JP2015214620A - ゴム組成物、インナーライナー、シーラントおよび空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】優れた耐クラック性を発揮し得る加硫ゴム組成物及びタイヤ内圧を保持するためにタイヤ内面にガスバリアー層として配置される当該組成物を用いたインナーライナーを提供する。【解決手段】ゴム成分としてスチレン−ブタジエンまたはブタジネンゴム及び層状ケイ酸塩を含むゴム組成物であり、加硫後のゴム組成物の破断伸び（ＥＢ）が１０００％以上、かつ、１００％引張モジュラス（Ｍ１００）が０．７ＭＰａ以上であるゴム組成物。加硫後のゴム組成物の６０℃における空気透過係数が４０?１０−１０ｃｍ３・ｃｍ／（ｃｍ２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下であるゴム組成物。シーラント用であり、インナーライナー用であるゴム組成物。【選択図】図１

Description

本発明は、ゴム組成物、インナーライナー、シーラントおよび空気入りタイヤに関する。

従来、タイヤの内圧を保持するためにタイヤ内面にガスバリア層として配置されるインナーライナーには、未変性のブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴムなどの変性ブチルゴムなどのブチル系ゴムを主原料とするゴム組成物の加硫ゴムが使用されている。

インナーライナーには、タイヤの内圧を保持するため、タイヤの屈曲変形に対する耐クラック性が要求される。

また、耐クラック性が要求される他のタイヤ部材としては、シーラントが挙げられる。

特開２００３−２３８６０３号公報

耐クラック性を向上させるための手法の一つとして、例えば、インナーライナーやシーラントを形成する加硫ゴムの破断伸び（切断時伸びともいう。以下、「ＥＢ」と略記することがある）および１００％引張モジュラス（１００％伸び引張応力ともいう。以下、「Ｍ１００」と略記することがある）を高めることが挙げられる。

しかしながら、従来の天然ゴム（ＮＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ブチル系ゴムを用いたゴム組成物では、加硫ゴムの破断伸びが、最大でも７００％が限界であった。

これに対して、特許文献１は、イソプレン系ゴムを用いて、破断伸びが１０５０％、１００％引張モジュラスが０．６ＭＰａである変性ゴムを開示している。

しかし、加硫ゴムがさらに優れた耐クラック性を発揮し得るゴム組成物が求められている。

本発明は、加硫ゴムが優れた耐クラック性を発揮し得るゴム組成物を提供することを目的とする。

本発明に係るゴム組成物は、加硫ゴムの破断伸び（ＥＢ）が１０００％以上、かつ、１００％引張モジュラス（Ｍ１００）が０．７ＭＰａ以上であることを特徴とする。
この構成によれば、加硫ゴムが優れた耐クラック性を発揮し得るゴム組成物を提供することができる。

本発明に係るゴム組成物は、ゴム成分として、スチレン−ブタジエンゴムまたはブタジエンゴムを含むことが好ましい。

本発明に係るゴム組成物は、ゴム成分として、スチレン−ブタジエンゴムを含むことが好ましい。

本発明に係るゴム組成物は、ゴム成分に加えて、さらに、層状ケイ酸塩を含むことが好ましい。

本発明に係るゴム組成物の好適な実施形態では、加硫ゴムの６０℃における空気透過係数を４０×１０^-10ｃｍ³・ｃｍ／（ｃｍ²・ｓ・ｃｍＨｇ）以下とすることも可能である。

本発明に係るゴム組成物は、前記層状ケイ酸塩の配合量が、前記ゴム成分１００質量部に対して、１５〜１２０質量部であることが好ましい。

本発明に係るゴム組成物は、インナーライナー用途に好適に用いることができる。

本発明に係るゴム組成物は、シーラント用途に好適に用いることができる。

本発明に係るインナーライナーは、上記ゴム組成物を用いたことを特徴とする。

本発明に係るシーラントは、上記ゴム組成物を用いたことを特徴とする。

本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤは、上記インナーライナーを備えることを特徴とする。

本発明の別の実施形態に係る空気入りタイヤは、上記シーラントを備えることを特徴とする。

本発明によれば、加硫ゴムが優れた耐クラック性を発揮し得るゴム組成物を提供することができる。

本発明に係る空気入りタイヤの一例を模式的に示した部分断面図である。

本発明において、破断伸び（ＥＢ）は、ＪＩＳ Ｋ６２００：２００８に規定される破断伸びをいう。破断伸びの具体的な値は、２３℃において、ＪＩＳ Ｋ ６２５１：２０１０に規定の「切断時伸び」の測定方法に準拠して測定される値である。
本発明において、１００％引張モジュラス（Ｍ１００）は、ＪＩＳ Ｋ６２００：２００８に規定される引張モジュラスの１００％伸び時の力をいう。１００％引張モジュラスの具体的な値は、２３℃において、ＪＩＳ Ｋ ６２５１：２０１０に規定の「所定伸び引張応力」の測定方法に準拠して１００％の伸びを与えたときの値である。
本発明において、空気透過係数は、ゴム組成物を１６０℃で２０分間加硫して得た厚み２ｍｍの加硫ゴムのシートについて、空気透過試験機Ｍ−Ｃ１（東洋精機株式会社製）を用いて、差圧法にて測定した、６０℃での空気透過係数（単位ｃｍ³・ｃｍ／（ｃｍ²・ｓ・ｃｍＨｇ））をいう。なお、空気透過係数の数値が小さいほど、耐空気透過性に優れる。

（ゴム組成物）
本発明に係るゴム組成物は、加硫ゴムの破断伸び（ＥＢ）が１０００％以上、かつ、１００％引張モジュラス（Ｍ１００）が０．７ＭＰａ以上であることを特徴とする。
この構成によれば、加硫ゴムが優れた耐クラック性を発揮し得るゴム組成物を提供することができる。
ゴム組成物は、通常、ゴム成分に加えて、フィラー、加硫剤などの成分を含む。
以下、本発明に係るゴム組成物の各成分について順に例示説明する。これらの記載は、本発明の例示を目的とするものであり、本発明を何ら限定するものではない。

＜ゴム成分＞
ゴム成分（原料ゴムともいう）としては、例えば、ＮＲ、合成イソプレンゴム（ＩＲ）、ＳＢＲ、ＢＲ、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）などのジエン系ゴム、変性または未変性のブチルゴム（ＩＩＲ）が挙げられる。これらを１種単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。

ゴム成分としては、加硫ゴムが所望の破断伸びおよび１００％引張モジュラスを発揮しやすいことから、ジエン系ゴムが好ましい。
本発明に係るゴム組成物の一実施形態では、ゴム成分として、ジエン系ゴムのみを含む。

本発明に係るゴム組成物の一実施形態では、ゴム成分として、スチレン−ブタジエンゴムまたはブタジエンゴムを含む。
本発明に係るゴム組成物の別の実施形態では、ゴム成分として、スチレン−ブタジエンゴムおよびブタジエンゴムから選択される１種または２種のみを含む。

本発明に係るゴム組成物の一実施形態では、ゴム成分として、スチレン−ブタジエンゴムを含む。
本発明に係るゴム組成物の別の一実施形態では、ゴム成分として、スチレン−ブタジエンゴムのみを含む。

＜フィラー＞
フィラーは、ゴムを増量または補強する働きを有する成分である。
フィラーとしては、特に限定されず、タイヤ用ゴム組成物に用いられている従来公知のフィラーを用いることができる。
フィラーとしては、例えば、層状ケイ酸塩（タルク、クレー）、炭酸カルシウムなどの非補強性フィラー、および、カーボンブラック、シリカなどの補強性フィラーが挙げられる。また、層状ケイ酸塩などの無機フィラーを、４級アンモニウム塩、高級脂肪酸などの界面活性剤、シランカップリング剤などの表面処理剤で処理した有機化フィラーを用いてもよい。有機化クレーの調製方法として、例えば、特開平０１−１９８６４５号公報に記載の方法が挙げられる。
上述したフィラーを１種単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。

本発明に係るゴム組成物の一実施形態では、上記ゴム成分に加えて、さらに非補強性フィラーを含む。
本発明に係るゴム組成物の別の一実施形態では、上記ゴム成分に加えて、さらに層状ケイ酸塩を含む。

本発明に係るゴム組成物の一実施形態では、前記非補強性フィラーの配合量が、前記ゴム成分１００質量部に対して、１５〜１２０質量部であることが好ましく、５０〜１２０質量部であることがより好ましい。これにより、安定した耐クラック性を確保できるという利点がある。
本発明に係るゴム組成物の別の一実施形態では、前記層状ケイ酸塩の配合量が、前記ゴム成分１００質量部に対して、１５〜１２０質量部であることが好ましく、５０〜１２０質量部であることがより好ましい。これにより、安定した耐クラック性を確保できるという利点がある。

前記補強性フィラーと、シランカップリング剤または変性ポリマーなどとを併用する場合、前記補強性フィラーの配合量は、前記ゴム成分１００質量部に対して、２０質量部以下であることが好ましい。一方、前記補強性フィラーを、シランカップリング剤または変性ポリマーなどと併用しない場合、前記補強性フィラーの配合量は、前記ゴム成分１００質量部に対して、１２０質量部以下であることが好ましい。

＜その他の成分＞
本発明に係るゴム組成物には、上述したゴム成分、フィラーの他に、従来公知の、オイル、ステアリン酸、タッキファイヤー（粘着付与剤）、加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、スコーチ防止剤などの成分を添加してもよい。

本発明に係るゴム組成物は、加硫ゴムの破断伸び（ＥＢ）が１０００％以上、かつ、１００％引張モジュラス（Ｍ１００）が０．７ＭＰａ以上である。破断伸びは、加硫ゴムとしての耐塑性変形の観点から、２０００％以下であることが好ましい。また、１００％引張モジュラスは、安定した耐クラック性の確保の観点から、１．０ＭＰａ以下であることが好ましい。

本発明に係るゴム組成物の好適な実施形態では、加硫ゴムの６０℃における空気透過係数を４０×１０^-10ｃｍ³・ｃｍ／（ｃｍ²・ｓ・ｃｍＨｇ）以下とすることも可能である。これにより、加硫ゴムが優れた耐クラック性と、ガスバリア性とを両立することができる。

＜ゴム組成物の用途＞
本発明に係るゴム組成物は、加硫ゴムの破断伸び（ＥＢ）が１０００％以上、かつ、１００％引張モジュラス（Ｍ１００）が０．７ＭＰａ以上であるため、タイヤにおけるインナーライナー、シーラント、サイドウォールに好適に用いることができる。
本発明に係るゴム組成物の一実施形態では、インナーライナーに好適に用いることができる。
本発明に係るゴム組成物の別の一実施形態では、シーラントに好適に用いることができる。

（インナーライナー）
本発明に係るインナーライナーは、上記ゴム組成物を用いたことを特徴とする。
この構成により、本発明に係るインナーライナーは、耐クラック性に優れる。
インナーライナーの製造方法は、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。例えば、ゴム組成物をシート状に押出し、またはカレンダー処理して成形し、次いで、必要に応じて１００〜２００℃で１〜４８０秒間、加熱処理を行い、次いで、１００〜１９０℃で加硫を行う方法が挙げられる。

（シーラント）
本発明に係るシーラントは、上記ゴム組成物を用いたことを特徴とする。
この構成により、本発明に係るシーラントは、耐クラック性に優れる。
シーラントは、例えば、後述するように、空気入りタイヤのカーカスとインナーライナーとの間に配置される部材である。
シーラントは、例えば、空気入りタイヤのインナーライナーが損傷した場合に、空気入りタイヤ内の気体が損傷部分から外部へ噴出する際に、シーラントがその損傷部分に流れ込んでシールすることによって、空気入りタイヤの破裂または急激な内圧の低下を防止することができる。

（空気入りタイヤ）
本発明に係る空気入りタイヤの一実施形態では、上記インナーライナーを備える。
本発明に係る空気入りタイヤの別の一実施形態では、上記シーラントを備える。
本発明に係る空気入りタイヤは、上記インナーライナーまたはシーラントを備えることにより、耐クラック性に優れる。

図１は、本発明に係る空気入りタイヤの一例を示す部分断面図である。この空気入りタイヤの一例では、１対のビード部１およびこのビード部１の半径方向外側にそれぞれ連なる１対のサイドウォール部２と、両サイドウォール部２間に跨がるトレッド部３とからなる。そして、ビード部１のビードコア４間にはトロイド状に延びるカーカスプライからなるカーカス５が配置され、このカーカス５のトレッド部３の半径方向外側に２枚のベルト層を有するベルト６が配置されることによって、タイヤの骨格を形成している。また、この空気入りタイヤの一例では、カーカス５のタイヤ内面側に、カーカス５側から、シーラント７、インナーライナー８が配置されている。

以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、これらの実施例は、本発明の例示を目的とするものであり、本発明を何ら限定するものではない。

（実施例１〜８および比較例１〜４）
２２００ｍＬのバンバリーミキサーを使用して、表１に示すゴム配合処方で混練り混合して、ゴム組成物を調製した。ただし、比較例３は、３Ｍ社製の商品名Scotch 23をそのままシートとして用いた。

表１中の＊１〜＊８の各成分の詳細は以下のとおりである。
＊１ スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）：ＪＳＲ株式会社製の品種ＪＳＲ１５００（乳化重合非油展ＳＢＲ）
＊２ ブタジエンゴム（ＢＲ）：宇部興産株式会社製の商品名１５０Ｌ
＊３ ブロモブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）：エクソン社製高粘度ブチル（商品名ブロモブチル2255）
＊４ タルク（層状ケイ酸塩）：ＬＵＺＥＮＡＣ ＡＭＥＲＩＣＡ社製の商品名ＭＩＳＴＲＯＮ ＶＡＰＯＲ Ｒ）
＊５ クレー（層状ケイ酸塩）：カオリンクレー Ｊ．Ｍ．Ｈｕｂｅｒ社製、商品名Ｐｏｌｙｆｉｌ ＤＬ
＊６ 有機化クレー（層状ケイ酸塩）：株式会社ボルクレイ・ジャパン製の商品名オルガノクレイ ＰＭ−２００
＊７ カーボンブラック：旭カーボン株式会社製、商品名旭＃５５
＊８ 加硫促進剤（ジ−２−ベンゾチアジル-ジスルフィド）：大内新興化学工業株式会社製の商品名ノクセラーＤＭ
また、表１中、ＩＬは、インナーライナーを表す。

（加硫ゴムの物性）
各実施例、比較例１および比較例４のゴム組成物に対して、１６０℃、２０分間の加硫処理を行い、厚み２ｍｍの加硫ゴムのシートを作製した。比較例２は、加硫処理を行わずに、厚み２ｍｍのシートを作製した。比較例３は、３Ｍ社製の商品名Scotch 23をそのままシートとして用いた。
各実施例および各比較例のシートについて、以下のように、破断伸び、１００％引張モジュラスおよび空気透過係数の測定を行った。その結果を表１に合わせて示す。

（破断伸び（ＥＢ））
２３℃において、ＪＩＳ Ｋ ６２５１：２０１０に規定の「切断時伸び」の測定方法に準拠して測定した。

（１００％引張モジュラス（Ｍ１００））
２３℃において、ＪＩＳ Ｋ ６２５１：２０１０に規定の「所定伸び引張応力」の測定方法に準拠して１００％の伸びを与えたときの値を測定した。

（空気透過係数）
６０℃において、空気透過試験機Ｍ−Ｃ１（東洋精機株式会社製）を用いて差圧法にて空気透過係数（単位ｃｍ³・ｃｍ／（ｃｍ²・ｓ・ｃｍＨｇ））を測定した。なお、空気透過係数の数値が小さいほど、耐空気透過性に優れる。

（タイヤにおける耐クラック性の評価）
各実施例および比較例４のゴム組成物から、インナーライナーを作製した。作製したインナーライナーをタイヤ内面に貼り付け、サイズ１９５／６５Ｒ１５の乗用車用空気入りタイヤを常法に従って作製した。なお、比較例１では、インナーライナーに成型できなかったため、タイヤを作製できなかった。比較例２のゴム組成物では、加硫処理を行わなかったため、タイヤを作製できなかった。比較例３は、上述した市販品のシートをインナーライナーとして用いた以外は、実施例と同様に乗用車用空気入りタイヤを作製した。

各実施例および比較例３〜４の作製したインナーライナーについて、タイヤにおける耐クラック性は、以下のＣＢＵ（Cord Breaking-Up）ドラム試験および低温ドラム走行試験を行い、各試験後の外観を観察することにより評価した。その結果を表１に合わせて示す。

（ＣＢＵドラム試験）
空気を最大空気圧まで充填した空気入りタイヤで、最大負荷能力の１．２倍の荷重をかけて１回当たり４０ｍｐｈ（マイル／時）で１０分間走行させた。

（低温ドラム走行試験）
空気圧１４０ｋＰａで８０ｋｍ／ｈの速度に相当する回転数のドラム上に荷重６ｋＮで押し付け、−４０℃の環境下で２０，０００ｋｍを走行させた。

（結果のまとめ）
表１より、加硫ゴムのシートが破断伸び１０００％以上、かつ１００％引張モジュラスが０．７ＭＰａ以上の実施例では、ＣＢＵドラム試験および低温ドラム走行試験のいずれの試験後でもはがれや割れが発生せず、優れた耐クラック性を発揮した。
また、各実施例の加硫ゴムのシートは、良好な空気透過係数を示し、耐クラック性とガスバリア性を両立できたことがわかる。

１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
４ ビードコア
５ カーカス
６ ベルト
７ シーラント
８ インナーライナー

Claims (12)

1. 加硫ゴムの破断伸び（ＥＢ）が１０００％以上、かつ、１００％引張モジュラス（Ｍ１００）が０．７ＭＰａ以上であることを特徴とする、ゴム組成物。
2. ゴム成分として、スチレン−ブタジエンゴムまたはブタジエンゴムを含むことを特徴とする、請求項１に記載のゴム組成物。
3. ゴム成分として、スチレン−ブタジエンゴムを含むことを特徴とする、請求項１に記載のゴム組成物。
4. さらに、層状ケイ酸塩を含むことを特徴とする、請求項２または３に記載のゴム組成物。
5. 加硫後のゴム組成物の６０℃における空気透過係数が４０×１０^-10ｃｍ³・ｃｍ／（ｃｍ²・ｓ・ｃｍＨｇ）以下であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のゴム組成物。
6. 前記層状ケイ酸塩の配合量が、前記ゴム成分１００質量部に対して、１５〜１２０質量部であることを特徴とする、請求項４に記載のゴム組成物。
7. インナーライナー用であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のゴム組成物。
8. シーラント用であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載のゴム組成物。
9. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のゴム組成物を用いたことを特徴とする、インナーライナー。
10. 請求項１〜６または８のいずれか１項に記載のゴム組成物を用いたことを特徴とする、シーラント。
11. 請求項９に記載のインナーライナーを備えることを特徴とする、空気入りタイヤ。
12. 請求項１０に記載のシーラントを備えることを特徴とする、空気入りタイヤ。

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