(57)【要約】【課題】軽量で且つ内圧保持性に優れた空気入りタイヤを提供する。【解決手段】一対のビード部１及び一対のサイドウォール部２と、両サイドウォール部２に連なるトレッド部３とを有し、前記一対のビード部１間にトロイド状に延在して、これら各部１，２，３を補強するカーカス４を備えた空気入りタイヤにおいて、前記カーカス４のタイヤ内面側に炭素膜６を配置するか、前記カーカス４の内側にインナーライナー５を配置し且つ該インナーライナー５のタイヤ内面側に炭素膜６を配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるトレッド部とを有し、前記一対のビード部間にトロイド状に延在して、これら各部を補強するカーカスを備えた空気入りタイヤにおいて、
前記カーカスのタイヤ内面側に炭素膜を有するか、前記カーカスの内側にインナーライナーを備え且つ該インナーライナーのタイヤ内面側に炭素膜を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記炭素膜の膜厚が10nm〜10μmであることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記炭素膜は、炭化水素を原料としてプラズマＣＶＤ法で形成されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
前記炭素膜がダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
前記ダイアモンドライクカーボンの膜厚が10nm〜1μmであることを特徴とする請求項４に記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤ、特に、軽量で且つ内圧保持性に優れた空気入りタイヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、空気入りタイヤは、タイヤの内圧保持のために、タイヤ内面に空気不透過性のインナーライナーを備えており、該インナーライナーの主原料としては、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム等のゴム成分が使用されている。しかしながら、ブチルゴム等のゴム成分を主原料としたゴム組成物は、天然ゴム等の一般的な共役ジエン系ゴムを主成分としたゴム組成物より空気不透過性に優れるものの、空気不透過性が十分に低くないため、インナーライナーの厚さを1mm前後とする必要であり、タイヤを軽量化する上で問題となっている。
【０００３】
ところで、ブチルゴムやハロゲン化ブチルゴムよりも空気透過性の低い材料として、ポリ塩化ビニリデン、エチレン-ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアルコール、ナイロン、ポリエステル等が知られており、これら材料からなるフィルムをインナーライナーの代わりにタイヤの内面に配置し、タイヤの空気保持性を低下させることなく、タイヤの軽量化を達成する技術が知られている（特許文献１及び２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−４０２０７号公報
【特許文献２】特開２００２−４６４１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記フィルムの材料としてポリ塩化ビニリデンや、エチレン-ビニルアルコール共重合体を用いた場合、フィルムと隣接部材（カーカス）との接着性を確保するために別途接着層を配設する必要があった（特開平６−４０２０７号公報参照）。また、インナーライナーの代わりに上記材料からなるフィルムを用いた場合、タイヤの製造工程でフィルムに加わる張力に耐えるべく、フィルムの切断時伸び及び引張応力を所定の範囲に制限する必要があった（特開２００２−４６４１０号公報参照）。従って、インナーライナーの代わりに樹脂フィルムを配設する以外の手段で内圧保持性を確保し、タイヤの軽量化を可能とする技術が求められている。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、軽量で且つ内圧保持性に優れた空気入りタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、従来の空気入りタイヤのカーカスのタイヤ内面側に炭素膜を配設するか、タイヤ内面側に炭素膜を有するインナーライナーをカーカスの内側に配設することで、インナーライナーを削除又はインナーライナーの厚さを薄くしても、タイヤの内圧保持性を十分に確保でき、軽量で且つ内圧保持性に優れた空気入りタイヤが得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
即ち、本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部及び一対のサイドウォール部と、両サイドウォール部に連なるトレッド部とを有し、前記一対のビード部間にトロイド状に延在して、これら各部を補強するカーカスを備えた空気入りタイヤにおいて、前記カーカスのタイヤ内面側に炭素膜を有するか、前記カーカスの内側にインナーライナーを備え且つ該インナーライナーのタイヤ内面側に炭素膜を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の空気入りタイヤの好適例においては、前記炭素膜の膜厚が10nm〜10μmである。この場合、タイヤの内圧保持性を低下させることなく、タイヤを十分に軽量化することができる。
【００１０】
本発明の空気入りタイヤの他の好適例においては、前記炭素膜は、炭化水素を原料としてプラズマＣＶＤ法で形成されたものである。この場合、緻密で欠陥の少ない炭素膜が得られる。
【００１１】
本発明の空気入りタイヤの他の好適例においては、前記炭素膜がダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）である。ここで、前記炭素膜がダイアモンドライクカーボンである場合、該ダイアモンドライクカーボンの膜厚は、10nm〜1μmの範囲が好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、空気入りタイヤのカーカスのタイヤ内面側に炭素膜を配置するか、カーカスの内側にインナーライナーを配置し且つ該インナーライナーのタイヤ内面側に炭素膜を配置することで、軽量で且つ内圧保持性に優れた空気入りタイヤを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の空気入りタイヤを図を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の空気入りタイヤの一例の断面図であり、図２は、本発明の空気入りタイヤの変形例の断面図である。図１に示すタイヤは、左右一対のビード部１及び一対のサイドウォール部２と、両サイドウォール部２に連なるトレッド部３とを有し、前記一対のビード部１間にトロイド状に延在して、これら各部１，２，３を補強するカーカス４と、該カーカス４の内側に配置したインナーライナー５と、該インナーライナー５のタイヤ内面側に配置した炭素膜６とを備え、また、図２に示すタイヤは、インナーライナー５を有さず、カーカス４のタイヤ内面側に炭素膜６を備える以外、図１に示すタイヤと同様の構造を有する。なお、図示例のタイヤは、更に上記カーカス４のクラウン部のタイヤ半径方向外側に２枚のベルト層からなるベルト７を備え、また、上記ビード部１内にはリング状のビードコア８が埋設されている。
【００１４】
図示例のタイヤにおいて、カーカス４は、一枚のカーカスプライからなり、また、上記一対のビード部１にそれぞれ埋設されたビードコア８間にトロイド状に延びる本体部と、ビードコア８の周りでタイヤ幅方向内側から外側に向けて半径方向外方に巻上げた折り返し部を有しているが、本発明の空気入りタイヤにおいて、カーカス４の構造及びプライ数は、これに限られるものではない。また、上記ベルト層は、通常、タイヤ赤道面に対して傾斜して延びるコードのゴム引き層からなり、また、２枚のベルト層は、該ベルト層を構成するコードが互いにタイヤ赤道面を挟んで交差するように積層されてベルト９を構成する。なお、図示例のベルト７は、２枚のベルト層からなるが、本発明の空気入りタイヤにおいて、ベルト層の枚数はこれに限られるものではない。
【００１５】
本発明の空気入りタイヤにおいては、上記カーカス４のタイヤ内面側に直接炭素膜６を配設するか、上記カーカス４の内側にインナーライナー５を配置し且つ該インナーライナー５のタイヤ内面側に炭素膜６を配設し、該炭素膜６の空気透過性が非常に低いため、インナーライナー５を削除したり、インナーライナー５の厚さを薄くしても、タイヤの内圧保持性を十分に維持できる。そのため、炭素膜６を配設して、インナーライナー５を削除又はインナーライナー５の厚さを薄くすることで、タイヤの内圧保持性を低下させることなく、タイヤの軽量化を達成することができる。ここで、上記炭素膜６は、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）からなることが好ましい。
【００１６】
上記炭素膜６の膜厚は、10nm〜10μmの範囲が好ましい。炭素膜６の膜厚が10nm未満では、炭素膜６の空気透過性が低くなく、タイヤの内圧保持性を低下させずに軽量化することが難しく、10μmを超えると、炭素膜６が割れたり、剥離したりするため、炭素膜６のバリア性が発現されない。なお、炭素膜６の最適膜厚は、炭化水素原料の種類、成膜条件（圧力、電力等）によって異なり、一般に炭素膜の硬度が高いほど炭素膜のバリア性が高いが、膜厚をかせげない傾向がある。また、上記炭素膜６がダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）である場合、該ダイアモンドライクカーボンの膜厚は、10nm〜1μmの範囲が好ましい。ダイアモンドライクカーボンの膜厚が10nm以上であれば、空気透過性が十分に低く、膜厚が1μm以下であれば、ダイアモンドライクカーボンが割れたり、剥離するのを抑制することができる。
【００１７】
本発明の空気入りタイヤにおいては、上記炭素膜６を、炭化水素を原料としてプラズマＣＶＤ法で形成することが好ましい。炭化水素を原料としてプラズマＣＶＤ法で炭素膜６を形成した場合、緻密で欠陥の少ない炭素膜６を形成することができ、炭素膜６の空気透過性を十分に低くすることができる。ここで、原料の炭化水素としてはメタン、エタン、アセチレン、プロパン、ブタン、ベンゼン、トルエン等が挙げられ、これらの中でもメタン及びトルエンが好ましい。
【００１８】
上記プラズマＣＶＤ法に用いるプラズマＣＶＤ装置としては、図３に示す構造の装置を用いることができる。図３において、９は高周波電源を、１０はマッチングボックスを示し、カーカス又はインナーライナー用の部材１１を電極１２上に載せ、所定の圧力下、チャンバー１３に炭化水素原料（図では、メタン）を流すことで、部材１１の電極１２に面しない側に炭素膜６を形成することができる。ここで、炭素膜６の厚さは、炭化水素原料の種類の他、高周波電源９の周波数、圧力、電力等の成膜条件によって適宜調整することができる。
【００１９】
本発明においては、上記炭素膜６を、カーカス４及びインナーライナー５のいずれの表面に形成してもよい。ここで、カーカス４の表面又はインナーライナー５の表面に炭素膜６を形成するに当たっては、カーカス又はインナーライナー用部材に炭素膜６を形成し、表面に炭素膜６を有するカーカス４又はインナーライナー５を用いて生タイヤを成形してもよいし、最内面がカーカス４又はインナーライナー５である生タイヤを成形した後、最内面のカーカス４又はインナーライナー５の表面に炭素膜６を形成してもよい。また、カーカス４の表面又はインナーライナー５の表面にプラズマＣＶＤ法で炭素膜６を形成するに当たっては、予めカーカス４又はインナーライナー５の表面にプラズマ処理を施して、カーカス４又はインナーライナー５の表面と炭素膜６との密着性を改善してもよい。なお、表面に炭素膜６が形成されるカーカス４又はインナーライナー５としては、特に制限はなく、通常のカーカス又はインナーライナー用部材を用いることができる。
【００２０】
本発明の空気入りタイヤは、カーカス４のタイヤ内面側に炭素膜６を有するか、カーカス４の内側にインナーライナー５を備え且つ該インナーライナー５のタイヤ内面側に炭素膜６を有する以外特に制限はなく、いずれかの工程でカーカス４又はインナーライナー５の表面に炭素膜６を形成し、その他、常法に従い加硫等して製造することができる。
【００２１】
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【実施例】
【００２２】
表１に示す配合処方のゴム組成物を調製し、キャビティの厚さが0.5mmのモールドを用い160℃で加硫し、インナーライナー用サンプルを作製した。得られたインナーライナー用サンプルを図３に示す構成のプラズマＣＶＤ装置の電極上に設置し、表２に示す成膜条件で炭素膜を形成した。なお、高周波電源の周波数は、13.56MHzとし、膜厚は、成膜時間を調整して変化させた。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
*1  ＥＸＸＯＮ ＣＨＥＭＩＣＡＬ社製, ＥＸＸＯＮ ＢＲＯＭＯＢＵＴＹＬ ２２５５.
*2  旭カーボン(株)社製, ＮＰ６.
*3  出光興産(株)社製, ダイアナプロセスオイル ＮＳ−２８.
*4  ＡＣＩＤ ＣＨＥＭ社製, ＰＡＬＭＡＣ １６００.
*5  ＥＸＸＯＮ ＣＨＥＭＩＣＡＬ社製, ＥＳＣＯＲＥＺ ８１８０.
*6  神島化学工業(株)社製.
*7  ＭＩＤＷＥＳＴ ＺＩＮＣ ＣＯ.製, ２０５Ｐ.
*8  ＢＡＹＥＲ社製, ＶＵＬＫＡＣＩＴ ＤＭ／ＭＧ.
*9  鶴見化学工業社製
【００２５】
【表２】
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【００２６】
次に、東洋精機(株)製Ｍ−Ｃ１を用い、60℃の環境下、得られたインナーライナー用サンプルの空気透過率を測定し、比較例のサンプルの空気透過率を100として指数表示した。結果を表３に示す。指数値が小さい程、空気透過率が低く、空気不透過性に優れることを示す。
【００２７】
【表３】
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【００２８】
表１から明らかなように、ブチルゴムを主材料とするゴムの表面に炭素膜を配設することで、空気不透過性が大きく向上することが分る。このことから、カーカスの内側にインナーライナーを備えるタイヤにおいて、インナーライナーのタイヤ内面側に炭素膜を配設することで、従来のタイヤと同等の内圧保持性を維持しながら、インナーライナーの厚さを薄くして、タイヤの軽量化を達成できることが分る。また、カーカスのタイヤ内面側に炭素膜を設けることで、従来のタイヤと同等の内圧保持性を維持しながら、インナーライナーを削除して、タイヤの軽量化を達成できることが分る。なお、実施例３から、一般に炭素膜は硬度が高いほどバリア性が高いものの、膜厚がかせげないことが分る。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の空気入りタイヤの一例の断面図である。
【図２】本発明の空気入りタイヤの変形例の断面図である。
【図３】炭素膜の形成に好適なプラズマＣＶＤ装置の概略図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  ビード部
２  サイドウォール部
３  トレッド部
４  カーカス
５  インナーライナー
６  炭素膜
７  ベルト
８  ビードコア
９  高周波電源
１０  マッチングボックス
１１  カーカス又はインナーライナー用部材
１２  電極
１３  チャンバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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