JP2005264114A - ゴム組成物の製造方法、ゴム組成物および空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】粘度を低下させることなくインナーライナーやホワイトカバーのゴムゲージを薄く保持することができるゴム組成物の製造方法、および該製造方法によって得られるゴム組成物、ならびに、該ゴム組成物をインナーライナーあるいはホワイトサイドウォールカバーに用いた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】ハロゲン化ゴムを３５〜８５重量％含有するゴム成分に、酸化亜鉛を分割して混練りすることを特徴とするゴム組成物の製造方法において、前記ゴム組成物が、ゴム成分と、該ゴム成分１００重量部に対する配合量が２〜８重量部である酸化亜鉛とからなり、最初の混練り工程において、全酸化亜鉛の１０〜５５重量％を混練りして１３０〜１６０℃で排出するゴム組成物の製造方法、および得られたゴム組成物をインナーライナーやホワイトサイドウォールカバーゴムに用いた空気入りタイヤ。
【選択図】なし

Description

本発明は、ゴム組成物の製造方法、ゴム組成物および空気入りタイヤに関する。

従来、タイヤのインナーライナーには、空気を透過しにくいブチルゴムが用いられており、これによって、内圧保持性を維持しながらゴムゲージを薄くすることができ、タイヤの軽量化が図られている。また、カーカストッピングゴムとの共加硫性を得るために、ブチルゴムに対する天然ゴムのブレンド、あるいはハロゲン化ブチルゴムの使用もなされている。

しかし、従来のような配合のゴム組成物を用いた場合、加硫中において昇温されることにより、ゴムの粘度が低下し、カーカスコードの熱収縮によるタイヤインナーライナー側へのコードの侵入を防ぎきれず、その結果、カーカスコード断面下端から、インナーライナー表面へのゴムゲージを薄く保つことができないという問題がある。通常のジエン系ゴムであれば、コードの侵入を防止するために、ゴムの圧延加工後、電子線照射することにより、ゴムを半加硫状態にするという方法がよく用いられているが、ブチル系ゴムは、電子線照射によって半加硫状態を得ることはできず、逆に粘度が下がってしまうという性質を有しているため、加硫前からある程度のゴムゲージを設けておく必要があり、タイヤを軽量化することはできなかった。

一方、ホワイトサイドウォールを有する空気入りタイヤにおいて、そのホワイトゴムをカバーする黒ゴム（以下、ホワイトカバーゴムという）として、汚染性の薬品（アロマチックオイル、汚染性老化防止剤など）を含有しないこと、加硫前に貼り付けられたホワイトカバーゴムが加硫後においてもホワイトゴムを完全にカバーしていること、ならびに、加硫後、タイヤの使用に供される際には充分な耐オゾン性や耐屈曲亀裂成長性を有することが要求される。これらの要求を満足させるために、ホワイトカバーゴムには、もともと二重結合の少ないブチルゴムや、主鎖に二重結合を有しないエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）を配合したり、ポリブタジエンゴムを従来配合したりする方法がおこなわれてきた。

しかし、従来のような配合のゴム組成物を用いた場合、加硫中に昇温されることによりゴムの粘度が低下し、そのまま凹凸のあるサイドウォール金型に押しつけられるため、ホワイトカバーゴムゲージが薄い場合、内側のホワイトゴムが露出するという不具合が生じる。また、加硫後発生するスピューの中にホワイトゴムが侵入し、そのスピューを刈り取ったのちにホワイトゴムが露出するという不具合も生じた。そのような不具合を防止するために、加硫前からカバーゴムには一定以上のゲージを設けておかなければならず、前記インナーライナーに用いるゴム組成物と同様に、タイヤを軽量化することができなかった。

特許文献１には、カーカストッピングゴムの製造において、たとえばｐ−メチルスチレン−イソブチレン共重合体の臭素化物を含むゴム成分に酸化亜鉛を分割して混練りすることにより、長期間保管時においても性能が低下しにくいゴム組成物が開示されている。しかしながら、ゴム成分における臭素化物の配合量が少なすぎるため、得られたゴム組成物をインナーライナーに用いてタイヤを製造した場合、耐空気透過性に劣るという問題があった。

特開２０００−２６４０１０号公報

本発明の目的は、ゴム成分としてブチル系ゴムを用いる場合にも、タイヤ製造工程において、ゴムの粘度を低下することなく、インナーライナーやホワイトカバーのゴムゲージを薄く保持することができるゴム組成物の製造方法、および該製造方法によって得られるゴム組成物、ならびに、該ゴム組成物をインナーライナーあるいはホワイトカバーゴムに用いた空気入りタイヤを提供することにある。

本発明は、ハロゲン化ブチルゴムおよび／またはイソブチレンとｐ−メチルスチレンとの共重合体のハロゲン化物を３５〜８５重量％含有するゴム成分に、酸化亜鉛を分割して混練りすることを特徴とするゴム組成物の製造方法において、前記ゴム組成物が、ゴム成分と、該ゴム成分１００重量部に対する配合量が２〜８重量部である酸化亜鉛とからなり、最初の混練り工程において、全酸化亜鉛の１０〜５５重量％を混練りして１３０〜１６０℃で排出する請求項１記載のゴム組成物の製造方法に関する。

本発明は、前記製造方法によって得られるゴム組成物に関する。

また、本発明は、前記ゴム組成物からなるインナーライナーを有する空気入りタイヤに関する。

さらに、本発明は、前記ゴム組成物からなるホワイトサイドウォールカバーゴムを有する空気入りタイヤに関する。

本発明によれば、ゴム成分としてハロゲン化ブチルゴムを特定量用い、酸化亜鉛を分割して混練りすることにより、タイヤ製造工程において、粘度を低下させることなく、インナーライナーやホワイトカバーのゴムゲージを薄く保持することができ、タイヤのさらなる軽量化が可能となる。

本発明のゴム組成物は、ゴム成分および酸化亜鉛からなる。

ゴム成分としては、ハロゲン化ブチルゴムおよび／またはイソブチレンとｐ−メチルスチレンとの共重合体のハロゲン化物を必須成分として含有する。

ハロゲン化ブチルゴムおよび／またはイソブチレンとｐ−メチルスチレンとの共重合体のハロゲン化物のハロゲンの種類としては、塩素あるいは臭素が好ましい。

ハロゲン化ブチルゴムおよび／またはイソブチレンとｐ−メチルスチレンとの共重合体のハロゲン化物のハロゲン含有率は、１．１〜２．２重量％であることが好ましい。ハロゲン含有率が１．１重量％未満では、加硫速度が遅すぎて隣接ゴムとの共加硫性に乏しく、接着力が低下する傾向がある。また、ハロゲン含有率が２．２重量％をこえると、加硫速度が速すぎて加工中にスコーチしてしまう傾向がある。

ハロゲン化ブチルゴムおよび／またはイソブチレンとｐ−メチルスチレンとの共重合体のハロゲン化物のゴム成分中における含有量は、３５重量％以上、８５重量％以下である。

とくに、得られたゴム組成物をインナーライナーとして用いる場合には、ハロゲン化ブチルゴムおよび／またはイソブチレンとｐ−メチルスチレンとの共重合体のハロゲン化物の含有量が６５重量％以上であることが好ましく、７０重量％以上であることがより好ましい。６５重量％未満では耐空気透過性に劣る傾向がある。また、ハロゲン化ブチルゴムおよび／またはイソブチレンとｐ−メチルスチレンとの共重合体のハロゲン化物の含有量が８５重量％以下であることが好ましい。８５重量％をこえると隣接ゴムとの共加硫性に乏しく、接着力が低下する傾向がある。

また、得られたゴム組成物をホワイトカバーゴムとして用いる場合には、ハロゲン化ブチルゴムおよび／またはイソブチレンとｐ−メチルスチレンとの共重合体のハロゲン化物の含有量が３５重量％以上であり、４５重量％以上であることが好ましい。含有量が３５重量％未満ではＥＰＤＭとの相溶性に問題がある。また、ハロゲン化ブチルゴムおよび／またはイソブチレンとｐ−メチルスチレンとの共重合体のハロゲン化物が４５重量％以下であることが好ましく、４１重量％以下であることがより好ましい。４５重量％をこえると、屈曲亀裂成長性に劣る傾向がある。

ハロゲン化ブチルゴム、イソブチレンとｐ−メチルスチレンとの共重合体のハロゲン化物以外のゴム成分としては、天然ゴム、ポリブタジエンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ポリイソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴムなどのジエン系ゴムが用いられる。これらのなかでも、とくに隣接ゴムとの共加硫性の点で、天然ゴムを用いることが好ましく、とくにインナーライナー用ゴム組成物の場合には、天然ゴムのゴム成分中の含有量が１５〜３５重量％であることが好ましい。これらのゴムは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

本発明における酸化亜鉛の配合量は、前記ゴム成分１００重量部に対して２重量部以上、８重量部以下であることが好ましい。

とくに、得られたゴム組成物をインナーライナーとして用いる場合、酸化亜鉛の配合量は、前記ゴム成分１００重量部に対して３重量部以上であることが好ましく、４重量部以上であることがより好ましい。酸化亜鉛の配合量が３重量部未満では適正な加硫速度を得ることが困難となる傾向がある。また、酸化亜鉛の配合量は８重量部以下であることが好ましく、６重量部以下であることがより好ましい。酸化亜鉛の配合量が８重量部をこえると加硫速度が速すぎて加工中にスコーチを起こす傾向がある。

また、得られたゴム組成物をホワイトカバーゴムとして用いる場合、酸化亜鉛の配合量は、前記ゴム成分１００重量部に対して２重量部以上であることが好ましく、２．５重量部以上であることがより好ましい。酸化亜鉛の配合量が２重量部未満では良好な加硫速度を得ることが困難となる傾向がある。また、酸化亜鉛の配合量は４重量部以下であることが好ましく、３．５重量部以下であることがより好ましい。酸化亜鉛の配合量が４重量部をこえると加硫速度が速すぎて加工中にスコーチを起こす傾向がある。

本発明のゴム組成物の製造方法において、酸化亜鉛は、前記ゴム成分に分割して混練りされる。

通常ハロゲン化ブチルゴムを混練りする場合、脱ハロゲンによる炭素−炭素結合を生成するために、加硫剤を混練りする２番目の工程で酸化亜鉛を混練りするのが通常であった。しかし、酸化亜鉛を２番目の混練り工程で全量混練りしても期待する粘度の上昇は発生しない。また、酸化亜鉛の全量から半量を最初の混練り工程で混練りすると加硫反応が進行しすぎ、まともなゴム生地は得られない傾向がある。そこで、本発明では、酸化亜鉛を最初の混練り工程と２番目の混練り工程に特定の割合で分割して混練りする。このような混練り方法で得られるゴム組成物を用いることによって、仕込みのインナーライナーゴムゲージを減じても、ゴムの粘度が低下しないため、タイヤ製造時のボトルネックとなるショルダー部のインナーライナーゴムゲージを薄し、軽量化されたタイヤを製造することが可能である。また、同様に仕込みのホワイトカバーゴムゲージを減じても、タイヤの製造工程上問題となるホワイトゴムの露出やスピューへの侵入が防止され、軽量化されたホワイトサイドウォールタイヤの製造が可能である。

最初の混練り工程における酸化亜鉛の配合量は、全酸化亜鉛の１０重量％以上、さらには２０重量％以上であることが好ましい。最初の混練り工程における酸化亜鉛の配合量が１０重量％未満では練りあがったゴムの粘度が低すぎて、良好なゴム残りゲージを得ることができない傾向がある。また、最初の混練り工程における酸化亜鉛の配合量は、全酸化亜鉛の５５重量％以下、さらには５０重量％以下、とくには３０重量％以下であることが好ましい。酸化亜鉛の配合量が５５重量％をこえると、混練工程中に粘度が上がりすぎて良好なゴム生地が得られない傾向がある。

最初の混練り工程における排出温度は、１３０℃以上、さらには１４０℃以上となるようにすることが好ましい。排出温度が１３０℃未満では期待されるゴム粘度の上昇が得られない傾向がある。また、混練り温度は、排出温度が１６０℃以下、さらには、１５０℃以下となるようにすることが好ましい。排出温度が１６０℃をこえると混練中にスコーチが起こり、良好なゴム生地が得られない傾向がある。

最初の混練り工程における混練り時間は、１．５〜２．０分間であることが好ましい。混練り時間が１．５分間未満では良好な分散が得られない傾向があり、２．０分間をこえるとスコーチが進みすぎて良好なゴム生地が得られない傾向がある。

なお、最初の混練り工程では、前記ゴム成分および酸化亜鉛のほかに、カーボンブラック、シリカまたは炭酸カルシウムなどの補強剤、ステアリン酸、プロセスオイル、老化防止剤、粘着付与剤などのタイヤ用ゴム組成物に一般的に用いられている原料を配合することができる。

２番目の混練り工程では、残りの酸化亜鉛の全てを混練りする。

２番目の混練り工程の混練り温度は、９０〜１１０℃であることが好ましい。混練り温度が９０℃未満では良好な加硫剤の分散が得られず、加硫の均質性が得られない傾向があり、１１０℃をこえるとスコーチングを起こし、良好なゴム生地が得られない傾向がある。

２番目の混練り工程の混練り時間は、２．５〜４．０分間であることが好ましい。混練り時間が２．５分間未満では良好な加硫剤の分散が得られず、加硫の均質性が得られない傾向があり、４．０分間をこえるとスコーチングを起こし、良好なゴム生地が得られない傾向がある。

なお、２番目の混練り工程では、前記酸化亜鉛のほかに、硫黄、加硫促進剤などを配合することができる。

本発明の空気入りタイヤは、本発明の製造方法によって得られたゴム組成物をフィルム状に圧延加工し、空気入りタイヤの最内層のインナーライナー、あるいは、ホワイトサイドウォールのカバーゴムに用いて製造される。これによって、仕込みのインナーライナーあるいはホワイトカバーゴムのゴムゲージを１０％削減しても、通常の混練り方法を用いて従来の仕込みゲージで作製したものと、仕上がり時に同等のゴムゲージを確保できるため、タイヤの軽量化につながる。しかも、タイヤの製造工程において問題となるカーカスコードのインナーライナー内面への飛び出しや、ホワイトサイドウォールの露出も抑制され、歩留まり向上にもつながる。

以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

以下に、実施例および比較例で用いた材料および試験方法をまとめて説明する。

（材料）
天然ゴム１：ＳＩＲ−２０（インドネシア産）
天然ゴム２：ＳＩＲ−１０（インドネシア産）
クロロブチルゴム：エクソン化学（株）製のクロロブチル１０６８（塩素含有率１．２６重量％）
ポリブタジエンゴム：宇部興産（株）製のＢＲ１５０Ｂ
ＥＰＤＭ：住友化学工業（株）製のエスプレン５０２
カーボンブラック：三菱化学（株）製のダイヤブラックＧＰＦ
炭酸カルシウム：常陸大理石（株）製のＨＴＯ＃１２
プロセスオイル１：（株）ジャパンエナジー製のＸ１４０
プロセスオイル２：（株）ジャパンエナジー製のＰＡ３２
老化防止剤：大内新興化学工業（株）製のノクラック２２４
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸つばき
亜鉛華：東邦亜鉛（株）製の銀嶺Ｒ
粉末硫黄：細井化学工業（株）製のＨＫ２００−５（５％オイル処理）
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＤＭ

（試験方法）
＜接着性（共加硫性）＞
タイヤカーカス用のゴム引き布と貼り合わせ、プレス加硫後インストワンゴム引張試験機にて剥離試験を実施した。

＜粘度（加硫進行の程度）＞
（株）島津製作所製、ムーニー試験機にて、１３０℃で測定した。

＜空気保持性＞
ＪＩＳ Ｋ７１２６により測定した。

＜分散性＞
加硫速度に関しては、ＪＳＲ（株）製キュラストメーターでバラツキを測定した。

カーボンブラックについては、凍結切削ミクロトームを用いて、薄片を作製し、顕微鏡を用いて未分散のカーボンブラックの比率を計算した。

＜圧延ゴムゲージ＞
ピーコック社製ダイヤルゲージにて測定した。

＜仕上がりタイヤカーカスコード下ゲージおよび仕上がりタイヤカバーゴムゲージ＞
加硫後タイヤのショルダー部からセクションを採取し、万能投影機にてゴムゲージを測定した。

実施例１〜３および比較例１〜４＜インナーライナー用ゴム組成物＞
表１に示す配合組成、混練り方法にしたがって、ゴム組成物を混練りした。最初の混練り工程ではバンバリーミキサーを用いて２．０分間混練りし、表１に示す温度で排出した。つぎに、２番目の混練り工程では、バンバリーミキサーを用いて１００℃で３．５分間混練りした。得られた配合物を圧延加工してゴムシートを作製した。得られたゴムシートに関して、接着性、粘度、空気保持性および分散性について前記測定をおこなった。結果を表１に示す。

クロロブチルゴムの含有量の多い比較例２のゴムシートは、加硫したタイヤとの共加硫性に乏しく、良好な歩留まりを得ることができなかった。排出温度が低い比較例３では、カーボンブラックおよび、その他の薬品を良好に分散させることができなかった。排出温度の高い比較例４では、混練り中に加硫が進みすぎて良好なゴムシートが得られなかった。

実施例４〜５および比較例５〜６＜空気入りタイヤ＞
実施例１および比較例１で得られた配合物をインナーライナーに用いて、２２５／５５Ｒ１７のタイヤを作製し、製品タイヤのインナーライナーゴムゲージを比較した。なお、実施例４と５、および比較例５と６はタイヤ成形に用いたインナーライナーゴムの仕込みゲージの点で異なる。タイヤの加硫条件は１．４ＭＰａ、１８３℃で９分間とした。結果を表２に示す。

実施例６〜８および比較例７〜１０＜ホワイトカバーゴム用ゴム組成物＞
表３に示す配合組成、混練り方法にしたがって、ゴム組成物を混練りした。最初の混練り工程ではバンバリーミキサーを用いて２．０分間混練りし、表３に示す温度で排出した。つぎに、２番目の混練り工程では、バンバリーミキサーを用いて１００℃で３．５分間混練りした。得られた配合物を圧延加工してゴムシートを作製した。得られたゴムシートに関して、接着性、粘度および分散性について前記測定をおこなった。結果を表３に示す。

クロロブチルゴムの含有量の低い比較例８では、充分な粘度上昇を得ることができなかった。排出温度の低い比較例９では、カーボンブラックおよび、その他の薬品を良好に分散させることができなかった。排出温度の高い比較例１０では、混練り中に加硫が進みすぎて良好なゴムシートが得られなかった。

実施例９〜１０および比較例１１〜１２
実施例８および比較例５で得られた配合物をホワイトカバーゴムに用いて、２２５／５５Ｒ１７のタイヤを作製し、製品タイヤのホワイトカバーゴムゲージを比較した。なお、実施例１３と１４、および比較例７と８はタイヤに仕込んだホワイトカバーゴムのゲージの点で条件が異なる。タイヤの加硫条件は１．４ＭＰａ、１８３℃で９分間とした。結果を表４に示す。

Claims (4)

1. ハロゲン化ブチルゴムおよび／またはイソブチレンとｐ−メチルスチレンとの共重合体のハロゲン化物を３５〜８５重量％含有するゴム成分に、酸化亜鉛を分割して混練りすることを特徴とするゴム組成物の製造方法において、
   前記ゴム組成物が、ゴム成分と、該ゴム成分１００重量部に対する配合量が２〜８重量部である酸化亜鉛とからなり、
   最初の混練り工程において、全酸化亜鉛の１０〜５５重量％を混練りして１３０〜１６０℃で排出する請求項１記載のゴム組成物の製造方法。
2. 請求項１記載の製造方法によって得られるゴム組成物。
3. 請求項２記載のゴム組成物からなるインナーライナーを有する空気入りタイヤ。
4. 請求項２記載のゴム組成物からなるホワイトサイドウォールカバーゴムを有する空気入りタイヤ。