JP5160675B1 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】インナーライナーとそれに隣接するタイヤ部材の接着性を高め耐空気透過性を改善し、軽量化により転がり抵抗を低減した空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】空気入りタイヤ１のインナーライナー９は、スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体をポリマー成分中に６０質量％〜９９．９質量％含み、該ポリマー成分１００質量部に対し、有機化合物をインターカレートした層状粘土鉱物を０．１〜５０質量部含む、熱可塑性エラストマー組成物よりなる第１層と、スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体およびスチレン−イソブチレンジブロック共重合体の少なくともいずれかを含む熱可塑性エラストマー組成物の第２層とからなるポリマー積層体で構成され、第２層がカーカスプライ６と接するように配置されており、かつインナーライナー９はクラウン中央位置Ｐｃにおける厚さＧｃよりもショルダー位置Ｐｅの厚さＧｅが厚い。
【選択図】図１

Description

本発明はタイヤ内面に熱可塑性エラストマー組成物の複数層で構成されたインナーライナーを備えた空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤのインナーライナーはタイヤの内側に配置され、空気入りタイヤ内部から外部への空気の漏れを低減してタイヤ内圧を一定に維持する機能を有する。このような機能を有する材料としてブチル系ゴムなどの気体透過性の低いゴム組成物が使用されている。一方、タイヤの軽量化を図るために、前記ブチル系ゴム組成物にかえて熱可塑性樹脂を含む材料からなるフィルムが使用される場合がある。

一般にインナーライナーは、タイヤ使用時に、そのショルダー部近傍に大きなせん断歪が作用する。そこで熱可塑性樹脂を含む材料をインナーライナーとして使用した場合、このせん断歪みによって、インナーライナーとカーカスプライの接着界面で剥離が発生しやすくなり、タイヤの空気漏れが発生するという問題があった。

従来から空気入りタイヤにおいて低燃費化の課題があり、そのためにタイヤを軽量化することで転がり抵抗を軽減する方法が採用されている。そのためインナーライナーに熱可塑性エラストマーを用いる技術も提案されているが、ブチル系ゴムのインナーライナーよりも厚さを薄くすると耐空気透過性と軽量化の両立が困難である。また厚さを薄くすることでインナーライナーの強度は低下し、加硫工程時のブラダーの熱と圧力でインナーライナーが破壊または変形する問題があった。

特許文献１には、インナーライナー層とゴム層の接着性を改善するための積層体が開示されている。これはインナーライナー層の両側に接着層を設けることで、インナーライナー層の重ね合わせ部において接着層どうしが接触するようになり、加熱によって強固に接着されるので、空気圧保持性を向上させている。しかし、このインナーライナー層の重ね合わせのための接着層は、加硫工程においてブラダーと加熱状態で接触することになり、ブラダーに粘着するという問題がある。

特許文献２は、空気透過性の良好なナイロン樹脂とブチルゴムを動的架橋により混合物を作成し、厚み１００μｍのインナーライナー層を作製している。しかしナイロン樹脂は室温では硬くタイヤ用インナーライナーとしては不向きである。また、この動的架橋による混合物だけではゴム層との加硫接着はしないため、インナーライナー層とは別に加硫用接着層を必要とするため、インナーライナー部材としては構造が複雑で工程が多くなり、生産性の観点から不利である。

特許文献３は、ショルダー部における厚さをタイヤクラウン部における厚さよりも大きく設計することにより、低温耐久性の向上を実現している。しかしながら厚さ寸法を大きくすることは重量の増加となり、低燃費および製造コストの観点から好ましくない。

特開平９−１９９８７号公報 特許第２９９９１８８号公報 特開２００５−３４３３７９号公報

本発明はインナーライナーを備えた空気入りタイヤにおいて、該インナーライナーの層を薄く維持し、隣接するタイヤ部材の接着性を高めるとともに、耐空気透過性、高温での引張特性および屈曲疲労特性を向上し、さらにタイヤの軽量化により転がり抵抗を低減した空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明は、一対のビード部の間に装架されたカーカスプライのタイヤ内側にインナーライナーを備えた空気入りタイヤであって、前記インナーライナーは、スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体をポリマー成分中に６０質量％〜９９．９質量％含み、該ポリマー成分１００質量部に対し、有機化合物をインターカレートした層状粘土鉱物を０．１〜５０質量部含む、熱可塑性エラストマー組成物よりなる第１層と、スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体およびスチレン−イソブチレンジブロック共重合体の少なくともいずれかを含む熱可塑性エラストマー組成物の第２層とからなるポリマー積層体で構成され、前記第２層がカーカスプライと接するように配置されており、かつ前記インナーライナーはクラウン中央位置Ｐｃにおける厚さＧｃよりもショルダー位置Ｐｅの厚さＧｅが厚いことを特徴とする空気入りタイヤである。

本発明の他の実施形態は、タイヤ子午断面において、前記カーカスプライとインナーライナーの境界線に対してトレッド部の接地端Ｔｅからタイヤ内径方向に法線Ｌを引き前記境界線との交点をショルダー位置Ｐｅとし、前記カーカスプライとインナーライナーの境界線とタイヤ中心線ＣＬとの交点をクラウン中心位置Ｐｃとし、さらに前記ショルダー位置Ｐｅからクラウン中心位置Ｐｃまでのインナーライナーの輪郭線に沿った距離をショルダー距離Ｗｃとしたとき、前記インナーライナーの肉厚部は、前記ショルダー位置Ｐｅからクラウン中心位置Ｐｃ側に、前記ショルダー距離Ｗｃの少なくとも１０％の幅を有する領域に形成されている記載の空気入りタイヤである。

前記インナーライナーの肉厚部は、前記ショルダー位置Ｐｅからクラウン中心位置Ｐｃ側に、前記ショルダー幅Ｗｃの少なくとも５０％以下の幅を有する領域に形成されていることが好ましい。

また、前記インナーライナーの前記ショルダー位置Ｐｅからタイヤ最大幅位置Ｐｓまでのインナーライナーの輪郭線に沿った距離をサイド距離Ｗｓとしたとき、前記インナーライナーの肉厚部は、前記ショルダー位置Ｐｅから前記最大幅位置Ｐｓ側に、前記サイド距離Ｗｓの少なくとも２０％の幅を有する領域に形成されていることが好ましい。

さらに前記インナーライナーの肉厚部は、前記ショルダー位置Ｐｅから前記最大幅位置Ｐｓ側に、前記最大幅距離Ｗｓの１００％以下の幅を有する領域に形成されていることが好ましい。

また本発明の空気入りタイヤにおいて、前記インナーライナーは、クラウン中央位置Ｐｃにおける厚さＧｃに対し、ショルダー位置Ｐｅの厚さＧｅは１６０％〜３００％であることが好ましい。

本発明においてインナーライナーに用いられる前記スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体はスチレン成分含有量が１０〜３０質量％であり、重量平均分子量が５０，０００〜４００，０００であることが好ましい。また前記スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体は、スチレン成分含有量が１０〜３０質量％であり、重量平均分子量が１００，０００〜２９０，０００であることが好ましい。さらに前記スチレン−イソブチレンジブロック共重合体の分子鎖は直鎖状であり、スチレン成分含有量が１０〜３５質量％であり、重量平均分子量が４０，０００〜１２０，０００であることが好ましい。

本発明のタイヤは、有機化合物をインターカレートした層状粘土鉱物を配合した熱可塑性エラストマー組成物をインナーライナーに用いるとともに、インナーライナーの厚さをタイヤ断面においてタイヤ最大幅位置からクラウン中央位置の領域を特定範囲に調整することで、インナーライナーの全体の層厚さを薄くして軽量化による転がり抵抗の軽減を図り、さらにタイヤショルダー部に肉厚部を形成したことにより耐空気透過性を維持しながら屈曲疲労性を改善することができる。

本発明の空気入りタイヤの右半分の概略断面図である。 図１のトレッド部の拡大概略断面図である。

本発明は、タイヤ内側にインナーライナーを備えた空気入りタイヤであって、前記インナーライナーは、少なくとも２層のポリマー積層体で形成される。第１層はスチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体（ＳＩＢＳ）からなる。第２層はスチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体（ＳＩＳ）およびスチレン−イソブチレンジブロック共重合体（ＳＩＢ）の少なくともいずれかを含む。そして、前記第２層がカーカスプライのゴム層と接するように配置されており、かつ前記インナーライナーはクラウン中央位置Ｐｃにおける厚さＧｃよりもショルダー位置Ｐｅの厚さＧｅが厚く形成されている。

本発明の空気入りタイヤの実施形態を図に基づき説明する。図１は、空気入りタイヤの右半分の概略断面図であり、図２はそのトレッド部の拡大概略断面図である。図において空気入りタイヤ１は、トレッド部２と、該トレッド部両端からトロイド形状を形成するようにサイドウォール部３とビード部４とを有している。さらに、ビード部４にはビードコア５が埋設される。また、一方のビード部４から他方のビード部に亘って設けられ、両端をビードコア５のまわりに折り返して係止されるカーカスプライ６と、該カーカスプライ６のクラウン部外側には、少なくとも２枚のプライよりなるベルト層７とが配置されている。

前記ベルト層７は、一般にスチールコードまたはアラミド繊維等のコードよりなるプライの少なくとも２枚をタイヤ周方向に対して、コードが通常５〜３０°の角度になるようにプライ間で相互に交差するように配置される。なおベルト層の両端外側には、トッピングゴム層を設けてベルト層両端の剥離を軽減することができる。またカーカスプライはポリエステル、ナイロン、アラミド等の有機繊維コードがタイヤ周方向にほぼ９０°に配列されており、カーカスプライとその折り返し部に囲まれる領域には、ビードコア５の上端からサイドウォール方向に延びるビードエーペックス８が配置される。また前記カーカスプライ６のタイヤ半径方向内側には一方のビード部４から他方のビード部４に亘るインナーライナー９が配置されている。

本明細書においてインナーライナー９に関連する位置、距離および幅を次のように定義する。

＜ショルダー位置Ｐｅ＞
タイヤ子午断面において、前記カーカスプライ６とインナーライナー９の境界線に対してトレッド部の接地端Ｔｅからタイヤ内径方向に法線Ｌを引き前記境界線との交点をショルダー位置Ｐｅと定義する。ここでトレッド部の接地端Ｔｅは、トレッド部の外側輪郭線を延長した線と、ショルダー部の外側輪郭線を延長した交点として定義される。

＜クラウン中心位置Ｐｃ＞
カーカスプライとインナーライナーの境界線とタイヤ中心線ＣＬとの交点をクラウン中心位置Ｐｃとする。

＜最大幅位置Ｐｓ＞
タイヤに規定内圧を充填し標準リムを装着したときの外側輪郭線の最大幅位置Ｌｅをとおるタイヤ回転軸に平行な線とカーカスプライ６とインナーライナー９の境界線との交点を最大幅位置Ｐｓとする。

＜ショルダー距離Ｗｃ＞
前記ショルダー位置Ｐｅからクラウン中心位置Ｐｃまでのインナーライナー９の輪郭線に沿った距離をショルダー距離Ｗｃとする。

＜サイド距離Ｗｓ＞
前記ショルダー位置Ｐｅからタイヤ最大幅位置Ｐｓまでのインナーライナー９の輪郭線に沿った距離をサイド距離Ｗｓとする。

＜インナーライナー厚さ＞
インナーライナー９のクラウン中心位置Ｐｃの厚さをＧｃ、ショルダー位置Ｐｅにおける厚さをＧｅ、最大幅位置Ｐｓにおける厚さをＧｓとする。

前記インナーライナー９の肉厚部は、前記ショルダー位置Ｐｅからクラウン中心位置Ｐｃ側に、前記ショルダー距離Ｗｃの少なくとも１０％の幅を有する領域に形成されていることが望ましい。一方、肉厚部は前記ショルダー距離Ｗｃの１００％以下の幅を有する領域に形成することが好ましい。さらに肉厚部はショルダー距離Ｗｃの１０％〜５０％の範囲がより好ましい。

前記インナーライナー９の肉厚部は、前記ショルダー位置Ｐｅから前記最大幅位置Ｐｓ側に、前記サイド距離Ｗｓの少なくとも２０％の幅を有し、１００％以下の幅の領域に形成されていることが好ましい。肉厚部がショルダー位置Ｐｅからサイド距離Ｗｓの２０％〜１００％の範囲に設定することで、タイヤ走行時に屈曲変形の激しいショルダー部の変形を抑制するとともに、この領域の応力緩和を効果的に達成することができる。さらに、前記肉厚部はショルダー位置Ｐｅからサイド距離Ｗｓの２０％〜８０％の範囲がより好ましい。

本発明において前記インナーライナーは、クラウン中央位置Ｐｃにおける厚さＧｃに対し、肉厚部の厚さ、即ち、ショルダー位置Ｐｅの厚さＧｅは１６０％〜３００％であり、最大幅位置Ｐｓの厚さＧｓに対し、ショルダー位置Ｐｅの厚さＧｅは１１０％〜３５０％であることが望ましい。ショルダー位置Ｐｅの厚さＧｅが１６０％未満の場合は、ショルダー部の屈曲変形およびせん断変形の抑制が十分でなく、また３００％を超えるとインナーライナーの軽量化の効果は十分期待できない。クラウン中央位置Ｐｃにおける厚さＧｃに対し、ショルダー位置Ｐｅの厚さＧｅは、より好ましくは２００％〜３００％である。

なお、肉厚部は、ショルダー位置Ｐｅを中心に、クラウン中央位置Ｐｃ方向と、最大幅位置Ｐｓ方向に厚さを漸減する構成とすることが好ましい。インナーライナーの肉厚部を上述のように形成することで、タイヤ走行時における、この領域での繰り返し変形に伴う屈曲変形およびせん断変形が生じても、その応力を緩和することができ、インナーライナーのクラックの発生を防止することができる。

第１層の肉厚部を除く領域の平均厚さは、０．０５〜１．０ｍｍ、好ましくは０．１〜０．７ｍｍであることが望ましい。第１層の厚さが０．０５ｍｍ未満であると、ポリマー積層体をインナーライナーに適用した生タイヤの加硫時に、第１層がプレス圧力で破れてしまい、得られたタイヤにおいてエアーリーク現象が生じる虞がある。一方、第１層の厚さが１．０ｍｍを超えるとタイヤ重量が増加し低燃費性能が低下する。

第１層はＳＩＢＳを押出成形、カレンダー成形などの熱可塑性樹脂または熱可塑性エラストマーをフィルム化する通常の方法によってフィルム化して得ることができる。

なお本発明においてショルダー部に形成される肉厚部は、インナーライナーの第１層および第２層の少なくともいずれかの厚さが、ショルダー部において厚くなるように調整するほか、ショルダー部に第３層を積層して肉厚部を形成することもできる。

＜ポリマー積層体＞
本発明のインナーライナーに用いられるポリマー積層体は、スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体（以下、「ＳＩＢＳ」ともいう。）を含む厚さ０．０５ｍｍ〜１．０ｍｍの第１層と、スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体（ＳＩＳ）およびスチレン−イソブチレンジブロック共重合体（ＳＩＢ）の少なくともいずれかを含む第２層とからなり、前記第２層の厚さが０．０１ｍｍ〜０．３ｍｍである。

＜第１層＞
第１層は、ポリマー成分として、スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体をポリマー成分中に６０質量％〜９９．９質量％を含む熱可塑性エラストマー組成物であり、前記ポリマー成分１００質量部に対し、有機化合物をインターカレートした層状粘土鉱物を０．１〜５０質量部含んでいる。

本発明において、第１層は、スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体（ＳＩＢＳ）を含む。ＳＩＢＳのイソブチレンブロック由来により、ＳＩＢＳからなるポリマーフィルムは優れた耐空気透過性を有する。したがって、ＳＩＢＳからなるポリマーフィルムをインナーライナーに用いた場合、耐空気透過性に優れた空気入りタイヤを得ることができる。さらに、ＳＩＢＳは芳香族以外の分子構造が完全飽和であることにより、劣化硬化が抑制され優れた耐久性を有する。

ＳＩＢＳの分子量は、流動性、成形工程、ゴム弾性などの観点から、ＧＰＣ測定による重量平均分子量が５０，０００〜４００，０００であることが好ましい。重量平均分子量が５０，０００未満であると引張強度、引張伸びが低下するおそれがあり、４００，０００を超えると押出加工性が悪くなる可能性がある。ＳＩＢＳは耐空気透過性と屈曲疲労性を向上する観点から、ＳＩＢＳ中のスチレン成分の含有量は１０〜３０質量％、好ましくは１４〜２３質量％である。

該ＳＩＢＳは、その共重合体における各ブロックの重合度は、イソブチレンが１０，０００〜１５０，０００程度、またスチレンが５，０００〜３０，０００程度であることが好ましい。

ＳＩＢＳは、一般的なビニル系化合物のリビングカチオン重合法により得ることができ。例えば、特開昭６２−４８７０４号公報および特開昭６４−６２３０８号公報には、イソブチレンと他のビニル化合物とのリビングカチオン重合が可能であり、ビニル化合物にイソブチレンと他の化合物を用いることでポリイソブチレン系のブロック共重合体を製造できることが開示されている。

第１層に含まれるポリマー成分として、スチレン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ゴム成分、熱可塑性樹脂を含むことができ、これらの成分はポリマー成分中０．０１質量％〜６０質量％の範囲である。

＜有機化処理層状粘土鉱物＞
本発明において第１層には、ポリマー成分１００質量部に対して、有機化合物をインターカレートした層状粘土鉱物（以下、「有機化処理層状粘土鉱物」ともいう。）を０．１〜５０質量部混合されている。有機化処理層状粘土鉱物は、有機化合物が層状粘土鉱物の層間にインターカレートすることにより、層間が広がり、ポリマーへの分散性が向上する。

層状粘土鉱物は層状珪酸塩鉱物の一種で、結晶構造は珪酸四面体層−アルミナ八面体層−珪酸四面体層の３層が積み重なっており、その単位層は厚さ約１０Å（１ｎｍ）、広がり０．１〜１μｍという極めて薄い板状になっている。

層状粘土鉱物の代表としてモンモリロナイトが挙げられる。モンモリロナイトは結晶構造中のアルミナ八面体層の中心原子であるＡｌの一部がＭｇに置換されることで陽電荷不足となり、各結晶層自体は負に帯電しているが、結晶層間にＮａ+、Ｋ+、Ｃａ2+、Ｍｇ2+などの陽イオンを挟むことで電荷不足を中和し安定状態となる。そのため、モンモリロナイトは結晶層が何層も重なり合った状態で存在している。

モンモリロナイトの板状結晶層表面に水が接触すると、層間の交換性陽イオンに水分子が水和し層間が膨張する。また、モンモリロナイトの陽イオン交換性を利用して層間に有機化合物をインターカレートすることで、層間が広がり、有機溶媒やポリマーへの分散性が向上する。

層状粘土鉱物としては、例えば、モンモリロナイト（特にナトリウムモンモリロナイト、マグネシウムモンモリロナイトおよびカルシウムモンモリロナイト）、ベントナイト、カオリナイト、ノンライト、バイデライト、ボルコンスコイト、ヘクトライト、サポナイト、サウコナイト、ソボカイト、スティブンサイト、スビンフォルダイト、バーミキュライトなどのスメクタイト系粘土などといったフィロシリケート類、イライトおよびイライト／スメクタイトの混合物（レクトライト、タロソバイト、レディカイトおよび前記粘土化合物とイライトとの混合物）などの雲母鉱物類またはアタパルジャイトおよびセピオライトハイドロタルサイト系層状化合物などが挙げられる。なかでもスメクタイト系粘土が好ましく、特にモンモリロナイト系粘土が好ましい。また、スメクタイト系粘土鉱物を含むベントナイトを用いても良い。これら層状粘土鉱物は一般には天然鉱物を採取して所定の精製操作を経て得られる。これらの合成粘土は区別なく使用できる。

インターカラントとして使用される有機化合物としては、イオン化しやすい極性基を分子内に有する有機化合物が挙げられる。極性基を有する有機化合物は、スメクタイト系粘土鉱物の酸素イオンなど負イオンで覆われた層の表面との間で強い相互作用を起こし、層状粘土鉱物の層間へ入り込み（インターカレート）、層間を押し広げて膨張させるものと考えられている。

有機化合物としては、炭素原子を６個以上有するアルキル基を有し、末端にイオン化する極性基を有するものが好ましい。たとえば、ヒドロキシル基またはカルボキシル基を有するものや、アルデヒド類、アミン類、アミド類または４級アンモニウム塩が挙げられる。

ヒドロキシル基を有する有機化合物としては、オクチルアルコール、ノニルアルコールなどの脂肪族アルコール、アルキル基が置換した芳香族アルコールなどのアルコール類のほか、フェノール類などが挙げられる。

カルボキシル基を有する有機化合物としては、ステアリン酸、パルチミン酸、ラウリン酸などの直鎖状脂肪族、オレイン酸などの直鎖状アルケン酸、リノールエライジン酸などのジエン酸、トリエン酸などのポリ不飽和脂肪族酸などが挙げられる。

アルデヒド類としてはヘキシルアルデヒドなどが挙げられる。
アミン類またはアミド類としては、１以上のアミンまたはアミドを有する極性有機化合物、たとえばアルキルアミン、アミノシクロアルカンおよびアミノシクロアルカン置換体、環状脂肪族ジアミン、脂肪族アミン、アルキル芳香族アミン、アルキルジアリールアミン、脂肪族アミドなどが挙げられ、一級、二級、および／または三級アミンまたはアミドが含まれる。中でも、アルキルアミン、脂肪族アミン、アルキル芳香族アミン、アルキルジアリールアミンが好ましい。上記有機化合物は単独または２種以上を混合して使用できる。

好ましいアミン類としては、１−ヘキシルアミン、１−ヘプチルアミン、１−オクチルアミン、１−ノミルアミン、１−ドデシルアミン、１−ヘキサデシルアミン、１−オクタデシルアミン、オレイルアミンなどの一級アミン、ジ−ｎ−ドデシルアミン、ジ−ｎ−ヘキサデシルアミン、ジ−ｎ−オクタデシルアミンなどの二級アミン、ジメチル−ｎ−オクチルアミン、ジメチル−ｎ−デシルアミン、ジメチル−ｎ−テトラデシルアミン、ジメチル−ｎ−ヘキサデシルアミン、ジメチル−ｎ−オクタデシルアミン、ジメチルオレイルアミンなどの三級アミン、ジ−ｎ−デシルメチルアミンジココアルキルメチルアミン、トリ−ｎ−オクチルアミン、トリ−ｎ−デシルアミン、トリ−ｎ−ヘキサデシルアミンなどの脂肪族アミンが挙げられる。

好ましいアミド類としては、ヘキシルアミド、ヘプチルアミド、オクチルアミド、ノニルアミド、ラウラミド、ミリスタミド、パルミタミド、ステラミド、パルミアミド、オレアミド、リノレアミドなどが挙げられる。

また、極性基を有する有機化合物としてニトリル基またはラクタム基を有するもの、ピリジン類、エステル類、界面活性剤類、エーテル類などを使用することもできる。

４級アンモニウム塩としては、たとえばジメチルジステアリルアンモニウム塩、トリメチルステアリルアンモニウム塩、ジメチルジオクタデシルアンモニウム、ジメチルベンジルオクタデシルアンモニウム、トリメチルオクタデシルアンモニウムなどが挙げられる。

層状粘土鉱物に有機化合物をインターカレートする方法としては、公知の方法を採用することができる。たとえばモンモリロナイト系粘土鉱物と有機化合物とを接触させるために、予め層状粘土鉱物にその質量の約２０倍程度の水を含ませて、その後有機化合物とモンモリロナイト系粘土鉱物とを接触させて有機化処理粘土鉱物を得る方法がある。有機化処理層状粘土鉱物における有機化合物の陽イオン交換量は、５０〜２００ｍｅｇ／１００ｇが好ましい。

有機化処理層状粘土鉱物の配合量は、ポリマー成分１００質量部に対して０．１〜５０質量部であり、さらに０．５〜３０質量部が好ましい。有機化処理層状粘土鉱物の配合量が０．１質量部未満であると、第１層の耐空気透過性および高温時の引張特性が低下する。また、有機化処理層状粘土鉱物の配合量が５０質量部を超えると、第１層の硬度が大きくなりすぎて屈曲疲労性が低下する。

＜第２層＞
本発明において、第２層はスチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体（ＳＩＳ）を含むＳＩＳ層およびスチレン−イソブチレンジブロック共重合体（ＳＩＢ）を含むＳＩＢ層の少なくともいずれかを有している。

スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体（ＳＩＳ）のイソプレンブロックはソフトセグメントであるため、ＳＩＳからなるポリマーフィルムはゴム成分と加硫接着しやすく、カーカスプライのゴム層との接着性が向上し、耐久性に優れた空気入りタイヤを得ることができる。

前記ＳＩＳの分子量はゴム弾性および成形性の観点から、ＧＰＣ測定による重量平均分子量が１００，０００〜２９０，０００であることが好ましい。重量平均分子量が１００，０００未満であると引張強度が低下するおそれがあり、２９０，０００を超えると押出加工性が悪くなるため好ましくない。ＳＩＳ中のスチレン成分の含有量は、粘着性、接着性およびゴム弾性の観点から１０〜３０質量％であることが好ましい。

本発明において、ＳＩＳにおける、各ブロックの重合度は、ゴム弾性と取り扱いの観点からイソプレンでは５００〜５，０００程度、またスチレンでは５０〜１，５００程度であることが好ましい。

スチレン−イソブチレンジブロック共重合体（ＳＩＢ）のイソブチレンブロックはソフトセグメントであるため、ＳＩＢからなるポリマーフィルムはゴム成分と加硫接着しやすく、たとえばカーカスやインスレーションを形成する隣接ゴムとの接着性が向上し、屈曲疲労性に優れた空気入りタイヤを得ることができる。

ＳＩＢは、分子鎖が直鎖状のものを用いることがゴム弾性および接着性の観点から好ましい。ＳＩＢの分子量は、ゴム弾性および成形性の観点から、ＧＰＣ測定による重量平均分子量が４０，０００〜１２０，０００であることが好ましい。重量平均分子量が４０，０００未満であると引張強度が低下するおそれがあり、１２０，０００を超えると押出加工性が悪くなるおそれがある。

ＳＩＢ中のスチレン成分の含有量は、粘着性、接着性およびゴム弾性の観点から１０〜３５質量％であることが好ましい。本発明において、ＳＩＢにおける、各ブロックの重合度は、ゴム弾性と取り扱いの観点からイソブチレンでは３００〜３，０００程度、またスチレンでは１０〜１，５００程度であることが好ましい。

前記ＳＩＳ層およびＳＩＢ層は、ＳＩＢを押出成形、カレンダー成形といった熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマーをフィルム化する通常の方法によってフィルム化して得ることができる。

第２層の肉厚部を除く平均厚さは、０．０１ｍｍ〜０．３ｍｍであることが望ましい。ここで第２層の厚さとは、第２層がＳＩＳ層のみからなる場合は該ＳＩＳ層の厚さを、第２層がＳＩＢ層のみからなる場合は該ＳＩＢ層の厚さを、第２層がＳＩＳ層およびＳＩＢ層の２層からなる場合は、該ＳＩＳ層および該ＳＩＢ層の合計の厚さを意味する。第２層の厚さが０．０１ｍｍ未満であると、ポリマー積層体をインナーライナーに適用した生タイヤの加硫時に、第２層がプレス圧力で破れてしまい、加硫接着力が低下するおそれがある。一方、第２層の厚さが０．３ｍｍを超えるとタイヤ重量が増加し低燃費性能が低下する。第２層の厚さは、さらに０．０５〜０．２ｍｍであることが好ましい。

＜ポリマー積層体の製造方法＞
ポリマー積層体は、ＳＩＢＳと、ＳＩＳおよびＳＩＢの少なくともいずれかを、ラミネート押出や共押出などの積層押出をして得ることができ、得られたポリマー積層体をインナーライナーとして使用できる。

＜空気入りタイヤの製造方法＞
本発明の空気入りタイヤは、従来の製造方法を採用できる。前記ポリマー積層体を空気入りタイヤ１の生タイヤのインナーライナーに適用して他の部材とともに成形する。これを従来の方法により生タイヤを金型に投入して加硫することで製造できる。ポリマー積層体を生タイヤに配置する際は、ポリマー積層体の第２層であるＳＩＳ層またはＳＩＢ層が、カーカスプライ６に接するようにタイヤ半径方向外側に向けて配置する。このように配置すると、タイヤ加硫工程において、ＳＩＳ層またはＳＩＢ層とカーカスとの接着強度を高めることができる。得られた空気入りタイヤは、インナーライナーとカーカスプライのゴム層とが良好に接着しているため、優れた耐空気透過性および屈曲疲労性を向上することができる。

なお、インナーライナーの厚さをショルダー位置Ｐｅの厚さＧｅとクラウン中心位置Ｐｃの厚さＧｃ、最大幅位置Ｐｓの厚さＧｓで調整するには、例えば、ポリマーシートの押し出し口にプロファイルをつけて、ショルダー位置近傍の厚さＧｅを所定の厚さにした一体物のシートを作成して、これをインナーライナーとしてタイヤ内面に配置する。

本発明の空気入りタイヤに用いられるカーカスプライのゴム層の配合は、一般に用いられるゴム成分、例えば、天然ゴム、ポリイソプレン、スチレンーブタジエンゴム、ポリブタジエンゴムなどに、カーボンブラック、シリカなどの充填剤を配合したものを用いることができる。

表１に示す仕様で、実施例および比較例の空気入りタイヤを製造して、タイヤ性能を評価した。ここで第１層および第２層に用いるＳＩＢ、ＳＩＢＳおよびＳＩＳは以下のとおり調製した。

＜ＳＩＢ＞
攪拌機付き２Ｌ反応容器に、メチルシクロヘキサン（モレキュラーシーブスで乾燥したもの）５８９ｍＬ、ｎ−ブチルクロライド（モレキュラーシーブスで乾燥したもの）６１３ｍｌ、クミルクロライド０．５５０ｇを加えた。反応容器を−７０℃に冷却した後、α−ピコリン（２−メチルピリジン）０．３５ｍＬ、イソブチレン１７９ｍＬを添加した。さらに四塩化チタン９．４ｍＬを加えて重合を開始し、−７０℃で溶液を攪拌しながら２．０時間反応させた。次に反応容器にスチレン５９ｍＬを添加し、さらに６０分間反応を続けた後、大量のメタノールを添加して反応を停止させた。反応溶液から溶剤などを除去した後に、重合体をトルエンに溶解して２回水洗した。このトルエン溶液をメタノール混合物に加えて重合体を沈殿させ、得られた重合体を６０℃で２４時間乾燥することによりスチレン−イソブチレンジブロック共重合体を得た。

スチレン成分含有量：１５質量％
重量平均分子量 ：７０，０００
＜ＳＩＢＳ＞
カネカ（株）社製の「シブスターＳＩＢＳＴＡＲ １０２（ショアＡ硬度２５、スチレン成分含有量２５質量％、重量平均分子量：１００，０００）」を用いた。

＜ＳＩＳ＞
クレイトンポリマー社製のＤ１１６１ＪＰ（スチレン成分含有量１５質量％、重量平均分子量：１５０，０００）を用いた。

＜有機化処理層状粘土鉱物＞
レオックス（Rheox）社製の「ベントン３４（BENTONE34)」を用いた。ここで層状粘土鉱物は、ヘクトライト粘土鉱物、有機化合物はジメチルジステアリルアンモニウム塩であり、有機化合物の陽イオン交換量が１００meg／１００ｇである。

＜空気入りタイヤの製造＞
上記、ＳＩＢＳ、ＳＩＳおよびＳＩＢを含む組成物を、２軸押出機（スクリュ径：φ５０ｍｍ、Ｌ／Ｄ：３０、シリンダ温度：２２０℃）にてペレット化した。その後、Ｔダイ押出機（スクリュ径：φ８０ｍｍ、Ｌ／Ｄ：５０、ダイリップ幅：５００ｍｍ、シリンダ温度：２２０℃、フィルムゲージ：０．３ｍｍ）にてインナーライナーを作製した。

空気入りタイヤは、図１に示す基本構造を有する１９５／６５Ｒ１５サイズのものに、上記ポリマー積層体をインナーライナーに用いて生タイヤを製造し、次に加硫工程において、１７０℃で２０分間プレス成型して製造した。

ここでインナーライナーのショルダー部の厚さを調整するために、ポリマーシートの押し出し口にプロファイルをつけて、ショルダー部の厚さＧｅを厚くした一体物のシートを作成して、これをインナーライナーとしてタイヤ内面に配置した。

（注１）表１において「偏肉範囲（ｗｃ／ｗｓ）（％）」は、ショルダー位置Ｐｅを中心にクラウン中心位置Ｐｃ方向に延びる距離の、Ｗｃに対する割合ｗｃ（％）と、ショルダー位置Ｐｅを中心にさ最大幅位置Ｐｓ方向に延びる距離の、Ｗｓに対する割合ｗｓ（％）を示す。
（注２）表１において、肉厚部の厚さ比（Ｇｅ／Ｇｓ）の値は、（Ｇｅ／Ｇｃ）の値と同じである。

＜性能試験＞
性能試験は、以下の方法で実施した。なお空気入りタイヤの性能に関しては、タイヤサイズが１９５／６５Ｒ１５のものを用いて以下の性能評価をおこなった。

（ａ）高温引張試験
ＪＩＳ−Ｋ−６２５１「加硫ゴムおよび熱可塑性ゴム−引張特性の求め方」に準じて、
熱可塑性シートおよび加硫ゴムシートからなる３号ダンベル型試験片を用いて１００℃の温度雰囲中で、２分間放置後、引張試験を実施し、各試験片の引張破断強度と引張破断伸びを測定した。

（ｂ）屈曲疲労試験
ＪＩＳ−Ｋ−６２６０「加硫ゴム及び熱可塑性ゴムのデマチャ屈曲亀裂試験方法」に準じて、中央に溝のある所定の試験片を作製した。熱可塑性樹脂からなるインナーライナーは、厚さ０．３ｍｍのシートをゴムに貼り付けて加硫し、所定の試験片を作製した。試験片の溝の中心に予め切り込みをいれ、繰り返し屈曲変形を与え、亀裂成長を測定した。

雰囲気温度が３０℃、歪３０％、周期５Ｈｚで、７０万回、１４０万回、２１０万回時に亀裂長さを測定し、亀裂が1ｍｍ成長するのに要した繰り返し回数を算出した。単位は回数×１０⁴／ｍｍで数値が大きい方が、亀裂が成長しにくく良好といえる。

（ｃ）空気透過性試験
ＡＳＴＭ−Ｄ−１４３４−７５Ｍ法にしたがい、熱可塑性樹脂シート及び加硫ゴムシートの空気透過量を測定した。数値は１０以下、特に５以下が最も空気透過量は少ないく、空気バリア性が良いことを示す。

（ｄ）転がり抵抗性
（株）神戸製鋼所製の転がり抵抗試験機を用い、タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５のスチールラジアルタイヤをＪＩＳ機アクリム１５かける６ＪＪに組み付け、荷重３．４ｋＮ、空気圧２３０ｋＰａ、速度８０ｋｍ／時間の条件下で、室温（３８℃）で走行させて、転がり抵抗を測定した。そして下記計算式により、比較例１を基準として、各実施例、比較例の転がり抵抗変化率（％）を指数で表示した。なお、転がり抵抗変化率が小さいほど、転がり抵抗が低減されていることを示す。つまり値がマイナスの値として大きいほうが好ましい。

（転がり抵抗変化率）＝（各実施例の転がり抵抗−比較例１の転がり抵抗）÷（比較例１の転がり抵抗）×１００
（ｅ）静的空気低下率
サイズが１９５／６５Ｒ１５空気入りタイヤをＪＩＳ規格リム１５×６ＪＪに組み付けて、初期空気圧３００ＫＰａを封入し、９０日間室温で放置し空気圧の低下率を算出して、静的空気低下率の値とした。

＜総合評価＞
総合評価は、以下の方法にしたがって行なった。

上記（ｃ）〜（ｅ）の各性能評価がすべて比較例１より優れ、（ｂ）の値が５０００回×１０⁴／ｍｍを超えるものを「Ａ」評価とした。

上記（ｃ）〜（ｅ）の各性能評価がすべて比較例１より優れ、（ｂ）の値が４０００〜５０００回×１０⁴／ｍｍを超えるものを「Ｂ」評価とした。

＜比較例１〜４、実施例１〜９＞
比較例１は、第１層にＳＩＢＳの８０質量部とＮＲの２０質量部（表１では括弧で混合量を記載している）を混合した組成物を用いている。比較例１〜比較例３は、いずれも有機化処理の層状粘土鉱物を配合していない例であり、比較例４は有機化処理の層状粘土鉱物を８０質量部配合した例である。

比較例１〜４は、インナーライナーの層厚さが厚いにも関らず空気透過量が多く、静的空気低下率も低い。また転がり抵抗変化率も低い値となっている。

実施例１〜９は、肉厚部を有する比較例２〜４と較べ、屈曲疲労性に優れ、空気透過量が少なく、転がり抵抗変化率および静的空気低下率の性能において優れている。比較例１は、屈曲疲労性に優れているが空気透過量が多くなっている。

本発明のインナーライナーを備えた空気入りタイヤは、乗用車用空気入りタイヤのほか、トラック・バス用、重機用等のインナーライナーを備えた空気入りタイヤにも広く採用することができる。

１ 空気入りタイヤ、２ トレッド部、３ サイドウォール部、４ ビード部、５ ビードコア、６ カーカスプライ、７ ベルト層、８ ビードエーペックス、９ インナーライナー、Ｐｅ ショルダー位置、Ｐｃ クラウン中央位置、Ｐｓ タイヤ最大幅位置、Ｔｅ トレッド端。

Claims (8)

1. 一対のビード部の間に装架されたカーカスプライのタイヤ内側にインナーライナーを備えた空気入りタイヤであって、
   前記インナーライナーは、スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体をポリマー成分中に６０質量％〜９９．９質量％含み、該ポリマー成分１００質量部に対し、有機化合物をインターカレートした層状粘土鉱物を０．１〜５０質量部含む、熱可塑性エラストマー組成物よりなる第１層と、スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体およびスチレン−イソブチレンジブロック共重合体の少なくともいずれかを含む熱可塑性エラストマー組成物の第２層とからなるポリマー積層体で構成され、
   前記第２層がカーカスプライと接するように配置されており、
   かつ前記インナーライナーはクラウン中央位置Ｐｃにおける厚さＧｃに対し、ショルダー位置Ｐｅの厚さＧｅが１６０％〜３００％であり、タイヤ最大幅位置Ｐｓにおける厚さＧｓに対し、ショルダー位置Ｐｅの厚さＧｅが１１０％〜３５０％である
   ことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. タイヤ子午断面において、前記カーカスプライとインナーライナーの境界線に対してトレッド部の接地端Ｔｅからタイヤ内径方向に法線Ｌを引き前記境界線との交点をショルダー位置Ｐｅとし、前記カーカスプライとインナーライナーの境界線とタイヤ中心線ＣＬとの交点をクラウン中心位置Ｐｃとし、さらに前記ショルダー位置Ｐｅからクラウン中心位置Ｐｃまでのインナーライナーの輪郭線に沿った距離をショルダー距離Ｗｃとしたとき、
   前記インナーライナーの肉厚部は、前記ショルダー位置Ｐｅからクラウン中心位置Ｐｃ側に、前記ショルダー距離Ｗｃの少なくとも１０％の幅を有する領域に形成されている請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記インナーライナーの肉厚部は、前記ショルダー位置Ｐｅからクラウン中心位置Ｐｃ側に、前記ショルダー幅Ｗｃの少なくとも５０％以下の幅を有する領域に形成されている請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記インナーライナーの前記ショルダー位置Ｐｅからタイヤ最大幅位置Ｐｓまでのインナーライナーの輪郭線に沿った距離をサイド距離Ｗｓとしたとき、前記インナーライナーの肉厚部は、前記ショルダー位置Ｐｅから前記最大幅位置Ｐｓ側に、前記サイド距離Ｗｓの少なくとも２０％の幅を有する領域に形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記インナーライナーの肉厚部は、前記ショルダー位置Ｐｅから前記最大幅位置Ｐｓ側に、前記最大幅距離Ｗｓの１００％以下の幅を有する領域に形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記スチレン−イソブチレン−スチレントリブロック共重合体はスチレン成分含有量が１０〜３０質量％であり、重量平均分子量が５０，０００〜４００，０００である請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
7. 前記スチレン−イソプレン−スチレントリブロック共重合体は、スチレン成分含有量が１０〜３０質量％であり、重量平均分子量が１００，０００〜２９０，０００である請求項１〜６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
8. 前記スチレン−イソブチレンジブロック共重合体の分子鎖は直鎖状であり、スチレン成分含有量が１０〜３５質量％であり、重量平均分子量が４０，０００〜１２０，０００である請求項１〜７のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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