JP2012031387A

JP2012031387A - インナーライナー用ゴム組成物及び空気入りタイヤ

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Publication number: JP2012031387A
Application number: JP2011108620A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Miyazaki; 達也宮崎; Toru Iizuka; 融飯塚
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2010-07-07
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2012-02-16
Anticipated expiration: 2031-05-13
Also published as: JP5483367B2

Abstract

【課題】耐空気透過性、低燃費性、成形加工性をバランスよく向上できるインナーライナー用ゴム組成物、及び該インナーライナー用ゴム組成物をタイヤのインナーライナーに用いた空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】ゴム成分１００質量部に対して、平均粒径が０．１ｍｍ以下の瀝青炭粉砕物を５〜７０質量部、混合樹脂を１〜２０質量部含むインナーライナー用ゴム組成物に関する。
【選択図】なし

Description

本発明は、インナーライナー用ゴム組成物、及びこれを用いた空気入りタイヤに関する。

従来より、タイヤの転がり抵抗を低減（転がり抵抗性能を向上）させることにより、車の低燃費化が行なわれてきた。近年、車の低燃費化への要求がますます強くなってきており、タイヤ部材のゴム組成物に対して、優れた低発熱性が要求されてきている。そのため、例えば、トレッド部やサイドウォール部に、ｔａｎδの低い低発熱ゴムが使用されるようになってきた。

一方、タイヤ内側のインナーライナー部では、空気を保持する目的で、空気透過性の低いブチル系ゴムを使用するのが一般的となっている。しかし、ブチル系ゴムは、トレッド部やサイドウォール部で使用されるジエン系ゴムに比べ、ヒステリシスロスが大きく、容易にｔａｎδの低いインナーライナー用ゴム組成物とすることは困難であった。

インナーライナー用ゴム組成物において、カーボンブラックを減量することにより、ｔａｎδを低減できるが、未加硫ゴムの粘度も低下してしまい、成形加工時のゴムの厚みの制御が困難になる。すなわち、成形加工性が悪化してしまう。それに対して、特許文献１では、カーボンブラックの一部を瀝青炭粉砕物に置換することにより、ｔａｎδの低減と成形加工性のバランスが改善されることが開示されている。一方、特許文献２では、天然ゴムを多量に含むゴム成分に瀝青炭粉砕物を配合したゴム組成物をインスレーションに使用することにより、タイヤの水分バリア性が向上することが開示されている。しかし、特許文献１，２では、耐空気透過性、低燃費性、成形加工性をバランスよく向上する点については、改善の余地がある。

特開平５−４３７５５号公報特許第４５５０７６３号公報

本発明は、前記課題を解決し、耐空気透過性、低燃費性、成形加工性をバランスよく向上できるインナーライナー用ゴム組成物、及び該インナーライナー用ゴム組成物をタイヤのインナーライナーに用いた空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明者は、耐空気透過性、低燃費性、成形加工性をバランスよく向上させるに当り、瀝青炭粉砕物を配合した場合に、耐空気透過性が悪化することに着目した。そこで、耐空気透過性が悪化する原因について、検討した結果、瀝青炭粉砕物を配合すると、ゴム組成物の混練り加工性が悪化し、ゴム組成物の均質性が不充分となることが原因であるとの仮説に想到した。そして、瀝青炭粉砕物と共に混合樹脂を配合することにより、瀝青炭粉砕物を配合したゴム組成物の混練り加工性を改善でき、耐空気透過性、低燃費性、成形加工性をバランスよく向上できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、ゴム成分１００質量部に対して、平均粒径が０．１ｍｍ以下の瀝青炭粉砕物を５〜７０質量部、混合樹脂を１〜２０質量部含むインナーライナー用ゴム組成物に関する。

上記インナーライナー用ゴム組成物は、ゴム成分１００質量％中のハロゲン化ブチルゴムの含有量が７０質量％以上であることが好ましい。上記混合樹脂が芳香族炭化水素系樹脂と脂肪族炭化水素系樹脂の混合物であることが好ましい。上記インナーライナー用ゴム組成物は、ゴム成分１００質量部に対して、酸化亜鉛を０．５〜１．５質量部含むことが好ましい。

本発明はまた、上記インナーライナー用ゴム組成物を用いて作製したインナーライナーを有する空気入りタイヤに関する。

本発明によれば、特定量の平均粒径が０．１ｍｍ以下の瀝青炭粉砕物と、所定量の混合樹脂を含むインナーライナー用ゴム組成物であるので、耐空気透過性、低燃費性、成形加工性をバランスよく向上できる。よって、該ゴム組成物をタイヤのインナーライナーに使用することにより、耐空気透過性、低燃費性のバランスに優れた空気入りタイヤを提供することができる。

本発明のインナーライナー用ゴム組成物は、特定量の平均粒径が０．１ｍｍ以下の瀝青炭粉砕物と、所定量の混合樹脂を含む。

特定量の平均粒径が０．１ｍｍ以下の瀝青炭粉砕物を配合すると、低燃費性、成形加工性を向上できるものの、耐空気透過性が低下してしまう。しかし、本発明では、この瀝青炭粉砕物と共に所定量の混合樹脂を配合することにより、ゴム組成物の混練り加工性を改善でき、ゴム組成物の均質性を向上できるため、耐空気透過性を向上できる。そのため、瀝青炭粉砕物による耐空気透過性の低下を抑制しつつ、低燃費性、成形加工性を向上できる。すなわち、これらの成分を併用することにより、瀝青炭粉砕物を配合したことによる低燃費性、成形加工性の向上効果を維持しつつ、瀝青炭粉砕物を配合せずに混合樹脂のみを配合した場合よりも優れた耐空気透過性が得られ、耐空気透過性、低燃費性、成形加工性をバランスよく向上できる。

本発明に使用されるゴム成分としては、例えば、イソプレン系ゴム、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、スチレンイソプレンブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）等のジエン系ゴムやブチル系ゴムが挙げられる。ゴム成分は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

ブチル系ゴムとしては、例えば、臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）、塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）などのハロゲン化ブチルゴム（Ｘ−ＩＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）などが挙げられる。

イソプレン系ゴムとしては、イソプレンゴム（ＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、改質天然ゴム等が挙げられる。ＮＲには、脱タンパク質天然ゴム（ＤＰＮＲ）、高純度天然ゴム（ＨＰＮＲ）も含まれ、改質天然ゴムとしては、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、水素添加天然ゴム（ＨＮＲ）、グラフト化天然ゴム等が挙げられる。また、ＮＲとしては、例えば、ＳＩＲ２０、ＲＳＳ♯３、ＴＳＲ２０等、タイヤ工業において一般的なものを使用できる。

上記ゴム成分のなかでも、耐空気透過性に優れるという理由から、ブチル系ゴム（好ましくはＸ−ＩＩＲ）が好ましく、イソプレン系ゴム（好ましくはＮＲ）及びブチル系ゴム（好ましくはＸ−ＩＩＲ）を併用することがより好ましい。特に、ＮＲとＸ−ＩＩＲを併用した場合に、耐空気透過性、低燃費性、成形加工性をよりバランスよく向上できる。

ゴム成分１００質量％中のブチル系ゴムの含有量は、好ましくは７０質量％以上、より好ましくは７５質量％以上である。７０質量％未満であると、耐空気透過性が充分に得られない傾向がある。該ブチル系ゴムの含有量は、１００質量％であってもよいが、好ましくは９０質量％以下、より好ましくは８５質量％以下である。９０質量％を超えると、低燃費性、成形加工性が低下する傾向がある。

ゴム成分１００質量％中のイソプレン系ゴムの含有量は、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは１５質量％以上である。１０質量％未満であると、低燃費性、成形加工性が低下する傾向がある。該イソプレン系ゴムの含有量は、好ましくは３０質量％以下、より好ましくは２５質量％以下である。３０質量％を超えると、耐空気透過性が充分に得られない傾向がある。

本発明のインナーライナー用ゴム組成物中に含有される瀝青炭（ｂｉｔｕｍｉｏｕｓｃｏａｌ）は、石炭一般を含む。このような瀝青炭は、粉砕物としてインナーライナー用ゴム組成物に含有される。

瀝青炭粉砕物の平均粒径は、０．１ｍｍ以下であり、好ましくは０．０５ｍｍ以下、より好ましくは０．０１ｍｍ以下である。０．１ｍｍを超えると、ゴム組成物のヒステリシスロスが充分に低減されず、低燃費性を充分に向上できない。また、耐空気透過性も充分に向上できない。瀝青炭粉砕物の平均粒径の下限は特に限定されないが、好ましくは０．００１ｍｍ以上である。０．００１ｍｍ未満では、コストが高くなる傾向がある。
なお、瀝青炭粉砕物の平均粒径は、ＪＩＳＺ８８１５−１９９４に準拠して測定される粒度分布から算出された質量基準の平均粒径である。

瀝青炭粉砕物の比重は、１．６以下が好ましく、１．５以下がより好ましく、１．３以下が更に好ましい。１．６を超えると、ゴム組成物全体の比重が増加し、タイヤの低燃費性向上が充分に図れないおそれがある。瀝青炭粉砕物の比重は、０．５以上が好ましく、１．０以上がより好ましい。０．５未満であると、混練時の加工性が悪化するおそれがある。

瀝青炭粉砕物の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、５質量部以上、好ましくは１０質量部以上である。５質量部未満であると、瀝青炭粉砕物配合による充分な効果が得られない。上記瀝青炭粉砕物の含有量は、７０質量部以下、好ましくは６０質量部以下である。７０質量部を超えると、混練時の加工性が悪化するおそれがある。

本発明では、混合樹脂が使用される。混合樹脂とは、２種以上の樹脂の混合物のことをいう。混合樹脂に使用する樹脂としては、たとえば、フェノール性粘着樹脂、クロマン樹脂、インデン樹脂、クロマンインデン樹脂などの芳香族炭化水素系樹脂、Ｃ_５、Ｃ_８、Ｃ_９などの脂肪族炭化水素系樹脂などがあげられ、これらのなかから２種以上を選択して混合したものを使用することができる。なかでも、芳香族炭化水素系樹脂と脂肪族炭化水素系樹脂との組み合わせが好ましい。

混合樹脂としては、具体的には、ストラクトール社製のストラクトール４０ＭＳ、ラインケミー社（ＲｈｅｉｎＣｈｅｍｉｅＣｏｒｐ．）製のレノジン１４５Ａ、フローポリマー社（ＦｌｏｗＰｏｌｙｍｅｒｓＩｎｃ．）製のプロミックス４００などがあげられる。

混合樹脂の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、１質量部以上、好ましくは２質量部以上である。１質量部未満であると、混合樹脂配合による充分な効果が得られない。上記混合樹脂の含有量は、２０質量部以下、好ましくは１８質量部以下である。２０質量部を超えると、混練ゴムの粘度が著しく低下し、成形加工性が悪化するおそれがある。

本発明では、カーボンブラックを使用することが好ましい。使用できるカーボンブラックとしては、ＧＰＦ、ＦＥＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦなどが挙げられるが、特に限定されない。カーボンブラックを配合することにより、補強性を高めることができ、耐破壊強度を向上できる。

カーボンブラックのチッ素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、耐亀裂成長性に優れるという理由から、１０ｍ^２／ｇ以上が好ましく、２０ｍ^２／ｇ以上がより好ましい。また、カーボンブラックのチッ素吸着比表面積は、低発熱性に優れるという理由から、５０ｍ^２／ｇ以下が好ましく、４０ｍ^２／ｇ以下がより好ましい。
なお、カーボンブラックのチッ素吸着比表面積は、ＪＩＳＫ６２１７のＡ法によって求められる。

本発明のゴム組成物がカーボンブラックを含有する場合、カーボンブラックの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは２０質量部以上、より好ましくは３０質量部以上である。２０質量部未満であると、充分な補強性が得られない傾向がある。また、ムーニー粘度が低くなり、加硫中にゴムがプライコード間に流出する現象が生じやすく、成形加工性が悪化するおそれがある。また、該カーボンブラックの含有量は、好ましくは６０質量部以下、より好ましくは５０質量部以下である。６０質量部を超えると、発熱が大きくなる傾向がある。

瀝青炭粉砕物とカーボンブラックの合計含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは４０質量部以上、より好ましくは５５質量部以上である。４０質量部未満であると、補強性が低下し、耐久性が悪化してしまうおそれがある。また、該合計含有量は、好ましくは１００質量部以下、より好ましくは９０質量部以下、更に好ましくは８０質量部以下である。１００質量部を超えると、混練加工性が悪化し、分散性が悪化するおそれがある。

本発明のゴム組成物には、前記成分以外にも、ゴム組成物の製造に一般に使用される配合剤、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、クレー等の補強用充填剤、酸化亜鉛、ステアリン酸、各種老化防止剤、オイル等の軟化剤、ワックス、硫黄等の加硫剤、加硫促進剤などを適宜配合することができる。

酸化亜鉛の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、好ましくは０．５質量部以上、より好ましくは０．７質量部以上である。０．５質量部未満であると、耐空気透過性は向上するものの、シート押出時の平坦性と低燃費性が悪化する傾向がある。上記酸化亜鉛の含有量は、好ましくは１．５質量部以下、より好ましくは１．３質量部以下である。１．５質量部を超えると、架橋密度が上がり、低燃費性が向上する傾向がある。その一方で、酸化亜鉛の量が多いために酸化亜鉛の未分散塊が多く存在し、練り時の焼けが発生しやすく、焼け部は凹凸の原因となり、シートの平坦性を悪化させる傾向がある。更に、酸化亜鉛の大きな未分散塊の周囲には空隙が存在しやすく空気が流動しやすいため、耐空気透過性も低下する傾向がある。
酸化亜鉛の含有量が上記範囲内であると、耐空気透過性、低燃費性、成形加工性をよりバランスよく向上できる。

本発明のゴム組成物の製造方法としては、公知の方法を用いることができ、例えば、前記各成分をオープンロール、バンバリーミキサーなどのゴム混練装置を用いて混練し、その後加硫する方法等により製造できる。

本発明のゴム組成物は、インナーライナーに好適に使用できる。
インナーライナーとは、タイヤ内腔面をなすように形成される部材であり、この部材により、空気透過量を低減して、タイヤ内圧を保持することができる。具体的には、特開２００８−２９１０９１号公報の図１、特開２００７−１６０９８０号公報の図１〜２などに示される部材である。

本発明の空気入りタイヤは、上記ゴム組成物を用いて通常の方法によって製造できる。すなわち、ゴム組成物を未加硫の段階でインナーライナーの形状に合わせて押し出し加工し、タイヤ成形機上にて通常の方法にて成形し、他のタイヤ部材とともに貼り合わせ、未加硫タイヤを形成する。この未加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧してタイヤを製造できる。

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、実施例及び比較例で使用した各種薬品について、まとめて説明する。
ハロゲン化ブチルゴム：エクソン化学（株）製のクロロブチルゴム１０６６（塩素化ブチルゴム）
ＮＲ：ＴＳＲ２０
カーボンブラック：三菱化学（株）製のダイアブラックＮ６６０（Ｎ_２ＳＡ：２８ｍ^２／ｇ、ＤＢＰ：８４ｍｌ／１００ｇ）
瀝青炭粉砕物１：ＣｏａｌＦｉｌｌｅｒｓＩｎｃ社製のオースチンブラック３２５（平均粒径：０．００５ｍｍ、比重：１．３）
瀝青炭粉砕物２：ＣｏａｌＦｉｌｌｅｒｓＩｎｃ社製のオースチンブラック３２５（平均粒径：０．１０ｍｍ、比重：１．３）
瀝青炭粉砕物３：ＣｏａｌＦｉｌｌｅｒｓＩｎｃ社製のオースチンブラック３２５（平均粒径：０．２０ｍｍ、比重：１．３）
混合樹脂：シルアンドザイラリー社製のストラクトール４０ＭＳ（芳香族炭化水素系樹脂と脂肪族炭化水素系樹脂の混合物）
Ｃ５樹脂：丸善石油化学（株）製のマルカレッツＴ−１００ＡＳ（Ｃ５単一樹脂）
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号
ステアリン酸：日油（株）製のステアリン酸「椿」
プロセスオイル：出光興産（株）製のダイアナプロセスＰＡ３２
硫黄：軽井沢硫黄（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＭＢＴＳ

実施例１〜９及び比較例１〜８
表１に示す配合処方にしたがい、１．７Ｌバンバリーミキサーを用いて、硫黄及び加硫促進剤以外の材料を１５０℃の条件下で４分間混練りし、混練り物を得た。次に、得られた混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて、８０℃の条件下で３分間練り込み、未加硫ゴム組成物を得た。得られた未加硫ゴム組成物を１５０℃で３０分間加硫し、加硫ゴム組成物を得た。
また、得られた未加硫ゴム組成物をインナーライナーの形状に成形した後、他のタイヤ部材と貼り合わせて、１６０℃で２０分間加硫することにより、試験用タイヤ（空気入りタイヤ）（タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５）を製造した。

得られた未加硫ゴム組成物、加硫ゴム組成物、試験用タイヤについて下記の評価を行った。結果を表１に示す。

（成形加工性指数）
ＪＩＳＫ６３００に準じて、１３０℃における未加硫ゴム組成物のムーニー粘度ＭＬ_{（１＋４）}を測定した。そして、測定したムーニー粘度の値と、シート加工性（シート作成時の焼け性、シートの平坦性）とを総合的に評価した。結果は、比較例１の成形加工性を１００として指数表示した。指数が１００より小さいと、成形時のゲージ（ゴムの厚み）が不安定となり、成形加工性に劣る。

（低燃費性指数）
（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪１０％、動歪振幅１％および周波数１０Ｈｚの条件下で、７０℃における加硫ゴム組成物のヒステリシスロス（ｔａｎδ）を測定した。比較例１のｔａｎδを１００として、下記計算式により指数表示した。指数が大きいほど転がり抵抗性（低燃費性）が優れる。
（低燃費性指数）＝（比較例１のｔａｎδ）／（各配合のｔａｎδ）×１００

（耐空気透過性指数）
得られた試験用タイヤをリム組みしたのち、内圧を２００ｋＰａに設定した。内圧封じ込めの条件で３ヶ月放置し、タイヤの内圧の低下をタイヤ内圧低下率（％／月）として測定した。
比較例１の内圧低下率を１００として、下記計算式により指数表示した。指数が大きいほど空気保持性能（耐空気透過性）が優れる。
（耐空気透過性指数）＝（比較例１の内圧低下率）／（各配合の内圧低下率）×１００

特定量の平均粒径が０．１ｍｍ以下の瀝青炭粉砕物と、所定量の混合樹脂を含む実施例は、耐空気透過性、低燃費性、成形加工性をバランスよく向上できた。

一方、特定量の平均粒径が０．１ｍｍ以下の瀝青炭粉砕物と、所定量の混合樹脂を組み合わせなかった比較例では、実施例に比べて、性能が劣っていた。

実施例２と、比較例３，４を比較すると、特定量の平均粒径が０．１ｍｍ以下の瀝青炭粉砕物と共に所定量の混合樹脂を併用することにより、瀝青炭粉砕物を配合した場合であっても、瀝青炭粉砕物を配合したことによる低燃費性、成形加工性の向上効果（比較例３）を維持しつつ、瀝青炭粉砕物を配合せずに混合樹脂のみを配合した場合（比較例４）よりも優れた耐空気透過性が得られ、耐空気透過性、低燃費性、成形加工性をバランスよく向上できることが分かる。

混合樹脂の代わりにＣ５樹脂を用いた比較例８では、耐空気透過性、低燃費性、成形加工性を向上できなかった。

Claims

ゴム成分１００質量部に対して、平均粒径が０．１ｍｍ以下の瀝青炭粉砕物を５〜７０質量部、混合樹脂を１〜２０質量部含むインナーライナー用ゴム組成物。
ゴム成分１００質量％中のハロゲン化ブチルゴムの含有量が７０質量％以上である請求項１記載のインナーライナー用ゴム組成物。
前記混合樹脂が芳香族炭化水素系樹脂と脂肪族炭化水素系樹脂の混合物である請求項１又は２記載のインナーライナー用ゴム組成物。
ゴム成分１００質量部に対して、酸化亜鉛を０．５〜１．５質量部含む請求項１〜３のいずれかに記載のインナーライナー用ゴム組成物。
請求項１〜４のいずれかに記載のインナーライナー用ゴム組成物を用いて作製したインナーライナーを有する空気入りタイヤ。