JP3325371B2 - ゴム組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はゴム組成物、特にタイヤ
のインナーライナーに好適に用いられる透湿性の低いゴ
ム組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、タイヤに要求される寿命はかなり
長くなっており、省資源化の要請から使用済タイヤの更
生も検討されている。このように長期間、繰り返し使用
されるために、またラジアル化に応じるために構造的耐
久性の向上が望まれている。タイヤの構造材としてスチ
ールが用いられることが多いが、スチールは高い強度を
有するもののタイヤ内の水分の存在下に腐食するという
問題点を有している。この水分は、主に、空気補充用の
コンプレッサー内のドレーンがタイヤ内に入りインナー
ライナーを透過してきたものである。

【０００３】インナーライナーには、通常、他のジエン
系ゴムとの優れた共加硫接着性および低い空気透過性故
にハロゲン化ブチルゴムが用いられる。ハロゲン化ブチ
ルゴムは他のジエン系ゴムに比べると耐透湿性に優れて
いるが、それでも長期間にはある程度の水分を透過させ
てしまい、スチールの腐食を発生させてしまう。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点に
鑑みなされたものであり、その目的は透湿性が低いゴム
組成物を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題を解
決するため鋭意検討を重ねた結果、シリル化剤を添加す
ることにより透湿性が低いゴム組成物がえられることを
発見して本発明を完成するに至った。

【０００６】すなわち本発明は、ハロゲン化ブチルゴム
４５〜１００％（重量％。以下同様）と他のジエン系ゴ
ム０〜５５％とからなるゴム成分１００部（重量部。以
下同様）に対してカーボンブラックが３０〜７５部配合
され、カーボンブラックの重量に対してシリル化剤が５
〜１５％配合されてなるゴム組成物をインナーライナー
に適用したタイヤに関する。

【０００７】

【作用および実施例】本発明のゴム組成物において用い
られるハロゲン化ブチルゴムとしては、臭素化ブチルゴ
ム、塩素化ブチルゴムがあげられる。これらの種類は特
に限定されないが、空気透過性が低く、屈曲性や引裂抵
抗なども優れているという理由から、ハロゲン含量が１
〜２．１重量％のものが好ましい。

【０００８】ゴム成分として用いられるハロゲン化ブチ
ルゴム以外のジエン系ゴムとしては、天然ゴム、合成イ
ソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエン
ゴムなどがあげられる。これらは単独でまたは組み合わ
せて用いてよい。ジエン系ゴムを用いるのは、カーカス
ゴムとの共加硫接着性を向上させるため、またインナー
ライナーゴムとしての機械的特性を向上させる、すなわ
ちタイヤ転動時の繰り返し屈曲による亀裂抵抗性などの
向上のためである。

【０００９】本発明において透湿性を低下させるために
添加されるシリル化剤としては 式： Ｙ−Ｓｉ（ＯＲ）₃ （式中、ＹはＣ₆ Ｈ₅ −、ＣＨ₃ −Ｃ₆ Ｈ₄ −、Ｃｌ−
Ｃ₃ Ｈ₆ −、ＣＦ₂ Ｃ₂Ｈ₄ −、ＮＣ−Ｃ₃ Ｈ₆ −また
たＢｒ−Ｃ₆ Ｈ₄ −、ＲはＣＨ₃ −またはＣ₂ Ｈ₅ −を
表す）で示される化合物があげられる。このような化合
物としては、フェニルトリメトキシシラン、フェニルト
リエトキシシラン、ｐ−メチルフェニルトリメトキシシ
ラン、ｐ−メチルフェニルトリエトキシシラン、３−ク
ロロプロピルトリメトキシシラン、３−クロロプロピル
トリエトキシシラン、３，３，３−トリフルオロプロピ
ルトリメトキシシラン、３，３，３−トリフルオロプロ
ピルトリエトキシシラン、３−ニトリルプロピルトリメ
トキシシラン、３−ニトリルプロピルトリエトキシシラ
ン、ｐ−ブロモフェニルトリメトキシシラン、ｐ−ブロ
モフェニルトリエトキシシラン、トルイルトリメトキシ
シラン、トルイルトリエトキシシラン、塩化プロピルト
リメトキシシラン、塩化プロピルトリエトキシシラン、
１，１−ジフルオロプロピルトリメトキシシラン、１，
１−ジフルオロプロピオルトリエトキシシラン、シアノ
プロピルトリメトキシシラン、シアノプロピルトリエト
キシシランなどがあげられる。これらのうち、透湿性を
低下させる効果が大きいことから、３−クロロプロピル
トリメトキシシラン、３−クロロプロピルトリエトキシ
シラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエ
トキシシラン、ｐ−ブロモフェニルトリメトキシシラ
ン、ｐ−ブロモフェニルトリエトキシシランなどが好ま
しい。

【００１０】カーボンブラックの種類は特に限定されな
いが、コストと加工性の面からＦＥＦ、ＧＰＦ、ＨＡ
Ｆ、ＳＲＦなどが好ましい。

【００１１】本発明のゴム組成物において、ゴム成分は
前記ハロゲン化ブチルゴム４５〜１００％と前記他のジ
エン系ゴム成分０〜５５％とからなる。ハロゲン化ブチ
ルゴムが４５％より少なくなると、空気透過性がインナ
ーライナーに要求されるレベルより高くなる傾向があ
る。同様の理由から好ましいハロゲン化ブチルゴムの量
は５０〜１００％、より好ましくは６０〜１００％であ
る。

【００１２】カーボンブラックはゴム成分１００部に対
して３０〜７５部配合される。３０部より少なくなると
補強性が低下し、インナーライナーゴムとしての機械的
特性、特に耐疲労性が低くなる傾向がある。７５部より
多くなるとゴムが固くなり過ぎ脆くなってしまう傾向が
ある。カーボンブラック配合量は、補強性を確保するた
めに、好ましくはゴム成分１００部に対して４０〜７０
部、より好ましくは４５〜６５部である。

【００１３】シリル化剤はカーボンブラックの重量に対
して５〜１５％配合される。５％より少なくなると透湿
性を低くする効果が充分えられなくなる傾向がある。ま
た、１５％より多くしてもそれ以上の効果はえられず、
高価なシリル化剤の使用によりコストが高くなるだけで
ある。シリル化剤の配合量は、効果とコストのバランス
上、好ましくは７〜１３％、より好ましくは１０〜１２
％である。

【００１４】本発明においてカーボンブラックの一部を
シリカおよび／またはクレーで置き換えてよい。カーボ
ンブラック単独よりもカーボンブラックの一部をシリカ
で置き換えた方が、またはシリカよりもクレーで置き換
えた方が組成物の吸水性が低くなりその結果耐透湿性が
向上する。シリカの重量をＳ、クレーの重量をＣとした
とき、Ｓ／１．２＋Ｃ／１．４にカーボンブラックの重
量を加えた値を合計カーボンブラック換算量とし、合計
カーボンブラック換算量のうちＳ／１．２＋Ｃ／１．４
が占める割合が６０％までである。６０％より多くなる
と透湿性は低下するもののゴムの補強性が低下すること
による耐疲労性が低下する傾向がある。またシリカおよ
びクレーはカーボンブラックより比重が大きいので、６
０％より多くなると比重が大きくなりタイヤの重量増加
による弊害が出てくる傾向がある。また、少なすぎると
置き換えによる透湿性低下が効果がほとんどえられなく
なる傾向があるので、好ましい割合は５〜５５％、より
好ましくは１０〜５０％である。シリカとしては補強性
のあるホワイトカーボン、二酸化ケイ素シリカなど、ク
レーとしてはハードクレー、ソフトクレー、カオリンク
レーなどがあげられる。透湿性低下の効果はシリカより
クレーの方が大きく、特に焼成して結晶水を失なわせた
焼成クレーが好ましい。

【００１５】カーボンブラックの一部をシリカおよび／
またはクレーで置き換えたばあいのシリル化剤の配合量
は合計カーボンブラック換算量に対して５〜１５％、好
ましくは７〜１３％、より好ましくは１０〜１２％であ
る。

【００１６】本発明のゴム組成物は、ハロゲン化ブチル
ゴム、他のジエン系ゴム、カーボンブラック、シリル化
剤、シリカ、クレーのほかにタイヤのゴム組成物に通常
配合される他の配合剤、たとえば充填剤、老化防止剤、
軟化剤、加工助剤、亜鉛華やステアリン酸のような加硫
助剤、可塑剤、加硫促進剤やイオウのような加硫剤を適
宜配合することができる。

【００１７】本発明のゴム組成物は、常法にしたがっ
て、加硫剤以外の成分を１２０〜１８０℃でベース練り
したのち、加硫剤を添加して８５〜１０５℃で仕上げ練
りすることによりえられる。ベース練時にシリル化剤が
作用することにより透湿性が低下する。ベース練り温度
が１２０℃より低くなるとシリル化剤の作用が不充分に
なる傾向がある。１８０℃より高いと高温故にフィラー
ゲルが多量に生成し、それ以降の加工プロセスが困難に
なる傾向がある。そのような理由により好ましいベース
練り温度は１３０〜１８０℃である。また、混練前に、
カーボンブラックとシリル化剤とを１３０〜１８０℃で
混合加熱しておいてもよい。

【００１８】本発明のゴム組成物は、前述のように透湿
性が低下しており、またハロゲン化ブチルゴムを用いて
いるので空気透過性が低い。

【００１９】前述のようにしてえられるゴム組成物を、
常法にしたがって、インナーライナーに適用してスチー
ルを用いたタイヤを作製することができる。えられたタ
イヤは、インナーライナーの透湿性が低いのでスチール
の腐食が起こりにくく耐久性のあるタイヤである。

【００２０】実施例１ この実施例は塩素化ブチルゴムを用いたゴム組成物にお
いてシリル化剤の配合量が吸水性に及ぼす影響を調べる
ものである。

【００２１】実験例１−１ つぎに示す配合で前記混合条件下にベース練りおよび仕
上げ練りを行なったのち所定のゴム厚さに分出し、１４
１℃で４０分間加圧加硫することによりゴム試料片（長
さ１ｃｍ×幅１ｃｍ×厚さ２ｍｍ）を作製した。

【００２２】 塩素化ブチルゴム １００部 カーボンブラック ４５部 プロセスオイル １５部 亜鉛華 ５部 ステアリン酸 ２部 加硫剤 １．０部 加硫促進剤 １．５部 ここで、塩素化ブチルゴムとしてはポリサーエラストマ
ーズ（株）製のＰＯＬＹＳＡＲ ＣＨＬＯＲＯＢＵＴＹ
Ｌ １２５５（ハロゲン含量１．１〜１．３％）、カー
ボンブラックとしては東海カーボン（株）製の品種がＧ
ＰＦであるシーストＶ（Ｎ−６００（ＡＳＴＭ Ｄ １
７６５）、粒子径４９〜６０ｎｍ、ＣＴＡＢ比表面積３
４〜４０ｍ^２／ｇ）、プロセスオイルとしては出光興産
（株）製のダイアナプロセスＰＳ−９０（パラフィン系
オイル）、亜鉛華としては東邦亜鉛（株）製の市販品、
ステアリン酸としては日本油脂（株）製の市販品、加硫
剤としては軽井沢精練所製のイオウ、加硫促進剤として
は大内新興化学（株）製のノクセラーＤＭ（ジベンゾチ
アジルジスルフィド）を用いた。

【００２３】えられたゴム試料片を室温で水に４８時間
浸漬したのち、試料片の表面の水を濾紙にてすばやく拭
き取って試料片の重量を測定し、増加重量を浸漬前の重
量で除することにより吸水性を算出した。

【００２４】実験例１−２ 実験例１の配合にさらに信越化学（株）製のシリル化剤
ＫＢＥ１０３（フェニルトリエトキシシラン）を１．３
部加えた以外は実験例１−１と同様にしてゴム試料片を
作製した。このゴム試料片の吸水性を実験例１−１と同
様にして測定した。

【００２５】実験例１−３〜１−６ シリル化剤の量を、２．２５部、４．５部、６．７部、
１０．０部にかえた以外は実験例１−２と同様にしてゴ
ム試料片を作製した。これらのゴム試料片の吸水性を実
験例１−１と同様にして測定した。

【００２６】実験例１−１〜１−６の結果を表１に示
す。なお、シリル化剤の量が０部のばあいの吸水性を１
００とした指数でゴム試料片の透湿性を表わした。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１に示す結果から、シリル化剤の添加に
より吸水性が低下することがわかる。シリル化剤を２．
２５部（カーボンブラックの重量に対して５％）添加す
ると吸水性は約半分に低下する。

【００２９】実施例２ この実施例はゴム成分およびシリル化剤の配合が空気透
過性に及ぼす影響を調べるものである。

【００３０】実験例２−１ つぎに示す配合で実験例１−１と同様の手順によりゴム
試料片（長さ１ｃｍ×幅１ｃｍ×厚さ２ｍｍ）を作製し
た。

【００３１】 臭素化ブチルゴム ４０部 天然ゴム ６０部 カーボンブラック ４５部 シリル化剤 ５部 プロセスオイル １５部 亜鉛華 ５部 ステアリン酸 ２部 加硫剤 １．０部 加硫促進剤 １．５部 ここで、臭素化ブチルゴムとしてはポリサーエラストマ
ーズ（株）製のＰＯＬＹＳＡＲ ＢＲＯＭＯＢＵＴＹＬ
Ｘ２（ハロゲン含量２．１％）、カーボンブラックと
しては東海カーボン（株）製の品種がＧＰＦであるシー
ストＶ、および、プロセスオイル、亜鉛華、ステアリン
酸、加硫剤および加硫促進剤としては実験例１−１と同
じものを用いた。また、シリル化剤としては実験例１−
２と同じものを用いた。

【００３２】えられたゴム試料片について、ＡＳＴＭの
Ｄ８１４−５６Ｔの方法により空気透過係数を測定し
た。

【００３３】実験例２−２〜２−５ ゴム成分およびシリル化剤の配合を表２に示すようにか
えた以外は実験例２−１と同様にしてゴム試料片を作製
した。これらのゴム試料片の空気透過係数を実験例２−
１と同様にして測定した。

【００３４】実験例２−１〜２−５の結果を表２に示
す。なお、実験例２−４（シリル化剤を添加せず、ゴム
成分として臭素化ブチルゴムのみを用いたもの）の空気
透過係数を１００とした指数で空気透過性を表わした。

【００３５】

【表２】

【００３６】表２に示す結果から、臭素化ブチルゴムが
ゴム成分に占める割合が大きい方が空気透過性が低いこ
とがわかる。

【００３７】実施例３ この実施例はシリカまたはクレーが透湿性に及ぼす影響
を調べるものである。 実験例３−１ つぎに示す配合で実験例１−１と同様の手順によりゴム
試料片（長さ１ｃｍ×幅１ｃｍ×厚さ２ｍｍ）を作製し
た。

【００３８】 臭素化ブチルゴム ７０部 天然ゴム ３０部 カーボンブラック ４５部 シリル化剤 ５部 プロセスオイル １５部 亜鉛華 ５部 ステアリン酸 ２部 加硫剤 １．０部 加硫促進剤 １．５部 ここで、シリル化剤としては東レダウコーニング・シリ
コーン（株）製のＡＹ４３−０４０（フェニルトリメト
キシシラン）および、臭素化ブチルゴム、カーボンブラ
ック、プロセスオイル、亜鉛華、ステアリン酸、加硫剤
および加硫促進剤としては実験例１−１と同様のものを
用いた。

【００３９】えられたゴム試料片について実施例１−１
と同様の方法により吸水性を測定した。

【００４０】実験例３−２〜３−４ 表３に示すように配合をかえた以外は実験例３−１と同
様にしてゴム試料片を作製した。なお、シリカとしては
日本シリカ（株）製のニプシルＶＮ３、クレーとしては
白石カルシウム（株）製のハードクレークラウンを用い
た。これらのゴム試料片の吸水性を実施例１−１と同様
の方法により測定した。

【００４１】実験例３−１〜３−４の結果を表３に示
す。なお、実験例３−４（シリル化剤、シリカ、クレー
を添加せず、ゴム成分として臭素化ブチルゴムのみを用
いたもの）の吸水性を１００とした指数でゴム試料片の
透湿性を表わした。

【００４２】

【表３】

【００４３】表３に示す結果から、シリカまたはクレー
の添加により透湿性が低下し、特にクレーによる低下の
効果が大きいことがわかる。

【００４４】

【発明の効果】本発明のゴム組成物は透湿性が低く、ま
た空気透過性も低い。本発明のゴム組成物をインナーラ
イナーに用いたタイヤはスチールの腐食が起こりにくく
耐久性のあるタイヤである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｌ 23/28 Ｂ２９Ｄ 30/08 // Ｂ２９Ｄ 30/08 Ｃ０８Ｋ 5/54 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08L 21/00 C08K 3/00 - 3/04 C08K 5/54 - 5/548 C08L 23/26 - 23/28 B60C 1/00 B60C 5/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハロゲン化ブチルゴム４５〜１００重量
   ％と他のジエン系ゴム０〜５５重量％とからなるゴム成
   分１００重量部に対してカーボンブラックが３０〜７５
   重量部配合され、カーボンブラックの重量に対してシリ
   ル化剤が５〜１５重量％配合されてなるゴム組成物をイ
   ンナーライナーに適用したタイヤ。
2. 【請求項２】 カーボンブラックの一部がシリカおよび
   ／またはクレーで置き換えられており、シリカの重量を
   Ｓ、クレーの重量をＣとしたとき、Ｓ／１．２＋Ｃ／
   １．４にカーボンブラックの重量を加えた値を合計カー
   ボンブラック換算量とし、合計カーボンブラック換算量
   のうちＳ／１．２＋Ｃ／１．４が占める割合が６０％ま
   でであり、合計カーボンブラック換算量に対してシリル
   化剤が５〜１５重量％配合されてなる請求項１記載のゴ
   ム組成物をインナーライナーに適用したタイヤ。