JP2004203350A

JP2004203350A - タイヤ

Info

Publication number: JP2004203350A
Application number: JP2002378078A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Kusano; 智弘草野
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】外気との接触面積が大きいサイドウォールゴムの放熱効果を改良することで、タイヤ温度の効果的低減を実現し、発熱耐久性に優れたタイヤを提供することを目的とする。
【解決手段】トレッド部の両側で連なる一対のサイドウォール部の内周に各々位置する一対のビード部と、該ビード部で両端部が折り返され係止されたカーカスとを備えたタイヤにおいて、サイドウォールゴムが、少なくとも炭素繊維を含有する補強性充填材を配合してなるゴム組成物から構成されていることを特徴とするタイヤである。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤに関し、さらに詳しくは、サイドウォールゴムに炭素繊維を配合したゴム組成物を適用したタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、乗用車の高性能化、高速化は著しく、また、トラック・バス、建設機械車両、航空機などに用いられる重荷重用タイヤについては大型化の傾向にあり、いずれにしても、タイヤにかかる負荷は益々増加の一途にある。そのような状況の中で、特に、走行中タイヤの発熱はタイヤの耐久性に及ぼす影響が大きく、このため、タイヤ発熱を低下させる試みは数多くなされており、特にトレッドゴムの発熱性改良は常套手段となっている（例えば、特許文献１参照。）。
一方、タイヤのサイドウォールゴムとしては、ヒステリシスロスか小さく、耐侯性に優れ、かつ耐屈曲亀裂性にすぐれた特性が求められ改良されているが、従来、サイドウォールゴムの放熱性を積極的に改良することで、タイヤの発熱を抑制する試みは未だない。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２４５８３８号公報（第２頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような状況下で、本発明は、外気との接触面積が大きいサイドウォールゴムの放熱性を積極的に利用することで、タイヤ温度の効果的低減を実現し、タイヤ発熱に対する耐久性（発熱耐久性）を改良することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、タイヤサイドウォールゴムに、炭素繊維を配合するが有効であることを見出した。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、トレッド部の両側で連なる一対のサイドウォール部の内周に各々位置する一対のビード部と、該ビード部で両端部が折り返され係止されたカーカスとを備えたタイヤにおいて、サイドウォールゴムが、少なくとも炭素繊維を含有する補強性充填材を配合してなるゴム組成物から構成されていることを特徴とするタイヤを提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明のタイヤにおいて用いられる前記炭素繊維は、平均径が０．５ｎｍから５００ｎｍであり、かつ平均長が０.５μｍから５０μｍであるものが好ましい。炭素繊維の平均径が５００ｎｍを超える場合、或いは平均長が５０μｍを超える場合には、充分な補強効果が得られないことがある。補強効果及び製造上の観点からは、炭素繊維の平均径は、特に１ｎｍから４００ｎｍが好ましい。また、炭素繊維の平均長は、特に１μｍから４０μｍが好ましい。また、上記炭素繊維のアスペクト比は１０以上が好ましく、特に１５以上が好ましい。
このような炭素繊維を配合することにより、サイドウォールゴムの物性を損なうことなく、タイヤ温度の上昇を効果的に抑制することができる。
上記の特定性状を有する炭素繊維は、例えば昭和電工（株）製の「ＶＧＣＦ−Ｇ」（商標）、ＭＴＲ社製の「多層カーボンナノチューブ」（商標）などとして入手できる。
本発明における炭素繊維の配合量は、ゴム成分１００質量部に対して２質量部以上になるように配合することが好ましい。ここで、２質量部未満の配合量では、放熱効果が充分に発揮されない。放熱効果とゴム物性とを勘案すれば、炭素繊維の配合量は５質量部以上が好ましく、特に５質量部から２０質量部が好ましい。
【０００７】
本発明において、サイドウォールゴムに用いられるゴム成分としては、天然ゴム及びジエン系合成ゴムが好適に挙げられ、これらを単独またはブレンドして使用することができる。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）、ブタジエン−イソプレン共重合体、ブタジエン−スチレン−イソプレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、クロロプレンゴム、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム、エチレン−プロピレン共重合体などが挙げられる。
【０００８】
本発明におけるサイドウォールゴム組成物には、前記炭素繊維とともに、所望により、カーボンブラック、或いはシリカなどの無機充填材を配合することができる。
ここで、カーボンブラックとしては、製造方法によりチャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック及びサーマルブラックなどがあるが、いずれのものも使用することができ、例えばＳＲＦ、ＧＰＦ、ＦＥＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦ等を挙げることができるが、ゴム組成物の用途に併せ適宜選択することが好ましい。例えば、トレッド用のゴム組成物に用いる場合は、ヨウ素吸着量（ＩＡ）が６０ｍｇ／ｇ以上、かつジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）が８０ｍｌ／１００ｇ以上のカーボンブラックが好ましい。特にＨＡＦ級以上のカーボンブラックが好ましい。
【０００９】
また、シリカとしては特に制限はなく、従来ゴムの補強用充填材として慣用されているものの中から任意に選択して用いることができる。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等が挙げられるが、中でも沈降法による合成シリカが好ましく使用される。具体的には、日本シリカ工業(株)製の「ＮｉｐｓｉｌＡＱ」(商標)，Ｄｅｇｕｓｓａ杜製の「ＵｌｔｒａｓｉｌＶＮ３」(商標)，ＰＰＧ社製の「Ｈｉｓｉｌ２３３」（商標）などが挙げられる。
【００１０】
また、その他の無機充填材としては、下記一般式（I）で表される化合物が好ましく用いられる。
ｍＭ₁ ・ｘＳｉＯ_ｙ・ｚＨ₂ Ｏ・・・（I）
［式（Ｉ）中、Ｍ₁ は、アルミニウム、マグネシウム、チタン、カルシウムからなる群から選ばれる金属、これらの金属の酸化物又は水酸化物、及びそれらの水和から選ばれる少なくとも一種であり、ｍ、ｘ、ｙ及びｚは、それぞれ１〜５の整数、０〜１０の整数、２〜５の整数、及び０〜１０の整数である］
無機充填材は、さらに、カリウム、ナトリウム、鉄、マグネシウムなどの金属、フッ素などの元素、及び、ＮＨ_４−などの基を含有していても良い。
【００１１】
具体的には、アルミナ一水和物（Ａｌ₂ Ｏ₃・Ｈ₂Ｏ）、ギブサイト、バイヤライト等の水酸化アルミニウム［Ａｌ（ＯＨ）₃ ］、水酸化マグネシウム［Ｍｇ（ＯＨ）₂ ］、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、タルク（３ＭｇＯ・４ＳｉＯ₂ ・Ｈ₂Ｏ）、アタパルジャイト（５ＭｇＯ・８ＳｉＯ₂ ・９Ｈ₂ Ｏ）、チタン白（ＴｉＯ₂ ）、チタン黒（ＴｉＯ_2n-1）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、水酸化カルシウム［Ｃａ（ＯＨ）₂ ］、酸化アルミニウムマグネシウム（ＭｇＯ・Ａｌ₂ Ｏ₃ ）、クレー（Ａｌ₂ Ｏ₃ ・２ＳｉＯ₂ ）、カオリン（Ａｌ₂ Ｏ₃ ・２ＳｉＯ₂ ・２Ｈ₂ Ｏ）、パイロフィライト（Ａｌ₂ Ｏ₃ ・４ＳｉＯ₂ ・Ｈ₂ Ｏ）、ベントナイト（Ａｌ₂ Ｏ₃ ・４ＳｉＯ₂ ・２Ｈ₂ Ｏ）、ケイ酸アルミニウム（Ａｌ₂ ＳｉＯ₅ 、Ａｌ₄ ・３ＳｉＯ₄ ・５Ｈ₂ Ｏ等）、ケイ酸マグネシウム（Ｍｇ₂ ＳｉＯ₄、ＭｇＳｉＯ₃ 等）、ケイ酸カルシウム（Ｃａ₂ ・ＳｉＯ₄ 等）、ケイ酸アルミニウムカルシウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ・ＣａＯ・２ＳｉＯ₂ 等）、ケイ酸マグネシウムカルシウム（ＣａＭｇＳｉＯ₄ ）、各種ゼオライト、長石、マイカ、モンモリロナイト等が例示でき、Ｍ₁がアルミニウムであることが好ましく、アルミナ類、クレー類であることが特に好ましい。
アルミナ類とは上記式（I）で表される物のうち、下記一般式（II)で表わされるものである。
Ａｌ_２Ｏ_３・ｎＨ_２Ｏ（ただし、式中ｎは０から３である。）・・・（II)
クレー類では、クレー（Ａｌ₂ Ｏ₃ ・２ＳｉＯ₂ ）、カオリン（Ａｌ₂ Ｏ₃ ・２ＳｉＯ₂ ・２Ｈ₂ Ｏ）、パイロフィライト（Ａｌ₂ Ｏ₃ ・４ＳｉＯ₂ ・Ｈ₂ Ｏ）、ベントナイト（Ａｌ₂ Ｏ₃ ・４ＳｉＯ₂ ・２Ｈ₂ Ｏ）、モンモリロナイト等が挙げられる。前記無機充填材の中では、シリカ、或いは窒素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）が１〜２０ｍ²/gの水酸化アルミニウムが好ましく、特にシリカが好ましい。
【００１２】
本発明における前記ゴム組成物は、本発明の効果を損なわない範囲において、通常ゴム工業界で用いられる前記以外の各種配合剤、例えば酸化亜鉛，ステアリン酸，老化防止剤，ワックス，加硫促進剤，加硫剤などを適宜配合することができ、バンバリーミキサー，インターミキサーなどの密閉式混練機やロール等の混練機を用いて混練りすることにより得られる。
本発明におけるサイドウォールゴム組成物に配合される補強性充填材の総量は、用途により適宜設定されるが、サイドウォールゴムとしてのゴム物性及び放熱効果の観点から、ゴム１００質量部に当たり、３０質量部から６０質量部の範囲が好ましい。
本発明における前記サイドウォールゴム組成物は、本発明の効果を損なわない範囲において、通常ゴム工業界で用いられる前記以外の各種配合剤、例えば酸化亜鉛，ステアリン酸，老化防止剤，ワックス，加硫促進剤，加硫剤などを適宜配合することができ、バンバリーミキサー，インターミキサー等の密閉式混練機やロール等の混練機を用いて混練りすることにより得られる。
【００１３】
次に、本発明のタイヤを図面に基づき説明する。図１は、本発明のタイヤの一例としての重荷重用ラジアルタイヤの左半の部分断面図である。このタイヤは、トレッド部１の両側で連なる一対のサイドウォール部２の内周に各々位置する一対のビード部３と、該ビード部３で両端部が折り返され係止されたカーカス４を具備したタイヤにおいて、サイドウォールゴム２ａは、補強性充填材として炭素繊維を含有するゴム組成物により構成されている。
本発明のタイヤは、前記ゴム組成物を少なくともサイドウォールゴムに適用して、常法により成形後加硫を行い製造することができる。
なお、タイヤ内に充填する気体としては、通常の或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。
【００１４】
【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、タイヤの温度測定は下記方法により行なった。
（１）タイヤ温度の測定
タイヤ温度は、ステップロード方式のドラム試験により評価した。すなわち、タイヤの正規荷重で所定時間走行後故障が発生しなければ、負荷を増加して次のステップで所定時間走行させるというステップ毎に負荷を増加させていく方法で行ない、タイヤが故障した直後のタイヤのサイドウォールゴムの内部中心部分の温度を測定し、比較例１のタイヤを基準とした温度差（℃）で示した。負の値は、絶対値が大きいほど放熱効果が大きく好ましいことを示す。
【００１５】
実施例１，２及び比較例１
第１表に示す配合内容によりゴム組成物を調製した、このゴム組成物を、それぞれのタイヤのサイドウォールゴムに適用して、常法により、図１の構造を有する重荷重用スチールラジアルタイヤ（サイズ１８００Ｒ２５）を製造した。得られたタイヤ１〜３について、前記ステップロードのドラム試験により、タイヤ温度を比較した。結果を第１表に示す。
【００１６】
【表１】

【００１７】
（注）
*１ポリブタジエン：ＢＲ０１（商標）、ジェイエスアール（株）製
*２カーボンブラック：旭＃７０（商標）、旭カーボン（株）製
*３炭素繊維Ａ：ＶＧＣＦ−Ｇ（商標）、昭和電工（株）製（繊維径；１００〜２００ｎｍ）
*４炭素繊維Ｂ：多層カーボンナノチューブ（商標）、ＭＴＲ社製（繊維径；１〜１０ｎｍ）
*５老化防止剤６Ｃ：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
*６加硫促進剤ＣＺ：Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド
【００１８】
上記において、比較例１のタイヤのサイドウォールゴムには、炭素繊維を全く配合しないゴム組成物を用いた。これに対して、炭素繊維含有ゴム組成物をサイドウォールゴムに用いた実施例１，２のタイヤでは、サイドウォールゴムの放熱効果により、走行中のタイヤ温度の低減を示している。このことはタイヤの発熱耐久性に極めて有利なことを意味する。
【００１９】
【発明の効果】
上述したように、本発明のタイヤは、外気との接触面積が大きいサイドウォールゴムに炭素繊維含有ゴム組成物を用いることにより、その放熱効果を有効に利用し、走行時のタイヤ温度を低減することができるので、タイヤ耐久性の向上に著しく有利である。従って、本発明は、特に高性能自動車タイヤ、レース用タイヤ及び重荷重用タイヤに有効に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のタイヤの一例を示す部分断面図である。
【符号の簡単な説明】
１：トレッド部
２：サイドウォール部
２ａ：サイドウォールゴム
３：ビード部
４：カーカス

Claims

トレッド部の両側で連なる一対のサイドウォール部の内周に各々位置する一対のビード部と、該ビード部で両端部が折り返され係止されたカーカスとを備えたタイヤにおいて、サイドウォールゴムが、少なくとも炭素繊維を含有する補強性充填材を配合してなるゴム組成物から構成されていることを特徴とするタイヤ。
炭素繊維以外の補強性充填材が、カーボンブラック及び無機充填材から選ばれた少なくとも一種である請求項１記載のタイヤ。
炭素繊維の配合量が、ゴム成分１００質量部当たり、２質量部以上である請求項１又は２に記載のタイヤ。
炭素繊維が、平均径０．５ｎｍ〜５００ｎｍ、かつ平均長０．５μｍ〜５０μｍである請求項１、２又は３に記載のタイヤ。
炭素繊維が、アスペクト比１０以上である請求項４記載のタイヤ。
無機充填材がシリカである請求項２記載のタイヤ。
補強性充填材の総量が、ゴム成分１００質量部当たり、３０質量部から６０質量部である請求項１ないし６のいずれかに記載のタイヤ。