JP4262825B2 - 浮上式車両用空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリニアモータカーなどの磁気浮上式車両の使途に適する空気入りタイヤに関し、特に、浮上式車両の繰り返し使用に十分に対応し得る、耐摩耗性、耐久性に優れた浮上式車両用空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、近い将来の実用化を目指し、浮上式超高速車両として磁気の作用を利用して浮上し超高速走行する磁気浮上式車両の開発が進んでいる。この種の磁気浮上式車両は軌道側壁面側と車両との相互間に磁力を作用させて車両に推進力を付与し、軌道路面側と車両との相互間に作用する磁力により車両を軌道路面から浮上させ、案内装置に沿って超高速走行を可能とする形式のものである。
【０００３】
浮上式車両用のタイヤは、浮上式車両の緊急着陸時におけるトレッドゴムの大きな歪と荷重により、タイヤの発熱量が非常に大きく、伝熱係数が小さいトレッドゴムとベルトとの間の接着剥離故障やブローアウトと呼ばれる加硫戻りによるゴムの破壊故障が発生する。また、通常の離着陸時においても離陸或いは着陸開始からの比較的長時間にわたるトレッドゴムの軌道路面に対するスリップによるトレッドゴムの局所的な早期摩耗も問題となっている。荷重に比較してタイヤの接地面積が小さいため、タイヤに所定の高荷重が負荷される結果、トレッドゴムの発熱量が著しく、時にスタンディングウエーブが発生する。
現存する―般車両用タイヤでは上記の事態に対応することは不可能であり、これらの重荷重に対して、耐久性、安定性に優れた空気入りタイヤが切望されている。
【０００４】
高速耐久性を向上させるため、例えば、特開平３−３８４０２号公報では、複数層のコード層からなるベルトの少なくとも一層をトレッド周方向コード配列層とする浮上式車両用ラジアルプライタイヤを提案し、特開平３−３８４０８号公報では、タイヤの荷重負荷転動に伴う踏面端部のトレッドゴムの発熱量を低減するため踏面端部に溝を設けると共に踏面端部のクラウン半径を踏面中央部のクラウン半径に比しより小さくし、ベルト端部の耐ヒートセパレーション性を向上させた浮上式車両用ラジアルプライタイヤを提案している。
【０００５】
その他にも、特開平３−９９９０２号、特開平４−２３７６０５号公報などにおいて、耐スタンディングウエーブのさらなる向上と耐摩耗性の一層の向上とを達成するため、タイヤの形状を規定した各種の提案がなされている。
前記各公報が開示する浮上式車両用タイヤはそれぞれ目的とする性能向上を達成し、大きな成果を得ている。しかし浮上式車両の緊急着地時におけるトレッドゴムの大きなひずみとそれに伴う発熱量とを考慮すれば、形状による改良には限界がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を考慮してなされたものであり、本発明の目的は、磁気浮上式車両用のタイヤとして、超高速で浮上走行している車両が緊急着地してもトレッドゴムとベルトとの間の接着剥離故障や高温度に基づくブローアウトなどのゴム破壊故障を生じることなく、かつスリップ走行によるトレッドゴムの早期摩耗を抑制することができる浮上式車両用空気入りタイヤを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決する為に、本発明者らは鋭意検討した結果、タイヤを構成するゴム組成物に着目し、耐摩耗性に優れたゴム材料と、老化を抑え耐摩耗性に優れた有機チオスルフェート化合物を配合した加硫剤とを含有するゴムをトレッドゴムに採用し、さらに、耐摩耗性、耐発熱性に優れたカーボンブラックを添加することで上記問題を解決し得ることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
即ち、本発明の浮上式車両用空気入りタイヤは、一対のビードコア間にトロイド状をなして跨るカーカス層のクラウン部の径方向外側にベルト層とトレッド部が配設された空気入リタイヤにおいて、前記トレッド部の少なくとも路面に接する部分に、シス含量が９５％以上で、重量平均分子量（Ｍｗ）が５０×１０4以上で、且つ、数平均分子量（Ｍｎ）との比Ｍｗ／Ｍｎが２．０以上であるシスポリブタジエン系ゴムと天然ゴムを含むイソプレン系ゴムのブレンド物であり、そのブレンド比が重量比で、６０：４０〜９０：１０の範囲であるジエン系ゴム１００重量部に対して、４０〜５５重量部の窒素吸着法比表面積（Ｎ2ＳＡ）が１４０〜１６０ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸油量が１３０〜１６０ｍｌ／１００ｇであり、且つ、発生水素量が１５００〜２５００ｐｐｍであるカーボンブラックと、２．５〜４．０重量部の硫黄と下記一般式で示される有機チオスルフェート化合物との混合物と、を含有するゴム組成物を加硫してなるゴムを配置したことを特徴とする。
【０００９】
【化２】
ＭＯ3Ｓ−Ｓ−（ＣＨ2）n−Ｓ−ＳＯ3Ｍ
【００１０】
式中、ｎは３〜１０を表わし、Ｍはリチウム、カリウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、亜鉛、ニッケルまたはコバルトの１当量を表す。また、化合物内に結晶水を含有してもよい。
【００１１】
本発明に用いるゴムの加硫剤としては、硫黄と前記一般式で示される有機チオスルフェート化合物との混合物であって、その混合比が、重量で５０：５０〜２０：８０の範囲であることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
図１は、超高速高荷重用空気入りタイヤの回転軸心を含む平面による断面図である。
浮上式車両用空気入りタイヤ（以下、適宜、単にタイヤと称する）は、一対のビード部１と、一対のサイドウォール部２と、トレッド部３とからなり、これら各部１〜３を、ビード部１内に埋設したビードコア４相互間にわたるカーカス５が補強し、さらにカーカス５の外周でベルト６がトレッド部３を強化する。ベルト６の外周にはトレッドゴム７を配置する。
【００１３】
カーカス５は１プライ以上、図示例は４プライであり、そのうちタイヤ内側の２プライはビードコア４の周りを内側から外側に向け巻上げる、いわゆるターンアッププライ５ａであり、残りの２プライはターンアッププライ５ａを外包みするダウンプライ５ｂであり、そのタイヤ内方端はビードベース下部に止める。ターンアッププライ５ａ及びダウンプライ５ｂはいずれもラジアル配列コードのゴム被覆になり、コードは例えばナイロン６６コードなどの有機繊維コードが適合する。
【００１４】
ベルト６は通常の両端切り離しコード層の積層であっても良いが、ベルト６は両端切り離しコード層端から生じ易いセパレージョン故障を阻止するため、ジグザグ状にコードを巻回して編み上げた両端無端コード層であるのが最適である。この種のコード層は２層で１組を形成するから、図示例のベルト６はカーカス５寄りから順次第一組コード層６−１〜第四組コード層６−４を有する。
【００１５】
本発明においては、このタイヤに用いるトレッドゴム７に特徴を有する。
ここで、トレッドゴムは、シスポリブタジエン系ゴム（ＢＲ）と天然ゴムなどのイソプレン系ゴムの比が、ブタジエン系ゴム：イソプレン系ゴム＝６０：４０〜９０：１０の範囲内のジエン系ゴム成分を用いることが好ましい。ブタジエン系ゴム比が６０未満では、スリップ挙動による摩耗が低下する傾向があり、９０を超えるとカット受傷やリブ欠けが生じやすくなる。
ここで用いるブタジエン系ゴムは、シス含量が９５％以上であること、さらには、シス含量が９５〜９８％であること、Ｍｗが５０×１０4以上、さらには、５５×１０4〜６５×１０4であること、且つ、Ｍｗ／Ｍｎが２．０以上、さらには２．０〜３．０ であることが好ましい。また、ブタジエン系ゴムとしては、シスポリブタジエンゴム（ＢＲ）が好ましい。また、イソプレン系ゴムは、天然ゴム、シスポリイソプレンゴム（ＩＲ）が好ましい。天然ゴムの好ましい含量は１０〜３０程度である。
ブタジエン系ゴムのＭｗが５０×１０4未満であったり、Ｍｗ／Ｍｎが２．０未満であったり、又は、シス含量が９５％未満である場合には、いずれも耐摩耗性が低下するため好ましくない。
本発明のトレッドゴムは、ジエン系ゴム１００重量部に対して４０〜５５重量部のカーボンブラックを含有することが必要である。含有量が４０重量部未満では、十分な耐摩耗性が発揮できず、５５重量部を超えると、発熱性が低下し緊急着地の際ブローアウトの恐れがあるため、いずれも好ましくない。
ここで用いるカーボンブラックは、窒素吸着法比表面積（Ｎ2ＳＡ）が１４０ｍ2／ｇ以上１６０ｍ2／ｇ以下であり、かつ、ＤＢＰ吸油量が１３０ｍｌ／１００ｇ以上１６０ｍｌ／１００ｇ以下であることが好ましい。Ｎ2ＳＡが１４０ｍ2／ｇ以上でありＤＢＰ吸油量が１３０ｍｌ／１００ｇ以上であれは、良好な耐摩耗性を確保することができ、含有量がこれより少ないと耐摩耗性が低下するおそれがある。同様に、Ｎ2ＳＡが１６０ｍ2／ｇ以下で、且つ、ＤＢＰが１６０ｍｌ／１００ｇ以下であれは、良好な耐発熱性と作業性を確保できる。ここで、Ｎ2ＳＡは、ＡＳＴＭ Ｄ３０３７に準じて測定計算し、ＤＢＰ吸油量は、ＡＳＴＭＤ２４１４に準じて測定計算する。
【００１６】
また、カーボンブラックの発生水素量は、１５００〜２５００ｐｐｍの範囲であることが好ましい。発生水素量を２５００ｐｐｍ以下とすることで、破断伸度を確保し、耐リブ欠け性を向上させることができる。一方、発生量が１５００ｐｐｍ未満のものはカーボンブラック補強効果が低下するおそれがある。
ここで、発生水素量とは、カーボンブラック加熱時に発生する水素の量であり、以下のようにして、測定することができる。
カーボンブラック約０．１ｇをアルゴンガス気流中で加熱し、発生するガスをガスクロマトグラムにて分析、定量する。測定は、１０℃／ｍｉｎの昇温条件で行い、キャリアガスとしてアルゴンガスを流入させ（流入量５０ｍｌ／ｍｉｎ）、加熱炉が４００℃になった際に、カーボンブラックから発生したガスをアルゴンガスと共にガスクロマトグラムに導き定量する。この測定を４００〜１２００℃の間で２００℃毎に行い、各温度のピーク面積を算出し、各温度での測定値の和を発生した水素量とし、カーボンブラック１ｇ当たりから発生する水素量を発生水素量（ｐｐｍ）とした。
ガスクロマトグラムは、島津製作所社製ＧＣ−９Ａ又はその相当品を用いる。
【００１７】
本発明のタイヤのトレッドゴムにおいては、加硫剤に特徴を有する。即ち、加硫剤として、従来の硫黄に加えて、有機チオスルフェート化合物を併用する。この混合物からなる加硫剤は、前記ジエン系ゴム成分１００重量部に対して、合計量で２．５〜４．０重量部の範囲で用いる必要である。配合量が２．５重量部以下の場合、十分な弾性率が確保できない。また、配合量が４．０重量部を超えると、破断伸びが低下し、耐リブ欠け性が著しく低下する。
ここで、有機チオスルフェー卜化合物と硫黄との比は重量比で５０：５０〜２０：８０の範囲であることが好ましい。有機チオスルフェート化合物比が５０％超では、架橋剤として硫黄を用いた場合に得られる十分な弾性率が確保できないおそれがあり、２０％未満では耐摩耗性向上効果が不充分となる。
ここで用いる有機チオスルフェート化合物は下記一般式で表される。
【００１８】
【化３】
ＭＯ3Ｓ−Ｓ−（ＣＨ2）n−Ｓ−ＳＯ3Ｍ
【００１９】
式中、ｎで示されるメチレン鎖の数は３〜１０であることが必要であり、２以下では、耐摩耗性向上効果が十分に得られず、１１以上では分子量が増えるわりに耐摩耗性向上効果が小さい。さらに、分子内環化反応を抑制する観点からメチレン鎖は、３〜６で有ることが望ましい。
また、Ｍはリチウム、カリウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、亜鉛、ニッケルまたはコバルトの１当量を表すが、入手の容易性と効果を勘案すると、カリウム、ナトリウム等が好ましい。
この化合物は分子内に結晶水を有する水和物であってもよい。
この化合物としては、具体的には、ナトリウム塩一水和物、ナトリウム塩二水和物等が挙げられ、経済的理由から、チオ硫酸ナトリウムからの誘導体、例えば１，６−ヘキサメチレンジチオ硫酸ナトリウム・２水和物が最も適する。
【００２０】
このように、トレッドゴムとして、耐久性、耐摩耗性に優れた加硫ゴムを用いた本発明のタイヤは、負荷荷重が高い上に３８０〜５５０ｋｍ／ｈの超高速で走行する磁気浮上式車両用タイヤに適用したときに最良の性能を発揮する。
【００２１】
【実施例】
以下に、本発明を実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
下記表１に示す配合でトレッドゴム用のゴム組成物を配合した。なお、有機チオスルフェート化合物としては、１，６−ヘキサメチレンジチオ硫酸ナトリウム・２水和物を用いた。
このゴム組成物に用いたブタジエンゴム（ＢＲ）の分子量（Ｍｗ、Ｍｎ）、シス含量を以下のようにして測定した。結果を表１に示す。
（１）分子量（Ｍｗ、Ｍｎ）の測定
ＢＲ約１００ｍｇ秤取し、ＴＨＦ２０ｍｌ中で１晩放置する。ＧＰＧ（東ソー製ＨＬＣ−８０２０）を用いて下記条件にて測定を行う。
カラム・・・・ＧＭＨXL２本＋ＨＸＬ−Ｈ
流量・・・・・１．０ｍｌ／ｍｉｎ
恒温層温度・・４０℃
検出器・・・・示差屈折計
検出温度・・・４０℃
試料注入料・・２００μｌ
・市販標準ポリスチレンの保持時間（Ｒｔ）をＸ軸・分子量をＹ軸にとり検量線とする。
・ピークの立ち上がりからピークの終わりまでの保持時間を０．２分刻みで細分化し、各保持時間毎のピーク高さ（Ｈｉ）を読み取る。また各保持時間に対応する分子量（Ｍｉ）を検量線より求める。
・以下の式でＭｗとＭｎを求める。
Ｍｎ＝ΣＨｉ／Σ（Ｈｉ／Ｍｉ）
Ｍｗ＝ΣＨｉＭｉ／Ｈｉ
（２）シス含量
赤外分光光度計にてＭＯＲＥＲＯ法で計算して求める。
【００２２】
また、前記ゴム組成物に用いたカーボンブラックの物性についても、以下の方法で測定し、結果を表１に示す。
（３）窒素吸着法比表面積（Ｎ2ＳＡ）
ＡＳＴＭ Ｄ３０３７に準じて測定計算した。
（４）ＤＢＰ吸油量
ＡＳＴＭ Ｄ２４１４に準じて測定計算した。
（５）発生水素量
カーボンブラック約０．１ｇをアルゴンガス気流中で加熱し、発生するガスをガスクロマトグラム（島津製作所社製ＧＣ−９Ａ）にて分析、定量する。測定は、１０℃／ｍｉｎの昇温条件で行い、キャリアガスとしてアルゴンガスを流入させ（流入量５０ｍｌ／ｍｉｎ）、加熱炉が４００℃になった際に、カーボンブラックから発生したガスをアルゴンガスと共にガスクロマトグラムに導き定量する。この測定を４００〜１２００℃の間で２００℃毎に行い、各温度のピーク面積を算出し、各温度での測定値の和を発生した水素量とし、カーボンブラック１ｇ当たりから発生する水素量を発生水素量（ｐｐｍ）とした。
【００２３】
表１に示す配合のゴム組成物をトレッドゴムとして用いて、図１に示す構造のラジアルタイヤを作成し、実施例、従来例及び比較例の各タイヤ（Ｅ１９５／８０Ｒ２２）とした。
実施例、従来例及び比較例の各タイヤを供試タイヤとして、これらタイヤを先に記したリム（呼び径２２）に組付け、規定内圧２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2を充てんしたタイヤ及びリム組立体を、５５０ｋｍ／ｈで回転する直径３００ｃｍのドラムに、無回転状態から負荷荷重６６００ｋｇｆで着地させ、１０４分間走行させた後、トレッドゴムに故障が生じるか否かの超高速高荷重耐久性テストを実施した。
また耐摩耗性については、ＪＩＳ Ｋ ６２６４（１９９５）の加硫ゴムの摩耗試験方法のうちの、ランボーン摩耗試験を実施し、試験条件は標準試験条件とした。試験緒果は従来例を１００とする指数によって表し、指数の値は大きいほど優れていると評価する。これらの試験結果を表１の耐久性及び耐摩耗性の欄に記載した。
【００２４】
【表１】
【００２５】
表１に示す耐久性試験結果から、カーボンブラック配合量が多い比較例１及び加硫剤の配合量が多い比較例２のいずれのタイヤもトレッドゴムがブローアウトしてゴムが飛散する故障を生しているのに対し、各実施例のタイヤのトレッドゴムには何らの異常も見出せず、試験終了後のタイヤ解剖でも故障の兆候は観察されなかった。耐摩耗性は従来例に比較して改良されており、なかでも、ＢＲ／ＮＲ比が好ましい範囲である実施例１及び２では耐摩耗性について大幅な向上が認められ、特に優れた効果を奏することがわかった。なおいずれのタイヤにもスタンディングウエーブは発生していない。
また、その他の比較例のタイヤに用いたトレッドゴムについては、トレッドゴムがブローアウトはみとめられなかったが、耐摩耗性は従来例と同等あるいはさらに劣ることがわかった。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、磁気浮上式車両用のタイヤとして、超高速で浮上走行している車両が緊急着地してもトレッドゴムとベルトとの間の接着剥離故障や高温度に基づくブローアウトなどのゴム破壊故障を生じることなく、かつスリップ走行によるトレッドゴムの早期摩耗を抑制することができる浮上式車両用空気入りタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のタイヤの一態様を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
４ ビードコア
５ カーカス
５ａ ターンアッププライ
５ｂ ダウンプライ
６ ベルト
６−１ 第一組コード層
６−２ 第二組コード層
６−３ 第三組ヨード層
６−４ 第四組コード層
７ トレッドゴム
【発明の属する技術分野】
本発明はリニアモータカーなどの磁気浮上式車両の使途に適する空気入りタイヤに関し、特に、浮上式車両の繰り返し使用に十分に対応し得る、耐摩耗性、耐久性に優れた浮上式車両用空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、近い将来の実用化を目指し、浮上式超高速車両として磁気の作用を利用して浮上し超高速走行する磁気浮上式車両の開発が進んでいる。この種の磁気浮上式車両は軌道側壁面側と車両との相互間に磁力を作用させて車両に推進力を付与し、軌道路面側と車両との相互間に作用する磁力により車両を軌道路面から浮上させ、案内装置に沿って超高速走行を可能とする形式のものである。
【０００３】
浮上式車両用のタイヤは、浮上式車両の緊急着陸時におけるトレッドゴムの大きな歪と荷重により、タイヤの発熱量が非常に大きく、伝熱係数が小さいトレッドゴムとベルトとの間の接着剥離故障やブローアウトと呼ばれる加硫戻りによるゴムの破壊故障が発生する。また、通常の離着陸時においても離陸或いは着陸開始からの比較的長時間にわたるトレッドゴムの軌道路面に対するスリップによるトレッドゴムの局所的な早期摩耗も問題となっている。荷重に比較してタイヤの接地面積が小さいため、タイヤに所定の高荷重が負荷される結果、トレッドゴムの発熱量が著しく、時にスタンディングウエーブが発生する。
現存する―般車両用タイヤでは上記の事態に対応することは不可能であり、これらの重荷重に対して、耐久性、安定性に優れた空気入りタイヤが切望されている。
【０００４】
高速耐久性を向上させるため、例えば、特開平３−３８４０２号公報では、複数層のコード層からなるベルトの少なくとも一層をトレッド周方向コード配列層とする浮上式車両用ラジアルプライタイヤを提案し、特開平３−３８４０８号公報では、タイヤの荷重負荷転動に伴う踏面端部のトレッドゴムの発熱量を低減するため踏面端部に溝を設けると共に踏面端部のクラウン半径を踏面中央部のクラウン半径に比しより小さくし、ベルト端部の耐ヒートセパレーション性を向上させた浮上式車両用ラジアルプライタイヤを提案している。
【０００５】
その他にも、特開平３−９９９０２号、特開平４−２３７６０５号公報などにおいて、耐スタンディングウエーブのさらなる向上と耐摩耗性の一層の向上とを達成するため、タイヤの形状を規定した各種の提案がなされている。
前記各公報が開示する浮上式車両用タイヤはそれぞれ目的とする性能向上を達成し、大きな成果を得ている。しかし浮上式車両の緊急着地時におけるトレッドゴムの大きなひずみとそれに伴う発熱量とを考慮すれば、形状による改良には限界がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を考慮してなされたものであり、本発明の目的は、磁気浮上式車両用のタイヤとして、超高速で浮上走行している車両が緊急着地してもトレッドゴムとベルトとの間の接着剥離故障や高温度に基づくブローアウトなどのゴム破壊故障を生じることなく、かつスリップ走行によるトレッドゴムの早期摩耗を抑制することができる浮上式車両用空気入りタイヤを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決する為に、本発明者らは鋭意検討した結果、タイヤを構成するゴム組成物に着目し、耐摩耗性に優れたゴム材料と、老化を抑え耐摩耗性に優れた有機チオスルフェート化合物を配合した加硫剤とを含有するゴムをトレッドゴムに採用し、さらに、耐摩耗性、耐発熱性に優れたカーボンブラックを添加することで上記問題を解決し得ることを見出し、本発明を完成した。
【０００８】
即ち、本発明の浮上式車両用空気入りタイヤは、一対のビードコア間にトロイド状をなして跨るカーカス層のクラウン部の径方向外側にベルト層とトレッド部が配設された空気入リタイヤにおいて、前記トレッド部の少なくとも路面に接する部分に、シス含量が９５％以上で、重量平均分子量（Ｍｗ）が５０×１０4以上で、且つ、数平均分子量（Ｍｎ）との比Ｍｗ／Ｍｎが２．０以上であるシスポリブタジエン系ゴムと天然ゴムを含むイソプレン系ゴムのブレンド物であり、そのブレンド比が重量比で、６０：４０〜９０：１０の範囲であるジエン系ゴム１００重量部に対して、４０〜５５重量部の窒素吸着法比表面積（Ｎ2ＳＡ）が１４０〜１６０ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸油量が１３０〜１６０ｍｌ／１００ｇであり、且つ、発生水素量が１５００〜２５００ｐｐｍであるカーボンブラックと、２．５〜４．０重量部の硫黄と下記一般式で示される有機チオスルフェート化合物との混合物と、を含有するゴム組成物を加硫してなるゴムを配置したことを特徴とする。
【０００９】
【化２】
ＭＯ3Ｓ−Ｓ−（ＣＨ2）n−Ｓ−ＳＯ3Ｍ
【００１０】
式中、ｎは３〜１０を表わし、Ｍはリチウム、カリウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、亜鉛、ニッケルまたはコバルトの１当量を表す。また、化合物内に結晶水を含有してもよい。
【００１１】
本発明に用いるゴムの加硫剤としては、硫黄と前記一般式で示される有機チオスルフェート化合物との混合物であって、その混合比が、重量で５０：５０〜２０：８０の範囲であることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
図１は、超高速高荷重用空気入りタイヤの回転軸心を含む平面による断面図である。
浮上式車両用空気入りタイヤ（以下、適宜、単にタイヤと称する）は、一対のビード部１と、一対のサイドウォール部２と、トレッド部３とからなり、これら各部１〜３を、ビード部１内に埋設したビードコア４相互間にわたるカーカス５が補強し、さらにカーカス５の外周でベルト６がトレッド部３を強化する。ベルト６の外周にはトレッドゴム７を配置する。
【００１３】
カーカス５は１プライ以上、図示例は４プライであり、そのうちタイヤ内側の２プライはビードコア４の周りを内側から外側に向け巻上げる、いわゆるターンアッププライ５ａであり、残りの２プライはターンアッププライ５ａを外包みするダウンプライ５ｂであり、そのタイヤ内方端はビードベース下部に止める。ターンアッププライ５ａ及びダウンプライ５ｂはいずれもラジアル配列コードのゴム被覆になり、コードは例えばナイロン６６コードなどの有機繊維コードが適合する。
【００１４】
ベルト６は通常の両端切り離しコード層の積層であっても良いが、ベルト６は両端切り離しコード層端から生じ易いセパレージョン故障を阻止するため、ジグザグ状にコードを巻回して編み上げた両端無端コード層であるのが最適である。この種のコード層は２層で１組を形成するから、図示例のベルト６はカーカス５寄りから順次第一組コード層６−１〜第四組コード層６−４を有する。
【００１５】
本発明においては、このタイヤに用いるトレッドゴム７に特徴を有する。
ここで、トレッドゴムは、シスポリブタジエン系ゴム（ＢＲ）と天然ゴムなどのイソプレン系ゴムの比が、ブタジエン系ゴム：イソプレン系ゴム＝６０：４０〜９０：１０の範囲内のジエン系ゴム成分を用いることが好ましい。ブタジエン系ゴム比が６０未満では、スリップ挙動による摩耗が低下する傾向があり、９０を超えるとカット受傷やリブ欠けが生じやすくなる。
ここで用いるブタジエン系ゴムは、シス含量が９５％以上であること、さらには、シス含量が９５〜９８％であること、Ｍｗが５０×１０4以上、さらには、５５×１０4〜６５×１０4であること、且つ、Ｍｗ／Ｍｎが２．０以上、さらには２．０〜３．０ であることが好ましい。また、ブタジエン系ゴムとしては、シスポリブタジエンゴム（ＢＲ）が好ましい。また、イソプレン系ゴムは、天然ゴム、シスポリイソプレンゴム（ＩＲ）が好ましい。天然ゴムの好ましい含量は１０〜３０程度である。
ブタジエン系ゴムのＭｗが５０×１０4未満であったり、Ｍｗ／Ｍｎが２．０未満であったり、又は、シス含量が９５％未満である場合には、いずれも耐摩耗性が低下するため好ましくない。
本発明のトレッドゴムは、ジエン系ゴム１００重量部に対して４０〜５５重量部のカーボンブラックを含有することが必要である。含有量が４０重量部未満では、十分な耐摩耗性が発揮できず、５５重量部を超えると、発熱性が低下し緊急着地の際ブローアウトの恐れがあるため、いずれも好ましくない。
ここで用いるカーボンブラックは、窒素吸着法比表面積（Ｎ2ＳＡ）が１４０ｍ2／ｇ以上１６０ｍ2／ｇ以下であり、かつ、ＤＢＰ吸油量が１３０ｍｌ／１００ｇ以上１６０ｍｌ／１００ｇ以下であることが好ましい。Ｎ2ＳＡが１４０ｍ2／ｇ以上でありＤＢＰ吸油量が１３０ｍｌ／１００ｇ以上であれは、良好な耐摩耗性を確保することができ、含有量がこれより少ないと耐摩耗性が低下するおそれがある。同様に、Ｎ2ＳＡが１６０ｍ2／ｇ以下で、且つ、ＤＢＰが１６０ｍｌ／１００ｇ以下であれは、良好な耐発熱性と作業性を確保できる。ここで、Ｎ2ＳＡは、ＡＳＴＭ Ｄ３０３７に準じて測定計算し、ＤＢＰ吸油量は、ＡＳＴＭＤ２４１４に準じて測定計算する。
【００１６】
また、カーボンブラックの発生水素量は、１５００〜２５００ｐｐｍの範囲であることが好ましい。発生水素量を２５００ｐｐｍ以下とすることで、破断伸度を確保し、耐リブ欠け性を向上させることができる。一方、発生量が１５００ｐｐｍ未満のものはカーボンブラック補強効果が低下するおそれがある。
ここで、発生水素量とは、カーボンブラック加熱時に発生する水素の量であり、以下のようにして、測定することができる。
カーボンブラック約０．１ｇをアルゴンガス気流中で加熱し、発生するガスをガスクロマトグラムにて分析、定量する。測定は、１０℃／ｍｉｎの昇温条件で行い、キャリアガスとしてアルゴンガスを流入させ（流入量５０ｍｌ／ｍｉｎ）、加熱炉が４００℃になった際に、カーボンブラックから発生したガスをアルゴンガスと共にガスクロマトグラムに導き定量する。この測定を４００〜１２００℃の間で２００℃毎に行い、各温度のピーク面積を算出し、各温度での測定値の和を発生した水素量とし、カーボンブラック１ｇ当たりから発生する水素量を発生水素量（ｐｐｍ）とした。
ガスクロマトグラムは、島津製作所社製ＧＣ−９Ａ又はその相当品を用いる。
【００１７】
本発明のタイヤのトレッドゴムにおいては、加硫剤に特徴を有する。即ち、加硫剤として、従来の硫黄に加えて、有機チオスルフェート化合物を併用する。この混合物からなる加硫剤は、前記ジエン系ゴム成分１００重量部に対して、合計量で２．５〜４．０重量部の範囲で用いる必要である。配合量が２．５重量部以下の場合、十分な弾性率が確保できない。また、配合量が４．０重量部を超えると、破断伸びが低下し、耐リブ欠け性が著しく低下する。
ここで、有機チオスルフェー卜化合物と硫黄との比は重量比で５０：５０〜２０：８０の範囲であることが好ましい。有機チオスルフェート化合物比が５０％超では、架橋剤として硫黄を用いた場合に得られる十分な弾性率が確保できないおそれがあり、２０％未満では耐摩耗性向上効果が不充分となる。
ここで用いる有機チオスルフェート化合物は下記一般式で表される。
【００１８】
【化３】
ＭＯ3Ｓ−Ｓ−（ＣＨ2）n−Ｓ−ＳＯ3Ｍ
【００１９】
式中、ｎで示されるメチレン鎖の数は３〜１０であることが必要であり、２以下では、耐摩耗性向上効果が十分に得られず、１１以上では分子量が増えるわりに耐摩耗性向上効果が小さい。さらに、分子内環化反応を抑制する観点からメチレン鎖は、３〜６で有ることが望ましい。
また、Ｍはリチウム、カリウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、亜鉛、ニッケルまたはコバルトの１当量を表すが、入手の容易性と効果を勘案すると、カリウム、ナトリウム等が好ましい。
この化合物は分子内に結晶水を有する水和物であってもよい。
この化合物としては、具体的には、ナトリウム塩一水和物、ナトリウム塩二水和物等が挙げられ、経済的理由から、チオ硫酸ナトリウムからの誘導体、例えば１，６−ヘキサメチレンジチオ硫酸ナトリウム・２水和物が最も適する。
【００２０】
このように、トレッドゴムとして、耐久性、耐摩耗性に優れた加硫ゴムを用いた本発明のタイヤは、負荷荷重が高い上に３８０〜５５０ｋｍ／ｈの超高速で走行する磁気浮上式車両用タイヤに適用したときに最良の性能を発揮する。
【００２１】
【実施例】
以下に、本発明を実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明はこれらに制限されるものではない。
下記表１に示す配合でトレッドゴム用のゴム組成物を配合した。なお、有機チオスルフェート化合物としては、１，６−ヘキサメチレンジチオ硫酸ナトリウム・２水和物を用いた。
このゴム組成物に用いたブタジエンゴム（ＢＲ）の分子量（Ｍｗ、Ｍｎ）、シス含量を以下のようにして測定した。結果を表１に示す。
（１）分子量（Ｍｗ、Ｍｎ）の測定
ＢＲ約１００ｍｇ秤取し、ＴＨＦ２０ｍｌ中で１晩放置する。ＧＰＧ（東ソー製ＨＬＣ−８０２０）を用いて下記条件にて測定を行う。
カラム・・・・ＧＭＨXL２本＋ＨＸＬ−Ｈ
流量・・・・・１．０ｍｌ／ｍｉｎ
恒温層温度・・４０℃
検出器・・・・示差屈折計
検出温度・・・４０℃
試料注入料・・２００μｌ
・市販標準ポリスチレンの保持時間（Ｒｔ）をＸ軸・分子量をＹ軸にとり検量線とする。
・ピークの立ち上がりからピークの終わりまでの保持時間を０．２分刻みで細分化し、各保持時間毎のピーク高さ（Ｈｉ）を読み取る。また各保持時間に対応する分子量（Ｍｉ）を検量線より求める。
・以下の式でＭｗとＭｎを求める。
Ｍｎ＝ΣＨｉ／Σ（Ｈｉ／Ｍｉ）
Ｍｗ＝ΣＨｉＭｉ／Ｈｉ
（２）シス含量
赤外分光光度計にてＭＯＲＥＲＯ法で計算して求める。
【００２２】
また、前記ゴム組成物に用いたカーボンブラックの物性についても、以下の方法で測定し、結果を表１に示す。
（３）窒素吸着法比表面積（Ｎ2ＳＡ）
ＡＳＴＭ Ｄ３０３７に準じて測定計算した。
（４）ＤＢＰ吸油量
ＡＳＴＭ Ｄ２４１４に準じて測定計算した。
（５）発生水素量
カーボンブラック約０．１ｇをアルゴンガス気流中で加熱し、発生するガスをガスクロマトグラム（島津製作所社製ＧＣ−９Ａ）にて分析、定量する。測定は、１０℃／ｍｉｎの昇温条件で行い、キャリアガスとしてアルゴンガスを流入させ（流入量５０ｍｌ／ｍｉｎ）、加熱炉が４００℃になった際に、カーボンブラックから発生したガスをアルゴンガスと共にガスクロマトグラムに導き定量する。この測定を４００〜１２００℃の間で２００℃毎に行い、各温度のピーク面積を算出し、各温度での測定値の和を発生した水素量とし、カーボンブラック１ｇ当たりから発生する水素量を発生水素量（ｐｐｍ）とした。
【００２３】
表１に示す配合のゴム組成物をトレッドゴムとして用いて、図１に示す構造のラジアルタイヤを作成し、実施例、従来例及び比較例の各タイヤ（Ｅ１９５／８０Ｒ２２）とした。
実施例、従来例及び比較例の各タイヤを供試タイヤとして、これらタイヤを先に記したリム（呼び径２２）に組付け、規定内圧２０．７ｋｇｆ／ｃｍ2を充てんしたタイヤ及びリム組立体を、５５０ｋｍ／ｈで回転する直径３００ｃｍのドラムに、無回転状態から負荷荷重６６００ｋｇｆで着地させ、１０４分間走行させた後、トレッドゴムに故障が生じるか否かの超高速高荷重耐久性テストを実施した。
また耐摩耗性については、ＪＩＳ Ｋ ６２６４（１９９５）の加硫ゴムの摩耗試験方法のうちの、ランボーン摩耗試験を実施し、試験条件は標準試験条件とした。試験緒果は従来例を１００とする指数によって表し、指数の値は大きいほど優れていると評価する。これらの試験結果を表１の耐久性及び耐摩耗性の欄に記載した。
【００２４】
【表１】
表１に示す耐久性試験結果から、カーボンブラック配合量が多い比較例１及び加硫剤の配合量が多い比較例２のいずれのタイヤもトレッドゴムがブローアウトしてゴムが飛散する故障を生しているのに対し、各実施例のタイヤのトレッドゴムには何らの異常も見出せず、試験終了後のタイヤ解剖でも故障の兆候は観察されなかった。耐摩耗性は従来例に比較して改良されており、なかでも、ＢＲ／ＮＲ比が好ましい範囲である実施例１及び２では耐摩耗性について大幅な向上が認められ、特に優れた効果を奏することがわかった。なおいずれのタイヤにもスタンディングウエーブは発生していない。
また、その他の比較例のタイヤに用いたトレッドゴムについては、トレッドゴムがブローアウトはみとめられなかったが、耐摩耗性は従来例と同等あるいはさらに劣ることがわかった。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、磁気浮上式車両用のタイヤとして、超高速で浮上走行している車両が緊急着地してもトレッドゴムとベルトとの間の接着剥離故障や高温度に基づくブローアウトなどのゴム破壊故障を生じることなく、かつスリップ走行によるトレッドゴムの早期摩耗を抑制することができる浮上式車両用空気入りタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のタイヤの一態様を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
４ ビードコア
５ カーカス
５ａ ターンアッププライ
５ｂ ダウンプライ
６ ベルト
６−１ 第一組コード層
６−２ 第二組コード層
６−３ 第三組ヨード層
６−４ 第四組コード層
７ トレッドゴム
Claims (2)
- 一対のビードコア間にトロイド状をなして跨るカーカス層のクラウン部の径方向外側にベルト層とトレッド部が配設された空気入リタイヤにおいて、
前記トレッド部の少なくとも路面に接する部分に、シス含量が９５％以上で、重量平均分子量（Ｍｗ）が５０×１０4以上で、且つ、数平均分子量（Ｍｎ）との比Ｍｗ／Ｍｎが２．０以上であるシスポリブタジエン系ゴムと天然ゴムを含むイソプレン系ゴムのブレンド物であり、そのブレンド比が重量比で、６０：４０〜９０：１０の範囲であるジエン系ゴム１００重量部に対して、４０〜５５重量部の窒素吸着法比表面積（Ｎ2ＳＡ）が１４０〜１６０ｍ2／ｇ、ＤＢＰ吸油量が１３０〜１６０ｍｌ／１００ｇであり、且つ、発生水素量が１５００〜２５００ｐｐｍであるカーボンブラックと、２．５〜４．０重量部の硫黄と下記一般式で示される有機チオスルフェート化合物との混合物と、を含有するゴム組成物を加硫してなるゴムを配置した浮上式車両用空気入りタイヤ。
【化１】
ＭＯ3Ｓ−Ｓ−（ＣＨ2）n−Ｓ−ＳＯ3Ｍ
式中、ｎは３〜１０を表わし、Ｍはリチウム、カリウム、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、亜鉛、ニッケルまたはコバルトの１当量を表す。また、化合物内に結晶水を含有してもよい。 - 前記一般式で示される有機チオスルフェート化合物と前記硫黄との混合物の混合比が、重量で５０：５０〜２０：８０の範囲である請求項１に記載の浮上式車両用空気入りタイヤ。
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