JP4945322B2 - 空気入りタイヤ用インナーライナー及び空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は空気入りタイヤ用インナーライナー及び該インナーライナーを備える空気入りタイヤに関し、より詳しくは、タイヤ重量を増加することなく、内圧保持性を改良する技術に関する。

従来のチューブレス空気入りタイヤは、タイヤの内圧保持のために、空気不透過性層としてインナーライナーを備え、該インナーライナーの主原料にブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム等を使用している。しかしながら、これらを配合したゴム組成物では、その空気不透過性が低いために、インナーライナーの厚さが1 mm前後必要であり、内圧保持性を改良するにはインナーライナーの厚さを更に厚くすることを要し、この場合、タイヤの重量が増加するという問題が生じる。

ところで、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴムよりも空気透過性の低い材質として、多くの熱可塑性樹脂がある。例えばナイロン等の空気透過性はブチルゴムやハロゲン化ブチルゴムに比べて10分の1以下である。しかし、ナイロンは弾性率が高いため、ナイロン製のインナーライナーはタイヤ転動時の変形に追従できず、割れ等を生じ、この割れ目から空気漏れが起こり、内圧を保持できない。

また、ポリビニルアルコール又はエチレン-ビニルアルコール共重合体よりなる空気不透過性層を備えた空気入りタイヤが提案されている。しかし、該空気不透過性層は、タイヤの転動時の屈曲変形により破断・亀裂が生じ易く、更に、生じた亀裂が伸展しやすいため、タイヤ使用後の内圧保持性が新品と比べて大きく低下してしまうという問題がある。また、エチレン-ビニルアルコール共重合体は、融点が比較的低く、タイヤ加硫時に溶融し、均一な空気不透過性層を得られない場合があるし、ポリビニルアルコールは湿度の影響を受けやすく、分子設計上の物性は充分であっても、加硫温度下での強力低下などを生じることがある。

一方、ポリビニリデンクロライド(PVDC)も空気不透過性樹脂として知られ、該樹脂を用いれば内圧保持に必要な厚さを薄くすることができる。しかし、ポリビニリデンクロライドは隣接ゴム部材との接着性が劣るため、万が一ポリビニリデンクロライドよりなる空気不透過性層が破断した場合、該空気不透過性層が隣接ゴム部材から剥離し易いという問題がある。

本発明の目的は、上記従来技術の問題を解決し、インナーライナー等の内圧保持技術を改良して、タイヤの重量を増加させることなく走行後の内圧保持性を大幅に向上させ得る空気入りタイヤ用インナーライナー及びこれを用いた空気入りタイヤを提供することにある。

前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
（１）ポリビニルアルコール系重合体よりなる層(A)とジエン系エラストマーを配合してなる層(B)とを含む空気入りタイヤ用インナーライナーであって、前記層(A)が、前記層(B)に接着されており、前記層(A)の厚さが20μm以下、前記層(B)の厚さが100μm以上であることを特徴とする空気入りタイヤ用インナーライナーである。

（５） 前記（１）から（４）の何れかに記載の空気入りタイヤ用インナーライナーを備えることを特徴とする空気入りタイヤである。
（６） カーカスと前記層(A)との間に前記層(B)が配置されていることを特徴とする前記（５）に記載の空気入りタイヤである。

以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明の空気入りタイヤ用インナーライナーは、空気不透過性層としてのポリビニルアルコール系重合体よりなる層(A)と、補助層としてのジエン系エラストマーを配合してなる層(B)とを含み、本発明の空気入りタイヤは該インナーライナーを備える。ここで、タイヤ内に充填する気体としては、空気、又は窒素等の不活性なガスが挙げられる。

本発明にかかわるポリビニルアルコール系重合体よりなる層(A)に用いるポリビニルアルコール系重合体としては、ポリビニルアルコール、エチレン-ビニルアルコール共重合体等が挙げられる。なお、エチレン-ビニルアルコール共重合体中のエチレンとビニルアルコールとのモル比は特に制限されず、目的に応じて適宜設定することができる。例えば、エチレン単位を多くすることにより、より強度の強い空気不透過性層を得ることができ、ビニルアルコール単位を多くすることにより、空気不透過性を高めることができる。

本発明のポリビニルアルコール系重合体よりなる層(A)は、架橋されているのが好ましい。該層(A)が架橋されている場合、タイヤの加硫成形時に熱がかかっても溶融することがなくなる。また、加硫温度下でも強力低下等を生じることもなくなる。なお、架橋方法は、特に限定されず、作製した空気不透過性層に直接作用させ得る電子線照射法が好ましい。

ポリビニルアルコール系重合体は、空気透過性を低下させるのに非常に有効である。例えば、該ポリビニルアルコール系重合体の空気透過係数は、ブチルゴムやハロゲン化ブチルゴム等のブチル系ゴムの空気透過係数の100分の1以下である。従って、ブチル系ゴム組成物を用いた従来のインナーライナーとほぼ同等の内圧保持に必要な厚さは100分の1以下で足りる。

なお、本発明のポリビニルアルコール系重合体以外にも、ブチル系ゴムより空気透過係数の小さい樹脂は数多く存在するが、例えば、空気透過性がブチル系ゴムの10分の1程度の樹脂を用いた空気不透過性層は、ブチル系ゴム組成物を用いた従来のインナーライナーの厚さが1 mm前後であるため、内圧保持性改良効果を得るには、100μm以上（従来のインナーライナーの厚さの10分の1以上）の厚さを要する。しかし、空気不透過性層の厚さが100μm以上の場合、タイヤ転動時の屈曲変形により空気不透過性層が破断してしまうという問題がある。これに対し、空気不透過性層としてポリビニルアルコール系重合体を用いた場合、内圧保持性改良効果を得るためには、空気不透過性層は50μm以下の厚さで十分であり、50μm以下の厚さであれば、タイヤ転動時に屈曲変形を受けても破断しにくい。なお、所望の内圧保持性を得るための最低限の厚さは5μmである。

本発明にかかわるジエン系エラストマーを配合してなる層(B)に用いるジエン系エラストマーとしては、天然ゴム、ブタジエンゴム等が挙げられる。ジエン系エラストマーを配合してなる層(B)は、更に、タイヤ業界で通常使用する添加剤を含む。
本発明のジエン系エラストマーを配合してなる層(B)と前述の層(A)とは互いに隣接してなるのが好ましい。前述のように空気不透過性層の厚さが50μm以下でも、タイヤ転動時の屈曲変形により、ピンホール・クラック等が生じる場合がある。これに対し、層(A)とその外側に位置するカーカスの間に、層(A)に隣接してジエン系エラストマーを配合してなる層(B)を配置することにより、クラック等の成長を抑制することができる。

本発明のジエン系エラストマーを配合してなる層(B)の300％伸張時の引張応力は8 MPa以下であることが好ましい。層(B)の300％伸張時の引張応力が8 MPa以下であれば、層(A)でのクラック等の発生・成長を好適に抑制できる。なお、引張応力の測定は、JIS K 6251-1993に準拠して行った。
本発明のジエン系エラストマーを配合してなる層(B)の厚さは、50〜1000μmであることが好ましい。層(B)の厚さが50μm未満では製造が困難であり、1000μmを超えるとタイヤの重量が増加してしまう。

本発明のポリビニルアルコール系重合体よりなる層(A)とジエン系エラストマーを配合してなる層(B)とは、接着されているのが好ましい。層(A)のポリビニルアルコール系重合体は、-ＯＨ基を有するため、層(B)のような隣接ゴム部材との接着を比較的容易に確保できる。例えば、塩化ゴム-イソシアネート系の接着剤を用いれば、タイヤに使用されているジエン系ゴム組成物との十分な接着が確保できる。このため、万が一空気不透過性層が破断しても、空気不透過性層は隣接ゴム部材から剥離しにくい。

層(A)が層(B)の表面にしっかり接着されている場合、層(A)にクラック等が発生しても、層(A)は層(B)から剥離しにくいため、ほとんどの層(B)の表面に層(A)がそのまま存在し、内圧保持機能を発揮し続けるので好ましい。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例によりその範囲を限定されるものではない。

実施例１〜３、参考例１〜２及び比較例１〜３
エチレン-ビニルアルコール共重合体(EVOH)、ポリビニルアルコール(PVA)、6-ナイロン(PA6)を使用して、表１及び２記載の厚さの空気不透過性層をそれぞれ形成し、表３記載の配合からなるゴム組成物１及び２を使用して、表１及び２記載の厚さの補助層を設け、空気不透過性層と補助層とを接着剤（東洋化学研究所製、メタロックＲ３０Ｍ）で接着してインナーライナーを製造し、該インナーライナーを用いて乗用車用タイヤ（１９５／６５Ｒ１５）を試作した。
なお、実施例で使用した空気不透過性層はすべて電子線照射により架橋したものを使用し、その処理条件は加速電圧300 kV、照射エネルギー20 Mradであった。

各試験タイヤに250 kPaの空気圧を充填し、室温で3ヶ月間放置し、3ヵ月後の空気圧を測定し、空気漏れ量の逆数をとり、比較例１を100として、指数で表示した。結果を表１及び２に示す。なお、表値が大なるほど結果が良好である。
また、これら各タイヤのインナーライナーの外観を目視観察して、亀裂、剥離の状態を調べ、同じく表１及び２に記載した。

EVOH：エチレン-ビニルアルコール共重合体（(株)クラレ製、商標EF-F）

PVA：ポリビニルアルコール（(株)クラレ製、ヒ゛ニロンフィルム、商標VF-A#2000）
EVOH：エチレン-ビニルアルコール共重合体（(株)クラレ製、商標EF-F）
PA6：6ナイロン（宇部興産(株)製、ウヘ゛ナイロン1030B）

参考例１のタイヤは、比較例１のタイヤに比べて走行後の内圧保持性が大きく向上していた。参考例１のタイヤより補助層を厚くした実施例１及び２のタイヤは、参考例１のタイヤより更に内圧保持性が向上し、走行後の空気不透過性層に亀裂も無かった。参考例２のタイヤは実施例２のタイヤより空気不透過性層を厚くしたものであるが、実施例２のタイヤに比べて内圧保持性は劣るものの、比較例１のタイヤよりは内圧保持性が大きく向上していた。実施例３のタイヤは実施例１のタイヤにおいて空気不透過性層の材質をPVAに変えたものであるが、EVOHを用いた実施例１のタイヤより内圧保持性がやや劣るものの、比較例１のタイヤよりは内圧保持性が大きく向上していた。

比較例２のタイヤは空気不透過性層を用い、補助層を用いなかった場合であるが、走行後の内圧保持性は比較例１と同等であり、走行後の空気不透過性層の亀裂が大きかった。このことから、走行後の内圧保持性とクラックの成長抑制には補助層が必要であることがわかる。
比較例３は、空気不透過性層にPA6を用い、補助層も用いた場合であるが、比較例２のタイヤと同様に走行後の内圧保持性は比較例１と同等であり、走行後の空気不透過性層の亀裂が大きかった。このことから、空気不透過性層の材質としては、ポリビニルアルコール系重合体が好適であることがわかる。

以上説明したように、本発明のインナーライナーを用いれば、タイヤの重量増なしに、走行後の内圧保持性を大幅に向上させることができる。

Claims (6)

1. ポリビニルアルコール系重合体よりなる層(A)とジエン系エラストマーを配合してなる層(B)とを含む空気入りタイヤ用インナーライナーであって、
   前記層(A)が、前記層(B)に接着されてなり、
   前記層(A)が架橋されており、
   前記層(A)の厚さが20μm以下、前記層(B)の厚さが100μm以上であることを特徴とする空気入りタイヤ用インナーライナー。
2. 前記層(A)が電子線により架橋されていることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ用インナーライナー。
3. 前記層(A)と前記層(B)との間に接着剤が用いられていることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ用インナーライナー。
4. 前記接着剤が塩化ゴム-イソシアネート系の接着剤であることを特徴とする請求項３に記載の空気入りタイヤ用インナーライナー。
5. 請求項１から４の何れかに記載の空気入りタイヤ用インナーライナーを備えることを特徴とする空気入りタイヤ。
6. カーカスと前記層(A)との間に前記層(B)が配置されていることを特徴とする請求項５に記載の空気入りタイヤ。