JP2005067279A - タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 大型化に伴う走行安全性を高めるために発熱性と老化後の耐破断伸張性（耐へたり性）及び耐破壊性に優れたパッド及びクッションゴムをカーカスに隣接して適宜配置してなるタイヤ、特に、大型車両用及びオフザロード用タイヤを提供すること。
【解決手段】 本発明に係るタイヤは、ビードを巻き返している折返しカーカス部の外側に隣接し、且つタイヤ高さの半分以下、該ビードより上方の領域の一部又は全部に配置されるパッドゴム、及びカーカス部の外側に隣接してベルトの下方に配置され、且つタイヤ高さの半分以上からタイヤ中心部に至る領域の一部又は全部に配置されるクッションゴムの少なくとも一方のゴム組成物は、１，６−ヘキサメチレン−ジチオ硫酸ナトリウム水和物及びビスマレイミド系化合物を含むことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、大型車両、オフザロード等に好適に使用できるタイヤに関するものであり、より詳しくは、大型化に伴うタイヤの走行時の発熱や歪みによる物性低下等を起こしやすいパッド（ＰＡＤ）ゴム部分及びクッションゴム部分の物性を向上させたタイヤに関するものである。

一般に、大型車両用、オフザロード用等のラジアルタイヤにあっては、図１に示すような一般的な構造になっている。即ち、トレッド部２と、その両側に連なる一対のサイドウォール部３、及び一対のビード４からなる。これらの各部は埋設したビード４の相互間に架装されるカーカス５と、そのカーカス５の外側でトレッド部２を強化する複数のスチールコードからなるベルト６を備えている。そして、カーカス５及びベルト６はスチールコード等の金属補強材に被覆ゴムを被覆してなるカーカスプライ層及びベルトプライ層からなっている。

また、一般的なタイヤにあっては、ビード４を巻き返している折返しカーカス部５ａの外側に隣接して、そのタイヤ高さの半分以下、ビード４より上方の領域Ａの一部又は全部に渡って引っ張り物性に優れたパッドゴムが配置される。また、カーカス部５ｂの外側に隣接してベルト６の下方に配置され、且つタイヤ高さの半分以上からタイヤ中心部Ｏに至る領域Ｂの一部又は全部に渡っても引張り物性に優れたクッションゴムが配置される。

ところで、近年の大型化に伴い重荷重のかかるタイヤにあっては、そのカーカスの折返し部の外側部分及びショルダー部分に走行時の発熱、歪み等が生じ易くなっている。このため、タイヤの折返しカーカス部の外側部分及びショルダー部分は走行中の温度上昇が著し場合がある。かかる部分に配されるパッドゴム、或いはクッションゴムは温度上昇により引張り物性が低下し、ゴム内セパレートに至るだけでなく、近傍のカーカスプライ層やベルトプライ層における被覆ゴムの接着性の低下を招き、結局、タイヤはかかるセパレーションによりバーストを起こすこともある。そこで、天然ゴムおよび合成ジエン系ゴムのうち少なくとも１種よりなるゴム成分１００重量部に対して、補強性充填剤を３０〜１００重量部、および特定のジフェニルアミン系老化防止剤を０．２〜３．０重量部配合してなるゴム組成物を、ビード部補強用のスティフナーゴム、あるいはベルト端部補強用のクッションゴムに使用することが提案されている（例えば、特許文献１）。

また、引張り物性及び発熱性等の問題を両立するためにはグレードの高いカーボンブラック（ＩＳＡＦ、ＨＡＦ等）を用いることも考えられている。
特開２００１−２４０７０１号公報

しかしながら、近年のタイヤの大型化に伴い変形負荷がかなり加わるため、耐へたり性のあるゴムが求められ、タイヤにおける発熱性と老化後（例えば、走行後）の耐破断伸張性や耐破壊性の更なる改良が求められている。

従って、本発明の課題とするところは、大型化に伴う走行安全性を高めるために発熱性と老化後の耐破断伸張性（耐へたり性）及び耐破壊性に優れているパッド及びクッションゴムをカーカスに隣接して適宜配置してなるタイヤ、特に、大型車両用及びオフザロード用タイヤを提供することにある。

本発明に係るタイヤは、以下の（１）乃至（７）に記載される構成或いは手段を特徴とするものである。

（１）ビードを巻き返している折返しカーカス部の外側に隣接し、且つタイヤ高さの半分以下、該ビードより上方の領域の一部又は全部に配置されるパッドゴム、及びカーカス部の外側に隣接してベルトの下方に配置され、且つタイヤ高さの半分以上からタイヤ中心部に至る領域の一部又は全部に配置されるクッションゴムとの少なくとも一方のゴム組成物は、１，６−ヘキサメチレン−ジチオ硫酸ナトリウム水和物及びビスマレイミド系化合物を共に含有することを特徴とするタイヤ。

（２）上記パッドゴム及びクッションゴムの両方のゴム組成物が１，６−ヘキサメチレン−ジチオ硫酸ナトリウム水和物及びビスマレイミド系化合物を共に含有することを特徴とする上記（１）記載のタイヤ。
（３）上記ビスマレイミド系化合物が、Ｎ，Ｎ−ジフェニルメタンビスマレイミドであることを特徴とする上記（１）又は（２）記載のタイヤ。
（４）上記ゴム組成物は、ゴム成分１００質量部に対して、１，６−ヘキサメチレン−ジチオ硫酸ナトリウム水和物が０．５〜３．０質量部の範囲で含み、且つビスマレイミド系化合物が０．５〜５．０質量部の範囲で含有することを特徴とする上記（１）〜（３）の何れかに記載のタイヤ。
（５）上記ゴム組成物には、ゴム成分１００質量部に対して、窒素吸着比表面積が７０〜１２０ｍ²／ｇの範囲にあるカーボンブラックが２５〜５０質量部の範囲で含まれていることを特徴とする上記（４）記載のタイヤ。

（６）上記（１）〜（５）の何れかに記載のタイヤが大型車両に用いることを特徴とする大型車両用ラジアルタイヤ。
（７）上記（１）〜（５）の何れかに記載のタイヤがオフザロードに用いることを特徴とするオフザロード用ラジアルタイヤ。

以上の如く本発明者は、ゴム成分に耐熱架橋剤、特に１，６−ヘキサメチレン−ジチオ硫酸ナトリウム水和物とビスマレイミド系化合物、好ましくはＮ，Ｎ−ジフェニルメタンビスマレイミドとの両者を適量含有させたゴム組成物からなるゴム部材を、カーカスに隣接するパッドゴム及びクッションゴムとして配置すると、その発熱性とタイヤの老化後、又は長期、重荷重等の走行後の耐破断伸張性及び耐破壊性が更に改善されることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち本発明に係るタイヤによれば、上述のパッドゴム、及びクッションゴムの少なくとも一方のゴム組成物が、１，６−ヘキサメチレン−ジチオ硫酸ナトリウム水和物及びビスマレイミド系化合物を共に含有することにより、発熱性と老化後の耐破断伸張性（耐へたり性）及び耐破壊性に優れているパッド及びクッションゴムをカーカスに隣接して適宜配置することができ、タイヤの走行安全性を高めることができるものである。

以下、本発明に係る好ましい実施の形態を添付図面を参照して詳述する。尚、本発明は以下の実施形態及び実施例に限るものではない。

図１は、大型車両用のタイヤの半部分断面図である。図１に示すように、本実施の形態のタイヤ１にあっては、ビード４を巻き返している折返しカーカス部５ａの外側に隣接し、且つタイヤ高さＨの半分以下、該ビード４より上方の領域Ａの一部又は全部に配置されるパッドゴム、及びカーカス部５ｂの外側に隣接してベルト６の下方に配置され、且つタイヤ高さＨの半分以上からタイヤ中心部Ｏに至る領域Ｂの一部又は全部に配置されるクッションゴムとの少なくとも一方のゴム組成物は、１，６−ヘキサメチレン−ジチオ硫酸ナトリウム水和物及びビスマレイミド系化合物を共に含有するものである。

即ち、本実施の形態のタイヤ１にあっては、一般的大型車両用タイヤと同様に、トレッド部２と、その両側に連なる一対のサイドウォール部３、及び一対のビード４からなる。これらの各部は埋設したビード４と、図示しない他方のビード４との相互間に架装されるカーカス５と、そのカーカス５の外側でトレッド部３を強化する複数のスチールコードからなるベルト層６を備えている。そして、カーカス及びベルトはスチールコード等の金属補強部材に被覆ゴムを被覆してなるカーカスプライ層及びベルトプライ層からなっている。また、被覆ゴムは、スチールコード等の金属補強部材の表面を直接被覆し、或いは金属コード等が織物化した周囲をコーティングして使用される。

本実施の最も好ましい形態においては、パッドゴム及びクッションゴムは１，６−ヘキサメチレン−ジチオ硫酸ナトリウム水和物及びビスマレイミド系化合物を共に含有するゴム組成物である。尚、本発明にあっては、パッド及びクッションゴムの両者がこのようなゴム組成物である必要はなく、少なくとも一方がかかるゴム組成物なるゴム成形体であって良い。

本実施の形態のパッド及びクッションゴムのゴム組成物にあっては、先ず、そのゴム成分は特に限定されないが、タイヤ等に使用する場合、イソプレンの重合物、例えば、一般に入手可能な天然ゴム及び合成イソプレンゴムから選ばれた少なくとも１種からなるゴム成分であることが好ましい。
上記ゴム成分は、このように天然ゴムのみ、合成ゴムのみを含んでいてもよいし、両者を含んでいてもよい。合成ゴムとしては、特に制限はなく、公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができるが、特に、ジェン系ゴムが好ましく、中でもスチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＲ）、ポリイソプレン（ＩＲ）、ポリブタジエン（ＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、及びブチルゴムから少なくとも１種を適宜選択することができる。

本発明において、ゴム組成物には、ゴム成分中に１，６−ヘキサメチレン−ジチオ硫酸ナトリウム水和物（以下、ＨＴＳという。）及び／又はビスマレイミド系化合物（以下、ＢＭＩという。）の両者が含有される。

ＨＴＳは、硫黄架橋と比較して熱的に安定な架橋構造を与える耐熱架橋剤である。ＨＴＳは、加硫の際に熱によりラジカル開裂し、構造式；
[・Ｓ−（ＣＨ₂）₆−Ｓ・]のラジカルを発生し、ポリマー中の二重結合と反応する。

また、好適なＢＭＩとしては、Ｎ，Ｎ′−１，２−フェニレンビスマレイミド、Ｎ，Ｎ′−１，３−フェニレンビスマレイミド、Ｎ，Ｎ′−１，４−フェニレンビスマレイミド、Ｎ，Ｎ′−（−ジフェニルメタン）ビスマレイミド、２，２−ビス［４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル］プロパン、ビス（３−エチル−５−メチル−４−マレイミドフェニル）メタン等を例示できるがこれ等に限る必要はない。本発明で特に好ましいのは、Ｎ，Ｎ−ジフェニルメタンビスマレイミドである。

本発明ではゴム組成物中に上記ＨＴＳ及びＢＭＩを共に含有するものであり、これらの成分にあっては、ゴム成分１００質量部に対して、ＨＴＳが０．５〜３．０質量部の範囲で含有し、且つＢＭＩが０．５〜５．０質量部の範囲で含有することが好ましい。

上記ＨＴＳ及びＢＭＩを共に含むゴム組成物からなるパッド及びクッションゴムにあっては、その走行中の発熱による引張り物性の低下を抑制すると共に、上記の両者の耐熱架橋剤を同時配合することによって老化後（例えば、長期走行後）の耐破断伸張性及び耐破壊性が向上する。上記ＨＴＳ及びＢＭＩの一方しか含有されない場合、即ち、これら２種類が同時に含有されない場合は、老化後のゴムの硬化が進行し、破断伸張度及び破壊強度が低下し、パッド及びクッションの効果を奏しなくなる。このような傾向は、上記ＨＴＳ及びＢＭＩの配合量が０．５質量部未満の場合にも見られる。また、上記ＨＴＳの配合量が３．０質量部を超える場合、及び上記ＢＭＩの配合量が５．０質量部を超える場合は、コストに見合う効果が期待できず、高コストになる傾向がある。

上記パッド及びクッションゴムのゴム組成物にあっては、ゴム成分１００質量部に対して、窒素吸着比表面積が７０〜１２０ｍ²／ｇの範囲にあるカーボンブラックが２５〜５０質量部の範囲、特に、３０〜４５質量部の範囲で含まれていることが好ましい。

上記カーボンブラックにあっては、通常のゴム工業に用いられるカーボンブラックを配合することができるが、中でも、上記窒素吸着比表面積を有するカーボンブラックにあっては、ゴムの発熱性が抑えられると共に補強剤として満足な効果を発揮する。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が７０ｍ²／ｇ未満のものを使用すると、ゴムの補強剤としの効果が不十分となる。カーボンブラックの窒素吸着比表面積が１２０ｍ²／ｇを超えるとゴムの発熱性を大きくする。

このようなカーボンブラックは、ゴム成分１００質量部に対して、２５〜５０質量部の範囲、特に好ましくは３０〜４５質量部の範囲で含むことが望ましい。カーボンブラックの配合量が２５質量部未満では補強剤としての効果が不十分となりゴムの剛性が不十分になり、また、カーボンブラックの配合量が５０質量部を超えると、ゴムの発熱性が高くなり、破断伸度が低下してくる。
このようなカーボンブラックは通常ゴム業界で用いられるものから適宜選択することができ、例えば、ＳＲＦ、ＧＰＦ、ＦＥＲ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ等の種々のグレードのカーボンブラックを使用することができる。

上記パッド、及びクッションゴムにおけるゴム組成物には、上述した配合物の他に、他の配合物、例えば、シリカ等の補強性充填剤、タルク、炭酸カルシウム及び炭酸ナトリウム等の無機充填剤、加硫促進剤、老化防止剤、酸価亜鉛、ステアリン酸、オゾン劣化防止剤、プロセスオイル等の加工助剤、可塑剤、軟化剤、及びコバルト有機酸塩等の加硫短縮剤などを添加することができる。尚、加硫促進剤としては、Ｍ（２−メルカプトベンゾチアゾール）、ＤＭ（ジベンゾチアジルジスルフィド）、及びＣＺ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）、ＮＳ（Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾールスルフェンアミド）等のチアゾール系加硫促進剤を挙げることができる。

上記パッド及びクッションのゴム組成物は、バンバリーミキサー等の密閉式混練機、オープンロール等の混練機を用いて混練することによって得られ、タイヤのベルト層及びカーカス層に上述した領域間に適宜配して成形加工後、加硫を行い、図１に示す領域Ａ及びＢの一部（必要があればほぼ全部に）にパッドゴム及びクッションゴムとしてタイヤ内に成形する。

このような上記パッドゴム及びクッションゴムを備えて構成されるタイヤにあっては、パッドゴム及びクッションゴムの発熱性が小さく抑えられ、老化後、例えば長期の走行、或いは重荷重での走行後のゴムの硬化は進行せず、破断強度及び破断伸度が維持され、タイヤの走行耐久性及びその安全性が改善される。このため、大型重荷重用タイヤ、及びオフロード用タイヤに使用することが望ましい。尚、本発明のタイヤの内部には空気のほかに、窒素等の不活性ガスを充填することができる。

次に、実施例、比較例により、本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに制約されるものではない。

実施例１乃至１３、比較例１〜３
天然ゴム（ＮＲ）、カーボンブラック（Ｎ２１９、Ｎ３３０、Ｎ１１０、Ｎ５５０）、酸価亜鉛、ステアリン酸、老化防止剤（商品名：ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ ６ＰＰＤ）、硫黄、加硫促進剤（ＤＺ：Ｎ，Ｎ’−ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド：商品名“ノクセラーＤＺＧ”大内新興科学製）、ＢＭＩ（Ｎ，Ｎ’−ジフェニルメタンビスマレイミド：三井化学社製）、及びＨＴＳ（１，６−ヘキサメチレン−ジチオ硫酸ナトリウム水和物：大塚化学社製）を使用して、下記表１、表２及び表３に示す各組成の質量部をバンバリーミキサーを使用して混練し、未加硫のゴム組成物を得、このゴム組成物を図１で示すようにベルトとカーカスに隣接する所定領域Ａ及びＢにパッドゴム及びクッションゴムとして成形し、建設車両用タイヤ（４０００Ｒ５７）を製造した。

＜ｔａｎδ：引張り物性＞
製造した新品タイヤのバッドゴム及びクッションゴムから試験片を作成し、東洋精機社製スペクトロメーターで温度２５℃、周波数５２Ｈｚ及び動歪２．０％の条件で、損失正接（ｔａｎδ）の測定を行った。数値が小さいほどヒステリシスロスは少なく、発熱性が良好である。

＜ロードテスト＞
製造した新品タイヤを車体のフロント装着で２０００時間、リアー装着で２０００時間、合計４０００時間を走行させた後にタイヤを外した。次に、タイヤのバッドゴム及びクッションゴムから試験片を作成し、そのロードテスト後のタイヤの破断強度及び破断伸度を、新品のタイヤと共に、ダンベル状７号型（ＪＩＳ−Ｋ６２５１）にて引張り試験を実施した。得られた測定値から下記式に従って、Ｔｂ及びＥｂの保持率を算出した。保持率の大きい方が引張り物性の低下が少なく良好である。
（保持率）＝（ロードテスト後の測定値）÷（新品タイヤの測定値）×１００
かかる結果を表４に示した。

実施例１〜８と比較例１及び２の評価より、ＨＴＳ及びＢＭＩを同時に配合することにより、老化後の物性低下が抑制されることが判る。また、実施例１乃至６と実施例７、８とを比較する限り、ＢＭＩの添加量を５質量部から更に増加しても引張り物性の向上はさほど認められなかった。ＨＴＳの添加量を３質量部から更に増加しても引張り物性の向上はさほど認められなかった。

実施例２、及び３と実施例１２、及び１７にてカーボンブラックの窒素吸着比表面積と引張り物性との関係をみると、窒素吸着比表面積が７０ｍ²／ｇを下回るころから引張り物性が低下することが判る。また、窒素吸着非表面積が１２０ｍ²／ｇを上回ると、実施例１６にも見られるように老化後の破断強度に徐々に影響を与えてゴムの発熱性が大きくなることが判る。

実施例２、９、及び１０の関係からカーボンブラックの配合量は、２５〜５０質量部の範囲が適量であることが判る。カーボンブラックの配合量が２５質量部を下回ってくると破断強度が徐々に悪くなることが判る。また、５０質量部を上回ってくる場合には発熱性が大きくなり破断伸度も低下してくる傾向にある。

本発明に係るタイヤは、１，６−ヘキサメチレン−ジチオ硫酸ナトリウム水和物とビスマレイミド系化合物、好ましくはＮ，Ｎ−ジフェニルメタンビスマレイミドとの両者を適量含有させたゴム組成物からなるゴム部材を、カーカスに隣接するパッドゴム及びクッションゴムとして配置するものである。このような構成のタイヤにあってはタイヤの老化後、又は荷重走行後の耐破断伸張性及び耐破壊性が更に改善されることにより、タイヤとして産業上の利用可能性を高めると共に、大型重荷重用タイヤ及びオフロードタイヤなどに利用可能である。

図１は、一般的な大型車両用タイヤの半部分断面概略図である。

符号の説明

１ タイヤ
２ トレッド
３ サイドウォール
４ ビード
５ カーカス
６ ベルト
Ａ パッド設置領域
Ｂ クッションゴム設置領域

Claims (7)

1. ビードを巻き返している折返しカーカス部の外側に隣接し、且つタイヤ高さの半分以下、該ビードより上方の領域の一部又は全部に配置されるパッドゴム、及びカーカス部の外側に隣接してベルトの下方に配置され、且つタイヤ高さの半分以上からタイヤ中心部に至る領域の一部又は全部に配置されるクッションゴムとの少なくとも一方のゴム組成物は、１，６−ヘキサメチレン−ジチオ硫酸ナトリウム水和物及びビスマレイミド系化合物を共に含有することを特徴とするタイヤ。
2. 上記パッドゴム及びクッションゴムの両方のゴム組成物が１，６−ヘキサメチレン−ジチオ硫酸ナトリウム水和物及びビスマレイミド系化合物を共に含有することを特徴とする請求項１記載のタイヤ。
3. 上記ビスマレイミド系化合物が、Ｎ，Ｎ−ジフェニルメタンビスマレイミドであることを特徴とする請求項１又は２記載のタイヤ。
4. 上記ゴム組成物は、ゴム成分１００質量部に対して、１，６−ヘキサメチレン−ジチオ硫酸ナトリウム水和物が０．５〜３．０質量部の範囲で含み、且つビスマレイミド系化合物が０．５〜５．０質量部の範囲で含有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のタイヤ。
5. 上記ゴム組成物には、ゴム成分１００質量部に対して、窒素吸着比表面積が７０〜１２０ｍ²／ｇの範囲にあるカーボンブラックが２５〜５０質量部の範囲で含まれていることを特徴とする請求項４記載のタイヤ。
6. 上記請求項１〜５の何れかに記載のタイヤが大型車両に用いることを特徴とする大型車両用ラジアルタイヤ。
7. 上記請求項１〜５の何れかに記載のタイヤがオフザロードに用いることを特徴とするオフザロード用ラジアルタイヤ。

Images