JP3769090B2

JP3769090B2 - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP3769090B2
Application number: JP02605797A
Authority: JP
Inventors: 祐次宮崎; 浩文林
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 1997-01-24
Filing date: 1997-01-24
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2017-01-24
Also published as: US6138731A; DE19802864B4; JPH10204214A; DE19802864A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気入りラジアルタイヤにおいて、特にタイヤショルダー部における発熱抑制とタイヤ耐久性の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤのショルダー部は、カーカスプライ層、ベルト端部及びベルト下パッド等の部材が複雑に組み合わされて構成されている。特に、ベルト端部とカーカスプライ層の間からタイヤ巾方向外側に向けたトレッドゴムとカーカスプライ層の間に至る部位にタイヤ周方向に連続して配置されているベルト下パッドは、ベルト端部とカーカスプライ間のせん断応力緩和の働きを持たせるため、構造上ゴム厚みが厚いという構造的特徴があり、かつ走行中負荷が繰り返し作用するため、内部発熱し易く、上記各部材同士のゴム−ゴム間、及びカーカスプライ層等の各部材内のゴム−コード間特にゴム−スチールコード間の接着破壊やベルト下パッド自体のゴム内部破壊によって、プライセパレーションやベルト端部からのベルトセパレーションを起こし、タイヤの故障原因を誘発し易い。従来は、かかる問題点を解決するために、ベルト下パッドのゴム組成物中のカーボンブラックを低配合量とし、発熱性を抑制するゴム配合となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ベルト下パッドにおけるゴム組成物中のカーボンブラックを低配合量にしていくと、柔らかいゴム組成物となり、発熱による接着破壊やベルト下パッド自体のゴム内部破壊から走行中にセパレーションを誘発し易く、タイヤの耐久性の点で必ずしも満足できるものではない。一方、近時の自動車の性能向上に伴う高速化及び重荷重化によって、前記ベルト下パッドの構造に起因した高発熱による耐久性の低下は一層問題となる。
【０００４】
本発明の課題は、タイヤショルダー部におけるベルト下パッドの構造に起因した高発熱による耐久性の低下を防止した空気入りラジアルタイヤを提供する点にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため鋭意検討した結果、レゾルシン又はレゾルシン誘導体とそのメチレンドナーとしてのヘキサメチレンテトラミン又はメラミン誘導体を含み、かつ動的粘弾性Ｅ’が５〜１０ＭＰａ、損失正接ｔａｎδが０．１０〜０．１８、３００％モジュラスが１１〜１５ＭＰａであるゴム組成物をベルト下パッドに用いることで前記課題を解決できることを見出した。
【０００６】
すなわち、構造上ゴム厚みが厚く、走行中負荷が繰り返し作用するため、内部発熱し易く、ゴム−ゴム間及びゴム−コード間の接着破壊やベルト下パッド自体のゴム内部破壊によって、プライセパレーションやベルト端部でのセパレーションを起こし、タイヤの故障原因を誘発し易いベルト下パッドの構造的特徴に鑑み、レゾルシン又はレゾルシン誘導体とそのメチレンドナーとしてのヘキサメチレンテトラミン又はメラミン誘導体を含み、かつ動的粘弾性Ｅ’が５〜１０ＭＰａ、損失正接ｔａｎδが０．１０〜０．１８、３００％モジュラスが１１〜１５ＭＰａであるゴム組成物をベルト下パッドに用いることで前記課題を解決できることを見出したものである。
【０００７】
本請求項１の発明は、タイヤショルダー部のベルト端部とカーカスプライ層との間にベルト下パッドが配置された空気入りラジアルタイヤにおいて、上記ベルト下パッドに、レゾルシン又はレゾルシン誘導体とそのメチレンドナーとしてのヘキサメチレンテトラミン又はメラミン誘導体を含み、かつ動的粘弾性Ｅ’が５〜１０ＭＰａ、損失正接ｔａｎδが０．１０〜０．１８、３００％モジュラスが１１〜１５ＭＰａであるゴム組成物を用いたことを特徴とする空気入りラジアルタイヤである。
【０００８】
これによって、ベルト下パッドを取り巻くショルダー部を構成するカーカスプライ層及び又はベルト端部などの部材、特にベルト下パッドとカーカスプライ層との間のゴム−ゴム間及びカーカスプライ層のゴム−コード間の接着強度の向上が図られる。しかも、低発熱性であり、かつベルト下パッドで要求される適度な柔軟性を備えている結果、構造上ゴム厚みが厚く、走行中負荷が繰り返し作用しても、タイヤショルダー部においてタイヤ耐久性を発揮する。
【０００９】
また、上記ベルト下パッドの構造的特徴に鑑み、ベルト下パッドとカーカスプライ層との間に、レゾルシン又はレゾルシン誘導体とそのメチレンドナーとしてのヘキサメチレンテトラミン又はメラミン誘導体を含み、かつ動的粘弾性Ｅ’が５〜１０ＭＰａ、損失正接ｔａｎδが０．１０〜０．１８、３００％モジュラスが１１〜１５ＭＰａであるゴム組成物を用いた中間ゴム層を配置することによっても前記課題を解決できることを見出したものである。
【００１０】
本請求項２の発明は、タイヤショルダー部のベルト端部とカーカスプライ層との間にベルト下パッドが配置された空気入りラジアルタイヤにおいて、上記ベルト下パッドとカーカスプライ層との間に、レゾルシン又はレゾルシン誘導体とそのメチレンドナーとしてのヘキサメチレンテトラミン又はメラミン誘導体を含み、かつ動的粘弾性Ｅ’が５〜１０ＭＰａ、損失正接ｔａｎδが０．１０〜０．１８、３００％モジュラスが１１〜１５ＭＰａであるゴム組成物を用いた中間ゴム層を配置したことを特徴とする空気入りラジアルタイヤである。
【００１１】
空気入りタイヤのベルト下パッドに用いるゴム組成物の動的粘弾性Ｅ’が５ＭＰａ未満の場合、ゴム組成物が柔軟すぎ、たとえレゾルシン又はレゾルシン誘導体とそのメチレンドナーとしてのヘキサメチレンテトラミン又はメラミン誘導体を含有することでゴム−ゴム間及びゴム−コード間のタイヤ新品初期の接着強度を確保しても、走行中の負荷による発熱から接着破壊やゴム自体の内部破壊が生じ、走行中セパレーションを誘発し易く、タイヤの耐久性の点で好ましくない。また空気入りタイヤのベルト下パッドに用いるゴム組成物の動的粘弾性Ｅ’が１０ＭＰａを超えると、たとえレゾルシン又はレゾルシン誘導体とそのメチレンドナーとしてのヘキサメチレンテトラミン又はメラミン誘導体を含有することでゴム−ゴム間及びゴム−コード間のタイヤ新品初期の接着強度を確保しても、ベルト下パッドとしてはゴム組成物の柔軟性に欠け、内部発熱し易いため、タイヤの耐久性の点で好ましくない。
【００１２】
空気入りタイヤのベルト下パッドに用いるゴム組成物の損失正接ｔａｎδが０．１８を超える場合は、たとえレゾルシン又はレゾルシン誘導体とそのメチレンドナーとしてのヘキサメチレンテトラミン又はメラミン誘導体を含有することでゴム内部破壊及びゴム−コード間のタイヤ新品初期の接着強度を確保しても、内部発熱し易いため、ゴム内部破壊及びゴム−コード間の接着破壊によって、プライセパレーションやベルト端部でのセパレーションを起こし、タイヤの故障原因を誘発し易く、タイヤ耐久性の点で好ましくない。また空気入りタイヤのベルト下パッドに用いるゴム組成物の損失正接ｔａｎδが０．１０未満では、発熱は抑えられるが、補強効果が劣り、耐疲労性が低下する。
【００１３】
空気入りタイヤのベルト下パッドに用いるゴム組成物の３００％モジュラスが１１ＭＰａ未満の場合、たとえレゾルシン又はレゾルシン誘導体とそのメチレンドナーとしてのヘキサメチレンテトラミン又はメラミン誘導体を含有することでゴム−ゴム間及びゴム−コード間のタイヤ新品初期の接着強度を確保しても、ベルト下パッドゴムとしては柔軟すぎるため、走行中の負荷が作用して、ゴム内部破壊を起こし、タイヤの耐久性が低下する。一方、空気入りタイヤのベルト下パッドに用いるゴム組成物の３００％モジュラスが１５ＭＰａを超えると、ゴム厚みが厚く、走行中の負荷が繰り返し作用するベルト下パッドゴムとしては柔軟性を喪失することから、たとえレゾルシン又はレゾルシン誘導体とそのメチレンドナーとしてのヘキサメチレンテトラミン又はメラミン誘導体を含有することでゴム−ゴム間及びゴム−コード間のタイヤ新品初期の接着強度を確保しても、ゴム内部破壊が生じ易く、タイヤの耐久性が低下する。
【００１４】
上記の請求項１のベルト下パッド又は請求項２の中間ゴム層に用いるゴム組成物としては、具体的には、ゴム１００重量部に対してカーボンブラック１０〜６０重量部、シリカ３〜３０重量部で、カーボンブラックとシリカの両者の合計で２０〜６５重量部、硫黄２〜５重量部を含有するゴム組成物が好ましい。
【００１５】
また本発明は、請求項１又は２のゴム組成物に、ゴム１００重量部に対してカーボンブラック１０〜６０重量部、シリカ３〜３０重量部で、カーボンブラックとシリカの両者の合計で２０〜６５重量部、硫黄２〜５重量部を含有する請求項１又は２記載の空気入りラジアルタイヤである。
【００１６】
ゴム１００重量部に対してカーボンブラックが１０重量部未満の場合、たとえレゾルシン又はレゾルシン誘導体とそのメチレンドナーとしてのヘキサメチレンテトラミン又はメラミン誘導体を含有することでゴム−ゴム間及びゴム−コード間のタイヤ新品初期の接着強度を確保しても、十分な補強効果が得られず、耐久性に欠ける。これに対して、ゴム１００重量部に対してカーボンブラックが６０重量部を超えると、ゴム厚みが厚く、走行中の負荷が繰り返し作用するベルト下パッドゴムとしては柔軟性を喪失し、接着破壊やゴム内部破壊が生じ易く、発熱性の抑止効果も乏しく、タイヤの耐久性が低下する。
【００１７】
また、ゴム１００重量部に対してシリカ３重量部未満では、たとえ請求項１のベルト下パッド又は請求項２の中間ゴム層に、レゾルシン又はレゾルシン誘導体とそのメチレンドナーとしてのヘキサメチレンテトラミン又はメラミン誘導体を含み、かつ動的粘弾性Ｅ’が５〜１０ＭＰａ、損失正接ｔａｎδが０．１０〜０．１８、３００％モジュラスが１１〜１５ＭＰａであるゴム組成物を用いたとしても、請求項１のベルト下パッド又は請求項２の中間ゴム層に対して十分な引き裂き強度及び粘着力を付与することが困難である点で好ましくない。これに対して、ゴム１００重量部に対してシリカ３０重量部を超えて配合した場合は、同じくたとえ請求項１のベルト下パッド又は請求項２の中間ゴム層に、レゾルシン又はレゾルシン誘導体とそのメチレンドナーとしてのヘキサメチレンテトラミン又はメラミン誘導体を含み、かつ動的粘弾性Ｅ’が５〜１０ＭＰａ、損失正接ｔａｎδが０．１０〜０．１８、３００％モジュラスが１１〜１５ＭＰａであるゴム組成物を用いたとしても、粘度上昇や早期加硫など加工性の悪化がみられる。
【００１８】
またゴム１００重量部に対してカーボンブラックとシリカの両者の合計で２０重量部未満では、補強効果が劣り、摩耗性が悪化する。これに対してカーボンブラックとシリカの両者の合計で６５重量部を超えると、発熱の抑制が困難となる。
【００１９】
また、ゴム１００重量部に対して硫黄２重量部未満の配合では、補強効果が不足し、また接着の改善効果が不十分であり、ゴム１００重量部に対して硫黄５重量部を超えて配合した場合は、柔軟性の確保が困難でかつ耐熱性が悪化する。
【００２０】
さらに本発明ではベルト下パッドを中心としたタイヤショルダー部の接着強度を向上させるために、請求項１のベルト下パッド又は請求項２の中間ゴム層に、レゾルシン又はレゾルシン誘導体とそのメチレンドナーとしてのヘキサメチレンテトラミン又はメラミン誘導体を配合するが、その配合量としてはゴム１００重量部に対してレゾルシン又はレゾルシン誘導体が０．５〜３重量部、メチレンドナーとしてのヘキサメチレンテトラミン又はメラミン誘導体がレゾルシン又はレゾルシン誘導体の０．５〜２倍の重量部であることが好ましいことを見出した。
【００２１】
また本発明は、請求項１又は２のゴム組成物に、ゴム１００重量部に対してレゾルシン又はレゾルシン誘導体が０．５〜３重量部、メチレンドナーとしてのヘキサメチレンテトラミン又はメラミン誘導体がレゾルシン又はレゾルシン誘導体の０．５〜２倍の重量部含有する請求項１又は２記載の空気入りラジアルタイヤである。
【００２２】
ゴム１００重量部に対してレゾルシン又はレゾルシン誘導体が０．５重量部未満では、これを請求項１のベルト下パッド又は請求項２の中間ゴム層に用いた場合、カーカスプライゴムとの接着強度の向上やカーカスプライ層におけるコード及びゴム間の接着強度の向上が図られない。これに対して、レゾルシン又はレゾルシン誘導体が３重量部を超える場合は、コスト増に見合った補強効果が得られない。また、メチレンドナーとしてのヘキサメチレンテトラミン又はメラミン誘導体がレゾルシン又はレゾルシン誘導体の０．５倍の重量部未満ではレゾルシン又はレゾルシン誘導体の未反応物が残り、レゾルシン又はレゾルシン誘導体の２倍の重量部を超える場合ではそれ以上増量しても接着の向上効果が得られず、コスト増に見合った補強効果が得られない。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明のタイヤの一実施形態を示すタイヤ右側の半断面図である。図中の１はスチールコードで補強されたベルト、２はトレッドゴム、３はベルト下パッド、４はスチールコードで補強されたカーカスプライ層、５はインナーライナーを示す。ベルト下パッド３は、ベルト１端部とカーカスプライ層４の間及びカーカスプライ層４とトレドゴム２の間に配置されている。この実施形態ではベルト下パッド３は断面略三角形状をなしている。ベルト下パッド３には請求項１、３又は４記載のゴム組成物が用いられる。なお本発明のベルト下パッドはかかる断面略三角形状のものに限定されない。
【００２４】
一方、図２は本発明のタイヤの他の実施形態を示すタイヤ右側の半断面図である。図中の６はベルト下パッド３とカーカスプライ層４との間に配置された中間ゴム層である。本実施形態ではこの中間ゴム層６に請求項２、３又は４記載のゴム組成物が用いられる。
【００２５】
なお、請求項１、２、３又は４記載のゴム組成物は、ベルト下パッド３及び中間ゴム層６の両者に使用することも可能である。
【００２６】
本発明のタイヤのベルト下パッド又は中間ゴム層に用いるゴム組成物は、特に限定されるものではないが、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ポリブタジエンゴム等のジエン系ゴムが好適であり、中でも天然ゴム、イソプレンゴムは比較的低発熱性であるため、より好ましい効果を奏する。これらのゴムは単独で、あるいは２種以上を適宜混合して使用してもよい。
【００２７】
本発明で使用するレゾルシン誘導体としては、少なくともレゾルシン及びホルムアルデヒドを成分とする樹脂を含んだ誘導体が用いられ、例えば、レゾルシンとホルマリンの重合物、レゾルシン・ホルムアルデヒド樹脂とアルキルフェノール・ホルムアルデヒド樹脂との溶融混合物などが例示される。
【００２８】
本発明で使用するメラミン誘導体としては、例えばメチロールメラミンの部分エーテル化物、メラミンとホルマリンとの反応物をメタノールでメトキシ化した化合物等が用いられ、その中でもメラミン１分子当たりの結合ホルマリン数が４〜６、メトキシ基数が２〜６の混合物でかつ一量体の含量が６０〜９０％の範囲のメラミン誘導体が好ましい。
【００２９】
その他、本発明にかかるゴム組成物は、上記成分の他に、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫遅延剤、有機過酸化物、補強剤、可塑剤、充填剤、老化防止剤、粘着付与剤などを添加することができる。
【００３０】
本発明にかかるゴム組成物をタイヤに用いた場合、接着性が向上する理由は明らかではないが、本発明にかかるゴム組成物に含まれる接着剤成分であるレゾルシン又はレゾルシン誘導体とそのメチレンドナーとしてのヘキサメチレンテトラミン又はメラミン誘導体の有効成分が、ゴム厚みの厚いベルト下パッドが配置されたタイヤショルダー部であっても、ベルト下パッド又は前記中間ゴム層から、有効成分を含んでいないベルト端部及び又はカーカスプライ層を構成するゴムに浸透していき、ゴム−ゴム間及びゴム−コード間の接着強度を増強する役割を果たすと考えられる。
【００３１】
【実施例】
次の表１及び表２に示す実施例及び比較例に係る各成分配合のゴム組成物を用いた前記図１に示すベルト下パッドを用いてタイヤサイズ１１Ｒ２２．５１４ＰＲのタイヤを試作した。なお、表１及び表２に示す実施例及び比較例の各ゴム組成物には、いずれも次の成分が含まれている。
【００３２】
天然ゴム８０重量部
イソプレンゴム２０重量部
亜鉛華１０重量部
老化防止剤６Ｃ１重量部
加硫促進剤ＤＺ１重量部
【００３３】
【表１】

【００３４】
【表２】

【００３５】
表中のレゾルシン誘導体としてはレゾルシンとホルマリンの重合物、メラミン誘導体としてはメチロールメラミンの部分エーテル化物を使用した。
【００３６】
また、ゴム組成物の動的弾性率Ｅ’及び損失正接ｔａｎδは、岩本製作所製、動的粘弾性スペクトロメーターを用い、温度３０℃、周波数５０Ｈｚ、初期歪１５％、振幅１％で測定した。
【００３７】
次に、各実施例及び比較例のタイヤのプライコードゴム付着率及びドラム耐久性を測定した。その結果も前記表１及び表２に示す。プライコードゴム付着率はタイヤを高速長距離バスの後輪に取り付け２０万ｋｍ走行後（高速道路利用率９０％）、プライコードにゴムが付着している割合を目視により判定した。ドラム耐久性は、タイヤ空気圧ＪＩＳＤ４２３０に規定の１００％、試験速度は４０ｋｍ／時間とし、タイヤ付加荷重を前記ＪＩＳに規定の１４０％から始め１５０時間毎に１０％ずつ荷重を上げドラムテストを実施した。比較例７をコントロールとしてタイヤ故障発生までの走行距離で比較した。走行距離が比較例７に対し±１０％の範囲では「同等」、１０％を超える場合は「良好」、１０％未満は「劣る」とし、表にはそれぞれ同等は△、良好は○、劣るは×で示している。
【００３８】
表１及び表２より、レゾルシン又はレゾルシン誘導体とそのメチレンドナーとしてのヘキサメチレンテトラミン又はメラミン誘導体を含有しないゴム組成物を用いたベルト下パッドを配置した比較例７のタイヤと比べて、レゾルシン又はレゾルシン誘導体とそのメチレンドナーとしてのヘキサメチレンテトラミン又はメラミン誘導体を配合した各実施例タイヤはいずれもプライコードゴム付着率が大きく、プライセバレーション及びベルトセパレーションが発生しにくく、ドラム耐久性に優れている。
【００３９】
一方、レゾルシン又はレゾルシン誘導体とそのメチレンドナーとしてのヘキサメチレンテトラミン又はメラミン誘導体を含有するゴム組成物をベルト下パッドに用いた場合でも、各実施例のほか、比較例１及び比較例２から認められる様に、動的粘弾性Ｅ’は５〜１０ＭＰａ、損失正接ｔａｎδは０．１８以下、３００％モジュラスは１１〜１５ＭＰａのゴム組成物とすることが、かかるベルト下パッドに適用する上では重要であることが認められる。なお、損失正接ｔａｎδが０．１０未満では、発熱は抑えられたが、補強効果が劣り、耐疲労性が低下した。
【００４０】
また、レゾルシン又はレゾルシン誘導体とそのメチレンドナーとしてのヘキサメチレンテトラミン又はメラミン誘導体を含有し、動的粘弾性Ｅ’は５〜１０ＭＰａ、損失正接ｔａｎδは０．１８以下、３００％モジュラスは１１〜１５ＭＰａのゴム組成物をベルト下パッドに用いる場合であっても、さらにゴム組成物中にゴム１００重量部に対してカーボンブラックは１０〜６０重量部、シリカは３〜３０重量部で、カーボンブラックとシリカの両者の合計で２０〜６５重量部、硫黄は２〜５重量部を含有することが最適な配合であることが認められた。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、タイヤショルダー部のベルト端部とカーカスプライ層との間にベルト下パッドが配置された空気入りラジアルタイヤにおいて、上記ベルト下パッドに、レゾルシン又はレゾルシン誘導体とそのメチレンドナーとしてのヘキサメチレンテトラミン又はメラミン誘導体を含み、かつ動的粘弾性Ｅ’が５〜１０ＭＰａ、損失正接ｔａｎδが０．１０〜０．１８、３００％モジュラスが１１〜１５ＭＰａであるゴム組成物を用いたタイヤであるので、タイヤショルダー部におけるベルト下パッドの構造に起因した高発熱による耐久性の低下を防止して、タイヤ耐久性のある空気入りラジアルタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のタイヤの一実施形態を示す右側の半断面図である。
【図２】本発明のタイヤの他の実施形態を示す右側の半断面図である。
【符号の説明】
１ベルト
２トレッドゴム
３ベルト下パッド
４カーカスプライ層
５インナーライナー
６中間ゴム層

Claims

タイヤショルダー部のベルト端部とカーカスプライ層との間にベルト下パッドが配置された空気入りラジアルタイヤにおいて、
上記ベルト下パッドに、
ゴム１００重量部に対して、カーボンブラック１０〜６０重量部、シリカ３〜３０重量部であって、かつカーボンブラックとシリカの両者の合計が２０〜６５重量部、硫黄２〜５重量部、レゾルシン又はレゾルシン誘導体０．５〜３重量部、メチレンドナーとしてのヘキサメチレンテトラミン又はメラミン誘導体が上記レゾルシン又はレゾルシン誘導体の０．５〜２倍の重量部含有し、
その動的粘弾性Ｅ’が５〜１０ＭＰａ、損失正接ｔａｎδが０．１０〜０．１８、３００％モジュラスが１１〜１５ＭＰａであるゴム組成物を用いたことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
タイヤショルダー部のベルト端部とカーカスプライ層との間にベルト下パッドが配置された空気入りラジアルタイヤにおいて、
上記ベルト下パッドとカーカスプライ層との間に、
ゴム１００重量部に対して、カーボンブラック１０〜６０重量部、シリカ３〜３０重量部であって、かつカーボンブラックとシリカの両者の合計が２０〜６５重量部、硫黄２〜５重量部、レゾルシン又はレゾルシン誘導体０．５〜３重量部、メチレンドナーとしてのヘキサメチレンテトラミン又はメラミン誘導体が上記レゾルシン又はレゾルシン誘導体の０．５〜２倍の重量部含有し、
その動的粘弾性Ｅ’が５〜１０ＭＰａ、損失正接ｔａｎδが０．１０〜０．１８、３００％モジュラスが１１〜１５ＭＰａであるゴム組成物を用いた中間ゴム層を配置したことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。