JP2019162847A - シーラント材組成物の製造方法および空気入りタイヤの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】良好なシール性を確保すると共に、走行に伴うシーラントの流動を抑制することを可能にしたシーラント材組成物を提供する。
【解決手段】タイヤ内表面にシーラント層を備えた空気入りタイヤの前記シーラント層を構成するシーラント材組成物として、ブチルゴム100質量部に対して、架橋剤0.1質量部〜20質量部、有機過酸化物0.1質量部〜40質量部、液状ポリマー10質量部〜400質量部が配合されたものを用いる。
【選択図】図1

Description

本発明は、タイヤ内表面にシーラント層を備えたセルフシールタイプの空気入りタイヤのシーラント層を構成するシーラント材組成物と、それを用いた空気入りタイヤに関する。
空気入りタイヤにおいて、トレッド部におけるインナーライナー層のタイヤ径方向内側にシーラント層を設けることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。このような空気入りタイヤでは、釘等の異物がトレッド部に突き刺さった際に、その貫通孔にシーラントが流入することにより、空気圧の減少を抑制し、走行を維持することが可能になる。
上述したセルフシールタイプの空気入りタイヤにおいて、シーラントの粘性を下げた場合、シーラントが貫通孔内に流入し易くなるためシール性が向上するが、走行中に加わる熱や遠心力の影響によりシーラントがタイヤセンター側に向かって流動し、その結果、操縦安定性等の走行性能に悪影響を及ぼす虞がある。一方、シーラントの流れを防止するためにシーラントの粘性を上げると、シール性が低下することになる。そのため、走行に伴うシーラントの流動を抑制すると共に、良好なシール性を確保することは難しく、シーラント層を構成するシーラント材組成物の物性を良好にしてこれら性能をバランスよく両立するための対策が求められている。
特開2006‐152110号公報
本発明の目的は、良好なシール性を確保すると共に、走行に伴うシーラントの流動を抑制することを可能にしたシーラント材組成物および空気入りタイヤを提供することにある。
上記目的を達成する本発明のシーラント材組成物は、タイヤ内表面にシーラント層を備えた空気入りタイヤの前記シーラント層を構成するシーラント材組成物であって、ゴム成分100質量部に対して、架橋剤0.1質量部〜20質量部、有機過酸化物0.1質量部〜40質量部、液状ポリマー10質量部〜400質量部が配合されたことを特徴とする。
本発明のシーラント材組成物は、上述の配合であるため、液状ポリマーを含有することでゴム成分に適度に高い粘性を付与しながら、架橋剤と有機過酸化物の併用によって架橋を行うことで、良好なシール性を得るのに充分な粘性を確保しつつ、走行中に流動しない適度な弾性を得て、これら性能をバランスよく両立することができる。
本発明のシーラント材組成物では、ゴム成分がブチルゴムであることが好ましく、より好ましくはブチルゴムがハロゲン化ブチルゴムであるとよい。また、架橋剤が硫黄であることが好ましい。これにより、架橋剤(硫黄)や有機過酸化物との反応性が高まり、シーラント材組成物の加工性を向上することができる。
本発明のシーラント材組成物では、架橋剤の配合量Aと有機過酸化物の配合量Bとの比A/Bが5/1〜1/200であることが好ましい。このように架橋剤と有機過酸化物との配合割合を規定することで、シーラント材組成物の物性がより良好になり、シール性の確保とシーラントの流動の抑制とをバランスよく両立するには有利になる。
本発明のシーラント材組成物では、液状ポリマーがシーラント材組成物中のゴムと共架橋可能な液状ゴムであることが好ましい。これにより、シーラント材組成物の物性がより良好になり、シール性の確保とシーラントの流動の抑制とをバランスよく両立するには有利になる。
本発明のシーラント材組成物では、有機過酸化物の1分間半減期温度が100℃〜200℃であることが好ましい。これにより、シーラント材組成物の物性がより良好になり、シール性の確保とシーラントの流動の抑制とをバランスよく両立するには有利になる。とくに、シーラント材組成物の性能のばらつきを抑えることができる。尚、本発明において、「1分間半減期温度」は、一般に、日本油脂社の「有機過酸化物カタログ第10版」に記載された値を採用し、記載のない場合は、カタログに記載された方法と同様に、有機溶媒中における熱分解から求めた値を採用する。
本発明のシーラント材組成物では、シーラント材組成物が加硫促進剤を含むことが好ましい。これにより、加硫速度を早めることができ、生産性を高めることができる。
本発明のシーラント材組成物では、加硫促進剤がチウラム系の加硫促進剤であることが好ましい。これにより、シーラント材組成物の物性がより良好になり、シール性の確保とシーラントの流動の抑制とをバランスよく両立するには有利になる。とくに、シーラント材組成物の性能のばらつきを抑えることができる。
本発明のシーラント材組成物では、ゴム成分100質量部に対して、カーボンブラック0.1質量部〜20質量部を配合することが好ましい。このとき、ゴム成分の一部と架橋剤とカーボンブラックを混合した後に、有機過酸化物および液状ポリマーを混合することでシーラント材組成物を製造することが好ましい。このようにカーボンブラックを含むことで、より長期にわたってシール性を確保することが可能になる。また、この順序で構成成分を混合することで、シール性の確保とシーラントの流動の抑制とをよりバランスよく両立することができる。
上述の本発明のシーラント材組成物からなるシーラント層をタイヤ内表面に備えた空気入りタイヤの製造方法では、シーラント材組成物を温度140℃〜180℃、加温時間5分〜30分の条件で加温することが好ましい。これにより、シーラント材組成物の物性がより良好になり、シール性の確保とシーラントの流動の抑制とをバランスよく両立するには有利になる。とくに、シーラント材組成物の性能のばらつきを抑えることができる。
上述の本発明のシーラント材組成物は、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ外径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、少なくとも前記トレッド部におけるインナーライナー層のタイヤ径方向内側にシーラント層を有する空気入りタイヤのシーラント層に好適に用いることができ、このとき、インナーライナー層がハロゲン化ブチルゴムを含有することが好ましい。これにより、インナーライナー層とシーラント層との接着性をより良好にすることができる。
本発明の空気入りタイヤでは、シーラント層の厚さが0.5mm〜5.0mmであることが好ましい。このようにシーラント層の厚さを適度な範囲にすることで、シール性を良好に確保しながらシーラントの流動を抑制することができる。また、シーラント層をタイヤ内面に貼付する際の加工性も良好になる。
本発明の空気入りタイヤでは、シーラント層が、上述の本発明のシーラント材組成物からなりシート状に成型されたシーラント材をタイヤ内表面の全周に亘って貼付することで形成された仕様にすることもできる。或いは、シーラント層が、上述の本発明のシーラント材組成物からなり紐状または帯状に成型されたシーラント材をタイヤ内表面に螺旋状に貼付することで形成された仕様にすることもできる。いずれの場合も、所望の領域にシーラント層を効率的かつ確実に設けることができる。
本発明の空気入りタイヤでは、シーラント層のタイヤ幅方向中心位置がタイヤ赤道からタイヤ幅方向に±10mmの範囲内に配置されることが好ましい。これにより、シーラント層を設けることで空気入りタイヤのユニフォミティに影響が出ることを防止することができる。
本発明の空気入りタイヤでは、トレッド部に複数層のベルト層が埋設され、複数層のベルト層のうちベルト幅が最も小さい層を最小ベルト層とし、複数層のベルト層のうちベルト幅が最も大きい層を最大ベルト層とし、タイヤ赤道から最小ベルト層の端部までの距離をLaとし、タイヤ赤道から最大ベルト層の端部までの距離をLbとし、タイヤ赤道からシーラント層のタイヤ幅方向の端部までの距離をLcとしたとき、距離La,Lb,LcがLa≦Lc≦1.05×Lbの関係を満たすことが好ましい。これにより、シーラント層で適切な範囲を覆ってシール性を確保しながら、シーラント層の端部における流動を効果的に抑制することができる。
本発明が適用されるセルフシールタイプの空気入りタイヤの一例を示す子午線断面図である。
以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明のシーラント材組成物において、ゴム成分は天然ゴム、ブチルゴム、スチレン・ブタジエンゴムのいずれかであり、特にブチルゴムが好ましい。ブチルゴムとしては、シーラント材組成物に通常用いられるものを使用することができる。特に、後述の架橋剤(硫黄)や有機過酸化物との反応性や加工性の観点からは、臭化ブチルゴムや塩素化ブチルゴム等のハロゲン化ブチルゴムを用いることが好ましい。
本発明のシーラント材組成物は、架橋剤および有機過酸化物が必ず配合される。尚、有機過酸化物も架橋剤の一種であるが、本発明における「架橋剤」とは、有機過酸化物を除いた架橋剤であり、例えば硫黄やキノンジオキシム等を指す。有機過酸化物以外の架橋剤としては、特に硫黄を用いることが好ましい。このように架橋剤および有機過酸化物を併用して配合することで、シール性の確保とシーラントの流動の防止とを両立するための適度な架橋を実現できる。架橋剤の配合量は、上述のゴム成分100質量部に対して、0.1質量部〜20質量部、好ましくは0.5質量部〜10.0質量部である。また、有機過酸化物の配合量は、上述のブチルゴム100質量部に対して、0.1質量部〜40質量部、好ましくは5質量部〜20質量部である。架橋剤の配合量が0.1質量部未満であると、実質的に架橋剤が含まれないのと同等になり、適切な架橋を行うことができない。架橋剤の配合量が20質量部を超えると、シーラント材組成物の架橋が進みすぎてシール性が低下する。有機過酸化物の配合量が0.1質量部未満であると、実質的に有機過酸化物が含まれないのと同等になり、適切な架橋を行うことができない。有機過酸化物の配合量が20質量部を超えると、シーラント材組成物の架橋が進みすぎてシール性が低下する。
このように架橋剤と有機過酸化物とを併用するにあたって、架橋剤の配合量Aと有機過酸化物の配合量Bとの比A/Bを、好ましくは5/1〜1/200、より好ましくは1/10〜1/20にするとよい。このような配合割合とすることで、シール性の確保とシーラントの流動の防止とを、よりバランスよく両立することが可能になる。
有機過酸化物としては、例えば、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイド、ブチルヒドロパーオキサイド、p−クロロベンゾイルパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルヒドロパーオキサイド等が挙げられる。特に、1分間半減期温度が100℃〜200℃である有機過酸化物が好ましく、前述の具体例の中では、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイドが特に好ましい。
本発明のシーラント材組成物は、液状ポリマーが必ず配合される。このように液状ポリマーを配合することで、シーラント材組成物の粘性を高めてシール性を向上することができる。液状ポリマーの配合量は、上述のゴム成分100質量部に対して、10質量部〜400質量部、好ましくは50質量部〜200質量部である。液状ポリマーの配合量が10質量部未満であると、シーラント材組成物の粘性を高める効果が充分に得られない。液状ポリマーの配合量が400質量部を超えると、シーラントの流動を充分に防止することができない。
液状ポリマーとしては、シーラント材組成物中のゴム成分(ブチルゴム)と共架橋可能な液状ゴムであることが好ましく、例えば、液状ブチルゴム、液状イソプレンゴム、液状ブタジエンゴム、液状スチレン‐ブタジエンゴム等を例示することができる。これらの中でも、特に液状ブチルゴムが好ましい。
本発明のシーラント材組成物には、加硫促進剤を配合してもよい。加硫促進剤を配合することで、加硫速度を早めることができ、シーラント材組成物の生産性を高めることができる。加硫促進剤の配合量は、上述のゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.1質量部〜10.0質量部、より好ましくは1.0質量部〜5.0質量部である。
加硫促進剤としては、例えば、グアニジン系、チウラム系、ジチオカルバミン酸塩系、およびチアゾール系の加硫促進剤を使用することができる。グアニジン系の加硫促進剤としては、例えば、ジフェニルグアニジン、ジオルトトリルグアニジン等を挙げることができる。チウラム系の加硫促進剤としては、例えば、テトラメチルチウラムモノスルフィド、テトラメチルチウラムジスルフィド等を挙げることができる。ジチオカルバミン酸塩系の加硫促進剤としては、例えば、ジメチルジチオカルバミン酸ナトリウム、ジエチルジチオカルバミン酸ナトリウム等を挙げることができる。チアゾール系の加硫促進剤としては、例えば、2−メルカプトベンゾチアゾール、ジベンゾチアジルジスルフィド等を挙げることができる。これらの中では、チウラム系の加硫促進剤が好ましく、得られるシーラント材組成物の性能のばらつきを抑えることができる。チウラム系の加硫促進剤の中でも、特に、テトラメチルチウラムジスルフィドは加硫促進効果が高く好適である。
本発明のシーラント材組成物には、カーボンブラックを配合してもよい。カーボンブラックを配合することで、流動性を向上することができる。カーボンブラックの配合量は、上述のゴム成分100質量部に対して、好ましくは0.1質量部〜20質量部、より好ましくは5質量部〜10質量部である。カーボンブラックの配合量が0.1質量部未満であると、シーラント材組成物の流動性を高める効果が充分に得られない。カーボンブラックの配合量が20質量部を超えると、シール性が低下する。
本発明のシーラント材組成物は、上述のように液状ポリマーを含有することでゴム成分に適度に高い粘性を付与しながら、架橋剤と有機過酸化物の併用によって架橋を行うことで、良好なシール性を得るのに充分な粘性を確保しつつ、走行中に流動しない適度な弾性を得ることができる。そのため、後述のセルフシールタイプの空気入りタイヤのシーラント層に採用すれば、走行時にシーラント層の流動を生じることなく、良好なシール性を発揮することができる。
本発明のシーラント材組成物を製造する際、特に上記のようにカーボンブラックを含む場合には、ゴム成分の一部と架橋剤とカーボンブラックを先に混練し、その後に、有機過酸化物と液状ポリマーと残りのゴム成分とを混練することが好ましい。先に混練するゴム成分の一部としては、ゴム成分の全量の好ましくは30質量%以下、より好ましくは5質量%〜10質量%を投入するとよい。このように、ゴム成分の一部と架橋剤とカーボンブラックを先に混練することで架橋点を調整してシーラント材組成物のモジュラスを適切な範囲に調節することができる。そこに有機過酸化物と液状ポリマーと残りのゴム成分を投入・混練することで、液状ポリマーの配合によってシーラント材組成物の粘性を高めながら、架橋剤と有機過酸化物を併用した架橋を行うことができる。その結果、良好なシール性を得るために必要な適度な粘性を保ちつつ、流動性を充分に抑制可能な弾性を得ることができ、これら性能をバランスよく両立することができる。これ以外の順序で混練を行った場合(例えば、ゴム成分とカーボンブラックと液状ポリマーを混合した後に、架橋剤および有機過酸化物を混合した場合)、シーラント材組成物のモジュラスを適度に低減することができず、タイヤの変形に対するシーラント材の追従性を良好に発揮することが難しくなる。尚、有機過酸化物と液状ポリマーとを混練する前に、ゴム成分の一部と架橋剤とカーボンブラックとを混練していればよいので、最初にゴム成分の一部とカーボンブラックを混練し、次いで架橋剤を投入・混練し、更にその後に有機過酸化物と液状ポリマーと残りのゴム成分とを投入・混練してもよい。
本発明が適用されるセルフシールタイプの空気入りタイヤは、例えば図1に示すように、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部1と、このトレッド部1の両側に配置された一対のサイドウォール部2と、サイドウォール部2のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部3とを備えている。図1において、符号CLはタイヤ赤道を示す。尚、図1は子午線断面図であるため描写されないが、トレッド部1、サイドウォール部2、ビード部3は、それぞれタイヤ周方向に延在して環状を成しており、これにより空気入りタイヤのトロイダル状の基本構造が構成される。また、子午線断面図における他のタイヤ構成部材についても、特に断りがない限り、タイヤ周方向に延在して環状を成している。
図1の例において、左右一対のビード部3間にはカーカス層4が装架されている。カーカス層4は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、各ビード部3に配置されたビードコア5およびビードフィラー6の廻りに車両内側から外側に折り返されている。ビードフィラー6はビードコア5の外周側に配置され、カーカス層の本体部と折り返し部とにより包み込まれている。
トレッド部1におけるカーカス層4の外周側には複数層(図1では2層)のベルト層7が埋設されている。これら複数層のベルト層7のうち、ベルト幅が最も小さい層を最小ベルト層7a、ベルト幅が最も大きい層を最大ベルト層7bという。各ベルト層7は、タイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。これらベルト層7において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば10°〜40°の範囲に設定されている。トレッド部1におけるベルト層7の外周側にはベルト補強層8が設けられている。図示の例では、ベルト層7の全幅を覆うフルカバー層とフルカバー層の更に外周側に配置されてベルト層7の端部のみを覆うエッジカバー層の2層のベルトカバー層8が設けられている。ベルト補強層8は、タイヤ周方向に配向する有機繊維コードを含み、この有機繊維コードはタイヤ周方向に対する角度が例えば0°〜5°に設定されている。
タイヤ内面にはカーカス層4に沿ってインナーライナー層9が設けられている。このインナーライナー層9は、タイヤ内に充填された空気がタイヤ外に透過することを防ぐための層である。インナーライナー層9は、例えば、空気透過防止性能を有するブチルゴムを主体とするゴム組成物で構成される。或いは、熱可塑性樹脂をマトリクスとする樹脂層で構成することもできる。樹脂層の場合、熱可塑性樹脂のマトリクス中にエラストマー成分を分散させたものであってもよい。好ましくは、上述の本発明のシーラント材組成物との接着性を向上するために、インナーライナー層9は、ハロゲン化ブチルゴムを含有していることが好ましい。ハロゲン化ブチルゴムは、インナーライナー層9を構成するゴム成分100質量部中に好ましくは50質量部〜100質量部、より好ましくは80質量部〜100質量部含まれているとよい。ハロゲン化ブチルゴムが含まれる場合には、このハロゲン化ブチルゴムとシーラント材組成物に含まれるハロゲン化ブチルゴムと架橋助剤とがキノイド架橋により三者間で結合することになるので、より優れた接着性を確保することができる。
図1に示すように、トレッド部1におけるインナーライナー層9のタイヤ径方向内側には、シーラント層10が設けられている。本発明のシーラント材組成物は、このシーラント層10に用いられる。シーラント層10は、上述の基本構造を有する空気入りタイヤの内表面に貼付されるものであり、例えば釘等の異物がトレッド部1に突き刺さった際に、その貫通孔にシーラント層10を構成するシーラント材が流入することにより、空気圧の減少を抑制し、走行を維持することを可能にするものである。
シーラント層10は、例えば0.5mm〜5.0mmの厚さを有するである。この程度の厚さを有することで、シール性を良好に確保しながら、走行時のシーラントの流動を抑制することができる。また、シーラント層10をタイヤ内面に貼付する際の加工性も良好になる。シーラント層10の厚さが0.5mm未満であると充分なシール性を確保することが難しくなる。シーラント層10の厚さが5.0mmを超えるとタイヤ重量が増加して転がり抵抗が悪化する。尚、シーラント層10の厚さとは平均厚さである。
シーラント層10は、加硫済みの空気入りタイヤの内面に後から貼り付けることで形成することができる。例えば、後述のシーラント材組成物からなりシート状に成型されたシーラント材をタイヤ内表面の全周に亘って貼付したり、後述のシーラント材組成物からなり紐状または帯状に成型されたシーラント材をタイヤ内表面に螺旋状に貼付することでシーラント層10を形成することができる。また、その際に、シーラント材組成物を加温することで、シーラント材組成物の性能のばらつきを抑えることができる。加温条件としては、温度を好ましくは140℃〜180℃、より好ましくは160℃〜180℃、加温時間を好ましくは5分〜30分、より好ましくは10分〜20分にするとよい。この空気入りタイヤの製造方法によれば、パンク時のシール性が良好であってシーラントの流動が生じ難い空気入りタイヤを、効率良く製造することができる。
シーラント層10は、空気入りタイヤのユニフォミティへの影響を考慮してタイヤ幅方向の略中心位置に設けることが好ましい。言い換えると、シーラント層10のタイヤ幅方向中心位置がタイヤ赤道CLからタイヤ幅方向に±10mmの範囲内に配置されることが好ましい。シーラント層10のタイヤ幅方向中心位置がこの範囲から外れると、シーラント層10がタイヤ幅方向にずれて設けられることになり、空気入りタイヤのユニフォミティが低下する。
更に、シーラント層10のタイヤ幅方向の端部は、ベルト層7の端部近傍に配置することが好ましい。具体的には、タイヤ赤道CLから最小ベルト層7aの端部までの距離をLaとし、タイヤ赤道CLから最大ベルト層7bの端部までの距離をLbとし、タイヤ赤道CLからシーラント層10のタイヤ幅方向の端部までの距離をLcとしたとき、これら距離La,Lb,LcがLa≦Lc≦1.05×Lbの関係を満たしているとよい。これにより、シーラント層10で適切な範囲を覆ってシール性を確保しながら、シーラント層10の端部における流動を効果的に抑制することができる。これら距離の関係がLc<Laであると、シーラント層10が存在しない領域が増えるため、ベルト層7の端部近傍で充分なシール性を確保することが難しくなる。これら距離の関係がLc>1.05×Lbであると、シーラント層10が走行中の変形が大きいサイドウォール部2の近傍まで達してしまい、走行中に発生する熱による軟化や、遠心力の影響を受けて、シーラント層10のタイヤ赤道CL方向への流れが誘発されやすくなる。
以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
タイヤサイズ215/60R16で、図1に示す基本構造を有し、トレッド部におけるインナーライナー層のタイヤ径方向内側にシーラントからなるシーラント層を有する空気入りタイヤにおいて、シーラント層を構成するシーラント材組成物の組成と、シーラント材組成物の構成成分の混練順序、先行投入するゴム成分の量、空気入りタイヤにおけるシーラント層の厚さ、シーラント層の中心位置のタイヤ赤道からの距離を表1〜6に記載のように調整した比較例1〜9、実施例1〜45のタイヤを製作した。
尚、いずれの例においてもインナーライナー層はハロゲン化ブチルゴムで構成した。表1〜6の「混練順序」の欄については、表7に示す2通りの混練順序(A〜C)のいずれであるかを表示した。
これら試験タイヤについて、下記試験方法により、3通りの条件(条件1〜条件3)で評価したシール性、シーラントの流動性、低転がり性能を評価し、その結果を表1〜6に併せて示した。
シール性(条件1)
試験タイヤをリムサイズ16×6.5Jのホイールに組み付けて試験車両に装着し、初期空気圧を250kPaとし、荷重を8.5kNとし、走行速度を80km/hとし、直径4mmの釘をトレッド部に打ち込んだ状態で1時間走行した後、空気圧を測定した。評価結果は、走行後の空気圧が230kPa以上かつ250kPa以下である場合を「○」で示し、走行後の空気圧が200kPa以上かつ230kPa未満である場合を「△」で示し、走行後の空気圧が200kPa未満である場合を「×」で示した。
シール性(条件2)
試験タイヤをリムサイズ16×6.5Jのホイールに組み付けて試験車両に装着し、初期空気圧を250kPaとし、荷重を8.5kNとし、直径4mmの釘をトレッド部に打ち込んだ後に、その釘を抜いた状態で1時間タイヤを静置した後の空気圧を測定した。評価結果は、以下の5段階で示した。
5:静置後の空気圧が240kPa以上かつ250kPa以下
4:静置後の空気圧が230240kPa以上かつ240kPa未満
3:静置後の空気圧が220kPa以上かつ230kPa未満
2:静置後の空気圧が200kPa以上かつ220kPa未満
1:静置後の空気圧が200kPa未満
シール性(条件3)
試験タイヤをリムサイズ16×6.5Jのホイールに組み付けて試験車両に装着し、初期空気圧を250kPaとし、荷重を8.5kNとし、直径4mmの釘をトレッド部に打ち込んだ後に、その釘を抜いた状態で走行速度80km/hの条件で2時間走行した後の空気圧を測定した。評価結果は、以下の5段階で示した。
5:静置後の空気圧が240kPa以上かつ250kPa以下
4:静置後の空気圧が230240kPa以上かつ240kPa未満
3:静置後の空気圧が220kPa以上かつ230kPa未満
2:静置後の空気圧が200kPa以上かつ220kPa未満
1:静置後の空気圧が200kPa未満
シーラントの流動性
試験タイヤをリムサイズ16×6.5Jのホイールに組み付けてドラム試験機に装着し、空気圧を160kPaとし、荷重を8.5kNとし、走行速度を80km/hとする高撓み試験を80時間実施した後、シーラントの流動状態を調べた。評価結果は、タイヤ赤道位置からシーラント層のタイヤ幅方向の外端位置までの領域を4等分したとき、シーラントの流動が全く認められない場合を「○」で示し、シーラントの流動が全体の1/4未満の領域で生じた場合を「△」で示し、シーラントの流動が全体の1/4以上の領域で生じた場合を「×」で示した。
低転がり性能
各試験タイヤをリムサイズ16×6.5Jのホイールに組み付けて、空気圧を160kPaとし、室内ドラム試験機(ドラム径:1707mm)を用いて、JATMA イヤーブック2009年版記載の当該空気圧における最大負荷荷重の85%に相当する荷重を負荷してドラムに押し付けた状態で、速度80km/hで走行させたときの転動抵抗を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用いて、比較例1の値を100とする指数で示した。この指数値が大きいほど転動抵抗が小さく、低転がり性能に優れることを意味する。
Figure 2019162847
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表1〜6において使用した原材料の種類を下記に示す。
・ブチルゴム:JSR社製BUTYL 268
・ハロゲン化ブチルゴム:JSR社製BROMOBUTYL 2222
・天然ゴム:RSS♯3
・架橋剤1:硫黄、細井化学工業社製小塊硫黄
・架橋剤2:キノンジオキシム、大内新興化学工業社製バルノックGM
・有機過酸化物1:ジクミルパーオキサイド、日本油脂社製パークミルD‐40(1分間半減期温度:179℃)
・有機過酸化物2:ジベンゾイルパーオキサイド、日本油脂社製ナイパーNS(1分間半減期温度:133℃)
・有機過酸化物3:ジイソプロピルベンゼンヒドロパーオキサイド、日本油脂社製パークミルP(1分間半減期温度:232℃)
・有機過酸化物4:クミルパーオキシネオデカノアート、日本油脂社製パークミルND(1分間半減期温度:94℃)
・加硫促進剤1:チウラム系加硫促進剤、大内新興化学工業社製ノクセラーDM‐PO
・加硫促進剤2:グアニジン系加硫促進剤、大内新興化学工業社製ノクセラーD
・カーボンブラック:東海カーボン社製シースト300
・液状ポリマー:液状ブチル、ロイヤルエラストマー社製カレン800
表1〜6から明らかなように、実施例1〜45の空気入りタイヤは比較例1の空気入りタイヤに対して、シール性およびシーラントの流動性を改善した。特に、1分間半減期温度が100℃〜200℃の範囲内である有機過酸化物1,2を用いた各例では、1分間半減期温度が100℃〜200℃の範囲から外れる有機過酸化物3,4を用いた実施例27,28よりも、シーラント材組成物の性能のばらつきが抑えることができた。また、好ましい混練方法でシーラント材組成物を製造した各例は、より過酷な条件であっても優れたシール性を発揮することができた。
一方、比較例1,9は、シーラント材組成物が有機過酸化物を含まないため、シーラントの流動性を抑制することができなかった。比較例2,7,8は、シーラント材組成物が架橋剤を含まないため、適切なシール性を得ることができず、且つ、シーラントの流動性を抑制することができなかった。比較例3は、シーラント材組成物が液状ポリマーを含まないため、シーラントの流動性を抑制することができなかった。比較例4は、シーラント材組成物における有機過酸化物の配合量が多すぎるため、適切なシール性を得ることができなかった。比較例5は、シーラント材組成物における架橋剤の配合量が多すぎるため、シーラントの流動性を抑制することができなかった。比較例6は、シーラント材組成物における液状ポリマーの配合量が多すぎるため適切なシール性を得ることができなかった。
1 トレッド部
2 サイドウォール部
3 ビード部
4 カーカス層
5 ビードコア
6 ビードフィラー
7 ベルト層
8 ベルト補強層
9 インナーライナー層
10 シーラント層
CL タイヤ赤道
本発明は、タイヤ内表面にシーラント層を備えたセルフシールタイプの空気入りタイヤのシーラント層を構成するシーラント材組成物の製造方法と、それによって製造したシーラント材組成物を用いた空気入りタイヤの製造方法に関する。
本発明の目的は、良好なシール性を確保すると共に、走行に伴うシーラントの流動を抑制することを可能にしたシーラント材組成物の製造方法および空気入りタイヤの製造方法を提供することにある。
上記目的を達成する本発明のシーラント材組成物の製造方法は、タイヤ内表面にシーラント層を備えた空気入りタイヤの前記シーラント層を構成するシーラント材組成物の製造方法であって、ゴム成分100質量部に対して、架橋剤0.1質量部〜20質量部、有機過酸化物0.1質量部〜40質量部、液状ポリマー10質量部〜400質量部、カーボンブラック0.1質量部〜20質量部を配合するにあたって、前記ゴム成分の一部と前記カーボンブラックを混合した後に、前記架橋剤を混合し、その後に更に前記ゴム成分の残量と前記有機過酸化物および前記液状ポリマーを混合することを特徴とする。
本発明のシーラント材組成物の製造方法で得られるシーラント材組成物は、上述の配合であるため、液状ポリマーを含有することでゴム成分に適度に高い粘性を付与しながら、架橋剤と有機過酸化物の併用によって架橋を行うことで、良好なシール性を得るのに充分な粘性を確保しつつ、走行中に流動しない適度な弾性を得て、これら性能をバランスよく両立することができる。
本発明のシーラント材組成物の製造方法では、ゴム成分がブチルゴムであることが好ましく、より好ましくはブチルゴムがハロゲン化ブチルゴムであるとよい。また、架橋剤が硫黄であることが好ましい。これにより、架橋剤(硫黄)や有機過酸化物との反応性が高まり、シーラント材組成物の加工性を向上することができる。
本発明のシーラント材組成物の製造方法では、架橋剤の配合量Aと有機過酸化物の配合量Bとの比A/Bが5/1〜1/200であることが好ましい。このように架橋剤と有機過酸化物との配合割合を規定することで、シーラント材組成物の物性がより良好になり、シール性の確保とシーラントの流動の抑制とをバランスよく両立するには有利になる。
本発明のシーラント材組成物の製造方法では、液状ポリマーがシーラント材組成物中のゴムと共架橋可能な液状ゴムであることが好ましい。これにより、シーラント材組成物の物性がより良好になり、シール性の確保とシーラントの流動の抑制とをバランスよく両立するには有利になる。
本発明のシーラント材組成物の製造方法では、有機過酸化物の1分間半減期温度が100℃〜200℃であることが好ましい。これにより、シーラント材組成物の物性がより良好になり、シール性の確保とシーラントの流動の抑制とをバランスよく両立するには有利になる。とくに、シーラント材組成物の性能のばらつきを抑えることができる。尚、本発明において、「1分間半減期温度」は、一般に、日本油脂社の「有機過酸化物カタログ第10版」に記載された値を採用し、記載のない場合は、カタログに記載された方法と同様に、有機溶媒中における熱分解から求めた値を採用する。
本発明のシーラント材組成物の製造方法では、シーラント材組成物が加硫促進剤を含むことが好ましい。これにより、加硫速度を早めることができ、生産性を高めることができる。
本発明のシーラント材組成物の製造方法では、加硫促進剤がチウラム系の加硫促進剤であることが好ましい。これにより、シーラント材組成物の物性がより良好になり、シール性の確保とシーラントの流動の抑制とをバランスよく両立するには有利になる。とくに、シーラント材組成物の性能のばらつきを抑えることができる。
本発明のシーラント材組成物の製造方法では、ゴム成分100質量部に対して、カーボンブラック0.1質量部〜20質量部を配合する。このとき、ゴム成分の一部とカーボンブラックを混合した後に、架橋剤を混合し、その後に更にゴム成分の残量と有機過酸化物および液状ポリマーを混合することでシーラント材組成物を製造する。このようにカーボンブラックを含むことで、より長期にわたってシール性を確保することが可能になる。また、この順序で構成成分を混合することで、シール性の確保とシーラントの流動の抑制とをよりバランスよく両立することができる。
上述の本発明のシーラント材組成物の製造方法で製造されたシーラント層をタイヤ内表面に備えた空気入りタイヤの製造方法では、シーラント材組成物を温度140℃〜180℃、加温時間5分〜30分の条件で加温することが好ましい。これにより、シーラント材組成物の物性がより良好になり、シール性の確保とシーラントの流動の抑制とをバランスよく両立するには有利になる。とくに、シーラント材組成物の性能のばらつきを抑えることができる。
タイヤサイズ215/60R16で、図1に示す基本構造を有し、トレッド部におけるインナーライナー層のタイヤ径方向内側にシーラントからなるシーラント層を有する空気入りタイヤにおいて、シーラント層を構成するシーラント材組成物の組成と、シーラント材組成物の構成成分の混練順序、先行投入するゴム成分の量、空気入りタイヤにおけるシーラント層の厚さ、シーラント層の中心位置のタイヤ赤道からの距離を表1〜6に記載のように調整した比較例1〜9、実施例1〜45のタイヤを製作した(実施例のうち、後述の混練順序B,Cで製造された実施例24,37〜40は参考例である)

Claims (18)

  1. タイヤ内表面にシーラント層を備えた空気入りタイヤの前記シーラント層を構成するシーラント材組成物であって、
    ゴム成分100質量部に対して、架橋剤0.1質量部〜20質量部、有機過酸化物0.1質量部〜40質量部、液状ポリマー10質量部〜400質量部が配合されたことを特徴とするシーラント材組成物。
  2. 前記ゴム成分がブチルゴムであることを特徴とする請求項1に記載のシーラント材組成物。
  3. 前記ブチルゴムがハロゲン化ブチルゴムであることを特徴とする請求項2に記載のシーラント材組成物。
  4. 前記架橋剤が硫黄であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のシーラント材組成物。
  5. 前記架橋剤の配合量Aと前記有機過酸化物の配合量Bとの比A/Bが5/1〜1/200であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のシーラント材組成物。
  6. 前記液状ポリマーがシーラント材組成物中のゴム成分と共架橋可能な液状ゴムであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のシーラント材組成物。
  7. 前記有機過酸化物の1分間半減期温度が100℃〜200℃であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のシーラント材組成物。
  8. 加硫促進剤を含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のシーラント材組成物。
  9. 前記加硫促進剤がチウラム系の加硫促進剤であることを特徴とする請求項8に記載のシーラント材組成物。
  10. 前記ゴム成分100質量部に対して、カーボンブラック0.1質量部〜20質量部が配合されたことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のシーラント材組成物。
  11. 請求項10に記載のシーラント材組成物の製造方法であって、前記ゴム成分の一部と前記架橋剤と前記カーボンブラックを混合した後に、前記有機過酸化物および前記液状ポリマーを混合することを特徴とするシーラント材組成物の製造方法。
  12. 請求項1〜10のいずれかに記載のシーラント材組成物からなるシーラント層をタイヤ内表面に備えた空気入りタイヤの製造方法であって、前記シーラント材組成物を温度140℃〜180℃、加温時間5分〜30分の条件で加温することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
  13. タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ外径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、少なくとも前記トレッド部におけるインナーライナー層のタイヤ径方向内側に請求項1〜10のいずれかに記載のシーラント材組成物からなるシーラント層を有する空気入りタイヤであって、
    前記インナーライナー層がハロゲン化ブチルゴムを含有することを特徴とする空気入りタイヤ。
  14. 前記シーラント層の厚さが0.5mm〜5.0mmであることを特徴とする請求項13に記載の空気入りタイヤ。
  15. 前記シーラント層が、前記シーラント材組成物からなるシート状に成型されたシーラント材をタイヤ内表面の全周に亘って貼付することで形成されたことを特徴とする請求項13または14に記載の空気入りタイヤ。
  16. 前記シーラント層が、前記シーラント材組成物からなる紐状または帯状に成型されたシーラント材をタイヤ内表面に螺旋状に貼付することで形成されたことを特徴とする請求項13または14に記載の空気入りタイヤ。
  17. 前記シーラント層のタイヤ幅方向中心位置がタイヤ赤道からタイヤ幅方向に±10mmの範囲内に配置されたことを特徴とする請求項13〜16のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  18. 前記トレッド部に複数層のベルト層が埋設され、前記複数層のベルト層のうちベルト幅が最も小さい層を最小ベルト層とし、前記複数層のベルト層のうちベルト幅が最も大きい層を最大ベルト層とし、タイヤ赤道から前記最小ベルト層の端部までの距離をLaとし、タイヤ赤道から前記最大ベルト層の端部までの距離をLbとし、タイヤ赤道から前記シーラント層のタイヤ幅方向の端部までの距離をLcとしたとき、前記距離La,Lb,LcがLa≦Lc≦1.05×Lbの関係を満たすことを特徴とする請求項13〜17のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
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