JP4735812B2

JP4735812B2 - タイヤ

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Publication number: JP4735812B2
Application number: JP2005121968A
Authority: JP
Inventors: 仁午白坂
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2005-04-20
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2025-04-20
Also published as: JP2006297733A

Description

本発明は、いわゆるリボン積層法によりサイドウォール部の構成部材が形成されたタイヤであって、しかもサイドウォール部にクラックの生じ難いタイヤに関する。

今日、タイヤのようなゴム製品に対する要求性能は益々高度化・多様化している。このような高度化・多様化する要求性能に応えるゴム製品は、様々な形状を有するゴム部材を複合化したゴム複合体として提供されることが多い。

ここで、ゴム部材は一般に、未加硫ゴムを金型内で成形した後に加硫することで得られるが、金型を用いた成形は装置が巨大化する傾向にあり、また、複雑な形状を有するゴム部材を得るための金型は高価なことから製造コストが高まる傾向となる。特に、多品種小ロットが要求される場合にはその都度金型を準備せねばならず、かかる場合にはゴム部材の製造コストがますます高くなってしまう。

ゴム部材の製造装置の小型化、製造コスト低減の要望に応え得る成形方法として、いわゆるリボン積層法が提案されている。例えば特許文献１：特公平７−９４１１５号公報や特許文献２：特開２００２−１６０５０８号公報には、回転する支持体近傍に定容押出機の吐出口を位置させ、吐出口を運動させつつ当該吐出口から支持体上にゴム組成物を直接押出す（帯状の“リボン”を成形し積層する）ことにより、ゴム部材の断面形状を自在に変更し得るゴム部材の成形方法、乃至そのようなゴム部材を用いたタイヤの成形方法が記載されている。

また、異種リボン間の密着を改良する方法として、特許文献３：特開２０００−７９６４３号公報には、２種以上のゴム原料の配合比をコントロールしながら回転支持体上にゴム組成物を押出すことにより、隣接するリボン間のモジュラス差を低減してリボン間の密着を確保する帯状未加硫ゴムの積層方法が記載されている。

更に、リボン積層法の生産効率をより向上させる方法として、特許文献４：特開２００３−１４５６０３号公報には、加硫剤を除いた配合系からなるゴム組成物Ａと、加硫促進剤を除いた配合系からなるゴム組成物Ｂとから各々リボンを成形して交互に積層することにより、押出し速度を速くして成形効率を上げようとする場合に発生する過剰の摩擦熱によってもスコーチが生じず、成形効率の高い未加硫ゴム部材の製造方法を実現し得る旨記載されている。

しかし、リボン積層法のメリット、つまり、小径の吐出口を有するダイスを設置した小型の押出機と回転支持体との組合せを使用するため金型や大型射出成型機が不要であり、生産設備の小スペース化・製造コストの低減を図ることができるというリボン積層法のメリットをつきつめることは、リボン間の界面剥離の観点からは好ましくないとされる。即ち、小型押出機に用いられるヒーターバンドは押出機に対応して熱容量も小さいのが通常であるから、押出機への熱入れが不十分となる傾向となる。かかる場合には未加硫ゴムの成形時に粘度が十分に下がらず、リボン相互の密着が不十分となり、積層界面での剥離が生じ易くなってしまう。

特に、過酷な条件下での耐久性が要求されるタイヤを念頭に置いた場合には、積層されたリボン相互の密着が長期間にわたり十全に保持され、リボン積層界面の剥離に基づくタイヤクラックが生じないことが要求される。タイヤに荷重がかけられた場合に最も大きな曲げ歪が生ずる箇所としては、例えばサイドウォール部付近が挙げられるが、リボン積層界面の剥離に基づくタイヤクラックを生じさせない観点から、製造コストの低減等が可能な上記リボン積層法が公知である現状においても、サイドウォール部を構成するゴム部材を製造する際には金型を用いた成形法が採用されていた。

製造コスト等の観点から利点を有するリボン積層法を用いてタイヤのサイドウォール部の部材を形成しても、従来のタイヤと比較して遜色のない耐久性を有するタイヤを実現可能にする技術の開発が求められていた。

特公平７−９４１１５号公報特開２００２−１６０５０８号公報特開２０００−７９６４３号公報特開２００３−１４５６０３号公報

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、タイヤのサイドウォール部の構成部材を形成するに際し製造コスト等の点で有利なリボン積層法を用いた場合であっても、リボン相互の密着を十全に確保し、ひいては十分な耐久性を有する（クラックが生じ難い）タイヤを提供することを目的とする。

本発明者は、上記目的を達成するために、以下のタイヤを提供する。
請求項１：
押出機により未加硫ゴム組成物を帯状に押出すと共に、この帯状体を回転する回転支持体上にその軸方向一側から他側に向けて上記帯状体が部分的又は全面的に重畳するように巻き付けることにより形成されたリボン積層法による積層ゴム部材をサイドウォール部に用いたタイヤであって、前記未加硫ゴム組成物のＪＩＳＫ６３００：２００１に準拠して測定したムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄（１３０℃））が４０〜７０であることを特徴とするタイヤ。
請求項２：
前記ムーニー粘度が、４０≦ＭＬ₁₊₄（１３０℃）≦６０である請求項１記載のタイヤ。

本発明によれば、金型を用いて製造した従来のタイヤと遜色のない耐久性を有し、しかも製造コストに優れるタイヤが提供される。

以下、図面を参照し、本発明を更に詳しく説明する。
図１は、本発明のタイヤの一例を示すタイヤ１０についての、回転軸線を含む平面による左半断面図である。図１において、タイヤ１０は一対のビード部１１（片側のみ示す）と、一対のサイドウォール部１２（片側のみ示す）と、トレッド部１３とを有する。また、タイヤ１０は、ビード部１１内に埋設されたビードコア１４と、このビードコア１４をビード部１１において包埋すると共に、各部１１、１２、１３を一連に補強するラジアルカーカス１５を備える。更に、タイヤ１０は、その外壁面側に外側ゴム部材として、ビード部１１にチェーファゴム１６と、サイドウォール部１２にサイドウォールゴム１７と、トレッド部１３にトレッドゴム１８とを有する。一方、タイヤ１０の内壁面側には、内側ゴム部材としてインナーライナゴム１９を有する。

上記トレッドゴム１８は、ラジアルカーカス１５との接着を確保するためのトレッドアンダークッションゴム２１を最内側に、トレッドベースゴム２２を中間層に、そしてトレッドキャップゴム２３を最外層とする多層構造を有する。
また、上記ビード部１１においてラジアルカーカス１５は、その内側に包埋されるビードコア１４との間の隙間を埋めるビードフィラゴム２０を有する。

図２は、押出機により未加硫ゴム組成物が押出されてなる帯状体が回転支持体上に、その軸方向一側から他側に向けて上記帯状体が部分的又は全面的に重畳するように捲回され、所望の断面形状を有する積層ゴム部材が得られるように前記帯状体が積層される様子を示す断面図である。図２に示す積層ゴム部材は、図の右側から図示しない回転支持体への巻付けを開始し、帯状ゴムＡを比較的小さな送りピッチｐで螺旋巻回したうえ、更に帯状ゴムＢを同じく小さな送りピッチｐで帯状ゴムＡ上に螺旋巻回したものである。

本発明のタイヤは、サイドウォール部を構成するゴム部材、例えば上記タイヤ１０においてはサイドウォール部１２（サイドウォールゴム１７）を構成するゴム部材として、図２に示すような積層ゴム部材を用いたタイヤである。
タイヤのサイドウォール部には一般に、タイヤに荷重がかけられた際に非常に大きな曲げ歪が発生するため、サイドウォール部の構成部材を形成するに際しては、リボン間での界面剥離の虞を否定できない従来のリボン積層法を採用し難かった。
しかし、本発明においては特定の粘度を有する未加硫ゴム組成物を用いるため、リボン間での界面剥離の虞を可及的に低減し得る。従って、従来リボン積層法を採用し難かったサイドウォール部の構成部材を製造するに際してもリボン積層法を採用し得、更なるタイヤの製造コスト低減等を実現したのみならず、得られるタイヤは従来のタイヤと比較して遜色のない耐久性を有するものである。

本発明における上記未加硫ゴム組成物としては、ムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄（１３０℃））が７０以下、好ましくは４０〜６０、より好ましくは４５〜５５であるゴム組成物が用いられる。未加硫ゴム組成物のムーニー粘度を当該範囲とすることにより、熱入れが不十分となる場合がある小型押出機を用いた場合であっても、未加硫ゴムの流動性を十分に確保することができ、未加硫ゴム組成物の帯状体が積層された場合に隣接する帯状体が良好に密着し得るため本願発明の目的が達成される。上記ムーニー粘度が大きすぎると、熱入れが不十分な場合に上記帯状体の積層界面の十分な密着が確保されず、本願発明の目的が達成されない。一方、小さすぎるとサイドウォール部のリボン積層時に押出機の口金近辺にゴムが密着し、リボン積層がうまく行なえない場合がある。また、ムーニー粘度が小さいことがゴムポリマーの低い分子量に由来する場合には、形成されるサイドウォール部の耐久性に劣る場合がある。

なお、本発明において「熱入れが不十分」とは、未加硫ゴムの温度が十分に上がらず、未加硫ゴムの流動性が不十分であることを意味する。

本発明において「ムーニー粘度」とは、回転式可塑度計の１種であるムーニー粘度計で測定される工業的な粘度の指標であり（ＪＩＳＫ６３００−１：２００１に準拠）、配合ゴム粘度の測定にゴム工業においてよく用いられる指標である。円筒形のダイスとその中央においたロータによって形成される空隙に配合ゴムを密閉充填し、試験温度１３０℃、予備加熱時間１分間、ロータの回転時間４分間、回転数２ｒｐｍでロータを回転したときに生じるトルク値により得られる。単位記号としてＭＬ₁₊₄（１３０℃）｛ここでＭはムーニー粘度、Ｌはロータの形状であり大ロータ(Ｌ形)を表し、（１＋４）は予備加熱時間１分間、ロータの回転時間４分間を表し、１３０℃は試験温度を表す。｝を用いる。

ここで、上記ムーニー粘度の調節方法としては、特に限定されるものではないが、例えば
（ｉ）後述する未加硫ゴム組成物の各原料をバンバリーミキサーを用いて混練する際の、ゴム混練条件（混練時間、配合時の原料落下温度、混練回数、ミキサー内での原料充填率）を調節する方法、
（ｉｉ）後述する未加硫ゴム組成物の各原料のうち、カーボンブラック又は可塑剤の配合量を調節する方法、
が挙げられる。

本発明における未加硫ゴム組成物としては、ムーニー粘度が上記範囲であること以外には特に制限はないが、通常はゴム成分に加硫剤、加硫促進剤、各種添加剤等が混合された組成物である。
上記ゴム成分としては、例えば天然ゴムやエチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、スチレン・ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、イソブチレンとｐ−ハロゲン化メチルスチレンとの共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）などを挙げることができ、これらは１種を単独で、あるいは２種以上を併用してもよい。
中でも、耐久性、低発熱性の観点から、天然ゴム及び／又はイソプレンゴムを５０質量％以上の割合で含有するゴムを上記ゴム成分として採用することが好適である。

加硫剤としては、例えば硫黄が挙げられる。その使用量としては上記ゴム成分１００質量部に対し、通常０．１〜１０質量部である。

加硫促進剤としては、例えばＣＢＳ（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）、ＴＢＢＳ（Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）、ＴＢＳＩ（Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアジルスルフェンイミド）等のスルフェンアミド系の加硫促進剤、ＤＰＧ（ジフェニルグアニジン）等のグアニジン系の加硫促進剤、テトラオクチルチウラムジスルフィド、テトラベンジルチウラムジスルフィド等のチウラム系加硫促進剤、ジアルキルジチオリン酸亜鉛などの加硫促進剤等を挙げることができ、中でもＣＢＳ、ＴＢＢＳが好適である。これらは１種を単独で、又は２種以上を併用してもよい。
その使用量としては上記ゴム成分１００質量部に対し、通常０．１〜１０質量部である。

上記各種添加剤としては、加硫促進助剤、充填剤、老化防止剤、亜鉛華（ＺｎＯ）、ワックス類、酸化防止剤、発泡剤、可塑剤、滑剤、粘着付与剤、紫外線吸収剤等が挙げられる。

加硫促進助剤としては、例えばステアリン酸が挙げられる。

充填剤としては、例えばカーボンブラック、シリカ、微粒子ケイ酸マグネシウム、重質炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、クレー、タルクなどの無機充填剤；ハイスチレン樹脂、クマロンインデン樹脂、フェノール樹脂、リグニン、変性メラミン樹脂、ロジン誘導体などの有機充填剤を挙げることができ、中でもカーボンブラック、シリカが好適である。これらは１種を単独で、又は２種以上を併用してもよい。その使用量としては上記ゴム成分１００質量部に対し、通常３０〜１００質量部である。

上記カーボンブラックとしては、例えば、ＳＲＦ、ＧＰＦ、ＦＥＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦ、ＦＴ、ＭＴなどのカーボンブラックを挙げることができ、中でもＦＥＦ、ＨＡＦが好適である。これらは１種を単独で、又は２種以上を併用してもよい。
また、上記カーボンブラックの配合量としては、上記ゴム成分１００質量部に対し通常３０〜１００質量部、好ましくは５０〜８０質量部である。カーボンブラックの配合量が３０質量部未満では得られるサイドウォール部の破壊強力に劣る場合があり、一方１００質量部を超えると混練作業性が著しく低下する場合がある。

上記可塑剤としては、例えばゴムに通常用いられるアロマティック油、ナフテニック油、パラフィン油などのプロセスオイル；やし油などの植物油；アルキルベンゼンオイルなどの合成油等を挙げることができ、中でもアロマティック油、パラフィン油が好適である。これらは１種を単独で、又は２種以上を併用してもよい。その使用量としては上記ゴム成分１００質量部に対し、通常０〜２０質量部、好ましくは１〜５質量部である。

本発明における上記未加硫ゴム組成物を得る際、上記各成分の配合方法に特に制限は無い。全ての成分原料を一度に配合して混練しても良いし、２段階あるいは３段階に分けて各成分を配合して混練を行ってもよい。なお、混練に際してはロール、インターナルミキサー、バンバリーミキサー（バンバリーローター）等の公知の混練機を用いることができる。
また、このように各成分を配合して得た上記未加硫ゴム組成物を加硫する際の条件としては、通常１３０〜１８０℃で５〜８０分の加硫条件を採用することができる。

本発明において上記未加硫ゴム組成物は通常、加硫温度以下で可塑化され、押出機により押出されて帯状体の状態で回転支持体上に捲回される。ここで可塑化される温度としては通常８０〜１４０℃、好ましくは１００〜１３０℃である

本発明において回転支持体には、成型ドラム、成型ドラム上に一部の未加硫ゴム部材や未加硫ゴム被覆コードなどを巻付けた成型途中体、及び更生用台タイヤ等が含まれる。成型ドラムには、通常の円筒状をなすドラムと、円周方向に分離可能な環状（トロイド状）セグメント集合体とが含まれる。

本発明において積層ゴム部材は、互いに可塑化された帯状体が積層されて形成される。ここで「積層」とは、帯状体の少なくとも一部がオーバーラップして重ね合わされる状態を意味し、オーバーラップの度合いについては所望の積層ゴム部材断面形状が実現されるように適宜設定される。

以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない。

〔実施例１，２、比較例１，２〕
表１に示す配合（各成分の数値は全て質量部を示す），粘度調整方法にて各原料成分をバンバリーミキサー内で混練し、未加硫のゴム組成物を得た。得られたゴム組成物のＭＬを表中に併記した。
この未加硫のゴム組成物を表中に示す条件にて成形ドラム上に押出し、図１におけるサイドウォールゴム１７に相当する断面形状を有する積層ゴム部材を作成した。
この積層ゴム部材を用いて図１の構成を有するタイヤ（２２５／４５Ｒ１７）を作成した。得られたタイヤの性能評価を行った。評価結果を表１に併記した。

ＮＲ
天然ゴム。ＲＳＳ３号。
ＢＲ
ポリブタジエンゴム。ＪＳＲ社製、商品名ＢＲ０１。
Ｃ／Ｂ
カーボンブラック。旭カーボン社製、商品名旭＃６０。
亜鉛華
三井金属鉱業社製、商品名酸化亜鉛３種。
アロマオイル
出光興産社製、商品名ダイアナプロセスオイルＡＨ−５８。
老化防止剤
住友化学工業社製、商品名アンチゲン６Ｃ。
ワックス
精化工業社製、商品名サンタイトＲ。
加硫促進剤
大内新興化学社製、商品名ノクセラーＮＳ−Ｆ。
粘度調整方法
Ａ：各原料をバンバリーミキサー内で混練する際の混練回数＝４回。
Ｂ：各原料をバンバリーミキサー内で混練する際の混練回数＝５回。
Ｃ：各原料をバンバリーミキサー内で混練する際の混練回数＝２回。
Ｄ：各原料をバンバリーミキサー内で混練する際の混練回数＝３回。

ゴム組成物の未加硫時ＭＬ
各原料を配合し混練後に測定したＭＬ₁₊₄（１３０℃）の測定値。
設定加工温度
押出機に入力した加工温度（押出スクリュー、口金部は同一温度に設定）。
加硫温度
各ゴム部材を貼合した後にタイヤ全体に対して行なう、加硫の際のタイヤサイドウォール部表面の最高温度。

ドラム走行距離
ＪＩＳＤ４２３０６３耐久試験にあるドラム試験装置に準拠した装置を用いて、内圧１００ｋＰａ、荷重６００ｋｇ、速さ６０ｋｍ／ｈに設定したドラム上でタイヤを回転させ、サイドウォール部にリボン積層原因のクラックが発生するまでの走行距離を測定した。２００００ｋｍを以って“完走”と評価した。なお、リボン積層法を用いずに上記サイドウォールゴムを形成し、上記実施例と同様に評価した場合のドラム走行距離は１８０００ｋｍ以上である。

本発明の一例を示すタイヤの、回転軸線を含む平面による左半断面図である。未加硫ゴム組成物の帯状体を積層した積層ゴム部材の断面図である。

符号の説明

１０タイヤ
１１ビード部
１２サイドウォール部
１３トレッド部
１４ビードコア
１５ラジアルカーカス
１６チェーファゴム
１７サイドウォールゴム
１８トレッドゴム
１９インナーライナゴム
２０ビードフィラーゴム
２１トレッドアンダークッションゴム
２２トレッドベースゴム
２３トレッドキャップゴム
Ａ、Ｂゴム材料
ｐ送りピッチ

Claims

押出機により未加硫ゴム組成物を帯状に押出すと共に、この帯状体を回転する回転支持体上にその軸方向一側から他側に向けて上記帯状体が部分的又は全面的に重畳するように巻き付けることにより形成されたリボン積層法による積層ゴム部材をサイドウォール部に用いたタイヤであって、前記未加硫ゴム組成物のＪＩＳＫ６３００：２００１に準拠して測定したムーニー粘度（ＭＬ₁₊₄（１３０℃））が４０〜７０であることを特徴とするタイヤ。
前記ムーニー粘度が、４０≦ＭＬ₁₊₄（１３０℃）≦６０である請求項１記載のタイヤ。