JP2009242537A - インナーライナージョイントテープ用ゴム組成物及び空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】インナーライナーのジョイント部におけるタイヤ製造時の不具合に起因する故障を防止するとともに、ジョイントテープの耐熱性を改善することでタイヤの耐久性を向上し、更にタイヤ製造時におけるジョイントテープのポリエチレンシートからの剥がれ性を改善する。
【解決手段】ハロゲン化ブチルゴム又はハロゲン化ブチルゴムとブチルゴムのブレンドからなる７５〜９５重量部、及びジエン系ゴム２５〜５重量部をゴム成分としてカーボンブラックを含有してなり、ゴム成分１００重量部に対して、エチレン−酢酸ビニル共重合体１〜５重量部と、粘着付与剤０〜５重量部含有するインナーライナージョイントテープ用ゴム組成物である。また、該ゴム組成物からなるジョイントテープ４で、タイヤ内面のインナーライナージョイント部３を被覆してなる空気入りタイヤである。
【選択図】図１

Description

本発明は、チューブレスタイヤのインナーライナージョイント部のジョイントテープに用いられるゴム組成物、及びそのジョイントテープを用いた空気入りタイヤに関する。

一般にチューブレスタイヤには、タイヤ内部に充填された圧力空気がタイヤ外部に透過して内圧が低下するのを防止するために、タイヤ内面に非通気性を有するブチルゴム又はハロゲン化ブチルゴムを主なゴム成分とするゴム組成物からなるインナーライナーが設けられている。

通常、チューブレスタイヤ は、成型ドラム上にインナーライナー 、カーカス、ベルト、トレッド等の部材を積層して未加硫タイヤを成型し、これをモールド内に装入し、ブラダーを用いたシェーピングによって拡張変形させてモールド成形面に押圧しつつ加熱することにより加硫して製品タイヤとする。その際、加硫後のブラダーからの離型性を向上させるために、未加硫タイヤ内面のインナーライナーに水溶性等の離型剤を塗布している。

このように離型剤を未加硫タイヤの内面に塗布した場合、離型剤がインナーライナーのジョイント部に浸入したり、ジョイント部が離型剤を巻き込んだりして、加硫時にジョイント部が開いたり離型剤の浸入部にエアー溜まりが発生する等の不具合を生じ、チューブレスタイヤの空気漏れや耐久性を低下させる一因になっている。

このジョイント部での問題に対して、インナーライナーのジョイント部にポリエチレンフィルム等からなる保護テープやゴムシートからなるジョイントテープを貼り付けることが行われている（特許文献１参照）。

例えば、特許文献２には、ハロゲン化ブチルゴムにカーボンブラックと可塑剤、樹脂を含むゴム組成物からなるジョイントテープでインナーライナーのジョイント部を被覆した後、タイヤ内面に離型剤を塗布することでジョイント部への離型剤の浸入を防止することが開示されている。

また、特許文献３には、インナーライナーのゴム組成物を、ハロゲン化ブチルゴムとジエン系ゴムをゴム成分として、未加硫時の２００％伸長時モジュラスを０．２〜０．４ＭＰａとすることで、タイヤ製造時の上記ジョイント部の問題を解決することが提案されている。
特開平４−２４７９３３号公報 特開平７−９８０７号公報 特開２００７−９１２１号公報

しかしながら、上記特許文献２に記載の技術では、ゴム成分としてハロゲン化ブチルゴムが単独で用いられるため、インナーライナーとジョイントテープとの粘着性（タッキネス）が悪く、加硫前のタイヤでジョイントテープが剥がれることがあり、その剥離部から離型剤が浸入してしまい上記問題を充分解消するには至っていない。

また、特許文献３に記載の技術によっても、タイヤ加硫時の拡張変形により、インナーライナーが剥がれたり、それにより離型剤がジョイント部に侵入するという問題が解消されるに至っていない。

そこで、本発明者は、本件出願時に未公開である特願２００７−１９０４９７号において、ハロゲン化ブチルゴム又はハロゲン化ブチルゴムとブチルゴムのブレンドからなる７５〜９５重量部、及びジエン系ゴム２５〜５重量部をゴム成分としてカーボンブラックを含有してなり、未加硫時の２００％伸長時モジュラスが０．２〜０．３ＭＰａであり、かつ２００％伸長状態での１分後のモジュラス保持率が３０〜５５％であるゴム組成物を提案している。このゴム組成物であると、インナーライナージョイント部からの離型剤の侵入を確実に防止し、タイヤ製造時の不具合に起因する故障を防止するとともに、ジョイントテープの耐熱性を改善することでタイヤの耐久性を向上することができる。

しかしながら、このゴム組成物を用いたジョイントテープには、実際のタイヤ製造において問題があることが判明した。すなわち、一般に、ジョイントテープはその製造時にポリエチレンシート等の樹脂シートを挟み込んで巻き取られており、タイヤ製造時には、このジョイントテープを樹脂シートから剥がして、インナーライナージョイント部に貼り付けられる。このように樹脂シートから剥がす工程において、上記ゴム組成物を用いたジョイントテープであると、樹脂シートから剥がれにくく、作業性に劣るだけでなく、剥離時にジョイントテープが引き伸ばされて使い物にならなくなる、という不具合が散発することが判明した。

本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、インナーライナーのジョイント部におけるタイヤ製造時の不具合に起因する故障を防止するとともに、ジョイントテープの耐熱性を改善することでタイヤの耐久性を向上しつつ、タイヤ製造時におけるジョイントテープの樹脂シートからの剥がれ性を改善してタイヤ製造作業性を向上することを目的とする。

本発明に係るインナーライナージョイントテープ用ゴム組成物は、ハロゲン化ブチルゴム又はハロゲン化ブチルゴムとブチルゴムのブレンドからなる７５〜９５重量部、及びジエン系ゴム２５〜５重量部をゴム成分として、カーボンブラックを含有してなり、前記ゴム成分１００重量部に対してエチレン−酢酸ビニル共重合体を１〜５重量部含有し、粘着付与剤を０重量部又は５重量部以下含有するものである。

また、本発明に係る空気入りタイヤは、該ゴム組成物からなるジョイントテープで、タイヤ内面のインナーライナージョイント部を被覆してなるものである。

本発明によれば、ハロゲン化ブチルゴム又はハロゲン化ブチルゴムとブチルゴムのブレンドからなるブチル系ゴムに所定量のジエン系ゴムをブレンドしたゴム成分を用い、粘着付与剤の配合量を抑えた上で、上記特定の樹脂を配合したことにより、インナーライナーのジョイント部におけるタイヤ製造時の不具合に起因する故障を防止し、かつジョイントテープの耐熱性を改善することでタイヤの耐久性を向上しながら、タイヤ製造時におけるジョイントテープの樹脂シートからの剥がれ性を改善してタイヤ製造作業性を向上することができる。

以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。

本発明のゴム組成物において、ゴム成分は、ハロゲン化ブチルゴム又はハロゲン化ブチルゴムとブチルゴムのブレンドからなるブチル系ゴム７５〜９５重量部、及びジエン系ゴム２５〜５重量部とからなる１００重量部が用いられる。

ハロゲン化ブチルゴム（ハロゲン化ＩＩＲ）としては、塩素化ブチルゴム（ＣＩＩＲ）、臭素化ブチルゴム（ＢＩＩＲ）などが挙げられ、これらは１種類で用いてもよく、２種類以上を併用してもよい。

ブチル系ゴムとしては、ハロゲン化ＩＩＲを単独で用いてもよく、また、ハロゲン化ＩＩＲとブチルゴム（ＩＩＲ）とのブレンドを用いてもよい。ブチルゴムは、非通気性、耐熱性、耐候性等に優れる反面、加硫速度、他のゴムとの接着性に劣るので、ＩＩＲにハロゲン化ＩＩＲをブレンドすることで、ＩＩＲの非通気性、耐熱性、耐候性等を確保した上で加硫速度を速め、他のゴムとの共加硫性や接着性を向上することができる。ＩＩＲをブレンドする場合、ハロゲン化ＩＩＲを５０重量％以上、即ち、ハロゲン化ＩＩＲ：ＩＩＲ＝１００〜５０重量％：０〜５０重量％であることが好ましい。

ハロゲン化ＩＩＲとＩＩＲとしては、１２５℃でのムーニー粘度ＭＬ（１＋８）が２７〜５２であるものが好ましく、より好ましくは２７〜３７であるものを用いることである。これにより、ゴム組成物の未加硫時のモジュラス（グリーンモジュラス）と伸長状態での応力緩和率をジョイントテープの使用条件に対して好適な範囲に調整することが容易になる。ここで、ムーニー粘度はＪＩＳ Ｋ６３００に準拠して測定される値である。

ジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）などが使用でき、１種類で用いてもよく、２種類以上を併用することもできる。中でもグリーンモジュラスの適正化、タッキネスを良好にし、またブチル系ゴムの接着性や加工性を改善する点からＮＲ又はＩＲが好ましい。

本発明において、ゴム成分中のブチル系ゴムの配合量が７５重量部未満であると、ジエン系ゴムが多くなるのでタッキネスは大きくなり改善されるが、耐熱性が低下して硬化しやすくなりタイヤの耐久性を低下させる。また、ブチル系ゴムが９５重量部を超えてジエン系ゴムが減少すると、タッキネスが低下するのでタイヤ成型時や加硫前タイヤでのテープの剥がれ、浮きなどの不具合を起こしやすくする。

本発明のゴム組成物は、カーボンブラックを含有する。カーボンブラックとしては、通常ゴム用に使用されているものが用いられるが、ヨウ素吸着量（ＩＡ）が１５〜５５ｇ／ｋｇ、ＤＢＰ（ジブチルフタレート）吸収量が７５〜１２５ｍｌ／１００ｇであるカーボンブラックが、未加硫時におけるタッキネスと伸長特性の点から好ましく、例えば、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦなどカーボンブラックが好適な例として挙げられる。これらのカーボンブラックは、１種類を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。ここで、ＩＡはＪＩＳ Ｋ６２１７−５に準拠して測定される値であり、ＤＢＰ吸収量はＪＩＳ Ｋ６２１７−４に準拠して測定される値である。

本発明のゴム組成物には、カーボンブラックとともに、ゴム用白色充填剤を配合してもよい。ゴム用白色充填剤としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、クレー、タルク、マイカなどが挙げられるが、中でもクレー、表面処理クレーが好ましい。

上記カーボンブラックと白色充填剤の配合量は、両者の合計で、ゴム成分１００重量部に対して４０〜７０重量部であることが好ましい。この量が４０重量部未満であると、グリーンモジュラスが低く、貼り付け時に伸びやすくなり、ジョイント外れや作業性に悪影響を与え、加硫後のゴム強度も低下する。逆に、７０重量部を超えると、未加硫時の強度やモジュラスが高くなることにより、やはり貼り付け作業性が低下するとともに、タッキネスが低下し、ジョイント部からのジョイントテープの剥がれを生じやすくし、また発熱により硬化しやすくなり走行によりジョイントテープに亀裂が発生しやすくなる。

本発明のゴム組成物には、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）が配合される。ＥＶＡを配合することにより、タッキネス、即ちインナーライナーゴムに対する引っ付き性を維持しながら、ポリエチレンシート等の非極性樹脂シートに対し極性の関係によって当該樹脂シートからの剥がれ性を向上することができる。

ＥＶＡとしては、酢酸ビニル含量（ＶＡ）が１０〜３０重量％であるものが好ましく用いられる。ＶＡ含量が１０重量％未満であると、極性が低くなってポリエチレンシートからの剥がれ性の改善効果が小さくなる。逆に、ＶＡ含量が３０重量％を超えると、タッキネスが小さくなって、ジョイントテープとしての機能が損なわれる。ＶＡ含量は、より好ましくは１５〜２５重量％である。

ＥＶＡは、ゴム成分１００重量部に対して１〜５重量部にて配合される。ＥＶＡの配合量が１重量部未満では、ポリエチレンシートからの剥がれ性の向上効果がほとんど得られない。逆に、５重量部を超えると、タッキネスが低下して、タイヤ成型時や加硫前タイヤでのテープの剥がれ、浮きなどの不具合を起こしやすくする。

本発明のゴム組成物には、粘着付与剤を配合することができる。粘着付与剤を配合することにより、タッキネスを向上することができる。但し、粘着付与剤を多量に配合しすぎると、ＥＶＡを配合したとしてもポリエチレンシートからの剥がれ性が悪くなるので、粘着付与剤は、ゴム成分１００重量部に対して５重量部以下にて配合することが好ましい。なお、粘着付与剤は、必須成分ではなく、配合しなくてもよい。

粘着付与剤としては、特に制限されるものではなく、石油系炭化水素樹脂、クロマン樹脂、フェノール樹脂、テルペン樹脂、ロジン誘導体などの各種の粘着性樹脂を挙げることができ、これらは単独で用いても２種以上併用してもよい。

本発明のゴム組成物には、上記の各成分に加え、通常のゴム工業で使用されている亜鉛華、ステアリン酸、ワックスやオイルなどの軟化剤、老化防止剤、硫黄などの加硫剤、加硫促進剤などのゴム用配合剤を通常の範囲内で適宜配合することができる。該ゴム組成物は、通常のバンバリーミキサーやニーダーなどのゴム用混練機を用いて、常法に従い混練することで調製される。

該ゴム組成物は、ゴム用ロールやカレンダー装置、裁断装置等を用いてテープ状に加工され、ポリエチレンシートを挟み込んで巻き取られた状態にてジョイントテープが製造される。このようにして得られた未加硫のジョイントテープは、タイヤ成型工程にて、ポリエチレンシートから剥がされて、タイヤ内面のインナーライナーのジョイント部を被覆するように貼付けられる。なお、ジョイントテープの厚みや幅は、特に制限されるものではないが、厚さは０．１〜２ｍｍ程度、幅が１０〜３０ｍｍ程度であり、タイヤサイズや用途に応じて適宜加工される。

本発明の空気入りタイヤは、未加硫タイヤ内面のインナーライナーのジョイント部を、上記ジョイントテープで被覆し、ついでこの未加硫タイヤの内面に離型剤を塗布した後、常法によって加硫することによって製造される。

その場合、インナーライナーのジョイント部が、図１に示すようにインナーライナー１０の両端１，２を隣接して突き合わせて接合した、いわゆる突き合わせジョイント部３にジョイントテープ４を被覆するものであってもよく、また、図２に示すようにインナーライナー２０の両端５，６を重ね合わせて接合した、いわゆる重ね合わせジョイント部８にジョイントテープ９を被覆するものであってもよい。

以上説明したゴム組成物であると、ゴム成分としてブチル系ゴムとジエン系ゴムを所定の割合でブレンドしたものを用いることにより、タイヤ成型工程や未加硫タイヤ保管中でのジョイントテープのインナーライナージョイント部からの剥がれを確実に防止して、ジョイント部への離型剤の侵入に起因するエアー溜まり等の不具合を解消し、タイヤの耐久性を向上することができる。また、ジョイントテープの耐熱性の向上により、ゴムの硬化を抑制して、ジョイントテープのクラック発生や剥離に伴う故障を防いでタイヤの耐久性を向上することができる。しかも、粘着付与剤の配合量を抑えた上で、エチレン−酢酸ビニル共重合体を配合したことにより、これらの効果を損なうことなく、タイヤ製造時におけるジョイントテープのポリエチレンシートからの剥がれ性を改善することができ、タイヤ製造作業性を向上することができる。

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

下記表１，２に示す配合に従い各実施例及び比較例のゴム組成物を、通常の容量２０リットルのバンバリーミキサーを用いて混練して調製した。表中の各成分の詳細は、次の通りである。

・ＮＲ（天然ゴム）：ＲＳＳ＃３、
・ＩＲ（ポリイソプレンゴム）：ＪＳＲ（株）製「ＩＲ２２００」、
・ＢＩＩＲ（臭素化ブチルゴム）：エクソンモービル製「ブロモブチル２２２２」（３１ＭＬ（１＋８）１２５℃）、
・ＩＩＲ（ブチルゴム）：エクソンモービル製「ブチル２６８」（５０ＭＬ（１＋８）１２５℃）、
・ＣＢ（カーボンブラック）：ＧＰＦ、東海カーボン（株）製「シーストＶ」（ＩＡ＝２６ｇ／ｋｇ、ＤＢＰ吸収量＝８７ｍｌ／１００ｇ）、
・クレー：白石カルシウム（株）製「ハードトップクレー」、
・粘着付与剤：石油系炭化水素樹脂、エクソンモービル製「エスコレッツ１１０２」、
・ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合体）：三井デュポンポリケミカル（株）製「エバフレックスＶ５７７」（ＶＡ含量＝１９重量％）、
・亜鉛華：三井金属鉱業（株）製「亜鉛華３号」、
・ステアリン酸：花王（株）製「ルナックＳ−２０」、
・加硫促進剤ＤＭ：大内新興化学工業（株）製「ノクセラーＤＭ−Ｐ」、
・硫黄：鶴見化学工業（株）製「５％油処理粉末硫黄」。

得られた各ゴム組成物について、タッキネス（粘着性）、テープ剥がれ性、テープ剥がれ不具合に関するタイヤ成型性（１）、ジョイント開き不具合に関するタイヤ成型性（２）、耐熱硬化性、及び、実車走行後のテープ状態を評価した。各評価方法は以下の通りである。

・タッキネス（指数）：試験用ロールを用いて厚み１ｍｍの未加硫ゴムシートを作製し、このシートを用いてタックテスター（東洋精機製作所製）により、粘着力を測定し、タッキネスを評価した。実施例４の値を１００とする指数で示し、値が大きいほどタッキネスが良好である。

・テープ剥がれ性：試験用ロールを用いて幅２５ｍｍ×厚み１ｍｍのジョイントテープを作製し、ポリエチレンシートを重ね合わせた。１日放置後、オートグラフを用いて、ジョイントテープとポリエチレンシート間の剥離試験を行って、剥離強度を測定し、実施例１の値を１００とした指数で示した。値が小さいほど剥がれ性が良好である。

・タイヤ成型性（１）：ゴム用ロールを用いて、幅２５ｍｍ×厚み１ｍｍのジョイントテープを、ポリエチレンシートを挟み込んだ状態に巻き取って作製した。このジョイントテープを用いて、タイヤサイズ１１Ｒ２２．５ １４ＰＲの未加硫タイヤを１００本ずつ成型した。そして、成形時におけるジョイントテープとポリエチレンシートとの剥がれ不具合を調べ、タイヤ１００本成型時に不具合が１本以下の場合を「○」、２〜４本を「△」、５本以上を「×」とした。

・タイヤ成型性（２）：上記未加硫タイヤを成型した後、２４時間以内にインナーライナージョイント部の開きによる不具合を調べ、タイヤ１００本成型時に不具合が１本以下の場合を「○」、２〜４本を「△」、５本以上を「×」とした。

・耐熱硬化性：上記未加硫ゴムシートを１４０℃に調整した熱風循環式乾燥機内に放置した。取り出したシートを折り曲げた時にシート表面にクラックが発生するまでの日数を測定し、耐熱硬化性の評価とした。

・実車走行後のテープ状態：上記タイヤ成型性評価において製造した空気入りタイヤ６本を２本ずつ複数の大型トラックの後輪に装着し、一般路を１０万ｋｍ走行させた後、タイヤを取り出し、ジョイントテープの亀裂発生の有無を目視にて観察した。亀裂の発生がタイヤ６本の全てに無いものを「○」、１本でも亀裂が発生したものを「×」と評価した。

上記表に示すように、実施例１〜１０のものでは、タッキネスを良好に維持しながら、ポリエチレンシートに対する剥がれ性を向上することができた。そのため、ジョイント部の開きによる不具合を回避してタイヤ耐久性を向上させながら、ジョイントテープをポリエチレンシートから剥がしやすく製造作業性に優れていた。また、耐熱硬化性にも優れていた。

これに対し、ＥＶＡを配合していない比較例１，２では、ポリエチレンシートからのジョイントテープの剥がれ性が悪く、製造作業性（タイヤ成型性（１））に劣っていた。また、ＥＶＡを配合しているものの、粘着付与剤の配合量が多すぎる比較例３，４でも、同様に、ポリエチレンシートからのジョイントテープの剥がれ性が悪く、製造作業性に劣っていた。一方、ＥＶＡの配合量が多すぎる比較例５，６では、タッキネスが低く、ジョイント部の開きによる不具合が見られた。また、ジエン系ゴムをブレンドしていない比較例７でも、タッキネスが低く、ジョイント部の開きによる不具合が見られた。逆に、ジエン系ゴムの配合量が大きい比較例８では、耐熱硬化性が悪化し、タイヤ耐久性に劣っていた。

本発明のインナーライナージョイントテープ用ゴム組成物は、乗用車、ライトトラック、トラック・バス等のチューブレス空気入りタイヤにおいて、そのインナーライナーのジョイントテープに使用することができる。中でも、使用条件が過酷な重荷重用タイヤに好適に用いられ、その耐久性を向上することができる。

突き合わせジョイントを説明するジョイント部断面図である。 重ね合わせジョイントを説明するジョイント部断面図である。

符号の説明

１０…インナーライナー、１，２…インナーライナー端部、３…ジョイント部、４…ジョイントテープ
２０…インナーライナー、５，６…インナーライナー端部、８…ジョイント部、９…ジョイントテープ

Claims (5)

1. ハロゲン化ブチルゴム又はハロゲン化ブチルゴムとブチルゴムのブレンドからなる７５〜９５重量部、及びジエン系ゴム２５〜５重量部をゴム成分として、カーボンブラックを含有してなり、前記ゴム成分１００重量部に対してエチレン−酢酸ビニル共重合体を１〜５重量部含有し、粘着付与剤を０重量部又は５重量部以下含有する、インナーライナージョイントテープ用ゴム組成物。
2. 前記ゴム成分１００重量部に対し、ヨウ素吸着量が１５〜５５ｇ／ｋｇ、ＤＢＰ吸収量が７５〜１２５ｍｌ／１００ｇのカーボンブラックと、ゴム用白色充填剤とを、合計で４０〜７０重量部含有してなる、請求項１記載のインナーライナージョイントテープ用ゴム組成物。
3. 前記エチレン−酢酸ビニル共重合体は酢酸ビニル含量が１０〜３０重量％である、請求項１又は２記載のインナーライナージョイントテープ用ゴム組成物。
4. 前記ジエン系ゴムが、天然ゴム又はポリイソプレンゴムである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のインナーライナージョイントテープ用ゴム組成物。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のゴム組成物からなるジョイントテープで、タイヤ内面のインナーライナージョイント部を被覆してなる、空気入りタイヤ。

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