JP2017222816A

JP2017222816A - 重荷重用空気入りタイヤおよびその製造方法

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Publication number: JP2017222816A
Application number: JP2016120873A
Authority: JP
Inventors: 佑樹志水; Yuki Shimizu
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2016-06-17
Filing date: 2016-06-17
Publication date: 2017-12-21
Anticipated expiration: 2036-06-17
Also published as: JP6926405B2

Abstract

【課題】電子線照射を行わずにスプレッドコードをするようにした重荷重用空気入りタイヤおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】第１インナーライナー８、第２インナーライナー７およびカーカス層４をこの順に配置した構成を有する重荷重用空気入りタイヤであって、第２インナーライナー７を構成する２ＩＬ用ゴム組成物が、ジエン系ゴム１００質量部に、カーボンブラックを含む充填材を７０〜１００質量部、有機酸コバルト塩をコバルト量で０．１０質量部以下、加硫促進剤を０．４〜１．０質量部、オイルを含む可塑剤成分を３質量部以下配合してなり、この２ＩＬ用ゴム組成物が電子線照射処理されておらず、かつ未加硫状態の１００％引張り応力が０．５０〜０．６５ＭＰａであることを特徴とする
【選択図】図１

Description

本発明は、加硫故障を抑制しながら生産性を改良するようにした重荷重用空気入りタイヤおよびその製造方法に関する。

重荷重用空気入りタイヤは、スチールコードを含むカーカス層のタイヤ径方向に、主にブチルゴムからなるインナーライナーを配置して形成される。この重荷重用空気入りタイヤを加硫成型するとき、膨径に伴いインナーライナーが外側のカーカス層に食い込みスチールコードと接触することにより剥離を起こし易くなるという課題がある。このスプレッドコードという加硫故障を抑制するためカーカス層とインナーライナーの間に第２インナーライナーを介在させ、さらに第２インナーライナーのカーカス層と接する表面に予め電子線照射を施してからカーカス層を積層することが行われている（例えば特許文献１参照）。

しかし、第２インナーライナーの表面に電子線照射を行うには、大規模な設備を必要とし、工数が増えるなど生産コストが高くなるという課題があった。

特開２００７−１８２１４６号公報

本発明の目的は、電子線照射を行わずにスプレッドコードを抑制するようにした重荷重用空気入りタイヤおよびその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成する本発明の重荷重用空気入りタイヤは、第１インナーライナー、第２インナーライナーおよびカーカス層をこの順に配置した構成を有する重荷重用空気入りタイヤであって、前記第２インナーライナーを構成する２ＩＬ用ゴム組成物が、ジエン系ゴム１００質量部に、カーボンブラックを含む充填材を７０〜１００質量部、有機酸コバルト塩をコバルト量で０．１０質量部以下、加硫促進剤を０．４〜１．０質量部、オイルを含む可塑剤成分を３質量部以下配合してなり、この２ＩＬ用ゴム組成物が電子線照射処理されておらず、かつ未加硫状態の１００％引張り応力が０．５０〜０．６５ＭＰａであることを特徴とする。

また本発明の重荷重用空気入りタイヤの製造方法は、前記２ＩＬ用ゴム組成物を、２回以下の混練・混合工程における放出温度を１５０℃以下にするように調製し、得られた２ＩＬ用ゴム組成物からなる第２インナーライナーに電子線照射処理を行わずにグリーンタイヤを成形することを特徴とする。

本発明の重荷重用空気入りタイヤは、カーカス層および第１インナーライナーの間に介在させる第２インナーライナーを、ジエン系ゴム１００質量部に、カーボンブラックを含む充填材を７０〜１００質量部、有機酸コバルト塩をコバルト量で０．１０質量部以下、加硫促進剤を０．４〜１．０質量部、オイルを含む可塑剤成分を３質量部以下配合してなり、電子線照射の処理がなされておらず、かつ未加硫状態の１００％引張り応力が０．５０〜０．６５ＭＰａである２ＩＬ用ゴム組成物で構成するようにしたので、スプレッドコードを抑制することができる。

前記第２インナーライナーは、タイヤ子午線方向断面において略均一の厚さを有し、サイド部の総厚さに対する前記第２インナーライナーの厚さが１／３以下であるとよい。

本発明の重荷重用空気入りタイヤの製造方法は、前記２ＩＬ用ゴム組成物を、２回以下の混練・混合工程における放出温度を１５０℃以下にするように調製することにより、２ＩＬ用ゴム組成物の未加硫状態の１００％引張り応力を０．５０〜０．６５ＭＰａにしやすくし、加硫成型時のスプレッドコードを抑制することができる。

また前記２ＩＬ用ゴム組成物からなるシートを１〜４枚積層することにより、加硫後の前記第２インナーライナーがタイヤ子午線方向断面において略均一の厚さを有するように成形するとよい。

図１は、本発明の重荷重空気入りタイヤの実施形態の一例を示す子午線方向の断面図である。

図１において、重荷重空気入りタイヤは、トレッド部１、サイド部２及びビード部３を有し、左右のビード部３，３間にカーカス層４が装架され、その両端部がビードコア５の周りにタイヤ内側から外側に折り返されている。トレッド部１におけるカーカス層４のタイヤ径方向外側には３層構造のベルト層６が配置され、最外側のベルト層６の外側にトレッドゴム９が配置される。またカーカス層４の内側には第２インナーライナー７が配置され、更にその内側に第１インナーライナー８が配置される。

本発明の重荷重用空気入りタイヤにおいて、インナーライナーは、第１インナーライナー８および第２インナーライナー７により構成される。第１インナーライナー８がタイヤ内腔側、第２インナーライナー７が隣接するカーカス層４側になるように配置される。第１インナーライナー８は、ブチルゴムを主成分とする１ＩＬ用ゴム組成物により成形される。第２インナーライナーは、２ＩＬ用ゴム組成物により成形される。

本発明の重荷重用空気入りタイヤにおいて、第２インナーライナーは、２ＩＬ用ゴム組成物を用いて成形された層である。２ＩＬ用ゴム組成物のゴム成分はジエン系ゴムであり、例えば天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等が挙げられる。ジエン系ゴムは好ましくは天然ゴムを含むことが好ましい。天然ゴムの含有量は、ジエン系ゴム１００質量％中、好ましくは５０〜１００質量％、より好ましくは７０〜１００質量％であるとよい。天然ゴムを主成分にすることにより、カーカス層との親和性を高くすることができる。

２ＩＬ用ゴム組成物は、上述したジエン系ゴムに、カーボンブラックを含む充填剤を配合することにより、２ＩＬ用ゴム組成物のゴム強度を高くすると共に、未加硫状態の１００％引張り応力を高くすることができる。２ＩＬ用ゴム組成物の未加硫状態の１００％引張り応力が高いので、加硫成型時のブラダーの膨張に伴って膨径するとき、第２インナーライナーがカーカス層へ食い込まないようにして、スプレッドコードを抑制することができる。

カーボンブラックを含む充填剤は、ジエン系ゴム１００質量部に対し７０〜１００質量部、好ましくは７２〜９５質量部配合する。カーボンブラックを含む充填剤の配合量をこのような範囲内にすることにより、未加硫状態の１００％引張り応力を所定範囲に調節し、スプレッドコードを抑制すると共に、カーカス層および第２インナーライナーの間にエアが溜まり加硫タイヤの内面に膨れが生じるブリスターライナーといわれる故障を抑制することができる。

カーボンブラック以外の他の充填剤としては、例えばシリカ、タルク、クレー、マイカ、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化チタン等が例示される。なかでもシリカ、タルク、クレーが好ましい。カーボンブラックを含む他の充填剤を配合することによりゴム強度を高くすることができる。また２ＩＬ用ゴム組成物には上記の他、タルク、マイカを配合することができる。

カーボンブラックの窒素吸着比表面積は、特に制限されるものではないが、好ましくは４０〜１２０ｍ²／ｇ、より好ましくは７０〜１００ｍ²／ｇであるとよい。カーボンブラックの窒素吸着比表面積をこのような範囲内にすることにより、上述した１００％引張り応力を調節しやすくなる。

２ＩＬ用ゴム組成物は、有機酸コバルト塩を必ず配合する。有機酸コバルト塩を配合することにより、隣接するカーカス層との間の接着性を高くすることができる。さらに２ＩＬ用ゴム組成物の未加硫状態の１００％引張り応力を高くすることによりカーカス層への食い込むのを抑制することができる。有機酸コバルト塩の配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対しコバルト含有量として０．１０質量部以下、好ましくは０．０１〜０．１０質量部、より好ましくは０．０３〜０．０７質量部である。有機酸コバルト塩を金属含有量として０．１０質量部以下配合することにより、隣接するカーカス層との間の接着性および未加硫状態の１００％引張り応力を高くすることができる。

有機酸コバルト塩としては、例えばステアリン酸コバルト、ナフテン酸コバルト、ネオデカン酸オルトホウ酸コバルト、オレイン酸コバルト、オクチル酸コバルト、安息香酸コバルト、酢酸コバルト、メタクリル酸コバルト、トール油酸コバルト、ロジン酸コバルト、ナフテン酸ニッケル、ステアリン酸ニッケル、オクチル酸ニッケル、ロジン酸ニッケル等を例示することができる。

有機酸コバルト塩は、市販されているものを使用することができ、具体的には日本化学産業社製ナーセムニッケル（Ｎｉ含有率２０．０４％）、ＤＩＣ社製ナフテン酸コバルト１０％（Ｃｏ含有率１０％）、ＤＩＣ社製ＤＩＣＮＡＴＥＮＢＣ−２（Ｃｏ含有率２２％）、日本化学産業社製ナーセム第二コバルト（Ｃｏ含有率１６．５４％）などを用いることができる。

２ＩＬ用ゴム組成物は、加硫促進剤をジエン系ゴム１００質量部に対し０．４〜１．０質量部、好ましくは０．５〜０．８質量部配合してなる。加硫促進剤の配合量をこのような範囲内にすることにより、２ＩＬ用ゴム組成物のゴム流れを適度に抑制し、第２インナーライナーを精度よく成形することができる。

加硫促進剤の種類としては、特に制限されるものではなく、例えばスルフェンアミド系加硫促進剤、グアニジン系加硫促進剤、チオウレア系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、ジチオカルバミン酸系加硫促進剤、キサントゲン酸系加硫促進剤など２ＩＬ用ゴム組成物に一般的に使用されるものを使用することができる。これらの加硫促進剤は、それぞれ単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いられる。

２ＩＬ用ゴム組成物において、オイルを含む可塑剤成分の配合量をジエン系ゴム１００質量部に対し３質量部以下、好ましくは１〜２質量部にする。２ＩＬ用ゴム組成物中のオイルを含む可塑剤成分をこのような範囲内に限定することにより、１００％引張り応力を高くして、スプレッドコードを抑制することができる。

本明細書において、オイルを含む可塑剤とは、例えばアロマ系オイル、ナフテン系オイル、パラフィン系オイル、シリコーン系オイルなどの成分を意味し、可塑剤として後から配合された成分およびジエン系ゴムに油展成分として含有された成分の合計とする。

本発明の重荷重用タイヤにおいて、２ＩＬ用ゴム組成物は、電子線照射処理がなされていないものとする。電子線照射処理を行わないことにより、大規模な電子線照射処理設備が不要になり、さらに工数を削減することができる。これにより重荷重用タイヤの生産を効率化すると共に、生産コストを低くすることができる。

２ＩＬ用ゴム組成物は、未加硫状態の１００％引張り応力が０．５０〜０．６５ＭＰａ、好ましくは０．５２〜０．６３ＭＰａである。２ＩＬ用ゴム組成物の未加硫状態の１００％引張り応力を０．５０ＭＰａ以上という従来よりも高い値にすることにより、加硫成型時のブラダーの膨張に伴って膨径するとき、第２インナーライナーがカーカス層へ食い込まないようにして、スプレッドコードを抑制することができる。また２ＩＬ用ゴム組成物の未加硫状態の１００％引張り応力を０．６５ＭＰａ以下にすることによりカーカス層および第２インナーライナーの間にエアが溜まり加硫タイヤの内面に膨れが生じる故障を抑制することができる。２ＩＬ用ゴム組成物の未加硫状態の１００％引張り応力は、２ＩＬ用ゴム組成物の未加硫状態のシートを用いて、ＪＩＳＫ６２５１に準拠して、ダンベルＪＩＳ３号形試験片を作製し、室温（２０℃）で５００ｍｍ／分の引張り速度で引張り試験を行い、１００％伸長時の引張応力を測定するものとする。

本発明において、第２インナーライナーは、タイヤ子午線方向断面において略均一の厚さを有する。すなわち第２インナーライナーは、断面三日月状のプロファイルを有するものではない。第２インナーライナーの厚さは、特に制限されるものではないが、好ましくは１．０ｍｍ以上、より好ましくは１．５ｍｍ以上であるとよい。第２インナーライナーの厚さをこのような範囲内にすることにより、第１インナーライナーおよびカーカス層の接着を確保することができる。また第２インナーライナーの厚さは、サイド部の総厚さに対し好ましくは１／３以下、より好ましくは１／４以下であるとよい。

第１インナーライナーは、１ＩＬ用ゴム組成物を用いて成形された層である。１ＩＬ用ゴム組成物のゴム成分はジエン系ゴムであり、ブチルゴムを含むとよい。ブチルゴムの含有量は、ジエン系ゴム１００質量％中５０〜１００質量％、好ましくは８０〜１００質量％である。ブチルゴムの含有量を５０質量％以上にすることにより、空気透過防止性能を確保することができる。ブチルゴムは、その少なくとも一部をハロゲン化ブチルゴムにすることができる。

本発明において、１ＩＬ用ゴム組成物及び２ＩＬ用ゴム組成物は、加硫又は架橋剤、加硫促進剤、老化防止剤、可塑剤、加工助剤、液状ポリマー、テルペン系樹脂、熱硬化性樹脂などのインナーラーナー用ゴム組成物に一般的に使用される各種添加剤を、本発明の目的を阻害しない範囲内で配合することができ、かかる添加剤は一般的な方法で混練してゴム組成物とし、加硫又は架橋するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量は本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。本発明の重荷重用空気入りタイヤは、通常のゴム用混練機械、例えば、バンバリーミキサー、ニーダー、ロール等を使用して、上記各成分を混合することによって製造することができる。

重荷重用空気入りタイヤの製造方法は、上述した２ＩＬ用ゴム組成物を、２回以下の混練・混合工程において、放出温度を１５０℃以下にするように調製する。２ＩＬ用ゴム組成物を混練・混合する工程を３回以上行うと、未加硫状態の１００％引張り応力が低くなってしまい、スプレッドコードを抑制することができない。また混練・混合工程において２ＩＬ用ゴム組成物を１回または２回放出するとき、その放出温度が１５５℃以下、好ましくは１２０〜１５０℃である。いずれかの放出温度が１５０℃を超えると、未加硫状態の１００％引張り応力が低くなる。

本発明の製造方法において、２ＩＬ用ゴム組成物からなる第２インナーライナーに電子線照射処理を行わずにグリーンタイヤを成形する。このとき、加硫後の第２インナーライナーがタイヤ子午線方向断面において略均一の厚さを有するように、２ＩＬ用ゴム組成物からなるシートを１〜４枚積層することにより、第２インナーライナーをグリーン成形する。すなわち加硫成型時の膨径により、第２インナーライナーの厚さが薄くなる領域に、１枚以上のシートを積層するとよい。加硫成形された重荷重用空気入りタイヤは、タイヤ子午線方向断面において略均一の厚さを有し、三日月状のプロファイルを有するものではない。

本発明の重荷重用空気入りタイヤは、電子線照射を行わずにスプレッドコードを抑制するようにしたので、加硫故障を抑制しながら生産性を改良することができる。

以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

２ＩＬ用ゴム組成物の調製及び評価
第２インナーライナーを形成するゴム組成物として、表１に示す配合からなる１１種類の２ＩＬ用ゴム組成物（実施例１〜５、標準例、比較例１〜５）を、硫黄、加硫促進剤を除く成分を２７０Ｌの密閉型ミキサーで５分間混練し放出しマスターバッチとした。得られたマスターバッチに、硫黄、加硫促進剤を加えてオープンロールで混合することにより、１１種類の１ＩＬ用ゴム組成物を調製した。ここで２７０Ｌの密閉型ミキサーからの放出温度、オープンロールからの放出温度を測定し、高い方の温度を、表１の「放出温度（最高温度）」の欄に記載した。また実施例４のゴム組成物は、天然ゴムを予め素練りすることにより、混練・混合工程の数を３回とした。

得られた１１種類の２ＩＬ用ゴム組成物を使用して、厚さ３ｍｍのゴムシートを押出成形し、この未加硫シートを使用して、下記の方法で引張試験を行った。

２ＩＬ用ゴム組成物の未加硫状態の１００％引張応力
得られた未加硫シートを使用し、ＪＩＳＫ６２５１に準拠して、ダンベルＪＩＳ２号形試験片を作製し、室温（２０℃）で５００ｍｍ／分の引張り速度で引張り試験を行い、１００％伸長時の１００％引張応力を測定した。得られた結果を表１の「未加硫１００％引張応力」の欄に記載した。

次に、上記で得られた１１種類の２ＩＬ用ゴム組成物からなる未加硫シートを使用して、１〜４枚積層した第２インナーライナーを有する、タイヤサイズ１１Ｒ２２．５の重荷重用空気入りタイヤをそれぞれ約２万回の加硫成型を行った。製造された重荷重用空気入りタイヤについて、加硫故障の発生頻度を測定し、以下の判定基準により評価した。

ＢＬ発生頻度
加硫されたタイヤの内表面を目視観察し、カーカス層および第２インナーライナーの間にエアが溜まり加硫タイヤの内面に膨れが生じた加硫故障（ＢＬ）が生じたタイヤの本数を数えた。得られた結果は、標準例１の加硫故障（ＢＬ）の発生頻度を１００とする指数を算出し、以下の判定基準により評価し、表１の「ＢＬ発生頻度」の欄に記載した。
◎：加硫故障（ＢＬ）の発生頻度が１０５未満
○：加硫故障（ＢＬ）の発生頻度が１０５以上１２０未満
△：加硫故障（ＢＬ）の発生頻度１２０以上１５０未満
×：加硫故障（ＢＬ）の発生頻度１５０以上

ＳＰＣ発生頻度
加硫されたタイヤの内表面を目視観察し、カーカスコードに第２インナーライナーが食い込み加硫タイヤの内面にカーカスコードが浮き出た加硫故障（ＳＰＣ）が生じたタイヤの本数を数えた。得られた結果は、標準例１の加硫故障（ＳＰＣ）の発生頻度を１００とする指数を算出し、以下の判定基準により評価し、表１の「ＳＰＣ発生頻度」の欄に記載した。
◎：加硫故障（ＳＰＣ）の発生頻度が１０５未満
○：加硫故障（ＳＰＣ）の発生頻度が１０５以上１２０未満
△：加硫故障（ＳＰＣ）の発生頻度１２０以上１５０未満
×：加硫故障（ＳＰＣ）の発生頻度１５０以上

なお、表１において使用した原材料の種類を下記に示す。
・天然ゴム：ＲＳＳ＃３
・ブタジエンゴム：日本ゼオン社製ＮｉｐｏｌＢＲ１２２０
・カーボンブラック：東海カーボン社製シースト３００、Ｎ₂ＳＡが７８ｍ²／ｇ
・シリカ：ＥＶＯＮＩＫ社製ＵＬＴＲＡＳＩＬＶＮ３ＧＲ
・酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
・ステアリン酸Ｃｏ：ステアリン酸コバルト、コバルトの含有率が１０質量％、ＤＩＣＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ社製ナフテン酸コバルト１０％
・オイル：ＮＹＮＡＳ社製Ｎｙｔｅｘ４７００
・硫黄：四国化成工業製社製ミュークロンＯＴ-２０
・加硫促進剤：大内新興化学工業（株）社製ノクセラーＤＺ

表１から明らかなように実施例１〜５の重荷重用空気入りタイヤは、電子線照射処理を行わずに、加硫故障（ＳＰＣおよびＢＬ）を抑制することが確認された。

比較例１，２の重荷重用空気入りタイヤは、２ＩＬ用ゴム組成物の未加硫１００％引張応力が０．５０ＭＰａ未満であるので、加硫故障（ＳＰＣ）の発生頻度が多い。

比較例３の重荷重用空気入りタイヤは、２ＩＬ用ゴム組成物の未加硫１００％引張応力が０．６５ＭＰａを超えるので、加硫故障（ＢＬ）の発生頻度が多い。

比較例４の重荷重用空気入りタイヤは、オイルの配合量が３質量部を超え、２ＩＬ用ゴム組成物の未加硫１００％引張応力が０．５０ＭＰａ未満であるので、加硫故障（ＳＰＣ）の発生頻度が多い。

比較例５の重荷重用空気入りタイヤは、加硫促進剤の配合量が０．４質量部未満であるので、２ＩＬ用ゴム組成物のゴム流れが大きくなり、加硫故障（ＳＰＣ）の発生頻度が多い。

１トレッド部
２サイド部
３ビード部
４カーカス層
７第２インナーライナー
８第１インナーライナー

Claims

第１インナーライナー、第２インナーライナーおよびカーカス層をこの順に配置した構成を有する重荷重用空気入りタイヤであって、前記第２インナーライナーを構成する２ＩＬ用ゴム組成物が、ジエン系ゴム１００質量部に、カーボンブラックを含む充填材を７０〜１００質量部、有機酸コバルト塩をコバルト量で０．１０質量部以下、加硫促進剤を０．４〜１．０質量部、オイルを含む可塑剤成分を３質量部以下配合してなり、この２ＩＬ用ゴム組成物が電子線照射処理されておらず、かつ未加硫状態の１００％引張り応力が０．５０〜０．６５ＭＰａであることを特徴とする重荷重用空気入りタイヤ。
前記第２インナーライナーが、タイヤ子午線方向断面において略均一の厚さを有し、サイド部の総厚さに対する前記第２インナーライナーの厚さが１／３以下であることを特徴とする請求項１に記載の重荷重用空気入りタイヤ。
請求項１または２に記載の重荷重用空気入りタイヤの製造方法であって、前記２ＩＬ用ゴム組成物を、２回以下の混練・混合工程における放出温度を１５０℃以下にするように調製し、得られた２ＩＬ用ゴム組成物からなる第２インナーライナーに電子線照射処理を行わずにグリーンタイヤを成形することを特徴とする重荷重用空気入りタイヤの製造方法。
加硫後の前記第２インナーライナーがタイヤ子午線方向断面において略均一の厚さを有するように前記２ＩＬ用ゴム組成物からなるシートを１〜４枚積層することにより、前記第２インナーライナーを成形することを特徴とする請求項３に記載の重荷重用空気入りタイヤの製造方法。