JP5044417B2 - 車両タイヤのインナーライナー用のゴム組成物 - Google Patents

Description

本発明は、特に車両の空気タイヤのインナーライナー用のゴム組成物に関する。本発明は、さらに、このようなゴム組成物に基づくインナーライナーを有する車両の空気タイヤに関する。

車両のチューブレスの空気タイヤにおいては、できる限り空気非透過性であって内側に半径方向に配置されるインナーライナーが、タイヤに注入された空気の漏出を確実に防止する。インナーライナーはインナーコアまたはインナープレートとも呼称される。空気の漏出はタイヤ内の圧力の低下を招き、それはタイヤの安定性を著しく損なうので、空気の漏出は阻止しなければならない。さらに、インナーライナーは、カーカスに空気および水分が拡散によって浸入するのを防止する。カーカスおよび／またはベルトの強度部材は空気および水分によって害される可能性がある。インナーライナーの気密性の保持を確実にするため、インナーライナーは、気密性を損なう引き裂きが運転中に生じないように、良好な耐引き裂き性および耐疲労性をさらに有しなければならない。

クロロブチルゴムまたはブロモブチルゴムは、時に天然ゴムとブレンドして、インナーライナー用のゴムとして一般に用いられる。これらの種類のゴムの気体透過性は低い。活性をほとんどあるいは全く含まない嵩だかな充填剤を定量添加することによって、気密性をさらに増大することができる。このような充填剤としては、例えば、タイプＮ６６０のカーボンブラックおよびチョークがある。

欧州特許第０ ８３２ ９２７ Ｂ１号明細書は、充填剤として非活性シリカを含む車両空気タイヤのインナーライナー用のゴム組成物を開示している。米国特許第５，５７６，３７２号明細書は、車両空気タイヤのインナーライナー用として層状のケイ酸塩を用いることを述べている。

層状構造もしくはラメラ構造を有するチョークまたは他の充填剤のような不活性充填剤を定量添加することによって、インナーライナーの気密性をさらに改善し得るが、それと同時に、引き裂き性および疲労特性はその添加によって悪影響を受ける。

本発明の目的は、特に車両の空気タイヤのインナーライナー用のゴム組成物であって、その加硫ゴムが、良好な気密性と、改善された耐引き裂き性および耐疲労性とを共に有するという特徴を備えたゴム組成物を提供することにある。車両空気タイヤのインナーライナーにこのような組成物を使用することによって、安定性が改善されたタイヤが得られる。

この目的は、本発明によれば、ゴム組成物が、
―４０〜１００ｐｈｒ（全ゴム質量の１００重量部に対する重量部）の少なくとも１種類のハロブチルゴムと、
―最大６０ｐｈｒまでの少なくとも１種類の別のゴムであって、ブチルゴム、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエン共重合体、３，４−ポリイソプレン、シス−１，４−ポリイソプレン、天然ゴム、スチレン−イソプレン共重合体およびスチレン−イソプレン−ブタジエン三元重合体からなる群から選択されるゴムと、
―５〜７０ｐｈｒの少なくとも１種類の薄片化されたタルクであって、ＤＩＮ６６１３１によるＢＥＴ表面積が１０〜４０ｍ^２／ｇであり、レーザー回折法によって測定される平均粒子径（Ｄ_５０）が４〜８μｍであり、扁平指数が３〜１５であるタルクと、
―１０〜１００ｐｈｒの少なくとも１種類のカーボンブラックであって、ＡＳＴＭ−Ｄ３７６５によるＣＴＡＢ表面積が１０〜２５ｍ^２／ｇであり、ＡＳＴＭ−Ｄ２４１４によるＤＢＰ数が５０〜１６０ｍＬ／１００ｇであるカーボンブラックと、
を含むことによって達成される。

本明細書で用いるｐｈｒ（ゴム１００重量部当たりの重量部）情報は、組成物の調合のためにゴム工業において通常用いられる量情報である。個別物質の重量部の定量添加は、常に、組成物中に存在するすべてのゴムの全質量の１００重量部に対するものである。

意外なことであるが、ハロブチルゴムの組成物において、薄片化されたタルクを、前記カーボンブラックと前記量において特別に組み合わせて使用すると、加硫ゴムの気密性を増大し得ると共に、耐引き裂き性および耐疲労性をも同時に改善することができる。タルクなどの薄層状の充填剤の添加は、一般的には加硫ゴムの耐引き裂き性の実質的な低下を伴うので、この効果は予期し得ないところであった。

本発明によるゴム組成物には、さらに、タルクを用いることによって、インターナルミキサーにおける充填度を高めることができるという利点がある。これは容量の増大をもたらし、従って生産コストを低下させる。

ゴム組成物に用いるハロブチルゴムはクロロブチルゴムまたはブロモブチルゴムとすればよく、これは、新しく製造されたゴムとしても、あるいは再生材料としても使用できる。

本発明によるゴム組成物は、ハロブチルゴムに加えて、ブチルゴム、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエン共重合体、３，４−ポリイソプレン、シス−１，４−ポリイソプレン、天然ゴム、スチレン−イソプレン共重合体およびスチレン−イソプレン−ブタジエン三元重合体からなる群から選択されるさらに別のゴムも最大６０ｐｈｒまで含むことができる。

ゴム組成物は、５〜７０ｐｈｒ、好ましくは１０〜４０ｐｈｒの少なくとも１種類の薄片化されたタルクであって、ＤＩＮ６６１３１によるＢＥＴ表面積が１０〜４０ｍ^２／ｇであり、コヒーレント光のレーザー回折によって測定される平均粒子径（Ｄ_５０）が４〜８μｍであるタルクを含む。タルクの扁平指数は３〜１５である。この扁平指数は、タルクの形態の尺度、すなわち、薄片化（層の剥離）の程度の尺度である。タルクの微細化の程度（レーザー回折によって測定される）が同じであれば、扁平指数が高いほど、タルクの構造が高いことを示す。扁平指数は、次式、
扁平指数＝（レーザー回折からの粒子径−沈降法からの粒子径）／（沈降法からの粒子径）、
によって定められる。

沈降法による粒子径測定には、ドイツのマイクロメリティクス計器（Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）社のセディグラフ（ＳｅｄｉＧｒａｐｈ）５１００粒子径測定装置を使用した。上記の特性を有するタルクは、例えば、米国特許第６，３４８，５３６ Ｂ１号明細書による湿式プロセスで調製できる。

さらに、ゴム組成物は、１０〜１００ｐｈｒの少なくとも１種類のカーボンブラックであって、ＡＳＴＭ−Ｄ３７６５によるＣＴＡＢ表面積が１０〜２５ｍ^２／ｇであり、ＡＳＴＭ−Ｄ２４１４によるＤＢＰ数が５０〜１６０ｍＬ／１００ｇであるカーボンブラックを含む。このようなカーボンブラックには、相対的に粒子径が大きいという特徴があり、補強効果がほとんどない。複数種類のカーボンブラックを混合して用いることができる。

組成物が３０〜６０ｐｈｒのカーボンブラックを含むと、加硫ゴムの特に良好な気密性および耐引き裂き性と、組成物の良好な加工性との組み合わせが実現できる。

ＡＳＴＭ−Ｄ３７６５によるＣＴＡＢ表面積が１４〜２４ｍ^２／ｇであり、ＡＳＴＭ−Ｄ２４１４によるＤＢＰ数が７０〜９０ｍＬ／１００ｇであるカーボンブラックを使用することによって、耐引き裂き性および耐疲労性を特に顕著に改善できる。

本発明によるゴム組成物は、上記の物質に加えて、通常のゴム添加剤を通常の量で含むことができる。このような物質としては、例えば、可塑剤、老化防止剤、例えば酸化亜鉛および脂肪酸（例えばステアリン酸）などの活性剤、ワックス、樹脂、チョークおよび素練り助剤がある。

加硫は、硫黄または硫黄供与体の存在下で行われる。この場合、ある種の硫黄供与体は同時に加硫促進剤としても作用することができる。硫黄または硫黄供与体は、最終の混合段階で、当業者には通常量でゴム組成物に添加される。

ゴム組成物は、さらに、加硫の所要時間および／または所要温度を制御し、加硫特性を改善するために、加硫促進剤、加硫遅延剤および加硫活性剤のような加硫に影響を及ぼす物質を通常量含むことができる。加硫促進剤は、例えば、以下の促進剤の群、すなわち、例えばベンゾチアジルジスルフィド（ＭＢＴＳ）などのチアゾール促進剤、例えばベンゾチアジル−２−シクロヘキシルスルフェンアミド（ＣＢＳ）などのスルフェンアミド促進剤、例えばＮ，Ｎ’−ジフェニルグアニジン（ＤＰＧ）などのグアニジン促進剤、例えばジベンジルジチオカルバミン酸亜鉛などのジチオカルバミン酸塩促進剤、およびジスルフィドから選択することができる。促進剤は互いに組み合わせて使用することも可能である。

本発明によるゴム組成物の調製は従来の方式で効果的に行われる。この場合、一般的に、最初に、加硫系（硫黄および加硫に影響を及ぼす物質）を除くすべての構成成分を含む基礎混合物を１つ以上の混合段階において調製し、続いて、加硫系を添加して最終混合物を生成する。その後、組成物を、例えばカレンダー法によってさらに加工して所定の形状に仕上げる。組成物はインナーライナーの形状に仕上げることが望ましい。このインナーライナーは、タイヤ組立工程において通常の方法でカレンダー加工され、ドラム上に当てがわれる。この後、最終のタイヤブランクを加硫する。

次に、本発明を、比較実施例を参照して詳細に説明する。この比較実施例を表１および表２に示す。

表１に含まれるすべての組成物の例の場合に、記載されている量データは、全ゴムの１００重量部に対する重量部（ｐｈｒ）である。比較対象の組成物にはＶの文字を付し、本発明による組成物にはＩの文字を付している。

組成物の調製は、通常の条件で、実験室の接線式ミキサーにおいて２段階で効果的に行った。インナーライナー組成物に関する主要な要件がショアＡ硬度５０未満であるので、組成物をほぼ同じ硬度に揃えるように調整した。硬度がさらに高くなると、運転中にインナーライナーに引き裂きが生じる。相対架橋度が１０、４０および９０％（ｔ_１０、ｔ_４０、ｔ_９０）になるまでの反応時間を、ＤＩＮ５３５２９のロータレス加硫試験機による加硫過程監視法によって確定もしくは測定した。さらに、組成物のムーニー粘度を、１００℃においてせん断形ディスク粘度計を用いてＤＩＮ５３５２３に従って測定した。試験片は、１６０℃で圧力をかけて１５分間加硫することによってすべての組成物から作製した。ゴム工業にとって代表的な表２に列挙される材料特性を、これらの試験片を用いて測定した。試験片に関する試験について、以下の試験方法を用いた。
・ ＤＩＮ５３５０４による室温における引張強さ
・ ＤＩＮ５３５０４による室温における破断時の伸び
・ ＤＩＮ５３５０４による室温における１００、２００および３００％伸び時の応力値
・ ＤＩＮ５３５０４による引張試験において測定される破壊エネルギー密度。この破壊エネルギー密度は、試験片の容積に対する、破壊までに要した仕事である
・ ＤＩＮ５３５０５による室温におけるショアＡ硬度
・ ＤＩＮ５３５１２による室温におけるレジリエンス
・ ＤＩＮ５３５３６による７０℃空気温度における空気透過性
・ １３６％伸びおよび室温におけるモンサント（Ｍｏｎｓａｎｔｏ）疲労試験（疲労破壊試験機）
・ ＤＩＮ５３５２２による室温における亀裂パターンおよび亀裂成長に関するデマチャ（Ｄｅ Ｍａｔｔｉａ）試験

表は、薄片化タルクと特殊なカーボンブラックとの組み合わせ（組成物４（Ｉ））によってのみ、その加硫ゴムが高い気密性（空気透過性＜４．５・１０^−１７ｍ^２／（Ｐａ・ｓ））を有する組成物であって、同時に耐疲労性が添加剤の効果を遥かに超えて予期し得なかった程度まで増大する組成物を得ることが可能であることを示している。亀裂および亀裂成長も同様に非常に低いレベルにある。特に、モンサント疲労試験機によって測定される繰り返し伸びの場合の耐疲労性が著しく改善されている。本発明によるタルクとカーボンブラックとの組み合わせを含まない組成物２および３においては、このような高い耐疲労性は達成されない。

Claims (6)

1. ―４０〜１００ｐｈｒ（全ゴム質量の１００重量部に対する重量部）の少なくとも１種類のハロブチルゴムと、
   ―最大６０ｐｈｒまでの少なくとも１種類の別のゴムであって、ブチルゴム、ポリブタジエン、スチレン−ブタジエン共重合体、３，４−ポリイソプレン、シス−１，４−ポリイソプレン、天然ゴム、スチレン−イソプレン共重合体およびスチレン−イソプレン−ブタジエン三元重合体からなる群から選択されるゴムと、
   ―５〜７０ｐｈｒの少なくとも１種類の薄片化されたタルクであって、ＤＩＮ６６１３１によるＢＥＴ表面積が１０〜４０ｍ^２／ｇであり、レーザー回折法によって測定される平均粒子径（Ｄ_５０）が４〜８μｍであり、扁平指数が３〜１５であるタルクと、
   ―１０〜１００ｐｈｒの少なくとも１種類のカーボンブラックであって、ＡＳＴＭ−Ｄ３７６５によるＣＴＡＢ表面積が１０〜２５ｍ^２／ｇであり、ＡＳＴＭ−Ｄ２４１４によるＤＢＰ数が５０〜１６０ｍＬ／１００ｇであるカーボンブラックと、
   を含むゴム組成物。
2. 前記ゴム組成物が車両の空気タイヤのインナーライナー用である請求項１に記載のゴム組成物。
3. 前記ゴム組成物が１０〜４０ｐｈｒの前記薄片化されたタルクを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のゴム組成物。
4. 前記ゴム組成物が３０〜６０ｐｈｒの前記カーボンブラックを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のゴム組成物。
5. 前記カーボンブラックのＡＳＴＭ−Ｄ３７６５によるＣＴＡＢ表面積が１４〜２４ｍ^２／ｇであり、ＡＳＴＭ−Ｄ２４１４によるＤＢＰ数が７０〜９０ｍＬ／１００ｇであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のゴム組成物。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のゴム組成物に基づくインナーライナーを含む車両の空気タイヤ。