JP2008037310A

JP2008037310A - 重荷重車両用タイヤ

Info

Publication number: JP2008037310A
Application number: JP2006215922A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Ezawa; 直史江澤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2006-08-08
Filing date: 2006-08-08
Publication date: 2008-02-21
Also published as: BRPI0703507A; ES2340897B1; ES2340897A1; US20080060737A1

Abstract

【課題】クッションゴムの耐破壊性及び低発熱性を維持しながら、カーカスプライ層の接着耐久性を大幅に向上させる重荷重車両用タイヤを提供する。
【解決手段】一対のビードコア間にトロイド状に延在するカーカスプライ層と、該カーカスプライ層のタイヤ半径方向外側にあって該カーカスプライ層を補強するベルト層と、該カーカスプライ層と該ベルト層の間に配設されショルダー部に延在するクッションゴムとを具備し、かつ該カーカスプライ層がスチールコードからなるカーカスコードとそれを被覆するカーカスゴムとからなる重荷重車両用タイヤであって、該クッションゴムがジエン系ゴムからなるゴム成分と、そのゴム成分１００質量部に対して総硫黄分１．５〜４．０質量部とを含有し、かつ酸化亜鉛を（酸化亜鉛／総硫黄分）質量比が２．０以上になるように含有すると共に、有機酸を含有することを特徴とする重荷重車両用タイヤである。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤのショルダー部における接着耐久性を向上した重荷重車両用タイヤに関する。

近年、重荷重車両用タイヤ、特にオフザロードタイヤは、運搬業務の効率化を図るため、より重荷重、高速度、更なる高寿命化を要求されている。このようにタイヤの使用条件が重荷重化、高速度化すると、タイヤのクラウン部及びショルダー部の温度が上がり、ショルダー部におけるカーカスプライ層のカーカスゴムとスチールコードからなるカーカスコードとの間の接着力低下が促進され、走行中に接着剥離を起こしたり、クッションゴムに加わる歪と熟が高いため、クッションゴム内でセパレーションを起こす場合があった。
このショルダー部におけるカーカスプライ層の接着耐久性を向上するために、カーカスゴムに配合される硫黄分を大幅に増量する、クッションゴムとカーカスコードとの間のカーカスゴムの厚さを大幅に厚くする、等の手法がある。
また、クッションゴムの配合内容を改良する手法も試みられている。
例えば、特許文献１では、クッションゴム等に、ジエン系ゴム１００重量部に対し、メトキシメチル基数が３〜６、メチロール基数が０〜３であるポリメトキシメチルメラミンを０．５〜１０重量部含むゴム組成物を用いることが提案されている。
さらに、特許文献２には、クッションゴムに、ポリサルファイド化合物をポリサルファイド化合物の硫黄成分が組成物中の全硫黄総量の２０〜６０質量％の範囲で含むように配合することが開示されている。
しかしながら、ショルダー部の厚い大型のタイヤは加硫時間が長く、クッションゴムは新品時から過加硫状態にある。また、断面寸法の厚いタイヤは、酸素、水分の浸入がほとんどなく、カーカスの接着劣化は熱と歪みによる劣化が主体となる。そのような条件の下、カーカスゴムの硫黄分を大幅に増量すると、ゴムの熱劣化後の物性が悪いため、ビード背面部においてセパレーションを起し易くなる。
また、クッションゴムとカーカスコードとの間のカーカスゴムの厚さを大幅に厚くすると、ショルダー部の発熱が高くなり、性能向上以上に接着寿命が低下してしまう。
そして、クッションゴムにポリメトキシメチルメラミンを配合する目的は接着の湿熱劣化を抑えるものであるが、大型タイヤである重荷重車両用タイヤにおいては、クッションゴムまで酸素や水分が到達しないため、かかる効果が小さい。
また、クッションゴムの硫黄分を大幅に増量すると、クッションゴムの熱老化性が低下し、クッションゴムにポリサルファイドを配合すると、ゴムの破壊特性が新品時から低いため、走行中にクッションゴム内の破壊が起り易くなる。さらに、チオコール（商標）等のポリサルファイドは、液体ポリマーであるので取り扱いしにくい。さらに、加硫を著しく早めるので、スコーチ（ゴム焦け）し易く未加硫ゴムの粘度が上昇する等、タイヤの生産性に悪影響を与える。
一方、クッションゴムの発熱を下げるために、大粒径のカーボンを使用したり、カーボン量を減らすと、クッションゴムの耐破壊性が低下し、クッションゴム破壊が起き易くなる。

特開２００４−１４８９８６号公報特開２００５−６７３５８号公報

本発明は、このような状況下で、クッションゴムの耐破壊性を維持しながら、カーカスプライ層の接着耐久性を大幅に向上させる重荷重車両用タイヤを提供することを課題とするものである。

本発明者らは前記課題を達成するために鋭意研究を重ねた結果、クッションゴムの硫黄分と酸化亜鉛の量を最適化する事により、カーカスゴムの配合処方を変えることなくその課題を達成し得ることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、
１．一対のビードコア間にトロイド状に延在するカーカスプライ層と、該カーカスプライ層のタイヤ半径方向外側にあって該カーカスプライ層を補強するベルト層と、該カーカスプライ層と該ベルト層の間に配設されショルダー部に延在するクッションゴムとを具備し、かつ該カーカスプライ層がスチールコードからなるカーカスコードとそれを被覆するカーカスゴムとからなる重荷重車両用タイヤであって、該クッションゴムがジエン系ゴムからなるゴム成分と、そのゴム成分１００質量部に対して総硫黄分１．５〜４．０質量部とを含有し、かつ酸化亜鉛を（酸化亜鉛／総硫黄分）質量比が２．０以上になるように含有すると共に、有機酸を含有することを特徴とする重荷重車両用タイヤ、
２．クッションゴムが、ゴム成分１００質量部に対してよう素吸着量（ＪＩＳＫ６２１７−１：２００１に準拠して測定）６０〜１１０ｍｇ／ｇの範囲のカーボンブラックを３０〜４５質量部含有する上記１に記載の重荷重車両用タイヤ、
３．ショルダー部厚さの最大値Ｈが、１００ｍｍ以上である上記１又は２に記載の重荷重車両用タイヤ、
４．クッションゴムとカーカスコードとの間のカーカスゴムの厚さが、下記式（Ｉ）の関係を満たす上記１〜３のいずれかに記載の重荷重車両用タイヤ、
カーカスゴムの厚さ（ｍｍ）≦（クッションゴムが含有する有機酸の質量部）×５・・・・・・・・・（Ｉ）
及び
５．重荷重車両用タイヤが、オフザロードタイヤである上記１〜４のいずれかに記載の重荷重車両用タイヤ、
を提供するものである。

本発明によれば、クッションゴムの耐破壊性を維持しながら、カーカスプライ層の接着耐久性を大幅に向上させる重荷重車両用タイヤを提供することができる。
また、本発明においては、ポリサルファイドを使用しなくても発明の実施が可能であるので、経済的であり、タイヤの生産性を低下させない。
さらに、カーカスゴムの配合処方を変える必要がないので、ピード部背面セパレーション性能に影響しない。

以下、本発明に係る好ましい実施形態を、図面を参照して説明する。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、本発明の重荷重車両用タイヤの半部分断面模式図である。図１に示すように、本発明の重荷重車両用タイヤ１は、一対のビードコア１１間にトロイド状に延在するカーカスプライ層１２と、カーカスプライ層１２のタイヤ半径方向外側にあってカーカスプライ層１２を補強するベルト層１３と、カーカスプライ層１２とベルト層１３の間に配設されショルダー部１４に延在するクッションゴム１５とを具備するものである。クッションゴム１５は、ショルダー部１４にまで延在すればよいが、所望により、図１のように、クッションゴム１５の一部がサイドウォール部１６にまで延在してもよい。
そして、カーカスプライ層１２は、スチールコードからなるカーカスコードと、それを被覆するカーカスゴムとからなる。

本発明の重荷重車両用タイヤ１には、オフザロードタイヤ、トラック・バス用タイヤ、農耕用大型タイヤ等が包含される。これらの中で、大型タイヤであるオフザロードタイヤにおいて、特に、本発明の効果を優位に奏することができる。
ここで、オフザロードタイヤとは、一般道路以外のオフロードで使用されるタイヤであって、露天掘りの鉱山や採石場で使用される鉱山運搬車両用タイヤ、ダム等の建設現場等で作業を行う建設車両用タイヤ等が含まれる。

本発明の重荷重車両用タイヤ１においては、クッションゴム１５は、ジエン系ゴムからなるゴム成分と、そのゴム成分１００質量部に対して総硫黄分１．５〜４．０質量部とを含有し、かつ酸化亜鉛を（酸化亜鉛／総硫黄分）質量比が２．０以上になるように含有すると共に、有機酸を含有するものである。
総硫黄分が１．５質量部未満であると、クッションゴム１５の切断時引張応力が低下し、４．０質量部を超えると、クッションゴム１５の耐熱老化性が低下するからである。
また、酸化亜鉛を（酸化亜鉛／総硫黄分）質量比が２．０以上になるように含有するのは、カーカスプライ層の接着耐久性を向上させると共に、クッションゴム１５自身の耐熱老化性を向上し、タイヤ走行中の耐破壊性を維持するからである。酸化亜鉛の配合量は多ければ多いほどよいが、ゴム成分１００質量部に対して好ましくは１５質量部以下、より好ましくは１２質量部以下とする方がよい。酸化亜鉛の配合量が１５質量部を超えるとカーカスプライ層の接着耐久性の向上が鈍化する一方、酸化亜鉛のコストが高く、経済性の点で有利でなくなるからである。
本発明において、接着とは、スチールコードとその被覆ゴムとの接着、即ち、カーカスコードとカーカスゴムとの接着をいう。
本発明における総硫黄分とは、加硫剤として加硫に関与する硫黄の総量をいい、加硫剤が硫黄のみの場合は硫黄の配合量に等しく、加硫剤が硫黄以外の硫黄供与剤の場合はその硫黄供与剤中の硫黄の質量部に等しく、加硫剤が硫黄及び前記硫黄供与剤の場合は硫黄と前記硫黄供与剤中の硫黄との合計質量部に等しい。

本発明に係るクッションゴム１５が含有する硫黄としては、ＪＩＳＫ６２２２−２：１９９８に規定するゴム用粉末硫黄が好ましいが、沈降硫黄、コロイド硫黄、不溶性硫黄等であってもよい。
そして、本発明に係るクッションゴム１５が含有する酸化亜鉛としては、ゴム用亜鉛華として販売されているものであれば、いずれでもよい。製法としては、アメリカ法、フランス法、湿式法又は特殊法等が用いられる。また、粒子が微細な活性亜鉛華であってもよい。
また、本発明に係るクッションゴム１５が含有する有機酸とは、炭素数３〜３０の直鎖もしくは分枝状であって飽和もしくは不飽和の、脂肪族、脂環式又は芳香族のカルボン酸をいう。
具体的には、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、トール油脂肪酸、バーサチック酸、シクロプロパンカルボン酸、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、フタル酸モノエステル、イソフタル酸モノエステル、テレフタル酸モノエステル等が挙げられる。

本発明におけるクッションゴム１５は、ゴム成分１００質量部に対してよう素吸着量（ＪＩＳＫ６２１７−１：２００１に準拠して測定）６０〜１１０ｍｇ／ｇの範囲のカーボンブラックを３０〜４５質量部含有することが好ましい。
よう素吸着量が６０ｍｇ／ｇ以上であれば、耐破壊性を向上し、１１０ｍｇ／ｇ以下であれば、混練作業性が向上し、カーボンブラックの分散性がよくなるからである。
よう素吸着量６０〜１１０ｍｇ／ｇの範囲のカーボンブラックの具体例としては、ＨＡＦ−ＬＳ（Ｎ３２６）、ＨＡＦ（Ｎ３３０）、ＨＡＦ−ＨＳ（Ｎ３４７）、Ｎ３３９、Ｎ３５１、ＩＩＳＡＦ（Ｎ２８５）、ＩＩＳＡＦ−ＨＳ（Ｎ２２９）、ＩＳＡＦ−ＬＳ（Ｎ２１９）等が挙げられる。
クッションゴム１５に、所望により、上記のカーボンブラックに加えて、シリカを配合してもよい。シリカとしては、湿式シリカが好ましい。また、シリカを配合する場合は、シランカップリング剤をシリカに対して１〜３０質量％、特に５〜２０質量％配合することが好ましい。

本発明におけるクッションゴム１５に用いられるジエン系ゴムとしては、例えば天然ゴム（ＮＲ)、及びポリイソプレン合成ゴム（ＩＲ）；シス−１，４−ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）等が挙げられる。これらのゴムは単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。上述のゴム成分の内、低発熱性及び接着性確保の観点から天然ゴムが好ましい。

本発明の重荷重車両用タイヤ１のショルダー部厚さの最大値Ｈが、１００ｍｍ以上であることが好ましい。１００ｍｍ以上であれば、本発明の効果がより優位に発揮されるからである。また、また、最大値Ｈは、現在の世界最大のタイヤのショルダー部厚さの最大値まで含まれるが、今後さらに大型化されると考えられるので、ショルダー部厚さの最大値Ｈの上限値を限定すべきではない。ここで、ショルダー部厚さの最大値Ｈとは、図１にＨと、両矢印で示されているように、タイヤ内表面の接線から立つ垂線であって、該接線のタイヤ内表面での接点から始まり、タイヤ接地部の端部を通る垂線の、タイヤ内表面からタイヤ接地部の端部までの距離の最大値をいう。

本発明の重荷重車両用タイヤ１は、クッションゴム１５とカーカスコードとの間のカーカスゴムの厚さが、下記式（Ｉ）の通りであることが好ましい。
カーカスゴムの厚さ（ｍｍ）≦（クッションゴムが含有する有機酸の質量部）×５・・・・・・・・・（Ｉ）
カーカスゴムの厚さがこの範囲であると、接着耐久性をさらに向上するので好ましい。また、下限値０．２ｍｍ以上であることが、接着耐久性確保のため好ましく、同様の理由で下限値０．５ｍｍ以上であることが、さらに好ましい。

本発明におけるクッションゴム１５には、前記の各成分の他に、通常ゴム業界で用いられる加硫促進剤、加硫促進助剤、老化防止剤、軟化剤、スコーチ防止剤等の各種配合剤を、適宜含有させることができる。
また、クッションゴム１５は、通常のバンバリーミキサー、インターナルミキサー又はロールにより混練し、製造することができる。また、本発明の重荷重車両用タイヤ１は、通常の成型機及び加硫機により製造することができる。

次に、本発明を実施例により、更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、ゴム被覆率及び切断時引張応力は、下記の方法に従って測定した。
（１）ゴム被覆率
タイヤサイズ１８．００Ｒ２５の供試タイヤを時速２０ｋｍ／ｈで、ステップロード｛荷重：ＴＲＡ規格１００％・１０ｔｏｎ、内圧８００ｋＰａ、７２時間毎に荷重を２０％ずつ高くする）にて、３２０時間走行後停止し、供試タイヤのクッションゴム厚さの最大値を中心にカーカスコード方向１００ｍｍの範囲の領域のカーカスコードのゴム被覆率（％）を目視で求めた。
（２）切断時引張応力（ＴＳｂ）
新品の供試タイヤからクッションゴムを厚さ２ｍｍのシートで切り出し、１００℃の窒素雰囲気中で３０日間劣化後、ＪＩＳＫ６２５１−１：２００４に準拠し、室温（２５℃）にて測定した。得られた結果を比較例１の値を１００として以下の式（II）により指数表示した。指数の値が大きいほど良好である。
ＴＳｂ指数＝（供試タイヤのＴＳｂ値／比較例１のＴＳｂ値）×１００・・・（II）

実施例１〜９及び比較例１〜３
表１に示す配合処方のクッションゴムを図１のように配設した１２種類のタイヤサイズ１８．００Ｒ２５の供試タイヤを製造した。これら１２種類のタイヤにつき、ゴム被覆率及び切断時引張応力を測定した。結果を表１に示す。

［注］
１）：ＲＳＳ＃３
２）：Ｎ３３０、東海カーボン（株）製「（商標）シースト３」、よう素吸着量（ＪＩＳＫ６２１７−１：２００１に準拠して測定）８０ｍｇ／ｇ
３）：Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン、大内新興化学工業（株）製「（商標）ノクラック６Ｃ」
４）：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、大内新興化学工業社製「（商標）ノクセラーＤＺ」

表１から分かるように、実施例１〜９の重荷重車両用タイヤは、比較例１〜３の重荷重車両用タイヤと比較して、ドラム走行後のゴム被覆率及び窒素雰囲気中での熱老化後の切断時引張応力のいずれも良好であり、クッションゴムの耐破壊性を維持しながら、カーカスプライ層の接着耐久性を大幅に向上させることができた。

本発明の重荷重車両用タイヤは、オフザロード用各種車両、トラック、バス、農耕用大型車両、特にオフザロード用各種車両に好適に用いられる。

本発明の重荷重車両用タイヤの半部分断面模式図である。

符号の説明

１重荷重車両用タイヤ
１１ビードコア
１２カーカスプライ層
１３ベルト層
１４ショルダー部
１５クッションゴム
１６サイドウォール部

Claims

一対のビードコア間にトロイド状に延在するカーカスプライ層と、該カーカスプライ層のタイヤ半径方向外側にあって該カーカスプライ層を補強するベルト層と、該カーカスプライ層と該ベルト層の間に配設されショルダー部に延在するクッションゴムとを具備し、かつ該カーカスプライ層がスチールコードからなるカーカスコードとそれを被覆するカーカスゴムとからなる重荷重車両用タイヤであって、該クッションゴムがジエン系ゴムからなるゴム成分と、そのゴム成分１００質量部に対して総硫黄分１．５〜４．０質量部とを含有し、かつ酸化亜鉛を（酸化亜鉛／総硫黄分）質量比が２．０以上になるように含有すると共に、有機酸を含有することを特徴とする重荷重車両用タイヤ。
クッションゴムが、ゴム成分１００質量部に対してよう素吸着量（ＪＩＳＫ６２１７−１：２００１に準拠して測定）６０〜１１０ｍｇ／ｇの範囲のカーボンブラックを３０〜４５質量部含有する請求項１に記載の重荷重車両用タイヤ。
ショルダー部厚さの最大値Ｈが、１００ｍｍ以上である請求項１又は２に記載の重荷重車両用タイヤ。
クッションゴムとカーカスコードとの間のカーカスゴムの厚さが、下記式（Ｉ）の関係を満たす請求項１〜３のいずれかに記載の重荷重車両用タイヤ。
カーカスゴムの厚さ（ｍｍ）≦（クッションゴムが含有する有機酸の質量部）×５・・・・・・・・・（Ｉ）
重荷重車両用タイヤが、オフザロードタイヤである請求項１〜４のいずれかに記載の重荷重車両用タイヤ。