(57)【要約】少なくとも１種類のゴム合計１００重量部及びアセチレンを原料とするカーボンブラック１０〜１００重量部を含んで成り、熱伝導率が０．３ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃以上である熱伝導率を向上させて放熱効果を促進させたゴム組成物並びにそのゴム組成物をタイヤのサイドウォール部の少なくとも一部及び／又はビード部の少なくともタイヤホイールリムフランジに接触する部分に用いた空気入りタイヤ。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種類のゴムの合計量１００重量部及びアセチレンを原料とするカーボンブラック１０〜１００重量部を含んでなる熱伝導率が０．３ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃以上のゴム組成物。
【請求項２】
請求項１に記載のゴム組成物を少なくともタイヤの一部に用いた空気入りタイヤ。
【請求項３】
サイドウォール部のカーカス層とインナーライナー層の間にランフラット性を付与する断面三日月形状のサイド補強層を配置した空気入りタイヤにおいて、請求項１に記載のゴム組成物をタイヤのサイドウォール部の少なくとも一部及び／又はビード部の少なくともタイヤホイールリムフランジに接触する部分に用いた空気入りタイヤ。
【請求項４】
前記断面三日月形状のサイド補強層ゴムの５０％モジュラスが３．０〜１０ＭＰａで、ｔａｎδ（６０℃）が０．１以下である請求項３に記載の空気入りタイヤ。
【請求項５】
前記断面三日月形状のサイド補強層ゴムが、（Ａ）ポリブタジエンゴム４０重量部以上と、（Ｂ）共役ジエン単位の含有量が３０重量％以下であるエチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系高飽和共重合体ゴム１００重量部にエチレン性不飽和カルボン酸の金属塩２０〜１２０重量部を配合した組成物５〜４０重量部と、（Ｃ）ＢＥＴ比表面積が７０ｍ２／ｇ以下のカーボンブラックを、成分（Ｂ）及び（Ｃ）の合計量が２０〜７０重量部となるように配合して含むゴム組成物を有機過酸化物で架橋させたものである請求項３又は４に記載の空気入りタイヤ。
【請求項６】
サイドウォール部ゴムに含まれるカーボンブラックの平均ヨウ素吸着量Ｘ（ｍｇ／ｇ）の、断面三日月形状のサイド補強層ゴムに含まれるカーボンブラックの平均ヨウ素吸着量Ｙ（ｍｇ／ｇ）に対する比Ｘ／Ｙが１．５以上である請求項３に記載の空気入りタイヤ。
【請求項７】
前記空気入りタイヤの高さをＨとしたとき、少なくとも高さ０．５〜０．７Ｈの領域においてサイドウォール部の表面積をタイヤ回転軸方向の投影面積の１．２倍以上とした請求項３に記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、ゴム組成物に関し、更に詳しくは熱伝導率を向上させて放熱効果を促進させたゴム組成物並びに当該ゴム組成物を少なくともサイドウォールゴムに使用した空気入りタイヤに関する。
【背景技術】  従来から、損傷又は空気抜け状態においても一定距離を走行できる空気入りタイヤ（いわゆるランフラットタイヤ）が知られている（例えば特開２００１−８０３１９号公報参照）。サイドウォールのカーカスより内面を三日月形のゴムで補強したタイプの空気入りタイヤは、ランフラット走行時に大きく発熱するため、タイヤのカーカスやサイド補強ゴムが強度低下を起し、破壊に至るという問題がある。そのため、かかるサイド補強ゴムには、発熱性の低いゴムが選定使用されるが、そのランフラット耐久性にはサイド補強ゴムの発熱のほか、サイドウォール表面に当たる外気による冷却も重要な要素を占めている。しかしながら、現在のところ、当該サイドウォールのゴムの熱伝導率を上げて放熱を促進するという技術は見当たらない。
【発明の開示】
従って、本発明は、ランフラットタイヤのサイドウォール部の補強ゴムから発生した熱をより早く表面部に移動させて放熱効果を高めることができるゴム組成物及び当該ゴムを使用した空気入りタイヤ、特にランフラットタイヤを提供することを目的とする。
本発明に従えば、少なくとも１種類のゴム合計１００重量部及びアセチレンを原料とするカーボンブラック１０〜１００重量部を含んでなる熱伝導率が０．３ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃以上であるゴム組成物が提供される。
本発明によれば、また、当該ゴムを少なくともタイヤの一部、特に、ランフラットタイヤのサイドウォール部及び／又はビード部の少なくともタイヤホイールリムフランジに接触する部分に用いた空気入りタイヤが提供される。
【図面の簡単な説明】  図１は本発明のサイド補強タイプの空気入りタイヤ（ランフラットタイヤ）の子午線方向の縦断面図である。
図２は本発明のランフラットタイヤにおけるサイドウォール部の断面形状の一例を示す子午線方向の縦断面図である。
発明を実施するための形態
図１にその一例を示すように本発明に係る空気入りタイヤ（ランフラットタイヤ）１は通常の空気入りタイヤと同様にキャップトレッド２、ベルト３、カーカス４、インナーライナー５、サイドトレッド６、ビードフィラー７、ビード８などから構成されるが、これに加えて、断面三日月形状のサイド補強層を含み、また従来のランフラットタイヤのようにサイド部にサイドウォール１０及びリムクッション１１が含まれる。
このようなサイド補強タイプのランフラットタイヤ１がパンクしてゼロ圧で走行するとき、カーカス４には引張り、サイド補強層９には圧縮の力が加わり、自動車の車重を支えている。この状態で走行するとサイド補強層に大きな歪が加わって発熱し、カーカスコード及びサイド補強層の強度が徐々に下がってくる。強度が下ると、歪が更に大きくなり、更に発熱するという悪循環に陥り、最終的にはタイヤが破壊する。
ランフラットタイヤ１のランフラット走行距離を延ばすためには、初期のタイヤの撓みを抑えるか、あるいはタイヤ部材ゴムの発熱性を低くして、熱の発生を一定以下にすることが重要である。このとき、同じタイヤでも、夏場は走行距離が短く、冬は長くなるというデータがあり、走行時の気温も影響している。つまり、発生した熱を走行中のサイドウォール部１０にあたる外気で冷却することによっても走行距離を延ばすことができる。また、ビード部８のうちホイールリムフランジと接触している部分において、タイヤからホイール側への熱の移動を促進させることで、タイヤの温度上昇を抑制することもできる。
従って、サイドウォール部１０の表面からの放熱を促進するためには、サイドウォール部１０を構成するゴム部材の熱伝導率を上げて、サイド補強層ゴム９から発生した熱をより早く外部表面に移動させて発散させてしまうことが有効である。また、サイドウォール部１０の表面積を大きくして、放熱効率を上げることも有効である。更に、ビート部８のホイールリムフランジと接触している部分のゴムの熱伝導率を上げることによって、発生した熱をビード部８からホイール側へすばやく移動させて放熱させる方法も有効である。
上記の熱伝導率を上げる方法には、単純に熱伝導率の大きい材料、例えば金属や金属化合物などの材料をゴムに配合することが考えられるが、これらの材料は、多量に配合するとゴム物性を悪化させてしまうという問題がある。従って、本発明では、ゴム材料物性を損なうことなく、熱伝導率を大幅に上げる方法を鋭意検討した結果、タイヤ用ゴムにアセチレンを原料とするカーボンブラックを配合することが最も有効であることを見出した。
前記アセチレンを原料とするカーボンブラック（アセチレンブラック）は公知の材料であり、従来から乾電池電極、タイヤ加硫用ブラダーなどに使用されている。本発明でもこれらのアセチレンブラック、例えば炭素網平面が層状に重なったグラファイト結晶構造の平均厚さＬｃが２０〜５０オングストロームで、ＤＢＰ吸油量が１５０〜４００ｃｍ３／１００ｇのものを用いることができる。具体的には電気化学工業、昭和電工などから市販されているアセチレンブラックを使用することができる。
本発明に従えば、このアセチレンを原料とするカーボンブラック（アセチレンブラック）は、ゴム１００重量部に対し、約１０重量部配合することにより、熱伝導率を約０．０５ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃程度増大させることができる。一般的なカーボンブラックでは、配合量１０重量部当たりの熱伝導率の上昇は０．０２３〜０．０３ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃程度であり、また、金属化合物の場合には、熱伝導率は、ゴム１００重量部当りの配合量１０重量部当り、酸化亜鉛では約０．０１８ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃、酸化マグネシウムでは約０．０２６ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃上昇する。しかしながら、これらの材料の配合では、上述の如く、熱伝導率の向上率がアセチレンを原料とするカーボンブラックより劣る上に、比重が大きいため重量増が問題となるランフラットタイヤ用として使用するのは実用上好ましくない。
本発明のゴム組成物におけるアセチレンブラックの配合量は、ゴム組成物としての熱伝導率が０．３ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃以上、好ましくは０．３３ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃以上となるような量であれば、ランフラット走行距離を延ばすことができる。そのために必要なアセチレンブラックの配合量は、本発明のゴム組成物における配合ゴム合計量１００重量部に対して、１０〜１００重量部であり、好ましくは２０〜７０重量部である。この配合量が少な過ぎると、所望の熱伝導率を得ることができず、また、多過ぎると、ゴムが硬くなり過ぎるためサイドウォール１０用のゴムに必要な柔軟性や耐候性といった性能を損ない、更には転がり抵抗の増加を招くので好ましくない。
本発明に従ったゴム組成物をタイヤのサイドウォール部１０の少なくとも一部に用いる場合に、好ましくは図１に示すように、タイヤの高さをＨとしたとき、少なくとも高さ０．５Ｈ〜０．７Ｈ、更に好ましくは０．４Ｈ〜０．８Ｈの部位の表面積を、例えば図３の１２で示すような適当な表面パターン形状にすることによりタイヤの回転軸方向の投影面積に対して１．２倍以上、更に好ましくは１．４倍以上の表面積にすると、走行中の発熱を外気により効果的に放散させることができ、タイヤのランフラット性能を大巾に向上させることができる。表面のパターン形状は表面積を大きくする形状であれば特に限定されるものでなく、例えば蛇腹上の波形（図２参照）でもよいし、その他ゴルフ球の表面に見られるディンプル状の凹みやダイヤ形、凸形などでもよい。
本発明に係るゴム組成物は、前記したように、アセチレンブラックの配合により従来の一般的なカーボンブラックを配合したゴム組成物よりも一層大きい熱伝導性を有し、良好な熱放散性を示すことから、特に発熱性が問題となるタイヤ部材に有効に使用することができる。
本発明のゴム組成物において使用するゴム成分には、その用途との関連で各種ゴム成分を用いることができ、特に、本発明の空気入りタイヤ用ゴム成分としては、例えば天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、各種スチレン−ブタジエン共重合体ゴム（ＳＢＲ）、各種ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム（ＮＢＲ）などのジエン系ゴム、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（ＣＩＩＲ又はＢＩＩＲ）、エチレン−プロピレン共重合体ゴム（ＥＰＭ又はＥＰＤＭ）などを単独で、あるいは任意のブレンドとして使用することができる。
本発明に従えば、前述の如く少なくとも１種類のゴム成分の合計１００重量部に対し、アセチレンを原料とするカーボンブラック（アセチレンブラック）１０〜１００重量部、好ましくは２０〜７０重量部を配合して、熱伝導率を０．３ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃以上、好ましくは０．３３ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃以上、更に好ましくは０．３５〜０．６ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃としたゴム組成物を少なくともタイヤの一部に用いることによって、本発明の目的を達成することができる。この組成物は、例えばサイドウォール部１０のカーカス層４とインナーライナー層５の間にランフラット性を付与する断面三日月形状のサイド補強層９を配置した空気入りタイヤ（ランフラットタイヤ）のサイドウォール部１０の少なくとも一部及び／又はビード部８の少なくともタイヤホイールリムフランジに接触する部分に用いることができる。この場合はサイドウォール部１０及び／又はビード部８の残りの部分は従来のゴムで構成することができ、そのような構成は例えば以下のようにして作製することができる。
即ち、タイヤ成形ドラムに、インナーライナー５、サイド補強層９、カーカス４を順に巻きつけ、ビード８を打ち込んでカーカスをターンナップし、次いでサイドトレッド６を巻きつける。別に、例えば、２枚のベルト３、キャップトレッド２を円環状に成形し、これらを一体化する。更にキャップトレッド部２とサイドウォール部１０とはこれらを積層加硫することによって一体化させることができ、サイドウォール部１０とリムクッション１１とは一体押出成形する。
本発明に従った空気入りタイヤ（ランフラットタイヤ）の前記断面三日月形状のサイド補強層ゴム９は５０％モジュラスが好ましくは３．０〜１０ＭＰａ、更に好ましくは４．０〜１０ＭＰａで、ｔａｎδ（６０℃）が好ましくは０．１以下、更に好ましくは０．０１〜０．０８である。
前記断面三日月形状のサイド補強層ゴム９は、好ましい態様（Ａ）ではポリブタジエンゴム４０重量部以上、更に好ましくは４０〜７０重量部と、（Ｂ）共役ジエン単位の含有量が３０重量％以下、更に好ましくは５〜２５重量％のエチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系高飽和共重合体ゴム（例えばアクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン−イソプレン共重合体ゴム、アクリロニトリル−イソプレン共重合体ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン−（メタ）アクリレート共重合体ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン−（メタ）アクリル酸共重合体ゴムなどの水素添加物）１００重量部に、エチレン性不飽和カルボン酸の金属塩（例えば（メタ）アクリル酸亜鉛）２０〜１２０重量部、更に好ましくは３０〜１００重量部を配合した組成物５〜４０重量部、更に好ましくは１０〜３５重量部と、（Ｃ）ＢＥＴ比表面積が７０ｍ２／ｇ以下、更に好ましくは３０〜６０ｍ２／ｇのカーボンブラック（Ｃ）を、（Ｂ）＋（Ｃ）＝２０〜７０重量部、更に好ましくは３０〜７０重量部となるように配合して、有機過酸化物で架橋させたものを用いると、ランフラットタイヤの耐久性を維持したまま軽量化が達成できるので好ましい。前記有機過酸化物としては、通常のゴムの過酸化物加硫に使用されているものを使用することができる。例えば、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−モノ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、α，α′−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ−ｍ−イソプロピル）ベンゼンなどが挙げられる。これらの有機過酸化物は、１種又はそれ以上を使用し、ゴム１００重量部に対して０．２〜１０重量部、更に好ましくは０．２〜６重量部配合することが好ましい。
本発明の好ましい態様ではサイドウォール部ゴムに含まれるカーボンブラックの平均ヨウ素吸着量Ｘ（ｍｇ／ｇ）の、断面三日月形状のサイド補強層ゴムに含まれるカーボンブラックの平均ヨウ素吸着量Ｙ（ｍｇ／ｇ）に対する比Ｘ／Ｙが１．５以上、更に好ましくは１．７〜４．０であると、サイド補強層からの発熱を抑えかつサイドウォール部表面からの放熱効果を上げることができ、耐久性を大幅に改良できるので好ましい。
本発明のゴム組成物には、前記必須成分に加えて、他にカーボンブラックやシリカ等の補強剤、加硫又は架橋剤、加硫又は架橋促進剤、各種オイル、老化防止剤、充填剤、着色材、軟化剤、可塑化剤等のタイヤ用又は一般のゴム組成物用に配合される各種配合剤及び添加剤を配合することができ、これら配合剤、添加剤の配合量も、本発明の目的に反しない限り、一般的な配合量とすることができる。
【実施例】  以下、標準例及び実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことは言うまでもない。
標準例及び実施例１〜９
以下の表Ｉに示すサイドウォール部材及びリムクッション部材のゴム配合ａ〜ｅ並びに表ＩＩに示すゴム配合ｆ〜ｊからなる試験サンプルを作製し、先ずその各ゴム組成物の材料物性を測定した。
サイドウォール及びリムクッション用試験ゴム組成物の調製
表Ｉにおいて硫黄及び加硫促進剤を除く各配合成分を１．８リットルの密閉型ミキサーで３〜５分間混練し、１６５±５℃の温度に達したときに放出したマスターバッチに、硫黄と加硫促進剤を８インチのオープンロールで混練してゴム組成物を得た。これを以下の方法で試験し、結果を表Ｉに示した。
１）  ＪＩＳ硬度：上記ゴム組成物を１５ｃｍ×１５ｃｍ×０．２ｃｍの金型中において１６０℃で２０分間プレス加硫して試験片（ゴムシート）を作製し、ＪＩＳ  Ｋ６２５０に準じて、デュロメーターＡ硬さを測定した。
２）  熱伝導率：上記ゴム組成物を１５ｃｍ×１５ｃｍ×１ｃｍの金型中において１６０℃で２０分間プレス加硫して試験片（ゴムシート）を作製し、昭和電工製、迅速熱伝導率計Ｓｈｏｔｈｅｒｍ  ＱＴＭ−ＤＩＩにて、熱伝導率を測定した。
３）  平均ヨウ素吸着量：ゴム組成物に配合するそれぞれのカーボンブラックについて、ＪＩＳ  Ｋ６２１７の第６項に従って測定し、この値の平均値をカーボンブラックの配合比率に従って算出した。
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表Ｉの結果から明らかなように、本発明に従ってアセチレンを原料とするカーボンブラックを配合した配合ｂ，ｃ及びｅゴム組成物では、従来のカーボンブラックを配合した配合ａ及びｄに比して、その硬度が低く維持された上で、熱伝導率が大きくなる。
サイド補強層用試験ゴム組成物の調製
表ＩＩにおいて硫黄及び加硫促進剤を除く各配合成分を１．８リットルの密閉型ミキサーで３〜５分間混練し、１６５±５℃の温度に達したときに放出したマスターバッチに、硫黄と加硫促進剤を８インチのオープンロールで混練してゴム組成物を得た。これを以下の方法で試験した。
１）  ５０％モジュラス（ＭＰａ）：ＪＩＳ  Ｋ６２５１に従って測定
２）  ｔａｎδ（６０℃）：東洋精機製の粘弾性スペクトロメータを用い、伸長変形歪率１０±２％、振動数２０Ｈｚの条件で測定
３）  平均ヨウ素吸着量Ｙ（ｍｇ／ｇ）：表Ｉの試験法に同じ
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標準例１及び実施例１〜９
上記配合ａ〜ｅ及び配合ｆ〜ｊのゴム組成物からなるサイドウォール部材及びリムクッション部材並びにサイド補強層ゴム部材を得、これをタイヤサイズ２３５／４５ＺＲ１７のタイヤの所定部位に配置したグリーンタイヤを作製し、これを所定の金型中で加硫成形して、図２又は３に示すような試験タイヤとし、以下のランフラット耐久性試験に供した。
耐久性試験法
１）  ランフラット走行距離：各試験タイヤをリムサイズ１７×８ＪＪのリムに組み付けた後、後輪駆動の排気量２．５リットルの試験車の前輪右側に装着した。空気圧２３０ｋＰａにて楕円径の周回コースを９０ｋｍ／ｈの速度で２周予備走行を行い、その後バルブのコアを抜き、空気圧ゼロの状態で９０ｋｍ／ｈの速度で反時計回りに走行し、テストドライバーがタイヤ故障による異常振動を感じ、走行を中止するまでの距離を測定した。標準例を１００とする指数で表示し、この数値が大きい程ランフラット耐久性が優れている。
結果を表ＩＩＩに示す。
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表ＩＩＩの結果から明らかなように、タイヤのサイドウォールゴム及び／又はリムクッションゴム又はサイド補強層ゴムに、所定のアセチレンを原料とするカーボンブラックを配合したゴム組成物を使用したものは、ランフラット耐久性が向上し、更にそのサイドウォール表面に図３に示すような凹凸のパターン１２をつけたものは、一層ランフラット耐久性が著しく向上している。
標準例１は従来のサイドウォールゴムを用いた例でこのタイヤのランフラット走行距離を基準とする。
実施例１はサイドウォールをアセチレンブラック配合ゴムに置き換えたものでランフラット走行距離が伸びた。実施例２はサイドウォール表面に凹凸のパターンをつけたものでさらに走行距離が伸びた。実施例３は熱伝導率をさらに向上させた例で基準タイヤの２倍以上走行できた。実施例４はサイドウォールに加え、リムクッションの熱伝導率を向上させた例でさらに走行距離が伸びた。
実施例５はサイド補強層ゴムの５０％モジュラスを３倍以上とした場合の例、実施例６はサイド補強層ゴムに水素化ＮＢＲ／ＺｎＭＡ複合体を用いた場合の例、実施例７はサイド補強層ゴムの水素化ＮＢＲ／ＺｎＭＡ複合体の配合量を増やした場合の例、実施例８はサイド補強層ゴムのカーボンのヨウ素吸着量をさらに小さくしてＸ／Ｙの比率を上げた場合の例、そして実施例９は実施例７のゴムの組み合わせに、さらにサイド表面に凹凸のパターンをつけた例で、それぞれ、標準例１に比べて走行距離が大幅に伸びた。
【産業上の利用可能性】  本発明に係るゴム組成物は、アセチレンブラックの配合により、熱伝導率が高く、従って放熱効果に優れ、これをサイドウォール部やビード部の少なくとも一部の部材に用いた場合に、ランフラット性能、特にタイヤの耐久性が極めて大きくなるという効果を奏するので、特に、ランフラットタイヤのサイドウォール部材及びリムクッション部材として使用するのに極めて有用である。
符号の一覧表
１…空気入りタイヤ（ランフラットタイヤ）
２…キャップトレッド
３…ベルト
４…カーカス
５…インナーライナー
６…サイドトレッド
７…ビードフィラー
８…ビード
９…三日月形状のサイド補強層
１０…サイドウォール
１１…リムクッション
１２…表面パターン形状
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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