JP5335347B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、サイドウォール部に補強ゴム層を有するランフラット性能を備えた空気入りタイヤに関する。

パンク等の障害によりタイヤ内部の空気圧に低下が生じ空気圧が０になった場合にも、ある程度の距離を走行することのできるランフラットタイヤと呼ばれるタイヤが開発されている。このようなランフラット走行を可能にするためのタイヤ構造の１つとして、サイドウォール部の内面を補強ゴム層により補強したものが知られている。

前記補強ゴム層は、ランフラット走行時での耐久性が要求されるため、比較的硬度が高く、かつ断面が略三日月形状の断面幅の厚いゴム層が使用されているが、さらなる耐久性の向上が要求されている。

また、補強ゴム層の使用量が多くなることでタイヤ重量が増すことで転がり抵抗が上昇し燃費性を悪化させ、また硬度が高いほど通常走行時の乗り心地を損ねるなどの問題がある。

ランフラットタイヤの耐久性を向上する手段として、カーボンブラックを増量することなく、加硫剤、加硫促進剤を多量に用いることで加硫密度を上昇される方法（特許文献１）、またスター型溶液重合ブタジエンゴムを含むゴム成分に、特定のカーボンブラックならびに加硫剤を含有するタイヤ用ゴム組成物（特許文献２）などが提案されているが、該技術によっても耐久性、低燃費性の要求レベルに対して十分とはいえない。
特開２００２−１５５１６９号公報 特開２００５−２６３８９３号公報

本発明は、上記ランフラットタイヤに係る問題点に鑑み、タイヤの耐久性を向上し、転がり抵抗を低減して低燃費化を図ることができるゴム組成物をサイドウォール部の補強ゴム層に使用したランフラット性能に優れる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、サイドウォール部のカーカス層の内側に断面略三日月形状をなす補強ゴム層を有する空気入りタイヤであって、前記補強ゴム層が、有機リチウム触媒を用いて重合され、その分子末端が変性剤でスズ変性又は水酸基変性されたブタジエンゴム又はスチレンブタジエンゴムを１５〜５０重量部含んでなるジエン系ゴム成分１００重量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２０ｍ^２／ｇ以上３０ｍ^２／ｇ未満、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量が５０〜１５５ｃｍ^３／１００ｇであるカーボンブラックを４０〜８０重量部含有するゴム組成物からなり、前記ゴム組成物の７０℃で測定した損失正接（ｔａｎδ）が０．０７未満であることを特徴とする空気入りタイヤである。

本発明の空気入りタイヤによれば、ランフラット走行時の耐久性を向上すると共に、タイヤの転がり抵抗を低減し通常走行時の低燃費性を改善することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は本発明に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤの半断面図である。空気入りタイヤ１０は、図に示すように、ビード部１においてビードコア４の周りで折り返されたカーカス層５と、そのカーカス層５をトレッド部３で補強するベルト層６と、前記カーカス層５のタイヤ内面側にタイヤ子午線断面にて略三日月形状をなしサイドウォール部２を補強するためのサイド補強ゴム層９とを備えている。なお、図示の例では、カーカス層５が１プライである。

前記サイド補強ゴム層９は、カーカス層５の内側において、ランフラット時にリムフランジの上端と接するリムラインＲＬの近傍からベルト層６の端部に至る領域にわたって、タイヤ軸を含む断面にて略三日月形状をなして配されている。

本発明において、前記サイド補強ゴム層９に用いられるゴム組成物は、ゴム成分として、有機リチウム触媒を用いて重合されたブタジエンゴム（ＢＲ）又はスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）であって、その分子末端が変性剤で変性された変性ジエンゴムをゴム成分中の１５〜５０重量部で用いられ、残部ゴム成分としては前記変性ジエンゴム以外の他のジエン系ゴムが用いられる。

前記変性ジエンゴムの重合触媒に使用される有機リチウム化合物としては、一般に溶液重合において用いられる有機リチウム化合物であり、その種類は特に制限されない。例えば、メチルリチウム、エチルリチウム、プロピルリチウム、ｎ−ブチルリチウム、ｓｅｃ−ブチルリチウム、ｔｅｒｔ−ブチルリチウム、ｎ−ヘキシルリチウム、ｎ−オクチルリチウム等に代表されるアルキルリチウム、フェニルリチウム、トリルリチウム、リチウムナフチリド等に代表されるアリールリチウム、ビニルリチウム、プロペニルリチウム等に代表されるアルケニルリチウム、テトラメチレンジリチウム、ペンタメチレンジリチウム、ヘキサメチレンジリチウム、デカメチレンジリチウム等に代表されるアルキレンジリチウムなどを挙げることができる。

また、前記変性ジエンゴムは、分子末端が変性剤により変性されたものである。変性剤としてはスズ化合物、及び水酸基、アミノ基、エポキシ基、シアノ基、カルボキシル基、ハロゲン、アルコキシ基等を含有する化合物が挙げられる。前記変性ジエンゴムは、変性により、スズ化合物、水酸基、アミノ基、エポキシ基、シアノ基、カルボキシル基、ハロゲン原子、アルコキシ基等が、ジエンゴムのポリマー末端に導入されたものである。変性率は２０％以上、好ましくは４０％以上であり、変性剤としてはスズ化合物、水酸基含有化合物、アミノ基含有化合物が好ましい。

スズ化合物としては、四塩化スズ、メチル三塩化スズ、ジブチルジクロロスズ、トリブチルクロロスズ等のハロゲン化スズ化合物、テトラアリルスズ、ジエチルジアリルスズ、テトラ（２−オクテニル）スズ等のアリルスズ化合物、テトラフェニルスズ、テトラベンジルスズ等を挙げることができる。

この末端変性ポリマーの配合量は、ゴム成分１００重量部中の１５〜５０重量部であり、１５重量部未満では補強剤との親和性向上の効果が得られず、転がり抵抗の低減効果が少なく、５０重量部を超えるとムーニー粘度が上昇し加工性が低下する傾向を示すようになる。

上記のポリマーの重合方法、末端変性方法は、従来から公知の方法によることができ、例えば、特開２００２−２８４９３０号公報、特開２００２−２８４９３３号公報に記載の方法によることができる。

他のジエン系ゴムとしては、特に限定はなく、天然ゴムの他、イソプレンゴム、上記変性ジエンゴム以外の溶液重合や乳化重合によるブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴムなどのジエン系合成ゴムが挙げられ、これらはそれぞれ単独でも２種以上を併用しゴム成分としてもよい。

本発明において、サイド補強ゴム層に用いるゴム組成物は、前記変性ジエンゴムと他のジエン系ゴムのブレンドをゴム成分とするゴム１００重量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２０ｍ^２／ｇ以上３０ｍ^２／ｇ未満であり、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量が５０〜１５５ｃｍ^３／１００ｇであるカーボンブラックが４０〜８０重量部配合される。

カーボンブラックのＮ_２ＳＡが２０ｍ^２／ｇ未満ではゴム組成物の強度不足により耐久性が低下し、３０ｍ^２／ｇ以上であるとヒステリシスロスが大きくなり転がり抵抗や発熱が大きくなる。また、ＤＢＰ吸油量が５０ｃｍ^３／１００ｇ未満であると強度不足により耐久性が不十分であり、１５５ｃｍ^３／１００ｇを超えると転がり抵抗が改善されない。なお、Ｎ_２ＳＡ及びＤＢＰ吸油量はＪＩＳ Ｋ６２１７に準じて測定される値である。

上記カーボンブラックの配合量は、ゴム成分１００重量部に対して４０〜８０重量部である。カーボンブラックの配合量が４０重量部未満であると、補強効果、ゴム硬度が不足して耐久性が低下し、一方、８０重量部を越えると、発熱性が悪化して転がり抵抗の低減効果が得られなくなり、また加工性の悪化により生産性が低下するようになる。

本発明に係るゴム組成物には、上記した成分の他に、シリカなどの無機充填剤、老化防止剤、亜鉛華、ステアリン酸、軟化剤、加硫剤、加硫促進剤など、タイヤ用ゴム組成物において一般に使用される各種添加剤を本発明の効果を損なわない範囲で限定なく使用することができる。

上記構成による本発明に係るゴム組成物は、ＪＩＳ Ｋ−６３９４に準拠し、初期歪１０％、動歪２％、周波数１０Ｈｚ、温度７０℃で測定された損失係数（ｔａｎδ）が、０．０７未満である。

ｔａｎδが０．０７以上になると、エネルギーロスが大きくなり転がり抵抗の低減効果が達成されない。また、ｔａｎδの下限値は、特に限定されないが、０．０３以上であることが好ましい。

以上の各成分よりなるゴム組成物は、バンバリーミキサー、ニーダ等のゴム用混練機を用いて常法により調製される。

本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム組成物を空気入りタイヤのサイド補強ゴム層に適用することで、ランフラット時の耐久性を向上し、かつタイヤの転がり抵抗を低減し空気入りタイヤの低燃費性を改善することができる。

以下に、本発明を実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこの実施例により限定されるものではない。

天然ゴム（ＲＳＳ＃３）３０重量部と、下記ブタジエンゴム（ＢＲ１〜３）との合計１００重量部をゴム成分とし、下記カーボンブラック（ＣＢ１〜５）と、各ゴム組成物における共通成分とを配合した各実施例、比較例のゴム組成物を、容量２００リットルのバンバリーミキサーを使用し常法により混練し調製した。使用したゴム成分、カーボンブラック、共通配合成分は下記である。

［ゴム成分］
・天然ゴム（ＮＲ）：タイ製「ＲＳＳ＃３」
・ブタジエンゴム（ＢＲ１）：ＪＳＲ（株）「ＢＲ０１」
・スズ変性ブタジエンゴム（ＢＲ２）：日本ゼオン（株）「ＢＲ１２５０Ｈ」
・水酸基変性ブタジエンゴム（ＢＲ３）：旭化成（株）「タフデンＥ４０」

［カーボンブラック］
・カーボンブラック（ＣＢ１）：東海カーボン（株）「シーストＳＯ」（Ｎ_２ＳＡ＝４２ｍ^２／ｇ、ＤＢＰ吸油量＝１１５ｃｍ^３／１００ｇ）
・カーボンブラック（ＣＢ２）：東海カーボン（株）「シーストＶ」（Ｎ_２ＳＡ＝２３ｍ^２／ｇ、ＤＢＰ吸油量＝５１ｃｍ^３／１００ｇ）
・カーボンブラック（ＣＢ３）：東海カーボン（株）「シーストＦＹ」（Ｎ_２ＳＡ＝２９ｍ^２／ｇ、ＤＢＰ吸油量＝１５２ｃｍ^３／１００ｇ）
・カーボンブラック（ＣＢ４）：東海カーボン（株）「シーストＴＡ」（Ｎ_２ＳＡ＝１９ｍ^２／ｇ、ＤＢＰ吸油量＝４２ｃｍ^３／１００ｇ）
・カーボンブラック（ＣＢ５）：東海カーボン（株）「シーストＳＶＨ」（Ｎ_２ＳＡ＝３２ｍ^２／ｇ、ＤＢＰ吸油量＝１４０ｃｍ^３／１００ｇ）

［共通成分］
各ゴム組成物に共通の成分として、老化防止剤２重量部（大内新興化学工業（株）「ノクラック６Ｃ」）、ステアリン酸２重量部（花王（株）「ルナックＳ−２０」）、亜鉛華３重量部（三井金属鉱業（株）「亜鉛華１号）、硫黄３重量部（細井化学工業（株）「５％油処理粉末硫黄」）、加硫促進剤１．５重量部（大内新興化学工業（株）ノクセラーＮＳ−Ｐ」）を配合使用した。

得られたゴム組成物について、加工性としてムーニー粘度、損失係数（ｔａｎδ）、タイヤの耐久性、を下記方法により評価した。結果を表１に示す。

［加工性（ムーニー粘度）］
ＪＩＳ Ｋ６３００に準じて、１００℃でのムーニー粘度（ＭＬ１＋４）を測定し、比較例１を１００とする指数で示した。数値が小さいほど加工性が良いことを示す。

［損失係数（ｔａｎδ）］
ＵＢＭ社製、レオスペクトロメーターＥ４０００を使用し、ＪＩＳ Ｋ−６３９４に準拠し、初期歪１０％、動歪２％、周波数１０Ｈｚ、温度７０℃の条件で動的弾性率ｔａｎδを測定した。数値が小さいほど転がり抵抗が良いことを示す。

［タイヤ耐久性］
図１に示す構造を有する、タイヤサイズが２２５／４５ＺＲ１８の空気入りタイヤ（ランフラットタイヤ）を常法により製造し、空気圧０ｋＰａ、負荷荷重４．０ｋＮにて、直径１７０７ｍｍの鋼製ドラム上を、速度８０ｋｍ／ｈでタイヤに故障が発生するまで走行させた。比較例１の走行距離を１００とする指数で示した。数値が大きいほど耐久性が良いことを示す。

本発明による空気入りタイヤは、乗用車用のランフラットタイヤとして、耐久性、低燃費性に優れ好適である。

実施形態の空気入りタイヤの一例を示す半断面図である。

符号の説明

２……サイドウォール部
５……カーカス層
９……補強ゴム層
１０……空気入りタイヤ

Claims (1)

1. サイドウォール部のカーカス層の内側に断面略三日月形状をなす補強ゴム層を有する空気入りタイヤであって、
   前記補強ゴム層が、有機リチウム触媒を用いて重合され、その分子末端が変性剤でスズ変性又は水酸基変性されたブタジエンゴム又はスチレンブタジエンゴムを１５〜５０重量部含んでなるジエン系ゴム成分１００重量部に対し、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が２０ｍ^２／ｇ以上３０ｍ^２／ｇ未満、ジブチルフタレート（ＤＢＰ）吸油量が５０〜１５５ｃｍ^３／１００ｇであるカーボンブラックを４０〜８０重量部含有するゴム組成物からなり、
   前記ゴム組成物の７０℃で測定した損失正接（ｔａｎδ）が０．０７未満である
   ことを特徴とする空気入りタイヤ。

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