JP2017214060A - インナーライナー、空気入りタイヤ、及びそれらの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一実施形態に係るインナーライナーは、ガスバリア樹脂を含むポリマーから形成される複数層のガスバリア層(A)(以下、「A層」ともいう。)と、少なくとも1層の接着層(B1)(以下、「B1層」ともいう。)を含む1又は複数層のエラストマー層(B)(以下、「B層」ともいう。)と、上記B1層のうちの1層に隣接し、少なくとも一方の最外層として積層されているジエン系ゴム層(C)(以下、「C層」ともいう。)とを有する。当該インナーライナーが複数のB層を有する場合、B層が全てB1層であってもよいし、B1層以外の他のエラストマー層(B2)(以下、「B2層」ともいう。)を含んでいてもよい。当該インナーライナーは、A層、B層及びC層のみから形成されていてもよいが、A層、B層及びC層以外のその他の樹脂層等を有していてもよい。
A層は、ガスバリア樹脂を含むポリマーから形成される層である。A層を構成するポリマーがガスバリア樹脂を含むことで、ガスバリア性に優れるインナーライナーを得ることができる。
ポリアミドは、アミド結合を有するポリマーであり、ラクタムの開環重合、又はアミノカルボン酸若しくはジアミンとジカルボン酸との重縮合などによって得ることができる。具体的なポリアミドとしては、例えばポリカプロラクタム(ナイロン6)、ポリラウロラクタム(ナイロン12)、ポリヘキサメチレンジアジパミド(ナイロン66)、ポリヘキサメチレンアゼラミド(ナイロン69)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ナイロン610)、ナイロン46、ナイロン6/66、ナイロン6/12、11−アミノウンデカン酸の縮合生成物(ナイロン11)等の脂肪族系ポリアミドや、ポリヘキサメチレンイソフタラミド(ナイロン6I)、メタキシレンジアミン/アジピン酸共重合体(ナイロンMXD6)、メタキシリレンジアミン/アジピン酸/イソフタル酸共重合体等の芳香族系ポリアミド等を挙げることができる。これらは、1種又は2種以上を混合して用いることができる。これらのポリアミドの中でも、優れたガスバリア性を有するため、芳香族系ポリアミドが好ましく、ナイロンMXD6がより好ましい。
ポリエステルは、エステル結合を有するポリマーであり、多価カルボン酸とポリオールとの重縮合等によって得ることができる。当該インナーライナーのガスバリア樹脂として用いられるポリエステルとしては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリグリコール酸(PGA)、全芳香族系液晶ポリエステル等を挙げることができる。これらは1種又は2種以上を混合して用いることができる。これらのポリエステルの中でも、ガスバリア性の高さの点から、PGA及び全芳香族系液晶ポリエステルが好ましく、PGAがより好ましい。
EVOHは、主構造単位として、エチレン単位及びビニルアルコール単位を有する重合体である。なお、このEVOHとしては、エチレン単位及びビニルアルコール単位以外に、他の構造単位を1種類又は複数種含んでいてもよい。
B層は、ポリマーから形成される層であり、このポリマーはエラストマーを含む。すなわち、B層は、エラストマーを含むポリマーから形成される層である。当該インナーライナーは、エラストマーを含むポリマーから形成されるB層を有することで、良好な延伸性、耐屈曲性、熱成形性等を発揮することができる。
B1層は、B層(エラストマー層)のうちの一種である。B1層は、ポリマーから形成されており、このポリマーは、エラストマーとしてスチレン系エラストマーを含む。すなわち、B1層は、スチレン系エラストマーを含むポリマーから形成されている。B1層(B1層形成材料)におけるスチレン系エラストマーの含有量の下限としては、例えば60質量%であり、90質量%が好ましく、95質量%がより好ましく、97質量%がさらに好ましく、99質量%がさらに好ましいこともあり、99.9質量%がさらに好ましいこともある。
I=(B−C)×f×1.269/S
I:ヨウ素価(g/100g)
S:秤量した水添ブロック共重合体(a)の質量(g)
B:0.1Nチオ硫酸ナトリウム水溶液のブランク滴定量(mL)
C:0.1Nチオ硫酸ナトリウム水溶液の滴定量(mL)
f:0.1Nチオ硫酸ナトリウム水溶液のファクター
酸価(mgKOH/g)=(KOH滴定量(ml)×F×56.1)/試料(mg)
B2層は、B層(エラストマー層)のうちの一種であり、上述したB1層以外の層である。B2層は、B1層を形成するエラストマー以外のエラストマーを含むポリマーから形成されている。B2層を形成するポリマーに含まれるエラストマーは、通常、熱可塑性エラストマーであり、具体的には、オレフィン系エラストマー、ジエン系エラストマー、塩化ビニル系エラストマー、塩素化ポリエチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、フッ素樹脂系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー等を挙げることができる。これらの中でも、ポリウレタン系エラストマーが好ましい。ポリウレタン系エラストマーを用いることで、耐屈曲性等をより高めることなどができる。これらのエラストマーは、一種を単独で、又は二種以上を混合して用いることができる。B2層(B2層形成材料)におけるエラストマーの含有量の下限としては、例えば60質量%であり、90質量%が好ましく、95質量%がより好ましく、97質量%がさらに好ましく、99質量%がさらに好ましいこともあり、99.9質量%がさらに好ましいこともある。
オレフィン系エラストマーとしては、ハードセグメントとして、ポリプロピレンやポリエチレンなどのポリオレフィン部を、ソフトセグメントとして、エチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム部などを有する熱可塑性エラストマーを挙げることができる。また、無水マレイン酸変性エチレン−ブテン−1共重合体、無水マレイン酸変性エチレン−プロピレン共重合体、ハロゲン化ブチル系ゴム、変性ポリプロピレン、変性ポリエチレンなども挙げることができる。
ジエン系エラストマーとしては、1,2−ポリブタジエン系エラストマー、トランス−1,4−ポリイソプレン系エラストマー、水添共役ジエン系エラストマー、エポキシ化天然ゴム、これらの無水マレイン酸変性物等を挙げることができる。
塩化ビニル系エラストマーとしては、一般に、下記の3種のタイプのものが挙げられる。なお、この塩化ビニル系エラストマーは、無水マレイン酸変性エラストマー等の変性物を用いることもできる。
(2)部分架橋PVC/可塑化PVCブレンド型
(3)PVC/エラストマーアロイ型
塩素化ポリエチレン系エラストマーは、ポリエチレンを水性懸濁液として、あるいは四塩化炭素等の溶媒中で、塩素ガスと反応させて得られる軟質樹脂である。塩素化ポリエチレン系エラストマーは、ハードセグメントとして結晶性ポリエチレン部を有し、ソフトセグメントとして塩素化ポリエチレン部を有する。
ポリエステル系エラストマーは、分子中のハードセグメントとしてポリエステル部を有し、ソフトセグメントとしてガラス転移温度(Tg)の低いポリエーテル部又はポリエステル部を有するマルチブロックコポリマーである。
ポリアミド系エラストマーは、ハードセグメントとしてポリアミド部を有し、ソフトセグメントとしてTgの低いポリエーテル部やポリエステル部を有するマルチブロックコポリマーである。ポリアミド成分は、ナイロン6、66、610、11、12などから選択され、ナイロン6又はナイロン12が一般的である。
フッ素樹脂系エラストマーは、ハードセグメントとしてのフッ素樹脂部と、ソフトセグメントとしてのフッ素ゴム部とからなるABA型ブロックコポリマーである。ハードセグメントのフッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合ポリマー、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等が用いられる。ソフトセグメントのフッ素ゴムとしては、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン三元共重合ポリマー等が用いられる。
ポリウレタン系エラストマー(熱可塑性ポリウレタン系エラストマー:TPU)は、(1)ハードセグメントとして短鎖グリコール(低分子ポリオール)とイソシアネートの反応で得られるポリウレタン部と、(2)ソフトセグメントとして長鎖グリコール(高分子ポリオール)とイソシアネートの反応で得られるポリウレタン部との、直鎖状のマルチブロックコポリマー等である。ここでポリウレタンとは、イソシアネート(−NCO)とアルコール(−OH)の重付加反応(ウレタン化反応)で得られる、ウレタン結合(−NHCOO−)を有する化合物の総称である。
C層は、ジエン系ゴムを含むゴム材料から形成されている。ジエン系ゴムとは、主鎖中に炭素二重結合を有するゴムをいう。ジエン系ゴムとしては、例えば天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、シス−1,4−ポリブタジエン(BR)、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン(1,2BR)、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、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)、ブチルゴム(IIR)等が挙げられる。これらのジエン系ゴムは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
当該インナーライナーは、ガスバリア層(A)とエラストマー層(B)とを有するため、ガスバリア性、延伸性等に優れる。また、当該インナーライナーは、最外層を構成するジエン系ゴム層(C)が接着層(B1)と架橋反応により強く接着し、各層間の接着性及び耐屈曲性等にも優れる。従って、当該インナーライナーを備える空気入りタイヤは、内圧保持性に優れ、また、インナーライナーにおけるクラックの発生が低減される。
当該インナーライナーを備える空気入りタイヤについて、図2を参照に以下に説明する。図2の空気入りタイヤ30は、一対のビード部32と、一対のサイドウォール部33と、両サイドウォール部33に連なるトレッド部34とを有する。また、空気入りタイヤ30は、上記一対のビード部32間にトロイド状に延在して、これらのビード部32、サイドウォール部33及びトレッド部34を補強するカーカス35と、このカーカス35のクラウン部のタイヤ半径方向外側に配置された2枚のベルト層からなるベルト36とを備え、更に、このカーカス35の内面には当該インナーライナー37が配置されている。
当該インナーライナーの製造方法は、A層、B層及びC層が良好に積層及び接着される方法であれば特に限定されるものではなく、例えば共押出し、はり合わせ、コーティング、ボンディング、付着などの公知の方法を採用することができる。
A層を形成するポリマー(A層形成材料)と、B層を形成するポリマー(B層形成材料)とを共押出する工程
を備える製造方法により製造することができる。このような製造方法によれば、C層との接着性が良好な接着層(B1)を他のA層等と同時に成形することができ、生産性等に優れる。
当該空気入りタイヤの製造方法は特に限定されないが、好ましくは、上述した当該インナーライナーの製造方法を含む方法によって好適に製造することができる。具体的には、上記共押出工程、及び必要に応じて上記電子線照射工程及び加熱接着工程等を経てインナーライナーを得て、このインナーライナーをカーカスの内面側に貼り付けることなどによって当該空気入りタイヤを得ることができる。インナーライナーの貼り付け(積層)工程は、公知の方法によって行うことができる。
本発明のインナーライナー、空気入りタイヤ、及びそれらの製造方法は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、インナーライナーにおいては、両最外面にC層が配設されていてもよいし、一方の最外面がA層やB2層となるような層構造であってもよい。また、一方の外面等に、さらに支持膜等が積層されてもよい。この支持膜としては特に限定されず、樹脂層でなくてもよく、例えば一般的な合成樹脂層、合成樹脂フィルム等も用いられる。
冷却装置及び攪拌機を有する重合槽に酢酸ビニル20,000質量部、メタノール2000質量部、重合開始剤として2,2’−アゾビス−(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)10質量部を仕込み、攪拌しながら窒素置換後、エチレンを導入、内温60℃、エチレン圧力45kg/cm2に調節し、4時間、その温度及び圧力を保持、攪拌し重合させた。次いで、ソルビン酸(SA)10質量部(仕込み酢酸ビニルに対して0.05質量%)をメタノールに溶解し、1.5質量%溶液にして添加した。重合率は、仕込み酢酸ビニルに対して45%であった。この共重合反応液を分離塔に供給し、塔下部からのメタノール蒸気の導入により未反応酢酸ビニルを塔頂より除去した後、この共重合体の40%のメタノール溶液を得た。この共重合体はエチレン単位含有量32モル%、酢酸ビニル単位含有量68モル%であった。
エポキシブタン変性を行わなかったこと以外は製造例1と同様の方法にて、エチレン単位含有量32モル%、ケン化度99.9モル%以上の未変性のEVOH(2)のペレットを得た。
エポキシブタンの代わりにエポキシプロパンを使用した以外は製造例1と同様な条件で押出を行い、エチレン単位含有量32モル%、ケン化度99.9モル%以上、エポキシプロパン変性量8.0モル%の変性EVOH(3)を得た。
エポキシブタンの代わりにグリシドールを使用した以外は製造例1と同様な条件で押出を行い、エチレン単位含有量32モル%、ケン化度99.9モル%以上、グリシドール変性量5.0モル%の変性EVOH(4)を得た。
数平均分子量が1000であるポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMEG)、1,4−ブタンジオール(1,4−BD)及び4,4 ’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)を、PTMEG:1,4−BD:MDI=1.0:1.2:2.2のモル比で、且つこれらの合計供給量が200g/分となるようにして同軸方向に回転する二軸スクリュー型押出機(30mmφ、L/D=36;加熱ゾーンを前部、中央部、後部の3つの帯域に分けた)の加熱ゾーンの前部に連続的に供給して、260℃で連続溶融重合させた。得られた溶融物をストランド状に水中に連続的に押し出し、次いでペレタイザーで切断した後に60℃で12時間除湿乾燥させて、TPUのペレットを得た。得られたTPUの溶融粘度は1080Pa・s、流出開始温度は171℃であった。
・ナイロン6
ナイロン6として、東レ社の「アミランCM1021FS」を用いた。
・ナイロンMXD6
ナイロンMXD6として、三菱ガス化学社の「S6007」を用いた。
・ポリグリコール酸(PGA)
PGAとして、クレハ製「クレダックス」を用いた。
・エポキシ変性SBS(1)(E−SBS(1))
ダイセル社の「エポフレンドAT501」(ヨウ素価239、官能基量1mmol/g)を用いた。
・エポキシ変性SBS(2)(E−SBS(2))
ダイセル社の「エポフレンドCT310」(ヨウ素価249、官能基量0.5mmol/g)を用いた。
・無水マレイン酸変性SBS(MA−SBS)
旭化成社の「タフプレン912」(ヨウ素価266、官能基量0.06mmol/g)を用いた。
・無水マレイン酸変性SEBS(MA−SEBS)
旭化成社の「タフテックM1943」(ヨウ素価10、官能基量0.02mmol/g)を用いた。
・SBS
旭化成社の「タフプレンA」(ヨウ素価は未測定)を用いた。
・SIS
JSR社の「SIS5229」(ヨウ素価335)を用いた。
・天然ゴム:中部大阪ゴムの「TSR−20」(平均厚み400μm)
EVOH(1)、E−SBS(1)及びTPUを材料として使用し、これらを20層フィードブロックにより、共押出機に190℃の溶融状態として供給し、50℃にコントロールされた冷却ロールにキャストし、巻き取ることによって、20層構造の積層体を得た。なお、9層のEVOH(1)層と、10層のTPU層とが交互に積層されるように、かつ一方の最外層としてE−SBS(1)層が積層されるように共押出を行った。8時間の連続運転において、一度も不具合が起こることなく安定的に積層体が得られた。
用いたポリマー、各層の積層数、及び1層の平均厚みを表1〜表3に記載の通りとしたこと以外は実施例1と同様にして、実施例2〜25及び比較例1〜5のインナーライナーをそれぞれ得た。ポリマーにおいて、2種のエラストマーを混合して用いた場合は、その混合比(質量比)を併せて示している。
得られたインナーライナーの各特性を、以下に記載の方法に従って評価した。これらの特性の評価結果を表1〜表3に示す。
得られたインナーライナーを、20℃、65%RHで5日間調湿し、調湿済みのインナーライナーのサンプルを2枚使用して、MOCON社の「MOCON OX−TRAN2/20型」を用い、20℃、65%RH条件下でJIS K 7126−2(等圧法;2006年)に記載の方法に準じて、酸素透過速度を測定し、その平均値を求めた(単位:mL/(m2・day・atm))。なお、酸素透過速度が、300mL/(m2・day・atm)以下であれば、1気圧の条件下で、1m2当たりに1日に300mL以下の酸素透過量となるため、ガスバリア性を有すると評価できる。
得られたインナーライナーを23℃、50%RHの雰囲気下で7日間調湿したのち、10mm幅の短冊状の切片をMD方向(成形時フィルムの引取方向)に作成して測定試料とした。この測定試料を用い、23℃、50%RHの雰囲気下、島津製作所社のオートグラフ「AGS−H型」を用いて、引張速度250mm/分にて、B1層(接着層)とC層(ジエン系ゴム層)との間のT型剥離強度を測定した。測定値を以下の基準A〜Dで評価した。A〜Cであれば接着性が高いと評価できる。
A:10N/10mm以上
B:5N/10mm以上10N/10mm未満
C:2.5N/10mm以上5N/10mm未満
D:2.5N/10mm未満
ASTM−F392−74に準じて、テスター産業社製「BE1006恒温槽付ゲルボフレックステスター」を使用し、−30℃の環境下、屈曲を5000回繰り返した。屈曲後のピンホールの数を測定した。なお、このピンホール数が、A4(210mm×297mm)範囲内で20個以下であれば、耐屈曲性が良好であると評価できる。
上記(2)B1層とC層との層間接着力の測定と同様の方法により、B1層とA層又はB2層とのT型剥離強度を測定した。測定値を以下の基準で評価した。なお、この層間接着力は、C層と接するB1層において、C層とは反対側の層との間の接着力を測定した。すなわち、B2層(TPU層)を有していない実施例5、18、比較例4、5については、B1層(接着層)とA層(ガスバリア層)との間の接着力を測定し、その他のものについては、B1層(接着層)とB2層(TPU層)との間の接着力を測定した。測定値を以下の基準A〜Dで評価した。A〜Cであれば、層間の接着性が高いと評価できる。
A:20N/10mm以上
B:15N/10mm以上20N/10mm未満
C:10N/10mm以上15N/10mm未満
D:10N/10mm未満
E−SBS(1)100質量部に対し10質量部のタッキファイヤー(ヤスハラケミカル株式会社製、テルペン樹脂)をE−SBS(1)にドライブレンドした以外は実施例1と同様の方法で共押出を行った。冷却ロールへ必要以上に付着するものの、目的の積層体が得られた。ただし、冷却ロールへの積層体の過度な付着により8時間の連続運転において、2回運転を停止した。
タッキファイヤー(ヤスハラケミカル株式会社製、テルペン樹脂)の添加量をE−SBS(1)100質量部に対して30質量部とした以外は参考例1と同様の方法で共押出を行った。冷却ロールへ積層体が必要以上に付着し、安定的に積層体を得るのが困難であった。
1 A層(ガスバリア層)
2 B1層(接着層)
3 B2層(他のエラストマー層)
4 C層(ジエン系ゴム層)
30 空気入りタイヤ
32 ビード部
33 サイドウォール部
34 トレッド部
35 カーカス
36 ベルト
37 インナーライナー
38 ビードコア
39 ベルト補強層
Claims (14)
- ガスバリア樹脂を含むポリマーから形成される複数層のガスバリア層(A)と、
少なくとも1層の接着層(B1)を含むエラストマー層(B)と、
上記接着層(B1)のうちの1層に隣接し、少なくとも一方の最外層として積層されているジエン系ゴム層(C)と
を有し、
上記ガスバリア層(A)の層数と上記エラストマー層(B)の層数との合計が、5層以上300層以下であり、
上記接着層(B1)が、スチレン系エラストマーを含み、かつヨウ素価が200以上300以下であるポリマーから形成されるインナーライナー。 - 上記スチレン系エラストマーが主鎖中にエポキシ基を有し、
上記接着剤層(B1)を形成するポリマー全体におけるエポキシ基の含有量が0.1mmol/g以上2mmol/g以下である請求項1に記載のインナーライナー。 - 上記ガスバリア層(A)の1層の平均厚みが0.1μm以上15μm以下であり、かつ上記エラストマー層(B)の1層の平均厚みが0.1μm以上30μm以下である請求項1又は請求項2に記載のインナーライナー。
- 上記ジエン系ゴム層(C)に隣接する接着層(B1)の平均厚みが0.1μm以上10μm以下である請求項1、請求項2又は請求項3に記載のインナーライナー。
- 上記ガスバリア層(A)の全層及び上記エラストマー層(B)の全層の合計厚みが15μm以上500μm以下である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のインナーライナー。
- 上記エラストマー層(B)が、上記接着層(B1)以外の他のエラストマー層(B2)を含む請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のインナーライナー。
- 上記ガスバリア層(A)と上記他のエラストマー層(B2)とが交互に積層されている請求項6に記載のインナーライナー。
- 上記他のエラストマー層(B2)が、ポリウレタン系エラストマーを含むポリマーから形成される請求項6又は請求項7に記載のインナーライナー。
- 上記エラストマー層(B)が、全て接着層(B1)であり、上記ガスバリア層(A)と上記接着層(B1)とが交互に積層されている請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のインナーライナー。
- 請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のインナーライナーの製造方法であって、
上記ガスバリア層(A)を形成するポリマーと、上記エラストマー層(B)を形成するポリマーとを共押出する工程
を備えるインナーライナーの製造方法。 - 上記共押出工程で得られた構造体にジエン系ゴム層(C)を加熱接着する工程
をさらに備える請求項10に記載のインナーライナーの製造方法。 - 上記加熱接着工程の前に、
上記共押出工程で得られた構造体へ電子線を照射する工程
をさらに備える請求項11に記載のインナーライナーの製造方法。 - 請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のインナーライナーを備える空気入りタイヤ。
- 請求項10又は請求項11に記載のインナーライナーの製造方法を含む空気入りタイヤの製造方法。
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