JP3569395B2

JP3569395B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP3569395B2
Application number: JP23071496A
Authority: JP
Inventors: 学生田; 稔上田
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2016-08-30
Also published as: JPH1071804A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境問題への意識の高まりにより、従来にも増して省エネルギー化が求められるようになってきている。限りあると思われる石油資源の有効利用のためにも、自動車の低燃費化は必須課題であり、タイヤに関しても転がり抵抗の小さいものや軽量のものが開発されている。
【０００３】
なかでも、タイヤの軽量化の方法としては、タイヤを構成するプライ数を減らすこと（レスプライ化）、プライの打ち込み本数を減らすこと（レスエンズ化）およびコードを細糸化してプライを薄肉化すること（レスデニール化）などが行なわれているが、これらの方法だけではタイヤの軽量化に限界がある。
【０００４】
そこで、タイヤを構成する多くの要素のうち、タイヤの重量の比較的大きな部分を占めるチューブおよびインナーライナーを除去し、耐空気透過性のブチルゴムまたはハロゲン化ブチルゴムにカーカスを埋設することにより、カーカスに耐空気透過性をもたせて内圧を保持する技術が、特開平７−３２９５０７号公報に提案されている。
【０００５】
しかし、ブチルゴムおよびハロゲン化ブチルゴムはタイヤの他の部材を構成するジエン系ゴムとの接着性が低く、このようなタイヤを用いて走行すると、カーカスとジエン系ゴムからなる他のタイヤ部材とのあいだに分離が発生し、タイヤとして充分な性能を発揮できないという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上の問題点に鑑み、本発明の目的は、ブチルゴムまたはハロゲン化ブチルゴムでトッピングしたカーカスとジエン系ゴムからなる他のタイヤ部材とのあいだの接着性にすぐれた空気入りタイヤをうることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ブチルゴムまたはハロゲン化ブチルゴムを含むゴム組成物でトッピングしたカーカスとジエン系ゴムを主成分とするタイヤ部材とのあいだに、ジエン系ゴムと親和性を有するゴム成分およびシリカを含むゴム組成物からなる接着層を有することを特徴とする空気入りタイヤに関する。
【０００８】
前記カーカスをトッピングするゴム組成物はゴム成分１００重量部に対して６０〜１００重量部のブチルゴムまたはハロゲン化ブチルゴムを含むのが好ましい。
【０００９】
また、前記接着層のゴム組成物は４．５〜５０重量部のポリエチレングリコールを含むのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明は、ブチルゴムまたはハロゲン化ブチルゴムを含むゴム組成物（以下、「ゴム組成物Ａ」という）でトッピングしたカーカスとジエン系ゴムを主成分とするタイヤ部材とのあいだに、ジエン系ゴムと親和性を有するゴム成分およびシリカを含むゴム組成物（以下、「ゴム組成物Ｂ」という）からなる接着層を有することを特徴とする空気入りタイヤに関する。
【００１１】
本発明のタイヤに用いるカーカスを構成するタイヤコードとしてはナイロン、ポリエステル、レーヨン、アラミドなどからなる従来のものでよいが、より軽量化するという点から撚数を減らしたものを用いるのが好ましく、さらにプライについてはレスプライ化、レスエンズ化およびレスデニール化したものを用いるのが好ましい。
【００１２】
カーカスを構成するタイヤコードをトッピングするためのゴム組成物Ａは、耐空気透過性をカーカスに付与するためにブチルゴムまたはハロゲン化ブチルゴムを含んでなる。
【００１３】
ブチルゴムとしては、高ムーニー品（たとえばエクソン社製のエクソンブチル２６８など）、低ムーニー品（たとえばエクソン社製のエクソンブチル１６５など）などがあげられ、ハロゲン化ブチルゴムとしては前記ブチルゴムをハロゲン化したもの、イソブチレン−ｐ−メチルスチレン共重合体の臭素化物、クロロブチルおよびブロモブチルなどがあげられるが、加硫性に優れ、他のジエン系ゴムとの相溶性が良い、さらに、コードとの接着性が良好であるという点からイソブチレン−ｐ−メチルスチレン共重合体の臭素化物を用いるのが好ましい。
【００１４】
ゴム組成物Ａのブチルゴムまたはハロゲン化ブチルゴム含有量としては、タイヤ内圧保持のために低空気透過性が必要であるという点から６０〜１００重量部であり、ブチルゴムまたはハロゲン化ブチルゴム単独であってもよいが、対屈曲性を低下させないという点から６０〜８５重量部であるのが好ましく、さらに、タイヤ内圧保持を考慮し、空気透過性をより低く設定するという点から７０〜８５重量部であるのがとくに好ましい。
【００１５】
また、ゴム組成物Ａは、前記ブチルゴムまたはハロゲン化ブチルゴム以外の成分として、本発明におけるカーカスの耐空気透過性を損なわない程度に、通常のタイヤにおいて材料として用いられる天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）および／もしくはイソプレンゴム（ＩＲ）などのジエン系ゴム、カーボンブラックなどの充填剤、ミネラルオイルなどのプロセスオイル、ステアリン酸および／もしくは亜鉛華などの硬化剤、イオウなどの加硫剤、ならびに／またはＮ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＮＳ）などの加硫促進剤などを含んでよい。
【００１６】
前記ジエン系ゴムを主成分とするタイヤ部材としては、たとえばサイドウォール部、トレッド部、ベルトおよびビードなどがあげられる。
【００１７】
本発明において、ジエン系ゴムと親和性を有するゴム成分およびシリカを含むゴム組成物Ｂは、従来から問題となっていたブチルゴムまたはハロゲン化ブチルゴムを含むゴム組成物でトッピングしたカーカスとジエン系ゴムを主成分とするタイヤ部材とのあいだの接着性を高める接着層としての役割を果たす。
【００１８】
該ゴム組成物Ｂは、ジエン系ゴムと親和性を有するゴム成分を含むことによりジエン系ゴムを主成分とするタイヤ部材との接着性にすぐれ、かつシリカを含むことにより前記カーカスをトッピングするゴム組成物Ａとの接着性にすぐれる。これは、シリカ表面に存在する多数の官能基がブチルゴムまたはハロゲン化ブチルゴムと化学的に結合するためであると考えられる。
【００１９】
ゴム組成物Ｂに含まれる、ジエン系ゴムと親和性を有するゴム成分としては、ＮＲ、ＳＢＲ、ＢＲ、ＩＲ、クロロプレンゴム（ＣＲ）、およびアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などのジエン系ゴムがあり、これらを単独で、または任意に組合わせて用いてもよいが、機械的強度が高いという点からＮＲを用いるのが好ましく、さらに、他のタイヤ部材との親和性が良くなるという点から、合成ゴムとのブレンド物を用いるのがとくに好ましい。
【００２０】
ゴム組成物Ｂに含まれるシリカとしては、無水ケイ酸、含水ケイ酸、合成ケイ酸塩などがあげられるが、無水ケイ酸は補強性は良いが加工性に劣り、合成ケイ酸塩は加工性が良いが補強性に劣るという点から、使用するシリカは含水ケイ酸であるのが好ましい。
【００２１】
また、ゴム組成物Ｂは、ブチルゴムまたはハロゲン化ブチルゴムとの接着性をより向上させるために、ポリエチレングリコールを含むのが好ましい。これは、ポリエチレングリコールがブチルゴムまたはハロゲン化ブチルゴムと化学的に結合し、さらにシリカ表面に存在する水酸基と水素結合するためであると考えられる。
【００２２】
該ポリエチレングリコールとしては、分子量が数百から数百万のものが市販されており、本発明においては液体状である低分子量のものと固体状である高分子量のもののどちらでも用いることができるが、高分子量で分子鎖の長いほうがシリカとブチルゴムまたはハロゲン化ブチルゴムとの結合を作り易く、さらに界面でのからみ合い効果も見込めるという点から分子量４０００〜４００万で固体状のもの、さらに同量のＰＥＧを添加するばあい分子量が低いほうが反応するＯＨ基の数が多く有利であるという点から分子量４０００〜１００万で固体状のものを用いるのがとくに好ましい。
【００２３】
ゴム組成物Ｂのシリカの含有量としては、ジエン系ゴムとブチルゴムとの接着効果があり、かつゴム硬度が増大しすぎないという点から前記ゴム成分１００重量部に対してシリカ１０〜７０重量部であるが、充分な補強性がえられゴム物性が低下しないという点から４５〜７０重量部であるのが好ましい。
【００２４】
また、ゴム組成物Ｂがポリエチレングリコールを含むばあいは、ゴム成分１００重量部に対して、ジエン系ゴムとブチルゴムとの接着効果があり、かつ混練り後のブリードが発生しないという点から４．５〜５０重量部であるが、より良好な接着状態をえ、ゴム硬度の増大を防ぐという点から９〜３６重量部であるのが好ましく、さらに、ゴム物性を良くするという点から９〜１８重量部であるのがとくに好ましい。
【００２５】
ゴム組成物Ｂもまた、ゴム組成物Ａでトッピングされたカーカスとジエン系ゴムを主成分とする他のタイヤ部材とのあいだの接着性を損なわない程度に、カーボンブラックなどの充填剤、ミネラルオイルなどのプロセスオイル、ステアリン酸および／もしくは亜鉛華などの硬化剤、イオウなどの加硫剤、ならびに／またはＮＳなどの加硫促進剤などを含んでよい。
【００２６】
ゴム組成物Ａによりカーカスをトッピングするには、接着処理を行なったタイヤコードからなるスダレ状の織物を、厚さ０．４ｍｍで押し出したシートでトッピングを行なうという条件および方法で行なうのが好ましい。
【００２７】
また、ゴム組成物Ｂからなる接着層を、ゴム組成物Ａでトッピングしたカーカスとジエン系ゴムを主成分とする他のタイヤ部材とのあいだに設けるには、厚さ０．２ｍｍに押し出したゴム組成物Ｂからなるシートを裁断し、タイヤ成形時にトップ反に貼り合わせるという条件および方法で行なうのが好ましいが、他は従来のタイヤ製造における条件および方法により、本発明の空気入りタイヤをうることができる。
【００２８】
なお、本発明の空気入りタイヤはインナーライナー、チューブを有していてもよいが、タイヤを軽量化するという点からインナーライナーを備えたチューブレスタイヤの構造をもってもよく、また前記ゴム組成物Ａでトッピングされたカーカスは充分な耐空気透過性を有するため、さらにタイヤを軽量化するという点からインナーライナーのないチューブレスタイヤの構造をもつこともできる。また本発明の空気入りタイヤはラジアルタイヤの構造をもってもよい。
【００２９】
【実施例】
以下、実施例にもとづいて本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３０】
製造例１
表１に示す配合で、１分間ゴムを素練後、イオウおよびＮＳ以外のものを投入して３分間Ｂ型バンバリーミキサーを用いて混練りし、さらにイオウおよびＮＳをロール練りにて混入するという条件および方法で、本発明においてカーカスをトッピングするためのゴム組成物Ａ−１〜６をえた。なお、ハロゲン化ブチルゴムとしてエクソン化学社製のＥＸＸＰＲＯ９０−１０（イソブチレン−ｐ−メチルスチレン共重合体の臭素化物）、ＳＢＲとして日本合成ゴム（株）製のＳＢＲ１５００、カーボンブラックとして昭和キャボット（株）製のＮ３３０（ヨウ素吸着量８０ｍｇ／ｇ、吸油量１０１ｍｌ／１００ｇ）、加硫促進剤として大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）を用いた。
【００３１】
えられたゴム組成物Ａ−１〜６を用いて、厚さ０．５ｍｍのスラブモールドにて１６０℃で３０分間の加硫を行ない、加硫ゴム組成物Ａ−１〜６をえた。これらの空気透過性をＡＳＴＭＤ−１４３４−７５Ｍ法にしたがって測定した。結果を指数にして表１に示す。なお、ゴム組成物Ａ−６の空気透過性を１００とした。指数が小さいほど空気透過性が低く好ましい。
【００３２】
また、加硫ゴム組成物Ａ−１〜６について、クラックの成長度合いを調べるためにＪＩＳＫ６２６０にしたがって屈曲亀裂（耐屈曲性）試験を行なった。クラックが１０ｍｍになるまでに要した時間を、ゴム組成物Ａ−６のばあいを１００として、指数で示した。結果を表１に示す。指数が大きいほど耐屈曲性にすぐれており好ましい。
【００３３】
【表１】

【００３４】
表１より、ブチルゴムがゴム成分中８５重量部以上であると耐屈曲性が低下する。
【００３５】
製造例２
表２に示す配合で、１分間ゴムを素練後、イオウおよびＮＳ以外のものを投入して３分間Ｂ型バンバリーミキサーを用いて混練りし、さらにイオウおよびＮＳ成分をロール練りにて混入するという条件および方法で本発明の接着層用のゴム組成物Ｂ−１〜８をえた。なお、シリカとしては日本シリカ工業（株）製のＮＩＰＳＩＬＶＮ３、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）としては日本油脂（株）製のポリエチレングリコール４０００（分子量４０００）を用いた。
【００３６】
ついでゴム組成物Ｂ−１〜８から、厚さ２ｍｍのスラブモールドにて１５０℃で３０分間の加硫を行ない、加硫ゴム組成物Ｂ−１〜８をえた。これら加硫ゴム組成物Ｂ−１〜８について、ＪＩＳＫ６３０１にしたがい、引張り強さ（ＴＢ）および硬さ（Ｈｄ）を測定した。結果を表２に示す。
【００３７】
【表２】

【００３８】
表２より、ＰＥＧの量がゴム成分１００重量部に対して５０重量部を超えると硬さが大きくなりすぎると考えられる。また、シリカの量がゴム成分１００重量部に対して４５重量部に満たないと充分な引張り強さおよび硬さがえられない。さらに、シリカ量が７０重量部を超えると引張り強さは低く、硬さは増大してしまう。
【００３９】
実験例１−１〜１３
製造例２でえた本発明の接着層用ゴム組成物Ｂ−１〜８からロールにてシート出しするという方法で厚さ０．５ｍｍ、長さ１６０ｍｍ、幅２５ｍｍの接着層用ゴムシート１〜８をえた。また、同様にして、製造例１でえたトッピング用ゴム組成物Ａ−１〜６それぞれと天然ゴム４０重量％およびブタンジエンゴム６０重量％からなるジエンゴムとから、厚さ２ｍｍ、長さ１６０ｍｍ、幅２５ｍｍのトッピング用ゴムシートとジエンゴムシートとをえた。
【００４０】
ついで表３に示す組合せで、接着層用ゴムシートをトッピング用ゴムシートおよびジエンゴムシートのあいだに挿入して貼り合わせ、さらに表と裏に厚織（厚さ１ｍｍ、長さ１６０ｍｍ、幅２５ｍｍのナイロンキャンバスからなるもの）を貼り、剥離テスト用サンプルを作製した。
【００４１】
これらサンプルを、１６０℃で３０分間の加硫をしたのち、２５ｍｍ幅に切断し、ＪＩＳＫ６２５６にしたがって接着層を境目に１８０°剥離テストを行ない、接着力を測定した。結果を表３に示す。
【００４２】
また、剥離後の状態について、接着層用ゴムシートが破壊しているばあいをＡ、トッピング用ゴムシートと接着層用ゴムシートの界面で剥離しているばあいをＢ、ジエンゴムシートと接着用ゴムシートの界面で剥離しているばあいをＣとして評価した。結果を表３に示す。
【００４３】
さらに、製造例１のばあいと同様にして剥離テスト用サンプルそれぞれについて空気透過性を測定した。結果を表３に示す。
【００４４】
【表３】

【００４５】
表３より、ゴム組成物ＢのＰＥＧの量が４．５重量部に満たないばあい（実験例１−１）、およびシリカの量が４５重量部に満たないばあい（実験例１−６）、充分な接着性がえられない。
【００４６】
実験例２−１〜３
カーカスをトッピングするために前記ゴム組成物Ａ−３を用い、かつ接着層用のゴム組成物として前記ゴム組成物Ｂ−４を用い、その他は従来の方法でＴＬ１８５／７０Ｒ１４のサイズの本発明のタイヤ１を作製した。
【００４７】
また、カーカスをトッピングするために前記ゴム組成物Ａ−３を用い、接着層を設けずに、タイヤ１のばあいと同様にして同じサイズのタイヤ２をえた。
【００４８】
さらに、タイヤ１と同様のサイズを有し、カーカス部がジエン系ゴムで構成され、その内側にＩ／Ｌ層のある構造を有する現行のタイヤをタイヤ３とした。
【００４９】
ついでタイヤ１〜３の重量を測定し、タイヤをリムに装着して走行速度８０ｋｍ／ｈ、内圧１９０ｋＰａ、加重６４６ｋｇという条件および方法で室内でのドラム耐久テストを行なった。結果を表４に示す。
【００５０】
【表４】

【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、カーカスとジエン系ゴムからなるタイヤ部材とのあいだの接着性にすぐれた空気入りタイヤをうることができる。

Claims

ブチルゴムまたはハロゲン化ブチルゴムを含むゴム組成物でトッピングしたカーカスとジエン系ゴムを主成分とするタイヤ部材とのあいだに、ジエン系ゴムと親和性を有するゴム成分およびシリカを含むゴム組成物からなる接着層を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
前記カーカスをトッピングするゴム組成物がゴム成分１００重量部に対して６０〜１００重量部のブチルゴムまたはハロゲン化ブチルゴムを含む請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記接着層のゴム組成物が４．５〜５０重量部のポリエチレングリコールを含む請求項１記載の空気入りタイヤ。