JP4846135B2

JP4846135B2 - インナーライナーを備えた空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4846135B2
Application number: JP2001233195A
Authority: JP
Inventors: 亮皆越
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2001-08-01
Filing date: 2001-08-01
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2021-08-01
Also published as: JP2003039913A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインナーライナーの空気不透過性および耐久性を損なうことなく、ロードノイズ、特に粗悪路面を走行する際にタイヤ振動に起因して発生する車内騒音を軽減した空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、粗悪路面を走行する際にタイヤ振動に起因して発生する車内騒音、すなわちロードノイズを軽減する技術が提案されている。
【０００３】
車両の走行中にタイヤ接地の際に発生するロードノイズを軽減する方法として、たとえばトレッド部をキャップゴムとベースゴムの２層構造とするとともに、キャップゴムにヒステリシスロスの大きいゴム組成物、あるいは弾性率の低いゴムを用いてトレッド部の剛性を低くすることにより、走行時のタイヤ振動を軽減する方法、あるいは、トレッド部の厚さを大きく、かつビード部の剛性を低くすることで、タイヤ全体のバネ定数を減少させ、走行時のタイヤ振動を軽減する方法等が提案されている。しかし、これらの方法ではタイヤの剛性の低下による操縦安定性を損なうことになり実用的な解決手段とはいえない。
【０００４】
一方、特開平２−６０８０３号公報には、カーボンブラック含有量が２０質量部以下の低硬度加硫ゴムを平均粒径１００〜１０００μｍの粒子にして、キャップゴムとベースゴムよりなる二層のトレッド部のキャップゴムに均一分散させる方法が提案されている。しかし、かかる方法においては、タイヤの摩耗が進み粒子がタイや表面に露出してくると、粒子はゴムに固定されていないため、ゴムから容易に脱落してくる。さらに走行すると粒子が脱落した跡からゴムに亀裂が入るなどの悪影響が起こるため、耐摩耗性や耐久性が低下する。また粒子が表面に露出すると接地面が平坦でなくなり、ロードノイズと操縦安定性を同時に満足するタイヤを得ることはできない。
【０００５】
また、空気入りタイヤの構成要素、例えばカーカスあるいはサイド部補強層の剛性を低く、しかもヒステリシスロスの大きい材料を用いることにより、振動の減衰効果を高める方法も考えられるが、この方法ではタイヤ走行時の発熱が高くなり耐久性を低下させることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はインナーライナーの空気不透過性および耐久性を損なうことなく、ロードノイズ、特に粗悪路面を走行する際にタイヤ振動に起因して発生する車内騒音を軽減した空気入りタイヤに関する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明はゴム成分１００質量部にブチル系ゴムを４０質量％以上含み、平均粒子径が５００μｍ以下の中空粒子を体積比率が２％〜４０％になるように混合したゴム組成物よりなるインナーライナーを備えた空気入りタイヤである。
【０００８】
ここで中空粒子は静水圧力５００ｋｇ／ｃｍ²での破壊率が４０％以下の強度を有することが望ましい。また前記ブチル系ゴムはハロゲン化ブチルゴムがこのましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の空気入りタイヤにおける一実施形態の断面図の右半分を示す。図１において空気入りタイヤ１は、トレッド部２とサイドウォール部３とビード部４を有している。さらに、ビード部４にはビードコア５が埋設され、一方のビード部４から他方のビード部にわたり、ビードコア５のまわりに両端を折り返して係止されるカーカス６と、該カーカス６のクラウン部外側には２枚のプライよりなるベルト層７が配置されている。そしてカーカス６の内側には一方のビード部４から他方のビード部４に亘るインナーライナー９が配置されている。
【００１０】
前記ベルト層７は、スチールコードまたはアラミド繊維等のコードよりなるプライの２枚をタイヤ周方向に対して、コードが通常５〜３０°の角度になるようにプライ間で相互に交差するように配置される。またカーカスはポリエステル、ナイロン、アラミド等の有機繊維コードがタイヤ周方向にほぼ９０°に配列されており、カーカスとその折り返し部に囲まれる領域には、ビードコア５の上端からサイドウォール方向に延びる、ＪＩＳ−Ａ硬度が７０〜９５の硬質ゴムのビードエーペックス８が配置されることが好ましい。
【００１１】
そして前記インナーライナーのゴム組成物には中空粒子が混合されている。中空粒子は平均粒子径が５００μｍ以下のものが使用される。平均粒子径が５００μｍを超えるとベースゴムの強度が低下し、またゴムに混練する際、中空粒子が破壊してしまう。平均粒子径は、２０μｍ〜４００μｍ、特に４０μｍ〜２００μｍの範囲が好ましい。平均粒子径が小さくなると、タイヤ走行時の振動発生の抑制が十分でなくロードノイズの軽減効果が少なくなる。中空粒子は粒子径が種々の大きさのものが混在し得る。
【００１２】
また、中空粒子は静水圧力５００ｋｇ／ｃｍ²での破壊率が４０％以下の強度を有することが好ましい。中空粒子はベースゴム組成物を製造する際、ロールあるいはニーダでゴムに混練されるが、その際の圧力、剪断力等で中空粒子の大部分が破壊することがあり、この場合、中空粒子による振動軽減効果は期待できない。
【００１３】
ここで破壊率の測定は次の方法で行なう。図２において、中空粒子とグリセリンを容積比で５０：５０に混合し、パッケージ１１に詰める。パッケージ１１を圧力容器１０に入れ、所定の静水圧力（５００ｋｇ／ｃｍ²）にて保持する。破壊率は中空粒子の体積減少率で表わされる。その計算式を次に示す。
【００１４】
破壊率（体積減少率）＝（１−Ａ１／Ａ２）×１００
Ａ１：圧力処理前の中空粒子の真密度
Ａ２：圧力処理後の中空粒子の真密度
次に、ゴム組成物中に中空粒子が体積比率で２％〜４０％となるように混合される。体積比率は５％〜２５％の範囲がより好ましい。ここで体積比率は中空粒子をゴムに混練する前に、中空粒子の体積を算出し、加硫後のゴム組成物との体積比率（％）として算出する。体積比率が２％未満の場合、ロードノイズの軽減効果は少ない。一方体積比率が４０％を超えるとゴム組成物の耐久性が悪くなるとともに、中空粒子のコストが高くなる。
【００１５】
本発明で用いられる中空粒子の種類としてガラスバルーン、シリカバルーン、シラスバルーン、フェノールバルーン、塩化ビニリデンバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン等が挙げられるが、その種類は限定されない。中空粒子は１種のみ、または複数種混合して用いることができる。
【００１６】
前記中空粒子は上記材料で比重が１．２〜２．５ｇ／ｃｍ²のものを、中空化させることにより比重０．７〜１．５ｇ／ｃｍ²に調整したものを使用することが好ましい。
【００１７】
次にインナーライナーゴム組成物は、中空粒子を除いたゴム配合におけるショアＡ硬度が４５〜６０の範囲、好ましくは４５〜５５の範囲と比較的柔らかいゴムを使用することにより、中空粒子によるタイヤの振動抑制効果と相俟ってロードノイズを低減することができる。そして中空粒子を配合したゴム組成物のショアＡ硬度は６０〜７０の範囲が好ましい。
【００１８】
本発明ではインナーライナーのゴム組成物には、ゴム成分１００質量部に対してブチル系ゴムを４０質量％以上配合される。ここでブチル系ゴムはイソブテン−イソブチレン共重合体で、結合イソプレン量は通常０．６〜２．５モル％で不飽和度の低いブチルゴムのほか、該ブチルゴムをハロゲン化したハロゲン化ブチルゴムを含む。ハロゲン化の種類は限定されず、例えば塩素化ブチルゴム、臭素化ブチルゴム等が用いられる。
【００１９】
本発明では、ブチル系ゴムは成分１００質量部に対して４０質量％以上配合される。４０質量％未満では空気不透過性が不充分になり、インナーライナーとして適さない。なおブチル系ゴム単独の場合、耐屈曲性の低下により、耐久性が低下する傾向にある。したがってゴム成分１００質量部に対して、ジエン系ゴムが６０質量％を超えない範囲で混合されることが好ましい。
【００２０】
ここでジエン系ゴムとして天然ゴム、ポリイソプレンゴム、乳化重合スチレン−ブタジエン共重合ゴム、溶液重合スチレン−ブタジエン共重合ゴム（スチレン含量１０〜５０ｗｔ％、１，２結合量１０〜７０％）、高トランス，スチレン−ブタジエン共重合ゴム、低シスポリブタジエンゴム、高シスポリブタジエンゴム、スチレン−イソプレン共重合ゴム、ブタジエン−イソプレン共重合ゴム、溶液重合スチレン−ブタジエン−イソプレン共重合ゴム、乳化重合スチレン−アクリルニトリル−ブタジエン共重合ゴムなどが挙げられる。特に天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴムあるいはスチレン−ブタジエン共重合ゴム等が用いられる。
【００２１】
また、本発明ではインナーライナーのゴム組成物にカーボンブラック、たとえばＦＥＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦ等各種のグレードのものが用いられ、その配合量はゴム成分１００質量部に対して、通常１０〜８０質量部の範囲である。
【００２２】
インナーライナーのゴム組成物にはその他の配合剤として、たとえば硫黄、パーオキサイドなどの加硫剤、チアゾール系、チウラム系、スルフェンアミド系およびグァニジン系などの加硫促進剤、ステアリン酸および亜鉛華などの加硫助剤、ジエチレングリコールおよびポリエチレングリコールなどの活性剤、充填剤、可塑剤、老化防止剤、プロセス油等が配合される。
【００２３】
空気入りタイヤは走行時にトレッド接地部から振動音が入力される。ここでタイヤを構成するゴム成分を柔軟にすることにより振動の吸収効率は高くなり、ノイズの低減を図ることができる。そこで比較的柔軟なインナーライナーのゴム組成物に中空粒子を所定量配合することにより振動吸収効果を高める。つまり中空粒子を配合することで、ゴム成分を介して伝達される振動を、この中空粒子がゴム成分内部で振動して吸収する効果を有する。さらに粒子が中空であるため、粒子の内部は振動音を伝達せず効果的なノイズ低減が図れる。一方、多孔性の粒子をゴム組成物に配合した場合は粒子表面の凹凸にゴム成分が入り込むことにより粒子がゴム成分により固定され粒子が振動しにくくなり、本発明の如くノイズ低減は充分達成できない。さらにインナーライナー中の空気の浸透を中空粒子が遮蔽し、空気入りタイヤの空気不透過性を高めることができる。
【００２４】
本発明ではインナーライナーは公知のタイヤ製造方法、たとえば未加硫ゴム組成物からシート状物を別個に押出成形し、両者を重ね合わせてインナーライナーとし、他のタイヤ構成材料と積層してグリーンタイヤを作製し、成形加硫する方法を採用することができる。
【００２５】
なお、空気入りタイヤの断面形状、構造、補強材の材質はタイヤのカテゴリ、たとえば乗用車用タイヤ、ライトトラック用タイヤ、トラックバス用タイヤによって適宜変更し得る。さらに本発明は空気入りラジアルタイヤに限定されず、バイアスタイヤ、ベルテッドバイアスタイヤにも適用し得る。
【００２６】
【実施例】
図１に示す構造でタイヤサイズがＴＬ２２５／５５Ｒ１６の乗用車用ラジアルタイヤを試作した。タイヤカーカスにはポリエステルコード層を用い、コード角度をタイヤ周方向に９０°に配列し、さらにベルト層にはスチールコードをタイヤ周方向に２２°でプライ間で交差した２枚のプライを用いた。
【００２７】
インナーライナーの基本配合を表１に、そのゴム組成物中での中空粒子の混合仕様を表２に示す。試作タイヤの空気不透過性、ロードノイズおよびインナーライナーの耐久性は次の方法で測定した。
【００２８】
【表１】

【００２９】
【表２】

【００３０】
（１）空気不透過性
タイヤサイズＴＬ２２５／５５Ｒ１６の空気入りタイヤに空気を充填した状態で、室温を２１℃に保ち、６ヶ月間放置した後の空気圧を測定して、空気の透過度を評価した。比較例１の放置前の空気圧を１０００として指数表示をした。数字が大きい程、空気の透過が少ないことを示す。
【００３１】
（２）ロードノイズ
タイヤサイズＴＬ２２５／５５Ｒ１６の空気入りタイヤを試作して、粗悪路面を５０〜８０ｋｍ／ｈで走行した際の車内でのドライバーのフィーリングで評価した。比較例１を５点として１０段階で評価した。数字が大きいほど良好であることを示す。
【００３２】
（３）インナーライナーの耐久性
タイヤサイズＴＬ２２５／５５Ｒ１６の空気入りタイヤを試作して、オーブン中で老化促進（８０℃で４日間）して、ドラム走行（内圧：１４０ＫＰａ、荷重：４７００Ｎ、速度：８０ｋｍ／ｈ、走行距離：１０，０００ｋｍ）後のインナーライナーの損傷状態を目視にて評価した。比較例１を１００として指数表示をした。数字が大きい程、耐久性に優れている。
【００３３】
比較例１はインナーライナーに中空粒子を混合していないので、ロードノイズがよくない。比較例２はインナーライナーのゴム硬度が低く、しかも中空粒子を混合していないので、ロードノイズおよびインナーライナーの耐久性がよくない。比較例３は中空粒子の体積比率が１％と小さいため、ロードノイズの低減の効果は少ない。比較例４はインナーライナーに配合した中空粒子の破壊率が９０％と大きいためロードノイズ低減およびインナーライナー耐久性の効果は期待できない。比較例５は中空粒子にかえて、ガラスビーズを混合したため、ロードノイズ低減の効果は期待できない。
【００３４】
実施例１はガラスバルーンを体積比率は５％となるように混合したため、空気不透過性、ロードノイズおよびインナーライナーの耐久性が改善されている。
【００３５】
実施例２はガラスバルーンを体積比率は２０％となるように混合したため、実施例１よりも、空気不透過性およびロードノイズは改善されているが、インナーライナーの耐久性は若干劣っている。
【００３６】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００３７】
【発明の効果】
上述の如く本発明の空気入りタイヤはブチル系ゴムを含むゴム組成物に中空粒子を所定量配合したインナーライナーを備えているため、空気不透過性、ロードノイズさらにインナーライナーの耐久性が総合的に改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における空気入りタイヤの断面図の右半分を示す。
【図２】破壊率の測定方法の概略図を示す。
【符号の説明】
１空気入りタイヤ、２トレッド部、３サイドウォール部、４ビード部、５ビードコア、６カーカス、７ベルト層、８ビードエーペックス、９インナーライナー。

Claims

ゴム成分１００質量部にブチル系ゴムを４０質量％以上含み、平均粒子径が２０μｍ〜４００μｍであり、静水圧力５００ｋｇ／ｃｍ ²での破壊率が４０％以下の強度を有すガラスバルーンを体積比率が２％〜２５％になるように混合したゴム組成物よりなり、ショアＡ硬度が６０〜７０であるインナーライナーを備えた空気入りタイヤ。
ブチル系ゴムはハロゲン化ブチルゴムである請求項１記載の空気入りタイヤ。