JP2017196833A - 積層体、並びに、タイヤ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このような問題に対して、タイヤ等の表面をポリウレタンで被覆する技術が知られており、特許文献1には、実質的に不飽和なジエンエラストマーを基剤とするゴム外部表面の少なくとも一部がオゾンに対して保護するためのコーティングで被覆されたタイヤにおいて、このコーティングが空気と接する少なくとも1層を含み、脂肪族ポリエーテル又はポリエステル及び主鎖が半芳香族であるポリエーテル又はポリエステルから選択されたポリオールから調製されたポリウレタンからなり、エラストマー及びポリウレタン間の結合が極性官能基により形成され、かつこのコーティングが界面活性剤を含むことを特徴とするタイヤが開示されている。
<1> ゴム層、及びエステル結合を含む化合物を含有する樹脂層を有する積層体であり、該ゴム層が、ゴム成分、シリカ、脂肪酸、及びpKaが8以上11未満である化合物を含有し、該ゴム層におけるゴム成分100質量部に対するシリカの含有量をB質量部、該ゴム層におけるゴム成分100質量部に対する脂肪酸の含有量をC質量部、該ゴム層におけるゴム成分100質量部に対するpKaが10以上11未満である化合物の含有量をD質量部、該ゴム層が含有するpKaが8以上11未満である化合物のうち、最もpKaが高い化合物のpKaをd(D1)としたとき、下記条件1又は条件2を満たすことを特徴とする、積層体。
条件1:下記式(1)を満たす。
8≦d(D1)<10 (1)
条件2:下記式(2)及び式(3)を満たす。
10≦d(D1)<11 (2)
0.085×B+1.2×C−2.8×D>2.2 (3)
<2> 前記エステル結合を含む化合物が、ポリエステルウレタンである、前記<1>に記載の積層体。
<3> 前記pKaが8以上11未満である化合物が、加硫促進剤である、前記<1>又は<2>に記載の積層体。
<4> 前記ゴム層におけるゴム成分100質量部に対するシリカの含有量が、2〜120質量部である、前記<1>〜<3>のいずれかに記載の積層体。
<5> 前記ゴム層におけるゴム成分100質量部に対する脂肪酸の含有量が、5〜95質量部である、前記<1>〜<4>のいずれかに記載の積層体。
<6> 前記ゴム層が、pKaが11以上である化合物を実質的に含まない、前記<1>〜<5>のいずれかに記載の積層体。
<7> 前記樹脂層が、樹脂発泡体層である、前記<1>〜<6>のいずれかに記載の積層体。
<8> 前記樹脂発泡体の発泡倍率が4倍以上である、前記<7>に記載の積層体。
<9> 前記<1>〜<8>のいずれかに記載の積層体を加硫してなるタイヤ。
<10> 前記タイヤが、タイヤ外表面部分の少なくとも一部の領域に、ゴム層と、該ゴム層の表面を被覆しタイヤ外表面を形成する樹脂層と、からなる樹脂被覆領域が、形成されたタイヤであり、タイヤ幅方向断面において、前記樹脂被覆領域内に、前記ゴム層と前記樹脂層との界面上の2点A、Bであって、線分ABの長さをX、AB間の前記界面の長さをYとしたとき、X≧1mmかつY/X≧1.1となるような、2点A、Bが存在する(ただし、線分ABがタイヤの外部を通過する2点を除く)、前記<9>に記載のタイヤ。
<11> 前記<1>〜<8>のいずれかに記載の積層体を準備する工程、及び該積層体を加硫する工程を有することを特徴とする、タイヤの製造方法。
また、質量部及び質量%は、それぞれ、重量部及び重量%と同義である。
本発明の積層体は、ゴム層、及びエステル結合を含む化合物を含有する樹脂層を有する積層体であり、該ゴム層が、ゴム成分、シリカ、脂肪酸、及びpKaが8以上11未満である化合物を含有し、該ゴム層におけるゴム成分100質量部に対するシリカの含有量をB質量部、該ゴム層におけるゴム成分100質量部に対する脂肪酸の含有量をC質量部、該ゴム層におけるゴム成分100質量部に対するpKaが10以上11未満である化合物の含有量をD質量部、該ゴム層が含有するpKaが8以上11未満である化合物のうち、最もpKaが高い化合物のpKaをd(D1)としたとき、下記条件1又は条件2を満たすことを特徴とする。
条件1:下記式(1)を満たす。
8≦d(D1)<10 (1)
条件2:下記式(2)及び式(3)を満たす。
10≦d(D1)<11 (2)
0.085×B+1.2×C−2.8×D>2.2 (3)
本発明者等は鋭意検討した結果、ゴム層が加硫促進剤等として含有する、pKaが8以上11未満の化合物(以下、「特定塩基性化合物」ともいう。)が、樹脂層に移行し、エステル結合を含む化合物の加水分解を促進していることを見出した。発明者は鋭意検討した結果、ゴム層が含有するシリカ、脂肪酸、及び特定塩基性化合物の含有量を特定の関係とすることにより、保護膜の湿熱劣化が抑制されることを見出し、本発明を完成するに至った。
その詳細な機構は不明であるが、一部は以下のように推察される。すなわち、特定塩基性化合物として、pKaが10未満の化合物のみを含有する場合には、その含有量は特に限定されないが、特定塩基性化合物としてpKaが10以上11未満の化合物を含有する場合、シリカ及び脂肪酸の含有量を、一定以上とすることにより、pKaが10以上11未満の化合物による、隣接する樹脂層におけるエステル結合を有する化合物の加水分解が抑制され、湿熱劣化が抑制されたものと推察される。
なお、エステル結合を含む化合物として、ポリエステルウレタンが好ましく使用できるが、本発明はこれに限定されるものではなく、エステル結合を含む化合物を含有する樹脂層に広く適用できる。
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の積層体は、ゴム層及び樹脂層を含有し、該ゴム層は、ゴム成分、シリカ、脂肪酸、及びpKaが8以上11未満である化合物を含有する。
以下、それぞれの成分について説明する。
本発明において、ゴム層は、ゴム成分(以下、成分Aともいう。)を含有する。該ゴム成分は、天然ゴム及び合成ゴムよりなる群から選択される少なくとも1つであることが好ましい。ゴム成分として、天然ゴムを単独で使用してもよく、合成ゴムを単独で使用してもよく、また、天然ゴムと合成ゴムとを併用してもよい。
合成ゴムとしては特に限定されないが、合成ジエン系ゴムが好ましく例示される。合成ジエン系ゴムとしては、ポリブタジエンゴム(BR)、ポリイソプレンゴム(IR)、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、スチレン−イソプレン共重合体ゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体ゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム等が例示される。これらの合成ゴムは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明において、ゴム成分としては、天然ゴム、ポリブタジエンゴム(BR)、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、ポリイソプレンゴム(IR)が好ましく、SBRがより好ましい。
本発明において、ゴム層は、シリカ(以下、成分Bともいう。)を含有する。
シリカとしては市販のあらゆるものが使用でき、なかでも湿式シリカ、乾式シリカ、コロイダルシリカを用いるのが好ましく、湿式シリカを用いるのが特に好ましい。シリカのBET比表面積(ISO 5794/1に準拠して測定する)は40〜350m2/gであるのが好ましい。BET比表面積がこの範囲であるシリカは、ゴム補強性とゴム成分中への分散性とを両立できるという利点がある。この観点から、BET比表面積が80〜350m2/gの範囲にあるシリカがより好ましく、BET比表面積が130m2/gを超え、350m2/g以下であるシリカが更に好ましく、BET比表面積が135〜350m2/gの範囲にあるシリカが特に好ましい。このようなシリカとしては東ソー・シリカ(株)製、商品名「ニップシールAQ」(BET比表面積=205m2/g)、「ニップシールKQ」(BET比表面積=240m2/g)、デグッサ社製、商品名「ウルトラジルVN3」(BET比表面積=175m2/g)等の市販品を用いることができる。
他の充填剤としては、下記式(I)で表される無機化合物が例示される。
dM1・xSiOy・zH2O ・・・(I)
ここで、式(I)中、M1は、アルミニウム、マグネシウム、チタン、カルシウム、及びジルコニウムからなる群から選ばれる金属、これらの金属の酸化物又は水酸化物、及びそれらの水和物、又はこれらの金属の炭酸塩から選ばれる少なくとも1種であり、d、x、y及びzは、それぞれ1〜5の整数、0〜10の整数、2〜5の整数、及び0〜10の整数である。
なお、式(I)において、x、zがともに0である場合には、該無機化合物はアルミニウム、マグネシウム、チタン、カルシウム及びジルコニウムから選ばれる少なくとも1つの金属、金属酸化物又は金属水酸化物となる。
式(I)で表されるこれらの無機化合物は、単独で使用してもよいし、2種以上を混合して使用してもよい。これらの無機化合物の平均粒径は、混練作業性、耐摩耗性及びウェットグリップ性能のバランスなどの観点から、0.01〜10μmの範囲が好ましく、0.05〜5μmの範囲がより好ましい。
シリカの含有量が2質量部以上であると、ゴム組成物の耐疲労性の向上の観点から好ましく、120質量部以下であると、加工性及び柔軟性の観点から好ましい。
前記充填材中、シリカを含む無機充填材が30質量%以上であることが好ましく、40質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることが更に好ましい。
また、無機充填材中、シリカが30質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることが更に好ましく、無機充填剤の全量がシリカであることがより更に好ましい。
本発明において、ゴム層は脂肪酸を含有する。前記脂肪酸は、加硫促進助剤として機能すると考えられる。また、特定塩基性化合物を中和する働きを有すると推定される。
前記脂肪酸としては、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ラウリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、カプリン酸、ペラルゴン酸、カプリル酸、エナント酸、カプロン酸、オレイン酸、バクセン酸、リノール酸、リノレン酸、ネルボン酸等の飽和脂肪酸及び不飽和脂肪酸が挙げられる。
これらの中でも、脂肪酸としては、ステアリン酸が好ましく例示される。
本発明において、ゴム層における脂肪酸の含有量は、ゴム成分(成分A)100質量部に対して、10質量部以下であることが好ましく、0.1〜9質量部であることがより好ましく、0.2〜8質量部であることが更に好ましい。脂肪酸の含有量が上記範囲内であると、加硫速度の制御及び混練時の滑剤効果に優れるので好ましい。
本発明において、ゴム層は、pKaが8以上11未満の化合物(成分D、特定塩基性化合物)を含有する。特定塩基性化合物を含有することにより、加硫性に優れる樹脂組成物が得られる。
なお、本発明において、ゴム層は、pKaが11以上の化合物を実質的に含有しないことが好ましい。ここで、「実質的に含有しない」とは、意図的にpKaが11以上の化合物を配合しないことを意味し、pKaが11以上の化合物のゴム層中での含有量は、ゴム成分100質量部に対して、1質量部以下であることが好ましく、0.1質量部以下であることがより好ましく、0.01質量部以下であることが更に好ましく、検出不能であることがより更に好ましい。
アルデヒド−アミン系加硫促進剤としては、n−ブチルアルデヒドアニリンが例示される。
チオウレア系加硫促進剤としては、N,N’−ジフェニルチオウレア、トリメチルチオウレア、N,N’−ジエチルチオウレア、N,N’−ジブチルチオウレア、N,N’−ジラウリルチオウレアが例示される。
グアニジン系加硫促進剤としては、1,3−ジフェニルグアニジン、1,3−ジ−o−トリルグアニジン、1−o−トリルビグアニド、ジカテコールボレートのジ−o−トリルグアニジン塩、1,3−ジ−o−クメニルグアニジン、1,3−ジ−o−ビフェニルグアニジン、1,3−ジ−o−クメニル−2−プロピオニルグアニジン等が挙げられ、反応性が高いため1,3−ジフェニルグアニジン、1,3−ジ−o−トリルグアニジン及び1−o−トリルビグアニドが好ましく、より反応性が高いため1,3−ジフェニルグアニジンが更に好ましい。
[上記式(D−I)中、XはC−R又は窒素原子を表し、Rは水素原子もしくは置換基を表し、n、m及びkは、それぞれ独立に1〜8の整数を表し、CH2の水素原子は置換基で置換されていてもよい。]
具体的には、ジエチルアミン(pKa=10.93)、トリエチルアミン(pKa=10.75)、ジメチルアミン(pKa=10.73)、tert−ブチルアミン(pKa=10.68)、シクロヘキシルアミン(pKa=10.66)、メチルアミン(pKa=10.66)、エチルアミン(pKa=10.65)、プロピルアミン(pKa=10.54)、イソプロピルアミン(pKa=10.53)、N−エチルピペリジン(pKa=10.45)、ジシクロヘキシルアミン(pKa=10.4)、N−メチルピペリジン(pKa=10.38)、ジエチルメチルアミン(pKa=10.35)、ジメチルプロピルアミン(pKa=10.15)、トリメチルアミン(pKa=9.8)、ピペラジン(pKa=9.73(I)、5.33(II))、2−アミノ−2−メチルプロパノール(pKa=9.69)、N,N’−ジメチルピペラジン(pKa=9.66(I)、5.2(II))、ジエチル−(2−ヒドロキシエチル)アミン(pKa=9.58)、エタノールアミン(pKa=9.5)、N−ヒドロキシエチルピロリジン(pKa=9.44)、ジエタノールアミン(pKa=9.28)、アンモニア(pKa=9.27)、ジメチル−(2−ヒドロキシエチル)アミン(pKa=8.83)、2−アミノ−2−メチル−1,3−プロパンジオール(pKa=8.8)、モルフォリン(pKa=8.5)、トリス−(ヒドロキシメチル)−アミノメタン(pKa=8.3)、N−メチルグルカミン(pKa=8.03)が例示される。これらの化合物は、加硫促進や老化防止を目的として添加される。
具体的には、水溶液中、温度25℃で、pH測定装置にて解離段1における値を測定する。pH測定装置は、通常の市販のpH計を用いればよい。
ゴム層中の特定塩基性化合物の含有量は、後述する条件1及び条件2を満たす範囲で適宜選択すればよい。
本発明において、ゴム層は、上述した成分A〜成分Dに加え、その他の成分を含有してもよい。その他の成分としては、シランカップリング剤、加硫剤、pKaが8未満の加硫促進剤、老化防止剤、軟化剤、滑剤、有機単繊維、加硫遅延剤等が例示される。
本発明において、ゴム層は、シリカの補強性を更に向上させる観点から、シランカップリング剤を含有することが好ましい。該シランカップリング剤としては、加水分解した際にシラノール基を与えるような官能基と、加硫反応時にジエン系エラストマーの主鎖とイオウ架橋による化学結合を達成しうる官能基を同時に有していることが好ましく、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、ビス(2−トリエトキシシリルエチル)テトラスルフィド、ビス(3−トリメトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(2−トリメトキシシリルエチル)テトラスルフィド、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、2−メルカプトエチルトリメトキシシラン、2−メルカプトエチルトリエトキシシラン、3−トリメトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、2−トリエトキシシリルエチル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド、3−トリエトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、3−トリメトキシシリルプロピルメタクリレートモノスルフィド、ビス(3−ジエトキシメチルシリルプロピル)テトラスルフィド、3−メルカプトプロピルジメトキシメチルシラン、ジメトキシメチルシリルプロピル−N,N−ジメチルチオカルバモイルテトラスルフィド、ジメトキシメチルシリルプロピルベンゾチアゾールテトラスルフィド等が挙げられ、これらの中でも、補強性改善効果や加工性等の観点から、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)トリスルフィド、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)ジスルフィド、及びこれらの混合物が好ましい。これらシランカップリング剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
シランカップリング剤の含有量は、シリカ100質量部に対して、0〜20質量部であることが好ましく、2〜15質量部であることがより好ましく、3〜12質量部であることが更に好ましい。シランカップリング剤の含有量が上記範囲内であると、シランカップリング剤の配合による補強性改善効果、加工性改善効果等をより良好に得ることができる。
pKaが8未満の加硫促進剤としては、スルフェンアミド系加硫促進剤、チアゾール系加硫促進剤、チウラム系加硫促進剤、ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤、キサントゲン酸塩系加硫促進剤が例示される。
スルフェンアミド系加硫促進剤としては、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−オキシジエチレン−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−メチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−エチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−プロピル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−ペンチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−ヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−ペンチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−オクチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−2−エチルヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−デシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−ドデシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−ステアリル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N−ジメチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N−ジエチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N−ジプロピル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N−ジブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N−ジペンチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N−ジヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N−ジペンチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N−ジオクチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N−ジ−2−エチルヘキシルベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N−デシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N−ジドデシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド、N,N−ジステアリル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド等が挙げられ、反応性が高いためN−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド及びN−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミドが好ましい。
チウラム系加硫促進剤としては、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィド、テトラキス(2−エチルヘキシル)チウラムジスルフィド、ジペンタメチレンチウラムスルフィドが例示される。
ジチオカルバミン酸塩系加硫促進剤としては、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジエチルジチオカルバミン酸亜鉛、ジブチルジチオカルバミン酸亜鉛、エチルフェニルジチオカルバミン酸亜鉛、N−ペンタメチレンジチオカルバミン酸亜鉛、ジベンジルジチオカルバミン酸亜鉛、ジブチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジメチルジチオカルバミン酸銅、ジメチルジチオカルバミン酸第二鉄、ジエチルジチオカルバミン酸テルル等が例示される。
pKaが8未満の加硫促進剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、上記300%伸び引張応力は、JIS K6251−2010に準拠して測定される。
本発明において、該ゴム層におけるゴム成分100質量部に対するシリカの含有量をB質量部、該ゴム層におけるゴム成分100質量部に対する脂肪酸の含有量をC質量部、該ゴム層におけるゴム成分100質量部に対するpKaが10以上11未満である化合物の含有量をD質量部、該ゴム層が含有するpKaが8以上11未満である化合物のうち、最もpKaが高い化合物のpKaをd(D1)としたとき、下記条件1又は条件2を満たす。
条件1:下記式(1)を満たす。
8≦d(D1)<10 (1)
条件2:下記式(2)及び式(3)を満たす。
10≦d(D1)<11 (2)
0.085×B+1.2×C−2.8×D>2.2 (3)
このような態様であると、樹脂層がエステル結合を含む化合物を含有していても、クラックの発生が抑制された積層体が提供される。
なお、条件1を満たす場合、すなわち、特定塩基性化合物として、pKaが10以上11未満である化合物を含有しない場合には、pKaが8以上10未満の化合物の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、0.1〜5質量部であることが好ましく、0.2〜4質量部であることがより好ましく、0.3〜3質量部であることが更に好ましい。pKaが8以上10未満の化合物の含有量が上記範囲内であると、クラックの発生がより抑制されるので好ましい。
式(3)中、Bは、ゴム層におけるゴム成分100質量部に対するシリカの含有量(質量部)であり、シリカとして2種以上のシリカを含有する場合には、上記Bはシリカの合計量としての含有量を意味する。
同様に、式(3)中、Cは、ゴム層におけるゴム成分100質量部に対する脂肪酸の含有量(質量部)であり、脂肪酸として2種以上の脂肪酸を含有する場合には、脂肪酸の合計量としての含有量を意味する。また、式(3)中、Dはゴム層におけるゴム成分100質量部に対するpKaが10以上11未満である化合物の含有量(質量部)であり、pKaが10以上11未満である化合物を2種以上含有する場合には、pKaが10以上11未満の化合物の合計量としての含有量を意味する。
上記式(3)において、不等式の左辺(0.085×B+1.2×C−2.8×D)は、2.3以上であることが好ましく、2.4以上であることがより好ましく、2.5以上であることが更に好ましい。また、上限は特に限定されないが、15以下であることが好ましく、12以下であることがより好ましく、10以下であることが更に好ましく、8以下であることが一層好ましく、6以下であることがより一層好ましく、4以下であることが更に一層好ましい。
上記式(3)の関係を満たすことにより、pKaが10以上11未満の化合物の含有量に対して、シリカ、及び脂肪酸の含有量を一定の範囲とすることで、pKaが10以上11未満の化合物をシリカ及び脂肪酸で中和乃至トラップし、pKaが10以上11未満の化合物による樹脂層に存在するエステル結合を含む化合物の加水分解が抑制されるものと推定される。
本発明の積層体は、樹脂層を有し、該樹脂層は、エステル結合を含む化合物を含有する。
エステル結合を含む化合物としては特に限定されないが、ポリエステルウレタンであることが好ましい。ポリエステルウレタンは、少なくともポリエステルジオールと、ポリイソシアネートとの反応により得られる。また、必要に応じて低分子ポリオール、鎖延長剤、反応停止剤等を使用して反応させてもよい。
また、無水トリメリット酸、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の三官能以上の化合物を使用することも可能である。これら三官能以上の化合物を使用すると、主鎖に水酸基を有するポリエステル、分岐したしポリエステル等が得られる。また、ウレタン化反応において、主鎖に水酸基を有するポリエステルウレタン、分岐したポリエステルウレタン等が得られる。
ジオール成分(好ましくはグリコール成分)は単独で、又は、2種以上を混合して用いることができる。また必要に応じて三官能以上の化合物を1種以上併用することもできる。
二塩基酸として、芳香族二塩基酸を用いた芳香族系ポリエステルポリオールをポリエステルウレタンの原料として用いれば、ポリエステルポリオール由来の芳香環を有するポリエステルウレタンが得られる。
触媒としては塩酸、硫酸、p−トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、酸化亜鉛、酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等が上げられる。
芳香族ジイソシアネートをポリエステルウレタンの原料として用いれば、イソシアネート由来の芳香環を有するポリエステルウレタンが得られる。本発明においては4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、トリレンジイソシアネート(TDI)が特に好ましい。
反応停止剤としては、例えばジ−n−ブチルアミン等のジアルキルアミン類、ジエタノールアミン等のジアルカノールアミン類が挙げられる。
上記芳香族系のポリエステルウレタンは、ポリエステルウレタンに芳香族ポリエステル及び/又は芳香族ポリイソシアネートを使用することにより得られ、ポリイソシアネートとして芳香族系ポリイソシアネートを使用することが好ましい。ポリエステルウレタンが芳香族系であると、比較的弱い触媒で反応が進行すると共に、難燃性に優れた樹脂が得られるので好ましい。
本発明で用いるポリエステルウレタンの数平均分子量は、500〜10,000であることが好ましく、より好ましくは1,000〜4,000であり、更に好ましくは1,500〜3,000である。数平均分子量が上記範囲内であると、生産に適した成形性を備えた柔軟なウレタンフォーム用組成物を得ることができるので好ましい。
ポリエステルウレタンの数平均分子量は、以下の方法により測定される。
(数平均分子量の測定)
ウォーターズ社製ゲル浸透クロマトグラフィ(GPC)により、ポリスチレンを標準物質とし、テトラヒドロフランを溶媒として測定した。
また、本発明において、ポリエステルウレタンの合成に使用するポリエステルジオールの分子量(分子量分布を有する場合には、重量平均分子量)は、300〜3,000であることが好ましい。また、ジイソシアネートの分子量(分子量分布を有する場合には、重量平均分子量)が150〜1,200であることが好ましい。
前記樹脂発泡体は、前記ポリエステルウレタン及び発泡剤(発泡ガス)を含む組成物を発泡させて製造することが好ましい。上記樹脂発泡体を形成する組成物は、更に、他の樹脂(例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等)、界面活性剤、溶剤等を含有していてもよい。
発泡剤(発泡ガス)としては、例えば、水、炭化水素化合物(プロパン、ブタン、ペンタン等)、炭酸ガス、窒素ガス、空気等が挙げられる。
樹脂発泡体の発泡倍率は、ゴム層と樹脂層との接着の強度が一層向上する観点から、好ましくは50倍以下であり、より好ましくは20倍以下である。また、ゴム層と樹脂層との間に気泡が入りにくく、ゴム層と樹脂等との接着の強度が一層向上する観点から、好ましくは4倍以上であり、より好ましくは8倍以上である。
なお、発泡倍率は、「発泡前の密度/発泡後の密度」をいう。すなわち、「樹脂発泡体の密度/樹脂発泡体を形成する組成物から発泡剤を除いた組成物の密度」を意味する。
なお、発泡体の体積は、JIS K 7222:2005に準拠して測定される体積をいう。
また、樹脂発泡体の密度は特に限定されないが、ゴム層と樹脂層との接着強度が向上する観点から、好ましくは20〜150kg/m3であり、より好ましくは20〜100kg/m3である。
なお、上記密度は、JIS K 7222:2005に準拠して測定される値をいう。
ポリエステルウレタン樹脂シートの厚みは、ゴム層の耐オゾン性を向上させる観点から、好ましくは0.03〜0.4mmであり、より好ましくは0.03〜0.2mmである。
ポリエステルウレタン樹脂シートは、ゴム層と樹脂層との間に気泡が入りにくくなり、ゴム層と樹脂層との接着の強度が一層向上する観点から、例えば、ポリエステルウレタン樹脂シートを貫通する孔を有していてもよい。
本発明のタイヤは、上述した本発明の積層体を加硫してなる。
なお、本発明のタイヤは、タイヤ外表面部分の少なくとも1部の領域が、上記積層体を加硫してなるものであればよい。樹脂層が形成された領域(樹脂被覆領域)は、トレッド部のタイヤ外表面部分、ショルダー部のタイヤ外表面部分、サイドウォール部のタイヤ外表面部分等のいずれに存在していてもよいが、これらの中でも、環境から受けるオゾンに起因するクラック発生に対する耐久性が特に要求される観点から、トレッド部のタイヤ外表面部分、及び/又はサイドウォール部のタイヤ外表面部分に設けられていることが好ましく、タイヤ使用時に頻繁に大きな変形を繰り返すサイドウォール部に、特に優れた耐亀裂性が要求される観点、外観の質感の観点、及びオゾンの影響を受け易く耐オゾン性が求められるという観点から、サイドウォール部のタイヤ外表面部分に設けられていることがより好ましい。
なお、タイヤ外表面部分とは、タイヤの外表面を含む部分であり、樹脂層及びゴム層を含むタイヤ外表面近傍をいう。なお、樹脂層が設けられていない場合には、ゴム層を含むタイヤ外表面近傍をいう。
また、樹脂被覆領域とは、タイヤ外表面上に樹脂層が設けられている領域をいう。
また、樹脂層がポリエステルウレタン樹脂シート(フィルム)である場合には、加硫温度としては、140〜200℃が好ましい。また、加硫時間としては、5〜60分が好ましい。
図1は、本発明で好ましいタイヤの一実施態様を示す。図1では、タイヤ外表面部分の少なくとも一部の領域に、ゴム層2と、該ゴム層2の表面を被覆し、タイヤ外表面を形成する樹脂層1とからなる樹脂被覆領域3が形成されている。
上記Y/Xは、1.2以上がより好ましく、更に好ましくは1.3以上である。また、4以下であることが好ましい。
上記Y/Xが1.1以上であることにより、樹脂層がゴム層表面の凹凸形状に追従して、ゴム層と樹脂層との界面で、ゴム層と樹脂層とが複雑に絡み合い、アンカー効果が得られて、樹脂層の接着の強度が著しく向上するので、好ましい。
なお、上記2点A、B間の上記界面の長さYとは、図1を参照すれば、2点A、B間をゴム層2と樹脂層1との界面に沿って結んだ線の長さ(2点A、Bの界面上における延在長さ)である(図1(b)参照)。なお、ゴム層2と樹脂層1との間に気泡等が存在しない場合、ゴム層2と樹脂層1との界面は、ゴム層表面である(図1(b)参照)。
なお、最大高さ粗さRyは、JIS B 0601:2001の規定に準拠して測定される値をいう。
なお、「タイヤ全外表面」とは、2つのビードヒール部間に挟まれるタイヤの外表面をいう。また、「サイドウォール部全外表面」とは、トレッド接地端からビードヒール部までの外表面をいう。
ここで、「トレッド接地端」とは、適用リムに組み付けるとともに、規定内圧を充填したタイヤを、静止した状態で平板に対し垂直に置き、最大負荷能力に対応する負荷を加えた状態の平板との接触面におけるタイヤ幅方向両端を指す。
なお、「適用リム」とは、タイヤが生産され、又は使用される地域に有効な産業規格であって、例えば、日本ではJATMA(日本自動車タイヤ協会)のJATMA YEAR BOOK、欧州ではETRTO(The European Tyre and Rim Technical Organisation)のSTANDARDS MANUAL、米国ではTRA(The Tire and Rim Association, Inc.)のYEAR BOOK等に記載されている、適用サイズにおける標準リム(ETRTOのSTANDARDS MANUALではMeasuring Rim、TRAのYEAR BOOKではDesign Rim)を指す。また、「規定内圧」とは、上記のJATMA YEAR BOOK等に記載されている、適用サイズ・プライレーティングにおける最大負荷能力に対応する空気圧をいい、「最大負荷能力」とは、上記規格でタイヤに負荷されることが許容される最大の質量をいう。
なお、樹脂層の弾性率は、JIS K6255−1996に準拠して、リュプケ式反発弾性率試験によって求められる反発弾性率上記ゴム弾性率と同様の方法により測定される値をいう。
中でも、ゴム層と樹脂層との接着の強度が一層高くなる観点から、上記ゴム弾性率/上記樹脂層の弾性率<1/3の場合、樹脂層がゴム層表面に追従しにくくなるという観点から、樹脂層の平均厚さが15〜40mmであることが好ましい。また、上記ゴム弾性率/上記樹脂弾性率≧1/3の場合、樹脂層がゴム層表面に追従しやすく、樹脂層が厚くても剥離しにくいという観点、及び耐亀裂性に一層優れるという観点から、樹脂層の平均厚さが40mmより大きいことが好ましい。
なお、樹脂層の平均厚さは、タイヤ幅方向断面において、上記2点A、B間の上記界面上のある点からタイヤ外表面(樹脂被覆領域表面)におろした垂線の足(図1(b)のC、D)までの長さを、その点における樹脂層の厚さとし、上記2点A、B間の全ての点において測定した厚さの平均値をいう。
上記2点A、B間の樹脂層が設けられていない部分は、例えば、点Aから上記樹脂被覆領域3表面におろした垂線の足C(図1(b)のC)と、点Bから上記樹脂被覆領域3表面におろした垂線の足D(図1(b)のD)とを結んだ、タイヤ外表面上の線αの長さ(100%)に対して、該線α上の樹脂層1が設けられていない部分(線αがタイヤ外表面上にある部分)の長さが、40%以下が好ましく、より好ましくは20%以下である。中でも、該線α上に、樹脂層1が設けられていない部分がないことが好ましい。
また、該線α上の樹脂層1が設けられていない部分の長さは、ゴム層2と樹脂層1との接着強度の観点から、例えば、200μm未満であることが好ましい。
なお、上記2点C、D間の樹脂層の最低膜厚dは、2点A、Bを含むタイヤ幅方向断面において、上述の樹脂層の平均厚さを求める際の、厚さの最小値である(図1(b)参照)。
以下の実施例及び比較例における評価は、以下のように行った。
(1)湿熱劣化後の耐クラック性
恒温槽(70℃、湿度95%)に48時間放置後、0.5Hzにて20%伸長を繰り返し、3日後に保護膜部分の亀裂(クラック)が目視で確認できるかで評価した。
<ゴム層>
表1に示す各成分を混合することにより、未加硫ゴム組成物を調製した。
樹脂層としては、ウレタン樹脂発泡体である、ブリヂストンケミテック社製、エバーライトSF HZ−80(ポリエステルウレタン)を使用した。なお、該ウレタン樹脂発泡体の発泡倍率は、10倍である。
未加硫ゴムの上に、厚さ1mmのウレタン樹脂発泡体である、エステル系ウレタン(ブリヂストンケミテック社製、エバーライトSF HZ−80)を載せ、145℃で30分間、圧縮加熱で加硫して、ウレタン樹脂層を有するウレタン樹脂被覆ゴムを作製した。
添加した特定塩基性化合物の種類及び量、並びに、シリカ、ステアリン酸、カーボンブラック、シランカップリング剤の種類及び/又は添加量を変更した以外は実施例1と同様にして積層体及びその加硫物(タイヤ)を作製し、湿熱劣化後のクラックの発生について評価を行った。
実施例1〜6で得られた積層体の加硫物(タイヤ)について、タイヤ幅方向に切断し、タイヤ幅方向断面の切断面を撮影した。得られた画像において、ウレタン樹脂被覆領域におけるゴム層とウレタン樹脂層との界面上の2点a、bを、線分abの長さが1mmとなるように定め、2点a、b間の界面の長さy(mm)を測定した。そして、下記式により、線分abの長さXとab間の界面の長さYとの比(Y/X)を算出した。
Y/X=ab間の界面の長さ/ab間の長さ=y/1
その結果、実施例1〜6において、Y/Xはいずれも1.1以上であった。
<ゴム成分>
・SBR:住友SBR 1500(住友化学(株)製)
<塩基性化合物>
・QND:キヌクリジン
・BzA:ベンジルアミン
・DPG:ジフェニルグアニジン
・Et3N:トリエチルアミン
<シリカ>
・AQ:東ソー・シリカ(株)製、商品名「Nipsil AQ」、BET比表面積:205m2/g
・KQ:東ソー・シリカ(株)製、商品名「Nipsil KQ」、BET比表面積:240m2/g
<その他の成分>
・カーボンブラック:東海カーボン(株)製、シーストKH(N399)
・シランカップリング剤:デグサ社製、商品名「Si69」、ビス(3−トリエトキシシリルプロピル)テトラスルフィド
・老化防止剤6PPD:N−フェニル−N’−(1,3−ジメチルブチル)−p−フェニレンジアミン、大内新興化学工業(株)製、ノクラック6C
・プロセスオイル:JX日鉱日石エネルギー(株)製
Claims (11)
- ゴム層、及びエステル結合を含む化合物を含有する樹脂層を有する積層体であり、
該ゴム層が、ゴム成分、シリカ、脂肪酸、及びpKaが8以上11未満である化合物を含有し、
該ゴム層におけるゴム成分100質量部に対するシリカの含有量をB質量部、
該ゴム層におけるゴム成分100質量部に対する脂肪酸の含有量をC質量部、
該ゴム層におけるゴム成分100質量部に対するpKaが10以上11未満である化合物の含有量をD質量部、
該ゴム層が含有するpKaが8以上11未満である化合物のうち、最もpKaが高い化合物のpKaをd(D1)としたとき、
下記条件1又は条件2を満たすことを特徴とする、積層体。
条件1:下記式(1)を満たす。
8≦d(D1)<10 (1)
条件2:下記式(2)及び式(3)を満たす。
10≦d(D1)<11 (2)
0.085×B+1.2×C−2.8×D>2.2 (3) - 前記エステル結合を含む化合物が、ポリエステルウレタンである、請求項1に記載の積層体。
- 前記pKaが8以上11未満である化合物が、加硫促進剤である、請求項1又は2に記載の積層体。
- 前記ゴム層におけるゴム成分100質量部に対するシリカの含有量が、2〜120質量部である、請求項1〜3のいずれかに記載の積層体。
- 前記ゴム層におけるゴム成分100質量部に対する脂肪酸の含有量が、10質量部以下である、請求項1〜4のいずれかに記載の積層体。
- 前記ゴム層が、pKaが11以上である化合物を実質的に含まない、請求項1〜5のいずれかに記載の積層体。
- 前記樹脂層が、樹脂発泡体層である、請求項1〜6のいずれかに記載の積層体。
- 前記樹脂発泡体の発泡倍率が4倍以上である、請求項7に記載の積層体。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の積層体を加硫してなるタイヤ。
- 前記タイヤが、タイヤ外表面部分の少なくとも一部の領域に、ゴム層と、該ゴム層の表面を被覆しタイヤ外表面を形成する樹脂層と、からなる樹脂被覆領域が、形成されたタイヤであり、
タイヤ幅方向断面において、
前記樹脂被覆領域内に、前記ゴム層と前記樹脂層との界面上の2点A、Bであって、線分ABの長さをX、AB間の前記界面の長さをYとしたとき、X≧1mmかつY/X≧1.1となるような、2点A、Bが存在する(ただし、線分ABがタイヤの外部を通過する2点を除く)、請求項9に記載のタイヤ。 - 請求項1〜8のいずれかに記載の積層体を準備する工程、及び
該積層体を加硫する工程を有することを特徴とする、タイヤの製造方法。
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