JP2011116810A

JP2011116810A - 空気入りタイヤのインナーライナー用ゴム組成物

Info

Publication number: JP2011116810A
Application number: JP2009273110A
Authority: JP
Inventors: Yuki Sugiura; 裕記杉浦
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2009-12-01
Filing date: 2009-12-01
Publication date: 2011-06-16

Abstract

【課題】ブチル系ゴムを主たるゴム成分とする空気入りタイヤのインナーライナー用ゴム組成物において、tanδで示される発熱性の点ですぐれたものを提供する。
【解決手段】ブチル系ゴム80〜100重量％およびジエン系ゴム20〜0重量％よりなるゴム100重量部に対し、窒素吸着比表面積(JIS K6217-2準拠)が25〜36m²/gのカーボンブラック25〜55重量部およびシリチン10〜25重量部を配合してなる、空気入りタイヤのインナーライナー用ゴム組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、空気入りタイヤのインナーライナー用ゴム組成物に関する。さらに詳しくは、ブチル系ゴムを主たるゴム成分とする空気入りタイヤのインナーライナー用ゴム組成物に関する。

イソプレン骨格に0.5〜3重量％程度のイソプレンを共重合させたブチルゴム(IIR)は、他のジエン系ゴムと比較すると気体透過性が非常に小さく、また耐オゾン性にすぐれているので、こうした性質を利用して、空気入りタイヤのインナーライナーゴム、チューブ用ゴム、白サイドウォールゴム等に好適に使用されている。ただし、この程度のイソプレン共重合量では加硫反応が十分に起こらないため、実際にはクロロブチルゴムまたはブロモブチルゴムがブチル系ゴムとして用いられている。

特許文献１には、40〜100重量％のハロブチルゴムと60〜0重量％の別のゴム(ブチルゴム、ポリブタジエンゴム、スチレンブタジエン共重合ゴム、3,4-ポリイソプレンゴム、シス-1,4-ポリイソプレンゴム、天然ゴム、スチレン-イソプレン共重合ゴムまたはスチレンイソプレンブタジエン3元共重合ゴム)とからなるゴム100重量部当り、BET表面積、平均粒子径、扁平指数が特定された薄片化タルク5〜70重量部およびCTAB表面積、DBP数が特定されたカーボンブラック10〜100重量部を配合した、空気入りタイヤのインナーライナー用ゴム組成物が記載されている。

しかしながら、かかるインナーライナー用ゴム組成物から加硫成形されたゴムは、特に空気非透過性の点ですぐれているが、非発熱性の点で劣っている。空気入りタイヤの場合、tanδで示される発熱性の値に劣るということは、耐久性の低下という結果につながることになる。

特表２００８−５２８７３９号公報特開２００２−２０５４８号公報特開２００５−２０６６５４号公報

本発明の目的は、ブチル系ゴムを主たるゴム成分とする空気入りタイヤのインナーライナー用ゴム組成物において、tanδで示される発熱性の点ですぐれたものを提供することにある。

かかる本発明の目的は、ブチル系ゴム80〜100重量％およびジエン系ゴム20〜0重量％よりなるゴム100重量部に対し、窒素吸着比表面積(JIS K6217-2準拠)が25〜36m²/gのカーボンブラック25〜55重量部およびシリチン10〜25重量部を配合してなる、空気入りタイヤのインナーライナー用ゴム組成物によって達成される。

空気入りタイヤにおいて、内圧の保持はコンパウンド劣化および空気圧低下抑制の観点から重要であり、この性能が低いと経時劣化が促進されたり、空気圧の低下からタイヤの撓みが大きくなったりして、故障につながることになる。空気透過性の抑制には、一般的にカオリンクレー等のゴムより気体透過性の低いものを配合することが行われるが、フィラー量が増えると低温特性を示す脆化温度や耐圧縮永久歪特性が悪化し、そのためライナー特性だけではなく、スプレッドコードのようなタイヤ内面不良を起こすおそれがある。本発明においては、石英とカオリナイトとの凝集体であるシリチンを特定性状のカーボンブラックと共に配合することにより、カオリンクレー等の板状フィラーと同等の空気透過性を維持しつつ、耐圧縮永久歪特性や脆化温度に加えて、発熱性についても改善を達成させている。

すなわち、本発明に係るインナーライナー用ゴム組成物から加硫成形されたゴムは、耐圧縮永久歪特性、低温特性を示す脆化温度、空気の不透過性を示す空気透過性にすぐれているばかりではなく、タイヤの発熱性を示す指標となる、tanδの値にすぐれているので、空気入りタイヤのインナーライナー部形成に有効に用いることができる。

ブチル系ゴムとしては、ブチルゴム(IIR)自体も用いられるが、好ましくはクロロブチルゴムまたはブロモブチルゴムであるハロゲン化ブチルゴムが用いられる。これらのブチル系ゴムは、1種類または2種類以上ブレンドして用いることもできる。

ブチル系ゴムは、それ単体でも用いられるが、ジエン系ゴム、例えば天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム等、好ましくは天然ゴムを、ブチル系ゴムとの合計量中20重量％以下の割合でブレンドして用いることができる。ジエン系ゴムのブレンド割合が20重量％を超えると、空気透過性が低下するようになる。なお、スチレンブタジエンゴム(SBR)としては、乳化重合したもの(E-SBR)あるいは溶液重合したもの(S-SBR)のいずれをも用いることができる。

カーボンブラックとしては、窒素吸着比表面積(JIS K6217-2準拠)が25〜36m²/g、好ましくは27〜34m²/gである大粒径のものが用いられる。粒径がこれよりも小さいカーボンブラックを用いると、空気透過性が悪化するばかりではなく、発熱性が悪化する。

これらの大粒径カーボンブラックは、ブチル系ゴム(およびジエン系ゴム)よりなるゴム100重量部当り、25〜55重量部、好ましくは30〜50重量部の配合割合で用いられる。カーボンブラックの配合割合がこれよりも少ないと、空気透過性が悪化するようになり、一方これよりも多い割合で用いられると、tanδで示される発熱性が悪化するようになる。

シリチンは、シリコロイドとも呼ばれるノイブルグシリシャスアース(珪土)であり、その組成は石英とカオリナイトとの凝集体であって、好ましくは塊状石英と板状のカオリナイトとの天然結合物であり、実際には市販品、例えばHoffmann Mineral社製品シリチンZ86、同Z86ピュリス、同V85、同N82、同85、同N87あるいはAktisil PF216(テトラスルファンシラン化合物による表面処理品)等の少なくとも一種が用いられる。なお、石英とカオリナイトとの凝集体であるシリチンは、これら以外に酸化鉄、リン成分、硫黄分等を含んでいてもよく、またシリチンAktisil PF216の如く、シランはシランカップリング剤処理されたものであってもよい。

特許文献２には、ブチルゴムを含む各種ゴム成分にシランカップリング剤処理されたシリカ、好ましくは石英とカオリナイトとの混合物を配合した防振ゴム組成物が記載されているが、その実施例で用いられているカーボンブラックはFEFカーボンブラックである。

また、特許文献３にも、ハロゲン化ブチルゴム等を含むゴム成分100重量部に、石英とカオリナイトの凝集体5〜55重量部および石油樹脂10〜55重量部を配合した高減衰支承用ゴム組成物が記載されているが、このゴム組成物に配合されるカーボンブラックはSAF、ISAF等の小粒径カーボンブラックである。

シリチンは、ブチル系ゴム(およびジエン系ゴム)よりなるゴム100重量部当り、10〜25重量部、好ましくは12〜23重量部の割合で用いられる。この配合割合がこれよりも少ないと空気透過性に劣り、一方これよりも多い配合割合では脆化温度に劣るようになる。

以上の各成分を必須成分とするゴム組成物中には、硫黄または硫黄供与性物質である加硫剤、チアゾール系、スルフェンアミド系、ジチオカルバミン酸系、ジスルフィド系等の加硫促進剤、さらに可塑剤、老化防止剤、受酸剤、加工助剤等を必要に応じて配合し、加硫剤および加硫促進剤よりなる加硫系成分以外の各成分を密閉型二軸混合機を用いて混練した後、加硫系成分を加えてオープンロールで混練する。

混練されたゴム組成物は、例えばカレンダー法によってインナーライナーの形状に仕上げられる。このインナーライナーは、タイヤ組立工程において通常の方法でカレンダー加工され、ドラム上に当てがい、その後最終のタイヤブランクを加硫することによって、成形および加硫が行われる。

次に、実施例について本発明を説明する。

標準例
ブチル系ゴム(Lanxess社製品BROMOBUTYL2030) 20重量部
天然ゴム(STR20) 80 〃
N660カーボンブラック(Thai Carbon Black Public社製品 40 〃
Thaiblack N660；窒素吸着比表面積34m²/g)
カオリンクレー(Kentucky Tennessee Clay社製品 SUPREX CLAY) 20 〃
ステアリン酸(千葉脂肪酸製品ビーズステアリン酸桐) 1 〃
パラフィンオイル(昭和シェル石油製品プロセスオイル123) 8 〃
亜鉛華(正同化学工業製品酸化亜鉛3種) 3 〃
硫黄(アクゾノーベル社製品クリステックスHS OT 20) 1 〃
加硫促進剤(大内新興化学工業製品ノクセラーDM-P0) 1 〃
以上の各成分の内、加硫促進剤と硫黄を除く各成分を密閉型二軸混合機を用いて混練し、マスターバッチを得た。このマスターバッチに加硫促進剤および硫黄を加え、オープンロールで混練し、得られた混練物について160℃、30分間のプレス加硫を行った。

得られた加硫物について、次の各項目の測定を行った。標準例で得られた測定値を100とし、各実施例および比較例では、これに対する指数として示され、各項目共指数が大きいもの程良好とされる。
圧縮永久歪：JIS K6262準拠(70℃、22時間、25％圧縮)
脆化温度：JIS K6261準拠(50％衝撃脆化温度を測定)
空気透過性：JIS K7126A法準拠(100℃での空気透過係数を測定)
発熱性：JIS K6394準拠(初期歪10％、振幅2％、周波数20Hzの条件下で、100℃にお
けるtanδを測定)

比較例１
標準例において、カオリンクレーが用いられなかった。

比較例２
標準例において、天然ゴムが用いられず、ブチル系ゴム100重量部が用いられた。

比較例３
標準例において、カオリンクレーが用いられず、シリチン(Hoffmann Mineral社製品Z86)が5重量部用いられた。

実施例１
標準例において、カオリンクレーが用いられず、シリチンが20重量部用いられた。

比較例４
標準例において、カオリンクレーが用いられず、シリチンが30重量部用いられた。

実施例２
実施例１において、天然ゴムが用いられず、ブチル系ゴム100重量部が用いられた。

比較例５
実施例１において、N660カーボンブラック量が20重量部に変更された。

比較例６
実施例１において、N660カーボンブラック量が60重量部に変更された。

比較例７
実施例１において、N660カーボンブラックの代わりに、同量(40重量部)のN339カーボンブラック(Thai Carbon Black Public社製品Thaiblack N339；窒素吸着比表面積83m²/g)が用いられた。

比較例８
実施例１において、シリチンZ86の代わりに、同量(20重量部)の扁平状タルク(Rio Tinto Minerals社製品MISTRON HAR；特許文献１で規定された性状を有する)が用いられた。

実施例３
実施例１において、シリチンZ86の代わりに、同量(20重量部)の他のシリチン(Hoffmann Mineral社製品Z86ピュリス；高純度小粒径品)が用いられた。

実施例４
実施例１において、シリチンZ86の代わりに、同量(20重量部)の他のシリチン(Hoffmann Mineral社製品Aktisil PF216；テトラスルファンシラン化合物による表面処理品)が用いられた。

以上の各実施例および比較例で得られた結果は、組成物成分であるゴム、カーボンブラックおよび他の充填剤の配合量(重量部)と共に、次の表に示される。
表
標準比比比実比実比比比比実実
例 -1 -2 -3 -1 -4 -2 -5 -6 -7 -8 -3 -4
〔組成物成分〕
ブチルゴム 80 80 100 80 80 80 100 80 80 80 80 80 80
天然ゴム 20 20 − 20 20 20 − 20 20 20 20 20 20
カーボンブラック
N660 40 60 40 40 40 40 40 20 60 − 40 40 40
N339 − − − − − − − − − 40 − − −
他の充填剤
カオリンクレー 20 − 20 − − − − − − − − − −
扁平状タルク − − − − − − − − − − 20 − −
シリチンZ86 − − − 5 20 30 20 20 20 20 − − −
シリチンZ86 − − − − − − − − − − − 20 −
ピュリス
シリチンPF216 − − − − − − − − − − − − 20
〔測定結果〕
圧縮永久歪 100 115 105 109 103 102 107 100 110 103 101 105 112
脆化温度 100 103 94 110 104 95 106 106 101 − 100 104 104
空気透過性 100 97 175 96 101 105 180 90 115 93 118 100 106
発熱性 100 92 95 108 105 100 102 115 92 − 94 107 108

以上の結果から、次のようなことがいえる。
(1) 各実施例では、圧縮永久歪、脆化温度、空気透過性および発熱性のいずれにおいてもすぐれている。
(2) カーボンブラック以外に他の充填剤を用いないと、空気透過性および発熱性に劣っている(比較例１)。
(3) ブチルゴム100％の場合にあっても、他の充填剤としてカオリンを用いると、脆化温度および発熱性に劣っている(比較例２)。
(4) 他の充填剤としてシリチンを用いた場合、その量が規定量より少ないと空気透過性に劣り、一方規定量よりも多いと脆化温度に劣るようになる(比較例３〜４)。
(5) カーボンブラック量が規定量よりも少ない場合には空気透過性に劣り、一方規定量よりも多いと脆化温度に劣るようになる(比較例５〜６)。
(6) カーボンブラックの粒径が規定量より小さい場合、空気透過性に劣るばかりではなく、発熱性が劣る(比較例７)。
(7) 他の充填剤として扁平状タルクを用いると、発熱性に劣るようになる(比較例８)。

Claims

ブチル系ゴム80〜100重量％およびジエン系ゴム20〜0重量％よりなるゴム100重量部に対し、窒素吸着比表面積(JIS K6217-2準拠)が25〜36m²/gのカーボンブラック25〜55重量部およびシリチン10〜25重量部を配合してなる、空気入りタイヤのインナーライナー用ゴム組成物。
ジエン系ゴムが天然ゴムである請求項１記載のインナーライナー用ゴム組成物。
請求項１または２記載のゴム組成物から形成されたインナーライナーを有する空気入りタイヤ。