JP4220201B2

JP4220201B2 - 安全タイヤ

Info

Publication number: JP4220201B2
Application number: JP2002256942A
Authority: JP
Inventors: 友康西崎; 洋一小澤; 紹良山田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2002-09-02
Filing date: 2002-09-02
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2022-09-02
Also published as: JP2004090832A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特定のゴム組成物をサイドウォール部に配設された一対の環状（断面が三日月状の）ゴム補強層（以下、サイド補強ゴム層ということがある）に用いてなる安全タイヤ、特にランフラット耐久性と乗り心地性とが両立した安全タイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の安全タイヤにおいては、サイドウォール部の剛性向上のために、ゴム組成物単体、あるいはゴム組成物と繊維などの複合体によるサイド補強ゴム層が配設されている。しかし、パンクなどによりタイヤの内部圧力（以下、内圧）が低下した場合での走行、いわゆるランフラット走行状態になると、タイヤのサイドウォール部分の変形が大きくなることに伴い、サイド補強ゴム層の変形も大きくなり発熱が進み、タイヤ温度は、場合によっては２００℃以上に達することもあるが、このような状態では、サイド補強ゴム層が破壊限界を越え、タイヤ故障に至るおそれがある。
このような故障に至るまでの時間を稼ぐ手段として、配設するサイド補強ゴム層およびビードフィラーの最大厚さを増大するなど、ゴムの体積を増大させるもの、あるいは硬いゴムを使用するもの（例えば、特許文献１参照）があるが、このような手法による場合は、乗り心地の悪化、重量の増加および騒音レベルの増大などの好ましくない事態が発生することがある。
【０００３】
一方、前記の事態、例えば乗り心地の悪化を回避するために、配設するサイド補強ゴム層およびビートフィラーの体積を減少させると、ランフラット時の荷重を支えきれず、ランフラット時にタイヤのサイドウォール部分の変形が非常に大きくなり、ゴム組成物の発熱増大を招き、結果としてタイヤは、より早期に故障に至る問題があった。
また、配合する材料を変えることにより使用するゴムをより低弾性化させた場合も同様に、ランフラット時の荷重を支えきれず、タイヤのサイドウォール部分の繰り返し変形が非常に大きくなり、ゴム組成物の発熱増大を招き、結果としてタイヤは、より早期に故障に至ってしまうのが実情である。
【０００４】
このため、ランフラット時の耐久性と通常走行における乗り心地とを両立させるタイヤとして、剛性の高いゴムの中に軟らかい弾性多孔部を持つサイド補強層を持つタイヤ（特許文献２参照）や、硬軟２種のゴムを組合せ、最も圧縮を受ける部分に軟ゴムを配したタイヤ（特許文献３参照）、あるいは硬さの異なるゴムを波状に配したサイド補強ゴム層を持つタイヤ（特許文献４，５参照）などが試みられているが、このような軟らかい部分を持つ場合は、サイド補強ゴム層を厚くしなければ耐久性が問題となり、また硬軟複数のゴムの配置とするには、製造技術上の困難が大きいのが現状である。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２６３１０６号公報（第２頁）
【特許文献２】
特開２００２−０１９４３１号公報（第１頁）
【特許文献３】
特開平５−２３８２１５号公報（第２頁）
【特許文献４】
特開２００１−１３８７２１号公報（第１頁）
【特許文献５】
特開２０００−３４３９１４号公報（第１頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような状況下で,サイド補強ゴム層に用いられるゴム組成物を工夫することにより、ランフラットタイヤの機能であるランフラット耐久性を維持したままで、通常走行時における乗り心地を改善し、かつ製造上の困難が少ないタイヤを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明において発明者らは、前記目的を達成するために検討を重ねた結果、サイド補強ゴム層として、特定の半加硫状態の組成物を使用した場合には、比較的低弾性率であり通常走行の乗心地は損なわれず、かつランフラット走行時には、歪により発生する熱で加硫反応が進行して硬化し、タイヤ（車体）を支えることにより、ランフラット走行時の耐久性を向上できることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
【０００８】
本発明は、左右一対のビード部と、該ビード部の一方から他の一方へ繋がる少なくとも一枚のカーカス層と、該カーカス層のタイヤ半径方向外側に配設されたトレッド部と、該トレッド部の左右に配置された一対のサイドウォール部と、カーカスの内側に位置するインナーライナー層と、サイドウォール部に相当する部分のカーカスとインナーライナー層との間に位置する一対の環状サイド補強ゴム層とを具備してなる安全タイヤにおいて、前記サイド補強ゴム層の少なくとも一部の部材が、内圧が低下した状態での走行において、その動的弾性率を、内圧低下前における動的弾性率の１．２倍以上に増大させるゴム組成物から構成されていることを特徴とする安全タイヤを提供するものである。
また、本発明は、前記サイド補強ゴム層の少なくとも一部の部材が低加硫度ゴムからなり、かつ低加硫度ゴムは温度１３０〜１６０℃において加硫剤及び／又は加硫促進剤を放出する高温加硫進行剤を配合したゴム組成物から構成されていることを特徴とする安全タイヤを提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の安全タイヤは、サイド補強ゴム層が、内圧の低下した状態での走行に相当する歪み繰り返しによる発熱温度において、動的弾性率を増大させる特定ゴム組成物から構成されている。すなわち、本発明におけるサイド補強ゴム層は、通常のタイヤ走行においては、乗り心地性に優位な比較的低弾性率ゴムとして作用し、好ましくはその少なくとも一部が半加硫状態にあるゴムからなるものである。
また、ランフラット走行時には、サイドウォール部の繰り返し歪により発生する熱で加硫反応が進行し硬化し、サイド補強ゴム層の弾性率は増大してタイヤ（車体）を支えることにより、ランフラット走行時の耐久性を向上させることができる。
このため、前記サイド補強ゴム層の少なくとも一部は、内圧が低下した状態での走行において、その硬度又は弾性率を上げるゴム組成物からなることが必要であるが、好ましくは、その動的弾性率（Ｅ’）を内圧低下前における動的弾性率（Ｅ’）の１．２倍以上に増大させるゴム組成物のゴム部材からなる。
このゴム部材は、低加硫度ゴムであり、かつ加硫促進剤及び／又は加硫剤の加硫系配合剤を封入したマイクロカプセル、或いはこれら加硫系配合剤を混合した熱可塑性樹脂からなる高温加硫進行剤を配合したゴム組成物であることが好ましい。このようなゴム組成物を用いることにより、加硫速度を容易に調整しつつ所望の半加硫状態にある部材を含むサイド補強ゴム層を有するタイヤを容易に製造することができる。
【００１０】
前記高温加硫進行剤は、通常走行のタイヤにおいては、所定の加硫促進剤及び／又は加硫剤が、マイクロカプセル或いは熱可塑性樹脂中に封入又は分散された状態でゴム組成物中に混合されている。この高温加硫進行剤は、具体的には、加硫促進剤及び／又は加硫剤をマイクロカプセルの芯部に封入したものでもよく、また、熱可塑性樹脂内に均一又は不均一に混合された状態で分散されていてもよい。さらに、このようなマイクロカプセルと熱可塑性樹脂とを併用したものでもよい。
前記マイクロカプセルの膜材や熱可塑性樹脂の材質としては、内圧が低下した状態での走行における発熱による温度上昇での加硫促進剤や加硫剤の放出を可能とするため、融点が１３０〜１６０℃のものが好ましく用いられる。このような材質としては、例えばポリエチレン、メタクリル樹脂、ポリウレタン、ポリアセタールなどが挙げられる。
また、前記マイクロカプセル又は熱可塑性樹脂に封入又は混合される加硫促進剤としては、特に限定されるものではないがチウラム化合物が好ましく、特に炭素数７〜１２のアルキル基を有するチウラム系加硫促進剤、例えばテトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィドなどが挙げられる。
このような高温加硫進行剤を用いることにより、通常のタイヤ製品の製造において、サイド補強ゴム層の所定位置にあるゴム部材の加硫度合を容易に抑制することができ、かつランフラット走行における高温度領域で、前記材質の樹脂は液状となり、加硫促進剤及び／又は加硫剤を放出して、該ゴム部材の加硫を進行させることができる。
なお、前記マイクロカプセルの形成方法としては、例えば特開平１０−１７７０６号公報など一般に知られているマイクロカプセル化する方法を採用することができる。
【００１１】
本発明のタイヤのサイド補強ゴム層に用いられるゴム組成物において、前記高温加硫進行剤の配合量は、ゴム成分１００質量部に対して、それに含まれる加硫剤と加硫促進剤とが各々０．５〜８質量部に相当する量であることが好ましい。０．５未満では硬化が充分ではなく、８質量部を超えては硬化し過ぎて、耐久性が低下することがある。
また、本発明における前記ゴム組成物は、ゴム成分として、ジエン系ゴムが好ましく用いられる。ジエン系ゴムとしては通常の天然ゴム及びジエン系合成ゴムが挙げられ、ジエン系合成ゴムとしては、例えばスチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＲ），ポリブタジエン（ＢＲ），ポリイソプレン（ＩＲ），ブチルゴム（ＩＩＲ），エチレン−プロピレン−ジエン共重合体及びこれらの混合物などが挙げられる。
【００１２】
本発明においては、サイド補強ゴム層全体を半加硫ゴムとしてもある程度の効果は得られるが、周辺部材であるカーカスゴムやインナーライナーゴムとの接着が充分でないと、ランフラット走行時に界面部分から故障する恐れがあるため、サイド補強ゴム層を複数の層状構造とし、中心部分に近い部分ほど未加硫ゴムに近い状態（低加硫ゴム）にし、外側部分は周辺部材と接着が充分確保できる構造にしたものが好ましい。そして、この低加硫度ゴムには、前記高温加硫進行剤が配合されていることが好ましい。
このように、サイド補強ゴム層の中心部分を未加硫ゴムに近い状態にした上で、前記マイクロカプセル及び／又は熱可塑性樹脂を、サイド補強ゴム層の中心部に偏在させることにより、ランフラット時には、好都合な状態に硬化又は弾性率の増加をおこさせることができる。
また、前記の如く、マイクロカプセル膜材或いは熱可塑性樹脂の融点は１３０〜１６０℃が好ましいが、タイヤ製造に際してのゴム混練工程及び加硫工程における最高到達温度は、マイクロカプセル膜材及び熱可塑性樹脂の各融点より１０℃以上低い温度であることが好ましい。このことにより、加硫促進剤及び／又は加硫剤が不必要に放出されるのを防ぐことができる。
【００１３】
次に、本発明を図面により説明する。図１は、本発明の安全タイヤの一例を示し、左右一対のビード部１と、該ビード部の一方から他の一方へ繋がる少なくとも一枚のカーカス層２と、該カーカス層のタイヤ半径方向外側に配設されたトレッド部３と、トレッドゴム層とカーカス層のクラウン領域の間に配置された補強ベルト４と、該トレッド部の左右に配置された一対のサイドウォール部５と、カーカスの内側に位置するインナーライナー層６と、サイドウォール部に相当する部分のカーカスとインナーライナー層との間に位置し、断面がほぼ三日月状をした一対の環状サイド補強ゴム層７とを具備しており、前記サイド補強ゴム層７の少なくとも一部のゴム部材は、内圧が低下した状態での走行において、硬度又は弾性率を増大させるゴム組成物から構成されている。
特に、このゴム部材は、その動的弾性率（Ｅ’）を、内圧低下前における動的弾性率（Ｅ’）の１．２倍以上に増大させるゴム組成物、或いは低加硫度ゴムであり、かつ温度１３０〜１６０℃において加硫剤及び／又は加硫促進剤を放出する高温加硫進行剤を配合したゴム組成物から構成されていることが好ましい。
【００１４】
すなわち、サイド補強ゴム層の少なくとも一部の部材に、半加硫状態のゴム組成物を使用すれば、通常走行時には比較的低弾性率であり乗心地は損なわれず、またランフラット走行時には、繰り返し歪による発生熱で加硫反応が進行して硬化し、タイヤを支えることにより、ランフラット走行時の耐久性を向上できる。本発明における前記のゴム組成物には、本発明の目的が損なわれない範囲で、所望により、通常ゴム工業界で用いられる各種薬品、例えば加硫剤，加硫促進剤，プロセス油，老化防止剤，スコーチ防止剤，亜鉛華，ステアリン酸などを含有させることができる。
なお、タイヤ内に充填する気体としては、通常のあるいは酸素分圧を変えた空気、又は窒素などの不活性なガスを用いることができる。
【００１５】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
なお、各種測定は、下記の方法に従って行なった。
（１）ランフラット耐久性
各試作タイヤを常圧でリム組みし、内圧を２３０ｋＰａに封入してから３８℃の室温中に２４時間放置後、バルブのコアを抜き内圧を大気圧として、荷重４．１７ｋＮ（４２５ｋｇ）、速度８９ｋｍ／ｈｒ、室温３８℃の条件でドラム走行テストを行なった。この際の故障発生までの距離をランフラット耐久性とし、比較例１を１００とした指数で表わした、値が大きいほどランフラット耐久性は良好である。
（２）乗り心地性
試作タイヤを乗用車に装着し、専門のドライバー２名により乗り心地性のフィーリングテストを行い、１〜１０の段階の評点をつけその平均値を求めた。値が大きいほど乗り心地性は良好である。
【００１６】
実施例１〜５及び比較例１
＜ゴム組成物の調製＞
天然ゴム３０質量部、ブタジエンゴム（シス−１，４−ポリブタジエン）７０質量部からなるゴム成分に対して、第１表に示す種類と量の高温加硫進行剤、カーボンブラック（ＦＥＦ）５０質量部、プロセスオイル５．０質量部、亜鉛華４．５質量部、ステアリン酸１．０質量部、老化防止剤６Ｃ（Ｎ−フェニル−Ｎ’−（１，３−ジメチルブチル）−ｐ−フェニレンジアミミン）２．０質量部、加硫促進剤ＮＳ（Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）０．５質量部、及び硫黄３質量部からなるゴム組成物を調製した。
＜タイヤの製造＞
サイド補強ゴム層を異にする乗用車用（タイヤサイズ２１５／４５ＺＲ１７）を常法に従って製造した。サイド補強ゴム層の構造は、実施例１〜５では、三日月状の三層とし、このうち、カーカス側とインナーライナー側の各層は最大厚さ１．５ｍｍとし、通常用いられている従来のゴムを用い、中心部のゴム層には、上記ゴム組成物からなる低加硫度ゴムを用いた。また、比較例１のタイヤのサイド補強ゴム層は、三日月状の一層からなる従来ゴムを用いた。なお、各サイド補強ゴム層の全体としての最大厚みは１０ｍｍとした。
このようにして得られたタイヤについて、乗り心地性及びランフラット耐久性を評価した。結果を第１表に示す。
【００１７】
【表１】

【００１８】
（注）
*１マイクロカプセル：膜材はメタクリル樹脂（融点は１４０℃）
*２熱可塑性樹脂：材質はメタクリル樹脂（融点は約１４０℃）
*３加硫促進剤：「ＴＯＴ」〔テトラキス（２−エチルヘキシル）チウラムジスルフィド、大内新興化学工業社製〕
*４ｐｈｒ：ゴム成分１００質量部当たりの配合質量部数
上記の結果より、本発明におけるサイド補強ゴム層を用いたタイヤは、ランフラット耐久性を実用可能なレベルに保ちつつ、かつ乗り心地性を大幅に改善することができることが分かる。特に、高温加硫進行剤を、それに含まれる加硫促進剤相当量として０．５〜８ｐｈｒの範囲で配合した実施例１〜３において、その著しい効果が認められる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の安全タイヤによれば、サイド補強ゴム層に特定のゴム組成物を用いることにより、通常走行における乗り心地性を改善できると共に、ランフラット走行時には、発熱による高温化でサイド補強ゴム層の動的弾性率が増加して車体の支えとして作用するため、ランフラット耐久性の維持及び向上にも優れたタイヤが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の安全タイヤの一例を示す左半断面図である。
【符号の説明】
１：ビード部
２：カーカス層
３：トレッド部
４：補強ベルト
５：サイドウォール部
６：インナーライナー層
７：サイド補強ゴム層

Claims

左右一対のビード部と、該ビード部の一方から他の一方へ繋がる少なくとも一枚のカーカス層と、該カーカス層のタイヤ半径方向外側に配設されたトレッド部と、該トレッド部の左右に配置された一対のサイドウォール部と、カーカスの内側に位置するインナーライナー層と、サイドウォール部に相当する部分のカーカスとインナーライナー層との間に位置する一対の環状サイド補強ゴム層とを具備してなる安全タイヤにおいて、前記サイド補強ゴム層の少なくとも一部の部材が、内圧が低下した状態での走行において、その動的弾性率を、内圧低下前における動的弾性率の１．２倍以上に増大させるゴム組成物から構成されていることを特徴とする安全タイヤ。
サイド補強ゴム層の前記部材が、内圧が低下した状態での走行中の発熱による上昇温度で加硫反応を進行させる高温加硫進行剤を配合してなるゴム組成物からなる請求項１記載の安全タイヤ。
高温加硫進行剤が、１３０〜１６０℃において、加硫剤及び／又は加硫促進剤を放出するものである請求項１又は２に記載の安全タイヤ。
左右一対のビード部と、該ビード部の一方から他の一方へ繋がる少なくとも一枚のカーカス層と、該カーカス層のタイヤ半径方向外側に配設されたトレッド部と、該トレッド部の左右に配置された一対のサイドウォール部と、カーカスの内側に位置するインナーライナー層と、サイドウォール部に相当する部分のカーカスとインナーライナー層との間に位置する一対の環状サイド補強ゴム層とを具備してなる安全タイヤにおいて、前記サイド補強ゴム層の少なくとも一部の部材が低加硫度ゴムからなり、かつ該低加硫度ゴムは、温度１３０〜１６０℃において加硫剤及び／又は加硫促進剤を放出する高温加硫進行剤を配合したゴム組成物から構成されていることを特徴とする安全タイヤ。
高温加硫進行剤が、加硫剤及び加硫促進剤の群から選ばれた少なくとも一種の加硫系配合剤を封入したマイクロカプセルである請求項２，３又は４記載の安全タイヤ。
高温加硫進行剤が、加硫剤及び加硫促進剤の群から選ばれた少なくとも一種の加硫系配合剤を混合分散してなる熱可塑性樹脂である請求項２，３又は４記載の安全タイヤ。
高温加硫進行剤の配合量が、それに含まれる加硫剤及び加硫促進剤の合計量として、ゴム成分１００質量部当たり０．５〜８質量部に相当する量である請求項２ないし６のいずれか一項に記載の安全タイヤ。
サイド補強ゴム層が、複数の層状部材ゴムから形成され、中心部に近いゴム層ほど低加硫度ゴムから構成されている請求項１ないし７のいずれか一項に記載の安全タイヤ。
タイヤ製造に際し、ゴム混練工程及び加硫工程における最高到達温度が、前記高温加硫進行剤を構成するマイクロカプセルの膜材及び熱可塑性樹脂の各融点より１０℃以上低い温度であるようにして製造された請求項１ないし８のいずれか一項に記載の安全タイヤ。