JPH0319802B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は空気入りタイヤに関し、さらに詳しく
は、タイヤ表面に沿つて、シヨルダー部からサイ
ドウオール部の上方にわたる構造及びその組成を
改良することにより、耐動的疲労性、耐候性等を
向上したトラツク・バス用空気入りタイヤに関す
るものである。 従来トラツク、バス用等大型タイヤのラジアル
方向断面構造は、第１図に示すように、キヤツプ
トレツド部Ａのゴム１がシヨルダー部Ｃ附近にお
いて、サイドウオール部Ｂのゴム２の上にかぶさ
るよう構成されたいわゆるキヤツプ・オーバー・
サイド構造のタイヤと、第２図に示すように、サ
イドウオール部Ｂのゴム２が、タイヤの踏面側端
ａの近傍まで伸びているいわゆるサイド・オーバ
ー・キヤツプ構造のタイヤがある。 ところがタイヤにおいてシヨルダー部Ｃからサ
イドウオール部Ｂの上方にわたる部分は、走行時
において繰返し圧縮変形を最も厳しく受ける部分
であると共に日光の影響を受ける部分でもある関
係上、耐屈曲疲労性、耐候性、耐摩耗性等に優れ
たゴム組成物が用いられることが望ましい。 しかしながらこのシヨルダー部Ｃからサイドウ
オール部Ｂの上方にわたる部分は、実際には上述
したようにキヤツプトレツド部Ａのゴム１かある
いはサイドウオール部Ｂのゴム２によつて構成さ
れている。 そもそもキヤツプトレツド部Ａのゴム１には、
キヤツプトレツドとしての機能すなわち耐摩耗
性、耐カツトチツプ性を附与することに重点をお
いた組成物が使用されており、このゴム１に前述
したようにシヨルダー部Ｃに必要な機能、すなわ
ち耐屈曲疲労性や耐候性をも兼備させるために
は、例えばパラフエニレンジアミン系老化防止剤
を多量に配合しなければならず、高コストになる
等の問題がある。またサイドウオール部Ｂのゴム
２も、サイドウオール部Ｂが受ける伸張変形に適
したゴム組成物からなつており、このゴム２にシ
ヨルダー部Ｃが受ける圧縮変形に適した成分を配
合したり耐屈曲疲労性や耐候性を附与するのはや
はり経済性等の面で問題があるのが現状である。 本発明の目的は、上述の各問題点を解消し、耐
動的疲労性や耐候性等を向上し得る優れたトラツ
ク・バス用空気入りタイヤを提供せんとすること
にある。 そしてその特徴とするところは、ゴム成分とし
て天然ゴムとポリブタジエンゴムを特定量含有
し、老化防止剤としてパラフエニレンジアミン系
化合物を多量含有する耐屈曲疲労性、耐候性、耐
摩耗性に優れたゴム組成物からなる厚さ0.5〜５
mmのゴムシートを、踏面接地端部ａからビード端
部ｂ方向に約１〜10mm下方の位置から幅50〜150
mmにわたつて、少なくとも踏面ゴムとサイドウオ
ールゴムとの接合部を覆うと共に、タイヤの表面
に沿つてタイヤ周方向に配置することにより、従
来キヤツプトレツド部のゴム及びサイドウオール
部のゴムに兼備させていたシヨルダー部附近の機
能を独立せしめて、より効果的に走行時に繰り返
し圧縮変形を最も厳しく受け、しかも踏面ゴムと
サイドウオールゴムとの接合部を有するシヨルダ
ー部付近の耐屈曲疲労性、耐候性及び耐摩耗性を
向上する一方、キヤツプトレツド部のゴム及びサ
イドウオール部のゴムの各組成を、それぞれの必
要機能に合わせて最適化し、併せてタイヤ構成材
料コストの低減を図り得るようにした点にある。 以下本発明を実施例により図面を参照しつつ詳
細に説明する。 第３図ａ，ｂはそれぞれ本発明の実施例からな
るトラツク・バス用空気入りタイヤのラジアル方
向断面説明図、第４図は前記ゴムシート（以下、
シートと略す）の肉厚と老化防止剤残存率との関
係を示す屋外曝露試験結果を示す図、第５図は走
行時においてタイヤの接地面端部からビード部に
至る各部分が受ける主せん断歪の測定結果を示す
図、第６図は走行時においてタイヤの接地面端部
からビード部に至る各部分が受ける主歪の測定結
果を示す図、第７図は走行時、回転するタイヤの
踏面接地点（0゜）からタイヤ周方向円周上におけ
るタイヤ踏面部の接線方向の歪の変動を示す図で
ある。 第３図ａ，ｂにおいて１はキヤツプトレツド部
Ａのゴム、２はサイドウオール部Ｂのゴム、３は
シートであつて、タイヤＴの表面に沿つてシヨル
ダー部Ｃからサイドウオール部Ｂの上方にわたり
タイヤ円周方向に配置されている。４はベースゴ
ム、５はビード、６はビードフイラー、７はカー
カス、ａはタイヤＴの踏面端部、ｂはタイヤＴの
ビード端部をそれぞれ示している。そして上述し
たシート３は、40〜70重量部の天然ゴムと30〜60
重量部のポリブタジエンゴムとを含有するゴム
100重量部に対し、パラフエニレンジアミン系老
化防止剤２〜12重量部及びカーボンブラツク40〜
70重量部を配合したゴム組成物、あるいは40〜70
重量部の天然ゴムと30〜60重量部のポリブタジエ
ンゴムと30重量部以下のスチレン・ブタジエン共
重合ゴムとを含有するゴム100重量部に対し、パ
ラフエニレンジアミン系老化防止剤２〜12重量部
及びカーボンブラツク40〜70重量部を配合したゴ
ム組成物からなる厚さ0.5〜５mmのシートにより
構成されている。 本発明においては、第３図ａに示すように、ゴ
ムシート３の端部３ａをタイヤＴの踏面接地端部
ａからビード端部ｂ方向に約１〜10mm下方の位置
に配置することにより、タイヤの接地時のゴムシ
ートの早期摩耗を防止することができる。また、
ゴムシート３をタイヤＴの踏面接地端部ａからビ
ード端部ｂ方向に約１〜10mm下方の位置から巾50
mm〜150mmにわたつて被覆することにより、踏面
ゴムとサイドウオールゴムとの接合部を覆い、か
つトラツク・バス用タイヤが最も厳しい繰り返し
圧縮変形を受ける領域を被覆することができる。 なお、第３図ｂに示すように、タイヤのシヨル
ダー部Ｃが丸味を帯びて形成されている場合の前
記踏面端部ａの位置は、次のようにして求めるこ
とができる。すなわち、まずタイヤトレツド半径
の中心Ｏを中心とし、半径をOHとして描いた円
の延長と、タイヤ最大巾Ｗより中心線OHにおろ
した垂線の足Ｐを中心とし、半径をPWとして描
いた円の延長との交点a′と、トレツド半径の中心
Ｏを結ぶ線a′Oがタイヤと交わる点をａとする。 そして、このシート３は、前述したようにタイ
ヤの走行による繰返し圧縮変形を最も厳しく受
け、しかも踏面ゴムとサイドウオールゴムとの接
合部を覆う位置に設けられるので、耐屈曲疲労
性、耐候性、耐摩耗性に優れたゴム組成物が用い
られねばならず、そのためには、ゴムとしては高
い引張強さとを有する天然ゴム（NR）と、耐繰
返し圧縮疲労性、特にタイヤ側壁上部の受けやす
い10Hz前後の繰返し圧縮に対する抵抗性ならびに
耐摩耗性に優れたポリブタジエンゴム（BR）を
組合わせるのがよい。NRとBRの組合わせによ
り、シート３としての機能を発揮できるが、これ
にスチレン・ブタジエン共重合ゴム（SBR）を
さらに加えると、カツト傷の発生を抑えることが
できる。また側壁上部、すなわちサイドウオール
部Ｂの上部には10％以下の低歪の伸長変形もかか
るので、耐伸長変形にすぐれたSBRの存在はさ
らに好ましい。 NRは、ゴム全量100重量部のうち40〜70重量
部がよい。これは40重量部未満ではシート３の引
張強さ、引裂強さが充分発揮できず、70重量部を
超えると、その分BRの配合量が減つて、BRの
特徴である耐圧縮疲労性、耐摩耗性が発揮できな
くなるからである。 BRは30重量部以上60重量部未満がよい。これ
はBRの配合量が60重量部以上になると、引張強
さ、引裂強さが低下するからである。 SBRの配合量は30重量部以下とするのが望ま
しい。これは30重量部を超えて配合すると、
NR、BRの配合量が減つて上記のNR、BRの特
徴が発揮できなくなり、SBRの配合量としては
17〜25重量部が好ましい。 次に、シート３の配合に最も重要なのは適切な
老化防止剤である。タイヤ側壁部は日光の照射を
受けることと、走行中に激しい繰返し圧縮変形を
受けるので、これらの影響によりサーカムクラツ
ク、オゾンクラツクが発生しやすい。そこでシー
ト３にはパラフエニレンジアミン系老化防止剤を
タイヤの他の部分より多量に配合することが好ま
しい。 本発明において、上記パラフエニレンジアミン
系老化防止剤の配合量は、ゴム100重量部に対し
４〜10重量部の範囲である。４重量部未満では、
前述の日光照射や繰り返し圧縮変形によるクラツ
クの発生を防止する効果が十分に発揮されない。
また、10重量部を超えて配合しても前記効果はそ
れほど大きくならないからである。このシート３
を設けることにより、通常あまり日光の影響を受
けないキヤツプトレツド部Ａはパラフエニレンジ
アミン系老化防止剤の配合量をゴム100重量部に
対し３重量部以下に抑えることが出来るので、経
済的である。また、日光の影響を受けるタイヤ側
壁すなわちサイドウオール部Ｂの中央〜下部のゴ
ム配合でも、パラフエニレンジアミン系の老化防
止剤は２〜７重量部に抑えることができると共
に、耐伸長変形にすぐれたSBR中心の配合とす
ることができる。 本発明において用いるパラフエニレンジアミン
系（以下ｐ−フエニレンジアミン系）老化防止剤
は、たとえばＮ，N′−ジフエニル−ｐ−フエニ
レンジアミン、Ｎ−フエニル−N′−イソプロピ
ル−ｐ−フエニレンジアミン、Ｎ−フエニル−
N′−１，３−ジメチルブチル−ｐ−フエニレン
ジアミン、Ｎ，N′−ビス（１，３−ジメチルブ
チル）−ｐ−フエニレンジアミン、Ｎ，N′−ビス
−２−ナフチル−ｐ−フエニレンジアミンなどの
中から任意に選択できる。 本発明のシート３においてはｐ−フエニレンジ
アミン系に加えて他の老化防止剤、たとえば２，
２，４−トリメチル−１，２−ジヒドロキノリン
重合体（RD）、６−エトキシ−２，２，４−ト
リメチル−１，２−ジヒドロキノリン等を適宜配
合できる。カーボンブラツクは、ゴム100重量部
に対し40〜70重量部、好ましくは45〜65重量部が
良い。これは耐摩耗性を維持するためカーボン量
は40重量部以上が必要で、70重量部以上の場合混
合加工性を維持するためオイルを多量に加えなけ
ればならず、おのずと引張強さ等物性の低下を来
たし、耐オゾン性も低下する。ここに用いるカー
ボンの種類としては、よう素吸着量が35mg／ｇ以
上でDBP吸油量が70ml／100ｇ以上のものを単独
又は２種以上ブレンドで用いるが、よう素吸着量
が80mg／ｇ以上のものをカーボンブラツク全使用
量の25％以上用いることが耐摩耗性に有効であ
る。 また、ゴム組成物に必要なイオウ、加硫促進
剤、促進助剤などは適量配合するが、その中でも
促進剤は選択することが望ましい。このシートに
は老化防止剤を非常に多く配合するので、スコー
チが早くなる恐れがあり、これを防止するためチ
アゾール類の中でもスルフエンアミド系のものが
適しており、スルフエンアミド系加硫促進剤を
0.5〜1.5重量部の範囲で配合すればスコーチの問
題もなく、モジユラスなど物性上最適なものが得
られる。 またシート３の厚さについては、前記の如く高
価な老化防止剤を多量に配合するため、可能な限
り薄いことが、経済上好ましい。しかし、あまり
薄くすると老化防止剤が表面に析出（Ieaching現
象）したり、隣接ゴム層へ移行して急激に濃度低
下を起こし、効果がなくなる。 なお、本発明において、キヤツプトレツドゴム
としては通常の耐摩耗性、耐カツトチツプ性等に
優れたゴム組成物が使用され、サイドウオールゴ
ムとしては通常の耐屈曲疲労性、低転動抵抗性に
優れたゴム組成物が使用され、特に限定されるも
のではない。 本発明者らは、シートと踏面部ゴムのラミネー
ト体のゲージ比率を変えトータル10mmになるよう
にサンプルを作成し、それを12ケ月間屋外曝露し
た後各サンプルのシート部の老化防止剤の定量分
析を行なつた。なお、試験片は後述の実施例４の
配合のゴムと、比較例６の配合のゴムを貼り合わ
せ、加硫接着して作成した。 この結果は第４図に示すように、厚さ0.5mm未
満では老化防止剤の残存率が低下する。したがつ
てシートの厚さは0.5mm以上であることが必要で
あるが、上限としては経済性を考えれば５mmが上
限となる。また幅はシヨルダー上部の接地端付近
から踏面ゴムとサイドウオールゴムの接合部を覆
つて配置するのが良く、したがつて、タイヤ接地
面端ａから、ビード端ｂへ向かつて1/3〜1/2を覆
う巾であることが好ましく、トラツク、バス用タ
イヤにおいては50〜150mmであることが望ましい。
シート３の貼り付け方法については、このシート
３がタイヤの前記の位置に配置されるような方法
であればどのような方法であつてもよいのである
が、タイヤの未加硫時に貼り付けるのがよい。 加硫後では特殊な接着剤が必要となり、しかも
大型タイヤの過酷な使用条件下では剥離するおそ
れがある。従つて未加硫時であればどの工程で貼
り合わせても差支えないのであるが、タイヤの組
み立て成型時に行なうことは実際の作業能率低下
をもたらし、しかも貼合わせるゴム同士が、押出
し後時間を経て、温度低下し、粘着性が下つてい
るので未加硫ゴムとしての自着性が発揮し難くな
る。これに対し、接地部と側壁部のゴム２と、シ
ート３を１体押し出しと同時にこのシートを貼り
合わせるならば、作業能率も良好でシートゴム３
とキヤツプトレツド部のゴム１との接着を良好な
ものが得られる。 つづいて、タイヤ各部が受ける歪について述べ
る。 第５図はタイヤＴの表面が、その接地点上にお
いて受けるせん断歪を測定したものである。タイ
ヤのサイドウオール部Ｂの上部から、踏面端部に
かけて、特に本発明シートの貼付される位置にせ
ん断歪のピークがあることがわかる。タイヤサイ
ズ1000−20、空気圧6.75Kg／cm²、負荷2700Kg、π
ゲージメータにより測定した。 第６図は、第５図のせん断歪を周方向成分と断
面方向成分に、また圧縮歪と伸長歪とに分解して
示した図である。断面方向に、特にシヨルダー部
Ｃに圧縮歪の大きなピークがあり、側壁中〜下部
には、周方向に伸長歪がかかつていることがわか
る。 第７図はタイヤの接地点（0゜とする）からの周
方向への角度（距離）と、各角度におけるタイヤ
踏面部接線方向への歪との関係を示した図であ
る。タイヤ接点地点（0゜）では周方向に伸長歪
が、接地点より15〜20゜はなれた点では圧縮歪が
かかつているのがわかる。この図により、タイヤ
回転中に圧縮歪と伸長歪がくり返しかかることが
わかる。第６，７図は、サイズ、空気圧、負荷等
の条件を第５図と同じにして測定したものであ
る。 次に、実施例により本発明をさらに詳しく説明
する。 実験例 １ 表１にはNR、BR、SBRを組み合わせ、酸化
亜鉛、ステアリン酸、カーボンブラツク、老化防
止剤、ワツクス、伸展油を小型バンバリーで混練
し、ロールにてイオウ、加硫促進剤を混練し148
℃で30分加熱により加硫した。そのうち本発明に
関連のある特性を示した。この結果からNRと
BRの組合わせが70：30又は55：45までは各特性
とも満足し得るが、40：60の如くBRを過半数組
合わせると圧縮疲労性は良いが引裂力及び耐カツ
ト性低下が著るしく、好ましくない。また耐カツ
ト性の付与にはゴム100％のうちSBRを10〜30重
量％混入するとよい。SBRが30％を超えると圧
縮疲労性が著るしく低下する。 以上のことからNRはBRとのブレンドの場合
55重量％以上が最適でBRは40％前後が良い。ま
たSBRとの３者ブレンドの場合NRのうち10〜20
重量％の範囲をSBRにおきかえれば全ての特性
を満足し最適であることがわかつた。 なお、耐カツト性試験には落下式カツト試験機
（ギロチンカツトとも云う）を用いた。本機は加
硫ゴムサンプルに15〜25cmの高さから一定荷重の
刃を落下させ、その刃の進入深さを測定すること
により耐カツト性を評価するものである。 実験例 ２ 表２にはカーボンブラツクの種類及び老防（Ｓ
−13）の量について検討した結果を示す。カーボ
ンのグレードは側壁部の耐摩耗性附与の必要性か
らN770では満足せず、前記範囲が限定される。
また、ｐ−フエニレンジアミン系老化防止剤Ｓ−
13の量は、ゴム100重量部に対し４重量部未満で
は耐オゾン性が低下する。同表に比較例として踏
面部ゴム（比較例６）と一般側壁部ゴム（比較例
７）を示した。これから明らかなように、踏面部
（キヤツプトレツド部用）ゴム１と側壁部（サイ
ドウオール部用）ゴム２は耐圧縮疲労性が劣り、
さらに踏面部の耐オゾン性が著るしく劣ることが
わかる。また該部コンパウンドのモジユラスは
300％変形時80〜120Kg／cm²が適当であるが、側壁
上部は踏面部用ゴム１の上にシート３を貼り合わ
せる構造なので耐屈曲疲労性の点で300％モジユ
ラスが80〜90Kg／cm²の範囲が好ましい。

【表】

【表】

【表】

【表】 実験例 ３ 第１図の従来のキヤツプ・オーバー・サイド構
造、第２図の従来のサイド・オーバー・キヤツプ
構造、第３図ａ，ｂの本発明構造のタイヤにつ
き、実車走行試験、ドラム試験（オゾン照射）な
らびに静的オゾン試験を行なつた。結果を第３
表、第４表に示す。

【表】

【表】 以上のように本発明構造のタイヤと従来品構造
のタイヤについて実車テスト、オゾン照射テスト
を行つたところ、12ケ月経過の実車試験で該側壁
部のクラツク発生及び屈曲疲労によるしわ又はク
ラツクの発生程度は本発明のものが最も良いこと
がわかつた。

【表】 本発明は上述したように、耐屈曲疲労性、耐候
性及び耐摩耗性に優れたゴム組成物からなる厚さ
0.5〜５mmのゴムシートを、踏面接地端部ａから
ビード端部ｂ方向に約１〜10mm下方の位置から幅
50〜150mmにわたつて、少なくとも踏面ゴムとサ
イドウオールゴムとの接合部を覆うと共に、タイ
ヤの表面に沿つてタイヤ周方向に配置したから、
従来キヤツプトレツド部のゴム及びサイドウオー
ル部のゴムに兼備させていたシヨルダー部附近の
機能を独立せしめることができて、より効果的に
走行時に繰り返し圧縮変形を最も厳しく受け、し
かも踏面ゴムとサイドウオールゴムとの接合部を
有するシヨルダー部付近の耐屈曲疲労性、耐候性
及び耐摩耗性を向上できる一方、キヤツプトレツ
ド部のゴム及びサイドウオール部のゴムの各組成
を、それぞれの必要機能に合わせて最適化し、併
せてタイヤ構成材料コストの低減を図ることがで
きる。 従つて本発明は、トラツク、バス用空気入りタ
イヤの耐動的疲労性や耐候性、耐摩耗性を向上す
ることができると共にその生産コストをも低減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ従来の空気入りタ
イヤのラジアル方向断面説明図、第３図ａ，ｂは
それぞれ本発明の実施例からなる空気入りタイヤ
のラジアル方向断面説明図、第４図は前記シート
の肉厚と老化防止剤残存率との関係を示す屋外曝
露試験結果を示す図、第５図は走行時においてタ
イヤの接地両端部からビード部に至る各部分が受
ける主せん断歪の測定結果を示す図、第６図は走
行時においてタイヤの接地面端部からビード部に
至る各部分が受ける主歪の測定結果を示す図、第
７図は走行時においてタイヤが接地点から周方向
に向けて円周上においてタイヤ踏面部がその接線
方向に受ける歪を示す図である。 １……キヤツプトレツド部のゴム、２……サイ
ドウオール部のゴム、３……シート、Ａ……キヤ
ツプトレツド部、Ｂ……サイドウオール部、Ｃ…
…シヨルダー部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 40〜70重量部の天然ゴムと30〜60重量部のポ
   リブタジエンゴムとを含有するゴム100重量部に
   対し、パラフエニレンジアミン系老化防止剤４〜
   10重量部及びカーボンブラツク40〜70重量部を配
   合したゴム組成物からなる厚さ0.5〜５mmのゴム
   シートを、踏面接地端部ａからビード端部ｂ方向
   に約１〜10mm下方の位置から幅50〜150mmにわた
   つて、少なくとも踏面ゴムとサイドウオールゴム
   との接合部を覆うと共に、タイヤの表面に沿つて
   タイヤ周方向に配置したトラツク・バス用空気入
   りタイヤ。 ２ 40〜70重量部の天然ゴムと30〜60重量部のポ
   リブタジエンゴムと30重量部以下のスチレン・ブ
   タジエン共重合ゴムとを含有するゴム100重量部
   に対し、パラフエニレンジアミン系老化防止剤４
   〜10重量部及びカーボンブラツク40〜70重量部を
   配合したゴム組成物からなる厚さ0.5〜５mmのゴ
   ムシートを、踏面接地端部ａからビード端部ｂ方
   向に約１〜10mm下方の位置から幅50〜150mmにわ
   たつて、少なくとも踏面ゴムとサイドウオールゴ
   ムとの接合部を覆うと共に、タイヤの表面に沿つ
   てタイヤ周方向に配置したトラツク・バス用空気
   入りタイヤ。