JP2013067676A

JP2013067676A - 重荷重用空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2013067676A
Application number: JP2011205094A
Authority: JP
Inventors: Yukihide Oya; 幸秀應矢
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2011-09-20
Publication date: 2013-04-18

Abstract

【課題】サイドウォール表面の微小クラックの発生を防止しつつコストを抑制した重荷重用空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】サイドウォール外層が、ゴム成分中にエチレンプロピレンゴム１０質量％以上、およびブチルゴム２０質量％以上を含有するゴム組成物からなり、外層の厚さが、０．５ｍｍ以上であって、サイドウォール内層が、ゴム成分中に天然ゴムを６０質量％以上含有するゴム組成物からなる重荷重用空気入りタイヤに関する。
【選択図】なし

Description

本発明は、サイドウォールが外層と内層の２層からなる重荷重用空気入りタイヤに関する。

タイヤの荷重を支えるサイドウォールは、屈曲を受けることにより歪が発生するため、サイドウォール表面に微小なクラックが発生し易い。この表面の微小なクラックは、歪の大きいバットレス部とビード部で発生し易く、微小なクラックが発生すると走行により成長する。重荷重用タイヤの場合、タイヤの摩耗終了後、再びトレッドを貼り使用するリトレッド（更生）を実施するため、特にサイドウォールに微小なクラックの発生を抑える必要がある。

微小クラックの発生を防止する方法として、タイヤのサイドウォール部をエチレンプロピレンゴムやハロゲン化ブチルゴムからなる薄層で被覆したタイヤが知られている（特許文献１）。しかしながら、これらのゴムは高価であり、コストアップにつながるという問題がある。

また、サイドウォール用のゴム組成物として、ゴム成分中の天然ゴムとブタジエンゴムの比率を６０／４０から、屈曲疲労性能の良いブタジエンゴムの比率を増やし５０／５０とする方法も知られている。しかしながら、破壊工ネルギーが低下し、重荷重用のタイヤとして、耐カット性能が低下するという問題がある。

一方で、サイドウォールゲージを薄くすることは、コスト抑制に有効であるが、耐カット性が低下するために実施することが難しいという問題がある。

特開平２−４５２０２号公報

本発明は、サイドウォール表面の微小クラックの発生を防止しつつコストを抑制した重荷重用空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、外層および内層の２層からなるサイドウォールを有する重荷重用空気入りタイヤであって、前記外層は、ゴム成分中にエチレンプロピレンゴムを１０質量％以上およびブチルゴムを２０質量％以上含有するゴム組成物からなり、かつ平均厚みが０．５ｍｍ以上であり、前記内層は、ゴム成分中に天然ゴムを６０質量％以上含有するゴム組成物からなる重荷重用空気入りタイヤに関する。

前記外層は、ゴム成分中にエチレンプロピレンゴムを１０〜２０質量％およびブチルゴムを２０〜４０質量％含有するゴム組成物からなることが好ましい。

前記外層の厚みは、０．５〜１．５ｍｍであることが好ましい。

前記内層は、老化防止剤の含有量がゴム成分１００重量部に対して２．０質量部以下であるゴム組成物からなることが好ましい。

前記サイドウォールの最薄部における厚みは、４．５〜５．５ｍｍであることが好ましい。

前記重荷重用空気入りタイヤは、スチールコードで構成されたカーカスプライ又はブレーカーを有することが好ましい。

本発明によれば、エチレンプロピレンゴムとブチルゴムを特定量含むゴム組成物からなり、かつ平均厚みが０．５ｍｍ以上である外層と、天然ゴムを特定量含むゴム組成物からなる内層との２層サイドウォールを有する重荷重用空気入りタイヤであるので、サイドウォール表面の微小クラックの発生を防止しつつ、コストを抑制した重荷重用空気入りタイヤを提供することができる。

（ａ）は本発明における重荷重用空気入りタイヤのサイドウォール部の断面図であり、（ｂ）は領域Ｘを拡大した図である。

本発明の重荷重用空気入りタイヤは、外層および内層の２層からなるサイドウォールを有し、該外層は、ゴム成分中にエチレンプロピレンゴムを１０質量％以上およびブチルゴムを２０質量％以上含有するゴム組成物からなり、かつ平均厚みが０．５ｍｍ以上であり、該内層は、ゴム成分中に天然ゴムを６０質量％以上含有するゴム組成物からなる。ここで、サイドウォールの外層、内層とは、図１のタイヤの断面図に示すように、１がサイドウォールの外層で、２がサイドウォールの内層である。

サイドウォールの外層は、ゴム成分１００質量％中にエチレンプロピレンゴム１０質量％以上およびブチルゴム２０質量％以上を含有するゴム組成物からなる。エチレンプロピレンゴムの含有量は、１０〜２０質量％が好ましく、１２〜１８質量％がより好ましい。２０質量％を超えると、コストが高くなり、１０質量％未満であると、サイドウォール表面の微小クラックの発生が多くなる傾向にある。また、ブチルゴムの含有量は、２０〜４０質量％が好ましく、２５〜３７質量％がより好ましい。４０質量％を超えると、サイドウォールの加工性が悪くなり、２０質量％未満であると、サイドウォール表面の微小クラックの発生が多くなる傾向にある。ここで、エチレンプロピレンゴムには、エチレンプロピレンジエンゴムが含まれ、ブチルゴムには、ハロゲン化ブチルゴムが含まれる。

外層のゴム成分としては、エチレンプロピレンゴムやブチルゴム以外に、他のゴム成分を配合することができる。他のゴム成分としては、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）、スチレンイソプレンブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）等のジエン系ゴムを好適に使用できる。これらの中でも、天然ゴム、ブタジエンゴムを併用することが好ましい。

外層に使用するゴム組成物において、ゴム成分１００質量％中の天然ゴムの含有量は、２０〜４０質量％が好ましく、２２〜３５質量％がより好ましい。４０質量％を超えると、サイドウォール表面の微小クラックの発生が多くなり、２０質量％未満であると、サイドウォールの耐カット性能が悪くなる傾向にある。ゴム成分１００質量％中のブタジエンゴムの含有量は、２０〜３０質量％が好ましく、２２〜２７質量％がより好ましい。３０質量％を超えると、サイドウォールの耐カット性能が悪くなり、２０質量％未満であると、サイドウォール表面の微小クラックの発生が多くなる傾向にある。

外層に使用するゴム組成物には、エチレンプロピレンゴムとブチルゴムなどのゴム成分以外に、カーボンブラックやシリカなどのフィラーや、シランカップリング剤を配合してもよい。フィラーの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは５質量部以上、より好ましくは１０質量部以上、更に好ましくは２０質量部以上である。５質量部未満では、充分な補強性が得られない傾向がある。また、フィラーの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは１００質量部以下、より好ましくは６０質量部以下、更に好ましくは２０質量以下である。１００質量部を超えると、低燃費性が悪化する傾向がある。

また、外層では、前記ゴム成分、フィラー成分、カップリング剤以外にも、ゴム組成物の製造に一般に使用される配合剤、例えば、酸化亜鉛、ステアリン酸、各種老化防止剤、アロマオイル等のオイル、ワックス、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤などを適宜配合することができる。

外層の平均厚みは、０．５ｍｍ以上が好ましく、０．５〜１．５ｍｍがより好ましく、０．８〜１．２ｍｍがさらに好ましい。０．５ｍｍ未満では、タイヤ製造時にサイドウォール部のエア抜き穴（Ｍａｘ．φ１．５ｍｍ）によりゴムが吸い上がり、内層のサイドウォールがタイヤ表面に出るため表面のクラックの基点となってしまう。また、１．５ｍｍを超えると、特殊ゴムであり通常のサイドウォール配合と比べ高価であるため、コストが増大する傾向にある。また、外層ゴムによりサイドウォール表面の微小クラックの発生を防止できるため、内層ゴムに配合する老化防止剤の配合量を低減することが可能になり、コストを抑制することが出来る。

サイドウォールの内層に使用するゴム組成物は、ゴム成分１００質量％中に天然ゴムを６０質量％以上含有する。天然ゴムの含有量は、６３質量％以上が好ましい。上限については特に限定されないが、８０質量％未満が好ましい。天然ゴムの含有量を６０質量％以上にすることで、破壊工ネルギーを上げ、耐カット性をアップさせることができる。

本発明において、特に、内層に使用するゴム組成物におけるゴム成分中、天然ゴムの含有量を６０質量％以上にした点が、本発明の大きな特徴の一つとなっている。一般に天然ゴムの比率を下げて、他のゴム成分、たとえばブタジエンゴムの比率を上げると、サイドウォール表面の微小なクラックの発生は少なくなり、耐候性が改善される。そのため、一般の乗用車用タイヤでは、天然ゴムの配合量は４０質量％と少なくなっている。しかしながら、重荷重用タイヤの場合、乗用車用タイヤに比べ極めて大きな荷重がかかり、外力によるカットを受けやすく、天然ゴムの比率が低いままでは、使用することができない。たとえば、天然ゴムとブタジエンゴムとの組成物において、天然ゴムの含有量が５０質量％の場合の破壊エネルギーを１００とすると、天然ゴムの含有量が４０質量％の場合が８７に、天然ゴムの含有量が６０質量％の場合が１１８となり、天然ゴムの含有量が４０質量％の場合は破壊エネルギーが非常に低く、重荷重用タイヤには非常に厳しいことが理解できる。ここで、破壊エネルギーは、ＪＩＳＫ６２５１「加硫ゴムの引張試験方法」に従って、加硫ゴムの３号ダンベル型試験片を用いて引張試験を行い、引張強さ（ＴＢ）と切断時伸び（ＥＢ）からＴＢＸＥＢ／２の計算式で破壊エネルギーを算出することができる。

そこで、本発明では、内層用に、あえて天然ゴムの配合量を増大させたゴム組成物を使用し、天然ゴムの配合量を増大させることで生じるサイドウォール表面に発生する微小なクラックを、外層に耐候性の良いゴム組成物を使用することによって改善し、サイドウォールの外力によるカット性能を改善している。

内層のゴム成分としては、天然ゴム以外に、他のゴム成分を配合することができる。他のゴム成分としては、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）、スチレンイソプレンブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）等のジエン系ゴムを好適に使用できる。これらの中でもブタジエンゴムを併用することが好ましい。

内層に使用されるゴム組成物では、ゴム成分１００質量％中のブタジエンゴムの含有量は、２０〜４０質量％が好ましく、２５〜３５質量％がより好ましい。４０質量％を超えると、破壊エネルギーが小さくなり、２０質量％未満であると、ゴムの屈曲性能が小さくなる傾向にある。

内層に使用するゴム組成物では、老化防止剤の含有量は、ゴム成分１００重量部に対して２．０質量部以下が好ましく、１．０質量部以下がより好ましい。下限については特に限定されないが、０．５質量部以上が好ましく、１．０質量部以上がより好ましい。老化防止剤の配合量が２．０質量部を超えると、コストが高くなる傾向があり、０．５質量部未満では、ゴムの耐老化性能が低下する傾向がある。

内層に使用するゴム組成物には、前記ゴム成分と老化防止剤以外に、カーボンブラックやシリカなどのフィラーや、シランカップリング剤を配合してもよい。フィラーの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、４０〜６０質量部が好ましく、４５〜５５質量部がより好ましい。４０質量部未満では、充分な補強性が得られない傾向がある。また、６０質量部を超えると、ゴムの屈曲性能が小さくなる傾向がある。

内層では、前記成分以外にも、ゴム組成物の製造に一般に使用される配合剤、例えば、酸化亜鉛、ステアリン酸、各種老化防止剤、アロマオイル等のオイル、ワックス、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤などを適宜配合することができる。

本発明の重荷重用空気入りタイヤにおいて、サイドウォールの最薄部における厚みは、４．５〜５．５ｍｍが好ましく、４．５〜５．０ｍｍがより好ましい。４．５ｍｍ未満であると、サイドウォールのカット性能が低下し、５．５ｍｍを超えると、コストが高くなる傾向がある。ここで、サイドウォールの最薄部における厚みとは、２層サイドウォールの一番薄い部分における内層と外層のトータルの厚みをいう。

本発明の重荷重用空気入りタイヤでは、タイヤの摩耗終了後に再びトレッドを貼り使用するため、スチールコードで構成されたカーカスプライ又はブレーカーを有することが好ましい。

前述したサイドウォールの外層および内層用ゴム組成物は、一般的な方法で製造される。すなわち、バンバリーミキサーやニーダー、オープンロールなどで前記各成分を混練りし、その後加硫する方法等により製造できる。次に、得られたゴム組成物を、未加硫の段階でタイヤのサイドウォール等の形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成型機上にて通常の方法にて成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、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してタイヤを製造できる。

本発明の空気入りタイヤは、サイドウォール外層に耐候性に優れる特殊ゴムを配置し、サイドウォール表面の微小クラックの発生を防止するという理由で、バスやトラックなどの重荷重用空気入りタイヤとして好適に使用することができる。

実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

以下、実施例及び比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
天然ゴム：ＴＳＲ２０
ブタジエンゴム：宇部興産（株）製のウベポールＢＲ１５０Ｂ
ブチルゴム：エクソンモービル（株）製のエクソンクロロブチル１０６６
ＥＰＤＭ：住友化学工業（株）製のＥＳＰＲＥＮＥ５０２（エチレン５６質量％、プロピレン４０質量％、５−エチリデン−２−ノルボルネン４質量％の共重合体）
カーボンブラック１：東海カーボン株式会社製のＮ６６０
カーボンブラック２：東海カーボン株式会社製のＮ３３０
プロセスオイル：出光興産株式会社製のダイアナプロセスＰ３２
ワックス：大内化学株式会社製のサンノックワックス
老化防止剤：精工化学株式会社製のオゾノン６Ｃ
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号
ステアリン酸：日油株式会社製のビーズステアリン酸つばき
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤：大内化学株式会社製のノクセラーＤＭ

実施例１〜７、比較例１〜５および参考例１
表１〜２に示す配合に従い、１．７Ｌバンバリーミキサーを用いて、配合材料のうち、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、２軸オープンロールを用いて、８０℃の条件下で３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サイドウォール外層および内層の形状に成形し、タイヤ成型機上で他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、１５０℃で３０分間加硫することにより、試験用重荷重タイヤ（サイズ：１１Ｒ２２．５）を製造した。

得られた試験用タイヤを使用して以下の評価を行い、その結果を表２に示す。

（クラック試験）
以下の条件でタイヤを走行させた後に、クラックの有無を目視で観察した。
タイヤ走行条件
荷重：規格最大荷重
内圧：規格最大内圧−１００ｋＰａ
速度：４０ｋｍ／ｈ
オゾン濃度：５０ｐｐｈｍ
走行時間：６００時間
評価基準
１：クラックの発生無し
２：タイヤをこするとクラックが見える
３：クラックが目視可能
４：クラックは目立つが近傍とつながっていない
５：市場でリトレッド時に、クレームとなりリトレッドができないレベル

（サイドウォールカット指数）
ロードテスト１０万ｋｍ走行後のタイヤのサイドウォール両側部分に発生したカット数を数え、タイヤ１本当たりのカット数を、比較例１のタイヤのカット数を１００として指数化した。数値が小さいほど、カット数が少なく、良好である。

（コスト）
実施例１の外層および内層のゴム組成物のコストをそれぞれ１００として、各配合の外層および内層のゴム組成物をコストを指数化し、下記計算式により、コストを指数表示した。
（全体のコスト指数）＝
（外層のコスト指数）×（ＳＷ全体の厚さに対するＳＷ外層の厚さの比）＋（内層のコスト指数）×（ＳＷ全体の厚さに対するＳＷ内層の厚さの比）

表２からわかるように、サイドウォールが１層からなる場合には、クラックの発生が多く、カット性にも劣っている。サイドウォールが２層からなっていても、内層に使用したゴム組成物中の天然ゴムの含有量が少ない場合、クラックの発生が多く、カット性にも劣っていた。天然ゴムの配合量が６０質量％以上であっても、外層に使用したゴム組成物中のゴム成分のブタジエンゴムの割合が少ない場合や外層の厚さが薄い場合、クラックの発生が多くなった。

一方、外層と内層が特定配合で、かつ外層が特定厚みの本発明のタイヤでは、実施例１〜７のように、クラックの発生が少なく、カット性にも優れていた。また、コストも良好であった。

１２層サイドウォールの外層
２２層サイドウォールの内層
３カーカスプライ
Ｔ_１２層サイドウォールの内層の厚さ
Ｔ_２２層サイドウォールの外層の厚さ

Claims

外層および内層の２層からなるサイドウォールを有する重荷重用空気入りタイヤであって、
前記外層は、ゴム成分中にエチレンプロピレンゴムを１０質量％以上およびブチルゴムを２０質量％以上含有するゴム組成物からなり、かつ平均厚みが０．５ｍｍ以上であり、
前記内層は、ゴム成分中に天然ゴムを６０質量％以上含有するゴム組成物からなる重荷重用空気入りタイヤ。
外層がゴム成分中にエチレンプロピレンゴムを１０〜２０質量％およびブチルゴムを２０〜４０質量％含有するゴム組成物からなる請求項１記載の重荷重用空気入りタイヤ。
外層の厚みが０．５〜１．５ｍｍである請求項１または２記載の重荷重用空気入りタイヤ。
内層は、老化防止剤の含有量がゴム成分１００重量部に対して２．０質量部以下であるゴム組成物からなる請求項１〜３のいずれかに記載の重荷重用空気入りタイヤ。
サイドウォールの最薄部における厚みが４．５〜５．５ｍｍである請求項１〜４のいずれかに記載の重荷重用空気入りタイヤ。
スチールコードで構成されたカーカスプライ又はブレーカーを有する請求項１〜５のいずれかに記載の重荷重用空気入りタイヤ。