JP5415922B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、スチールコードが埋設されたカーカスプライにおいて、スチールコードとゴムとの接着性の向上を図ることができる空気入りタイヤに関する。

通常、種々の車両に採用されるタイヤは、コーティングゴムで被覆されたスチールコードを埋設してなるカーカスプライを具えており、これによってタイヤに所望の耐荷重性や耐牽引性を付与している。こうしたタイヤにおいては、クッション位置のクッション側やスティフナー位置のスティフナー側において劣化が進行すると、ゴム−コード間の接着性低下に起因するセパレーションが発生するおそれがある。

特に、ローダーやストラドルキャリアのような建設用車両、オフザロード用各種車両、トラック、バス、農耕用大型車両等には、重荷重用タイヤが好適に用いられているが、かかるタイヤは積載量が嵩む傾向にある上、荒廃した路面を走行したり、長期に亘る使用も課されたりするため、厳しい使用環境下にさらされがちである。そのため、かかる重荷重用タイヤは、カーカスプライに埋設されているスチールコードとコーティングゴムとの接着性について、空気入りタイヤのなかでもより強度なものが要求される。

こうした中、セパレーションの発生を有効に低減すべく、例えば、スチールコードを被覆するコーティングゴムに、カテキン類等を配合したゴム組成物や（特許文献１参照）、特定の粒子径を有する微粒亜鉛華を配合したゴム組成物（特許文献２参照）を採用したタイヤが開示されており、極めて優れたゴム−コード間の接着性を実現している。

特開２００９−１３８０１８号公報 特開２００９−１３８０５０号公報

しかしながら、上記のようなタイヤであると、ゴム−コード間の接着性の向上は充分に図れるものの、ゴム−コード間における接着性以外の特性の低下に配慮する必要があることから、コーティングゴムの配合処方の変更に関する自由度は依然として低い。そのため、重荷重用タイヤにも好適に採用し得る他の代替案が強く望まれている。

そこで、本発明は、カーカスプライに埋設されたスチールコードを被覆するコーティングゴムの配合処方を変更することなく、カーカスプライに要求される複数の高い性能を保持しつつ、さらなるゴム−コード間の接着性の向上を図ることのできる空気入りタイヤを提供することを目的としている。

本発明者は、上記課題を解決すべく、特定の位置に特定のゴム組成物からなるシートを配置した空気入りタイヤを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明の空気入りタイヤは、
コーティングゴムで被覆されたスチールコードを埋没した少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカスと、カーカスのタイヤ半径方向外側に配置された少なくとも２枚のベルトプライからなるベルトと、ベルトのタイヤ半径方向外側に配置されたトレッドと、ビード部補強用のスティフナーゴムと、ベルト端部補強用のクッションゴムとを備えた空気入りタイヤにおいて、
前記カーカスプライとスティフナーゴムとの間、及び前記カーカスプライとクッションゴムとの間を含む、カーカスプライの外側全面に亘って、脱水性材料が含有されたゴム組成物からなるシートを配置したことを特徴とする。

さらに、前記脱水性材料はシリカであるのが望ましい。

前記脱水性材料は、前記ゴム組成物中のゴム成分１００質量部に対し、０．１〜１０．０質量部の量で前記ゴム組成物に含有されるのが望ましく、さらに老化防止剤が、前記ゴム組成物中のゴム成分１００質量部に対し、０．１〜４．０質量部の量で前記ゴム組成物に含有されていてもよい。

本発明の空気入りタイヤによれば、カーカスプライに埋設されたスチールコードを被覆するコーティングゴムの配合処方を変更する必要がなく、カーカスプライの隣接部材に所定のシートを配置するだけで、カーカスプライに要求される複数の高い性能をそのまま保持しつつ、コーティングゴム−スチールコード間の高い接着性を図ることができる。
したがって、本発明の空気入りタイヤは、過酷な使用環境下におかれる重荷重用タイヤとして好適に採用することができる。

本発明の空気入りタイヤの一例を示す部分断面図である。

以下、本発明について、必要に応じて図面を参照しつつ具体的に説明する。
本発明の空気入りタイヤは、
コーティングゴムで被覆されたスチールコードを埋没した少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカスと、カーカスのタイヤ半径方向外側に配置された少なくとも２枚のベルトプライからなるベルトと、ベルトのタイヤ半径方向外側に配置されたトレッドと、ビード部補強用のスティフナーゴムと、ベルト端部補強用のクッションゴムとを備えた空気入りタイヤにおいて、
少なくとも前記カーカスプライとスティフナーゴムとの間、及び／又は前記カーカスプライとクッションゴムとの間に、脱水性材料が含有されたゴム組成物からなるシートを配置したことを特徴としている。

図１は本発明の空気入りタイヤのタイヤ子午線Ｅでの部分断面図である。空気入りタイヤ１は、ビードコア２ａが埋設配置された一対のビード部３と、これらビ−ド部３からほぼタイヤ半径方向外側に向かって延びる一対のサイドウォール部４と、ショルダー部５を介してこれらサイドウォール部４のタイヤ半径方向外端同士を連ねる略円筒状のトレッド部６とを有し、一方のビード部３から他方のビード部までトロイド状に延在したカーカス７によって補強されている。ここで、このカーカス７はその幅方向両端部がビードカバーゴム２ｂを介挿してビードコア２ａの回りに軸方向内側から軸方向外側に巻き上げられている。この巻き上げ部分に、ビード部３補強用の軟スティフナーゴム８ａ、硬スティフナーゴム８ｂからなるスティフナーゴム８が介装されている。また、前記カーカス７は少なくとも１枚（ここではｌ枚）のカーカスプライ９から構成され、該カーカスプライ９内にはタイヤ周方向と直交する方向に延びる多数本のスチールコードが埋設されている。カーカス７のタイヤ半径方向外側には少なくとも２枚（ここでは４枚）のベルトプライからなるベルト１１が配置され、これらベルトプライ内には多数本のスチールコードがそれぞれ埋設されている。さらに、ベルト１１の幅方向両端部とカーカス７との間に介挿されて、ベルト端部補強用のクッションゴム１０が配置されている。また、これらベルト１１のタイヤ半径方向外側には、タイヤ周方向に延びる多数の周溝１２が形成されたトレッド１３が配置されている。

本発明の空気入りタイヤでは、後述するゴム組成物からなる所定のシートを、少なくとも、カーカスプライ８とスティフナーゴム７との間に配置し、或いはカーカスプライ８とスティフナーゴム７との間及びカーカスプライ８とクッションゴム９との間の双方に配置する。空気入りタイヤにおけるこれらカーカスプライ８とスティフナーゴム７との間、及びカーカスプライ８とクッションゴム９との間は、ゴム−コード間における接着性の低下によって特にセパレーションが引き起こされやすい部位であり、これらの一方または双方に上記シートを配置することにより極めて効果的にセパレーションの発生を抑制することができる。かかるシートは上記位置に配置される限り、１枚であってもよく、複数枚であってもよい。

より好適には、上記シートを、カーカスプライ８とスティフナーゴム７との間、及びカーカスプライ８とクッションゴム９との間を含む、カーカスプライ８のタイヤ半径方向外側全面に亘って配置するのがよい。これにより、カーカスプライ８のタイヤ半径方向外側全面上に亘ってカーカスプライ８に隣接するよう、上記シートをカーカスプライ８とスティフナーゴム７との間からカーカスプライ８とクッションゴム９との間にまで延在させることとなり、特にセパレーションが引き起こされやすい部位だけでなく、カーカスプライ８のタイヤ半径方向外側全面に亘ってゴム−コード間における接着性の低下を抑制し、セパレーションの発生を防止することが可能となる。

上記シートを形成するゴム組成物は、脱水性材料を含有する。脱水性材料は、吸水効果を発揮する材料であり、これを含有するゴム組成物からなる上記シートが外的環境からの水分の侵入を有効に封じ込めることができるため、上記シートのタイヤ半径方向内側に位置するスティフナーゴムやクッションゴムへの水分の浸入を抑制し、ゴム−コード間における接着性の低下を効果的に防止することが可能となる。かかる脱水性材料としては、具体的には、例えば、水酸化アルミニウム、アルミナ、炭酸カルシウム及びゼオライトのほか、塩化カルシウム、リン酸、水酸化ナトリウム、濃硫酸、塩化亜鉛、さらには無水酢酸、無水プロピオン酸、無水酪酸、無水吉草酸、安息香酸やナフトエ酸等の無水物、これらの混合無水物、並びにシリカが挙げられる。なかでもシリカが好適である。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。

上記シリカとしては、具体的には、例えば、湿式シリカ（含水ケイ酸）、乾式シリカ（無水ケイ酸）、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウムが挙げられる。

上記脱水性材料は、上記ゴム組成物中のゴム成分１００質量部に対し、通常０．１〜１０．０質量部の量で含有される。かかる含有量が０．１質量部未満であると、充分な吸水効果を発揮できないおそれがあり、１０．０質量部を超えると、必要以上にゴム組成物中での分散性が低下するおそれがある。

上記シートを形成するゴム組成物は、さらに老化防止剤を含有するのが好ましい。老化防止剤は、外的環境から侵入する水や酸素に由来する活性遊離ラジカルと反応してこれを有効に封じ込めるため、かかる活性遊離ラジカルの発生に起因するゴムの劣化を抑制することが可能となる。また、このように上記シートに老化防止剤を配合することで、スティフナーゴムやクッションゴムに配合する老化防止剤の量を低減することができ、かかる量が過剰となることに起因するスティフナーゴムやクッションゴムでの耐熱接着性の低下を回避することも可能となる。

上記老化防止剤としては、具体的には、例えば、Ｎ−フェニル−Ｎ’−１，３−ジメチルブチル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ’−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン等のアミン系老化防止剤；スチレン化フェノール、２，６−ジターシャルブチル−ｐ−クレゾール、２，６−ジフェニル−４−オクトキシフェノール等のフェノール系老化防止剤；トリフェニルホスファイト、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（モノ、ジ混合ノニルフェニル）ホスファイト等の有機ホスファイト系老化防止剤；又はジラウリル−、ジミリスチル−、ジステアリル−チオジプロピオネート等のジアルキルチオジプロピオネート類等のチオエーテル系老化防止剤が挙げられる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。

上記老化防止剤は、上記ゴム組成物中のゴム成分１００質量部に対し、通常０．１〜４．０質量部の量で含有される。かかる含有量が０．１質量部未満であると、充分なラジカル発生抑制効果を発揮できないおそれがあり、４．０質量部を超えると、必要以上にブルーム等が発生しやすくなる傾向にある。

上記ゴム組成物に用いるゴム成分としては、通常ゴム業界で用いられるゴム成分を用いればよく、具体的には、例えば、天然ゴム、ブタジエン−イソプレンゴム、ポリブタジエン（ＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、シリコーンゴム、フッ素エラストマー、エチレン・アクリルゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）、エチレン・プロピレン・ジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ゴム、ブチルゴム、ポリクロロプレン、水素化ニトリルゴム、及びそれらの混合物が挙げられる。

上記ゴム組成物には、上記脱水性材料、老化防止剤のほか、ゴム工業界で通常使用される配合剤、例えば、軟化剤、カーボンブラックや酸化チタン等の充填剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、加硫剤等を、本発明の目的を害しない範囲内で適宜選択して配合することができる。

充填剤としてカーボンブラックを用いる場合、通常ゴム業界で用いられるものを適宜使用することができるが、特には、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦ級のものが好ましい。また、カーボンブラックの窒素吸着法比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は、７０〜９０ｍ²／ｇの範囲にあることが好ましい。７０ｍ²／ｇ以上であれば良好な耐破壊性等の物性をも付与することができ、９０ｍ²／ｇ以下であれば、ゴム組成物中の良好な分散性が得られ、耐発熱性等の物性の向上をも図ることができる。また、カーボンブラックのＤＢＰ吸油量は、７０〜１１０ｍＬ／１００ｇの範囲にあることが好ましい。７０ｍＬ／１００ｇ以上であれば良好な耐破壊性等の物性をも付与することができ、１１０ｍＬ／１００ｇ以下であれば耐発熱性の物性の向上をも図ることができる。これらは１種単独で用いてもよく、２種以上組み合わせて用いてもよい。
なお、窒素吸着法比表面積（Ｎ₂ＳＡ）はＪＩＳ Ｋ ６２１７−２：２００１に準拠して、ＤＢＰ吸油量はＪＩＳ Ｋ ６２１７−４：２００１に準拠して測定される値を意味する。

上記カーボンブラックを用いる場合、その配合量は、上記ゴム組成物中のゴム成分１００質量部に対し、通常４０〜１００質量部の量である。かかる範囲の量とすることにより、より好適な耐破壊性及び耐発熱性をも付与することができる。

そのほか、上記配合剤としては、市販品を好適に使用することができる。これら必要に応じて適宜選択した各種配合剤を配合して、混練り、熱入れ、押出等することにより上記ゴム組成物を製造することができる。

本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム組成物を用い、通常の成型機及び加硫機により製造することができる。例えば、上記のようにして得られたゴム組成物を、ロール等でシート状に加工し、カーカスプライとスティフナーゴムとの間、及びカーカスプライとクッションゴムとの間に挟みこむように、或いはカーカスプライのタイヤ半径方向外側全面に亘って配置して本発明のタイヤを構成する。カーカスプライ、スティフナーゴム、及びクッションゴムは通常のタイヤにおける材料、形状、配置を採用することができる。

上述のように、本発明の空気入りタイヤは、カーカスプライの隣接部材に特定のゴム組成物からなるシートを配置することによって、空気入りタイヤのゴム−コード間における接着性を大幅に向上させることができ、従来のカーカスプライをそのまま採用することも可能であるため、カーカスプライに要求されるその他の性能を低下させるおそれがなく、特に重荷重用タイヤに好適である。

以下、本発明について、実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

［実施例１〜６、比較例１〜３］
２２００ｍＬのバンバリーミキサーを使用して、表１に示すゴム配合処方で混練り混合して、未加硫のゴム組成物を調製し、以下の方法で各接着性を測定、評価した。結果を表１に示す。

《サンプルでの評価》
黄銅（Ｃｕ；６３質量％、Ｚｎ；３７質量％）メッキしたスチールコード（外径０．５ｍｍ×長さ３００ｍｍ）を比較例１で得られたゴム組成物で被覆した。次いで、これらスチールコード３本を１０ｍｍ間隔で平行に並べて、シート状に成形した各ゴム組成物を上下両側から貼り合わせ、これを１６０℃×２０分の条件で加硫してサンプルを作製した。

得られた各サンプルの接着性について、ＡＳＴＭ−Ｄ−２２２９に準拠して、各サンプルに対してスチールコードを引き抜き、ゴムの被覆状態を目視で観察し、その被覆率を０〜１００％で表示し、各接着性の指標とした。耐熱接着性は、各サンプルを１００℃のギアオーブンに７日間放置した後に測定し、耐湿熱接着性は、上記加硫後、７０℃、湿度１００％、５日の湿熱条件下で放置した後に測定した。
また、フィラー分散測定器（ＤＩＳＰＥＲ ＧＲＡＤＥＲ １０００、オプティグレイド社製）を用い、表面画像処理システムによってシリカ分散性を評価し、比較例１を１００として指数表示した。数値が大きいほど、シリカの分散が良好であることを示す。

《タイヤでの評価》
図１の構造に準じ、通常の各ゴム組成物を用いてスティフナーゴム８及びクッションゴム１０を作製し、上記で得られたゴム組成物からなるシートをカーカスプライのタイヤ半径方向外側全面に亘って配置して、通常の成型機及び加硫機により、タイヤサイズ１１Ｒ２２．５の供試タイヤを製造した。得られた各供試タイヤを正規内圧・正規荷重で４０℃の雰囲気下、速度６０ｋｍ／ｈｒの条件下で試験を行った。上記条件下でドラムテストを５日間行い、終了後にショルダー部５及びスティフナーゴム８周辺部を切り出し、スチールコードを引き抜いて、ゴムの被覆状態を目視で観察し、その被覆率を０〜１００％で表示した。
なお、比較例２では上記で得られたゴム組成物からなるシートを配置することなく、上記と同様にして供試タイヤを製造し、評価した。

※１：窒素吸着法比表面積（Ｎ₂ＳＡ）９０ｍ²／ｇ、ＤＢＰ吸油量７５ｍＬ／１００ｇ
※２：湿式シリカ（ニップシールＡＱ、東ソーシリカ工業（株）製）
※３：マノボンド Ｃ２２．５、ＯＭＧ社製
※４：Ｎ−フェニル−Ｎ’−１，３−ジメチルブチル−ｐ−フェニレンジアミン、ノクラック６Ｃ、大内新興化学工業(株)製
※５：Ｎ，Ｎ’−ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド、ノクセラーＤＺ、大内新興化学工業(株)製

表１によれば、所定の位置に脱水性材料を含有するゴム組成物から得られたシートを配置した実施例１〜６は、かかるシートを配置しない比較例２、並びに脱水性材料を含有しない比較例１及び比較例３に比べ、シリカの分散性を良好に保持しつつ、極めて優れた接着性を発揮できることがわかる。

１ ：空気入りタイヤ
２ａ：ビードコア
２ｂ：ビードカバーゴム
３ ：ビード部
４ ：サイドウォール部
５ ：ショルダー部
６ ：トレッド部
７ ：カーカス
８ ：スティフナーゴム
８ａ：軟スティフナーゴム
８ｂ：硬スティフナーゴム
９ ：カーカスプライ
１０：クッションゴム
１１：ベルト
１２：周溝
１３：トレッド

Claims (4)

1. コーティングゴムで被覆されたスチールコードを埋没した少なくとも１枚のカーカスプライからなるカーカスと、カーカスのタイヤ半径方向外側に配置された少なくとも２枚のベルトプライからなるベルトと、ベルトのタイヤ半径方向外側に配置されたトレッドと、ビード部補強用のスティフナーゴムと、ベルト端部補強用のクッションゴムとを備えた空気入りタイヤにおいて、
   前記カーカスプライとスティフナーゴムとの間、及び前記カーカスプライとクッションゴムとの間を含む、カーカスプライの外側全面に亘って、脱水性材料が含有されたゴム組成物からなるシートを配置したことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記脱水性材料がシリカであることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記脱水性材料が、前記ゴム組成物中のゴム成分１００質量部に対し、０．１〜１０．０質量部の量で前記ゴム組成物に含有されることを特徴とする請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
4. さらに老化防止剤が、前記ゴム組成物中のゴム成分１００質量部に対し、０．１〜４．０質量部の量で前記ゴム組成物に含有されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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