JP2022000361A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】温度条件に拘らず良好なシール性を発揮することを可能にした空気入りタイヤを提供する。【解決手段】トレッド部１の内表面に粘着性シーラント材からなるシーラント層１０を備えた空気入りタイヤにおいて、０℃におけるシーラント層１０の厚さをＧ0、５０℃におけるシーラント層１０の厚さをＧ50、０℃におけるシーラント層１０の幅をＷ0、５０℃におけるシーラント層１０の幅をＷ50としたとき、下記式（１）で表される厚さ変化率ＲGを３％以下にし、下記式（２）で表される幅変化率ＲWを３％以下に設定する。ＲG＝（｜Ｇ50−Ｇ0｜／Ｇ0）×１００（１）ＲW＝（｜Ｗ50−Ｗ0｜／Ｗ0）×１００（２）【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層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、シーラント材の粘度が低いと、シーラント材が貫通孔内に流入し易くなるという点でシール性の向上が見込めるが、走行中に加わる熱や遠心力の影響によりシーラント材がタイヤセンター側に向かって流動し、その結果、貫通孔がタイヤセンター領域から外れると、シーラント材が不足して、シール性が充分に得られない虞がある。一方、シーラント材の粘度が高いと、前述のシーラント材の流動は防止できるが、シーラント材が貫通孔内に流入しにくくなり、シール性が低下する虞がある。そのため、タイヤ内表面にシーラント層を設けるにあたっては、走行に伴うシーラント材の流動の抑制と、良好なシール性の確保とをバランスよく両立することが求められている。

これに加えて、一般的にシーラント材はゴムを主体とするため、温度によって体積が変化する傾向がある。即ち、シーラント材は高温時には膨張し、低温時には収縮する傾向がある。また、シーラント材の粘度にも温度依存性があるため、温度によって流動性が変化する傾向がある。即ち、高温時にシーラント材の粘度が低下すると、シーラント材が流動してシーラント層の厚さや幅が変動する虞がある。このようなシーラント層の寸法変化によって、例えば、シーラント層の厚さが減少すると貫通孔に十分な量のシーラント材が流入しにくくなり、シーラント層の幅が減少するとシール性を発揮できる範囲が狭まる虞がある。タイヤは、様々な環境（寒冷地域、高温地域、日較差が大きい地域、年較差が大きい地域など）で使用される可能性があり、また、走行速度によっても大きな温度変化が生じる可能性があるため、タイヤにシーラント層を設けるにあたって、温度変化に起因するシーラント層（シーラント材）の寸法変化を抑制して、温度条件に拘らずに良好なシール性を発揮することが求められている。

特開２００６‐１５２１１０号公報

本発明の目的は、タイヤ内表面にシーラント層を備えた空気入りタイヤであって、温度条件に拘らずに良好なシール性を発揮することを可能にした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空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、前記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の内表面に粘着性シーラント材からなるシーラント層が設けられた空気入りタイヤにおいて、０℃における前記シーラント層の厚さをＧ₀、５０℃における前記シーラント層の厚さをＧ₅₀、０℃における前記シーラント層の幅をＷ₀、５０℃における前記シーラント層の幅をＷ₅₀としたとき、下記式（１）で表される厚さ変化率Ｒ_Gが３％以下であり、下記式（２）で表される幅変化率Ｒ_Wが３％以下であることを特徴とする。
Ｒ_G＝（｜Ｇ₅₀−Ｇ₀｜／Ｇ₀）×１００ （１）
Ｒ_W＝（｜Ｗ₅₀−Ｗ₀｜／Ｗ₀）×１００ （２）

本発明の空気入りタイヤは、上述のようにシーラント層を備えることでシール性を発揮するが、その際に、上記のように厚さ変化率Ｒ_Gと幅変化率Ｒ_Wとが十分に低く設定されているので、温度変化が生じても寸法変化が生じにくくなり、温度条件に拘らずに優れたシール性を発揮することができる。

尚、「厚さ変化率Ｒ_G」は、上記式（１）で算出されるが、具体的には、以下の方法で求める。即ち、タイヤ内周を１２等分した箇所のそれぞれで、タイヤ赤道位置とシーラント層の両端からそれぞれタイヤ幅方向内側に１０ｍｍの位置の３箇所をそれぞれ測定点とし、各測定点において、直径０．５ｍｍの針をシーラント層に垂直に突き刺し、針の先端がシーラント層とタイヤ内表面との界面に達したときにシーラント層の表面（タイヤ内腔側の面）に対応する針の位置に印を付け、シーラント層から抜き取った針の先端から前述の印までの長さ（シーラント層の厚さ）を計測する。「０℃におけるシーラント層の厚さＧ₀」と「５０℃におけるシーラント層の厚さＧ₅₀」は、タイヤの周辺温度をそれぞれの温度条件（０℃または５０℃）に設定して１時間放置した後に測定する。各測定点でＧ₀とＧ₅₀の差（｜Ｇ₅₀−Ｇ₀｜）を求め、この差が最大となる測定点における値を「厚さ変化率Ｒ_G」とする。同様に、「幅変化率Ｒ_W」は、上記式（２）で算出されるが、具体的には、以下の方法で求める。即ち、タイヤ内周を１２等分した箇所をそれぞれ測定点とし、各測定点において、シーラント層の両端間のタイヤ幅方向に沿った長さ（シーラント層の幅）を計測する。「０℃におけるシーラント層の幅をＷ₀」と「５０℃におけるシーラント層の幅をＷ₅₀」は、タイヤの周辺温度をそれぞれの温度条件（０℃または５０℃）に設定して１時間放置した後に測定する。各測定点でＷ₀とＷ₅₀の差（｜Ｗ₅₀−Ｗ₀｜）を求め、この差が最大となる測定点における値を「幅変化率Ｒ_W」とする。

本発明においては、０℃における粘着性シーラント材の粘度η₀〔単位：ｋＰａ・ｓ〕と、５０℃における粘着性シーラント材の粘度η₅₀〔単位：ｋＰａ・ｓ〕との比η₀／η₅₀が６以下であることが好ましい。このように粘度を設定することで、シール性を向上するには有利になる。特に、温度変化に伴う粘度の変化が適度に小さいため、温度条件に拘らずに優れたシール性を発揮することができる。尚、粘着性シーラント材の粘度は、ＪＩＳ Ｋ６８３３‐１：２００８に準拠し、それぞれ指定された温度条件（０℃、５０℃）で、回転式粘度計を用いて測定した値である。

本発明においては、粘着性シーラント材が架橋されていることが好ましい。このように、シーラント層を予め架橋された粘着性シーラント材で構成することで、シーラント層のタイヤ幅方向およびタイヤ周方向の変形を防止するには有利になる。

本発明においては、粘着性シーラント材において、下記（３）式で表されるトルエン不溶分の割合Ａが３０質量％〜６０質量％であることが好ましい。このような物性の粘着性シーラント材は、架橋密度が適度な範囲であり、温度変化に伴う寸法変化が小さい物性を有するので、温度条件に拘らずに優れたシール性を発揮するには有利になる。
Ａ＝（Ｍ２／Ｍ１）×１００ （３）
（式中、Ｍ２は粘着性シーラント材をトルエンに浸漬させて１週間放置した後に残存したトルエン不溶分の質量〔単位：ｇ〕であり、Ｍ１は粘着性シーラント材をトルエンに浸漬する前の初期質量〔単位：ｇ〕である。）

本発明においては、粘着性シーラント材に架橋剤が配合されており、この架橋剤が硫黄成分を含むことが好ましい。これにより、タイヤ内面に対する粘着性シーラント材の接着性が良好になり、シーラント層のタイヤ幅方向およびタイヤ周方向の変形（粘着性シーラント材の流動）を防止するには有利になる。

本発明においては、粘着性シーラント材を構成するゴム成分がブチルゴムを含むことが好ましい。このようにブチルゴムを配合にすることで、タイヤ内面に対する粘着性シーラント材の接着性を向上することができ、良好なシール性を確保するには有利になる。

本発明においては、シーラント層の表面を覆う補助シートを設けることが好ましい。このように補助シートを設けると、補助シートによってシーラント層の変形が制限されるので、シーラント層の変形や流動を抑制するには有利になる。また、シーラント層の表面に異物が付着することを防止することもできる。

尚、後述の説明において、タイヤの寸法は、タイヤを正規リムにリム組みし、正規内圧を充填し、正規荷重を負荷した状態で測定する。「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えば、ＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば“Ｄｅｓｉｇｎ Ｒｉｍ”、或いはＥＴＲＴＯであれば“Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｒｉｍ”とする。「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表“ＴＩＲＥ ＬＯＡＤ ＬＩＭＩＴＳ ＡＴ ＶＡＲＩＯＵＳ ＣＯＬＤ ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば“ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥ”であるが、タイヤが乗用車用である場合には１８０ｋＰａとする。「正規荷重」は、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば最大負荷能力、ＴＲＡであれば表“ＴＩＲＥ ＬＯＡＤ ＬＩＭＩＴＳ ＡＴ ＶＡＲＩＯＵＳ ＣＯＬＤ ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば“ＬＯＡＤ ＣＡＰＡＣＩＴＹ”であるが、タイヤが乗用車用である場合には前記荷重の８８％に相当する荷重とする。

本発明の空気入りタイヤの一例を示す子午線断面図である。 本発明の空気入りタイヤの別の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。

本発明の空気入りタイヤ（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層のベルト補強層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。

トレッド部１において、上述のタイヤ構成部材（カーカス層４、ベルト層７、ベルト補強層８）の外周側にはトレッドゴム層Ｒ１が配置される。トレッドゴム層Ｒ１は、物性の異なる２種類のゴム層（キャップトレッド層およびアンダートレッド層）がタイヤ径方向に積層した構造を有していてもよい。サイドウォール部２におけるカーカス層４の外周側（タイヤ幅方向外側）にはサイドゴム層Ｒ２が配置され、ビード部３におけるカーカス層４の外周側（タイヤ幅方向外側）にはリムクッションゴム層Ｒ３が配置されている。

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。

本発明は、このような空気入りタイヤの内表面に設けられる後述のシーラント層１０に関するものである。そのため、本発明の空気入りタイヤは、後述のシーラント層１０を備えていれば、基本構造は上述の構造に限定されない。尚、シーラント層１０とは、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る。具体的には、シーラント層１０は、走行時に釘等の異物が刺さる可能性がある領域、即ち、トレッド部１の接地領域に対応するタイヤ内面（インナーライナー層９のタイヤ径方向内側）に設けられる。そして、シーラント層１０は、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し、貫通孔を封止することにより、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。

本発明のシーラント層１０について、０℃における厚さをＧ₀、５０℃における厚さをＧ₅₀とすると、本発明のシーラント層１０は、下記式（１）で表される厚さ変化率Ｒ_Gが３％以下、好ましくは２％以下であるという特性を有する。尚、Ｇ₀およびＧ₅₀は、測定温度が異なるだけで測定箇所は共通するので、図中においては、Ｇ₀およびＧ₅₀の両者を示す符号として厚さＧを示している。このように厚さ変化率Ｒ_Gが十分に低く設定されているので、温度変化が生じても寸法変化（厚さの変化）が生じにくくなり、温度条件に拘らずに貫通孔に流入するシーラント材の量を十分に確保することができ優れたシール性を発揮することができる。
Ｒ_G＝（｜Ｇ₅₀−Ｇ₀｜／Ｇ₀）×１００ （１）

このとき、厚さ変化率Ｒ_Gが３％を超えると、シーラント層１０の厚さが小さくなったときに貫通孔に流入するシーラント材の量を十分に確保することができず、シール性を良好に維持することができない。シーラント層１０の厚さは特に限定されないが、一般的な空気入りタイヤにおいては、シーラント層１０の厚さＧが、例えば０．５ｍｍ〜５．０ｍｍであるとよい。尚、ここで述べるシーラント層１０の厚さは、上述のＧ₀およびＧ₅₀と異なり室温（２５℃）における厚さである。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。

更に、シーラント層１０の厚さに関して、−３０℃における厚さをＧ_-30、８０℃における厚さをＧ₈₀とすると、本発明のシーラント層１０は、下記式（１’）で表される厚さ変化率Ｒ_G’が好ましくは３％以下、より好ましくは２．５％以下であるとよい。このように厚さ変化率Ｒ_G’が十分に小さく設定されていると、著しい温度変化が生じても寸法変化（厚さの変化）が生じにくくなり、温度条件に拘らずに貫通孔に流入するシーラント材の量を十分に確保することができ、更に優れたシール性を発揮することができる。尚、Ｇ_-30、Ｇ₈₀、Ｒ_G’は、温度条件のみを変更して、Ｇ₀、Ｇ₅₀、Ｒ_Gと同様の方法で求めることができる。
Ｒ_G’＝（｜Ｇ₈₀−Ｇ_-30｜／Ｇ_-30）×１００ （１’）

同様に、本発明のシーラント層１０について、０℃における幅をＷ₀、５０℃における幅をＷ₅₀とすると、本発明のシーラント層１０は、下記式（２）で表される幅変化率Ｒ_Wが３％以下、好ましくは２％以下であるという特性を有する。尚、Ｗ₀およびＷ₅₀は、測定温度が異なるだけで測定箇所は共通するので、図中においては、Ｗ₀およびＷ₅₀の両者を示す符号として厚さＷを示している。このように幅変化率Ｒ_Wが十分に低く設定されているので、温度変化が生じても寸法変化（幅の変化）が生じにくくなり、温度条件に拘らずにシール性を発揮する領域を十分に確保することができ優れたシール性を発揮することができる。
Ｒ_W＝（｜Ｗ₅₀−Ｗ₀｜／Ｗ₀）×１００ （２）

このとき、幅変化率Ｒ_Wが３％を超えると、シーラント層１０の幅が小さくなったときにシーラント層１０が覆う領域（シール性を発揮可能な領域）を十分に確保することができず、シール性を良好に維持することができない。シーラント層１０の幅は特に限定されないが、一般的な空気入りタイヤにおいては、シーラント層１０の幅は、ベルト層７の幅Ｗｂ（最も幅の広いベルト層（図示の例の場合、最大ベルト層７ｂ）の幅）以上であるとよい。また、最も幅の広いベルト層（図示の例の場合最大ベルト層７ｂ）の幅方向端部を通るカーカスラインの法線からのシーラント層１０の突き出し量ｗは好ましくは２０ｍｍ以内であるとよい。尚、ここで述べるシーラント層１０の幅や突き出し量ｗは、上述のＷ₀およびＷ₅₀と異なり室温（２５℃）における寸法である。

更に、シーラント層１０の幅に関して、−３０℃における幅をＷ_-30、８０℃における幅をＷ₈₀とすると、本発明のシーラント層１０は、下記式（２’）で表される幅変化率Ｒ_W’が好ましくは３％以下、より好ましくは２．５％以下であるとよい。このように幅変化率Ｒ_W’が十分に小さく設定されていると、著しい温度変化が生じても寸法変化（幅の変化）が生じにくくなり、温度条件に拘らずに貫通孔に流入するシーラント材の量を十分に確保することができ、更に優れたシール性を発揮することができる。尚、Ｗ_-30、Ｗ₈₀、Ｒ_W’は、温度条件のみを変更して、Ｗ₀、Ｗ₅₀、Ｗ_Gと同様の方法で求めることができる。
Ｒ_W’＝（｜Ｗ₈₀−Ｗ_-30｜／Ｗ_-30）×１００ （２’）

シーラント層１０は、加硫済みの空気入りタイヤの内面に、粘着性シーラント材（以下、単に「シーラント材」という）を後から貼り付けることで形成することができる。例えば、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、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。その際、シーラント材は架橋されているものを用いることが好ましい。このように予め架橋されたシーラント材を用いると、シーラント材のタイヤ幅方向およびタイヤ周方向の変形をより効果的に防止することができる。

シーラント層１０の変形を抑制するという観点から、図２に示すように、シーラント層１０の表面（タイヤ内腔に露出する面）に、更に、シーラント層１０の表面を覆う補助シート１１を設けてもよい。図２は、補助シート１１を除いて図１と共通の構造を有する。このような補助シート１１が存在すると、シーラント層１０の変形（シーラント材の流動）が規制されるので、シーラント材のタイヤ幅方向およびタイヤ周方向の変形を防止するには有利になる。また、補助シート１１を設けることで、シーラント層１０の表面に異物が付着することを防止することもできる。補助シート１１の材質は特に限定されないが、ポリエチレン、ポリアミド等の樹脂フィルムを好適に用いることができる。補助シート１１は、主として上述のようにシーラント層１０の変形を抑制するものであるので、シーラント層１０の全面を覆うシートである必要はなく、例えばメッシュ状や網目状のように一部に穴や欠落部を有する素材であってもよい。また、補助シート１１が、穴や欠落部を有さないシート状の場合も、シーラント層１０の全面を覆う必要はなく、シーラント層１０の表面積（タイヤ内腔に露出する面の面積）の少なくとも８０％、好ましくは９０％以上の範囲を覆っているとよい。

本発明では、シーラント材として、セルフシールタイプの空気入りタイヤのシーラント層１０に一般的に用いられる材料を使用することができる。但し、温度変化に伴うシーラント層１０の変形を抑制する観点からは、０℃における粘度η₀〔単位：ｋＰａ・ｓ〕と５０℃における粘度η₅₀〔単位：ｋＰａ・ｓ〕との比η₀／η₅₀が好ましくは６以下、より好ましくは４以下であるものを用いるとよい。このような物性を有するシーラント材を用いることで、シール性を向上するには有利になる。特に、温度変化に伴う粘度の変化が小さいため、温度条件に拘らずに優れたシール性を発揮することができる。このとき、粘度の比η₀／η₅₀が６を超えるとシーラント材の加工性が低下する虞がある。粘度η₀および粘度η₅₀は特に限定されないが、シーラント材としての基本性能（良好なシール性を確保しながら走行時に流動しにくい特性）の観点からは、粘度η₀は例えば２ｋＰａ・ｓ〜１００ｋＰａ・ｓに設定するとよい。

更に、シーラント材の粘度について、−３０℃における粘度をη_-30〔単位：ｋＰａ・ｓ〕、８０℃における粘度をη₈₀〔単位：ｋＰａ・ｓ〕としたときの、これらの比η_-30／η₈₀は好ましくは１８以下、より好ましくは１２以下であるとよい。また、粘度η₈₀は例えば０．５ｋＰａ・ｓ〜３０ｋＰａ・ｓに設定するとよい。このように粘度を設定することで、著しい温度変化が生じても粘度の変化が適度に小さいため、温度条件に拘らずに優れたシール性を発揮することができる。尚、粘度η_-30、η₈₀は、温度条件のみを変更して粘度η₀、η₅₀と同様の方法で求めることができる。

更に、本発明で使用されるシーラント材は、下記（３）式で表されるトルエン不溶分の割合Ａが３０質量％〜６０質量％、好ましくは３５質量％〜５０質量％という特性を有するとよい。
Ａ＝（Ｍ２／Ｍ１）×１００ （３）
（式中、Ｍ２はシーラント材をトルエンに浸漬させて１週間放置した後に残存したトルエン不溶分の質量〔単位：ｇ〕であり、Ｍ１はシーラント材をトルエンに浸漬する前の初期質量〔単位：ｇ〕である。）

このような特性を有するシーラント材は、温度条件に拘らずに優れたシール性を発揮するには有効である。具体的には、トルエン不溶分の割合Ａが３０質量％〜６０質量％であることで、架橋密度を良好にすることができるので、温度変化に伴う寸法変化が小さい物性を付与することができ、温度条件に拘らずに優れたシール性を発揮することができる。トルエン不溶分の割合Ａが３０質量％未満であると、架橋密度が低くなり、温度変化に伴う寸法変化を抑制する効果が十分に得られない。トルエン不溶分の割合Ａが６０質量％を超えると、架橋密度が高くなりすぎて、シール性が低下する虞がある。

本発明で使用されるシーラント材は、上述の特性を有していれば、その具体的な配合は特に限定されない。但し、上述の特性を確実に得るために、本発明で使用されるシーラント材は、例えば後述の配合のシーラント材組成物で構成されていることが好ましい。

本発明のシーラント材を構成するシーラント材組成物（以下、「本発明のシーラント材組成物」という）において、ゴム成分はブチル系ゴムを含むとよい。ゴム成分中に占めるブチル系ゴムの割合は、好ましくは１０質量％以上、より好ましくは２０質量％〜９０質量％であるとよい。このようにブチル系ゴムを含むことで、タイヤ内面に対する良好な接着性を確保することができる。ブチル系ゴムの割合が１０質量％未満であると、タイヤ内面に対する接着性を十分に確保することができない。

本発明のシーラント材組成物においては、ブチル系ゴムとして、ハロゲン化ブチルゴムを含むことが好ましい。ハロゲン化ブチルゴムとしては、塩素化ブチルゴム、臭素化ブチルゴムを例示することができ、特に塩素化ブチルゴムを好適に用いることができる。塩素化ブチルゴムを用いる場合、ゴム成分１００質量％に占める塩素化ブチルゴムの割合は、好ましくは５質量％以上、より好ましくは１０質量％〜８５質量％である。ハロゲン化ブチルゴム（塩素化ブチルゴム）を含むことで、ゴム成分と後述の架橋剤や有機過酸化物との反応性が高まり、シール性の確保とシーラントの流動の抑制とを両立するには有利になる。また、シーラント材組成物の加工性を向上することもできる。塩素化ブチルゴムの割合が５質量％未満であると、ゴム成分と後述の架橋剤や有機過酸化物との反応性が充分に向上せず、所望の効果が充分に得られない。

本発明のシーラント材組成物において、ブチル系ゴムの全量がハロゲン化ブチルゴム（塩素化ブチルゴム）である必要はなく、非ハロゲン化ブチルゴムを併用することもできる。非ハロゲン化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未変性のブチルゴム、例えば、ＪＳＲ社製ＢＵＴＹＬ‐０６５、ＬＡＮＸＥＳＳ社製ＢＵＴＹＬ‐３０１などが挙げられる。ハロゲン化ブチルゴムと非ハロゲン化ブチルゴムとを併用する場合、非ハロゲン化ブチルゴムの配合量はゴム成分１００質量％中に、好ましくは２０質量％未満、より好ましくは１０質量％未満にするとよい。

本発明のシーラント材組成物においては、ブチル系ゴムとして２種以上のゴムを併用することが好ましい。即ち、塩素化ブチルゴムに対して、他のハロゲン化ブチルゴム（例えば、臭素化ブチルゴム）または非ハロゲン化ブチルゴムを組み合わせて用いることが好ましい。塩素化ブチルゴム、他のハロゲン化ブチルゴム（臭素化ブチルゴム）、非ハロゲン化ブチルゴムの３種は、加硫速度が互いに異なるため、少なくとも２種類を組み合わせて用いると、加硫速度の違いに起因して、加硫後のシーラント材組成物の物性（粘度や弾性等）は均質にならない。即ち、シーラント材組成物内での加硫速度の異なるゴムの分布（濃度のばらつき）によって、加硫後のシーラント層において相対的に硬い部分と相対的に柔らかい部分とが混在することになる。その結果、相対的に硬い部分では流動性が抑制され、相対的に柔らかい部分ではシール性が発揮されて、これら性能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においては、ゴム成分としてブチル系ゴム以外の他のジエン系ゴムを配合することもできる。他のジエン系ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、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）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、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）等のシーラント材組成物に一般的に用いられるゴムを使用することができる。これら他のジエン系ゴムは、単独又は任意のブレンドとして使用することができる。

本発明のシーラント材組成物においては、架橋剤を配合することが好ましい。尚、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、亜鉛華、環状スルフィド、樹脂（樹脂加硫）、アミン（アミン加硫）等を例示することができる。架橋剤としては、特に硫黄成分を含むもの（例えば、硫黄）を用いることが好ましい。このように架橋剤を配合することで、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、好ましくは０．１質量部〜４０質量部、より好ましくは０．５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４０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。

本発明のシーラント材組成物においては、上述の架橋剤を単独で用いるのではなく、有機過酸化物と併用することが好ましい。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。有機過酸化物の配合量は、上述のゴム成分１００質量部に対して、好ましくは１質量部〜４０質量部、より好ましくは１．０質量部〜２０質量部である。有機過酸化物の配合量が１質量部未満であると、有機過酸化物が過少であり架橋が十分に行うことができず、所望の物性を得ることができない。有機過酸化物の配合量が４０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との質量比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。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には、架橋助剤を配合することが好ましい。架橋助剤とは、硫黄成分を含む架橋剤と共に配合することで架橋反応触媒として作用する化合物である。架橋剤および架橋助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。架橋助剤の配合量は、上述のゴム成分１００質量部に対して好ましくは０質量部超１質量部未満、より好ましく０．１質量部〜０．９質量部である。このように架橋助剤の配合量を抑えることで、触媒として架橋反応を促進させつつシーラント材組成物の劣化（熱劣化）を抑制することができる。架橋助剤の配合量が１質量部以上であると熱劣化を抑制する効果が十分に得られない。尚、架橋助剤は、上記のように硫黄成分を含む架橋剤と共に配合することにより架橋反応触媒として作用するものであるので、硫黄成分の代わりに有機過酸化物と共存させても架橋反応触媒としての作用は得られず、架橋助剤を多く使用しなければならず、熱劣化を促進してしまう。

架橋剤の配合量は、上述の架橋助剤の配合量の好ましく５０質量％〜４００質量％、より好ましくは１００質量％〜２００質量％であるとよい。このように架橋剤と架橋助剤をバランスよく配合することで、架橋助剤の触媒としての機能を良好に発揮することができ、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には有利になる。架橋剤の配合量が架橋助剤の配合量の５０質量％未満であると流動性が低下する。架橋剤の配合量が架橋助剤の配合量の４００質量％を超えると耐劣化性が低下する。

架橋助剤としては、例えば、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオ尿素系、グアニジン系、ジチオカルバミン酸塩系、アルデヒド‐アミン系、アルデヒド‐アンモニア系、イミダゾリン系、キサントゲン酸系の化合物（加硫促進剤）を例示することができる。これらの中でも、チアゾール系、チウラム系、グアニジン系、ジチオカルバミン酸塩系の加硫促進剤を好適に用いることができる。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。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。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。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。特に、本発明においては、チアゾール系またはチウラム系の加硫促進剤を用いることが好ましく、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。

尚、例えばキノンジオキシムのような実際は架橋剤として機能する化合物を便宜的に架橋助剤と呼称する場合があるが、本発明における架橋助剤は、上述のように架橋剤による架橋反応の触媒として機能する化合物であるので、キノンジオキシムは本発明における架橋助剤には該当しない。

本発明のシーラント材組成物は、液状ポリマーを配合することが好ましい。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、好ましくは５０質量部〜４００質量部、より好ましくは７０質量部〜２００質量部である。液状ポリマーの配合量が５０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ことがある。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）と共架橋可能であることが好ましく、例えば、パラフィンオイル、ポリブテンオイル、ポリイソプレンオイル、ポリブタジエンオイル、ポリイソブテンオイル、アロマオイル、ポリプロピレングリコール等が挙げられる。シーラント材組成物の物性の温度依存性を低く抑えて、低温環境下におけるシール性を良好に確保する観点から、これらの中でも、パラフィンオイル、ポリブテンオイル、ポリイソプレンオイル、ポリブタジエンオイル、アロマオイル、ポリプロピレングリコールが好ましく、特にパラフィンオイルを用いることが好ましい。パラフィンオイルを用いることで、上述の温度ごとの粘度をそれぞれ適切な範囲に設定するには有利になる。また、液状ポリマーの分子量は好ましくは８００以上、より好ましくは１０００以上、更に好ましくは１２００以上３０００以下であるとよい。このように分子量の大きいものを用いることで、タイヤ内面に設けたシーラント層からタイヤ本体にオイル分が移行してタイヤに影響を及ぼすことを防止することができる。

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２３５／４０Ｒ１８で、図１または図２に示す基本構造を有し、トレッド部の内表面にシーラント層を有する空気入りタイヤにおいて、厚さ変化率Ｒ_G、厚さ変化率Ｒ_G’、幅変化率Ｒ_W、幅変化率Ｒ_W’、粘度η_-30、粘度η₀、粘度η₅₀、粘度η₈₀、比η₀／η₅₀、比η_-30／η₈₀、トルエン不溶分の割合Ａ、補助シートの有無、シーラント層の表面積に対する補助シートの面積の割合を表１に記載のように設定した比較例１〜２、実施例１〜８のタイヤを製作した。

厚さ変化率Ｒ_Gは、０℃におけるシーラント層の厚さＧ₀と５０℃におけるシーラント層の厚さＧ₅₀に基づいて下記式（１）に基づいて算出した。具体的には、タイヤ内周を１２等分した箇所のそれぞれで、タイヤ赤道位置とシーラント層の両端からそれぞれタイヤ幅方向内側に１０ｍｍの位置の３箇所をそれぞれ測定点とし、各測定点において、直径０．５ｍｍの針をシーラント層に垂直に突き刺し、針の先端がシーラント層とタイヤ内表面との界面に達したときにシーラント層の表面（タイヤ内腔側の面）に対応する針の位置に印を付け、シーラント層から抜き取った針の先端から前述の印までの長さ（シーラント層の厚さ）を計測し、「０℃におけるシーラント層の厚さＧ₀」と「５０℃におけるシーラント層の厚さＧ₅₀」は、タイヤの周辺温度をそれぞれの温度条件（０℃または５０℃）に設定して１時間放置した後に測定し、各測定点でＧ₀とＧ₅₀の差（｜Ｇ₅₀−Ｇ₀｜）を求め、この差が最大となる測定点における値を「厚さ変化率Ｒ_G」とした。
Ｒ_G＝（｜Ｇ₅₀−Ｇ₀｜／Ｇ₀）×１００ （１）

厚さ変化率Ｒ_G’は、−３０℃におけるシーラント層の厚さＧ_-30と８０℃におけるシーラント層の厚さＧ₈₀に基づいて下記式（１’）に基づいて算出した。温度条件を除いて測定条件等は上述の厚さ変化率Ｒ_Gと共通である。
Ｒ_G’＝（｜Ｇ₈₀−Ｇ_-30｜／Ｇ_-30）×１００ （１’）

幅変化率Ｒ_Wは、０℃におけるシーラント層の幅Ｗ₀と５０℃におけるシーラント層の幅Ｗ₅₀に基づいて下記式（２）で算出した。具体的には、タイヤ内周を１２等分した箇所をそれぞれ測定点とし、各測定点において、シーラント層の両端間のタイヤ幅方向に沿った長さ（シーラント層の幅）を計測し、「０℃におけるシーラント層の幅をＷ₀」と「５０℃におけるシーラント層の幅をＷ₅₀」は、タイヤの周辺温度をそれぞれの温度条件（０℃または５０℃）に設定して１時間放置した後に測定し、各測定点でＷ₀とＷ₅₀の差（｜Ｗ₅₀−Ｗ₀｜）を求め、この差が最大となる測定点における値を「幅変化率Ｒ_W」とした。
Ｒ_W＝（｜Ｗ₅₀−Ｗ₀｜／Ｗ₀）×１００ （２）

幅変化率Ｒ_W’は、−３０℃におけるシーラント層の幅Ｗ_-30と８０℃におけるシーラント層の幅Ｗ₈₀に基づいて下記式（２’）に基づいて算出した。温度条件を除いて測定条件等は上述の厚さ変化率Ｒ_Wと共通である。
Ｒ_W’＝（｜Ｗ₈₀−Ｗ_-30｜／Ｗ_-30）×１００ （２’）

粘度η_-30は−３０℃におけるシーラント材の粘度、粘度η₀は０℃におけるシーラント材の粘度、粘度η₅₀は５０℃におけるシーラント材の粘度、粘度η₈₀は８０℃におけるシーラント材の粘度であり、それぞれＪＩＳ Ｋ６８３３‐１：２００８に準拠し、各温度条件で、回転式粘度計を用いて測定した。

トルエン不溶分の割合Ａ〔質量％〕は、シーラント材をトルエンに浸漬させて１週間放置した後に残存したトルエン不溶分の質量Ｍ２〔単位：ｇ〕と、シーラント材をトルエンに浸漬する前の初期質量Ｍ１〔単位：ｇ〕を用いて下記（３）式により算出した。
Ａ＝（Ｍ２／Ｍ１）×１００ （３）

いずれの例においても、ベルト層の幅は１９５ｍｍ、シーラント層の幅（２５℃における幅）は２１５ｍｍ（ベルト層の幅の１．１０％）とし、シーラント層の厚さ（２５℃における厚さ）は３ｍｍとした。

これら試験タイヤについて、下記試験方法により、押出速度、加工性、シール性を評価し、その結果を表１に併せて示した。

シール性
各試験タイヤを後述の温度条件で２４時間静置した後、リムサイズ１８×８．５Ｊのホイールに組み付けて試験車両に装着し、初期空気圧２５０ｋＰａ、荷重８．５ｋＮの条件で、直径４．０ｍｍの釘をトレッド部に打ち込み、更に、その釘を抜いた状態でタイヤを後述の温度条件で１時間静置した後の空気圧を測定した。温度条件は、−３０℃、０℃、５０℃、８０℃の４通りとしそれぞれの温度条件で試験を行った。尚、釘を打ち込む際の温度条件も、釘を打ち込む前後にタイヤを静置する際と同じ条件とした。評価結果は、以下の４段階で示した。尚、評価結果が「○」或いは「◎」であれば十分なシール性を発揮しており、「◎」の場合に特に優れたシール性を発揮したことを意味する。
◎：静置後の空気圧が２４０ｋＰａ以上かつ２５０ｋＰａ以下
○：静置後の空気圧が２３０ｋＰａ以上かつ２４０ｋＰａ未満
△：静置後の空気圧が２００ｋＰａ以上かつ２３０ｋＰａ未満
×：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１８×８．５Ｊのホイールに組み付けてドラム試験機に装着し、空気圧２２０ｋＰａ、荷重８．５ｋＮとし、走行速度を１５０ｋｍ／ｈとして１時間走行し、走行後のシーラントの流動状態を調べた。評価結果は、走行前にシーラント層の表面に５ｍｍ方眼罫２０×４０マスの線を引き、走行後に形状が歪んだマスの個数を数えて、シーラントの流動が全く認められない場合（歪んだマスの個数が０個）を「○」で示し、歪んだマスの個数が全体の１／４未満である場合を「△」で示し、歪んだマスの個数が全体の１／４以上である場合を「×」で示した。

表１から明らかなように、実施例１〜８の空気入りタイヤは、温度条件に拘らずに優れたシール性を発揮した。また、実施例１〜８の空気入りタイヤは流動性も良好であり、走行後にシーラントの流動が抑制されていた。特に、補助シートを備えた実施例１〜５のタイヤでは、シーラントの流動が全く認められず、流動性が特に優れていた。一方、比較例１〜２は、厚さ変化率Ｒ_Gと幅変化率Ｒ_Wが大きいため、十分なシール性および流動性を確保できなかった。

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
１１ 補助シート
Ｒ１ トレッドゴム層
Ｒ２ サイドゴム層
Ｒ３ リムクッションゴム層
ＣＬ タイヤ赤道

Claims (7)

1. タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、前記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の内表面に粘着性シーラント材からなるシーラント層が設けられた空気入りタイヤにおいて、
   ０℃における前記シーラント層の厚さをＧ₀、５０℃における前記シーラント層の厚さをＧ₅₀、０℃における前記シーラント層の幅をＷ₀、５０℃における前記シーラント層の幅をＷ₅₀としたとき、下記式（１）で表される厚さ変化率Ｒ_Gが３％以下であり、下記式（２）で表される幅変化率Ｒ_Wが３％以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。
   Ｒ_G＝（｜Ｇ₅₀−Ｇ₀｜／Ｇ₀）×１００ （１）
   Ｒ_W＝（｜Ｗ₅₀−Ｗ₀｜／Ｗ₀）×１００ （２）
2. ０℃における前記粘着性シーラント材の粘度η₀〔単位：ｋＰａ・ｓ〕と、５０℃における前記粘着性シーラント材の粘度η₅₀〔単位：ｋＰａ・ｓ〕との比η₀／η₅₀が６．０以下であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記粘着性シーラント材が架橋されていることを特徴とする請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記粘着性シーラント材において、下記（３）式で表されるトルエン不溶分の割合Ａが３０質量％〜６０質量％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空気入りタイヤ。
   Ａ＝（Ｍ２／Ｍ１）×１００ （３）
   （式中、Ｍ２は前記粘着性シーラント材をトルエンに浸漬させて１週間放置した後に残存したトルエン不溶分の質量〔単位：ｇ〕であり、Ｍ１は前記粘着性シーラント材をトルエンに浸漬する前の初期質量〔単位：ｇ〕である。）
5. 前記粘着性シーラント材に架橋剤が配合されており、前記架橋剤が硫黄成分を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記粘着性シーラント材を構成するゴム成分がブチルゴムを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
7. 前記シーラント層の表面を覆う補助シートを設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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