(57)【要約】【課題】ビード部の耐久性をビード部における亀裂成長を著しく抑制することにより、従来の水準に比し大幅に向上する新規な方法について提案すること。【解決手段】一対のビードコア間でラジアル方向に延びるゴム被服コードのプライによるカーカス本体と、該プライをビードコアのまわりにそれぞれタイヤの内側から外側に巻き返してタイヤ径方向外側に延ばした折り返し部とから成るカーカスを骨格とするラジアルタイヤにおいて、折り返し部の少なくとも端末を覆う被覆ゴムを有し、該被覆ゴムはゴム１００質量部に対して１〜３０質量部の有機化した層状粘土鉱物を配合したゴム組成物で構成する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のビードコア間でラジアル方向に延びるゴム被覆コードのプライによるカーカス本体と、該プライをビードコアのまわりにそれぞれタイヤの内側から外側に巻き返してタイヤ径方向外側に延ばした折り返し部とから成るカーカスを骨格とするラジアルタイヤにおいて、折り返し部の少なくとも端末を覆う被覆ゴムを有し、該被覆ゴムはゴム１００質量部に対して１〜３０質量部の有機化した層状粘土鉱物を配合したゴム組成物から構成されていることを特徴とするラジアルタイヤ。
【請求項２】
前記層状粘土鉱物が、膨潤性マイカである請求項１記載のラジアルタイヤ。
【請求項３】
前記層状粘土鉱物が、有機オニウムイオンで有機化されたものである請求項１又は２記載のラジアルタイヤ。
【請求項４】
有機化した層状粘土鉱物が、ジメチルジアルキルアンモニウムイオン（但し、アルキル基の炭素数は１５〜３０であり、二つのアルキル基は同一でも異なっていてもよい）で有機化されているものである１，２又は３記載のラジアルタイヤ。
【請求項５】
有機化した層状粘土鉱物は、その最大径が折り返し部のコード軸方向と沿う向きに配向したものである請求項１ないし４のいずれかに記載のラジアルタイヤ。
【請求項６】
被覆ゴムを構成するゴム組成物の１００％伸長時の引張応力が３．０〜１０．０ＭＰａである請求項１ないし５のいずれかに記載のラジアルタイヤ。
【請求項７】
被覆ゴムの幅方向外側に外側ゴムを配置した請求項１ないし６のいずれかに記載のラジアルタイヤ。
【請求項８】
外側ゴムを構成するゴム組成物は、１００％伸長時の引張り応力が１．５〜５．０ＭＰａである請求項７記載のラジアルタイヤ。
【請求項９】
ビードコアまわりのカーカスプライの外側に補強層を設けた請求項１ないし８のいずれかに記載のラジアルタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラジアルタイヤに関し、更に詳しくは、ビード部耐久性に優れたラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、負荷転動中のタイヤには、その接地部分に路面からの反力を受けるため、サイドウォール部の接地部分に対応する部分には撓み変形を起こし、この変形はビード部にも伝播する。ビード部では、その厚みの中心よりタイヤ幅方向外側では引張、そして同内側では圧縮の変形が生じ、特にカーカスプライの折り返し端を中心とする部分には大きな圧縮変形が生じる。
この変形は、タイヤの転動によって繰り返し生じる結果、ビードコアに巻回したカーカスプライを巻き戻す向きの引抜力となってカーカスプライに作用する。その結果、カーカスプライの折り返し端を起点としてゴムの亀裂が発生し易くなり、この亀裂の伝播によってセパレーションが発生し、タイヤ故障に到る事態となる可能性がある。
【０００３】
このようなセパレーションの発生は、タイヤ扁平化によって加速される傾向にあり、また更生タイヤを含むタイヤの長寿命化の要求と相まって、ビード部耐久性の更なる改善が急務になっている。
【０００４】
このビード部耐久性向上に関して、特開平４−２７６０６号及び同５−１６６１８号各公報には、ビードコアの外周に沿って配置する、断面が三角形状のスティフナーを、ゴム硬度の異なる２種以上のゴムの積層構造とすることによって、ビード部の撓み変形を軟質ゴムで吸収し、カーカスプライ折り返し端付近のゴムの亀裂を防止することが、提案されている。
また、本発明者は、特開２００１−２７７８２２号公報において、カーカス折り返し部の少なくとも端末を覆って、無機添加剤を配合したゴム組成物からなる被覆ゴムを配置し、カーカス端末を起点としたゴムの亀裂の進展を抑制することにより、ビード部の耐久性を向上する方法を提案した。
しかしながら、上記手法によってもビード部の耐久性を十分高めるには未だ不満足であり、更なる改善が望まれていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、ビード部の耐久性をビード部における亀裂成長を著しく抑制することにより、従来の水準に比し大幅に向上する新規な方法について提案することを目的とする。
【０００６】
【問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、有機化した層状粘土鉱物を配合したゴム組成物からなる被覆ゴムを、カーカス折り返し部の少なくとも端末を覆って配置することによりその目的を達成し得ることを見出した。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、一対のビードコア間でラジアル方向に延びるゴム被覆コードのプライによるカーカス本体と、該プライをビードコアのまわりにそれぞれタイヤの内側から外側に巻き返してタイヤ径方向外側に延ばした折り返し部とから成るカーカスを骨格とするラジアルタイヤにおいて、折り返し部の少なくとも端末を覆う被覆ゴムを有し、該被覆ゴムはゴム１００質量部に対して１〜３０質量部の有機化した層状粘土鉱物を配合したゴム組成物から成るラジアルタイヤを提供するものである。
【０００７】
【発明の実施形態】
本発明のラジアルタイヤにおいて、カーカス折り返し部の端末を覆って、被覆ゴムを配設すると共に、該ゴムのゴム組成物には有機化した層状粘土鉱物を含有することが必要である。
とりわけ、層状粘土鉱物は、端末のコード端付近に集中して含有することが有利である。
図１は、本発明のラジアルタイヤの一例を示す部分断面図であって、カーカス１はビード部２に埋設した、一対のビードコア３間にトロイダル状に張り渡したカーカス本体１０と、このカーカス本体１０の両側部をビードコア３のまわりでタイヤの内側から外側に折り返してタイヤ径方向外側に延した折り返し部１１とからなる。更に折り返し部の端末１１ａを被覆ゴム４でカバーする。
スティフナー５は、硬質ゴム５ａ及び軟質ゴム５ｂから構成され、外側ゴム６で覆われている。
被覆ゴム４に、有機化した層状粘土鉱物を配合することで、カーカス折り返し部の端末を起点としたゴムの亀裂の進展を抑制し、セパレーションの発生を回避するため、ビード部の耐久性を格段に向上することができる。
【０００８】
ここで、有機化した層状粘土鉱物とは、例えば、有機オニウムイオンによって有機化した層状粘土鉱物をいう。この層状粘土鉱物としては、例えば，モンモリロナイト，サポナイト，ヘクトライト，バイデライト，スティブンサイト，ノントロナイトなどのスメクタイト系粘土鉱物、バーミキュライト，ハロイサイト，及び膨潤性マイカなどが挙げられる。
これらの層状粘土鉱物は、天然のものでも、合成されたものでもよい。また、これらは、一種を単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。
【０００９】
上記層状粘土鉱物としては、後述する有機オニウム塩の分子が該粘土鉱物の層間に侵入（いわゆるインターカレート）し易いように、水に対して膨潤性のあるものが好ましい。
このような膨潤性の層状粘土鉱物を用いることにより、有機オニウム塩は十分に層間に侵入し、ゴムとの混練りの際には、さらに、ゴム分子の侵入による層間拡大により、ゴムマトリックス中での層状粘土鉱物の分散はナノオーダーで得られる。
この点から、上記層状粘土鉱物の中でも、平均粒径が大きいマイカ、特に膨潤性マイカが好ましい。マイカの平均粒径としては３〜３０μｍのものが好ましい。
【００１０】
層状粘土鉱物の有機化は、例えば、有機オニウム塩で処理することにより行なえるが、有機オニウム塩としては、特に有機アンモニウム塩が好ましい。
有機オニウム塩で層状粘土鉱物を有機化するに際し、有機オニウムイオンとしては、例えば，ヘキシルアンモニウムイオン，オクチルアンモニウムイオン，２−エチルヘキシルアンモニウムイオン，ドデシルアンモニウムイオン，オクタデシルアンモニウムイオン，ジオクチルジメチルアンモニウムイオン，トリオクチルアンモニウムイオン，ジステアリルジメチルアンモニウムイオン，トリメチルオクタデシルアンモニウムイオン，ジメチルオクタデシルアンモニウムイオン，メチルオクタデシルアンモニウムイオン，トリメチルドデシルアンモニウムイオン，ジメチルドデシルアンモニウムイオン，メチルドデシルアンモニウムイオン，トリメチルヘキサデシルアンモニウムイオン，ジメチルヘキサデシルアンモニウムイオン，メチルヘキサデシルアンモニウムイオン等が挙げられる。
【００１１】
また，不飽和有機オニウムイオンとして，１−ヘキセニルアンモニウムイオン，１−ドデセニルアンモニウムイオン，９−オクタデセニルアンモニウムイオン（オレイルアンモニウムイオン），９，１２−オクタデカジエニルアンモニウムイオン（リノールアンモニウムイオン），９，１２，１５−オクタデカトリエニルアンモニウムイオン（リノレイルアンモニウムイオン）等を用いることもできる。
上記の有機化した層状粘度鉱物の中では、ジメチルジアルキルアンモニウムイオン（但し、アルキル基の炭素数は１５〜３０であり、二つのアルキル基は同一でも異なっていてもよい）が好ましい。特にジステアリルジメチルアンモニウムイオンで有機化されたものが好ましい。
【００１２】
層状粘土鉱物の有機化は、例えば、有機オニウムイオンを含む水溶液中に粘土鉱物を浸漬した後、該粘土鉱物を水洗して過剰な有機オニウムイオンを除去することにより得られる。
こうして得られた有機化された層状粘土鉱物は、ゴム成分に配合、混練りすることにより、層状粘土鉱物はゴム中にナノオーダーの微粒子として分散され、極めて効果的にゴムの亀裂進展速度を抑制することができる。
【００１３】
すなわち、折り返し部の端末を、被覆ゴムで被覆することによって、端末を起点として発生するゴムの亀裂は、被覆ゴムに含有された層状粘土鉱物に亀裂の進展を阻まれ、その進展速度が格段に遅くなる結果、ゴムの亀裂がセパレーションに発展するのを回避する。
カーカス折り返し部端末を覆う被覆ゴム組成物は、ゴム成分１００質量部に対して１〜３０質量部の有機化した層状粘土鉱物を含有することが必要であり、より好ましくは１０〜２０質量部である。
有機化した層状粘土鉱物の含有量が１重量未満では、上記した層状粘土鉱物による亀裂の進展を抑制する効果が十分得られず、一方３０重量部を超えると、ゴムの破壊特性自体が失われる。
【００１４】
ここで、被覆ゴムに含有させる層状粘土鉱物としては、マイカのような扁平形状のものを用いて、その最大径が折り返し部のコード軸方向と沿う向きに配向することが好ましい。
すなわち、扁平形状の層状粘土鉱物を折り返し部１１のコード軸方向と沿う向きに配向して、被覆ゴム４中に含有させることによって、端末１１ａを起点とする亀裂は、折り返し部のコード軸方向を横切る向きへの進展が阻害され、コード軸方向に進展する結果、セパレーションがより抑制されるのである。
【００１５】
また、被覆ゴム４は１００％伸張時の引張応力が３．０〜１０．０ＭＰａの範囲であるゴム組成物が好ましい。被覆ゴム４の１００％時の応力が３．０ＭＰａ未満では、配合した層状粘土鉱物による破壊特性への悪影響が大きくなる傾向が現れ、逆に同引張応力が１０．０ＭＰａをこえると、配合した層状粘土鉱物による被覆ゴム内の歪が小さくなり、亀裂成長を抑制する効果が発現しにくくなる。
【００１６】
なお、被覆ゴムの厚さは、０．３〜１ｍｍ程度にすることが好ましい。同様に、被覆ゴムは、少なくとも端末を覆うことが重要であるが、好ましくは端末を始点として折り返し部の５〜１５ｍｍにわたる範囲を、被覆ゴムで覆うことが有利である。
【００１７】
さらに、上記被覆ゴムのタイヤ幅方向外側に外層ゴム６を配置することが有利である。すなはち、被覆ゴムの外側を、特に被覆ゴムより小さい引張応力を有する外層ゴムを配置し、折り返し部の端末１１ａに集中する歪を、この外層ゴムにて緩和することによって、端末１１ａを起点とするゴムの亀裂の発生時間を遅らせ、セパレーションの抑制をより確実にすることができる。
【００１８】
従って、外側ゴムを構成するゴム組成物は、１００％伸張時の引張応力が１．５〜５．０ＭＰａの範囲であり、かつ被覆ゴムの同引張応力より小さいことが推奨される。
【００１９】
さらにまた、ビードコアの周りのカーカスプライの外側に補強層７を設けることによって、ビード剛性をより高めることが出来る。
この補強層は、例えばスチールまたは化学繊維のコードの複数本をタイヤ径方向に対して傾けて配置した、ゴム引き布又はスチールから成り、ビードコアを中心としてタイヤの内側から外側へカーカスプライに沿って設けたものである。
【００２０】
前記被覆ゴム組成物は、有機化した層状粘土鉱物を含有し、さらに、本発明の目的が損なわれない範囲で、所望により、通常ゴム工業で用いられる各種薬品、例えばカーボンブラックなどの充填剤、オイル、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、スコーチ防止剤、亜鉛華、ステアリン酸などを配合させることができる。
被覆ゴム組成物は、ロール、インターナルミキサー等の混練機を用いて混練することによって得られ、成形加工後加硫を行う。
本発明のラジアルタイヤは、前記ゴム組成物をカーカスの折り返し部の少なくとも端末を覆う被覆ゴム用部材として加工し、従来の製造工程によって製造することができる。
【００２１】
図２は、ビードコアのまわりのカーカスプライの外側に、ビードコアを中心としてタイヤの内側から外側へカーカスプライに沿って設けた補強層７を配置することで、ビード剛性をより高めることができ、ビード部耐久性を更に高めることができる。
【００２２】
【実施例】
次に実施例を示して、本発明を具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例により限定されるものではない。
なお加硫ゴム及び試供タイヤの性能は下記の方法に従って測定した。
〈加硫ゴムの性能〉
（１）引張応力［ＭＰａ］
ＪＩＳ　Ｋ６３０１（１９９５）に準拠した。
（２）耐亀裂性
未加硫シートゴムを二枚重ねて加硫して得たゴム材から所定寸法のゴム試験片を採取し、加硫ゴムシートに予め導入した亀裂を開口する動作を繰り返し行って、ゴム試験片が破断するまでの回数を測定、従来タイヤに適用したゴムでの破断回数を１００とした時の指数にて表示した。この指数が大きいほど、耐亀裂性が優れることを示している。
なお、未加硫のゴムシートの重ね併せ面に垂直の方向に亀裂を導入した場合を（垂直）、そして同平行に亀裂を導入した場合を（平行）とした。
〈試供タイヤの試験〉
（１）ドラム耐久性
試供タイヤを標準リムに組み付けたのち、８５０ｋＰａの空気圧に調整するとともに、５００Ｎの荷重を付加して、半径１．７ｍのドラム上を６０ｋｍ／ｈの速度で走行させて、ビード部故障によって走行不能になるまでの走行距離を測定し、従来タイヤの走行距離を１００として指数化することにより評価した。この指数が大きいほど、耐久性に優れることを示している。
【００２３】
実施例１〜４及び比較例１〜２
図２に示したビード構造を有するトラック及びバス用ラジアルタイヤを、サイズ１１／７０Ｒ２２．５にて試作した。また、比較例として、被覆ゴム４および外側ゴム６を配置しない、従来のビード構造をもつ従来タイヤについても、同様のサイズで試作した。但し、比較例２の比較タイヤについては、有機化マイカと従来のマイカとの比較でありビード構造については実施例タイヤと同じである。
ここで、被覆ゴム４及び外層ゴム６には、第１表に示す組成の異なったゴム配合種を、第２表に示すところに従って組み合わせたものを用いた。
かくして得られた各タイヤについて、ドラム耐久性試験を行った結果について各種ゴム層の引張応力と併せて、第３表に示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
＊１　カーボンブラック；東海カーボン（株）製　「シースト　３」
＊２　ＺｎＯ；ＭＩＤＷＥＳＴ　ＺＩＮＣ　ＣＯ．製　「２０５Ｐ」
＊３　老化防止剤；　大内新興化学工業（株）製　「８１０ＮＡ」
＊４　硫黄　；鶴見化学工業製粉末硫黄
＊５　有機化マイカ（ＭＡＥ）；コープケミカル（株）製［有機化マイカＭＡ
Ｅ］
【００２６】
【表２】
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【００２７】
【表３】
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【００２８】
第３表から本発明のラジアルタイヤは、ドラム耐久性が従来のタイヤ及び比較例２のタイヤに比較して格段にすぐれていることがわかる。
【００２９】
【発明の効果】
カーカス折り返し部の少なくとも端末を有機化した層状粘土鉱物含有するゴム組成物によって被覆することで、折り返し部の端末を起点としたゴム亀裂の進展を抑制し、ビード部の耐久性を大幅に改良した本発明のラジアルタイヤを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例を示すラジアルタイヤのビード部付近の部分断面図である。
【図２】本発明の一例を示すラジアルタイヤの補強層を配置したビード部付近の部分断面図である。
【符号の説明】
１：カーカス
２：ビード部
３：ビードコア
４：被覆ゴム
５：スティフナー
５ａ：硬質ゴム
５ｂ：軟質ゴム
６：外層ゴム
７：補強層
１０：カーカス本体
１１：折り返し部
１１ａ：端末
【図１】
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【図２】
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