(57)【要約】【課題】サイドウォール部がカット損傷を受けた後も、タイヤ内面に向かって進行するかかる傷の成長が有利に抑制される、耐カット性の高い空気入りタイヤを提供できるサイドウォール用ゴム組成物、及び、耐カット性の高いサイドウォール部を備える空気入りタイヤの提供。【解決手段】中空微粒子を含有する空気入りタイヤのサイドウォール用ゴム組成物であって、該中空微粒子は、該ゴム組成物中において、３体積％以上３０体積％以下の割合で存在し、最頻粒子径が１μｍ以上１００μｍ以下であり、粒度分布ｉｎｄｅｘが１．７０以下であることを特徴とする空気入りタイヤのサイドウォール用ゴム組成物、及びそれをサイドウォール部に適用した空気入りタイヤである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空微粒子を含有する空気入りタイヤのサイドウォール用ゴム組成物であって、
該中空微粒子は、該ゴム組成物中において、
３体積％以上３０体積％以下の割合で存在し、
最頻粒子径が１μｍ以上１００μｍ以下であり、
粒度分布ｉｎｄｅｘが１．７０以下である
ことを特徴とする空気入りタイヤのサイドウォール用ゴム組成物。
【請求項２】
前記中空微粒子はガラスを主成分とする、請求項１に記載の空気入りタイヤのサイドウォール用ゴム組成物。
【請求項３】
請求項１または２に記載の空気入りタイヤのゴム組成物をサイドウォール部に適用した空気入りタイヤ。
【請求項４】
サイドウォール部の最厚部分における本発明のゴム組成物を用いたサイドゴムの厚さが、同部分におけるインナーライナーとカーカスプライの厚さの和よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気入りタイヤのサイドウォール用ゴム組成物及びそれを用いた空気入りタイヤに関し、特には、空気入りタイヤのサイドウォール部の耐カット性を向上させることが可能なゴム組成物、及び該ゴム組成物をサイドウォール部に用いた空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、タイヤの外皮のうち、クラウン部は特に厚いトレッドゴムやベルトを具えることにより保護されているが、サイドウォール部はそのような保護部材がなく、カット損傷を受けることにより空気洩れに至る可能性が高いことが知られている。カット損傷及びそれによる空気洩れの防止対策として、従来様々な試みがなされてきているものの、いずれも満足する結果を得ることができていない。
【０００３】
それらの試みのうちの第一の例として、特開昭４７−６５１号公報は、タイヤのサイドウォール部におけるカーカス層の外側に繊維材質の補強コード層を設けることにより、貫通や切断に対する抵抗性の増加を達成できたことを開示している。しかしながら、かかる対策では、カット損傷が発生すること自体に対してはある程度の効果を上げることができるものの、一旦カット損傷が発生した場合には、その損傷の成長進行を抑制することができない上、補強コード層の端部からセパレーションが発生し易いという問題がある。
【０００４】
次に、第二の例として、特公昭４５−４０４８３号公報は、タイヤのサイドウォール部におけるカーカス層の内側に厚いゴム層を配置することにより、サイドウォール部の外傷を受けやすい性質を補償及び補強できたことを開示している。しかしながら、かかる対策では、カット損傷を受けた場合に空気洩れに至るまでの時間が延長されることは予想されるものの、カット損傷の成長進行を根本的に抑制することはできず、空気洩れを抑制する性能が十分であるとはいえない。さらには、ゴム層を厚くすれば、ゴム量が増大することにより発熱量も増大し、ビード部及びベルト層の端部の歪が増加し、結果的にタイヤの耐久力が低下することとなり、加えて製造が困難なためにコストアップにもつながる等の問題がある。
【０００５】
更に、第三の例として、特開２００１−２８８３０号公報は、トランスポリブタジエンを含むゴム成分と熱可塑性樹脂からなる短繊維とを配合することにより、亀裂の成長を抑制できるゴム組成物が得られることを開示している。しかしながら、かかる方法は、連続的な屈曲に対するゴム組成物の耐久性を向上させるための方法であり、例えばタイヤの縁石こすれ等により想定される、単発的な衝撃に対するゴム組成物の耐カット性については教示も示唆もしておらず、該耐カット性の向上に関して改善の余地がある。
【０００６】
さらに、近年は、タイヤの省燃費化を達成する目的で、サイドウォール部のゴムの厚み自体を薄くして軽量化する必要性があるため、サイドウォール部の耐カット性をより一層向上させることが課題となっている。一般に、サイドウォール部の厚みは、タイヤの断面高さによって異なるが、軽量化したゴム組成物を用いることで、最大幅を有する位置でのサイドウォール部の厚みを低減することが、省燃費化を達成するためには少なくとも重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭４７−６５１号公報
【特許文献２】特公昭４５−４０４８３号公報
【特許文献３】特開２００１−２８８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上述した従来技術の様々な問題点に鑑み、サイドウォール部がカット損傷を受けた後も、タイヤ内面に向かって進行するかかる傷の成長が有利に抑制される、耐カット性の高い空気入りタイヤを提供できるサイドウォール用ゴム組成物、及び、耐カット性の高いサイドウォール部を備える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】
【０００９】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、所定の態様で中空微粒子を含有するゴム組成物は耐カット性が高いことを見出し、また、該ゴム組成物を空気入りタイヤのサイドウォール部に適用することで、サイドウォール部がカット損傷を受けた後も、タイヤ内面に向かって進行するかかる傷の成長が有利に抑制される、耐カット性の高い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。
【００１０】
即ち、本発明の空気入りタイヤのサイドウォール用ゴム組成物は、中空微粒子を含有し、該中空微粒子は、該ゴム組成物中において、３体積％以上３０体積％以下の割合で存在し、最頻粒子径（Ｍ）が１μｍ以上１００μｍ以下であり、粒度分布ｉｎｄｅｘ（ＰＤＩ）が１．７０以下であることを特徴とする。上記要件を具備することにより、耐カット性の高い空気入りタイヤのサイドウォール用ゴム組成物が得られる。
ここで、「最頻粒子径（Ｍ）」とは、後述する粒度分布における最頻の粒子径（モード径）を指し、「粒度分布ｉｎｄｅｘ（ＰＤＩ）」とは、後述の通り、粒度分布における半値幅（ＦＷＨＭ）を最頻粒子径（Ｍ）で除した値を指す。
【００１１】
本発明の空気入りタイヤのサイドウォール用ゴム組成物の好適例においては、前記中空微粒子はガラスを主成分とする。ガラスを主成分とする中空微粒子は圧縮強度が比較的大きいので、ゴム成分に配合し、混練等の操作が行われた後でも、破壊されない状態でゴム組成物中あるいはゴム組成物の表面に存在することができ、耐カット性をより高めることができる。
ここで、「主成分」とは、その物質中において含有率が最も高い成分を指す。
【００１２】
なお、本発明において、上記の中空微粒子の存在割合（体積％）、最頻粒子径（Ｍ）及び粒径分布ｉｎｄｅｘ（ＰＤＩ）は、完成したタイヤのサイドウォール部にかかるゴム組成物を対象として測定したものであることに留意されたい。
【００１３】
また、本発明の空気入りタイヤは、上記空気入りタイヤのゴム組成物をサイドウォール部に用いたことを特徴とする。上記ゴム組成物をサイドゴムとして用いることにより、耐カット性の高いサイドウォール部を備える空気入りタイヤを提供することができる。
【００１４】
さらに、本発明の空気入りタイヤは、耐カット性の向上と省燃費化の両立の観点から、サイドウォール部の最厚部分における本発明のゴム組成物を用いたサイドゴムの厚さが、同部分におけるインナーライナーとカーカスプライの厚さの和よりも小さいことが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、サイドウォール部がカット損傷を受けた後も、タイヤ内面に向かって進行するかかる傷の成長が有利に抑制される、耐カット性の高い空気入りタイヤを提供できるサイドウォール用ゴム組成物、及び、耐カット性の高いサイドウォール部を備える空気入りタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ゴム組成物中における中空微粒子の最頻粒子径（Ｍ）及び粒度分布ｉｎｄｅｘ（ＰＤＩ）の算出方法を説明するための概念図である。
【図２】本発明の一実施態様における空気入りタイヤのタイヤ幅方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明を詳細に説明する。本発明の空気入りタイヤのサイドウォール用ゴム組成物は、中空微粒子を含有し、該中空微粒子は、該ゴム組成物中において、３体積％以上３０体積％以下の割合で存在し、最頻粒子径（Ｍ）が１μｍ以上１００μｍ以下であり、粒度分布ｉｎｄｅｘ（ＰＤＩ）が１．７０以下であることを特徴とする。
【００１８】
本発明のゴム組成物においては、配合した上記中空微粒子により、ゴム組成物内で極めて均一な細孔径が発現する。このゴム組成物に硬い突起物が突き刺さると、突起物の先端はゴム組成物中の中空微粒子の殻に接触してエネルギーを付与するが、突起物の先端からの入力エネルギーがある値以上になったとき、中空微粒子の殻は割れる。この現象によって、突起物の先端からの入力エネルギーが散逸され、その分ゴム組成物へ付与されるエネルギーが低減される。つまり、中空微粒子を配合したゴム組成物は、配合していないゴム組成物に比べ、亀裂が発生した後においても、中空微粒子の破裂によるエネルギー分散が継続して行われるため、亀裂の進行成長が緩和され、耐カット性が向上すると考えられる。
【００１９】
本発明のゴム組成物中において、前記中空微粒子の存在割合は、３体積％以上３０体積％以下であることが必要であり、７．５体積％以上１５体積％以下であることが好ましい。ゴム組成物中における前記中空微粒子の存在割合が３体積％未満では、中空微粒子の密度が低いため、硬い突起物等の外的物質に由来する入力エネルギーの分散効果が小さく、３０体積％を超えると、ゴム組成物の破断特性が著しく低下するためである。
【００２０】
また、本発明のゴム組成物において、前記中空微粒子の最頻粒子径（Ｍ）は、１μｍ以上１００μｍ以下であることが必要であり、５μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましい。前記中空微粒子の最頻粒子径（Ｍ）が１μｍ未満では、粒子径が小さすぎて中空微粒子１個あたりのエネルギーの分散が小さく、十分に高い耐カット性が得られない場合があり、１００μｍを超えると、ゴム組成物の破断特性が著しく低下するおそれがあるためである。なお、最頻粒子径（Ｍ）を算出するにあたっては、倍率１００倍〜４００倍の実体顕微鏡（キーエンス社製、ＶＨ−６３００）を用い、試験ゴム組成物に対して５００個以上の中空微粒子の直径を測定することにより図１に示すような粒度分布図を作成し、ここで得られた粒度分布における最頻の粒子径を最頻粒子径（Ｍ）とした。
【００２１】
また、本発明のゴム組成物において、前記中空微粒子の粒度分布ｉｎｄｅｘ（ＰＤＩ）は１．７０以下であることが必要であり、１．５０以下であることがより好ましい。前記中空微粒子の粒度分布ｉｎｄｅｘが１．７０を超えている場合、それは混練時にゴム組成物中で比較的多くの中空微粒子が破壊されていることを示し、従って、この場合には十分高い耐カット性が得られない。ここで、粒度分布ｉｎｄｅｘは、図１に示す通り、上述により求めた粒度分布の半値幅（ＦＷＨＭ）と最頻粒子径（Ｍ）を用い、下式（１）から算出される値である。
ＰＤＩ＝（ＦＷＨＭ）／（Ｍ）  ・・・式（１）
【００２２】
前記各条件を満たす中空微粒子としては、特に制限はされず、無機系材料または有機系材料を用いてもよいが、特にガラスを主成分とする中空微粒子を用いることが好ましい。前記ガラスを主成分とする中空微粒子は、比較的大きな圧縮強度を有するので、ゴム成分に配合された後、混練等の操作が行われた場合でも破壊されない状態でゴム組成物中あるいはゴム組成物の表面に存在することができる。本実施形態に用いるガラスを主成分とする中空微粒子としては、例えば、ガラス組成におけるアルカリ金属酸化物質量に対するアルカリ土類金属酸化物の質量の比（アルカリ土類金属酸化物質量／アルカリ金属酸化物質量）を１．２／１〜３．０／１の範囲としたものが好ましく、アルカリ土類金属酸化物及びアルカリ金属酸化物の合わせた質量の少なくとも９７質量％において、ＳｉＯ２が７０質量％〜８０質量％、ＣａＯが８質量％〜１５質量％、Ｎａ２Ｏが３質量％〜８質量％、及びＢ２Ｏ３が２質量％〜６質量％含まれるガラス製中空微粒子が望ましい。また、ガラス製中空微粒子は、米国特許第３，２３０，０６４号明細書または米国特許第３，１２９，０８６号明細書に記載されるものなどの装置において調製することができる。
【００２３】
本発明に使用可能な市販のガラスを主成分とする中空微粒子としては、強度の高い種類のものとして、例えばスコッチライト（住友スリーエム（株）登録商標）Ｓ６０及びＳ３２、並びにマイクロスフェア（松本油脂製薬（株）登録商標） Ｆ１００Ｄを挙げることができる。
【００２４】
本発明のゴム組成物に使用可能なゴム成分としては、天然ゴム（ＮＲ）及び種々の合成ゴムから選択される少なくとも一種が挙げられる。上記合成ゴムの具体例としては、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ、Ｃｌ−ＩＩＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、架橋ポリエチレンゴム、クロロプレンゴム及びニトリルゴム等が挙げられる。これらのゴム成分は、一種単独で用いても良いし、二種以上を混合して用いてもよい。
【００２５】
本発明のゴム組成物は、充填剤を含んでもよい。該充填剤としては、カーボンブラック、シリカ、クレー、タルク、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム等を挙げることができる。これら充填剤の種類としては特に制限されず、従来ゴムの充填剤として慣用されているものの中から任意のものを選択して用いることができる。また、シリカ等の無機充填剤を用いる場合には、シランカップリング剤を併用してもよい。
【００２６】
さらに、本発明のゴム組成物には、前記ゴム成分、カーボンブラック等の充填剤の他、プロセスオイル等の油分、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、軟化剤、酸化亜鉛、オゾン劣化防止剤、着色剤、シランカップリング剤及びステアリン酸等のゴム業界で通常使用されるゴム用配合材料を、本発明の目的を害しない範囲内で適宜選択し配合することができる。これら配合剤は、市販品を好適に使用できる。
【００２７】
本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム組成物をサイドウォール部に適用したことを特徴とする。以下に、図を参照しながら本発明の空気入りタイヤについて説明する。図２は、本発明の一実施態様における空気入りタイヤ１のタイヤ幅方向断面図を示し、２はトレッド部、３はサイドウォール部、４はビード部である。また、ビード部４には、ビードコア５が配設されており、このビードコア５間には、トロイダル状に延びるカーカス６が設けられており、ビードコア５のタイヤ径方向外側には、ビードフィラー７が配設されており、カーカス６のタイヤ内周面には、カーカス６に沿うようにして、インナーライナー８が配設されている。本発明の空気入りタイヤは、前記ゴム組成物をサイドゴムとしてサイドウォール部３に適用し、突起物等の外的物質からのサイドウォール部に対する入力エネルギーを散逸し、該サイドウォール部がカット損傷を受けた後も、タイヤ内面に向かって進行するかかる傷の成長が有利に抑制される。なお、本発明のタイヤは、サイドウォール部に上記ゴム組成物を適用する以外、特に制限は無く、通常の方法で製造することができる。
【００２８】
特に、上記構成において、サイドウォール部３の最厚部分における本発明のゴム組成物を用いたサイドゴムの厚さＷ１が、同部分におけるインナーライナー８とカーカス６の厚さの和Ｗ２よりも小さいことが好ましい（図２参照）。かかる要件を満たすことにより、高い耐カット性を有しつつタイヤの省燃費化をもたらすことができる。
【００２９】
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】
【００３０】
表１の通りに成分を配合し、混練及び成型を行って、中空微粒子を配合してなるゴム組成物を調製した。次に、該ゴム組成物をサイドウォール部に適用して従来法により試験用タイヤ（サイズ：１７５／７０Ｒ１４）を試作し、下記の方法で耐カット性及び破断強度を評価した。それぞれの評価結果を表２に示す。
【００３１】
（１）耐カット性
排気量２リットルの乗用車の左後輪に試験タイヤをサイズ１４−５．５Ｊのリムに組み付け、内圧１５０ｋＰａ、負荷質量をドライバー＋６０ｋｇとし、速度を５０〜８０ｍ／ｈで速度を変化させて走行し、路面に設置した６０ｍｍの突起を乗り越えたときにカットが発生する速度を指数評価した。表中の指数値は、比較例タイヤ１の値をコントロールとして求めたものであり、数値が大きいほど耐カット性が良好であることを示す。
【００３２】
（２）破断強度
上記ゴム組成物から、ダンベル状３号形試験片を打ち抜き、ＪＩＳ  Ｋ６２５１：２０１０に準拠して、該ゴム組成物片の破断強度（単位：ＭＰａ）を測定し、比較例１の破断強度を１００として指数表示した。数値が大きいほど、破断強度が良好であることを表す。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
*1  宇部興産株式会社製「１５０Ｌ」
*2  東海カーボン株式会社製「シーストＦ」
*3  ゴム組成物中における存在割合（体積％）として、表２に示す
*4  日本精蝋製株式会社製、マイクロクリスタリンワックス「オゾエース０７０１」
*5  大内新興化学工業株式会社製、６ＰＰＤ「ノクラック６Ｃ」
*6  大内新興化学工業株式会社製「ノクセラーＤ」
*7  大内新興化学工業株式会社製「ノクセラーＤＭ」
*8  三新化学工業株式会社製「サンセラーＣＭ−Ｇ」
【００３５】
【表２】
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【００３６】
表２から明らかなように、所定の態様で中空微粒子を含有する実施例１〜５のゴム組成物は、比較例に比べて高い耐カット性を有し、また、破断強度も十分に維持されることがわかった。
【符号の説明】
【００３７】
１    空気入りタイヤ
２    トレッド部
３    サイドウォール部
４    ビード部
５    ビードコア
６    カーカス
７    ビードフィラー
８    インナーライナー
【図１】
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【図２】
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