(57)【要約】【解決手段】気相成長炭素繊維を配合してなるカーカス被覆用ゴム組成物及びこのゴム組成物の硬化物にてカーカスコードが被覆された被覆カーカスを備える空気入りタイヤ。【効果】空気入りタイヤにおいて高い機械的特性と共に高い異方性が要求されるカーカス被覆材の形成に有用なカーカス被覆用のゴム組成物を提供することができ、また、このゴム組成物の硬化物をカーカス被覆材に適用することにより、耐久性と操縦安定性に優れた空気入りタイヤを提供することができる。【選択図】図１
2007211194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジエン系ゴムと気相成長炭素繊維とを配合してなることを特徴とするカーカス被覆用ゴム組成物。
【請求項２】
上記気相成長炭素繊維の配合比がジエン系ゴム１００質量部に対して１〜８０質量部であることを特徴とする請求項１記載のカーカス被覆用ゴム組成物。
【請求項３】
請求項１又は２記載のカーカス被覆用ゴム組成物の硬化物にてカーカスコードが被覆された被覆カーカスを備えることを特徴とする空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤにおいて高い機械的特性と共に高い異方性が要求されるカーカス被覆材の形成に有用なカーカス被覆用のゴム組成物、及びこのゴム組成物の硬化物をカーカス被覆材に適用した耐久性と操縦安定性に優れた空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気入りタイヤを構成する各部には種々のゴムが用いられているが、なかでもタイヤの骨格であるカーカスを被覆するゴムには、高い機械的特性と共に高い異方性が求められる。
【０００３】
従来、縦方向と横方向（例えば、ロール押し出し成形時のロール方向と、ロール方向と直交する方向）のモジュラスが大きく異なる応力異方性を有するゴム硬化物を与えるゴム組成物として、ナイロン、ポリエステル、ビニロンなどの短繊維を配合したゴム組成物が知られている。
【０００４】
例えば、特開昭５９−４３０４１号公報（特許文献１）には、ゴムとそれに埋封したナイロン繊維が、ノボラック型フェノールホルムアルデヒド系樹脂の初期縮合物を介してグラフト結合する強化ゴム組成物が記載されている。しかしながら、このゴム組成物では、ゴム、ナイロン繊維の混練物に樹脂硬化剤を配合し、ゴムの中で硬化させるため、ナイロン繊維とゴムとのグラフト結合の調節が難しく、また、使用できるゴムも限定され、その上、ナイロン繊維含量の少ないゴム組成物しか得ることができなかった。そのため、このゴム組成物からは、十分な異方性を有するゴム硬化物を得ることができない。
【０００５】
これを解決するために、特公平３−４９９３２号公報（特許文献２）には、芳香族ポリアミドパルプ短繊維とフェノール系樹脂をゴムに混練することにより短繊維補強と樹脂補強を行い、これらによって高弾性率化と共に高い異方性を達成できるゴム組成物が記載されている。しかしながら、このゴム組成物では、ゴム分子と芳香族ポリアミドパルプ短繊維とが直接結合していないので、補強効率が低く、更に短繊維自体がゴム中での破壊核として作用し、ゴムの疲労耐久性とクリープ性を著しく低下させる欠点を有し、また、パルプ状の繊維をバンバリーミキサー等の混練機を用いてゴム中に分散させるため、分散レベルが極めて低く、ある量を超えると短繊維の配合量に対する補強効果が低下し、更に増量されると、混練、押出しが極めて困難となる欠点を有している。
【０００６】
そのため、異方性を有するゴムにおいて目的の弾性率を得るためには、短繊維配合ゴムにカーボンブラック、ノボラック型フェノール樹脂を添加することが考えられたが、カーボンブラックやノボラック型フェノール樹脂を添加することにより、ゴムの粘度が大幅に増大し、混練り、シート化、熱入れ、押出しなどの各工程にて、作業が極めて難しくなるばかりでなく、短繊維が所望する方向に配列し難くなり、短繊維を配合する効果が大幅に低下してしまうという欠点があった。
【０００７】
更に、ゴムの作業性、加工性を改善するという観点から考えれば、従来手法として、オイル、樹脂などの軟化剤を用いることが考えられるが、これらを用いると、軟化により粘度が低下し、短繊維が所望する方法に配列しやすくなるものの、従来のゴムと同様に軟化剤添加による弾性率の低下、発熱性の悪化を避けることができず、従って、所望する物性のゴム組成物が得られないという問題がある。
【０００８】
なお、この発明に関連する先行技術文献情報としては以下のものがある。
【０００９】
【特許文献１】特開昭５９−４３０４１号公報
【特許文献２】特公平３−４９９３２号公報
【特許文献３】特開平１−２８７１５１号公報
【特許文献４】特開平１−２８９８４３号公報
【特許文献５】特開平１−２８９８４４号公報
【特許文献６】特開平２−３０２４５２号公報
【特許文献７】特開２００４−２８５２９４号公報
【特許文献８】特開平７−３０９９７４号公報
【特許文献９】特開平９−２２０９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、カーカス被覆用として高い機械的特性と共に高い異方性を有する硬化物を与えるゴム組成物、及びこのゴム組成物の硬化物をカーカス被覆材に適用した耐久性と操縦安定性に優れた空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、ジエン系ゴムと気相成長炭素繊維とを配合したゴム組成物が高い機械的特性と共に高い異方性を有する硬化物を与えるゴム組成物となり、このゴム組成物の硬化物をカーカス被覆材に適用した空気入りタイヤが耐久性を犠牲にすることなく操縦安定性に優れたものとなることを見出し、本発明をなすに至った。
【００１２】
従って、本発明は、下記のカーカス被覆用ゴム組成物及び空気入りタイヤを提供する。
［請求項１］  ジエン系ゴムと気相成長炭素繊維とを配合してなることを特徴とするカーカス被覆用ゴム組成物。
［請求項２］  上記気相成長炭素繊維の配合比がジエン系ゴム１００質量部に対して１〜８０質量部であることを特徴とする請求項１記載のカーカス被覆用ゴム組成物。
［請求項３］  請求項１又は２記載のカーカス被覆用ゴム組成物の硬化物にてカーカスコードが被覆された被覆カーカスを備えることを特徴とする空気入りタイヤ。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、空気入りタイヤにおいて高い機械的特性と共に高い異方性が要求されるカーカス被覆材の形成に有用なカーカス被覆用のゴム組成物を提供することができ、また、このゴム組成物の硬化物をカーカス被覆材に適用することにより、耐久性と操縦安定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】
【００１４】
以下、本発明につき、更に詳しく説明する。
本発明のゴム組成物は、ジエン系ゴムと気相成長炭素繊維とを配合してなるものである。また、本発明の空気入りタイヤは本発明のゴム組成物の硬化物にてカーカスコードが被覆された被覆カーカスを備えるものである。
【００１５】
空気入りタイヤにおいて、タイヤの骨格であるカーカスを被覆するゴムには、高い機械的特性と共に高い異方性が求められる。タイヤの部位において高い異方性が求められるのは、タイヤの操縦安定性を、乗心地性能や耐久性能などのタイヤ性能を犠牲にすることなく改良するためには、選択的入力にのみ高弾性率を発現させる必要があるという理由によるものであるが、本発明のゴム組成物の硬化物は、これら部位において要求される反発弾性を維持しつつ、高い応力異方性を有するものとなることから、本発明のゴム組成物を用いて、空気入りタイヤのカーカスの被覆材を構成することにより、高い性能、特に、耐久性と操縦安定性に優れた空気入りタイヤを得ることができる。
【００１６】
本発明のゴム組成物の硬化物をカーカス被覆材に適用した空気入りタイヤとしては、例えば、図１に示されるようなものが挙げられる。図１は空気入りラジアルタイヤの幅方向の断面図であり、このタイヤ１は、コード方向がタイヤのラジアル方向であるカーカスコードと、カーカスコードを被覆するカーカス被覆材とからなる被覆カーカス２を備え、この被覆カーカス２は上記断面Ｕ字状にタイヤの回転方向全周に亘って設けられており、被覆カーカス２の上記断面における両末端部はタイヤの回転方向全周に亘って設けられた左右一対のビードワイヤ３，３、及びそのタイヤの回転径方向外側に隣接してタイヤの回転方向全周に亘って配置された左右一対のビードフィラー４，４を包み込むようにタイヤの幅方向外側に折り返されている。また、被覆カーカス２の外周面外方近傍には、２層のスチールベルト５，５がタイヤの回転方向全周に亘って設けられ、更にその外側にはタイヤ踏面部となるトレッドゴム６がタイヤの回転方向全周に亘って設けられている。更に、被覆カーカス２のタイヤの幅方向両外側面上にはサイドゴム７，７、被覆カーカス２の内面（内周面及び内側面）上にはインナーライナーゴム８、被覆カーカス２両末端部のタイヤ回転軸側近傍には左右一対のチェーファゴム９，９が各々タイヤの回転方向全周に亘って設けられている。
【００１７】
そして、本発明のゴム組成物の硬化物が、上記被覆カーカス２のカーカスコードを被覆するカーカス被覆材として用いられている。なお、図１ではラジアルタイヤの例を示したが、これに限定されるものではなく、本発明は、例えばバイアスタイヤも対象とすることもできる。
【００１８】
このような空気入りタイヤのカーカス被覆材を与える本発明のゴム組成物には、基材となるジエン系ゴムと、気相成長炭素繊維が配合される。
【００１９】
ジエン系ゴムとしては、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種を単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
【００２０】
気相成長炭素繊維としては、市販品を使用し得、例えば、ＶＧＣＦ（昭和電工（株）製）等が挙げられる。また、本発明においては、気相成長炭素繊維の直径が１μｍ以下、好ましくは１ｎｍ〜１μｍ、更に好ましくは１０ｎｍ〜０．２μｍのものを用いることが好ましく、アスペクト比（長さ／直径）が５〜１，０００、特に１０〜５００のものを使用することが好ましい。なお、気相成長炭素繊維の配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対して１〜８０質量部、特に３〜５０質量部であることが好ましい。気相成長炭素繊維の配合量が多すぎると不分散を生じ、破壊強度が低下する場合があり、少なすぎると弾性率の異方性を示さない場合がある。
【００２１】
本発明のゴム組成物には、更に、常法に従い、硬化物として使用するカーカス被覆材に要求される物性に合わせて、必要に応じて硫黄、有機硫黄化合物等の加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、充填剤、老化防止剤、軟化剤、分散剤等の添加剤を、本発明の効果を損なわない程度に常用量の範囲内で添加することが可能である。
【００２２】
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等の加硫促進剤などを挙げることができる。
【００２３】
また、加硫を促進する観点から、亜鉛華、脂肪酸等の加硫促進助剤を配合することができる。脂肪酸としては飽和，不飽和あるいは直鎖状、分岐状のいずれの脂肪酸であってもよく、脂肪酸の炭素数としても特に制限されるものではないが、例えば炭素数１〜３０、好ましくは１５〜３０の脂肪酸、より具体的にはシクロヘキサン酸（シクロヘキサンカルボン酸）、側鎖を有するアルキルシクロペンタン等のナフテン酸、ヘキサン酸、オクタン酸、デカン酸（ネオデカン酸等の分岐状カルボン酸を含む）、ドデカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、オクタデカン酸（ステアリン酸）等の飽和脂肪酸、メタクリル酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸等の不飽和脂肪酸、ロジン、トール油酸、アビエチン酸等の樹脂酸などが挙げられる。
【００２４】
更に、充填剤としては、カーボンブラックが例示され、具体的には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る。また、充填剤としてカーボンブラックの他に、ホワイトカーボン、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、タルク等の無機充填剤、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、ロジン誘導体等の有機充填剤などを挙げることもできる。充填剤の配合量は、ジエン系ゴム１００質量部に対して好ましくは１００質量部以下、より好ましくは１０〜７０質量部である。
【００２５】
本発明の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なく、全ての成分原料を一度に配合して混練してもよいし、２段階或いは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、バンバリーローター等の公知の混練機を用いることができる。
【００２６】
なお、このように各成分を配合して得たゴム組成物を加硫する際の条件としては、通常の加硫条件を採用することができる。また、被覆カーカスの形状及び構造（即ち、カーカスコードの形状及び構造、並びにカーカスコードを被覆する被覆材の形状及び構造）、カーカスコードへの被覆材の被覆成形方法は、従来公知の形状、構造及び方法を採用することができる。
【実施例】
【００２７】
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、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００２８】
［比較例１、実施例１〜３］
表１に示す配合にて各原料成分を配合し、バンバリー型ミキサーを使用して混練することにより未加硫のゴム組成物を得た。このゴム組成物を硬化させて得た硬化物について、下記のように物性を評価した。結果を表１に併記する。
【００２９】
Ｍ５０異方性
ロール押出により成形したゴムシートについて、シートのロール押出方向の５０％モジュラス（Ａ）と、ロール押出方向と直交する方向の５０％モジュラス（Ｂ）とを測定し、これらの比（Ａ／Ｂ）をＭ５０異方性とした。
反発弾性
ＪＩＳ  Ｋ  ６３０１に準拠して測定し、比較例１の測定値を１００としたときの比率で表記した。
【００３０】
また、この未加硫のゴム組成物を、２本撚り１，５００デニールのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）コードに約１ｍｍの厚さに被覆して、これを図１に示される被覆カーカス２として適用したサイズ２０５／６５Ｒ１５の空気入りラジアルタイヤを製造した。製造された空気入りラジアルタイヤについて、操縦安定性、乗心地性および耐久性を下記のように評価した。結果を表１に併記する。
【００３１】
操縦安定性
試験タイヤを車輌（国産ＦＦ２０００ｃｃ）に装着し、速度４０〜１２０ｋｍ／時、直進、レーンチェンジの条件にて実車走行を行ない、ドライバーのフィーリングにより操縦安定性を評価した。評価は１０点を満点として行なった。
【００３２】
乗心地性
操縦安定性のときと同様の車輛にて、速度４０〜８０ｋｍ／時で良路、継ぎ目路及び悪路の実車走行を行ない、ドライバーのフィーリングにより乗心地性を評価した。評価は１０点を満点として行なった。
【００３３】
耐久性
耐久ドラム試験を実施した。試作タイヤを２５℃±２℃の室内中でＪＩＳ規格の最大空気圧に調整した後、２４時間放置後、空気圧の再調整を行ない、ＪＩＳ規格の最大荷重の２倍荷重をタイヤに負荷し、直径約１．７ｍのドラム上で速度６０ｋｍ／時で走行させた。故障なしで、５万ｋｍを走行したものを完走とした。
【００３４】
【表１】
2007211194.tif 000003
【００３５】
気相成長炭素繊維：昭和電工（株）製  ＶＧＣＦ−Ｒ（直径１５０ｎｍ、アスペクト比１０〜５００）
老化防止剤：大内新興化学工業（株）製  ノクラック６Ｃ
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製  ノクセラーＤＺ
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の空気入りタイヤの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  空気入りタイヤ
２  被覆カーカス
３  ビードワイヤ
４  ビードフィラー
５  スチールベルト
６  トレッドゴム
７  サイドゴム
８  インナーライナーゴム
９  チェーファゴム
【図１】
2007211194.tif 000004