JP5206224B2

JP5206224B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5206224B2
Application number: JP2008213283A
Authority: JP
Inventors: 寛和柴田; 祐一原
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2008-08-21
Filing date: 2008-08-21
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2028-08-21
Also published as: JP2010047124A

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、インナーライナー層を熱可塑性樹脂エラストマー組成物から構成した空気入りタイヤにおいて、空気透過防止性を低下させることなく、耐候性及び耐久性を向上するようにした空気入りタイヤに関する。

近年、インナーライナー層として、熱可塑性樹脂エラストマー組成物を使用することにより空気入りタイヤを軽量化すると共に、空気透過防止性能を向上することが行なわれるようになっている。しかし、インナーライナー層を熱可塑性樹脂エラストマー組成物で構成した空気入りタイヤは、空気透過防止性能は優れているが、耐久性や耐候性に劣るという欠点がある。

しかし、上記問題を解決するために熱可塑性樹脂エラストマー組成物におけるエラストマー成分を増量したり、可塑剤を配合したりすることにより耐久性を改善すると、空気透過防止性能が悪化するという問題がある。また、熱可塑性樹脂エラストマー組成物に着色剤を配合することにより耐候性を改善しようとすると、空気透過防止性能が悪化するという問題がある。このように、熱可塑性樹脂エラストマー組成物の耐久性や耐候性を改善しようとすると空気透過防止性能が悪化するという課題があった。

特許文献１は、熱可塑性樹脂エラストマー組成物のインナーライナー層の耐久性を向上するため、動的弾性率が異なる２種類の熱可塑性樹脂エラストマー組成物を積層した積層体を用いることを提案している。しかしながら、この積層体は、耐久性を改善することはできても、インナーライナー層の耐侯性を改善するには至っていない。
特開２００６−３１５４９２号公報

本発明の目的は、インナーライナー層を熱可塑性樹脂エラストマー組成物で構成する場合において、空気透過防止性を低下させることなく、耐候性及び耐久性を向上するようにした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成する本発明の空気入りタイヤは、熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａからなるバリア層と熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ｂからなる耐候層との積層体によりインナーライナー層を形成し、前記熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａ及びＢを、それぞれポリアミド系樹脂１０〜８０重量％とエラストマー２０〜９０重量％から前記ポリアミド系樹脂中にエラストマーを分散させた構成にすると共に、前記熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａはカーボンブラックを配合せず、前記熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ｂはポリマー成分１００重量部にカーボンブラック１〜２０重量部を配合した組成からなることを特徴とする。

前記積層体は、前記熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａのバリア層と熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ｂの耐候層とを共押出し成形したものであることが好ましく、前記耐候層の厚さは１〜５０μｍにするとよい。

また、前記積層体は、前記バリア層及び耐候層と共に熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ｃからなる耐久層を共押出し成形することができ、この場合には、前記熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ｃが、ポリアミド系樹脂１０〜８０重量％とエラストマー２０〜９０重量％から前記ポリアミド系樹脂中にエラストマーを分散させると共に、カーボンブラックを配合しない組成物であり、初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚの条件で測定した−２０℃における前記熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａ及びＣの動的弾性率Ｍａ及びＭｃの比Ｍｃ／Ｍａが０．８以下であることが好ましい。この場合、前記積層体を、タイヤ外側から内側へ前記耐久層、バリア層、耐候層の順に配列するように構成するとよい。

本発明の空気入りタイヤによれば、熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａからなるバリア層と熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ｂからなる耐候層との積層体でインナーライナー層を構成し、熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａ及びＢをそれぞれポリアミド系樹脂１０〜８０重量％とエラストマー２０〜９０重量％からポリアミド系樹脂中にエラストマーを分散させた構成にしたポリマー組成にしたことにより、熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａ及びＢを互いに親和性が高く接着性に優れた構成にしたため耐久性を低下させずに優れた空気透過防止性能を確保することができる。また、熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ｂに、ポリマー成分１００重量部に対しカーボンブラック１〜２０重量部を配合することにより、インナーライナー層の耐候性を向上することができる。

本発明の空気入りタイヤは、空気透過防止性に優れるバリア層と耐候性に優れる耐候層との積層体によりインナーライナー層を構成し、耐候層をタイヤ径方向内側に配置する。バリア層を構成する熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａ及び耐候層を構成する熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ｂのポリマー成分は、それぞれポリアミド系樹脂１０〜８０重量％とエラストマー２０〜９０重量％からなりポリアミド系樹脂中にエラストマーを分散させた共通の構成を有する。熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａ及びＢは、ポリマー組成が同一であっても上述した組成の範囲内において異なっていても良い。このように熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａ及びＢが、共にポリアミド系樹脂を連続相にするため、空気透過防止性及び成形加工性に優れると共に、バリア層と耐候層との親和性が高く積層体にしたときの接着性が優れる。このため空気入りタイヤのインナーライナー層の空気透過防止性及び耐久性を低下させることがない。

前記熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａのバリア層と熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ｂの耐候層とからなる積層体は、例えばバリア層と耐候層をそれぞれ成形した後、接着剤や熱融着により接合する方法や共押出し成形よる多層成形により形成することができる。好ましくはバリア層と耐候層とを共押出し成形するとよく、積層体の空気透過防止性及び耐久性をより高くすることができる。

熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａ及びＢは、それぞれポリアミド系樹脂１０〜８０重量％とエラストマー２０〜９０重量％からポリアミド系樹脂中にエラストマーを分散させる構成を有する。熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａ及びＢは、ポリアミド系樹脂とエラストマーの合計を１００重量％とし、ポリアミド系樹脂の配合量が１０〜８０重量％、好ましくは２０〜７０重量％である。ポリアミド系樹脂の配合量が１０重量％未満であると、ポリアミド系樹脂が連続相を形成するのが困難になる。また、ポリアミド系樹脂の配合量が８０重量％を超えると、熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａ及びＢの柔軟性が不十分になり耐久性が劣る。

熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａ及びＢにおけるエラストマーの配合量は２０〜９０重量％、好ましくは３０〜８０重量％である。エラストマーの配合量が２０％未満であると、熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａ及びＢの柔軟性が不十分になり耐久性が劣る。また、エラストマーの配合量が９０重量％を超えると、ポリアミド系樹脂が連続相を形成するのが困難になる。

バリア層を構成する熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａは、カーボンブラックを配合しない。これにより優れた空気透過防止性を確保することができる。一方、熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ｂは、カーボンブラックを配合することにより、積層体の耐候性を向上する。カーボンブラックの配合量は、ポリアミド系樹脂とエラストマーからなるポリマー成分１００重量部に対し、１〜２０重量部、好ましくは５〜１５重量部にする。カーボンブラックの配合量が１重量部未満の場合、積層体の耐候性を向上することができない。また、カーボンブラックの配合量が２０重量部を超えると、弾性率が増大するため耐久性が低下する。

熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ｂに使用するカーボンブラックの種類は、特に限定されるものではないが、窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）が好ましくは１００〜４００ｍ^２／ｇ、より好ましくは１１０〜２５０ｍ^２／ｇのものを使用するとよい。窒素吸着比表面積が１００ｍ^２／ｇ未満の場合には、必要となる配合量が増大し、弾性率と耐候性のバランスが取れない。また、窒素吸着比表面積が４００ｍ^２／ｇを超えると、分散性が劣り配合効果が低下すると共に、作業性が低下する。カーボンブラックの窒素吸着比表面積（Ｎ_２ＳＡ）は、ＪＩＳＫ６２１７−２に準拠して求めた値とする。

本発明において、バリア層の厚さは好ましくは２０〜２００μｍ、より好ましくは５０〜１５０μｍにする。バリア層の厚さが２０μｍ未満であると、空気透過防止性が不足する。また、バリア層の厚さが２００μｍを超えると、インナーライナー層の耐久性が低下する。

また、耐候層の厚さは好ましくは１〜５０μｍ、より好ましくは１０〜４０μｍにする。耐候層の厚さが１μｍ未満であると、共押出し成形が困難になると共に、積層体の耐候性を向上することができない。また、耐候層の厚さが５０μｍを超えると、インナーライナー層の耐久性が低下する。

本発明において、上述したバリア層と耐候層とに加えて耐久層を共押出し成形した積層体をインナーライナー層に使用してもよい。耐久層は、バリア層に比べて動的弾性率を低くしているため、耐疲労性を改善し積層体の耐久性を一層向上することができる。

熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ｃは、ポリアミド系樹脂とエラストマーの合計を１００重量％とし、ポリアミド系樹脂の配合量が好ましくは１０〜８０重量％、より好ましくは２０〜７０重量％、エラストマーの配合量が好ましくは２０〜９０重量％、より好ましくは３０〜８０重量％であり、カーボンブラックを配合しない組成物であり、ポリアミド系樹脂中にエラストマーを分散させた構成を有する。熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ｃにおいてポリアミド系樹脂とエラストマーの配合比をこのように規定する理由は、熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａ及びＢの場合と同じである。

ここで、熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａ及びＣの関係は、初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚの条件で測定された−２０℃における熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａ及びＣの動的弾性率Ｍａ及びＭｃの比Ｍｃ／Ｍａが、好ましくは０．８以下、より好ましくは０．６〜０．８になるようにするとよい。動的弾性率の比Ｍｃ／Ｍａが０．８を超える場合には、積層体の耐久性を向上する効果が十分に得られない。なお、−２０℃における動的弾性率Ｍａ及びＭｃは、熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａ及びＣからなる厚さ８００〜１０００μｍの単層フィルムをそれぞれ用いて、−２０℃で初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚの条件において伸長モードで測定した動的弾性率（Ｅ′）とする。

本発明において、耐久層の厚さは好ましくは２０〜１００μｍ、より好ましくは３０〜７０μｍにする。耐久層の厚さが２０μｍ未満であると、緩衝層としての機能が得られず、耐久性が十分に得られない。また、耐久層の厚さが１００μｍを超えると、耐久性能が過剰性能になり生産性が不利になる。

また耐久層を有する積層体の配列は、耐候層をタイヤ最内側に配置するものであれば特に制限されるものではないが、好ましくはタイヤ径方向外側から内側へ耐久層、バリア層、耐候層の順に配列する構成にするとよい。このような配列にすることにより、タイヤ輸送時或いは保管・陳列時におけるタイヤ内腔への日光等の照射に対し、インナーライナー層の耐候性を向上することができる。また、インナーライナー層をカーカス層やタイゴムに接合するときに、柔軟性を有する耐久層が接するようになるので、インナーライナー層としての耐久性をより高くすることができる。

本発明において、熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａ，Ｂ及びＣを構成するポリアミド系樹脂としては、ナイロン６（Ｎ６）、ナイロン６６（Ｎ６６）、ナイロン４６（Ｎ４６）、ナイロン１１（Ｎ１１）、ナイロン１２（Ｎ１２）、ナイロン６１０（Ｎ６１０）、ナイロン６１２（Ｎ６１２）、ナイロン６／６６共重合体（Ｎ６／６６）、ナイロン６／６６／６１０共重合体（Ｎ６／６６／６１０）、ナイロンＭＸＤ６（ＭＸＤ６）、ナイロン６Ｔ、ナイロン６／６Ｔ共重合体及びこれらのＮ−アルコキシアルキル化物等を例示することができる。なかでも、ナイロン１１、ナイロン６／６６共重合体が好ましい。特に耐候層を形成する熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ｂには、ナイロン６／６６共重合体を配合するとよい。これらのポリアミド系樹脂は単独で用いても良いし、複数種をブレンドして使用してもよい。

また、熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａ，Ｂ及びＣを構成するエラストマーとしては、例えばジエン系ゴム及びその水添物、オレフィン系ゴム、含ハロゲンゴム、シリコンゴム、含イオウゴム、フッ素ゴム等を例示することができる。なかでもオレフィン系ゴム、含ハロゲンゴムが好ましく、オレフィン系ゴムとしては、例えばエチレンプロピレンゴム、マレイン酸変性エチレンプロピレンゴムが例示され、含ハロゲンゴムとしては、例えばハロゲン化ブチルゴム（Ｂｒ−ＩＩＲ、Ｃｌ−ＩＩＲ）、イソブチレンパラメチルスチレン共重合体の臭素化物（Ｂｒ−ＩＰＭＳ）が例示される。

なお、耐久層を構成する熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ｃは、上述したポリアミド系樹脂及びエラストマー以外の第３ポリマーを配合することにより、耐久性を一層向上することができる。この第３ポリマーとしては、例えばアクリレート系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリエチレンオキサイド等が例示される。なかでもアクリレート系樹脂が好ましく、変性エチレンアクリル酸エステル共重合体（変性ＥＥＡ）、変性エチレンメタクリル酸エステル共重合体（変性ＥＭＡ）等が好ましい。

また、熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａ，Ｂ及びＣには、一般的なゴム用配合剤を併せて用いることができ、例えば酸化亜鉛、ステアリン酸やオレイン酸及びこれらの金属塩、各種可塑剤等が使用できる。

熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａ，Ｂ及びＣの製造方法は、特に限定されるものではなく、予めポリアミド系樹脂成分とエラストマー成分とを２軸混練機等で溶融混練し、ポリアミド系樹脂が連続相を形成し、エラストマーが分散相として分散するように調製する。熱可塑性樹脂エラストマー組成物の混練に使用する混練機としては、単軸押出機、ニーダ、バンバリミキサー、２軸混練機等が使用できる。混練温度としては、ポリアミド系樹脂が溶融する温度以上であればよい。このように調製された熱可塑性樹脂エラストマー組成物は、次に単層フィルムに成形されるか又は共押出し成形によって多層フィルムに成形される。

以下、実施例によって本発明をさらに説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

熱可塑性樹脂エラストマー組成物の調製及び評価
表１に示した配合比からなる４種類の熱可塑性樹脂エラストマー組成物（組成物Ａ、Ｂ１，Ｂ２及びＣ）を秤量し、二軸混練機で混練し熱可塑性樹脂エラストマー組成物のペレットを調製した。
得られた組成物Ａ及びＣをそれぞれ押出し成形機に供し、厚さ１０００μｍの単層フィルムを得た。この単層フィルムの−２０℃における動的弾性率（Ｅ′）を、粘弾性スペクトロメータ（東洋精機製作所社製）を使用し、初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚの伸長モードで測定した。得られた結果を表１に示した。

積層体の成形
上記により得られた４種類の熱可塑性樹脂エラストマー組成物（組成物Ａ、Ｂ１，Ｂ２及びＣ）を使用し、表２に示した構成からなる８種類のフィルム（実施例１〜３、比較例１〜５）を単軸押出機及びサーキュラダイから構成されるインフレーションフィルム成形装置を使用し、周長９００ｍｍ、引き取り速度１０ｍ／分の条件で円筒状フィルムの積層体（ただし、比較例１，２は単層の円筒状フィルム）を共押出し成形した。

空気入りタイヤの製作及び評価
上記により得られた８種類のフィルム（実施例１〜３、比較例１〜５）をそれぞれインナーライナー層として備えたタイヤサイズ１６５ＳＲ１５の空気入りタイヤを金型温度１８５℃、１５分間、圧力２．３ＭＰａの加硫条件で製作した。得られた空気入りタイヤの耐候性及び耐久性を下記に示す方法により評価した。

耐候性
得られた空気入りタイヤを屋外に３ヶ月間暴露した後、タイヤ内面のインナーライナー層を目視観察により検査し、下記の基準により判定しその結果を表２に示した。
○：目視観察で、インナーライナー層に変色などの故障が認められなかったもの。
×：目視観察により、インナーライナー層に変色などの故障が認められたもの。

耐久性
得られた空気入りタイヤをリム（１３×４１／２Ｊ）に装着し、１４０ｋＰａの空気圧を充填し、ＪＩＳＤ４２３０に準拠する室内ドラム試験機（ドラム径１７０７ｍｍ）にかけて、−２０℃の雰囲気下、荷重５．５ｋＮ、速度８０ｋｍ／ｈで１００００ｋｍ走行させた。その後、タイヤ内面のインナーライナー層を目視及び顕微鏡観察により検査し、下記の基準により判定しその結果を表２に示した。
○：目視及び顕微鏡観察において、変色、剥離などの故障が認められなかったもの。
△：目視では認められないが、１０倍以上の顕微鏡観察において、インナーライナー層の表面に浅い破損或いは剥離が認められたもの。
×：目視観察により破損或いは剥離が認められ、破損がインナーライナー層の深部にまで達していたもの。

なお、表１において使用した原材料の種類を下記に示す。
Ｎ１１：ナイロン１１樹脂、東レ社製ＢＥＳＮＯＴＬ
Ｎ６／６６：ナイロン６／６６共重合体、東レ社製ＣＭ６０４１
Ｂｒ-ＩＰＭＳ：イソブチレンパラメチルスチレン共重合体の臭素化物、エクソンモービル社製Ｅｘｘｐｒｏ
変性ＥＰＭ：無水マレイン酸変性エチレンプロピレンゴム、三井化学社製タフマーＭＰ０６２０
変性ＥＥＡ：無水マレイン酸変性エチレンアクリル酸エチル共重合体、三井デュポンケミカル社製ＨＰＲＡＲ２０１
カーボンブラック：三菱化学社製ＭＡ６００、窒素吸着比表面積１４０ｍ^２／ｇ
酸化亜鉛：正同化学工業社製酸化亜鉛３種
ステアリン酸：日油社製ビーズステアリン酸
ステアリン酸亜鉛：正同化学工業社製
可塑剤：Ｎ−ブチルベンゼンスルホン酸アミド、大八化学工業社製ＢＭ−４

Claims

熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａからなるバリア層と熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ｂからなる耐候層との積層体によりインナーライナー層を形成し、前記熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａ及びＢを、それぞれポリアミド系樹脂１０〜８０重量％とエラストマー２０〜９０重量％から前記ポリアミド系樹脂中にエラストマーを分散させた構成にすると共に、前記熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａはカーボンブラックを配合せず、前記熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ｂはポリマー成分１００重量部にカーボンブラック１〜２０重量部を配合した組成からなる空気入りタイヤ。
前記積層体は前記熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａのバリア層と熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ｂの耐候層とを共押出し成形したものである請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記耐候層の厚さが１〜５０μｍである請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
前記積層体を、前記バリア層及び耐候層と共に熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ｃからなる耐久層を共押出し成形し、前記熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ｃが、ポリアミド系樹脂１０〜８０重量％とエラストマー２０〜９０重量％から前記ポリアミド系樹脂中にエラストマーを分散させると共に、カーボンブラックを配合しない組成物であり、初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚの条件で測定した−２０℃における前記熱可塑性樹脂エラストマー組成物Ａ及びＣの動的弾性率Ｍａ及びＭｃの比Ｍｃ／Ｍａが０．８以下である請求項１，２又は３に記載の空気入りタイヤ。
前記積層体を、タイヤ外側から内側へ前記耐久層、バリア層、耐候層の順に配列するように構成した請求項４に記載の空気入りタイヤ。