JP4444707B2 - インナーライナー用ゴム組成物および空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、インナーライナー用ゴム組成物および空気入りタイヤに関する。

従来の空気入りタイヤでは、図２に空気入りタイヤのビード部の断面図を示すように、インナーライナー１は、通常ビードコア６付近に末端を設けたり、ビードコア６下付近にもぐらせる形で配置される。一方、ビードトウ３の部分には、ホイールリムフランジと摩擦される部分に用いられるゴム（チェーファーゴム２）と同じものが使用されている。

ところで、インナーライナーには、内圧を保持するために低空気透過性を有するブチルゴム組成物が用いられているが、チェーファーには、トウ欠けなどを防止するために天然ゴムとブタジエンゴムからなるゴム組成物が使用されており（特許文献１参照）、耐空気透過性がインナーライナーと比較して極端に劣る。

そのため、図２のように、チェーファーゴムがホイールの内側まで位置する構造では、タイヤ内の空気を完全にシールすることはできない。シールしようとしてインナーライナーをビードトウ部まで設けると、リム着脱時にインナーライナーゴムの剥離や引き裂かれるなどの不具合が生じる。

特開平１１−５９１４３号公報

本発明は、インナーライナーの末端をビードトウ部まで延長することができ、耐空気透過性を向上させ得るインナーライナー用ゴム組成物および空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、ゴム、ポリオレフィンおよびナイロンからなる複合材料を含有するインナーライナー用ゴム組成物であって、該複合材料を、該ゴム組成物中の全ゴム成分１００重量部に対して、ナイロン含有量として１〜３０重量部含有するインナーライナー用ゴム組成物に関する。

前記ナイロンは、繊維状または粒子状であることが好ましい。

さらに、本発明は、前記のインナーライナー用ゴム組成物からなり、末端が少なくともビードトウまで延長されてなるインナーライナーを有する空気入りタイヤに関する。

本発明によれば、インナーライナー用ゴム組成物に、ゴム、ポリオレフィンおよびナイロンからなる複合材料を用いることにより、トウ欠けなどの問題がなくインナーライナーをビードトウ部まで形成することができ、空気タイヤの耐空気透過性を向上させることが可能となる。

本発明のインナーライナー用ゴム組成物は、ゴム、ポリオレフィンおよびナイロンからなる複合材料を含む。

前記ゴムとしては、たとえば、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴムなどのブチル系ゴム、イソブチレン−Ｐ−メチルスチレン共重合体臭化物などがあげられる。ハロゲン化ブチルゴムとしては、臭素化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ）、塩素化ブチルゴム（Ｃｌ−ＩＩＲ）などがあげられる。耐空気透過性が優れているという点で、ブチル系ゴムが好ましく、とくに加硫速度のはやいハロゲン化ブチルゴムがより好ましい。

前記複合材料中のゴム含有量は、好ましくは２５重量％以上、より好ましくは３０重量％以上である。ゴムの含有量が２５重量％未満では、ゴムとナイロンの結合力が弱くなる傾向がある。また、ゴム含有量は、好ましくは５０重量％以下、より好ましくは４５重量％以下である。５０重量％をこえると、ペレット化しにくくなる（複合材料製造時の加工性が悪化する）傾向がある。

前記ポリオレフィンとしては、たとえば、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレンなどの炭素数２〜３のアルケンの重合体があげられる。なかでも、複合材料の製造時の加工性の点で、ＨＤＰＥが好ましい。

前記複合材料中のポリオレフィンの含有量は、好ましくは１５重量％以上である。ポリオレフィンの含有量が１５重量％未満では、複合材料製造時の加工性が悪化する（ペレット化しにくくなる）傾向がある。また、ポリオレフィンの含有量は、好ましくは３５重量％以下、より好ましくは３０重量％以下である。３５重量％をこえると、ポリオレフィンのアンカー効果が小さくなるため、ゴムとナイロンの結合力が弱くなる傾向がある。

前記ナイロンとしては、たとえば、ナイロン６、ナイロン６６などがあげられる。

複合材料中のナイロンの含有量は、好ましくは２５重量％以上、より好ましくは３０重量％以上である。ナイロンの含有量が２５重量％未満では、補強効果が小さくなる傾向がある。また、ナイロンの含有量は、好ましくは４０重量％以下、より好ましくは３５重量％以下である。４０重量％をこえると、複合材料製造時の加工性が悪化する傾向がある。

前記複合材料は、前記ゴム、ポリオレフィンおよびナイロンの３成分が互いに化学結合してなり、ゴムとポリオレフィンからなるマトリックス中に微細なナイロン繊維あるいは粒子が均一に分散した構造であることが好ましい。ゴムとナイロンとの共重合体であることによって、優れた補強性を有する。なお、ゴムにナイロンを単に配合した場合には、ポリマーとの結合が弱く、亀裂の起点となる傾向がある。ナイロンが繊維状のものは異方性を有し、押し出し方向の弾性率が高くなる。そのため、リム脱着時のビードトウの欠けを防止するという利点がある。一方、粒子状のものは異方性を有さない。そのため、あらゆる方向からの力に対して、有効に作用するという利点がある。

前記ナイロンが繊維状である場合、繊維の平均繊維径は、０．５μｍ以下が好ましく、０．２μｍ以下がより好ましい。平均繊維径が０．５μｍをこえると、ゴムと繊維の結合が弱くなる傾向がある。

また、平均繊維長は５０〜２００μｍであることが好ましい。平均繊維長が５０μｍ未満では、補強性が低下する傾向があり、平均繊維長が２００μｍをこえると、ゴムと繊維の結合が弱くなる傾向がある。

また、繊維の平均アスペクト比は２００〜２０００であることが好ましい。平均アスペクト比が２００未満では、異方性が小さくなる傾向があり、平均アスペクト比が２０００をこえると、ゴムと繊維の結合が弱くなる傾向がある。

前記ナイロンが粒子状である場合、粒子の平均粒子径は０．５μｍ以上が好ましく、２μｍ以上がより好ましい。平均粒子径が０．５μｍ未満では、補強性が低下する傾向がある。また、平均粒子径は５μｍ以下が好ましく、３μｍ以下がより好ましい。平均粒子径が５μｍをこえると、ゴムとナイロンの結合力が低下する傾向がある。

前記複合材料は、たとえば、（１）ゴムとポリオレフィンとの混練・反応工程、（２）ゴム・ポリオレフィンとナイロンとの反応工程、（３）紡糸工程の３工程によって製造することができる。具体的には、まず、工程（１）で、ゴム、ポリオレフィンおよび反応剤（たとえば、ビニル系シランカップリング剤）をバンバリーミキサーに投入し、混練・反応物を得る。この時点では、ポリオレフィン相が海、ゴム相が島の海島構造を形成しており、ペレット状である。ついで、工程（２）で、この混練・反応物とナイロンを反応剤とともに２軸押し出し機に供給し、ゴム・ポリオレフィン・ナイロン３元グラフト共重合体を得る。グラフト率のコントロールにより、ナイロンは２〜３μｍの粒子としてゴム・ポリオレフィンマトリックス中に分散する。引き続き、工程（３）で、２軸押し出し機の先端に設置したノズルから押し出し、紡糸する。ここで、押し出し物ストランド中のナイロン粒子が変形し、繊維状に変形する。なお、反応性樹脂（たとえば、グリシジルメタクリレート）を充填して紡糸すれば、ナイロンを粒子状に保つことができる。以上の工程を経て、ペレット状の複合材料を得る。

前記複合材料の具体例としては、たとえば、大和ポリマー（株）製の「ブチルベースＳＨＰ（繊維状ナイロン含有）」（組成：ＩＩＲ４０重量％、ポリオレフィン２７重量％、ナイロン３３重量％、形状：直径２ｍｍ、長さ５ｍｍ程度のペレット状固体）や、「ブチルベースＳＨＰ（粒子状ナイロン含有）」（組成：ＩＩＲ３１重量％、ポリオレフィン２１重量％、ナイロン３３重量％、反応性樹脂１５重量％、形状：直径２ｍｍ、長さ５ｍｍ程度のペレット状固体）などがある。

本発明のインナーライナー用ゴム組成物は、該ゴム組成物中の全ゴム成分１００重量部に対して、前記複合材料をナイロン含有量として１重量部以上、好ましくは１０重量部以上含有する。含有量が１重量部未満では、補強効果が少なくなる。また、該ゴム組成物は、前記複合材料を、ナイロン含有量として３０重量部以下、好ましくは２５重量部以下含有する。含有量が３０重量部をこえると、硬くなりすぎてクラックを発生しやすくなる。

本発明のインナーライナー用ゴム組成物は、前記複合材料中のゴムのほかに、通常のゴムを含有することができる。前記複合材料をゴムと配合することによって、耐久性に優れたエラストマーが得られる。前記ゴムとしては、とくに制限はないが、たとえば、ＩＩＲ、ハロゲン化ブチルゴムなどのブチル系ゴム、クロロプレンゴム、イソブチレン−ｐ−メチルスチレン共重合体臭素化物、シリコーンゴムなどがあげられる。ハロゲン化ブチルゴムとしては、Ｂｒ−ＩＩＲ、Ｃｌ−ＩＩＲなどがあげられる。これらのなかでは、耐空気透過性が優れる点で、ブチル系ゴムが好ましく、ハロゲン化ブチルゴムがより好ましい。これらは、単独で、または、混合して用いることができる。

本発明のインナーライナー用ゴム組成物は、該ゴム組成物に含まれる全ゴム成分（複合材料中のゴム成分とそれ以外のゴム成分との合計）として、ブチル系ゴムを含有することが好ましく、とくにはブチル系ゴムのみを含有することが好ましい。

本発明のインナーライナー用ゴム組成物は、該ゴム組成物に含まれる全ゴム成分１００重量部に対して、ナイロン成分を好ましくは１重量部以上、より好ましくは１０重量部以上、とくに好ましくは２０重量部以上含む。ナイロン含有量が１重量部より少ないと補強効果が小さい傾向がある。また、ナイロン成分を好ましくは３０重量部以下、より好ましくは２５重量部以下含む。ナイロン含有量が３０重量部より多くなると硬くなりすぎて、インナーライナーにクラックが生じやすくなる。

本発明のインナーライナー用ゴム組成物は、そのほかにも、通常ゴム組成物に使用される配合剤、たとえば、カーボンブラック、シリカなどの無機充填剤、ワックス、老化防止剤、ステアリン酸、酸化亜鉛、伸展油、加硫剤、加硫促進剤などを適宜配合することができる。

カーボンブラックとしては、たとえば、ＧＰＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦなどを用いることができ、カーボンブラックを含有する場合の含有量については、とくに制限はない。

本発明のインナーライナー用ゴム組成物は、前記複合材料、ゴム成分および必要に応じてそのほかの配合剤を、通常の加工装置、たとえば、ロール、バンバリーミキサー、ニーダーなどを用いて混練りすることにより得られる。

本発明の空気入りタイヤの一実施の形態におけるビード部の断面図を図１に示す。図１において、１はインナーライナー、２はチェーファーゴム、３はビードトウ、４はビードヒール、５はビードベース、６はビードコア、７はカーカス、８はフィラー、９はハードエイペックス、１０はソフトエイペックス、１１はサイドウォールゴムである。

インナーライナー１は、本発明のインナーライナー用ゴム組成物からなり、末端が少なくともビードトウ３まで延長されている。特定の複合材料を配合したゴム組成物を用いることにより、インナーライナーの末端をビードトウ部まで延長することができ、このことによってタイヤの耐空気透過性を向上させることができる。なお、インナーライナー１の末端は、ビードトウ３からビードベース５の幅（ビードトウ３からビードヒール４までの長さ）の０．２倍以下であることが好ましい。ビードトウからの０．２倍をこえる位置までインナーライナーの末端を延長すると、リム組みした後のゴムの変形が大きくなる傾向がある。

本発明の空気入りタイヤは、本発明のインナーライナー用ゴム組成物を、タイヤのインナーライナーに用いて、通常の方法によって製造される。

以下に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに制限されるものではない。

実施例１〜７および比較例１〜２
（材料）
Ｂｒ−ＩＩＲ：エクソンモービル化学（有）製の２２５５
ブチルＳＨＰ：大和ポリマー製（Ｂｒ−ＩＩＲ３２重量％、ナイロン（粒子状、平均粒子径：２μｍ、種類：ナイロン６）３３重量％、ＨＤＰＥ２０重量％、反応性樹脂１５重量％）
カーボンブラックＮ６６０：新日化カーボン（株）製のニテロン♯５５４
プロセスオイル：（株）ジャパンエナジー製のＪＯＭＯプロセスＸ１４０
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の亜鉛華１号
ステアリン酸：日本油脂（株）製のステアリン酸
硫黄：鶴見化学工業（株）製の粉末硫黄
加硫促進剤ＤＭ：三新化学工業（株）製のサンセラーＤＭ

（製造方法）
表１に示す配合内容にしたがって、まず硫黄、酸化亜鉛および加硫促進剤を除く成分を、バンバリーミキサーを用いて、混練り温度１００〜１５０℃、混練り時間５〜１０分間の条件で混練りした。ついで、硫黄、酸化亜鉛および加硫促進剤を加えて、オープンロールを用いて、混練り温度６０〜１００℃、混練り時間５〜１０分間の条件で混練りした。得られたゴム組成物を、押出し機を使用して押し出し、インナーライナーの形状に成形した。

得られたインナーライナーを、末端がビードトウの位置になるように用いて、タイヤサイズＴＬ １１Ｒ２２．５ １４ＰＲのタイヤを作製した。

（試験方法）
作製したタイヤについて、以下の評価を実施した。

＜トウ欠け＞
各タイヤを積載量１０トンのトラックの駆動軸に装着し、１０万キロを走行させたのち、それぞれのタイヤについてリムの脱着を繰り返し、トウ欠けの個数、大きさによって、５段階評価にて優劣を判定した。評点５は、欠けが全くない状態を表わし、評点が１に近いほど、欠けが多く、欠けの大きさも大きい状態を表わす。

＜インナーライナーのクラック性＞
各タイヤを積載量１０トンのトラックの駆動軸に装着し、１０万キロを走行させたのち、インナーライナーのクラックの有無を評価した。○はクラックが全く発生しなかったことを表し、×はクラックが発生したことを表す。

＜耐空気透過性＞
各タイヤを積載量１０トンのトラックの駆動軸に装着し、２ヵ月ごとの内圧低下度合いをチェックした。比較例１のタイヤの空気圧を１００（基準）として指数で評価した。指数が大きいほど耐空気透過性に優れている。

（試験結果）

結果を表１に示す。ブチルＳＨＰを適量配合した実施例１〜７では、トウ欠けやインナーライナーのクラック発生などの問題がないことがわかる。一方、ブチルＳＨＰを配合していない比較例１では、トウ欠けが生じた。また、ブチルＳＨＰを多量に配合した比較例２では、インナーライナーにクラックが生じた。

なお、耐空気透過性は、インナーライナーをビードトウまで形成させているので、全ての実施例および比較例で同等であった。比較例１のインナーライナー配合で、インナーライナーの末端が通常位置（すなわち、チェーファーゴムがインナーライナー側に形成されている構造）であるタイヤでは、耐空気透過性は８５で劣っていた。

本発明の空気入りタイヤの一実施の形態におけるビード部の断面図である。 従来の空気入りタイヤのビード部の断面図である。

符号の説明

１ インナーライナー
２ チェーファーゴム
３ ビードトウ
４ ビードヒール
５ ビードベース
６ ビードコア
７ カーカス
８ フィラー
９ ハードエイペックス
１０ ソフトエイペックス
１１ サイドウォールゴム

Claims (1)

1. ゴム、ポリオレフィンおよびナイロンからなる複合材料を含有するインナーライナー用ゴム組成物であって、
   前記複合材料中の前記ゴムが、ハロゲン化ブチルゴムであり、
   前記ナイロンが粒子状のみであり、
   前記複合材料がゴム・ポリオレフィン・ナイロン３元グラフト共重合体を構成し、
   該複合材料を、該ゴム組成物中の全ゴム成分１００重量部に対して、ナイロン含有量として１０〜３０重量部含有するインナーライナー用ゴム組成物からなり、
   末端が少なくともビードトウまで延長されてなるインナーライナーを有する空気入りタイヤ。

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