内側から順にインナライナー３３、カーカス３２、サイドウォール３１を備えており、インナライナー３３とカーカス３２の間に保護層３４が設けられている。ここで、サイドウォール３１、カーカス３２、インナライナー３３は、それぞれ、従来と同様のゴム組成物を用いて作製されている。
（３）保護層
（ａ）保護層の剛性
上記したように、本実施の形態において、保護層３４は、サイドウォール３１より剛性が高い。ゴムの剛性は、通常、Ｅ＊（複素弾性率）で表され、剛性が高いとは、Ｅ＊の値が大きいことを意味する。なお、本願においてＥ＊は絶対値を意味する。
（ａ）保護層の剛性
上記したように、本実施の形態において、保護層３４は、サイドウォール３１より剛性が高い。ゴムの剛性は、通常、Ｅ＊（複素弾性率）で表され、剛性が高いとは、Ｅ＊の値が大きいことを意味する。なお、本願においてＥ＊は絶対値を意味する。
具体的には、保護層３４およびサイドウォール３１の７０℃におけるＥ＊をそれぞれＥ＊（１）ＭＰａ、Ｅ＊（２）ＭＰａとしたとき、（Ｅ＊（１）−Ｅ＊（２））は、下記式を満たしていることが好ましい。
３ＭＰａ≦Ｅ＊（１）−Ｅ＊（２）
３ＭＰａ≦Ｅ＊（１）−Ｅ＊（２）
そして、下記式を満たしているとより好ましい。
４ＭＰａ≦Ｅ＊（１）−Ｅ＊（２）
４ＭＰａ≦Ｅ＊（１）−Ｅ＊（２）
また、下記式を満たしているとさらに好ましい。
５ＭＰａ≦Ｅ＊（１）−Ｅ＊（２）
５ＭＰａ≦Ｅ＊（１）−Ｅ＊（２）
本発明の効果を発揮させるために、上記式の上限を設定しなければならないということはないが、タイヤの製造の容易さの面から、２０ＭＰａ以下が好ましく、１５ＭＰａ以下であればより好ましい。
なお、上記におけるＥ＊は、「ＪＩＳ Ｋ ６３９４」の規定に準拠して、粘弾性スペクトロメーター（例えば、岩本製作所製の「ＶＥＳＦ−３」）を用いて、下記に示される条件下で計測される値である。
初期歪み ：１０％
振幅 ：±２．０％
周波数 ：１０Ｈｚ
変形モード：引張
測定温度 ：７０℃
初期歪み ：１０％
振幅 ：±２．０％
周波数 ：１０Ｈｚ
変形モード：引張
測定温度 ：７０℃
このように、保護層３４のＥ＊をサイドウォール３１のＥ＊よりも高くすることにより、特に、その差を上記式のように適切に制御することにより、走行時のサイドウォールの変形を抑制すると共に、走行時の衝撃の伝搬を抑制することができ、電子部品およびタイヤの損傷の発生を十分に抑制することができる。なお、サイドウォール用ゴム組成物の７０℃におけるＥ＊は、例えば、２〜２４ＭＰａであり、保護層用ゴム組成物の７０℃におけるＥ＊は、例えば、７〜１３０ＭＰａである。
そして、上記に例示した範囲のＥ＊（１）のサイドウォール用ゴム組成物を用いる場合、上記式を満足するＥ＊（２）の保護層用ゴム組成物が用いられる。同じく上記に例示した範囲のＥ＊（２）の保護層用ゴム組成物を用いる場合、上記式を満足するＥ＊（１）のサイドウォール用ゴム組成物が用いられる。
（ｂ）保護層の発熱性
また、本実施の形態においては、保護層３４は、サイドウォール３１より発熱性が低い。ゴムの発熱性は、通常、ｔａｎδ（損失正接）で表され、発熱性が低いとは、ｔａｎδの値が小さいことを意味する。
また、本実施の形態においては、保護層３４は、サイドウォール３１より発熱性が低い。ゴムの発熱性は、通常、ｔａｎδ（損失正接）で表され、発熱性が低いとは、ｔａｎδの値が小さいことを意味する。
そして、本実施の形態においては、保護層３４およびサイドウォール３１の７０℃におけるｔａｎδをそれぞれｔａｎδ（１）、ｔａｎδ（２）としたとき、（ｔａｎδ（１）＋ｔａｎδ（２））が、下記式を満足することが好ましい。
ｔａｎδ（１）＋ｔａｎδ（２）≦０．２５
ｔａｎδ（１）＋ｔａｎδ（２）≦０．２５
そして、下記式を満たしているとより好ましい。
ｔａｎδ（１）＋ｔａｎδ（２）≦０．２０
ｔａｎδ（１）＋ｔａｎδ（２）≦０．２０
また、下記式を満たしているとさらに好ましい。
ｔａｎδ（１）＋ｔａｎδ（２）≦０．１５
ｔａｎδ（１）＋ｔａｎδ（２）≦０．１５
本発明の効果を発揮させるために、上記式の下限を設定しなければならないということはないが、タイヤの製造の容易さの面から、０．０７以上が好ましく、０．１０以上であればより好ましい。
なお、上記におけるｔａｎδは、上記したＥ＊の測定と同様にして計測される値である。
このように、保護層３４の発熱性をサイドウォール３１の発熱性よりも低くして、それぞれのｔａｎδを適切に制御することにより、保護層３４およびサイドウォール３１における発熱性を低下させることができ、走行による発熱の影響により発生するバーストや走行直後の通信精度の低下や、高温状態の繰り返しにより発生するデータの消失などを防止することができる。なお、サイドウォール用ゴム組成物の７０℃におけるｔａｎδは、例えば、０．０２〜０．３０であり、保護層用ゴム組成物の７０℃におけるｔａｎδは、例えば、０．０２〜０．２４である。
そして、上記に例示した範囲のｔａｎδ（１）のサイドウォール用ゴム組成物を用いる場合、上記式を満足するｔａｎδ（２）の保護層用ゴム組成物が用いられる。同じく上記に例示した範囲のｔａｎδ（２）の保護層用ゴム組成物を用いる場合、上記式を満足するｔａｎδ（１）のサイドウォール用ゴム組成物が用いられる。
（ｃ）保護層のゴム組成物
本実施の形態において、保護層の製造に用いられるゴム組成物は、主成分であるゴム成分および補強材、老化防止剤、添加剤などの各種配合材料を、オープンロール、バンバリーミキサなどのゴム混練装置を用いて混練することにより得ることができる。
本実施の形態において、保護層の製造に用いられるゴム組成物は、主成分であるゴム成分および補強材、老化防止剤、添加剤などの各種配合材料を、オープンロール、バンバリーミキサなどのゴム混練装置を用いて混練することにより得ることができる。
（イ）ゴム成分
ゴム成分としては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）などのジエン系ゴムが挙げられるが、なかでも、低燃費性、耐久性が良好に得られるという理由から、イソプレン系ゴム（ＮＲやＩＲ）とＢＲの併用が好ましい。
ゴム成分としては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）などのジエン系ゴムが挙げられるが、なかでも、低燃費性、耐久性が良好に得られるという理由から、イソプレン系ゴム（ＮＲやＩＲ）とＢＲの併用が好ましい。
イソプレン系ゴム（ＮＲやＩＲ）の含有量としては、ゴム成分１００質量部中に３０質量部以上であることが好ましく、３５質量部以上であるとより好ましい。また、５０質量部以下であることが好ましく、４５質量部以下であるとより好ましい。イソプレン系ゴム（ＮＲやＩＲ）の含有量を上記のようにすることにより、十分な破断伸びと十分な耐屈曲亀裂成長性を確保することができる。
ＢＲの含有量としては、ゴム成分１００質量部中に５０質量部以上であることが好ましく、５５質量部以上であるとより好ましい。また、７０質量部以下であることが好ましく、６５質量部以下であるとより好ましい。ＢＲの含有量を上記のようにすることにより、十分な耐屈曲亀裂成長と十分な破断強度を確保することができる。
なお、ＢＲとしては、特に限定されず、例えば、高シス含有量のＢＲ、シンジオタクチックポリブタジエン結晶を含有するＢＲ（ＳＰＢ含有ＢＲ）、変性ＢＲなどを使用できる。中でも、内在した配向性の結晶成分により押出加工性を大きく改善できるという点から、ＳＰＢ含有ＢＲが好ましい。
イソプレン系ゴム（ＮＲやＩＲ）とＢＲの併用においては、イソプレン系ゴム（ＮＲやＩＲ）とＢＲの合計含有量は、ゴム成分１００質量部中８０質量部以上が好ましく、９０質量部以上がより好ましい。イソプレン系ゴム（ＮＲやＩＲ）とＢＲの合計含有量を上記範囲内とすることにより、十分な低燃費性と十分な耐久性を確保することができる。
（ロ）カーボンブラック
本実施の形態のゴム組成物には、補強材としてカーボンブラックを配合することが好ましい。カーボンブラックとしては、例えば、ＧＰＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦ、ＦＦ、ＦＥＦなどが挙げられる。これらのカーボンブラックは１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、ＦＥＦが好ましい。
本実施の形態のゴム組成物には、補強材としてカーボンブラックを配合することが好ましい。カーボンブラックとしては、例えば、ＧＰＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦ、ＦＦ、ＦＥＦなどが挙げられる。これらのカーボンブラックは１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、ＦＥＦが好ましい。
上記ゴム組成物中におけるカーボンブラックの含有量としては、ゴム成分１００質量部に対して、２０質量部以上であることが好ましく、２５質量部以上であるとより好ましい。また、４０質量部以下であることが好ましく、３５質量部以下であるとより好ましい。ゴム組成物中のカーボンブラックの量を上記の範囲内とすることにより、高いＥ＊と低いｔａｎδとすることができる。
（ハ）加硫剤および加硫促進剤
硫黄は加硫剤として使用され、その含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、１質量部以上であることが好ましく、２質量部以上であるとより好ましい。また、８質量部以下であることが好ましく、６質量部以下であるとより好ましい。硫黄の含有量を上記範囲内とすることにより、十分な操縦安定性を確保することができ、硫黄のブルームや粘着性を抑制し、また、耐久性を確保することができる。なお、硫黄の含有量は、純硫黄分量であり、不溶性硫黄を用いる場合はオイル分を除いた含有量である。
硫黄は加硫剤として使用され、その含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、１質量部以上であることが好ましく、２質量部以上であるとより好ましい。また、８質量部以下であることが好ましく、６質量部以下であるとより好ましい。硫黄の含有量を上記範囲内とすることにより、十分な操縦安定性を確保することができ、硫黄のブルームや粘着性を抑制し、また、耐久性を確保することができる。なお、硫黄の含有量は、純硫黄分量であり、不溶性硫黄を用いる場合はオイル分を除いた含有量である。
硫黄は、通常、加硫促進剤と共に使用される。加硫促進剤の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、１．５質量部以上であることが好ましく、２．０質量部以上であるとより好ましい。また、５．０質量部以下であることが好ましく、４．０質量部以下であるとより好ましい。加硫促進剤の含有量を上記範囲内とすることにより、本発明の効果を良好に得られる傾向がある。具体的な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−アミン系若しくはアルデヒド−アンモニア系、イミダゾリン系、又はキサンテート系加硫促進剤等が挙げられる。これら加硫促進剤は、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、スコーチ時間と加硫時間をバランスさせ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。
（ニ）ステアリン酸
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。ステアリン酸を使用する場合、ステアリン酸の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、０．５質量部以上であることが好ましく、１質量部以上であるとより好ましい。また、１０質量部以下であることが好ましく、５質量部以下であるとより好ましい。ステアリン酸の含有量を上記範囲内とすることにより、本発明の効果が良好に得られる傾向がある。
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。ステアリン酸を使用する場合、ステアリン酸の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、０．５質量部以上であることが好ましく、１質量部以上であるとより好ましい。また、１０質量部以下であることが好ましく、５質量部以下であるとより好ましい。ステアリン酸の含有量を上記範囲内とすることにより、本発明の効果が良好に得られる傾向がある。
（ホ）酸化亜鉛
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。酸化亜鉛を使用する場合、酸化亜鉛の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、０．５質量部以上であることが好ましく、１質量部以上であるとより好ましい。また、１０質量部以下であることが好ましく、５質量部以下であるとより好ましい。酸化亜鉛の含有量を上記範囲内とすることにより、本発明の効果がより良好に得られる傾向がある。
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。酸化亜鉛を使用する場合、酸化亜鉛の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、０．５質量部以上であることが好ましく、１質量部以上であるとより好ましい。また、１０質量部以下であることが好ましく、５質量部以下であるとより好ましい。酸化亜鉛の含有量を上記範囲内とすることにより、本発明の効果がより良好に得られる傾向がある。
（ヘ）老化防止剤
老化防止剤としては、優れた耐オゾン効果を有するアミン系老化防止剤が好適である。アミン系老化防止剤としては、特に限定されず、例えば、ジフェニルアミン系、ｐ−フェニレンジアミン系、ナフチルアミン系、ケトンアミン縮合物系などのアミン誘導体が挙げられ、これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。ジフェニルアミン系誘導体としては、例えば、ｐ−（ｐ−トルエンスルホニルアミド）−ジフェニルアミン、オクチル化ジフェニルアミン、４，４’−ビス（α，α’−ジメチルベンジル）ジフェニルアミンなどが挙げられる。ｐ−フェニレンジアミン系誘導体としては、例えば、Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン（６ＰＰＤ）、Ｎ−フェニル−Ｎ’−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン（ＩＰＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジ−２−ナフチル−ｐ−フェニレンジアミンなどが挙げられる。ナフチルアミン系誘導体としては、フェニル−α−ナフチルアミンなどが挙げられる。中でも、フェニレンジアミン系、ケトンアミン縮合物系が好ましい。老化防止剤の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、０．３質量部以上であることが好ましく、０．５質量部以上であるとより好ましい。また、８質量部以下であることが好ましく、２．５質量部以下であるとより好ましい。
老化防止剤としては、優れた耐オゾン効果を有するアミン系老化防止剤が好適である。アミン系老化防止剤としては、特に限定されず、例えば、ジフェニルアミン系、ｐ−フェニレンジアミン系、ナフチルアミン系、ケトンアミン縮合物系などのアミン誘導体が挙げられ、これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。ジフェニルアミン系誘導体としては、例えば、ｐ−（ｐ−トルエンスルホニルアミド）−ジフェニルアミン、オクチル化ジフェニルアミン、４，４’−ビス（α，α’−ジメチルベンジル）ジフェニルアミンなどが挙げられる。ｐ−フェニレンジアミン系誘導体としては、例えば、Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン（６ＰＰＤ）、Ｎ−フェニル−Ｎ’−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン（ＩＰＰＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジ−２−ナフチル−ｐ−フェニレンジアミンなどが挙げられる。ナフチルアミン系誘導体としては、フェニル−α−ナフチルアミンなどが挙げられる。中でも、フェニレンジアミン系、ケトンアミン縮合物系が好ましい。老化防止剤の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、０．３質量部以上であることが好ましく、０．５質量部以上であるとより好ましい。また、８質量部以下であることが好ましく、２．５質量部以下であるとより好ましい。
（ト）ワックス
ワックスとしては、特に限定されず、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油系ワックス；植物系ワックス、動物系ワックス等の天然系ワックス；エチレン、プロピレン等の重合物等の合成ワックスなどが挙げられる。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。具体的なワックスとしては、例えば、大内新興化学工業（株）、日本精蝋（株）、精工化学（株）等の製品を使用できる。ワックスを使用する場合、ワックスの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、０．５質量部以上であることが好ましく、１質量部以上であるとより好ましい。また、１０質量部以下であることが好ましく、７質量部以下であるとより好ましい。
ワックスとしては、特に限定されず、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油系ワックス；植物系ワックス、動物系ワックス等の天然系ワックス；エチレン、プロピレン等の重合物等の合成ワックスなどが挙げられる。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。具体的なワックスとしては、例えば、大内新興化学工業（株）、日本精蝋（株）、精工化学（株）等の製品を使用できる。ワックスを使用する場合、ワックスの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、０．５質量部以上であることが好ましく、１質量部以上であるとより好ましい。また、１０質量部以下であることが好ましく、７質量部以下であるとより好ましい。
（チ）オイル
オイルとしては、例えば、プロセスオイル、植物油脂、又はその混合物が挙げられる。プロセスオイルとしては、例えば、パラフィン系プロセスオイル、アロマ系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイルなどを用いることができる。植物油脂としては、ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落花生油、ロジン、パインオイル、パインタール、トール油、コーン油、こめ油、べに花油、ごま油、オリーブ油、ひまわり油、パーム核油、椿油、ホホバ油、マカデミアナッツ油、桐油等が挙げられる。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。具体的なオイルとしては、例えば、出光興産（株）、三共油化工業（株）、（株）ジャパンエナジー、オリソイ社、Ｈ＆Ｒ社、豊国製油（株）、昭和シェル石油（株）、富士興産（株）等の製品を使用できる。オイルの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して０．５質量部以上であることが好ましく、１質量部以上であるとより好ましい。また、１０質量部以下であることが好ましく、５質量部以下であるとより好ましい。
オイルとしては、例えば、プロセスオイル、植物油脂、又はその混合物が挙げられる。プロセスオイルとしては、例えば、パラフィン系プロセスオイル、アロマ系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイルなどを用いることができる。植物油脂としては、ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落花生油、ロジン、パインオイル、パインタール、トール油、コーン油、こめ油、べに花油、ごま油、オリーブ油、ひまわり油、パーム核油、椿油、ホホバ油、マカデミアナッツ油、桐油等が挙げられる。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。具体的なオイルとしては、例えば、出光興産（株）、三共油化工業（株）、（株）ジャパンエナジー、オリソイ社、Ｈ＆Ｒ社、豊国製油（株）、昭和シェル石油（株）、富士興産（株）等の製品を使用できる。オイルの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して０．５質量部以上であることが好ましく、１質量部以上であるとより好ましい。また、１０質量部以下であることが好ましく、５質量部以下であるとより好ましい。
（リ）その他
本実施の形態のゴム組成物には、前記成分以外にも、従来ゴム工業で使用される配合材料、例えば、シリカやタルク、炭酸カルシウムなどの無機充填材、セルロース繊維などの有機充填材、液状ゴムや粘着レジンなどの軟化剤、硫黄以外の加硫剤や有機架橋剤などを必要に応じて配合してもよい。各配合材料の配合量については適宜選択することができる。
本実施の形態のゴム組成物には、前記成分以外にも、従来ゴム工業で使用される配合材料、例えば、シリカやタルク、炭酸カルシウムなどの無機充填材、セルロース繊維などの有機充填材、液状ゴムや粘着レジンなどの軟化剤、硫黄以外の加硫剤や有機架橋剤などを必要に応じて配合してもよい。各配合材料の配合量については適宜選択することができる。
前記した通り、保護層は、サイドウォールに対して、Ｅ＊およびｔａｎδが所定の関係式を満たすように調整されることが好ましい。保護層のＥ＊の調整方法としては、カーボンブラックや硫黄の量で調整することが好ましい。即ち、まず硫黄量を調整し、次にカーボンブラック量を調整することが好ましい。これにより、過度な試行錯誤を必要とせずに、狙いのＥ＊およびｔａｎδを達成することができる。
（４）電子部品
本実施の形態に係るタイヤには内部に電子部品が配置されている。具体的な電子部品としては、例えば、ＲＦＩＤ、圧力センサ、温度センサ、加速度センサ、磁気センサ、溝深さセンサなどが挙げられる。中でも、ＲＦＩＤは大容量の情報を記憶して非接触で読み取ることができるため、圧力、温度などのデータに加えて、タイヤの製造情報や管理情報、顧客情報なども記憶させることができるため、特に好ましい。
本実施の形態に係るタイヤには内部に電子部品が配置されている。具体的な電子部品としては、例えば、ＲＦＩＤ、圧力センサ、温度センサ、加速度センサ、磁気センサ、溝深さセンサなどが挙げられる。中でも、ＲＦＩＤは大容量の情報を記憶して非接触で読み取ることができるため、圧力、温度などのデータに加えて、タイヤの製造情報や管理情報、顧客情報なども記憶させることができるため、特に好ましい。
本実施の形態において、電子部品３５はサイドウォール部３の保護層３４とカーカス３２との間に配置されている。具体的な配置位置としては、確実な情報の通信が可能で、タイヤの変形による電子部品の損傷を受け難い箇所であれば、特に限定されないが、タイヤの変形による電子部品の損傷が比較的少なく、リム組みした際、外部から問題なく通信可能な位置として、タイヤ断面図の赤道方向において、タイヤ最大幅の位置を中心として、上下に、前記タイヤ最大幅の位置からビードコア下までの距離（図１におけるＨ）に対して±７０％（図１におけるＬ）の位置に埋め込まれていることが好ましい。
電子部品３５を上記の範囲内に配置した場合、確実な情報の通信が可能で、タイヤの変形による電子部品の損傷も少なく、製造上の問題も少ない。
なお、本実施の形態において配置される電子部品の長手方向の大きさ（ＩＣチップとアンテナとを含めた全長）としては、１８ｃｍ以下であることが好ましく、９ｃｍ以下であるとより好ましく、４ｃｍ以下であるとさらに好ましく、２ｃｍ以下であることが最も好ましい。このように小さなサイズとすることにより、周囲のゴムに応力が集中してしまう可能性があるが、本実施の形態においては、上記したように、保護層３４を設けて局所的な応力集中に対する配慮がなされているため、タイヤの耐久性を安定して維持することができる。このとき、電子部品のアンテナ部分をカーカスのコードと直交する方向に伸びるように配置することにより、アンテナ部分の曲げを最小に維持することができる。
２．タイヤの製造
本実施の形態のタイヤは、成形途中に電子部品を配置すること以外は、通常の方法によって製造することができる。即ち、サイドウォール３１や保護層３４は、前記ゴム組成物を未加硫の段階でビードエイペックス２２の形状に合わせて押出加工により成形し、その後、タイヤ成形機上で通常の方法にて他のタイヤ部材と共に貼り合わせ、未加硫タイヤを成形する。そして、この成形の途中、保護層３４とカーカス３２との間の所定の位置に電子部品を配置する。
本実施の形態のタイヤは、成形途中に電子部品を配置すること以外は、通常の方法によって製造することができる。即ち、サイドウォール３１や保護層３４は、前記ゴム組成物を未加硫の段階でビードエイペックス２２の形状に合わせて押出加工により成形し、その後、タイヤ成形機上で通常の方法にて他のタイヤ部材と共に貼り合わせ、未加硫タイヤを成形する。そして、この成形の途中、保護層３４とカーカス３２との間の所定の位置に電子部品を配置する。
その後、電子部品が配置されて成形された未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧することにより、タイヤを製造する。
１．配合材料および配合処方
配合材料を表１に、配合処方を表２および表３に示す。
配合材料を表１に、配合処方を表２および表３に示す。
２．空気入りタイヤの作製
表１および表２、表３に基づき、神戸製鋼（株）製バンバリーミキサを用いて、硫黄及び加硫促進剤以外の配合材料を混練りし、得られる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練り込むことで、保護層およびサイドウォールの未加硫ゴム組成物をそれぞれ得ることができる。また、特開２０１３−２４５３３９号公報の実施例１に基づき、電子部品３５被覆用のゴム組成物を得ることができる。
表１および表２、表３に基づき、神戸製鋼（株）製バンバリーミキサを用いて、硫黄及び加硫促進剤以外の配合材料を混練りし、得られる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練り込むことで、保護層およびサイドウォールの未加硫ゴム組成物をそれぞれ得ることができる。また、特開２０１３−２４５３３９号公報の実施例１に基づき、電子部品３５被覆用のゴム組成物を得ることができる。
そして、得られる未加硫ゴム組成物を、それぞれ、保護層やサイドウォールの形状に成形し、タイヤ成形機上で他のタイヤ部材と一緒に積層して貼り合わせると共に、未加硫ゴム組成物で被覆した電子部品３５を、後述する図２Ａ〜図２Ｃのいずれかに設置して、１５０℃の条件下で３０分間、加硫することにより、試験用タイヤ（タイヤサイズ：２４５／４５Ｒ１８）を得ることができる。なお、電子部品３５としては、３ｍｍ×３ｍｍ×０．４ｍｍのＩＣチップの両側に３０ｍｍのアンテナが設けられたＲＦＩＤを使用することができる。
上記、表２、表３に示した各配合における物性（Ｅ＊およびｔａｎδ）は、以下の示す方法により測定される。
即ち、各空気入りタイヤの保護層およびサイドウォールからゴムサンプルをそれぞれ抽出し、粘弾性スペクトロメーター（岩本製作所製の「ＶＥＳＦ−３」）を用いて、下記の条件で、Ｅ＊（単位はＭＰａ）およびｔａｎδを測定する。
初期歪み：１０％
振幅：±２．０％
周波数：１０Ｈｚ
変形モード：引張
測定温度：７０℃
初期歪み：１０％
振幅：±２．０％
周波数：１０Ｈｚ
変形モード：引張
測定温度：７０℃
具体的な電子部品３５の挿入位置を図２Ａ〜図２Ｃに示す。図２Ａではビードコア下から７８％の位置に電子部品３５が設けられ、図２Ｂではビードコア下から１４０％の位置に電子部品３５が設けられ、図２Ｃではビードコア下から４７％の位置に電子部品３５が設けられる。なお、これらの値はタイヤ最大幅の位置からビードコア下までの距離に対しての値である。
保護層およびサイドウォールの配合・物性、電子部品の位置、タイヤの耐久性、電子部品の通信性の関係を表４〜６に示す。
上記タイヤの耐久性の評価は、一般道を１万ｋｍ走行可能であれば可、不可能であれば不可とする。なお、走行条件については、装着リムは１８×８Ｊ、タイヤ内圧は２００ｋＰａとし、テスト車両は前輪駆動車、排気量３５００ｃｃ、タイヤ装着位置は全輪とする。
そして、通信性の評価方法は、図３に示す丸印の３箇所の測定点（ａ〜ｃ）に電子部品に対する送受信機を設置して、電子部品とのデータの通信が可能かどうかで判断する。具体的には、タイヤをリム組みして車両に実装した状態で測定し、（耐久性評価後の読み取り可能位置の数／耐久性評価前の読み取り可能位置の数）を計算して、４本のタイヤの平均値が、６０％以上であれば優、５０％以上６０％未満であれば良、０％を超え５０％未満であれば可とし、０％もしくは耐久性評価前の読み取り可能位置の数が０の場合には不可とする。
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることができる。
１ タイヤ
２ ビード部
３ サイドウォール部
４ トレッド
２１ ビードコア
２２ ビードエイペックス
２３ クリンチ
２４ チェーファ
３１ サイドウォール
３２ カーカス
３３ インナライナー
３４ 保護層
３５ 電子部品
Ｈ タイヤ最大幅の位置からビードコア下までの距離
Ｌ 電子部品が埋め込まれる範囲
２ ビード部
３ サイドウォール部
４ トレッド
２１ ビードコア
２２ ビードエイペックス
２３ クリンチ
２４ チェーファ
３１ サイドウォール
３２ カーカス
３３ インナライナー
３４ 保護層
３５ 電子部品
Ｈ タイヤ最大幅の位置からビードコア下までの距離
Ｌ 電子部品が埋め込まれる範囲
Claims (8)
- 内部に電子部品が配置されている空気入りタイヤであって、
タイヤ軸方向において、カーカスよりも内側、かつ、インナライナーよりも外側の位置で、かつ、タイヤ径方向において、サイドウォール部と重複する位置に、前記電子部品を保護するための保護層が設けられており、
前記保護層が、前記サイドウォールに比べて、高い剛性と低い発熱性を有しており、
前記電子部品が、前記カーカスと前記保護層の間に配置されていることを特徴とする空気入りタイヤ。 - 前記保護層の７０℃におけるＥ＊（１）と前記サイドウォールの７０℃におけるＥ＊（２）とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
３ＭＰａ≦Ｅ＊（１）−Ｅ＊（２） - 前記保護層の７０℃におけるＥ＊（１）と前記サイドウォールの７０℃におけるＥ＊（２）とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項２に記載の空気入りタイヤ。
４ＭＰａ≦Ｅ＊（１）−Ｅ＊（２） - 前記保護層の７０℃におけるＥ＊（１）と前記サイドウォールの７０℃におけるＥ＊（２）とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項３に記載の空気入りタイヤ。
５ＭＰａ≦Ｅ＊（１）−Ｅ＊（２） - 前記保護層の７０℃におけるｔａｎδ（１）と前記サイドウォールの７０℃におけるｔａｎδ（２）とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
ｔａｎδ（１）＋ｔａｎδ（２）≦０．２５ - 前記保護層の７０℃におけるｔａｎδ（１）と前記サイドウォールの７０℃におけるｔａｎδ（２）とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項５に記載の空気入りタイヤ。
ｔａｎδ（１）＋ｔａｎδ（２）≦０．２０ - 前記保護層の７０℃におけるｔａｎδ（１）と前記サイドウォールの７０℃におけるｔａｎδ（２）とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項６に記載の空気入りタイヤ。
ｔａｎδ（１）＋ｔａｎδ（２）≦０．１５ - 前記電子部品が、タイヤ断面図の赤道方向において、タイヤ最大幅の位置を中心として、上下に、前記タイヤ最大幅の位置からビードコア下までの距離に対して±７０％の位置に埋め込まれていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
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